高稳定性小分子有机凝胶电解质的创制及其在染料敏化太阳能电池中的应用

以小分子凝胶电解质替代液态电解质组装的染料敏化太阳能电池（DSSC）基本保留了基于后者的DSSC光电转换效率高的优点，也显著延长了电池的使用寿命，但还远未达到实际使用的要求。针对这一制约DSSC实际使用的核心问题，本项目设计合成多个系列结构新颖的胆固醇衍生物，利用它们的高效胶凝和易形成高稳定性凝胶性质，研究它们对常见液态电解质的胶凝能力，相应凝胶的稳定性及电荷传导等性能。与此同时，在体系中引入具有"交联"作用的双胆固醇衍生物，以期进一步提高凝胶电解质的稳定性。结合结构分析、形貌分析和分子模拟等手段研究凝胶的微观结构，揭示这些结构形成的驱动力，提出凝胶网络结构形成和演化的机理。在此基础上，组装基于小分子凝胶电解质的DSSC，测定电池的光电转换效率和使用寿命等性能，研究电池综合性能对小分子凝胶电解质性质的依赖性，明确进一步改善电池性能的途径。相信通过这些努力必将进一步提高DSSC的综合性能。

根据项目合同书所规定的研究任务，围绕小分子有机胶凝剂的设计合成，凝胶电解质的筛选以及染料敏化太阳能电池（DSSC）的组装及性能测试展开研究工作。在青年基金的支持下，项目组以胆固醇片段为基本结构单元，设计合成了多种结构新颖的胆固醇衍生物，研究了合成化合物在有机溶剂和离子液体中的胶凝性质，着重考察了相应凝胶的稳定性、机械强度等性能，揭示了凝胶网络结构形成的驱动力和演化的机理。在此基础上，筛选了机械强度高，稳定性好的凝胶电解质并组装了基于此类凝胶电解质的DSSC，测定了电池的光电转换效率和使用寿命等性能。研究结果表明，基于离子液体凝胶电解质的DSSC的光电转换效率接近以相应液体电解质组成的DSSC的光电转换效率，同时具备封装简单、耐候性优良等优点。项目资助期间发表标注论文6篇，均为SCI收录论文（其中影响因子大于3的4篇，大于9的1篇），培养硕士研究生3名。