CN101355186B - 光电转换元件 - Google Patents

Abstract

一种光电转换元件，具有：筐体；及多个层叠体，前述多个层叠体排列并密封于前述筐体内，前述各层叠体具有：作用极；对极；及电解质层，其夹在前述作用极与前述对极之间，前述筐体具有：背板；及设于该背板的外周部的框体，前述框体具有侧壁部与窗框部，前述窗框部与前述背板对向配置并将前述层叠体朝向前述背板方向按压，前述层叠体具有集电配线部，前述窗框部设置在与前述层叠体的前述集电配线部的位置相对应的区域。

Description

光电转换元件

本申请是根据申请日：2004年8月3日、申请号：200480021802.5、 发明名称：光电转换元件及其制造方法而提出的分案申请。

本申请对于2003年8月6日申请的特愿2003-288076号及2003年12月18日申请的特愿2003-421084号；2003年12月25日申请的特愿2003-430606号；2004年3月5日申请的特愿2004-63032号；2004年3月31日申请的特愿2004-106616号；以及2004年3月31日申请的特愿2004-106617号主张优先权，在此引用其内容。

技术领域

本发明涉及色素增感型太阳能电池等光电转换元件及其制造方法。详细而言，涉及能够对具有以作用极与对极夹着电解质层而形成的层叠体的电池本体，不施加加热等负荷，而将电池构成部件与配置于其外侧的封装材一次整体密封的光电转换元件及其制造方法，以及将多个以作用极与对极夹着电解质的状态重叠而成的层叠体排列在筐体内并予以密封的光电转换元件。

背景技术

在环境问题、资源问题等背景下，作为清洁能源的太阳能电池为人们所注目。作为太阳能电池，有使用单结晶、多结晶或非结晶的硅的类型。但是，以往的硅系太阳能电池存在有制造成本高、且原料供给不足等课题，因此未能普及。

而且，现在正在开发Cu-In-Se系(也称为CIS系)等化合物系太阳能电池，该化合物系太阳能电池具有显示出极高的转换效率等优异的特征。然而，该化合物系太阳能电池也因成本及环境负担等问题而未能普及。

对于上述太阳能电池，瑞士的グレツツエル等人的小组等所提案的色素增感型太阳能电池，作为廉价且可获得高光电转换效率的光电转换元件而受到关注。

图1表示现有技术的色素增感型太阳能电池的一例的模式剖视图。

该色素增感型太阳能电池100主要由以下部分构成：在一个面上形成有载持着增感色素的多孔半导体电极(以下也称为色素增感半导体电极)103的第1基板101、形成有导电膜104的第2基板105、封入上述基板之间的例如由凝胶状电解质所构成的电解质层106。

在第1基板101中使用透光性的板材，为了对第1基板101的与色素增感半导体电极103相接的面赋予导电性，设置有透明导电层102。由第1基板101、透明导电层102及色素增感半导体电极103而构成窗极108。

另一方面，在第2基板105上，为了对与电解质层106相接侧的面赋予导电性，设置有例如由碳或铂所构成的导电层104。通过第2基板105及导电层104而构成对极109。

在色素增感型太阳能电池100中，按照使色素增感半导体电极103与导电层104相对向的方式，将第1基板101与第2基板105隔着预定间隔配置，并在两基板之间的周边部设有由热塑性树脂所构成的密封剂107。可举出如下的结构，即借助该密封剂107而贴合二个基板101、105并组成电池，透过电解液的注入口110而向两极108、109之间填充包含碘、碘化物离子等的氧化/还原种的有机电解液，而形成电荷移送用的电解质层106。即，密封剂107起到防止包含在电解质层106中的电解液的漏出或挥发性成分挥发的效果。

其次说明色素增感型太阳能电池100的制造方法的概略情况。

首先，借助由热塑性树脂所构成的密封材107而层叠窗极108与对极109之后，借助窗极108及对极109、或者窗极108或对极109中的任何一方而加热密封材107，并使其熔融，从而粘结窗极108与对极109，组成由一对电极(窗极108与对极109)构成的层叠体。

接着，透过贯穿对极109地设置的注入口110而将包含碘、碘化物离子等氧化/还原种的电解液填充在窗极108与对极109之间后，用盖111塞住注入口110，形成电荷移送用的电解质层106，而获得由一对电极(窗极108与对极109)、和夹在上述电极之间的电解质层106所构成的色素增感型太阳能电池100(例如参照日本特开2002-184478号公报，及N.Papageorgiou et al.，J.Electrochem.Soc.，143(10)，3099，1996)。

作为该电解液的注入方式，可在组装好太阳能电池的电池单元后，利用毛细管现象、压力差等而以间歇方式从设于背面等的注液口注入。

也有如下的报告，即通过将半导体极设成具有粗糙系数大于1000的大表面积比的多孔膜构造，提高光吸收率而获得10％以上的光电转换效率。在成本方面预想为现有硅系太阳能电池的1/2～1/6左右，不一定需要复杂、大规模的制造设备，且不含有害物质，因此作为可适应于大量普及的廉价、大量生产型太阳能电池，具有较高的可能性。

但是，上述色素增感型太阳能电池中，将乙腈等挥发性溶剂作为电解液使用并将其封入电池，该系列存在有因挥发而产生电池特性降低的问题。因此作为其对策而尝试使用离子性液体作为电解液(例如参照N.Papageorgiou et al.，J.Electrochem.Soc.，143(10)，3099，1996)。该离子性液体也称为常温熔融性盐，是在包含室温附近的较宽的温度范围内呈稳定的液体而存在的、仅由带正与负电荷的离子构成的盐。该离子性液体实际上不具有蒸气压，不必担心象一般的有机溶剂那样挥发、起火等，因此被期待着可作为解决因挥发所造成电池特性降低的手段。

而且，使用电解液的情形下，有可能在制造时或电池破损时漏出电解液，因此作为防止漏液的对策，各研究机构正盛行着使用适当的凝胶化剂而将电解液予以凝胶化(拟固体化)。(例如日本特开2002-184478号公报)。也有进行凝胶化后，比液体状态的状况更能抑制挥发的报告。对于离子性液体也进行同样的试验，而经凝胶化的离子性液体(离子胶)具有安全性、耐久性均优良的优点。

然而，上述以往的色素增感型太阳能电池的制造中，使用热塑性树脂来密封而形成密封剂107。如图1所示，具体而言，加热并熔融树脂而粘结二片电极(窗极108、对极109)。此时热量经由第1基板101传递至色素增感半导体电极103，因此有可能会对吸附于色素增感半导体电极103上的色素产生不良影响。

而且，密封剂107由树脂形成，故在长期使用时，会有耐气候性的问题。

而且，注入电解液时，必须首先热粘接二片电极板而形成电池的形状，然后透过预先开口的注入口110而将电解液注入划定极其狭小的空间的二片电极之间，最后在注入口110上加上盖111，因此有制造工序复杂的问题。而且，如果电解液粘度高，则为了注入电解液而必须花费许多时间与工夫，因此会导致增大制造成本。

而且，密封材107由热塑性树脂构成，因此耐气候性差，故有不适于长期使用的问题。

发明内容

本发明的第1方式是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种光电转换元件及其制造方法，该光电转换元件及其制造方法可抑制在粘结电极时所施加的热对吸附于色素增感半导体电极的色素所造成的影响，同时长期使用时的耐气候性优异，而且可容易进行液状或凝胶状的电解质的填充。

本发明的第1方式提供一种光电转换元件，该光电转换元件具有筐体；及收纳于前述筐体内的层叠体，前述层叠体具有：作用极，其具有使增感色素载持于表面的多孔氧化物半导体层；对极，其在该作用极的前述多孔氧化物半导体层侧与前述作用极对向配置；及电解质层，其配置于前述作用极及前述对极之间的至少一部分，其中，前述层叠体的上面及下面与前述筐体的内面直接或间接接触，前述筐体中至少与作用极接触的部分由具有透过太阳光的光学特性的材料构成。

上述光电转换元件中，以作用极与对极夹着电解质层而形成的层叠体，将其上面及下面直接或间接地接触筐体的内面而被收纳。即，不论是直接还是间接的状态，均构成为由筐体的内面夹入层叠体的上面及下面，从而可通过密封筐体而一次整体密封包含由层叠体构成的电池构成部件在内的部分，因此可明显降低施加于层叠体的热的影响。因此，可解决由于受到电极粘结时所施加的热的影响而阻碍色素的预定功能这一以往课题，色素可稳定地发挥其性能，故能获得稳定的光电转换特性。而且，筐体中至少与作用极接触的部分若是由具有透过太阳光的光学特性的材料所构成，就能将太阳光取入由层叠体所构成的电池构成部件内。

而且，该构成的光电转换元件可利用以作用极与对极夹着电解质层而形成的层叠体，因此例如将液状或凝胶状的电解质滴下、涂布或喷涂在一方的电极上后，从其上夹入另一电极而施加压力，由此能使液状或凝胶状的电解质浸透于构成电极中的作用极的多孔氧化物半导体层表面而形成电解质层，由此能形成以作用极与对极夹着电解质层而形成的层叠体。此时，夹在电极间的液状或凝胶状的电解质不会因毛细管现象而从间隙溢出。所以，由于能节省以往需要许多时间的电解液注入工序，因此能更进一步削减制造光电转换元件所需要的成本。

而且，根据上述构成，由于不必要以往那样使用由树脂构成的密封剂，故可改善长期使用时的耐气候性，因此能提供光电转换特性的长期稳定性优异的光电转换元件。

而且，上述光电转换元件，采用将由层叠体构成的电池构成部件设置于筐体内而不与外部空气接触的构造。即，电池构成部件收纳于密闭的空间内，因此可获得与以往的光电转换元件相比，对应环境的特性更优异的光电转换元件。

上述光电转换元件中，通过在前述对极与前述筐体之间设置弹性部件，并借助弹性部件的反力而使以作用极与对极夹着电解质层而形成的层叠体在筐体内以被从上下方向牢固地压靠的状态保持。所以，由于上下电极不易在面内方向产生相对位置偏移，因此可提供对于外力具有高的形状稳定性且耐震性也优异的光电转换元件。

在上述光电转换元件中，采用按照通过前述筐体内部而不接触前述层叠体的侧面的方式，分开设置一端分别连接于前述对极与前述作用极、而另一端分别延伸到前述筐体外的导电体的构造，则可将用以与外部电路连接的导电体的另一端从筐体的任何位置自由地导出至筐体外。因此，在筐体内容纳由层叠体构成的电池构成部件而成的本发明的第1方式的光电转换元件可对应于配合外部电路系统的多种多样的设置条件。

作为前述导电体的另一端的优选的一例，可举出从前述筐体侧面向筐体外延伸的构造。根据该构造，在使多个光电转换元件串联连接的情形下，仅通过按照使筐体各侧部之间接触的方式将筐体二维排列配置即可，因此能大幅缩短施工所要的时间。特别是不需要以往用以连接光电转换元件之间的电路，故能以低成来制造组件。

而且，作为前述导电体的另一端的优选的一例，可举出从前述筐体底部向筐体外延伸的构造。根据该构造，在使多个光电转换元件串联连接的情形下，仅通过按照使筐体底部接触外部电路的方式将筐体二维排列配置即可，因此能大幅缩短施工所要的时间。特别是用以连接各光电转换元件之间的外部电路形成筐体的下垫，因此形成以内藏光电转换元件的筐体来保护外部电路的状态，因此可更进一步提高耐环境特性。

该方式的光电转换元件例如可用作屋顶材料或墙壁材料的一部分或全部。

本发明的第1方式提供一种光电转换元件的制造方法，该制造方法包含以下工序，即，提供具备箱体及盖体的筐体的工序，其中箱体具有内底面；提供具有使增感色素载持于表面的多孔氧化物半导体层的作用极的工序；将液状或凝胶状的电解质填充于前述作用极的前述多孔氧化物半导体层上而形成电解质层的工序；将前述对极配置于前述筐体的箱体的前述内底面的工序；将前述作用极重叠于前述对极并使前述电解质层接触前述对极而形成层叠体的工序；配置前述筐体的前述盖体以覆盖前述作用极的工序；及从前述筐体的外侧朝向与前述层叠体表面垂直的方向施加载荷而密封筐体的工序。

