JP2003059548A - 湿式太陽電池 - Google Patents
湿式太陽電池Info
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- JP2003059548A JP2003059548A JP2001249794A JP2001249794A JP2003059548A JP 2003059548 A JP2003059548 A JP 2003059548A JP 2001249794 A JP2001249794 A JP 2001249794A JP 2001249794 A JP2001249794 A JP 2001249794A JP 2003059548 A JP2003059548 A JP 2003059548A
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- wet solar
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ゲル化された電解液を有し、更に良好な電池特
性を有する湿式太陽電池を提供することにある。 【解決手段】電解液が、少なくとも両末端にヒドロシリ
ル基を有するオリゴマーと、３つ以上のビニル基を有す
る架橋剤と反応させ、三次元的に架橋されたポリマーに
よってゲル化されていることを特徴とする湿式太陽電
池。
性を有する湿式太陽電池を提供することにある。 【解決手段】電解液が、少なくとも両末端にヒドロシリ
ル基を有するオリゴマーと、３つ以上のビニル基を有す
る架橋剤と反応させ、三次元的に架橋されたポリマーに
よってゲル化されていることを特徴とする湿式太陽電
池。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、湿式太陽電池に
関する。 【０００２】 【従来の技術】湿式太陽電池とはＮａｔｕｒｅ（第３５
３巻、７３７〜７４０ページ、１９９１年）及び米国特
許４９２７７２１号等に記載されている色素に増感され
た半導体微粒子を用いた光電変換素子を示す。この湿式
太陽電池は電解液が非水系溶媒を用いており、セルの寿
命や安全性の為に電解液をゲル化する試みが行われてい
るが、従来のゲル電解質では、良好なイオン伝導性と半
導体微粒子に対する電解液部の濡れ性が充分ではなく、
良好な電池特性が得られなかった。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ゲル
化された電解液を有し、更に良好な電池特性を有する湿
式太陽電池を提供することにある。 【０００４】 【課題を解決するために手段】電解液が、少なくとも両
末端にヒドロシリル基を有するオリゴマーと、３つ以上
の二重結合基を有する架橋剤と反応させ、三次元的に架
橋されたポリマーによってゲル化されていることを特徴
とする湿式太陽電池により上記課題を解決した。 【０００５】 【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
少なくとも両末端にヒドロシリル基を有するオリゴマー
（ＢＰ）とは、例えば、ヒドロシリル基を両末端に有す
るポリシロキサン（ＳＯ）と両末端にアリル基を有する
ポリアルキレンオキサイド（ＡＯ）の交互重合体によっ
て得ることができる。 【０００６】 【化１】 【０００７】ここでＲ1は互いに独立して脂肪族不飽和
を含まない一価の炭化水素基を示し、ｍは０から５００
までの整数を示す。また式中、Ｒ2は両末端二重結合を
有する一価の炭化水素基を示し、ａは２から４までの整
数を示し、ｎ、ｏは１以上の整数を示す。 【０００８】 【化２】 【０００９】ここでＲ21は互いに独立して脂肪族不飽和
を含まない一価の炭化水素基を示し、ｍ2は０から５０
０までの整数を示す。 【００１０】 【化３】 【００１１】式中、Ｒ31は両末端二重結合を有する一価
の炭化水素基を示し、ａは２から４までの整数を示し、
ｎ31は１以上の整数を示す。 【００１２】両末端にヒドロシリル基を有するオリゴマ
ー（ＢＰ）は具体的に以下のような化合物である。 【００１３】 【化４】 【００１４】三つ以上の二重結合基を有する架橋剤
（Ｚ）とは以下の構造を有する化合物である。 【００１５】 【化５】【００１６】式中、Ｒ51は水素原子或いはアルキル基を
示し、Ｒ52は２価の有機基又は直接結合を示す。ｎ5は
３以上の整数であり、Ｚは炭素または窒素を含む置換基
であってｎ5と同じ数の価数を持つ基である。 【００１７】架橋剤（Ｚ）の具体例を以下に示す。 【００１８】 【化６】 【００１９】両末端にヒドロシリル基を有する化合物と
して、更に以下のような化合物がある。 【００２０】 【化７】【００２１】これらの化合物は湿式太陽電池用の電解液
に混合して、触媒を添加して該電解液をゲル化させる。
電解液とは溶媒と電解質よりなる。本発明に於ける溶媒
とは、エチレンカーボネイト、プロピレンカーボネイ
ト、ジエチルカーボネイト、メチルエチルカーボネイト
などのカーボネイト化合物、テトラヒドロフラン、ジオ
キサン、ジエトキシエタンなどのエーテル化合物、各種
