JP4462187B2

JP4462187B2 - 色素増感型太陽電池及びその電解質

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Publication number: JP4462187B2
Application number: JP2005502025A
Authority: JP
Inventors: 雅人吉川; 信吾大野; 太一小林; 孝之杉村; 芳典岩淵; 修椎野; 秀夫杉山; 泰郎堀川; 真一豊澤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2002-08-13
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2023-08-06
Also published as: JPWO2004017452A1; WO2004017452A1; EP1536508A4; US20050260786A1; AU2003254820A1; EP1536508B1; EP1536508A1

Description

本発明は色素増感型太陽電池用電解質及び色素増感型太陽電池に係り、特に色素増感型太陽電池に用いられる固体状電解質と、このような固体状電解質を備える色素増感型太陽電池に関する。

（１）増感色素を吸着させた酸化物半導体を電極に用いて太陽電池を構成することは既に知られている。図１は、このような色素増感型太陽電池の一般的な構造を示す断面図である。図１に示す如く、ガラス基板等の基板１上に透明電極２が設けられ、この透明電極２上に分光増感色素を吸着させた金属酸化物半導体膜３が形成されている。この色素増感型半導体電極の透明電極２と対向して間隔をあけて対電極４が設置されており、そして側部が封止材５により封止され、色素増感型半導体電極と対電極４との間に電解質６が封入されている。金属酸化物半導体膜３は、通常、色素を吸着させた酸化チタン薄膜よりなり、この酸化チタン薄膜に吸着されている色素が可視光によって励起され、発生した電子を酸化チタン微粒子に渡すことによって発電が行われる。

従来、色素増感型太陽電池の電解質は、一般に酸化還元性物質を溶媒に溶解してなる液状電解質であるため、封止部分からの液漏れ等の問題があり、このことが色素増感型太陽電池の耐久性、信頼性に影響を及ぼしていた。

この問題を解決するために、従来、液状電解質を各種のポリマーに担持させて擬固体化することも提案されているが、色素増感型太陽電池の発電効率を損なうことのない、より安全性、耐久性に優れかつ安価な固体状電解質が望まれている。

（２）色素増感型太陽電池は、カソード電極とアノード電極とを対向配置してセルを構成し、その内部に電解質を封入したものである。カソード電極は導電性ガラスからなり、アノード電極は導電性ガラス上に、色素が吸着されたＴｉＯ_２薄膜が設けられている。カソード電極とアノード電極とは、数十μｍ〜数ｍｍの間隔をおいて、電解質を介して対向配置されており、アノード電極のＴｉＯ_２薄膜に吸着されている色素が可視光によって励起され、発生した電子をＴｉＯ_２微粒子に渡すことによって発電が行われる。

従来、アノード電極は、ＴｉＯ_２粒子を有機質バインダーを用いてペースト化し、これを透明導電薄膜が形成されたガラス基板上に塗布した後、高温で焼成してバインダーを除去し、得られたＴｉＯ_２薄膜に、含浸法等により増感色素を吸着させることにより製造されている。

ＴｉＯ_２薄膜をＴｉＯ_２粒子のペーストの塗布、焼成で形成する従来のアノード電極の製造方法では、基板として耐熱性のあるガラスを用いる必要があり、電極の薄肉、軽量化、低コスト化に不利であった。また、ＴｉＯ_２薄膜の下の透明導電薄膜は通常スパッタ法により形成されるが、ＴｉＯ_２薄膜をペーストの塗布、焼成で形成する従来法では、透明導電薄膜の成膜工程とＴｉＯ_２薄膜の成膜工法とを連続して行うことができず、成膜操作においても工業的に不利であった。

（３）近年、省エネルギー、資源の有効利用や環境汚染の防止等の面から、太陽光を直接電気エネルギーに変換する太陽電池が注目され、開発が進められている。

太陽電池は、光電変換材料として、結晶性シリコン、アモルファスシリコンを用いたものが主流である。しかしながら、このような結晶性シリコン等を形成するには多大なエネルギーを要し、従ってシリコンの利用は、太陽光を利用する省エネルギー電池である太陽電池の本来の目的とは相反するものとなっている。また多大なエネルギーを使用する結果として、光電変換材料としてシリコンを用いる太陽電池は高価なものとならざるを得ない。

