CN103004012B - 光电转换元件用电解质、以及使用该电解质的光电转换元件和染料敏化太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供实现优异的耐湿性的光电转换元件用电解质。本发明的光电转换元件用电解质含有有机盐化合物(A)和层状粘土矿物(B)，上述有机盐化合物(A)以阳离子换算大于50质量%的量含有具有确定的阳离子的有机盐化合物(a1)。
Description
技术领域
本发明涉及光电转换元件用电解质、以及使用该电解质的光电转换元件和染料敏化太阳能电池。
背景技术
近年来，被认为是由二氧化碳的增加引起的地球变暖等的环境问题变得严峻，作为对环境负荷小、且能够降低制造成本的太阳能电池，非硅系太阳能电池受到关注，并对其进行了研究开发。
非硅系太阳能电池中，特别是，由瑞士的グレツェル等人开发出的染料敏化太阳能电池，在使用有机材料的太阳能电池中，具有光电转换效率高、制造成本比硅系太阳能电池低等的优点，作为新型的太阳能电池受到关注。
但染料敏化太阳能电池，由于是电化学电池，所以要使用作为电解质的有机电解液、离子性液体等，在使用有机电解液时，存在在长期使用时发生挥发或枯竭，使发电效率降低的问题，此外，在使用离子性液体时，尽管能够防止长期使用时的挥发、枯竭，但液漏会造出结构劣化等的耐久性问题。
于是，以防止电解液的挥发、液漏、确保太阳能电池的长期稳定性、耐久性为目的，进行了将电解质从液状变为凝胶状、固体状的研究。例如，在专利文献1中记载了“含有(i)层状粘土矿物和/或有机化层状粘土矿物以及(ii)离子性液体的光电转换元件用电解质。”(［。权利要求1］)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2007-531206号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明人对专利文献1中记载的使用光电转换元件用电解质的光电转换元件进行了研究，结果明白了，如果在85%RH(相对湿度)程度的环境下放置200小时程度以上，则有光电转换效率降低的情况。
可以想到，这是由于侵入到光电转换元件内的水分、湿气使电解质、敏化染料变质的缘故。
于是，本发明的目的是，提供实现优异的耐湿性的光电转换元件用电解质。
解决课题的手段
本发明人为了解决上述课题进行了深入结果，结果发现，通过使用配合了特定量的具有规定碳原子数的烃基的有机盐化合物而成的电解质，所得的光电转换元件的耐湿性优异，从而完成本发明。
即、本发明提供了以下的(i)～(viii)。
(i).一种光电转换元件用电解质，含有具有下述式(1)或(2)所示的阳离子的有机盐化合物(A)、和层状粘土矿物(B)，
所述有机盐化合物(A)含有以阳离子换算大于50质量%的有机盐化合物(a1)，
所述有机盐化合物(a1)是，下述式(1)中的R1可具有的取代基、R2和R3中的至少1个表示碳原子数5～20的可以含有杂原子的烃基时的下述式(1)的化合物、或下述式(2)中的R4、R5、R6和R7中的至少1个表示碳原子数5～20的可以含有杂原子的烃基时的下述式(2)的化合物，
式(1)中，R1表示碳原子数1～20的可以含有杂原子的烃基，其可以具有碳原子数1～20的可以含有杂原子的取代基，R2和R3分别独立地表示氢原子或碳原子数1～20的可以含有杂原子的烃基，其中，在氮原子含有双键时，R3不存在，
式(2)中，Q表示氮原子、氧原子、磷原子或硫原子，R4、R5、R6和R7分别独立地表示氢原子或碳原子数1～20的可以含有杂原子的烃基，其中，在Q是氧原子或硫原子时，R7不存在，在Q是硫原子时，R4和R5也可以连接在一起。
(ii).如上述(i)所述的光电转换元件用电解质，所述有机盐化合物(A)中的所述有机盐化合物(a1)的含量，以阳离子换算在90质量%以下。
(iii).如上述(i)或(ii)所述的光电转换元件用电解质，所述有机盐化合物(A)具有硫氰酸根阴离子。
(iv).如上述(i)～(iii)的任一项所述的光电转换元件用电解质，所述有机盐化合物(A)含有有机盐化合物(a2)，
所述有机盐化合物(a2)是上述式(1)中的R2和R3所表示的烃基是碳原子数1～4的可以含有杂原子的烃基时的上述式(1)的化合物、或上述式(2)中的R4、R5、R6和R7所表示的烃基是碳原子数1～4的可以含有杂原子的烃基时的上述式(2)的化合物。
(v).如上述(i)～(iv)的任一项所述的光电转换元件用电解质，所述层状粘土矿物(B)具有烷基甲硅烷基。
(vi).如上述(i)～(v)的任一项所述的光电转换元件用电解质，还含有沸点是150℃以上、相对介电常数是20以上的有机溶剂(C)。
(vii).一种光电转换元件，具备：
具有透明导电膜和金属氧化物半导体多孔质膜的光电极、
与所述光电极对向配置的对向电极、
配置在所述光电极和所述对向电极之间的电解质层，
所述电解质层是上述(i)～(vi)的任一项所述的光电转换元件用电解质。
(viii).一种染料敏化太阳能电池，在上述(vii)所述的光电极上担载有光敏化染料。
发明效果
本发明能够提供实现优异的耐湿性的光电转换元件用电解质。
附图说明
图1是显示本发明的光电转换元件的基本构造的一例模式截面图。
图2是显示实施例等中使用的本发明的染料敏化太阳能电池的基本构造的图。
具体实施方式
＜光电转换元件用电解质＞
本发明的光电转换元件用电解质(下面也简称为“本发明的电解质”。)含有具有上述式(1)或(2)所示阳离子的有机盐化合物(A)、和层状粘土矿物(B)，上述有机盐化合物(A)含有以阳离子换算大于50质量%的量的有机盐化合物(a1)，上述有机盐化合物(a1)是、上述式(1)中的R1可具有的取代基、R2和R3中的至少1个表示碳原子数5～20的可以含有杂原子的烃基时的合物，或上述式(2)中的R4、R5、R6和R7中的至少1个表示碳原子数5～20的可以含有杂原子的烃基时的化合物。
此外，本发明的电解质，由于使用本发明的电解质而成的光电转换元件(下文中也称作“本发明的光电转换元件”。)的耐湿性更好的原因，优选还含有沸点是150℃以上，相对介电常数是20以上的有机溶剂(C)。
下面，首先对本发明的电解质的各成分予以详细说明。
＜有机盐化合物(A)＞
本发明的电解质中使用的有机盐化合物(A)为具有上述式(1)或(2)所示阳离子以及作为其反荷离子的阴离子的有机盐化合物。
作为上述式(1)中的R1所表示的具有碳原子数1～20的可以含有杂原子的烃基，优选与上述式(1)中的氮原子(铵根离子)一起采取环结构。
