JP2021136419A - 色素増感型太陽電池および太陽電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】初期最大出力が高く、かつ、耐熱性に優れた色素増感型太陽電池を提供する。【解決手段】光電極と、対向電極と、前記光電極および前記対向電極の間に配置された電解液層とを備える色素増感型太陽電池であって、前記電解液層が、ヨウ化物と溶媒とを含有し、前記溶媒が、下記式（Ｉ）で表される２種以上のグリコールエーテルと、５員環環状エーテルとを含む、色素増感型太陽電池。なお、式（Ｉ）中、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ独立して、炭素数１以上２以下のアルキル基であり、ｎは２以上６以下の整数である。Ｒ1Ｏ（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）nＲ2（Ｉ）【選択図】図１

Description

本発明は、色素増感型太陽電池および太陽電池モジュールに関する。

近年、光エネルギーを電力に変換する光電変換素子として、太陽電池が注目されている。中でも、色素増感型太陽電池は、シリコン型太陽電池等に比べて軽量化が期待でき、また、広い照度範囲で安定して発電できることや、大掛かりな設備を必要とすることなく、比較的安価な材料を用いて製造し得ることなどから、注目されている。

ここで、色素増感型太陽電池は、通常、色素増感電極（光電極）と、電解液層と、触媒層を備える対向電極とがこの順に並んでなる構造を有する。

色素増感型太陽電池の電解液層には、酸化状態になった増感色素を還元して再生するための還元剤が含まれる。ここで、電解液層に含まれる還元剤としては、一般に、ヨウ化物が用いられている。そして、色素増感型太陽電池の光電変換効率を高めるため、電解液層中にヨウ素を更に添加することで、ヨウ素とヨウ化物との組み合わせからなる酸化還元対（酸化還元反応において可逆的に酸化体および還元体の形で相互に変換し得る一対の化学種）が利用されている。

しかしながら、電解液層中にヨウ素を添加した場合、三ヨウ化物イオン（Ｉ₃ ^-）の形成により電解液が着色し、色素増感型太陽電池の光電変換効率がかえって低下する虞がある。
そこで近年、電解液中のヨウ素の添加量を低減しつつ、色素増感型太陽電池の高い光電変換効率を実現し得る電解液層の開発が進められている。

例えば、特許文献１では、ヨウ化物イオン等のハロゲンイオンをアニオンとするイオン液体を含み、下記式：
Ｒ¹Ｏ（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_nＲ²
（式中、Ｒ¹、Ｒ²は水素または炭素数１〜８のアルキル基であり、ｎは１〜１０の整数である。）で表されるグリコールエーテルを溶媒とする電解液層を用いることで、ヨウ素の添加量を大幅に削減しても、色素増感型太陽電池の高い光電変換効率を実現し得ることが報告されている。
また、特許文献２では、ヨウ化物の無機塩および所定の構造のベンゾイミダゾール化合物を溶質とし、上述した式中、Ｒ¹、Ｒ²を水素または炭素数１〜２のアルキル基とし、ｎを２〜６の整数とした構造で表されるグリコールエーテルおよび／またはγ−ブチロラクトンを溶媒とする電解液層を用いることで、ヨウ素を添加しなくても、色素増感型太陽電池の高い光電変換効率を実現し得ることが報告されている。

特開２０１１−１８１３６１号公報 特許第５４０１７１２号公報

ここで、色素増感型太陽電池では、製造された直後の最大出力（電流電圧特性曲線上で電流と電圧との積が最大になる点での出力；以下、「初期最大出力」ともいう）が高いことが求められる。また、色素増感型太陽電池は、熱に長期間曝されることがあるため、耐熱性に優れることも求められている。
しかしながら、上記従来技術の電解液層を用いた色素増感型太陽電池では、初期最大出力および耐熱性を高いレベルで両立させる点において改善の余地があった。

そこで、本発明は、初期最大出力が高く、かつ、耐熱性に優れた色素増感型太陽電池を提供することを目的とする。
また、本発明は、当該色素増感型太陽電池を備える太陽電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決することを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者は、ヨウ化物と２種以上の所定の構造のグリコールエーテルおよび５員環環状エーテルを含む溶媒とを含む電解液層を備える色素増感型太陽電池であれば、初期最大出力および耐熱性を高いレベルで両立させ得ることを見出し、本発明を完成させた。

即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の色素増感型太陽電池は、光電極と、対向電極と、前記光電極および前記対向電極の間に配置された電解液層とを備え、前記電解液層が、ヨウ化物と溶媒とを含有し、前記溶媒が、下記式（Ｉ）：
Ｒ¹Ｏ（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_nＲ² （Ｉ）
（式（Ｉ）中、Ｒ¹およびＲ²は、それぞれ独立して、炭素数１以上２以下のアルキル基であり、ｎは２以上６以下の整数である。）
で表される２種以上のグリコールエーテルと、５員環環状エーテルとを含むことを特徴とする。このように、ヨウ化物と２種以上の所定のグリコールエーテルおよび５員環環状エーテルを含む溶媒とを含む電解液層を備える色素増感型太陽電池は、初期最大出力が高く、かつ耐熱性に優れている。

また、本発明の色素増感型太陽電池では、前記溶媒中における前記２種以上のグリコールエーテルおよび前記５員環環状エーテルの合計体積に対する前記２種以上のグリコールエーテルの体積割合が３０体積％以上９０体積％以下であることが好ましい。溶媒中における２種以上のグリコールエーテルおよび５員環環状エーテルの合計体積に対する２種以上のグリコールエーテルの体積割合が上記範囲内であれば、色素増感型太陽電池の初期最大出力と耐熱性とを更に高いレベルで両立させることができる。

また、本発明の色素増感型太陽電池では、前記２種以上のグリコールエーテルがジエチレングリコールジメチルエーテルおよびトリエチレングリコールジメチルエーテルであることが好ましい。グリコールエーテルとしてジエチレングリコールジメチルエーテルおよびトリエチレングリコールジメチルエーテルを用いれば、色素増感型太陽電池の初期最大出力と耐熱性とを更に高いレベルで両立させることができる。

また、本発明の色素増感型太陽電池では、前記溶媒中における前記ジエチレングリコールジメチルエーテル、前記トリエチレングリコールジメチルエーテル、および前記５員環環状エーテルの合計体積に対して、前記ジエチレングリコールジメチルエーテルの体積割合が１０体積％以上４０体積％以下であり、前記トリエチレングリコールジメチルエーテルの体積割合が１５体積％以上８０体積％以下であり、前記５員環環状エーテルの体積割合が１０体積％以上７０体積％以下であることが好ましい。溶媒中におけるジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、および５員環環状エーテルの体積割合がそれぞれ上記範囲内であれば、色素増感型太陽電池の初期最大出力および耐熱性を更に高いレベルで両立させることができる。

