JP2010092804A - 色素増感型太陽電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電極間に配され電解質組成物を含む電解質層と、前記電極の一方の内側に配された酸化亜鉛層とが備えられた色素増感型太陽電池であって、前記電解質組成物がピロリジニウム塩を含有している色素増感型太陽電池を提供する。
【選択図】 図3
Description
前記ピロリジニウム塩が、下記式(1)で表される1−メチル−1−アルキルピロリジニウム塩であることにより、より酸化亜鉛が電解質に溶解しにくくなるという利点がある。
前記1−メチル−1−アルキルピロリジニウム塩が、1−メチル−1−プロピルピロリジニウム塩であることにより、さらに、半導体層に用いられた酸化亜鉛が電解質に溶解しにくくなるという利点がある。
また、前記電極2にはそれぞれ導線8が電気的に接続され、該導線8を通じて色素増感型太陽電池1が放電しうるようになっている。
前記樹脂基板の原料樹脂としては、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリメタクリレート、ポリ塩化ビニル等を挙げることができる。
前記ピロリジニウム塩が下記の式(1)で表される1−メチル−1−アルキルピロリジニウム塩であることにより、半導体層に用いられた酸化亜鉛がより前記電解質組成物に溶解しにくくなるという利点があり、1−メチル−1−プロピルピロリジニウム塩であることにより、さらに酸化亜鉛が前記電解質組成物に溶解しにくくなるという利点があり、1−メチル−1−プロピルピロリジニウムビス(フルオロスルホニル)イミドであることにより、さらにより酸化亜鉛が前記電解質組成物に溶解しにくくなるという利点がある。
なお、前記電解質組成物は、前記ピロリジニウム塩以外の電解質の配合量が、20重量%未満であることが好ましく、10重量%未満であることがより好ましい。
また、一般の色素増感型太陽電池において用いられる種々の態様を、本発明の効果を損ねない範囲において、採用することができる。
環状ポリオレフィン樹脂の基板(35mm×20mm×2mm)の片面に、インジウム−スズ複合酸化物の電極を厚さ150nmでスパッタ蒸着して電極板を作製した。さらに、電極板に酸化亜鉛を電解析出により積層して酸化亜鉛層を形成させた。
別途、電解質組成物として、0.4Mヨウ素(10.1524%[w/v])と0.5Mテトラプロピルアンモニウムヨウ素塩(15.663%[w/v])とを溶解させた1−メチル−1−プロピルピロリジニウムビス(フルオロスルホニル)イミド溶液を調製した。この電解質組成物を20mL容積のガラス製サンプル瓶に2mL加えておいた。
作製した電極板を上記ガラス製サンプル瓶に入れて電解質組成物に浸漬し、これを試験用サンプルとした。
1−メチル−1−プロピルピロリジニウムビス(フルオロスルホニル)イミドの代わりに、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(フルオロスルホニル)イミドを用いた点以外は、実施例1と同様にして電解質組成物を作製し、試験用サンプルを調製した。
試験例1及び試験例2の試験用サンプルについては、次のとおり評価した。高温環境(85℃)の条件下で、試験例1、試験例2のサンプルを暴露させ、168時間後に電解質組成物中の亜鉛の量を測定し、濃度に換算した。
また、上記条件で暴露させなかった電極板については、電極板に積層された酸化亜鉛を酸処理により全て溶解させて全亜鉛量を測定した。
<亜鉛量の測定方法の詳細>
原子吸光分光光度計を用いて原子吸光法により、有機溶媒中の溶解Zn量を定量した。原子吸光法による測定条件は以下の通りである。なお、測定時の昇温条件については、表1、即ち、図2の通りとした。
測定機器名 原子吸光分光光度計 商品名「SAS7500A」
(セイコー電子工業社製)
アトマイザ メタル
測定元素 Zn(213.86nm)
スリット幅 1.00nm
昇温条件 STD−Zn
BKG補正 D2
HCL電流 7mA
SR電流 0mA
レスポンス 0.10秒
定量法 検量線
繰り返し測定 3回
3ml容サンプル瓶中において、1,000ppmのZn指示薬をアセトニトリルで10倍ずつ段階希釈し、100ppbのZn指示溶液(2ml)を作製する。この際、サンプル瓶に0.1M HClを数滴加え、ZnOの析出を防ぐ。
2.検量線用指示溶液の作製
各種指示溶液は、例えば以下の混合方法で3ml容サンプル瓶中に作製する。
50 ppb Zn指示溶液:アセトニトリル 1.0 ml + 100 ppb Zn指示溶液1.0 ml
20 ppb Zn指示溶液:アセトニトリル 1.6 ml + 100 ppb Zn指示溶液0.4 ml
10 ppb Zn指示溶液:アセトニトリル 1.8 ml + 100 ppb Zn指示溶液0.2 ml
25 ppb Zn指示溶液:アセトニトリル 1.9 ml + 100 ppb Zn指示溶液0.1 ml
