(57)【要約】      （修正有）【課題】色素増感太陽電池は優れた光電変換性能を有しており、それぞれの成分の相容性が高く、乾きにくくて且つ安定した光電変換効率を提供できる電解質組成物を提供する。【解決手段】色素増感太陽電池用に，有機アミンよう化水素酸塩（Ｏｒｇａｎｉｃ  ａｍｉｎｅ  ｈｙｄｒｏｉｏｄｉｄｅ）、イミダゾリウム塩、ヨウ素、チオシアン酸グアニジン（Ｇｕａｎｉｄｉｎｅ  ｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ）、ベンゾイミダゾール誘導体もしくはピリジン誘導体又はこれらの混合物、及び溶剤を含む電解質組成物、また、光アノード（ｐｈｏｔｏａｎｏｄｅ）、カソード（ｃａｔｈｏｄｅ）、及び該カソードと該光アノードとの接触表面に形成された電解質組成物からなる層を含む色素増感太陽電池。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記成分（ａ）〜（ｆ）を含む、色素増感太陽電池用の電解質組成物。
（ａ）２〜２５重量％の有機アミンよう化水素酸塩、
（ｂ）２〜２５重量％のイミダゾリウム塩、
（ｃ）０．５〜５重量％のヨウ素、
（ｄ）１〜５重量％のチオシアン酸グアニジン、
（ｅ）２〜１５重量％のベンゾイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体又はこれらの混合物、及び
（ｆ）５０〜９２．５重量％の溶剤。
【請求項２】
前記（ａ）有機アミンよう化水素酸塩が、トリエチルアミンよう化水素酸塩、トリプロピルアミンよう化水素酸塩、トリブチルアミンよう化水素酸塩、トリペンチルアミンよう化水素酸塩、トリヘキシルアミンよう化水素酸塩又はこれらの混合物から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の電解質組成物。
【請求項３】
前記（ｂ）イミダゾリウム塩が、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムヨージド、１，３−ジメチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−エチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−ブチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−ペンチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−ヘキシルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−ヘプチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−オクチルイミダゾリウムヨージド、１，３−ジエチルイミダゾリウムヨージド、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウムヨージド、１−エチル−３−ブチルイミダゾリウムヨージド、１，３−ジプロピルイミダゾリウムヨージド、１−プロピル−３−ブチルイミダゾリウムヨージド又はこれらの混合物から選ばれることを特徴とする請求項１又は２に記載の電解質組成物。
【請求項４】
前記（ｅ）ベンゾイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体又はこれらの混合物が、Ｎ−メチルベンゾイミダゾール、Ｎ−ブチルベンゾイミダゾール、４−ｔ−ブチルピリジン又はこれらの混合物から選ばれることを特徴とする請求項１又は２に記載の電解質組成物。
【請求項５】
前記（ｆ）溶剤が、アセトニトリル、３−メトキシ−プロピオニトリル、Ｎ−メチルピロリドン、γ−ブチロラクトン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート又はこれらの混合物から選ばれることを特徴とする請求項１又は２に記載の電解質組成物。
【請求項６】
前記（ｅ）ベンゾイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体又はこれらの混合物が、Ｎ−メチルベンゾイミダゾール、Ｎ−ブチルベンゾイミダゾール、４−ｔ−ブチルピリジン又はこれらの混合物から選ばれることを特徴とする請求項３に記載の電解質組成物。
【請求項７】
前記（ｆ）溶剤が、アセトニトリル、３−メトキシ−プロピオニトリル、Ｎ−メチルピロリドン、γ−ブチロラクトン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート又はこれらの混合物から選ばれることを特徴とする請求項６に記載の電解質組成物。
【請求項８】
前記（ａ）有機アミンよう化水素酸塩が１５．１重量％であり、前記（ｂ）イミダゾリウム塩が２．３重量％であり、前記（ｃ）ヨウ素が１．３重量％であり、前記（ｄ）チオシアン酸グアニジンが１．２重量％であり、前記（ｅ）が８．７重量％であり、且つ前記（ｆ）が７１．４重量％であることを特徴とする請求項１に記載の電解質組成物。
