DE112010004484T5

DE112010004484T5 - Fotovernetzbare Elektrolytzusammensetzung und farbstoffsensibilisierte Solarzelle

Info

Publication number: DE112010004484T5
Application number: DE112010004484T
Authority: DE
Inventors: Takeya Sakai
Original assignee: Hayashi Engineering Inc
Current assignee: Hayashi Engineering Inc
Priority date: 2009-11-18
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2012-10-11
Also published as: CN102612786B; US20120227806A1; WO2011062170A1; CN102612786A; JP2011108524A; JP5481171B2

Abstract

Offenbart ist eine Elektrolytzusammensetzung, die nützlich ist bei der Gelierung/Verfestigung des Elektrolyts einer farbstoffsensibilisierten Solarzelle, ein aus dieser Elektrolytzusammensetzung gebildeter Elektrolyt und eine farbstoffsensibilisierte Solarzelle. Die Elektrolytzusammensetzung umfasst ein Redoxpaar, eine ionische Flüssigkeit und ein fotovernetzbares Flüssigkristallpolymer mit einer funktionellen Gruppe repräsentiert durch die folgende chemische Formel (1), um den Elektrolyten zu bilden. Darüberhinaus umfasst die farbstoffsensibilisierte Solarzelle 1 eine Fotoelektrode 10, einer Gegenelektrode 20 und den fotovernetzbaren Elektrolyten 30, der zwischen den zwei Elektrodenbahnen eingeschlossen ist. In der Formel ist m 0 oder 1, n 1 bis 3, c 0 oder 1; X ist nicht vorhanden oder ist O, CH2, N=N, C=C, C≡C, COO oder OCO; R1 und R2 repräsentieren jeweils H oder eine Alkylgruppe, eine Alkyloxygruppe oder ein Halogen.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung basiert und nimmt die Priorität der am 18. November 2009 eingereichten japanischen Anmeldung mit der Nummer 2009-263105 in Anspruch, dessen gesamte Offenbarung hiermit unter Bezugnahme als ein Teil dieser Anmeldung eingefügt ist.
Erfindungsgebiet
Diese Erfindung bezieht sich auf einen fotovernetzbaren Elektrolyten, der geliert oder verfestigt wird und in farbstoffsensibilisierten Solarzellen einsetzbar ist und bezieht sich auf eine fotovernetzbare Elektrolytzusammensetzung zur Ausbildung des gelierten oder verfestigten Elektrolyten, und bezieht sich des weiteren auf eine mit dem oben erwähnten Elektrolyten ausgestattete farbstoffsensibilisierte Solarzelle.
Stand der Technik
Solarzellen sind Halbleitervorrichtungen, welche Sonnenlichtenergie direkt in elektrische Energie umwandeln. Der kristalline Siliziumtyp wird als Solarzellen der ersten Generation, der amorphe Siliziumtyp als Solarzellen der zweiten Generation und der Typ als Halbleiterverbindungen (GaAs) als Solarzellen der dritten Generation angesehen. Der farbstoffsensibilisierte Typ wird des weiteren als Solarzelle der vierten Generation angesehen und hat Aufmerksamkeit auf sich gezogen.
Im Allgemeinen wird eine farbstoffsensibilisierte Solarzelle als eine Gratzel-Zelle oder nasse Solarzelle bezeichnet. Zum Beispiel umfasst eine Zelle einer typischen farbstoffsensibilisierten Solarzelle eine Fotoelektrode, eine Gegenelektrode wie Platin und Kohlenstoff, die gegenüberliegend zu der Fotoelektrode angeordnet ist, und einen Elektrolyten, der zwischen diesen zwei Bahnen von Elektroden eingeschlossen ist. Die Fotoelektrode umfasst auf einer transparenten Elektrode gebackenes Titaniumdioxidpulver, um so Pigmente zu absorbieren, wie zum Beispiel ein Rutheniumkomplex. Der Elektrolyt umfasst ein Redoxpaar aus Iod (Redoxpaar: I^–/I₃ ^–); und ein organisches Lösungsmittel wie ein Lösungsmittel des Carbonattyps und ein Lösungsmittel des Nitriltyps als dafür geeignetes Lösungsmittel.
Gemäß einer solchen farbstoffsensibilisierten Solarzelle regt das auf die Zelle auftreffende Licht zunächst die in dem Titaniumdioxid absorbierten Pigmente an und anschließend injizieren die angeregten Pigmente Elektronen in das Titaniumdioxid. Im Ergebnis dienen die Pigmente als ein Oxidationsmittel zur Aufnahme der Elektronen von einem Reduktionsmittel (I^–) in dem Elektrolyten und anschließend kehrt das Oxidationsmittel aus Pigmenten zu einem Grundzustand zurück. Das Reduktionsmittel in dem Elektrolyten wandelt sich in ein Oxidationsmittel (I₃ ^–) um und das Oxidationsmittel in dem Elektrolyten kann wieder ein Elektron auf der Gegenelektrode aufnehmen, um so zu einem Reduktionsmittel (I^–) zurückzukehren. Auf diese Weise wird durch die Herstellung einer Elektronenzirkulation zwischen den beiden Elektronen der photovoltaische Strom in der farbstoffsensibilisierten Solarzelle generiert.
Jedoch wird, wenn solch ein verflüssigter Elektrolyt einen Flüssigkeitsaustritt und eine Lösungsmittelverdampfung verursacht, sich die Zellleistung verschlechtern. Um die Haltbarkeit von farbstoffsensibilisierten Solarzellen zu verbessern, ist es notwendig, den Flüssigkeitsaustritt und die Lösungsmittelverdampfung aus dem Elektrolyten zu verhindern. Daher ist es für Solarzellen erforderlich, eine komplizierte Dichtungsstruktur aufzuweisen, um solch ein Problem zu verhindern. Die Dichtungsstruktur zur Verhinderung des Flüssigkeitsaustritts und der Lösungsmittelverdampfung des Elektrolyten ist jedoch von Nachteil in der Herstellung. Aus diesem Grund wurde die technische Entwicklung zur Verfestigung des Elektrolyten fortgesetzt.