光電変換材料は、電極間の電気化学反応を利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換する材料である。例えば、光電変換材料に光を照射すると、一方の電極側で電子が発生し、対電極に移動する。対電極に移動した電子は、電解質中をイオンとして移動して一方の電極にもどる。すなわち、光電変換材料は光エネルギーを電気エネルギーとして連続して取り出せる材料であり、このため太陽電池に利用される。

光電変換材料として、シリコンを用いず、有機色素で増感された酸化物半導体を用いた太陽電池が知られている。Nature, 268 (1976), 402頁に、酸化亜鉛粉末を圧縮成形し、１３００℃で１時間焼結して形成した焼結体ディスク表面に有機色素としてローズベンガルを吸着させた金属酸化物半導体電極を用いた太陽電池が提案されている。この太陽電池の電流／電圧曲線は、０．２Ｖの起電圧時の電流値は約２５μＡ程度と非常に低く、その実用化は殆ど不可能と考えられるものであった。しかしながら、前記シリコンを用いる太陽電池とは異なり、使用される酸化物半導体及び有機色素はいずれも大量生産されており、且つ比較的安価なものであることから、材料の点からみると、この太陽電池は非常に有利であることは明らかである。

光電変換材料として、前記のように有機色素で増感された酸化物半導体を用いた太陽電池としては、前記のもの以外に、たとえば、特開平１−２２０３８０号公報に記載の金属酸化物半導体の表面に、遷移金属錯体などの分光増感色素層を有するもの、また、特表平５−５０４０２３号に記載の、金属イオンでドープした酸化チタン半導体層の表面に、遷移金属錯体などの分光増感色素層を有するものが知られている。

上記太陽電池は実用性のある電流／電圧曲線が得られない。電流／電圧曲線が実用性レベルに達した分光増感色素層を有する太陽電池として、特開平１０−９２４７７号公報に、酸化物半導体微粒子集合体の焼成物からなる酸化物半導体膜を用いた太陽電池が開示されている。このような半導体膜は、酸化物半導体微粉末のスラリーを透明電極上に塗布し、乾燥させ、その後５００℃、１時間程度で焼成させることにより形成している。

このような有機色素増感型金属酸化物半導体膜を用いた有機色素増感太陽電池は、半導体膜の両側をガラス基板で挟んだ構成を採っている。有機色素増感太陽電池は、前記のようにその特性を実用性のレベルにするために半導体膜、色素について種々検討されているが、このような側面からの研究に劣らず、太陽光エネルギーをさらに高効率利用するとの側面から研究することも重要である。また、両側がガラス基板のため、破損時にはガラスの破片の飛散が問題となることも懸念される

（４）このような有機色素増感型金属酸化物半導体膜を用いた有機色素増感太陽電池は、一般に半導体膜の両側をガラス基板で挟んだ構成を採っている。このような太陽電池の設置場所としては、通常、屋上或いは屋根の上であるが、ガラス基板を使用しているため柔軟性が無く、貼り合わせが困難なことから太陽電池は独立して設置されていた。

本発明者等は、今後、さらに使い易い太陽電池が求められるであろうとの観点から検討を重ねた。その結果、以下の結論に到った。即ち、柔軟で貼付しやすく、またガラス等に貼付しても透明性が維持されるような有機色素増感太陽電池、また柔軟性があって且つ着色、模様、高反射性等を有することにより意匠性、装飾性を備えた貼付可能な太陽電池が、使いやすさの点から有用であり、さらにまたこのような太陽電池が貼付等により設置された屋根材、壁材等の建材も、容易に使用することができ便利である。

