(57)【要約】【課題】２種のオリゴマーが混合されて塩を生成する、イオン結合で連結されたオリゴマー複合体を含有する電解質を含むことにより、機械的物性に優れるうえ、製造工程上の便宜を図り、エネルギー変換効率が高い染料感応太陽電池、およびその製造方法の提供。【解決手段】光電極、対向電極、および前記対向電極と前記対向電極との間に電解質層を含む染料感応太陽電池において、前記電解質層は、分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基である塩基性作用基を有するオリゴマーと、分子の両末端に、カルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれた酸性作用基を有するオリゴマーとがイオン結合で連結されたオリゴマー複合体、および酸化−還元カップルを含有する電解質から構成されることを特徴とする、染料感応太陽電池を提供する。【選択図】図１
2008171812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電極、対向電極、および前記光電極と前記対向電極との間に電解質層を含む染料感応太陽電池において、前記電解質層は、分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基である塩基性作用基を有するオリゴマーと、分子の両末端に、カルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれた酸性作用基を有するオリゴマーとがイオン結合によって連結されたオリゴマー複合体、および酸化−還元カップル（ｒｅｄｏｘ  ｃｏｕｐｌｅ）を含有する電解質から構成されてなることを特徴とする、染料感応太陽電池。
【請求項２】
前記分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基である塩基性作用基を有するオリゴマーは、化学式１で表わされる物質であることを特徴とする、請求項１に記載の染料感応太陽電池。
【化１】
2008171812.tif 000026
（ただし、式中、Ｒ１は窒素ヘテロ原子を含む置換もしくは非置換の炭素数５〜３０のヘテロアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数５〜３０のヘテロアリールアルキル基であり、Ｒ２は置換もしくは非置換の炭素数１〜５のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数１〜５のヘテロアルキレン基であり、Ｘは酸素、硫黄、セレン、およびテルルからなる群より選ばれ、ｎは３〜１４の整数である。）
【請求項３】
前記化学式１で表わされる塩基性作用基を有するオリゴマーは、化学式２〜５で表わされるオリゴマーからなる群より選ばれることを特徴とする、請求項２に記載の染料感応太陽電池。
【化２】
2008171812.tif 000027
（ただし、式中、ｎは３〜１４の整数である。）
【化３】
2008171812.tif 000028
（ただし、式中、ｎは３〜１４の整数である。）
【化４】
2008171812.tif 000029
（ただし、式中、ｎは３〜１４の整数である。）
【化５】
2008171812.tif 000030
（ただし、式中、ｎは３〜１４の整数である。）
【請求項４】
前記分子の両末端に、カルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれた酸性作用基を有するオリゴマーは、化学式６で表わされる物質であることを特徴とする、請求項１に記載の染料感応太陽電池。
【化６】
2008171812.tif 000031
（ただし、式中、Ｒ２は置換もしくは非置換の炭素数１〜５のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数１〜５のヘテロアルキレン基であり、
Ｒ３は置換もしくは非置換の炭素数１〜１０のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数１〜１０のヘテロアルキレン基、置換または非置換の炭素数６〜３０のアリーレン基、置換または非置換の炭素数６〜３０のアリールアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数２〜３０のヘテロアリーレン基、置換もしくは非置換の炭素数２〜３０のヘテロアリールアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数５〜２０のシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数２〜３０のヘテロシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数１〜３０のアルキルエステル基、置換もしくは非置換の炭素数１〜３０のヘテロアルキルエステル基、置換もしくは非置換の炭素数６〜３０のアリールエステル基、および置換もしくは非置換の炭素数２〜３０のヘテロアリールエステル基からなる群より選ばれ、
Ｘは酸素、硫黄、セレン、およびテルルからなる群より選ばれ、
Ｙはカルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれ、
ｎは１３〜１４の整数である。）
【請求項５】
前記化学式６で表わされる酸性作用基を有するオリゴマーは、化学式７〜９で表わされるオリゴマーからなる群より選ばれることを特徴とする、請求項４に記載の染料感応太陽電池。
【化７】
2008171812.tif 000032
（ただし、式中、ｎは１〜４０の整数である。）
【化８】
2008171812.tif 000033
（ただし、式中、ｎは１〜４０の整数である。）
【化９】
2008171812.tif 000034
（ただし、式中、ｎは１〜４０の整数である。）
【請求項６】
前記電解質層は、酸性作用基を有するオリゴマーと塩基性作用基を有するオリゴマーを、酸性作用基と塩基性作用基のモル比を基準として１：１〜１：２０の割合で含むことを特徴とする、請求項１に記載の染料感応太陽電池。
【請求項７】
前記酸性作用基と前記塩基性作用基のモル比は１：１であることを特徴とする、請求項６に記載の染料感応太陽電池。
【請求項８】
前記分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基である塩基性作用基を有するオリゴマーと、分子の両末端に、カルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれた酸性作用基を有するオリゴマーは、慣性半径が６〜５０Åであることを特徴とする、請求項１に記載の染料感応太陽電池。
【請求項９】
前記酸化−還元カップルは、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、臭化リチウム、臭化ナトリウム、または臭化カリウムの金属塩、およびヨウ化イミダゾリウム塩であることを特徴とする、請求項１に記載の染料感応太陽電池。
【請求項１０】
光電極、対向電力、および前記光電極と前記対向電極との間に電解質層を含む染料感応太陽電池を製造する方法であって、
前記方法は、