作为上述式(1)中的R1可具有的、碳原子数1～20的可以含有杂原子的取代基，优选碳原子数1～20的烷基(例如，甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、乙基己基、壬基、癸基、十二烷基、十一烷基、十六烷基、十八烷基、环丙基甲基、三氟乙基等)、碳原子数2～20的链烯基(例如，乙烯基、丙烯基等)、碳原子数6～20的芳基(例如，苯基、甲苯基、萘基等)、碳原子数7～20的芳烷基(例如，苄基、苯基乙基、苯基丙基等)、碳原子数1～20的烷氧基(例如，甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、叔丁氧基、仲丁氧基、正戊氧基、正己氧基、1,2-二甲基丁氧基、庚氧基、辛氧基、壬氧基、癸氧基、苯氧基、甲基苯氧基、乙基苯氧基等)、碳原子数2～20的烷基烷氧基(例如，亚甲基甲氧基(-CH2OCH3)、亚乙基甲氧基(-CH2CH2OCH3)、正亚丙基-异丙氧基(-CH2CH2CH2OCH(CH3)2)、亚甲基-叔丁氧基(-CH2-O-C(CH3)3、亚丁基甲氧基、亚戊基甲氧基、亚己基甲氧基、亚庚基甲氧基、亚辛基甲氧基、亚壬基甲氧基、亚癸基甲氧基、亚甲基乙氧基、亚乙基乙氧基、亚丙基乙氧基、亚丁基乙氧基、亚戊基乙氧基、亚己基乙氧基、亚乙基乙氧基甲氧基、环丙基甲氧基、环己基甲氧基、甲基苯氧基、甲氧基苯氧基、乙氧基苯氧基、苯氧基苯氧基等)。此外，上述式(1)中的R1也可以具有2个以上取代基。
作为上述式(1)中的R2和R3所表示的碳原子数1～20的可以含有杂原子的烃基，具体地说，可以列举出碳原子数1～20的烷基(例如，甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、乙基己基、壬基、癸基、十二烷基、十一烷基、十六烷基、十八烷基、环丙基甲基、三氟乙基等)、碳原子数2～20的链烯基(例如，乙烯基、烯丙基等)、碳原子数6～20的芳基(例如，苯基、甲苯基、萘基等)、碳原子数7～20的芳烷基(例如，苄基、苯基乙基、苯基丙基等)、碳原子数1～20的烷氧基(例如，甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、叔丁氧基、仲丁氧基、正戊氧基、正己氧基、1,2-二甲基丁氧基、庚氧基、辛氧基、壬氧基、癸氧基、苯氧基、甲基苯氧基、乙基苯氧基等)、碳原子数2～20的烷基烷氧基(例如，亚甲基甲氧基(-CH2OCH3)、亚乙基甲氧基(-CH2CH2OCH3)、正亚丙基-异丙氧基(-CH2CH2CH2OCH(CH3)2)、亚甲基-叔丁氧基(-CH2-O-C(CH3)3、亚丁基甲氧基、亚戊基甲氧基、亚己基甲氧基、亚庚基甲氧基、亚辛基甲氧基、亚壬基甲氧基、亚癸基甲氧基、亚甲基乙氧基、亚乙基乙氧基、亚丙基乙氧基、亚丁基乙氧基、亚戊基乙氧基、亚己基乙氧基、亚乙基乙氧基甲氧基、环丙基甲氧基、环己基甲氧基、甲基苯氧基、甲氧基苯氧基、乙氧基苯氧基、苯氧基苯氧基等)等。
作为上述式(2)中的R4、R5、R6和R7所表示的碳原子数1～20的可以含有杂原子的烃基，具体可以列举出例如，作为上述式(1)中的R2和R3所表示的、碳原子数1～20的可以含有杂原子的烃基所列举出的例子。
作为上述式(1)所示的阳离子，可以列举出例如，咪唑离子、吡啶离子、吡咯烷离子、哌啶离子等，具体地说，优选列举下述式(3)～(6)的任一个所示的阳离子。
其中，下述式(3)和(5)所示的阳离子，由于使用本发明的电解质而成的光电转换元件的光电转换效率具有变得更好的倾向的原因，而优选。
式(3)～(6)中，R分别独立地表示碳原子数1～20的可以含有杂原子的烃基。
作为上述式(2)所示的阳离子，可以列举出例如，铵根离子、锍离子、离子、氧离子等的有机阳离子，其中，脂肪族季铵根离子、锍离子(特别是，噻吩离子)，由于本发明的光电转换元件的光电转换效率有变得更好的倾向的原因，而优选。
另一方面，作为上述有机盐化合物(A)所具有的阴离子，具体优选例示I-、Br-、AlCl4 -、Al2Cl7 -、NO3 -、BF4 -、PF6 -、CH3COO-、CF3COO-、CF3SO3 -、(CN)4B-、SCN-、(CF3SO2)2N-、(CN)2N-、(CF3SO2)3C-、(CN)3C-、AsF6 -、SbF6 -、F(HF)n -、CF3CF2CF2CF2SO3 -、(CF3CF2SO2)2N-、CF3CF2CF2COO-等。
其中，由于本发明的光电转换元件的光电转换效率有变得更好的倾向的原因，而优选溴离子(Br-)、碘离子(I-)，更优选碘离子(I-)。
此外，从本发明的光电转换元件的耐湿热性变得良好的观点来看，优选硫氰酸根阴离子(SCN-)(包括作为连接异构体的异硫氰酸根阴离子。以下也同样。)。可以想到这是由于，如后述实施例所示，考虑到使用配位了硫氰酸根阴离子的金属配合物(例如，后述的钌配合物染料)时发挥的效果，即使在加热使硫氰酸根阴离子的配位从金属配合物脱离的情况，有机盐化合物(A)所具有的硫氰酸根阴离子也能够再次配位，保持作为染料的功能、即、吸收光、释放电子的功能的缘故。
作为上述有机盐化合物(A)，可以列举出例如，由上述例示的阳离子和阴离子的组合构成的有机盐化合物等。
其中，由于本发明的光电转换元件的光电转换效率变得更好的原因，优选作为阳离子具有咪唑离子、作为阴离子具有碘离子的有机盐化合物，由于本发明的光电转换元件的耐湿热性变得良好的原因，优选具体硫氰酸根阴离子的有机盐化合物，更优选一并使用具有咪唑离子和碘离子的有机盐化合物、和具有硫氰酸根阴离子的有机盐化合物。
对上述有机盐化合物(A)的合成方法没有特殊限定，可以通过使用历来公知的方法，来合成由上述例示的阳离子和阴离子的组合组成的各种有机盐化合物。
这样的上述有机盐化合物(A)要含有有机盐化合物(a1)。于是，在下面对该有机盐化合物(a1)予以说明，然后对上述有机盐化合物(A)所含有的、有机盐化合物(a1)以外的有机盐化合物(a2)也进行说明。
［有机盐化合物(a1)］
上述有机盐化合物(a1)为、上述式(1)中的“R1可具有的取代基”、“R2”和“R3”这3个中的至少1个表示碳原子数5～20的可以含有杂原子的烃基时化合物、或上述式(2)中的“R4”、“R5”、“R6”和“R7”这4个中的至少1个表示碳原子数5～20的可以含有杂原子的烃基时的化合物。
作为上述式(1)中的R1可具有的取代基、R2和R3中的至少1个所表示的碳原子数5～20的可以含有杂原子的烃基，具体地说，可以列举出碳原子数5～20的烷基(例如，戊基、己基、庚基、辛基、乙基己基、壬基、癸基、十二烷基、十一烷基、十六烷基、十八烷基、环丙基甲基、三氟乙基等)、碳原子数6～20的芳基(例如，苯基、甲苯基、萘基等)、碳原子数7～20的芳烷基(例如，苄基、苯基乙基、苯基丙基等)、碳原子数5～20的烷氧基(例如，正戊氧基、正己氧基、1,2-二甲基丁氧基、庚氧基、辛氧基、壬氧基、癸氧基、苯氧基、甲基苯氧基、乙基苯氧基等)、碳原子数5～20的烷基烷氧基(例如，正亚丙基-异丙氧基(-CH2CH2CH2OCH(CH3)2)、亚甲基-叔丁氧基(-CH2-O-C(CH3)3、亚丁基甲氧基、亚戊基甲氧基、亚己基甲氧基、亚庚基甲氧基、亚辛基甲氧基、亚壬基甲氧基、亚癸基甲氧基、亚甲基乙氧基、亚乙基乙氧基、亚丙基乙氧基、亚丁基乙氧基、亚戊基乙氧基、亚己基乙氧基、亚乙基乙氧基甲氧基、环丙基甲氧基、环己基甲氧基、甲基苯氧基、甲氧基苯氧基、乙氧基苯氧基、苯氧基苯氧基等)等。
