電解質組成物及びそれを用いた色素増感太陽電池
【課題】優れた光電変換効率及び長期の安定性を示し、色素増感太陽電池を提供する。
【解決手段】（ａ）有機アミンヨウ化水素酸塩、金属ヨウ化物、イミダゾリウム塩又はこれらの組み合わせと、（ｂ）ヨウ素と、（ｃ）チオシアン酸グアニジンと、（ｄ）ベンズイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体又はこれらの組み合わせと（ｅ）ポリエチレングリコール及び炭酸プロピレンとを含む電解質組成物、及び該電解質を含み、光陽極と陰極とを有する色素増感太陽電池。
【解決手段】（ａ）有機アミンヨウ化水素酸塩、金属ヨウ化物、イミダゾリウム塩又はこれらの組み合わせと、（ｂ）ヨウ素と、（ｃ）チオシアン酸グアニジンと、（ｄ）ベンズイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体又はこれらの組み合わせと（ｅ）ポリエチレングリコール及び炭酸プロピレンとを含む電解質組成物、及び該電解質を含み、光陽極と陰極とを有する色素増感太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質(electrolyte)組成物に関するものであり、さらに詳しくは、色素増感太陽電池に好適な電解質組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
文明の発達に伴って、世界はエネルギー危機と環境汚染に関するやや緊急の問題に直面している。地球上のエネルギー危機を解決し、環境汚染を低減するために、太陽エネルギーを電力に転換することが可能である光電太陽電池が代替手段として提案されている。太陽電池の中でも色素増感太陽電池はその優れた特性のために展望を示している。たとえば、それは大規模な製造用に設計することができ、製造コストが低く、柔軟性や光学透明性を有するので、建造物に適用することができる。
【０００３】
Ｇｒａｅｔｚｅｌらは、その実用性を裏付ける色素増感太陽電池に関する一連の報告を提示している（たとえば、O’Regan, B.; Gratzel, M. Nature 1991, 353, 737)）。一般に、色素増感太陽電池には、陰極、陽極、ナノ酸化チタン、色素及び電解質が含まれ、電解質は電池の効率に決定的な役割を担う。色素増感太陽電池では、理想的な電解質は不揮発性であるべきであり、容易に梱包することが可能であり、色素及びそのほかの成分に対して漏出も悪影響も有さないようにすべきである。
【０００４】
利用可能な知識に基づいて、液体電解質はさらに高い光電変換効率を有する。しかしながら、液体電解質は普通、揮発性であり、容易に梱包することができず、液体電解質の漏出が起き易い。前述の問題を未然に防ぐために、研究者らは、たとえば、イオン性の液体（N. Papageorgiou et al., J. Electrochem. Soc, 1996, 143, 3099）、及びポリマーと有機融解塩から成るゲル電解質（米国特許第６，２４５，８４７号）を提案した。
【０００５】
電解質は色素増感太陽電池の効率に決定的な役割を担うので、色素増感太陽電池の効率を改善する方法の１つは、色素増感太陽電池の効率を高めることが可能である電解質を提供することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，２４５，８４７号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】O’Regan, B.; Gratzel, M. Nature 1991, 353, 737
【非特許文献２】N. Papageorgiou et al., J. Electrochem. Soc, 1996, 143, 3099
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、色素増感太陽電池に好適な新規のゲル電解質組成物を提供する。本発明に係る電解質組成物の優れた光電変換効率と長期の安定性のために、そこで使用される本発明に係るゲル電解質組成物を伴う色素増感太陽電池は優れた光電特性を示す。
【０００９】
本発明はさらに、改善された光電変換効率を有する色素増感太陽電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、（ａ）２〜３０重量％の有機アミンヨウ化水素酸塩、金属ヨウ化物、イミダゾリウム塩又はこれらの組み合わせ、（ｂ）１〜５重量％のヨウ素、（ｃ）０．５〜３重量％のチオシアン酸グアニジン（ＧｕＮＣＳ）、（ｄ）２〜１０重量％のベンズイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体又はこれらの組み合わせ、及び（ｅ）５２〜９４．５重量％のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）と炭酸プロピレン（ＰＣ）を含む電解質組成物を提供する。好ましくは、成分（ａ）は５〜２０重量％であり、成分（ｂ）は１〜３重量％であり、成分（ｃ）は０．５〜２重量％であり、成分(ｄ)は５〜１０重量％であり、及び成分（ｅ）は６５〜８８．５重量％である。最も好ましくは、成分（ａ）は１３．９重量％であり、成分（ｂ）は２．１重量％であり、成分（ｃ）は１重量％であり、成分(ｄ)は７．２重量％であり、及び成分（ｅ）は７５．８重量％である。
【００１１】
上述の成分（ａ）の有機アミンヨウ化水素酸塩は、トリエチルアミンヨウ化水素酸塩（ＴＨＩ）、トリプロピルアミンヨウ化水素酸塩、トリブチルアミンヨウ化水素酸塩、トリペンチルアミンヨウ化水素酸塩、トリヘキシルアミンヨウ化水素酸塩、又はこれらの混合物であってもよい。好ましくは、それは、トリエチルアミンヨウ化水素酸塩、トリプロピルアミンヨウ化水素酸塩、トリブチルアミンヨウ化水素酸塩、又はこれらの混合物である。最も好ましくは、それはトリエチルアミンヨウ化水素酸塩である。
【００１２】
上述の成分（ａ）の金属ヨウ化物は、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム又はこれらの混合物であってもよく、好ましくはヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム又はこれらの混合物である。
【００１３】
上述の成分（ａ）のイミダゾリウム塩は、ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム（ＰＭＩＩ）、ヨウ化１，３−ジメチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−エチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ブチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ペンチル−イミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ヘキシルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ヘプチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−オクチルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−ジエチルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−ブチルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−プロピル−３−ブチルイミダゾリウム、又はこれらの混合物であってもよい。