（５）前記特開平１０−９２４７７号公報の太陽電池では、いわゆるゾルゲル法により、酸化物半導体微粒子集合体の焼成物の酸化物半導体膜を形成している。このような形成方法は、塗布後、高温で長時間の加熱が必要なため、基材、透明電極にも耐熱性が要求される。通常の透明電極であるＩＴＯ等では、このような耐熱性を有していないため、特に耐熱性に優れた透明電極であるフッ素ドープ酸化スズを用いる必要があるが、フッ素ドープ酸化スズは、導電性が劣り、太陽電池のような大面積を必要とする用途には不適当である。

（６）前記特開平１０−９２４７７号公報の太陽電池では、いわゆるゾルゲル法により、酸化物半導体微粒子集合体の焼成物の酸化物半導体膜を形成している。このような形成方法は、塗布後、高温で長時間の加熱が必要なため、基材、透明電極にも耐熱性が要求される。このような焼成物の酸化物半導体は、比較的表面積が大きく、このため色素吸着量も高く、光のエネルギー変換効率の大きくなり、実用性のある電流／電圧曲線が得られる。しかしながら、長時間の高温加熱処理が必要なため、耐熱性が充分でないＩＴＯ等の通常の透明電極の使用が困難である。従って、高熱処理の必要のない、表面積の大きい酸化物半導体膜、即ち光のエネルギー変換効率の高い有機色素増感型金属酸化物半導体電極が求められていると共に、さらにより一層表面積の大きい酸化物半導体膜を有する有機色素増感型金属酸化物半導体電極が求められている。
特開平１−２２０３８０号公報特表平５−５０４０２３号公報特開平１０−９２４７７号公報 Nature, 268 (1976), 402頁

本発明は、色素増感型太陽電池の発電効率、耐久性、安全性の向上に有効でしかも安価に製造可能な色素増感型太陽電池用固体状電解質及び色素増感型太陽電池を提供することを目的とする。

本発明の色素増感型太陽電池用電解質は、加硫ゴムに、酸化還元性物質を担持させてなる色素増感型太陽電池用電解質であって、該加硫ゴムは、加硫剤として硫黄及び／又は有機硫黄化合物を用いたものであることを特徴とする。

加硫ゴムに、酸化還元性物質を担持させることにより、電解質を擬固体化することができる。この電解質は、色素増感型太陽電池の発電効率に影響を及ぼすことなく、安全性、耐久性に優れ、かつ安価に提供される。

本発明の色素増感型太陽電池は、色素増感型半導体電極と、この色素増感型半導体電極に対向して設けられた対電極と、該色素増感型半導体電極と対電極との間に配置された固体状電解質とを有する色素増感型太陽電池において、該固体状電解質が、このような本発明の電解質であるものであり、発電効率、耐久性、安全性に優れ、安価に提供される。

本発明の色素増感型太陽電池用電解質及び色素増感型太陽電池の実施の形態を詳細に説明する。

本発明の色素増感型太陽電池用電解質において、酸化還元性物質を担持する加硫ゴムのゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）、及び構造式中に炭素−炭素二重結合を有する合成ゴムを単独で或いは２種以上ブレンドして使用することができる。上記合成ゴムとしては、イソプレン、ブタジエン、クロロプレン等の共役ジエン化合物の単独重合体であるポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、ポリクロロプレンゴム等、前記共役ジエン化合物とスチレン、アクリロニトリル、ビニルピリジン、アクリル酸、メタクリル酸、アルキルアクリレート類、アルキルメタクリレート類等のビニル化合物との共重合体であるスチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、ビニルピリジン−ブタジエン−スチレン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリル酸−ブタジエン共重合ゴム、メタアクリル酸−ブタジエン共重合ゴム、メチルアクリレート−ブタジエン共重合ゴム、メチルメタアクリレート−ブタジエン共重合ゴム等、エチレン、プロピレン、イソブチレン等のオレフィン類とジエン化合物との共重合体（例えばイソブチレン−イソプレン共重合ゴム（ＩＩＲ））、オレフィン類と非共役ジエンとの共重合体（ＥＰＤＭ）（例えばエチレン−プロピレン−シクロペンタジエン三元共重合体、エチレン−プロピレン−５−エチリデン−２−ノルボルネン三元共重合体、エチレン−プロピレン−１，４−ヘキサジエン三元共重合体）、シクロオレフィンを開環重合させて得られるポリアルケナマー（例えばポリペンテナマー）、オキシラン環の開環重合によって得られるゴム（例えば硫黄加硫が可能なポリエピクロロヒドリンゴム）、ポリプロピレンオキシドゴム等が含まれる。また、前記各種ゴムのハロゲン化物、例えば塩素化イソブチレン−イソプレン共重合ゴム（ＣＩ−ＩＩＲ）、臭素化イソブチレン−イソプレン共重合ゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）等も含まれる。更に、ノルボルネンの開環重合体も用い得る。また更に、ブレンドゴムとしては上述のゴムにエピクロロヒドリンゴム、ポリプロピレンオキシドゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン等の飽和弾性体をブレンドして用いることもできる。

