JP5330783B2 - 光電気セル - Google Patents
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Description
このうち、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、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。このような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、対電極に移動し、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戻る。このエネルギー変換は連続であるため、たとえば、太陽電池などに利用されている。
このような分光増感色素脱離の原因となる水は、主に光電気セル製造時に電解質が大気中から吸収する水、光電気セル使用時に電解質が大気中から吸収する水等がある。
光電気セルの光電変換効率が向上し、さらに、電解質が吸湿しても高い光電変換効率を維持することを見出して本発明を完成するに至った。
[1]表面に電極層(1)を有し、かつ該電極層(1)表面に光増感材を吸着した多孔質金属酸化
物半導体膜(1)が形成されてなる基板(1)と、
表面に電極層(2)を有する基板(2)とが、
前記電極層(1)および電極層(2)が対向するように配置してなり、
多孔質金属酸化物半導体膜(1)と電極層(2)との間に電解質層を設けてなる光電気セルにおいて、
電解質層に水分子吸着剤を含むことを特徴とする光電気セル。
[2]前記水分子吸着剤がゼオライトである[1]の光電気セル。
[3]前記ゼオライトが、ZSM−5型ゼオライト、モルデナイト型ゼオライト、フォージ
ャサイト型ゼオライト、A型ゼオライト、L型ゼオライト、βゼオライトから選ばれる1
種以上である[1]または[2]の光電気セル。
[4]前記水分子吸着剤の平均粒子径が50nm〜10μmの範囲にある[1]〜[3]の光電気
セル。
[5]前記水分子吸着剤中のアルカリ含有量が2重量%以下である[1]〜[4]の光電気セル。
[6]前記電極層(1)と多孔質金属酸化物半導体膜(1)との間にペルオキソチタン酸に由来す
る酸化チタン薄膜(1)を設けてなる[1]〜[5]の光電気セル。
[7]前記酸化チタン薄膜(1)の膜厚が10〜70nmの範囲にあり、細孔容積が0.01〜0.20ml/gの範囲にあり、平均細孔径が0.5〜5.0nmの範囲にある[1]〜[6]の光電気セル。
光電気セル
本発明に係る光電気セルは、
表面に電極層(1)を有し、かつ該電極層(1)表面に光増感材を吸着した多孔質金属酸化物半導体膜(1)が形成されてなる基板(1)と、
表面に電極層(2)を有する基板(2)とが、
前記電極層(1)および電極層(2)が対向するように配置してなり、
多孔質金属酸化物半導体膜(1)と電極層(2)との間に電解質層を設けてなる光電気セルにおいて、電解質層に水分子吸着剤を含むことを特徴としている。
図1は、本発明に係る光電気セルの1例を示す概略断面図であり、表面に電極層(1)を
有し、必要に応じて該電極層(1)上に酸化チタン薄膜(1)を有し、電極層(1)上、あるいは
酸化チタン薄膜(1)上に光増感材を吸着した多孔質金属酸化物半導体膜(1)が形成されてなる基板(1)と、表面に電極層(2)を有する基板(2)とが、前記電極層(1)および電極層(2)が
対向するように配置してなり、多孔質金属酸化物半導体膜(1)と電極層(2)との間に水分子吸着剤を含む電解質が封入されている。
なお、本発明によって得られる光電気セルは図示した光電気セルに限定されるものではなく、半導体膜を2層以上有し、この間に別の電極層および電解質層または水分子吸着剤を含む電解質層を設けた光電気セルであってもよい。
一方の基板としてはガラス基板、PET等の有機ポリマー基板等の透明でかつ絶縁性を有する基板を用いることができる。
また、基板は少なくとも一方が透明であればよい。
