无挥发性聚合物电解质组合物及其制备方法和应用.pdf

本发明涉及无挥发性聚合物电解质组合物及其制备方法，所述聚合物电解质组合物含有至少一种或多种聚环氧乙烷聚合物a；一种或多种适量的离子液体b，所述离子液体的结构为：B+A－；一种或多种适量的有机或者无机盐c；任选地一种或多种适量的无机填料d；适量的碘e。其制备方法是将各组分分别加入到组分a中，在50－150℃的温度条件下将各组分混合均匀。该无挥发性聚合物电解质组合物例如在染料敏化纳晶薄膜太阳电池领域中应用时获得了意想不到的效果。

1.  一种无挥发性聚合物电解质组合物，其特征在于所述聚合物电解质组合物含有：
a)至少一种或多种聚环氧乙烷聚合物，分子量为200-4,000,000；
b)一种或多种适量的离子液体，所述离子液体的结构为：B+A-
其中，
B⁺选自：取代的咪唑阳离子、取代的吡唑阳离子、取代的哌啶阳离子、取代的吡咯烷阳离子、取代的吡咯阳离子、取代的吲哚阳离子、取代的咔唑阳离子、季铵盐阳离子、三烷基锍阳离子及其组合物；
A-选自：卤素阴离子、四氟化硼阴离子、六氟化磷阴离子、氟化锑阴离子、硝酸根离子、三氟甲基砜离子、二(三氟甲基砜)胺阴离子、氢氟酸根阴离子、六氟化钽阴离子、六氟化铌阴离子及其组合物；
离子液体与聚环氧乙烷聚合物的质量比为1∶9-6∶1；
c)任选地，一种或多种适量的有机或者无机盐，选自：锂盐、钠盐、钾盐、季铵盐及其组合物；条件是当组分b不含有I^-时，该有机或无机盐为碘盐，用量为0-20％，基于聚合物电解质的总重；
d)任选地，一种或多种适量的无机填料，用量为0-20％，基于聚合物电解质的总重；
e)碘，与组分b和c中所含有的I^-的摩尔比为1∶20-1∶2；
条件是当组分c不是碘盐时，A^-为I^-。

2.  权利要求1中的无挥发性聚合物电解质组合物，其特征在于所使用的聚环氧乙烷聚合物的分子量为350-4,000,000。

3.  权利要求1或2中的无挥发性聚合物电解质组合物，其特征在于所使用的离子液体的阳离子为取代的咪唑阳离子和季铵盐阳离子及其组合物。

4.  权利要求1或3中的无挥发性聚合物电解质组合物，其特征在于所使用的离子液体的阳离子为取代的咪唑阳离子，该取代的咪唑阳离子的结构如下：

其中，
R₁为碳原子数为1-2的烷基；
R₂为碳原子数为2-16的烷基。

5.  权利要求4中的无挥发性聚合物电解质组合物，其特征在于R₂为碳原子数为2-10的烷基。

6.  权利要求4或5中的无挥发性聚合物电解质组合物，其特征在于R₂为碳原子数为3-6的烷基。

7.  权利要求1中的无挥发性聚合物电解质组合物，其特征在于所使用的离子液体的阴离子选自卤素阴离子：Cl^-、Br^-或者I^-；四氟化硼阴离子；硝酸根离子；三氟甲基砜离子；二(三氟甲基砜)胺阴离子及其组合物。

8.  权利要求1或7中的无挥发性聚合物电解质组合物，其特征在于所使用的离子液体的阴离子为I^-；四氟化硼阴离子；二(三氟甲基砜)胺阴离子。

9.  权利要求1中的无挥发性聚合物电解质组合物，其特征在于所使用的离子液体与所使用的聚环氧乙烷聚合物的质量比为1∶4-4∶1。

10.  权利要求1中的无挥发性聚合物电解质组合物，其特征在于所使用的离子液体与所使用的聚环氧乙烷聚合物的质量比为1∶2-4∶1。

11.  权利要求1中的无挥发性聚合物电解质组合物，其特征在于所使用的有机或者无机盐选自碘化锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、碘化钠、碘化钾、碘化铵、四乙基碘化铵、四丙基碘化铵、四丁基碘化铵及其组合物。

