离子液体高分子综合了离子液体与高分子的优点,使导电率高并且不挥发的离子液体实现了固态化。将离子液体高分子用作固态染料敏化纳晶薄膜太阳能电池的电解质,取代易挥发、难密封、不稳定的有机溶剂液体或高分子凝胶电解质,为固态染料敏化纳晶薄膜太阳能电池的发展开辟了一个新方向。离子液体高分子由高分子主链、连接主链与离子液体阳离子基团的悬挂链、离子液体阳离子及阴离子四部分组成,对各部分的结构进行设计和组合得到多种具有不同结构的新型离子液体高分子,根据所设计的离子液体高分子的不同主链结构以及组装电池时注入电解质的工艺要求,确定合成路线与方法进行合成。研究离子液体高分子的分子结构与电解质性能之间的相互关系,分析其分子结构、电导率、氧化还原电位等与染料敏化纳晶薄膜太阳能电池的光电流量子产率、光电转换效率等光电性能参数之间的关系,优化离子液体高分子电解质的组成,提高染料敏化纳晶薄膜太阳能电池的光电转换效。
设计并合成了一系列离子液体高分子固态电解质体系,并将其成功应用于染料敏化纳晶薄膜太阳能电池。对离子液体高分子的四个组成部分即高分子主链、连接主链与离子液体阳离子基团的悬挂链、离子液体阳离子及阴离子进行结构设计和组合,根据所设计的离子液体高分子的不同主链结构以及组装电池时注入电解质的工艺要求,确定合成路线与方法进行合成,得到多种具有不同结构的新型离子液体高分子。通过季胺化反应使低分子量线性聚合物生成网络结构固化的技术路线实现了染料敏化纳晶薄膜太阳能电池的现场固态化,改善了高分子电解质与工作电极纳晶颗粒之间的导电接触,使电池效率得到很大提高;同时制备工艺简便,非常有利于大面积电池的制造。离子液体高分子电解质体系的离子传导性能及稳定性满足染料敏化太阳电池实际应用的需要。研究离子液体高分子的分子结构与电解质性能以及电池光电性能之间的相互关系,优化了离子液体高分子电解质的组成,提高了染料敏化纳晶薄膜太阳能电池的转换效率。