【請求項９】
下記（Ａ）〜（Ｃ）を含む色素増感太陽電池。
（Ａ）光アノード、
（Ｂ）カソード、及び
（Ｃ）前記カソードと前記光アノードとの接触表面に形成され、下記成分（ａ）〜（ｆ）を含む電解質層；
（ａ）有機アミンよう化水素酸塩、
（ｂ）イミダゾリウム塩、
（ｃ）ヨウ素、
（ｄ）チオシアン酸グアニジン、
（ｅ）ベンゾイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体又はこれらの混合物、及び
（ｆ）溶剤。
【請求項１０】
前記光アノードは、基板、多孔性半導体膜、前記基板と前記多孔性半導体膜との間に形成された導電膜、及び色素化合物を含み、また、前記色素化合物が導電膜に設置され且つ多孔性半導体膜の孔隙に充填されることを特徴とする請求項９に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１１】
前記電解質層が、前記カソードと前記多孔性半導体膜との間に形成されることを特徴とする請求項１０に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１２】
前記（ａ）有機アミンよう化水素酸塩が、トリエチルアミンよう化水素酸塩、トリプロピルアミンよう化水素酸塩、トリブチルアミンよう化水素酸塩、トリペンチルアミンよう化水素酸塩、トリヘキシルアミンよう化水素酸塩又はこれらの混合物から選ばれることを特徴とする請求項９に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１３】
前記（ｂ）イミダゾリウム塩が、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムヨージド、１，３−ジメチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−エチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−ブチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−ペンチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−ヘキシルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−ヘプチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−オクチルイミダゾリウムヨージド、１，３−ジエチルイミダゾリウムヨージド、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウムヨージド、１−エチル−３−ブチルイミダゾリウムヨージド、１，３−ジプロピルイミダゾリウムヨージド、１−プロピル−３−ブチルイミダゾリウムヨージド又はこれらの混合物から選ばれることを特徴とする請求項９に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１４】
前記（ｅ）ベンゾイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体又はこれらの混合物が、Ｎ−メチルベンゾイミダゾール、Ｎ−ブチルベンゾイミダゾール、４−ｔ−ブチルピリジン又はこれらの混合物から選ばれることを特徴とする請求項９に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１５】
前記（ｆ）溶剤が、アセトニトリル、３−メトキシ−プロピオニトリル、Ｎ−メチルピロリドン、γ−ブチロラクトン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート又はこれらの混合物から選ばれることを特徴とする請求項９に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１６】
前記（ｂ）イミダゾリウム塩が、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムヨージド、１，３−ジメチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−エチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−ブチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−ペンチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−ヘキシルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−ヘプチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−オクチルイミダゾリウムヨージド、１，３−ジエチルイミダゾリウムヨージド、