また、本発明の色素増感型太陽電池では、前記ヨウ化物が下記式（ＩＩ）で表されるイミダゾリウムのヨウ化物塩を含むことが好ましい。

（式（ＩＩ）中、Ｒ²¹、Ｒ²²およびＲ²³は、それぞれ独立して、水素または炭素数１以上４以下のアルキル基であり、ＸはＩである。）
ヨウ化物として上記のイミダゾリウムのヨウ化物塩を用いれば、色素増感型太陽電池の初期最大出力を更に高めることができる。

また、本発明の色素増感型太陽電池では、前記電解液層がヨウ素を更に含むことが好ましい。電解液層がヨウ素を更に含めば、色素増感型太陽電池の初期最大出力を更に向上させることができる。

また、本発明の色素増感型太陽電池では、前記電解液層中のヨウ素の濃度が０．０１ｍоｌ／Ｌ以上０．８ｍоｌ／Ｌ以下であることが好ましい。電解液層中のヨウ素の濃度が上記所定範囲内であれば、色素増感型太陽電池の初期最大出力と耐熱性とを更に高いレベルで両立させることができる。
なお、本発明において、電解液層中のヨウ素の濃度は、電解液層を調製する際のヨウ素の添加量から換算される濃度、即ち、ヨウ素の仕込み時濃度を指すものとする。

さらに、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の太陽電池モジュールは、上述したいずれかの色素増感型太陽電池が直列および／または並列に接続されてなることを特徴とする。本発明の太陽電池モジュールは、上述した色素増感型太陽電池を備えているため、初期最大出力が高く、かつ耐熱性に優れている。

本発明によれば、初期最大出力が高く、かつ、耐熱性に優れた色素増感型太陽電池を提供することができる。
また、本発明によれば、当該色素増感型太陽電池を備える太陽電池モジュールを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る色素増感型太陽電池の構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

（色素増感型太陽電池）
本発明の色素増感型太陽電池は、光電極と、対向電極と、前記光電極および前記対向電極の間に配置された電解液層とを備え、任意でその他の部材を更に備える。そして、本発明の色素増感型太陽電池が備える電解液層は、１）ヨウ化物と、２）下記式（Ｉ）：
Ｒ¹Ｏ（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_nＲ² （Ｉ）
（式（Ｉ）中、Ｒ¹およびＲ²は、それぞれ独立して、炭素数１以上２以下のアルキル基であり、ｎは２以上６以下の整数である。）で表される２種以上のグリコールエーテル、および５員環環状エーテルを含む溶媒と、を含み、任意で上記ヨウ化物および溶媒以外のその他の成分を更に含み得る。

本発明の色素増感型太陽電池は、電解液層の溶媒として、上記式（Ｉ）で表される２種以上のグリコールエーテルと、５員環環状エーテルとを含有しているため、理由は明らかではないが、高い初期最大出力と、優れた耐熱性とを両立することができる。

本発明の色素増感型太陽電池の一例を図１に示す。
図１に示す色素増感型太陽電池は、光電極１０、電解液層２０、対向電極３０がこの順に並んでなる構造を有する。また、矢印は電子の動きを示す。

＜光電極＞
光電極１０としては、特に限定されることなく、色素増感型太陽電池において使用し得る任意の光電極を使用することができる。具体的には、例えば、光電極１０は、光電極基板１０ａと、該光電極基板１０ａの表面上に形成された多孔質半導体微粒子層１０ｂと、該多孔質半導体微粒子層１０ｂの表面に増感色素が吸着されて形成された増感色素層１０ｃとを備える。

光電極基板１０ａは、多孔質半導体微粒子層１０ｂ等を担持する役割と、集電体としての役割を担うものである。
そして、光電極基板１０ａは、支持体１０ｄと、該支持体１０ｄ上に形成された導電膜１０ｅとからなる。

ここで、支持体１０ｄとしては、軽量で、光電変換効率が高い色素増感型太陽電池を得る観点から、樹脂、ガラス等からなる非導電性のシートを用いることが好ましく、軽量で、光電変換効率が高く、安価な色素増感型太陽電池を得る観点から、透明樹脂からなる非導電性のシートを用いることがより好ましい。
そして、透明樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアリレート（ＰＡｒ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエステルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、透明ポリイミド（ＰＩ）等の合成樹脂が挙げられる。なお、これらの透明樹脂は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

支持体１０ｄの厚みは、用途に応じて適宜決定すればよいが、通常、１０μｍ以上１００００μｍ以下である。

支持体１０ｄ上に形成される導電膜１０ｅとしては、例えば、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の複合金属酸化物からなる導電膜が挙げられる。

なお、導電膜１０ｅの表面抵抗値は、好ましくは５００Ω／□以下、より好ましくは１５０Ω／□以下、さらに好ましくは５０Ω／□以下である。
また、導電膜１０ｅの厚みは、本発明の所望の効果が得られる範囲内で適宜調整可能である。

そして、導電膜１０ｅは、スパッタリング法、コーティング法等の公知の方法により、支持体１０ｄ上に形成することができる。

多孔質半導体微粒子層１０ｂは、半導体微粒子を含有する多孔質状の層である。多孔質状の層であることで、増感色素の吸着量が増え、変換効率が高い色素増感型太陽電池を得ることができる。
半導体微粒子としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ等の金属酸化物の粒子が挙げられる。半導体微粒子は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、半導体微粒子の体積平均粒子径は、特に限定されず、本発明の所望の効果が得られる範囲内で適宜調整することができる。

多孔質半導体微粒子層１０ｂの厚みは、特に限定されないが、２０μｍ以下の厚みであることが好ましい。

多孔質半導体微粒子層１０ｂは、特に限定されることはなく、プレス法、水熱分解法、泳動電着法、エアロゾルディポジション法（ＡＤ法）、転写法、バインダーフリーコーティング法などに例示される公知の方法により形成することができる。例えば、上述した半導体微粒子を含むペーストを光電極基板１０ａの導電膜１０ｅ側の面に塗布した後、乾燥させることにより、多孔質半導体微粒子層１０ｂを形成することができる。

増感色素層１０ｃは、光によって励起されて多孔質半導体微粒子層１０ｂに電子を渡し得る化合物（増感色素）が、多孔質半導体微粒子層１０ｂの表面に吸着されてなる層である。
増感色素としては、シアニン色素、メロシアニン色素、オキソノール色素、キサンテン色素、スクワリリウム色素、ポリメチン色素、クマリン色素、リボフラビン色素、ペリレン色素等の有機色素；鉄、銅、ルテニウム等の金属のフタロシアニン錯体やポルフィリン錯体等の金属錯体色素；等が挙げられる。

