專利名稱:染料敏化太陽(yáng)能電池用電解液和利用了該電解液的染料敏化太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及染料敏化太陽(yáng)能電池用電解液,更詳細(xì)地說(shuō),本發(fā)明涉及能夠在廣泛的溫度范圍使用且耐久性優(yōu)異的染料敏化太陽(yáng)能電池用電解液以及利用了該電解液的染料敏化太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù):
近年來(lái),對(duì)于在半導(dǎo)體層負(fù)載了吸收可見(jiàn)光區(qū)域的敏化染料的染料敏化太陽(yáng)能電池進(jìn)行了研究。該染料敏化太陽(yáng)能電池具有所使用的材料廉價(jià)及能以比較簡(jiǎn)單的エ藝制造等優(yōu)點(diǎn),其實(shí)用化被期待。一般而言,染料敏化太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)如下在帶透明導(dǎo)電膜的透明基體上形成金屬氧化物半導(dǎo)體的多孔質(zhì)膜,在其表面吸附了敏化染料的陽(yáng)極(半導(dǎo)體電扱)與在導(dǎo)電性基體上形成了催化劑層的陰極(反電極)相對(duì)地配置,在它們之間密封有電解液。若光入射到半導(dǎo)體電極,則敏化染料吸收可見(jiàn)光而形成激發(fā)狀態(tài),電子從敏化染料被注入半導(dǎo)體電極,通過(guò)集電體而將電流取出到外部。另ー方面,敏化染料的氧化體被電解液中的氧化還原對(duì)還原而再生。氧化后的氧化還原對(duì)在與半導(dǎo)體電極相對(duì)設(shè)置的反電極表面的催化劑層中被還原,進(jìn)行了ー圈循環(huán)。對(duì)于這樣的染料敏化太陽(yáng)能電池中使用的電解液,要求其具有各種特性。S卩,為了防止電解液泄漏,染料敏化太陽(yáng)能電池的単元的外周邊用密封材料進(jìn)行了密封,但若電解液分解而產(chǎn)生氣體,則單元有可能破損,而且若電解液的溶劑因氣體的產(chǎn)生而減少,則轉(zhuǎn)換效率降低,因此需要即便在電解液中分解也不產(chǎn)生氣體。另外,與分解氣體的產(chǎn)生同樣地,在電解液揮發(fā)的情況下單元內(nèi)的電解液容量也降低、轉(zhuǎn)換效率降低,因此無(wú)法得到充分的耐久性。特別是在揮發(fā)性高的電解液的情況下,電解液的蒸氣壓在高溫條件下上升,因而難以長(zhǎng)時(shí)間完全地對(duì)單元密封以維持氣密性。因此,對(duì)于染料敏化太陽(yáng)能電池用的電解液而言,需要其即使在高溫條件下也難以揮發(fā)、并且穩(wěn)定性高。另ー方面,為了能夠在耐受寒冷地區(qū)等的使用,還希望其具有在低溫下也不凝固、且顯示出良好的轉(zhuǎn)換效率的低溫特性。以往,作為染料敏化太陽(yáng)能電池用的電解液,通常使用將碘化鋰或碘化物鹽和碘溶解在甲氧基こ腈或こ腈中而成的電解液(專利文獻(xiàn)I)。但是,腈溶劑雖然初期的轉(zhuǎn)換效率高,但蒸氣壓高,會(huì)從單元揮發(fā),因此存在無(wú)法得到充分的耐久性的問(wèn)題(專利文獻(xiàn)I)。另外,還有文獻(xiàn)公開(kāi)了使用碳酸亞丙酯或Y-丁內(nèi)酯作為溶劑的染料敏化太陽(yáng)能電池用電解液(專利文獻(xiàn)2和3)。但是,這些電解液若揮發(fā)或分解則會(huì)產(chǎn)生氣體,因而還是存在可使用的溫度范圍窄、并且尤其是內(nèi)酯類會(huì)被光分解這樣的對(duì)于太陽(yáng)能電池而言致命的缺點(diǎn),并存在耐久性差的問(wèn)題?,F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2005-347176號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)2007-220608號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本特開(kāi)2000-277182號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題因此,期望有ー種染料敏化太陽(yáng)能電池用電解液,其不產(chǎn)生氣體、能夠以廣泛的溫度使用且耐久性優(yōu)異,本發(fā)明的課題在于提供具備所有這些特性的電解液。