(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも酸化還元イオン対、混合溶媒、及びゲル化剤を含み、
前記混合溶媒は、６０〜１２０℃における前記ゲル化剤の溶解度が０．５質量％未満である溶媒Ａと、６０〜１２０℃における前記ゲル化剤の溶解度が０．５質量％以上である溶媒Ｂと、が少なくとも混合された電解質であって、
前記溶媒Ａがアセトニトリル、プロピオニトリル、グルタロニトリル、メトキシアセトニトリル、又は３−メトキシプロピオニトリルであり、
前記溶媒Ｂがｎ−吉草酸ニトリル、ヘキサンニトリル、ヘプタンニトリル、ヘプチルシアニド、ノナンニトリル、又はベンゾニトリルであり、
前記ゲル化剤がｎ−ヘキサトリアコンタン、オクタコサン、ｎ−テトラコサン、又はドトリアコンタンであり、
前記電解質におけるゲル化剤の含有量が、該ゲル化剤を除く電解質質量に対して４質量％〜２５質量％であり、
前記溶媒Ａと前記溶媒Ｂとの混合比が、容積比で、Ａ：Ｂ＝４：６〜６：４であることを特徴とする色素増感太陽電池用電解質。
【請求項２】
前記ゲル化剤が、前記電解質のゲル化時に化学反応しないものであることを特徴とする請求項１に記載の色素増感太陽電池用電解質。
【請求項３】
前記電解質のゲル化点が、６０〜１２０℃の範囲内にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の色素増感太陽電池用電解質。
【請求項４】
前記電解質に含まれる混合溶媒の沸点が、１００℃よりも高いことを特徴とする請求項１〜３いずれか一項に記載の色素増感太陽電池用電解質。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電解質を用いた色素増感太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色素増感太陽電池用電解質およびそれを用いた色素増感太陽電池に関する。より詳細には、電解液の漏れや揮発がなく、長期耐久性が改良された色素増感太陽電池用電解質および色素増感太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止のため、炭酸ガス排出を低減するための各種方策が全世界的に検討されている。特に発電においては、従来の火力・原子力・水力発電などの大規模集中発電に加え、太陽エネルギー、風力、地熱など、再生可能エネルギー（自然エネルギー）などを活用した分散発電によりトータルとしての炭酸ガス排出量低減に向け、取り組みがなされている。
このうち特に太陽電池は、すでにシリコン系を中心に実用化され、店舗・住宅の屋根への搭載などが一般的になっている。しかしながら、シリコン系太陽電池は、その製造のために必要な高純度シリコン原料が高価格であり、真空プロセスを多用する製造方法である等のためコストが高くなる。さらなる普及のためには、安価・製造容易で高効率な新規太陽電池が望まれている。
これに対応する一つの技術として、有機太陽電池があげられ、そのうち、特に効率が高い色素増感太陽電池が注目を集めている。色素増感太陽電池は１９９１年にスイス連邦工科大学ローザンヌ校のグレッツェルらが報告し、比較的簡易な製造方法、安価な原材料、高い変換効率が得られることから、次世代太陽電池の有力候補と考えられている（非特許文献１）。色素増感太陽電池の一般的概略構造、および発電の原理は、非特許文献１に記載されている。
【０００３】
色素増感太陽電池における電解液は、一般的な主成分としてヨウ化物塩（代表例としてヨウ化リチウム等）およびヨウ素を溶媒（代表例としてアセトニトリル、３−メトキシプロピオニトリル等）に溶かしたものが用いられる。この主成分に対し、添加剤としてｔ−ブチルピリジンやヨウ化物有機塩（メチルプロピルイミダゾリウム、ジメチルプロピルイミダゾリウム等）、グアニジウムチオシアナート、Ｎ−アルキルベンズイミダゾールなどを含む場合もある。
【０００４】
色素増感太陽電池の構成と原理を簡単に記述する。色素増感太陽電池において、代表的な電極として、色素を担持した酸化チタン電極が挙げられる。この電極に担持された色素は光を受けて電子励起され、励起された電子は酸化チタンに注入され、色素はカチオンラジカルの状態となる。このカチオンラジカルに対し、電解質溶液中のヨウ化物イオン（Ｉ−）が電子を放出、すなわちヨウ化物イオンは酸化され、三ヨウ化物イオン（Ｉ３−）を形成する。ここで生じた三ヨウ化物イオン（Ｉ３−）は電解溶液中を拡散し、対極に近づいた際に電子を供給、すなわち還元され、ヨウ化物イオン（Ｉ−）となる。このようにして、電解質溶液中のヨウ素イオンは３Ｉ−の形態、Ｉ３−の形態を取りながら酸化還元反応を可逆的に繰り返す。
【０００５】
このヨウ化物イオンの反応は、以下のように記述することが出来る。
３Ｉ−  →  Ｉ３−  ＋  ２ｅ−（色素に注入）    ・・・（Ａ）
Ｉ３−  ＋  ２ｅ−（対極より注入）  →  ３Ｉ−  ・・・（Ｂ）
電解液中での、式（Ａ）のヨウ化物イオンの酸化による三ヨウ化物イオンの生成、式（Ｂ）の三ヨウ化物イオンの還元によるヨウ化物イオンの生成、すなわち、酸化還元反応の繰り返しにより色素増感太陽電池は動作する。色素増感太陽電池を高性能化するためには、すなわち、光電変換効率向上のためには、この酸化還元反応を速やかに行うことが重要である。
【０００６】
ここで、光電変換効率向上のために電解液に求められる主な機能としては、以下のことが挙げられる。
（i）ヨウ化物イオン、三ヨウ化物イオンを高濃度で溶解すること
（ii）多孔質酸化チタン電極の微細な表面、及び電極に担持された色素の表面に追随すること
（iii）ヨウ化物イオン、三ヨウ化物イオンの拡散が充分に速いこと
【０００７】
これらを満足する電解液として、前述のようにアセトニトリルや３−メトキシプロピオニトリルなどの極性有機溶媒が使用される。
また、有機溶媒の代わりに常温溶融塩を電解液溶媒として用いる技術が開示されている（非特許文献２）。一般に常温溶融塩は揮発性がほとんど無く、有機溶媒に比べて粘度が高く、難燃性である。常温溶融塩を使用した場合、有機溶媒を用いた液体電解質が電池セル等から漏れるという問題点はある程度回避できる。しかし、常温溶融塩を用いた電解質においてはイオン拡散が不充分となり、色素増感太陽電池に用いた場合、充分高い光電変換効率を実現することは困難である。
