TWI489672B - 一種膠態高分子電解質 - Google Patents

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Description

一種膠態高分子電解質
本發明為一種用於染料敏化太陽能電池(Dye-Sensitized Solar cell,DSSC)之膠態電解質及其製法，用以解決液態電解質為主之染料敏化太陽能電池，有封裝不易以及長期使用下電解質會有洩漏的問題。
在90年代瑞士的Michael Gratzel教授研究出一種新型的奈米TiO2 太陽能電池，Michael Gratzel等人又於1991年以高比表面積的奈米級的多孔電極，浸泡於過渡金屬和Os等有機化合物所配置出的染料，來加強Solar cell(太陽能電池)的電極性能，其能量轉換效率能到達10-12%。最值得注意的是DSSC的總製作成本較矽晶太陽能電池成本低，製程簡單以及較容易形成大面積，且可製備成具有可撓性之電池，而具有非常大的潛能。
由於使用以液態電解質為主之染料敏化太陽能電池，有封裝不易以及長期使用下電解質會有洩漏的問題，封裝材料會因UV光的照射下而劣化，而造成穩定性不佳。
一般固態或者是擬固態DSSCs在光電轉換效率上仍舊低於液態電解質。在DSSCs的研究中，聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯(PVDF-HFP)及其衍生物已普遍使用於固化液態電解質。因PVDF-HFP其中的氟原子擁有較小的離子半徑及高陰電性，預期能提升固態電解質的離子導電度，但其導電效能仍不甚理想，因此有必要開發導性性質更優異之固態或膠態電解質。
本發明乃針對此一問題，以製備膠態型的電解質為主，期望能解決電解質之封裝及長時間使用下洩漏的問題，提出一種性質優異之膠態型的電解質。
本發明一種膠態高分子電解質，特別適用於染料敏化太陽能電池(Dye-Sensitized Solar cell,DSSC)之膠態電解質，(1)由如下一般式(I)之重覆單位之烯烴-馬來酸酐(含衍生物)共聚物與一般式(Ⅱ)之咪唑系化合物反應，再與選自一般式(Ⅲ)、(Ⅳ)及HBF4 或其混合物之陰離子化合物反應所構成。
或(2)由如下一般式(Ⅱ)之咪唑系化合物與選自一般式(Ⅲ)、(Ⅳ)及HBF4 或其混合物之陰離子化合物反應後，再與一般式(I)重覆單位之烯烴-馬來酸酐(含衍生物)共聚物反應所構成。
其中，R1 、R1 為選自H原子、鹵素原子、經鹵素取代或未經取代之C1 ~C6 烷基、經鹵素取代或未經取代之C6 ~C20 芳香基；R3 、R4 為選自H原子、鹵素原子、經鹵素取代或未經取代之C1 ~C6 烷基、經鹵素取代或未經取代之C6 ~C20 芳香基。n為大於1之整數。
其中，m為0~30整數，Y為反應性官能基，選自NH2 、NHR、 OH基，R為C1 ~C6 烷基。
一般式(Ⅲ)RX其中，R為C1 ~C20 烷基，X為鹵素，選自F、Cl、Br、I，較佳為Br、I，更佳為I。
其中，n為1~30整數，X1 、X2 分別為鹵素，選自F、Cl、Br、I，較佳為Br、I，更佳為I。
本發明另關於一種膠態高分子電解質之製法，乃以烯烴-馬來酸酐(含衍生物)共聚物與咪唑系化合物反應，形成具有眾多含咪唑之懸垂側基，利用懸垂側基所含咪唑官能基中之N部位與RX或HBF4 或一般式(Ⅳ)或其混合物之陰離子化合物反應，形成鍵結，以形成膠態電解質，該陰離子化合物具有一及/或一以上之陰離子，其中，較佳包含一般式(Ⅳ)雙陰離子者，則可使膠態電解質交聯形成網狀構造。
