(57)【要約】【課題】感光色素ゲル電解質およびその形成方法を提供する。【解決手段】先ず、ビスマレイミドおよびバルビツール酸をブレンステッド塩基溶液中に溶かしてゲル化添加剤を作製する。次いで、ゲル化添加剤をイオン液体電解質に添加する。前記液体電解質を室温でゲル化させ、色素増感太陽電池に利用される感光色素ゲル電解質を形成する。また、イオン液体電解質のゲル化速度を高めるために、バルビツール酸をさらにゲル化添加剤に添加する。【選択図】図１
2010103098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビスマレイミド、ブレンステッド塩基溶液（Bronsted base solution）、バルビツール酸、およびイオン液体電解質を含むことを特徴とする感光色素（photosensitve dye）ゲル電解質。
【請求項２】
前記ビスマレイミドが
【化１】
2010103098.tif 000008
または
【化２】
2010103098.tif 000009
で表される請求項１に記載の感光色素ゲル電解質（式中、Ｒ3は−Ｒ−、−Ｒ−ＮＨ2−Ｒ−、−Ｃ（Ｏ）−、−Ｒ−Ｃ（Ｏ）−Ｒ−、−Ｒ−Ｃ（Ｏ）−、−Ｏ−、−Ｏ−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓ−Ｓ−、−Ｓ（Ｏ）−、−Ｒ−Ｓ（Ｏ）−Ｒ−、−ＳＯ2−、−（Ｃ6Ｈ4）−、−Ｒ−（Ｃ6Ｈ4）−Ｒ−、−Ｒ−（Ｃ6Ｈ4）−Ｏ−、−（Ｃ6Ｈ4）−（Ｃ6Ｈ4）−、−Ｒ−（Ｃ6Ｈ4）−（Ｃ6Ｈ4）−Ｒ−または−Ｒ−（Ｃ6Ｈ4）−（Ｃ6Ｈ4）−Ｏ−から選ばれるものであり、Ｙは−Ｒ−、−Ｃ（Ｏ）−、−Ｏ−、−Ｏ−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓ−Ｓ−、−Ｓ（Ｏ）−または−ＳＯ2−から選ばれるものであり、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、Ｘ4、Ｘ5、Ｘ6、Ｘ7およびＸ8はそれぞれ独立して、ハロゲン、水素、Ｃ1-8アルキル、Ｃ1-8シクロアルキルまたはＣ1-8シリルアルキル（silylalkyl）から選ばれるものであり、ＲはＣ1-8アルキレン、−（Ｃ6Ｈ4）−はフェニレン、−（Ｃ6Ｈ4）−（Ｃ6Ｈ4）−はビフェニレンである。）。
【請求項３】
前記ビスマレイミドが、Ｎ,Ｎ'−ビスマレイミド−４,４'−ジフェニルメタン（N,N'-bismaleimide-4,4'-diphenylmethane）、１,１'−（メチレンジ−４,１−フェニレン）ビスマレイミド（1,1'-(methylenedi-4,1-phenylene) bismaleimide）、Ｎ,Ｎ'−（１,１'−ビフェニル−４,４'−ジイル）ビスマレイミド（N,N'-(1,1'-biphenyl-4,4'-diyl) bismaleimide）、Ｎ,Ｎ'−（４−メチル−１,３−フェニレン）ビスマレイミド（N,N'-(4-methyl-1,3-phenylene) bismaleimide）、１,１'−（３,３'−ジメチル−１,１'−ビフェニル−４,４'−ジイル）ビスマレイミド（1,1'-(3,3'-dimethyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diyl) bismaleimide）、Ｎ,Ｎ'−エチレンジマレイミド（N,N'-ethylenedimaleimide）、Ｎ,Ｎ'−（１,２−フェニレン）ジマレイミド（N,N'-(1,2-phenylene) dimaleimide）、Ｎ,Ｎ'−（１,３−フェニレン）ジマレイミド（N,N'-(1,3-phenylene) dimaleimide）、Ｎ,Ｎ'−チオジマレイミド（N,N'-thiodimaleimide）、Ｎ,Ｎ'−ジチオジマレイミド（N,N'-dithiodimaleimide）、Ｎ,Ｎ'−ケトンジマレイミド（N,N'-ketonedimaleimide）、Ｎ,Ｎ'−メチレン−ビス−マレインイミド（N,N'-methylene-bis-maleinimide）、ビス−マレインイミドメチル−エーテル（bis-maleinimidomethyl-ether）、１,２−ビス−（マレイミド）−１,２−エタンジオール（1,2-bis-(maleimido)-1,2-ethandiol）、Ｎ,Ｎ'−４,４'−ジフェニルエーテル−ビス−マレイミド（N,N'-4,4'-diphenylether-bis-maleimide）、または４,４'−ビス（マレイミド）−ジフェニルスルホン（4,4'-bis(maleimido)-diphenylsulfone）を含む請求項１または２に記載の感光色素ゲル電解質。
