CN105793942B - 光电转换元件 - Google Patents
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Abstract
光电转换元件具有至少一个光电转换单元。光电转换单元具有:第一基材,其具有透明基板;第二基材,其与第一基材对置;以及氧化物半导体层,其设置于第一基材与第二基材之间。至少一个光电转换单元具有将至少一个光电转换单元的第一基材以及第二基材连结的密封部,密封部具有设置于第一基材与第二基材之间的第一密封部。第一密封部具有:环状的外侧密封部、和在外侧密封部的内侧以形成与光电转换单元数目相同的单元空间的方式设置的至少一个内侧密封部,外侧密封部的厚度大于内侧密封部的厚度。
Description
技术领域
本发明涉及光电转换元件。
背景技术
因廉价且可得到较高的光电转换效率,色素敏化光电转换元件作为使用了色素的光电转换元件受到关注,关于色素敏化光电转换元件进行各种开发。
上述色素敏化光电转换元件那样的使用了色素的光电转换元件具备至少一个光电转换单元,光电转换单元具备:具有透明基板的导电性的第一基材、与第一基材对置的对电极等第二基材、将第一基材与第二基材连结的环状的密封部、以及配置于第一基材与第二基材之间的氧化物半导体层。光电转换元件通过使尽可能多的光通过透明基板而到达氧化物半导体层,能够提高光电转换效率。
作为使用了这样的色素的光电转换元件,公知有例如下述专利文献1所记载的色素敏化太阳电池模块。下述专利文献1所记载的色素敏化太阳电池模块具有多个色素敏化太阳电池,多个色素敏化太阳电池分别具有设置于对电极与导电基板之间的单元密封部。而且,相互邻接的单元密封部彼此一体化而构成密封部,该密封部由环状部和将环状部的内侧开口分隔的分隔部构成。
专利文献1:国际公开第2012/118028号
但是,上述专利文献1所记载的色素敏化太阳电池模块在耐久性的点上还有改善的余地。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的,目的在于提供具有优越的耐久性的光电转换元件。
本发明者为了解决上述课题,着眼于密封部中处于外侧的环状部的厚度与分隔部的厚度的关系并重复认真研究,结果,发现了通过使环状部的厚度比分隔部的厚度大,可解决上述课题。
即,本发明是一种光电转换元件,其具有至少一个光电转换单元,上述光电转换单元具有:第一基材,其具有透明基板;第二基材,其与上述第一基材对置;以及氧化物半导体层,其设置于上述第一基材与上述第二基材之间,上述至少一个光电转换单元具有将上述至少一个光电转换单元的上述第一基材以及上述第二基材连结的密封部,上述密封部具有设置于上述第一基材与上述第二基材之间的第一密封部,上述第一密封部具有环状的外侧密封部、和在上述外侧密封部的内侧以形成与上述光电转换单元数目相同的单元空间的方式设置的至少一个内侧密封部,上述外侧密封部的厚度大于上述内侧密封部的厚度。
根据该光电转换元件,第一密封部的外侧密封部的厚度大于内侧密封部的厚度,因此与外侧密封部的厚度小于或等于内侧密封部的厚度的情况相比,能够进一步提高外侧密封部与至少一个光电转换单元的第一基材或者与第二基材之间的粘合力。因此,本发明的光电转换元件能够具有优越的耐久性。
上述光电转换元件优选,上述外侧密封部的厚度相对于上述内侧密封部的厚度之比为1.1~2.0。
与上述外侧密封部的厚度相对于上述内侧密封部的厚度之比不在上述范围的情况相比,本发明的光电转换元件能够具有更优越的耐久性。
上述光电转换元件通常在上述氧化物半导体层担载有色素。
上述光电转换元件也可以如下,上述至少一个光电转换单元由多个上述光电转换单元构成,上述第一密封部具有:多个环状的第一单元密封部,它们由将环状的上述外侧密封部的内侧开口分隔的上述内侧密封部和上述外侧密封部的一部分构成且包围上述氧化物半导体层;以及密封连结部,其在多个上述第一单元密封部中邻接的上述第一单元密封部的上述内侧密封部彼此间将上述内侧密封部彼此连结。
上述光电转换元件优选,上述外侧密封部的宽度比上述密封连结部的宽度和由上述密封连结部连结的两个上述内侧密封部的宽度的合计宽度窄。
