色素敏化太阳能电池元件用电解质及使用该电解质的色素敏化太阳能电池元件制造技术

本发明专利技术公开一种色素敏化太阳能电池元件用电解质，含有卤素、卤化物盐和碱性物质，由卤素和卤化物盐形成氧化还原对，卤素和卤化物盐具有相同的卤素原子，碱性物质含有由苯并咪唑化合物构成的第1咪唑化合物和下述式(1)所示的第2咪唑化合物，第2咪唑化合物的体积摩尔浓度C2低于第1咪唑化合物的体积摩尔浓度C1。(上述式(1)中，R1～R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1～6的烃基等。R5和R6各自独立地表示脂肪族烃基等)

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及色素敏化太阳能电池元件用电解质及使用该电解质的色素敏化太阳能电池元件。
技术介绍
色素敏化太阳能电池元件是由瑞士的Graetzel等开发的，具有光电转换效率高、制造成本低等优点，因此，是受到瞩目的新一代太阳能电池。色素敏化太阳能电池元件通常具备工作电极、对电极、担载于工作电极的氧化物半导体层的光敏化色素以及配置于工作电极与对电极之间的电解质。而且，电解质含有例如由卤素和卤化物盐等形成的氧化还原对。对于色素敏化太阳能电池元件，重要的是提高光电转换特性，因此，作出了例如着眼于电解质的各种提案。例如下述专利文献1中公开了一种电解质，含有碘、碘化合物以及具有直接键合于苯并咪唑环的碳原子数3～11的饱和烃基的苯并咪唑衍生物，公开了利用该电解质，色素敏化太阳能电池元件的光电转换特性高、且耐久性大幅提高。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2009－2231005号公报
技术实现思路
然而，具备上述专利文献1中记载的电解质的色素敏化太阳能电池元件对光电转换特性仍有改善的余地。因此，作为色素敏化太阳能电池元件中所含的色素敏化太阳能电池的电解质使用时，期望一种能够进一步提高色素敏化太阳能电池元件的光电转换特性的色素敏化太阳能电池元件用电解质。本专利技术是鉴于上述情况而作出的，其目的在于提供一种能够充分提高色素敏化太阳能电池元件的光电转换特性的色素敏化太阳能电池元件用电解质及使用该电解质的色素敏化太阳能电池元件。本专利技术人等为了解决上述课题，着眼于电解质的组成反复进行了深入研究。其结果，发现苯并咪唑衍生物虽然是为了抑制来自氧化物半导体层的漏电流而导入的，但注意到在抑制漏电流的能力方面仍不充分。进而，本专利技术人等发现通过进一步配合与苯并咪唑衍生物不同的咪唑化合物，能够有效地抑制来自氧化物半导体层的漏电流。然后，本专利技术人等反复进行了深入研究，结果发现通过以下的专利技术，能够解决上述课题，从而完成了本专利技术。即，本专利技术为一种色素敏化太阳能电池元件用电解质，含有卤素、卤化物盐和碱性物质，由所述卤素和所述卤化物盐形成氧化还原对，所述卤素和所述卤化物盐具有相同的卤素原子，所述碱性物质含有由苯并咪唑化合物构成的第1咪唑化合物和下述式(1)所示的第2咪唑化合物，所述第2咪唑化合物的体积摩尔浓度C2低于所述第1咪唑化合物的体积摩尔浓度C1。(上述式(1)中，R1～R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1～6的烃基、－SR5或－OR6。R5和R6各自独立地表示氢原子或脂肪族烃基)利用本专利技术的色素敏化太阳能电池元件用电解质，能够充分提高色素敏化太阳能电池元件的光电转换特性。对于得到这样的效果的理由，本专利技术人等推测如下。即，本专利技术的电解质作为具有由氧化物半导体构成的氧化物半导体层的色素敏化太阳能电池元件中所含的色素敏化太阳能电池的电解质使用时，电解质中的第2咪唑化合物虽然其单独显著提高开路电压(Voc)，但短路电流(Isc)相应降低。因此，认为如果配合第2咪唑化合物而不配合由苯并咪唑化合物构成的第1咪唑化合物，则色素敏化太阳能电池元件的光电转换特性不会提高。另外，即使配合第1咪唑化合物，如果第2咪唑化合物的体积摩尔浓度为第1咪唑化合物的体积摩尔浓度以上，则Isc仍会降低，导致光电转换特性不会充分提高。但是，如果第2咪唑化合物的体积摩尔浓度低于第1咪唑化合物的体积摩尔浓度，则光电转换特性提高。由此，本专利技术人等推测可能是由于第1咪唑化合物缓冲因第2咪唑化合物所致的Isc的降低作用，其结果，使色素敏化太阳能电池元件的光电转换特性提高。对于上述色素敏化太阳能电池元件用电解质，优选所述第2咪唑化合物的体积摩尔浓度C2为所述第1咪唑化合物的体积摩尔浓度C1的0.04～0.6倍。此时，能够更充分地提高色素敏化太阳能电池元件的光电转换特性。对于上述色素敏化太阳能电池元件用电解质，优选所述第1咪唑化合物的体积摩尔浓度C1为30～100mM。如果C1在上述范围内，则与C1脱离上述范围的情况相比，容易抑制漏电流。另外，本专利技术为一种色素敏化太阳能电池元件用电解质，含有卤素、卤化物盐和碱性物质，由所述卤素和所述卤化物盐形成氧化还原对，所述卤素和所述卤化物盐具有相同的卤素原子，所述碱性物质含有由苯并咪唑化合物构成的第1咪唑化合物和下述式(1)所示的第2咪唑化合物，所述第2咪唑化合物的分子量M2小于所述第1咪唑化合物的分子量M1。