乙烯基咪唑碘离子液体合成及其应用

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1、东南大学硕士学位论文乙烯基咪唑碘离子液体合成及其应用姓名：赵一凡申请学位级别：硕士专业：化学；物理化学指导教师：孙岳明；王育乔2012-05-02摘要染料敏化太阳能电池(Dye．sensitizedsolarcell，DSSC)作为一种新型太阳能电池，因其具有制作成本低、工艺简单、光电转化效率高、性能稳定和对环境友好等优点，所以受到广泛关注。其中电解质是DSSC的一个重要组成部分。根据电解质物理形态的不同，DSSC可以分为液态DSSC，准固态DSSC和固态DSSC。液态DSSC有较高的光电转换效率，但是液态DSSC封装工艺要求高，易

2、挥发和造成电解质泄露，从而限制了液态DSSC的实际应用。全固态电解质能够解决封装和漏液等问题，但是因其光电转换效率较低，所以限制了其实际应用。而准固态DSSC光电转换效率略低于液态DSSC，而使用寿命却远超全固态DSSC。本文主要围绕1．乙烯基．3烷基咪唑碘及其聚合物的合成及其在准固态DSSC中的应用，开展以下几个方面的研究工作：(1)合成了一系列1．乙烯基．3烷基咪唑碘单体及其聚合物(烷基：乙基、丙基、丁基、戊基、己基)。将聚合物加入液态电解质值得准固态电解质。使用DFT／RB3LYP算法对一系列单体进行了理论计算，得出了单体的理

3、论体积。使用热重分析研究了一系列聚合物的热稳定性，证明了聚合物适合制备准固态电解质。(2)研究了不同聚合物侧链取代基和聚合物添加量对电池性能的影响。结果表明随着烷基链的增长，准固态电解质离子电导率和扩散系数逐渐降低，电池的短路电流和光电转换效率也随之下降。随着聚合物添加量的增加，准固态电解质的离子电导率和扩散系数降低，电池的短路电流和光电转换效率随之下降。添加20％(质量分数)的聚(1．乙烯基．3．乙基咪唑碘)的准固态DSSC取得的光电转换效率为3．34％。(3)配制了25种不同碘、碘化锂组分的液态电解质。研究发现碘浓度对电解质电导

4、率与扩散系数无明显影响，而碘化锂浓度影响显著。温度的提升有利于电解质扩散系数的提高。关键词：染料敏化太阳能电池，电解质，离子液体，聚(1．乙烯基．3烷基咪唑碘)东南大学硕士学位论文AbstractAsanewtypeofsolarcell，dye-sensitizedsolarcell(DSSC)hasbeenwidelvinvestigatedInrecentyearsbecauseitissimple，stableandgreenwithlowcostandhighphotoelectricconversionefficienc

5、y．Accordingtothephysicalformofthedifferentelectrolytes，whichpIayanimportantroleinDSSC，itcanbedividedintoliquid，quasi。solid-state，solid—statecells．Amongthesesolarcells，liquidDSSChashigherphoto’electricconversionefficiency．However,electrolytesaredeleteriouslysusceptiblet

6、oevaporateduringthepackagingprocedureofliquidDSSC，resultingintheconcomitantleakofelectrolytes，whichlimitstheirapplicationinsolarcells．Inthecontrary,solid．stateDSSChasnoneaboveproblemsbutwithlowerconversionefficiency．Forquasi．solid．stateDSSC，ithasgoodphoto’electricconve

7、rsionefficiency,andleakageorevaporationisnoteasy,whichisconsideredtobeadesirableoptioninDSSC．Inthispaper,theinfluenceofthefactorsofelectrolyteonbatteryefficiencyWasstudied．Followingarethemajorelements：(1)(2)(3)Aseriesofpoly(1一vinyl一3一alkylimidazoliumiodine)withdifferen

8、talkylderivatives(ethyl，propyl，butyl，pentyl，hexyl)havebeensynthesizedandaddedtoliquidelectrolytetoformquasi．solidelec