基板(1)表面に形成された電極層(1)としては、酸化錫、Sb、FまたはPがドーピングされた酸化錫、Snおよび/またはFがドーピングされた酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、貴金属等などの従来公知の電極を使用することができる。
とができる。
また、他の一方の基板(2)表面に形成された電極層(2)としては、還元触媒能を有するものであれば特に制限されるものでなく、白金、ロジウム、ルテニウム金属、ルテニウム酸化物等の電極材料、酸化錫、Sb、FまたはPがドーピングされた酸化錫、Snおよび/またはFがドーピングされた酸化インジウム、酸化アンチモンなどの導電性材料の表面に前記電極材料をメッキあるいは蒸着した電極、カーボン電極など従来公知の電極を用いることができる。
層(1)と同様に透明電極であってもよい。さらに、基板(2)は基板(1)と同じものであって
もよく、電極層(2)は電極層(1)と同じものであってもよい。
い。電極層の抵抗値が100Ω/cm2を超えて高くなると光電変換効率が低くなること
がある。
本発明において、必要に応じて電極層(1)上に酸化チタン薄膜(1)を形成することができる。この酸化チタン薄膜(1)は増粘剤を含むペルオキシチタン酸水溶液を用いて形成され
たものであり、緻密な膜である。
とが好ましい。酸化チタン薄膜(1)の膜厚が薄いと、酸化チタン膜(1)による暗電流の抑制、電子の再結合の抑制が不充分となる。酸化チタン薄膜(1)の膜厚が厚すぎると、エネル
ギー障壁が大きくなりすぎて電子の移動が抑制され、逆に光電変換効率が低下することがある。
2〜0.15ml/gの範囲にあることが好ましい。細孔容積が前記上限よりも多いと、緻密性が低下してしまい、電解液と電極との接触が起こり、電子の逆流、電子の再結合の抑制効果が不充分となることがある。なお、スパッタリングなどの方法でも、緻密な酸化チタン薄膜を得ることは可能であるが、緻密すぎて電子の移動を阻害したり、後に形成する多孔質金属酸化物半導体膜との密着性が不充分となることがある。
の範囲にあることが好ましい。酸化チタン薄膜(1)の平均細孔径が前記上限よりも大きい
ものは、電解液と電極との接触が起こり、電子の逆流、電子の再結合の抑制効果が不充分となることがある。
より形成することができる。
.1〜2.0重量%、さらには0.3〜1.0重量%の範囲にあることが好ましい。ペルオキシチタン酸水溶液の濃度が薄いと、所望の膜厚の酸化チタン薄膜(1)が得られないこ
とがあり、繰返し塗布、乾燥を行う必要が生じる。ペルオキシチタン酸水溶液の濃度が薄いと、乾燥時にクラックが生じたり、緻密な膜を形成できないことがあり、暗電流の抑制、電子の再結合の抑制効果が得られないことがある。
ペルオキシチタン酸水溶液を調製するに際しては、オルソチタン酸のゲルまたはゾルあるいはこれらの混合物を、必要に応じて約50℃以上に加熱したり、攪拌したりすることが好ましい。また、この際、オルソチタン酸の濃度が高くなるすぎると、その溶解に長時間を必要とし、さらに未溶解のゲルが沈殿したり、あるいは得られるペルオキシチタン酸水溶液が粘調になることがある。このため、TiO2濃度としては、約10重量%以下であることが好ましく、さらに約5重量%以下であることが望ましい。
チタン酸水溶液は溶解後、50〜90℃で熟成することが好ましい。この熟成を行うと実質的に非晶質であるがアナターゼ類似のX線回折パターンを示し、平均粒子径が10〜50nmの範囲にある粒子が生成し、前記細孔容積および平均細孔径を有する酸化チタン薄膜を再現性よく得ることができる。
また、本発明に用いるペルオキシチタン酸水溶液は増粘剤を含んでいるが、増粘剤としてはエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリアクリル酸、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ノルマルブタノール、ターシャリーブタノール等が含まれていてもよい。このような増粘剤がペルオキシチタン酸水溶液中に含まれていると、塗布液の粘度が高くなり、これにより均一に塗布することができ、クラックのない均一な膜厚の酸化チタン薄膜が得られ、下層の電極層との密着性の高い酸化チタン薄膜を得ることができる。