12.  权利要求1中的无挥发性聚合物电解质组合物，其特征在于所使用无机填料为纳米级粒子无机填料：纳米级二氧化钛、二氧化硅、γ-氧化铝或γ-LiAlO₂。

13.  权利要求1中的无挥发性聚合物电解质组合物，其特征在于所使用的无机填料的用量为5-10％，基于聚合物电解质的总重。

14.  权利要求1中的无挥发性聚合物电解质组合物，其特征在于所使用的碘与组分b和c中所含有的I^-的摩尔比为1∶10-1∶5。

15.  权利要求1-14任一项中无挥发性聚合物电解质组合物的制备方法，主要步骤为：
i)将组分b、c、d、e分别加入到组分a中；
ii)在50-150℃的温度条件下将各组分混合均匀；

16.  权利要求1-14任一项中无挥发性聚合物电解质组合物的制备方法，所述方法包括：
i)将组分d在搅拌条件下在挥发性无水有机溶剂中分散均匀；
ii)将组分b、c、e在搅拌条件下加入到上述悬浮液中，混合均匀；
iii)将组分a在搅拌条件下加入到上述组合物中，搅拌至完全溶解并混合均匀；
iv)使有机溶剂完全挥发。

17.  上述任一项权利要求中的无挥发性聚合物电解质组合物在染料敏化纳晶薄膜太阳电池中的应用。

无挥发性聚合物电解质组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种无挥发性聚合物电解质组合物。
本发明还涉及上述电解质组合物的制备方法。
本发明还涉及上述电解质组合物的应用。
背景技术
能源危机与环境污染是人类未来面临的重大挑战。开发新能源和可再生清洁能源是21世纪最具有决定影响的五个技术领域之一。光伏发电可为边远地区人民提供洁净可再生能源，对于保护生态环境和改变传统能源结构具有重要的战略意义。大规模利用太阳能发电的主要关键是大力发展低成本、高效、长寿命的太阳能光伏电池。
染料敏化TiO₂纳晶薄膜光电化学太阳能电池是二十世纪九十年代发展起来的一种新型光伏发电技术，具有不同于常规太阳能电池的全新的设计原理和机制。尤其重要的是这种新型光伏电池制备工艺简单、材料便宜，在低成本、低价格方面有突出的优势，在发展低成本、高效洁净能源方面有很强的实用前景。
染料敏化TiO₂纳晶薄膜光电化学太阳能电池一般采用有机溶剂和无机碘盐及碘组成的液体电解液。这种电解液存在以下问题：①液体电解质容易泄漏，有机溶剂易挥发，使电池性能下降，工作寿命缩短；②无机盐在有机溶剂中的溶解度有限，尤其当电池在低温下工作时，容易生成沉淀；③常用有机溶剂与电池密封胶不匹配。
为了解决上述问题，人们已经尝试了多种方法来替代液体电解液，如使用室温熔盐(Papageorgiou N等人，The performance and stability ofambient temperature molten salts for solar cell applications，J ElectrochemSoc，1996，143(10)：3099～3108)、p-型半导体(Kumara G R A等人，Nanocrystalline TiO₂ films for dye-sensitized solid-state solar cells.KeyEngineering Materials，2002，228-229：119～124)、无机(Bach U等人，Solid-state dye-sensitized mesoporous TiO₂ solar cells with high photon-to-electron conversion efficiencies，Nature，1998，395：583～585；Krüger J等人，High efficiency solid-state photovoltaic device due to inhibition ofinterface charge recombination，Appl Phys Lett，2001，79(13)：2085～2087)或者有机(Cao F等人，A solid-state，dye sensitized photoelectrochemicalcell，J Phys Chem，1995，99(47)：17071～17073；Matsumoto M等人，A dyesensitized TiO₂ photoelectrochemical cell constructed with polymer solidelectrolyte，Solid State Ionics，1996，89：263～267)空穴传输材料、聚合物电解质(Kubo W等人，Quasi-solid state dye-sensitized TiO₂ solar cells：effective charge transport