【請求項４】
前記ブレンステッド塩基溶液が、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（N-methyl-2-pyrrolidone）、ジメチルホルムアミド（dimethylformamide）、ジメチルアセトアミド（dimethylacetamide）、ピロリドン（pyrrolidone）、またはＮ−ドデシルピロリドン（N-dodecylpyrrolidone）を含む請求項１〜３のいずれかに記載の感光色素ゲル電解質。
【請求項５】
前記ビスマレイミドと前記バルビツール酸とのモル比が１：１から１０：１である請求項１〜４のいずれかに記載の感光色素ゲル電解質。
【請求項６】
前記イオン液体電解質が、ヨウ化リチウム、ヨウ素、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン、ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム（1-methyl-3-propylimidazolium iodide）、および溶媒を含む請求項１〜５のいずれかに記載の感光色素ゲル電解質。
【請求項７】
前記溶媒が、アセトニトリル、プロピレンカーボネート、またはこれらの組み合わせを含む請求項６に記載の感光色素ゲル電解質。
【請求項８】
感光色素ゲル電解質を形成する方法であって、
ビスマレイミドおよびバルビツール酸をブレンステッド塩基溶液中に溶かしてゲル化添加剤を作製する工程、ならびに、
前記ゲル化添加剤をイオン液体電解質に添加し、前記イオン液体電解質を室温でゲル化させて感光色素ゲル電解質を作製する工程、
を含むことを特徴とする感光色素ゲル電解質の形成方法。
【請求項９】
前記ビスマレイミドが、
【化３】
2010103098.tif 000010
または
【化４】
2010103098.tif 000011
で表される請求項８に記載の方法（式中、Ｒ3は−Ｒ−、−Ｒ−ＮＨ2−Ｒ−、−Ｃ（Ｏ）−、−Ｒ−Ｃ（Ｏ）−Ｒ−、−Ｒ−Ｃ（Ｏ）−、−Ｏ−、−Ｏ−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓ−Ｓ−、−Ｓ（Ｏ）−、−Ｒ−Ｓ（Ｏ）−Ｒ−、−ＳＯ2−、−（Ｃ6Ｈ4）−、−Ｒ−（Ｃ6Ｈ4）−Ｒ−、−Ｒ−（Ｃ6Ｈ4）−Ｏ−、−（Ｃ6Ｈ4）−（Ｃ6Ｈ4）−、−Ｒ−（Ｃ6Ｈ4）−（Ｃ6Ｈ4）−Ｒ−または−Ｒ−（Ｃ6Ｈ4）−（Ｃ6Ｈ4）−Ｏ−から選ばれるものであり、Ｙは−Ｒ−、−Ｃ（Ｏ）−、−Ｏ−、−Ｏ−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓ−Ｓ−、−Ｓ（Ｏ）−または−ＳＯ2−から選ばれるものであり、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、Ｘ4、Ｘ5、Ｘ6、Ｘ7およびＸ8はそれぞれ独立して、ハロゲン、水素、Ｃ1-8アルキル、Ｃ1-8シクロアルキルまたはＣ1-8シリルアルキル（silylalkyl）から選ばれるものであり、ＲはＣ1-8アルキレン、−（Ｃ6Ｈ4）−はフェニレン、−（Ｃ6Ｈ4）−（Ｃ6Ｈ4）−はビフェニレンである。）。
【請求項１０】
前記ビスマレイミドが、Ｎ,Ｎ'−ビスマレイミド−４,４'−ジフェニルメタン（N,N'-bismaleimide-4,4'-diphenylmethane）、１,１'−（メチレンジ−４,１−フェニレン）ビスマレイミド（1,1'-(methylenedi-4,1-phenylene) bismaleimide）、Ｎ,Ｎ'−（１,１'−ビフェニル−４,４'−ジイル）ビスマレイミド（N,N'-(1,1'-biphenyl-4,4'-diyl) bismaleimide）、Ｎ,Ｎ'−（４−メチル−１,３−フェニレン）ビスマレイミド（N,N'-(4-methyl-1,3-phenylene) bismaleimide）、１,１'−（３,３'−ジメチル−１,１'−ビフェニル−４,４'−ジイル）ビスマレイミド（1,1'-(3,3'-dimethyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diyl) bismaleimide）、Ｎ,Ｎ'−エチレンジマレイミド（N,N'-ethylenedimaleimide）、Ｎ,Ｎ'−（１,２−フェニレン）ジマレイミド（N