(57)【要約】【課題】簡単な構造を有し、従来と同等以上の発電性能を発揮する色素増感太陽電池の提供を目的とする。【解決手段】［１］増感色素を担持する光電極１１ａと、コバルト錯体をレドックスとして含む電荷輸送層２０と、金及び白金族以外の金属、又は無機酸化物により構成された導電膜１７が形成された対極１２ａとを備え、電荷輸送層２０と導電膜１７とが接触している色素増感太陽電池１０。［２］電荷輸送層２０中の前記コバルト錯体の含有量は、０．００１〜３mol/Lである色素増感太陽電池１０。［３］導電膜１７が透明である色素増感太陽電池１０。［４］２，０００ルクスの照度下において、２５μＷ／ｃｍ２以上の発電出力を示す色素増感太陽電池１０。【選択図】図１
2017103424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
増感色素を担持する光電極と、コバルト錯体をレドックスとして含む電荷輸送層と、金及び白金族以外の金属、又は無機酸化物により構成された導電膜が形成された対極とを備え、前記電荷輸送層と前記導電膜とが接触している色素増感太陽電池。
【請求項２】
前記電荷輸送層中の前記コバルト錯体の含有量は、０．００１〜３mol/Lである請求項１に記載の色素増感太陽電池。
【請求項３】
前記導電膜が透明である請求項１又は２に記載の色素増感太陽電池。
【請求項４】
２，０００ルクスの照度下において、２５μＷ／ｃｍ２以上の発電出力を示す請求項１〜３の何れか一項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、色素増感太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
色素増感太陽電池は、増感色素を担持する光電極、電解液及び対極を備えており、樹脂フィルム等のフレキシブルな電極基板を適用することにより、軽量で容易に設置可能な発電素子となる。一般的にはヨウ素レドックスが含まれる電解液が使用されているが、非特許文献１には、より高い開放電圧を得ることが期待できるコバルト錯体レドックスを主成分とする電解液も提案されている。しかし、光電極に注入された電子のコバルト錯体レドックスに再結合する反応がヨウ素レドックスと比べて速いため、理論通りの開放電圧が得られない問題があった。この問題に対して、特許文献１では、トリフェニルアミン骨格を有する有機化合物を増感色素として使用することにより、コバルト錯体レドックスの性能を引き出すことができる、としている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】“Substituted Polypyridine Complexes of Cobalt(II/III) as Efficient Electron-Transfer Mediators in Dye-Sensitized Solar Cells” J. AM. CHEM. SOC. 2002, 124, 11215-11222
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０８７８３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
色素増感太陽電池は、屋外だけでなく室内用途にも適している。室内は屋外と比べて低照度であるが、室内照明器具から得られる照度下においても、色素増感太陽電池は高い発電性能を発揮する。
このように優れた色素増感太陽電池の室内における使用を発展させるために、製造コストの削減が求められている。
【０００６】
本発明は、簡単な構造を有し、従来と同等以上の発電性能を発揮する色素増感太陽電池の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来の色素増感太陽電池は、対極（カソード）材料として白金等の白金族金属、導電性ポリマー、カーボン等が使用されている。特許文献１においては、透明導電層でコートされたガラス基板の表面に白金の薄膜が形成された対極が使用されている。これらのカソード材料からなる薄膜は、カソードにおけるレドックスの還元効率を高める目的で備えられているので、触媒層とも呼ばれる。
