(57)【要約】【課題】揮発しにくく、電解液を高分子化合物に保持させる必要のない有機ポリシランを電解質に用いた色素増感型太陽電池及びその製造方法を提供する。【解決手段】透明導電体層１、この透明導電体層上に積層した多孔質構造の酸化物半導体層、この酸化物半導体層に吸着された増感色素２、この増感色素に接する電解質３、及び電解質に接する導電体層４で構成される色素増感型太陽電池において、電解質３が有機ポリシランである。また、色素増感型太陽電池の製造方法は、酸化物半導体層に吸着された増感色素表面に電解質として有機ポリシランを真空蒸着する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明導電体層、この透明導電体層上に積層した多孔質構造の酸化物半導体層、この酸化物半導体層に吸着された増感色素、この増感色素に接する電解質、及び電解質に接する導電体層で構成される色素増感型太陽電池において、
前記電解質が有機ポリシランであることを特徴とする色素増感型太陽電池。
【請求項２】
請求項１記載の色素増感型太陽電池の酸化物半導体層に吸着された増感色素表面に電解質として有機ポリシランを真空蒸着することを特徴とする色素増感型太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は色素増感型太陽電池に関し、詳しくは電解質として有機ポリシランを用いた色素増感型太陽電池及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自然エネルギーを利用した発電方法のひとつとして、光を利用した色素増感型太陽電池がある。色素増感型太陽電池は、ＩＴＯ（インジュウム−錫酸化物）などの透明導電体層、透明導電体層上に積層した二酸化チタン（ＴｉＯ２）などの多孔質構造の酸化物半導層に吸着された増感色素、電解質及び対向電極の積層構造で構成される。光の照射により増感色素から放出された電子を、電解質を使うことによって伝達する構造としたものである。
【０００３】
色素増感型太陽電池の電解質には、電解質溶液を用いている場合が多いが、固体の電解質も提案されている。例えば、特開２００１−３３８７００には、三次元的に架橋した高分子化合物に電解液が安定に保持された高分子固体電解質を備えた色素増感型太陽電池が開示されている。また、特開２００１−１６０４２７には、高温環境下で使用した際にも高いエネルギー変換効率を得ることが可能な有機系の電解質組成物が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来使用されている電解質溶液は、沸点が低く揮発し易いために、出力が経時変化し、また高温により爆発する危険性もあった。
【０００５】
また、前記公報に記載されている高分子固体電解質は、いずれも高分子化合物に電解液を保持させるので、製造工程が複雑となる難点がある。
【０００６】
そこで本発明は、揮発しにくく、電解液を高分子化合物に保持させる必要のない有機ポリシランを電解質に用いた色素増感型太陽電池及びその製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の色素増感型太陽電池は、透明導電体層、この透明導電体層上に積層した多孔質構造の酸化物半導体層、この酸化物半導体層に吸着された増感色素、この増感色素に接する電解質、及び電解質に接する導電体層で構成される色素増感型太陽電池において、前記電解質が有機ポリシランであることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の色素増感型太陽電池の製造方法は、前記色素増感型太陽電池の酸化物半導体層に吸着された増感色素表面に電解質として有機ポリシランを真空蒸着することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による色素増感型太陽電池の模式図である。透明基板（図示せず）に形成されたＩＴＯからなる透明導電体層１の上に増感色素で染色された多孔質のＴｉＯ２からなる酸化物半導体層２が形成され、酸化物半導体層２には電解質３が積層されており、電解質３上にはＰｔやＡｌなど導電層４が対向電極として設けられている。本発明の色素増感型太陽電池においては、電解質に有機ポリシランを用いる。
【００１０】
有機ポリシランの基本的構造は、下記の式で表され、例としてポリメチルプロピルシランを示す。
【００１１】
【化１】