密着性に優れ、膜厚が均一で、クラックがなく、かつ強度に優れた酸化チタン薄膜(1)を
形成することができ、特に工業的にはフレキソ印刷法が好適に採用することができる。
紫外線の照射はペルオキソチタン酸が分解して硬化するに必要な量照射すればよい。
加熱処理は、通常、200〜500℃、さらには300〜450℃で概ね1〜48時間処理する。
前記電極層(1)上、または必要に応じて設ける酸化チタン薄膜(1)上に多孔質金属酸化物半導体膜が形成されている。この多孔質金属酸化物半導体膜の膜厚は、0.1〜50μmの範囲にあることが好ましい。
酸化チタン微粒子の平均粒子径は5〜600nm、さらには10〜300nmの範囲にあることが好ましい。
酸化チタン微粒子は結晶性の酸化チタン、例えば、アナタース型酸化チタン、ブルッカイト型酸化チタン、ルチル型酸化チタンであることが好ましい。
多孔質金属酸化物半導体膜の細孔容積が0.10ml/gより小さい場合は、増感色素の吸着が不十分となったり、電解質の拡散性が低下してバックカレントを引き起こすことがあり、変換効率が不充分となることがある。
また0.80ml/gを超えて高い場合には金属酸化物半導体膜の強度が不充分となることがある。
本発明に係る光電気セルでは、多孔質金属酸化物半導体膜(1)が光増感材を吸着してい
る。
光増感材としては、可視光領域、紫外光領域、赤外光領域の光を吸収して励起するもの
であれば特に制限はなく、たとえば有機色素、金属錯体などを用いることができる。
有機色素としては、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等の官能基を有する従来公知の有機色素が使用できる。 具体的には、メタルフリーフタロシアニン、シアニン系色素、メタロシアニン系色素、トリフェニルメタン系色素およびウラニン、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等のキサンテン系色素等が挙げられる。これらの有機色素は金属酸化物半導体膜への吸着速度が早いという特性を有している。
ス-ジアクア-ビス(2,2'-ビピリジル-4,4'-ジカルボキシラート)などのルテニウム-シス-
ジアクア-ビピリジル錯体、亜鉛-テトラ(4-カルボキシフェニル)ポルフィンなどのポルフィリン、鉄-ヘキサシアニド錯体等のルテニウム、オスミウム、鉄、亜鉛などの錯体を挙
げることができる。これらの金属錯体は分光増感の効果や耐久性に優れている。
多孔質金属酸化物半導体膜の光増感材の吸着量が100μg未満の場合は光電変換効率が不充分となる。
光増感材を溶解させる溶媒としては、光増感材を溶解するものであればよく、具体的には、水、アルコール類、トルエン、ジメチルホルムアミド、クロロホルム、エチルセルソルブ、Nーメチルピロリドン、テトラヒドロフラン等を用いることができる。
100μg以上、さらには200μg以上となる濃度が好ましい。
本発明では、前記した表面に電極層(1)を有し、該電極層(1)上に必要に応じて酸化チタン薄膜(1)を有し、かつ電極層(1)上または酸化チタン薄膜(1)上に光増感材を吸着した多
孔質金属酸化物半導体膜を有する基板(1)と、表面に電極層(2)を有する基板(2)とを、電
極層(1)および電極層(2)が対向するように配置し、側面を樹脂にてシールし、多孔質金属酸化物半導体膜(1)と電極層(2)との間に水分子吸着剤を含む電解質を封入し、さらに電極間をリード線で接続することによって光電気セルを製造することができる。
電解質としては、電気化学的に活性な塩とともに酸化還元系を形成する少なくとも1種の化合物との混合物が使用される。
ノン、沃素(I-/I- 3)、沃化カリウム、臭素(Br-/Br- 3)、臭化カリウム等が挙げられる。場合によってはこれらを混合して使用することもできる。
1〜5モル/リットルの範囲にあることが好ましい。
電解質層には、従来公知の溶媒を用いることができる。具体的には炭素数1〜6のアルコール類、オリゴエーテル類、プロピオンカーボネート等のカーボネート類、燐酸エステル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチルピロリドン、N-ビニルピロリドン、スルホラン66の硫黄化合物、炭酸エチレン、アセトニトリル、γ−ブチロラクトンおよびイオン性液体等が挙げられる。