,N'-(1,2-phenylene) dimaleimide）、Ｎ,Ｎ'−（１,３−フェニレン）ジマレイミド（N,N'-(1,3-phenylene) dimaleimide）、Ｎ,Ｎ'−チオジマレイミド（N,N'-thiodimaleimide）、Ｎ,Ｎ'−ジチオジマレイミド（N,N'-dithiodimaleimide）、Ｎ,Ｎ'−ケトンジマレイミド（N,N'-ketonedimaleimide）、Ｎ,Ｎ'−メチレン−ビス−マレインイミド（N,N'-methylene-bis-maleinimide）、ビス−マレインイミドメチル−エーテル（bis-maleinimidomethyl-ether）、１,２−ビス−（マレイミド）−１,２−エタンジオール（1,2-bis-(maleimido)-1,2-ethandiol）、Ｎ,Ｎ'−４,４'−ジフェニルエーテル−ビス−マレイミド（N,N'-4,4'-diphenylether-bis-maleimide）、または４,４'−ビス（マレイミド）−ジフェニルスルホン（4,4'-bis(maleimido)-diphenylsulfone）を含む請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ブレンステッド塩基溶液が、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（N-methyl-2-pyrrolidone）、ジメチルホルムアミド（dimethylformamide）、ジメチルアセトアミド（dimethylacetamide）、ピロリドン（pyrrolidone）、またはＮ−ドデシルピロリドン（N-dodecylpyrrolidone）を含む請求項８〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記ビスマレイミドと前記バルビツール酸とのモル比が１：１から１０：１である請求項８〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記イオン液体電解質が、ヨウ化リチウム、ヨウ素、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン、ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム（1-methyl-3-propylimidazolium iodide）、および溶媒を含む請求項８〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記溶媒が、アセトニトリル、プロピレンカーボネート、またはこれらの組み合わせを含む請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はゲル電解質に関し、より詳細にはその組成およびその形成方法に関する。
【０００２】
関連出願の相互参照
本発明は、出願日が２００８年１０月２７日である台湾特許出願第０９７１４１１５５号の優先権を主張するものである。前記優先権書類のすべての内容が参照として本発明に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
光電池（photovoltaic cell）は太陽光により直接電力を生じる光電半導体チップである。このチップは太陽光に当たると、同時に電流と電圧を出力する。この光電池はいわゆる太陽電池（solar cell）である。太陽電池は再生可能なエネルギーを利用し環境にやさしい方式で発電するもので、発電の過程で例えば二酸化炭素などの有害ガスを出さない。太陽電池はその材料の種類により、シリコン系太陽電池、色素増感太陽電池、有機太陽電池などに分類される。太陽電池の最も重要なパラメータは変換効率である。現在のところ、シリコン系太陽電池の最高変換効率は、単結晶シリコン太陽電池で２９％（実験室で）、多結晶シリコン太陽電池で２４％、アモルファスシリコン太陽電池で１７％となっている。
【０００４】