in mesoporous space filled with gel electrolytescontaining iodide and iodine，J Phys chem.B，2001，105(51)：12809～12815)、凝胶聚合物电解质(Ileperuma Q A等人，Dye-sensitisedPhotoelectrochemical solar cells with polyacrylonitrile based solid polymerelectrolytes，Electrochimica Acta，2002，47：2801～2807；Ren Y等人，A dye-sensitized nanoporpus TiO₂ photoelectrochemical cell with novelnetwork polymer electrolyte，Journal of Applied Electrochemistry，2001，31：445～447；Matsumoto M等人，Fabrication of solid-state dye-sensitized TiO₂solar cell using polymer electrolyte，Bull Chem Soc Jpn，2001，74(2)：387～393)、在液体电解液中加入小分子凝胶剂(Kubo W等人，Quasi-solid-state dye-sensitized solar cells using room temperature molten salts and alow molecular weight gelator，Chem Commun，2002，(4)：374～375)等。但是要么所制备电池的转换效率较低，要么是电解质中仍然含有挥发性小分子溶剂，电池密封和稳定性问题仍需解决。因此需要开发一种新型的电解质，当将其组装成染料敏化太阳电池时，同时具有较高的转换效率、与电极有良好的界面接触和不挥发、易封装等特性。
F.Croce等人(Nanocomposite polymer electrolytes for lithium batteries，Nature，1998，394：456；Physical and chemical properties of nanocompositepolymer electrolytes，J.Phys.Chem.B，1999，103：10632；Impedancespectroscopy study of PEO-based nanocomposite polymer electrolytes，J.Electrochem.Soc.，2000，147(5)：1718)研究发现在聚环氧乙烷(PEO)中加入无机填加剂，能提高离子导电性，降低PEO结晶度，且在室温下与电极界面比较稳定。G.Katsaros等人(A solvent-free compositepolymer/inorganic oxide electrolyte for high efficiency solid-state dye-sensitized solar cells，J.Photochem.Photobiol.A：Chem.，2002，149：191-198)将纳晶TiO₂复合到高分子PEO聚合物电解质中，组装成固态染料敏化太阳能电池，增大了电池的光电转换效率(η)。但是他们在这种复合电解质中没有使用离子液体，而且导电性能和电池的光电转换效率仍然较低。
M.Grtzel等人(High efficiency dyed-sensitized nanocrystalline solarcells based on ionic liquid polymer gel electrolyte，Chem.Comm.，2002，2972-2973；The performance and stability of ambient temperature molten saltsfor solar cell applications，J.Electrochem.Soc.，1996，143：3099；Gelation ofionic liquid-based electrolytes with silica nanoparticles for quasi-solid-statedye-sensitized solar cells，J.Am.Chem.Soc.，2003，125：1166)研究表明离子液体具有高的导电能力，沸点高、不易挥发，物理、化学性质稳定，电化学窗口宽等优点，用纳晶SiO₂固化离子液体用于染料敏化纳晶薄膜太阳电池，获得较理想的光电性能。但是他们没有将其与聚合物、无机添加剂相结合，而且加入了少量挥发性小分子溶剂，转换效率相对较低，电池的泄漏问题仍然没有解决。