一方、触媒層の下地である透明導電層は、導電性無機酸化物からなる薄層であり、一般的なヨウ素レドックスに対する触媒能を殆ど有しない。このため、触媒層を設けず、透明導電層のみを設けた場合には、発電性能が著しく低下することが技術常識として知られている。
【０００８】
ところが、本発明者らが鋭意検討したところ、電解液中に含まれるレドックスがコバルト錯体である場合、触媒層を設けずとも、設けた場合と同等以上の高い発電性能が得られるという驚くべき事実を発見した。この実験事実は、導電性無機酸化物からなる透明導電層は、酸化型のコバルト錯体を高い効率で還元型に変換できることを意味している。
また、従来の白金族金属からなる触媒層を使用せず、導電性無機酸化物からなる導電膜に代えて、金及び白金族金属以外の金属導電膜を用いた場合にも、導電性無機酸化物からなる導電膜と同様に、酸化型のコバルト錯体を高い効率で還元型に変換できることを見出した。
上記発見に基づいて完成された本発明は以下の通りである。
【０００９】
［１］  増感色素を担持する光電極と、コバルト錯体をレドックスとして含む電荷輸送層と、金及び白金族以外の金属、又は無機酸化物により構成された導電膜が形成された対極とを備え、前記電荷輸送層と前記導電膜とが接触している色素増感太陽電池。
［２］  前記電荷輸送層中の前記コバルト錯体の含有量は、０．００１〜３mol/Lである上記［１］に記載の色素増感太陽電池。
［３］  前記導電膜が透明である上記［１］又は［２］に記載の色素増感太陽電池。
［４］  ２，０００ルクスの照度下において、２５μＷ／ｃｍ２以上の発電出力を示す上記［１］〜［３］の何れか一項に記載の色素増感太陽電池。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の色素増感太陽電池は、従来は必須の部材であった、電解液と接触する対極の表面に備えられた触媒層を必要としないので、従来よりも簡単な構造を有する。また、触媒層を設けないにも関わらず、従来と同等以上の発電性能を発揮する。
本発明の色素増感太陽電池を製造するプロセスにおいては、対極の表面に触媒層を形成するという従来は必須であった工程を省略することができる。このため、金及び白金等の比較的高価である触媒層の原料が不要となり、製造プロセスを簡略化できるため、製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明にかかる色素増感太陽電池の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の色素増感太陽電池は、増感色素を担持する光電極と、コバルト錯体をレドックスとして含む電荷輸送層と、金及び白金族以外の金属、又は無機酸化物により構成された導電膜が形成された対極とを備え、前記電荷輸送層と前記導電膜とが接触している。即ち、従来の対極に備えられていた白金等の白金族金属、導電性ポリマー、カーボン等からなる触媒層を有しない。
【００１３】
図１に、本発明の一例である色素増感太陽電池１０の断面図を示す。色素増感太陽電池１０は、光電極基板１１と、対極基板１２と、電荷輸送層２０とを備えている。
光電極基板１１は、透明基材１３と、透明基材１３の対極基板１２側の面上に形成された透明導電膜１４と、透明導電膜１４の上に形成された半導体層１５と、半導体層１５に担持された増感色素（不図示）とを備える。光電極１１ａは、半導体層１５及び増感色素によって構成されている。
対極基板１２は、光電極１１ａと離間して対向配置された対向基材１６と、対向基材１６の光電極１１ａ側の面上に形成された透明導電膜１７とを備えている。対極（対向電極）１２ａは透明導電膜１７によって構成されている。
電荷輸送層２０は半導体層１５と透明導電膜１７の間の空隙部に充填されており、電荷輸送層２０の側方は、封止材２１によって封止されている。即ち、電荷輸送層２０と透明導電膜１７の表面（対極１２ａ）とは接している。
【００１４】
（光電極基板１１）
透明基材１３は、透明導電膜１４の基台となる部材であり、色素増感太陽電池の製造及び利用に適用可能であって透明な材質で構成されていれば、種類等は特に限定されない。
透明基材１３としては例えば、透明なガラスや透明な樹脂からなるフィルムが好適である。
【００１５】
