(57)【要約】      （修正有）【課題】高い変換効率で長寿命となる色素増感太陽電池及びその製造方法を提供する。【解決手段】色素増感太陽電池の構成材料である（多孔質）酸化チタン等を高分子吸収体でゲル化し、それらを粘着性（粘弾性）を損なわない範囲で乾燥させてゴム状ゲル５として後に、例えば粒子状にしたり細分化し又はそのままの状態でさらに加圧凝縮等（薄膜化、均一化を含む。）の加工をして凡そ均一で弾力性を持つゴム状ゲル材（同様に形成した色素、電解液及び電極を含む。）に形成する。そして、それらの一以上を、固体とした色素、又は固体とした電解液３（炭素、導電物及び多孔質物の一以上を用いたシート状物（膜状物含む。）に液体又は液体状又はゲルの電解液を塗布し乾燥させたものを含む。）、又はその両方とともに用いた色素増感太陽電池とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（多孔質）酸化チタン、又は有機半導体、又は化合物半導体、又はシリコンやタングステン、又は色素を吸着したゼオライトや活性炭を（多孔質）酸化チタンで被覆したもの、又は色素を吸着した（多孔質）酸化チタン、又は導電性ポリマー材、又はそれらを複数組み合わせたもの、を高分子吸収体でゲル化し、それらを粘着性（粘弾性）を損なわない範囲で乾燥させてゴム状ゲルとして後に、例えば粒子状にしたり細分化し又はそのままの状態でさらに加圧凝縮等（薄膜化、均一化を含む。）の加工をして凡そ均一で弾力性を持つゴム状ゲル材（同様に形成した色素、電解液及び電極を含む。）に形成する。そして、それらの一以上を、固体とした色素、又は固体とした電解液（炭素、導電物及び多孔質物の一以上を用いたシート状物（膜状物含む。）に液体又は液体状又はゲルの電解液を塗布し乾燥させたものを含む。）、又はその両方とともに用いたことを特徴とする色素増感太陽電池。
【請求項２】
請求項１記載の有機半導体、又はタングステン、又は導電性ポリマー材、又は（多孔質）酸化チタン、有機半導体、化合物半導体、シリコンやタングステン、色素を吸着したゼオライトや活性炭を（多孔質）酸化チタンで被覆したもの、色素を吸着した（多孔質）酸化チタン及び導電性ポリマー材の複数を組み合わせたものを高分子吸収体でゲル化したこと、又はそれらを高分子吸収体でゲル化して後にゴム状ゲルやゴム状ゲル材に形成して用いたことを特徴とする請求項１記載の色素増感太陽電池。
【請求項３】
請求項１、２記載の（多孔質）酸化チタン、又は有機半導体、又は化合物半導体、又はシリコンやタングステン、又は色素を吸着したゼオライトや活性炭を（多孔質）酸化チタンで被覆したもの、又は色素を吸着した（多孔質）酸化チタン、又は導電性ポリマー材、又はそれらを複数組み合わせたもの、を高分子吸収体でゲル化して後にゴム状ゲルやゴム状ゲル材（同様に形成した色素、電解液及び電極を含む。）に形成して、それらの一以上を、固体とした色素とともに用いたことを特徴とする請求項１記載の色素増感太陽電池。
【請求項４】
請求項１から３記載の（多孔質）酸化チタン、又は有機半導体、又は化合物半導体、又はシリコンやタングステン、又は色素を吸着したゼオライトや活性炭を（多孔質）酸化チタンで被覆したもの、又は色素を吸着した（多孔質）酸化チタン、又は導電性ポリマー材、又はそれらを複数組み合わせたもの、を高分子吸収体でゲル化して後にゴム状ゲルやゴム状ゲル材（同様に形成した色素、電解液及び電極を含む。）に形成して、それらの一以上を、固体とした電解液（炭素、導電物及び多孔質物の一以上を用いたシート状物（膜状物含む）に液体又は液体状又はゲルの電解液を塗布し乾燥させたもの）とともに用いたことを特徴とする請求項１記載の色素増感太陽電池。
【請求項５】