所有上述文献在这里以其全文引入作为参考。
发明内容
本发明的一个目的是提供无挥发性的聚合物电解质组合物，用该电解质组合物组装成的染料敏化太阳电池具有较高地转换效率，同时电解质组合物与电极的界面接触良好，具有不挥发、易封装等特性。
本发明的另一目的是提供制备所述聚合物电解质组合物的方法。
本发明还有一个目的是提供所述聚合物电解质组合物的应用方法。
本发明提供的无挥发性聚合物电解质组合物，含有：
a)至少一种或多种聚环氧乙烷聚合物；
b)一种或多种适量的离子液体，所述离子液体的结构为：B⁺A^-
其中，B⁺非限制性的包括：咪唑类阳离子；吡唑类阳离子；哌啶类阳离子；吡咯烷类阳离子；吡咯类阳离子；吲哚类阳离子；咔唑类阳离子；季铵盐类阳离子；三烷基锍类阳离子；
A^-非限制性的包括：卤素阴离子(Cl^-、Br^-或者I^-)；四氟化硼阴离子；六氟化磷阴离子；氟化锑阴离子；硝酸根离子；三氟甲基砜离子；二(三氟甲基砜)胺阴离子；氢氟酸根阴离子(例如，H₂F₃^-或者H₃F₄^-)；六氟化钽阴离子；六氟化铌阴离子；
c)任选地，一种或多种适量的有机或者无机盐，非限制性的包括：锂盐、钠盐、钾盐、季铵盐；条件是当组分b)不含有I^-时，该有机或无机盐为碘盐；
d)任选地，一种或多种适量的无机填料；
e)适量的碘；
条件是当组分c)不是碘盐时，A^-为I^-。
本发明还涉及制备所述无挥发性聚合物电解质组合物的方法，所述方法包括使用本领域技术人员已知的常规方法将上述组分混合均匀，例如，但并不限于，搅拌、研磨等。
本发明还涉及所述无挥发性聚合物电解质组合物在染料敏化纳晶薄膜太阳电池中的应用方法，所述方法包括：
i)按照本发明方法制备本发明无挥发性聚合物电解质组合物；
ii)使用本领域技术人员已知的常规方法将上述聚合物电解质组合物组装成染料敏化纳晶薄膜太阳电池。
本发明将聚环氧乙烷聚合物、离子液体、无机添加剂等相组合，获得了一种无挥发性聚合物电解质组合物，能够满足上述需求。
本发明将通过下面的详细描述得到进一步的说明。
具体实施方式
下列详细的描述指的是本发明特定的细节和特殊的方面，包括本发明的特殊实施方案和实例。而且，为了更好的理解本发明，将解释和定义一些特定的术语。
这里使用的术语“聚合物电解质”，指的是含有聚合物的电解质，其一般还含有可导电的有机或者无机盐和小分子增塑剂。
这里使用的术语“离子液体”，或称室温熔盐，指的是完全由离子组成的液体，是低温呈液态的盐，这里所谓的低温，指的是在＜100℃的温度下。
这里使用的术语“聚环氧乙烷聚合物(PEO)”，或称“聚乙二醇聚合物(PEG)”，指的是基本上或者主要由环氧乙烷单元构成的聚合物，其可以通过加入任何所需的聚合物单元、聚合物链段等进行改性。
本发明可含有这里所描述的任何所需的必要成分和任选成分和/或限定条件，或者由它们组成，或者基本上由它们组成。
除非另有说明，所有的分子量都是重均分子量。
除非另有说明，所有的百分数和比值都为重量比。
除非另有说明，所有的测定都在室温下进行，也即在大约25℃下进行。
本发明涉及无挥发性聚合物电解质组合物，其中所述聚合物电解质组合物含有：
a)至少一种或多种聚环氧乙烷聚合物；
b)一种或多种适量的离子液体，所述离子液体的结构为：B⁺A^-
其中，
B⁺非限制性的包括：咪唑类阳离子；吡唑类阳离子；哌啶类阳离子；吡咯烷类阳离子；吡咯类阳离子；吲哚类阳离子；咔唑类阳离子；季铵盐类阳离子；三烷基锍类阳离子；
A^-非限制性的包括：卤素阴离子(Cl^-、Br^-或者I^-)；四氟化硼阴离子；六氟化磷阴离子；氟化锑阴离子；硝酸根离子；三氟甲基砜离子；二(三氟甲基砜)胺阴离子；氢氟酸根阴离子(例如，H₂F₃^-或者H₃F₄^-)；六氟化钽阴离子；六氟化铌阴离子；
c)任选地，一种或多种适量的有机或者无机盐，非限制性的包括：锂盐、钠盐、钾盐、季铵盐；条件是当组分b)不含有I^-时，该有机或无机盐为碘盐；
d)任选地，一种或多种适量的无机填料；
e)适量的碘；
条件是当组分c)不是碘盐时，A^-为I^-。
本发明无挥发性聚合物电解质中使用的聚环氧乙烷聚合物为市售或者自制的聚环氧乙烷聚合物，其分子量为200-4,000,000，优选350-4,000,000。
本发明无挥发性聚合物电解质中使用的离子液体可按照本领域中技术人员已知的任何方法制备，例如在文献“离子液体研究进展”(李永舫等人，《化学通报》，2002(4)：243-250)中介绍的方法，该文献及在该文献中引用的文献均在此以其全文引入作为参考。
本发明无挥发性聚合物电解质中使用的离子液体的阳离子优选为咪唑类阳离子和季铵盐类阳离子，更优选为咪唑类阳离子。
本发明无挥发性聚合物电解质中使用的咪唑类阳离子的结构如下：