透明導電膜１４は、スパッタリング法や印刷法により透明基材１３の一方の板面上に形成されている。透明導電膜１４の材料としては、例えば、スズドープ酸化インジウム、フッ素ドープ酸化スズ、アルミドープ酸化亜鉛、酸化スズ、アンチモンドープ酸化スズ、酸化インジウム／酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛等が用いられる。
【００１６】
半導体層１５は、増感色素を吸着可能であり、光励起された増感色素から電子を受け取り、透明導電膜１４へ電子を渡すことが可能なｎ型半導体であれば特に限定されない。このような半導体層の材料としては、例えば金属酸化物半導体、金属カルコゲナイド等の半導体からなる微粒子が好ましく、酸化チタン微粒子がより好ましい。
【００１７】
半導体層１５の形態としては、緻密層であってもよく、多孔質層であってもよい。光電変換効率を高める観点から、多孔質層であることが好ましく、前記微粒子同士が焼結した多孔質層又はエアロゾル・デポジション法による粉体吹付けの物理的衝突により接合された多孔質層であることがより好ましい。
【００１８】
酸化チタンの種類としては、酸化チタン微粒子同士の電気的接合を向上させる観点から、アナターゼ型酸化チタンが好ましい。酸化チタン微粒子は、アナターゼ型とルチル型が混合された酸化チタンであることも好ましく、ルチル型酸化チタンのみであってもよい。色素増感太陽電池において、酸化チタン製の多孔質膜の比表面積及び入射光の利用効率を高める観点から、酸化チタン微粒子の平均粒径は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下が好ましい。
【００１９】
半導体層１５に吸着される増感色素は、光電変換素子１０に照射された光によって励起されると電子を放出する化合物である。放出された電子は、バンドギャップが広く、可視光領域に吸収帯を持たない半導体層１５に受け渡されて、さらに透明導電膜１４に移動する。このような増感色素として、従来の色素増感太陽電池で使用される色素が適用可能であり、例えばルテニウム錯体、シアニンやクロロフィルといった有機色素が挙げられる。
増感色素としては、吸収する波長域が広く、光励起の寿命が長く、半導体層１５に受け渡された電子が安定する点から、ルテニウム錯体が好適であり、例えば、N3、N719、N749、CYC-B11と一般に呼ばれる色素が挙げられる。また、MK2等のカルバゾール骨格を有するカルバゾール系有機色素も好適である。
【００２０】
（対極基板１２）
対向基材１６は、透明導電膜１７の基台となる部材であり、色素増感太陽電池の製造及び利用に適用可能な材質で構成されていれば、種類等は特に限定されない。対向基材１６としては例えばガラスや樹脂材料からなるフィルム等が好適である。
【００２１】
透明導電膜１７は、スパッタリング法、印刷法等の公知方法によって対向基材１６の光電極１１ａ側の表面に形成されている。
透明導電膜１７の好適な材料である無機酸化物としては、導電性を有する公知材料が適用可能であり、例えば、スズドープ酸化インジウム(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、アルミドープ酸化亜鉛(AZO)、酸化スズ(SnO)、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、リンドープ酸化スズ(PTO)、酸化インジウム／酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)等が挙げられる。これらの無機酸化物からなる導電層は可視光線を透過する透明性を有する。
透明導電膜１７を構成する無機酸化物は１種類であってもよく、２種類以上であってもよい。
【００２２】
透明導電膜１７の膜厚は、従来の色素増感太陽電池の透明導電膜と同等でよく、例えば、１０ｎｍ〜５０００ｎｍが好ましく、２０ｎｍ〜１０００ｎｍがより好ましく、５０ｎｍ〜５００ｎｍがさらに好ましい。
５０ｎｍ以上であることにより、対極１２ａの表面抵抗を低減し、酸化型コバルト錯体を還元する効率を高めることができる。
５００ｎｍ以下であることにより、対極１２ａの透明性を高めることができる。また、無機酸化物の材料コストを低減できるため経済的である。
