(57)【要約】      （修正有）【課題】電解質層の成分としてハロゲン単体を用いた場合であっても、エネルギー変換効率の低下が起こりにくくなされた色素増感型太陽電池を提供する。【解決手段】電解質層１の電解液中にハロゲン化四級アルキルアンモニウム類とハロゲン単体とが含有され、ハロゲン単体が０．１７Ｍ以上の濃度で含有されていることで、ハロゲン単体が水分により分解されにくくなることで、電解質層１の成分としてハロゲン単体を用いた場合であっても、エネルギー変換効率の低下が起こりにくくなされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材の第一の導電性被膜上に形成した半導体層に増感色素を担持させて形成した光電極層を、対向基材の第二の導電性被膜と相対向させて配置し、該光電極層と第二の導電性被膜との間に電解質層が介在され、該電解質層は嵩高い電解質を含む電解液であり、該嵩高い電解質が、ハロゲン化四級アルキルアンモニウム類と、ハロゲン単体とを組み合わせたものである色素増感型太陽電池であって、前記ハロゲン単体が電解液中に０．１７Ｍ以上の濃度で含有されていることを特徴とする色素増感型太陽電池。
【請求項２】
前記ハロゲン化四級アルキルアンモニウム類は、電解液中に０．１〜１．０Ｍの濃度で含有されていることを特徴とする請求項１に記載の色素増感型太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐久性が高められて長期に亘り高いエネルギー変換効率を保持できるようになされた色素増感型太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に用いられる色素増感型太陽電池としては、例えば金属の無機酸塩溶液に、導電性表面の基板を浸漬し、電気化学的手法により、１〜１００ｍ2／ｇの比表面積の多孔性光電変換半導体層を導電性の表面上に形成し、金属の無機酸塩溶液が、水溶性色素を含み、電気化学的手法により、水溶性色素が表面に担持された多孔性光電変換半導体層を形成する多孔性光電変換半導体層の作製方法、及びその作製方法により形成した多孔性光電変換半導体層を用いた色素増感型太陽電池が開示されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８４４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のような従来の色素増感型太陽電池では、電解質の成分としてヨウ素等のハロゲン単体を用いた場合、光の照射や、電解質層自体や電解質層に接触する他の構成部材等に含まれる微量の水分によりハロゲン単体が分解されて、電子の移動が円滑に行われなくなることでエネルギー変換効率の低下が起こる恐れのあるものであった。
【０００５】
本発明は上記の如き課題に鑑みてなされたものであり、電解質層の成分としてハロゲン単体を用いた場合であっても、エネルギー変換効率の低下が起こりにくくなされた色素増感型太陽電池を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は以下のような構成としている。すなわち、本発明に係わる色素増感型太陽電池は、透明基材の第一の導電性被膜上に形成した半導体層に増感色素を担持させて形成した光電極層を、対向基材の第二の導電性被膜と相対向させて配置し、該光電極層と第二の導電性被膜との間に電解質層が介在され、該電解質層は嵩高い電解質を含む電解液であり、該嵩高い電解質が、ハロゲン化四級アルキルアンモニウム類と、ハロゲン単体とを組み合わせたものである色素増感型太陽電池であって、前記ハロゲン単体が電解液中に０．１７Ｍ以上の濃度で含有されていることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係わる色素増感型太陽電池によれば、電解質層の電解液中にハロゲン化四級アルキルアンモニウム類とハロゲン単体とが含有され、ハロゲン単体が０．１７Ｍ以上の濃度で含有されていることで、ハロゲン単体が光の照射や水分により分解されにくくなることで、電解質層の成分としてハロゲン単体を用いた場合であっても、エネルギー変換効率の低下が起こりにくくなされる。
【０００８】
また前記ハロゲン化四級アルキルアンモニウム類は、電解液中に０．１〜１．０Ｍの濃度で含有されていれば、電解液に対して過不足なく含有されてハロゲン単体の分解を抑制することができ好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係わる色素増感型太陽電池によれば、電解質層の電解液中にハロゲン化四級アルキルアンモニウム類とハロゲン単体とが含有され、ハロゲン単体が０．１７Ｍ以上の濃度で含有されていることで、ハロゲン単体が光の照射や水分により分解されにくくなることで、電解質層の成分としてハロゲン単体を用いた場合であっても、エネルギー変換効率の低下が起こりにくくなされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係わる最良の実施の形態について、図面に基づき以下に具体的に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係わる色素増感型太陽電池の、実施の一形態における厚みを誇張して表現した縦断面図である。色素増感型太陽電池１０は、多孔質の半導体材料に増感色素を担持させた光電極層２より光入射側αに透光性の透明基板３２が設けられている。透明基板３２と光電極層２との間にはＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム）からなる第一の導電性被膜３１が設けられ、対向基板３３に設けられた同じく白金からなる第二の導電性被膜３１と、光電極層２との間には、ヨウ素水溶液である電解質層１が設けられている。