该情况下,与外侧密封部的宽度大于或等于密封连结部的宽度和由密封连结部连结的两个内侧密封部的宽度的合计宽度的情况相比,能够提高开口率。此外,外侧密封部具有大于内侧密封部的厚度,因此使外侧密封部的宽度比密封连结部的宽度和由密封连结部连结的两个内侧密封部的宽度的合计宽度窄,也能够确保充分的耐久性。
上述光电转换元件优选,上述外侧密封部的宽度大于上述合计宽度的50%且不足100%。
外侧密封部的宽度不足合计宽度的100%,因此与外侧密封部的宽度大于或等于合计宽度的100%的情况相比,能够进一步提高开口率。另一方面,与外侧密封部的宽度小于或等于合计宽度的50%的情况相比,从大气至光电转换单元的内部的水分等的侵入距离进一步增加。因此,能够进一步充分地抑制水分从外部通过外侧密封部侵入。
上述光电转换元件优选,邻接的两个上述光电转换单元的上述第二基材彼此相互分离,上述密封连结部具有:密封连结部主体,其具有与上述内侧密封部相同的厚度;以及突出部,其从上述密封连结部主体向邻接的两个上述光电转换单元的上述第二基材彼此间的缝隙突出。
该情况下,即使内侧密封部的厚度小于外侧密封部的厚度,由此密封连结部具有比内侧密封部仅大突出部的量的厚度,因此能够充分地确保密封连结部与第一基材或者与第二基材的粘合力。因此,内侧密封部与密封连结部连结,从而能够具有更优越的耐久性。另外,密封连结部具有:密封连结部主体,其具有与内侧密封部相同的厚度;以及突出部,其从密封连结部主体向邻接的两个光电转换单元的第二基材彼此间的缝隙突出,因此即使邻接的第二基材彼此欲接触,通过密封连结部的突出部也可阻止该接触。因此,能够防止第二基材彼此间的短路。
上述光电转换元件优选,在上述密封连结部中,上述突出部距上述密封连结主体的高度为上述第二基材的厚度的5~100%。
该情况下,能够有效地确保密封连结部与第一基材或者与第二基材的粘合力。因此,内侧密封部与密封连结部连结,从而能够具有更优越的耐久性。另外,即使邻接的第二基材彼此欲接触,也可通过密封连结部的突出部有效地阻止该接触。
上述光电转换元件优选,上述透明基板整体以朝向上述第二基材侧成为凸部的方式弯曲。
该情况下,利用入射光的折射,也能够使入射角较大的光聚光。
上述光电转换元件优选,上述第一基材具有第一电极,上述第二基材具有第二电极。
该情况下,第一基材以及第二基材分别具有第一电极以及第二电极,因此外侧密封部的厚度大于内侧密封部的厚度,从而能够随着从外侧密封部朝向内侧密封部一侧而使极间距离进一步变小。因此,光电转换元件能够具有优越的光电转换特性。
本发明中,“外侧密封部的厚度”是指外侧密封部的内周面的高度与外侧密封部的外周面的高度的平均值。
根据本发明,可提供具有优越的耐久性的光电转换元件。
附图说明
图1是表示本发明的光电转换元件的第一实施方式的剖切面端面图。
图2是表示本发明的光电转换元件的第一实施方式的一部分的俯视图。
图3是表示图1的第二基材的局部剖视图。
图4是表示图1的光电转换元件的透明导电层的图案的俯视图。
图5是表示图1的第一密封部的俯视图。
图6是表示图1的第二密封部的俯视图。
图7是沿着图2的VII-VII线的剖切面端面图。
图8是表示形成了用于固定背板的连结部的工作电极的俯视图。
图9是表示用于形成图5的第一密封部的第一密封部形成体的俯视图。
图10是表示本发明的光电转换元件的第二实施方式的一部分的俯视图。
图11是表示本发明的光电转换元件的第三实施方式的一部分的俯视图。
图12是表示本发明的光电转换元件的第四实施方式的一部分的俯视图。
图13是表示本发明的光电转换元件的第五实施方式的剖视图。
图14是表示本发明的光电转换元件的第六实施方式的一部分的剖切面端面图。
图15是表示本发明的光电转换元件的第七实施方式的一部分的剖切面端面图。
具体实施方式
以下,参照图1~图8对本发明的光电转换元件的优选的实施方式详细地进行说明。图1是表示本发明的光电转换元件的第一实施方式的剖切面端面图,图2是表示本发明的光电转换元件的第一实施方式的一部分的俯视图,图3是表示图1的第二基材的局部剖视图,图4是表示图1的光电转换元件的透明导电层的图案的俯视图,图5是表示图1的第一密封部的俯视图,图6是表示图1的第二密封部的俯视图,图7是沿着图2的VII-VII线的剖切面端面图,图8是表示形成了用于固定背板的连结部的工作电极的俯视图。