分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基である塩基性作用基を有するオリゴマーと、分子の両末端に、カルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれた酸性作用基を有するオリゴマーとを、酸性作用基と塩基性作用基のモル比を基準として１：１〜１：２０の割合で混合することにより、均一な溶液を製造する段階と、
前記製造された溶液に酸化−還元カップルを添加して電解質を製造する段階と、
前記製造された電解質を前記光電極と前記対向電極との間に注入して反応させる段階とを含むことを特徴とする、染料感応太陽電池の製造方法。
【請求項１１】
前記分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基である塩基性作用基を有するオリゴマーは、化学式１で表わされる物質であることを特徴とする、請求項１０に記載の染料感応太陽電池の製造方法。
【化１０】
2008171812.tif 000035
（ただし、式中、Ｒ１は窒素ヘテロ原子を含む置換もしくは非置換の炭素数５〜３０のヘテロアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数５〜３０のヘテロアリールアルキル基であり、Ｒ２は置換もしくは非置換の炭素数１〜５のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数１〜５のヘテロアルキレン基であり、Ｘは酸素、硫黄、セレン、およびテルルからなる群より選ばれ、ｎは３〜１４の整数である。）
【請求項１２】
前記化学式１で表わされる塩基性作用基を有するオリゴマーは、化学式２〜５で表わされるオリゴマーからなる群より選ばれることを特徴とする、請求項１１に記載の染料感応太陽電池の製造方法。
【化１１】
2008171812.tif 000036
（ただし、式中、ｎは３〜１４の整数である。）
【化１２】
2008171812.tif 000037
（ただし、式中、ｎは３〜１４の整数である。）
【化１３】
2008171812.tif 000038
（ただし、式中、ｎは３〜１４の整数である。）
【化１４】
2008171812.tif 000039
（ただし、式中、ｎは３〜１４の整数である。）
【請求項１３】
前記分子の両末端に、カルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれた酸性作用基を有するオリゴマーは、化学式６で表わされる物質であることを特徴とする、請求項１０に記載の染料感応太陽電池の製造方法。
【化１５】
2008171812.tif 000040
（ただし、式中、Ｒ２は置換もしくは非置換の炭素数１〜５のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数１〜５のヘテロアルキレン基であり、
Ｒ３は置換もしくは非置換の炭素数１〜１０のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数１〜１０のヘテロアルキレン基、置換または非置換の炭素数６〜３０のアリーレン基、置換または非置換の炭素数６〜３０のアリールアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数２〜３０のヘテロアリーレン基、置換もしくは非置換の炭素数２〜３０のヘテロアリールアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数５〜２０のシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数２〜３０のヘテロシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数１〜３０のアルキルエステル基、置換もしくは非置換の炭素数１〜３０のヘテロアルキルエステル基、置換もしくは非置換の炭素数６〜３０のアリールエステル基、および置換もしくは非置換の炭素数２〜３０のヘテロアリールエステル基からなる群より選ばれ、
Ｘは酸素、硫黄、セレン、およびテルルからなる群より選ばれ、
Ｙはカルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれ、
ｎは１３〜１４の整数である。）
【請求項１４】
前記化学式６で表わされる酸性作用基を有するオリゴマーは、化学式７〜９で表わされるオリゴマーからなる群より選ばれることを特徴とする、請求項１３に記載の染料感応太陽電池の製造方法。
【化１６】
2008171812.tif 000041
（ただし、式中、ｎは１〜４０の整数である。）
【化１７】
2008171812.tif 000042
（ただし、式中、ｎは１〜４０の整数である。）
【化１８】
2008171812.tif 000043
（ただし、式中、ｎは１〜４０の整数である。）
【請求項１５】
前記酸性作用基と前記塩基性作用基のモル比は１：１であることを特徴とする、請求項１０に記載の染料感応太陽電池の製造方法。
【請求項１６】
前記分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基である塩基性作用基を有するオリゴマーと、分子の両末端に、カルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれた酸性作用基を有するオリゴマーは、慣性半径が６〜５０Åであることを特徴とする、請求項１０に記載の染料感応太陽電池の製造方法。
【請求項１７】
前記酸化−還元カップルは、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、臭化リチウム、臭化ナトリウム、または臭化カリウムの金属塩、およびヨウ化イミダゾリウム塩であることを特徴とする、請求項１０に記載の染料感応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、イオン結合したオリゴマー複合体を用いる染料感応太陽電池およびその製造方法に係り、より詳しくは、分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基を塩基性作用基として有するオリゴマーと、分子の両末端に、カルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれた酸性作用基を有するオリゴマーとが混合されて塩を生成する、イオン結合で連結されたオリゴマー複合体（ｏｌｉｇｏｍｅｒ  ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ）を用いることにより、機械的物性に優れながらも製造工程上の便宜を提供する電解質を含む、エネルギー変換効率が高い染料感応太陽電池、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光を電気エネルギーに変換する光電変換素子としての太陽電池は、他のエネルギー源とは異なり、無限で環境親和的なので、その重要性が増している。特に、携帯用コンピュータ、携帯電話、個人携帯端末機などの各種携帯用情報機器に搭載すると、太陽光のみで充電が可能であると期待されている。
【０００３】
従来から、太陽電池としては単結晶または多結晶のシリコン太陽電池が多用されてきた。ところが、シリコン太陽電池は、製造時の大型高価装備の使用および高い原料コストのため製造コストが高く、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する変換効率の改良にも限界があって、新しい代案が模索されている。