本發明之另一種膠態高分子電解質之製法，乃以咪唑系化合物與陰離子化合物反應，再與烯烴-馬來酸酐(含衍生物)共聚物反應，形成具有眾多含陰離子之咪唑懸垂側基或交聯構造之膠態電解質。利用咪唑官能基中之N部位與RX或HBF4 或一般式(Ⅳ)或其混合物之陰離子化合物反應，形成具有陰離子尾端之咪唑系化合物，利用該咪唑系化合物具有可與烯烴-馬來酸酐(含衍生物)共聚物反應之官能基與其反應，以形成膠態電解質，該陰離子化合物具有一及/或一以上之陰離子，其中，較佳包含一般式(Ⅳ)雙陰 離子者，則可使膠態電解質交聯形成網狀構造。
本發明之式(Ⅲ)之陰離子化合物，可選用例如鹵化甲烷、鹵化乙烷、鹵化丙烷、等C1 ~C20 之鹵烷，較佳為碘烷烴。
本發明之式(Ⅳ)之雙陰離子化合物，可選用例如：二鹵乙烷、二鹵丙烷、二鹵丁烷、二鹵戊烷、二鹵己烷、二鹵庚烷、二鹵辛烷、二鹵壬烷、二鹵癸烷、或其混合物...等C2 ~C32 之二鹵烷烴，較佳為二碘烷烴。
本發明之式(Ⅱ)之咪唑系化合物具有可與羧基反應之反應性官能基，例如，選自NH2 、NHR、OH基，其中R為C1 ~C6 烷基。所得電解質利用其中之陰離子為傳導基團，並利用其膠態型態解決目前液態電解質不易封裝及洩漏問題。所得電解質薄膜具有良好導電性，及DSSC的能量轉換效率。
光敏化之染料因照光後躍升至激發態，須由電解質供應電子使其回至基態，達成電池循環，常用之電解質為I3 - 液態電解質，因有封裝不易，易於洩漏之問題，本發明之一具體實施例，採用烯烴-馬來酸酐(含衍生物)共聚物與氨丙基咪唑反應，形成具有眾多醯胺丙基咪唑懸垂側基，利用懸垂側基所含咪唑官能基中之N與碘烷烴反應，形成鍵結，其中，包含二碘烷烴，可使電解質交聯具有網狀結構，藉由網狀架構中的碘離子，電荷轉移，提供電子給染料薄膜，以完成DSSC之工作循環。形成網狀架構具有提升導電的路徑、增加結構穩定，以及使用壽命等優點，此為目前其它膠態電解質所沒有的特點。
本發明之膠態高分子電解質，亦可進一步添加奈米級TiO2 、奈米碳球/或碳管、TiN、AlN奈米粒及石墨等奈米顆粒作為填充物，以增進膠態電解質之性質，可提升DSSCs的光電轉化效率。
本發明之膠態高分子電解質，亦可進一步添加安定劑，例如碘化理(LiI)、4-特丁基吡啶(4-tert-butylpyridine,TBP)、N-丁基苯并咪唑(N-butyl benzimidazole,NBB)、和1-甲基苯并咪唑 (1-methylbenzimida,NMBI)等於上述之膠態高分子電解質(PGE)中，形成複合高分子電解質，主要作用為安定電解質中的碘，由於4-特-丁基吡啶可以通過吡啶環上的N與TiO2 薄膜表面上不完全配位的Ti配合，阻礙了導帶電子在TiO2 薄膜表面與電解質中I3- 複合，可明顯提高太陽電池的開路電壓、填充因數和光電轉換效率。
並且亦可於電解質中混合離子液體電解質、雙離子電解質、可互容之電解質，該雙離子液體電解質、可互容之電解質及安定劑參考中華明國專利97149632號所述。
例如於本發明膠態高分子電解質(PGE)中添加質，包含：碘化鋰、碘分子之離子液體、及可互容之電解：1-丙基-2,3-二甲基咪唑碘(1-propyl-2,3-dimethylimidazolium iodide,PDMII)、1-丙基-3-甲基咪唑碘(1-propyl-3-methylimidazolium iodide,PMII)、1-乙基-3-甲基咪唑碘(1-ethyl-3-methylimidazolium iodide,EMII)、1,3-二甲基咪唑碘(1,3-dimethylimidazolium iodide,DMII)、1-烯丙基-3-甲基咪唑碘(1-allyl-3-methylimidazolium iodide,AMII)的溶液，濃度0.01克~1克/1克PGE，其它電解質之溶劑選自：乙醇、乙腈、甲氧基乙腈、丙腈、3-甲氧基丙晴(MPN)、碳酸乙酯、碳酸丙酯、碳酸乙烯酯或2-乙基-4-甲基咪唑，溶解上述電解質後，摻混於本發明之電解質，以製備複合膠態高分子電解質。