(上述式(1)中，R1～R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1～6的烃基、－SR5或－OR6。R5和R6各自独立地表示氢原子或脂肪族烃基)利用本专利技术的色素敏化太阳能电池元件用电解质，能够充分提高色素敏化太阳能电池元件的光电转换特性。对于得到这样的效果的理由，本专利技术人等推测如下。即，本专利技术的电解质作为具有由氧化物半导体构成的氧化物半导体层的色素敏化太阳能电池元件中所含得色素敏化太阳能电池的电解质使用时，电解质中的第2咪唑化合物虽然其单独显著提高开路电压(Voc)，但短路电流(Isc)相应降低。因此，认为如果配合第2咪唑化合物而不配合由苯并咪唑化合物构成的第1咪唑化合物，则色素敏化太阳能电池元件的光电转换特性不会提高。另外，即使配合第1咪唑化合物，如果第2咪唑化合物的分子量为第1咪唑化合物的分子量以上，则Isc仍会降低，导致光电转换特性不会充分提高。但是，如果第2咪唑化合物的分子量小于第1咪唑化合物的分子量，则光电转换特性提高。由此，本专利技术人等推测可能是由于第1咪唑化合物缓冲因第2咪唑化合物所致的Isc的降低作用，其结果，使色素敏化太阳能电池元件的光电转换特性提高。对于上述色素敏化太阳能电池元件用电解质，优选所述第2咪唑化合物的分子量M2大于所述第1咪唑化合物的分子量M1的0倍且为0.67倍以下。此时，能够更充分地提高色素敏化太阳能电池元件的光电转换特性。对于上述色素敏化太阳能电池元件用电解质，优选所述第1咪唑化合物的分子量M1为118～224。如果M1在上述范围内，则与M1脱离上述范围的情况相比，容易抑制漏电流位点。对于上述色素敏化太阳能电池元件用电解质，优选所述式(1)中所述烃基为脂肪族烃基。此时，电解质作为色素敏化太阳能电池元件中所含的色素敏化太阳能电池的电解质使用时，能够特别有效地提高色素敏化太阳能电池元件的光电转换特性。对于上述色素敏化太阳能电池元件用电解质，构成所述第1咪唑化合物的所述苯并咪唑化合物具有取代基，所述取代基优选为碳原子数2以上的烷基。此时，与取代基为碳原子数2以下的烷基的情况、苯并咪唑化合物不具有取代基的情况相比，第1咪唑化合物容易被覆氧化物半导体层上的漏电流位点。另外，本专利技术为一种色素敏化太阳能电池元件，具备至少一个色素敏化太阳能电池，所述色素敏化太阳能电池具备：具有透明基板和设置于所述透明基板上的透明导电膜的第1电极；与所述第1电极对置的第2电极；设置于所述第1电极或所述第2电极的氧化物半导体层；设置于所述第1电极与所述第2电极之间的电解质；以及吸附于所述氧化物半导体层的光敏化色素，所述电解质由上述的色素敏化太阳能电池元件用电解质构成。根据本专利技术的色素敏化太阳能电池元件，电解质通过由上述的色素敏化太阳能电池元件用电解质构成，能够充分提高光电转换特性。应予说明，本专利技术中，在电解质中含有体积摩尔浓度不同的多种第1咪唑化合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种色素敏化太阳能电池元件用电解质，含有卤素、卤化物盐、和碱性物质，由所述卤素和所述卤化物盐形成氧化还原对，所述卤素和所述卤化物盐具有相同的卤素原子，所述碱性物质含有由苯并咪唑化合物构成的第1咪唑化合物和下述式(1)所示的第2咪唑化合物，所述第2咪唑化合物的体积摩尔浓度C2低于所述第1咪唑化合物的体积摩尔浓度C1，上述式(1)中，R1～R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1～6的烃基、－SR5或－OR6；R5和R6各自独立地表示氢原子或脂肪族烃基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.28 JP 2014-173536;2014.08.28 JP 2014-173531.一种色素敏化太阳能电池元件用电解质，含有卤素、卤化物盐、和碱性物质，由所述卤素和所述卤化物盐形成氧化还原对，所述卤素和所述卤化物盐具有相同的卤素原子，所述碱性物质含有由苯并咪唑化合物构成的第1咪唑化合物和下述式(1)所示的第2咪唑化合物，所述第2咪唑化合物的体积摩尔浓度C2低于所述第1咪唑化合物的体积摩尔浓度C1，上述式(1)中，R1～R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1～6的烃基、－SR5或－OR6；R5和R6各自独立地表示氢原子或脂肪族烃基。2.根据权利要求1所述的色素敏化太阳能电池元件用电解质，其中，所述第2咪唑化合物的体积摩尔浓度C2为所述第1咪唑化合物的体积摩尔浓度C1的0.04～0.6倍。3.根据权利要求1或2所述的色素敏化太阳能电池元件用电解质，其中，所述第1咪唑化合物的体积摩尔浓度C1为30～100mM。4.一种色素敏化太阳能电池元件用电解质，含有卤素、卤化物盐、和碱性物质，由所述卤素和所述卤化物盐形成氧化还原对，所述卤素和所述卤化物盐具有相同的卤素原子，所述碱性物质含有由苯并咪唑化合物构成的第1咪唑化合物和下述式(1)所示的第2咪唑化合物，...

【专利技术属性】
技术研发人员：松本大介，松井浩志，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，
类型：发明
国别省市：日本;JP