【０００８】
一方で、安全性、耐久性を考えた場合、固体あるいは凝固体電解質が有望である。しかしながら、固体電解質は極端にイオン拡散速度が低下するために好ましくない。凝固体電解質は、ゲル状態、あるいは半固体状態の電解質を指し、たとえば高分子、粒子などを電解質溶媒に分散・溶解することにより実現することができる（非特許文献３）。しかしながら、多量の高分子や微粒子を添加してゲル化する場合には、イオン拡散速度が大幅に低下することは防止できない。このため、多量の高分子又は微粒子を添加してなるゲル電解質を用いた色素増感太陽電池の光電変換効率は、電解液を用いた光電変換効率の半分以下にとどまっている。
【０００９】
電解質をゲル化する他の方法としては、分子量が小さい極性分子からなるゲル化剤（自己組織性化合物）を用いる方法が開示されている（特許文献１）。この方法によれば、高分子ポリエーテル等のゲル化剤を用いる場合よりも少量でゲル化できるため、ゲル化（凝固体化）された電解質を用いた色素増感太陽電池の発電性能をほとんど落とさずに済む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−１６７６２９号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｎａｔｕｒｅ、第３５３巻、第７３７ページ、１９９１年
【非特許文献２】Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第３５巻、第１１６８ページ、１９９６年
【非特許文献３】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｂ、第９９巻、１７０７１ページ、１９９５年
【非特許文献４】Ｌａｎｇｍｕｉｒ  ２００５、第２１巻、１０３８３ページ
【非特許文献５】Ｌａｎｇｍｕｉｒ  ２０００、第１６巻、３５２ページ
【非特許文献６】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｏｕｒｃｅｓ  第１９５巻、２０１０年、４３８４ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
電解質に含まれる酸化還元イオン対を溶解する一般的な極性溶媒に対して、低分子のゲル化剤（以下、低分子ゲル化剤という。）が溶解し難いという問題がある。低分子ゲル化剤が非極性分子である場合、この問題は特に顕著となる。このため、特許文献１では常温溶融塩（室温溶融塩）を電解質の酸化還元イオン対として使用し、溶媒をほとんど用いないことで対応している。しかし、常温溶融塩を主成分とする電解質は有機溶媒よりも高粘度であるため、色素増感太陽電池セル等の電気化学デバイスの中に注入することが比較的困難である。また、有機溶媒を含む電解質よりもイオン拡散が非効率となり、光電変換効率が充分に高まらないことがある。
【００１３】
本発明は、色素増感太陽電池等の電気化学デバイスの機能を劣化させる原因となる電解液の漏れや揮発を抑制しつつ、充分なイオン拡散速度を実現しうる電解質、及び高い光電変換効率と耐久性を有する色素増感太陽電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の請求項１に記載の色素増感太陽電池用電解質は、少なくとも酸化還元イオン対、混合溶媒、及びゲル化剤を含み、前記混合溶媒は、６０〜１２０℃における前記ゲル化剤の溶解度が０．５質量％未満である溶媒Ａと、６０〜１２０℃における前記ゲル化剤の溶解度が０．５質量％以上である溶媒Ｂと、が少なくとも混合された電解質であって、前記溶媒Ａがアセトニトリル、プロピオニトリル、グルタロニトリル、メトキシアセトニトリル、又は３−メトキシプロピオニトリルであり、前記溶媒Ｂがｎ−吉草酸ニトリル、ヘキサンニトリル、ヘプタンニトリル、ヘプチルシアニド、ノナンニトリル、又はベンゾニトリルであり、前記ゲル化剤がｎ−ヘキサトリアコンタン、オクタコサン、ｎ−テトラコサン、又はドトリアコンタンであり、前記電解質におけるゲル化剤の含有量が、該ゲル化剤を除く電解質質量に対して４質量％〜２５質量％であり、前記溶媒Ａと前記溶媒Ｂとの混合比が、容積比で、Ａ：Ｂ＝４：６〜６：４であることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の色素増感太陽電池用電解質は、請求項１において前記ゲル化剤が、前記電解質のゲル化時に化学反応しないものであることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の色素増感太陽電池用電解質は、請求項１又は２において、前記電解質のゲル化点が、６０〜１２０℃の範囲内にあることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載の色素増感太陽電池用電解質は、請求項１〜３いずれか一項において、前記電解質に含まれる混合溶媒の沸点が、１００℃よりも高いことを特徴とする。
本発明の請求項５に記載の色素増感太陽電池は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電解質を用いたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電解質によれば、溶媒Ａ及び溶媒Ｂを混合した混合溶媒を含むので、前記ゲル化剤を均一に電解質中に溶解又は分散できる。この結果、電解質を均一にゲル化でき、イオン伝導性を損なわずに安全性を向上できる。また、ゲル化剤を含有した電解質は、高温にすることで比較的低粘度の状態となるため、電池セルに充填することがより容易であり、製造適性に優れる。本発明にかかる電解質が色素増感太陽電池の電解質として用いられた場合、電解液の液漏れや蒸発による枯渇が発生することなく、長期にわたる安定的な高効率発電が可能となる。また、本発明の電解質はイオン拡散速度が速いため、優れた電池性能を得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を詳述する。
＜電解質＞
本発明の電解質は、少なくとも、酸化還元反応可能な化学種としての酸化還元イオン対、混合溶媒、及びゲル化剤を含む。
【００１７】