在上述制造方法中，通过将液状或凝胶状的电解质填充于构成前述作用极的多孔氧化物半导体层上而形成电解质层的工序，能使液状或凝胶状的电解质均匀地分布于多孔氧化物半导体层的表面上。

在此，所谓将液状或凝胶状的电解质填充于构成作用极的多孔氧化物半导体层上，包括使将液状或凝胶状的电解质浸透于多孔氧化物半导体层表面。而且，所谓液状的电解质一般指电解液，为将碘、碘化物离子等电解质成分溶解于溶剂而形成的溶液。

例如将液状或凝胶状的电解质滴下、涂布或喷涂于作用极与对极中的一方的电极上之后，从其上夹入的另一电极而施加压力，由此能使液状或凝胶状的电解质浸透于构成电极中作用极的多孔氧化物半导体层表面而形成电解质层，由此能形成以作用极与对极夹着电解质层而形成的层叠体。

即，根据该工序，不需要如以往那样透过注入口而将液状或凝胶状的电解质强制性地注入作用极与对极之间的窄小空间，因此，可消除在作用极与对极之间产生无法分布液状或凝胶状的电解质的领域，或液状或凝胶状的电解质局部存在等不良情形。

而且，通过在构成筐体的箱体的内底面设置前述对极，并以使前述电解质层接触该对极的方式重叠前述作用极而形成层叠体，并以覆盖该作用极的方式配置构成前述筐体的盖体，然后从前述筐体外侧向与前述层叠体表面垂直的方向施加载荷而密封筐体的工序，能够通过密封筐体而将包含由层叠体构成的电池构成部件的部分一次整体密封。密封筐体时，即使对筐体局部性地加热也几乎不会对层叠体加热。因此，如果采用该工序，则能解决以往受到电极粘结时所施加的热的影响而阻碍色素预定的功能等问题。

因此，本发明的第1方式的制造方法有助于稳定地制造具有上述特征的光电转换元件，即，可抑制在粘结电极时所施加的热对吸附于色素增感半导体电极的色素所造成的影响，同时长期使用时的耐气候性优异，而且可容易进行液状或凝胶状的电解质的填充的光电转换元件。

本发明的第2方式是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种光电转换元件及其制造方法，该光电转换元件及其制造方法可将电解液滴下并注入到色素增感半导体电极，且能获得优异的发电效率。

本发明的第2方式提供一种光电转换元件，该光电转换元件具有：具有内底面的箱体；及层叠体，前述层叠体具有：作用极，其具有使增感色素载持于表面的多孔氧化物半导体层；对极，其在该作用极的前述多孔氧化物半导体层侧与前述作用极对向配置；及电解质层，其配置于前述作用极及前述对极之间的至少一部分，其中，前述层叠体收纳于前述箱体内且前述对极与前述箱体的内底面直接或间接接触，而该箱体使用前述作用极来密封。

该构成的光电转换元件中，以作用极与对极夹着电解质而形成的层叠体，被收纳于箱体内并使对极与内底面直接或间接接触，而该箱体用作用极来密封。即，作用极兼作构成筐体的盖体。

采用该构成的光电转换元件能利用以作用极与对极夹着电解质而形成的层叠体，因此，能够通过例如将液状或凝胶状的电解质填充于一方的电极上，而从其上以夹入另一电极来形成层叠体。此时，夹在电极间的电解质不会因毛细管现象而从间隙溢出。所以，能节省以往需要许多时间的电解液注入工序，因此能更进一步削减制造光电转换元件所需要的成本。

在上述光电转换元件中，构成前述作用极的第1基板最好使用兼具透过太阳光的光学特性与耐热性的材料。通过具有透过太阳光的光学特性，而能使太阳光充分到达收纳在筐体内的层叠体。而且，通过具有耐热性，能抑制因密封时受到的热影响而产生翘曲等情形，能保持电极间距离，因此能确保发电特性的长期稳定性。

本发明的第2方式在于提供一种光电转换元件的制造方法，该制造方法具有以下工序，即，提供具备箱体的筐体的工序，其中箱体具有内底面；提供具有使增感色素载持于表面的多孔氧化物半导体层的作用极的工序；将液状或凝胶状的电解质填充于前述作用极的前述多孔氧化物半导体层而形成电解质层的工序；将前述对极配置于前述筐体的前述箱体的前述内底面并使前述对极直接或间接接触前述箱体的前述内底面的工序；将前述作用极重叠于前述对极并使前述电解质层接触前述对极而形成层叠体的工序；将该作用极配置成覆盖前述筐体的工序；及利用激光法或粘结法将前述作用极密封于前述箱体而制作前述筐体的工序。

该制造方法特别是具有如下工序，即，设置前述对极并使其直接或间接接触构成筐体的箱体的内底面，并以使前述电解质层接触前述对极的方式将前述作用极重叠于前述对极而形成层叠体，且将该作用极配置成前述筐体的盖体之后，以激光法或粘结法将前述作用极密封于前述箱体而制作前述筐体的工序，因此，可保持能够通过填充而注入电解质的优点，能够不必如以往那样使用树脂，而仅通过用激光照射要密封的部分(称为激光法)或是设置粘结剂(称为粘结法)就能简便地密封。即，在本发明的第2方式的制造方法中，由于仅盖体与箱体的连接部以激光照射或粘结而密封，因此不会如以往的密封方法那样对于电池本身、即层叠体施加加热或加压等的负荷，能将形成电池的层叠体收纳于构成筐体的箱体中，在其上设置盖体而将筐体一次整体密封。而且，还能避免发生因密封用树脂蔓延所造成的不良情形，故而优选。

本发明的第3方式是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种光电转换元件，该光电转换元件可获得优异的发电效率，且能抑制发电效率的变动，而且，在光电转换元件的整个受光面上几乎没有发电效率的参差不齐。

本发明的第3方式提供一种光电转换元件，该光电转换元件的特征在于，具有：筐体；及多个层叠体，前述多个层叠体排列并密封于前述筐体内，前述各层叠体具有：作用极；对极；及电解质层，其夹在前述作用极与前述对极之间，前述筐体具有：背板；及设于该背板的外周部的框体，前述框体具有侧壁部与窗框部，前述窗框部与前述背板对向配置并将前述层叠体朝向前述背板方向按压，前述层叠体具有集电配线部，前述窗框部设置在与前述层叠体的前述集电配线部的位置相对应的区域。

本发明的第3方式的发明的特征在于，前述侧壁部相对于前述背板可拆装，或前述窗框部相对于前述侧壁部可拆装。

本发明的第3方式的发明的特征在于，在前述层叠体与前述背板之间设置着弹性部件。

本发明的第4方式是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种光电转换元件，该光电转换元件可廉价地制造，长期可靠性及发电效率优异，在发生不良情形时容易修理或更换。

为解决上述课题，本发明的第4方式提供一种光电转换元件，该光电转换元件具有：层叠体；及收纳前述层叠体的筐体，前述层叠体具有：作用极；对极；及电解质层，其形成于前述作用极与前述对极之间，前述筐体具有：框体，其覆盖前述层叠体；及盖体，其将前述层叠体固定于前述框体，其中，前述框体在前述作用极上覆盖与形成有前述导电体的位置相对应的区域。

在上述光电转换元件中，优选前述导电体设于前述作用极的周缘部。

在上述光电转换元件中，优选前述盖体可拆卸地固定在前述框体上。

在上述光电转换元件中，优选在前述对极与前述盖体之间夹着弹性部件。

本发明的第5方式是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种光电转换元件，该光电转换元件可廉价地制造，长期可靠性及发电效率优异，在发生不良情形时容易修理或更换。

为解决上述课题，本发明的第5方式提供一种光电转换元件，该光电转换元件具有：层叠体；及收纳前述层叠体的筐体，前述层叠体具有：作用极；对极；及电解质层，其形成在前述作用极与前述对极之间，前述筐体具有：本体，其覆盖前述层叠体；及盖体，其将前述层叠体固定于前述本体，其中，前述盖体可拆卸地固定于前述本体。

本发明的第5方式提供一种光电转换元件，该光电转换元件具有由作用极、对极及形成于上述极之间的电解质层所构成的层叠体、收容上述部件的筐体，且前述筐体由覆盖前述层叠体的本体所构成，前述作用极可拆卸地固定在前述本体上。

在上述光电转换元件中，优选在前述对极与前述筐体之间夹着弹性部件。

附图说明

图1是表示现有技术的色素增感型太阳能电池的一例的剖视图。

图2是表示本发明的第1实施方式的光电转换元件的一例的剖视图。

图3是表示本发明的第1实施方式的光电转换元件的另一例的剖视图。

图4是表示本发明的第1实施方式的光电转换元件的一例的剖视图。

图5是表示本发明的第2实施方式的光电转换元件的一例的剖视图。

图6是表示本发明的第3实施方式的光电转换元件的一例即色素增感型太阳能电池的俯视图。

图7是图6中A-A线的剖视图。

图8是表示本发明的第3实施方式的色素增感型太阳能电池的其它例的剖视图。

图9是表示本发明的第3实施方式的色素增感型太阳能电池的另一例的剖视图。

图10是表示本发明的第4实施方式的光电转换元件的第1例即色素增感型太阳能电池的概略剖视图。

图11是表示图10的色素增感型太阳能电池的概略俯视图。

图12是表示本发明的第4实施方式的光电转换元件的第2例即色素增感型太阳能电池的概略剖视图。

图13是表示本发明的第5实施方式的光电转换元件的第1例即色素增感型太阳能电池的概略剖视图。

图14是表示本发明的第5实施方式的光电转换元件的第2例即色素增感型太阳能电池的概略剖视图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的优选实施例。但是，本发明并非仅限于以下各实施例，而能例如适宜地组合这些实施例的各构成要素。

(第1实施方式)

以下根据实施例来详细说明本发明的第1实施方式。

图2是表示本发明的第1实施方式的光电转换元件的一例的模式剖视图。

该色素增感型太阳能电池(光电转换元件)210配置有：具有在表面载持着增感色素的多孔氧化物半导体层(也称为氧化物电极)213的作用极(也称为窗极)218、在作用极218的多孔氧化物半导体层213侧与其对向而配置的对极219、以及位于上述两极之间的至少一部分的电解质层216。作用极218由例如第1基板211与在其上顺序配置的透明导电膜212及氧化物电极213所构成。一侧的对极219由例如第2基板215与配置于其上的导电膜214所构成。

以作用极218与对极219夹着电解质层216而形成的层叠体220具有电池构成部件的功能，即具有光电转换元件的功能。在色素增感型太阳能电池210中，层叠体220收纳于包围该层叠体的筐体221的内侧，层叠体220的上面及下面接触筐体221的内面。筐体221的至少接触作用极218的部分，即图2所示的盖体225由具有透过太阳光的光学特性的材料所构成。

在色素增感型太阳能电池210中，以作用极218与对极219夹着电解质层216而形成的层叠体220被收纳成其上面及下面接触筐体221的内面，筐体221的内面夹入层叠体220的上面及下面。因此，如果在例如盖体225与箱体222的侧部224所接触的部分密封筐体221，就能够将包括由层叠体220所构成的电池构成部件在内的部分一次整体密封。

而且，在图2中，朝向层叠体220的箭头表示密封筐体221时施加于层叠体220的力的方向。为了在沿该方向对层叠体220施加外力时抑制在层叠体220上发生横向偏移，或按照使层叠体220在上下方向保持柔软性且牢固地固定的方式密封层叠体220，优选在对极219与构成筐体221的底部223之间设置弹性部件226。

而且，以同样的理由，在作用极218与构成筐体的盖体225之间插入间隙填充材料227。但是，由于间隙填充材料227配置在作用极218上，故作为间隙填充材料227优选使用太阳光的透过特性优良的材料。而且，如果填充硅油作为间隙填充材料227，则能除去存在于第1基板211与盖体225之间的空气层，透明度提高，故而优选。