【０００４】
シリコン太陽電池の代案として、安価で製造することが可能な有機材料を用いる太陽電池についての関心が集中しているが、特に製造コストが非常に低い染料感応型太陽電池が多くの注目を浴びている。染料感応型太陽電池は、染料粒子が吸着した金属酸化物ナノ粒子からなる光電極、対向電極、および両電極間の空間に充填された酸化還元用電解質を含んで構成される光電気化学的太陽電池である。光電極は、伝導性透明基板と、金属酸化物および染料を含む金属酸化物層とから構成される。
【０００５】
太陽電池に太陽光が入射すると、光量子はまず染料によって吸収される。染料は太陽光の吸収によって励起状態になり、これにより電子は金属酸化物の伝導帯へ移動し、正孔は電解質層へ移動する。電子は、電極へ移動して外部回路に流れ込んで電気エネルギーを伝達し、エネルギーを伝達しただけの低いエネルギー状態になって対向電極へ移動する。
【０００６】
従来の液体電解質を用いた一般な染料感応型太陽電池は、高いエネルギー変換効率を示すが、電解液の漏水と溶媒の蒸発による特性の低下、低温での塩の検出など安定性の問題、および非環境親和的な有機溶媒の使用による問題などがある。これは、商業化の進展に伴う大きい問題点として認識されている。このような電解液の漏洩を防止することができるように多様な研究が行われており、特に太陽電池の安定性と耐久性を向上させることが可能な固体電解質を用いた染料感応型太陽電池の開発が行われている。  
【０００７】
液状電解質の上述した問題点に対応して、ポリマーに電解液を染み込ませるゲル型電解質も提案されているが、ゲル型電解質は、電解質の粘度が高く、特にゲル型電解質の架橋点がポリマー間の弱い相互作用によってゲルを形成しており、加熱によって液状化し易いという問題がある。
【０００８】
例えば沸騰点の高いＮ−メチル−２−ピロリドンまたは３−メトキシプロピオニトリルなどの溶媒に溶解されたポリ（フッ化ビニレン−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン）を含んだ染料感応太陽電池が提案されたが、このように製造された高分子電解質は、常温で液体電解質と類似の高イオン伝導度を示すが、機械的物性に劣り、これにより太陽電池の製造工程を難しくし、保液性に劣るという欠点を持つ（非特許文献１）。
【０００９】
固体電解質を用いる太陽電池の場合には、製造された電解質溶液における溶媒による効率低下の欠点を補完するために溶媒を除去し、固体相で正孔伝導体物質を用いて、光電極に入り込んだ電子を容易に還元して染料を再び酸化させることにより、電流が流れるように構成する。
【非特許文献１】Ｍ．Ｇ．Ｋａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，  ＥＣＳ．，  １５１，  Ｅ２５７，  ２００４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような固体電解質を用いた染料感応型太陽電池は、イオン伝導度の高い高分子電解質を開発することと、電子再結合現像を防止または抑制して太陽電池のエネルギー変換効率を向上させることが関鍵である。よって、そのような太陽電池の開発に対する要求は持続されている。
【００１１】
そこで、本発明は、上述した技術的要求に応えるためのもので、その目的とするところは、２種のオリゴマーが混合されて塩を生成する、イオン結合で連結されたオリゴマー複合体を含有する電解質を含むことにより、機械的物性に優れるうえ、製造工程上の便宜を図り、エネルギー変換効率が高い染料感応太陽電池を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、前記染料感応太陽電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明のある観点によれば、光電極、対向電極、および前記対向電極と前記対向電極との間に電解質層を含む染料感応太陽電池において、前記電解質層は、分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基である塩基性作用基を有するオリゴマーと、分子の両末端に、カルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれた酸性作用基を有するオリゴマーとがイオン結合で連結されたオリゴマー複合体、および酸化−還元カップル（ｒｅｄｏｘ  ｃｏｕｐｌｅ）を含有する電解質から構成されることを特徴とする、染料感応太陽電池を提供する。
【００１４】
また、本発明の他の様相は、前記染料感応太陽電池の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
上述したように、分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基を塩基性作用基として有するオリゴマーと、分子の両末端に、カルボン酸、リン酸、およびスルホン酸からなる群より選ばれた酸性作用基を有するオリゴマーとが混合されて塩を生成する、イオン結合で連結されたオリゴマー複合体を含む電解質を用いた本発明の具現例によれば、機械的物性に優れるうえ、製造工程上の便宜を図り、エネルギー変換効率が高い染料感応太陽電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の具現例について詳細に説明する。
【００１７】
本発明の一具現例は、光電極（ｐｈｏｔｏ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）、対向電極（ｃｏｕｎｔｅｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）、および前記光電極と前記対向電極間の電解質を含む染料感応太陽電池において、前記電解質層は、分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基である塩基性作用基を有するオリゴマーと、分子の両末端に、カルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれた酸性作用基を有するオリゴマーとがイオン結合で連結されたオリゴマー複合体（ｏｌｉｇｏｍｅｒ  ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ）、および酸化−還元カップルまたは酸化−還元対（ｒｅｄｏｘ  ｃｏｕｐｌｅ）を含有する電解質から構成されることを特徴とする、染料感応太陽電池を提供する。
【００１８】
前記分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基である塩基性作用基を有するオリゴマーと、分子の両末端に、カルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸からなる群より選ばれた酸性作用基を有するオリゴマーとが混合されて電解質を構成する、イオン結合したオリゴマー複合体は、粘度が低い２種類のオリゴマーを用いて反応させると、イオン結合が可能な有機塩を生成し、続けて連続反応させると、初期には液状のオリゴマーが固体高分子に変わり、染料感応太陽電池に使用できる固体電解質を形成する。
【００１９】