請求項１から４記載の（多孔質）酸化チタン、又は有機半導体、又は化合物半導体、又はシリコンやタングステン、又は色素を吸着したゼオライトや活性炭を（多孔質）酸化チタンで被覆したもの、又は色素を吸着した（多孔質）酸化チタン、又は導電性ポリマー材、又はそれらを複数組み合わせたもの、を高分子吸収体でゲル化して後にゴム状ゲルやゴム状ゲル材（同様に形成した色素、電解液及び電極を含む。）に形成して、それらの一以上を、固体とした色素及び固体とした電解液（炭素、導電物及び多孔質物の一以上を用いたシート状物（膜状物含む）に液体又は液体状又はゲルの電解液を塗布し乾燥させたもの）の両方とともに用いたことを特徴とする請求項１記載の色素増感太陽電池。
【請求項６】
請求項１記載の色素において、特に複数の色素を高分子吸収体によりゲル化して後にゴム状ゲル材に形成してともに用いたこと、あるいは一以上の色素を高分子吸収体でゲル化して後にゴム状ゲルやゴム状ゲル材に形成して、固体とした色素、又は固体とした電解液（炭素、導電物及び多孔質物の一以上を用いたシート状物（膜状物含む）に液体又は液体状又はゲルの電解液を塗布し乾燥させたものを含む。）、又はその両方とともに用いたことを特徴とする請求項１記載の色素増感太陽電池。
【請求項７】
請求項１、６記載の色素において、特にサツマイモ類（例えば紅芋、紫芋及びアントシアニン色素を多く持つ芋）又はそれらと同等程度のもの（例えば紫皮大根）より抽出される色素を高分子吸収体でゲル化したこと、又はゲル化してゴム状ゲルやゴム状ゲル材に形成して用いたこと、あるいはそれらを高分子吸収体でゲル化して後にゴム状ゲル材に形成して固体とした色素、又は固体とした電解液（炭素、導電物及び多孔質物の一以上を用いたシート状物（膜状物含む）に液体又は液体状又はゲルの電解液を塗布し乾燥させたものを含む。）、又はその両方とともに用いたことを特徴とする請求項１記載の色素増感太陽電池。
【請求項８】
請求項１、４、５、６、７記載の炭素、導電物及び多孔質物の一以上を用いてシート状物（膜状物含む）に形成して用いたこと、又はそれらを高分子吸収体でゲル化してゴム状ゲルやゴム状ゲル材に形成して用いたこと、又はそれらゴム状ゲルやゴム状ゲル材をプラスチック、合成繊維及び合成ゴムによるシート状物（膜状物含む）とともに用いたこと、又はゴム状ゲル材としたそれらを十分に乾燥させて固体材として用いたことを特徴とする請求項１記載の色素増感太陽電池。
【請求項９】
請求項１及び請求項４から８記載の炭素、導電物及び多孔質物の一以上を用いたシート状物（膜状物含む）に液体又は液体状又はゲルの電解液を塗布し乾燥させて用いたことを特徴とする請求項１記載の色素増感太陽電池。
【請求項１０】
（多孔質）酸化チタン、又は有機半導体、又は化合物半導体、又はシリコンやタングステン、又は色素を吸着したゼオライトや活性炭を（多孔質）酸化チタンで被覆したもの、又は色素を吸着した（多孔質）酸化チタン、又は導電性ポリマー材、又はそれらを複数組み合わせたもの、を高分子吸収体でゲル化し、それらを粘着性（粘弾性）を損なわない範囲で乾燥させてゴム状ゲルとして後に、例えば粒子状にしたり細分化し又はそのままの状態でさらに加圧凝縮等（薄膜化，均一化を含む。）の加工をして凡そ均一で弾力性を持つゴム状ゲル材（同様に形成した色素、電解液及び電極を含む。）に形成する。そして、それらの一以上を、固体とした色素、又は固体とした電解液（炭素、導電物及び多孔質物の一以上を用いたシート状物（膜状物含む）に液体又は液体状又はゲルの電解液を塗布し乾燥させたものを含む。）、又はその両方とともに用いたことを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、（多孔質）酸化チタン等を高分子吸収体でゲル化し、それを粘着性（粘弾性）を損なわない範囲で乾燥させてゴム状ゲルとして後に、例えば粒子状にしたり細分化し又はそのままの状態でさらに加圧凝縮等（薄膜化、均一化を含む）の加工をして凡そ均一で弾力性を持つゴム状ゲル材（同様に形成した色素、電解液及び電極を含む。）