アルコール類、γ−ブチルラクトン、アセトニトリル、
シクロヘキサノン等が用いられる。 【００２２】本発明に於ける電解質とはヨウ素分子（Ｉ
2）とヨウ化物の組み合わせで用いられる。ヨウ化物と
はＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣａＩ2などの金属ヨウ化
物、テトラアルキルアイオダイド、ピリジニウムアイオ
ダイド、イミダゾリウムアイオダイドなどの四級アンモ
ニウム塩のヨウ化物などが用いられる。 【００２３】湿式太陽電池に於いては、光が色素に吸収
され、電子が半導体粒子中に注入されて、起電力を発生
させる。ここで用いられる半導体粒子とは酸化チタンが
代表的であるが、その他ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ
2Ｏ5、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＷＯ3、Ｉｎ2Ｏ3などが用いら
れることもある。これら半導体表面に色素が吸着され
る。用いられる色素としては、無金属或いは金属フタロ
シアニン及びこの誘導体、ポリアニリン、ルテニウム錯
体、白金錯体、ポリメチン色素、シアニン色素などがあ
る。 【００２４】 【実施例】以下、実施例により更に本発明を詳細に説明
するが、本発明の主旨を越えない限り、これらに限定さ
れるものではない。 【００２５】実施例１ 酸化チタン電極の作製 透明電極上に焼成した多孔質酸化チタン膜層を形成し
た。次にこの酸化チタン層にＲｕＬ2（ＮＣＳ）2（ここ
でＬは２，２′−ビピリジル−４，４′−ジカルボキシ
レートを示す）を増感色素として吸着させた。 【００２６】ゲル用電解液の作製 まず、テトラプロピルアンモニウムアイオダイド ０．
５モル／リットル、ヨウ素 ０．０４モル／リットルと
なるように、エチレンカーボネイトとアセトニトリルが
体積比で８０／２０となるように混合した溶媒中で溶解
させて電解液を作製した。この電解液に次の化合物を混
合してゲル用電解液を作製した。 電解液 ９６．０重量部 化合物（ＢＰ−２） ３．３１重量部 架橋剤（Ｚ−１） ０．６９重量部 白金触媒 ２０ｐｐｍ 【００２７】セルの作製 酸化チタン電極と白金電極間にゲル用電解液を注入し、
６０℃で８時間加熱してゲル電解質を有するセルを作製
した。 【００２８】電池特性の評価 このセルにソーラシュミレータ（ＡＭ１．５、１００ｍ
Ｗ）で光を照射したところ、開回路電圧は０．７２Ｖ、
閉回路電流は１０．５ｍＡ／ｃｍ2、フィルファクター
は０．７１であった。 【００２９】比較例 ゲル用電解液を使わずに電解液のみを注入してセルを作
製し、実施例と同様に光照射し、その電池特性を評価し
たところ、開回路電圧は０．７２Ｖ、閉回路電流は１
０．８ｍＡ／ｃｍ2、フィルファクターは０．７２であ
った。 【００３０】このように、電池特性を損なわず、ゲル電
解質を用いて良好な湿式太陽電池を構成することができ
た。この原因として二つの点が考えられる。まず、ゲル
用電解液はゲル化させる前は液体であるので、電解液と
同様、多孔質の酸化チタン電極へゲル用電解液が充分に
濡れることができた点、また、極低濃度のポリマー濃度
（約４％程度）で電解液がゲル化できているので、電解
液のイオン電導度の低下が小さい点である。 【００３１】 【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
ゲル化された電解液を有し、更に良好な電池特性を有す
る湿式太陽電池を提供することができた。
関する。 【０００２】 【従来の技術】湿式太陽電池とはＮａｔｕｒｅ（第３５
３巻、７３７〜７４０ページ、１９９１年）及び米国特
許４９２７７２１号等に記載されている色素に増感され
た半導体微粒子を用いた光電変換素子を示す。この湿式
太陽電池は電解液が非水系溶媒を用いており、セルの寿
命や安全性の為に電解液をゲル化する試みが行われてい
るが、従来のゲル電解質では、良好なイオン伝導性と半
導体微粒子に対する電解液部の濡れ性が充分ではなく、
良好な電池特性が得られなかった。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ゲル
化された電解液を有し、更に良好な電池特性を有する湿
式太陽電池を提供することにある。 【０００４】 【課題を解決するために手段】電解液が、少なくとも両
末端にヒドロシリル基を有するオリゴマーと、３つ以上
の二重結合基を有する架橋剤と反応させ、三次元的に架
橋されたポリマーによってゲル化されていることを特徴
とする湿式太陽電池により上記課題を解決した。 【０００５】 【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
少なくとも両末端にヒドロシリル基を有するオリゴマー
（ＢＰ）とは、例えば、ヒドロシリル基を両末端に有す
るポリシロキサン（ＳＯ）と両末端にアリル基を有する
ポリアルキレンオキサイド（ＡＯ）の交互重合体によっ
て得ることができる。 【０００６】 【化１】 【０００７】ここでＲ1は互いに独立して脂肪族不飽和