0 ppb Zn指示溶液:アセトニトリル 2.0 ml
3.検量線の作成
検量線を作成するための定量結果は、例えば、次の通りとなる。この結果等をもとにして検量線を作成することができる。なお、原子吸光度(ABS)の値は、約0.8以下において信頼性が高い。
Zn濃度(ppb) 原子吸光度(ABS)
0 0.00645
5 0.03238
10 0.08692
20 0.17415
50 0.35330
4.Zn量定量用のサンプルの調製
対象溶媒1.5 mlと35×20×2 mm角セルとが入っている60 mlサンプル瓶に、3 mlのアセトニトリルを加えてセルをよく洗い、セルを取り出す。その後、ZnOの析出を防ぐために0.1 M HClを0.5 ml加えてよく撹拌する。そして、アセトニトリルを40 ml加える(30倍希釈となる)。これを各サンプルの測定原液とする。
5.Zn量定量用のサンプルの希釈
測定の際、段階希釈したサンプル(3段階程度)を用意する(例:30倍、300倍、3,000倍希釈サンプルなど)。希釈率の高いサンプルから測定し、ABS = 0.01000〜0.80000に収まるデータを信頼できる値とする。
環状ポリオレフィン樹脂の基板(65mm×50mm×2mm)の片面に、インジウム−スズ複合酸化物の電極を厚さ150nmでスパッタ蒸着して電極板(2枚)を作製した。さらに、一方の電極板に酸化亜鉛を電解析出により積層して酸化亜鉛層を形成させた。その後、アセトニトリル・ターシャリーブチルアルコール(1:1)混合液に有機系色素(D102 インドリン系色素)を0.5mM溶解させた溶液を作製し、酸化亜鉛層を25℃、1時間浸漬させて、酸化亜鉛層に有機系色素を担持させた。また、もう一方の電極板に白金を50nmでスパッタ蒸着して白金触媒層を形成した。
別途、電解質組成物として、0.4Mヨウ素(10.1524%[w/v])と0.5Mテトラプロピルアンモニウムヨウ素塩(15.663%[w/v])とを1−メチル−1−プロピルピロリジニウムビス(フルオロスルホニル)イミド(比重1.35)に溶解させた1−メチル−1−プロピルピロリジニウムビス(フルオロスルホニル)イミド溶液を調製した。
作製した電極板の電極が内側となるように配した一対の電極板を電解質用封止剤であるアクリレート系UV硬化型封止剤を用いて封止した。その後、白金を積層した電極板に直径1.5mmの穴を開け、上述の電解質組成物を注入後、上記と同じ封止剤を用いて封止し、65mm×65mm×4mmの色素増感型太陽電池セルを作製した。
1−メチル−1−プロピルピロリジニウムビス(フルオロスルホニル)イミドの代わりに、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(フルオロスルホニル)イミドを用いた点以外は、実施例1と同様にして色素増感型太陽電池セルを作製した。
実施例1及び比較例1の色素増感型太陽電池の評価については、次のとおり実施した。即ち、高温環境(85℃)の条件下で、ソーラーシミュレータによって実施例1、比較例1の色素増感型太陽電池を擬似太陽光に暴露し、経時的に電池特性を測定し、光電変換効率を導出した。
<光電変換効率の測定機器の詳細>
ソーラーシミュレータ:「ソーラーシミュレータESS-150XIL」(2kw、キセノン)
照射強度測定器 :ソーラーシミュレータ用「回析格子型分光放射計 LS-100」
I-Vカーブトレーサー :太陽電池評価装置 「I-Vカーブトレーサー MP-160」
(全て、英弘精機社製)
<光電変換効率の測定の詳細>
ソーラーシミュレータについては、基準光量100mW/cm2、AM-1.5の条件で光源の照射強度を調整した。そして、各サンプルについて、I-Vカーブトレーサーを用いてJIS C8912及びJIS C8913に基づき、光電変換効率を測定した(有効太陽電池面積:12.25cm2)。
2 電極
3 封止剤
4 酸化亜鉛層
5 基板
6 電解質層
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| JP2014068020A (ja) * | 2013-10-11 | 2014-04-17 | Nitto Denko Corp | 放熱性ダイボンドフィルム |
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|---|---|---|---|---|
| JP2006190618A (ja) * | 2005-01-07 | 2006-07-20 | Tosoh Corp | イオン性液体組成物及びそれを含む電気化学デバイス |
| JP2008243700A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Gifu Univ | 酸化亜鉛系色素増感型太陽電池 |
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