【００２３】
以上では、導電膜１７が透明導電膜である場合を説明した。本発明において、対極１２ａを構成する無機酸化物からなる導電膜は、透明であってもよく、不透明であってもよいが、透明であることが好ましい。対極１２ａを構成する導電膜が透明であると、対極側から入射した光が電荷輸送層２０を透過して光電極１１ａまで到達するので、低照度下における発電効率を高めることができる。さらに、光電極基板１１及び対極基板１２が透明であると、色素増感太陽電池１０が‘シースルー’（表側から裏側を見通すことができる）の状態になる。これにより、色素増感太陽電池１０の意匠性を高めることができる。
【００２４】
導電膜１７の材料として、前記無機酸化物に代えて、金及び白金族以外の金属を使用することもできる。前記金属としては、銀、銅等の貴金族、アルミニウム、インジウム等のアルミニウム族金属、鉄、コバルト、ニッケル等の鉄族金属、チタン、ジルコニウム等のチタン族金属等が挙げられる。これらの金属を用いて、スパッタ法等の公知の成膜方法により、対向基材１６の表面に、上記金属からなる導電膜１７を形成することができる。導電膜１７を形成する上記金属は、１種類であってもよく、２種類以上であってもよい。
導電膜１７の厚さは特に限定されず、前述した無機酸化物からなる導電膜の場合と同様の厚さでよい。
【００２５】
導電膜１７が透明である場合、波長５５０ｎｍの入射光のうち、５０％以上が透過する（透過光の強度が入射光の５０％以上である）、即ち透過率５０％以上であることが好ましい。透過率は公知方法により測定される。なお、波長５５０ｎｍは、半導体層１５に吸着した増感色素が高い吸光度を示す波長である。
【００２６】
（電荷輸送層２０）
電荷輸送層２０は、コバルト錯体をレドックスとして含む。コバルト錯体は、光電極１１ａで増感色素を還元することによって酸化され、対極１２ａにおいて還元される、酸化還元反応を生じるレドックスであることが好ましい。レドックスは酸化還元対と呼び替えることができる。電荷輸送層２０に含まれるレドックスは１種類であってもよく、２種類以上であってもよい。
【００２７】
コバルト錯体として、公知のコバルト錯体が適用可能であり、例えば、複素環式化合物（複素環式基）の環構造をコバルト配位子として有するコバルト錯体が好ましい。また、コバルト配位子の構造において、２つ以上の複素環式化合物（複素環式基）が含まれ、これらの複素環式化合物のヘテロ原子（炭素以外の窒素や酸素等の原子）がコバルトに配位していることが好ましい。
上記の様なコバルト錯体は優れたレドックスとして機能し得る。
電荷輸送層２０に含まれるコバルト錯体は、１種類であってもよく、２種類以上であってもよい。
【００２８】
前記複素環式化合物として、例えば、下記一般式(1)で表される複素環式化合物が挙げられる。
【００２９】
【化１】
2017103424.tif 000003
［式中、Ｘ１〜Ｘ１０はそれぞれ独立して窒素原子又は「Ｃ−Ｒ」で表される基（ここで、Ｒはそれぞれ独立して水素原子、炭素数１０以下の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状のアルキル基又はアルケニル基、或いは炭素数１２以下のアリール基を表す。）であり、Ｘ１〜Ｘ５のうち少なくとも一つは窒素原子であり、Ｘ６〜Ｘ１０のうち少なくとも一つは窒素原子であり；Ｘ５及びＸ１０が前記「Ｃ−Ｒ」で表される基である場合、Ｘ５とＸ１０のＲが互いに連結して、炭素数２〜５のアルキレン基又はアルケニレン基を形成していてもよい。］
上記式中、窒素原子同士は二重結合（アゾ基）を形成しないことが好ましい。
【００３０】
前記一般式(1)中、Ｘ１及びＸ６がコバルトに配位する窒素原子であることが好ましい。
【００３１】
前記一般式(1)の「Ｃ−Ｒ」基のＲが炭素数１〜１０のアルキル基である場合、当該アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、環状の何れでもよく、炭素数１〜５の直鎖状又は分岐鎖状であることが好ましく、炭素数１〜３の直鎖状又は分岐鎖状であることがより好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基等が好適なＲとして挙げられる。