具体的には、前記分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基である塩基性作用基を有するオリゴマーは、化学式１で表わされるが、必ずしもこれに限定されるのではない。
【００２０】
【化１】
2008171812.tif 000003
【００２１】
ただし、式中、Ｒ１は窒素ヘテロ原子を含む置換もしくは非置換の炭素数５〜３０のヘテロアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数５〜３０のヘテロアリールアルキル基であり、Ｒ２は置換もしくは非置換の炭素数１〜５のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数１〜５のヘテロアルキレン基であり、Ｘは酸素、硫黄、セレン、およびテルルからなる群より選ばれ、ｎは３〜１４の整数である。
【００２２】
前記塩基性作用基である、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基は、ヘテロ原子として窒素を含み、環原子数５〜３０の芳香族環系を意味する。
【００２３】
さらに具体的には、前記分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基を塩基性作用基として有するオリゴマーは、化学式２〜５で表わされるが、必ずしもこれに限定されるのではない。
【００２４】
【化２】
2008171812.tif 000004
【００２５】
ただし、式中、ｎは３〜１４の整数である。
【００２６】
【化３】
2008171812.tif 000005
【００２７】
ただし、式中、ｎは３〜１４の整数である。
【００２８】
【化４】
2008171812.tif 000006
【００２９】
ただし、式中、ｎは３〜１４の整数である。
【００３０】
【化５】
2008171812.tif 000007
【００３１】
ただし、式中、ｎは３〜１４の整数である。
【００３２】
また、具体的には、前記分子の両末端に、カルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれた酸性作用基を有するオリゴマーは、化学式６で表わされ、さらに具体的には化学式７〜９で表わされ得る。しかし、必ずしもこれに限定されるのではない。
【００３３】
【化６】
2008171812.tif 000008
【００３４】
ただし、式中、Ｒ２は置換もしくは非置換の炭素数１〜５のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数１〜５のヘテロアルキレン基であり、
Ｒ３は置換もしくは非置換の炭素数１〜１０のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数１〜１０のヘテロアルキレン基、置換または非置換の炭素数６〜３０のアリーレン基、置換または非置換の炭素数６〜３０のアリールアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数２〜３０のヘテロアリーレン基、置換もしくは非置換の炭素数２〜３０のヘテロアリールアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数５〜２０のシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数２〜３０のヘテロシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数１〜３０のアルキルエステル基、置換もしくは非置換の炭素数１〜３０のヘテロアルキルエステル基、置換もしくは非置換の炭素数６〜３０のアリールエステル基、および置換もしくは非置換の炭素数２〜３０のヘテロアリールエステル基からなる群より選ばれ、
Ｘは酸素、硫黄、セレン、およびテルルからなる群より選ばれ、
Ｙはカルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれ、
ｎは１３〜１４の整数である。
【００３５】
【化７】
2008171812.tif 000009
【００３６】
ただし、式中、ｎは１〜４０の整数である。
【００３７】
【化８】
2008171812.tif 000010
【００３８】
ただし、式中、ｎは１〜４０の整数である。
【００３９】
【化９】
2008171812.tif 000011
【００４０】
ただし、式中、ｎは１〜４０の整数である。
【００４１】
一方、前記化学式において、置換基であるアルキレン基の具体的な例としては、直鎖状または分岐鎖状であって、メチレン、エチレン、プロピレン、イソブチレン、ｓｅｃ−ブチレン、ｔｅｒｔ−ブチレン、ペンチレン、ｉｓｏ−ペンチレン、へキシレンなどを挙げることができ、前記アルキレン基に含まれている少なくとも一つの水素原子は、炭素数１〜１０のアルキル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、アルコキシ基、アミジノ基、ヒドラジン基、またはカルボキシル基で置換できる。
【００４２】
前記へテロアルキレン基は、前記アルキレン基の主鎖中の炭素原子のうち少なくとも一つ、好ましくは１〜５個の炭素原子がＯ、Ｓ、Ｎ、Ｐなどのヘテロ原子で置換されたものを意味する。
【００４３】
前記アリーレン基は、少なくとも一つの芳香族環を有する芳香族炭素環式系を意味し、前記環は、ペンダント方法によって共に付着或いは融合（ｆｕｓｅｄ）できる。アリーレン基の具体的な例としては、フェニレン、ナフチレン、テトラヒドロナフチレンなどの芳香族基を挙げることができ、前記アリーレン基中の少なくとも一つの水素原子は、前記アルキレン基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【００４４】
前記アリールアルキレン基は、上記の定義通りのアリーレン基において、水素原子中の一部が低級アルキル、例えばメチル、エチル、プロピルなどのラジカルで置換されたものを意味する。例えばベンジレン、フェニルエチレンなどがある。前記アリールアルキレン基中の少なくとも一つの水素原子は、前記アルキレン基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【００４５】
前記へテロアリール基は、Ｎ、Ｏ、ＰまたはＳの中から選ばれた１、２または３つのヘテロ原子を含み、残りの環原子がＣの環原子数５〜３０の芳香族環系を意味し、前記環らは、ペンダント方法で共に付着または融合できる。そして、前記ヘテロアリール基中の少なくとも一つの水素原子は、前記アルキレン基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【００４６】
前記へテロアリールアルキル基は、ヘテロアリール基の水素原子の一部が低級アルキル基で置換されたものを意味し、ヘテロアリールアルキル基中のヘテロアリールに対する定義は、上述した通りである。前記へテロアリールアルキル基中の少なくとも一つの水素原子は、前記アルキレン基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【００４７】
前記へテロアリーレン基は、Ｎ、Ｏ、ＰまたはＳの中から選ばれた１、２または３つのヘテロ原子を含み、残りの環原子がＣの環原子数５〜３０の芳香族環系を意味し、前記環らは、ペンダント方法で共に付着または融合できる。そして、前記ヘテロアリーレン基中の少なくとも一つの水素原子は、前記アルキレン基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【００４８】