本発明では、電解質層に水分子吸着剤が含まれている。
水分子吸着剤としては、水分子吸着能を有し、電解質に対して化学的に安定であれば特に制限はなく、従来公知の吸着剤を用いることができる。このような水分子吸着剤を含むことで、光電気セル作製時およびその後の経時変化にともない、電解質層中に含まれる水分子が吸着される。その結果、光増感材が脱離することが無く長期にわたって高い光電変換効率を維持することができ、さらに光電気セル製造工程を無水雰囲気とする必要が無く経済性に優れた、光電気セルを提供することができる。
ゼオライトとしては、ZSM−5型ゼオライト、モルデナイト型ゼオライト、フォージャサイト型ゼオライト、A型ゼオライト、L型ゼオライト、βゼオライトから選ばれる1
種以上であることが好ましい。
の分散が不均一になり、場合によって、セル自体を破損させることもなり、また、外部表面積が小さいために水分子吸着速度が低下するためか、本発明の効果、すなわち光増感材の脱離を抑制し、長期にわたって高い光電変換効率を維持できる効果が充分得られない場合がある。
本発明では、特に平均粒子径が50nm〜0.5μmの範囲にある微小ゼオライトを用いることが好ましい。(特表平8−500574号公報、特開2004−315338号公報)
このような微小ゼオライトを用いると、水分子の吸着速度、吸着能に優れ、電解質中のイオンの拡散を阻害せず、本願発明の効果を発揮することができる。
半導体電極表面にエステル結合した色素の加水分解、加水分解による脱離を促進したりする場合がある。
ある。
なお、使用する溶媒は少なくとも水分量が、10000ppm以下のものであることが望ま
しい。これ以上水分を含んでいると、水分子吸着剤を多量に使用する必要が生じ、上記のような問題を生じることとなる。このため、予め溶媒などは脱水処理を行ってもよく、水分を吸着しないような設備や環境を設けておくことが望ましい。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらに実施例により限定されるものではない。
(1)ゼオライト水分子吸着剤
シリカアルミナヒドロゲルスラリー(1-1)の調製
NaOH水溶液(NaOH濃度48重量%)203gにアルミン酸ソーダ水溶液(Al2O3濃度22重量%、Na2O濃度17重量%)57.7gを加え、1時間攪拌した。
ついで、これにSiO2濃度16.2重量%の3号水硝子740gを1時間で添加した。この時、温度を30℃に維持した。ついで、30分間撹拌した後、38℃で12時間静置してシリカアルミナヒドロゲルスラリー(1-1)を調製した。
シリカアルミナヒドロゲルスラリー(1-1)の酸化物モル比は、Na2O:Al2O3:SiO2:H2O=16.0:1.0:16.0:332であった。
SiO2濃度24重量%の3号水硝子500gにシリカアルミナヒドロゲルスラリー(1-1) 500gを撹拌しながら添加し、30分間攪拌して、シリカアルミナヒドロゲルスラリー(2-1)を調製した。この酸化物モル比は、Na2O:Al2O3:SiO2:H2O=26.0
:1.0:48.1:637であった。
心分離し、イオン交換水で充分に洗浄し、コロイド状フォージャサイト型ゼオライト(1)
を合成した。得られたコロイド状フォージャサイト型ゼオライト(1)について、走査型電
子顕微鏡写真を撮影し、100個の粒子について粒子径を求めて算出した平均粒子径は60nmであった。また、SiO2/Al2O3比は4.0、比表面積は290m2/gであった
。
溶液でイオン交換を3回繰り返し、充分洗浄した後乾燥し、ついで、400℃で2時間焼成してゼオライト水分子吸着剤(1)を調製した。
ゼオライト水分子吸着剤(1)のアルカリ含有量は0.9重量%であった。
シリカアルミナヒドロゲルスラリー(1-2)の調製
NaOH水溶液(NaOH濃度48重量%)188gにアルミン酸ソーダ水溶液(Al2O3濃度22重量%、Na2O濃度17重量%)56.9gを加えて、1時間攪拌した。
