図1は、色素増感型太陽電池作製キットの模 式図である。
 本願発明に従う色素増感型太陽電池作製キ� ��トは、光電極部材(1)、対向電極部材(2)およ� ��電解液(3)からなる。

 光電極部材(1)は、導電性基板(11)および色素 増感された半導体微粒子層(12)からなる。図1� ��示すように、色素増感された半導体微粒子� ��(12)は、導電性基板(11)の一方の面の中央領� �に設けられていることが好ましい。光電極� �材(1)の導電性基板(11)は、透明ポリマーフイ� ��ム(111)および透明導電性層(112)を有する。
 図1に示すように、光電極部材(1)の色素増感 された半導体微粒子層(12)は、導電性基板(11)� ��一方の面の中央領域に(縁部を除き)設ける� �とが好ましい。半導体微粒子層(12)を設ける� ��域(導電性基板(11)の一方の面の中央領域)は� ��厳密な意味の中央である必要はなく、図1に 示すように一方に偏っていてもよい。

 対向電極部材(2)は、透明導電性基板(21)から なる。透明導電性基板(21)は、透明ポリマー� �イルム(211)および金属メッシュからなる透明 導電性層(212)を有する。対向電極部材(2)は、� ��らに導電性酸化還元触媒層を必要とする。� ��だし、導電性酸化還元触媒層は、鉛筆のよ� ��な手段を用いて黒鉛を含む層として容易に� ��成できる。そのため、必ずしも、色素増感� ��太陽電池作製キットに、導電性酸化還元触� ��層(またはその材料)を含める必要はない。
 電解液(3)は、電解質の溶液であることが好� ��しい。図1に示すように、電解液(3)はボトル (例、点眼瓶)に入れて提供することが好まし� ��。

 図2は、色素増感型太陽電池作製キットを用 いて、色素増感型太陽電池を製造する方法を 説明するためのフローチャートである。
 図2に示す製造方法では、最初に(a→b)対向� �極部材(2)の透明導電性基板(21)の金属メッシ� ��からなる透明導電性層の上(一方の面の中央 領域)に、鉛筆(4)を用いて黒鉛を含む導電性� �化還元触媒層(22)を形成する。次に(b→c)導電 性基板(21)の導電性酸化還元触媒層(22)が設け� ��れている面の上記中央領域を除く縁部に、� ��面に粘着性を有するテープ(5)を接着する。� ��して(c→d)導電性酸化還元触媒層(22)の上に� �スポイト(6)を用いて電解質を含む電解液(3)� �滴下する。最後に、(d+e→f)光電極部材(1)を� �導体微粒子層(12)と導電性酸化還元触媒層(22) とが対面するように光電極部材(1)と対向電極 部材(2)とを貼り合わせることにより、色素増 感型太陽電池を製造する。

 図2の(b)に示すように、対向電極部材(2)の 導電性酸化還元触媒層(22)は、導電性基板(21)� ��一方の面の中央領域に設けることが好まし� ��。導電性酸化還元触媒層(22)を設ける領域(� �電性基板(21)の一方の面の中央領域)は、厳密 な意味の中央である必要はなく、図2の(b)に� �すように一方に偏っていてもよい。また、� �電性酸化還元触媒層(22)は、領域の全てを覆� ��(鉛筆の場合は塗り潰す)必要はなく、図2の( b)に示すように部分的に覆う(鉛筆の場合は書 き込む)程度で充分である。

 図2に示すように、半導体微粒子層(12)と導� �性酸化還元触媒層(22)とが重ね合わせると実� ��的に一致する形状を有することができる。� ��お、「重ね合わせると実質的に一致する形� ��を有する」とは、両者が最も重複するよう� ��重ね合わせた場合、一方の形状が他方の形� ��とは重複しない面積がいずれも、一方の面� ��全体の30%未満(好ましくは20%未満、さらに好 ましくは10%未満、最も好ましくは5%未満)であ ることを意味する。
 図2に示すように、光電極部材(1)の導電性基 板(11)の縁部と、対向電極部材(2)の導電性基� �(21)の縁部とを、両面に粘着性を有するテー� ��(5)で接着することにより、光電極部材(1)と� ��向電極部材(2)とを貼り合わせると共に、滴� ��した電解液(3)を封止することができる。