色素増感太陽電池（ＤＳＳＣ）は近年になって登場した太陽電池である。ＤＳＳＣは、その上基板が通常はガラスまたは透明でフレキシブルなポリマーフォイル（polymer foil）からなる点で従来の光電池とは異なっている。ガラス上には、例えばフッ素をドープした酸化スズ（ＳｎＯ2:Ｆ, ＦＴＯ）または酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの透明導電酸化物が形成される。透明導電酸化物上には、例えば粒子径約１０ｎｍから２０ｎｍのＴｉＯ2粒子からなるナノ多孔質膜などの多孔質層が約１０μｍで形成される。そして、ナノ多孔質膜上に、例えばルテニウムポリピリジル錯体などの色素がコートされて、いわゆる上基板が形成される。ＤＳＳＣの下基板が、通常はガラスまたは透明かつフレキシブルなポリマーフォイルからなる。ガラス上に例えばＦＴＯ層などの透明導電酸化物が形成される他、このＦＴＯ層上にさらに電解質の反応を触媒する白金層がコートされる。上基板と下基板との間にはヨウ素化合物を含む電解質が注入される。ＤＳＳＣは、最高変換効率が１０％ほどしかないものの、その製造プロセスが簡単である。従って、ＤＳＳＣは製造コストが低く、キロワット時あたりの電気料金も低い。
【０００５】
ＤＳＳＣの代表的な電解質は、液漏れの問題を伴う液体電解質である。ゲル電解質は、上基板と下基板との間のスペースにゲルを注入することが難しいので、始めからは使用されていない。つまり、液体電解質に重合可能なモノマーおよび対応する開始剤を加え、上基板と下基板との間に注入してから、電解質を加熱し重合させることによりゲル化させるのである。しかし、この方法では高重合温度が必要なため、ＤＳＳＣの感光色素はダメージを受けることが多く、これにより素子のパフォーマンスが低下してしまう。
【０００６】
よって、ＤＳＳＣの製造コストを低減させるため、温和な条件下で形成可能で、太陽電池に適用できるゲル電解質が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した事情に鑑みて、本発明の目的は、色素増感太陽電池のゲル電解質およびその形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ビスマレイミド、ブレンステッド塩基溶液（Bronsted base solution）、バルビツール酸、およびイオン液体電解質を含む感光色素ゲル電解質を提供する。
【０００９】
また、本発明は、ビスマレイミドおよびバルビツール酸をブレンステッド塩基溶液中に溶かすことによりゲル化添加剤（gelling additive）を作製する工程、このゲル化添加剤をイオン液体電解質に添加して室温でイオン液体電解質をゲル化させることにより感光色素ゲル電解質を作製する工程、を含む感光色素ゲル電解質の形成方法も提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の感光色素ゲル電解質はゲル化させるための加熱を要しないため、感光色素へのダメージが回避される。本発明のゲル電解質を含む太陽電池の変換効率は５％を超える。また、重合したビスマレイミドがゲル電解質の耐熱性を改善するため、太陽電池の寿命が有効に延長される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による太陽電池の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるゲル電解質を有する太陽電池の、１００ｍＷ／ｃｍ2の光を当てたときの電流密度対電圧曲線である。
【図３】本発明の一実施形態によるゲル電解質を有する太陽電池の、１００ｍＷ／ｃｍ2の光を当てたときの電流密度対電圧曲線である。
【図４】本発明の一実施形態によるゲル電解質を有する太陽電池の、１００ｍＷ／ｃｍ2の光を当てたときの電流密度対電圧曲線である。
【図５】本発明の一実施形態による液体電解質を有する太陽電池の、１００ｍＷ／ｃｍ2の光を当てたときの電流密度対電圧曲線である。
【図６】本発明の一実施形態による液体電解質を有する太陽電池の、１００ｍＷ／ｃｍ2の光を当てたときの電流密度対電圧曲線である。
【図７】本発明の一実施形態による液体電解質を有する太陽電池の、１００ｍＷ／ｃｍ2の光を当てたときの電流密度対電圧曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明を実施形態により詳細に説明する。
【００１３】
添付の図面を参照しながら、下記の詳細な説明および実施形態を読めば、本発明を十分に理解することができる。
【００１４】
以下の記載は本発明を実施するための最良の形態である。この記載は本発明の主要な原理を説明するためのものであり、限定の意味で解されるべきではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照に判断されなくてはならない。
【００１５】
