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新型染料敏化太阳能电池用固体电解质研究成功
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新型聚合物电解质开发成功 成本低、环境友好、效率高的染料敏化二氧化钛纳米晶太阳能电池是上世纪90年代提出的一种新型太阳能电池，它也是近年来太阳能电池研究的热点。目前染料敏化太阳能电池常使用高挥发、高毒性的乙腈液体电解质，这大大阻碍了其实用化进程。研制新型聚合物电解质对促进染料敏化太阳能电池的开发应用具有重要意义，新型电解质在燃料电池、超级电容器、高能量密度电池等电化学器件也有良好的开发应用前景。 近年来，华侨大学吴季怀研究组一直致力于新型聚合物电解质研究，提出热塑性凝胶电解质[《先进功能材料》（Adv. Funct. Mater., 2007, 17 (15), 2645-2652）]，该凝胶电解质室温时是凝胶，高温时是溶胶，其电导率、粘度、溶胶-凝胶转变温度可根据实际需要调控基体和溶剂的比例，具有液体电解质电导率高和界面能低的特征，又有固体电解质长程稳定性好的优点。 之后课题组又提出热固性凝胶电解质新概念[《先进材料》（Adv. Mater., 2007, 19 (22), 4006-4011）]，将有机电解质溶液吸附在改性的多孔性超吸水树脂中，使得电解质稳定性好，电导率高，界面能低，其电导率和吸液量可根据实际需要调控基体的组成，改善了电解质的性能，加快了染料敏化二氧化钛纳米晶太阳能电池的实用化进程。 在此基础上，课题组开发了聚N－甲基－4－乙烯基－吡啶碘（PNR4VPI）固体电解质，PNR4VPI是由将含有季氮原子的吡啶环固定在聚乙烯骨架上，通过与碘阴离子的静电作用形成的。由于大阳离子（骨架）和小阴离子（碘）的路易斯酸碱作用，PNR4VPI具有一定的电导率，通过掺入碘单质和N-烷基吡啶碘其电导率大幅度提高。基于此新型固体电解质，采用碘化钾浸泡和真空制膜技术，组装的固态染料敏化太阳能电池的光电转化效率达到5.64%，为新型固体电解质的研究提供了新思路。 固体电解质的研究成果发表在近期出版的《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc. 2008; 130(35); 11568-11569）上。研究工作得到国家自然科学基金委、教育部和福建省科技项目的资助。（来源：华侨大学） （《美国化学会志》（JACS），130 (35), 11568–11569, 2008. 10.1021/ja802158q，Jihuai Wu, Sanchun Hao, Tsugio Sato） |
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