JP2014224165A - 有機増感色素、色素増感型太陽電池及び色素増感型太陽電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】色素増感型太陽電池40は、増感色素を含む多孔質半導体層24を透明導電性基板14上に備えた光電極20と、対極30と、光電極20と対極30との間に介在する電解液を含む電解質層26と、を備えている。有機増感色素は、ドナー部位とアクセプター部位とが結合した構造の有機増感色素であって、アクセプター部位は、式(1)で表されるアンカー基を有している。
(式中、R1は水素又は電子吸引基であり、R2〜R6は少なくとも1つがカルボキシ基でありその他が水素である。)
【選択図】図1
Description
ドナー部位とアクセプター部位とが結合した構造の有機増感色素であって、
前記アクセプター部位は、式(1)で表されるアンカー基を有する、
ものである。
上述した有機増感色素を含む半導体層を透明導電性基板上に備えた光電極と、
前記光電極に向かい合うように配置された対極と、
前記光電極と前記対極との間に介在する電解質層と、
を備えたものである。
図3は、式(1)で表されるアンカー基を導入した有機増感色素の1つであるD131B4(式(18)参照)の合成経路である。この合成経路では、まず、インドリン骨格とアルデヒド基を有する原料化合物(以下D131−CHOとも称する)を用い、D131B4におけるカルボキシ基がメトキシカルボニル基で置換された構造である化合物(以下D131B4Meとも称する)を合成した(工程(a))。続いて、D131B4Meの加水分解を行い、D131B4を合成した(工程(b))。以下、各工程について説明する。
(実施例1)
透明導電膜(TCO)付ガラス基板に、n型半導体であるチタニア(TiO2)を含有するチタニアペーストをスクリーン印刷法で塗工した。このチタニア電極を、アセトニトリルとt−ブタノールの混合溶媒(体積比50:50)にD131−B4を溶解した有機増感色素溶液(濃度:0.3mM)に浸漬し、色素吸着チタニア電極(光電極)を作製した。
有機増感色素として、D131B4に代えて、D131を用いた以外は、実施例1と同様にして比較例1の色素増感型太陽電池を作製した。
1kWのキセノンランプと400Wのハロゲンランプを搭載したAM1.5Gソーラシミュレータ(WXS−155S−L2、ワコム電創社製)とIVテスター(IV−9701、ワコム電創社製)を使い、色素増感型太陽電池の電流(I)−電圧(V)特性(IV特性)を計測し、光電変換効率を測定した。
実施例1及び比較例1の色素増感型太陽電池に、1sun(=1000W/m2)60℃光照射下で1000時間連続照射し、各測定時間に、上述した光電変換効率を測定し、光照射条件下での作動耐久性を評価した。
実施例1及び比較例1の色素増感型太陽電池を、暗所状態で85℃に連続加熱した状態を保ち、各測定時間に室温で上述した光電変換効率を測定し、熱耐久性を評価した。
実施例1及び比較例1で用いた有機増感色素を、30μMの濃度となるようにメタノールに溶解し、得られた溶液について、吸収スペクトルを測定した。吸収スペクトルは、分光光度計(日立製作所社製U−3400)により、300nm〜900nmの波長領域で測定した。
外部量子効率は、分光感度測定装置(分光計器製CEP−2000)を用いて測定した。具体的には、モノクロメーターを用いて単色化した光を、実施例1及び比較例1の色素増感型太陽電池の光電極に照射し、入射光子数に対して得られた電子数を測定することにより、外部量子効率(Incident Photon to Current Conversion Efficiency(IPCE))を求めた。
図4に、実施例1及び比較例1の1sun60℃−作動耐久試験結果を示す。図4では、初期の光電変換効率(Eff(%))を1としたときの、各光照射時間における保持率を示した。なお、1sun60℃−作動耐久試験では、実施例1及び比較例1について、各々、同条件で2つの色素増感型太陽電池を作製して試験を行った。図4より、光照射条件下での作動耐久性に関しては、実施例1と比較例1とでは、同等の作動耐久性を有することがわかった。
Claims (5)
- ドナー部位とアクセプター部位とが結合した構造の有機増感色素であって、
前記アクセプター部位は、式(1)で表されるアンカー基を有する、
有機増感色素。
- 前記式(1)において、R1はシアノ基である、請求項1に記載の有機増感色素。
- 前記ドナー部位は、インドリン骨格又はカルバゾール骨格を有する、請求項1又は2に記載の有機増感色素。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機増感色素を含む半導体層を透明導電性基板上に備えた光電極と、
前記光電極に向かい合うように配置された対極と、
前記光電極と前記対極との間に介在する電解質層と、
を備えた色素増感型太陽電池。 - 請求項4に記載の色素増感型太陽電池を複数備えている、色素増感型太陽電池モジュール。
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