ついで、これにシリカ濃度17.5重量%の3号水硝子755gを1時間で添加した。この時、温度を30℃に維持した。ついで、30分間撹拌した後、38℃で50時間静置してシリカアルミナヒドロゲルスラリー(1-2)を調製した。
シリカアルミナヒドロゲルスラリー(1-2)の酸化物モル比は、Na2O:Al2O3:SiO2:H2O=16.0:1.0:17.9:332であった。
SiO2濃度24重量%の3号水硝子500gにシリカアルミナヒドロゲルスラリー(1-5)500gを撹拌しながら添加し、30分間攪拌して、シリカアルミナヒドロゲルスラリ
ー(2-2)を調製した。この酸化物モル比は、Na2O:Al2O3:SiO2:H2O=26.1:1.0:50.5:641であった。
心分離し、イオン交換水で充分に洗浄し、コロイド状フォージャサイト型ゼオライト(2)
を合成した。得られたコロイド状フォージャサイト型ゼオライト(2)の平均粒子径は10
0nmであった。また、SiO2/Al2O3比は4.0、比表面積は310m2/gであった
。
溶液でイオン交換を3回繰り返し、充分洗浄した後乾燥し、400℃で2時間焼成してゼオライト水分子吸着剤(2)を調製した。
ゼオライト水分子吸着剤(2)のアルカリ含有量は0.8重量%であった。
NaYゼオライト(日揮触媒化成(株)製:T−90、平均粒子径:1.2μm、Si
O2/Al2O3比:5.0、比表面積:600m2/g)を過剰の硫酸アンモニウムの水溶液でイオン交換を1回行い、ついで、120℃で2時間乾燥し、600℃で2時間焼成した。ついで、過剰の硫酸アンモニウムの水溶液でイオン交換を2回行い、充分洗浄した後120℃で2時間乾燥し、400℃で2時間焼成してゼオライト水分子吸着剤(3)を調製し
た。
ゼオライト水分子吸着剤(3)のアルカリ含有量は0.5重量%であった。
NaYゼオライト(日揮触媒化成(株)製:T−90、平均粒子径1.2μm、SiO2/Al2O3比は5.0、比表面積600m2/g)を過剰の硫酸アンモニウムの水溶液でイ
オン交換を1回行い、ついで、120℃で2時間乾燥し、600℃で2時間焼成した。過剰の硫酸アンモニウムの水溶液でイオン交換を2回行い、充分洗浄した後、固形分濃度50重量%に調整したゼオライトスラリーをステンレス製容器に充填し、600℃で3時間、蒸し焼きにした。ついで、ゼオライトを粉砕した後、固形分濃度10重量%のスラリーとし、これに硫酸を加えてアルミナの一部を溶解除去した。充分洗浄した後120℃で2時間乾燥し、400℃で2時間焼成してゼオライト水分子吸着剤(4)を調製した。
ゼオライト水分子吸着剤(4)のSiO2/Al2O3比は8.0、アルカリ含有量は0.3重量
%であった。
テトラエチルオルソシリケート(TEOS)(東京化成工業(株)製:SiO2濃度2
8重量%)345.4gにテトラプロピルアンモニウムハイドロオキサイド(TPAOH)水溶液(セイケムアジア(株)製:TPAOH濃度40重量%)75.0gを添加した。
ついで、TEOSとTPAOHとの混合(水)溶液にAIPOのIPA溶液を1.0時間で添加した。80℃で3時間撹拌してアルコールを蒸発させた後、固形分濃度が8.4%となるように水により希釈し、オートクレーブに充填し、撹拌下、2時間で160℃に昇温し、48時間水熱処理した。
ゼオライト水分子吸着剤(5)はZSM−5型ゼオライトであり、平均粒子径は0.5μ
m、比表面積は300m2/g、SiO2/Al2O3比は50であった。
ペルオキシチタン酸水溶液(1)の調製
18.3gの4塩化チタンを純水で希釈してTiO2として1.0重量%含有する水溶
液を得た。これを撹拌しながら、濃度15重量%のアンモニア水を添加し、pH9.5の白色スラリーを得た。このスラリーを濾過洗浄し、TiO2として濃度10.2重量%の
水和酸化チタンゲルのケーキを得た。このケーキと濃度5%過酸化水素液400gを混合し、ついで80℃で2時間加熱して溶解し、TiO2として濃度1.0重量%のペルオキ
ソチタン酸水溶液(1)を得た。さらに、TiO2濃度0.5%、エチレングリコール濃度
20%となるように水およびペルオキソチタン酸水溶液にエチレングリコールを加えペルオキソチタン酸コーティング液(1)を得た。
ペルオキソチタン酸コーティング溶液(1)をフッ素ドープした酸化スズを電極として形成