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウムヨージド、１−エチル−３−ブチルイミダゾリウムヨージド、１，３−ジプロピルイミダゾリウムヨージド、１−プロピル−３−ブチルイミダゾリウムヨージド又はこれらの混合物から選ばれ、前記（ｅ）ベンゾイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体又はこれらの混合物が、Ｎ−メチルベンゾイミダゾール、Ｎ−ブチルベンゾイミダゾール、４−ｔ−ブチルピリジン又はこれらの混合物から選ばれ、且つ前記（ｆ）溶剤が、アセトニトリル、３−メトキシ−プロピオニトリル、Ｎ−メチルピロリドン、γ−ブチロラクトン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート又はこれらの混合物から選ばれることを特徴とする請求項１２に記載の色素増感太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質組成物、特に色素増感太陽電池（Dye-Sensitized Solar Cell、DSC）に適用される電解質組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
人類の文明が発展するにつれて、世界中が深刻なエネルギー危機及び環境汚染に直面することになった。こうした中で、太陽エネルギーを直接電力に変換することができる太陽電池は、全世界のエネルギー危機の解決と環境汚染の軽減を達成する重要な手段の一つとなっている。太陽電池において、色素増感太陽電池は、製造コストが低く、面積の大きいものが製造可能であり、可撓性と光透過性を有して建築物に使用することが可能であるなどの優れた特性を有するため、極めて有望な新型の太陽電池として知られるようになってきた。
【０００３】
近年、Gratzelらによって一連の色素増感太陽電池に関連する文献（例えばO’Regan, B.; Gratzel, M. Nature 1991, 353, 737）が発表され、色素増感太陽電池が実用性を有することが明らかになっている。一般的に、色素増感太陽電池の構造には、アノード／カソード電極、ナノサイズの二酸化チタン、色素及び電解質が含まれ、その内、電解質は電池効率に大きな影響を与える要素である。色素増感太陽電池において、理想的な電解質は、揮発しにくい、ブリードアウトしにくい、パッケージ化しやすい、色素と他の成分を破壊しにくいなどの特性を備えることが求められる。
【０００４】
液体電解質は、現在知られているものの中では光電変換効率が比較的に高い電解質であるが、一般的に、揮発しやすい、ブリードアウトしやすい、パッケージ化しにくいなどの欠点がある。上記問題を解決するために、様々な方法が試みられており、例えばイオン液体（N.Papageorgiou et al. J.Electrochem.Soc, 1996, 143, 3099）、ポリマーと有機溶解塩からなるコロイド電解質（U.S. Pat. No. 6245847）が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６２４５８４７号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】O’Regan, B.; Gratzel, M. Nature 1991, 353, 737
【非特許文献２】N.Papageorgiou et al., J.Electrochem.Soc, 1996, 143, 3099
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
色素増感太陽電池における電解質は電池効率に大きな影響を及ぼすため、如何にして電解質により色素増感太陽電池の効率を向上させるかが、太陽電池業界が早期解決を望む課題となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような状況に鑑み、本発明は下記成分（ａ）〜（ｆ）を含む色素増感太陽電池用の電解質組成物を提供する。
（ａ）２〜２５重量％の有機アミンよう化水素酸塩（Organic amine hydroiodide）、
（ｂ）２〜２５重量％のイミダゾリウム塩、
（ｃ）０．５〜５重量％のヨウ素、
（ｄ）１〜５重量％のチオシアン酸グアニジン（Guanidine thiocyanate）、
（ｅ）２〜１５重量％のベンゾイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体又はこれらの混合物、及び
（ｆ）５０〜９２．５重量％の溶剤。
【０００９】
好ましくは、電解質組成物に対し、成分（ａ）が５〜２０重量％であり、成分（ｂ）が２〜２０重量％であり、成分（ｃ）が０．５〜３重量％であり、成分（ｄ）が１〜３重量％であり、成分（ｅ）が５〜１０重量％であり、且つ成分（ｆ）が６０〜８６．５重量％である。最も好ましくは、成分（ａ）が１５．１重量％であり、成分（ｂ）が２．３重量％であり、成分（ｃ）が１．３重量％であり、成分（ｄ）が１．２重量％であり、成分（ｅ）が８．７重量％であり、且つ成分（ｆ）が７１．４重量％である。
