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DYE-SENSITIZED SOLAR CELL USING BLUE COPPER MODEL COMPLEX AS REDOX PAIR commons

Patent code P06P003727
File No. B73P01
Posted date Nov 10, 2006
Application number P2005-127187
Publication number P2006-302849A
Patent number P4260765
Date of filing Apr 25, 2005
Date of publication of application Nov 2, 2006
Date of registration Feb 20, 2009
Inventor
  • (In Japanese)福住 俊一
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title DYE-SENSITIZED SOLAR CELL USING BLUE COPPER MODEL COMPLEX AS REDOX PAIR commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolyte solution which does not corrode a platinum couterelectrode and has a favorable photoelectric conversion characteristic.
SOLUTION: An improved electrolyte composition is provided as used for a dye-sensitized solar cell. The composition contains a monovalent copper complex represented by the general formula 1: CuI(L1)(L2) and a divalent copper complex CuII(L1)(L2), wherein L1 and L2 may be the same or different, and are compounds coordinating to a copper atom and form four coordination bonds in all between L1 and L2, and the copper atom. Alternatively, L1 and L2 bond to each other to make one coordination compound L12, and the one coordination compound L12 forms four coordination bonds between a copper atom. Preferably, the monovalent copper complex and the divalent copper complex have a twisted tetrahedral coordination structure.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


地球の環境問題や化石エネルギー資源枯渇問題などを考慮して、クリーンなエネルギー源として、太陽光を利用する太陽電池が古くから研究されている。



1990年代になって、スイスのローザイス工科大学のグレツェル教授らにより開発されたナノ結晶性色素増感型太陽電池(DSSC)が報告され、従来のp-n接合型太陽電池に替わる安価な太陽電池として脚光を浴びている。この色素増感型太陽電池では、I3/I酸化還元対が最良の電子移動媒体として現在まで使用されている(非特許文献1~9)。しかしながら、このI3/I酸化還元対は、以下の望ましくない化学的性質を有している。第1に、良好な性能を達成するのに必要とされる濃度のI3は、相当量の可視光を吸収してしまう。第2に、I2は腐食性であり、第3に、I2は相当な蒸気圧を有するので、厳重に密封しないと電池から散逸してしまう。従って、I3/I酸化還元対以外の電子移動媒体を見出すべく様々な試みがされてきた。I3/Iの代替品として用いられた媒体のうちのいくつかは、I3/Iよりも有利な酸化還元電位を有していたが、今まで、I3/Iに匹敵するような電池の開放電圧を得ることができておらず、光電変換特性においていずれもI3/Iよりも著しく劣るものであった(非特許文献10~15)。



このため、結局、上述したI3/Iの欠点が知られながらも、I3/Iが最良の酸化還元対として使用され続けている。



他方、銅に配位化合物を配位させて得られる各種の銅錯体化合物が従来から研究されてきたが、色素増感型太陽電池の酸化還元対としては、上述したとおり、もっぱらI3/Iが用いられており、銅錯体化合物が色素増感型太陽電池に利用できるとは考えられていなかった。