増感色素層１０ｃは、例えば、増感色素の溶液中に多孔質半導体微粒子層１０ｂを浸漬する方法や、増感色素の溶液を多孔質半導体微粒子層１０ｂ上に塗布する方法等の公知の方法により形成することができる。

＜電解液層＞
電解液層２０は、光電極１０と対向電極３０とを分離するとともに、電荷移動を効率良く行わせるための層である。
そして、本発明の色素増感型太陽電池の電解液層２０は、ヨウ化物と、２種以上の所定の構造のグリコールエーテルおよび５員環環状エーテルを含む溶媒とを含む。電解液層２０は、任意で、ヨウ化物および上記溶媒以外のその他の成分を含んでいてもよい。

＜＜ヨウ化物＞＞
電解液層２０中のヨウ化物は、酸化状態になった増感色素を還元して再生するためのヨウ化物イオンを提供する。
ヨウ化物としては、例えば、ヨウ化物イオンをアニオンとして含む化合物であれば、特に限定されず、例えば、無機塩およびイオン液体などを用いることができる。

ここで、無機塩としては、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム等のアルカリ金属ヨウ化物；ヨウ化マグネシウム、ヨウ化カルシウム等のアルカリ土類金属ヨウ化物；ヨウ化アンモニウム；などを用いることができる。なお、これらの無機塩は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
電解液層２０中の上記無機塩の濃度は、０．０１ｍоｌ／Ｌ以上であることが好ましく、０．０５ｍоｌ／Ｌ以上であることがより好ましく、また、１．００ｍоｌ／Ｌ以下であることが好ましく、０．５ｍоｌ／Ｌ以下であることがより好ましい。電解液層２０中の上記無機塩の濃度が上記所定範囲内であれば、色素増感型太陽電池の初期最大出力を更に高めることができる。

また、イオン液体としては、室温（２５℃）付近において液状となる、いわゆる室温溶融塩を用いることができる。
そして、イオン液体としては、下記式（ＩＩ）で表されるイミダゾリウムのヨウ化物塩を用いることが好ましい。イオン液体として下記式（ＩＩ）で表されるイミダゾリウムのヨウ化物塩を用いれば、色素増感型太陽電池の初期最大出力を更に高めることができる。

（式（ＩＩ）中、Ｒ²¹、Ｒ²²およびＲ²³は、それぞれ独立して、水素または炭素数１以上４以下のアルキル基であり、ＸはＩである。）

上記式（ＩＩ）で表されるイミダゾリウムのヨウ化物塩の具体例としては、ジメチルイミダゾリウムヨージド、メチルプロピルイミダゾリウムヨージド（１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムヨージド）、メチルブチルイミダゾリウムヨージド、およびブチルメチルイミダゾリウムヨージド（１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヨージド）などのアルキルイミダゾリウムのヨウ化物塩が挙げられる。なお、これらの化合物は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、アルキルイミダゾリウムのヨウ化物塩としては、特開２０１１−１８１３６１号公報に記載のアルキル基が鎖中にオキシエチレン基を有するイミダゾリウムのヨウ化物塩を用いることもできる。
中でも、色素増感型太陽電池の初期最大出力を一層高める観点から、アルキルイミダゾリウムのヨウ化物塩としては、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヨージドを用いることが好ましい。
なお、上述したアルキルイミダゾリウムのヨウ化物塩は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

電解液層２０中の上記イオン液体の濃度は、０．０５ｍоｌ／Ｌ以上であることが好ましく、０．１０ｍоｌ／Ｌ以上であることがより好ましく、５．００ｍоｌ／Ｌ以下であることが好ましく、２．００ｍоｌ／Ｌ以下であることがより好ましい。電解液層２０中の上記イオン液体の濃度が上記所定範囲内であれば、色素増感型太陽電池の初期最大出力を一層高めることができる。

＜＜溶媒＞＞
電解液層２０中の溶媒は、２種以上の所定の構造のグリコールエーテルおよび５員環環状エーテルを含み、任意で、２種以上の所定の構造のグリコールエーテルおよび５員環環状エーテル以外のその他の溶媒を更に含んでもよい。

＜＜グリコールエーテル＞＞
電解液層２０中の溶媒として含まれるグリコールエーテルは、下記式（Ｉ）：
Ｒ¹Ｏ（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_nＲ² （Ｉ）
（式（Ｉ）中、Ｒ¹およびＲ²は、それぞれ独立して、炭素数１以上２以下のアルキル基であり、ｎは２以上６以下の整数である。）で表される。電解液層２０が溶媒として上記所定の構造のグリコールエーテルを２種以上含み、かつ、５員環環状エーテルを含むことで、色素増感型太陽電池は、初期最大出力と耐熱性とを高いレベルで両立することができる。

ここで、上記２種以上のグリコールエーテルは、好ましくは沸点および／または粘度が互いに異なり、より好ましくは沸点および粘度が互いに異なる。上記２種以上のグリコールエーテル中、少なくとも２種類のグリコールエーテルの沸点の差は３０℃以上であることが好ましく、５０℃以上であることがより好ましい。また、上記２種以上のグリコールエーテル中、少なくとも２種類のグリコールエーテルの粘度の差は０．４ｍＰａ・ｓ以上であることが好ましく、０．８ｍＰａ・ｓ以上であることがより好ましい。
なお、本発明において、グリコールエーテルの粘度は、２５℃にて回転粘度計（例えば、ＢＬ型、ＢＨ型、ＢＳ型、コーンプレート型、レオメータ等）により測定することができる。