好ましくは、それは、ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−エチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ブチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ペンチル−イミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ヘキシルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−ジエチルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−ブチルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−プロピル−３−ブチルイミダゾリウム、又はこれらの混合物である。さらに好ましくは、それは、ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−エチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ブチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ペンチル−イミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ヘキシルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−ジエチルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−ブチルイミダゾリウム、又はこれらの混合物である。最も好ましくは、それは、ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−エチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ブチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ペンチル−イミダゾリウム、ヨウ化１，３−ジエチルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−プロピルイミダゾリウム、又はこれらの混合物である。
【００１４】
上述（ｄ）のベンズイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体又はこれらの組み合わせは、Ｎ−メチルベンズイミダゾール（ＮＭＢＩ）、Ｎ−ブチルベンズイミダゾール（ＮＢＢ）、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン（４−ＴＢＰ）、又はこれらの混合物であってもよい。
【００１５】
上述の成分（ｅ）のポリエチレングリコールと炭酸プロピレンの重量比（ポリエチレングリコール／炭酸プロピレン）は、２０／８０〜４０／６０であってもよく、好ましくは２５／７５〜３５／６５である。
【００１６】
加えて本発明は、上述の電解質組成物を含む色素増感太陽電池をさらに提供する。本発明に係る色素増感太陽電池は、色素化合物を含む光陽極；陰極；光陽極と陰極の間に配置され、上述の電解質組成物を含む電解質層を含む。
【００１７】
本発明に係る色素増感太陽電池では、光陽極は、透明な基材、透明な導電性膜、多孔性の半導体膜及び色素化合物を含む。
【００１８】
本発明に係る色素増感太陽電池では、光陽極の透明な基材の材料は、特に限定されることはなく、透明な材料を使用することができる。好ましくは、透明な基材の材料は、色素増感太陽電池の外側からの水分や気体を上手く遮ることが可能であり、溶媒耐性及び耐候性を有する透明な材料である。具体的には、透明な基材には、石英基材やガラス基材のような無機基材；並びにポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材、ポリ（エチレンナフタレン−２，６−ジカルボキシレート（ＰＥＮ）基材、ポリカーボネート（ＰＣ）基材、ポリエチレン（ＰＥ）基材、ポリプロピレン（ＰＰ）基材及びポリイミド（ＰＩ）基材のような透明なプラスチック基材が挙げられる。しかしながら、透明な基材はこれらに限定されない。さらに、透明な基材の厚さは特に限定されず、色素増感太陽電池の透明性及び特徴に基づいて設計することができる。好ましくは透明な基材はガラス製である。
【００１９】
本発明に係る色素増感太陽電池では、透明な導電性の膜の材料は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素をドープした酸化スズ（ＦＴＯ）、ＺｎＯ−Ｇａ2Ｏ3、ＺｎＯ−Ａｌ2Ｏ3、又はスズ系酸化物であってもよい。
【００２０】
本発明に係る色素増感太陽電池では、多孔性の半導体膜は、半導体微粒子から作られてもよい。好適な微粒子には、シリコン微粒子、二酸化チタン微粒子、二酸化スズ微粒子、酸化亜鉛微粒子、三酸化タングステン微粒子、五酸化ニオブ微粒子、三酸化ストロンチウムチタン(strontium titanium trioxide)微粒子及びこれらの組み合わせが挙げられてもよい。好ましくは、半導体微粒子は二酸化チタン微粒子である。半導体微粒子は５〜５０ナノメータ、好ましくは１０〜５０ナノメータの平均直径であってもよい。多孔性半導体膜は５〜２５マイクロメータの厚さであってもよい。
【００２１】
さらに、色素増感太陽電池で使用される陰極の材料は特に限定されることはなく、どのような導電性材料を含んでもよい。或いは、陰極は絶縁性材料で作られ、導電性の層が光陽極に向く表面上に形成される。陰極には電気化学的に安定な材料を使用してもよく、陰極の好適な材料には、たとえば、白金、金、炭素などが挙げられる。
【００２２】
色素増感太陽電池では、本発明に係る電解質組成物は電解質層として使用される。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
金属ヨウ化物（たとえば、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩなど）、有機アミンヨウ化水素酸塩（たとえば、ＴＨＩ、ＴＥＡＩなど）及びイミダゾリウム塩（たとえば、ＰＭＩＩ、ＥＭＩＩなど）を、Ｎ−ブチルベンズイミダゾール（又はＮ−メチルベンズイミダゾール又は４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン）及びチオシアン酸グアニジンと一緒に、単独で用い、又は混合して用い、２０〜４０重量％のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）及び８０〜６０重量％の炭酸ポリプロピレン（ＰＣ）をゲル溶媒として用いて、好適な濃度にて電解質組成物を調製する。
【００２４】
本発明に従って色素増感太陽電池を製造する方法は特に限定されず、従来の方法のいずれであることもできる。
【００２５】
透明な基材の材料は特に限定されず、透明な材料であることができる。好ましくは、透明な基材の材料は、色素増感太陽電池の外側からの水分や気体を上手く遮ることが可能であり、溶媒耐性及び耐候性を有する透明な材料である。具体的には、透明な材料には、石英基材やガラス基材のような無機基材；並びにポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材、ポリ（エチレンナフタレン−２，６−ジカルボキシレート（ＰＥＮ）基材、ポリカーボネート（ＰＣ）基材、ポリエチレン（ＰＥ）基材、ポリプロピレン（ＰＰ）基材及びポリイミド（ＰＩ）基材のような透明なプラスチック基材が挙げられる。しかしながら、透明な基材はこれらに限定されない。透明な基材の厚さは特に限定されず、色素増感太陽電池の透明性及び特徴に基づいて設計することができる。実施態様では、透明な基材はガラス基材である。
【００２６】