前記へテロアリールアルキレン基は、ヘテロアリーレン基の水素原子の一部が低級アルキル基で置換されたものを意味し、ヘテロアリールアルキレン基中のヘテロアリーレンに対する定義は、上述した通りである。前記へテロアリールアルキレン基中の少なくとも一つの水素原子は、前記アルキレン基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【００４９】
前記シクロアルキレン基は、炭素原子数５〜３０の１価の単環式系を意味する。前記シクロアルキレン基中の少なくとも一つの水素原子は、前記アルキレン基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【００５０】
前記へテロシクロアルキレン基は、Ｎ、Ｏ、ＰまたはＳの中から選ばれた１、２または３つのヘテロ原子を含み、残りの環原子がＣの環原子数５〜３０の１価の単環式系を意味する。前記シクロアルキレン基中の少なくとも一つの水素原子は、前記アルキレン基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【００５１】
前記アルキルエステル基はアルキル基とエステル基とが結合している作用基を意味し、前記アルキル基は上記の定義の通りである。
【００５２】
前記へテロアルキルエステル基はヘテロアルキル基とエステル基とが結合している作用基を意味し、前記へテロアルキル基は上記の定義の通りである。
【００５３】
前記アリールエステル基はアリール基とエステル基とが結合している作用基を意味し、
前記アリール基は上記の定義の通りである。
【００５４】
前記へテロアリールエステル基はヘテロアリール基とエステル基とが結合している作用基を意味し、前記ヘテロアリール基は上記の定義の通りである。
【００５５】
前記電解質は、分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基である塩基性作用基を有するオリゴマーと、分子の両末端に、カルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれた酸性作用基を有するオリゴマーとを混合して製造することができ、混合された溶液に酸化−還元カップルをさらに加えて電解質を製造する。前記分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基である塩基性作用基を有するオリゴマーと、分子の両末端に、カルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれた酸性作用基を有するオリゴマーとは、酸性作用基と塩基性作用基のモル比を基準として１：１〜１：２０の割合で混合することが好ましく、より好ましくは１：１に近接した割合で混合することがよい。
【００５６】
前記分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基である塩基性作用基を有するオリゴマーと、分子の両末端に、カルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれた酸性作用基を有するオリゴマーは、慣性半径が６〜５０Åであることが好ましい。
【００５７】
前記において、慣性半径（Ｒａｄｉｕｓ  ｏｆ  ｇｙｒａｔｉｏｎ、Ｒｇ）は、オリゴマー電解質のコイルサイズを明示するもので、数式１で表わされる。数式１において、定数Ａは各物質の実験定数値であって、分子の種類に応じて固有の値を使用することができる。
【００５８】
【数１】
2008171812.tif 000012
【００５９】
ただし、式中、Ｍｗはオリゴマーの分子量（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｗｅｉｇｈｔ）を意味する。
【００６０】
本発明で使用可能な前記慣性半径が６〜５０Åのオリゴマーは、ポリプロピレングリコール（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ｇｌｙｃｏｌ）、ポリエチレングリコール（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ）、およびポリエチレングリコールジメチルエーテル（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ  ｄｉｍｅｔｈｙｌｅｔｈｅｒ）からなる群より選ばれるが、これに限定されるものではない。
【００６１】
前記オリゴマーの慣性半径が６〜５０Åの範囲内であれば、慣性半径が小さいため、液体電解質を用いた太陽電池の製造工程における電解質の注入工程を可能にして太陽電池の製造工程上の便利さを提供することができる。
【００６２】
前記酸化−還元カップル（ｒｅｄｏｘ  ｃｏｕｐｌｅ）は、電解質における酸化−還元反応を誘導する作用体である。酸化−還元カップルは、ヨウ素イオンまたは臭素イオンなどのハロゲン族陰イオン、および相対金属陽イオンから構成されているが、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、臭化リチウム、臭化ナトリウム、または臭化カリウムの金属塩、およびヨウ化イミダゾリウム塩を使用することができる。前記酸化−還元カップルは、これに制限されるものではないが、例えばＤＭＰＩＩ（１，１−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−３−ｐｒｏｐｙｌ  ｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｉｏｄｉｄｅ）、ＨＭＩＩ（１−ｍｅｔｈｙｌ−３−ｈｅｘｙｌ  ｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｉｏｄｉｄｅ）、ＥＭＩＩ（１−ｅｔｈｙｌ−３−ｍｅｔｈｙｌ  ｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｉｏｄｉｄｅ）、ＭＢＩＩ（１−ｍｅｔｈｙｌ−３−ｂｕｔｙｌ  ｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｉｏｄｉｄｅ）、ＬｉＩ（ｌｉｔｈｉｕｍ  ｉｏｄｉｄｅ）、およびＫＩ（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  ｉｏｄｉｄｅ）からなる群より選ばれた少なくとも１種を使用することができ、前記物質全てを添加することもできる。前記酸化−還元カップルは、前記対向電極から伝達された電子によって酸化−還元反応を行い、その電子を基底状態の有機染料へ伝達することにより、続けて電流が発生するようにする。
【００６３】
また、本発明に係る染料感応太陽電池は、ピリジン基などの塩基性作用基を含んで太陽電池のエネルギー変換効率を増加させるのに効果的である。これは、周知の如く、カルボキシル基が含まれる低分子物の使用は太陽電池における電子再結合現象を防止または抑制する方法に該当し、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジンは電解質中にある、電子再結合をよく行うヨウ素と反応して塩を生成することにより、電子再結合速度を減らし、太陽電池のエネルギー変換効率を向上させるためである（Ｈ．  Ｋｕｓａｍａ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｓｏｌａｒ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌｓ、  ２００３，  ８０，  １６７）。