加硫ゴムはこのようなゴム成分を加硫剤により加硫、架橋して製造される。この加硫剤としては、硫黄、有機硫黄化合物を用いることができ、その使用割合は、上記ゴム成分１００部（重量部、以下同様）当り、好ましくは０．０１〜１０部、より好ましくは０．１〜６部である。

この加硫に当っては、アルデヒドアンモニア類、アルデヒドアミン類、グアニジン類、チオウレア類、チアゾール類、ジチオカルバミン酸塩類、キサントゲン酸塩類、チウラム類等の加硫促進剤を上記ゴム成分１００部に対して好ましくは０．０１〜１０部、より好ましくは０．１〜５部用いても良い。更に、亜鉛華、ステアリン酸等の加硫促進助剤を上記ゴム成分１００部に対して好ましくは０．１〜１０部、より好ましくは０．５〜５部用いても良い。

本発明に係る加硫ゴムには、例えばパラフィン系、ナフテン系、芳香族系プロセスオイル、エチレン−α−オレフィンのコオリゴマー、パラフィンワックス、流動パラフィン等の鉱物油、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生油等の植物油などのオイルを配合することが好ましく、これによりゴム加工性を向上させることができる。これらのオイルの配合量はゴム成分１００部に対して３〜５０部、特に４〜１０部とすることが好ましい。

また、本発明に係る加硫ゴムには、更に常法に従い、目的、用途などに応じてカーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、クレイ、マイカ等の充填剤を配合することができ、これらの充填剤の配合量はゴム成分１００部に対して好ましくは０．５〜２０部、より好ましくは１〜１０部である。

本発明の加硫ゴムは、上記成分を混合してなるゴム組成物を加熱加圧して加硫成形することにより製造することができる。

なお、硫黄加硫の他、ジチオモルフォリン、チウラム加硫等の有機硫黄化合物による有機硫黄加硫法を採用することもできるが、特に酸化還元性物質であるヨウ素と反応しにくい硫黄加硫による方法が最も好ましい。この場合、硫黄や有機硫黄化合物中の硫黄の配合量はゴム成分１００部に対して０．５〜７部、特に１〜６部とすることが好ましい。

また、本発明で用いる加硫ゴムは、導電性を高める効果を発現するために、側鎖に芳香環、特にベンゼン環やピリジン環を有するものが好ましく、従って、このような芳香環が導入されるように、スチレン、ビニルピリジン等を共重合成分として含むゴム成分を用いることが好ましい。

加硫ゴム中のベンゼン環やピリジン環等の芳香環の含有量は、全ゴム成分に対して５〜５０重量％であることが好ましい。この割合が５重量％未満では導電性向上効果が十分でなく、５０重量％を超えると硬く、脆く、靭性のない膜となる。

本発明においては、このような加硫ゴムに、酸化還元性物質を担持させる。加硫ゴムへの酸化還元性物質の担持は、例えば、酸化還元性物質の溶液中にこの加硫ゴムを浸漬するなどして酸化還元性物質溶液を含浸させた後、乾燥する。