Als ein Verfahren zur Gelierung eines Elektrolyten wurden physikalische Vernetzungsarten und chemische Vernetzungsarten der Gelierung erwähnt. Die physikalisch vernetzten Geliermittel wie zum Beispiel Polyacrylnitril oder selbstorganisierende Geliermittel nutzen die Gelierungseigenschaften in einer normalen Temperaturatmosphäre aus. Bei einer hohen Temperatur sind sie flüssig, um in eine Zelle injiziert zu werden und anschließend bei einer normalen Temperatur zu gelieren. Jedoch kann solch ein physikalisch vernetztes Gel bei hohen Temperaturen einen Flüssigkeitsaustritt verursachen, da deren Fließfähigkeit mit steigenden Temperaturen zunimmt.
Auf der anderen Seite werden bei einer Gelierung mittels chemischer Vernetzung ein Monomer oder Oligomer mit einer Acryl- oder Metacrylgruppe und einem radikalischen Polymerisationsinitiator zu einer Elektrolytlösung gegeben, um darin aufgelöst zu werden und in eine Zelle injiziert zu werden, bei anschließender Radikalpolymerisation in der Zelle. Jedoch besteht in dem Fall der Verwendung des Elektrolyten für farbstoffsensibilisierte Solarzellen ein Problem, dass die Vernetzung nicht vollständig durchgeführt wird, da Iod als ein Polymerisationsinhibitor wirkt.
Aus diesem Grund wurde das Verfahren des Einführens des Iods nach der Gelierung eines Elektrolyten durch W. Kubo, Y. Makimoto, T. Kitamura, Y. Wada und S. Yanagida, Chem. Lett., 948 (2002) vorgeschlagen, aber dieses Verfahren verkompliziert das Herstellungsverfahren und verlangsamt die Diffusionsrate des Iods in dem Elektrolyten, was in einer verringerten elektromotorischen Kraft resultiert.
(Nicht Patentdokument 1) W. Kubo, Y. Makimoto, T. Kitamura, Y. Wada und S. Yanagida, Chem. Lett., 948 (2002).
Offenbarung der Erfindung
Das von der Erfindung zu lösende Problem
Entsprechend ist angesichts der Probleme solch konventioneller Technologie ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer Elektrolytzusammensetzung, die bei der Gelierung oder Verfestigung eines Elektrolyten einer farbstoffsensibilisierten Solarzelle effektiv ist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer farbstoffsensibilisierten Solarzelle umfassend solch eine Elektrolytzusammensetzung.
Mittel zur Lösung des Problems
Als ein Ergebnis von den Erfindern der vorliegenden Erfindung in einem Versuch durchgeführten intensiven Studien, um das Problem der konventionellen Technologie zu lösen, wurde gefunden, dass (i) ein Polymer enthaltend die funktionelle Gruppe, die in der unten definierten chemischen Formel (1) gezeigt ist, eine fotovernetzbare Reaktion auch in Gegenwart von Redoxpaaren, wie dem Iod, durchführen kann, dass (ii) der mittels einer fotovernetzbaren Reaktion gelierte oder verfestigte Elektrolyt die Haltbarkeit von farbstoffsensibilisierten Solarzellen durch Unterdrückung von deren Fließfähigkeit unter einer Atmosphäre mit hoher Temperatur verbessern kann, und dass (iii) solch eine farbstoffsensibilisierte Solarzelle ebenfalls ausgezeichnet in der Generierung von photovoltaischem Strom ist und letztendlich die Erfindung vollendet wurde.
Das heißt, dass die vorliegende Erfindung eine fotovernetzbare Elektrolytzusammensetzung umfassend ein Redoxpaar, eine ionische Flüssigkeit, und ein fotovernetzbares flüssiges Kristallpolymer mit einer funktionellen Gruppe repräsentiert bei der folgenden chemischen Formel (1) aufweist:
wobei m 0 oder 1, n 1 bis 3, c 0 oder 1 ist, X nicht vorhanden ist oder O, CH₂, N=N, C=C, C≡C, COO oder OCO ist; R₁ und R₂ jeweils H, eine Alkylgruppe, eine Alkyloxygruppe oder ein Halogen darstellen.
Zum Beispiel kann das oben erwähnte Redoxpaar ein Redoxpaar wie z. B. Iod sein, und die oben erwähnte ionische Flüssigkeit kann eine Stickstoff enthaltene heterozyklische Verbindung, ein alizyklisches Amin, ein fettiges Amin oder ein aromatisches Amin sein.
Des weiteren enthält die vorliegende Erfindung ebenfalls einen fotovernetzten Elektrolyten, der mittels Lichtbestrahlung (zum Beispiel Bestrahlung mit UV-Licht der Wellenlänge 380 nm oder weniger) der oben erwähnten Elektrolytzusammensetzung gebildet wird.
Des weiteren enthält die vorliegende Erfindung ebenfalls eine farbstoffsensibilisierte Solarzelle umfassend eine Fotoelektrode mit einer Aufnahmeoberfläche auf einer Seite, eine Gegenelektrode angeordnet auf der der Aufnahmeoberfläche der Fotoelektrode gegenüberliegenden Seite und den oben erwähnten fotovernetzten Elektrolyten der zwischen diesen zwei Bahnen von Elektroden eingeschlossen ist.
Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung den Begriff „Elektrolytzusammensetzung” als ein Material vor dem Einschluss in eine Batteriezelle definiert und den Begriff „Elektrolyt” als ein Material nach dessen Einschluss in die Batteriezelle definiert.
Ergebnis der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, da das Polymer mit einer spezifischen funktionellen Gruppe in der Elektrolytzusammensetzung enthalten ist, die fotovernetzende Reaktion selbst in Gegenwart eines Redoxpaares wie dem Iod, in der Elektrolytzusammensetzung durch Lichtbestrahlung durchgeführt werden.
Der resultierende gelierte oder verfestigte Elektrolyt kann eine Solarzelle mit einem hervorragenden photovoltaischem Strom ergeben, während der Elektrolytfluss inhibiert ist und kann die Haltbarkeit einer farbstoffsensibilisierten Solarzelle selbst unter einer Atmosphäre mit hohen Temperaturen verbessern.
Des weiteren können durch Bestrahlung der Elektrolytzusammensetzung der vorliegenden Erfindung mit ultraviolettem Licht die Zelleigenschaften verbessert werden, um so den fotovoltaischen Strom der farbstoffsensibilisierten Solarzelle zu verstärken.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In jedem Fall wird die vorliegende Erfindung verständlicher durch die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Berücksichtigung der beiliegenden Zeichnungen. Die Ausführungsformen und die Zeichnungen sind jedoch lediglich zum Zwecke der Illustration und Erklärung gedacht und sollen nicht zur Limitierung des Umfangs der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Form dienen, da der Umfang durch die beigefügten Ansprüche bestimmt wird.