 図3は、本願発明に従い製造した色素増感型 太陽電池の斜視図と断面模式図である。断面 模式図は、斜視図の色素増感型太陽電池をX-X ’方向に切断した断面の模式図である。
 図3に示すように、本願発明に従う太陽電池 は、透明ポリマーフイルム(211)、金属メッシ� ��からなる透明導電性層(212)、導電性酸化還� �触媒層(22)、電解液(3)からなる電荷輸送層、� ��素増感された半導体微粒子層(12)、透明導電 性層(112)、そして透明ポリマーフイルム(111)� �この順序で積層されている。透明ポリマー� �イルム(211)と金属メッシュからなる透明導電 性層(212)とは、透明導電性基板(21)を構成する 。そして、透明導電性基板(21)と導電性酸化� �元触媒層(22)とは、対向電極部材(2)を構成す� ��。透明導電性層(112)と透明ポリマーフイル� �(111)とは、透明導電性基板(11)を構成する。� �して、透明導電性基板(11)と色素増感された� ��導体微粒子層(12)とは光電極部材(1)を構成す る。
 図3に示す太陽電池は、両面に粘着性を有す るテープ(5)により、光電極部材(1)と対向電極 部材(2)とが接着されている。両面に粘着性を 有するテープ(5)には、 電解液(3)からなる電� ��輸送層を封止する機能もある。テープ(5)の� ��着剤は、室温(例えば、25℃)において粘着性 を示すことが好ましい。言い換えると、従来 技術に多く用いられている熱溶融性の封止剤 ではなく、加熱しなくても室温で使用可能で ある粘着剤であることが好ましい。
 図3に示す太陽電池は、さらに長尺状の金属 端子(7)が取り付けられている。金属端子(7)は 、光電極部材(1)の透明導電性基板(11)の透明� �電性層(112)に接続している。長尺状の金属端 子(7)として、導電性粘着剤が着いた金属テー プを用いることが好ましい。金属テープを透 明導電性基板(11)の縁部(透明導電性層(112)上)� ��貼り付けることによって、容易に長尺状の� ��属端子(7)を形成することができる。金属端� ��を構成する金属は、アルミニウムまたは銅� ��好ましい。

(光電極部材)
 本願発明において、光電極部材は、透明導� ��性層を設けた透明ポリマーフイルム(透明導 電性基板)および色素増感された半導体微粒� �層からなる。
 本願明細書において、「透明」とは、波長4 00nm~700nmの範囲で測定した光透過率が50%以上(� ��ましくは70%以上)であることを意味する。

 光電極部材の透明ポリマーフイルムに用い� ��ポリマーには、無着色で透明性が高く、耐� ��性が高く、耐薬品性ならびにガス遮断性に� ��れ、さらに低コストであることが求められ� ��いる。ポリマーフイルムには、従来のガラ� ��基板と比較して、フレキシブルであるとの� ��徴がある。
 ポリマーの例は、ポリエチレンテレフタレ� ��ト(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、シ ンジオタクチックポリスチレン(SPS)、ポリフ� ��ニレンスルフィド(PPS)、ポリカーボネート(P C)、ポリアリレート(PAr)、ポリスルホン(PSF)、 ポリエステルスルホン(PES)、ポリエーテルイ� ��ド(PEI)、ポリイミド(PI)、ポリ(メタ)アクリ� �ートを含む。ポリエチレンテレフタレート(P ET)およびポリエチレンナフタレート(PEN)およ� ��ポリ(メタ)アクリレートが好ましい。
 ポリマーフイルムの厚さは、100乃至1000μmが 好ましく、180乃至500μmがさらに好ましい。

 透明導電性層は、金属(例、白金、金、銀、 銅、アルミニウム、インジウム)、炭素、導� �性金属酸化物(例、酸化スズ、酸化亜鉛)また は複合金属酸化物(例、インジウム-スズ酸化� ��、インジウム-亜鉛酸化物)から形成できる� �導電性金属酸化物は、高い光学的透明性を� �するため、好ましい。インジウム-スズ酸化� ��(ITO)、酸化亜鉛およびインジウム-亜鉛酸化� ��(IZO)がさらに好ましい。インジウム-亜鉛酸� ��物(IZO)は、耐熱性と化学安定性に優れ、最� �好ましい。なお、金属を用いて透明導電性� �を形成する場合は、対向電極部材の透明導� �性基板の透明導電性層と同様に、金属メッ� �ュからなる透明導電性層であることが好ま� �い。金属メッシュの詳細は、後述する。
 透明導電性層は、低い表面抵抗値を有する� ��要がある。具体的な表面抵抗値は10ω/□以� �が好ましく、5ω/□以下がより好ましく、3ω/ □以下がさらに好ましく、1ω/□以下が最も� �ましい。