设置弹性部件226及间隙填充材料227，可抑制上下电极在其面内方向的相对位置偏移，同时能提高对于外力的形状稳定性，且能赋予耐震性，故而优选。

而且，在色素增感型太阳能电池210中采用了如下的构成：按照通过筐体221内部且不接触到层叠体220的侧面的方式，分开设有一端分别连接于对极219与作用极218，而另一端分别延伸至筐体221外的导电体228、229。

根据该构造，由于能从筐体221的任何位置自由地将用来连接未图示的外部电路的导电体228、229的另一端导出至筐体外，因此能适应配合外部电路系统的多种多样的设置条件。

对于一端连接于作用极218而另一端延伸至筐体221外的导电体228而言，为使其通过筐体221内部而不接触到层叠体220的侧面，例如如图2所示，可设成在层叠体220的侧面与导电体228之间夹入上述弹性部件226的构造。图2表示了导电体228被夹入弹性部件226与筐体221的侧部224而配置的例子，然而也可设成导电体228贯穿弹性部件226内的构造。

图2所示的导电体228、229构成为其各自的另一端从筐体221的侧部224延伸至筐体221外。采用该构造的情形下，仅按照使储存有各个光电转换元件的筐体的侧面之间相接触的方式进行二维排列配置，就能串联连接多个光电转换元件。完全不需要如以往连接光电转换元件时所需要的连接部件及连接电路，而且仅排列配置筐体即可连接，因此本发明的第1实施方式的光电转换元件能大幅地缩短施工所需要的时间。而且，由于可节省各光电转换元件之间的连接部件及连接电路，因此能以低成本来制造。全部以透明部件形成夹着层叠体的筐体的光电转换元件，可代替窗玻璃来使用。

图3是表示本发明的第1实施方式的光电转换元件的另一例的模式剖视图。图3所示的光电转换元件210除了导电体228’、229’的另一端分别从筐体221的底部223延伸至筐体221外的构造以外，与图2所示的光电转换元件210相同。采用这种构造的情形下，仅按照使筐体221的底部223接触外部电路的方式二维排列配置筐体221，就能串联连接多个光电转换元件。完全不需要如以往连接各光电转换元件时所需要的连接部件及连接电路，而且仅在载置筐体的一侧配置与导电体228’、229’的接点即可连接光电转换元件，因此本发明的第1实施方式的光电转换元件能大幅地缩短施工所需要的时间。而且，由于可节省各光电转换元件之间的连接部件及连接电路，因此能以低成本来制造。由于该构造的光电转换元件能如屋顶瓦或瓷砖那样使用，因此例如可作为屋顶材料或墙壁材料的一部分或全部使用。

作为本发明的第1实施方式的第1基板211，使用由透光性的材料所构成的板，如玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚醚磺等，只要是一般作为太阳能电池的透明基板使用的材料，就可使用。只要考虑对于液状或凝胶状的电解质的耐受性等而适宜地选择即可，但是考虑到其用途，尽可能选择透光性高的基板为佳。

最好预先在第1基板211的色素增感半导体电极213侧的面上形成由金属、碳、导电性金属氧化物层等所构成的透明导电膜212，并赋予导电性。在形成金属层或碳层作为透明导电膜212的情形下，最好形成为不明显损及透明性的构造，从能够形成不会损及导电性与透明性的薄膜的观点出发，适宜地选择金属的种类。可使用例如ITO、SnO₂、掺氟的SnO₂等作为导电性金属氧化物。

在载置于第1基板211上的透明导电层2之上，进而设置使半导体多孔膜载持增感色素而形成的色素增感半导体电极213。以第1基板211、透明导电层2及色素增感半导体电极213而构成作用极(窗极)218。形成色素增感半导体电极213的半导体多孔膜的半导体并无特别限定，只要是一般使用于形成太阳能电池用的多孔半导体的材料，即可使用，例如可使用TiO₂、SnO₂、WO₃、ZnO、Nb₂O₅等。形成多孔膜的方法可例示有基于溶胶凝胶法的形成膜、微粒子的泳动电沉积、基于发泡剂的多孔化、涂布与聚合物微粒等的混合物后去除多余成分等方法，但是并不仅限于此。

作为增感色素，使用将二联吡啶构造、三联吡啶构造等包含于配位基的钌络合物、卟啉、酞菁染料等含金属络合物，也可使用曙红、若丹明、份菁等有机色素等，在用途、使用方面没有特别限定，而能选择具有适于半导体的激励特性的材料。

由于不特别需要具有透光性，因此可使用金属板作为第2基板215，也可使用与第1基板211相同的材料。使用在第2基板215之上设置有导电膜214的电极作为对极219。导电膜214可使用例如蒸镀、溅射、涂布氯化铂酸后的热处理而形成的碳或铂等的层，只要是具有电极功能，并不特别限定。

在上述作用极218与对极219之间设置电解质层216而形成由层叠体220所构成的电池构成部件。如后所述，本发明的第1实施方式的层叠体220通过如下方法形成：将液状或凝胶状的电解质滴下、涂布或喷涂于构成作用极218的多孔氧化物半导体层213上之后，按照使液状或凝胶状的电解质与对极219接触的方式重叠作用极218，并在与层叠体表面垂直的方向施加载荷。

因此，本发明的第1实施方式的电解质层216也可使用以往难以从注入口注入狭窄的电极间隙的粘性高的材料，因此，能够利用如凝胶状的电解质那样，使用适当的凝胶化剂而将液状的电解质进行了凝胶化(拟固体化)、且高粘度的材料，以往所使用的任何材料均可使用。

作为构成前述电解质层216的材料，可以举出：例如作为电解质成分而将碘、碘化物离子、叔丁基吡啶等溶解于碳酸乙烯酯或甲氧基乙腈等有机溶剂而成的液状电解质(一般称为电解液)，作为凝胶化剂而将聚氟化亚乙烯、聚乙烯氧撑衍生物、氨基酸衍生物等添加在上述液状电解质中而凝胶化的凝胶状电解质等。

以作用极218与对极219夹着电解质层216而形成的层叠体220收纳于筐体221内，层叠体220的上面及下面与筐体221的内面间接接触。筐体221中至少与作用极218相接的部分、即盖体225由具有透过太阳光的光学特性的材料所构成，例如可举出有丙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、钠玻璃等透明且具刚性的材质。筐体221的其它部分、即由底部223与侧部224所构成的箱体222，只要可确保与从二个电极分别延伸至筐体221的外部电路的导电体228、229的绝缘性，则不特别限定其材料。

在构成筐体221的箱体222的内底面设置对极219，按照使电解质层216与对极219相接的方式重叠作用极218而形成层叠体220，并按照覆盖该作用极218的方式配置构成筐体222的盖体225之后，从筐体221的外侧朝向与层叠体220表面垂直的方向施加载荷而密封筐体221，从而获得色素增感型太阳能电池210。

筐体221的密封方法可通过对于例如筐体221的侧部224与盖体225的接触部施加压力或热而进行。但是虽然层叠体220收纳于筐体221内，但其被配置在离开筐体221的密封处的位置，因此，由该密封而产生的热不会影响层叠体220。例如如果用激光进行密封，则可构成不使用热塑性树脂的构造。

而且，将形成电解质层216的液状或凝胶状的电解质滴下、涂布或喷涂于作用极(窗极)218上之后，从其上重叠对极219而以作用极218与对极219夹着液状或凝胶状的电解质并施加压力，从而能够在构成作用极218的多孔氧化物半导体层上填充液状或凝胶状的电解质而形成电解质层216，由此，能够形成以作用极218与对极219夹着电解质层216而形成的层叠体220。

因此，能省略如以往那样在对极219上开孔、注入电解液、塞住孔等繁杂的工序，故能简略制造工序且能削减劳力，因此可获得低成本的光电转换元件。并且，由于可将作用极(窗极)218与对极219之间的距离设成比以往的窄，故能提高色素增感型太阳能电池的发电效率。而且，在构成作用极(窗极)218的第1基板211与构成筐体221的盖体225之间填充硅油作为间隙填充材料227，就能去除存在于第1基板211与盖体225之间的空气层，透明度上升，故而优选。

如以上说明的那样，本发明的第1实施方式中，将以作用极218与对极219夹着电解质层216而形成的层叠体220所构成的电池构成部件收纳在筐体内。因此，如果密封筐体，就能将包括由层叠体220所构成的电池构成部件的部分一次整体密封，因此可获得能避免以往的问题、即粘结电极时所施加的热对吸附于色素增感半导体电极的色素造成的影响的光电转换元件。而且，由于层叠体220所构成的电池构成部件收纳于筐体内，故能提供长期使用时耐气候性优异的光电转换元件。而且，本发明的第1实施方式中，能够在收纳于筐体之前制作以作用极218与对极219夹着电解质层216而形成的层叠体220，故能极容易地进行液状或凝胶状的电解质向电极间的注入，因此有助于大幅降低制造成本。

而且，本实施方式中，作为色素增感型太阳能电池(光电转换元件)210，例示了在对极219与筐体221的底部223之间设置弹性部件226，并在作用极218与盖体225之间插入间隙填充材料227，层叠体220的上面及下面间接接触筐体221的内面构造的色素增感型太阳能电池(光电转换元件)210，然而，也可以是不设置弹性部件226或间隙填充材料227，而按照使层叠体220的上面及下面直接接触筐体221的内面的方式在筐体221内收纳层叠体220的色素增感型太阳能电池(光电转换元件)。而且，也可为排列多个层叠体220而收纳于筐体221内的构造。

(第2实施方式)

上面记载了图4所示的本发明的第1实施方式的光电转换元件250。该光电转换元件250基于下面所述的两个主要观点而进行了改良。

第1，可抑制在粘结电极时施加的热对吸附于色素增感半导体电极的色素的影响，且长期使用时的耐气候性优良，能容易进行电解液的注入。

即，根据图4的构造，由于热不直接施加于二片电极即作用极258及对极259，因此能避免上述对于色素的热的影响。而且，通过将电解液滴下到色素增感半导体电极253上并予以夹入，而能形成以作用极258与对极259夹着电解液而形成的层叠体260，因此具有节省注入电解液的工序的优点。而且，由于作用极258与对极259收纳于筐体251的内侧，因此不会从外部受到直接的冲击，故也具有确保对于外力的强度的优点。

第2，构成电极的基板不会产生变形或损坏，而能够密封，能将基板的厚度设得很薄，而且还能确保电连接稳定性。

即，在光电转换元件250中，按照通过筐体251内部且不接触层叠体260侧面的方式，分开设置一端分别连接于对极259与作用极258、另一端分别延伸至筐体251外的导电体268、269，从而实现光电转换元件250与外部的电连接。特别是一端连接于作用极258的导电体268，沿着配置于层叠体260的一个面与筐体261之间的弹性部件266a、和构成作用极258的透明导电膜252的接触面延伸设置，能防止导电体268与层叠体260的侧面接触而短路，且即使在密封时弹性部件266a变形，导电体268也不会受到其影响，故能确保导电体268的一端与作用极258之间电连接的稳定性。

通过这样将作用极258设成其端部附近不易受到不平衡的压力的形态，可采用厚度例如0.3mm的极薄的玻璃基板作为构成作用极258的第1基板251，因此可进一步将光电转换元件250设得很薄。

以下根据实施例来说明本发明的第2实施方式，本发明的第2实施方式只要符合上述作用与效果即可，而不限定于这些例子。

图5是表示本发明的第2实施方式的光电转换元件的一例的模式剖视图。

该色素增感型太阳能电池(光电转换元件)310配置有：具有在表面载持着增感色素的多孔氧化物半导体层(也称氧化物电极)313的作用极(也称窗极)318、在作用极318的多孔氧化物半导体层313侧与其对向而配置的对极319、以及在上述两极之间的至少一部分配置的电解质层316。作用极318由例如第1基板311与在其上顺序配置的透明导电膜312及氧化物电极313所构成。一侧的电极319由例如第2基板315与配置于其上的导电膜314所构成。