透明な導電性の膜の材料は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素をドープした酸化スズ（ＦＴＯ）、ＺｎＯ−Ｇａ2Ｏ3、ＺｎＯ−Ａｌ2Ｏ3、又はスズ系酸化物から成る群から選択されてもよい。実施態様では、透明な導電性の膜はフッ素をドープした酸化スズから作られる。
【００２７】
多孔性の半導体膜は、半導体微粒子から作られる。好適な微粒子には、シリコン微粒子、二酸化チタン微粒子、二酸化スズ微粒子、酸化亜鉛微粒子、三酸化タングステン微粒子、五酸化ニオブ微粒子、三酸化ストロンチウムチタン微粒子及びこれらの組み合わせが挙げられてもよい。
【００２８】
半導体微粒子は先ず、ペースト形態で調製され、透明な基材の上に被覆される。本明細書では、ブレードコーティング、スクリーン印刷、スピンコーティング及びスプレーコーティングのような一般の湿式コーティング法を実施することができる。さらに、コーティング法を１回以上実施して好適な厚さを達成することができる。半導体膜は単層又は多層であってもよい。本明細書では、用語「多層」は、異なる層における半導体微粒子の直径が多様であることを指す。たとえば、５〜５０ナノメータの半導体微粒子を先ず５〜２０マイクロメータの厚さに被覆し、次いで２００〜４００ナノメータの半導体微粒子を３〜５マイクロメータの厚さに被覆してもよい。多層の半導体膜を得るように、５０〜１００℃の範囲内の温度にて乾燥させた後、４００〜５００℃の範囲内の温度にて焼結を３０分間実施する。
【００２９】
色素（たとえば、Ｎ７１９）を好適な溶媒に溶解して色素溶液を調製する。好適な溶媒には、アセトニトリル、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ジメチルホルミド、Ｎ−メチルピロリドン又はこれらの混合物が挙げられる。しかしながら、それはこれらに限定されない。本明細書では、色素溶液中で基材が十分に色素を吸収するまで、半導体膜で被覆された透明な基材を色素溶液に浸し、次いで乾燥させる。その結果、色素増感太陽電池の光陽極が得られる。
【００３０】
陰極の材料は特に限定されることはなく、どのような導電性材料を含んでもよい。或いは、陰極は絶縁性材料で作られ、導電性の層が光陽極に向く表面上に形成される。さらに、陰極には電気化学的に安定な材料を使用してもよく、陰極の好適な材料には、たとえば、白金、金、炭素などが挙げられる。
【００３１】
本発明に係る電解質組成物は電解質層にて使用される。
【００３２】
本発明に従って色素増感太陽電池を調製する方法を具体的に以下のように記載する。
【００３３】
先ず、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）で覆ったガラス基材上に、直径２０〜３０ナノメータの酸化チタン微粒子を含有するペーストをスクリーン印刷法にて１回以上被覆し、次いで４５０℃にて３０分間焼結する。
【００３４】
アセトニトリルとｔ−ブタノールの混合物（１：１、ｖ／ｖ）に色素を溶解して色素溶液を調製する。その後、色素が十分に吸収されるまで多孔性酸化チタン膜を含有する上記ガラス基材を色素溶液に浸し、その後乾燥させる。その結果、光陽極が得られる。
【００３５】
フッ素ドープ酸化スズで覆ったガラス基材に、それを介して注入される電解質組成物のための直径０．７５ミリメータの穴をドリルで開ける。次に、フッ素ドープ酸化スズで覆ったガラス基材をＨ2ＰｔＣｌ6溶液で被覆し、次いで陰極を形成するように４００℃にて１５分間加熱する。
【００３６】
次いで、厚さ６０マイクロメータの熱可塑性ポリマー膜を光陽極と陰極の間に配置する。１２０〜１４０℃の温度にて２つの電極に圧力を適用してそれらを合わせる。
【００３７】
本発明に係る電解質組成物を上記穴に注入し、次いで本発明に係る色素増感太陽電池を得るように熱可塑性ポリマー膜でこの穴を封印する。
【００３８】
本発明を説明するためにそれら以下の実施例を提供する。本発明の範囲はそれらに限定されない。
【実施例】
【００３９】
実施例１〜５及び比較例１〜４
比較例１〜４及び実施例１〜５において、金属ヨウ化物（たとえば、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩなど）、有機アミンヨウ化水素酸塩（たとえば、ＴＨＩ、ＴＥＡＩなど）及びイミダゾリウム塩（たとえば、ＰＭＩＩ、ＥＭＩＩなど）を、Ｎ−ブチルベンズイミダゾール（又はＮ−メチルベンズイミダゾール又は４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン）及びチオシアン酸グアニジン（ＧｕＮＣＳ）と一緒に、単独で用い、又は混合して用い、２０〜４０重量％のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）及び８０〜６０重量％の炭酸ポリプロピレン（ＰＣ）をゲル溶媒として用いる。
【００４０】
比較例１〜４及び実施例１〜５の電解質成分を表１及び表３に列記する。光電効果試験では、色素増感太陽電池を調製するために比較例１〜４及び実施例１〜５の電解質組成物を用い、短絡電流（ＪSC）、開路電圧（ＶOC）、光電変換効率（η）及び充填比（ＦＦ）をＡＭ１．５の照明で測定する。結果を表２及び表４に示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
【表２】
【００４３】
比較例１の組成物は、主成分としてのＫＩとＩ2及びゲル溶媒としてのＰＥＧ／ＰＣから成る従来型である。比較例２の組成物は、主成分としてのヨウ化イミダゾリウムとＩ2から成り、その効率は比較例１よりも高い。実施例１〜３では、金属ヨウ化物（たとえば、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩなど）、有機アミンヨウ化水素酸塩（たとえば、ＴＨＩ、ＴＥＡＩなど）及びイミダゾリウム塩（たとえば、ＰＭＩＩ、ＥＭＩＩなど）を、Ｎ−ブチルベンズイミダゾール（又はＮ−メチルベンズイミダゾール又は４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン）及びチオシアン酸グアニジン（ＧｕＮＣＳ）と一緒に、単独で用い、又は混合して用い、２０〜４０重量％のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）及び８０〜６０重量％の炭酸ポリプロピレン（ＰＣ）をゲル溶媒として用いる。実施例１〜３の効率は比較例１〜２よりも高い。
【００４４】
【表３】
【００４５】
【表４】
【００４６】
比較例３は、一般に用いられる液体電解質を使用し、３−ＭＰＮを溶媒として用いる。実施例４〜５では、金属ヨウ化物（たとえば、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩなど）、有機アミンヨウ化水素酸塩（たとえば、ＴＨＩ、ＴＥＡＩなど）及びイミダゾリウム塩（たとえば、ＰＭＩＩ、ＥＭＩＩなど）を、Ｎ−ブチルベンズイミダゾール（又はＮ−メチルベンズイミダゾール又は４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン）及びチオシアン酸グアニジン（ＧｕＮＣＳ）と一緒に、単独で用い、又は混合して用い、３０重量％のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）及び７０重量％の炭酸ポリプロピレン（ＰＣ）をゲル溶媒として用いる。実施例４〜５の効率は液体電極（比較例３）の約７７〜９５％である。
【００４７】
色素増感太陽電池では、電解質は酸化／還元反応に関係する。色素増感太陽電池の効率及び安定性は電解質の成分に左右される。従って、電流と電圧を高めるための成分及び高沸点溶媒から成る電解質は高い電気化学的安定性を示す。一般に用いられる金属ヨウ化物（たとえば、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩなど）に加えて、本発明は、高い化学的安定性を持つ電解質組成物を得ることができるように、さらに、有機アミンヨウ化水素酸塩（たとえば、ＴＨＩ、ＴＥＡＩなど）と共にイミダゾリウム塩（たとえば、ＰＭＩＩ、ＥＭＩＩなど）、Ｎ−ブチルベンズイミダゾール（又はＮ−メチルベンズイミダゾール又は４−ｔｅｓｔ−ブチルピリジン）、チオシアン酸グアニジン、及び高い沸点と高い粘度のゲル溶媒を使用する。従って、高い光電変換効率及び長期の安定性を達成することができる。