1 ist eine Schnittansicht, die die farbstoffsensibilisierte Solarzelle enthaltend die Elektrolytzusammensetzung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Figur, die die Beziehung zwischen dem Wert des fotovoltaischen Stroms und der Menge des UV-Lichtes zeigt, welches von der Rückseite der Gegenelektrode in den Beispielen und Vergleichsbeispielen der vorliegenden Erfindung gestrahlt wird.
3 ist eine Ansicht, die ein Bild einer mit UV-Licht bestrahlten Elektrolytzusammensetzung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, das durch Betrachtung unter Verwendung eines Polarisationsmikroskops mit gekreuztem Nicol erhalten wurde.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
(Farbstoffsensibilisierte Solarzelle)
1 ist eine Schnittansicht, die eine Ausführungsform der farbstoffsensibilisierten Solarzelle umfassend eine Elektrolytzusammensetzung dieser Erfindung zeigt.
Die farbstoffsensibilisierte Solarzelle 1 umfasst schematisch eine Fotoelektrode 10 mit einer Aufnahmeoberfläche 11, eine Gegenelektrode 20, die auf der gegenüberliegenden Seite der Aufnahmeoberfläche der Fotoelektrode 10 angeordnet ist, und einen Elektrolyten 30, der zwischen den zwei Bahnen dieser Elektroden eingeschlossen ist. Die Fotoelektrode 10 umfasst eine transparente Elektrode 12, die aus Glas, transparentem Polymerfilm oder ähnlichem gebildet ist, und eine farbstoffabsorbierende Schicht 14, die auf der Seite des Elektrolyten 30 (nämlich der der Aufnahmeoberfläche 11 gegenüberliegenden Seite) der transparenten Elektrode 12 ausgebildet ist. Die farbstoffabsorbierende Schicht umfasst einen farbstoffsensitiven Farbstoff wie einen Rutheniumkomplex, der physikalisch oder chemisch durch einen porösen Gegenstand des Metalloxids (zum Beispiel Titandioxid) absorbiert wird, der in der Lage ist, den sensibilisierten Farbstoff zu stützen. Auf der anderen Seite umfasst die Gegenelektrode 20 eine transparente Elektrode 22 und eine elektrische Leitungsschicht 24, die auf der Seite des Elektrolyten 30 der transparenten Elektrode 22 ausgebildet ist.
(Fotovernetzbare Elektrolytzusammensetzung)
Die Elektrolytzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Redoxpaar, eine ionische Flüssigkeit und ein fotovernetzbares Flüssigkristallpolymer mit einer funktionellen Gruppe, die durch die folgende chemische Formel (1) gezeigt ist:
(Redoxpaar)
Das Redoxpaar kann geeigneterweise ausgewählt sein aus dem was im Allgemeinen in Elektrolytschichten verwendet wird. Spezifisch werden ein Redoxpaar aus Iod und ein Redoxpaar aus Brom bevorzugt verwendet. Als das Redoxpaar aus Iod kann die genannte Kombination von Iod und verschiedenen Iodiden (zum Beispiel Lithiumiodid, Natriumiodid, Kaliumiodid, Kalziumiodid, TPAI (Tetrapropylammoniumiodid) etc.) verwendet werden. Darüber hinaus kann als das Redoxpaar aus Brom die Kombination aus Brom und verschiedenen Bromiden (zum Beispiel Lithiumbromid, Natriumbromid, Kaliumbromid, Kalziumbromid etc.) genannt werden. Diese Redoxpaare können einzeln oder in Kombination aus zwei oder mehreren verwendet werden.
(Ionische Flüssigkeit)
Als ionische Flüssigkeit (bei normaler Temperatur geschmolzenes Salz) können Stickstoff enthaltene heterozyklische Verbindungen, alizyklische Amine, fettige Amine und aromatische Amine genannt werden. Diese ionischen Flüssigkeiten können entweder einzeln oder in Verbindung von zwei oder mehreren verwendet werden.
Darunter können geeigneterweise ionische Flüssigkeiten des Imidazoliumtyps, Pyridiumtyps, alizyklischen Amintyps und fettigen Amintyps verwendet werden. Bevorzugterweise können enthalten sein vom Imidazoliumtyp [zum Beispiel 1-C_1-20-Alkyl-3-Methylimidazolium, 1-C_1-20-Alkyl-2,3-Dimethylimidazolium, Imidazoliumiodidverbindungen (zum Beispiel 1,2-Dimethyl-3-n-Propylimidazoliumiodid, 1-Methyl-3-n-Propylimidazoliumiodid, 1-Propyl-3-Methylimidazoliumiodid, 1-Butyl-3-Methylimidazoliumiodid, 1-Butyl-2,3-Dimethylimidazoliumiodid, 1-Hexyl-3-Methlyimidazoliumiodid, etc.). Insbesondere sind vom Standpunkt der Anwendbarkeit als ein Redoxpaar Imidazoliumiodidverbindungen bevorzugter.
(Fotovernetzbares Flüssigkristallpolymer)
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete fotovernetzbare Flüssigkristallpolymer weist die funktionelle Gruppe repräsentiert in der folgenden chemischen Formel (1) auf.
wobei m 0 oder 1 ist, n 1 bis 3, c 0 oder 1 ist, X nicht vorhanden ist oder O, CH₂, N=N, C=C, C≡C, COO oder OCO ist; R₁ und R₂ jeweils unabhängig voneinander H, eine Alkylgruppe, eine Alkyloxygruppe oder ein Halogen (zum Beispiel Chor, Fluor, Brom, etc.) darstellen.
Die Alkylgruppen in R₁ und R₂ können entweder eine lineare Kette oder eine verzweigte Kette sein. Die Anzahl der Kohlenstoffatome ist gewöhnlicherweise zwischen 1 bis 10. Spezifischer können genannt werden Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe, i-Propylgruppe, Butylgruppe, i-Butylgruppe, t-Butylgruppe, Pentylgruppe, Hexylgruppe, Heptylgruppe, Ocylgruppe, 2-Ethylhexylgruppe, Nonylgruppe, Decylgruppe, und weitere. Darunter sind bevorzugterweise C_1-4Alkylgruppen wie Methylgruppe und Ethylgruppe enthalten.