以作用极318与对极319夹着电解质层316而形成的层叠体320具有电池构成部件的功能，即具有光电转换元件的功能。在色素增感型太阳能电池310中，作用极318的一部分即第1基板311作为形成电池的一侧电极而起作用，并且也发挥构成筐体的盖体的功能。即，层叠体320收纳于包围该层叠体的箱体322与盖体(作用极318)所构成的筐体的内侧，层叠体320的下面与箱体322的内底面相接。对于构成也作为筐体的盖体而发挥功能的作用极318的第1基板311，优选使用具有透过太阳光的光学特性的材料。

在色素增感型太阳能电池310中，将以作用极318与对极319夹着电解质层316而形成的层叠体320收纳成其下面与箱体322的内底面即底部323的内面相接，作用极318的一部分即第1基板311作为盖体而发挥作用。即色素增感型太阳能电池310中的层叠体320通过形成筐体的箱体322的底部323与也作为盖体的第1基板311而构成夹着上面及下面的构造。

因此，按照直接或间接接触构成筐体的箱体322的内底面即底部323的内面的方式设置对极319，并按照使电解质层316接触对极319的方式重叠作用极318而形成层叠体320，使作用极318的一部分即第1基板311构成筐体的盖体后，以激光法在作用极318的第1基板311与箱体322的侧部324相接的部分进行密封的话，能够将包括具有层叠体320的电池构成部件的部分一次整体密封。

采用该构成的光电转换元件310因可利用以作用极318与对极319夹着电解质层316而形成的层叠体320，因此能够通过例如在一侧的电极上填充液状或凝胶状的电解质，并以在其上夹入另一侧的电极而形成层叠体。此时，夹于电极间的电解液因毛细管现象而不会从间隙溢出。因此，根据本发明的第2实施方式可节省以往需要许多时间的注入电解液的工序，因此，本发明的第2实施方式有助于提供低成本的光电转换元件。

而且，对于上述光电转换元件310而言，构成前述作用极的第1基板最好使用兼具透过太阳光的光学特性和可经得起受到激光时产生的热的特性(耐热性)的材料。通过具有透过太阳光的光学特性而能使太阳光充分到达收纳在筐体内的层叠体。而且，通过具有耐热性而能抑制因密封时受到热影响所产生的翘曲等情形，能保持电极间距离，因此能确保发电特性的长期稳定性。

而且，在图5中朝向层叠体320的箭头表示密封筐体321时施加于层叠体320的力的方向。为了在沿该方向对层叠体320施加外力时抑制在层叠体320上发生横向偏移，或按照使层叠体320在上下方向保持柔软性且牢固地固定的方式密封层叠体320，优选在对极319与构成筐体321的底部323之间设置弹性部件326。

该弹性部件326的设置能抑制上下电极在其面内方向的相对位置偏移，并能提高对于外力的形状稳定性且能增进耐震性，故而优选。

而且，色素增感型太阳能电池310中采用如下的构造：按照通过由具有第1基板311的盖体与箱体322构成的筐体内侧且不接触层叠体320的侧面的方式，分开设置一端分别连接于对极319与作用极318而另一端分别延伸至筐体321外的导电体328、329。

根据该构成，能够将用来连接未图示的外部电路的导电体328、329的另一端，从筐体321的任何位置自由地导出至筐体外，因此可适应配合外部电路系统的多种多样的设置条件。

对于一端连接于作用极318而另一端延伸至筐体外的导电体328而言，由于设成通过筐体321内部而不接触层叠体320的侧面，因此也可如图5所示，在构成层叠体320的一部分的氧化物电极313、导电膜314及第2基板315的各侧面与导电体328之间夹入弹性部件326a。由此，可按照通过形成筐体的盖体的作用极318的第1基板311的内侧而不接触构成层叠体320的一部分的氧化物电极313、导电膜314及第2基板315的各侧面的方式，分开设置一端分别连接于对极319与作用极318而另一端分别延伸至筐体321外的导电体328、329，而能实现光电转换元件310与外部的电连接。

特别是，在光电转换元件310中，一端连接于作用极318的导电体328被配置为：沿着弹性部件326a、和构成作用极318的透明导电膜312的端部312a接触的面延伸，其中弹性部件326a设于构成层叠体320的一部分的氧化物电极313、导电膜314及第2基板315的各侧面与导电体328之间。该配置可以防止导电体328与设于构成层叠体320的一部分的氧化物电极313及导电膜314的侧面接触而短路。而且，即使密封时弹性部件326a收缩而其形状变化的情形下，导电体328也不会通过弹性部件326a中，而存在于透明导电膜312的端部312a与弹性部件326a的接触面，因此几乎不会受到其大的影响。因此，由于导电体328的一端与构成作用极318的透明导电膜312的电连接保持极稳定，故该电连接的改善可带来光电转换元件的输出特性的长期稳定性。

而且，在光电转换元件310中，配置成将筐体的侧部324接触层叠体320的侧面320t。通过这样形成不在层叠体320的侧方设置空隙的构造，作用极318不仅其中央部且在端部附近也一定保持与对极319接触的状态。所以在密封时，作用极318在端部附近不会受到不平衡的压力，因此可将构成作用极318的第1基板311等发生变形或破损的可能性抑制得很低。

筐体以配置成接触层叠体的全部侧面的形态为最佳，然而，也可如上所述地构成为如下的方式，即仅在将一端连接于作用极318的导电体328导向层叠体320的厚度方向处，在筐体的侧部324与构成层叠体320的一部分的氧化物电极313、导电膜314及第2基板315的各侧面之间配置弹性部件346a。通过使用具有绝缘性的部件作为弹性部件346a，能避免层叠体320与导电体328的短路，故优选。如果配置成仅在存在有导电体328的附近设置弹性部件346a、而筐体的其它侧部324与层叠体320之间接触，则可获得上述大致同样的作用。

本发明的第2实施方式的光电转换元件的制造方法，是配置有具有在表面上载持着增感色素的多孔氧化物半导体层313的作用极318、在此作用极318的多孔氧化物半导体层313侧与其对向配置的对极319、及配置在上述两极318、319之间的至少一部分的电解质层316的光电转换元件310的制造方法，具有至少以下两个工序。

在第1工序中，将液状或凝胶状的电解质填充于构成作用极318的多孔氧化物半导体层318而形成电解质层316。

在第2工序中，设置对极319并使其直接或间接地接触构成筐体的箱体322的内底面即底部323的内面，并按照使电解质层316接触该对极319的方式重叠作用极318而形成层叠体318，将构成该作用极318的第1基板311按照形成为筐体的盖体的方式进行配置后，以激光法或粘结法来密封形成作用极318的第1基板311与箱体322的侧部324的接触部而制成筐体。

根据上述第1工序，能够不是在密封后，而是通过预先填充而注入液状或凝胶状的电解质。也就是说，以往的制造方法中的注入电解液时的问题，即必须在将二片电极板进行热粘接而组成电池形状后，透过预先开设的注入口而向划定极窄的空间的二片电极间进行注入，最后在注入口上加上盖，从而导致制造工序变得繁杂的问题；或如果电解液的粘度高，则为了注入电解液而必需许多时间与工夫的问题；以及由上述理由而造成增大制造成本的问题，全部由本发明的第2实施方式的第1工序得以解决。

根据上述第2工序，由于通过激光法或粘结法来密封形成作用极318的第1基板311与箱体322的侧部324的接触部而制成筐体，因此可更进一步抑制在该密封时施加的热的传导而对吸附于色素增感半导体电极313上的色素的影响。

以下以前述光电转换元件310为例来说明适用的各构成部件。

本发明的第2实施方式的第1基板311使用由透光性的材料所构成的板，如玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚醚磺等，只要是一般作为太阳能电池的透明基板使用的材料，就可使用。只要考虑对于电解液的耐受性等而适宜地选择即可，但是考虑到其用途，尽可能选择透光性高的基板为佳。

最好预先在第1基板311的色素增感半导体电极313侧的面上形成具有金属、碳、导电性金属氧化物层等的透明导电膜312，并赋予导电性。在形成金属层或碳层作为透明导电膜312的情形下，最好形成为不明显损及透明性的构造，从能够形成不会损及导电性与透明性的薄膜的观点出发，适宜地选择金属的种类。可使用例如ITO、SnO₂、掺氟的SnO₂等作为导电性金属氧化物。

在载置于第1基板311上的透明导电层302之上，进而设置使半导体多孔膜载持增感色素而形成的色素增感半导体电极313。以第1基板311、透明导电层302及色素增感半导体电极313构成作用极(窗极)318。形成色素增感半导体电极313的半导体多孔膜的半导体并无特别限定，只要是一般使用于形成太阳能电池用的多孔半导体的材料，即可使用，例如可使用TiO₂、SnO₂、WO₃、ZnO、Nb₂O₅等。形成多孔膜的方法可例示有基于溶胶凝胶法的形成膜、微粒子的泳动电沉积、基于发泡剂的多孔化、涂布与聚合物微粒等的混合物后去除多余成分等方法，但是并不仅限于此。

作为增感色素，使用将二联吡啶构造、三联吡啶构造等包含于配位基的钌络合物、卟啉、酞菁染料等含金属络合物，也可使用曙红、若丹明、份菁等有机色素等，在用途、使用方面没有特别限定，而能选择具有适于半导体的激励特性的材料。

由于不特别需要具有透光性，因此可使用金属板作为第2基板315，也可使用与第1基板311相同的材料。使用在第2基板315之上设置有导电膜314的电极作为对极319。导电膜314可使用例如蒸镀、溅射、涂布氯化铂酸后的热处理而形成的碳或铂等的层，只要是具有电极功能，并不特别限定。

在上述作用极318与对极319之间设置电解质层316而形成具有层叠体320的电池构成部件。如后所述，本发明的第2实施方式的层叠体320通过如下方法形成：将液状或凝胶状的电解质填充于构成作用极318的多孔氧化物半导体层313而形成电解质层316之后，按照使电解质层316与对极319接触的方式重叠作用极318而形成层叠体320后，在与层叠体320表面垂直的方向施加载荷。

因此，本发明的第2实施方式的电解质层316也可使用以往难以从注入口注入狭窄的电极间隙的粘性高的材料，因此，能够利用使用适当的凝胶化剂而将电解液进行了凝胶化(拟固体化)、且高粘度的材料，以往所使用的任何材料均可。

以作用极318与对极319夹着电解质层316而形成的层叠体320收纳于由箱体322与具有第1基板311的盖体构成的筐体内，层叠体320的下面与构成筐体的箱体322的底部323的内面直接或间接接触。筐体中，至少盖体、即构成作用极318的第1基板311如上所述由具有透过太阳光的光学特性的材料所构成，例如可举出丙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、钠玻璃等透明且具刚性的材质。筐体的其它部分，即由底部323与侧部324所构成的箱体322，只要可确保与从二个电极分别延伸至筐体的外部电路的导电体328、329的绝缘性，则不特别限定其材料。

例如与构成筐体的箱体322的内底面直接接触而设置对极319，按照使电解质层316接触对极319的方式重叠作用极318而形成层叠体320，并按照覆盖作用极318的方式配置构成筐体322的盖体即第1基板311之后，用激光照射来密封仅该盖体与筐体322的连接部。由此，不会如以往密封法那样对于电池本身即层叠体施加加热或加压等负荷，而将形成电池的层叠体收纳于构成筐体的箱体中，且一次整体密封筐体，从而可获得色素增感型太阳能电池310。也可在箱体322的内底面与对极319之间设置弹性部件，而配置成使箱体322的内底面与对极319间接接触。而且，也可取代激光照射来密封的方法而使用粘结剂来密封。

形成电解质层316的电解液，能够通过滴下在作用极(窗极)318之后，与对极319相夹合来填充，因此能节省现有技术中在对极319上开孔、注入电解液、塞住孔等繁杂的工序，故能简略制造工序且能实现削减劳力，因此可获得低成本的光电转换元件。

(第3实施方式)