【００１２】
電解質層１は、ハロゲン化四級アルキルアンモニウム類とハロゲン単体とを組み合わせた嵩高い電解質を溶媒中に分散させた電解液であり、溶媒としてはアセトニトリル系、プロピレンカーボネート系、イオン性液体等を用いることができる。かかる電解液中に、ヨウ素であるハロゲン単体が０．１７Ｍ以上の濃度で含有され、またテトラプロピルアンモニウムヨージドであるハロゲン化四級アルキルアンモニウム類が０．１〜１．０Ｍの濃度で含有されている。
【００１３】
ハロゲン単体としては、上述のヨウ素を好適に用いることができるが、ハロゲン化四級アルキルアンモニウム類としては、テトラプロピルアンモニウムヨージドの他に、テトラエチルアンモニウムヨージド、テトラエブチルアンモニウムヨージド、テトラペンチルアンモニウムヨージド、テトラヘキシルアンモニウムヨージド、テトラへプチルアンモニウムヨージド、トリメチルフェニルアンモニウムヨージド等も用いることができる。
【００１４】
本発明に係わる色素増感型太陽電池の、エネルギー変換効率の低下の起こりにくさを以下に実施例を示して説明する。
【００１５】
（実施例１）
環状ポリオレフィン系樹脂板の表面に蒸着したＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム）製の第一の導電性皮膜上に、多孔質の酸化亜鉛からなる薄膜の半導体層を形成し、半導体層にクマリン系増感色素（Ｄ１０２）を５００μＭ、１時間浸漬して透明基材を形成した。また同じく環状ポリオレフィン系樹脂板の表面に蒸着したＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム）製上に白金を蒸着した第二の導電性皮膜を設けて対向基材を形成した。この光電極層と第二の導電性被膜と相対向させて配置し、光電極層と第二の導電性被膜との間に、ヨウ素が０．１７５Ｍの濃度で、テトラプロピルアンモニウムヨージドが０．５Ｍの濃度で嵩高い電解質としてアセトニトリル系の溶媒に分散されている電解液からなる電解質層を介在させ、電解質層の周囲をエポキシ系の封止材にて封止し、本発明の実施例１に係わる色素増感型太陽電池を得た。
【００１６】
（実施例２）
ヨウ素の濃度を０．２５Ｍとした以外は実施例１と同様にして、本発明の実施例２に係わる色素増感型太陽電池を得た。
【００１７】
（実施例３）
ヨウ素の濃度を０．３０Ｍとした以外は実施例１と同様にして、本発明の実施例２に係わる色素増感型太陽電池を得た。
【００１８】
（比較例１）
ヨウ素の濃度を０．１０Ｍとした以外は実施例１と同様にして、比較例１の色素増感型太陽電池を得た。
【００１９】
（比較例２）
ヨウ素の濃度を０．０５Ｍとした以外は実施例１と同様にして、比較例２の色素増感型太陽電池を得た。
【００２０】
実施例及び比較例の色素増感型太陽電池について、初期のエネルギー変換効率を測定し、更にソーラーシミュレータにて疑似太陽光を照射し、ＪＩＳ  Ｃ８９１７「結晶系太陽電池モジュールの環境試験方法及び耐久試験方法」に基づく光照射試験を行い、当該光照射試験１４４時間（実際の屋外暴露２年相当）及び３１６時間（実際の屋外暴露５年相当）照射時点のエネルギー変換効率をＩ−ＶカーブトレーサーＭＰ−１６０（英弘精機社製）にて測定した。その光照射試験後のエネルギー変換効率の保持率を表１に示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
光照射試験１４４時間時点においては、実施例及び比較例にそれ程差はないものの、光照射試験３１２時間後においては比較例１と実施例１との間には明確な差が生じており、比較例２では更にその差が顕著なものとなっており、光照射試験３１２時間、すなわち屋外暴露５年相当における耐久性を保持するにはヨウ素が０．１７Ｍ以上の濃度で含有される必要があることが明確に顕わされている。また実施例１から実施例４において、特に顕著な差は見られないことから、ヨウ素は０．２５Ｍを超える濃度としてもそれ程耐久性に影響しないことが示されており、ヨウ素を０．１７〜０．２５Ｍ程度の濃度でがんゆうさせることで、材料の無駄がなく効率的に耐久性を高めることができることが示されている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係わる色素増感型太陽電池の、実施の一形態における厚みを誇張して表した縦断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    電解質層
２    光電極層
３１  （第一及び第二の）導電性被膜
３２  透明基板
３３  対向基板
１０  色素増感型太陽電池
【図１】
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