其中，由于本发明的光电转换元件的耐湿性变得更优异的原因，优选是碳原子数6～20的可以含有杂原子的烃基，更优选是碳原子数6～18的可以含有杂原子的烃基，进而优选是碳原子数6～18的烷基(己基、庚基、辛基)。
作为上述式(2)中的R4、R5、R6和R7中的至少1个所表示的碳原子数5～20的可以含有杂原子的烃基，具体地说，可以列举出例如，作为上述式(1)中的R2和R3中的至少1个所表示的碳原子数5～20的可以含有杂原子的烃基所例示出的。
作为上述有机盐化合物(a1)所具有的上述式(1)所示的阳离子，具体地说，优选例如，作为上述式(3)～(6)的任一个所示的阳离子的，上述式(3)～(6)中的R中的至少1个分别独立地表示碳原子数5～20的可以含有杂原子的烃基时的阳离子。
更具体地说，可以列举出以下所示的阳离子。
作为上述有机盐化合物(a1)所具有的上述式(2)所示的阳离子，具体地说，优选例示以下所示的阳离子。
作为这种上述有机盐化合物(a1)，可以使用1-甲基-3-戊基碘化咪唑
盐、1-甲基-3-己基碘化咪唑盐、1-甲基-3-辛基碘化咪唑盐、1-甲基-3-壬基碘化咪唑盐、1-甲基-3-癸基碘化咪唑盐、1-甲基-3-十二烷基碘化咪唑盐、1-甲基-3-十六烷基碘化咪唑盐、1-甲基-3-十八烷基碘化咪唑盐、1-((2-甲氧基乙氧基)乙基)-3-((2-甲氧基乙氧基)乙基)碘化咪唑盐、1-烯丙基-3-戊基碘化咪唑盐、1-烯丙基-3-己基碘化咪唑盐、1-烯丙基-3-辛基碘化咪唑盐、1-烯丙基-3-壬基碘化咪唑盐、1-烯丙基-3-癸基碘化咪唑盐、1-烯丙基-3-十二烷基碘化咪唑盐、1-烯丙基-3-十六烷基碘化咪唑盐、1-烯丙基-3-十八烷基碘化咪唑盐、1-甲基-3-戊基咪唑硫氰酸盐、1-甲基-3-己基咪唑硫氰酸盐、1-甲基-3-辛基咪唑硫氰酸盐、1-甲基-3-壬基咪唑硫氰酸盐、1-甲基-3-癸基咪唑硫氰酸盐、1-甲基-3-十二烷基咪唑硫氰酸盐、1-甲基-3-十六烷基咪唑硫氰酸盐、1-甲基-3-十八烷基咪唑硫氰酸盐、1-((2-甲氧基乙氧基)乙基)-3-((2-甲氧基乙氧基)乙基)咪唑硫氰酸盐、1-甲基-3-戊基碘化吡咯烷盐、1-甲基-3-己基碘化吡咯烷盐、1-甲基-3-辛基碘化吡咯烷盐、1-甲基-3-壬基碘化吡咯烷盐、1-甲基-3-癸基碘化吡咯烷盐、1-甲基-3-十二烷基碘化吡咯烷盐、1-甲基-3-十六烷基碘化吡咯烷盐、1-甲基-3-十八烷基碘化吡咯烷盐、1-((2-甲氧基乙氧基)乙基)-3-((2-甲氧基乙氧基)乙基)碘化吡咯烷盐、四戊基碘化铵盐、四己基碘化铵盐、四庚基碘化铵盐、四戊基铵硫氰酸盐、四己基铵硫氰酸盐、四庚基铵硫氰酸盐、戊基碘化四氢噻吩盐、己基碘化四氢噻吩盐、庚基碘化四氢噻吩盐、辛基碘化四氢噻吩盐、壬基碘化四氢噻吩盐、戊基四氢噻吩硫氰酸盐、己基四氢噻吩硫氰酸盐、庚基四氢噻吩硫氰酸盐、辛基四氢噻吩硫氰酸盐、壬基四氢噻吩硫氰酸等的合成品，此外，还可以使用市售品，具体地说，可以使用例如，1-甲基-3-己基碘化咪唑盐(メルク公司制)、1-甲基-3-辛基碘化咪唑盐(メルク公司制)、1-甲基-3-十二烷基碘化咪唑盐(メルク公司制)、1-甲基-3-己基咪唑硫氰酸盐(东洋合成工业公司制)、1-甲基-3-辛基咪唑硫氰酸盐(メルク公司制)、四戊基碘化铵盐(メルク公司制)、四己基碘化铵盐(东京化成公司制)、四庚基碘化铵盐(东京化成公司制)、四戊基铵硫氰酸盐(メルク公司制)、四己基铵硫氰酸盐(メルク公司制)、四庚基铵硫氰酸盐(メルク公司制)等。
需说明的是，由于在有机盐化合物中，有的显示互变异性，所以本发明中的有机盐化合物(a1)、和后述有机盐化合物(a2)包含该互变异构体。
具体地说，例如，“1-甲基-3-戊基碘化咪唑盐”包含其互变异构体“1-戊基-3-甲基碘化咪唑盐”，“1-甲基-3-己基碘化咪唑盐”包含其互变异构体“1-己基-3-甲基碘化咪唑盐”。
本发明中，以阳离子换算上述有机盐化合物(A)的大于50质量%的量是上述有机盐化合物(a1)。这样使得本发明的光电转换元件耐湿性优异。
可以想到，这是由于，通过使以阳离子换算、占据上述有机盐化合物(A)的大于50质量%的量的上述有机盐化合物(a1)的阳离子具有碳原子数5～20的长链烃基，上述有机盐化合物(A)本身被疏水化，从而能够防止大气中存在的水蒸气侵入的缘故。
需说明的是，阳离子换算是指除上述有机盐化合物(A)(有机盐化合物(a1)、有机盐化合物(a2))中的阴离子之外，仅是阳离子的质量。
此外，由于本发明的光电转换元件的耐湿性和光电转换效率这两者更优异的原因，优选以阳离子换算上述有机盐化合物(A)的90质量%以下是上述有机盐化合物(a1)，更优选是大于50质量%、85质量%以下，进而优选是大于50质量%、80质量%以下。
进而，由于本发明的光电转换元件的耐湿性变得更好的原因，优选含有上述那样具有硫氰酸根阴离子的有机盐化合物，其含量优选为上述有机盐化合物(A)的10～30质量%。
［有机盐化合物(a2)］
上述有机盐化合物(a2)是，上述式(1)中的R2和R3所表示的烃基是碳原子数1～4的可以含有杂原子的烃基时的化合物、或上述式(2)中的R4、R5、R6和R7所表示的烃基是碳原子数1～4的可以含有杂原子的烃基时的化合物。
作为上述式(1)中的R2和R3所表示的碳原子数1～4的可以含有杂原子的烃基，具体地说，可以列举出碳原子数1～4的烷基(例如，甲基、乙基、丙基、丁基等)、碳原子数1～4的烷氧基(例如，甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、叔丁氧基、仲丁氧基等)、碳原子数2～4的烷基烷氧基(例如，亚甲基甲氧基(-CH2OCH3)、亚乙基甲氧基(-CH2CH2OCH3)等)等。
作为上述式(2)中R4、R5、R6和R7所表示的碳原子数1～4的可以含有杂原子的烃基，具体地说，可以列举出例如，作为上述式(1)中的R2和R3的、碳原子数1～4的可以含有杂原子的烃基所例示的，等等。
作为上述有机盐化合物(a2)所具有的上述式(1)所示的阳离子，具体地说，优选例示出作为上述式(3)～(6)的任一个所示的阳离子的、上述式(3)～(6)中的与N+结合的R分别独立地表示碳原子数1～4的可以含有杂原子的烃基时的阳离子。
更具体地说，可以列举出以下所示的阳离子。
作为上述有机盐化合物(a2)所具有的上述式(2)所示的阳离子，具体地说，优选例示以下所示的阳离子。