に形成し、それらの一以上を、固体とした色素、又は固体とした電解液（炭素、導電物及び多孔質物の一以上を用いたシート状物（膜状物含む）に液体又は液体状又はゲルの電解液を塗布し乾燥させたものを含む。以下略）等とともに用いたことを特徴とする色素増感太陽電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  色素増感太陽電池の構成材料をゴム状ゲル材に形成して用いる発明は、本発明者が先に特許出願した色素増感太陽電池およびその製造方法（特願２００８ー１８６５１１。以下「先願発明」）にある。【０００３】  先願発明は、色素増感太陽電池の構成材料である（多孔質）酸化チタン、色素及び電解液等を高分子吸収体（高吸水性ポリマーと同じもの）によりゲル化した後に、それらを粘着性（粘弾性）が損なわれない範囲で乾燥したゴム状ゲル、さらに加圧凝縮等を加えたゴム状ゲル材に形成して用いるものである。なお、先願発明では電解液と電解質の区別はしていない。【０００４】  その性質は、従来の色素増感太陽電池における電解液がすべて液体や液相ゲルであるのに対し、それは固体相ゲルとしての性質を持つ。また、その構成はそれらゴム状ゲル材を組み合わせて（積層含む）配置するものである。
【特許文献１】  特願２００８ー１８６５１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  色素増感太陽電池の構成材料を高分子吸収体によりゴム状ゲル材に形成し、それらの一以上を、固体とした色素、又は固体とした電解液、又はその両方とともに用いることで液漏れをより改善及び解決し、さらに高い変換効率で長寿命（長期安定）となる色素増感太陽電池及びその製造方法を提供する。
【問題を解決するための手段】
【０００６】  まず、色素増感太陽電池の構成材料である（多孔質）酸化チタン等をゴム状ゲル材に形成する。形成方法は先願発明と同様で、高分子吸収体（高吸水性ポリマー等と同じもので、有機溶媒用ポリマーを含む。以下略）を用いてゲル化した後にゴム状ゲル材に形成する。
【０００７】  固体とした電解液は、固体及び固体状（例えば粒状や粉末状や練り状）の電解液だけでなく、炭素、導電物及び多孔質の一以上を用いたシート状物（膜状物を含み、以下「カーボンシート」）に液体又は液体状又はゲルの電解液を塗布し乾燥させたもの（以下「塗布乾燥した電解液」）を含む。
【０００８】  その塗布乾燥した電解液は、プラスチックや合成繊維等によるシート状物（膜状物含む。）に炭素や導電物や多孔質物（ゼオライトや活性炭等）等のゴム状ゲル材を形成しそれに上記電解液を塗布し乾燥させたもの、ゴム状ゲル材としたそれらを十分に乾燥させて固体材としたものに上記電解液を塗布し乾燥させたものを含む。
【０００９】  その際、上記電解液を数回程度に分けて繰り返し塗布し乾燥させることで、それらの性質を損なわずに十分な電解液が固着する。なお、本発明でも先願発明と同様に電解液と電解質を区別しない。
【００１０】  また、固体とした色素は、固体及び固体状（例えば粒状や粉末状や練り状）の色素であり、それをゴム状ゲル材とした色素と組み合わせ、混合し、積層して良い。これは、例えば同一の固体とした電解液上で組み合わせたり、直接にそれらを重ねる等である。
【００１１】  次に、それらゴム状ゲル材に形成した構成材料の一以上、例えば（多孔質）酸化チタン、あるいは（多孔質）酸化チタン及び色素を、固体とした色素や固体とした電解液等とともに当該電池の筐体内に配置して本発明の基本的な構成とする。
【発明の効果】
【００１２】  本発明の効果は、構成材料の固体化を増大させて液漏れをより改善及び解決し、さらに高い変換効率及び長寿命（長期安定）を可能としたことである。
