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光電変換素子 コモンズ

国内特許コード P110004952
掲載日 2011年8月18日
出願番号 特願2005-271367
公開番号 特開2007-087611
登録番号 特許第5109111号
出願日 平成17年9月20日(2005.9.20)
公開日 平成19年4月5日(2007.4.5)
登録日 平成24年10月19日(2012.10.19)
発明者
  • 川野 竜司
出願人
  • 国立大学法人横浜国立大学
発明の名称 光電変換素子 コモンズ
発明の概要 【課題】 液漏れを防止し、耐久性に優れた光電変換素子を提供する。
【解決手段】 光電効果により放出された電子を外部に取出すための作用極と、前記作用極に対向配置された対極と、前作用電極と前記対極との間に設けられる固体電解質とを備えた光電変換素子であって、前記固体電解質は、高分子の主鎖又は側鎖に、アンモニウム、ホスホニウム、及びスルホニウムの群から選ばれる1種以上をカチオン構造として含み、前記カチオン構造の対アニオンとしてハロゲン化物イオンおよび/またはポリハロゲン化物を有するイオン性ポリマーを含有し、前記対極はポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン及びそれらの誘導体の群から選ばれる1種以上を電極活物質として含む。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


近年、低コストな太陽電池として、色素増感型太陽電池の開発が進んでいる。この太陽電池は、光増感色素を吸着した酸化チタンを透明電極に担持させ、この透明電極を電解質を介して対極と対向配置して構成されている。そして、色素が光エネルギーを吸収して電子を放出すると、電子が酸化チタンを経由して透明電極に移動し、透明電極と対極との間に起電力が生じる。電解質にはI-/I3-などの酸化還元対が含まれ、透明電極から対極を経由して移動した電子は、I3-をI-に還元する。一方、還元されたI-は、電子を放出した色素に電子を与えて再びI3-に酸化されるサイクルを繰り返す。



色素増感型太陽電池の電解質としては、従来、有機溶媒やイオン性液体が用いられたが、有機溶媒は長期使用によって揮発するので、太陽電池の寿命の点で劣るという問題がある。又、不揮発性のイオン液体の場合も、液状であるために液漏れの問題があり、液が漏れると同様に太陽電池の寿命を低下させる。



そこで、本発明者らは、上記電解質としてイオン性ポリマーを用いる技術を報告している(例えば、特許文献1参照)。一方、上記対極として、従来はPt電極が通常用いられるが、コスト低減の観点から、ポリピロールやポリチオフェンを電極活物質に用いる技術が開示されている(例えば、特許文献2、3参照)。



【特許文献1】
国際公開第2004/112184号パンフレット
【特許文献2】
Yasuteru Saito, 他2名、Chemistry Letters, 2002, p.1060-1061
【特許文献3】
特開2003-313317号公報

産業上の利用分野


本発明は、例えば色素増感型太陽電池等の光電変換素子に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
色素を吸着した酸化物半導体多孔質膜を担持して光電効果により放出された電子を外部に取出すための作用極と、前記作用極に対向配置された対極と、前作用電極と前記対極との間に設けられる固体電解質とを備え、色素増感太陽電池を構成する光電変換素子であって、
前記固体電解質は、高分子の主鎖又は側鎖に、アンモニウム、ホスホニウム、及びスルホニウムの群から選ばれる1種以上をカチオン構造として含み、前記カチオン構造の対アニオンとしてハロゲン化物イオンおよび/またはポリハロゲン化物を有するイオン性ポリマーを含有し、
前記対極はポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン及びそれらの誘導体の群から選ばれる1種以上からなる電極活物質を透明電極上に塗布して形成され
前記作用極上に前記固体電解質を充填した後、前記対極を前記固体電解質上に載置し、接着剤を用いずに前記作用極と前記対極とを接着して製造されていることを特徴とする光電変換素子。

【請求項2】
前記イオン性ポリマーの対アニオンは、前記ハロゲン化物イオン及び前記ポリハロゲン化物をいずれも含み、これらが酸化還元対を形成していることを特徴とする請求項1に記載の光電変換素子。

【請求項3】
前記酸化還元対が、I/Iであることを特徴とする請求項2に記載の光電変換素子。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005271367thum.jpg
出願権利状態 登録
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