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有機ポリシランは、シリコン原子から成る主鎖を持ち、側鎖として有機基が結合した高分子である。シリコンには、結合の手が四つあるが、そのうち二つがシリコン同士の結合に、残り二つが官能基の結合に用いられる。有機ポリシランを形成している、Ｓｉ−Ｓｉ主鎖はσ結合によって形成されている。主鎖がσ結合から成る炭素系有機高分子は導電性が低い。しかし、有機ポリシランの場合は、このσ結合を形成しているσ電子の電子軌道が主鎖方向に沿って広がる性質を持っている。この広がった軌道は伝導帯や価電子帯を形成するが、有機ポリシランでは隣り合うシリコン原子の電子軌道間の重なり積分の大きさが大きく、σ電子の共役性が強いため、バンドギャップが３〜４ｅＶ程度の半導体として振舞う。つまり、電子は非局在化していて共役系π電子のように主鎖内を動き回ることができるのである。
【００１２】
有機ポリシランは、Ｓｉを有するので、従来の電解質に比べて沸点が高いので、揮発しにくく、爆発の危険性もない。また、有機ポリシランには有機溶媒に溶けるものと溶けないものがあり、ポリジメチルシランは有機溶媒に溶けないが、ポリメチルプロピルシラン、ポリメチルブチルシラン、ポリメチルヘキチルシランなどは有機溶媒に可溶である。
【００１３】
有機ポリシランは、真空蒸着法を用いることにより固体電解質を形成することができる。真空蒸着法によれば、膜厚の制御性がよくなり、また再現性もよくなる。また、得られた電解質は固体薄膜であるため、経時変化が少ないという長所もある。
【００１４】
有機溶媒に溶かした有機ポリシランは、増感色素が吸着された多孔質構造の酸化物半導体に浸透し易く、有機溶媒を揮発させることにより固体電解質にすることができる。
【００１５】
【実施例】
実施例１
まず、透明ガラス板に形成されたＩＴＯ上に有機溶媒に溶かしたナノサイズチタニア（Ｎａｎｏｓｉｚｅ−ＴｉＯ２　チタン工業株式会社製）、増粘剤、多孔質促進剤をアセチルアセトンに加えて混合し、スピンコーティング法により製膜する。これを５００℃で１時間焼成し、割れを防ぐために自然冷却する。この焼成により多孔質促進剤が蒸発してしまい、空洞が形成され、多孔質構造の酸化物半導体層を成膜することができる。
【００１６】
焼成後のナノサイズチタニア膜を増感色素クロロフィルを有機溶媒に溶かした溶液に浸して吸着させる。染色後、十分に乾燥させる。
【００１７】
その後、有機ポリシランとしてポリジメチルシランを真空蒸着により増感色素クロロフィルに蒸着させた後、対向電極としてＡｌ電極を蒸着により形成する。
【００１８】
本実施例による色素増感型太陽電池の特性は次のとおりであった。
【００１９】
【表１】
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有機ポリシランの真空蒸着により固体電解質を形成するので、従来の電解質溶液の揮発に起因する問題点を解決することができる。
【００２０】
実施例２
実施例１と同様の手順により、増感色素メロシアニンを吸着したナノサイズチタニア膜を、有機溶媒ヘプタンに溶かした有機ポリシランとしてポリジへキシルシランの溶液に浸した後、乾燥させて有機溶媒を乾燥させ、その後、Ａｌ電極を蒸着により形成する。
【００２１】
本実施例による色素増感型太陽電池の出力特性は次のとおりであった。
【００２２】
【表２】
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本実施例では、増感色素が吸着された多孔質構造の酸化物半導体に浸透し易く、有機溶媒を揮発させることにより固体電解質にすることができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の色素増感型太陽電池は、電解質に沸点の高い有機ポリシランを使用するので、揮発しにくく、爆発のおそれがなくなる。
【００２４】
また、有機ポリシランを真空蒸着により容易に固体電解質にすることができるので、高分子化合物に電解液を保持させる従来の固体電解質に比べて、製造工程が簡単となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による色素増感型太陽電池の模式図である。
【符号の説明】
１：透明導電体層　　２：酸化物半導体層
３：電解質　　　　　４：導電層
【図１】
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