【００１０】
本発明の一態様において、成分（ａ）の有機アミンよう化水素酸塩としては、トリエチルアミンよう化水素酸塩（Triethylamine hydroiodide、THI）、トリプロピルアミンよう化水素酸塩（Tripropylamine hydroiodide）、トリブチルアミンよう化水素酸塩（Tributylamine hydroiodide）、トリペンチルアミンよう化水素酸塩（Tripentylamine hydroiodide）、トリヘキシルアミンよう化水素酸塩（Trihexylamine hydroiodide）又はこれらの混合物であっても良く、該混合物としては、２種以上の前記有機アミンよう化水素酸塩を含有しても良い。また、好ましくは、前記有機アミンよう化水素酸塩は、トリエチルアミンよう化水素酸塩、トリプロピルアミンよう化水素酸塩、もしくはトリブチルアミンよう化水素酸塩、又はこれらの混合物である。最も好ましくは、前記有機アミンよう化水素酸塩はトリエチルアミンよう化水素酸塩である。
【００１１】
上記成分（ｂ）のイミダゾリウム塩としては、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムヨージド（1-Methyl-3-propylimidazolium iodide、PMII）、１，３−ジメチルイミダゾリウムヨージド（1,3-Dimethylimidazolium iodide）、１−メチル−３−エチルイミダゾリウムヨージド（1-Methyl-3-ethylimidazolium iodide）、１−メチル−３−ブチルイミダゾリウムヨージド（1-Methyl-3-butylimidazolium iodide）、１−メチル−３−ペンチルイミダゾリウムヨージド（1-Methyl-3-pentylimidazolium iodide）、１−メチル−３−ヘキシルイミダゾリウムヨージド（1-Methyl-3-hexylimidazolium iodide）、１−メチル−３−ヘプチルイミダゾリウムヨージド（1-Methyl-3-heptylimidazolium iodide）、１−メチル−３−オクチルイミダゾリウムヨージド（1-Methyl-3-octylimidazolium iodide）、１，３−ジエチルイミダゾリウムヨージド（1,3-Diethylimidazolium iodide）、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウムヨージド（1-Ethyl-3-propylimidazolium iodide）、１−エチル−３−ブチルイミダゾリウムヨージド（1-Ethyl-3-butylimidazolium iodide）、１，３−ジプロピルイミダゾリウムヨージド（1,3-Dipropylimidazolium iodide）、１−プロピル−３−ブチルイミダゾリウムヨージド（1-Propyl-3-butylimidazolium iodide）又はこれらの混合物であっても良い。その中、好ましくは、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−エチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−ブチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−ペンチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−ヘキシルイミダゾリウムヨージド、１，３−ジエチルイミダゾリウムヨージド、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウムヨージド、１−エチル−３−ブチルイミダゾリウムヨージド、１，３−ジプロピルイミダゾリウムヨージド、１−プロピル−３−ブチルイミダゾリウムヨージド又はこれらの混合物であり、より好ましいＮ，Ｎ−置換されたイミダゾリウム塩は、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−エチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−ブチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−ペンチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−ヘキシルイミダゾリウムヨージド、１，３−ジエチルイミダゾリウムヨージド、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウムヨージド、１−エチル−３−ブチルイミダゾリウムヨージド又はこれらの混合物であり、最も好ましくは、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−エチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−ブチルイミダゾリウムヨージド、１−メチル−３−ペンチルイミダゾリウムヨージド、１，３−ジエチルイミダゾリウムヨージド、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウムヨージド又はこれらの混合物から選ばれたものである。