【００３２】
前記一般式(1)の「Ｃ−Ｒ」基のＲが炭素数２〜１０のアルケニル基である場合、当該アルケニル基は、直鎖状、分岐鎖状、環状の何れでもよく、炭素数２〜５の直鎖状又は分岐鎖状であることが好ましく、炭素数２〜３の直鎖状又は分岐鎖状であることがより好ましい。具体的には、例えば、ビニル基 (CH2=CH-)、アリル基 (CH2=CHCH2-)等が好適なＲ
として挙げられる。
【００３３】
前記一般式(1)の「Ｃ−Ｒ」基のＲがアリール基である場合、当該アリール基は単環式であってもよく、多環式であってもよい。具体的には、炭素数６〜１２のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基等が好適なＲとして挙げられる。
【００３４】
前記一般式(1)のＸ５及びＸ１０が前記「Ｃ−Ｒ」で表される基であり、Ｘ５とＸ１０
のＲが互いに連結して、アルキレン基又はアルケニレン基を形成している場合、その炭素数は２〜５が好ましく、２〜３がより好ましい。具体的には、例えば、エチレン基 (-CH2-CH2-)、ビニレン基 (-CH=CH-)等が好適な連結基として挙げられる。
【００３５】
より好適な複素環式化合物として、例えば、下記一般式(2)及び下記式(2a)〜(2c)で表される複素環式化合物が挙げられる。
【００３６】
【化２】
2017103424.tif 000004
［式中、Ｙ１及びＹ２は、それぞれ水素原子であるか、又は互いに連結して「−ＣＨ２−ＣＨ２−」若しくは「−ＣＨ＝ＣＨ−」を形成しており；式中の何れかの炭素原子の水素原子が炭素数１〜５の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基で置換されていてもよい。］
上記「−ＣＨ２−ＣＨ２−」及び「−ＣＨ＝ＣＨ−」の左端及び右端の炭素は、それぞれＹ１及びＹ２が結合する炭素原子に結合する。
【００３７】
【化３】
2017103424.tif 000005
【００３８】
上記式(2a)〜(2c)で表される複素環式化合物の炭素原子に結合する１つ以上の水素原子は、炭素数１〜５の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基で置換されていてもよい。
【００３９】
好適なコバルト錯体としては、例えば、コバルト配位子の構造中に６員環の複素環式化合物（複素環式基）を含むものが好ましく、前記構造中にビピリジン又はフェナントロリンを含むことがより好ましい。具体的には、例えば、コバルト（II / III）トリス（２,２’-ビピリジン）、コバルト（II / III）トリス（４,４’-ジメチル-２,２-ビピリジン）、コバルト（II /III）トリス（４,４’-ジタート-ブチル-２,２-ビピリジン）、コバルト（II / III）トリス（１,１０-フェナントロリン）、等が挙げられる。
【００４０】
コバルト錯体はカウンターアニオンを有する錯塩であってもよい。カウンターアニオンの種類は特に限定されず、例えば、ヘキサフルオロリン酸、テトラフルオロホウ酸等が挙げられる。
【００４１】
コバルト錯体を含む電荷輸送層２０は、電解質及び溶媒によって構成される電解質溶液（電解液）であることが好ましい。前記電解質としてはコバルト錯体又はその錯塩が挙げられる。前記溶媒としては、電解質を均一に溶解又は分散可能な有機溶媒又はイオン液体が好ましい。
前記有機溶媒としては、従来の色素増感太陽電池の電解液に使用される有機溶媒が適用可能であり、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリル、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。前記イオン液体としては、従来の色素増感太陽電池の電解液に使用されるイオン液体が適用可能であり、例えば、イミダゾリウム系イオン液体、ピリジニウム系イオン液体、脂肪族系イオン液体等が挙げられる。前記有機溶媒と前記イオン液体を併用してもよい。また、電荷輸送層２０は、前記有機溶媒又はイオン液体がポリアクリロニトリル等の公知のゲル化剤によってゲル化されたゲル電解質であってもよい。
【００４２】
