中文摘要：

染料敏化太阳能电池（Dye-sensitized Solar Cell,简称DSSC）因其成本低廉、生产工艺简单、转化效率高等优点成为近年来的研究热点。但目前高转化率DSSC面临液态电解质易泄漏、易挥发、长期稳定性下降等问题。解决的方法是采用固态或准固态电解质来代替液态电解质。本课题拟采用原位化学交联固化技术制备聚氨酯型凝胶电解质，通过改变软、硬段的组成、结构来调节聚氨酯的性能及以其为基质的系列凝胶电解质的性能，研究不同结构聚氨酯凝胶与TiO2膜、与对电极的界面接触，阐明凝胶电解质具有较高电导率、较高对TiO2膜的渗透能力及对对电极的良好粘结能力与电解质体系组成的关系，为获得具有较高光伏性能的准固态DSSC提供思路，为DSSC的实用化奠定基础。

结论摘要：

可原位组装的染料敏化太阳能电池因凝胶电解质与TiO2膜的浸润性改善而具有更高的光电转化效率。本课题研究了一类新型的可原位聚合的聚氨酯凝胶电解质体系，分别制备了聚醚型、聚酯型和硅油改性三大类聚氨酯凝胶电解质，并采用原位和非原位方式组装DSSCs，测试其光电性能。 (1)研究了聚醚型聚氨酯凝胶电解质的制备条件，结果发现以PEG10000和 TDI制备得到聚醚型聚氨酯，吸收GBL与NaI/I2形成的液态电解质，所得到的聚醚型聚氨酯凝胶电解质的电导率达到最高，为6.72 mS/cm。利用红外光谱仪和动态机械热分析仪对电解质进行表征，表明实验中制备了具有凝胶状态的聚醚型聚氨酯电解质。此外，还采用扫描电子显微镜、示差扫描量热分析仪和X射线衍射仪对聚醚型聚氨酯凝胶电解质的结构进行测试分析，测试结果显示聚氨酯电解质微观呈三维网络结构，且具有良好的热稳定性和非晶相结构。在此基础上加入端羟基硅油加以改性，结果发现电解质的电导率随PEG分子量和硅油用量不同而变化，而耐温性提高。 (2)优化聚酯型聚氨酯凝胶电解质的制备条件，如PEG分子量、异氰酸酯单体、碱金属盐和有机溶剂的种类等得到系列电解质。优化之后所得到聚酯型聚氨酯凝胶电解质的电导率最高为5.61 mS/cm。通过红外光谱法、动态力学性能、扫描电子显微镜、示差扫描量热法和X射线衍射等方法对聚酯型聚氨酯凝胶电解质的结构进行表征测试，结果发现聚酯型与聚醚型聚氨酯凝胶电解质具有相类似的结构和性能。 (3)用制备的聚醚型、聚酯型及硅油改性聚氨酯凝胶电解质分别通过原位和非原位的方式组装DSSCs，并对不同系列电池的性能进行表征，测得聚三类凝胶电解质原位和非原位组装电池的光电转换效率分别为5.15%和4.80%、4.06%和3.78%以及3.63%和3.22%。原位组装电池的光电转化效率比非原位组装的高。通过采用扫描电子显微镜和电化学阻抗谱测试分析，可知原位组装电池有利于电解质充分渗透到电极薄膜内，提高了电解质与电极的充分接触性，降低了原位组装电池的内部阻抗，从而提高了电池的光电性能。