以下根据实施例来详细说明本发明的第3实施方式。

图6表示本发明的第3实施方式的光电转换元件的一例即色素增感型太阳能电池的俯视图，图7是图6中A-A线的剖视图。

该色素增感型太阳能电池401是将多个层叠体402以排列于筐体403内的一平面的状态来密封而形成的。

前述层叠体402是由在一个面上设置有多孔氧化物半导体层421a的作用极421、和与该多孔氧化物半导体层421a对向配置的对极422，以在上述作用极421与对极422之间夹入电解质层(省略图示)的状态相重叠而形成的。

前述作用极421具有：玻璃基板、透光性塑料膜等透明基板421b、设于该透明基板421b上的掺锡氧化铟(ITO)、掺氟氧化锡(FTO)等透明导电膜421c、设于透明导电膜421c上的多孔氧化物半导体层421a。

前述多孔氧化物半导体层421a是由在氧化钛(TiO₂)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO₂)、氧化铌(Nb₂O₅)等氧化物半导体粒子的表面，吸附具有二联吡啶、三联吡啶等配位基的钌络合物等增感色素而构成的。

而且，对极422是导电性基板，在玻璃基板等基板422a上形成有由箔或碳等金属等所构成的薄膜的导电膜422b。

夹在前述作用极421与对极422之间的电解质层(省略图示)，由将碘、碘化物离子、叔丁基吡啶等电解质成分溶解于碳酸乙烯酯或甲氧基乙腈等有机溶剂而成的电解液，或在前述电解液中作为凝胶化剂而添加聚氟化亚乙烯、聚乙烯氧撑衍生物、氨基酸衍生物等而凝胶化的凝胶状电解质等所构成。

构成电解质层的电解液或凝胶状的电解质的大部分浸含在作用极421的多孔氧化物半导体层的空隙部。通过这样，多孔氧化物半导体层421a的表面形成为由电解液或凝胶状的电解质被覆的状态。

而且，构成电解质层的电解液或凝胶状的电解质不会因构成多孔氧化物半导体层421a的氧化物半导体微粒子的粒子间的空间的毛细管现象而从层叠体402的外周部溢出。

对于该层叠体402而言，如果从透明基板421b侧射入太阳光等光线，则在作用极421与对极422之间会产生电动势。

在前述作用极421的外周部设置有集电配线部405。该集电配线部405由在透明基板421b上涂布含有导电性粉末的导电糊并予以干燥而形成的导电膜、箔或碳等金属所构成的薄膜、利用锡焊形成的配线等所构成，且电连接于透明导电膜421c。

借助该集电配线部405，能够将层叠体402及设于筐体403的外部连接用端子(省略图示)电连接。

在邻接的层叠体402中，相邻的透明导电膜421c或集电配线部405之间设置着后述的弹性部件441等绝缘性材料，在邻接的层叠体402之间，上述透明导电膜421c之间、或各集电配线部405之间不会相互电连接。

收纳前述层叠体402的筐体403具有由不锈钢等金属板或塑料等合成树脂制的平板等所构成的背板431、及设于该背板431的外周部的框体432。

框体432具有跨越背板431的外周部全区域而与背板431略垂直地突设的侧壁部432a、及配置成对向于背板431的窗框部432b。前述窗框部432b从侧壁部432a的上端部朝向层叠体402侧延伸并与侧壁部432a形成一体，例如可使用将不锈钢等的金属板折弯成形的材料或者塑料等合成树脂制的材料。

构成前述框体432的侧壁部432a与背板431的外周部，通过环氧树脂系粘结剂等可剥离的粘结剂而可拆装地粘结、固定。例如通过在背板431与侧壁部432a的粘结部分插入具有硬且锐利的前端部的工具，而可使前述粘结剂剥离，使背板431与侧壁部432a分离。

前述背板431上设置着由聚氨酯、聚乙烯、橡胶海绵等所构成的薄片状弹性部件441。在该弹性部件441上，多个层叠体402二维地排列配置成相互连接状。在此，图6中的双点划线表示层叠体402之间的交界线。

上述层叠体402的作用极421朝向上方设置，而多孔氧化物半导体层421a吸收从窗框部432b上方射入的太阳光等光线而产生电动势。

该层叠体402的作用极421的透明基板421b构成色素增感型太阳能电池401的受光面411。

而且，侧壁部432a与层叠体402之间也可设置前述弹性部件441或硅油等间隙填充材料422等以使不会产生间隙。

构成前述框体432的窗框部432b具有从侧壁部432a的上端部朝向层叠体402侧延伸的框部432c、及连接于框部432c的中栈部432d。框部432c设置在与连接侧壁部432a的集电配线部405的位置相对应的区域。而且，中栈部432d设置在与邻接的层叠体402的交界附近的集电配线部405的位置相对应的区域。

作为一例，图6、图7所示的色素增感型太阳能电池401中，矩形状的层叠体402以在其外周部设置有集电配线部405的状态无间隙地二维配置在矩形状的背板431上。在与设置于该层叠体402的外周部的集电配线部405的位置相对应的区域，中栈部432d以矩阵状连设于框部432c。

由构成窗框部432b的框部432c与中栈部432d所包围的区域构成开口部432e，该开口部432e设置在与层叠体402的作用极421的多孔氧化物半导体层421a的位置相对应的区域。

因此，在作用极421的透明基板421b中，对应于多孔氧化物半导体层421a的位置的区域成为借助窗框部432b的开口部432e而向外侧露出的状态。

而且，前述窗框部432b抵接于配置在背板431上的多个层叠体402，层叠体402借助该窗框部432b而被朝向背板431按压。

而且，窗框部432b与层叠体402的作用极421的接触面可设置O型圈等密封材。通过设置密封材，能提高窗框部432b与层叠体402的作用极421的密封性。

以下例示将多个层叠体402密封在筐体403内而形成色素增感型太阳能电池401的方法。

准备设置了多孔氧化物半导体层421a的作用极421与对极422。该作用极421能以众所周知的方法来制造，例如能在通过溅射法等将透明导电膜421c形成在透明基板421b上之后，将含有氧化物半导体微粒子的糊剂涂布于透明导电膜421c上进行加热处理来制造。

从而，在作用极421的外周部形成集电配线部405。

将电解液或凝胶状电解质滴下、涂布于前述作用极421的多孔氧化物半导体层421a表面或对极422的表面而设置。然后将作用极421与对极422以在其间夹着电解液或凝胶状电解质的状态重叠而形成层叠体402。

在背板431上设置弹性部件441，在该弹性部件441上按照使对极422向着弹性部件441的状态来配置多个层叠体402。将导线(省略图示)等与对极422电连接，并将该导线电连接到设在筐体403的外部连接用端子(省略图示)。

而且，也可将间隙填充材料442设置在与集电配线部405的位置相对应的区域。

其次，准备具有在与集电配线部405的位置相对应的区域设置有框部432c与中栈部432d的窗框部432b、及侧壁部432a的框体432，以使框体432的窗框部432b抵接于作用极421并利用窗框部432b将层叠体402朝背板431方向按压的状态，利用可剥离的粘结剂可拆装地粘结、固定框体432与背板431的外周部。

通过该窗框部432b的按压力，使电解液或凝胶状的电解质散布于作用极421与对极422的全部表面，而且，电解液或凝胶状的电解质散布于作用极421的多孔氧化物半导体层421a的多孔的内部的氧化物半导体表面。

预先调整框体432的大小以能将层叠体402无间隙地密封密封于筐体403内，层叠体402以被框体432的窗框部432b向背板431方向按压的状态，在框体432的侧壁部432a全周围无间隙地密封。

根据该例，窗框部432b具有：设置在与连接侧壁部432a的集电配线部405的位置相对应的区域的框部432c、及设置在与邻接的层叠体402的交界附近的集电配线部405的位置相对应的区域的中栈部432d，由此，能够在借助由该框部432c与中栈部432d所包围的开口部432e而使作用极421的多孔氧化物半导体层421a向外侧露出的状态下，利用框部432c与中栈部432d将各层叠体402朝向背板431方向按压。

窗框部432b抵接于与设置在各层叠体402外周部的集电配线部405的位置相对应的区域并将层叠体402朝向背板431按压，因此按压力将以层叠体402的外周部附近为中心施加。

因此，不论层叠体402的配置位置是背板431的外周部附近还是背板431的中央附近，均能将施加于各层叠体402的按压力设成大致一定。由此可在色素增感型太阳能电池401的受光面411的整个面上使作用极421与对极422之间的距离大致一定，能抑制发电效率的参差不齐。

而且，在窗框部432b中，在框部432c上连设着中栈部432d，从而使窗框部432b具有优异的扭曲强度，比以往同重量的平板状盖体难翘曲，能抑制因该窗框部432b的变形所造成的按压力的变动，可抑制各层叠体402中作用极421与对极422之间的距离变动，能获得大致一定的发电效率。

本发明的第3实施方式中，用窗框部432b向背板431方向按压层叠体402，并将作用极421与对极422以在其间夹着电解液或凝胶状电解质的状态重叠，并在用窗框部432b朝背板431方向按压层叠体402的状态下，固定框体432与背板431的外周部，从而能将层叠体402一次整体密封在筐体403内。

而且，如前面说明的那样，窗框部432b设于与不参与发电的集电配线部405的位置相对应的区域，且借助窗框部432b的开口部432e而使作用极421的多孔氧化物半导体层421a向外侧露出，从而能增大对于色素增感型太阳能电池401的受光面411的多孔氧化物半导体层(图7中的斜线区域)421a的面积比，可更有效地利用色素增感型太阳能电池401的受光面411。

而且，通过借助窗框部432b的开口部432e使作用极421的多孔氧化物半导体层421a向外侧露出，能将太阳光等光线直接射入作用极421而使多孔氧化物半导体层421a吸收。

所以，与光线透过盖体而射入作用极的构成不同，在光射入作用极421前，光强度不会减少，能进一步提高发电效率。

而且，通过将窗框部432b设置在与集电配线部405的位置相对应的区域，能够使太阳光等的光线不会射入集电配线部405而能抑制因照射光所造成的集电配线部405的温度上升。

一般而言，集电配线部405在透明基板等基板上形成有涂布导电糊并予以干燥而形成的导电膜、由箔或碳等金属构成的薄膜、通过锡焊形成的配线等。如此构成的集电配线部405一旦温度上升，则因与基板的热膨胀系数的差而会在与基板的界面附近产生热应力，会有从基板剥离的情形。

因此，通过抑制集电配线部405的温度上升，能抑制由于温度上升而使集电配线部405从基板剥离，可获得优异的长期稳定性。

而且，通过在背板431与层叠体402之间设置弹性部件441，能在将层叠体402朝背板431方向按压的按压力施加于层叠体402时抑制层叠体402的横向偏移，而且，能一边使层叠体402在上下方向保持柔软性一边以牢固固定的状态将层叠体402密封在筐体403内，

而且，通过设置弹性部件441或间隙填充材料442，能抑制作用极421与对极422的相对位置关系在面内方向偏移，且能获得对于外力的优异的形状稳定性及耐震性。

而且，构成框体432的侧壁部432a与背板431的外周部通过可剥离的粘结剂可拆装地粘结、固定，由此，能剥离粘结剂而使侧壁部432a与背板431分离。因此，能在分离侧壁部432a与背板431后，从背板431上取出各层叠体402，从而能进行层叠体402的更换或背板431及框体432的再利用。

而且，本发明的第3实施方式的技术范围并非限定于上述实施方式，在不脱离本发明的第3实施方式的主旨的范围可进行各种变更。

例如，侧壁部432a与背板431也可利用螺钉等可拆装地进行固定。

而且，也可侧壁部432a与窗框部432b不形成一体、而使窗框部432b可相对于侧壁部432a可拆装。这样，能够在将侧壁部432a与窗框部432b分离后，与本实施方式同样地从背板431上取出各层叠体402，从而能进行层叠体402的更换或背板431及框体432的再利用。

例如与本实施方式同样地，通过使用可剥离的粘结剂或螺钉等而使侧壁部432a与窗框部432b可拆装地固定。而且，通过如图8所示使用弹性爪406等卡止部件、如图9所示使用设有卡合爪等卡合部件的铰链板(flap)407等，而能使窗框部432b相对于侧壁部432a可拆装地固定。