如图1所示,光电转换元件100具有多个(图1中四个)光电转换单元50、和以覆盖光电转换单元50的方式设置的背板80。如图2所示,多个光电转换单元50通过导电材料60P以串联的方式连接。以下,为了方便说明,有时将光电转换元件100的四个光电转换单元50称为光电转换单元50A~50D。
如图1所示,多个光电转换单元50分别具备:具有第一基材15的工作电极10、和与第一基材15对置的第二基材20。多个光电转换单元50具有将第一基材15以及第二基材20连结的密封部30,密封部30具有多个环状的单元密封部30A。在由第一基材15、第二基材20以及环状的单元密封部30A形成的单元空间填充有电解质40。
如图3所示,第二基材20具备:兼作第二电极和基板的导电基板21、和设置于导电基板21的第一基材15侧而促进催化剂反应的催化剂层22。即,第二基材20由对电极构成。另外如图1所示,在邻接的两个光电转换单元50中,第二基材20彼此相互分离。另外第二基材20具有可挠性。
如图1以及图2所示,在第一基材15上至少设置有一个氧化物半导体层13。在氧化物半导体层13担载有色素。通过第一基材15以及氧化物半导体层13构成工作电极10。第一基材15由导电基板构成,并具有透明基板11、设置在透明基板11上的透明导电层(或者透明导电膜)12、设置在透明基板11上的绝缘材料33、以及设置在透明导电层12上的连接端子16。氧化物半导体层13由环状的单元密封部30A包围。透明基板11作为光电转换单元50A~50D的共用的透明基板而使用。即,透明基板11相对于光电转换单元50A~50D设置有一个。
如图2以及图4所示,透明导电层12由在相互绝缘的状态下设置的透明导电层12A~12F构成。即,透明导电层12A~12F彼此夹有槽90而配置。此处,透明导电层12A~12D分别构成作为多个光电转换单元50A~50D的第一电极的透明导电层12。另外透明导电层12E以沿着单元密封部30A折弯的方式配置。透明导电层12F是用于固定背板80的周边部80a的环状的透明导电层12(参照图1)。
如图4所示,透明导电层12A~12D均具有:具有侧边缘部12b的四边形状的主体部12a、和从主体部12a的侧边缘部12b向侧方突出的突出部12c。
如图2所示,透明导电层12A~12D中的透明导电层12C的突出部12c具有:相对于光电转换单元50A~50D的排列方向X向侧方伸出的伸出部12d、和从伸出部12d延设并隔着槽90与相邻的光电转换单元50D的主体部12a对置的对置部12e。
在光电转换单元50B中,透明导电层12B的突出部12c具有伸出部12d和对置部12e。另外在光电转换单元50A中,透明导电层12A的突出部12c具有伸出部12d和对置部12e。
此外,光电转换单元50D已经与光电转换单元50C连接,不存在其他应该连接的光电转换单元50。因此,在光电转换单元50D中,透明导电层12D的突出部12c不具有对置部12e。即透明导电层12D的突出部12c仅由伸出部12d构成。
其中,透明导电层12D还具有:用于将由光电转换元件100产生的电流向外部输出的第一电流输出部12f、以及将第一电流输出部12f与主体部12a连接并沿着透明导电层12A~12C的侧边缘部12b延伸的连接部12g。第一电流输出部12f在光电转换单元50A的周围相对于透明导电层12A配置于与透明导电层12B相反的一侧。
另一方面,透明导电层12E也具有用于将由光电转换元件100产生的电流向外部输出的第二电流输出部12h,第二电流输出部12h在光电转换单元50A的周围相对于透明导电层12A配置于与透明导电层12B相反的一侧。而且,第一电流输出部12f以及第二电流输出部12h在光电转换单元50A的周围隔着槽90B(90)而邻接地配置。此处,槽90由沿着透明导电层12的主体部12a的边缘部形成的第一槽90A、和沿着透明导电层12中除了主体部12a之外的部分的边缘部形成并与背板80的周边部80a交叉的第二槽90B构成。