 半導体微粒子層は、ナノサイズの細孔が内� ��に網目状に形成された、いわゆるメソポー� ��スな半導体膜からなることが好ましい。半� ��体微粒子層を形成する半導体材料として、� ��属酸化物および金属カルコゲニドを使用す� ��ことが好ましい。
 金属酸化物および金属カルコゲニドを構成� ��る金属元素の例は、チタン、スズ、亜鉛、� ��、タングステン、ジルコニウム、ストロン� ��ウム、インジウム、セリウム、バナジウム� ��ニオブ、タンタル、カドミウム、亜鉛、鉛� ��アンチモン、ビスマスを含む。

 半導体材料は、n型の無機半導体が好ましい 。n型の無機半導体の例は、TiO ₂ 、TiSrO ₃ 、ZnO、Nb ₂ O ₃ 、SnO ₂ 、WO ₃ 、Si、CdS、CdSe、V ₂ O ₅ 、ZnS、ZnSe、SnSe、KTaO ₃ 、FeS ₂ およびPbSを含む。TiO ₂ 、ZnO、SnO ₂ 、WO ₃ およびNb ₂ O ₃ が好ましく、チタン酸化物、亜鉛酸化物、ス ズ酸化物およびこれらの複合体がさらに好ま しく、二酸化チタンが最も好ましい。半導体 の一次粒子は、平均粒径が10nm以上80nm以下で� ��ることが好ましく、40nm以上70nm以下である� �とがさらに好ましい。

 半導体微粒子層は、色素によって増感され� ��いる。色素増感半導体微粒子層において、� ��内を空孔が占める体積分率で示される空孔� ��は、50%以上85%以下であることが好ましく、6 5%以上85%以下であることがさらに好ましい。
 半導体微粒子層は、2種類以上の微粒子群を 含むことができる。2種類以上の微粒子群は� �例えば、粒径分布が異なることができる。� �径分布が異なる2種類以上の微粒子群を含む� ��合、最も小さい粒子群の平均サイズは10nm以 上80nm以下が好ましく、40nm以上70nm以下がさら に好ましい。この超微粒子群に対して、平均 粒径が200nmを越える比較的大きな粒子群を5乃 至30質量%の割合で添加することが好ましい。 大きな粒子群は、光吸収を高める目的で用い られる。

 光電極部材は、透明導電性層を設けた透� ��ポリマーフイルム(透明導電性基板)および� �素増感された半導体微粒子層からなり、透� �導電性層は実質的に無機酸化物のみから構� �され、色素増感半導体微粒子層は実質的に� �導体粒子と色素のみから構成されているこ� �が好ましい。具体的には、導電性層および� �素増感半導体微粒子層から、無機酸化物、� �導体粒子および色素を除いた固形分の質量� �、導電性層および色素増感半導体微粒子層� �全質量に占める割合は、3%未満が好ましく、 1%未満がさらに好ましい。

 本願発明は、専門家以外の者が学習用キ� ��トから太陽電池を製造する場合に、特に有� ��である。光電極部材の製造についても、専� ��家ではない学習者に作業を行わせることが� ��きる。学習者が作業する場合、光電極部材� ��高温処理を必要としない低温製膜の技術に� ��り作製することが好ましい。低温製膜は、� ��えばプレス法、水熱分解法、泳動電着法、� ��インダーフリーコーティング法によって行� ��ことができる。バインダーフリーコーティ� ��グ法は、ポリマーのようなバインダー材料� ��用いずに、粒子分散液をコーティングして� ��製する方法である。

 簡便な製造工程の観点から、バインダー� ��リーコーティング法が特に好ましい。バイ� ��ダーフリーコーティング法は、コーティン� ��剤として用いる半導体粒子の分散液(ペース ト)が、半導体粒子の結合のために添加され� �無機または有機のバインダーを実質的にほ� �んど含まないことを特徴とする。バインダ� �を実質的にほとんど含まないことは、ペー� �トの組成において、半導体を除く固形分で� �りバインダー材料を含める固形分が、半導� �の全量に対して占める含量が1質量%以下であ ることを意味する。

 半導体粒子の増感には、各種の有機系ま� ��は金属錯体系の色素を用いることができる� ��増感色素は、有機色素(例、シアニン色素、 メロシアニン色素、オキソノール色素、キサ ンテン色素、スクワリリウム色素、ポリメチ ン色素、クマリン色素、リボフラビン色素、 ペリレン色素)および金属錯体色素(例、フタ� ��シアニン錯体、ポルフィリン錯体)を含む。 金属錯体色素を構成する金属の例は、ルテニ ウムおよびマグネシウムを含む。クマリン色 素のような有機色素は、「機能材料」,2003年, 6月号,P5-18、および「ジャーナル・オブ・フ� �ジカル・ケミストリー・B(J.Phys.Chem.B)」、2003 年、第107巻、597~606頁に記載がある。