作为这种上述有机盐化合物(a2)，除了1-甲基-3-甲基碘化咪唑盐、1-乙基-3-甲基碘化咪唑盐、1-甲基-1-丁基吡咯烷硫氰酸盐、1-甲基-1-乙基吡咯烷硫氰酸等的合成品以外，还可以使用市售品，具体地说，可以使用例如，1-甲基-3-丙基碘化咪唑盐(东京化成公司制)、1-甲基-3-丁基碘化咪唑盐(东京化成公司制)、1-甲基-1-甲基-碘化吡咯烷盐(アルドリッチ公司制)、1-乙基-3-甲基咪唑四氰基硼盐(Merck公司制)、1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐(Merck公司制)、1-甲基-3-丁基咪唑硫氰酸盐(BASF公司制)、1-乙基-3-甲基咪唑双盐(三氟甲基磺酰)亚胺盐(SolventInnovation公司制)、四甲基碘化铵盐(东京化成公司制)、四乙基碘化铵盐(东京化成公司制)、四丙基碘化铵盐(东京化成公司制)、四丁基碘化铵盐(东京化成公司制)、四甲基铵硫氰酸盐(Merck公司制)、四乙基铵硫氰酸盐(Merck公司制)、四丙基铵硫氰酸盐(Merck公司制)、四丁基铵硫氰酸盐(Merck公司制)、甲基碘化四氢噻吩盐(Merck公司制)、乙基碘化四氢噻吩盐(Merck公司制)、丙基碘化四氢噻吩盐(Merck公司制)、丁基碘化四氢噻吩盐(Merck公司制)、甲基四氢噻吩四氰基硼盐(Merck公司制)、乙基四氢噻吩四氰基硼盐(Merck公司制)、丙基四氢噻吩四氰基硼盐(Merck公司制)、丁基四氢噻吩四氰基硼盐(Merck公司制)、甲基四氢噻吩硫氰酸盐(Merck公司制)、乙基四氢噻吩硫氰酸盐(Merck公司制)、丙基四氢噻吩硫氰酸盐(Merck公司制)、丁基四氢噻吩硫氰酸盐(Merck公司制)等。
本发明中，上述有机盐化合物(A)的少于50体积%是上述有机盐化合物(a2)，优选是15体积%以上、低于50体积%。
需说明的是，上述有机盐化合物(a1)和上述有机盐化合物(a2)，可以作为单体都是固体，但优选作为混合含有上述有机盐化合物(a1)和上述有机盐化合物(a2)的上述有机盐化合物(A)是液体(所谓的离子性液体)。
这样的上述有机盐化合物(A)的含量，优选相对于本发明的电解质的总质量为50～95质量%，更优选是65～95质量%。在含量在该范围时，本发明的光电转换元件的光电转换效率变得更为良好。
＜层状粘土矿物(B)＞
对本发明的电解质中使用的层状粘土矿物(B)没有特殊限定，但优选硅酸四面体结合成二维片状的页硅酸盐，作为其具体例，可以列举出蒙脱石、皂石、贝得石、绿脱石、锂蒙脱石、硅镁石等蒙皂石系粘土矿物；蛭石等蛭石系粘土矿物；白云母、金云母、云母等云母系粘土矿物；等，它们可以1种单独使用，也可以2种以上并用。
此外，本发明的电解质中使用的层状粘土矿物(B)可以是天然物，也可以是合成品。
其中，优选在水中膨润、具有阳离子交换能力的蒙皂石系粘土矿物、膨润性的云母。
层状粘土矿物的阳离子交换容量优选为10～300毫当量/100g。
作为这种层状粘土矿物(B)，可以使用市售品，例如，天然蒙脱石(商品名：优选使用クニピアF、平均粒径：0.1～1μm、クニミネ工业公司制)、合成蒙皂石(商品名：スメクトンSA、平均粒径：20nm、クニミネ工业公司制)、合成膨润性云母(商品名：ソマシフME-100、平均粒径：5～7μm、コープケミカル公司制)、合成蒙皂石(商品名：ルーセンタイトSＷN、平均粒径：0.02μm、コープケミカル公司制)、合成蒙皂石(商品名：ルーセンタイトSＷF、平均粒径：0.02μm、コープケミカル公司制)。
本发明中，作为层状粘土矿物(B)可以使用有机化层状粘土矿物。
有机化层状粘土矿物可以通过进行层状粘土矿物中的层间阳离子交换而进行，例如，向上述层状粘土矿物的水系浆液添加有机离子，搅拌使其反应，从而得到。或向上述层状粘土矿物的溶剂分散液中添加有机离子并搅拌，通过有机离子(阳离子)交换反应来得到。
有机离子是指，在含有氧、硫、氮等有孤对电子的元素的化合物中，这些孤对电子与质子或其它阳离子型试剂等进行配位结合而产生有机化合物，由该有机化合物产生的离子。
对于用有机离子有机化的条件没有特殊限定，优选相对于层状粘土矿物的阳离子交换容量，使0.3～2.0倍量的有机离子反应，更优选以0.5～1.5倍量反应，此外，优选在10～95℃的温度下反应。
作为有机离子，可以列举出例如，铵根离子、离子、氧离子、锍离子等。
其中，铵根离子是最通常的，具体地说，可以列举出脂肪族铵根离子、吡啶离子、喹啉离子、咪唑离子、吡咯烷离子、哌啶离子、甜菜碱类、卵磷脂、阳离子染料(色素)等。
此外，优选下述式(I)或(II)所示的脂肪族铵根离子，具体地说，可以列举出例如，羟基聚氧乙烯三烷基铵、羟基聚氧丙烯三烷基铵、二(羟基聚氧乙烯)二烷基铵、二(羟基聚氧丙烯)二烷基铵、二甲基二辛基铵、二甲基二(十二烷基)铵、甲基乙基二辛基铵、甲基乙基二辛基铵、甲基三辛基铵、甲基三(十二烷基)铵、苄基甲基二辛基铵、苄基甲基二(十二烷基)铵、苄基乙基二辛基铵、苄基乙基二辛基铵、苄基三辛基铵、苄基三(十二烷基)铵等。
式(I)中，R1表示碳原子数1～30的烃基，R2和R3分别独立地表示聚氧乙烯基(-(CH2CH2O)n-H)、聚氧丙烯基(-(CH2CH(CH3)O)n-H、-(CH2CH2CH2O)n-H)或碳原子数1～10的烃基，R4表示聚氧乙烯基(-(CH2CH2O)n-H)或聚氧丙烯基(-(CH2CH(CH3)O)n-H、-(CH2CH2CH2O)n-H)。此外，n＝1～50。
式(II)中，R1表示甲基或苄基，R2表示碳原子数1～3的烃基或碳原子数6～15的烃基，R3和R4分别独立地表示碳原子数6～15的烃基。
作为这种有机化层状粘土矿物，可以使用市售品，具体地说，可以列举出例如，ホージュン公司制的エスベンNX、エスベンＷX、オルガナイト、オルガナイトD；コープケミカル公司制的ルーセンタイトSEN、ルーセンタイトSPN、ルーセンタイトSAN、ルーセンタイトSTN、ソマシフMAE、ソマシフMEE、ソマシフMPE、ソマシフMTE；等。
本发明中，由于本发明的光电转换元件的耐湿热性变得更好的原因，上述层状粘土矿物(B)优选具有烷基甲硅烷基。
作为具有烷基甲硅烷基的层状粘土矿物(B)，可以使用例如，上述例示的层状粘土矿物(下文中也称作“层状粘土矿物(b1)”。)与后述有机硅烷化合物(b2)反应而成的、以及后述市售品等。
(有机硅烷化合物(b2))
作为上述层状粘土矿物(B)的配制中使用的有机硅烷化合物(b2)，可以使用例如，下述式(III)所示的化合物等。
上述式(III)中，R8表示碳原子数1～25的可以支化的1价烃基，可以含有杂原子。R9表示水解性基，n表示1～3的整数。n是2或3时多个R8可以彼此相同或不同，n是1或2时多个R9可以彼此相同或不同。
上述式(III)中作为R8的、碳原子数1～25的可支化的1价烃基，具体地说，可以列举出例如，甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、1,2-二甲基丙基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、环己基、乙烯基、烯丙基、苯基、甲苯基、苯乙烯基、α-甲基苯乙烯基等、以及这些基团的碳原子上结合的氢原子的一部分或全部被卤原子(例如，氟、氯等)取代而成的官能基(例如，氯甲基、氯丙基、三氟丙基等)等。
此外，作为上述式(III)中的R9的水解性基，具体地说，可以列举出例如，烷氧基、酰基、卤素基等。