を含まない一価の炭化水素基を示し、ｍは０から５００
までの整数を示す。また式中、Ｒ2は両末端二重結合を
有する一価の炭化水素基を示し、ａは２から４までの整
数を示し、ｎ、ｏは１以上の整数を示す。 【０００８】 【化２】 【０００９】ここでＲ21は互いに独立して脂肪族不飽和
を含まない一価の炭化水素基を示し、ｍ2は０から５０
０までの整数を示す。 【００１０】 【化３】 【００１１】式中、Ｒ31は両末端二重結合を有する一価
の炭化水素基を示し、ａは２から４までの整数を示し、
ｎ31は１以上の整数を示す。 【００１２】両末端にヒドロシリル基を有するオリゴマ
ー（ＢＰ）は具体的に以下のような化合物である。 【００１３】 【化４】 【００１４】三つ以上の二重結合基を有する架橋剤
（Ｚ）とは以下の構造を有する化合物である。 【００１５】 【化５】【００１６】式中、Ｒ51は水素原子或いはアルキル基を
示し、Ｒ52は２価の有機基又は直接結合を示す。ｎ5は
３以上の整数であり、Ｚは炭素または窒素を含む置換基
であってｎ5と同じ数の価数を持つ基である。 【００１７】架橋剤（Ｚ）の具体例を以下に示す。 【００１８】 【化６】 【００１９】両末端にヒドロシリル基を有する化合物と
して、更に以下のような化合物がある。 【００２０】 【化７】【００２１】これらの化合物は湿式太陽電池用の電解液
に混合して、触媒を添加して該電解液をゲル化させる。
電解液とは溶媒と電解質よりなる。本発明に於ける溶媒
とは、エチレンカーボネイト、プロピレンカーボネイ
ト、ジエチルカーボネイト、メチルエチルカーボネイト
などのカーボネイト化合物、テトラヒドロフラン、ジオ
キサン、ジエトキシエタンなどのエーテル化合物、各種
アルコール類、γ−ブチルラクトン、アセトニトリル、
シクロヘキサノン等が用いられる。 【００２２】本発明に於ける電解質とはヨウ素分子（Ｉ
2）とヨウ化物の組み合わせで用いられる。ヨウ化物と
はＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣａＩ2などの金属ヨウ化
物、テトラアルキルアイオダイド、ピリジニウムアイオ
ダイド、イミダゾリウムアイオダイドなどの四級アンモ
ニウム塩のヨウ化物などが用いられる。 【００２３】湿式太陽電池に於いては、光が色素に吸収
され、電子が半導体粒子中に注入されて、起電力を発生
させる。ここで用いられる半導体粒子とは酸化チタンが
代表的であるが、その他ＺｒＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ
2Ｏ5、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＷＯ3、Ｉｎ2Ｏ3などが用いら
れることもある。これら半導体表面に色素が吸着され
る。用いられる色素としては、無金属或いは金属フタロ
シアニン及びこの誘導体、ポリアニリン、ルテニウム錯
体、白金錯体、ポリメチン色素、シアニン色素などがあ
る。 【００２４】 【実施例】以下、実施例により更に本発明を詳細に説明
するが、本発明の主旨を越えない限り、これらに限定さ
れるものではない。 【００２５】実施例１ 酸化チタン電極の作製 透明電極上に焼成した多孔質酸化チタン膜層を形成し
た。次にこの酸化チタン層にＲｕＬ2（ＮＣＳ）2（ここ
でＬは２，２′−ビピリジル−４，４′−ジカルボキシ
レートを示す）を増感色素として吸着させた。 【００２６】ゲル用電解液の作製 まず、テトラプロピルアンモニウムアイオダイド ０．
５モル／リットル、ヨウ素 ０．０４モル／リットルと
なるように、エチレンカーボネイトとアセトニトリルが
体積比で８０／２０となるように混合した溶媒中で溶解
させて電解液を作製した。この電解液に次の化合物を混
合してゲル用電解液を作製した。 電解液 ９６．０重量部 化合物（ＢＰ−２） ３．３１重量部 架橋剤（Ｚ−１） ０．６９重量部 白金触媒 ２０ｐｐｍ 【００２７】セルの作製 酸化チタン電極と白金電極間にゲル用電解液を注入し、
６０℃で８時間加熱してゲル電解質を有するセルを作製
した。 【００２８】電池特性の評価 このセルにソーラシュミレータ（ＡＭ１．５、１００ｍ
Ｗ）で光を照射したところ、開回路電圧は０．７２Ｖ、
閉回路電流は１０．５ｍＡ／ｃｍ2、フィルファクター
は０．７１であった。 【００２９】比較例 ゲル用電解液を使わずに電解液のみを注入してセルを作
製し、実施例と同様に光照射し、その電池特性を評価し
たところ、開回路電圧は０．７２Ｖ、閉回路電流は１
０．８ｍＡ／ｃｍ2、フィルファクターは０．７２であ
った。 【００３０】このように、電池特性を損なわず、ゲル電
解質を用いて良好な湿式太陽電池を構成することができ
た。この原因として二つの点が考えられる。まず、ゲル
用電解液はゲル化させる前は液体であるので、電解液と
同様、多孔質の酸化チタン電極へゲル用電解液が充分に
濡れることができた点、また、極低濃度のポリマー濃度
（約４％程度）で電解液がゲル化できているので、電解
液のイオン電導度の低下が小さい点である。 【００３１】 【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