電荷輸送層２０に含まれる１種又は２種以上のコバルト錯体の合計の濃度は特に限定されず、従来の色素増感太陽電池で使用されるレドックスと同様の濃度が適用可能であり、例えば、０．００１〜３Ｍ(mol/L)が好ましく、０．００３〜１Ｍがより好ましく、０．００５〜０．５Ｍがさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、光電変換に必要な酸化還元反応が充分に行われ、光電変換効率や、発電出力が良好となり易い。
上記範囲の上限値以下であると、電解質溶液におけるコバルト錯体の溶解性又は分散性がより良好となり易い。
【００４３】
電荷輸送層２０には、任意成分として、コバルト錯体以外の他のレドックスが含まれていても構わない。前記他のレドックスの種類は特に限定されず、従来の色素増感太陽電池に使用されるレドックスが適用可能であり、例えば、ヨウ素レドックス（I-, I３-）、臭素レドックス（Br-, Br３-）等が好適である。
【００４４】
本発明にかかる色素増感太陽電池の発電出力を高める観点から、レドックス全体の５０〜１００モル％がコバルト錯体であることが好ましい。
電荷輸送層２０中、前記他のレドックスの濃度は、コバルト錯体のレドックス機能を阻害しない濃度で、例えば、０．００１〜３Ｍ程度で適宜設定することができる。
【００４５】
電荷輸送層２０には、レドックスの酸化還元反応を調整する助剤として、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン化合物、有機ラジカル化合物などが含まれていてもよい。
【００４６】
前記ハロゲン化合物としては、例えば、ハロゲン化された、リチウム、マグネシウム、カルシウム等の無機ハロゲン化合物、前記ハロゲンをカウンターアニオンとして含む、1-エチル-3メチルイミダゾリウム・ヨウ化物塩、1-エチル-3メチルイミダゾリウム・臭化物塩、1,2-ジメチル-3-プロピルイミダゾリウム・ヨウ化物塩(略称：DMPImI)、1,2-ジメチル-3-プロピルイミダゾリウム・臭化物塩等の有機ハロゲン化物塩が挙げられる。
【００４７】
前記有機ラジカル化合物としては、例えば、TEMPO（2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル (2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl)）、ベンゾキノン、ビオロゲン等が挙げられる。
【００４８】
（封止材２１）
封止材２１の材料は、電荷輸送層２０を光電極基板１１と対極基板１２の間に封止可能な材料であれば特に制限されず、例えば光硬化性樹脂や、熱硬化性樹脂等が挙げられる。
【００４９】
（色素増感太陽電池の製造方法）
本発明にかかる色素増感太陽電池１０は、対極基板１２に触媒層を設けないこと以外は、従来と同様に製造することができる。例えば、溶媒に適量のコバルト錯体を溶解させて電解液を得て、公知の部材を用いて常法により作製した光電極基板１１と対極基板１２の間に電解液を封止する。さらに、外部回路に電流を取り出すことが可能な様に、光電極基板１１と対極基板１２にそれぞれ引出配線を接続すれば、目的の色素増感太陽電池１０が得られる。
【実施例】
【００５０】
次に、本発明を以下の実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
【００５１】
［実施例１］
透明導電基材として、表面抵抗１０Ω／ｓｑのＦＴＯ膜が形成されたガラス基板を用いた。この基板のＦＴＯ膜が形成された面上に、スクリーン印刷法によってΦ１４ｎｍからなる酸化チタンを含むペーストを塗布し、大気雰囲気下５００℃で３０分の焼成を行い、膜厚約５μｍ、セル面積０．１６ｃｍ２の酸化チタン多孔質膜を形成した。
酸化チタン多孔質膜を色素溶液「色素：０．３ｍＭ ＭＫ２、溶媒：トルエン」に５時間浸漬し、光電極基板を作製した。対極基板としてＦＴＯ膜（膜厚：約２００ｎｍ）が形成されたガラス基板を用い、光電極と対極の間に枠型セパレータ、を配置し、セルを組み立てた。両電極及びセパレータによって形成された内部空間に、予め対極基板に空けておいた注入孔から下記の電解液を注入した。