本発明の電解質を色素増感太陽電池用の電解質として使用する場合、該色素増感太陽電池は、色素が担持された酸化金属を含む光電極、酸化還元反応可能な化学種を含む電解質、及び対極を少なくとも備えてなるものが好ましい。
【００１８】
本発明の電解質は、そのゲル化点が、６０〜１２０℃の範囲内にあることが好ましい。より好ましくは８０〜１２０℃である。後述する混合溶媒の沸点が１２０℃未満（例えば約１１０℃）の場合は、前記ゲル化点は、例えば６０〜１００℃又は８０〜１００℃に設定すればよい。
【００１９】
ここで「ゲル化点」とは、当該電解質がゲル化し始める温度、すなわち液体からゲル（液体と固体の中間状態）に移行して粘度が上昇し始める温度をいう。また、「ゲル」とは、ゲル化剤のネットワークにより高い粘性を持ち、流動性が低い又は流動性を持たない状態をいう。前記ネットワークとしては、ゲル化剤同士の化学結合（架橋）によって形成されたもの（いわゆる化学ゲル）でもあっても良いし、ゲル化剤同士の分子間力によって形成されたもの（いわゆる物理ゲル）であっても良い。
【００２０】
上記温度範囲の下限値以上にゲル化点を有する電解質であると、本発明の電解質を使用した色素増感太陽電池の使用時の温度（通常６０℃未満）においても、当該電解質が液状化しづらい。つまり、当該太陽電池の使用時に本発明の電解質がゲル状態であることにより、当該太陽電池から電解質が液漏れすることを防ぐことができる。
上記温度範囲の上限値以下にゲル化点を有する電解質であると、当該電解質を液状化して電池セルに注入したり多孔質電極に浸透させる際に、電解質及び電池セルの構成部材を１２０℃程度という比較的穏やかな温度に加熱して行うことができる。１２０℃程度の加熱であれば、電解質や電池セルの構成部材に熱による損傷や分解が生じる虞は少ない。
【００２１】
本発明の電解質のゲル化点は、ゲル化剤の種類と配合量、混合溶媒の種類、添加剤として用いる材料の種類と添加量により調整が可能である。そのため、電解質のゲル化点を、太陽電池セルの構造や耐熱性、プロセスの簡易性などを勘案して設計することが出来る。
【００２２】
＜酸化還元イオン対＞
前記酸化還元イオン対は、前記混合溶媒に溶解するものであれば特に制限されず、例えば、ヨウ素イオン（Ｉ−）／３ヨウ化物イオン（Ｉ３−）の酸化還元対、臭素系（Ｂｒ−／Ｂｒ３−）、チオシアネート系（ＳＣＮ−／（ＳＣＮ）３−）、金属系（Ｃｏ（II）／Ｃｏ（III）、Ｃｕ（I）／Ｃｕ（II）等）などの酸化還元対が使用できる。これらのなかでも電解液中での拡散速度が速く、酸化還元電位が低いヨウ素イオン（Ｉ−）／３ヨウ化物イオン（Ｉ３−）が好ましい。
【００２３】
前記酸化還元イオン対として、三ヨウ化物イオンとヨウ化物イオンとを使用する場合、その混合比率は、電解質中に加えるヨウ化物イオン（Ｉ−）とヨウ素（Ｉ２）の比率により決定できる。ヨウ素はヨウ化物イオンと反応し、ほぼ定量的に三ヨウ化物イオン（Ｉ３−）になると考えてよい。また、別途三ヨウ化物イオン又はヨウ化物イオンを含むイオン液体等を電解質に添加する場合は、その混合比率も考慮する。
【００２４】
本発明の電解質における酸化還元イオン対の含有量は、前記混合溶媒に対して、０．１〜１０ｍｏｌ／Ｌ（以下、この単位をＭと記載することがある。）が好ましく、０．５〜５ｍｏｌ／が更に好ましい。上記範囲の下限値以上であると酸化還元反応を充分に行うことができる。上記範囲の上限値以下であると、逆電子移動反応による性能低下を充分に抑制できる。
【００２５】
＜混合溶媒＞
前記混合溶媒は、前記酸化還元イオン対及び前記ゲル化剤を溶解又は分散できるものであり、少なくとも溶媒Ａ及び溶媒Ｂを混合して含むものである。
前記溶媒Ａは、６０〜１２０℃における前記ゲル化剤の溶解度が０．５質量％未満のものである。前記溶媒Ｂは、６０〜１２０℃における前記ゲル化剤の溶解度が０．５〜９９質量％のものである。
【００２６】
前記混合溶媒は、化学的に安定であるもの、酸化還元対に対して不活性であるもの、酸化還元対を含む電解質を高濃度で溶解可能であるもの、光（近紫外線〜可視光）に対して不活性であるもの、前記光の吸収が少ないもの、より好ましくは無色であるもの、及び／又は光励起種のアクセプターとならない、即ち、励起された色素を消光しないものであることが好ましい。
【００２７】
前記混合溶媒の沸点（混合溶媒に含まれる溶媒Ａ又は溶媒Ｂの沸点）は特に限定されないが、沸点が過度に低いと使用時に太陽電池セル等の電気化学デバイス内で沸騰がおこり、電解質を充填したセル内に気泡を発生させて効率低下を引き起こし、セルを膨張させて破壊し、セルから液漏れする虞がある。従って、溶媒Ａ又は溶媒Ｂの沸点としては、当該太陽電池セル等の電気化学デバイスを屋内で使用する場合であっても５０℃以上であることが好ましく、８０℃以上であることがより好ましく、１００℃以上であることが更に好ましく、屋外で使用することを想定すると１２０℃以上であることが特に好ましい。一方、溶媒Ａ又は溶媒Ｂの沸点の上限は実質的にはない。一般に沸点が高い溶媒は分子間の相互作用が強いか、分子量が大きくなるため、溶媒粘度が高くなる場合が多い。後述するが、溶媒の粘度は低いほうが好ましいため、溶媒Ａ又は溶媒Ｂの沸点が極端に高いことは好ましくない場合がある。一概には言えないが、溶媒Ａ又は溶媒Ｂの沸点は常圧において３００℃以下のものが好ましい。
【００２８】
前記溶媒Ａ又は溶媒Ｂの沸点（１ａｔｍにおける標準沸点）が１２０℃未満である場合、前記ゲル化剤の溶解度の規定は、６０℃以上「溶媒Ａ又は溶媒Ｂの沸点」未満の範囲における規定であるものとする。
【００２９】
前記混合溶媒に含まれる溶媒Ａ又は溶媒Ｂの融点は特に制限されないが、太陽電池等の電気化学デバイスの使用温度に於いて、その溶媒が固化・結晶化することは好ましくない。固化・結晶化すると電解質の伝導度が極端に低下し、実質的に発電が不可能となる虞がある。また、溶媒の固化・結晶化が起こると、電解質を充填したセルや電極を破壊する虞がある。従って、溶媒Ａ又は溶媒Ｂの好ましい融点は、当該太陽電池セル等の電気化学デバイスを屋内で使用する場合を考えると、０℃以下が好ましく、−２０℃以下がより好ましく、屋外で使用することを考えると、−４０℃以下が更に好ましい。溶媒Ａ又は溶媒Ｂの融点の下限値は特に制限されず、例えば−１００℃程度でよい。
【００３０】
