JP4819373B2 - 電解質組成物、色素増感太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
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Description
電解質層は、アルミニウム酸化物と水を含有するペースト状の電解質組成物からなる。本発明の電解質組成物は、例えば、電解液に、アルミニウム酸化物(アルミナ)を水で分散することにより得えられたペーストを添加し、混合することによって電解質全体をペースト状に加工すること等により得ることができる。
(式中、nは1、2または3の整数のいずれかを表し、mは0〜10、好ましくは0〜5の値を表す。)
mH2Oは、多くの場合結晶格子の形成に関与しない脱離可能な水相をも表すものである為、mは整数または整数でない値を取ることもできる。またこの種の材料を加熱するとmは0の値に達することがありうる。
半導体電極基板は、例えば以下の様にして形成することができる。
対向電極は電解質層の還元反応を促進するような触媒作用を有するものが好ましい。具体的には白金電極や炭素電極上に白金を蒸着したもの、カーボン粒子を吸着したものなどが用いられる。高価な白金の代わりに導電性高分子で処理した基板を用いても構わない。Synthetic Metals 1994,66,263にある、p−トルエンスルホン酸鉄をドープしたPEDOTなどが好適に用いられる。
半導体電極基板の半導体電極上に、スクリーン印刷などの手法を用いて電解質組成物を適量塗布し、対向基板の対向電極側を相対させる。この際、電解質組成物が適度な粘度を有しているため圧着することにより両基板は密着するが、基板間隔を一定に保つ目的で一定膜厚の両面テープのような素材で接着してもかまわない。また、熱可塑性フィルムを用い、熱圧着することにより両基板を接着することも可能である。さらには液体の接着剤を用いて両基板を接着または周囲を封止することも可能である。この場合は基板間距離を一定に保つため、接着剤中あるいは電解質中にスペーサーとなるビーズのようなものを添加しても構わない。または受光面から離れた部位に一定膜厚のフィルムをはさんだ上で接着しても構わない。あるいはいずれかの基板上に一定高さのスペーサー組成物を固定、形成してもかまわない。
平均粒子径が約0.2μmのアルミナ水和物(SASOL社製「Disperal HP18」、)を固形分として20wt%、酢酸0.4wt%、水79.6wt%を、自公転攪拌装置(シンキー社製「AR100」)で攪拌し、粘調液状の電解質原体1を製造した。
電解質原体1と電解液(平均分子量200のポリエチレングリコールを溶媒とし、ヨウ化リチウムを0.5M、ヨウ素を0.05M溶解した高沸点溶剤液体電解質)を表3に示す割合で混合し、自公転攪拌装置(シンキー社製「AR100」)で攪拌し、均一なペースト状の電解質組成物を得た。
表3に示す電解質組成物を用いた以外は実施例1と同様にして色素増感太陽電池セルを構成し、同様に評価した。結果を表4に示す。
平均粒子径が100nmのアルミナ水和物(SASOL社製「DISPAL23N4−80」)を用いた以外は実施例1と同様にして、ペースト状の電解質組成物を得、これを用いて色素増感太陽電池セルを構成し評価した。結果を表4に示す。
平均粒子径が300nmのアルミナ水和物(SASOL社製「DISPAL40」)を用いた以外は実施例1と同様にして、ペースト状の電解質組成物を得、これを用いて色素増感太陽電池セルを構成し評価した。結果を表4に示す。
一次粒子の平均径が約7nmの親水性シリカ(商品名「AEROSIL 300」、日本アエロジル社製)20wt%、酢酸0.4wt%、水79.6wt%を、自公転攪拌装置(シンキー社製「AR100」)で攪拌したところ、非常に粘度が低く、電解質原体1と同様のペーストは得られなかった。
比較例4で用いた親水性シリカ13.9wt%、酢酸2.8wt%、水83.3wt%を、自公転攪拌装置(シンキー社製「AR100」)で攪拌したところ、電解質原体1と同様のペーストが得られた。
比較例4で用いた親水性シリカを固形分として12.46wt%と、実施例1で用いた電解液87.54wt%を混合し、自公転攪拌装置(シンキー社製「AR100」)で攪拌し、均一なペースト状の電解質を得た。
結果を表4に示す。
2 導電層
3 半導体電極
4 電解質層
5 対向電極
6 基体
10 半導体電極基板
11 対向基板
Claims (4)
- 半導体に色素を担持し、該色素の光励起により光エネルギーを電気エネルギーに変換する色素増感太陽電池に用いる電解質組成物であって、少なくともアルミニウム酸化物と水を含有し、ペースト状であることを特徴とする電解質組成物。
- アルミニウム酸化物を1〜20wt%、水を5〜30wt%含有することを特徴とする請求項1に記載の電解質組成物。
- 請求項1または2に記載の電解質組成物からなる電解質層を有することを特徴とする色素増感太陽電池。
- 請求項1または2に記載の電解質組成物を電極上の半導体に塗布して電解質層を形成する工程と、該電解質層上に対向電極を設ける工程と、を有することを特徴とする色素増感太陽電池の製造方法。
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