【００４８】
本発明をその好ましい実施態様に関して説明してきたが、以下に請求されるような本発明の範囲から逸脱することなく、多数のそのほかの改変及び変化を行うことができることが理解されるべきである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質(electrolyte)組成物に関するものであり、さらに詳しくは、色素増感太陽電池に好適な電解質組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
文明の発達に伴って、世界はエネルギー危機と環境汚染に関するやや緊急の問題に直面している。地球上のエネルギー危機を解決し、環境汚染を低減するために、太陽エネルギーを電力に転換することが可能である光電太陽電池が代替手段として提案されている。太陽電池の中でも色素増感太陽電池はその優れた特性のために展望を示している。たとえば、それは大規模な製造用に設計することができ、製造コストが低く、柔軟性や光学透明性を有するので、建造物に適用することができる。
【０００３】
Ｇｒａｅｔｚｅｌらは、その実用性を裏付ける色素増感太陽電池に関する一連の報告を提示している（たとえば、O’Regan, B.; Gratzel, M. Nature 1991, 353, 737)）。一般に、色素増感太陽電池には、陰極、陽極、ナノ酸化チタン、色素及び電解質が含まれ、電解質は電池の効率に決定的な役割を担う。色素増感太陽電池では、理想的な電解質は不揮発性であるべきであり、容易に梱包することが可能であり、色素及びそのほかの成分に対して漏出も悪影響も有さないようにすべきである。
【０００４】
利用可能な知識に基づいて、液体電解質はさらに高い光電変換効率を有する。しかしながら、液体電解質は普通、揮発性であり、容易に梱包することができず、液体電解質の漏出が起き易い。前述の問題を未然に防ぐために、研究者らは、たとえば、イオン性の液体（N. Papageorgiou et al., J. Electrochem. Soc, 1996, 143, 3099）、及びポリマーと有機融解塩から成るゲル電解質（米国特許第６，２４５，８４７号）を提案した。
【０００５】
電解質は色素増感太陽電池の効率に決定的な役割を担うので、色素増感太陽電池の効率を改善する方法の１つは、色素増感太陽電池の効率を高めることが可能である電解質を提供することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，２４５，８４７号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】O’Regan, B.; Gratzel, M. Nature 1991, 353, 737
【非特許文献２】N. Papageorgiou et al., J. Electrochem. Soc, 1996, 143, 3099
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、色素増感太陽電池に好適な新規のゲル電解質組成物を提供する。本発明に係る電解質組成物の優れた光電変換効率と長期の安定性のために、そこで使用される本発明に係るゲル電解質組成物を伴う色素増感太陽電池は優れた光電特性を示す。
【０００９】
本発明はさらに、改善された光電変換効率を有する色素増感太陽電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、（ａ）２〜３０重量％の有機アミンヨウ化水素酸塩、金属ヨウ化物、イミダゾリウム塩又はこれらの組み合わせ、（ｂ）１〜５重量％のヨウ素、（ｃ）０．５〜３重量％のチオシアン酸グアニジン（ＧｕＮＣＳ）、（ｄ）２〜１０重量％のベンズイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体又はこれらの組み合わせ、及び（ｅ）５２〜９４．５重量％のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）と炭酸プロピレン（ＰＣ）を含む電解質組成物を提供する。好ましくは、成分（ａ）は５〜２０重量％であり、成分（ｂ）は１〜３重量％であり、成分（ｃ）は０．５〜２重量％であり、成分(ｄ)は５〜１０重量％であり、及び成分（ｅ）は６５〜８８．５重量％である。最も好ましくは、成分（ａ）は１３．９重量％であり、成分（ｂ）は２．１重量％であり、成分（ｃ）は１重量％であり、成分(ｄ)は７．２重量％であり、及び成分（ｅ）は７５．８重量％である。
【００１１】
上述の成分（ａ）の有機アミンヨウ化水素酸塩は、トリエチルアミンヨウ化水素酸塩（ＴＨＩ）、トリプロピルアミンヨウ化水素酸塩、トリブチルアミンヨウ化水素酸塩、トリペンチルアミンヨウ化水素酸塩、トリヘキシルアミンヨウ化水素酸塩、又はこれらの混合物であってもよい。好ましくは、それは、トリエチルアミンヨウ化水素酸塩、トリプロピルアミンヨウ化水素酸塩、トリブチルアミンヨウ化水素酸塩、又はこれらの混合物である。最も好ましくは、それはトリエチルアミンヨウ化水素酸塩である。
【００１２】
上述の成分（ａ）の金属ヨウ化物は、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム又はこれらの混合物であってもよく、好ましくはヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム又はこれらの混合物である。
【００１３】
上述の成分（ａ）のイミダゾリウム塩は、ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム（ＰＭＩＩ）、ヨウ化１，３−ジメチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−エチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ブチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ペンチル−イミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ヘキシルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ヘプチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−オクチルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−ジエチルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−ブチルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−プロピル−３−ブチルイミダゾリウム、又はこれらの混合物であってもよい。好ましくは、それは、ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−エチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ブチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ペンチル−イミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ヘキシルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−ジエチルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−ブチルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−プロピル−３−ブチルイミダゾリウム、又はこれらの混合物である。