【００１２】
本発明の一態様において、成分（ｅ）のベンゾイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体又はこれらの混合物は、Ｎ−メチルベンゾイミダゾール（N-Methylbenzimidazole、NMBI）、Ｎ−ブチルベンゾイミダゾール（N-Butylbenzimidazole、NBB）、４−ｔ−ブチルピリジン（4-tert-Butylpyridine、4-TBP）又はこれらの混合物であっても良い。
【００１３】
本発明の一態様において、用いられる溶剤は、アセトニトリル（Acetonitrile）、３−メトキシル−プロピオニトリル（3- Methoxyl-propionitrile、3-MPN)、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（N-Methyl-2-pyrrolidone、NMP）、γ−ブチロラクトン（gamma-Butyrolactone、GBL）、プロピレンカーボネート（Propylene carbonate、PC）、エチレンカーボネート（Ethylene Carbonate、EC）又はこれらの混合物が含まれる。また、本発明は、本発明の電解質組成物を含む色素増感太陽電池も提供する。本発明の色素増感太陽電池には、色素化合物を含有する光アノード（photoanode）、カソード（cathode）、及び該カソードと該光アノードとの間に位置して本発明の電解質組成物を用いてなる電解質層（electrolyte layer）が含まれる。具体的には、該電解質層は、該カソードと該光アノードとの接触表面に形成される。
【００１４】
本発明の色素増感太陽電池において、光アノードには、基板、多孔性半導体膜、該基板と該多孔性半導体膜との間に形成された導電膜、及び色素化合物が含まれ、当該色素化合物は導電膜に設置され且つ多孔性半導体膜の孔隙に充填され、また、電解質層はカソードと多孔性半導体膜との間に形成される。実施上、一般的には、透明な基板及び透明な導電膜を使用し、また、透明基板の材質は特に制限がなく、透明な基材であればいずれも使用可能である。より好ましくは、透明基板の材質は、色素増感太陽電池の外から侵入した水分もしくは気体に対する優れた遮断性、耐溶剤性、耐候性などを有する透明基材である。透明基板としては、特に限定されないが、例えば、石英、ガラスなどの透明な無機材料から製造された基板、及びポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリカーボネート（PC）、ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン（PP）、ポリイミド（PI）などの透明プラスチック基板等が挙げられる。また、透明基板の厚さは特に制限がなく、光透過率、色素増感太陽電池の特性の要求に応じて自由に選ぶことができる。より好ましくは、透明基板の材質はガラスである。
【００１５】
また、本発明の色素増感太陽電池において、導電膜の材料は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素をドープした酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化亜鉛−酸化ガリウム（ＺｎＯ−Ｇａ２Ｏ３）、酸化亜鉛−酸化アルミニウム（ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３）、又はスズを基材とした酸化物材料であっても良い。
【００１６】
さらに、本発明の色素増感太陽電池において、多孔性半導体膜は、半導体微粒子を用いて作製されたものであっても良い。好ましい半導体微粒子としては、シリコン、二酸化チタン、二酸化スズ、酸化亜鉛、三酸化タングステン、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、三酸化チタンストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）及びその組み合わせ等が挙げられ、より好ましくは、二酸化チタンが挙げられる。通常、半導体微粒子の平均粒径は５〜５００ｎｍであり、好ましくは１０〜５０ｎｍである。多孔性半導体膜の厚さは５〜２５μｍである。
【００１７】
また、色素増感太陽電池のカソード材料としては、特に制限がなく、伝導性を有するいずれの材料が含まれていてもよく、あるいは、光アノードに対向する基材表面に伝導層が形成されている限り、カソード材料は絶縁材料であっても良い。通常、カソードとしては電気化学的に安定な物質を使用することができ、カソード材料としては、特に限定されないが、例えば、白金、金、炭素、及びその類似物等が挙げられる。
【００１８】