【００６４】
前記電解質は、シリカナノ粒子をさらに含むことができる。前記シリカナノ粒子は、電解質を安定化させて固体化速度を増加させる。
【００６５】
このような本発明の具現例に係る電解質層を備えた染料感応太陽電池は、光電極、電解質層、および対向電極を備える。
【００６６】
前記光電極は、基板上に伝導性物質がコートされた透明電極と、染料が吸着された金属酸化物からなる金属酸化物層とを含んでいる。本発明の光電極では、基板上に伝導性物質がコートされて透明電極が形成される。前記基板としては、透明性を持っているものであれば特に限定されず、石英およびガラスなどの透明無機基板、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ：ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレンなどの透明プラスチック基板を使用することができる。また、前記基板上にコートされる伝導性物質としては、酸化インジウム（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、ＺｎＯ−Ｇａ２Ｏ３、ＺｎＯ−Ａｌ２Ｏ３、ＳｎＯ２−Ｓｂ２Ｏ３などを挙げることができるが、必ずしもこれらに制限されるのではない。
【００６７】
本発明の光電極において、金属酸化物層は、金属酸化物と、金属酸化物の表面に吸着された染料とから構成される。このような金属酸化物層は、高効率を得るために太陽光エネルギーを最大限多く吸収することが必要なので、多孔性の金属酸化物を用いて表面を拡大させてその内部に染料を吸着させる。前記金属酸化物は、例えばチタン酸化物、タングステン酸化物、ニオブ酸化物、ハフニウム酸化物、インジウム酸化物、スズ酸化物、および亜鉛酸化物からなる群より選ばれた少なくとも一つを使用することができるが、必ずしもこれに制限されるのではない。前記金属酸化物は、単独でまたは２種以上混合して使用することができる。好ましい金属酸化物は、例えばＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＷＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＳｒＯ３などを挙げることができ、特に好ましくはアナターゼ型のＴｉＯ２がよい。
【００６８】
本発明において、染料としては、太陽電池分野で一般に使用されるものであれば何の制限もなく使用することができるが、ルテニウム錯体が好ましい。電荷分離機能を有し且つ光感応作用を示すものであれば特に限定されず、ルテニウム錯体の以外にも、ローダミンＢ、ローズベンガル、エオシン、エリトロシンなどのキサンチン系染料、キノシアニン、クリプシアニンなどのシアニン系染料、フェノサフラニン、カプリブルー、チオシン、メチレンブルーなどの塩基性染料、クロロフィル、亜鉛ポルフィリン、マグネシウムポルフィリンなどのポルフィリン系化合物、その他のアゾ染料、フタロシアニン化合物、ルテニウムトリスビピリジルなどの錯化合物、アントラキノン系染料、多環キノン系染料などを挙げることができ、これらを単独でまたは２種以上混合して使用することができる。前記ルテニウム錯体としては、ＲｕＬ２（ＳＣＮ）２、ＲｕＬ２（Ｈ２Ｏ）２、ＲｕＬ３、ＲｕＬ２などを使用することができる（式中、Ｌは２，２’−ビピリジル−４，４’−ジカルボキシレートなどを示す）。
【００６９】
前記対向電極は、導電性物質であればいずれも使用可能であるが、絶縁性物質でも、透明電極に対向している側に導電層が設置されていると、これも使用可能である。但し、電気化学的に安定な材料を電極として使用することが好ましく、具体的には白金、金およびカーボン、カーボンナノチューブなどを使用することが好ましい。また、酸化還元の触媒効果を向上させる目的で透明電極と対向している側は、微細構造で表面積が増大することが好ましく、例えば白金であれば白金黒状態、カーボンであれば多孔質状態からなっていることが好ましい。
【００７０】
本発明の染料感応太陽電池は、次のように動作する。金属酸化物層の表面に吸着した染料が、透明電極を透過して金属酸化物層に入射した光を吸収する。このような染料は、光を吸収することにより、基底状態から励起状態へ電子転移して電子・正孔対を成し、励起状態の電子は、前記金属酸化物の伝導帯に注入された後、電極へ移動して起電力を発生する。染料で光励起されて発生した電子が金属酸化物の伝導帯に移動すると、電子を失った染料は、電解質層の正孔伝達物質から電子の提供を受けて元々の基底状態に復元する。
【００７１】
また、本発明の他の様相によれば、前記電解質を含む太陽電池の製造方法を提供する。
【００７２】
具体的に、本発明の具現例に係る染料感応太陽電池の製造方法は、光電極、対向電力、および光電極と対向電極との間に電解質層を含む染料感応太陽電池を製造する方法であって、前記方法は、（１）分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基である塩基性作用基を有するオリゴマーと、分子の両末端に、カルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれた酸性作用基を有するオリゴマーとを、酸性作用基と塩基性作用基とのモル比を基準として１：１〜１：２０の割合で混合することにより、均一な溶液を製造する段階と、（２）前記製造された溶液に酸化−還元カップルを添加して電解質を製造する段階と、（３）前記製造された電解質を光電極と対向電極の間に注入して反応させる段階とを含む、染料感応太陽電池の製造方法を提供する。
【００７３】
具体的には、前記（１）段階で使用可能な前記分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基である塩基性作用基を有するオリゴマーは、化学式１で表わされるが、必ずしもこれに限定されるのではない。
【００７４】
【化１０】
2008171812.tif 000013
【００７５】
ただし、式中、Ｒ１は窒素ヘテロ原子を含む置換もしくは非置換の炭素数５〜３０のヘテロアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数５〜３０のヘテロアリールアルキル基であり、Ｒ２は置換もしくは非置換の炭素数１〜５のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数１〜５のヘテロアルキレン基であり、Ｘは酸素、硫黄、セレン、およびテルルからなる群より選ばれ、ｎは３〜１４の整数である。
【００７６】
さらに具体的には、前記分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基を塩基性作用基として有するオリゴマーは、化学式２〜５で表わされるが、必ずしもこれに限定されるのではない。
【００７７】
【化１１】
2008171812.tif 000014
【００７８】
ただし、式中、ｎは３〜１４の整数である。
【００７９】
【化１２】