 学習用キットの場合、実用的な太陽電池と� ��なり、高い光熱変換効率を追求する必要は� ��い。光熱変換効率よりも、安全性、安価お� ��び学習者の興味を優先して、色素を選択す� ��こともできる。そのように考えると、天然� ��色素、特に植物の色素(例えば、花や果実に 含まれるアントシアニン類や葉に含まれるク ロロフィル類)を用いることが好ましい。ま� �、通常の用途で多用されている問題ない着� �剤(例、エオシン)を用いてもよい。特に安全 性を重視する場合は、食品添加物として使用 が認められている色素から選択することが好 ましい。
 色素は、溶液として用いることが好ましい� ��溶液の溶媒は、水を含むことが好ましい。� ��素溶液は、20質量%以上の水を含むことが好� ��しく、50質量%以上の水を含むことがさらに� ��ましい。

(酸化還元系電解液からなる電荷輸送層)
 電荷輸送層は、一般に酸化還元系(oxidation-re duction system, redox system)を構成する電解質を� ��む電解液から構成する。
 電荷輸送層の厚さは、10μm以上100μm以下が� �ましく、20μm以上70μm以下がさらに好ましい� ��

 電解液の酸化還元系としては、ハロゲンと� ��ロゲン化物(例、I ₂ とヨウ化物、Br ₂ と臭化物)や金属錯体(例、フェロシアン酸塩- フェリシアン酸塩、フェロセン-フェリシニ� �ムイオン)を用いることができる。ヨウ化物� ��例は、金属ヨウ化物(例、LiI、NaI、KI)および 第四級アンモニウム化合物のヨウ素塩(例、� �トラアルキルアンモニウムヨーダイド、ピ� �ジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨー� �イド)を含む。臭化物の例は、金属臭化物(例 、LiBr、NaBr、KBr)および第四級アンモニウム化 合物の臭素塩(例、テトラアルキルアンモニ� �ムブロマイド、ピリジニウムブロマイド)を� ��む。
 ハロゲンとハロゲン化物を含む電解液が好� ��しく、I ₂ とヨウ化物とを含む電解液がさらに好ましい 。ヨウ化物は、LiI、KIおよび第四級アンモニ� ��ム化合物のヨウ素塩が好ましい。第四級ア� ��モニウム化合物のヨウ素塩は、ピリジニウ� ��ヨーダイドおよびイミダゾリウムヨーダイ� ��が好ましい。

 電解液に用いる溶媒は、水を含むことが� ��ましい。電解液の溶媒は、20質量%以上の水� ��含むことが好ましく、50質量%以上の水を含� ��ことがさらに好ましい。水と有機溶媒とを� ��合してもよい。水と混合する有機溶媒は、� ��ルコール(例、エタノール)および多価アル� �ール(例、エチレングリコール、ポリエチレ� ��グリコール)が好ましい。有機溶媒(例、カ� �ボネート、アルコール、多価アルコール、� �ーテル、ラクトン、ニトリル、スルホキシ� �)を電解液の溶媒として用いてもよい。2種以 上の有機溶媒を混合して用いてもよい。

(非酸化還元系電解液からなる電荷輸送層)
 本願発明者が電解液の様々な組成について� ��究したところ、驚くべきことに、電解液へ� ��ヨウ素の添加量を大幅に削減しても、高い� ��ネルギー変換効率が得られる特定の組成が� ��ることが判明した。
 特定の組成とは、有機溶媒中に、前記式(I)� ��表される脂肪族第四級アンモニウムイオン� ��0.05乃至5M、前記式(II)で表されるイミダゾリ ウムイオンが0.05乃至5M、そしてヨウ化物イオ ン(I ^- )が0.1乃至10M溶解している組成である。ヨウ� �物イオンが溶解している電解液では、ヨウ� �物イオンとレドックス対を構成する三ヨウ� �物イオンの存在(言い換えると、電解液への� ��ウ素の添加)が必須であると考えられていた 。しかし、特定の電解質を組み合わせた場合 に限っては、ヨウ素の添加量を大幅に削減し ても、高いエネルギー変換効率を維持するこ とができる。

 本願発明者の研究によると、酸化還元系(レ ドックス対)が成立していない(三ヨウ化物イ� ��ンが存在しない)状況においても、ヨウ化物 イオン(I ^- )の間の電子交換反応によって電子が伝達さ� �、電解液層において電子移動が起きると考� �られる。ただし、ヨウ化物イオンの間での� �子伝達が起きるのは(レドックス対が存在し� ��いる場合とは異なり)、特定の電解質を組み 合わせた(ヨウ化物イオンの間での電子伝達� �促進する電解質を併用する)場合に限られる� ��

