Non à base d'hydroxypropylcellulose

Scientific Reports volume 5, Numéro d'article : 18056 (2015) Citer cet article

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Les électrolytes polymères en gel utilisant des liquides ioniques à base d'imidazolium ont attiré beaucoup d'attention dans les applications de cellules solaires sensibilisées aux colorants. L'hydroxypropylcellulose (HPC), l'iodure de sodium (NaI), l'iodure de 1-méthyl-3-propylimidazolium (MPII) comme liquide ionique (IL), le carbonate d'éthylène (EC) et le carbonate de propylène (PC) sont utilisés pour la préparation de gel non volatil. système d'électrolyte polymère (GPE) (HPC:EC:PC:NaI:MPII) pour les applications de cellules solaires sensibilisées aux colorants (DSSC). La conductivité ionique la plus élevée de 7,37 × 10−3 S cm−1 est obtenue après introduction de 100 % de MPII par rapport au poids de HPC. La conductivité ionique dépendant de la température des électrolytes polymères en gel est étudiée dans ce travail. Les modèles XRD d'électrolytes polymères en gel sont étudiés pour confirmer la complexation entre le polymère HPC, NaI et MPII. Le comportement thermique des GPE est étudié à l'aide d'un analyseur thermique simultané (STA) et d'une calorimétrie différentielle à balayage (DSC). Les DSSC sont fabriqués à l'aide d'électrolytes polymères en gel et les caractéristiques centrales de JV des cellules solaires sensibilisées aux colorants fabriquées ont été analysées. L'électrolyte polymère gel avec 100 % en poids de liquide ionique MPII présente les meilleures performances et efficacité de conversion d'énergie de 5,79 %, avec une densité de courant de court-circuit, une tension en circuit ouvert et un facteur de remplissage de 13,73 mA cm−2, 610 mV et 69,1. %, respectivement.

Les recherches sur les cellules solaires sensibilisées aux colorants ont considérablement augmenté au cours des dernières décennies en raison du faible coût, de la facilité de fabrication et de l'avantage sans carbone des (DSSC)1,2. L’un des grands défis de la fabrication des DSSC est la préparation des électrolytes. Parmi les électrolytes, l'électrolyte liquide est largement utilisé pour la fabrication de DSSC, mais il présente certains inconvénients tels que la liaison liquide et la corrosion. Une méthode pour surmonter ce problème consiste à utiliser des électrolytes en gel3,4. Les électrolytes polymères en gel (GPE) ont également été étudiés de manière approfondie pour la fabrication de DSSC5,6,7,8,9. Par conséquent, les électrolytes polymères en gel (GPE) sont une bonne alternative pour les applications DSSC en raison d'avantages tels qu'une faible pression de vapeur, d'excellentes propriétés de contact et de remplissage entre l'électrode nanostructurée et la contre-électrode, une conductivité ionique plus élevée par rapport aux électrolytes polymères conventionnels, une excellente stabilité thermique. et une stabilité exceptionnelle à long terme10. Par conséquent, les électrolytes polymères à base de cellulose sont incorporés dans plusieurs recherches pour des applications électrochimiques11,12,13,14, y compris les applications DSSC en raison de leurs bonnes performances mécaniques et de leur stabilité thermique15.

Les liquides ioniques (LI) sont de bons candidats comme plastifiants et sels liquides pour les électrolytes polymères en gel et les applications électrochimiques en raison de leur pression de vapeur négligeable, de leur non-inflammabilité, de leur excellente stabilité chimique et thermique et de leur conductivité ionique élevée16. Parmi les liquides ioniques, les liquides ioniques à base d'iodure d'imidazolium sont largement utilisés pour les applications de cellules solaires sensibilisées aux colorants (DSSC) en raison de leurs meilleures performances17,18,19,20,21. Certains types de liquides ioniques ou d'électrolytes à base d'imidazolium synthétisés par une procédure de durcissement aux UV22 ou sous certaines nouvelles formes d'ionogel23 peuvent également être utilisés dans les DSSC. De plus, l'iodure de 1-méthyl-3-propylimidazolium (MPII) offre une excellente efficacité et une bonne stabilité dans les cellules solaires sensibilisées aux colorants24.

Dans ce travail, l’hydroxylpropylcellulose, l’iodure de sodium et le MPII ont été utilisés pour préparer des électrolytes polymères en gel. Des études de conductivité ionique et de conductivité dépendante de la température ont été réalisées par spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS). La centration structurelle a été réalisée par diffraction des rayons X (DRX). Les comportements thermiques des échantillons ont été étudiés à l'aide d'un analyseur thermique simultané (STA) et d'une calorimétrie différentielle à balayage (DSC). Les cellules solaires sensibilisées aux colorants à base d'électrolyte polymère gel ont été fabriquées et testées sous simulateur solaire.