2008171812.tif 000015
【００８０】
ただし、式中、ｎは３〜１４の整数である。
【００８１】
【化１３】
2008171812.tif 000016
【００８２】
ただし、式中、ｎは３〜１４の整数である。
【００８３】
【化１４】
2008171812.tif 000017
【００８４】
ただし、式中、ｎは３〜１４の整数である。
【００８５】
また、具体的に、前記分子の両末端に、カルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれた酸性作用基を有するオリゴマーは、化学式６で表わされ、さらに具体的には化学式７〜９で表わされ得る。しかし、必ずしもこれに限定されるのではない。
【００８６】
【化１５】
2008171812.tif 000018
【００８７】
ただし、式中、Ｒ２は置換もしくは非置換の炭素数１〜５のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数１〜５のヘテロアルキレン基であり、
Ｒ３は置換もしくは非置換の炭素数１〜１０のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数１〜１０のヘテロアルキレン基、置換または非置換の炭素数６〜３０のアリーレン基、置換または非置換の炭素数６〜３０のアリールアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数２〜３０のヘテロアリーレン基、置換もしくは非置換の炭素数２〜３０のヘテロアリールアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数５〜２０のシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数２〜３０のヘテロシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数１〜３０のアルキルエステル基、置換もしくは非置換の炭素数１〜３０のヘテロアルキルエステル基、置換もしくは非置換の炭素数６〜３０のアリールエステル基、および置換もしくは非置換の炭素数２〜３０のヘテロアリールエステル基からなる群より選ばれ、
Ｘは酸素、硫黄、セレン、およびテルルからなる群より選ばれ、
Ｙはカルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれ、
ｎは１３〜１４の整数である。
【００８８】
【化１６】
2008171812.tif 000019
【００８９】
ただし、式中、ｎは１〜４０の整数である。
【００９０】
【化１７】
2008171812.tif 000020
【００９１】
ただし、式中、ｎは１〜４０の整数である。
【００９２】
【化１８】
2008171812.tif 000021
【００９３】
ただし、式中、ｎは１〜４０の整数である。
【００９４】
前記（１）段階で、２種のオリゴマーは、酸性作用基と塩基性作用基のモル比を基準として１：１〜１：２０の割合で混合することが好ましく、より好ましくは、１：１に近接した割合で混合することが好ましい。
【００９５】
前記本発明において、前記分子の両末端に、窒素ヘテロ原子を含む炭素数５〜３０のヘテロアリール基である塩基性作用基を有するオリゴマーと、分子の両末端に、カルボン酸基、リン酸基、およびスルホン酸基からなる群より選ばれた酸性作用基を有するオリゴマーとは、慣性半径が６〜５０Åであることが好ましい。
【００９６】
前記オリゴマーの慣性半径が６〜５０Åの範囲内であれば、液体電解質を用いる太陽電池の製造工程における電解質の注入工程を可能にして太陽電池の製造工程上の便利さを提供することができる。
【００９７】
前記（２）段階で、酸化−還元カップルは、電解質における酸化−還元反応を誘導する作用体であって、ヨウ素イオンまたは臭素イオンなどのハロゲン族陰イオン、および相対金属陽イオンから構成されているが、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、臭化リチウム、臭化ナトリウムまたは臭化カリウムの金属塩、およびヨウ化イミダゾリウム塩を使用することができる。前記酸化−還元カップルとしては、これに限定されるものではないが、例えばＤＭＰＩＩ（１，１−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−３−ｐｒｏｐｙｌ  ｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｉｏｄｉｄｅ）、ＨＭＩＩ（１−ｍｅｔｈｙｌ−３−ｈｅｘｙｌ  ｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｉｏｄｉｄｅ）、ＥＭＩＩ（１−ｅｔｈｙｌ−３−ｍｅｔｈｙｌ  ｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｉｏｄｉｄｅ）、ＭＢＩＩ（１−ｍｅｔｈｙｌ−３−ｂｕｔｙｌ  ｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｉｏｄｉｄｅ）、ＬｉＩ（ｌｉｔｈｉｕｍ  ｉｏｄｉｄｅ）、およびＫＩ（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  ｉｏｄｉｄｅ）からなる群より選ばれた少なくとも１種を使用することができ、前記物質全てを添加することもできる。前記酸化−還元カップルは、前記対向電極から伝達された電子によって酸化−還元反応を行い、その電子を基底状態の有機染料へ伝達することにより、続けて電流が発生するようにする。
【００９８】
前記（３）段階は、従来のゲル型または固体電解質を含む染料感応太陽電池の場合、透明基板上に電解質をコートし乾燥させた後、コートされた電解質に対向電極が形成された基板を積層する方法を使用したが、従来の方法とは異なり、粘度の低い２種のオリゴマーを混合した溶液を、既に形成された光電極と対向電極との間に注入する工程を行うことにより、液体電解質を使用する染料感応太陽電池の製造工程のように注入工程を可能にして、製造工程上の便宜性を図ることにより、固体電解質の産業化に寄与することができる。
【００９９】
このような構造を持つ本発明に係る染料感応型太陽電池の製造方法は、特に限定されるものではなく、従来の技術に知られているいずれの方法でも制限なく使用することができる。例えば、本発明の電解質層を用いて染料感応太陽電池を製造する場合には、従来の技術分野で広く知られている方法に従い、半導体電極と対向電極を向かい合うように配置すると同時に、所定の密封部材を用いて電解質層が密封される空間を形成した後、この空間に電解液を注入して製造することができる。例えば、熱可塑性高分子フィルム（例えば、ＳＵＲＬＹＮ（ＤｕＰｏｎｔ社製）、エポキシ樹脂または紫外線（ＵＶ）硬化剤などの接着剤を用いて透明電極と対向電極を付着させることができる。このような熱可塑性高分子フィルムなどを両電極の間に位置させた後、加熱圧着して密閉させる。
【０１００】
前記２種のオリゴマーを前記のように製造した光電極と対向電極との間に注入してセルを製作し、しかる後、前記２種のオリゴマーは、時間が経過するとイオン結合の連続反応によって高分子化されて固体電解質を形成する。
【０１０１】
