Salze mit Triarylamin-funktionalisierten Borat- und Siliconat-Anionen für den Einsatz in farbstoffsensibilisierten Solarzellen

Abstract

Ionische Flüssigkeiten (Ionic Liquids, ILs) finden zunehmend Verwendung in elektrochemischen Anwendungen. Eine dieser Anwendungen ist der Einsatz als Elektrolyt in farbstoffsensibilisierten Solarzellen (Dye-Sensitised Solar Cells, DSSCs). In vorliegender Arbeit wurden zunächst mittels Buchwald-Hartwig-Aminierung p-substituierte Diarylaminocatechole und Carbazolylcatechole hergestellt, und anschließend zu Borat- und Siliconatsalzen weiter umgesetzt. Durch Wahl geeigneter Kationen, wie substituierter Guanidinium- oder Imidazoliumionen konnte der Schmelzpunkt der hergestellten Salze deutlich gesenkt werden, sodass einige neue ionische Flüssigkeiten erhalten wurden. Mittels differentieller Wärmefluss-Kalorimetrie (DSC) konnten bei vielen Salzen zusätzlich Glasübergänge beobachtet werden. Die Borat-Salze erwiesen sich sowohl thermisch als auch hinsichtlich der Hydrolyseempfindlichkeit stabiler als vergleichbare Siliconate, weshalb die Borate bevorzugt in späteren Anwendungen zum Einsatz kommen sollten. Die Einflüsse von Substituenten auf die elektrochemischen Eigenschaften der neuen funktionalisierten ionischen Flüssigkeiten (task specific ionic liquids, TSILs) mit Borat-Anionen wurden anschließend mittels Cyclovoltammetrie erforscht und ausgewählte Verbindungen als Redoxelektrolyte in farbstoffsensibilisierten Solarzellen appliziert. Dabei konnten Zelleffizienzen mit noch ausbaufähigem Potential erzielt werden.