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色素増感太陽電池およびその製造方法

国内特許コード P120006822
整理番号 K030P26
掲載日 2012年3月12日
出願番号 特願2010-187045
公開番号 特開2012-048835
登録番号 特許第5537336号
出願日 平成22年8月24日(2010.8.24)
公開日 平成24年3月8日(2012.3.8)
登録日 平成26年5月9日(2014.5.9)
発明者
  • 大久保 貴志
  • 金 敬鎬
  • 田中 直也
  • 前川 雅彦
  • 黒田 孝義
  • 三村 尚登
出願人
  • 学校法人近畿大学
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 色素増感太陽電池およびその製造方法
発明の概要 【課題】安価な原料を使用しながら、色素分子内に反応基を有することなく酸化チタン表面に吸着することができる色素増感太陽電池およびその色素増感太陽電池の製造方法が望まれていた。
【解決手段】本発明に係る色素増感太陽電池は、遷移金属元素の中から選ばれる1種または2種以上の金属イオンと、金属イオンに配位可能な1種または2種以上の含硫黄化合物または含窒素化合物からなる配位子を含有する配位高分子を用いることを特徴とする。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



近年、グリーンエネルギーとして太陽光が注目されるようになっており、太陽光を使用する太陽電池の開発が盛んになっている。太陽電池には、シリコン太陽電池、無機化合物を用いた太陽電池、有機化合物を用いた色素増感太陽電池などがある。





そしてその中でも色素増感太陽電池は、多孔性酸化チタンと太陽光を吸収するための色素を用いた太陽電池であり、シリコン太陽電池に比べて製造コストが低いことから、新しいタイプの太陽電池として実用化への期待が近年急速に高くなっている。





ここで、従来の色素増感太陽電池は、ガラスなどの基板上に酸化チタンを焼結して被膜を形成した後、太陽光が酸化チタンに照射された際に励起される電荷を電解液などに伝達するための色素を酸化チタン表面に吸着することによって陽極を形成する。





従前においては、これらに使用される色素には非特許文献1または非特許文献2に示すようにグレッツェルによって発明されたルテニウム錯体が広く用いられている。また、このルテニウム錯体については光電変換効率が高いという点から、例えば特許文献1または特許文献2に示すような各種の技術開発が行われている。





また、ルテニウム錯体以外の化合物を色素に用いた色素増感太陽電池も開発されており、例えば特許文献3に示すようなベンゾインドール系染料を用いた色素増感太陽電池が開示されている。

産業上の利用分野



本発明は、色素増感太陽電池に係り、さらに詳しくは配位高分子を用いた色素増感太陽電池およびその色素増感太陽電池の製造方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
遷移金属元素の中から選ばれる1種または2種以上の金属イオンと、
前記金属イオンに配位可能な1種または2種以上の含硫黄化合物または含窒素化合物からなる配位子を含有する配位高分子を用いることを特徴とする色素増感太陽電池。

【請求項2】
前記遷移金属元素が、
Fe, Co, Ni, Cu, Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt, Auの中から選ばれる1種または2種以上の金属元素であることを特徴とする請求項1に記載の色素増感太陽電池。

【請求項3】
前記配位子が、
下記の化1または化2で表わされるジチオカルバミン酸イオンの誘導体の中から選ばれる1種または2種以上の誘導体であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の色素増感太陽電池。
【化1】


(R1およびR2は、同一または異なる脂肪族炭化水素基、置換脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、置換芳香族炭化水素基、複素環基および置換複素環基を示す。)
【化2】


(R3は、少なくとも1つの窒素原子を含む複素環基または置換複素環基を示す。)

【請求項4】
前記配位高分子が、
さらに臭素イオンまたはヨウ素イオンを含むことによって構成されたものであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池。

【請求項5】
前記配位高分子が、
遷移金属元素に銅を用い、
前記配位子にヘキサメチレンジチオカルバミン酸を用い、
かつ臭素イオンまたはヨウ素イオンを用いて構成されたものであることを特徴とする請求項4に記載の色素増感太陽電池。

【請求項6】
酸化チタンのペーストと前記配位高分子とを混合する工程を備えることを特徴とした請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の色素増感太陽電池の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010187045thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) さきがけ 物質と光作用 領域
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