[发明专利]色素增感型太阳能电池及用于它的不含有机溶剂的电解质

说明书

技术领域

本发明涉及色素增感型太阳能电池、以及用于色素增感型太阳能电池的不含有机溶剂的电解质。

背景技术

近年来，在有机系太阳能电池中，色素增感型太阳能电池由于具有高光电转换效率，而且，制造价格低廉，而受到瞩目。色素增感型太阳能电池的主要构成要素是多孔金属氧化物半导体、增感色素、电解质、对电极这四点。

以前，作为色素增感型太阳能电池的电解质，一般采用含有机溶剂的电解质(例如参照专利文献1)。然而，在采用含有机溶剂的电解质的情况下，必须在非水环境中，优选在脱水状态下实施生产工序；因而，使生产过程复杂化，而且，产生环保所需的生产成本增加的问题。另外，有机溶剂从色素增感型太阳能电池中漏液出来时，有机溶剂的挥发会引起环境污染的问题；不仅如此，存在着火以及爆炸的潜在危险。为此，殷切期望开发水系电解质，以及，准固态化电解质。此外，色素增感型太阳能电池中，为了得到良好的电池性能，多在对电极上用铂(铂薄膜)。然而，由于铂的价格昂贵，因而寻求在对电极上即使不使用铂也具有良好的电池性能的色素增感型太阳能电池的开发。

另一方面，在专利文献2中提出了如下的准固态电解质：含有碳酸乙烯酯、水、碘和四丙基碘化铵(Tetra-n-propylammonium Iodide)。然而，上述准固态电解质依然含有碳酸乙烯酯等有机溶剂；而且，电解质的准固态化不充分。而且，由于在对电极上使用铂能够得到良好的电池性能。

此外，在专利文献3中提出了如下的糊状电解质：含有氧化铝水合物、水、醋酸、聚乙二醇以及碘化锂。然而，上述的糊状电解质含有聚乙二醇，会诱发增感色素剥离，因而不优选。此外，由于在对电极上使用铂能够得到良好的电池性能。

另一方面，在专利文献4和5中提出如下的电解液：不含有机溶剂的电解质，具体地说，含有碘化锂、碘以及水；并且记载了通过采用该电解液能够得到0.7V左右的电动势。然而，由于该电解液不能准固态化，而且，作为电解质的性能不充分，因而在将其用在色素增感型太阳能电池中时，不能得到实用性的光电转换性能。

专利文献1：日本特开2007-220412号公报

专利文献2：日本特开2002-175841号公报

专利文献3：日本特开2005-285756号公报

专利文献4：日本特开2003-308889号公报

专利文献5：日本特开2003-308890号公报

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出，其目的在于提供一种采用了能获得优异的光电转换性能的不含有机溶剂的电解质的新型色素增感型太阳能电池、以及用于这种色素增感型太阳能电池的新型实用的不含有机溶剂的电解质。

本发明人进行了反复的潜心研究，其结果发现：组合了导电性碳材料、水以及无机碘化合物的不含有机溶剂的电解质，即使在对电极上不使用铂，也能获得优异的光电转换性能，从而完成了本发明。

也就是说，本发明提供以下(1)～(4)。

(1)一种色素增感型太阳能电池，其具备：金属氧化物电极，该金属氧化物电极具有基体和设置于该基体上的金属氧化物层；与所述金属氧化物电极相对地配置的对电极；以及，设置于所述金属氧化物电极以及所述对电极之间的电解质；所述金属氧化物层担载有增感色素；所述电解质是包含导电性碳材料、水以及无机碘化合物的不含有机溶剂的电解质。

(2)根据上述(1)中所述的色素增感型太阳能电池，其特征在于：所述不含有机溶剂的电解质是准固态电解质。

(3)根据上述(1)或者(2)中所述的色素增感型太阳能电池，其特征在于：在所述不含有机溶剂的电解质中，所述导电性碳材料的表面积为30～300m²/g。

(4)一种用于色素增感型太阳能电池的不含有机溶剂的电解质，包含导电性碳材料、水以及无机碘化合物。

根据本发明，能够实现采用了能获得优异的光电转换性能的不含有机溶剂的电解质的新型色素增感型太阳能电池。而且，由于即使不在对电极上使用铂，也能够获得优异的光电转换性能，因而可实现低成本化。并且，能实现不含有机溶剂的水系新型实用电解质，不仅如此，还能实现准固态化。因此，解决了漏液，以及由此引发的环境污染、着火或爆炸的问题，提高了安全性和信赖性。

附图说明

图1是简要地表示色素增感型太阳能电池100结构的截面图。

符号说明：

11——色素担载电极          12——基体

12a——导电性表面           13——金属氧化物层