前記混合溶媒の粘度は低ければ低いほど好ましい。酸化還元イオン対のイオン伝導性は、混合溶媒の粘度に大きく影響され、その粘度が低いほどイオン伝導性が向上するからである。即ち、低粘度であれば、より高速なイオン伝導が可能であり、結果として太陽電池の光電変換効率は向上する。前記混合溶媒の粘度は特に制限されないが、例えば１００ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、１０ｍＰａ・ｓ以下がより好ましく、３ｍＰａ・ｓ以下が更に好ましい。前記混合溶媒の粘度の下限値は特に制限されず、例えば０．１ｍＰａ・ｓ以上でよい。
【００３１】
前記溶媒Ａとしては、極性溶媒、プロトン性溶媒、又は両親媒性溶媒が好ましい。
前記溶媒Ｂとしては、非極性溶媒、非プロトン性溶媒、又は両親媒性溶媒が好ましい。
これらの溶媒Ａ及び溶媒Ｂを組み合わせて混合した前記混合溶媒は、疎水性又は親水性のゲル化剤を均一に溶解又は分散させることができる。
また、前記溶媒Ａ及び溶媒Ｂは、電気化学的に又は光化学的に安定であるものが好ましい。
【００３２】
本発明の電解質における混合溶媒の含有量は、電解質に含有される酸化還元対、ゲル化剤などの種類や濃度に応じて適宜調整される。例えば、電解質の全成分の合計の質量に対して、１〜９９質量％とすればよい。
【００３３】
＜溶媒Ａ＞
前記溶媒Ａは、６０〜１２０℃における前記ゲル化剤の溶解度が０．５質量％未満であれば特に制限されず、前記溶媒Ｂと均一に混合するものが好ましい。また、前記溶媒Ａは、６０〜１２０℃における前記ゲル化剤の溶解度が０．００１質量％以上０．５質量％未満であることが好ましく、０．０１質量％以上０．５質量％未満であることがより好ましく、０．１質量％以上０．５質量％未満であることが更に好ましい。
【００３４】
前記溶媒Ａの沸点（１ａｔｍにおける標準沸点）が１２０℃未満である場合、前記ゲル化剤の溶解度の規定は、６０℃以上「溶媒Ａの沸点」未満の範囲における規定であるものとする。
【００３５】
前記溶媒Ａの例として、ニトリル類、ラクトン類、カルボン酸類、及び炭酸エステル類が挙げられる。具体的には、炭素数１〜４のモノニトリル類（分子内にシアノ基を一つ有するニトリル類）、炭素数２〜８のジニトリル（分子内にシアノ基を二つ有するニトリル類）、炭素数１〜６のラクトン類、炭素数１〜６のカルボン酸類、炭素数４〜８の環状ケトン類、及び炭素数１〜９の炭酸エステル類が例示できる。
【００３６】
前記ニトリル類とは、少なくとも一つ以上のシアノ基を有する有機化合物であり、好ましくは１〜４つのシアノ基を有する有機化合物である。前記ラクトン類とは、環状エステルであって、環を形成する酸素原子に結合した炭素原子に結合する水素原子がカルボニル基（−Ｃ（＝Ｏ）−）で置換されたものである。前記カルボン酸類とは、少なくとも一つ以上のカルボキシル基を有する有機化合物であり、好ましくは１〜４つのカルボキシル基を有する有機化合物である。前記炭酸エステル類とは、分子内に（−Ｃ−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−Ｃ−）の構造を少なくとも一つ以上有する有機化合物であり、好ましくは前記構造を分子内に１〜４つ有する有機化合物である。前記環状ケトン類とは、炭素数４〜６のシクロアルカンの少なくとも１つのメチレン基（−ＣＨ２−）が、カルボニル基（−Ｃ（＝Ｏ）−）で置換された有機化合物であり、該カルボニル基を分子内に１〜２つ有するものが好ましい。
【００３７】
前記炭素数１〜４のモノニトリル類は、その水素原子が、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数１〜４のアルコキシ基で置換されていてもよい。
【００３８】
より具体的には、アセトニトリル、プロピオニトリル、グルタロニトリル、メトキシアセトニトリル、３−メトキシプロピオニトリル等のニトリル類、α−アセトラクトン、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン等のラクトン類、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン等の炭酸エステル類、シクロヘキサノン等の環状ケトンが好適なものとして挙げられる。
【００３９】
また、水、又はメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類も溶媒Ａとして用いられる。しかし、水又はアルコール類は、活性な水酸基（酸性の水素）を有しているため、光電極に吸着させた色素分子を脱離させる虞がある。このため、水又はアルコール類は、溶媒Ａ又は混合溶媒の主成分として使用するのではなく、副成分又は微量の添加剤として使用することが好ましい。
【００４０】
前記溶媒Ａは、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４１】
＜溶媒Ｂ＞
前記溶媒Ｂは、６０〜１２０℃における前記ゲル化剤の溶解度が０．５質量％以上であれば特に制限されず、前記溶媒Ａと均一に混合するものが好ましい。また、前記溶媒Ｂは、６０〜１２０℃における前記ゲル化剤の溶解度が０．５〜９９．９質量％であることが好ましく、５．０〜９９．９質量％であることがより好ましく、１０〜９９．９質量％であることが更に好ましい。上記範囲であると、ゲル化剤を電解質中により十分に含有させられるため、電解質をゲル化させることがより容易となる。
また、前記溶媒Ｂは、前記溶媒Ａと混合して前記混合溶媒とした際に、前記ゲル化剤を析出又は沈殿させないものが好ましい。
【００４２】
前記溶媒Ｂの沸点（１ａｔｍにおける標準沸点）が１２０℃未満である場合、前記ゲル化剤の溶解度の規定は、６０℃以上「溶媒Ｂの沸点」未満の範囲における規定であるものとする。
【００４３】
前記溶媒Ｂの例として、芳香族炭化水素類、直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の脂肪族炭化水素類、疎水性有機シアノ類、直鎖状若しくは環状のエーテル類、及びハロゲン化アルキル等の、前記溶媒Ａよりも疎水性の高い有機溶媒が挙げられる。具体的には、炭素数６〜３０の芳香族炭化水素類、炭素数４〜３０の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の脂肪族炭化水素、炭素数５〜２０のモノニトリル類、炭素数２〜２０の直鎖状若しくは環状のエーテル類、及び炭素数１〜２０のハロゲン化アルキル等が例示できる。