另外,如图2所示,在透明导电层12A~12C的各突出部12c以及透明导电层12E上设置有连接端子16。各连接端子16具有:与导电材料60P连接并在单元密封部30A的外侧沿着单元密封部30A延伸的导电材料连接部16A、和从导电材料连接部16A在单元密封部30A的外侧沿着单元密封部30A延伸的导电材料非连接部16B。在本实施方式中,在透明导电层12A~12C中,连接端子16中的至少导电材料连接部16A设置在突起部12c的对置部12e上,与连接的相邻的光电转换单元50的主体部12a对置。在透明导电层12E中,连接端子16中的导电材料连接部16A与连接的相邻的光电转换单元50A的主体部12a对置。而且,导电材料非连接部16B的宽度比导电材料连接部16A的宽度窄。此处,导电材料连接部16A以及导电材料非连接部16B的宽度分别成为恒定。此外,导电材料连接部16A的宽度是指与导电材料连接部16A的延伸方向正交的方向的长度且是导电材料连接部16A的宽度中最狭窄的宽度,导电材料非连接部16B的宽度是指与导电材料非连接部16B的延伸方向正交的方向的长度且是导电材料非连接部16B的宽度中最狭窄的宽度。
另外,设置于光电转换单元50C的透明导电层12C的突出部12c上的连接端子16的导电材料连接部16A与相邻的光电转换单元50D的第二基材20的导电基板21经由导电材料60P而连接。导电材料60P以在单元密封部30A上通过的方式配置。同样,光电转换单元50B的连接端子16的导电材料连接部16A与相邻的光电转换单元50C的第二基材20的导电基板21经由导电材料60P连接,光电转换单元50A的连接端子16的导电材料连接部16A与相邻的光电转换单元50B的第二基材20的导电基板21经由导电材料60P连接,透明导电层12E上的连接端子16的导电材料连接部16A与相邻的光电转换单元50A的第二基材20的导电基板21经由导电材料60P连接。
另外,在第一电流输出部12f、第二电流输出部12h上分别设置有外部连接端子18a、18b。
如图1所示,单元密封部30A具有:设置于第一基材15与第二基材20之间的环状的第一单元密封部31A、以与第一单元密封部31A重叠的方式设置并与第一单元密封部31A共同夹持第二基材20的卡合边缘部20a的第二单元密封部32A。而且,如图5所示,邻接的第一单元密封部31A彼此经由密封连结部31d一体化而构成第一密封部31。换言之,第一密封部31由未设置于邻接的两个第二基材20之间的环状的部分(以下,称为“外侧密封部”)31a、设置于邻接的两个第二基材20之间并将外侧密封部31a的内侧开口31c分隔的部分(以下,称为“内侧密封部”)31b、以及将邻接的两个内侧密封部31b彼此连接的密封连结部31d构成。此处,第一单元密封部31A由将环状的外侧密封部31a的内侧开口31c分隔的内侧密封部31b和外侧密封部31a的一部分构成,并且包围氧化物半导体层13。内侧密封部31b以形成与光电转换单元50的数量相同数量的单元空间的方式形成。在本实施方式中,以形成四个光电转换单元50的方式设置有六个内侧密封部31b(参照图5)。此处,第一密封部31的外侧密封部31a的厚度t1大于内侧密封部的厚度t2(参照图7)。另外,密封连结部31d具有:具有与内侧密封部31b相同的厚度的密封连结部主体31e、和从密封连结部主体31e向邻接的两个DSC的第二基材20彼此间的缝隙S突出的突出部31f。即,密封连结部31d的最大厚度t3大于内侧密封部的厚度t2。
另外如图6所示,第二单元密封部32A彼此在邻接的第二基材20之间一体化,构成第二密封部32。第二密封部32由未设置于邻接的两个第二基材20之间的环状的部分(以下,称为“环状部”)32a、和设置于邻接的两个第二基材20之间并将环状的部分32a的内侧开口32c分隔的部分(以下,称为“分隔部”)32b构成。
另外如图1所示,在第一单元密封部31A与槽90之间,以进入邻接的透明导电层12A~12F彼此间的槽90并且跨越邻接的透明导电层12的方式设置有由玻璃粉构成的绝缘材料33。详细而言,绝缘材料33进入沿着槽90中的透明导电层12的主体部12a的边缘部形成的第一槽90A,并且也覆盖形成第一槽90A的主体部12a的边缘部。