溶媒として、メトキシプロピオニトリルを用い、0.25M Co(II)(bpy)3(PF6)2及び0.005M Co(III)(bpy)3(PF6)3を含み、さらに添加剤として0.05Mのビピリジンを含む電解液を使用した。ここで、上記「bpy」は2,2’-ビピリジンを表し、上記「PF6」はヘキサフルオロリン酸を表す。
上記で作製したセルに蛍光灯(2,000lux)を照射したときの発電性能を測定した。その結果を表１に示す。
【００５２】
［実施例２］
光電極の透明導電基材及び対極として、ＩＴＯ膜（膜厚：約２００ｎｍ）が形成されたガラス基板を使用した以外は、実施例１と同様にセルを作製し、発電性能を測定した。その結果を表１に示す。
［実施例３］
光電極の透明導電基材及び対極として、Ａｇ膜（膜厚：約３００ｎｍ）が形成されたガラス基板を使用した以外は、実施例１と同様にセルを作製し、発電性能を測定した。その結果を表１に示す。
［実施例４］
光電極の透明導電基材及び対極として、Ａｌ膜（膜厚：約３００ｎｍ）が形成されたガラス基板を使用した以外は、実施例１と同様にセルを作製し、発電性能を測定した。その結果を表１に示す。
【００５３】
［比較例１］
電解液を0.6M 1,3-ジメチルプロピルイミダゾリウムヨージド及び0.005M ヨウ素を含むヨウ素系電解液に変更した以外は、実施例１と同様にセルを作製し、発電性能を測定した。その結果を表１に示す。
【００５４】
［比較例２］
対極として、ＦＴＯ膜の表面にＰｔの薄層（層厚：約３００ｎｍ）が形成されたガラス基板を使用した以外は、比較例１と同様に、セルを作製し、発電性能を測定した。その結果を表１に示す。
【００５５】
［比較例３］
対極として、ＦＴＯ膜の表面にＰＥＤＯＴ（導電性ポリマー）の薄層（層厚：約３５ｎｍ）が形成されたガラス基板を使用した以外は、比較例１と同様に、セルを作製し、発電性能を測定した。その結果を表１に示す。
【００５６】
［比較例４］
対極として、ＦＴＯ膜の表面にＰｔの薄層（層厚：約３００ｎｍ）が形成されたガラス基板を使用した以外は、実施例１と同様に、セルを作製し、発電性能を測定した。その結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
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【００５８】
以上の結果から、本発明に係る実施例１〜４は、電解液と接触する対極の表面にＰｔや導電性ポリマー等の触媒層が形成されていないにも関わらず、従来のヨウ素系電解液を備えたＤＳＣと同等以上の発電出力を示すことが分かった。
一方、比較例１〜３に示す様に、ヨウ素系電解液を使用する場合、電解液と接触する対極の表面に、無機酸化物からなる透明導電層が形成されているだけでは不十分であり、Ｐｔや導電性ポリマー等の触媒層が形成されていないと、発電出力が著しく低くなることが確認された。
また、比較例４と実施例１〜４は同程度の発電出力であったことから、Ｃｏ錯体をレドックスに用いた場合、金やＰｔ等の白金族金属からなる触媒層は不要であることが分かった。
【００５９】
本実施例における照射光の強度2,000ルクスは、ＪＩＳ照度基準（JIS Z 9110：2010）に規定された屋内活動時の照度基準に相当する。上記実施例の結果から、本発明に係る色素増感太陽電池は、屋外に比べて低照度の室内環境においても、高い発電効率を示すことが明らかである。例えば、室内の壁面に本発明に係る色素増感太陽電池を設置することにより、室内照明の光エネルギーの一部を電気エネルギーとして回収することができる。すなわち、室内環境を創エネ環境として利用することができる。
【００６０】
以上で説明した各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、色素増感太陽電池の分野で広く利用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１０…色素増感太陽電池、１１…光電極基板、１１ａ…光電極、１２…対極基板、１２ａ…対極、１３…透明基材（基材）、１４…透明導電膜、１５…半導体層、１６…対向基材、１７…透明導電膜、２０…電荷輸送層、２１…封止材
【図１】
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