作为上述式(III)所示的化合物，具体地说，可以列举出例如，甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、异丙基三甲氧基硅烷、异丙基三乙氧基硅烷、正丁基三甲氧基硅烷、正丁基三乙氧基硅烷、正戊基三甲氧基硅烷、正戊基三乙氧基硅烷、环己基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、壬基三乙氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十三烷基三乙氧基硅烷、十四烷基三乙氧基硅烷、十五烷基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、二正丙基二甲氧基硅烷、二异丙基二甲氧基硅烷、二正丁基二甲氧基硅烷、正戊基·甲基二甲氧基硅烷、环己基·甲基二乙氧基硅烷、苯基·甲基二甲氧基硅烷、二正戊基二甲氧基硅烷、二正己基二甲氧基硅烷、二正庚基二甲氧基硅烷、二正辛基二甲氧基硅烷、二环己基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三乙基甲氧基硅烷、三正丙基甲氧基硅烷、三异丙基甲氧基硅烷、三正丁基甲氧基硅烷、三正戊基甲氧基硅烷、三环己基甲氧基硅烷、三苯基甲氧基硅烷、三正己基甲氧基硅烷、三正庚基甲氧基硅烷、三正辛基甲氧基硅烷、三环己基甲氧基硅烷、三苯基甲氧基硅烷、十三烷基甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-(环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-(环氧丙氧基)丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(环氧丙氧基)丙基三乙氧基硅烷、对苯乙烯基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、甲基三氯硅烷、甲基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷、三甲基氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷、辛基二甲基氯硅烷、三氟丙基三氯硅烷、环己基甲基二甲氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、三苯基硅醇、六甲基二硅氮烷、甲基三苯氧基硅烷等，它们可以1种单独使用，也可以2种以上并用。
其中，由于能够抑制元件内部的电解质的吸湿性，而优选甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、异丙基三甲氧基硅烷、异丙基三乙氧基硅烷、正丁基三甲氧基硅烷、正丁基三乙氧基硅烷、正戊基三甲氧基硅烷、正戊基三乙氧基硅烷、环己基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、壬基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、二正丙基二甲氧基硅烷、二异丙基二甲氧基硅烷、二正丁基二甲氧基硅烷、正戊基·甲基二甲氧基硅烷、环己基·甲基二乙氧基硅烷、苯基·甲基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三乙基甲氧基硅烷、三正丙基甲氧基硅烷、三异丙基甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、环己基甲基二甲氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、二甲氧基甲基三氟丙基硅烷、九氟己基三氯硅烷、三氟丙基三氯硅烷、甲基三氟丙基二氯硅烷。
此外，作为上述有机硅烷化合物(b2)，可以使用上述式(III)所示的化合物的缩合物，作为其具体例，可以列举出二甲基聚硅氧烷、甲基苯基聚硅氧烷、甲基氢聚硅氧烷等的有机聚硅氧烷。
进而，作为上述有机硅烷化合物(b2)，可以使用六甲基二硅氮烷、二乙烯基四甲基二硅氮烷等的有机二硅氮烷。
本发明中，对上述层状粘土矿物(b1)与有机硅烷化合物(b2)之间的反应没有特殊限定，例如，通过将它们在甲醇等的有机溶剂中、0～250℃程度的温度下搅拌，从而使层状粘土矿物(b1)所具有的羟基与有机硅烷化合物(b2)所具有的水解性基团反应，从而配制出具有烷基甲硅烷基的层状粘土矿物(B)。
这里的层状粘土矿物(b1)所具有的羟基是指，蒙脱石、蒙皂石等的公知的层状粘土矿物的结晶层(主要是端面)所通常具有的羟基，但在上述反应中，并没有必要使层状粘土矿物(b1)所具有的全部羟基都被烷基甲硅烷基取代。
需说明的是，上述反应中，还可以在层状粘土矿物(b1)和有机硅烷化合物(b2)之间的反应后、或在与它们的反应同时，使来源于有机硅烷化合物(b2)的水解性基(未与层状粘土矿物(b1)反应的官能基)水解，发生缩合。
另一方面，本发明中，作为具有烷基甲硅烷基的层状粘土矿物(B)，可以使用市售品，优选使用例如，被烷基三烷氧基硅烷处理过的硅烷处理蒙脱石(ベンゲルSH、ホージュン公司制)、被季铵和被烷基三烷氧基硅烷处理过的硅烷处理有机膨润土(ホージュン公司制)等。
通过含有这种具有烷基甲硅烷基的层状粘土矿物(B)，能够形成耐湿性更优异的光电转换元件。
虽然其具体原因尚不清楚，但可以想到，是由于具有烷基甲硅烷基的层状粘土矿物(B)能够比历来公知的层状粘土矿物被更加疏水化，所以能够防止大气中的水蒸气侵入的缘故。
本发明中、上述层状粘土矿物(B)的含量为，相对于上述有机盐化合物(A)100质量份，以无机物换算优选是1～250质量份，更优选是2～150质量份。
这里，无机物换算是指，上述层状粘土矿物(B)中除层间的阳离子、即上述有机离子之外的质量。
＜有机溶剂(C)＞
本发明的电解质根据需要含有的有机溶剂(C)，只要是沸点150℃以上、相对介电常数20以上的有机溶剂就没有特殊限定。
这里的沸点是指在1大气压下的沸点，相对介电常数是指在25℃下使用施加10kHｚ的液体用介电常数计(日本ルフト制液体介电常数计M-870)测定出的值。
作为上述有机溶剂(C)，具体地说，可以列举出例如，甲氧基丙腈(沸点：166℃、相对介电常数：25)、乙氧基丙腈(沸点：171℃、相对介电常数：22)、丁氧基丙腈(沸点：206℃、相对介电常数：20)、二甲氧基丙腈(沸点：195℃、相对介电常数：28)、戊二腈(沸点：286℃、相对介电常数：20)、乙二醇双(丙腈)醚(沸点：330℃、相对介电常数：20)、碳酸亚丙酯(沸点：240℃、相对介电常数：65)、碳酸二乙酯(沸点：240℃、相对介电常数：65)、碳酸甲乙酯(沸点：240℃、相对介电常数：65)、γ-丁内酯(沸点：205℃、相对介电常数：65)、γ-戊内酯(沸点：℃、相对介电常数：58)、二甲亚砜(沸点：189℃、相对介电常数：47)、乙基异丙基砜(沸点：250℃、相对介电常数：32)、环丁砜(沸点：285℃、相对介电常数：38)、甲基环丁砜(沸点：270℃、相对介电常数：32)等，它们可以1种单独使用，也可以2种以上并用。需说明的是，在并用它们中的2种以上时，例如，也可以将碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯等作为高介电常数溶剂的环状碳酸酯类、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸乙酯正丁基酯、碳酸甲酯叔丁基酯、碳酸二异丙酯、碳酸叔丁酯异丙基酯等作为低粘度溶剂的链状碳酸酯类在不破坏本发明的目的的限度内适当混合。