上記グリコールエーテルの具体例としては、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテルなどのジエチレングリコールジアルキルエーテル（Ｒ¹およびＲ²の両方が炭素数１以上２以下のアルキル基であり、ｎ＝２であるもの）；トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテルなどのトリエチレングリコールジアルキルエーテル（Ｒ¹およびＲ²の両方が炭素数１以上２以下のアルキル基であり、ｎ＝３であるもの）；テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテルなどのテトラエチレングリコールジアルキルエーテル（Ｒ¹およびＲ²の両方が炭素数１以上２以下のアルキル基であり、ｎ＝４であるもの）；ペンタエチレングリコールジメチルエーテル、ペンタエチレングリコールジエチルエーテルなどのペンタエチレングリコールジアルキルエーテル（Ｒ¹およびＲ²の両方が炭素数１以上２以下のアルキル基であり、ｎ＝５であるもの）；ヘキサエチレングリコールジメチルエーテル、ヘキサエチレングリコールジエチルエーテルなどのヘキサエチレングリコールジアルキルエーテル（Ｒ¹およびＲ²の両方が炭素数１以上２以下のアルキル基であり、ｎ＝６であるもの）；などが挙げられる。これらのグリコールエーテルは、２種以上を任意の比率で混合して用いることができる。
中でも、色素増感型太陽電池の初期最大出力および耐熱性を更に高める観点から、上記２種以上のグリコールエーテルとしては、２種類のグリコールエーテルの混合物が好ましく、上記式（Ｉ）におけるｎの数が互いに異なる２種類のグリコールエーテルの混合物がより好ましく、低沸点（約１６２℃）かつ低粘度（約０．９７ｍＰａ・ｓ）であるジエチレングリコールジメチルエーテル（Ｒ¹およびＲ²の両方がメチル基であり、ｎ＝２であるもの）と、高沸点（約２１６℃）かつ高粘度（約１．８９ｍＰａ・ｓ）であるトリエチレングリコールジメチルエーテル（Ｒ¹およびＲ²の両方がメチル基であり、ｎ＝３であるもの）との混合物が特に好ましい。
また、上記式（Ｉ）におけるｎの数が互いに異なる２種類のグリコールエーテルを使用する場合、色素増感型太陽電池の初期最大出力および耐熱性を更に高める観点から、ｎの数が大きい方のグリコールエーテルの体積割合は、２種類のグリコールエーテルの合計体積を１００体積％とした場合、５０体積％以上９０体積％以下であることが好ましい。

＜＜５員環環状エーテル＞＞
電解液層２０中の溶媒として含まれる５員環環状エーテルは、上記２種以上のグリコールエーテルと共に電解液層２０の溶媒に含まれる。それにより、色素増感型太陽電池は、初期最大出力と耐熱性とを高いレベルで両立することができる。
５員環環状エーテルとしては、本発明の所望の効果が得られる限り特に限定されないが、下記式（ＩＩＩ）で表される５員環環状エーテルを用いることが好ましく、中でも、γ‐ブチロラクトンを用いることが特に好ましい。

（式（ＩＩＩ）中、Ｒ⁴¹、Ｒ⁴²およびＲ⁴³は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数１以上２０以下のアルキル基である。）

＜＜その他の溶媒＞＞
電解液層２０中の溶媒は、本発明の所望の効果が得られる範囲内で、上記２種以上のグリコールエーテルおよび５員環環状エーテル以外のその他の溶媒を更に含んでいてもよい。その他の溶媒としては、特に限定されないが、グリコール類（エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコールなど）、および、式（１）で表されるグリコールエーテル以外のグリコールエーテルを用いることができる。

ここで、溶媒中における上記２種以上のグリコールエーテルの体積割合は、２種以上のグリコールエーテルおよび５員環環状エーテルの合計体積を１００体積％として、３０体積％以上であることが好ましく、４０体積％以上であることがより好ましく、４５体積％以上であることが更に好ましく、９０体積％以下であることが好ましく、８０体積％以下であることがより好ましく、７０体積％以下であることが更に好ましい。溶媒中における２種以上の所定の構造のグリコールエーテルの体積割合が上記下限値以上であれば、色素増感型太陽電池の初期最大出力を十分に高めることができる。一方、溶媒中における上記２種以上のグリコールエーテルの体積割合が上記上限値以下であれば、初期最大出力をより高めると共に、色素増感型太陽電池の耐熱性を一層高めることができる。

また、上記２種以上のグリコールエーテルとして、ジエチレングリコールジメチルエーテルとトリエチレングリコールジメチルエーテルとの組み合わせを用いる場合、溶媒中におけるジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、および５員環環状エーテルの合計体積を１００体積％として、ジエチレングリコールジメチルエーテルの体積割合は１０体積％以上４０体積％以下、トリエチレングリコールジメチルエーテルの体積割合は１５体積％以上８０体積％以下、５員環環状エーテルの体積割合は１０体積％以上７０体積％以下であることが好ましく、ジエチレングリコールジメチルエーテルの体積割合は１５体積％以上３０体積％以下、トリエチレングリコールジメチルエーテルの体積割合は２０体積％以上６０体積％以下、５員環環状エーテルの体積割合は２０体積％以上６０体積％以下であることが特に好ましい。
上記溶媒中におけるジエチレングリコールジメチルエーテルの体積割合が４０体積％を超えると、色素増感型太陽電池の製造プロセスの減圧工程において、電解液の揮発量が多くなる虞がある。ジエチレングリコールジメチルエーテルは低沸点であり、製造プロセスの減圧工程において揮発し易いからである。
溶媒中におけるトリエチレングリコールジメチルエーテルの体積割合が８０体積％を超えると、電解液のハンドリング性が悪化する虞がある。トリエチレングリコールジメチルエーテルは高粘度だからである。
溶媒中における５員環環状エーテルの体積割合が７０体積％を超えると、色素増感型太陽電池を長期使用した場合にＩＴＯなどの透明電極を溶解する虞がある。

＜＜その他の成分＞＞
電解液層２０は、任意で、上述したヨウ化物および溶媒以外のその他の成分を更に含む。
その他の成分としては、本発明の所望の効果が得られる範囲内であれば、特に限定されず、例えば、ヨウ素、ベンゾイミダゾール化合物、（イソ）チオシアン酸イオン、グアニジウムイオンなどを用いることができる。

［ヨウ素］
電解液層２０は、その他の成分として、ヨウ素を更に含むことが好ましい。電解液層２０がヨウ素を更に含めば、色素増感型太陽電池の短絡電流が上昇し初期最大出力を更に高めることができる。

なお、電解液層２０中に含まれるヨウ素（Ｉ₂）は、上述したヨウ化物に由来するヨウ化物イオン（Ｉ^-）と反応することで、三ヨウ化物イオン（Ｉ₃ ^-）および五ヨウ化物イオン（Ｉ₅ ^-）などのイオンとして存在していてもよい。

電解液層２０中のヨウ素の濃度は０．０１ｍоｌ／Ｌ以上であることが好ましく、０．０２ｍоｌ／Ｌ以上であることがより好ましく、０．０４ｍоｌ／Ｌ以上であることが一層好ましく、０．４ｍоｌ／Ｌ以下であることが好ましく、０．２ｍоｌ／Ｌ以下であることがより好ましい。電解液層２０中のヨウ素の濃度が上記下限値以上上限値以下であれば、色素増感型太陽電池の初期最大出力を一層高めることができる。