さらに好ましくは、それは、ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−エチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ブチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ペンチル−イミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ヘキシルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−ジエチルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−ブチルイミダゾリウム、又はこれらの混合物である。最も好ましくは、それは、ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−エチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ブチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ペンチル−イミダゾリウム、ヨウ化１，３−ジエチルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−プロピルイミダゾリウム、又はこれらの混合物である。
【００１４】
上述（ｄ）のベンズイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体又はこれらの組み合わせは、Ｎ−メチルベンズイミダゾール（ＮＭＢＩ）、Ｎ−ブチルベンズイミダゾール（ＮＢＢ）、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン（４−ＴＢＰ）、又はこれらの混合物であってもよい。
【００１５】
上述の成分（ｅ）のポリエチレングリコールと炭酸プロピレンの重量比（ポリエチレングリコール／炭酸プロピレン）は、２０／８０〜４０／６０であってもよく、好ましくは２５／７５〜３５／６５である。
【００１６】
加えて本発明は、上述の電解質組成物を含む色素増感太陽電池をさらに提供する。本発明に係る色素増感太陽電池は、色素化合物を含む光陽極；陰極；光陽極と陰極の間に配置され、上述の電解質組成物を含む電解質層を含む。
【００１７】
本発明に係る色素増感太陽電池では、光陽極は、透明な基材、透明な導電性膜、多孔性の半導体膜及び色素化合物を含む。
【００１８】
本発明に係る色素増感太陽電池では、光陽極の透明な基材の材料は、特に限定されることはなく、透明な材料を使用することができる。好ましくは、透明な基材の材料は、色素増感太陽電池の外側からの水分や気体を上手く遮ることが可能であり、溶媒耐性及び耐候性を有する透明な材料である。具体的には、透明な基材には、石英基材やガラス基材のような無機基材；並びにポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材、ポリ（エチレンナフタレン−２，６−ジカルボキシレート（ＰＥＮ）基材、ポリカーボネート（ＰＣ）基材、ポリエチレン（ＰＥ）基材、ポリプロピレン（ＰＰ）基材及びポリイミド（ＰＩ）基材のような透明なプラスチック基材が挙げられる。しかしながら、透明な基材はこれらに限定されない。さらに、透明な基材の厚さは特に限定されず、色素増感太陽電池の透明性及び特徴に基づいて設計することができる。好ましくは透明な基材はガラス製である。
【００１９】
本発明に係る色素増感太陽電池では、透明な導電性の膜の材料は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素をドープした酸化スズ（ＦＴＯ）、ＺｎＯ−Ｇａ2Ｏ3、ＺｎＯ−Ａｌ2Ｏ3、又はスズ系酸化物であってもよい。
【００２０】
本発明に係る色素増感太陽電池では、多孔性の半導体膜は、半導体微粒子から作られてもよい。好適な微粒子には、シリコン微粒子、二酸化チタン微粒子、二酸化スズ微粒子、酸化亜鉛微粒子、三酸化タングステン微粒子、五酸化ニオブ微粒子、三酸化ストロンチウムチタン(strontium titanium trioxide)微粒子及びこれらの組み合わせが挙げられてもよい。好ましくは、半導体微粒子は二酸化チタン微粒子である。半導体微粒子は５〜５０ナノメータ、好ましくは１０〜５０ナノメータの平均直径であってもよい。多孔性半導体膜は５〜２５マイクロメータの厚さであってもよい。
【００２１】
さらに、色素増感太陽電池で使用される陰極の材料は特に限定されることはなく、どのような導電性材料を含んでもよい。或いは、陰極は絶縁性材料で作られ、導電性の層が光陽極に向く表面上に形成される。陰極には電気化学的に安定な材料を使用してもよく、陰極の好適な材料には、たとえば、白金、金、炭素などが挙げられる。
【００２２】
色素増感太陽電池では、本発明に係る電解質組成物は電解質層として使用される。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
金属ヨウ化物（たとえば、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩなど）、有機アミンヨウ化水素酸塩（たとえば、ＴＨＩ、ＴＥＡＩなど）及びイミダゾリウム塩（たとえば、ＰＭＩＩ、ＥＭＩＩなど）を、Ｎ−ブチルベンズイミダゾール（又はＮ−メチルベンズイミダゾール又は４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン）及びチオシアン酸グアニジンと一緒に、単独で用い、又は混合して用い、２０〜４０重量％のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）及び８０〜６０重量％の炭酸ポリプロピレン（ＰＣ）をゲル溶媒として用いて、好適な濃度にて電解質組成物を調製する。
【００２４】
本発明に従って色素増感太陽電池を製造する方法は特に限定されず、従来の方法のいずれであることもできる。
【００２５】
透明な基材の材料は特に限定されず、透明な材料であることができる。好ましくは、透明な基材の材料は、色素増感太陽電池の外側からの水分や気体を上手く遮ることが可能であり、溶媒耐性及び耐候性を有する透明な材料である。具体的には、透明な材料には、石英基材やガラス基材のような無機基材；並びにポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材、ポリ（エチレンナフタレン−２，６−ジカルボキシレート（ＰＥＮ）基材、ポリカーボネート（ＰＣ）基材、ポリエチレン（ＰＥ）基材、ポリプロピレン（ＰＰ）基材及びポリイミド（ＰＩ）基材のような透明なプラスチック基材が挙げられる。しかしながら、透明な基材はこれらに限定されない。透明な基材の厚さは特に限定されず、色素増感太陽電池の透明性及び特徴に基づいて設計することができる。実施態様では、透明な基材はガラス基材である。
【００２６】
透明な導電性の膜の材料は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素をドープした酸化スズ（ＦＴＯ）、ＺｎＯ−Ｇａ2Ｏ3、ＺｎＯ−Ａｌ2Ｏ3、又はスズ系酸化物から成る群から選択されてもよい。実施態様では、透明な導電性の膜はフッ素をドープした酸化スズから作られる。
【００２７】