【００４４】
より具体的には、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、ｎ−ノナン、ｎ−デカン、ｎ−ウンデカン、ｎ−ドデカン、ｎ−トリデカン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等の直鎖状又は環状脂肪族炭化水素類、ｎ−吉草酸ニトリル（バレロニトリル）、ヘキサンニトリル、ヘプタンニトリル、ヘプチルシアニド、ノナンニトリル、ベンゾニトリル等の疎水性有機シアノ類、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテル、テトラヒドロピラン、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の直鎖又は環状エーテル類、四塩化炭素、１−クロロブタン、１−クロロペンタン、１−クロロヘキサン、１−クロロヘプタン、１−クロロオクタン、１−クロロノナン、１−クロロデカン、１−クロロウンデカン、１−クロロドデカン、１−クロロヘキサデカン、及びこれらの塩素の換わりに臭素、ヨウ素が結合したハロゲン化アルキル等が好適なものとして挙げられる。
【００４５】
また、前記溶媒Ｂとしては、ジメチルスルホキシド等の硫黄酸化物系化合物、及びジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド類などの非プロトン性溶媒も挙げられるが、本発明で用いることの出来る溶媒Ｂはこれらに限定されるものではなく、前記条件を満たしていれば特に制限はない。
【００４６】
前記溶媒Ａと前記溶媒Ｂとの混合比（容積比）は、溶媒Ａ：溶媒Ｂ＝１：１０〜１０：１が好ましく、３：７〜７：３がより好ましく、４：６〜６：４がさらに好ましい。
これらの混合比で混合した混合溶媒とすることによって、ゲル化剤を充分に溶解又は分散することができ、冷却した際に均質なゲル電解質とすることがより容易となる。
【００４７】
本発明にかかる混合溶媒において、前記溶媒Ａと前記溶媒Ｂの好ましい組み合わせとしては、例えば炭素数１〜４のモノニトリル類（溶媒Ａ）と炭素数５〜１０のモノニトリル類（溶媒Ｂ）との組み合わせが好ましく、炭素数１〜４のアルコキシ基を有する炭素数１〜４のモノニトリル類（溶媒Ａ）と炭素数５〜１０のモノニトリル類（溶媒Ｂ）との組み合わせがより好ましい。
【００４８】
前記溶媒Ｂは、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４９】
また、前記溶媒Ａ又は溶媒Ｂとして、常温溶融塩類を用いてもよい。常温溶融塩は別名イオン液体とも呼ばれ、室温で液体状態であるイオン性化合物を指す。
本発明で用いうるイオン液体の具体例としては、例えばイミダゾリウム塩系のものが好ましい。イミダゾリウム塩系のものは電気化学的、光化学的に安定で、イオン液体としても多数知られており、実績もあるため、好ましく用いることが出来る。
【００５０】
前記イミダゾリウム塩系のイオン液体としては、たとえば、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−ブ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テトラフルオロボレート、１−メチル−３−エチルイミダゾリウムトリフレート、１−メチル−３−エチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、１−メチル−３−エチルイミダゾリウムテトラシアノボレート、１−メチル−３−エチルイミダゾリウムジシアナミド、チオシアン酸−１−メチル−３−エチルイミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムジシアナミド、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムチオシアナート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラシアノボレート等が挙げられるが、本発明で用いるイオン液体はこれらに限定されることはない。上記溶媒Ａ又は溶媒Ｂとしての条件を満たすものであれば、特に制限無く用いることが出来る。
また、イミダゾリウム塩系以外でも、ピペリジニウム系、たとえば１−メチル−１−ブチルピペリジニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドなどを用いてもよい。
また、イミダゾリウム塩系以外でも、ピロリジニウム系、たとえば１−メチル−１−ブチルピロリジニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドなどを用いてもよい。
【００５１】
＜ゲル化剤＞
本発明にかかるゲル化剤としては、本発明の電解質をゲル化できるものであり、６０〜１２０℃の温度における前記溶媒Ａに対する溶解度が０．５質量％未満であり、６０〜１２０℃の温度における前記溶媒Ｂに対する溶解度が０．５質量％以上であり、６０〜１２０℃の温度における前記混合溶媒に対して溶解又は分散するものであれば特に制限されない。
【００５２】
前記ゲル化剤は、本発明の電解質を６０〜１２０℃の範囲でゲル化できるものが好ましく、８０〜１２０℃の範囲でゲル化できるものがさらに好ましい。この範囲でゲル化が可能であると、ゲル化温度より高温にして液体状態とし、例えば電池セル内に注入もしくは電極に浸透させることが出来、また、ゲル化温度以下ではゲル（固体）として、安全に用いることが出来る。
前記混合溶媒の沸点が１２０℃未満（例えば約１１０℃）の場合は、当該電解質は、例えば６０〜１００℃又は８０〜１００℃でゲル化できるものとすればよい。
【００５３】
前記ゲル化剤は、本発明の電解質をゲル化させる際、互いに化学反応によって共有結合又は配位結合を形成しないものであることが好ましい。すなわち、前記ゲル化剤はゲル化時に化学反応しないものであることが好ましい。このようなゲル化剤であると、高温にして液状化させることによって、電池セル等の電気化学デバイスへの注入や、電極への浸透がより容易に行うことが可能である。また、化学反応するゲル化剤は一般的に不安定である。
【００５４】