用于解決課題的方案本發(fā)明人進(jìn)行了深入的研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),使用特定的鏈狀砜化合物作為溶劑的電解液在低溫下也不凝固,顯示出良好的轉(zhuǎn)換效率,同時(shí)在高溫下也不產(chǎn)生或揮發(fā)氣體,耐久性優(yōu)異,由此完成了本發(fā)明。
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S卩,本發(fā)明涉及ー種染料敏化太陽(yáng)能電池用電解液,其特征在于,其含有下述通式
(I)表示的鏈狀砜化合物作為溶剤。化學(xué)式I
權(quán)利要求
1.ー種染料敏化太陽(yáng)能電池用電解液,其特征在于,其含有下述通式(I)表示的鏈狀砜化合物作為溶剤, 化學(xué)式I
2.如權(quán)利要求I所述的染料敏化太陽(yáng)能電池用電解液,其中,通式(I)中的R1和民是部分帶有鹵素、烷氧基或芳香環(huán)取代或無(wú)取代的碳原子數(shù)為I 12的烷基,各個(gè)烷基的碳原子數(shù)的合計(jì)為5以上。
3.如權(quán)利要求I或2所述的染料敏化太陽(yáng)能電池用電解液,其特征在于,其還含有以鹵素離子作為平衡離子的鹵化合物和鹵素分子作為氧化還原性的電解質(zhì)。
4.如權(quán)利要求3所述的染料敏化太陽(yáng)能電池用電解液,其特征在干,鹵化合物含有下述通式(2)表示的咪唑鎗陽(yáng)離子, 化學(xué)式2
5.如權(quán)利要求4所述的染料敏化太陽(yáng)能電池用電解液,其中,通式(2)中的R3和も是碳原子數(shù)為I 3的烷基,各個(gè)烷基的碳原子數(shù)的合計(jì)為2 4。
6.如權(quán)利要求3 5任一項(xiàng)所述的染料敏化太陽(yáng)能電池用電解液,其中,鹵化合物的濃度為 O. lmol/L 4. Omol/Lo
7.如權(quán)利要求3 6任一項(xiàng)所述的染料敏化太陽(yáng)能電池用電解液,其中,鹵化合物為碘化物鹽,齒素分子為碘。
8.ー種染料敏化太陽(yáng)能電池,其特征在于,其含有權(quán)利要求I 7任一項(xiàng)所述的染料敏化太陽(yáng)能電池用電解液。
9.ー種染料敏化太陽(yáng)能電池的制造方法,其特征在于,將含有下述通式(I)表示的鏈狀砜化合物作為溶劑的染料敏化太陽(yáng)能電池用電解液填充到半導(dǎo)體電極與反電極之間并密封, 化學(xué)式3
10.ー種染料敏化太陽(yáng)能電池用電解液的光電轉(zhuǎn)換效率提高方法,其特征在于,在含有下述通式(I)表示的鏈狀砜化合物的溶劑中添加下述通式(2)表示的咪唑鎗陽(yáng)離子, 化學(xué)式4
全文摘要
本發(fā)明的課題在于提供一種不產(chǎn)生氣體、能夠以廣泛的溫度使用、且耐久性優(yōu)異的染料敏化太陽(yáng)能電池用電解液。該電解液的特征在于,其含有下述通式(1)表示的鏈狀砜化合物作為溶劑。式中,R1和R2獨(dú)立地表示可以被鹵素、烷氧基或芳香環(huán)部分取代的碳原子數(shù)為1~12的烷基、烷氧基或苯基。化學(xué)式1。
文檔編號(hào)H01L31/04GK102725905SQ20118000711
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者伏屋一郎, 千葉一美, 山口容史, 檜山武寬, 梁田風(fēng)人 申請(qǐng)人:住友精化株式會(huì)社, 日本卡利德株式會(huì)社