图8是本发明的第3实施方式的光电转换元件的其它例，为将多个弹性爪406设于侧壁部432a的上面侧的端部432f作为卡止部件的色素增感型太阳能电池的剖视图。

前述多个弹性爪406突设于侧壁部432a的上面侧的端部432f，若将窗框部432b按入以上述多个弹性爪406所包围的内侧空间461，则将多个弹性爪406之间推开使之变宽，而使窗框部432b能朝向配置于侧壁部432a内的层叠体402插入。

前述弹性爪406为塑料等合成树脂制成，与侧壁部432a形成一体，突出于从侧壁部432a突出的前端的侧面，而构成卡合于窗框部432b的框部432c的形状。形成在从该弹性爪406的侧壁部的突出前端的倾斜面462用以实现将窗框部432b按入由多个弹性爪406所包围的空间461，或滑顺地实现利用该按入而引起的多个弹性爪406的推开，为了滑顺地接受窗框部432b，将空间461构成为扩张成锥状的形状。

借助空间461，朝层叠体402按入的窗框部432b越过前端爪463，而比前端爪463更向层叠体402侧移动后，则弹性爪406的前端爪463就利用弹性爪406的弹性恢复力而卡合于窗框部432b的框体432c的上面。

此时，弹性爪406以将窗框部432b朝层叠体402按压的状态而实现将窗框部432b可拆装地保持的功能。

图9是本发明的第3实施方式的光电转换元件的另一其它例，为在侧壁部432a的上面侧的端部432f上自由旋转地设置有铰链板407的色素增感型太阳能电池的剖视图。

前述铰链板407自由旋转地设置于侧壁部432a的上面侧的端部432f，并能够通过设置在该铰链板407上的卡合爪471等卡合部件与设置在窗框部432b上的框部432c的剖面L字形状的被卡合部件409的卡合，而以将窗框部432b向层叠体402按压的状态可拆装地保持窗框部432b。

前述铰链板407是塑料制的一体成形品，具有与侧壁部432a的上面侧的端部432f大致同宽的板体472、及在该板体472的前端相对于板体472垂直地突设的卡合爪471等卡合部件，其剖面形状为L字形状。

前述板体472被沿着侧壁部432a的上面侧的端部432f设置的圆柱状轴部轴支撑，铰链板407能够以轴部为中心旋转。

而且，突设于窗框部432b的框部432c的被卡合部件408具有从框部432c的上面的外周部突出的延出部481、及从该延出部481的突出前端的侧面突出并卡合于铰链板407的卡合爪471的剖面矩形状的前端爪482。该被卡合部件408跨越框部432c的上面的外周部全部区域而设置。

如果朝向设在层叠体402之上的窗框部432b旋转铰链板407，则铰链板407的卡合爪471前端会抵接窗框部432b的框部432c而一边将窗框部432b朝背板431方向按压，一边朝向窗框部432b的被卡合部件408移动。

如果铰链板407的卡合爪471与窗框部432b的被卡合部件408卡合，则窗框部432b就借助铰链板407的卡合爪471而以被朝向层叠体402按压的状态可拆装地保持。

通过将窗框部设置在与集电配线部的位置相对应的区域，能够在借助开口部使作用极的多孔氧化物半导体层向外侧露出的状态下，利用窗框部将各层叠体朝背板方向按压。由于窗框部抵接在与设置在各层叠体外周部的集电配线部的位置相对应的区域并将层叠体朝背板方向按压，因此，按压力以各层叠体的外周部附近为中心施加。

因此，能将施加于各层叠体的按压力设成大致一定，而在色素增感型太阳能电池的受光面的整个面上使作用极与对极之间的距离大致呈一定，可抑制发电效率的参差不齐。

而且，在窗框部中，在框部上连设着中栈部，从而使窗框部具有优异的扭曲强度，比以往同重量的平板状盖体难翘曲，能抑制因该窗框部的变形所造成的按压力的变动，可抑制各层叠体中作用极与对极之间的距离变动，能获得大致一定的发电效率。

而且，用窗框部向背板方向按压层叠体，并将作用极与对极以在其间夹着电解液或凝胶状电解质的状态重叠，并在用窗框部朝背板方向按压层叠体的状态下，固定框体与背板的外周部，从而能将层叠体一次整体密封在筐体内。因此，不必使用如以往的以密封层来贴合作用极与对极的单电池，而能有效地利用色素增感型太阳能电池的受光面。

而且，通过借助窗框部的开口部而使作用极的多孔氧化物半导体层向外侧露出，能增大对于色素增感型太阳能电池的受光面的多孔氧化物半导体层的面积比，可更有效地利用色素增感型太阳能电池的受光面。

而且，通过借助窗框部的开口部使作用极的多孔氧化物半导体层向外侧露出，能将太阳光等光线直接射入作用极而使多孔氧化物半导体层吸收，与光线透过盖体而射入作用极的构成不同，光强度不会减少，能进一步提高发电效率。

(第4实施方式)

以下参照附图来说明实施了本发明的第4实施方式的光电转换元件。

图10是表示本发明的第4实施方式的光电转换元件的一例即色素增感型太阳能电池的概略剖视图。图11是表示图10的色素增感型太阳能电池的概略俯视图。

图10及图11中，标号510为色素增感型太阳能电池、511为第1基板、512为透明导电膜、513为多孔氧化物半导体层、514为作用极、515为电解质层、516为第2基板、517为导电膜、518为对极、519为弹性部件、520为导电体、521为间隙填充材料、525为层叠体、530为筐体、531为框体、532为盖体、533为粘结剂层、534为粘结剂层。

该色素增感型太阳能电池510大致由以下部分构成：在一个面514a上设置有使增感色素载持于表面的多孔氧化物半导体层513的作用极514、与一个面514a对向配置的对极518、形成于一个面514a和对极518的对向于一个面514a的面518a(以下称“对极518的一个面518a”)之间的电解质层515、设于一个面514a的周缘部的导电体520、以及收纳上述部件的筐体530。

而且，在该色素增感型太阳能电池510中，形成电解质层515的电解质的大部分为浸含在多孔氧化物半导体层513的空隙部分的状态。

作用极514具有第1基板511、以及在其一个面511a上顺序形成的透明导电膜512及多孔氧化物半导体层513。而且，在作用极514的一个面514a的周缘部，按照包围多孔氧化物半导体层513的侧面513a的方式设置着导电体520。

对极518具有第2基板516、以及形成于其一个面516a上的导电膜517。

色素增感型太阳能电池510中，以作用极514与对极518夹着电解质层515所形成的层叠体525作为光电转换元件发挥功能。

在色素增感型太阳能电池510中，层叠体525收纳于筐体530内，该筐体530具有：包覆层叠体525的侧面525a及作用极514的另一个面514b的一部分的框体531、及接触对极518的另一个面518b而将层叠体525固定于框体531的盖体532。

框体531具有：从外侧包覆层叠体525的侧面525a的整个区域的框部531A；及从框部531A垂直于该框部且向内侧(中心方向)突设的按压部531B。并使层叠体525的侧面525a接触框部531A的内面531a、或使层叠体525的侧面525a配置于框部531A的内面531a附近而将层叠体525收纳于筐体530内。而且，作用极514的另一个面514b借助粘结剂层533而与按压部531B的内面531b相接。而且，按压部531B在作用极514的另一个面514b上设成覆盖对应于形成在上述一个面514a上的导电体520的位置的区域，按压部531B的端面531c与导电体520的多孔氧化物半导体层513侧的侧面520a存在于大致同一面上。

而且，盖体532借助弹性部件519而与对极518的另一个面518b相接。而且，盖体532借助粘结剂层534固定于框体531。

而且，按压部531B在作用极514的另一个面514b上设成覆盖对应于形成在上述一个面514a上的导电体520的位置的区域的构造，如图10所示，不仅是按压部531B的端面531c与导电体520的多孔氧化物半导体层513侧的侧面520a存在于大致同一面的构造，且包含按压部531B的端面531c存在于多孔氧化物半导体层513所存在的区域的构造，或按压部531B的端面531c存在于比导电体520的侧面520a更靠向框部531A侧的区域的构造。

而且，在盖体532与导电体520之间，借助弹性部件519，且以包围对极518的侧面的方式配置间隙填充材料521。而且，本发明的第4实施方式的光电转换元件可不设置间隙填充材料。

由此构造，层叠体525的上面及下面被框体531的按压部531B与盖体532所包夹，并在沿与该层叠体的表面垂直的方向被按压的状态下收纳于筐体530内。而且，该状态下层叠体525的侧面525a的全区域被框部531A覆盖，层叠体525利用筐体530而被一次整体密封。

而且，盖体532借助粘结剂层534固定于框体531，但是优选能够通过在框体531与盖体532之间插入剃刀的刀片等薄、硬的刀具，而使盖体532容易从框体531取出。而且，盖体532的固定不限于粘结，而也可用螺钉固定来进行。

第1基板511使用透光性材料所构成的基板，如玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚醚磺等，只要是一般作为太阳能电池的透明基板使用的材料，就可使用。第1基板511，考虑到对于电解液的耐受性等而适宜地选择即可，但是考虑到其用途，尽可能选择透光性高的基板为佳。

透明导电膜512是为了赋予第1基板511导电性，而形成于其一个面511a的由金属、碳、导电性金属氧化物等所构成的薄膜。

形成金属薄膜或碳薄膜作为透明导电膜512的情形下，要设成不明显损及第1基板511的透明性的构造。形成透明导电膜512的导电性金属氧化物可使用例如铟锡氧化物(Indium-Tin Oxide、ITO)、氧化锡(SnO₂)、掺氟的氧化锡等。

多孔氧化物半导体层513设于透明导电膜512上，其表面载持增感色素。形成多孔氧化物半导体层513的半导体并无特别限定，只要是一般使用于形成太阳能电池用的多孔半导体的材料，即可使用。上述半导体例如可使用氧化钛(TiO₂)、氧化锡(SnO₂)、氧化钨(WO₃)、氧化锌(ZnO)、氧化铌(Nb₂O₅)等。

作为形成多孔氧化物半导体层513的方法，可例示有基于溶胶凝胶法的形成膜、微粒子的泳动电沉积、基于发泡剂的多孔化、涂布与聚合物微粒等的混合物后去除多余成分等方法，但是并不仅限于此。

作为增感色素，可使用将二联吡啶构造、三联吡啶构造等包含于配位基的钌络合物、卟啉、酞菁染料等含金属络合物、曙红、若丹明、份菁等有机色素等，在用途、使用方面没有特别限定，而能选择具有适于半导体的激励特性的材料。

电解质层515是使电解液浸含于多孔氧化物半导体层513内而形成的，或在使电解液浸含于多孔氧化物半导体层513内后，使用适当的凝胶化剂而使电解液凝胶化(仿凝固化)而与多孔氧化物半导体层513一体形成的。

作为电解液，使用将碘、碘化物离子、叔丁基吡啶等电解质成分溶解于碳酸乙烯酯或甲氧基乙腈等有机溶剂而成的电解液。

作为将电解液凝胶化时所使用的凝胶化剂，可以举出聚氟化亚乙烯、聚乙烯氧撑衍生物、氨基酸衍生物等。

作为第2基板516，可使用与第1基板511相同的材料，或由于不需要特别具有透光性而可使用金属板、合成树脂板等。

导电膜517是为了赋予第2基板516导电性，而在其一个面516a上形成的由箔等金属、碳等所构成的薄膜。导电膜517可使用例如蒸镀、溅射、涂布氯化铂酸后的热处理而形成的碳或铂等的层，只要具备电极功能，并不特别限定。

可使用泡沫聚乙烯、泡沫聚氨酯、橡胶海绵等作为弹性部件519。

在色素增感型太阳能电池510中，通过利用筐体530密封层叠体525，而在层叠体525上沿与该层叠体的表面垂直的方向施加外力。通过使弹性部件519介于对极518与盖体532之间，而能够通过该外力抑制作用极514与对极518之间发生横向偏移。而且，通过弹性部件519，能够在使层叠体525在与该层叠体的表面垂直的方向保持柔软性的同时牢固地固定于筐体530。