すなわち、前記製造方法によれば、高粘度のゲル電解質を注入した後、固体化させる方法を改良することができる。粘度の低い２種のオリゴマーを注入し、時間が経過した後、イオン結合によって固体化がなされると、セル製作の際に低い粘度のオリゴマーを使用するので、電解質注入の際に一層便利に製作することができ、固体化は注入後に行われることにより、太陽電池の製造工程上の便宜性を提供する。
【実施例】
【０１０２】
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。これらの実施例は本発明を説明するためのもので、本発明の保護範囲を制限するものではない。
【０１０３】
（製造例１：ポリエチレングリコール−ジピリジンの合成）
反応式１の反応スキームに従い、両末端に塩基性作用基としてピリジン基を持つポリエチレングリコール−ジピリジンを合成した。
【０１０４】
【化１９】
2008171812.tif 000022
【０１０５】
１Ｌの三つ口フラスコにポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ＣＨ２Ｃｌ２、ピリジンを仕込んで氷浴で冷却させた。塩化トシル（ｔｏｓｙｌ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）を７回に分けて前記フラスコに入れた後、徐々に室温まで上昇させ、２日間攪拌した。反応が終了すると、１Ｎ  ＨＣｌ水溶液、蒸留水で洗浄し、有機層を集めてＭｇＳＯ４で乾燥させ、化合物（１）を製造した。この際、塩化トシルが多く残っている場合、シリカゲルカラムで除去した。塩化メチレン（Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ、Ｍ．Ｃ．）を用いて塩化トシルが全て抽出されると、１０％  ＭｅＯＨ／Ｍ．Ｃ．で溶出した。
【０１０６】
こうして製造された化合物（１）、４−ヒドロキシピリジンおよびＤＭＦを１Ｌの三つ口フラスコに仕込んでフラスコの内部温度を約７０℃に維持しながら攪拌した（この際、フラスコの内部温度が８０℃を超過しないようにしなければならない）。約２４時間反応の後に反応を終結させ、減圧してＤＭＦを除去した。Ｍ．Ｃ．に溶かして塩水（ｂｒｉｎｅ）で洗浄した。その後、有機層を集めてＭｇＳＯ４で乾燥させてカラムクロマトグラフィーで分離した。カラムクロマトグラフィーの展開液は塩化メチレンとメタノールを使用し、収率は５７％であった。ポリエチレングリコール−ジピリジンの製造に使用された物質の分子量などの情報を表１に示す。
【０１０７】
【表１】
2008171812.tif 000023
【０１０８】
（製造例２：ポリエチレングリコール−ジアシドの合成）
反応式２の反応スキームに従い、両末端に酸性作用基としてカルボキシル基を持つポリエチレングリコール−ジアッシド（ＰＥＧ−ｄｉａｃｉｄ）を合成した。
【０１０９】
【化２０】
2008171812.tif 000024
【０１１０】
物質（１）の合成過程は、製造例１と同一であり、１Ｌの１つ口フラスコにフェノール、アセトン、Ｋ２ＣＯ３を仕込み、前記製造された物質（１）を仕込んで還流させる。約１４時間反応させた後、アセトンを回転蒸発器で殆ど除去させて、塩化メチレンに溶かして蒸留水で洗浄した。その後、有機層を集めてＭｇＳＯ-４で乾燥させ、塩化メチレンを減圧して除去させた後、カラムクロマトグラフィーに残っているメチルヒドロキシベンゾエートを除去した。カラムクロマトグラフィーの展開液は塩化メチレンとメタノールを使用し、収率は８５．４２％であった。
【０１１１】
（実施例１：染料感応太陽電池の製造）
製造例１および製造例２によって製造されたポリエチレングリコール−ジピリジン９．０７ｇ（０．０１２モル）とポリエチレングリコール−ジアシド１０ｇ（０．０１２モル）をアセトニトリル３０ｍＬに溶かして混合することにより、均一な溶液を製造した後、前記製造された溶液に１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムヨード（ＭＰＩＩ）０．３０１ｇ（０．００１２モル）とヨウ素（Ｉ２）０．０３０４ｇ（０．０００１２モル）を仕込み、シリカナノ粒子（１１ｎｍ、Ａｌｄｒｉｃｈ）を電解質総量対比７ｗｔ％の１．３３５ｇを仕込んで２４時間攪拌し、溶媒を除去した。しかる後、フッ素添加酸化インジウム（ＦＴＯ）基板上に酸化チタン（ＴｉＯ-２）伝導性物質がコートされた透明電極を、メタノールおよびアセトニトリルの１：１体積比の混合溶媒に０．３ｍｍｏｌｅの染料（製造元：ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社  Ｎ７１９）を溶かした溶液に２４時間浸漬して吸着させ、プラチナ物質で構成された対向電極を結合させた後、それらの間に電解質を注入し、その後１００℃に昇温して電解質浸透時間を維持した後、再び常温に下げて染料感応太陽電池を製造した。
【０１１２】
実施例によって製造されたポリエチレングリコール−ジピリジンとポリエチレングリコール−ジアシドは、反応式３によってイオン結合を形成して固体電解質を形成する。
【０１１３】
【化２１】
2008171812.tif 000025
【０１１４】
実施例１で製造した素子の光電効率を測定するために、光電圧および光電流を測定した。光源としてはキセノンランプ（Ｏｒｉｅｌ、０１１９３）を使用し、前記キセノンランプの太陽条件（ＡＭ１．５）は標準太陽電池（Ｆｕｒｎｈｏｆｅｒ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  Ｓｏｌａｒｅ  Ｅｎｇｅｒｉｅｓｓｙｓｔｅｍｅ、Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ  Ｎｏ．  Ｃ−ＩＳＥ３６９、Ｔｙｐｅ  ｏｆ  ｍａｔｅｒｉａｌ：Ｍｏｎｏ−Ｓｉ＋１ＫＧフィルター）を用いて補正した。測定された光電流−電圧の相関関係曲線を図１に示し、前記曲線から計算された短絡電流（ＩＳＣ、Ｓｈｏｒｔ−ｃｉｒｃｕｉｔ  ｃｕｒｒｅｎｔ）、開放電圧（ＶＯＣ、ｏｐｅｎ−ｃｉｒｃｕｉｔ  ｖｏｌｔａｇｅ）および充填係数（ｆｉｌｌ  ｆａｃｔｏｒ、ＦＦ）を下記光転換効率計算式によって計算し、これにより光電効率（ηｅ）を測定した。
【０１１５】
ηｅ＝（ＶＯＣ・ＩＳＣ・ＦＦ）／（Ｐｉｎｃ）
式中、Ｐｉｎｃは１００ｍｗ／ｃｍ２（１ｓｕｎ）を示す。
【０１１６】
図１に示すように、実施例１の太陽電池は、１１．５ｍＡ  ｃｍ−２の短絡電流（ＩＳＣ）、０．６６５Ｖの開放電圧（ＶＯＣ）および６３％の充填係数を有し、これにより４．８５％の光変換効率を得る。よって、実施例１の太陽電池は固体電解質分野で向上したエネルギー変換効率を持っていることが分かる。
【０１１７】
以上述べたように、本発明の好適な実施例を参考して本発明について詳細に説明したが、これらは例示的なものに過ぎず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、様々な変形および均等な他の実施が可能なのを理解するであろう。したがって、本発明の真正な技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想によって定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の実施例１で製造された太陽電池の光電流−電圧の相関関係曲線の一例を示す図面である。
【図１】
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