Non a base di idrossipropilcellulosa

Scientific Reports volume 5, numero articolo: 18056 (2015) Citare questo articolo

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Gli elettroliti polimerici in gel che utilizzano liquidi ionici a base di imidazolio hanno attirato molta attenzione nelle applicazioni di celle solari sensibilizzate con coloranti. Per la preparazione del gel non volatile vengono utilizzati idrossipropilcellulosa (HPC), ioduro di sodio (NaI), ioduro di 1-metil-3-propilimidazolio (MPII) come liquido ionico (IL), carbonato di etilene (EC) e carbonato di propilene (PC). Sistema di elettrolita polimerico (GPE) (HPC:EC:PC:NaI:MPII) per applicazioni di celle solari sensibilizzate con coloranti (DSSC). La più alta conduttività ionica di 7,37 × 10−3 S cm−1 si ottiene dopo aver introdotto il 100% di MPII rispetto al peso di HPC. In questo lavoro viene studiata la conduttività ionica dipendente dalla temperatura degli elettroliti polimerici in gel. I modelli XRD degli elettroliti polimerici in gel sono studiati per confermare la complessazione tra polimero HPC, NaI e MPII. Il comportamento termico dei GPE viene studiato utilizzando l'analizzatore termico simultaneo (STA) e la calorimetria a scansione differenziale (DSC). I DSSC sono fabbricati utilizzando elettroliti polimerici in gel e sono state analizzate le caratteristiche centrali della JV delle celle solari sensibilizzate con colorante fabbricate. L'elettrolita polimerico gel con il 100% in peso di liquido ionico MPII mostra le migliori prestazioni e un'efficienza di conversione energetica del 5,79%, con densità di corrente di cortocircuito, tensione a circuito aperto e fattore di riempimento di 13,73 mA cm−2, 610 mV e 69,1 %, rispettivamente.

Le indagini sulle celle solari sensibilizzate con coloranti sono aumentate notevolmente negli ultimi decenni a causa del basso costo, della facile fabbricazione e del vantaggio dell'assenza di carbonio dei (DSSC)1,2. Una delle grandi sfide per la fabbricazione delle DSSC è la preparazione degli elettroliti. Tra gli elettroliti, l'elettrolita liquido è ampiamente utilizzato per la fabbricazione di DSSC ma presenta alcuni svantaggi come il collegamento del liquido e la corrosione. Un metodo per superare questo problema è attraverso l'uso di elettroliti gel3,4. Anche gli elettroliti polimerici gel (GPE) sono stati ampiamente studiati per la fabbricazione di DSSC5,6,7,8,9. Pertanto, gli elettroliti polimerici in gel (GPE) sono una buona alternativa per le applicazioni DSSC grazie a vantaggi quali bassa pressione di vapore, eccellenti proprietà di contatto e riempimento tra l'elettrodo nanostrutturato e il controelettrodo, maggiore conduttività ionica rispetto agli elettroliti polimerici convenzionali, eccellente stabilità termica ed eccezionale stabilità a lungo termine10. Di conseguenza, gli elettroliti polimerici a base di cellulosa vengono incorporati in numerose ricerche per applicazioni elettrochimiche11,12,13,14 comprese le applicazioni DSSC grazie alle buone prestazioni meccaniche e alla stabilità termica15.

I liquidi ionici (IL) sono buoni candidati come plastificanti e sali liquidi per elettroliti polimerici in gel e applicazioni elettrochimiche grazie alla loro pressione di vapore trascurabile, alla non infiammabilità, all'eccellente stabilità chimica e termica e all'elevata conduttività ionica16. Tra i liquidi ionici, i liquidi ionici a base di ioduro di imidazolio sono ampiamente utilizzati per applicazioni di celle solari sensibilizzate con coloranti (DSSC) a causa delle migliori prestazioni17,18,19,20,21. Alcuni tipi di liquidi ionici o elettroliti a base di imidazolio sintetizzati mediante procedura di polimerizzazione UV22 o in alcune nuove forme di ionogel23 possono essere utilizzati anche nelle DSSC. Inoltre, lo ioduro di 1-metil-3-propilimidazolio (MPII) fornisce un'eccellente efficienza e una buona stabilità nelle celle solari sensibilizzate con coloranti24.

In questo lavoro, idrossipropilcellulosa, ioduro di sodio e MPII sono stati utilizzati per preparare elettroliti polimerici in gel. Sono stati condotti studi sulla conducibilità ionica e sulla conducibilità dipendente dalla temperatura utilizzando la spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS). La centratura strutturale è stata eseguita utilizzando la diffrazione dei raggi X (XRD). I comportamenti termici dei campioni sono stati studiati utilizzando l'analizzatore termico simultaneo (STA) e la calorimetria a scansione differenziale (DSC). Le celle solari sensibilizzate con coloranti a base di elettrolita gel polimero sono state fabbricate e testate con il simulatore solare.