其中，
R₁为碳原子数为1-2的烷基；
R₂为碳原子数为2-16的烷基，优选为碳原子数为2-10的烷基，更优选为碳原子数为2-6的烷基。
本发明无挥发性聚合物电解质中使用的离子液体的阴离子优选为卤素阴离子(Cl^-、Br^-或者I^-)；四氟化硼阴离子；硝酸根离子；三氟甲基砜离子；二(三氟甲基砜)胺阴离子，更优选为I^-；四氟化硼阴离子；二(三氟甲基砜)胺阴离子。
本发明无挥发性聚合物电解质中使用的离子液体的一些实例为，并不限于，1-乙基-3-甲基咪唑碘盐、1-丙基-3-甲基咪唑碘盐、1-异丙基-3-甲基咪唑碘盐、1-己基-3-甲基咪唑碘盐、1-丁基-3-甲基咪唑碘盐、1-十六烷基-3-甲基咪唑碘盐、1-乙基-3-甲基咪唑硝酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑硝酸盐、1-异丙基-3-甲基咪唑硝酸盐、1-己基-3-甲基咪唑硝酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐、1-十六烷基-3-甲基咪唑硝酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑硼氟酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑硼氟酸盐、1-异丙基-3-甲基咪唑硼氟酸盐、1-己基-3-甲基咪唑硼氟酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑硼氟酸盐、1-十六烷基-3-甲基咪唑硼氟酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-丙基-3-甲基咪唑溴盐、1-异丙基-3-甲基咪唑溴盐、1-己基-3-甲基咪唑溴盐、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐、1-十六烷基-3-甲基咪唑溴盐、1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐、1-异丙基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐、1-己基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐、1-十六烷基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑三氟磺酸胺盐、1-丙基-3-甲基咪唑三氟磺酸胺盐、1-异丙基-3-甲基咪唑三氟磺酸胺盐、1-己基-3-甲基咪唑三氟磺酸胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑三氟磺酸胺盐、1-十六烷基-3-甲基咪唑三氟磺酸胺盐及它们的混合物。
本发明无挥发性聚合物电解质中使用的各种离子液体的作用机理基本上是相同的并且是被本领域中的技术人员所充分理解的。除了带有I^-的离子液体还具有提供I^-作为氧化还原电对的一部分之外，所有离子液体的主要作用都是提供高电导和无挥发特性。任何一个本领域中的技术人员都可以从一种离子液体的应用很容易的推导出其它各种离子液体的应用。因此，本发明的实例仅仅以部分咪唑类离子液体的应用为例来进行解释说明。