本発明は、太陽電池に用いられる感光色素ゲル電解質の形成方法を提供する。先ず、ビスマレイミドおよびバルビツール酸をブレンステッド塩基溶液中に溶かし、一定時間加熱してから、冷却してゲル化添加剤を作製する。なお、前記ゲル化添加物をいわゆるイオン液体電解質に添加しなくても、電解質は一定時間を経た後に自己ゲル化（self-gel）することに留意すべきである。ゲル化速度はブレンステッド塩基溶液の塩基度（basity）に関連する。ブレンステッド塩基溶液の塩基度が強いほど、ゲル化速度が大きくなる。通常、本発明に適するビスマレイミドは、下記式１および２に示す構造を有する。
【００１６】
【化１】
2010103098.tif 000003
【００１７】
【化２】
2010103098.tif 000004
【００１８】
式１中、Ｒ3は−Ｒ−、−Ｒ−ＮＨ2−Ｒ−、−Ｃ（Ｏ）−、−Ｒ−Ｃ（Ｏ）−Ｒ−、−Ｒ−Ｃ（Ｏ）−、−Ｏ−、−Ｏ−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓ−Ｓ−、−Ｓ（Ｏ）−、−Ｒ−Ｓ（Ｏ）−Ｒ−、−ＳＯ2−、−（Ｃ6Ｈ4）−、−Ｒ−（Ｃ6Ｈ4）−Ｒ−、−Ｒ−（Ｃ6Ｈ4）−Ｏ−、−（Ｃ6Ｈ4）−（Ｃ6Ｈ4）−、−Ｒ−（Ｃ6Ｈ4）−（Ｃ6Ｈ4）−Ｒ−、または−Ｒ−（Ｃ6Ｈ4）−（Ｃ6Ｈ4）−Ｏ−から選ばれるものであり、ＲはＣ1−8アルキレン、−（Ｃ6Ｈ4）−はフェニレン、−（Ｃ6Ｈ4）−（Ｃ6Ｈ4）−はビフェニレンである。式２中、Ｙは−Ｒ−、−Ｃ（Ｏ）−、−Ｏ−、−Ｏ−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓ−Ｓ−、−Ｓ（Ｏ）−、または−ＳＯ2−から選ばれるものであり、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、Ｘ4、Ｘ5、Ｘ6、Ｘ7およびＸ8はそれぞれ独立して、ハロゲン、水素、Ｃ1−8アルキル、Ｃ1−8シクロアルキル、またはＣ1−8シリルアルキル（silylalkyl）から選ばれるものであり、ＲはＣ1−8アルキレン、−（Ｃ6Ｈ4）−はフェニレン、−（Ｃ6Ｈ4）−（Ｃ6Ｈ4）−はビフェニレンである。
【００１９】
前記ビスマレイミドは、Ｎ,Ｎ'−ビスマレイミド−４,４'−ジフェニルメタン（N,N'-bismaleimide-4,4'-diphenylmethane）、１,１'−（メチレンジ−４,１−フェニレン）ビスマレイミド（1,1'-(methylenedi-4,1-phenylene) bismaleimide）、Ｎ,Ｎ'−（１,１'−ビフェニル−４,４'−ジイル）ビスマレイミド（N,N'-(1,1'-biphenyl-4,4'-diyl) bismaleimide）、Ｎ,Ｎ'−（４−メチル−１,３−フェニレン）ビスマレイミド（N,N'-(4-methyl-1,3-phenylene) bismaleimide）、１,１'−（３,３'−ジメチル−１,１'−ビフェニル−４,４'−ジイル）ビスマレイミド（1,1'-(3,3'-dimethyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diyl) bismaleimide）、Ｎ,Ｎ'−エチレンジマレイミド（N,N'-ethylenedimaleimide）、Ｎ,Ｎ'−（１,２−フェニレン）ジマレイミド（N,N'-(1,2-phenylene) dimaleimide）、Ｎ,Ｎ'−（１,３−フェニレン）ジマレイミド（N,N'-(1,3-phenylene) dimaleimide）、Ｎ,Ｎ'−チオジマレイミド（N,N'-thiodimaleimide）、Ｎ,Ｎ'−ジチオジマレイミド（N,N'-dithiodimaleimide）、Ｎ,Ｎ'−ケトンジマレイミド（N,N'-ketonedimaleimide）、Ｎ,Ｎ'−メチレン−ビス−マレインイミド（N,N'-methylene-bis-maleinimide）、ビス−マレインイミドメチル−エーテル（bis-maleinimidomethyl-ether）、１,２−ビス−（マレイミド）−１,２−エタンジオール（1,2-bis-(maleimido)-1,2-ethandiol）、Ｎ,Ｎ'−４,４'−ジフェニルエーテル−ビス−マレイミド（N,N'-4,4'-diphenylether-bis-maleimide）、または４,４'−ビス（マレイミド）−ジフェニルスルホン（4,4'-bis(maleimido)-diphenylsulfone）とすることができる。
【００２０】
本発明において、バルビツール酸は下記式３に示す構造を有する。
【００２１】
【化３】