本発明において、加硫ゴム（以下、これを「担体」と称す場合がある。）に担持する酸化還元性物質としては、一般に電池や太陽電池などにおいて使用することができるものであれば特に限定されないが、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣａＩ₂などの金属ヨウ化物とヨウ素の組み合わせ、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＣａＢｒ₂などの金属臭化物と臭素の組み合わせが好ましく、これらの中でも、金属ヨウ化物とヨウ素の組み合わせが好ましい。

担体への含浸に用いる酸化還元性物質溶液中の、これらの酸化還元性物質の濃度としては、０．０１〜１モル／Ｌの範囲が挙げられるが、特に０．０５〜０．５モル／Ｌが好ましい。

また、溶媒としては、プロピレンカーボネートなどのカーボネート化合物、アセトニトリルなどのニトリル化合物、エタノールなどのアルコール類、その他、水や非プロトン極性物質などが挙げられるが、これらの中でも、カーボネート化合物やニトリル化合物が好ましい。

このような酸化還元性物質溶液に、担体を浸漬する場合、浸漬時間は５時間程度必要であるが、浸漬温度を高く設定すれば、酸化還元性物質溶液が活性化されて浸透速度が速くなり、電解質の作製時間が短縮できるので好ましい。この浸漬温度は、ラジカル反応が起こらない程度に抑える必要があり、具体的には３５〜６５℃程度である。

含浸後の乾燥は室温で０．５〜１時間程度行うことが好ましい。

このようにして得られる本発明の色素増感型太陽電池用電解質は、担体に対する酸化還元性物質の担持量が少な過ぎると、電解質として機能に劣るものとなることから、担体に対する酸化還元性物質担持量で５重量％以上であることが好ましい。この担持量が過度に多いと担持させた酸化還元物質が、担体からブリードしたり、担体の強度が弱くなったり、劣化するなどのために、電池組み立て時の取り扱いに支障が出るなどの懸念があるため、加硫ゴムに対する酸化還元性物質の担持量は、通常１０〜３０重量％であることが好ましい。また、多孔質体に対する酸化還元性物質の担持量は、通常５〜９０重量％であることが好ましい。

本発明の色素増感型太陽電池は、電解質としてこのような本発明の色素増感型太陽電池用電解質を用いたものであるが、電解質以外の他の構成は、図１に示すような従来の色素増感型太陽電池と同様の構成とされる。

色素増感型太陽電池の基板１としては、通常ガラス板であり、通常珪酸塩ガラスであるが、可視光線の透過性を確保できる限り、種々のプラスチック基板等を使用することができる。基板の厚さは、０．１〜１０ｍｍが一般的であり、０．３〜５ｍｍが好ましい。ガラス板は、化学的に或いは熱的に強化させたものが好ましい。

透明電極２としては、Ｉｎ_２Ｏ_３やＳｎＯ_２の導電性金属酸化物薄膜を形成したものや金属等の導電性材料からなる基板が用いられる。導電性金属酸化物の好ましい例としては、Ｉｎ_２Ｏ_３：Ｓｎ（ＩＴＯ）、ＳｎＯ_２：Ｓｂ、ＳｎＯ_２：Ｆ、ＺｎＯ：Ａｌ、ＺｎＯ：Ｆ、ＣｄＳｎＯ_４を挙げることができる。

分光増感色素を吸着させた金属酸化物半導体膜３の金属酸化物半導体としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化アンチモン、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化インジウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、硫化カドミウムなどの公知の半導体の１種又は２種以上を用いることができる。特に、安定性、安全性の点から酸化チタンが好ましい。酸化チタンとしてはアナタース型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、無定形酸化チタン、メタチタン酸、オルソチタン酸などの各種の酸化チタン或いは水酸化チタン、含水酸化チタンが含まれるが、特に本発明ではアナタース型酸化チタンが好ましい。また金属酸化物半導体膜は微細な結晶構造を有することが好ましい。また多孔質膜であることも好ましい。金属酸化物半導体の膜厚は、１０ｎｍ以上であることが一般的であり、１００〜１０００ｎｍが好ましい。