した透明ガラス基板にフレキソ印刷法で塗布し、自然乾燥し、引き続き低圧水銀ランプを用いて6000mJ/cm2の紫外線を照射してペルオキソ酸を分解させ、膜を硬化させ
た。さらに、450℃で30分間加熱して硬化およびアニーリングを行って酸化チタン薄膜(1)を形成した。
得られた酸化チタン薄膜(1)の膜厚および窒素吸着法によって求めた細孔容積と平均細
孔径を表1に示した。
多孔質金属酸化物半導体膜形成用塗料(触媒化成工業(株)製:PST−18NR、酸化チタンコロイド平均粒子径:20nm、TiO2濃度17重量%、エチルセルロース濃度7.0重量%、溶媒:テルピネオール)をスクリーン印刷、および乾燥を繰り返し行い、450℃での焼成により13μmの膜厚となるように繰返し、その後450℃での焼成アニーリングを行って多孔質金属酸化物半導体膜(1)を形成した。
積と平均細孔径を表に示した。また、多孔質金属酸化物半導体膜(1)の密着性を評価し、
結果を表1に示した。
光増感材としてDYESOL社製B2色素を濃度0.1%となるようにエタノール溶液を調製した。この溶液に多孔質金属酸化物半導体膜(1)を形成したガラスを5時間漬込み
、取り出した後エタノール水溶液で洗浄し、色素を吸着させた。色素の吸着量は、多孔質金属酸化物半導体膜の比表面積1cm2あたり180μgであった。
先ず、溶媒としてはイオン性液体であるメチルプロピルイミダゾリウムトリシアノメチレートにI2を0.3M、LiIを0.5Mおよびtert−ブチルピリジンを0.58Mとなるように溶解したものを用いた。
電解質溶液の水分含有量を測定したところ100ppmppmであった。
この電解質溶液1000gに、先に調製したゼオライト水分子吸着剤(1)2gを混合し
て水分子吸着剤を含む電解質溶液(1)を調製した。
前記で調製した電極を一方の電極とし、他方の電極としてフッ素ドープした酸化スズを電極として形成し、その上に白金を担持した透明ガラス基板を対向して配置し、側面を樹脂にてシールし、電極間に上記の電解質溶液(1)を封入し、さらに電極間をリード線で接
続して光電気セル(1)を作成した。
光電気セル(1)は、ソーラーシュミレーターで100W/m2の強度の光を入射角90°(セル面と90°)で照射して、Voc(開回路状態の電圧)、Joc(回路を短絡したときに流れる電流の密度)、FF(曲線因子)およびη(変換効率)を測定し結果を表1に示した。
光電気セル(1)を(乾燥雰囲気下)30℃で30日放置した後、再び同様の測定を行っ
た。結果を表1に示した。
電解質溶液(2)の調製
実施例1において、ゼオライト水分子吸着剤(1)1gを混合した以外は同様にして水分
子吸着剤を含む電解質溶液(2)を調製した。
実施例1において、水分子吸着剤を含む電解質溶液(2)を用いた以外は同様にして光電
気セル(2)を作成した。
光電気セル(2)について光電気セル性能評価(1)および 光電気セル性能評価(2)を行った。結果を表1に示した。
電解質溶液(3)の調製
実施例1において、ゼオライト水分子吸着剤(1)5gを混合した以外は同様にして水分
子吸着剤を含む電解質溶液(3)を調製した。
実施例1において、水分子吸着剤を含む電解質溶液(3)を用いた以外は同様にして光電
気セル(3)を作成した。
光電気セル(3)について光電気セル性能評価(1)および光電気セル性能評価(2)を行った
。結果を表1に示した。
電解質溶液(4)の調製
実施例1において、ゼオライト水分子吸着剤(2)2gを混合した以外は同様にして水分
子吸着剤を含む電解質溶液(4)を調製した。
実施例1において、水分子吸着剤を含む電解質溶液(4)を用いた以外は同様にして光電
気セル(4)を作成した。
光電気セル(4)について光電気セル性能評価(1)および 光電気セル性能評価(2)を行った。結果を表1に示した。
電解質溶液(5)の調製
実施例1において、ゼオライト水分子吸着剤(3)2gを混合した以外は同様にして水分
子吸着剤を含む電解質溶液(5)を調製した。
実施例1において、水分子吸着剤を含む電解質溶液(5)を用いた以外は同様にして光電
気セル(5)を作成した。
光電気セル(5)について光電気セル性能評価(1)および 光電気セル性能評価(2)を行った。結果を表1に示した。