其中，基于使用本发明的电解质而成的光电转换元件(下文中称作“本发明的光电转换元件”。)的光电转换效率变得更好的理由，优选使用甲氧基丙腈、乙氧基丙腈、丁氧基丙腈，由于容易获得且成本便宜的原因，优选碳酸亚丙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯，基于电化学稳定，分解气体的产生少的理由，优选乙基异丙基砜、环丁砜、甲基环丁砜。
本发明中，通过含有这种有机溶剂(C)，能够形成耐湿性更优异的光电转换元件。
虽然具有原因尚不清楚，但可以想到这是由于，有机溶剂(C)比离子性液体吸湿性更低，此外，长期使用时挥发少、且相对其它电解质成分的溶解性也高的缘故。
此外，本发明中，含有上述有机溶剂(C)时的含量为，相对于上述有机盐化合物(A)100质量份，上述有机溶剂(C)优选为0.5～40质量份，更优选为1～30质量份。含量在该范围时，本发明的光电转换元件的光电转换效率变得更好。
此外，在含有上述有机溶剂(C)时，上述有机溶剂(C)和上述有机盐化合物(A)之间的比率(C/A)，从保持本发明的光电转换元件的优异耐湿性、且抑制本发明的染料敏化太阳能电池中的光敏化染料(特别是有机染料)的溶出的观点考虑，优选为29/71～0.5/99.5，更优选23/77～1/99。
＜其它成分＞
本发明的电解质从进一步提高本发明的光电转换元件的光电转换效率的观点考虑，可以添加氧化还原对(redox对)。
作为氧化还原对，可以在不破坏本发明的目的的限度内使用在染料敏化太阳能电池中通常使用或能够使用的任意的氧化还原对。
可以列举出例如，碘/碘离子、溴/溴离子等。具体地说，碘与LiI、NaI、KI等金属碘化物、碘与季咪唑化合物的碘化盐、碘与季吡啶化合物的碘化盐、碘与四烷基铵化合物的碘化盐等碘/碘化物离子对；溴与LiBr、NaBr、KBr等金属溴化物、溴与季咪唑化合物的溴化盐、溴与季吡啶化合物的溴化盐、溴与四烷基铵化合物的溴化盐等溴/溴化物离子；氰亚铁酸盐-氰铁酸盐、二茂铁-二茂铁盐等金属配合物；二硫化物化合物和巯基化合物的硫化合物；氢醌；醌；等，它们可以1种单独使用，或2种以上并用。
其中，优选碘/碘离子、溴/溴离子。
此外，本发明的电解质，从提高本发明的光电转换元件的短路电流的观点考虑，可以添加无机盐和/或有机盐。
作为无机盐、有机盐，可以列举出例如，碱金属、碱土金属盐等，具体地说，可以列举出碘化锂、碘化钠、碘化钾、碘化镁、碘化钙、三氟乙酸锂、三氟乙酸钠、硫氰酸锂、四氟化硼酸锂、六氟化磷酸锂、高氯酸锂、三氟甲磺酸锂、锂双(三氟甲磺酰)亚胺、硫氰酸胍等胍盐等，它们可以1种单独使用，或2种以上并用。
无机盐、有机盐的添加量，没有特殊限定，在不破坏本发明的目的的前提下，可以同过去一样。
此外，本发明的电解质，从提高本发明的光电转换元件的开放电压的观点考虑，可以添加吡啶类、苯并咪唑类。
具体地说，可以列举出甲基吡啶、乙基吡啶、丙基吡啶、丁基吡啶等烷基吡啶类；甲基咪唑、乙基咪唑、丙基咪唑等烷基咪唑类；甲基苯并咪唑、乙基苯并咪唑、丁基苯并咪唑、丙基苯并咪唑等烷基苯并咪唑类；等，它们可以1种单独使用，或2种以上并用。
吡啶类、苯并咪唑类的添加量，没有特殊限定，在不破坏本发明的目的的前提下，可以同过去一样。
本发明的电解质，可以添加上述有机溶剂(C)以外的有机溶剂，作为其具体例，可以列举出碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等的碳酸酯类；乙二醇二烷基醚、丙二醇二烷基醚等的醚类；乙二醇单烷基醚、丙二醇单烷基醚等的醇类；乙二醇、丙二醇等多价醇类；乙腈、丙腈、甲氧基丙腈、氰基乙醚、戊二腈、戊腈等的腈类；γ-丁内酯等的内酯类；二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等的酰胺类；二甲基亚砜、环丁砜等的非质子极性溶剂类；等等，它们可以1种单独使用，或2种以上并用。
有机溶剂的含量没有特殊限定，在不破坏本发明的目的的前提下，可以同过去一样。
＜制造方法＞
本发明的电解质的制造方法没有特殊限定，可以列举出例如，通过将上述有机盐化合物(A)和上述层状粘土矿物(B)以及可根据需要含有的上述有机溶剂(C)等混合，使用球磨机、砂磨机、颜料分散机、绞碎机、超声波分散机、均质机、行星式混合机、豪霸混合机(HOBARTMIXER)、辊、捏合机等在室温下或加热下(例如40～150℃)充分混合，使它们均匀分散(混炼)，从而制造。
这里，上述混合中，根据需要还可以使用以下方法：并用有机溶剂(例如，甲苯等)在混合后将有机溶剂在真空下蒸馏除去。
＜光电转换元件、染料敏化太阳能电池＞
接下来，使用图1来对本发明的光电转换元件和染料敏化太阳能电池进行具体说明。图1是显示本发明的光电转换元件的一例基本构造的模式截面图。
本发明的光电转换元件具有带透明导电膜和金属氧化物半导体多孔质膜的光电极、与上述光电极对向配置的对向电极、以及配置在上述光电极和上述对向电极之间的电解质层。
＜光电极＞
上述光电极，例如，如图1所示，由透明基板1、透明导电膜2和氧化物半导体多孔质膜3构成。
其中，透明基板1优选光透过性良好的，作为其具体例，除了玻璃基板以外，还可以列举出聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯硫醚、环状烯烃聚合物、聚醚砜、聚砜、聚醚酰亚胺、聚芳酯、三乙酰纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯等的树脂基板(膜)。
此外，作为透明导电膜2，具体地说，可以列举出例如，掺锑、氟的氧化锡，镓铝、掺的氧化锌，掺锡的氧化铟等的导电性金属氧化物。
此外，透明导电膜2的厚度优选是0.01～1.0μm程度。
进而，对设置透明导电膜2的方法没有特殊限定，可以列举出例如，涂布法、溅射法、真空蒸镀法、喷雾热解法、化学气相沉积法(CVD)、溶胶凝胶法等。
接下来，氧化物半导体多孔质膜3是通过将氧化物半导体微粒的分散液涂布到透明导电膜2上而得到的。
作为上述氧化物半导体微粒，具体地说，可以列举出例如，氧化钛、氧化锡、氧化锌、氧化钨、氧化锆、氧化铪、氧化锶、氧化钒、氧化铌等，它们可以1种单独使用，或2种以上并用。
上述分散液可以通过将上述氧化物半导体微粒和分散介质用砂磨机、珠磨机、球磨机、3联辊磨机、胶体磨机、超声波均质机、亨舍尔混合机、气流粉碎机等分散机进行混合来得到。