［ベンゾイミダゾール化合物］
電解液層２０は、その他の成分として、ベンゾイミダゾール化合物を更に含んでもよい。電解液層２０がベンゾイミダゾール化合物を更に含めば、逆電流が抑制され、色素増感型太陽電池の初期最大出力を更に高めることができる。

本発明に用いるベンゾイミダゾール化合物としては、特に限定されないが、下記式（ＩＶ）で表わされるベンゾイミダゾール化合物を用いることが好ましい。

（式（ＩＶ）中、Ｒ³¹およびＲ³²は、それぞれ独立して、水素、炭素数１以上４以下のアルキル基、またはベンジル基である。）

上記一式（ＩＩＩ）で表わされるベンゾイミダゾール化合物の具体例としては、Ｎ−メチルベンゾイミダゾール、Ｎ−エチルベンゾイミダゾール、１，２−ジメチルベンゾイミダゾール、Ｎ−ブチルベンゾイミダゾール、Ｎ−イソプロピルベンゾイミダゾール、Ｎ−イソブチルベンゾイミダゾール、Ｎ−ベンジルベンゾイミダゾール、１−ブチル−２−メチルベンゾイミダゾールなどがある。中でも、色素増感型太陽電池の初期最大出力を一層高める観点から、Ｎ−メチルベンゾイミダゾールであることがより好ましい

電解液層２０中のベンゾイミダゾール化合物の濃度は、０．０１ｍоｌ／Ｌ以上であることが好ましく、０．０２ｍоｌ／Ｌ以上であることがより好ましく、０．０３ｍоｌ／Ｌ以上であることが更に好ましく、１．００ｍоｌ／Ｌ以下であることが好ましく、０．８０ｍоｌ／Ｌ以下であることがより好ましい。電解液層２０中のベンゾイミダゾール化合物の濃度が上記所定の範囲内であれば色素増感型太陽電池の初期最大出力を一層高めることができる。

＜＜電解液層の形成方法＞＞
電解液層２０は、上述した成分を含む溶液（電解液）を、光電極１０の増感色素層１０ｃまたは対向電極３０の触媒層３０ｂの表面上に塗布または滴下したり、光電極１０と対向電極３０とを積層させてなるセルの隙間に注入したりすることで、形成することができる。
塗布法によって電解液層２０を形成する場合、溶融塩等を含む電解液に塗布性改良剤（レベリング剤等）等の添加剤を添加して、これをスピンコート法、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、ホッパーを使用するエクストルージョンコート法、多層同時塗布方法、インクジェット法等の方法により塗布し、その後必要に応じて加熱すればよい。加熱する場合の加熱温度は増感色素の耐熱温度等により適当に選択すればよいが、通常１０℃以上１５０℃以下であることが好ましく、１０℃以上１００℃以下であることがより好ましい。加熱時間は加熱温度等にもよるが、５分間以上７２時間以下程度である。

ここで、電解液層２０の厚さは、例えば、光電極１０と対向電極３０との間に設けるスペーサーの大きさによって調整できる。電解液が光電極１０の外側で単独で存在する部分の厚さは、１μｍ以上３０μｍ以下が好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下がより好ましく、１μｍ以上５μｍ以下がさらに好ましく、１μｍ以上２μｍ以下が最も好ましい。

好ましい態様によれば、光電極１０中の空隙を完全に埋める量より多い電解液を塗布するので、図１に示すように、得られる電解液層２０は光電極１０の導電膜１０ｅとの境界から後述する対向電極３０の触媒層３０ｂとの境界までの間に存在する。
ここで、電解液層２０の厚さ（増感色素層１０ｃを含まない）は０．００１μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましく、０．１μｍ以上５０μｍ以下であることが特に好ましい。
電解液層２０が０．００１μｍより薄いと光電極１０の増感色素層１０ｃが対向電極３０の触媒層３０ｂに接触する虞があり、また２００μｍより厚いと電荷の移動距離が大きくなりすぎ、素子の抵抗が大きくなる虞がある。なお、電解液層２０の厚さ（実質的に電解液を含む層の厚さ）は０．１μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１３０μｍ以下であることがより好ましく、２μｍ以上７５μｍ以下であることが特に好ましい。

なお、電解液層２０中の水分量は１０，０００ｐｐｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２，０００ｐｐｍ以下であり、特に好ましくは１００ｐｐｍ以下である。

また、電解液層２０の光透過率は、測定波長４００ｎｍにおいて、電解液層２０の厚さが３０μｍである場合に換算して（３０μｍの光路長において）７０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがさらに好ましく、９０％以上であることが最も好ましい。光透過率は、３５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の波長領域全体において、上記の透過率を有することが好ましい。

＜対向電極＞
対向電極３０としては、特に限定されることなく、色素増感型太陽電池において使用し得る任意の対向電極を使用することができる。具体的には、例えば、対向電極３０は、支持体３０ａと、支持体３０ａの一方側（電解液層２０側）の表面上に形成された導電膜３０ｃと、該導電膜３０ｃ上に形成された触媒層３０ｂとを備えている。

ここで、対向電極３０の支持体３０ａは、触媒層３０ｂおよび導電膜３０ｃを担持する役割を担うものである。
支持体３０ａとしては、軽量で、光電変換効率が高い色素増感型太陽電池を得る観点から、樹脂、ガラス等からなる非導電性のシートを用いることが好ましく、軽量で、光電変換効率が高く、安価な色素増感型太陽電池を得る観点から、透明樹脂からなる非導電性のシートを用いることがより好ましい。
なお、透明樹脂としては、光電極１０における支持体１０ｄの構成材料として上述した透明樹脂と同じものを用いることができる。
また、支持体３０ａの厚みは、用途に応じて適宜決定すればよいが、通常、１０μｍ以上１００００μｍ以下である。

導電膜３０ｃとしては、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、チタン等の金属；酸化スズ、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素‐スズ酸化物（ＦＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の複合金属酸化物；カーボンナノチューブ、フラーレン等の炭素材料；などの材料からなる導電膜が挙げられる。導電膜３０ｃがカーボンナノチューブからなる場合、当該導電膜３０ｃは後述の触媒層３０ｂを兼ねることもでき、触媒層３０ｂを省略することができる。なお、これらの材料は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、導電膜３０ｃの表面抵抗値は、好ましくは５００Ω／□以下、より好ましくは１５０Ω／□以下、さらに好ましくは５０Ω／□以下である。
また、導電膜３０ｃの厚みは、本発明の所望の効果が得られる範囲内で適宜調整可能である。
そして、導電膜３０ｃは、スパッタリング法、コーティング法等の公知の方法により、支持体１０ｄ上に形成することができる。