本发明无挥发性聚合物电解质中使用的离子液体的用量与所使用的聚环氧乙烷聚合物的质量比的范围为1∶9-6∶1，优选为1∶4-4∶1，更优选为1∶2-4∶1。
本发明无挥发性聚合物电解质中使用的有机或者无机盐的实例包括，并不限于，碘化锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、碘化钠、碘化钾、碘化铵、四乙基碘化铵、四丙基碘化铵、四丁基碘化铵等，其用量为0-20％，基于聚合物电解质的总重。
本发明无挥发性聚合物电解质中使用的有机或者无机盐的作用机理基本上是相同的并且是被本领域中的技术人员所充分理解的。除了带有I^-的有机或者无机盐还具有提供I^-作为氧化还原电对的一部分之外，所有的有机或者无机盐主要作用都是提供部分离子传导特性。任何一个本领域中的技术人员都可以从一种有机或者无机盐的应用很容易的推导出其它各种有机或者无机盐的应用。因此，本发明的实例仅仅以部分有机或者无机盐的应用为例来进行解释说明。
本发明无挥发性聚合物电解质中使用的为市售的纳米级粒子无机填料，例如，并不限于，纳米级二氧化钛(例如，P25、Hombikat UV100等)、二氧化硅、γ-氧化铝、γ-LiAlO₂等。
本发明无挥发性聚合物电解质中使用的无机填料的作用机理基本上是相同的并且是被本领域中的技术人员所充分理解的。所有无机填料的主要作用都是通过与聚合物发生络合作用而抑制聚合物的结晶，从而增加电解质的电导。任何一个本领域中的技术人员都可以从一种无机填料的应用很容易的推导出其它各种无机填料的应用。因此，本发明的实例仅仅以纳米级二氧化钛的应用为例来进行解释说明。
本发明无挥发性聚合物电解质中使用的无机填料的用量为1-20％，优选为5-10％，基于聚合物电解质的总重。
本发明无挥发性聚合物电解质中所使用的碘的用量与组分b和c中所含有的I^-的摩尔比为1∶20-1∶2，优选为1∶10-1∶5。
本发明还涉及制备所述无挥发性聚合物电解质组合物的方法，所述方法包括使用本领域技术人员已知的常规方法将上述组分混合均匀，例如，但并不限于，搅拌、研磨等，或者在文献“Composite PolymerElectrolytes”(F.Croce等人，J.Electrochem.Soc.，1991，138(7)：1918-1922)中介绍的方法，该文献在这里以其全文引入作为参考。
在本发明的一个实施方案中，使用低分子量聚环氧乙烷聚合物，加热溶解后在搅拌条件下将其它组分依次加入，搅拌均匀后冷却形成一种本发明无挥发性聚合物电解质。
在本发明另一个实施方案中，使用高分子量聚环氧乙烷聚合物，制备方法如下：先将一定量的无机填料在搅拌下加入到经分子筛处理后的无水乙腈中分散均匀，然后分别加入有机或者无机盐、离子液体和碘，混合均匀，最后缓慢加入高分子量聚环氧乙烷聚合物，搅拌过夜，分散均匀后，使溶剂挥发完全，得到一种本发明无挥发性聚合物电解质。
本发明还涉及所述无挥发性聚合物电解质组合物在染料敏化纳晶薄膜太阳电池中的应用方法，所述方法包括：
i)按照本发明方法制备本发明无挥发性聚合物电解质组合物，其中所述聚合物电解质组合物含有：
a)至少一种或多种聚环氧乙烷聚合物；
b)一种或多种适量的离子液体，所述离子液体的结构为：A⁺B^-
其中，
B⁺非限制性的包括：咪唑类阳离子；吡唑类阳离子；哌啶类阳离子；吡咯烷类阳离子；吡咯类阳离子；吲哚类阳离子；咔唑类阳离子；季铵盐类阳离子；三烷基锍类阳离子；