多孔性の半導体膜は、半導体微粒子から作られる。好適な微粒子には、シリコン微粒子、二酸化チタン微粒子、二酸化スズ微粒子、酸化亜鉛微粒子、三酸化タングステン微粒子、五酸化ニオブ微粒子、三酸化ストロンチウムチタン微粒子及びこれらの組み合わせが挙げられてもよい。
【００２８】
半導体微粒子は先ず、ペースト形態で調製され、透明な基材の上に被覆される。本明細書では、ブレードコーティング、スクリーン印刷、スピンコーティング及びスプレーコーティングのような一般の湿式コーティング法を実施することができる。さらに、コーティング法を１回以上実施して好適な厚さを達成することができる。半導体膜は単層又は多層であってもよい。本明細書では、用語「多層」は、異なる層における半導体微粒子の直径が多様であることを指す。たとえば、５〜５０ナノメータの半導体微粒子を先ず５〜２０マイクロメータの厚さに被覆し、次いで２００〜４００ナノメータの半導体微粒子を３〜５マイクロメータの厚さに被覆してもよい。多層の半導体膜を得るように、５０〜１００℃の範囲内の温度にて乾燥させた後、４００〜５００℃の範囲内の温度にて焼結を３０分間実施する。
【００２９】
色素（たとえば、Ｎ７１９）を好適な溶媒に溶解して色素溶液を調製する。好適な溶媒には、アセトニトリル、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ジメチルホルミド、Ｎ−メチルピロリドン又はこれらの混合物が挙げられる。しかしながら、それはこれらに限定されない。本明細書では、色素溶液中で基材が十分に色素を吸収するまで、半導体膜で被覆された透明な基材を色素溶液に浸し、次いで乾燥させる。その結果、色素増感太陽電池の光陽極が得られる。
【００３０】
陰極の材料は特に限定されることはなく、どのような導電性材料を含んでもよい。或いは、陰極は絶縁性材料で作られ、導電性の層が光陽極に向く表面上に形成される。さらに、陰極には電気化学的に安定な材料を使用してもよく、陰極の好適な材料には、たとえば、白金、金、炭素などが挙げられる。
【００３１】
本発明に係る電解質組成物は電解質層にて使用される。
【００３２】
本発明に従って色素増感太陽電池を調製する方法を具体的に以下のように記載する。
【００３３】
先ず、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）で覆ったガラス基材上に、直径２０〜３０ナノメータの酸化チタン微粒子を含有するペーストをスクリーン印刷法にて１回以上被覆し、次いで４５０℃にて３０分間焼結する。
【００３４】
アセトニトリルとｔ−ブタノールの混合物（１：１、ｖ／ｖ）に色素を溶解して色素溶液を調製する。その後、色素が十分に吸収されるまで多孔性酸化チタン膜を含有する上記ガラス基材を色素溶液に浸し、その後乾燥させる。その結果、光陽極が得られる。
【００３５】
フッ素ドープ酸化スズで覆ったガラス基材に、それを介して注入される電解質組成物のための直径０．７５ミリメータの穴をドリルで開ける。次に、フッ素ドープ酸化スズで覆ったガラス基材をＨ2ＰｔＣｌ6溶液で被覆し、次いで陰極を形成するように４００℃にて１５分間加熱する。
【００３６】
次いで、厚さ６０マイクロメータの熱可塑性ポリマー膜を光陽極と陰極の間に配置する。１２０〜１４０℃の温度にて２つの電極に圧力を適用してそれらを合わせる。
【００３７】
本発明に係る電解質組成物を上記穴に注入し、次いで本発明に係る色素増感太陽電池を得るように熱可塑性ポリマー膜でこの穴を封印する。
【００３８】
本発明を説明するためにそれら以下の実施例を提供する。本発明の範囲はそれらに限定されない。
【実施例】
【００３９】
実施例１〜５及び比較例１〜４
比較例１〜４及び実施例１〜５において、金属ヨウ化物（たとえば、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩなど）、有機アミンヨウ化水素酸塩（たとえば、ＴＨＩ、ＴＥＡＩなど）及びイミダゾリウム塩（たとえば、ＰＭＩＩ、ＥＭＩＩなど）を、Ｎ−ブチルベンズイミダゾール（又はＮ−メチルベンズイミダゾール又は４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン）及びチオシアン酸グアニジン（ＧｕＮＣＳ）と一緒に、単独で用い、又は混合して用い、２０〜４０重量％のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）及び８０〜６０重量％の炭酸ポリプロピレン（ＰＣ）をゲル溶媒として用いる。
【００４０】
比較例１〜４及び実施例１〜５の電解質成分を表１及び表３に列記する。光電効果試験では、色素増感太陽電池を調製するために比較例１〜４及び実施例１〜５の電解質組成物を用い、短絡電流（ＪSC）、開路電圧（ＶOC）、光電変換効率（η）及び充填比（ＦＦ）をＡＭ１．５の照明で測定する。結果を表２及び表４に示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
【表２】
【００４３】
比較例１の組成物は、主成分としてのＫＩとＩ2及びゲル溶媒としてのＰＥＧ／ＰＣから成る従来型である。比較例２の組成物は、主成分としてのヨウ化イミダゾリウムとＩ2から成り、その効率は比較例１よりも高い。実施例１〜３では、金属ヨウ化物（たとえば、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩなど）、有機アミンヨウ化水素酸塩（たとえば、ＴＨＩ、ＴＥＡＩなど）及びイミダゾリウム塩（たとえば、ＰＭＩＩ、ＥＭＩＩなど）を、Ｎ−ブチルベンズイミダゾール（又はＮ−メチルベンズイミダゾール又は４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン）及びチオシアン酸グアニジン（ＧｕＮＣＳ）と一緒に、単独で用い、又は混合して用い、２０〜４０重量％のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）及び８０〜６０重量％の炭酸ポリプロピレン（ＰＣ）をゲル溶媒として用いる。実施例１〜３の効率は比較例１〜２よりも高い。
【００４４】
【表３】
【００４５】
【表４】
【００４６】
比較例３は、一般に用いられる液体電解質を使用し、３−ＭＰＮを溶媒として用いる。実施例４〜５では、金属ヨウ化物（たとえば、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩなど）、有機アミンヨウ化水素酸塩（たとえば、ＴＨＩ、ＴＥＡＩなど）及びイミダゾリウム塩（たとえば、ＰＭＩＩ、ＥＭＩＩなど）を、Ｎ−ブチルベンズイミダゾール（又はＮ−メチルベンズイミダゾール又は４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン）及びチオシアン酸グアニジン（ＧｕＮＣＳ）と一緒に、単独で用い、又は混合して用い、３０重量％のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）及び７０重量％の炭酸ポリプロピレン（ＰＣ）をゲル溶媒として用いる。実施例４〜５の効率は液体電極（比較例３）の約７７〜９５％である。
【００４７】
色素増感太陽電池では、電解質は酸化／還元反応に関係する。色素増感太陽電池の効率及び安定性は電解質の成分に左右される。従って、電流と電圧を高めるための成分及び高沸点溶媒から成る電解質は高い電気化学的安定性を示す。一般に用いられる金属ヨウ化物（たとえば、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩなど）に加えて、本発明は、高い化学的安定性を持つ電解質組成物を得ることができるように、さらに、有機アミンヨウ化水素酸塩（たとえば、ＴＨＩ、ＴＥＡＩなど）と共にイミダゾリウム塩（たとえば、ＰＭＩＩ、ＥＭＩＩなど）、Ｎ−ブチルベンズイミダゾール（又はＮ−メチルベンズイミダゾール又は４−ｔｅｓｔ−ブチルピリジン）、チオシアン酸グアニジン、及び高い沸点と高い粘度のゲル溶媒を使用する。従って、高い光電変換効率及び長期の安定性を達成することができる。