Die Alkyloxygruppe in R₁ und R₂ kann entweder eine lineare Kette oder eine verzweigte Kette sein. Die Anzahl der Kohlenstoffatome ist gewöhnlicherweise zwischen 1 bis 10. Spezifischer seien hier genannt Methoxygruppe, Ethoxygruppe, Propyloxygruppe, i-Propyloxygruppe, Butoxygruppe, i-Butoxygruppe, t-Butoxygruppe, Pentyloxygruppe, Hexyloxygruppe, Cyclohexyloxygruppe, Heptyloxygruppe, Octyloxygruppe, 2-Ethylhexyloxygruppe, Nonyloxygruppe, Decyloxygruppe und weitere. Darunter sind bevorzugterweise C_1-4Alkyloxygruppen, wie zum Beispiel Methoxygruppe und Ethoxygruppe enthalten.
Unter den funktionellen Gruppen repräsentiert durch die Formel (1) kann die funktionelle Gruppe bevorzugterweise so sein, dass m 1 ist, n 1 bis 3 ist, c 0 oder 1 ist, X nicht vorhanden ist oder O, CH₂, COO oder OCO ist; R₁ und R₂ jeweils unabhängig voneinander H, eine C_1-4Alkylgruppe oder eine C_1-4Alkyloxygruppe darstellen; und noch bevorzugter derart sein, dass m 1 ist, n 1 bis 2 ist, c 0 ist, R₂ H, eine C_1-4Alkylgruppe oder eine C_1-4Alkyloxygruppe ist.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete fotovernetzbare flüssige Kristallpolymer ist ein Molekül mit einer Carboxylgruppe an dem Ende der Seitenkette, welche ein Salz ausbildet, wenn es zu der oben erwähnten ionischen Flüssigkeit zugefügt wird. Zwei Carboxylgruppen an dem Ende der Seitenkette der zwei Polymermoleküle dimerisieren unter Ausbildung einer Wasserstoffbindung und dabei bildet dieses Polymer starre Strukturen aus, um so eine flüssige kristalline Eigenschaft aufzuweisen. Das Polymer weist auch eine fotovernetzbare Eigenschaft auf, wobei die Fotoreaktion der zwei Enden der Seitenketten mittels optischer Bestrahlung mit Licht einer geeigneten Wellenlänge (zum Beispiel UV-Bestrahlung von 380 nm oder weniger) unter Ausbildung einer Cyklobutan-Bindung durchgeführt wird.
Das fotovernetzbare flüssige Kristalltyppolymer kann eine flüssige kristalline Phase bei 80–250°C und bevorzugterweise bei 100–200°C zeigen. Es ist anzumerken, dass die flüssige kristalline Phase durch Beobachtung mittels Polarisationsmikroskopie, dynamischer Differenzkalorimetrie, Röntgenbeugungsmessung und ähnlichem bestätigt werden kann. Darüber hinaus kann das Zahlenmittel des Molekulargewichtes des fotovernetzbaren flüssigen Kristallpolymers angezeigt als das Molekulargewicht von Polystyren zum Beispiel zwischen 15.000 bis 45.000, bevorzugt zwischen 20.000 und 40.000 sein.
Solch ein fotovernetzbares flüssiges Kristallpolymer kann ein Homopolymer von identischen Monomeren enthaltend eine Seitenkette (fotosensibilisierte Gruppe) repräsentiert durch die chemische Formel (1) oder kann ein Copolymer von verschiedenen Monomeren sein, wobei jedes der Monomere eine Seitenkette repräsentiert durch die chemische Formel (1) enthält. Des weiteren ist es auch möglich, eine Einheit enthaltend eine Seitenkette repräsentiert durch die chemische Formel (1) mit einer Einheit, welche nicht eine fotosensibilisierte Gruppe enthält, zu copolymerisieren. Des Weiteren ist es auch möglich, solange wie das fotovernetzbare flüssige Kristallpolymer flüssige Kristallinität aufweist, eine Einheit enthaltend eine fotosensibilisierte Gruppe mit einem Monomer, welches keine flüssige Kristallinität aufweist, zu copolymerisieren.
Solch ein Monomer weist eine polymerisierbare Gruppe zur Polymerisation auf und die polymerisierbare Gruppe kann eine Additions-polymerisierbare Gruppe oder eine Kondensations-polymerisierbare Gruppe sein. Als eine Additions-polymerisierbare Gruppe können ungesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppen (Vinylgruppe, Allylgruppe), ungesättigte aliphatische Carboxylgruppen (Acryloylgruppe, Methacrylolylgruppe etc.) und ähnliches genannt werden. Diese Additions-polymerisierbaren Gruppen können einzeln oder in Kombination von zweien oder mehreren verwendet werden. Die Polymerisation der Additions-polymerisierbaren Gruppen kann unter Verwendung von einem bekannten oder üblichen Polymerisationsinitiator ausgeführt werden. Beispiele von Polymerisationsinitiatoren können Azoverbindungen (zum Beispiel Azobisisobutyronitril), Peroxide (zum Beispiel Benzoylperoxid) und ähnliches enthalten. Darüber hinaus kann als eine Kondensations-polymerisierbare Gruppe eine Hydroxylgruppe (enthaltend Silanolgruppen), Aminogruppen und ähnliches genannt werden. Es ist anzumerken dass die Silanolgruppe üblicherweise durch Hydrolyse einer Organochlorosilanverbindung in vielen Fällen hergestellt wird.
In der Elektrolytzusammensetzung ist die zuzusetzende Menge Q (Gew%) an fotovernetzbarem flüssigem Kristallpolymer bevorzugterweise in dem Bereich von 5 Gew% < Q < 95 Gew% basierend auf der Gesamtmenge (100 Gew%) eines Redoxpaares, einer ionischen Flüssigkeit, und einem fotovernetzbaren flüssigen Kristallpolymer. Die Menge Q ist noch bevorzugter 10 Gew% ≤ Q ≤ 75 Gew%. Wenn die zuzugebende Menge Q zu klein ist, kann die Gelierung oder Verfestigung des Elektrolyten nicht vollständig ausgeführt werden, was in einem Flüssigkeitsverlust resultiert. Ist im Gegensatz die zuzugebende Menge Q zu groß, kann die Diffusion des Redoxpaares inhibiert werden, was in einer verringerten Batterieleistung resultiert.