A^-非限制性的包括：卤素阴离子(Cl^-、Br^-或者I^-)；四氟化硼阴离子；六氟化磷阴离子；氟化锑阴离子；硝酸根离子；三氟甲基砜离子；二(三氟甲基砜)胺阴离子；氢氟酸根阴离子(例如，H₂F₃^-或者H₃F₄^-)；六氟化钽阴离子；六氟化铌阴离子。条件是当组分c)不是碘盐时，A^-为I^-；
c)任选地，一种或多种适量的有机或者无机盐，非限制性的包括：锂盐、钠盐、钾盐、季铵盐；条件是当组分b)不含有I^-时，该有机或无机盐为碘盐；
d)任选地，一种或多种适量的无机填料；
e)适量的碘；
ii)使用本领域技术人员已知的常规方法将上述聚合物电解质组合物组装成染料敏化纳晶薄膜太阳电池。
其中，所述本发明无挥发性聚合物电解质组合物中各组分的定义如上。
本发明将通过下面的实例进行举例说明，但是，应当理解，本发明并不限于这里所描述的特殊实例和实施方案。在这里包含这些特殊实例和实施方案的目的在于帮助本领域中的技术人员实践本发明。任何本领域中的技术人员很容易在不脱离本发明精神和范围的情况下进行进一步的改进和完善，因此本发明只受到本发明权利要求的内容和范围的限制，其意图涵盖所有包括在由附录权利要求所限定的本发明精神和范围内的备选方案和等同方案。
测量方法
染料敏化纳晶薄膜太阳电池使用本领域中技术人员公知的方法制备，例如，并不限于，使用在文献“Conversion of light to electricity bycis-X₂bis(2，2′-bipyridyl-4，4′-dicarboxylate)ruthenium(II)charge-transfersensitizers(X＝Cl^-，Br^-，I^-，CN^-，and SCN^-)on nanocrystalline TiO₂ electrodes”(Grtzel M等人，J.Am.Chem.Soc.，1993，115(14)： 6382～6390)中介绍的方法制备所需要的染料敏化纳晶TiO₂工作电极和镀铂对电极，并组装成电池进行测量，该文献在这里以其全文引入作为参考。
电池的光电性能用计算机控制的恒电位仪/恒电流仪(Model 273，EG&G)在室温下测量。光源使用250W卤钨灯，入射光强为100mW/cm²，光照面积为0.2cm²。除非另有说明，本发明光电性能的测量都是在室温(25℃)下进行的。
实施例1
控制1-丙基3-甲基咪唑碘盐与PEO(Mw＝4,000,000，在50℃真空干燥24h)的用量比为1∶9，电解质中LiI(购自Sigma公司，在200℃条件下真空干燥24h)的含量为10重量％，纳米二氧化钛(P25，购自Degussa公司，在250℃条件下真空干燥24h)的含量为6重量％，碘与I^-的摩尔比为1∶10。
制备过程如下：将纳米二氧化钛在搅拌下加入到适量乙腈(经分子筛处理进行除水)中，然后分别加入LiI及I₂、1-丙基3-甲基咪唑碘盐，最后缓慢加入PEO，搅拌过夜，分散均匀后，在室温下使溶剂挥发至泥浆状。然后在70℃下将上述的电解质涂敷在所制备的染料敏化纳晶多孔TiO₂薄膜电极表面，等溶剂挥发完全后，将镀铂对电极覆于上面，夹紧，冷却至室温，得到由本发明无挥发性聚合物电解质制备的固态电池。电池的光电化学性能测试结果见表I。
实施例2
除了1-丙基3-甲基咪唑碘盐与PEO的用量比变为1.2∶1外，其它组分的含量、电解质制备方法以及染料敏化太阳电池的组装方法都与实施例1相同，电池的光电化学性能测试结果见表I。