本発明は、色素増感太陽電池に適用される新規な電解質組成物を提供する。本発明の電解質組成物は優れた光電変換効率及び長期安定性を有するため、本発明の電解質組成物を利用して作製された色素増感太陽電池は優れた光電特性を有することになる。
【発明の効果】
【００１９】
色素増感太陽電池において、電解質は酸化還元を引き起こす物質であり、色素増感太陽電池素子とモジュールの効率及び安定性は該電解質の配合成分に依存するため、電解質の配合成分に電流と電圧を向上できる成分及び沸点が高い溶剤が配合されていれば、電気化学的に安定な電解質となる。本発明では、通常用いられるヨウ化金属塩（例えばＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩなど）は使用せず、有機アミンよう化水素酸塩（例えばＴＨＩ、ＴＥＡＩなど）を使用して、またヨウ化イミダゾリウム（例えばＰＭＩＩ、ＥＭＩＩなど）を配合し、Ｎ−ブチルベンゾイミダゾール（又はＮ−メチルベンゾイミダゾール又は４−ｔ−ブチルピリジン）とチオシアン酸グアニジンを加えて、さらに、沸点が高い溶剤を配合することにより、電気化学的に安定な電解質成分になり、高い光電変換効率及び長期安定性を得る目的を達成できる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、特定の具体的な実施例により、本発明を実施するための形態を説明する。本技術分野に習熟した者は、本明細書に記載された内容によって簡単に本発明の効果や特徴を理解することができる。
【００２１】
本発明の色素増感太陽電池用の電解質組成物を得るために、有機アミンよう化水素酸塩（例えばＴＨＩ、ＴＥＡＩなど）とヨウ化イミダゾリウム（例えばＰＭＩＩ、ＥＭＩＩなど）とを混合した後、ベンゾイミダゾール化合物とチオシアン酸グアニジンとを添加し、さらに溶剤を使用して適切な濃度の電解質液体を調製することができる。
【００２２】
本発明の色素増感太陽電池の製造方法は、本発明の効果を妨げない限り、特に制限がなく、一般的に知られた方法で製造することができる。ただし、本発明に使用される多孔性半導体膜は半導体微粒子を用いて作製されたものである。好ましい半導体微粒子としては、シリコン、二酸化チタン、二酸化スズ、酸化亜鉛、三酸化タングステン、五酸化ニオブ、三酸化チタンストロンチウム及びその組み合わせが含まれる。前記光アノードの作製においては、まず、半導体微粒子をペースト状物に調製し、ドクターブレード、スクリーン印刷、スピンコート、スプレー又は一般的な湿式塗布法などを使用して、該ペースト状物を透明な導電基板に塗布する。また、適切な膜厚を得るために、一回又は複数回の塗布を行ってもよい。半導体膜層は単層であっても良く、複数層であっても良く、複数層とはそれぞれの層に異なる粒径の半導体微粒子を使用したものである。例えば、塗布厚さが５〜２０μｍになるように粒径が５〜５０ｎｍである半導体微粒子を塗布した後、塗布厚さが３〜５μｍになるように粒径が２００〜４００ｎｍである半導体微粒子を塗布することができる。続いて、５０〜１００℃で乾燥した後、４００〜５００℃で３０分間焼成することにより、複数層の半導体膜層を作製することができる。
【００２３】
導電膜の上に設置され且つ多孔性半導体膜の孔隙に充填される色素化合物としては、例えばＮ−７１９色素等が挙げられる。該色素化合物は、例えば、適切な溶剤に溶かして調整された色素溶液として用いることができる。適切な溶剤としては、アセトニトリル、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン又はこれらの混合物等が挙げられるが、本発明の効果を妨げない限り、それらに限定されない。続いて、多孔性半導体膜が塗布された透明基板を前記色素溶液に浸漬し、該色素溶液中の色素を多孔性半導体膜に十分に吸着させて、乾燥することにより、色素増感太陽電池の光アノードを作製することができる。
【００２４】
本発明の色素増感太陽電池の具体的な製造方法の一つは下記の通りである。まず、粒径が２０〜３０ｎｍである酸化チタン微粒子を含むペースト状物を、一回又は複数回のスクリーン印刷により、フッ素をドープした酸化スズ（FTO）が被覆されたガラス板（以下、ガラス板Ａともいう。）に塗布した後、４５０℃で３０分間焼成する。
【００２５】
色素化合物をアセトニトリルとｔ−ブタノールの体積比が１：１である混合液に溶かして、色素溶液を調製する。続いて、上記多孔酸化チタン膜を有するガラス板Ａを色素溶液に浸漬し、色素溶液中の色素を吸着させた後、取り出して乾燥することにより、光アノードを得ることができる。
【００２６】
さらに、別途、フッ素をドープした酸化スズ（FTO）が被覆されたガラス板（以下、ガラス板Ｂともいう。）を取り、ガラス板Ｂの厚さ方向に、ガラス板Ａからなる光アノードとガラス板Ｂからなるカソード間に電解質を注入するための、直径が０．７５ｍｍである注入孔を貫通させる。続いて、ガラス板Ｂの表面に塩化白金酸（Ｈ２ＰｔＣｌ６）溶液を塗布し、４００℃に加熱して１５分間処理することにより、カソードを得ることができる。
【００２７】