 このような特定の電解液の組成を採用する� ��、電解液へのヨウ素の添加量を大幅に削減� ��ることができる。これにより、三ヨウ化物� ��オンによる電解液の着色が削減され、電解� ��の透明性が著しく改善できる。その結果、� ��いエネルギー変換効率を維持することがで� ��る。
 また、ヨウ素には腐食性があるため、ヨウ� ��に腐食されやすい金属を光電極層や対向電� ��層の導電層として使用することは困難であ� ��た。電解液へのヨウ素の添加量を大幅に削� ��すれば、抵抗が低く電圧損失が少ない金属� ��光電極層や対向電極層の導電層として使用� ��ることができる。

 非酸化還元系電解液において、ヨウ化物イ� ��ンに対する三ヨウ化物イオンの割合は、1モ ル%未満が好ましく、0.1モル%未満がより好ま� ��く、0.01モル%未満がさらに好ましく、0.001モ ル%未満が最も好ましい。三ヨウ化物イオン� �量は、通常の検出方法において、電解液か� �検出されないレベルであってもよい。
 電解液の調製においては、ヨウ化物イオン� ��対するヨウ素の添加量を、上記三ヨウ化物� ��オンと同様のモル%以下に削減することがで きる。

 有機溶媒は、非プロトン極性物質が好ま� ��い。有機溶媒の例は、5員環環状カーボネー ト、5員環環状エステル、脂肪族ニトリル、� �肪族鎖状エーテルおよび脂肪族環状エーテ� �を含む。

 5員環環状カーボネートは、下記式(III)で� ��されることが好ましい。

 式(III)において、R ³¹ およびR ³² は、それぞれ独立に、水素原子または炭素原 子数1乃至20の脂肪族基である。脂肪族基は、 アルキル基であることが好ましい。脂肪族基 の炭素原子数は、1乃至12が好ましく、1乃至6� ��さらに好ましく、1乃至3が最も好ましい。
 5員環環状カーボネートの例には、エチレン カーボネートおよびプロピレンカーボネート が含まれる。

 5員環環状エステルは、下記式(VI)で表さ� �ることが好ましい。

 式(VI)において、R ⁶¹ 、R ⁶² およびR ⁶³ は、それぞれ独立に、水素原子または炭素原 子数が1乃至20の脂肪族基である。脂肪族基は 、アルキル基であることが好ましい。脂肪族 基の炭素原子数は、1乃至12が好ましく、1乃� �6がさらに好ましく、1乃至3が最も好ましい� �
 5員環環状エステル(γ-ラクトン)の例には、� �-ブチロラクトンが含まれる。

 脂肪族ニトリルは、下記式(VII)で表される� �とが好ましい。
 (VII) R ⁷¹ -C≡N
 式(VII)において、R ⁷¹ は、炭素原子数が1乃至20の脂肪族基である。 脂肪族基は、アルキル基または置換アルキル 基(好ましくはアルコキシ置換アルキル基)で� ��ることが好ましい。脂肪族基の炭素原子数� ��、1乃至12が好ましく、1乃至6がさらに好ま� �く、1乃至3が最も好ましい。
 脂肪族ニトリルの例には、3-メトキシプロ� �オニトリルが含まれる。

 脂肪族鎖状エーテルは、下記式(VIII)で表さ� ��ることが好ましい。
 (VIII) R ⁸¹ -O-R ⁸²
 式(VIII)において、R ⁸¹ およびR ⁸² は、それぞれ独立に、炭素原子数が1乃至20の 脂肪族基である。脂肪族基は、アルキル基ま たは置換アルキル基(好ましくはアルコキシ� �換アルキル基)であることが好ましい。脂肪� ��基の炭素原子数は、1乃至12が好ましく、1乃 至6がさらに好ましく、1乃至3が最も好ましい 。
 脂肪族鎖状エーテルの例には、ジメトキシ� ��タンが含まれる。

 脂肪族環状エーテルは、下記式(IX)で表さ れることが好ましい。

 式(IX)において、L ⁹¹ は、酸素原子が介在してもよい炭素原子数が 1乃至20の二価の脂肪族基である。L ⁹¹ は、アルキレン基またはアルキレン基と酸素 原子との組み合わせ(例、-アルキレン基-酸素 原子-アルキレン基-)からなることが好ましい 。アルキレン基の炭素原子数は、1乃至12が好 ましく、1乃至6がさらに好ましく、1乃至4が� �も好ましい。
 脂肪族環状エーテルの例には、テトラヒド� ��フランおよびジオキサンが含まれる。