Darüber hinaus kann das Verhältnis des fotovernetzbaren flüssigen Kristallpolymers und der ionischen Flüssigkeit ein Gewichtsverhältnis des ersteren/letzteren = ungefähr 7/93 bis 90/10 sein und kann bevorzugt ungefähr 10/90 bis 85/15 sein.
Zusätzlich kann die Elektrolytzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verschiedene Additive (ein Dispergiermittel, ein Verlaufsmittel, ein Weichmacher, ein Antischaummittel etc.), falls nötig, enthalten.
(Fotovernetzter Elektrolyt)
Bei der Herstellung einer farbstoffsensibilisierten Solarzelle mit der Elektrolytzusammensetzung der vorliegenden Erfindung können verschiedene Verfahren verwendet werden, solange der aus der Elektrolytzusammensetzung gebildete Elektrolyt von den Bahnen der Fotoelektrode und Gegenelektrode eingeschlossen ist. Zum Beispiel kann (i) die Zelle durch Auflösen der oben genannten Elektrolytzusammensetzung in einem organischen Lösungsmittel oder durch Schmelzen der der oben genannten Elektrolytzusammensetzung unter Hitze zur Herstellung einer flüssigen Elektrolytzusammensetzung und Auftragen der Flüssigkeit auf eine Fotoelektrode und/oder einer Gegenelektrode zur Verbindung dieser zwei Elektroden hergestellt werden. Alternativ kann (ii) die Zelle durch Einführen der oben genannten flüssigen Elektrolytzusammensetzung in den Spalt der zwei gegenüberliegenden Elektroden hergestellt werden.
In jedem der Fälle (i) oder (ii) kann die Elektrolytzusammensetzung zwischen den zwei Elektroden geliert oder verfestigt werden, um so effektiv die Verdampfung des Lösungsmittels oder einen Flüssigkeitsaustritt des Elektrolyten sogar ohne ein Dichtungsmittel zu vermeiden.
Daher kann, da das eine durch die chemische Formel (1) repräsentierte funktionelle Gruppe enthaltene Polymer eine flüssige Kristallinität als auch eine fotovernetzbare Eigenschaft aufweist, der Elektrolyt der vorliegenden Erfindung enthaltend solch ein Polymer durch optische Bestrahlung zu einer Solarzelle vernetzt werden, um es der Solarzelle zu ermöglichen, sowohl eine verbesserte Haltbarkeit als auch eine exzellente Zellleistung aufzuweisen.
Darüber hinaus kann, wenn nötig, ultraviolette Strahlung auf den Elektrolyten, der zwischen einer Fotoelektrode und einer Gegenelektrode eingeschlossen ist, eingestrahlt werden, um so den Elektrolyten noch weiter zu verstärken. Wie in den unten genannten Ausführungsbeispielen gezeigt, wurde bestätigt, dass der mit UV-Licht bestrahlte Elektrolyt einige Teile mit einer Lichteindringtiefe bei Betrachtung durch ein Polarisationsmikroskop unter gekreuzter Nicol aufwies als auch dass solch ein mit UV-Licht bestrahlter Elektrolyt verbesserte Zelleigenschaften aufwies.
Es wird angenommen, dass solch eine Lichteindringtiefe durch die Ausbildung von kleinen Domänen in dem Elektrolyten verursacht wird, die die phasenseparierte Struktur in dem Elektrolyten anzeigt. Referenz 1 [Functional Material, Volume 24, Nr. 11, Seite 60, CMC Veröffentlichung (2004)] beschreibt einige Beispiele, in welchen die Eigenschaften einer Solarzelle durch die phasenseparierte Struktur verbessert werden. Daher wird der gleiche Mechanismus wie in den oben genannten Beispielen für den Elektrolyten der vorliegenden Erfindung angenommen, die zu verbessernden Zelleigenschaften durch die phasenseparierte Struktur führen.
Beispiele
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung durch einige Beispiele dargestellt, welche nicht eine Limitierung des Umfangs der vorliegenden Erfindung darstellen.
Das Verfahren zur Synthese von in den Beispielen der vorliegenden Erfindung verwendeten Geliermitteln für Elektrolyte ist im Folgenden gezeigt.
Monomer 1
In 150 ml von Ethanol (hergestellt durch NACALAI TESQUE, INC.) und 150 ml von Wasser werden 100 g trans-p-Cumarinsäure (hergestellt von Tokio Chemical Industrie Co., Ltd.) und 130 g 6-Chloro-1-hexanol (hergestellt von Tokio Chemical Industrie Co., Ltd.) und 100 g Kaliumhydroxid zugegeben und die Mischung wird unter Relfuxbedingungen für 7 Stunden gerührt. Das Ergebnis wurde in Ethanol rekristallisiert, um 4-(6-Hydroxyhexyloxy)Zimtsäure zu erhalten. Anschließend werden in 40 ml Chloroform 10 g des erhaltenen Produktes, 40 g Methacrylsäure, 0,8 g Schwefelsäure und 0,2 g Hydrochinon zugegeben und miteinander vermischt, und die Mischung wird unter Refluxbedingungen für 8 Stunden unter Abfuhr des durch die Dehydrationsreaktion gebildeten Wassers unter Verwendung einer Dean-Stark-Röhre entfernt. Die so erhaltene Reaktionsflüssigkeit wird mit einem Rotationsverdampfer konzentriert, und anschließend in 2 Liter Wasser entleert, um einen ausgefällten Feststoff zu erhalten. Nach Filtration des ausgefällten Feststoffes wird der Feststoff mit Aceton rekristallisiert, um ein Monomer gezeigt in der folgenden chemischen Formel (2) zu synthetisieren.
(Polymer 1)
Das Monomer 1 wird in 1,4-Dioxan mit einer Konzentration von 20 Gew% gelöst und anschließend wird AIBN (Azobisisobutyronitril) als ein Polymerisationsinitiator mit einer Konzentration von 2 Mol% zugegeben und anschließend wird die Mischung unter einer Atmosphäre von 70°C für 12 Stunden verweilen gelassen, um die Polymerisation auszuführen. Die resultierende Polymerisationslösung wurde in 5 Volumen Methanol ausgeleert, um einen ausgefällten Feststoff zu erhalten. Der Feststoff wurde gefiltert und getrocknet, um ein Polymer 1 zu erhalten (das Zahlenmittel des Molekulargewichtes angezeigt als Styren Molekulargewicht: ungefähr 30.000). Dieses Polymer 1 liegt als eine flüssige kristalline Phase in dem Bereich von 135 und 137°C vor.