本發明另提供一種染料敏化太陽能電池，其結構如第1圖所示，該染料敏化太陽能電池10，包含：一工作電極20；一輔助電極40，其位於工作電極之相對一側；以及一電解質成分30，其包含本發明之膠態高分子電解質，該工作電極20包括電極基材21與形成於電極基材21上的氧化物半導體多孔膜22，其中該電極基材21尚包括透明基材21a之材質，例如玻璃、透明塑膠基板、陶瓷研磨平板、或可撓性透明塑膠膜，而導電層21b包含摻雜錫之氧化銦(tin-doped indium oxide,ITO)、二氧化錫(tin oxide,SnO2 )、摻雜氟之氧化錫(fluorine-doped tin oxide,FTO)或上述之組合。而氧化物半導體多孔膜22包括二氧化鈦(TiO2 )，二氧化錫(SnO2 、氧化 鎢(WO3 )、氧化鋅(ZnO)、氧化鈮(Nb2 O5 )，或上述之組合，較佳為二氧化鈦(TiO2 )。
氧化物半導體多孔膜22之作用為吸附光敏化染料，染料敏化劑可選用包含釕(Ru)錯合物(Ruthenium-complex)做為染料，例如：N3染料(Ru(NCS)2 )、N719染料(RuL2 (NCS)2 ：2TBA)、N749(black dye)、C101等。或選自其它有機染料(釕染料歸類為有機金屬錯合物染料)，包括黑米、刺桐、洋紫荊、黃刺玫、有機染料D149(D)、Mercurochrome(M)、Eosin Y(E)、Rose bengal(R)、Coumarin 343(C)、紫質(porphyrin)、酞青(phthalocyanine)或香豆素(coumarin)、或其混合物等，搭配混合兩種以上之染料敏化劑的方式提升效率。
輔助電極40包括一非導體基材上與形成其上之導電膜，例如白金、碳、石墨、石墨烯、或類似材料之薄膜於ITO、FTO或類似基材之上。
性質測定
1、在太陽光模擬器(Newport,Oriel class A,91160A)下100%(AM 1.5,100 mW/cm2 )光照下量測電池光電特性分析，測量光電轉化效率%。
2、電解質之導電性質測定
本發明利用電解質量測模組，來測量導電性質。將電解質夾於兩電極間，並用夾具固定，在電極兩邊接上工作電極及參考電極，固定振幅為10mV，掃瞄頻率為1M Hz~1000Hz，溫度30℃下量測薄膜的阻抗值，將膜阻抗數據代入式中以求取離子導電度值。
σ：導電度(S/cm)
d：膜厚(cm)
R：膜阻抗值(Ω)
A：電極面積(cm2 )
以下，根據實施例以詳細說明本發明，但本發明並非僅限於此等。
膠態高分子電解質之製備 合成例1
乙烯-馬來酸酐共聚物(Copoly-ethylene/maleic anhydride,co-PE/MA)與1-3-氨丙基咪唑(1-(3-Aminopropyl)imidazole,AI)(官能基莫耳比約1：1)於去離子水溶液中混合，加入數滴月桂酸錫(T-12)後以磁石攪拌使其反應約24小時，形成具有眾多醯胺丙基咪唑懸垂側基之半成品，簡稱PE/MA-AI，再與約1：1(咪唑：碘烷)莫耳比之二碘戊烷(Diiodo pentane,DIP)反應約30分鐘，形成鍵結，獲得膠態高分子電解質，簡稱PE/MA-AI/DIP，將其均勻至入平板器皿，烘乾製成薄膜，進行性質測試。
合成例2
苯乙烯-馬來酸酐共聚物(Copoly-styrene/maleic anhydride,co-PS/MA)與1-3-氨丙基咪唑(1-(3-Aminopropyl)imidazole,AI)(官能基莫耳比約1：1)於去離子水溶液中混合，加入數滴月桂酸錫(T-12)後以磁石攪拌使其反應約24小時，形成具有眾多醯胺丙基咪唑懸垂側基之半成品，簡稱PS/MA-AI，再與約1：1.2(咪唑：碘烷)莫耳比之二碘戊烷(Diiodo pentane,DIP)反應約30分鐘，形成鍵結，獲得膠態高分子電解質，簡稱PS/MA-AI/DIP，將其均勻至入平板器皿，烘乾製成薄膜，進行性質測試。