 二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。� ��えば、5員環環状カーボネートと他の有機溶 媒(例、環状エステル、脂肪族ニトリル、脂� �族鎖状エーテル、脂肪族環状エーテル)とを� ��用できる。複数の溶媒の併用には、溶媒の� ��度を調整(その結果、電解質の拡散を改善)� �きる効果がある。
 有機溶媒は、特定の溶媒(例、5員環環状カ� �ボネート)を主成分とする構成であってもよ� ��。特定の溶媒を主成分とする場合、全溶媒� ��の主成分となる溶媒の割合が、50質量%以上� ��あることが好ましく、80質量%以上であるこ� ��がより好ましく、90質量%以上であることが� ��らに好ましく、95質量%以上であることがさ� ��にまた好ましく、98質量%以上であることが� ��も好ましい。

 非酸化還元系電解液中には、下記式(I)で� ��される脂肪族第四級アンモニウムイオンが0 .05乃至5M溶解している。電解液中の脂肪族第� ��級アンモニウムイオンの濃度は、0.1乃至2M� �あることが好ましく、0.2乃至1Mであることが さらに好ましい。

 式(I)において、R ¹¹ 、R ¹² 、R ¹³ 、およびR ¹⁴ は、それぞれ独立に、炭素原子数が1乃至20の 脂肪族基である。脂肪族基の炭素原子数は、 1乃至12が好ましく、2乃至8がさらに好ましく� ��3乃至6が最も好ましい。

 以下に、脂肪族第四級アンモニウムイオン� ��例を示す。R ¹¹ 、R ¹² 、R ¹³ 、およびR ¹⁴ は、式(I)の定義に対応する。

(I-1)テトラメチルアンモニウム(R ¹¹ ~R ¹⁴ :メチル)
(I-2)テトラエチルアンモニウム(R ¹¹ ~R ¹⁴ :エチル)
(I-3)テトラプロピルアンモニウム(R ¹¹ ~R ¹⁴ :プロピル)
(I-4)テトラブチルアンモニウム(R ¹¹ ~R ¹⁴ :ブチル)
(I-5)テトラペンチルアンモニウム(R ¹¹ ~R ¹⁴ :ペンチル)
(I-6)テトラヘキシルアンモニウム(R ¹¹ ~R ¹⁴ :ヘキシル)

 電解液の調製において、脂肪族第四級ア� ��モニウムイオンは塩として添加することが� ��ましい。塩の対イオンは、ヨウ化物イオン� ��たはイソチオシアン酸イオンが好ましく、� ��ウ化物イオンがさらに好ましい。対イオン� ��ついては、後述する。

 非酸化還元系電解液中には、下記式(II)で 表されるイミダゾリウムイオンが0.05乃至5M溶 解している。電解液中のイミダゾリウムイオ ンの濃度は、0.1乃至2Mであることが好ましく� ��0.2乃至1Mであることがさらに好ましい。

 式(II)において、R ²¹ およびR ²² は、それぞれ独立に、炭素原子数1乃至20の脂 肪族基である。脂肪族基の炭素原子数は、1� �至15が好ましく、1乃至12がさらに好ましく、 1乃至10が最も好ましい。
 イミダゾリウムイオンは、下記式(II-A)で表� ��れることが特に好ましい。

 式(II-A)において、R ²⁴ およびR ²⁵ は、それぞれ独立に、炭素原子数1乃至6のア� ��キル基であり、nおよびqは、それぞれ独立� �、2または3であり、そして、mおよびpは、そ� ��ぞれ独立に、0乃至6の整数である。

 以下に、イミダゾリウムイオンの例を示す� ��R ²¹ およびR ²² は、式(II)の定義に対応する。

(II-1)1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム(R ²¹ :ブチル、R ²² :メチル)
(II-2)1-メチル-3-プロピルイミダゾリウム(R ²¹ :メチル、R ²² :プロピル)
(II-3)1,3-ジ(2-(2-メトキシエトキシ)エチル)イミ ダゾリウム(R ²¹ 、R ²² :2-(2-メトキシエトキシ)エチル)
(II-4)1-(2-(2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ)エ� �ル)-3-(2-(2-メトキシエトキシ)エチル)イミダ� �リウム(R ²¹ :2-(2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ)エチル、R ²² :2-(2-メトキシエトキシ)エチル)
(II-5)1,3-ジ(2-(2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ) エチル)イミダゾリウム(R ²¹ 、R ²² :2-(2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ)エチル)
(II-6)1,3-ジ(2-(2-(2-(2-メトキシエトキシ)エトキ� ��)エトキシ)エチル)イミダゾリウム(R ²¹ 、R ²² :2-(2-(2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ)エトキ� ��)エチル)

 電解液の調製において、イミダゾリウム� ��オンは塩として添加することが好ましい。� ��の対イオンは、ヨウ化物イオンまたはイソ� ��オシアン酸イオンが好ましく、ヨウ化物イ� ��ンがさらに好ましい。対イオンについては� ��後述する。