このように、次世代太陽電池として期待される色素増感型太陽電池には、一般に、電解液としてヨウ化物イオンが酸化還元対として使用されている。ヨウ化物イオンは対極である白金を腐食し、また、昇華性があるため電池寿命を低下させ、結果として色素増感型太陽電池を長期間使用することを妨げている。
【非特許文献1】
O’Regan,B.;Gratzel,M.Nature,1991,353,737.
【非特許文献2】
Gratzel,M.Nature 2001,414,338.
【非特許文献3】
Hagfeldt,A.;Gratzel,M.Chem.Rev.1995,95,49.
【非特許文献4】
Hagfeldt,A.;Gratzel,M.Acc.Chem.Res.2000,33,269.
【非特許文献5】
Gratzel,M.Pure Appl.Chem.2001,73,459.
【非特許文献6】
Nazeeruddin,M.K.;Pechy,P.;Renouard,T.;Zakeeruddin,S.M.;Humphry-Baker,R.;Comte,P.;Liska,P.;Cevey,L.;Costa,E.;Shklover,V.;Spiccia,L.;Deacon,G.B.;Bignozzi,C.A.;Gratzel,M.J.Am.Chem.Soc.2001,123,1613.
【非特許文献7】
Wang,P.;Klein,C.;Humphry-Baker,R.;Zakeeruddin,S.M.;Gratzel,M.J.Am.Chem.Soc.2005,127,808.
【非特許文献8】
Gratzel,M.;Moser,J.-E.In Electron Transfer in Chemistry;Balzani,V.Ed.;Wiley-VCH:Weinheim,Germany,2001;Vol.V;pp 589-644.
【非特許文献9】
Hara,K.;Arakawa,H. in Handbook of Photovoltaic Science and Engineering;Luque,A.,Hegedus,S.Eds.;John Wiley & Sons Ltd.:Chichester,UK,2003;pp 663-700.
【非特許文献10】
Nusbaumer,H.;Moser,J.-E.;Zakkeruddin,S.M.;Gratzel,M.J.Phys.Chem.B 2001,105,10461.
【非特許文献11】
Nusbaumer,H.;Zakeeruddin,S.M.;Moser,J.-E.;Gratzel,M.Chem.Eur.J.2003,9,3756.
【非特許文献12】
Oskam,G.;Bergeron,B,.V.;Meyer,G.J.;Searson,P.C.J.Phys.Chem.B 2001,105,6867.
【非特許文献13】
Gregg,B.A.;Pichot,F.;Ferrere,S.;Fields,C.L.J.Phys.Chem.B 2001,105,1422.
【非特許文献14】
Sapp,S.A.;Elliott,M.;Contado,C.;Caramori,S.;Bignozzi,C.A.J.Am.Chem.Soc.2002,124,11215.
【非特許文献15】
Cameron,P.J.;Peter,L.M.;Zakeeruddin,S.M.;Gratzel,M.Coord.Chem.Rev.2004,248,1447.

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、色素増感型太陽電池に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
色素増感型太陽電池に使用される電解液組成物であって、
該組成物は、溶媒を含み、
さらに該組成物は、一価の銅錯体、二価の銅錯体、または該一価の銅錯体と該二価の銅錯体との混合物を含み、
該一価の銅錯体および該二価の銅錯体は以下からなる群から選択される、組成物。
【化1】
 




【請求項2】
 
請求項1に記載の組成物であって、前記一価の銅錯体および二価の銅錯体がCu(SP)(mmt)またはCu(dmp)2である、組成物。

【請求項3】
 
請求項2に記載の組成物であって、前記一価の銅錯体および二価の銅錯体がCu(dmp)2である、組成物。

【請求項4】
 
請求項2に記載の組成物であって、前記一価の銅錯体の濃度と、前記二価の同錯体の濃度との比が、CuII/(CuI+CuII)=0.1~0.6となる範囲内である、組成物。

【請求項5】
 
請求項1に記載の組成物であって、前記溶媒がニトリル化合物系溶媒である、組成物。

【請求項6】
 
請求項5に記載の組成物であって、溶媒がメトキシアセトニトリルである、組成物。

【請求項7】
 
請求項6に記載の組成物であって、さらに、LiClO4およびtert-ブチルピリジンを含む、組成物。

【請求項8】
 
色素増感型太陽電池であって、増感色素を吸着させた半導体電極と、対極と、請求項1に記載の電解液組成物とを含む、太陽電池。

【請求項9】
 
請求項8に記載の太陽電池であって、前記対極が白金対極である、太陽電池。

【請求項10】
 
請求項8に記載の太陽電池であって、前記増感色素がルテニウム色素であり、前記半導体電極がTiO2電極であり、前記対極が白金対極である、太陽電池。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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23527_05SUM.gif
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) SORST Selected in Fiscal 2004
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