合成例3
丙烯-馬來酸酐共聚物(Copoly-propylene/maleic anhydride anhydride,co-PP/MA)與1-3-羥丙基咪唑(1-(3-Hydroylpropyl)imidazole,HI)(官能基莫耳比約1：1)於去離子水溶液中混合，以磁石攪拌使其反應約24小時，形成具有眾多酯丙基咪唑懸垂側基之半成品，簡稱PP/MA-HI，再與約1：1.1(咪唑：碘烷)莫耳比之二碘癸烷(Diiodo decane,DID)反應約30分鐘，形成鍵結，獲得膠態高分子電解質，簡稱PP/MA-HI/DID-1，將其均勻至入平板器皿，烘乾製成薄膜，進行性質測試。
合成例4
1-3-羥丙基咪唑(1-(3-Hydroylpropyl)imidazole,HI)與約1：1(咪唑：碘烷)莫耳比之二碘癸烷(Diiodo decane,DID)反應約30分鐘，形成鍵結之半成品，再與丙烯-馬來酸酐共聚物(Copoly-propylene/maleic anhydride anhydride,co-PP/MA)(官能基莫耳比約1：1)於去離子水溶液中混合，以磁石攪拌使其反應約24小時，形成具有眾多酯丙基之含陰離子咪唑懸垂側基之膠態高分子電解質，簡稱PP/MA-HI/DID-2，將其均勻至入平板器皿，烘乾製成薄膜，進行性質測試。
合成例5
苯乙烯-馬來酸酐共聚物(Copoly-styrene/maleic anhydride,co-PS/MA)與1-3-氨丙基咪唑(1-(3-Aminopropyl)imidazole,AI)(官能基莫耳比約1：1)於去離子水溶液中混合，加入數滴月桂酸錫(T-12)後以磁石攪拌使其反應約24小時，形成具有眾多醯胺丙基咪唑懸垂側基之半成品，簡稱PS/MA-AI，再與約1：1.2(咪唑：碘烷)莫耳比之碘化甲烷/及二碘戊烷(Iodide Methane,IM/Diiodo pentane,DIP)反應約30分鐘，形成鍵結，獲得膠態高分子電解質，簡稱PS/MA-AI/(IM/DIP)，將其均勻至入平板器皿，烘乾製成薄膜，進行性質測試。
合成例6
乙烯-馬來酸酐共聚物(Copoly-ethylene/maleic anhydride,co-PE/MA)與1-3-氨丙基咪唑(1-(3-Aminopropyl)imidazole,AI)(官能基莫耳比約1：1)於去離子水溶液中混合，加入數滴月桂酸錫(T-12)後以磁石攪拌使其反應約24小時，形成具有眾多醯胺丙基咪唑懸垂側基之半成品，簡稱PE/MA-AI，再與約1：1(咪唑：HBF4 )莫耳比之HBF4 (簡稱，BF)反應約30分鐘，形成鍵結，獲得膠態高分子電解質，簡稱PE/MA-AI/BF，將其均勻至入平板器皿，烘乾製成薄膜，進行性質測試。
合成例7
乙烯-馬來酸酐共聚物(Copoly-ethylene/maleic anhydride,co-PE/MA)與1-3-氨丙基咪唑(1-(3-Aminopropyl)imidazole,AI)(官能基莫耳比約1：1)於去離子水溶液中混合，加入數滴月桂酸錫(T-12)後以磁石攪拌使其反應約24小時，形成具有眾多醯胺丙基咪唑懸垂側基之半成品，簡稱PE/MA-AI，再與約1：1(咪唑：碘化甲烷)莫耳比之碘化甲烷(Iodide Methane,IM)反應約30分鐘，形成鍵結，獲得膠態高分子電解質，簡稱PE/MA-AI/IM，將其均勻至入平板器皿，烘乾製成薄膜，進行性質測試。
合成例8