前記ゲル化剤の前記電解質中の含有量は、該電解質を使用する温度において該電解質がゲル化するために必要な最低限の量であれば特に制限されない。具体的には、ゲル化剤を除く電解質成分の合計の質量に対して０．３質量％〜５０質量％であることが好ましく、０．５質量％〜２５質量％がより好ましく、１．０質量％〜１０質量％がさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、電解質をより確実にゲル化することができる。上記範囲の上限値以下であると、電解質中の酸化還元イオン対の移動を妨げることを抑制し、電解質のイオン伝導率を向上できる。
【００５５】
前記ゲル化剤は、活性水素（酸性水素）を有さないものであることが好ましい。本発明の電解質を色素増感太陽電池に使用する場合、ゲル化剤の活性水素が光電極に含まれる色素に影響を与える虞をなくすことができる。
ここで、活性水素を有するゲル化剤（極性ゲル化剤）として、例えば水酸基、カルボキシ基、又はアミド結合を有するゲル化剤が挙げられる。これらの極性ゲル化剤がゲル化する場合、その活性水素による水素結合ネットワークによって起こる。これらの極性ゲル化剤はそれ自身が分解したり、色素増感太陽電池の色素を分解する虞があり、長期耐久性が劣る場合がある。また、電解質に含まれる酸化還元イオン対によって、極性ゲル化剤同士の分子間相互作用が影響を受けたり、水酸基やアミド基が酸化されることによって、ゲル化が阻害される虞もある。また、ゲル化が阻害されなかったとしても、反応活性種や開始剤が電解質中に残留するため、酸化還元イオン対に影響を与える虞がある。よって、本発明にかかる電解質のゲル化剤としては、活性水素を有さない、非極性又は疎水性のゲル化剤が好ましい。
【００５６】
前記ゲル化剤としては、電解質中において、ゲル化剤が互いに疎水性相互作用によって凝集し、前記電解質をゲル化させるものであることが好ましい。このようなゲル化剤は、色素増感太陽電池の色素を分解する虞がなく、長期耐久性に優れる。このため、本発明にかかる電解質に含まれるゲル化剤は、互いの疎水性相互作用によって前記電解質をゲル化させるもののみからなることが好ましい。
【００５７】
前記ゲル化剤の好適なものとしては、例えば炭素数２〜６０の直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素が例示できる。これらの脂肪族炭化水素は、飽和脂肪族炭化水素であってもよく、不飽和脂肪族炭化水素であってもよく、両者の混合物であってもよいが、飽和脂肪族炭化水素がより好ましい。
ゲル化剤の主成分が飽和脂肪族炭化水素であると、ゲル化剤同士の疎水性相互作用がより起こり易くなり、ゲル化が均一に起こりやすい。なお、不飽和脂肪族炭化水素を飽和脂肪族炭化水素に少量混入させることにより、ゲル化した電解質の流動性や粘度を調整することができる。
【００５８】
前記ゲル化剤の分子量としては、３０〜１００００が好ましく、６０〜５０００がより好ましく、１２０〜１０００がさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、電解質をより確実にゲル化させることができる。上記範囲の上限値以下であると、電解質の粘度や流動性を適切な程度に低くできる。
【００５９】
前記ゲル化剤の具体例として、例えばオクタコサン（Ｃ２８Ｈ５８）、ｎ−テトラコサン（Ｃ２４Ｈ５０）、ドトリアコンタン（Ｃ３２Ｈ６６）、ｎ−ヘキサトリアコンタン（Ｃ３６Ｈ７４）が好適なものとして挙げられる。
【００６０】
本発明のゲル化剤としては、特許文献１及び非特許文献４〜６に記載されたゲル化剤を用いてもよい。例えば非特許文献４に記載のシクロ（Ｌ−β−３，７−ジメチルオクチルアスパラギニル−Ｌ−フェニルアラニル、シクロ（Ｌ−β−２−エチルヘキシルアスパラギニル−Ｌ−フェニルアラニル、非特許文献５に記載のｎ−テトラコサン、ｎ−オクタコサン、ｎ−ドトリアコンタン、ｎ−ヘキサトリアコンタン、非特許文献６に記載の臭化テトラドデシルアンモニウム等が例示できる。非特許文献４に記載されたゲル化剤は、主にアミド基や水酸基などの分子間相互作用（水素結合など）によってゲル化するものであり、非特許文献５及び６に記載されたゲル化剤は、疎水性相互作用に基づく相互作用によりゲル化するものである。
【００６１】
上記文献に記載されたゲル化剤のなかでも、本発明の混合溶媒に対する溶解性を高める観点から、ゲル化時に化学反応しないゲル化剤、分子量１０００以下のゲル化剤、活性水素を有さないゲル化剤、非極性のゲル化剤、又は疎水性のゲル化剤が好ましく、ゲル化時に化学反応せず且つ活性水素を有さないゲル化剤、ゲル化時に化学反応せず且つ分子量１０００以下のゲル化剤、ゲル化時に化学反応せず且つ非極性のゲル化剤、又はゲル化時に化学反応せず且つ疎水性のゲル化剤がより好ましく、ゲル化時に化学反応せず且つ分子量１０００以下であり且つ活性水素を有さないゲル化剤、ゲル化時に化学反応せず且つ分子量１０００以下であり且つ非極性のゲル化剤、又はゲル化時に化学反応せず且つ分子量１０００以下であり且つ疎水性のゲル化剤が更に好ましい。
【００６２】
本発明のゲル化剤としては、高分子のゲル化剤（高分子ゲル化剤）を用いてもよい。ここで、「高分子」とは、分子量が１０００を超えるものをいう。高分子ゲル化剤としては、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、あるいはそれらの共重合体などが挙げられる。
本発明のゲル化剤として高分子のゲル化剤を使用する又は添加する場合、その配合量は、全ゲル化剤を除いた電解質成分の合計の質量に対して、０．３質量％〜２０質量％であることが好ましく、０．５質量％〜１５質量％がより好ましく、１．０質量％〜１０質量％がさらに好ましい。
上記範囲とすることによって、高分子ゲル化剤を用いたことによるイオン拡散速度の低下を低減できる場合がある。
【００６３】
また、本発明のゲル化剤として、微粒子ゲル化剤を用いても良い。微粒子ゲル化剤は、スメクタイト、モンモリロナイトなどのアスペクト比の大きな粘土化合物からなるもの、又はシリカ、アルミナなどの微粒子表面をアルキル化処理してなるもの、が用いられる。
本発明のゲル化剤として微粒子ゲル化剤を使用する又は添加する場合、その配合量は、全ゲル化剤を除いた電解質成分の合計の質量に対して、０．３質量％〜２０質量％であることが好ましく、０．５質量％〜１５質量％がより好ましく、１．０質量％〜１０質量％がさらに好ましい。