 電解液中には、さらにヨウ化物イオン(I ^- )が0.1乃至10M溶解している。電解液の調製に� �いて、ヨウ化物イオンは、脂肪族第四級ア� �モニウムイオンおよびイミダゾリウムイオ� �の対イオンとして、塩の状態で添加するこ� �ができる。従って、電解液が脂肪族第四級� �ンモニウムイオンおよびイミダゾリウムイ� �ン以外のカチオンを含まない場合、ヨウ化� �イオンの添加量(モル濃度)は、脂肪族第四級 アンモニウムイオンおよびイミダゾリウムイ オンとの合計量(モル濃度)に対応することが� ��ましい。
 電解液中のヨウ化物イオンの濃度は、0.2乃� ��5Mであることが好ましく、0.5乃至2Mであるこ とがさらに好ましい。

 電解液は、さらに他の成分を含むことが� ��きる。他の成分の例には、後述する式(IV)で 表されるベンゾイミダゾール化合物、(イソ)� ��オシアン酸イオン、後述する式(V)で表され� ��グアニジウムイオンおよびリチウムイオン� ��含まれる。

 電解液中に下記式(IV)で表されるベンゾイ ミダゾール化合物を添加する場合、電解液中 のベンゾイミダゾール化合物の濃度は0.01乃� �1Mが好ましく、0.02乃至0.5Mがさらに好ましく� ��0.05乃至0.2Mが最も好ましい。

 式(IV)において、R ⁴¹ は炭素原子数1乃至20の脂肪族基であり、そし て、R ⁴² は水素原子または炭素原子数1乃至6の脂肪族� ��である。R ⁴¹ の脂肪族基の炭素原子数は1乃至12が好ましく 、1乃至6がさらに好ましく、1乃至3が最も好� �しい。R ⁴² は、水素原子または炭素原子数が1乃至3の脂� ��族基が好ましい。
 R ⁴¹ は、炭素原子数1乃至12のアルキル基、炭素原 子数7乃至12のアラルキル基、または炭素原子 数2乃至12のアルコキシアルキル基であること がさらに好ましい。R ⁴² は、水素原子または炭素原子数1乃至3のアル� ��ル基であることがさらに好ましい。

 以下に、ベンゾイミダゾール化合物の例を� ��す。R ⁴¹ およびR ⁴² は、式(IV)の定義に対応する。

(IV-1)N-メチルベンゾイミダゾール(R ⁴¹ :メチル、R ⁴² :水素原子)
(IV-2)N-エチルベンゾイミダゾール(R ⁴¹ :エチル、R ⁴² :水素原子)
(IV-3)1,2-ジメチルベンゾイミダゾール(R ⁴¹ 、R ⁴² :メチル)
(IV-4)N-プロピルベンゾイミダゾール(R ⁴¹ :プロピル、R ⁴² :水素原子)
(IV-5)N-ブチルベンゾイミダゾール(R ⁴¹ :ブチル、R ⁴² :水素原子)
(IV-6)N-ヘキシルベンゾイミダゾール(R ⁴¹ :ヘキシル、R ⁴² :水素原子)
(IV-7)N-ペンチルベンゾイミダゾール(R ⁴¹ :ペンチル、R ⁴² :水素原子)
(IV-8)N-イソプロピルベンゾイミダゾール(R ⁴¹ :イソプロピル、R ⁴² :水素原子)

(IV-9)N-イソブチルベンゾイミダゾール(R ⁴¹ :イソブチル、R ⁴² :水素原子)
(IV-10)N-ベンジルベンゾイミダゾール(R ⁴¹ :ベンジル、R ⁴² :水素原子)
(IV-11)N-(2-メトキシエチル)ベンゾイミダゾー� �(R ⁴¹ :2-メトキシエチル、R ⁴² :水素原子)
(IV-12)N-(3-メチルブチル)ベンゾイミダゾール(R ⁴¹ :3-メチルブチル、R ⁴² :水素原子)
(IV-13)1-ブチル-2-メチルベンゾイミダゾール(R ⁴¹ :ブチル、R ⁴² :メチル)
(IV-14)N-(2-エトキシエチル)ベンゾイミダゾー� �(R ⁴¹ :2-エトキシエチル、R ⁴² :水素原子)
(IV-15)N-(2-イソプロポキシエチル)ベンゾイミ� �ゾール(R ⁴¹ :イソプロポキシエチル、R ⁴² :水素原子)