此外，上述分散液，优选在用分散机混合而得到后、在临使用(涂布)时使用超声波均质机等实施超声波处理。通过在临使用时实施超声波处理，本发明的光电转换元件的光电转换效率变得更好。可以想到，这是由于，相对于使用在临使用时实施了超声波处理的分散液而形成的氧化物半导体多孔质膜，含有上述有机盐化合物(A)的本发明的电解质变得容易被填充，并且染料的吸附能力提高的缘故。
进而，在上述分散液中，为了防止分散液中的上述氧化物半导体微粒的再次凝聚，还可以添加乙酰丙酮、盐酸、硝酸、表面活性剂、螯合剂等，为了增加分散液的粘度，还可以添加聚氧乙烯、聚乙烯醇等的高分子、纤维素系的增粘剂等。
作为上述分散液，可以使用氧化钛糊SP100、SP200(均为昭和电工公司制)、氧化钛微粒Ti-NanoxideT(ソーラロニクス公司制)、Ti-NanoxideD(ソーラロニクス公司制)、Ti-NanoxideT/SP(ソーラロニクス公司制)、Ti-NanoxideD/SP(ソーラロニクス公司制)、氧化钛涂布糊PECC01(ペクセル·テクノロジーズ公司制)、氧化钛粒子糊PST-18NR、PST-400C(均为日挥触媒化成公司制)等市售品。
作为将上述分散液涂布到透明导电膜上的方法，可以使用例如，公知的湿式成膜法。
作为湿式成膜法，具体可以列举出例如，丝网印刷法、喷墨印刷法、辊涂法、刮板涂布法、旋转涂布法、喷雾涂布法等。
此外，在将上述分散液涂布到透明导电膜上后，出于提高微粒间的电子性接触、提高与透明导电膜的紧密附着性、提高膜强度的目的，优选进行加热处理、化学处理、等离子体、臭氧处理等。
作为加热处理的温度，优选为40℃～700℃，还优选40℃～650℃。此外，作为加热处理的时间，没有特殊限制，通常为10秒～24小时程度。
作为化学处理，具体可以列举出例如，使用四氯化钛水溶液进行的化学镀处理、使用羧酸衍生物的化学吸附处理、使用三氯化钛水溶液的电化学性镀处理等。
＜对向电极＞
上述对向电极是指图1所示那样的、与光电极4对向配置的电极5，可以使用例如，金属基板、表面具有导电膜的玻璃基板、树脂基板等。
作为金属基板可以使用铂、金、银、铜、铝、铟、钛等金属。作为树脂基板，除了在构成光电极4的透明基板1中例示的基板(膜)以外，还可以使用不透明或透明性差的通常的树脂基板。
此外，作为设置在表面上的导电膜，可以列举出铂、金、银、铜、铝、铟、钛、镁、钼等的金属；碳；氧化锡、掺锑、氟的氧化锡、氧化锌、掺铝、镓的氧化锌、掺锡的氧化铟等导电性金属氧化物；等。导电膜的厚度、形成方法，可以列举出与构成光电极4的透明导电膜2同样的。
本发明中，作为对向电极5，可以使用在基板上形成导电性高分子膜的电极、导电性高分子膜电极。
作为导电性高分子，具体地说，可以列举出例如，聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等。
在基板上形成导电性高分子膜的方法，可以使用通常作为湿式成膜法被大家知道的浸渍法、旋转涂布法等，由高分子分散液在基板上形成导电高分子膜。
作为导电性高分子分散液，可以使用日本特开2006-169291号公报中公开的聚苯胺分散液、市售品聚噻吩衍生物水分散液(バイトロンP、バイエル公司制)、三菱レイヨン公司制(アクアセーブ，聚苯胺衍生物水溶液)等。
此外，在基板是上述导电基板的情况，除了上述方法以外，还可以通过电解聚合法在基板上形成导电性高分子膜。导电性高分子膜电极还可以使用将通过电解聚合法在电极上形成的导电性高分子膜从电极上剥离下的自立性膜、或使用通常作为湿式成膜法被大家知道的流延法、旋转涂布法等由导电性高分子分散液形成的自立性膜等。这里所说的导电性高分子分散液，是出于方便而将导电性高分子微粒分散在溶剂中的状态和导电性高分子溶解在溶剂中的状态混合存在的分散液，称作导电性高分子分散液。
＜电解质层＞
上述电解质层是如图1所示那样的设置在光电极4和对向电极5之间的电解质层6，本发明的光电转换元件中使用上述本发明的电解质。
本发明的光电转换元件，由于使用了上述本发明的电解质，所以能够实现优异的耐湿性。
本发明的染料敏化太阳能电池，是在构成上述本发明的光电转换元件的光电极上担载有光敏化染料而成的1种光电转换元件。
这里，作为光敏化染料，只要是在可见光区域和/或红外光区域具有吸收的染料就没有特殊限定，可以使用金属配合物或有机染料等。
作为金属配合物，具体地说，可以使用例如，联吡啶结构、三联吡啶结构等配体配位了的钌配合物染料(参照下述式)、铁配合物染料、锇配合物染料、铂配合物染料、铱配合物染料、金属酞菁、金属卟啉等。
另一方面，作为上述有机染料，具体地说，可以使用例如，卟啉系染料、酞菁系染料、花青系染料、部花青系染料、氧杂蒽系染料、香豆素系染料、吲哚系染料、芴系染料、三苯基胺系染料等。
担载光敏化染料的方法没有特殊限定，通过将上述染料溶解在例如水、醇系溶剂、腈系溶剂中，将氧化物半导体多孔质膜3浸渍在染料溶液中，或将染料溶液涂布到氧化物半导体多孔质膜3上，从而担载。
实施例
下面列举实施例来具体说明本发明。但本发明不受这些实施例限定。
＜实施例1～44、比较例1～12＞
＜电解质的配制＞
在混合容器中将下述表1和下述表2(下文中简称作“表1等”。)所示的成分以表1等所示的组成比(质量份)搅拌、混合，从而配制出电解质。
具体地说，以表1等所示的组成比向表1等所示的有机盐化合物的混合液中一边搅拌一边添加表1等所示的层状粘土矿物，得到预先使层状粘土矿物膨润、分散了的凝胶状物质(有机盐化合物/粘土复合体)。
接下来，向所得的复合体中以表1等所示的组成比添加混合表1等所示的碘、和N-甲基苯并咪唑。
需说明的是，在使用表1等所示的有机溶剂的情况，在向上述凝胶状物质中混合碘和N-甲基苯并咪唑后，添加混合有机溶剂。
＜阳离子换算(a1/A)＞
关于各实施例和比较例，求出有机盐化合物1、2(相当于上述有机盐化合物(a1))的阳离子质量相对于所使用的有机盐化合物1～4(相当于上述有机盐化合物(A))的总阳离子质量的比例作为“阳离子换算(a1/A)”(［质量%］)。各有机盐化合物的阳离子质量根据咪唑阳离子的分子量相对于有机盐化合物的分子量的比率计算。
＜染料敏化太阳能电池(光敏化染料：钌配合物染料)的制作＞
在透明导电性玻璃(FTO玻璃、表面电阻15Ω/□、日本板硝子公司制)上涂布氧化钛糊Ti-NanoXideD(SolaroniX公司制)，室温下干燥，然后在450℃的温度下烧结30分钟，从而制造出在透明导电性玻璃上形成氧化钛多孔质膜的光电极。
将制作出的光电极浸渍在钌配合物染料(顺式-(二异硫氰酸基)-N,N′-双(2,2′-联吡啶基-4,4′-二甲酸)钌(II)配合物)(Ruthenium535-bisTBA、SolaroniX公司制)的丁醇/乙腈溶液(体积比：1/1、浓度3×10-4mol/L)中4小时。
然后，用乙腈清洗，在暗处氮气气流下干燥，从而在光电极的氧化钛电极上担载了敏化染料，将其作为光电极使用。
在担载上了光敏化染料的光电极上涂布配制出的上述电解质，将其与在透明导电性玻璃基板(导电面是掺杂了锡的氧化铟、片电阻：8Ω/□、日本板硝子公司制)的表面通过溅射法形成了厚度约100nm的铂薄膜的铂对向电极贴合。在贴合之际，使光电极和铂对向电极之间夹着热熔接膜，在150℃下热熔接，进行电极间的密封，从而得到染料敏化太阳能电池(光敏化染料：钌配合物染料)。