乙烯-馬來酸酐共聚物(Copoly-ethylene/maleic anhydride,co-PE/MA)與1-3-氨丙基咪唑(1-(3-Aminopropyl)imidazole,AI)(官能基莫耳比約1：1)於去離子水溶液中混合，加入數滴月桂酸錫(T-12)後以磁石攪拌使其反應約24小時，形成具有眾多醯胺丙基咪唑懸垂側基之半成品，簡稱PE/MA-AI，再與約1：1(咪唑：碘烷)莫耳比之二碘丙烷(Diiodo Propane,DIPp)反應約30分鐘，形成鍵結，獲得膠態高分子電解 質，簡稱PE/MA-AI/DIPp，將其均勻至入平板器皿，烘乾製成薄膜，進行性質測試。
合成例9
乙烯-馬來酸酐共聚物(Copoly-ethylene/maleic anhydride,co-PE/MA)與1-3-氨丙基咪唑(1-(3-Aminopropyl)imidazole,AI)(官能基莫耳比約1：1)於去離子水溶液中混合，加入數滴月桂酸錫(T-12)後以磁石攪拌使其反應約24小時，形成具有眾多醯胺丙基咪唑懸垂側基之半成品，簡稱PE/MA-AI，添加0.5M4-特丁基吡啶(TBP)及少量奈米碳管混合均勻，再與約1：1(咪唑：碘烷)莫耳比之戊二碘(Diiodo pentane,DIP)反應約30分鐘，形成鍵結，獲得膠態高分子電解質，簡稱PE/MA-AI/DIP/TBP，將其均勻至入平板器皿，烘乾製成薄膜，進行性質測試。
合成例10
乙烯-馬來酸酐共聚物(Copoly-ethylene/maleic anhydride,co-PE/MA)與1-3-氨丙基咪唑(1-(3-Aminopropyl)imidazole,AI)(官能基莫耳比約1：1)於去離子水溶液中混合，加入數滴月桂酸錫(T-12)後以磁石攪拌使其反應約24小時，形成具有眾多醯胺丙基咪唑懸垂側基之半成品，簡稱PE/MA-AI，添加0.5M 4-四特丁基吡啶(TBP)，及少量奈米碳管(CNT)混合均勻，再與約1：1(咪唑：碘烷)莫耳比之戊二碘(Diiodo pentane,DIP)反應約30分鐘，形成鍵結，獲得膠態高分子電解質，簡稱PE/MA-AI/DIP/TBP/CNT-1，將其均勻至入平板器皿，烘乾製成薄膜，進行性質測試。
合成例11
乙烯-馬來酸酐共聚物(Copoly-ethylene/maleic anhydride,co-PE/MA)與1-3-氨丙基咪唑 (1-(3-Aminopropyl)imidazole,AI)(官能基莫耳比約1：1)於去離子水溶液中混合，加入數滴月桂酸錫(T-12)後以磁石攪拌使其反應約24小時，形成具有眾多醯胺丙基咪唑懸垂側基之半成品，簡稱PE/MA-AI，添加0.1M碘化鋰、0.05M碘分子溶液、0.5M 4-四特丁基吡啶(TBP)，及少量奈米碳管(CNT)混合均勻，再與約1：1(咪唑：碘烷)莫耳比之戊二碘(Diiodo pentane,DIP)反應約30分鐘，形成鍵結，獲得膠態高分子電解質，簡稱PE/MA-AI/DIP/TBP/CNT-2，將其均勻至入平板器皿，烘乾製成薄膜，進行性質測試。
比較例1
電解質為LiPF6 溶於(碳酸乙酯/碳酸丙酯)之溶劑配成1M之LiPF6 離子溶液，進行測試。
比較例2
膠態高分子電解質(PGE)改為Poly(methyl methacrylate-co-methacrylate acid)/poly(ethylene glycol)[P(MMA-co-MAA)/PEG]，添加KI/I2 之三甲氧基丙腈(3-methoxypropionitrile,MPN)溶液，製成GEL：I(KI/I2 )=10：1之膠態高分子電解質，進行測試。
染料敏化劑可選用N719釕有機金屬錯合物(Ruthenium-complex)做為染料進行實驗。
將二氧化鈦光電極及濺鍍鉑薄膜的對電極，置入膠態電解薄膜，利用60 μm間隔層(spacer)封裝材料以三明治方式夾住，100℃下加熱黏合兩電極。