上記範囲とすることによって、微粒子ゲル化剤を用いたことによるイオン拡散速度の低下を低減できる場合がある。
【００６４】
前記ゲル化剤は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００６５】
本発明のゲル化剤として特に好適なものは、分子量１０００以下の低分子ゲル化剤である。低分子ゲル化剤を含む電解質は加熱すると低粘度の液体となるが、室温付近になると分子同士が相互作用し、電解質溶液をゲル化できる。加熱によって低粘度になる電解質を用いることは、電池セル等の電気化学デバイスの作製プロセス上きわめて重要である。電解質をセルへ注入して充填する際、加熱することによって、その工程がより容易となり、歩留まりを高められる。また、印刷法を用いて多孔質の光電極を設けたセル内に電解質を注入する場合においても、加熱することによって電解質が低粘度の液体となるため、多孔質光電極の空孔内に電解質が入り込み易いという利点を持つ。
【００６６】
前記高分子ゲル化剤は、加熱して粘度を低下させたとしても、粘調な液体となる場合がある。この場合、電池セルへの電解質の注入や充填、多孔質の光電極への浸透などに工夫が必要となる。また、微粒子ゲル化剤は、揺動や加熱などで粘度を低下させることが出来るが、電池セルへの注入や充填、光電極への浸透の際には濾過効果（微粒子が電極やセルの注入口の狭い隙間で目詰まりする現象）を考慮して、均一な電解質組成とするために別途工夫が必要となる。
【００６７】
一般に、ゲル化剤が電解質をゲル化するためには、高温においてゲル化剤が一旦電解質溶液に溶け込む必要がある。電解質溶液に溶け込んだゲル化剤は低温で分子間相互作用を発揮し、電解質溶液をゲル化する。ところが、水酸基、アミド基、アミノ基などの極性基を有する低分子ゲル化剤は、その分子間相互作用が強いため、従来の電解質に使用される有機溶媒に溶け難い場合が多い。また、非極性（疎水性）のゲル化剤は、従来の電解質に使用される有機溶媒に対してさらに溶解性が低く、ほとんど溶解しないことが多い。このため、優れたゲル化特性を有するゲル化剤であっても、従来の電解質用の有機溶媒に溶解しないために、電解質用のゲル化剤として採用されなかったものが多くある。一方、本発明では前記混合溶媒を用いて、これらのゲル化剤を高温で溶解することが可能であり、従来使用できなかったゲル化剤も電解質の成分として採用できる。
【００６８】
たとえば、非特許文献５において検討されたゲル化剤である、ヘキサトリアコンタン（Ｃ３６Ｈ７４）は、極性基を含まず、光化学的及び電気化学的に安定であり、色素、電極、及び電解質溶液内の各成分にほとんど影響を与えない理想的なゲル化剤である。しかし、ヘキサトリアコンタンは疎水性であるために、電解質溶媒として一般的な３−メトキシプロピオニトリルには全く溶解しない。一方、アルキル鎖が長い吉草酸ニトリルに対しては高温で溶解する。これら二つの溶媒を混合して本発明の混合溶媒とすることによって、従来は電解質溶液に溶解させて使用できなかったヘキサトリアコンタンを、電解質溶液のゲル化剤として用いることが可能となった。
【００６９】
＜電解質の製造方法＞
本発明の電解質は、前記酸化還元イオン対、前記混合溶媒、及び前記ゲル化剤、並びに必要に応じてその他の成分を配合することで製造できる。
本発明の電解質の製造方法は特に制限はなく、酸化還元イオン対、混合溶媒、ゲル化剤、及び必要に応じてその他の添加剤が混合できればよい。具体的な混合方法の一例としては、加熱した溶媒Ｂにゲル化剤を溶解又は分散させ、予め酸化還元イオン対を溶解させた溶媒Ａを加熱した後、前記溶媒Ｂに徐々に加えることによって混合溶媒とする方法が挙げられる。また、この逆に、酸化還元イオン対を溶解した溶媒Ａを加熱し、そこへ、加熱温度下で予めゲル化剤を溶解又は分散させた溶媒Ｂを徐々に加えて、混合溶媒としてもよい。また、混合方法の別の一例としては、溶媒Ａと溶媒Ｂとを所定量で混合した混合溶媒を調整した後、該混合溶媒を加熱し、その混合溶媒へゲル化剤及び酸化還元イオン対を添加して溶解又は分散させる方法が挙げられる。撹拌混合の方法は特に限定されることはなく、公知の方法を用いることが出来る。
【００７０】
溶媒Ａ又は溶媒Ｂに溶質を溶解又は分散させる際の、溶媒の加熱温度としては、４０〜１８０℃が好ましく、５０〜１５０℃がより好ましく、６０〜１２０℃が更に好ましい。
上記加熱温度の下限値以上であると、より確実に溶質を溶媒に溶解又は分散させることがより容易である。上記加熱温度の上限値以下であると、電解質の熱による酸化や分解をより確実に防ぎつつ、溶質を溶解又は分散できる。
【００７１】
本発明の電解質には、前記その他の成分として、色素の会合を防止するもの、逆電子移動反応（発電の逆反応）を防止するもの、電極のエネルギー準位を調製するもの、電極表面を改質するもの等の各種添加剤を含んでいてもよい。前記添加剤としては、酸化防止剤、着色剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱重合禁止剤、レベリング剤、界面活性剤、保存安定剤、可塑剤、滑剤、溶媒、フィラー、濡れ性改良剤等が例示できる。より具体的には、例えばグアニジウムチオシアナート、N−アルキルベンズイミダゾール、デオキシコール酸、酢酸などのカルボン酸類、シリカ、チタニア、クレイなどの無機物、分散安定剤などを含んでいてもよい。これら添加剤は、いずれも本発明の電解質の主たる特徴である、６０〜１２０℃において、前記混合溶媒中に前記ゲル化剤が溶解又は分散する状態を損なわない範囲で加えることができる。
【００７２】
各成分の配合時には、これら成分を添加して、各種手段により十分に混合することが好ましい。各成分は、これらを順次添加しながら混合しても良いし、全成分を一括に添加してから混合しても良く、配合成分を均一に溶解又は分散させることができれば良い。
前記各成分の混合方法は、特に限定されず、例えば、撹拌子、撹拌翼、ボールミル、スターラー、超音波分散機、超音波ホモジナイザー、自公転ミキサー等を使用する公知の方法を適用すれば良い。
混合温度、混合時間等の混合条件は、各種方法に応じて適宜設定すれば良いが、通常は、ゲル化剤を均一に溶解又は分散させる観点から、混合時の温度は５０〜１５０℃が好ましく、６０〜１２０℃がより好ましい。混合の総時間は通常３０〜９０分でよい。