酸化物半導体膜に吸着させる有機色素（分光増感色素）は、可視光領域及び／又は赤外光領域に吸収を持つものであり、種々の金属錯体や有機色素の１種又は２種以上を用いることができる。分光増感色素の分子中にカルボキシル基、ヒドロキシアルキル基、ヒドロキシル基、スルホン基、カルボキシアルキル基の官能基を有するものが半導体への吸着が速いため、好ましい。また、分光増感の効果や耐久性に優れているため、金属錯体が好ましい。金属錯体としては、銅フタロシアニン、チタニルフタロシアニンなどの金属フタロシアニン、クロロフィル、ヘミン、特開平１−２２０３８０号公報、特表平５−５０４０２３号公報に記載のルテニウム、オスミウム、鉄、亜鉛の錯体を用いることができる。有機色素としては、メタルフリーフタロシアニン、シアニン系色素、メロシアニン系色素、キサンテン系色素、トリフェニルメタン色素を用いることができる。シアニン系色素としては、具体的には、ＮＫ１１９４、ＮＫ３４２２（いずれも日本感光色素研究所（株）製）が挙げられる。メロシアニン系色素としては、具体的には、ＮＫ２４２６、ＮＫ２５０１（いずれも日本感光色素研究所（株）製）が挙げられる。キサンテン系色素としては、具体的には、ウラニン、エオシン、ローズベンガル、ローダミンＢ、ジブロムフルオレセインが挙げられる。トリフェニルメタン色素としては、具体的には、マラカイトグリーン、クリスタルバイオレットが挙げられる。

有機色素（分光増感色素）を半導体膜に吸着させるこのためには、有機色素を有機溶媒に溶解させて形成した有機色素溶液中に、常温又は加熱下に酸化物半導体膜を基板ととも浸漬すれば良い。前記の溶液の溶媒としては、使用する分光増感色素を溶解するものであれば良く、具体的には、水、アルコール、トルエン、ジメチルホルムアミドを用いることができる。

色素増感型半導体電極は、基板１上に、透明電極（透明性導電膜）２をコートし、その上に光電変換材料用半導体膜を形成し、上述のように色素を吸着して形成される。この色素増感型半導体電極に対電極４として別の透明性導電膜をコートしたガラス板などの基板を封止材５により接合させ、これらの電極間に第１発明の電解質６を封入して本発明の太陽電池とすることができる。

この電解質の厚さは、色素増感型太陽電池の仕様によって異なるが、通常の場合、０．０１〜０．３ｍｍ程度である。

また、対電極４としては、導電性を有するものであれば良く、任意の導電性材料が用いられるが、電解質のＩ_３ ⁻イオン等の酸化型のレドックスイオンの還元反応を充分な速さで行わせる触媒能を持ったものの使用が好ましい。このようなものとしては、白金電極、導電材料表面に白金めっきや白金蒸着を施したもの、ロジウム金属、ルテニウム金属、酸化ルテニウム、カーボン、コバルト、ニッケル、クロム等が挙げられる。

本発明の色素増感型太陽電池は、前記色素増感型半導体電極、電解質及び対電極をケース内に収納して封止するが、それら全体を樹脂封止しても良い。この場合、その色素増感型半導体電極には光があたる構造とする。このような構造の電池では、その色素増感型半導体電極に太陽光又は太陽光と同等な可視光を当てると、色素増感型半導体電極とその対電極との間に電位差が生じ、両極間に電流が流れるようになる。

実施例１
［電解質の製造］
下記配合のゴム組成物を１５０℃、１０ＭＰａで加熱加圧することにより加硫ゴムを得た。
＜ゴム組成物配合（部）＞
ゴム成分（ビニルピリジンゴム）：１００
（スチレン２０ｗｔ％、ビニルピリジン２０ｗｔ％、ブタジエン６０
ｗｔ％）
硫黄：２
オイル：５
加硫促進剤（ノクセラーＭ）：２
亜鉛華：３
カーボンブラック（ＳＡＦ）：２０