【００１３】  まず、ゴム状ゲル材とした構成材料を減ずることで、例えば（多孔質）酸化チタン及び色素のみゴム状ゲル材として電解液を固体とした電解液とすることで、色素増感太陽電池の構成材料の固体化をより増大させて液漏れをより改善及び解決できる。
【００１４】  また、密度の高い固体とした色素や電解液等が使用可能となることで、より高い変換効率が得られ、かつ長期間の使用も可能となってさらなる長寿命（長期安定）が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  本発明について、図１から図５の実施例に基づいて説明する。ただし、本発明はこれらに限るものではなく、作図も主要な構成物のみとする。【００１６】  本発明の基本的な形態は先願発明とほぼ同様である。図１は本発明の実施例（１）を示す断面図で単層タイプであり、底部のプラスチック基板１上にカーボンシート２、固体とした電解液３を重ね、その上にゴム状ゲル材とした色素（１）４及び（多孔質）酸化チタン５を重ねる。【００１７】  このとき、ゴム状ゲル材とした（多孔質）酸化チタン５にアルミニウム６を接合させて負極とし、カーボンシート２に銀７を接合して正極とする。最後にプラスチック基板１を上部に配置する。【００１８】  図２は、本発明の実施例（２）を示す断面図で、実施例（１）の固体とした電解液３を塗布乾燥した電解液３ー１（カーボンシート２に液体電解液３ー２やゲル電解液３−３を塗布して乾燥。）とし、このときカーボンシート２に銀７を接合して正極とする。【００１９】  図３は、本発明の実施例（３）を示す断面図で、単層タイプを両面としたものである。まず、カーボンシート２の片面を作製する。カーボンシート２の片面上に固体とした電解液３、ゴム状ゲル材とした色素（１）４、ゴム状ゲル材とした（多孔質）酸化チタン５を重ねる。【００２０】  次に、裏面となるカーボンシート２面上に、上記同様に固体とした電解液３、ゴム状ゲル材とした色素（２）４ー１（同色素（１）４でも良い。）、ゴム状ゲル材とした（多孔質）酸化チタン５を重ねる。【００２１】  そして、ゴム状ゲル材とした（多孔質）酸化チタン５にアルミニウム６を接合して負極とし、カーボンシート２に銀７を接合して正極とする。これらをプラスチック筐体８に配置して色素増感太陽電池を形成する。【００２２】  図４は、本発明の実施例（４）を示す断面図で、実施例（１）における固体とした電解液３とゴム状ゲル材とした色素（１）４の間に、固体とした色素４−２を挟むタイプである。【００２３】  図５は、本発明の実施例（５）を示す断面図で、実施例（４）におけるカーボンシート２を新たにゴム状ゲル材としたカーボンシート２−１とし、固体とした電解液３と固体とした色素４−２の間にゴム状ゲル材とした電解液３−４を挟むタイプである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例（１）を示す断面図。
【図２】本発明の実施例（２）を示す断面図。
【図３】本発明の実施例（３）を示す断面図。
【図４】本発明の実施例（４）を示す断面図
【図５】本発明の実施例（５）を示す断面図
【符号の説明】
【００２５】      １      プラスチック基板
２      カーボンシート
２−１  ゴム状ゲル材としたカーボンシート
３      固体とした電解液
３−１  塗布乾燥した電解液
３ー２  液体電解液
３−３  ゲル電解液
３ー４  ゴム状ゲル材とした電解液
４      ゴム状ゲル材とした色素（１）
４−１  ゴム状ゲル材とした色素（２）
４ー２  固体とした色素
５      ゴム状ゲル材とした（多孔質）酸化チタン
６      アルミニウム
７      銀
８      プラスチック筐体
【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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