対向電極３０の触媒層３０ｂは、色素増感型太陽電池の電解液層における酸化還元反応を促進させるためのものである。
そして、触媒層３０ｂとしては、特に限定されないが、初期光電変換効率を更に高める観点から、白金や、カーボンナノチューブを含む触媒層を用いることが好ましい。
なお、カーボンナノチューブを含む触媒層としては、例えば、特開２０１４−１２０２１９号公報に記載のカーボンナノチューブを含む触媒層を用いることができる。

＜その他の部材＞
本発明の色素増感型太陽電池は、その他の部材として、電極として作用する光電極１０および対向電極３０の一方または両方の表面上に、保護層、反射防止層等の機能性層を備えていてもよい。
このような機能性層を多層に形成する場合、同時多層塗布法や逐次塗布法が利用できる。生産性の観点からは同時多層塗布法が好ましい。同時多層塗布法では、生産性および塗膜の均一性の観点からスライドホッパー法やエクストルージョン法が好ましい。
機能性層の形成には、光電極１０および対向電極３０の材質に応じて蒸着法や貼り付け法等を用いることができる。

本発明の色素増感型太陽電池には、上記の基本的層構成に加えて所望に応じさらに各種の層を設けることができる。例えば支持体１０ｄと多孔質半導体微粒子層１０ｂとの間に緻密な半導体の薄膜層を下塗り層として設けることができる。

下塗り層として好ましいのは金属酸化物からなる層であり、例えば、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＷＯ₃、ＺｎＯ、またはＮｂ₂Ｏ₅などからなる層である。下塗り層は、例えばＥｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍ．Ａｃｔａ４０、６４３‐６５２（１９９５）に記載されているスプレーパイロリシス法の他、スパッタ法などにより塗設することができる。下塗り層の好ましい膜厚は１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。

また、光電極１０と対向電極３０の一方または両方の外側表面や、導電膜と支持体との間または支持体同士の中間に、保護層、反射防止層、ガスバリアー層などの機能性層を設けてもよい。これらの機能性層は、その材質に応じて塗布法、蒸着法、貼り付け法などによって形成することができる。

＜光電変換のメカニズム＞
図１に示す色素増感型太陽電池においては、次のようなリサイクルが繰り返されることで、光エネルギーが電気エネルギーに変換される。すなわち、（ｉ）増感色素層１０ｃの増感色素が光を受けて励起されると、増感色素の電子が取り出される。（ｉｉ）この電子は、導電膜１０ｅを介して光電極１０から出て、外部の回路４０を通って対向電極３０に移動し、さらに触媒層３０ｂを介して、電解液層２０に移動する。（ｉｉｉ）電解液層２０に含まれる還元剤（ヨウ化物）により、酸化状態の増感色素が還元されて、増感色素が再生され、再び光を吸収できる状態に戻る。

＜色素増感型太陽電池の製造方法＞
本発明の色素増感型太陽電池は、特に限定されず、既知の方法により製造することができる。例えば、図１に示した色素増感型太陽電池は、下記の方法により製造することができる。
まず、光電極１０の増感色素層１０ｃが対向電極３０の触媒層３０ｂと向き合うようにして、光電極１０と対向電極３０とを、中心部をくり抜いたスペーサーを介して重ね合わせた後、加熱により融着させて両電極を貼り合わせる。次いで、対向電極３０側に設けた注液口から、上述した所定の成分を含む電解液を入れて電解液層２０を形成する。そして、紫外線硬化樹脂で注液口を塞ぎ、スライドガラスで蓋をした後、紫外線を照射して樹脂を固めることで色素増感太陽電池を製造することができる。

なお、本発明の色素増感型太陽電池は、太陽を光源とするものに限定されず、例えば屋内照明を光源とするものであってもよい。

また、本発明の色素増感型太陽電池の全体の厚さは、機械的フレキシブル性と性能安定性を保証する目的から、１５０μｍ以上であることが好ましく、２５０μｍ以上であることがより好ましく、また、５００μｍ以下であることが好ましく、４５０μｍ以下であることがより好ましい。

（太陽電池モジュール）
本発明に係る太陽電池モジュールは、前述した色素増感型太陽電池がＺ型、Ｗ型、モノリシック型等の直列および／または並列に接続されてなるものである。
ここで、本発明の太陽電池モジュールは、例えば、本発明に係る色素増感型太陽電池を平面状または曲面上に配列し、各電池間に非導電性の隔壁を設けるとともに、各電池の光電極や対向電極を導電性の部材を用いて電気的に接続することで得ることができる。
そして、本発明に係る太陽電池モジュールは、本発明に係る色素増感型太陽電池を用いているので、初期最大出力が高く、耐熱性に優れている。
なお、太陽電池モジュールの形成に使用する色素増感型太陽電池の数は特に限定されず、目的の電圧に応じて適宜決定することができる。

以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例および比較例における各種の測定および評価は、以下の方法に従って行なった。

＜初期最大出力＞
光源として、１５０Ｗキセノンランプ光源にＡＭ１．５Ｇフィルタを装着した擬似太陽光照射装置（ＰＥＣ−Ｌ１１型、ペクセル・テクノロジーズ（株）製）光源を用いた。光量は、１ｓｕｎ（ＡＭ１．５Ｇ、１００ｍＷｃ／ｍ²（ＪＩＳ−Ｃ−８９１２のクラスＡ））に調整した。作製した色素増感型太陽電池をソースメータ（２４００型ソースメータ、Ｋｅｉｔｈｌｅｙ社製）に接続した。そして、以下の操作により電流電圧特性の測定を行った。
１ｓｕｎの光照射下、バイアス電圧を、０Ｖから０．８Ｖまで、０．０１Ｖ単位で変化させながら出力電流を測定した。出力電流の測定は、各電圧ステップにおいて、電圧を変化後、０．０５秒後から０．１５秒後の値を積算することで行った。バイアス電圧を、逆方向に０．８Ｖ〜０Ｖまでステップさせる測定も行い、順方向と逆方向の測定の平均値を光電流とした。
そして、上記の電流電圧特性の測定結果より色素増感型太陽電池（素子）の初期最大出力（ｍＷ）を求めた。比較例１の色素増感型太陽電池の初期最大出力を１００％として、各色素増感型太陽電池の初期最大出力の相対比を算出した。なお、相対比が高いほど、色素増感型電池は初期最大出力が高いことを示す。また、初期最大出力を入射光強度で除して初期光電変換効率（％）を求めた。