作为导电体520，可举出利用丝网印刷法、用银等导电性墨水形成电路的类型，或进行锡焊而形成电路的类型。导电体520为了有效地收集在色素增感型太阳能电池510内发生的电子，而设于作用极514的周缘部(用以包围多孔氧化物半导体层513的侧面)。

而且，借助该导电体520，能使层叠体525与设于筐体530的外部连接用端子(省略图示)电连接。

可使用泡沫聚乙烯、泡沫聚氨酯、橡胶海绵等作为间隙填充材料521。

通过使间隙填充材料521介于盖体532与导电体520之间，能够通过用筐体530密封层叠体525时所产生的外力，抑制作用极514与对极518之间发生横向偏移。而且，利用间隙填充材料521，能够在使层叠体525在与该层叠体表面垂直的方向保持柔软性的同时牢固地固定于筐体530。

作为形成构成筐体530的框体531及盖体532的材料，并不特别限定，可使用各种金属、陶瓷、各种合成树脂等。

作为形成粘结剂层533的粘结剂，只要可将第1基板511粘结于框体531，则可使用任何材料，特别是优选通过施加预定的外力而能容易从框体531取出层叠体525的粘结剂。作为形成粘结剂层533的粘结剂，可使用例如环氧系粘结剂等。

作为形成粘结剂层534的粘结剂，可使用与形成粘结剂层533的粘结剂相同的材料，只要可将盖体532粘结于框体531，则可使用任何材料。特别是，作为形成粘结剂层534的粘结剂，优选通过施加预定的外力而能容易从框体531取出盖体532的粘结剂。作为形成粘结剂层534的粘结剂，可使用例如环氧系粘结剂等。

如以上说明，在色素增感型太阳能电池510中，组装层叠体520后，不需要将电解液填充于作用极514与对极518之间，故能简化工序。而且，色素增感型太阳能电池510不需要由热塑性树脂等所构成的密封材，故耐气候性即长期可靠性优良。而且，色素增感型太阳能电池510的作用极514与对极518之间不需要设置距离，故发电效率优良。

而且，色素增感型太阳能电池510的设于构成筐体530的框体531的按压部531B，在作用极514的另一个面514b上覆盖形成在一个面514a上的导电体520所存在的区域，作用极514的参与发电的部分不由盖板等覆盖，而利用筐体530密封层叠体525。因此，由于射入作用极514的参与发电的部分的光量不会减少，因此色素增感型太阳能电池510具有更优良的发电效率。

而且，在色素增感型太阳能电池510中，导电体520形成于作用极514的一个面514a的周缘部，因此可增大作用极514的参与发电的部分的面积，故色素增感型太阳能电池510具有更优良的发电效率。

而且，在色素增感型太阳能电池510中，层叠体525借助粘结剂层533而可拆卸地固定在框体531上，且盖体532借助粘结剂层534而可拆卸地固定在框体531上，当层叠体525发生不良的情形下，可从筐体530拆下层叠体来修理或是换成合格品。而且，由于可重复使用筐体530，故还能削减制造成本。

其次，参照图10来说明本发明的第4实施方式的光电转换元件的制造方法的一例。

在该例子中，首先准备以预定方法顺序地将透明导电膜512及多孔氧化物半导体层513形成在第1基板511的一个面511a上而构成的作用极514。

然后，在作用极514的一个面514a的周缘部设置导电体520。

然后，将预先添加了凝胶化剂的电解液滴下并浸含于多孔氧化物半导体层513后，使该电解液凝胶化，形成与多孔氧化物半导体层513构成一体的电解质层515。

然后，按照借助粘结剂层533而使作用极514的另一个面514b与框体531的按压部531B的内面531b相接的方式，在框体531内配置作用极514。

然后，按照使导电膜517重叠于电解质层515的方式，将对极518重叠在作用极514上，并将以作用极514与对极518夹着电解质层515而形成的层叠体525形成在框体531内。

接着，按照包围对极518的侧面、并抵接于导电体520的方式配置间隙填充材料521。

然后，按照借助弹性部件519覆盖对极518的方式配置盖体532。

然后，一边从盖体532的外侧朝向与层叠体525的层叠体表面垂直的方向施加载荷，一边借助粘结剂层534而将盖体532固定于框体531，以筐体530密封层叠体525，从而获得色素增感型太阳能电池510。

图12是表示本发明的第4实施方式的光电转换元件的第2例即色素增感型太阳能电池的概略剖视图。

在该例中，与上述第1例在利用筐体530密封层叠体525的构造上不同。图12中，对于与图10所示的第1例的构成要素相同的构成要素赋予相同标号而省略其说明。

在色素增感型太阳能电池540中，层叠体525的侧面525a与框部531A的内面531a相接，而且，作用极514的另一个面514b借助密封部件541而与按压部531B的内面531b相接。

而且，盖体532借助密封部件542与框体531相接。并且盖体532利用螺钉543固定在框体531上。

而且，为了充分确保筐体530对层叠体525的密封，最好在框体531的按压部531B的内面531b及作用极514的一个面514a上设置具有用以嵌合密封部件541的沟等的嵌合部(省略图示)。而且，最好在框体531的框部531A的与盖体532接触的面及盖体532的与框部531A接触的面上设置具有用以嵌合密封部件542的沟等的嵌合部(省略图示)。

密封部件541、542可使用由丁腈橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶、含氟橡胶等弹性材料或聚四氟乙烯等所构成的O型圈、垫片等。

作为螺钉543，只要是能将盖体532接合、固定于框体531，即可使用。

而且，在该例子中，作为将盖体532接合、固定于框体531的部件而例示了螺钉543，但本发明的第4实施方式的光电转换元件并不限于此。本发明的第4实施方式的光电转换元件中，作为将盖体接合、固定于框体的部件，可使用例如将可旋转地设在盖体上的铰链板状卡止部卡止在设于框体的被卡止部的部件、利用按照接触框体的框部、按压部及盖体表面的方式安装在筐体外侧的剖面呈コ字形的套筒状的弹簧的束紧力而夹入的部件。而且，将前述卡止部卡止于被卡止部的部件也可为将嵌合部嵌合于被嵌合部的部件。

通过形成这种构造，在层叠体525产生不良的情形下，能容易地从筐体530拆下层叠体525来修理，或是更换为合格品。

本发明的第4实施方式的光电转换元件，在组装层叠体之后，不需要将电解液填充于作用极与对极之间，故能简化工序。而且，本发明的第4实施方式的光电转换元件不需要由热塑性树脂构成的密封材，故耐气候性即长期可靠性优良。而且，本发明的第4实施方式的光电转换元件的作用极与对极之间不需要设置距离，故发电效率优良。而且，本发明的第4实施方式的光电转换元件的设于构成筐体的框体的按压部覆盖作用极的至少形成导电体的区域，作用极的参与发电的部分不以盖板等覆盖，并用筐体密封以作用极与对极夹着电解质层而形成的层叠体，因此，由于射入作用极的参与发电的部分的光量不会减少，因此具有更优良的发电效率。

而且，在本发明的第4实施方式的光电转换元件中，如果将导电体形成在作用极的周缘部，则能增大作用极的参与发电的部分的面积，能降低基板的电阻，故能实现发电效率更优良的光电转换元件。

而且，在本发明的第4实施方式的光电转换元件中，如果将构成筐体的框体与盖体可拆卸地固定，则在层叠体发生不良的情形下，可从筐体将其拆下并修理或更换成合格品。而且，由于可重复使用筐体，故能削减制造成本。

而且，在本发明的第4实施方式的光电转换元件中，如果在对极与盖体之间夹设弹性部件，则即使朝向与层叠体表面垂直的方向施加外力，也能抑制在作用极与对极之间发生横向偏移。而且，通过弹性部件，能将层叠体在与该层叠体表面垂直的方向保持柔软性且牢固地固定于筐体。

(第5实施方式)

以下参照附图来说明实施本发明的第5实施方式的光电转换元件。

图13是表示本发明的第5实施方式的光电转换元件的一例即色素增感型太阳能电池的概略剖视图。

图13中，标号610表示为色素增感型太阳能电池、611为第1基板、612为透明导电膜、613为多孔氧化物半导体层、614为作用极、615为电解质层、616为第2基板、617为导电膜、618为对极、619为弹性部件、620为层叠体、630为筐体、631为本体、632为盖体、641为密封部件、642为螺钉。

该色素增感型太阳能电池610大致由以下部分构成：在一个面614a上设置有使增感色素载持于表面的多孔氧化物半导体层613的作用极614、与一个面614a对向配置的对极618、形成于一个面614a和对极618的对向于一个面614a的面618a(以下称“对极618的一个面618a”)之间的电解质层615、以及收纳上述部件的筐体630。

而且，在该色素增感型太阳能电池610中，形成电解质层615的电解质的大部分为浸含在多孔氧化物半导体层613的空隙部分的状态。

作用极614具有第1基板611、以及于其一个面611a上顺序形成的透明导电膜612及多孔氧化物半导体层613。

对极618具有第2基板616、以及形成于其一个面616a上的导电膜617。

在色素增感型太阳能电池610中，以作用极614与对极618夹着电解质层615所形成的层叠体620可作为光电转换元件发挥功能。

在色素增感型太阳能电池610中，层叠体620收纳于筐体630内，该筐体630具有包覆层叠体620的侧面620a及对极618的另一个面618b的剖面凹状的本体631、及与作用极614的另一个面614b相接而将层叠体620固定于本体631的盖体632。而且，本体631借助弹性部件619而与对极618的另一个面618b相接。

而且，盖体632借助密封部件641而与本体631相接。并且盖体632利用螺钉642而固定于本体631。

而且，为了充分确保筐体630对层叠体620的密封，最好在本体631的与盖体632相接的面631a及盖体632的一个面632a上设置具有用以嵌合密封部件641的沟等的嵌合部(省略图示)。

通过形成为这种构造，层叠体620的上面及下面被本体631与盖体632所包夹，而以在与该层叠体的表面垂直的方向被按压的状态收纳于筐体630内。而且，该状态下层叠体620的侧面620a的全区域被本体631覆盖，层叠体620由筐体630一次整体密封。

第1基板611使用透光性材料所构成的基板，如玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚醚磺等，只要是一般作为太阳能电池的透明基板使用的材料，就可使用。第1基板611，考虑到对于电解液的耐受性等而适宜地选择即可，但是考虑到其用途，尽可能选择透光性高的基板为佳。

透明导电膜612是为了赋予第1基板611导电性，而形成于其一个面611a的由金属、碳、导电性金属氧化物等所构成的薄膜。形成金属薄膜或碳薄膜作为透明导电膜612的情形下，要设成不明显损及第1基板611的透明性的构造。形成透明导电膜612的导电性金属氧化物可使用例如铟锡氧化物(Indium-Tin Oxide、ITO)、氧化锡(SnO₂)、掺氟的氧化锡等。

多孔氧化物半导体层613设于透明导电膜612上，其表面载持增感色素。形成多孔氧化物半导体层613的半导体并无特别限定，只要是一般使用于形成太阳能电池用的多孔半导体的材料，即可使用。上述半导体例如可使用氧化钛(TiO₂)、氧化锡(SnO₂)、氧化钨(WO₃)、氧化锌(ZnO)、氧化铌(Nb₂O₆)等。

作为形成多孔氧化物半导体层613的方法，可例示有基于溶胶凝胶法的形成膜、微粒子的泳动电沉积、基于发泡剂的多孔化、涂布与聚合物微粒等的混合物后去除多余成分等方法，但是并不仅限于此。

作为增感色素，可使用将二联吡啶构造、三联吡啶构造等包含于配位基的钌络合物、卟啉、酞菁染料等含金属络合物、曙红、若丹明、份菁等有机色素等，在用途、使用方面没有特别限定，而能选择具有适于半导体的激励特性的材料。

电解质层615是使电解液浸含于多孔氧化物半导体层613内而形成的，或在使电解液浸含于多孔氧化物半导体层613内后，使用适当的凝胶化剂而使电解液凝胶化(仿凝固化)而与多孔氧化物半导体层613一体形成的。