2010103098.tif 000005
【００２２】
式３中、Ｒ1およびＲ2はそれぞれ独立して、−Ｈ、−ＣＨ3、−（Ｃ6Ｈ5）、−ＣＨ（ＣＨ3）2、−ＣＨ2ＣＨ（ＣＨ3）2、−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ（ＣＨ3）2、または
【００２３】
【化４】
2010103098.tif 000006
から選ばれるものである。
【００２４】
電解質はバルビツール酸によってより短時間にゲル化し得る。バルビツール酸は、重合速度は低いが耐熱性は高いビスマレイミドモノマーと共に使用するのに適している。一実施形態では、ビスマレイミドとバルビツール酸とのモル比は、約１:１から１０:１である。
【００２５】
ブレンステッド塩基溶液としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（N-methyl-2-pyrrolidone）、ジメチルホルムアミド（dimethylformamide）、ジメチルアセトアミド（dimethylacetamide）、ピロリドン（pyrrolidone）、Ｎ−ドデシルピロリドン（N-dodecylpyrrolidone）、またはこれらの組み合わせを挙げることができる。ブレンステッド塩基溶液に、例えばγ−ブチロラクトン（γ-butyrolactone）またはプロピレンカーボネート（propylene carbonate）など他のブレンステッド中性溶媒（Bronsted neutral solvents）を加えることにより、この溶液の酸度／塩基度を調整するようにしてもよい。
【００２６】
前記ゲル化添加剤は、イオン液体電解質に添加して電解質をゲル化させるものである。ゲル化添加剤とイオン液体電解質との質量比は０．５:９９．５から５:９５である。一実施形態では、ゲル化添加剤とイオン液体電解質との質量比は約２:９８である。ゲル化添加剤は少量であるため、イオン液体電解質本来の導電性に影響を与えない。
【００２７】
イオン液体電解質は特に限定されないが、ヨウ化リチウム、ヨウ素、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン、ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム（1-methyl-3-propyl imidazolium iodide）、および溶媒を含むことができる。
【００２８】
本発明のゲル化添加剤は任意の液体電解質をゲル化させるのに適用可能であり、金属イオン、アニオン、カチオンおよび溶媒など一般的なイオン液体電解質組成物のみに適用するに留まらない。例えば、必要に応じて、ヨウ化リチウムをアルカリ金属ハロゲン化物（alkali metal halides）に、ヨウ素を対応するハロゲンに、ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムをヨウ化１−エチル−３−メチルイミダゾリウム（1-ethyl-3-methyl imidazolium iodide）またはヨウ化１,２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウム（1,2-dimethyl-3-propyl imidazolium iodide）に置換してもよい。
【００２９】
前記イオン液体電解質に適する溶媒としては、アセトニトリル、プロピレンカーボネート、またはこれらの混合物を挙げることができる。本発明の実施例において、イオン液体電解質がアセトニトリルとプロピレンカーボネートの混合物からなる溶媒を含む太陽電池は、アセトニトリルまたはプロピレンカーボネートなど単一の溶媒を含むものに比べて変換効率が高まった。
【００３０】
その後、電解質（まだ液状である）を上基板と下基板との間のスペースに注入する。これらの基板を封止し、いわゆるＤＳＳＣを完成させる。封止後、液体電解質を室温にて一定時間（数分もしくは数十分間）放置しゲル化させ、ゲル電解質を形成する。このゲル電解質はゲル化させるための加熱を要しないため、感光色素へのダメージが回避される。実施例において、ゲル電解質のゲルは、２週間静置後でもゲル縮小や液体放出などが発生しなかった。前記ゲル電解質を含む太陽電池の変換効率は５％を超える。また、重合したビスマレイミドがゲル電解質の耐熱性を改善するため、太陽電池の寿命が有効に延長される。
【実施例】
【００３１】
太陽電池素子の作製