Die folgenden Beispiele sind Beispiele von farbstoffsensibilisierten Solarzellen hergestellt unter der Verwendung von Elektrolytzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung.
(Beispiel 1)
Die Fotoelektrode wurde wie folgt hergestellt. Die Titaniumoxidpaste (hergestellt durch NISHINODA DENKO Co., Ltd.) wurde auf ein Glassubstrat (hergestellt durch NISHINODA DENKO Co., Ltd.) beschichtet (beschichtete Fläche: 6 cm²), auf welchem ein ITO (Indiumzinnoxid) transparenter Elektrodenfilm ausgebildet war, und getrocknet. Anschließend wurde das beschichtete Substrat mit Wärme mit einer auf 400°C erwärmten heißen Platte behandelt, um einen Titanoxidfilm auf der ITO-Elektrode auszubilden. Das mit Titaniumoxid beschichtete Glassubstrat wurde in eine wässrige Lösung aus extrahiertem Hibiskusfarbstoff (hergestellt durch NISHINODA DENKO Co., Ltd.) für 12 Stunden getaucht, um es der Oberfläche des Titaniumoxidfilms zu ermöglichen, den Farbstoff aufzunehmen.
Auf der anderen Seite wurde als eine Gegenelektrode ein Glassubstrat umfassend auf der Oberfläche eine ITO-Übertragungselektrode (hergestellt durch NISHINODA DENKO Co., Ltd.) verwendet, wobei die ITO-Übertragungselektrode mit einem Bleistift geschwärzt wurde, um eine Kohlenstoffbeschichtung auszubilden.
Unter Verwendung von Dimethylsulfoxid (hergestellt durch NACALAI TESQUE, INC.) als Lösungsmittel wurden 3 Gew% des Polymers 1, 17 Gew% von 1-Butyl-3-Methylimidazoliumiodid (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) im Folgenden als i BM-IMD bezeichnet, 0,1 Gew% Iod (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) und 0,1 Gew% Lithiumiodid (hergestellt von KISHIDA CHEMICAL Co., Ltd.) zugeführt, um einen Elektrolyten herzustellen. In dem Elektrolyten beträgt das Gewichtsverhältnis des Polymers 1 und BM-IMD 15:85.
Diese Lösung wurde sowohl auf die gesamte Oberfläche des Titaniumoxidfilms aufgetragen, der den Farbstoff trägt und auf der Oberfläche der ITO transparenten Elektrode ausgebildet ist, als auch der gesamten Oberfläche des Kohlenstofffilms der Gegenelektrode aufgetragen, anschließend wurden beide Substrate auf einer heißen Platte bei einer Temperatur von 85°C für 15 Minuten platziert, um das Dimethylsulfoxidlösungsmittel zu verdampfen. Anschließend wurde die Temperatur der heißen Platte auf 120°C erhöht, um beide Substrate ausreichend zu erwärmen, und dann wurden die erwärmten Substrate unter Kontaktierung der Oberfläche des Kohlenstofffilms mit der Oberfläche des Titaniumoxidfilms, die mit der Lösung der Elektrolytzusammensetzung beschichtet ist, gepresst. Dann wurden diese unter Druck verbundenen Substrate stehengelassen, um auf eine Raumtemperatur unter Herstellung einer Zelle abzukühlen. Obwohl die Zelle nicht mit einem speziellen Dichtungsmechanismus zur Vermeidung der Lösungsmittelverdampfung oder eines Flüssigkeitsaustritts versehen wurde, trat weder ein Austritt der elektrolytischen Flüssigkeit noch eine Verdampfung des Lösungsmittels in der erhaltenen Zelle auf. Es ist anzumerken, dass die Verdampfung des Lösungsmittels durch visuelle Beobachtung bestimmt wurde und in dem Fall, in welchem die Menge des Lösungsmittels zwischen den Substraten sich eindeutig verringerte, wurden als „Verdampfen des Lösungsmittels” betrachtet.
(Beispiel 2)
Die Fotoelektrode und die Gegenelektrode wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt. Unter Verwendung von Dimethylsulfoxid (hergestellt durch NACALAI TESQUE, INC.) als einem Lösungsmittel wurden 2 Gew% des Polymers 1, 18 Gew% von BM-IMD (hergestellt von Tokyo Chemical Industrie Co., Ltd.), 0,1 Gew% Iod (hergestellt von Tokyo Chemical Industrie Co., Ltd.) und 0,1 Gew% Lithiumiodid (hergestellt von KISHIDA CHEMICAL Co., Ltd.) zugefügt, um einen Elektrolyten herzustellen. In dem Elektrolyten beträgt das Gewichtsverhältnis des Polymers 1 und BM-IMD 10:90. Unter Verwendung dieser Lösung wurde eine Zelle in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Obwohl die Zelle nicht mit einem speziellen Dichtungsmechanismus zur Vermeidung der Verdampfung des Lösungsmittels oder des Flüssigkeitsaustritts versehen wurde, traten weder ein Austritt der elektrolytischen Flüssigkeit noch eine Verdampfung des Lösungsmittels in der erhaltenen Zelle auf.
(Beispiel 3)
Die Fotoelektrode und die Gegenelektrode wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Unter Verwendung von Dimethylsulfoxid, (hergestellt von NACALAI TESQUE, INC.), als einem Lösungsmittel, wurden 15 Gew% des Polymers 1, 5 Gew% BM-IMD (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., LTD.), 0,1 Gew% Iod (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) und 0,1 Gew% Lithiumiodid (hergestellt von KISHIDA CHEMICAL Co., Ltd.) zugegeben, um einen Elektrolyten herzustellen. In dem Elektrolyten beträgt das Gewichtsverhältnis des Polymers 1 und BM-IMD 7,5:2,5. Unter Verwendung dieser Lösung wurde eine Zelle in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Obwohl die Zelle nicht mit einem speziellen Dichtungsmechanismus zur Vermeidung der Verdampfung des Lösungsmittels oder Flüssigkeitsaustritt versehen wurde, traten weder ein Austritt der elektrolytischen Flüssigkeit noch eine Verdampfung des Lösungsmittels in der erhaltenen Zelle auf.
(Beispiel 4)
Eine Zelle hergestellt in derselben Weise wie in Beispiel 1 wurde mit ultraviolettem Licht mit 3,8 J/cm² unter Verwendung einer 250 W Hochdruckquecksilberdampflampe von der Rückseite der Gegenelektrode bestrahlt.