作为电解液，使用将碘、碘化物离子、叔丁基吡啶等电解质成分溶解于碳酸乙烯酯或甲氧基乙腈等有机溶剂而成的电解液。

作为将电解液凝胶化时所使用的凝胶化剂，可以举出聚氟化亚乙烯、聚乙烯氧撑衍生物、氨基酸衍生物等。

作为第2基板616，可使用与第1基板611相同的材料，或由于不需要特别具有透光性而可使用金属板、合成树脂板等。

导电膜617是为了赋予第2基板616导电性，而在其一个面616a上形成的由箔等金属、碳等所构成的薄膜。导电膜617可使用例如蒸镀、溅射、涂布氯化铂酸后的热处理而形成的碳或铂等的层，只要具备电极功能，并不特别限定。

可使用泡沫聚乙烯、泡沫聚氨酯、橡胶海绵等作为弹性部件619。

在色素增感型太阳能电池610中，通过利用筐体630密封层叠体620，而在层叠体620上沿与该层叠体的表面垂直的方向施加外力。通过使弹性部件619介于对极618与本体631之间，而能够通过该外力抑制作用极614与对极618之间发生横向偏移。而且，通过弹性部件619，能够在使层叠体620在与该层叠体的表面垂直的方向保持柔软性的同时牢固地固定于筐体630。

形成本体631的材料并不特别限定，可使用各种金属、陶瓷、各种合成树脂等。

盖体632可使用具有透过太阳光的光学特性的部件。具有透过太阳光的光学特性的部件并不特别限定，例如可举出由丙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、钠玻璃等透明且具刚性的材质构成的部件。

密封部件641可使用由丁腈橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶、含氟橡胶等弹性材料或聚四氟乙烯等所构成的O型圈、垫片等。

作为螺钉642，只要是能将盖体632接合、固定于本体631，即可使用。

而且，在该例子中，作为将盖体632接合、固定于本体631的部件而例示了螺钉642，但本发明的第5实施方式的光电转换元件并不限于此。本发明的第5实施方式的光电转换元件中，作为将盖体接合、固定于框体的部件，可使用例如将可旋转地设在盖体上的铰链板状卡止部卡止在设于框体的被卡止部的部件、利用按照接触框体的框部、按压部及盖体表面的方式安装在筐体外侧的剖面呈コ字形的套筒状的弹簧的束紧力而夹入的部件。而且，将前述卡止部卡止于被卡止部的部件也可为将嵌合部嵌合于被嵌合部的部件。

如以上说明，在色素增感型太阳能电池610中，组装层叠体620后，不需要将电解液填充于作用极614与对极618之间，故能简化工序。而且，色素增感型太阳能电池610不需要由热塑性树脂等所构成的密封材，故耐气候性即长期可靠性优良。而且，色素增感型太阳能电池610的作用极614与对极618之间不需要设置距离，故发电效率优良。

而且，在色素增感型太阳能电池610中，盖体632借助密封部件641而可拆卸地固定于本体631，层叠体620利用筐体630密封，故层叠体620发生不良情形下，可从筐体630将其拆下并修理或更换成合格品。而且，由于可重复使用筐体630，故能削减制造成本。

其次，参照图13来说明本发明的第5实施方式的光电转换元件的制造方法的一例。

在该例子中，首先准备以预定方法顺序地将透明导电膜612及多孔氧化物半导体层613形成在第1基板611的一个面611a上而构成的作用极614。

然后，将预先添加了凝胶化剂的电解液滴下并浸含于多孔氧化物半导体层613后，使该电解液凝胶化，形成与多孔氧化物半导体层613构成一体的电解质层615。

然后，按照借助弹性部件619而使对极618的另一个面618b与本体631的内侧的底面631a相接的方式，在本体631内配置作用极614。

然后，按照使导电膜617重叠于电解质层615的方式，将对极618重叠在作用极613上，并将以作用极614与对极618夹着电解质层615而形成的层叠体620形成在本体631内。

然后，按照覆盖作用极614的另一个面614b的方式配置盖体632。

然后，一边从盖体632的外侧朝向与层叠体620的层叠体表面垂直的方向施加载荷，一边借助密封部件641并利用螺钉642将盖体632固定于本体631，以筐体630密封层叠体620，从而获得色素增感型太阳能电池610。

图14是表示本发明的第5实施方式的光电转换元件的第2例即色素增感型太阳能电池的概略剖视图。

图14中，标号650表示为色素增感型太阳能电池、651为第1基板、652为透明导电膜、653为多孔氧化物半导体层、654为作用极、655为电解质层、656为第2基板、657为导电膜、658为对极、659为弹性部件、660为层叠体、670为筐体(有时也称为“本体”)、681为密封部件、682为螺钉。

该色素增感型太阳能电池650大致由以下部分构成：在一个面654a上设置有使增感色素载持于表面的多孔氧化物半导体层653的作用极654、与一个面654a对向配置的对极658、形成于一个面654a和对极658的对向于该面的面(以下称“一个面”)658a之间的电解质层655、以及收纳上述部件的筐体670。

而且，该色素增感型太阳能电池650中，电解质层655与多孔氧化物半导体层653一体形成。

作用极654具有第1基板651、以及在其一个面651a上顺序形成的透明导电膜652及多孔氧化物半导体层653。而且，在作用极654的周缘部654c未设置多孔氧化物半导体层653，而是由第1基板651与透明导电膜652构成。

对极658具有第2基板656、以及形成于其一个面656a上的导电膜657。

在色素增感型太阳能电池650中，以作用极654与对极658夹着电解质层655所形成的层叠体660作为光电转换元件发挥功能。

在色素增感型太阳能电池650中，层叠体660收纳于剖面凹状的本体670内，该本体670包覆层叠体660的侧面660a及对极658的另一个面658b。而且，本体670借助弹性部件659而与对极658的另一个面658b相接。

而且，作用极654的周缘部654c借助密封部件681而与本体670直接接触。并且作用极654的周缘部654c利用螺钉682固定于本体670。

而且，为了充分确保本体670对层叠体660的密封，最好在本体670的与周缘部654c相接的面670a及周缘部654c的与本体670相接的面654d上设置具有用以嵌合密封部件681的沟等的嵌合部(省略图示)。

通过形成为这种构造，在层叠体660的侧面660a的全区域被筐体670覆盖、并在朝向与该层叠体表面垂直方向按压的状态下，层叠体660由筐体670一次整体密封。

第1基板651使用与上述第1基板611相同的材料。

透明导电膜652设置为与上述透明导电膜612相同。

形成多孔氧化物半导体层653的半导体可使用与形成上述多孔氧化物半导体层613的半导体相同的材料。

增感色素可使用与上述第1例相同的材料。

电解质层655设置为与上述电解质层615相同。

电解液使用与上述第1例相同的电解液。

凝胶化剂使用与上述第1例相同的凝胶化剂。

第2基板656使用与上述第2基板616相同的材料。

导电膜657设置为与上述导电膜617相同。

弹性部件659使用与上述弹性部件619相同的材料。

形成筐体670的材料并不特别限定，可使用与形成上述本体631的材料相同的材料。

密封部件681使用与上述密封部件641相同的材料。

螺钉682使用与上述螺钉642相同的材料。

而且，在该例子中，作为将作用极654接合、固定于筐体670的部件而例示了螺钉682，但本发明的第5实施方式的光电转换元件并不限于此。本发明的第5实施方式的光电转换元件中，作为将盖体接合、固定于框体的部件，可使用例如将可旋转地设在作用极上的铰链板状卡止部卡止在设于筐体的被卡止部的部件、利用按照接触作用极及筐体表面的方式安装在其外侧的剖面呈コ字形的套筒状的弹簧的束紧力而夹入的部件。而且，将前述卡止部卡止于被卡止部的部件也可为将嵌合部嵌合于被嵌合部的部件。

如以上说明，在色素增感型太阳能电池650中，在组装层叠体660之后，不需要将电解液填充于作用极654与对极658之间，故能简化工序。而且，色素增感型太阳能电池650不需要由热塑性树脂等构成的密封材，故耐气候性即长期可靠性优良。而且，色素增感型太阳能电池650的作用极654与对极658之间不需要设置距离，故发电效率优良。

而且，作用极654兼作筐体670的盖，作用极654的参与发电的部分未被盖覆盖，因此可抑制射入作用极654的参与发电的部分的光量的减少，因此，色素增感型太阳能电池650具有更优异的发电效率。

而且，在色素增感型太阳能电池650中，作用极654借助密封部件681而可拆卸地固定于筐体670，作用极654与筐体670直接相接，而层叠体660由筐体670来密封，故在层叠体660发生不良的情形下，可从筐体670将其拆下并修理或更换成合格品。而且，由于可重复使用筐体670，故能削减制造成本。

本发明的第5实施方式的光电转换元件，在组装层叠体后不需要将电解液填充于作用极与对极之间，故能简化工序。而且，本发明的第5实施方式的光电转换元件不需要由热塑性树脂等所构成的密封材，故耐气候性即长期可靠性良好。而且，本发明的第5实施方式的光电转换元件不需要在作用极与对极之间设置距离，故发电效率优异。

而且，本发明的第5实施方式的光电转换元件的作用极兼作本体的盖，作用极的参与发电的部分未被盖覆盖，因此可抑制射入作用极的参与发电的部分的光量的减少，因此，色素增感型太阳能电池具有更优异的发电效率。而且，作用极可拆卸地固定于筐体的本体，作用极与本体直接相接，而层叠体由本体来密封，故在层叠体发生不良的情形下，可从本体将其拆下并修理或更换成合格品。而且，由于可重复使用本体，故能削减制造成本。

而且，本发明的第5实施方式的光电转换元件中，使弹性部件介于对极与筐体之间，即使朝向与层叠体表面垂直的方向施加外力，也能抑制作用极与对极之间发生横向偏移。而且，能够利用弹性部件而使层叠体在与该层叠体表面垂直的方向保持柔软性且牢固地固定于筐体。

产业上的可利用性

根据本发明的第1实施方式，可提供一种具有优异的长期稳定性且能以低价格提供的光电转换元件。通过采用在筐体内收纳着具有以作用极与对极夹着电解质层而形成的层叠体的电池构成部件的构造，而能简易地达到与外部电路的连接，因此本发明的第1实施方式的光电转换元件可大幅地缩短施工所需要的时间。

根据本发明的第2实施方式，可提供一种可保持在色素增感半导体电极中填充并注入液状或凝胶状的电解质的优点，且具有优异的发电效率的光电转换元件及其制造方法。因此，本发明的第2实施方式对通过共用作用极与盖体而增大射入光量并实现高的输出特性，及兼具输出特性的长期稳定性的光电转换元件的制造作出了贡献。

根据本发明的第3实施方式，能够应用于如色素增感型太阳能电池那样以夹入电解液或凝胶状电解质的状态，使重叠作用极与对极而成的层叠体密封在筐体内的构造的光电转换元件。

根据本发明的第4、5实施方式，可实现保持可容易地填充高粘度或凝胶状的电解质的优点，且能效率良好地收集产生的电子的色素增感型太阳能电池。而且，由于不会减少射入电池的光量，与筐体的分离性也高，因此可实现保养性及回收再循环性也高、环境负荷低的太阳能电池。

Claims (4)

1.一种光电转换元件，其具有：

筐体；及多个层叠体，

前述多个层叠体二维排列并密封于前述筐体内，

前述各层叠体具有：

作用极；

对极；及

电解质层，其夹在前述作用极与前述对极之间，

前述筐体具有：

背板；及设于该背板的外周部的框体，

前述框体具有侧壁部与窗框部，前述窗框部与前述背板对向配置并将前述层叠体朝向前述背板方向按压，

前述层叠体具有集电配线部，前述窗框部设置在与前述层叠体的前述集电配线部的位置相对应的区域。

2.如权利要求1所述的光电转换元件，其中前述侧壁部能够相对于前述背板拆装。

3.如权利要求1所述的光电转换元件，其中前述窗框部能够相对于前述侧壁部拆装。

4.如权利要求1所述的光电转换元件，其中还具有设于前述层叠体与前述背板之间的弹性部件。

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