＜耐熱性＞
上述した初期最大出力の測定に用いた色素増感型太陽電池を環境加速試験機（ペクセル・テクノロジーズ（株）製）内に設置し、６０℃の高温条件下で１ヶ月間静置する耐熱性試験を行った。次いで、耐熱性試験後の色素増感型電池の光電変換効率（％）を上記と同様にして求めた。そして、上記で得られた初期光電変換効率および耐熱性試験後の光電変換効率の値を用いて、下記式により耐熱性試験後の性能保持率（％）を算出した。
耐熱性試験後の性能保持率（％）＝（耐熱性試験後の光電変換効率／初期光電変換効率）×１００
得られた耐熱試験後の性能保持率から、色素増感型太陽電池の耐熱性を評価した。なお、耐熱性試験後の性能保持率が高いほど、色素増感型太陽電池は耐熱性に優れていることを示す。

＜電解質の溶解性＞
色素増感型太陽電池の電解液溶媒中への電解質の溶解性を下記の手順により評価した。
電解液調液後に２５℃ドライ環境において３０日間保管し、目視により析出物を確認し、以下の基準で評価した。
評価基準
〇：析出物が確認できない
△：微量の析出物を確認

＜高湿加速試験後の酸化チタン（ＴｉＯ₂）の剥離＞
作製した色素増感型太陽電池について、下記高湿加速試験を行い、酸化チタンの剥離の有無を確認した。
上述した初期最大出力の測定に用いた色素増感型太陽電池を環境加速試験機（ペクセル・テクノロジーズ（株）製）内に設置し、６０℃９０％ＲＨの高温高湿条件下で２ヶ月間静置した。その後酸化チタンの剥離の有無を目視により確認した。

（実施例１）
＜電解液の調製＞
ヨウ化物としてのヨウ化リチウム、およびイミダゾリウムのヨウ化物塩としての１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヨージドを、各成分の濃度が下記のとおりになるように、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ＤＧＤＥ）、トリエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＧＤＥ）、およびγ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）の混合溶媒（ＤＧＤＥ：ＴＧＤＥ：ＧＢＬ＝２０：４０：４０（体積比））に溶解した。さらに、濃度が下記のとおりになるようにヨウ素を添加した。次いで、超音波洗浄機による振動攪拌を１時間行い、電解液を得た。
＜＜電解液の組成＞＞
ヨウ素：０．０４ｍｏｌ／Ｌ
ヨウ化リチウム：０．４０ｍｏｌ／Ｌ
１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヨージド：０．４０ｍｏｌ／Ｌ

＜色素溶液の調製＞
ルテニウム錯体色素（Ｎ７１９、ソラロニクス社製）７．２ｍｇを２０ｍＬのメスフラスコに入れた。ｔｅｒｔ−ブタノール１０ｍＬを混合し、攪拌した。その後、アセトニトリル８ｍＬを加え、メスフラスコに栓をした後、超音波洗浄器による振動により、６０分間攪拌した。溶液を常温に保ちながら、アセトニトリルを加え、全量を２０ｍＬとした。

＜光電極の作製＞
透明導電膜として、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）をコートしたポリエチレンナフタレートフィルム（ＩＴＯ−ＰＥＮフィルム、フィルム厚み２００μｍ、シート抵抗１５Ω／ｓｑ）を２０ｃｍ×１０ｃｍにカットし、メタノールでＩＴＯ面を洗浄後、ＩＴＯ面を表にして、平滑なガラス台の上に真空ポンプを使って固定した。
ポリマー成分を含まないバインダーフリー酸化チタンペーストを、ベーカー式アプリケータを用いて、塗布厚み１５０μｍで塗布した。ペーストを常温で１０分間乾燥させた後、１５０℃のホットプレート上で、さらに５分間加熱乾燥して、酸化チタンナノ多孔膜フィルムを作製した。
得られた酸化チタンナノ多孔膜フィルムを放冷後、１．５×２．０ｃｍのサイズにカットした。さらに、カットしたフィルムの短辺（１．５ｃｍの辺）の一方から、２ｍｍ内側より、酸化チタンナノ多孔膜を直径６ｍｍの円となるように爪楊枝で削り、電極を作製した。この酸化チタン電極を、再度、１１０℃にて１０分間加熱乾燥した後、上記のとおり調製した色素溶液に浸けた。
色素溶液を４０℃に保ちつつ軽く攪拌しながら、色素を酸化チタンナノ多孔膜に吸着させた。１時間後、シャーレから色素吸着済みの酸化チタンナノ多孔膜を取り出し、アセトニトリルにて洗浄して乾燥させた。

＜対向電極の作製＞
１ｍｍ厚のＦＴＯガラス基板を１０ｃｍ×１０ｃｍにカットし、真空スパッタリング法により、ＦＴＯ上に約５ｎｍの白金膜を形成した。さらに、ガラスカッターを用いて、１．２×１．８ｃｍのサイズにカットすることで対極用ガラス基板を得た。

＜色素増感型太陽電池の製造＞
サーリンフィルム（厚み２５μｍ、デュポン社製）を、１４ｍｍ四方に切り取り、さらに中心部を直径９ｍｍにくり抜き、スペーサーフィルムを作製した。上記で得た対向電極と光電極基板とを、このスペーサーフィルムをはさんで導電面が内側になるように対向させて貼り合せ、１１０℃に加熱したホットプレートの上で１分間熱圧着させた。
放冷後、対向電極に穴をあけ、この穴から上記で得た電解液を注液した。電解液を注液後、サーリンフィルム（厚み２５μｍ、デュポン社製）を用いて、電解液の注入に用いた穴を封じることで色素増感型太陽電池を得た。
得られた色素増感型太陽電池を用いて、初期最大出力、耐熱性、および電解質の溶解性を評価した。結果を表１に示す。

（実施例２）
実施例１の電解液の調製において、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ＤＧＤＥ）、トリエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＧＤＥ）、およびγ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）の混合溶媒中の溶媒の体積比をＤＧＤＥ：ＴＧＤＥ：ＧＢＬ＝２０：６０：２０に変更した以外は、実施例１と同様にして、電解液、色素溶液、光電極、対向電極、および色素増感型太陽電池を調製および製造し、各種の評価を行った。結果を表１に示す。

（実施例３）
実施例１の電解液の調製において、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ＤＧＤＥ）、トリエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＧＤＥ）、およびγ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）の混合溶媒中の溶媒の体積比をＤＧＤＥ：ＴＧＤＥ：ＧＢＬ＝４０：３０：３０に変更した以外は、実施例１と同様にして、電解液、色素溶液、光電極、対向電極、および色素増感型太陽電池を調製および製造し、各種の評価を行った。結果を表１に示す。

（比較例１）
実施例１の電解液の調製において、電解液の溶媒をγ‐ブチロラクトン（ＧＢＬ）のみに変更したこと以外は、実施例１と同様にして、電解液、色素溶液、光電極、対向電極、および色素増感型太陽電池を調製および製造し、各種の評価を行った。結果を表１に示す。