Darüber hinaus wurde bestätigt, wenn die Dimethylsulfoxidlösung der Elektrolytzusammensetzung des Beispiels 1 auf die Gegenelektrode beschichtet und getrocknet wurde, um einen getrockneten Elektrolytfilm zu erhalten, dass die Fließfähigkeit des getrockneten Films unter einer Hochtemperaturatmosphäre (120°C) inhibiert war. In der so hergestellten Zelle traten, obwohl die Zelle nicht mit einem speziellen Dichtungsmechanismus zum Verhindern der Verdampfung des Lösungsmittels oder eines Flüssigkeitsaustritts versehen war, weder ein Austritt der elektrolytischen Flüssigkeit noch eine Verdampfung des Lösungsmittels in der erhaltenen Zelle auf.
(Vergleichsbeispiel 1)
Die Fotoelektrode und die Gegenelektrode wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, und diese zwei Elektroden wurden mit einem Clip befestigt. Anschließend wurde die Elektrolytlösung (hergestellt von NISHINODA DENCO Co., Ltd.) in den Spalt zwischen den zwei Elektroden eingefüllt, und die Zelle des Vergleichsbeispiels 1 wurde hergestellt. Wie in dem Beispiel 1 war die Zelle nicht mit einem speziellen Dichtungsmechanismus zum Verhindern der Verdampfung des Lösungsmittels oder des Flüssigkeitsaustrittes versehen. Es wurde bestätigt, dass die erhaltene Zelle sowohl einen Austritt von elektrolytischer Flüssigkeit als auch eine Verdampfung des Lösungsmittels verursacht. Insbesondere reduzierte sich in diesem Fall die Menge des Lösungsmittels zwischen dem Spalt der Substrate drastisch, so dass die Substratoberfläche austrocknete.
(Vergleichsbeispiel 2)
Die Fotoelektrode und die Gegenelektrode wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt und diese zwei Elektroden wurden mit einem Clip befestigt. Anschließend wurde die elektrolytische Lösung hergestellt durch Lösen von 0,5 Gew% Iod (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) und 0,5 Gew% Lithiumiodid (hergestellt von KISHIDA CHEMICAL Co., Ltd.) in BM-IMD (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) in den Spalt der zwei Elektroden gefüllt und die Zelle des Vergleichsbeispiels 2 wurde hergestellt. Wie in dem Beispiel 1 wurde die Zelle nicht mit einem speziellen Dichtungsmechanismus zum Verhindern der Verdampfung des Lösungsmittels oder des Flüssigkeitsaustritts versehen. Es wurde bestätigt, dass die erhaltene Zelle einen Austritt der elektrolytischen Flüssigkeit verursacht.
(Vergleichsbeispiel 3)
Die Fotoelektrode und die Gegenelektrode wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die elektrolytische Lösung wurde unter der Verwendung von Dimethylsulfoxid (hergestellt von NACALAI TESQUE, INC.) als einem Lösungsmittel zum Auflösen von 20 Gew% des Polymers 1, 0,1 Gew% Iod (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) und 0,1 Gew% Lithiumiodid (hergestellt durch KISHIDA CHEMICAL Co., Ltd.) hergestellt. Das Gewichtsverhältnis des Polymers 1 und BM-IMD beträgt 10:0. Unter Verwendung dieser Lösung wurde eine Zelle in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Obwohl die Zelle nicht mit einem speziellen Dichtungsmechanismus zum Verhindern der Verdampfung des Lösungsmittels oder des Flüssigkeitsaustritts versehen war, traten weder ein Austritt der elektrolytischen Flüssigkeit noch eine Verdampfung des Lösungsmittels in der erhaltenen Zelle auf. Jedoch wies die Zelle eine extrem reduzierte photovoltaische Kraft auf.
(Vergleichsbeispiel 4)
Die Fotoelektrode und die Gegenelektrode wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die elektrolytische Lösung wurde unter Verwendung von Dimethylsulfoxid (hergestellt von NACALAI TESQUE, INC.) als einem Lösungsmittel zum Auflösen von 3 Gew% von Polymethacrylsäure [hergestellt durch Polymerisation von Methacrylsäure (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)], 17 Gew% BM-IMD (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 0,1 Gew% Iod (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) und 0,1 Gew% Lithiumiodid (hergestellt von KISHIDA CHEMICAL Co., Ltd.) hergestellt. Das Gewichtsverhältnis von Polymethacrylsäure und BM-IMD beträgt 1,5:8,5. Unter Verwendung dieser Lösung wurde eine Zelle in derselben Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Des Weiteren wurde wie in Beispiel 4 die hergestellte Zelle mit ultraviolettem Licht bei 3,8 J/cm² unter Verwendung einer 250 W Hochdruckquecksilberdampflampe von der Rückseite der Gegenelektrode bestrahlt. Obwohl die Zelle nicht mit einem speziellen Dichtungsmechanismus zur Vermeidung der Verdampfung des Lösungsmittels oder des Flüssigkeitsaustritts versehen war, traten weder ein Austritt der elektrolytischen Flüssigkeit noch eine Verdampfung des Lösungsmittels in der erhaltenen Zelle auf. Jedoch wies die Zelle eine extrem reduzierte photovoltaische Kraft auf.
Der photovoltaische Strom und die elektrische Potentialdifferenz wurden in den Zellen hergestellt und in den Beispielen und Vergleichsbeispielen gemessen. Die Messung des photovoltaischen Stroms und der elektrischen Potentialdifferenz wurde direkt zweimal unter 12 W fluoreszierendem Licht durchgeführt; erste und zweite Messungen wurden jeweils 24 Stunden nach der Zellherstellung und eine Woche nach der Zellherstellung durchgeführt. Darüber hinaus wurde die Beobachtung der Zelle zur Einschätzung der Lösungsmittelverdampfung und des Flüssigkeitsaustritts eine Woche nach Zellherstellung durchgeführt. Die Beobachtungen sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
In den Beispielen 1 bis 4, wie in der Tabelle 1 gezeigt, konnte, selbst wenn Iod enthalten war, die Vernetzung durchgeführt werden und der Flüssigkeitsaustritt aus den Zellen und die Verdampfung des Lösungsmittels traten nicht auf. Darüber hinaus war der photovoltaische Strom nicht nur unmittelbar nach der Zellherstellung aber auch eine Woche nach der Zellherstellung reduziert. Des weiteren erhöhte sich der photovoltaische Strom in den Bespielen 2 und 3 eine Woche nach der Zellherstellung.