实施例3
除了1-丙基3-甲基咪唑碘盐与PEO的用量比变为6∶1外，其它组分的含量、电解质制备方法以及染料敏化太阳电池的组装方法都与实施例1相同，电池的光电化学性能测试结果见表I。
实施例4
除了TiO₂的含量变为0％外，其它组分的含量、电解质制备方法以及染料敏化太阳电池的组装方法都与实施例2相同，电池的光电化学性能测试结果见表I。
实施例5
除了TiO₂的含量变为20％外，其它组分的含量、电解质制备方法以及染料敏化太阳电池的组装方法都与实施例2相同，电池的光电化学性能测试结果见表I。
实施例6
除了碘与I^-的摩尔比变为1∶20外，其它组分的含量、电解质制备方法以及染料敏化太阳电池的组装方法都与实施例2相同，电池的光电化学性能测试结果见表I。
实施例7
除了碘与I^-的摩尔比变为1∶2外，其它组分的含量、电解质制备方法以及染料敏化太阳电池的组装方法都与实施例2相同，电池的光电化学性能测试结果见表I。
实施例8
除了LiI的含量变为20％外，其它组分的含量、电解质制备方法以及染料敏化太阳电池的组装方法都与实施例2相同，电池的光电化学性能测试结果见表I。
对比实施例1
除了不含有离子液体外，其它组分的含量、电解质制备方法以及染料敏化太阳电池的组装方法都与实施例2相同，电池的光电化学性能测试结果见表I。
实施例9
控制1-己基3-甲基咪唑碘盐与聚乙二醇单甲醚(Mw＝750，购自Aldrich公司)的用量比为1∶1，电解质中LiI的含量为10重量％，碘与I^-的摩尔比为1∶10。
制备方法如下：将1-己基-3-甲基咪唑碘盐、LiI和碘加入到装有真空干燥后的聚乙二醇单甲醚的25ml圆底烧瓶中，然后在60℃下搅拌1小时，使之完全混合均匀，得到本发明一种无挥发性聚合物电解质。将该聚合物电解质组装成染料敏化太阳电池进行测量，电池的光电化学性能测试结果列入表I。
实施例10
除了将LiI变为1-乙基-3-甲基咪唑氟硼酸盐外，所有组分的含量、电解质制备方法以及染料敏化太阳电池的组装方法都与实施例9相同，电池的光电化学性能测试结果见表I。
实施例11
除了将LiI变为1-乙基-3-甲基咪唑溴盐外，所有组分的含量、电解质制备方法以及染料敏化太阳电池的组装方法都与实施例9相同，电池的光电化学性能测试结果见表I。
实施例12
除了将LiI变为三氟甲基磺酸锂外，所有组分的含量、电解质制备方法以及染料敏化太阳电池的组装方法都与实施例9相同，电池的光电化学性能测试结果见表I。
实施例13
除了不含有LiI外，所有组分的含量、电解质制备方法以及染料敏化太阳电池的组装方法都与实施例9相同，电池的光电化学性能测试结果见表I。
实施例14
除了将1-己基3-甲基咪唑碘盐变为1-乙基-3-甲基咪唑碘盐外，所有组分的含量、电解质制备方法以及染料敏化太阳电池的组装方法都与实施例13相同，电池的光电化学性能测试结果见表I。
实施例15
除了1-乙基3-甲基咪唑碘盐与聚乙二醇单甲醚(Mw＝750，购自Aldrich公司)的用量比变为1∶2外，其它组分的含量、电解质制备方法以及染料敏化太阳电池的组装方法都与实施例14相同，电池的光电化学性能测试结果见表I。
实施例16
除了碘与I^-的摩尔比变为1∶5外，其它组分的含量、电解质制备方法以及染料敏化太阳电池的组装方法都与实施例15相同，电池的光电化学性能测试结果见表I。
表I用本发明无挥发性聚合物电解质组装的染料敏化纳晶薄膜太阳电池的光电性能