或將二氧化鈦光電極及濺鍍鉑薄膜的對電極利用60 μm間隔層(spacer)封裝材料以三明治方式夾住，100℃下加熱黏合兩電極且留下2個洞以備灌注膠態電解質前驅物混合溶液。利用真空幫浦灌注膠態高分子電解質混合溶液，加熱使反應形成網狀高分子電解質，以及移除溶劑，再以環氧樹酯封住二洞口，形成電池。
在太陽光模擬器下100%(AM 1.5,100 mW/cm2 )光照下量測電池光電特性分析，測量光電轉化效率%，如表1所示。
導電度測試
將所合成之膠態高分子電解質製成薄膜，分別以膠態狀進行導電度測試，導電度數值顯示於表1。
產業上之可利用性
本發明之膠態高分子電解質顯示優異之導電度值，約6~9×10-3 S/cm，較一般膠態或固態電解質之導電度高，而所組成之染料敏化太陽能電池之光電轉化效率約5%以上，與習知之離子液體所組成之染料敏化太陽能電池之光電轉化效率相當甚或較優異。
本發明之膠態高分子電解質材料應具有優異的電子傳導性及易於封裝、免於洩漏之特性，能改善前兩點之缺點，因此，能提供 高效率的染料敏化太陽能電池，及其於各種太陽能電池等之應用。
雖然本發明以數個較佳實施例揭露如上，然其非用以限制本發明，任何在所屬技術領域中具有通常知識者，於不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧染料敏化太陽能電池
20‧‧‧工作電極
21‧‧‧電極基材
21a‧‧‧透明基材
21b‧‧‧導電層
22‧‧‧氧化物半導體多孔膜
30‧‧‧電解質
40‧‧‧輔助電極
第1圖 本發明之染料敏化太陽能電池其結構示意圖。
10‧‧‧染料敏化太陽能電池
20‧‧‧工作電極
21‧‧‧電極基材
21a‧‧‧透明基材
21b‧‧‧導電層
22‧‧‧氧化物半導體多孔膜
30‧‧‧電解質
40‧‧‧輔助電極

Claims (10)

  1. 一種膠態高分子電解質，由如下一般式(I)之重覆單位之烯烴-馬來酸酐(含衍生物)共聚物與一般式(Ⅱ)之咪唑系化合物反應，再與選自一般式(Ⅲ)、(Ⅳ)及HBF4 或其混合物之陰離子化合物反應所構成， 其中，R1 、R2 為選自H原子、鹵素原子、經鹵素取代或未經取代之C1 ~C6 烷基、經鹵素取代或未經取代之C6 ~C20 芳香基；R3 、R4 為選自H原子、鹵素原子、經鹵素取代或未經取代之C1 ~C6 烷基、經鹵素取代或未經取代之C6 ~C20 芳香基；n為大於1之整數； 其中，m為0~30整數，Y為反應性官能基，選自NH2 、NHR、OH基，R為C1 ~C6 烷基；一般式(Ⅲ) RX其中，R為C1 ~C20 烷基，X為鹵素，選自F、Cl、Br、I； 其中，n為1~30整數，X1 、X2 分別為鹵素，選自F、Cl、 Br、I。
  2. 一種膠態高分子電解質，由如下一般式(Ⅱ)之咪唑系化合物與選自一般式(Ⅲ)、(Ⅳ)及HBF4 或其混合物之陰離子化合物反應後，再與一般式(I)重覆單位之烯烴-馬來酸酐(含衍生物)共聚物反應所構成， 其中，R1 、R2 為選自H原子、鹵素原子、經鹵素取代或未經取代之C1 ~C6 烷基、經鹵素取代或未經取代之C6 ~C20 芳香基；R3 、R4 為選自H原子、鹵素原子、經鹵素取代或未經取代之C1 ~C6 烷基、經鹵素取代或未經取代之C6 ~C20 芳香基；n為大於1之整數； 其中，m為0~30整數，Y為反應性官能基，選自NH2 、NHR、OH基，R為C1 ~C6 烷基；一般式(Ⅲ) RX其中，R為C1 ~C20 烷基，X為鹵素，選自F、Cl、Br、I； 其中，n為1~30整數，X1 、X2 分別為鹵素，選自F、Cl、Br、I。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之膠態高分子電解質，其中，進一步包含奈米級TiO2 、碳球、碳管、TiN、AlN及石墨等奈米顆粒作為填充物，以形成膠態高分子電解質複合物，提升DSSCs的光電轉化效率。