【００４８】
本発明をその好ましい実施態様に関して説明してきたが、以下に請求されるような本発明の範囲から逸脱することなく、多数のそのほかの改変及び変化を行うことができることが理解されるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質組成物であって、
（ａ）２〜３０重量％の有機アミンヨウ化水素酸塩、金属ヨウ化物、イミダゾリウム塩又はこれらの組み合わせと、
（ｂ）１〜５重量％のヨウ素と、
（ｃ）０．５〜３重量％のチオシアン酸グアニジンと、
（ｄ）２〜１０重量％のベンズイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体又はこれらの組み合わせと、
（ｅ）５２〜９４．５重量％のポリエチレングリコール及び炭酸プロピレンとを含む電解質組成物。
【請求項２】
成分（ａ）が有機アミンヨウ化水素酸塩である請求項１に記載の電解質組成物。
【請求項３】
成分（ａ）が金属ヨウ化物である請求項１に記載の電解質組成物。
【請求項４】
成分（ａ）がイミダゾリウム塩である請求項１に記載の電解質組成物。
【請求項５】
（ａ）有機アミンヨウ化水素酸塩が、トリエチルアミンヨウ化水素酸塩、トリプロピルアミンヨウ化水素酸塩、トリブチルアミンヨウ化水素酸塩、トリペンチルアミンヨウ化水素酸塩、トリヘキシルアミンヨウ化水素酸塩、又はこれらの混合物である請求項２に記載の電解質組成物。
【請求項６】
（ａ）金属ヨウ化物が、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム又はこれらの混合物である請求項３に記載の電解質組成物。
【請求項７】
（ａ）イミダゾリウム塩が、ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−ジメチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−エチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ブチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ペンチル−イミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ヘキシルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ヘプチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−オクチルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−ジエチルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−ブチルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−プロピル−３−ブチルイミダゾリウム、又はこれらの混合物である請求項４に記載の電解質組成物。
【請求項８】
（ｄ）ベンズイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体又はこれらの組み合わせが、Ｎ−メチルベンズイミダゾール、Ｎ−ブチルベンズイミダゾール、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン又はこれらの混合物である請求項５に記載の電解質組成物。
【請求項９】
成分（ｅ）のポリエチレングリコールと炭酸プロピレンの重量比（ポリエチレングリコール／炭酸プロピレン）が２０／８０〜４０／６０である請求項１に記載の電解質組成物。
【請求項１０】
成分（ｅ）のポリエチレングリコールと炭酸プロピレンの重量比（ポリエチレングリコール／炭酸プロピレン）が２０／８０〜４０／６０である請求項５に記載の電解質組成物。
【請求項１１】
成分（ｅ）のポリエチレングリコールと炭酸プロピレンの重量比（ポリエチレングリコール／炭酸プロピレン）が２０／８０〜４０／６０である請求項８に記載の電解質組成物。
【請求項１２】
成分（ａ）が１３．９重量％であり、成分（ｂ）が２．１重量％であり、成分（ｃ）が１重量％であり、成分(ｄ)が７．２重量％であり、及び成分（ｅ）が７５．８重量％である請求項１１に記載の電解質組成物。
【請求項１３】
色素増感太陽電池であって、
（Ａ）光陽極と
（Ｂ）陰極と、
（Ｃ）電解質層とを含み、電解質層は、（ａ）有機アミンヨウ化水素酸塩、金属ヨウ化物、イミダゾリウム塩又はこれらの組み合わせ、（ｂ）ヨウ素、（ｃ）チオシアン酸グアニジン、（ｄ）ベンズイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体又はこれらの組み合わせ、及び（ｅ）ポリエチレングリコールと炭酸プロピレンを含む色素増感太陽電池。
【請求項１４】
成分（ａ）の有機アミンヨウ化水素酸塩が、トリエチルアミンヨウ化水素酸塩、トリプロピルアミンヨウ化水素酸塩、トリブチルアミンヨウ化水素酸塩、トリペンチルアミンヨウ化水素酸塩、トリヘキシルアミンヨウ化水素酸塩、又はこれらの混合物である請求項１３に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１５】
成分（ａ）の金属ヨウ化物が、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム又はこれらの混合物である請求項１３に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１６】
成分（ａ）のイミダゾリウム塩が、ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−ジメチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−エチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ブチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ペンチル−イミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ヘキシルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ヘプチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−オクチルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−ジエチルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−ブチルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−プロピル−３−ブチルイミダゾリウム、又はこれらの混合物である請求項１３に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１７】
成分（ｅ）のポリエチレングリコールと炭酸プロピレンの重量比（ポリエチレングリコール／炭酸プロピレン）が２０／８０〜４０／６０である請求項１３に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１８】
成分（ｅ）のポリエチレングリコールと炭酸プロピレンの重量比（ポリエチレングリコール／炭酸プロピレン）が２０／８０〜４０／６０である請求項１４に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１】
電解質組成物であって、
（ａ）２〜３０重量％の有機アミンヨウ化水素酸塩、金属ヨウ化物、イミダゾリウム塩又はこれらの組み合わせと、
（ｂ）１〜５重量％のヨウ素と、
