[发明专利]光电转换元件用电解质以及使用该电解质的光电转换元件和染料敏化太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及光电转换元件用电解质以及使用该电解质的光电转换元件和染料敏化太阳能电池。

背景技术

近年来，二氧化碳的增加所导致的地球变暖等环境问题变得严重，作为环境负荷小并且可以降低制造成本的太阳能电池，非硅系太阳能电池受到关注，研究开发进展。

在非硅系太阳能电池中，特别是瑞士的Graetzel等开发出的染料敏化太阳能电池，在使用有机材料的太阳能电池中，具有光电转换效率高，与硅系太阳能电池相比制造成本低廉等优点，因而作为新型的太阳能电池而备受关注。

然而，染料敏化太阳能电池由于是电化学电池，因此使用有机电解液、离子性液体等作为电解质，在使用有机电解液的情况下，长期使用时会挥发或枯竭，从而存在发电效率降低这样的问题，此外，在使用离子性液体的情况下，虽然可以防止长期使用时的挥发、枯竭，但是存在由漏液引起的结构劣化等耐久性的问题。

因此，以防止电解液的挥发、漏液，确保太阳能电池的长期稳定性、耐久性为目的，进行了使电解质从液体变为凝胶状、固体状的研究。

例如，专利文献1中记载了，“一种光电转换元件用电解质，其包含(i)层状粘土矿物和/或有机化层状粘土矿物以及(ii)离子性液体。”(［权利要求1］)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2007－531206号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明人对使用了专利文献1中记载的光电转换元件用电解质的光电转换元件进行了研究，结果表明，如果在85%RH(相对湿度)左右的环境下放置200小时程度以上，则光电转换效率有时会降低。

认为这是因为，侵入光电转换元件内的水分、湿气使电解质、敏化染料变质。

因此，本发明的目的是提供可以实现优异的耐湿性的光电转换元件用电解质以及使用该电解质的光电转换元件和染料敏化太阳能电池。

用于解决课题的方法

本发明人进行了深入研究，结果发现，与离子性液体一起使用具有烷基甲硅烷基的层状粘土矿物的光电转换元件用电解质可以实现优异的耐湿性，从而完成本发明。

即，本发明提供下述(a)～(d)。

(a)一种光电转换元件用电解质，其为含有离子性液体(A)和层状粘土矿物(B)的光电转换元件用电解质，

上述层状粘土矿物(B)具有烷基甲硅烷基。

(b)根据上述(a)所述的光电转换元件用电解质，上述离子性液体(A)具有下述式(1)或式(2)所示的阳离子，

式(1)中，R¹表示碳原子数1～20的可以含有杂原子的烃基，可以具有碳原子数1～20的可以含有杂原子的取代基；R²和R³各自独立地表示氢原子或碳原子数1～20的烃基，可以含有杂原子；其中，在氮原子含有双键的情况下，R³不存在；式(2)中，Q表示氮原子、氧原子、磷原子或硫原子，R⁴、R⁵、R⁶和R⁷各自独立地表示氢原子或碳原子数1～8的烃基，可以含有杂原子；其中，在Q为氧原子或硫原子的情况下，R⁷不存在，在Q为硫原子的情况下，R⁴和R⁵可以连接。

(c)一种光电转换元件，其具有：

光电极，其具有透明导电膜和金属氧化物半导体多孔质膜；

对电极，其与上述光电极相对地配置；以及

电解质层，其配置在上述光电极与上述对电极之间，

上述电解质层为上述(a)或(b)所述的光电转换元件用电解质。

(d)一种染料敏化太阳能电池，其是使上述(c)所述的光电极担载光敏染料而成的。

发明的效果

如以下说明地那样，根据本发明，可以提供能够实现优异的耐湿性的光电转换元件用电解质以及使用该电解质的光电转换元件和染料敏化太阳能电池，因此是有用的。

此外，本发明的染料敏化太阳能电池由于耐湿性优异，因此例如，即使在暴露于湿度大幅变化的外部空气的使用环境下也可以适用，是非常有用的。

附图说明

图1为显示本发明的光电转换元件的基本构成的一例的截面示意图。

图2为显示实施例等中使用的本发明的染料敏化太阳能电池的基本构成的图。

具体实施方式