ゲル化された電解液を有し、更に良好な電池特性を有す
る湿式太陽電池を提供することができた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 電解液が、少なくとも両末端にヒドロシ
リル基を有するオリゴマーと、３つ以上の二重結合基を
有する架橋剤と反応させ、三次元的に架橋されたポリマ
ーによってゲル化されていることを特徴とする湿式太陽
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001249794A JP2003059548A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 湿式太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001249794A JP2003059548A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 湿式太陽電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003059548A true JP2003059548A (ja) | 2003-02-28 |
Family
ID=19078739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001249794A Pending JP2003059548A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 湿式太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003059548A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010050575A1 (ja) | 2008-10-29 | 2010-05-06 | 富士フイルム株式会社 | 色素、これを用いた光電変換素子、光電気化学電池、および色素の製造方法 |
| EP2302650A2 (en) | 2009-09-28 | 2011-03-30 | Fujifilm Corporation | Method of producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell |
| EP2306479A2 (en) | 2009-09-28 | 2011-04-06 | Fujifilm Corporation | Method of producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell |
| WO2014129575A1 (ja) | 2013-02-22 | 2014-08-28 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換素子、光電変換素子の製造方法および色素増感太陽電池 |
-
2001
- 2001-08-21 JP JP2001249794A patent/JP2003059548A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010050575A1 (ja) | 2008-10-29 | 2010-05-06 | 富士フイルム株式会社 | 色素、これを用いた光電変換素子、光電気化学電池、および色素の製造方法 |
| EP2845882A2 (en) | 2008-10-29 | 2015-03-11 | Fujifilm Corporation | Dye, Photoelectric Conversion Element and Photoelectrochemical Cell |
| EP2302650A2 (en) | 2009-09-28 | 2011-03-30 | Fujifilm Corporation | Method of producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell |
| EP2306479A2 (en) | 2009-09-28 | 2011-04-06 | Fujifilm Corporation | Method of producing photoelectric conversion element, photoelectric conversion element, and photoelectrochemical cell |
| WO2014129575A1 (ja) | 2013-02-22 | 2014-08-28 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換素子、光電変換素子の製造方法および色素増感太陽電池 |
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