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之膠態高分子電解質，其中，進一步包含安定劑，可選自4-特丁基吡啶、碘化理(LiI)、4-特丁基吡啶、N-丁基苯并咪唑、及1-甲基苯并咪唑或其等之混合物。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之膠態高分子電解質，其中，該膠態高分子電解質進一步包含混合離子液體電解質、雙離子電解質、及其它可互容之電解質形成膠態高分子電解質複合物，選自：碘分子/碘化鋰、1-丙基-2,3-二甲基咪唑碘、1-丙基-3-甲基咪唑碘、1-乙基-3-甲基咪唑碘、1,3-二甲基咪唑碘、1-烯丙基-3-甲基咪唑碘的溶液。
  6. 一種膠態高分子電解質之製備方法，其係以烯烴-馬來酸酐及/或其衍生物之共聚物與咪唑系化合物反應，形成具有眾多含咪唑之懸垂側基，利用懸垂側基所含咪唑官能基中之N部位與RX或HBF4 或一般式(Ⅳ)或其混合物之陰離子化合物反應，形成鍵結，以形成膠態電解質，該咪唑系化合物具有可與羧基反應之官能基，該陰離子化合物至少包含一般式(Ⅳ)之雙陰離子化合物者，一般式(Ⅲ) RX其中，R為C1 ~C20 烷基，X為鹵素，選自F、Cl、Br、I； 其中，n為1~30整數，X1 、X2 分別為鹵素，選自F、Cl、Br、I。
  7. 一種膠態高分子電解質之製備方法，其係以咪唑系化合物與陰離子化合物反應，再與烯烴-馬來酸酐及/或其衍生物之共聚物反應，形成具有眾多含陰離子之咪唑懸垂側基或交聯構造之膠態電解質，該咪唑系化合物具有可與烯烴-馬來酸酐及/或其衍生物之共聚物之羧基反應之官能基，利用咪唑官能基中之N部位與RX或HBF4 或一般式(Ⅳ)或其混合物之陰離子化合物反應，形成具有陰離子尾端之咪唑系化合物，該陰離子化合物至少包含一般式(Ⅳ)之雙陰離化合物者，一般式(Ⅲ) RX其中，R為C1 ~C20 烷基，X為鹵素，選自F、Cl、Br、I； 其中，n為1~30整數，X1 、X2 分別為鹵素，選自F、Cl、Br、I。
  8. 一種染料敏化太陽能電池，其包含：一工作電極；一輔助電極，其位於工作電極之相對一側；以及一電解質成分，該工作電極包含電極基材與形成於電極基材上的氧化物半導體多孔膜，用以吸附染料，其特徵在於該電解質成分包含如申請專利範圍第1至5項中任一項之膠態高分子電解質或如申請專利範圍第6至7項中任一項之膠態高分子電解質之製備方法所獲得之電解質者。
  9. 如申請專利範圍第8項之染料敏化太陽能電池，其中，該電極基材，包含透明基材及導電層，透明基材選自：玻璃、透明塑膠基板、陶瓷研磨平板、或可撓性透明塑膠膜；該導電層包含選自摻雜錫之氧化銦(tin-doped indium oxide,ITO)、二氧化錫 (tin oxide,SnO2 )、摻雜氟之氧化錫(fluorine-doped tin oxide,FTO)或上述之組合；輔助電極包括一非導體基材上與形成其上之導電膜，該導電膜選自白金、碳、石墨、石墨烯材料之薄膜於ITO、FTO基材上。
  10. 如申請專利範圍第8項之染料敏化太陽能電池，其中，該氧化物半導體多孔膜選自包含：二氧化鈦(TiO2 )、二氧化錫(SnO2 、氧化鎢(WO3 )、氧化鋅(ZnO)、氧化鈮(Nb2 O5 )，或上述之組合；其中，染料敏化劑選自：N3染料(Ru(NCS)2 )、N719染料(RuL2 (NCS)2 ：2TBA)、N749染料(black dye)等釕錯合物、或其它有機染料選自：黑米、刺桐、洋紫荊、黃刺玫、紫質(porphyrin)、酞青(phthalocyanine)、香豆素(coumarin)、或其等之組合等。
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