そして、厚さ６０μｍの熱可塑性ポリマー膜を前記光アノードと前記カソードで挟む。前記熱可塑性ポリマー膜としては、光アノードとカソードとの間に電解質を保持するための領域を有するよう、リング状に形成されたものを用いても良い。１２０〜１４０℃でこの二つの電極に圧力をかけることにより、この二つの電極を接着させる。
【００２８】
注入口より本発明の電解質を注入し、さらに熱可塑性ポリマー膜で注入口を封止することにより、本発明の色素増感太陽電池を得ることができる。
【００２９】
以下、特定の具体的な実施例により、本発明の特徴や効果をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【００３０】
実施例１〜３と比較例１の光電効率試験
下記表１に示す成分で電解質組成物を調製し、Ｎ−７１９色素を使用して色素増感太陽電池を作製した。その中、比較例と実施例の違いは、比較例ではトリエチルアミンよう化水素酸塩（ＴＨＩ）を使用しないことである。各実施例及び比較例に関し、光電効率試験を行い、電池の短絡電流（ＪＳＣ）、開放電圧（ＶＯＣ）、光電変換効率（η）及び曲線因子（ＦＦ）を表２に記録した。
【００３１】
【表１】
2011100730.tif 000002
【００３２】
【表２】
2011100730.tif 000003
【００３３】
実施例１〜３では、それぞれ異なる溶剤を使用して電解質組成物を調製した。溶剤にはそれぞれ３−メトキシ−プロピオニトリル（３−ＭＰＮ）、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）を用いた。表で示すように、実施例の成分で作製された色素増感太陽電池の短絡電流値と開放電圧値は、いずれも電解質にトリエチルアミンよう化水素酸塩（ＴＨＩ）を含有しない比較例１で測定されたものより高く、同様に、本発明の電解質組成物を使用した色素増感太陽電池は光電変換効率も高い。
【００３４】
実施例４〜８と比較例２の光電効率試験
下記表３に示す成分で電解質組成物を調製し、Ｎ−７１９色素を使用して色素増感太陽電池を作製した。その中、比較例と実施例の違いは、比較例では１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムヨージド（ＰＭＩＩ）を使用しないことである。各実施例及び比較例に関し、光電効率試験を行い、電池の短絡電流（ＪＳＣ）、開放電圧（ＶＯＣ）、光電変換効率（η）及び曲線因子（ＦＦ）を表４に記録した。
【００３５】
【表３】
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【００３６】
【表４】
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【００３７】
表４で示すように、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムヨージド（ＰＭＩＩ）を含有する電解質組成物で作製された色素増感太陽電池はより高い短絡電流値を示し、光電変換効率もより高く、また、沸点が高い溶剤を使用することも光電変換効率及び開放電圧値の向上に有利である。さらに、Ｎ，Ｎ−置換されたイミダゾリウム塩と有機アミンよう化水素酸塩の濃度比率は１．１〜５であることが好ましい。なお、好ましい実施例において、例えば実施例２、７及び８では混合溶剤を使用してもかなり優れた光電変換効率が得られた。その具体的な実施例において、プロピレンカーボネートとエチレンカーボネートの体積比は１：１である。
【００３８】
実施例１、２と比較例３の光電効率試験
表５に示される比較例３の電解質組成は、従来の無機金属塩を含有するものであり、表６には当該電解質組成で色素増感太陽電池を作製した後、測定された短絡電流（ＪＳＣ）、開放電圧（ＶＯＣ）、光電変換効率（η）及び曲線因子（ＦＦ）を示す。
【００３９】
【表５】
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【００４０】
【表６】
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【００４１】
表６に示すデータから、本発明によって提供された新規な電解質組成物は、従来の無機塩を含有する電解質に相当する性能を有することがわかる。本発明の電解質組成物は無機金属を含有しないため、各組成成分間の相容性が好ましく、様々な電解質の濃度の配置を実現でき、さらに、電解質が乾くことを回避し、安定した光電変換効率を提供することができる。
【００４２】
上記のように、本発明は目的、手段及び効果、又はその技術面や研究開発設計面のいずれにおいても従来技術と大きく異なる特徴を示した。ただし、注意すべきは、上記の実施例は説明の便宜上例示的に述べたに過ぎず、本発明を限定するものではない。本技術分野に習熟した者は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱しない限り、各種変更と修正を施すことができることは勿論であって、本発明の主張する権利範囲は、特許請求の範囲で述べられるものを基準とすべきであり、上記の実施例に限定されるものではない。