Auf der anderen Seite traten in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 ohne das fotovernetzbare flüssige Kristallpolymer ein Flüssigkeitsaustritt aus den Zellen und eine Verdampfung des Lösungsmittels auf, die eine schlechte Haltbarkeit zeigen. Darüber hinaus wurde in dem Vergleichsbeispiel 3 ohne die ionische Flüssigkeit fast keine elektromotorische Kraft nachgewiesen.
Des weiteren wurde in Beispiel 4, in welchem die Zelle des Beispiels 1 mit ultraviolettem Licht bestrahlt wurde, bestätigt, dass ein photovoltaischer Strom im Vergleich mit Beispiel 1 anstieg.
2 zeigt die Beziehung zwischen der Menge von ultravioletter Bestrahlung und dem Wert des photovoltaischen Stroms. Das ultraviolette Licht wurde auf die Zelle des Beispiels 4 als auch auf die Zelle des Vergleichsbeispiels 4 von der Rückseite der Gegenelektrode bestrahlt. Die Zelle des Beispiels 4 wurde unter Verwendung der Elektrolytzusammensetzung der vorliegenden Erfindung gebildet, während die Zelle des Vergleichsbeispiels 4 unter Verwendung des Elektrolyten enthaltend das Polymer mit einer Carboxylgruppe gebildet wurde, das weder eine Photoreaktivität noch eine flüssige Kristallinität aufweist. 2 zeigt, dass der photovoltaische Strom stark erhöht ist in der Zelle, die die Elektrolytzusammensetzung des Beispiels 4 verwendet im Vergleich mit der des Vergleichsbeispiels 4. Des weiteren erhöht sich der generierte photovoltaische Strom mit der Erhöhung der Menge der ultravioletten Bestrahlung.
Darüber hinaus zeigt 3 eine Abbildung der mit ultraviolettem Licht bestrahlten Elektrolytzusammensetzung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die durch Beobachtung unter Verwendung eines Polarisationsmikroskops mit gekreuztem Nicol erhalten wurde. In 3 stellt die Fläche „a” einen UV-bestrahlten Teil dar; und die Fläche „b” ist ein nicht mit UV-Licht bestrahlter Teil.
3 zeigt dass die Lichteindringtiefe nur in dem Bereich verstärkt ist, der mit UV-Licht bestrahlt wurde. Es wird angenommen, das solch eine Lichteindringtiefe durch die flüssige Kristallinität und Photoreaktivität des Polymers mit der funktionellen Gruppe gezeigt mit der chemischen Formel (2) verursacht wird. Das Auftreten von solch einer Lichteindringtiefe legt nahe, dass kleine Domänen in dem Elektrolyten ausgebildet werden, die die phasenseparierte Struktur ergeben.
Beispiel 4, in welchem mit UV-Licht bestrahlt wurde, generierte einen photovoltaischen Strom größer als im Beispiel 1. Es ist anzunehmen, dass solch eine verbesserte Zellleistung durch die phasenseparierte Struktur hergestellt durch die Lichteinstrahlung verursacht wird, wie in dem Fall der Referenz 1 in welcher die Eigenschaften der Solarzelle durch die phasenseparierte Struktur verbessert wurde.
Auf der anderen Seite, obwohl nicht dargestellt, ergab sich in dem Elektrolyten umfassend das Polymer des Vergleichsbeispiels 4, dass weder eine optische Reaktivität noch eine flüssige Kristallinität, allerdings eine Carboxylgruppe aufweist, keine phasenseparierte Struktur durch Bestrahlung mit UV-Licht und die Zelleigenschaften wurden nicht wesentlich verbessert.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, wenn es möglich ist, einen in einfacher Weise gelierten oder verfestigten Elektrolyten zu erhalten, die farbstoffsensibilisierte Solarzelle unter Verwendung dieses Elektrolyten erhalten werden.
Wie oben erwähnt sind die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt, aber es versteht sich, dass weitere Ausführungsformen enthalten sein können und dass verschiedene Zufügungen, weitere Änderungen oder Streichungen gemacht werden können ohne von der Idee oder dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2009-263105 [0001]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

W. Kubo, Y. Makimoto, T. Kitamura, Y. Wada und S. Yanagida, Chem. Lett., 948 (2002) [0009]
W. Kubo, Y. Makimoto, T. Kitamura, Y. Wada und S. Yanagida, Chem. Lett., 948 (2002) [0009]
Functional Material, Volume 24, Nr. 11, Seite 60, CMC Veröffentlichung (2004) [0046]

Claims

Eine fotovernetzbare Elektrolytzusammensetzung umfassend ein Redoxpaar, eine ionische Flüssigkeit und ein fotovernetzbares Flüssigkristallpolymer mit einer funktionellen Gruppe repräsentiert durch die folgende chemische Formel (1):
wobei m 0 oder 1 ist, n 1 bis 3 ist, c 0 oder 1 ist, X nicht vorhanden ist oder O, CH₂, N=N, C=C, C≡C, COO, oder OCO ist; R₁ und R₂ jeweils H, eine Alklygruppe, eine Alkyloxygruppe oder ein Halogen darstellen.
Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Redoxpaar ein Redoxpaar aus Iod ist.
Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die ionische Flüssigkeit mindestens ein Element ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Stickstoff enthaltenden heterozyklischen Verbindung, einem alizyklischen Amin, einem Fettamin und einem aromatischen Amin.
Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das fotovernetzbare flüssige Kristallpolymer und die ionische Flüssigkeit ein Gewichtsverhältnis von 7/93 bis 90/10 (ersteres zu letzterem) aufweisen.
Ein fotovernetzter Elektrolyt gebildet durch Bestrahlung der Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 1.
Fotovernetzter Elektrolyt nach Anspruch 5, wobei das Bestrahlungslicht ein UV-Licht mit der Wellenlänge von 380 nm oder weniger ist.
Eine farbstoffsensibilisierte Solarzelle umfassend: eine Fotoelektrode mit einer Aufnahmeoberfläche auf einer Seite, eine Gegenelektrode angeordnet auf der gegenüberliegenden Seite der Aufnahmeoberfläche der Fotoelektrode und der fotovernetzte Elektrolyt nach Anspruch 5 eingeschlossen zwischen diesen zwei Elektrodenbahnen.