得られた加硫ゴムを５ｍｍ×５ｍｍ×０．１ｍｍに裁断し、下記の酸化還元性物質溶液に室温で６時間浸漬することにより、酸化還元性物質溶液を含浸させることにより、本発明の色素増感型太陽電池用電解質を得た。使用前に大気中で乾燥することで低沸点溶媒（アセトニトリル等）を飛ばし、ゴム表面に粘着性が残っている状態で下記の電極間に入れた。

［酸化還元性物質溶液］
溶媒：アセトニトリル：１Ｌ
酸化還元性物質
ヨウ化リチウム：０．２モル
１，２ジメチル−３−プロピルイミダゾリウムアイオダイド：０．２モル
ヨウ素：０．１モル
ｔ−ブチルピリジン：０．４モル
なお、加硫ゴムに対する酸化還元性物質の担持量は１５重量％であった。

［色素増感型太陽電池の製造］
２．５×３ｃｍのガラス基板（厚さ：２ｍｍ）上に、厚さ３０００ÅのＩＴＯ膜を形成し、この上に厚さ１０μｍ、面積５ｍｍ□の酸化チタン膜を形成した。

分光増感色素として、シス−ジ（チオシアナト）−ビス（２，２’−ビピリジル−４−ジカルボキシレート−４’−テトラブチルアンモニウムカルボキシレート）ルテニウム（II）をエタノール液に３×１０^−４モル／Ｌで溶解した液に上記酸化チタン膜を形成した基板を入れ、室温で１８時間浸漬して、色素増感型半導体電極を得た。分光増感色素の吸着量は、酸化チタン膜の比表面積１ｃｍ^２あたり１０μｇであった。

この色素増感型半導体電極に、対電極として、フッ素をドープした酸化スズをコートし、さらにその上に白金を担持した透明導電性ガラス板を用い、２つの電極の間に上記の電解質を入れ、この側面を樹脂で封止した後、リード線を取付けて、本発明の色素増感型太陽電池を作製した。

得られた色素増感型太陽電池に、ソーラーシュミレーターで１００Ｗ／ｍ^２の強度の光を照射したところ、Ｖｏｃ（開回路状態の電圧）は０．７２Ｖであり、Ｊｏｃ（回路を短絡したとき流れる電流の密度）は９．５ｍＡ／ｃｍ^２であり、ＦＦ（曲線因子）は０．５２であり、η（変換効率）は４．５％であった。この結果から、色素増感型太陽電池として有用であることが確認された。

図１は、色素増感型太陽電池の一般的な構造を示す断面図である。

Claims

加硫ゴムに、酸化還元性物質を担持させてなる色素増感型太陽電池用電解質であって、
該加硫ゴムは、加硫剤として硫黄及び／又は有機硫黄化合物を用いたものであることを特徴とする色素増感型太陽電池用電解質。
請求項１において、該加硫ゴムは側鎖に芳香環を有することを特徴とする色素増感型太陽電池用電解質。
請求項２において、該芳香環はベンゼン環及び／又はピリジン環であることを特徴とする色素増感型太陽電池用電解質。
請求項１ないし３のいずれか１項において、該加硫ゴムに酸化還元性物質の溶液を含浸し乾燥することにより酸化還元性物質を担持させてなることを特徴とする色素増感型太陽電池用電解質。
請求項１ないし４のいずれか１項において、該酸化還元性物質の担持量が該加硫ゴムに対して５〜５０重量％であることを特徴とする色素増感型太陽電池用電解質。
色素増感型半導体電極と、この色素増感型半導体電極に対向して設けられた対電極と、該色素増感型半導体電極と対電極との間に配置された固体状電解質とを有する色素増感型太陽電池において、該固体状電解質が請求項１ないし５のいずれか１項に記載の色素増感型太陽電池用電解質であることを特徴とする色素増感型太陽電池。