Не на основе гидроксипропилцеллюлозы

Научные отчеты, том 5, Номер статьи: 18056 (2015) Цитировать эту статью

3752 Доступа

62 цитаты

Подробности о метриках

Эта статья обновлена

Гелевые полимерные электролиты с использованием ионных жидкостей на основе имидазолия привлекли большое внимание при использовании солнечных элементов, сенсибилизированных красителями. Для приготовления нелетучего геля используют гидроксипропилцеллюлозу (ГПЦ), йодид натрия (NaI), йодид 1-метил-3-пропилимидазолия (МПII) в качестве ионной жидкости (ИЛ), этиленкарбонат (ЭК) и пропиленкарбонат (ПК). система полимерного электролита (GPE) (HPC:EC:PC:NaI:MPII) для солнечных элементов, сенсибилизированных красителем (DSSC). Наибольшая ионная проводимость 7,37 × 10–3 См–см–1 достигается после введения 100 % МПИИ по отношению к массе ГПК. В работе изучена температурозависимая ионная проводимость гелевых полимерных электролитов. Рентгенограммы гелевых полимерных электролитов изучены для подтверждения комплексообразования между полимером HPC, NaI и MPII. Термическое поведение ГПЭ изучено с помощью синхронного термического анализатора (СТА) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). DSSC изготавливаются с использованием гелевых полимерных электролитов, и были проанализированы характеристики изготовленных сенсибилизированных красителем солнечных элементов. Гель-полимерный электролит со 100 мас.% ионной жидкости MPII показывает наилучшие характеристики и эффективность преобразования энергии 5,79%, с плотностью тока короткого замыкания, напряжением холостого хода и коэффициентом заполнения 13,73 мА см-2, 610 мВ и 69,1. %, соответственно.

Исследования сенсибилизированных красителями солнечных элементов резко возросли в последние десятилетия из-за низкой стоимости, простоты изготовления и отсутствия углерода (DSSC)1,2. Одной из больших проблем при изготовлении DSSC является подготовка электролита. Среди электролитов для изготовления DSSC широко используется жидкий электролит, но он имеет некоторые недостатки, такие как связывание жидкости и коррозия. Одним из способов решения этой проблемы является использование гелевых электролитов3,4. Гель-полимерные электролиты (ГПЭ) также широко исследовались для изготовления DSSC5,6,7,8,9. Таким образом, гелевые полимерные электролиты (ГПЭ) являются хорошей альтернативой для применений DSSC из-за таких преимуществ, как низкое давление паров, отличные контактные и заполняющие свойства между наноструктурированным электродом и противоэлектродом, более высокая ионная проводимость по сравнению с обычными полимерными электролитами, отличная термическая стабильность. и выдающаяся долгосрочная стабильность10. Следовательно, полимерные электролиты на основе целлюлозы используются в нескольких исследованиях электрохимических применений11,12,13,14, включая приложения DSSC, из-за хороших механических характеристик и термической стабильности15.

Ионные жидкости (ИЛ) являются хорошими кандидатами в качестве пластификаторов и жидких солей для гелевых полимерных электролитов и электрохимических применений благодаря незначительному давлению пара, негорючести, превосходной химической и термической стабильности и высокой ионной проводимости16. Среди ионных жидкостей ионные жидкости на основе имидазолия йодида широко используются для солнечных элементов, сенсибилизированных красителем (DSSC), из-за лучших характеристик17,18,19,20,21. В DSSC также можно использовать некоторые виды ионных жидкостей или электролитов на основе имидазолия, синтезированные методом УФ-отверждения22, или в некоторых новых формах ионогелей23. Кроме того, 1-метил-3-пропилимидазолий йодид (MPII) обеспечивает превосходную эффективность и хорошую стабильность в солнечных элементах, сенсибилизированных красителем24.

В данной работе для приготовления гелевых полимерных электролитов были использованы гидроксипропилцеллюлоза, йодид натрия и MPII. Исследования ионной проводимости и проводимости в зависимости от температуры проводились с использованием электрохимической импедансной спектроскопии (ЭИС). Структурную центроактеризацию проводили с помощью дифракции рентгеновских лучей (XRD). Термическое поведение образцов изучали с помощью синхронного термического анализатора (СТА) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Солнечные элементы, сенсибилизированные красителем, на основе гелевого полимерного электролита были изготовлены и испытаны в симуляторе Sun.