図１に示すように、寸法１．５ｃｍ×２．５ｃｍの上基板１および寸法１．５ｃｍ×２．５ｃｍの下基板３を選んで用いた。上基板１はガラスであった。ＩＴＯ層、粒子径約１０ｎｍから２０ｎｍのＴｉＯ2からなるナノ多孔質膜、およびＮ７１９ルテニウム感光色素層（シス−ビス（イソチオシアナト）−ビス（２,２'−ビピリジル−４,４'−ジカルボキシレート）−ルテニウム(II)ビス−テトラブチルアンモニウム）（cis-bis(isothiocyanato)-bis(2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylate)-Ru(II)bis-tetrabutylammonium）を、上基板１を覆うように順次に形成した。下基板３はガラスであった。このガラスを覆うようにＩＴＯ層を形成し、前記ＩＴＯ層上に白金層をコートした。先ず、上基板１および下基板３をシーリング材５で封止した。そして、上基板１と下基板３およびシーリング材５の間のスペースに、小孔７から実施例の液体電解質を注入して、注入後小孔７を封じた。数分から数十分間静置した後、液体電解質がゲル化してゲル電解質９を形成し、これにより本発明の太陽電池が完成した。
【００３２】
実施例１
Ｎ,Ｎ'−ビスマレイミド−４,４'−ジフェニルメタン１０ｇを、Ｎ−メチル−２−ピロリドン２３．５７ｍＬおよびプロピレンカーボネート２３．５７ｍＬの共溶媒中に溶かしてから、バルビツール酸１．７８６９ｇを加え、１３０℃に加熱して５時間反応させた。その後、室温にて冷却し、ゲル化添加剤として用いられるハイパーブランチビスマレイミドオリゴマーを作製した。続いて、ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム０．６Ｍ、ヨウ化リチウム０．１Ｍ、ヨウ素０．０５Ｍ、および４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン０．５Ｍを含むイオン液体電解質を調製した。そして、ゲル化添加剤０．０９８６ｇ、イオン液体電解質０．２２ｇ、およびアセトニトリル０．７４６６ｇを均一に混合し、その混合物を上基板と下基板との間のスペースに注入した後、素子を封止した。この混合物を室温で一定時間放置してゲル電解質を形成し、これにより色素増感太陽電池を完成させた。１００ｍＷ／ｃｍ2の光に当てたときの太陽電池の電流密度対電圧曲線を図２に示す。前記太陽電池の変換効率（η）は２．８％、電流密度（ＪSC）は６．２３ｍＡ／ｃｍ2、開路電圧（ＶＯＣ）は０．７８Ｖ、充填因子は０．５６であった。
【００３３】
実施例２
Ｎ,Ｎ'−ビスマレイミド−４,４'−ジフェニルメタン１０ｇを、Ｎ−メチル−２−ピロリドン２３．５７ｍＬおよびプロピレンカーボネート２３．５７ｍＬの共溶媒中に溶かしてから、バルビツール酸１．７８６９ｇを加え、１３０℃に加熱して５時間反応させた。その後、室温にて冷却し、ゲル化添加剤として用いられるハイパーブランチビスマレイミドオリゴマーを作製した。続いて、ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム０．６Ｍ、ヨウ化リチウム０．１Ｍ、ヨウ素０．０５Ｍ、および４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン０．５Ｍを含むイオン液体電解質を調製した。そして、ゲル化添加剤０．０９８６ｇ、イオン液体電解質０．２２ｇ、およびプロピレンカーボネート０．５８８８ｇを均一に混合し、その混合物を上基板と下基板との間のスペースに注入した後、素子を封止した。前記混合物を室温で一定時間放置してゲル電解質を形成し、これにより色素増感太陽電池を完成させた。１００ｍＷ／ｃｍ2の光に当てたときの太陽電池の電流密度対電圧曲線を図３に示す。前記太陽電池の変換効率（η）は３．７７％、電流密度（ＪSC）は９．５ｍＡ／ｃｍ2、開路電圧（ＶＯＣ）は０．７５Ｖ、充填因子は０．５７であった。
【００３４】
実施例３