＜染料敏化太阳能电池(光敏化染料：有机染料)的制作＞
除了使用吲哚啉系染料(D149、三菱制纸公司制)来代替钌配合物染料以外，以与染料敏化太阳能电池(光敏化染料：钌配合物染料)同样的方法制作出染料敏化太阳能电池(光敏化染料：有机染料)。
＜评价＞
针对所得的2种染料敏化太阳能电池，分别通过以下所示的方法测定光电转换效率和其保持率，并评价。将该结果示于下述表1等。
＜光电转换效率＞
如图2所示，作为光源使用太阳模拟器，将AM1.5的模拟太阳光以100mＷ/cm2的光强度从光电极侧照射，使用电流电压测定装置(ケースレーインスツルメンツ公司制デジタルソースメーター2400)，求出转换效率［%］。
＜耐湿性(保持率)＞
将测定光电转换效率后的染料敏化太阳能电池在40℃、85%RH的条件下放置1000小时，然后通过与上述同样的方法测定光电转换效率，计算其保持率(加湿后的光电转换效率/加湿前的光电转换效率×100)［%］。
结果在光电转换效率的保持率是80［%］以上时，能够评价为耐湿性优异。
在放置1500小时的条件下也进行同样的评价。
＜耐湿热性(保持率)＞
将测定了光电转换效率的染料敏化太阳能电池在85℃、85%RH的条件下放置1000小时，然后通过与上述同样的方法测定光电转换效率，计算其保持率(加湿后的光电转换效率/加湿前的光电转换效率×100)［%］。
结果在光电转换效率的保持率是80［%］以上时，能够评价为耐湿热性优异。
在放置1500小时的条件下也进行同样的评价。
上述表1等中的各成分使用以下物质。
·有机盐化合物1(MHexImI)：1-甲基-3-己基碘化咪唑盐(比重：1.416g/cm3，メルク公司制)
·有机盐化合物2(MOctImI)：1-甲基-3-辛基碘化咪唑盐(比重：1.335g/cm3，メルク公司制)
·有机盐化合物3(MPImI)：1-甲基-3-丙基碘化咪唑盐(比重：1.536g/cm3，东京化成公司制)
·有机盐化合物4(EMImSCN)：1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐(比重：1.115g/cm3，Merck公司制)
·层状粘土矿物1：合成蒙皂石(商品名：ルーセンタイトSPN(将ルーセンタイトSＷN(平均粒径：0.02～0.05μm，コープケミカル公司制)进行有机化处理而成的有机化层状粘土矿物)，コープケミカル公司制)
·层状粘土矿物2：合成云母(商品名：ソマシフMPE(将ソマシフME(平均粒径：5～7μm，コープケミカル公司制)进行有机化处理而成的有机化层状粘土矿物)，コープケミカル公司制)
·层状粘土矿物3：用季铵和烷基三烷氧基硅烷处理过的硅烷处理有机膨润土(ホージュン公司制)
·有机溶剂1：甲氧基丙腈(沸点：166℃，相对介电常数：25)
如上述表1等所示的结果所明示那样，实施例1～44均耐湿性优异。特别是，使用具有烷基甲硅烷基的层状粘土矿物3的实施例15、16、18、22和24以及实施例35、36、38、42和44，即使在放置1500小时的条件下，耐湿热性也优异。
此外，相对于有机盐化合物的总质量含有10质量%以上有机盐化合物4的实施例1～5，与其含量是10质量%的实施例6和7相比较，耐湿热性优异。这在将实施例8～12与实施例13和14进行比较时也同样。需说明的是，从实施例25～27与实施例28和29之间的比较结果、和实施例30～32与实施例33和34之间的比较结果可知，作为光敏化染料使用有机染料的染料敏化太阳能电池，无论有机盐化合物4的有无，耐湿热性都优异。
此外还知道了，使用有机溶剂1的实施例19～22和实施例39～42，与不含它们的实施例相比较，在保持优异的耐湿性的同时，光电转换效率均变高。
此外，在实施例1～6中，实施例1～4比实施例5、6光电转换效率优异，在实施例8～13中，实施例8～11比实施例12、13光电转换效率优异。
与此相对，还知道，不含有机盐化合物1或有机盐化合物2的比较例1和比较例7、不含层状粘土矿物1的比较例2、3和6以及比较例8、9和12，无论有机溶剂的有无、耐湿性均差，此外，即使含有有机盐化合物4，耐湿热性也差。
此外还知道，“以阳离子换算(a1/A)”是50质量%以下的比较例4和5以及比较例10和11，耐湿性、耐湿热性均差。
附图标记说明
1：透明基板
2：透明导电膜
3：氧化物半导体多孔质膜
4：光电极
5：对向电极
6：电解质层
11：透明基板
12：透明导电膜(ITO、FTO)
13：金属氧化物
14：电解质
15：铂薄膜
16：透明导电膜(ITO、FTO)
17：基板
18：对向电极
Claims (7)
1.一种光电转换元件用电解质，含有具有下述式(1)或(2)所示的阳离子的有机盐化合物A、和层状粘土矿物B，
所述层状粘土矿物B具有烷基甲硅烷基，
所述有机盐化合物A含有以阳离子换算大于50质量％的有机盐化合物a1，
所述有机盐化合物a1是，下述式(1)中的R1可具有的取代基、R2和R3中的至少1个表示碳原子数5～20的可以含有杂原子的烃基时的化合物、或下述式(2)中的R4、R5、R6和R7中的至少1个表示碳原子数5～20的可以含有杂原子的烃基时的化合物，
式(1)中，R1表示碳原子数1～20的可以含有杂原子的烃基，其可以具有碳原子数1～20的可以含有杂原子的取代基，R2和R3分别独立地表示氢原子或碳原子数1～20的可以含有杂原子的烃基，其中，在氮原子含有双键时，R3不存在，
式(2)中，Q表示氮原子、氧原子、磷原子或硫原子，R4、R5、R6和R7分别独立地表示氢原子或碳原子数1～20的可以含有杂原子的烃基，其中，在Q是氧原子或硫原子时，R7不存在，在Q是硫原子时，R4和R5也可以连接在一起，
所述有机盐化合物A含有有机盐化合物a2，
所述有机盐化合物a2是上述式(1)中的R2和R3所表示的烃基是碳原子数1～4的可以含有杂原子的烃基时的化合物、或上述式(2)中的R4、R5、R6和R7所表示的烃基是碳原子数1～4的可以含有杂原子的烃基时的化合物。
2.如权利要求1所述的光电转换元件用电解质，所述有机盐化合物A中的所述有机盐化合物a1的含量，以阳离子换算在90质量％以下。
3.如权利要求1所述的光电转换元件用电解质，所述有机盐化合物A具有硫氰酸根阴离子。
4.如权利要求2所述的光电转换元件用电解质，所述有机盐化合物A具有硫氰酸根阴离子。
5.如权利要求1～4的任一项所述的光电转换元件用电解质，还含有沸点是150℃以上、相对介电常数是20以上的有机溶剂C。
6.一种光电转换元件，具备：
具有透明导电膜和金属氧化物半导体多孔质膜的光电极、
与所述光电极对向配置的对向电极、
配置在所述光电极和所述对向电极之间的电解质层，
所述电解质层是权利要求1～5的任一项所述的光电转换元件用电解质。
7.一种染料敏化太阳能电池，具有权利要求6所述的光电转换元件，在所述光电转换元件的光电极上担载有光敏化染料。
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