[发明专利]电解质组合物和使用其的光电转换元件

说明书

技术领域

本发明涉及电解质组合物和使用其的光电转换元件。

本申请基于2007年11月30日在日本申请的特愿2007-311352号要求优先权，将其内容援用于此。

背景技术

色素增感型太阳能电池，一般为由瑞士的M.Graetzel等报道的结构。该色素增感型太阳能电池具有转换效率高、制造成本低等优点，作为新型的太阳能电池受到关注(例如，参照专利文献1、非专利文献1)。

作为色素增感型太阳能电池的简要构成，在透明的导电性的电极基板上具备作用极和与该作用极对向设置的对电极，该作用极具有由二氧化钛等氧化物半导体微粒(纳米粒子)构成并且附载了光增感色素的多孔膜，在这些作用极和对电极之间填充有含有氧化还原对的电解质。这种色素增感型太阳能电池作为通过吸收了太阳光等入射光的光增感色素而使氧化物半导体微粒增感，将包含可见光的光能转换为电力的光电转换元件而发挥作用。

对于以往使用的以乙腈等为溶剂的挥发性电解液，特别是在屋外等长期使用时，发生电解液的挥发。因此，电池特性变差，难以确保作为元件足够的寿命。在耐久性评价中，例如，对于无定形太阳能电池等，在85℃、85％RH湿热环境暴露下、-40℃～90℃的温度循环下，要求1000小时以上的稳定性。对此，通过将不挥发性且具有高电荷传输能力的离子液体应用于电解液，以解决溶剂挥发的问题的尝试受到关注(例如，参照非专利文献2)。

为了得到能量转换效率高，在高温环境下使用时能量转换效率也不下降的光增感型太阳能电池，提出了含有咪唑鎓盐、大于10wt％且小于等于50wt％的水或醇、和碘的电解质组合物(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：特许第2664194号公报

专利文献2：特开2002-289267号公报

非专利文献1：M.Graetzel等，Nature，(英国)，1991年，第737号，第353页

非专利文献2：N.Papageorgiou等，J.Electrochem.Soc.，(美国)，1996，第143(10)号，第3099页

发明内容

但是，一般而言，离子液体与乙腈等挥发性溶剂相比，粘度高，因此在电解质内的电荷传输速度慢，与使用了挥发性电解液时相比，存在输出降低的问题。将离子液体的粘度降低的尝试也盛行，但现实情况是同时具备低粘度和稳定性的材料仍限于一部分，达不到上述挥发性电解液的粘度水平。

此外，也报道了通过添加水使粘度降低了的离子液体，但指出水对元件的构成材料有可能给予各种影响，虽然初期性能提高，但确保耐久性未必容易。

进而，也有混合其他挥发性溶剂的尝试，但仍不能回避溶剂成分的挥发，特别是在上述的严格的耐久试验下难以维持稳定的耐久性。

本发明鉴于上述实际情况而完成，其目的在于提供初期性能高，并且耐久性优异的电解质组合物和使用其的光电转换元件。

本发明人为了解决上述课题，对于如果电解质组合物中含有溶剂，则维持稳定的耐久性变得困难的原因进行反复深入研究，结果认为溶剂的挥发性，特别是其蒸气压高有可能是主要原因。而且，本发明人进一步反复研究，发现通过以下的发明能够解决上述课题。

本发明的电解质组合物，是含有离子液体和溶剂的电解质组合物，上述溶剂包含含有环丁砜及其衍生物的至少一方的含有物，相对于该电解质组合物的总量，该含有物的含量为5质量％～40质量％。

本发明的光电转换元件，具备上述电解质组合物作为电解质。

根据本发明，提供初期性能高，并且耐久性优异的电解质组合物和使用其的光电转换元件。

附图说明

图1是表示本发明的光电转换元件的一实施方式的截面图。

符号说明

1色素增感型太阳能电池(光电转换元件)

2电极基板

5附载有色素的氧化物半导体多孔膜

6作用极

7电解质层

8对电极

具体实施方式

以下基于实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的电解质组合物，是含有离子液体和溶剂的电解质组合物，上述溶剂包含含有环丁砜及其衍生物的至少一方的含有物，相对于该电解质组合物的总量，该含有物的含量为5质量％～40质量％。

作为本发明中使用的离子液体，并无特别限定，可以例示室温下为液体的常温熔融盐。

作为常温熔融盐的阳离子，可以列举包含咪唑鎓系阳离子、吡咯烷鎓系阳离子、吡啶鎓系阳离子、铵系阳离子、鏻系阳离子、锍系阳离子等的盐类。