（比較例２）
実施例１の電解液の調製において、電解液の溶媒をγ‐ブチロラクトン（ＧＢＬ）のみに変更し、かつ、ヨウ素を添加しなかった以外は、実施例１と同様にして、電解液、色素溶液、光電極、対向電極、および色素増感型太陽電池を調製および製造し、各種の評価を行った。結果を表１に示す。

（比較例３）
実施例１の電解液の調製において、電解液の溶媒をトリエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＧＤＥ）およびγ‐ブチロラクトン（ＧＢＬ）の混合溶媒（ＴＧＤＥ：ＧＢＬ＝５０：５０（体積比））に変更した以外は、実施例１と同様にして、電解液、色素溶液、光電極、対向電極、および色素増感型太陽電池を調製および製造し、各種の評価を行った。結果を表１に示す。

（比較例４）
実施例１の電解液の調製において、電解液の溶媒をジエチレングリコールジメチルエーテル（ＤＧＤＥ）およびトリエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＧＤＥ）の混合溶媒（ＤＧＤＥ：ＴＧＤＥ＝２０：８０（体積比））に変更した以外は、実施例１と同様にして、電解液、色素溶液、光電極、対向電極、および色素増感型太陽電池を調製および製造し、各種の評価を行った。結果を表１に示す。

なお、表１中、
「ＤＧＤＥ」はジエチレングリコールジメチルエーテルを示し、
「ＴＧＤＥ」は、トリエチレングリコールジメチルエーテルを示し、
「ＧＢＬ」は、γ−ブチロラクトンを示し、
「ＤＧＤＥ／ＴＧＤＥ」は、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ＤＧＤＥ）とトリエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＧＤＥ）との混合溶媒を示し、
「ＴＧＤＥ／ＧＢＬ」は、トリエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＧＤＥ）とγ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）との混合溶媒を示し、
「ＤＧＤＥ／ＴＧＤＥ／ＧＢＬ」は、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ＤＧＤＥ）、トリエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＧＤＥ）、およびγ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）の混合溶媒を示し、
「ＬｉＩ」は、ヨウ化リチウムを示し、
「ＢＭＩｍＩ」は、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヨージドを示す。

表１の結果から、２種類のグリコールエーテル（ＤＧＤＥ、ＴＧＤＥ）とγ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）との混合溶媒を含む電解液層を備える実施例１〜３の色素増感型太陽電池では、初期最大出力および耐熱性を高いレベルで両立させ得ることがわかる。
一方、γ‐ブチロラクトンのみを溶媒として含む電解液層を備える比較例１の色素増感型太陽電池では、耐熱性は良好であるが、初期最大出力が劣ることがわかる。また、高湿加速試験後に、酸化チタン（ＴｉＯ₂）の剥離が観察された。
また、γ‐ブチロラクトンのみを溶媒として含み、かつ、ヨウ素を添加しなかった電解液層を備える比較例２の色素増感型太陽電池では、耐熱性は良好であるものの、初期最大出力が一層劣ることがわかる。また、高湿加速試験後に、酸化チタン（ＴｉＯ₂）の剥離が観察された。
また、γ‐ブチロラクトンと１種類のグリコールエーテルとの混合溶媒を含む電解液層を備える比較例３の色素増感型太陽電池では、耐熱性は良好なものの、初期最大出力が劣ることがわかる。
さらに、γ‐ブチロラクトンを含まず２種類のグリコールエーテルを溶媒として含む電解液層を備える比較例４の色素増感型太陽電池では、初期最大出力および耐熱性のいずれもが劣ることがわかる。

本発明によれば、初期最大出力が高く、かつ、耐熱性に優れた色素増感型太陽電池を提供することができる。
また、本発明によれば、当該色素増感型太陽電池を備える太陽電池モジュールを提供することができる。

１０ 光電極
１０ａ 光電極基板
１０ｂ 多孔質半導体微粒子層
１０ｃ 増感色素層
１０ｄ 支持体
１０ｅ 導電膜
２０ 電解液層
３０ 対向電極
３０ａ 支持体
３０ｂ 触媒層
３０ｃ 導電膜
４０ 外部の回路

Claims (8)

1. 光電極と、対向電極と、前記光電極および前記対向電極の間に配置された電解液層とを備える色素増感型太陽電池であって、
   前記電解液層が、ヨウ化物と溶媒とを含有し、
   前記溶媒が、下記式（Ｉ）：
   Ｒ¹Ｏ（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_nＲ² （Ｉ）
   （式（Ｉ）中、Ｒ¹およびＲ²は、それぞれ独立して、炭素数１以上２以下のアルキル基であり、ｎは２以上６以下の整数である。）
   で表される２種以上のグリコールエーテルと、
   ５員環環状エーテルとを含む、色素増感型太陽電池。
2. 前記溶媒中における前記２種以上のグリコールエーテルおよび前記５員環環状エーテルの合計体積に対する前記２種以上のグリコールエーテルの体積割合が３０体積％以上９０体積％以下である、請求項１に記載の色素増感型太陽電池。
3. 前記２種以上のグリコールエーテルがジエチレングリコールジメチルエーテルおよびトリエチレングリコールジメチルエーテルである、請求項１または２に記載の色素増感型太陽電池。
4. 前記溶媒中における前記ジエチレングリコールジメチルエーテル、前記トリエチレングリコールジメチルエーテル、および前記５員環環状エーテルの合計体積に対して、前記ジエチレングリコールジメチルエーテルの体積割合が１０体積％以上４０体積％以下であり、前記トリエチレングリコールジメチルエーテルの体積割合が１５体積％以上８０体積％以下であり、前記５員環環状エーテルの体積割合が１０体積％以上７０体積％以下である、請求項３に記載の色素増感型太陽電池。
5. 前記ヨウ化物が下記式（ＩＩ）で表されるイミダゾリウムのヨウ化物塩を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の色素増感型太陽電池。
   

   

   （式（ＩＩ）中、Ｒ²¹、Ｒ²²およびＲ²³は、それぞれ独立して、水素または炭素数１以上４以下のアルキル基であり、ＸはＩである。）
6. 前記電解液層がヨウ素を更に含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の色素増感型太陽電池。
7. 前記電解液層中のヨウ素の濃度が０．０１ｍоｌ／Ｌ以上０．８ｍоｌ／Ｌ以下である、請求項６に記載の色素増感型太陽電池。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の色素増感型太陽電池が直列および／または並列に接続されてなる、太陽電池モジュール。

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