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1、·266·化学通报 2004年第4期 http:ööwww.hxtb.org离子液体在TiO2纳晶染料敏化太阳能电池中的应用1,2131王 淼 林 原 肖绪瑞(1中国科学院化学研究所分子科学中心光化学重点实验室 北京 100080;2中国科学院研究生院 北京 100039)摘 要 离子液体以其高稳定性、高电导率等特有的优点,成为众多领域中研究的热点。本文简单综述了离子液体的概念、结构及其在TiO2纳晶染料敏化电池的固、液态电解质中的应用,并对其应用前景进行了展望。关键词 离子液体 染料敏化太阳能电池
2、 电解质TheApplicationofIonicLiquidonDye-SensitizedTiO2NanocrystallineSolarCells1,2131WangMiao,LinYuan,XiaoXurui(1theKeyLaboratoryofPhotochemistry,CenterforMolecularSciences,InstituteofChemistry,ChineseAcademyofSciences,Beijing100080;2GraduateSchoolofChineseAcademy
3、ofSciences,Beijing100039,China)AbstractIonicliquidhaswideapplicationsforitsgoodconductivityandhighstability.Inthispaper,theconcepts,structuresofionicliquid,andtheapplicationsofionicliquidonbothliquidandsolidelectrolyteofdye2sensitizedTiO2nanocrystallinesolarcel
4、lsareintroduced,anditspotentialapplicationisalsoreviewed.KeywordsIonicliquid,Dye2sensitizedsolarcells,Electrolyte随着社会的不断进步,人类正面临着能源枯竭和环境污染两大危机,而太阳能是取之不尽、用之不竭的绿色能源,对其的开发和利用也日益受到重视。虽然硅太阳能电池转换效率高,但其工艺复杂、价格昂贵、材料要求苛刻,因此难于普及。20世纪90年代发展起来的TiO2染料敏化太阳能电池具有转换效率高、成本低、制作工艺
5、要求低等优点,成为近年来研究的一大热门领域。TiO2纳晶染料敏化电池含有由有机溶剂组成的电解质,有机溶剂的易挥发性及密封困难等缺陷造成电池的稳定性差,寿命短。[1]离子液体是完全由离子组成的液体,是低温呈液态的盐。它具有一系列不同于常规水和有机[2～7]溶剂的优点:(1)离子液体几乎不挥发;(2)它具有较好的化学稳定性及较宽的电化学窗口;(3)不易燃;(4)由于离子液体的离子本性,它具有较高的电导率;(5)毒性小。因此离子液体的应用极[8][9]为广泛,它不仅可以作为有机合成和聚合反应以及分离提纯的溶剂,还可以应用于
6、电池、电容[10,11][12]器、晶体管、电沉积等与电化学相关的诸多方面。尽管第一个离子液体——硝基乙胺早在王 淼 女,25岁,硕士生,现从事光电化学的研究。 3联系人国家重点基础研究发展规划(G2000028205)及中国科学院知识创新工程(KGCX22303)资助项目2003205201收稿,2003208215接受©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.http:ööwww.hxtb.org 化学通报 20
7、04年第4期·267·[13]1914年就已发现,但由于当时人们研究较多的咪唑氯2氯化铝体系对水和空气比较敏感,因而限[14]制了离子液体的应用范围。直到1992年,Wikes等合成了低熔点、抗水解、稳定性强的12乙基232甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体后,离子液体的研究才再次活跃起来。在染料敏化电池中用不挥发、高电导率的离子液体替代电解质中的有机溶剂,有利于提高电池的寿命和稳定性,为染料敏化电池电解质的研究开辟了一个崭新的领域,具有广泛的应用前景。但由于离子液体的粘度很大,影响溶液中离子扩散,这是纯离子液体作为电解质转
8、化效率不高的主要原因,也是目前研究的重点问题。1TiO2纳晶染料敏化太阳能电池电解质的种类及特点TiO2纳晶染料敏化太阳能电池是一种再生型的太阳能电池,它由SnO2导电玻璃基底、TiO2--纳晶薄膜、吸附的染料(4,42二羧酸联吡啶钌)、含有氧化2还原离子(如IöI3)的电解质及载铂的SnO2导电玻璃对电极组成。其中电解质主要分为两大类:液态电