 電解液中にチオシアン酸イオン(S ^- -C≡N)またはイソチオシアン酸イオン(N ^- =C=S)を添加する場合、電解液中のチオシアン� ��イオンおよびイソチオシアン酸イオンの合� ��の濃度は0.01乃至1Mが好ましく、0.02乃至0.5M� �さらに好ましく、0.05乃至0.2Mが最も好ましい 。
 電解液の調製において、(イソ)チオシアン� �イオンは塩として添加することが好ましい� �塩の対イオンは、後述するグアニジウムイ� �ンまたはリチウムイオンが好ましく、グア� �ジウムイオンがさらに好ましい。

 電解液中に下記式(V)で表されるグアニジ� ��ムイオンを添加する場合、電解液中のグア� ��ジウムイオンの濃度は0.01乃至1Mが好ましく� ��0.02乃至0.5Mがさらに好ましく、0.05乃至0.2Mが 最も好ましい。

 式(V)において、R ⁵¹ 、R ⁵² およびR ⁵³ は、それぞれ独立に、水素原子または炭素原 子数が1乃至20の脂肪族基である。脂肪族基の 炭素原子数は、1乃至12が好ましく、1乃至6が� ��らに好ましく、1乃至3が最も好ましい。
 脂肪族基よりも水素原子の方が好ましい。� ��なわち、無置換のグアニジウムイオンが最� ��好ましい。
 電解液の調製において、グアニジウムイオ� ��は塩として添加することが好ましい。塩の� ��イオンは、ヨウ化物イオンまたは(イソ)チ� �シアン酸イオンが好ましく、(イソ)チオシア ン酸イオンがさらに好ましい。

 電解液中にリチウムイオンを添加する場合� ��電解液中のリチウムイオンの濃度は0.01乃至 1Mが好ましく、0.02乃至0.5Mがさらに好ましく� �0.05乃至0.2Mが最も好ましい。
 電解液の調製において、リチウムイオンは� ��として添加することが好ましい。塩の対イ� ��ンは、ヨウ化物イオンまたは(イソ)チオシ� �ン酸イオンが好ましく、ヨウ化物イオンが� �らに好ましい。

(対向電極部材)
 本願発明において、対向電極部材は、透明� ��電性層を設けた透明ポリマーフイルム(透明 導電性基板)および導電性酸化還元触媒層か� �なる。そして、透明導電性層は、金属メッ� �ュからなる。
 透明ポリマーフイルムについては、光電極� ��材の透明導電性基板に用いる透明ポリマー� ��イルムと同様である。

 透明導電性層は、金属メッシュからなる。� ��属メッシュは、金属(例、白金、金、銀、銅 、アルミニウム、インジウム、ルテニウム、 ニッケル、チタン)を30質量%以上(好ましくは6 0質量%以上、より好ましくは80質量%以上、さ� ��に好ましくは90質量%以上、さらにまた好ま� ��くは95質量%以上、最も好ましくは98質量%以� ��)含む。
 具体的なメッシュ構造は、導電性層の透明� ��(光透過性)が確保できる範囲で任意に調整� �きる。
 メッシュ構造の厚さは、1乃至50μmが好まし� ��、2乃至10μmがさらに好ましい。
 透明導電性層は、低い表面抵抗値を有する� ��要がある。具体的な表面抵抗値は10ω/□以� �が好ましく、5ω/□以下がより好ましく、3ω/ □以下がさらに好ましく、1ω/□以下が最も� �ましい。

 導電性酸化還元触媒層は、導電性に加えて� ��電荷輸送層の酸化還元系の酸化還元反応に� ��する触媒機能を有する物質(導電性酸化還元 触媒)で構成する。導電性酸化還元触媒の例� �は、炭素材料(例、黒鉛)、導電性ポリマー、 白金、酸化スズおよび酸化亜鉛が含まれる。
 鉛筆(黒鉛)で導電性酸化還元触媒層を形成� �ることが好ましい。

(学習用キットの構成)
 本願発明は、例えば、以下の1~10からなる部 品でキットを構成できる。

 1。光電極部材
 2。金属メッシュからなる導電性層を設けた ポリマーフイルム(対向電極部材の作成に使� �)
 3。酸化還元系を含む電荷輸送層の塗布液が 入った点眼瓶
 4。Bの鉛筆(導電性酸化還元触媒層の形成に� ��用)
 5。両面テープ(光電極部材と対向電極部材� �の積層に使用)
 6。スポイト
 7。導電テープ
 8。みの虫クリップ(集電用)
 9。電子オルゴール
10。乾電池(電圧が不足する場合の補充用)

 上記1の光電極部材は、以下の組み合わせに 変更することもできる。
1-1。透明導電層付きのポリマーフイルム
1-2。半導体微粒子層を設けるためのペースト
1-3。色素の溶液