電解質溶液(6)の調製
実施例1において、ゼオライト水分子吸着剤(4)5gを混合した以外は同様にして水分
子吸着剤を含む電解質溶液(6)を調製した。
実施例1において、水分子吸着剤を含む電解質溶液(6)を用いた以外は同様にして光電
気セル(6)を作成した。
光電気セル(6)について光電気セル性能評価(1)および 光電気セル性能評価(2)を行った。結果を表1に示した。
電解質溶液(7)の調製
実施例1において、ゼオライト水分子吸着剤(5)10gを混合した以外は同様にして水
分子吸着剤を含む電解質溶液(7)を調製した。
実施例1において、水分子吸着剤を含む電解質溶液(7)を用いた以外は同様にして光電
気セル(7)を作成した。
光電気セル(7)について光電気セル性能評価(1)および 光電気セル性能評価(2)を行った。結果を表1に示した。
電解質溶液(8)の調製
実施例1と同様にして調製した水分含有量100ppmの電解質溶液にさらに水を水分含有量1000ppmとなるように加え、これに、先に調製したゼオライト水分子吸着剤(1)5gを混合して水分子吸着剤を含む電解質溶液(8)を調製した。
実施例1において、水分子吸着剤を含む電解質溶液(8)を用いた以外は同様にして光電
気セル(8)を作成した。
光電気セル(8)について光電気セル性能評価(1)および 光電気セル性能評価(2)を行った。結果を表1に示した。
電解質溶液(R1)
実施例1において、ゼオライト水分子吸着剤(1)を加えることなく、水分含有量100
ppmの電解質溶液を電解質溶液(R1)として用いた。
実施例1において、電解質溶液(R1)を用いた以外は同様にして光電気セル(R1)を作成した。
光電気セル(R1)について光電気セル性能評価(1)および 光電気セル性能評価(2)を行っ
た。結果を表1に示した。
電解質溶液(R2)
比較例1の電解質溶液(R1)に水分含有量が1000ppmとなるように水分を加えてを電解質溶液(R2)を調製した。
実施例1において、電解質溶液(R2)を用いた以外は同様にして光電気セル(R2)を作成し
た。
光電気セル(R2)について光電気セル性能評価(1)および 光電気セル性能評価(2)を行っ
た。結果を表1に示した。
2・・・・・半導体膜(1)
3・・・・・電極層(2)
4・・・・・電解質層(2)
5・・・・・基板(1)
6・・・・・基板(2)
7・・・・・酸化チタン薄膜
Claims (5)
- 表面に電極層(1)を有し、かつ該電極層(1)表面に光増感材を吸着した多孔質金属
酸化物半導体膜(1)が形成されてなる基板(1)と、
表面に電極層(2)を有する基板(2)とが、
前記電極層(1)および電極層(2)が対向するように配置してなり、
多孔質金属酸化物半導体膜(1)と電極層(2)との間に電解質層を設けてなる光電気セルにおいて、
電解質層に水分子吸着剤を含み、前記水分子吸着剤がゼオライトであり、前記ゼオライトが、ZSM−5型ゼオライト、モルデナイト型ゼオライト、フォージャサイト型ゼオライト、A型ゼオライト、L型ゼオライト、βゼオライトから選ばれる1種以上であることを特徴とする光電気セル。 - 前記水分子吸着剤の平均粒子径が50nm〜10μmの範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の光電気セル。
- 前記水分子吸着剤中のアルカリ含有量が2重量%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の光電気セル。
- 前記電極層(1)と多孔質金属酸化物半導体膜(1)との間にペルオキソチタン酸に由来する酸化チタン薄膜(1)を設けてなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光電気セル。
- 前記酸化チタン薄膜(1)の膜厚が10〜70nmの範囲にあり、細孔容積が0.01〜0.20ml/gの範囲にあり、平均細孔径が0.5〜5.0nmの範囲にあることを特徴とする請求項4に記載の光電気セル。
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