Ｎ,Ｎ'−ビスマレイミド−４,４'−ジフェニルメタン１０ｇを、Ｎ−メチル−２−ピロリドン２３．５７ｍＬおよびプロピレンカーボネート２３．５７ｍＬの共溶媒中に溶かしてから、バルビツール酸１．７８６９ｇを加え、１３０℃に加熱して５時間反応させた。その後、室温にて冷却し、ゲル化添加剤として用いられるハイパーブランチビスマレイミドオリゴマーを作製した。続いて、ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム０．６Ｍ、ヨウ化リチウム０．１Ｍ、ヨウ素０．０５Ｍ、および４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン０．５Ｍを含むイオン液体電解質を調製した。そして、ゲル化添加剤０．０９８６ｇ、イオン液体電解質０．２２ｇ、プロピレンカーボネート０．２９４４ｇ、およびアセトニトリル０．３７３３ｇを均一に混合し、その混合物を上基板と下基板との間のスペースに注入した後、素子を封止した。この混合物を室温で一定時間放置してゲル電解質を形成し、これにより色素増感太陽電池を完成させた。１００ｍＷ／ｃｍ2の光に当てたときの太陽電池の電流密度対電圧曲線を図４に示す。前記太陽電池の変換効率（η）は５．４９％、電流密度（ＪSC）は１２ｍＡ／ｃｍ2、開路電圧（ＶＯＣ）は０．７２Ｖ、充填因子は０．６３であった。
【００３５】
実施例４
ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム０．６Ｍ、ヨウ化リチウム０．１Ｍ、ヨウ素０．０５Ｍ、および４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン０．５Ｍを含むイオン液体電解質を調製した。そして、イオン液体電解質０．２２ｇおよびアセトニトリル０．７４６６ｇを均一に混合し、その混合物を上基板と下基板との間のスペースに注入した後、素子を封止した。この混合物を室温で一定時間放置してゲル電解質を形成し、これにより色素増感太陽電池を完成させた。１００ｍＷ／ｃｍ2の光に当てたときの太陽電池の電流密度対電圧曲線を図５に示す。前記太陽電池の変換効率（η）は５．５％、電流密度（ＪSC）は１２．１２ｍＡ／ｃｍ2、開路電圧（ＶＯＣ）は０．７３Ｖ、充填因子は０．７３であった。
【００３６】
実施例５
ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム０．６Ｍ、ヨウ化リチウム０．１Ｍ、ヨウ素０．０５Ｍ、および４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン０．５Ｍを含むイオン液体電解質を調製した。そして、イオン液体電解質０．２２ｇおよびプロピレンカーボネート０．５８８８ｇを均一に混合し、その混合物を上基板と下基板との間のスペースに注入した後、素子を封止した。この混合物を室温で一定時間放置してゲル電解質を形成し、これにより色素増感太陽電池を完成させた。１００ｍＷ／ｃｍ2の光に当てたときの太陽電池の電流密度対電圧曲線を図６に示す。前記太陽電池の変換効率（η）は４．１３％、電流密度（ＪSC）は９．３３ｍＡ／ｃｍ2、開路電圧（ＶＯＣ）は０．７１Ｖ、充填因子は０．６２であった。
【００３７】
実施例６
ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム０．６Ｍ、ヨウ化リチウム０．１Ｍ、ヨウ素０．０５Ｍ、および４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン０．５Ｍを含むイオン液体電解質を調製した。そして、イオン液体電解質０．２２ｇ、プロピレンカーボネート０．２９４４ｇ、およびアセトニトリル０．３７３３ｇを均一に混合し、その混合物を上基板と下基板との間のスペースに注入した後、素子を封止した。この混合物を室温で一定時間放置してゲル電解質を形成し、これにより色素増感太陽電池を完成させた。１００ｍＷ／ｃｍ2の光に当てたときの太陽電池の電流密度対電圧曲線を図７に示す。前記太陽電池の変換効率（η）は５．６％、電流密度（ＪSC）は１１．２ｍＡ／ｃｍ2、開路電圧（ＶＯＣ）は０．７５Ｖ、充填因子は０．６６であった。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
以上、実施例および好適な実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではないと解するべきである。（当業者にとって明らかであるような）各種の変更および類似のアレンジはすべて本発明に含まれる。よって、添付の特許請求の範囲は、かかる変更および類似のアレンジをすべて包含するように最も広い意味に解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００４０】
１：上基板、３：下基板、５：シーリング材、７：小孔、９：ゲル電解質、１１：感光色素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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