【００７３】
本発明の電解質における各成分の配合量は、目的に応じて適宜調整すれば良いが、例えば以下の配合量が好適なものとして例示できる。
本発明の電解質における酸化還元イオン対の配合量は、下記混合溶媒に対して、０．１〜１０Ｍが好ましく、０．２５〜７．５Ｍがより好ましく、０．５〜５Ｍが更に好ましい。
本発明の電解質における混合溶媒の配合量は、電解質の全成分の合計の質量に対して、１〜９９質量％とすることができる。
本発明の電解質におけるゲル化剤の配合量は、ゲル化剤を除いた電解質成分の合計の質量に対して、０．３質量％〜５０質量％であることが好ましく、０．５質量％〜２５質量％がより好ましく、１．０質量％〜１０質量％がさらに好ましい。
これらの配合量であると、電解質中にゲル化剤を均一に溶解又は分散することがより容易となる。
【００７４】
＜色素増感太陽電池＞
以上のようにして製造した電解質は、色素増感太陽電池のセル内に導入できる。該色素増感太陽電池を構成する電解質以外の構成要素（光電極、対極など）は、公知のものを適用できる。
一般的に、高分子ゲルや常温溶融塩（イオン液体）等を用いた従来の凝固体電解質は、色素増感太陽電池セルへの導入が困難である。液体状態でセル内に導入し、導入後に化学反応等にて凝固体化させる従来方法が知られているが、セル内で化学反応等にて凝固体化させることは、ヨウ素の存在下であるために反応が阻害され困難であった。また、液体の電解液をあらかじめ光電極（酸化チタン電極）に含浸させ、その上に凝固体電解質を積層する従来方法も知られているが、液体電解液と凝固体電解質の併用は、液体電解液のセル外への漏洩が本質的に解決できていないため、好ましくない。
【００７５】
本発明のゲル化剤を含む電解質は、高温にすると液状となり、室温付近ではゲル状態となる。このため、本発明の電解質は高温にて液状化させ、色素増感太陽電池のセル内に導入し、導入後放熱することによりゲル電解質となる。すなわち、本発明の電解質は太陽電池セルへの導入の際にも従来の凝固体電解質よりも優位な技術である。
【実施例】
【００７６】
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００７７】
本実施例にて用いた試薬は、断りのない限り和光純薬工業（株）社製のものを使用し、特に精製することなく用いた。
【００７８】
＜ｎ−ヘキサトリアコンタンの溶解性・ゲル化能確認＞
ｎ−ヘキサトリアコンタン（Ｃ３６Ｈ７４）を２質量％、４質量％、又は１０質量％の濃度となるように、アセトニトリル（ＣＨ３ＣＮ）、３−メトキシプロピオニトリル{ＣＨ３Ｏ（ＣＨ２）２ＣＮ}、ｎ−吉草酸ニトリル{ＣＨ３（ＣＨ２）３ＣＮ}、トルエン（Ｃ６Ｈ５ＣＨ３）、アセトン（ＣＨ３ＣＯＣＨ３）、又はエタノール（ＣＨ３ＣＨ２ＯＨ）に添加し、１００℃に加熱して溶解の状況を観察した。また、その後２５℃まで冷却し、その状況を観察した。結果を表１に示す。
【００７９】
【表１】
0005703063.tif 000002
【００８０】
表１の通り、従来の電解質で多用されているアセトニトリル、３−メトキシプロピオニトリルやアセトン、エタノール等の極性溶媒に対して、ｎ−ヘキサトリアコンタンは全く溶解しなかった。一方、非極性（疎水性）溶媒であるトルエン、吉草酸ニトリルに対しては、ｎ−ヘキサトリアコンタン高温で溶解し、低温で白濁液体又はゲルとなった。
【００８１】
＜ゲル電解質の形成＞
電解質溶液として、表２に示す組成の溶液を用意した。
【００８２】
【表２】
0005703063.tif 000003
【００８３】
前記電解質溶液において、３−メトキシプロピオニトリルとｎ−吉草酸ニトリルの混合比率（体積比）を、１００：０、７０：３０、５０：５０と変えた３種の混合溶媒を調製し、それぞれの電解質溶液（電解質）の状況を観察した。結果を表３に示す。
【００８４】
【表３】
0005703063.tif 000004
【００８５】
表３の通り、３−メトキシプロピオニトリル（１００％）の溶媒に対しては、ｎ−ヘキサトリアコンタンは溶解せず、ゲル化剤としての効果は全く見られなかった。一方、３−メトキシプロピオニトリルにｎ−吉草酸ニトリルを５０容量％加えることにより、１００℃においては低粘度の均一液体であり、室温（２５℃）においては均一なゲル状態であるゲル電解質を得た。
【００８６】
＜ゲル電解質の評価＞
上記ゲル電解質を８０℃に加熱して液状化させた。公知の方法に従って、透明電極（ソラロニクス社製）上に酸化チタンペースト（ソラロニクス社製）を塗布して焼成し、さらに色素（Ｎ−７１９；ソラロニクス社製）を吸着させた光電極を作製した。続いて、この光電極を、スペーサーを介して白金対極に積層した簡易セルを作製した。この簡易セルを予め８０℃に加熱しておき、液状化させた上記電解質を注入し、注入口をエポキシ接着剤を用いて封止した。簡易セルを室温に冷却すると電解質が若干濁った状態となり、ゲル化が観察された。
得られた簡易セルの発電効率を、ソーラーシミュレーターを用いて測定したところ、光電変換効率は５．６％を示した。この値は、高い光電変換効率であると共に、充分なイオン拡散速度を実現していることをを示す。
また、当該簡易セルの使用環境（２５℃）では、セル内の電解質は均一なゲル状となっているため、液体電解質のように容易にセル外へ漏れ出すことはなかった。電解質が漏れる虞がないため、長期間の使用に耐えうる耐久性を有することが明らかである。
【００８７】
以上のように、従来の電解質溶液ではゲル化剤として用いることの出来なかった疎水性の高いｎ−ヘキサトリアコンタン等の疎水性分子を、本発明にかかる混合溶媒に対して溶解させることによって、ゲル化剤として用いることを可能にした。このことにより、ｎ−ヘキサトリアコンタンを一例として、その他数多くの疎水性分子がゲル化剤として電解質溶液に適用できることが明らかである。
【００８８】
本発明の電解質によれば、より安定なゲル化剤を選定することができ、ゲル化温度の設定の自由度を向上できる。すなわち、従来技術では実現できなかった、ゲル電解質の可能性をより広げることが出来た。本発明の電解質は、色素増感太陽電池用の電解質としてより好適であるが、リチウムイオン二次電池をはじめとする各種充電池、一次電池、又はキャパシタ等においても、好適に用いることが出きる。