（ｃ）０．５〜３重量％のチオシアン酸グアニジンと、
（ｄ）２〜１０重量％のベンズイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体又はこれらの組み合わせと、
（ｅ）５２〜９４．５重量％のポリエチレングリコール及び炭酸プロピレンとを含む電解質組成物。
【請求項２】
成分（ａ）が有機アミンヨウ化水素酸塩である請求項１に記載の電解質組成物。
【請求項３】
成分（ａ）が金属ヨウ化物である請求項１に記載の電解質組成物。
【請求項４】
成分（ａ）がイミダゾリウム塩である請求項１に記載の電解質組成物。
【請求項５】
（ａ）有機アミンヨウ化水素酸塩が、トリエチルアミンヨウ化水素酸塩、トリプロピルアミンヨウ化水素酸塩、トリブチルアミンヨウ化水素酸塩、トリペンチルアミンヨウ化水素酸塩、トリヘキシルアミンヨウ化水素酸塩、又はこれらの混合物である請求項２に記載の電解質組成物。
【請求項６】
（ａ）金属ヨウ化物が、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム又はこれらの混合物である請求項３に記載の電解質組成物。
【請求項７】
（ａ）イミダゾリウム塩が、ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−ジメチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−エチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ブチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ペンチル−イミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ヘキシルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ヘプチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−オクチルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−ジエチルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−ブチルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−プロピル−３−ブチルイミダゾリウム、又はこれらの混合物である請求項４に記載の電解質組成物。
【請求項８】
（ｄ）ベンズイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体又はこれらの組み合わせが、Ｎ−メチルベンズイミダゾール、Ｎ−ブチルベンズイミダゾール、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン又はこれらの混合物である請求項５に記載の電解質組成物。
【請求項９】
成分（ｅ）のポリエチレングリコールと炭酸プロピレンの重量比（ポリエチレングリコール／炭酸プロピレン）が２０／８０〜４０／６０である請求項１に記載の電解質組成物。
【請求項１０】
成分（ｅ）のポリエチレングリコールと炭酸プロピレンの重量比（ポリエチレングリコール／炭酸プロピレン）が２０／８０〜４０／６０である請求項５に記載の電解質組成物。
【請求項１１】
成分（ｅ）のポリエチレングリコールと炭酸プロピレンの重量比（ポリエチレングリコール／炭酸プロピレン）が２０／８０〜４０／６０である請求項８に記載の電解質組成物。
【請求項１２】
成分（ａ）が１３．９重量％であり、成分（ｂ）が２．１重量％であり、成分（ｃ）が１重量％であり、成分(ｄ)が７．２重量％であり、及び成分（ｅ）が７５．８重量％である請求項１１に記載の電解質組成物。
【請求項１３】
色素増感太陽電池であって、
（Ａ）光陽極と
（Ｂ）陰極と、
（Ｃ）電解質層とを含み、電解質層は、（ａ）有機アミンヨウ化水素酸塩、金属ヨウ化物、イミダゾリウム塩又はこれらの組み合わせ、（ｂ）ヨウ素、（ｃ）チオシアン酸グアニジン、（ｄ）ベンズイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体又はこれらの組み合わせ、及び（ｅ）ポリエチレングリコールと炭酸プロピレンを含む色素増感太陽電池。
【請求項１４】
成分（ａ）の有機アミンヨウ化水素酸塩が、トリエチルアミンヨウ化水素酸塩、トリプロピルアミンヨウ化水素酸塩、トリブチルアミンヨウ化水素酸塩、トリペンチルアミンヨウ化水素酸塩、トリヘキシルアミンヨウ化水素酸塩、又はこれらの混合物である請求項１３に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１５】
成分（ａ）の金属ヨウ化物が、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム又はこれらの混合物である請求項１３に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１６】
成分（ａ）のイミダゾリウム塩が、ヨウ化１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−ジメチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−エチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ブチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ペンチル−イミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ヘキシルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−ヘプチルイミダゾリウム、ヨウ化１−メチル−３−オクチルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−ジエチルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−エチル−３−ブチルイミダゾリウム、ヨウ化１，３−プロピルイミダゾリウム、ヨウ化１−プロピル−３−ブチルイミダゾリウム、又はこれらの混合物である請求項１３に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１７】
成分（ｅ）のポリエチレングリコールと炭酸プロピレンの重量比（ポリエチレングリコール／炭酸プロピレン）が２０／８０〜４０／６０である請求項１３に記載の色素増感太陽電池。
【請求項１８】
成分（ｅ）のポリエチレングリコールと炭酸プロピレンの重量比（ポリエチレングリコール／炭酸プロピレン）が２０／８０〜４０／６０である請求項１４に記載の色素増感太陽電池。
【公開番号】特開２０１２−１０４４２７（Ｐ２０１２−１０４４２７Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−２５３４９４（Ｐ２０１０−２５３４９４）
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【出願人】（５９８０６２３３２）エバーライト ユーエスエー、インク (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５３４９４（Ｐ２０１０−２５３４９４）
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【出願人】（５９８０６２３３２）エバーライト ユーエスエー、インク (13)
【Ｆターム（参考）】
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