하이드록시프로필 셀룰로오스 기반

Scientific Reports 5권, 기사 번호: 18056(2015) 이 기사 인용

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이미다졸륨 기반의 이온성 액체를 이용한 겔 고분자 전해질은 염료감응형 태양전지 응용분야에서 많은 주목을 받아왔다. 비휘발성 젤 제조에는 하이드록시프로필 셀룰로오스(HPC), 요오드화 나트륨(NaI), 이온성 액체(IL)로 1-메틸-3-프로필이미다졸륨 요오다이드(MPII), 에틸렌 카보네이트(EC) 및 프로필렌 카보네이트(PC)가 사용됩니다. 염료감응형 태양전지(DSSC) 응용 분야를 위한 고분자 전해질(GPE) 시스템(HPC:EC:PC:NaI:MPII). HPC 중량 대비 MPII를 100% 도입한 후 가장 높은 이온 전도도인 7.37 × 10−3 S cm−1 을 달성했습니다. 본 연구에서는 겔 폴리머 전해질의 온도에 따른 이온 전도도를 연구합니다. 젤 폴리머 전해질의 XRD 패턴을 연구하여 HPC 폴리머, NaI 및 MPII 사이의 복합체를 확인합니다. GPE의 열 거동은 동시 열 분석기(STA) 및 시차 주사 열량계(DSC)를 사용하여 연구됩니다. 젤 폴리머 전해질을 사용하여 DSSC를 제작하고, 제작된 염료 감응형 태양전지의 JV 중심 특성을 분석했습니다. MPII 이온성 액체 100wt.%를 함유한 겔 고분자 전해질은 단락전류밀도, 개방전압 및 충전율 13.73mA cm−2, 610mV 및 69.1에서 최고의 성능과 5.79%의 에너지 변환 효율을 나타냅니다. %입니다.

염료 감응 태양전지에 대한 조사는 (DSSC)1,2의 저렴한 비용, 쉬운 제조 및 무탄소 장점으로 인해 최근 수십 년 동안 극적으로 증가했습니다. DSSC 제조의 가장 큰 과제 중 하나는 전해질 준비입니다. 전해질 중 액체 전해질은 DSSC 제조에 널리 사용되지만 액체 결합 및 부식과 같은 몇 가지 단점이 있습니다. 이 문제를 극복하는 한 가지 방법은 겔 전해질을 사용하는 것입니다. 젤 폴리머 전해질(GPE)도 DSSC 제조를 위해 광범위하게 조사되었습니다5,6,7,8,9. 따라서 겔 고분자 전해질(GPE)은 낮은 증기압, 나노 구조 전극과 상대 전극 사이의 우수한 접촉 및 충전 특성, 기존 고분자 전해질에 비해 높은 이온 전도도, 우수한 열 안정성과 같은 장점으로 인해 DSSC 응용 분야의 좋은 대안입니다. 뛰어난 장기 안정성10. 결과적으로, 셀룰로오스 기반 고분자 전해질은 우수한 기계적 성능과 열 안정성으로 인해 DSSC 응용을 포함하여 전기화학 응용을 위한 여러 연구에 통합되었습니다.

이온성 액체(IL)는 무시할 수 있는 증기압, 불연성, 우수한 화학적 및 열적 안정성, 높은 이온 전도성으로 인해 젤 폴리머 전해질 및 전기화학 응용 분야를 위한 가소제 및 액체 염으로 적합한 후보입니다16. 이온성 액체 중에서 이미다졸륨 요오드화물 기반 이온성 액체는 더 나은 성능으로 인해 염료감응형 태양전지(DSSC) 응용 분야에 널리 사용됩니다. UV 경화 절차 또는 일부 새로운 이오노겔 형태로 합성된 일부 종류의 이미다졸륨 기반 이온성 액체 또는 전해질은 DSSC에도 사용할 수 있습니다. 또한, 1-메틸-3-프로필이미다졸륨 요오다이드(MPII)는 염료 감응형 태양 전지24에서 탁월한 효율성과 우수한 안정성을 제공합니다.

이 연구에서는 히드록실프로필 셀룰로오스, 요오드화나트륨 및 MPII를 사용하여 겔 중합체 전해질을 제조했습니다. 이온 전도도 및 온도 의존 전도도 연구는 전기화학적 임피던스 분광법(EIS)을 사용하여 수행되었습니다. 구조적 중심화는 X선 회절(XRD)을 사용하여 수행되었습니다. 샘플의 열 거동은 동시 열 분석기(STA) 및 시차 주사 열량계(DSC)를 사용하여 연구되었습니다. 젤 폴리머 전해질 기반 염료 감응형 태양전지를 Sun 시뮬레이터에서 제작하고 테스트했습니다.