如图7所示,内侧密封部31b的宽度w3比外侧密封部31a的宽度w1窄。并且,外侧密封部31a的宽度w1比密封连结部31d的宽度w4与由密封连结部31d连结的两个内侧密封部31b的宽度w3的合计宽度w2窄。另外,第二单元密封部32A与第一单元密封部31A粘合。
如图1所示,在第一基材15上设置有背板80。背板80包含:耐大气腐蚀性层、包含金属层的层叠体80A、以及相对于层叠体80A设置于与金属层相反的一侧并经由背板连结部14与第一基材15粘合的粘合部80B。此处,粘合部80B用于使背板80与第一基材15粘合,如图1所示,形成于层叠体80A的周边部即可。其中,粘合部80B也可以设置于层叠体80A中的光电转换单元50侧的整个面。背板80的周边部80a通过粘合部80B,经由背板连结部14与透明导电层12中的透明导电层12D、12E、12F连接。此处,粘合部80B与光电转换单元50的单元密封部30A分离。另外背板连结部14也与单元密封部30A分离。此外,在比背板80更靠内侧且单元密封部30A的外侧的空间未填充有电解质40。
另外如图2所示,在透明导电层12D中,以通过主体部12a、连接部12g以及电流输出部12f的方式延伸有具有比透明导电层12D低的电阻的集电布线17。该集电布线17配置为不与背板80和第一基材15的背板连结部14交叉。换言之,集电布线17相对背板连结部14配置于内侧。
此外,如图2所示,在各光电转换单元50A~50D分别以并列的方式连接有旁路二极管70A~70D。具体而言,旁路二极管70A固定在光电转换单元50A与光电转换单元50B之间的第二密封部32的分隔部32b上,旁路二极管70B固定在光电转换单元50B与光电转换单元50C之间的第二密封部32的分隔部32b上,旁路二极管70C固定在光电转换单元50C与光电转换单元50D之间的第二密封部32的分隔部32b上。旁路二极管70D固定在光电转换单元50D的单元密封部30A上。而且,以通过旁路二极管70A~70D的方式在第二基材20的导电基板21固定有导电材料60Q。另外,各个导电材料60P从旁路二极管70A、70B之间、旁路二极管70B、70C之间、旁路二极管70C、70D之间的导电材料60Q分支,分别与透明导电层12A上的导电材料连接部16A、透明导电层12B上的导电材料连接部16A、以及透明导电层12C上的导电材料连接部16A连接。另外,在光电转换单元50A的第二基材20的导电基板21也固定有导电材料60P,该导电材料60P将旁路二极管70A与透明导电层12E上的连接端子16的导电材料连接部16A连接。另外,旁路二极管70D经由导电材料60P与透明导电层12D连接。
另外,在各光电转换单元50的第二基材20上可以设置干燥剂(未图示),也可以不设置,但优选设置干燥剂。
根据上述光电转换元件100,外侧密封部31a的厚度t1大于内侧密封部的厚度t2,因此与外侧密封部31a的厚度t1在内侧密封部30b的厚度t2以下的情况相比,能够进一步使外侧密封部31a与第一基材15或者第二基材20之间的粘合力提高。因此,根据光电转换元件100,能够具有优越的耐久性。
另外,对于光电转换元件100而言,外侧密封部31a的厚度t1也大于内侧密封部31b的厚度t2,从而随着从外侧密封部31a朝向内侧密封部31b侧能够进一步缩小极间距离。因此,光电转换元件100能够具有优越的光电转换特性。
另外,对于光电转换元件100而言,即使内侧密封部31b的厚度t2小于外侧密封部31a的厚度t1,由于密封连结部31d具有比内侧密封部31b仅更厚突出部31f的量的厚度,所以通过内侧密封部31b与密封连结部31d连结,能够具有更优越的耐久性。另外,密封连结部31d具有:具有与内侧密封部31b相同的厚度的密封连结部主体31e、和从密封连结部主体31e向邻接的两个光电转换单元50的第二基材20彼此间的缝隙S突出的突出部31f,因此即使邻接的第二基材20彼此欲接触,其接触被密封连结部31d的突出部31f阻止,因此能够防止第二基材20彼此间的短路。
另外,对于光电转换元件100而言,沿着透明导电层12的边缘部形成有槽90,该槽90具有沿着配置于环状的单元密封部30A的内侧的透明导电层12的主体部12a的边缘部而形成的第一槽90A。而且,由玻璃粉构成的绝缘材料33进入该第一槽90A,并且该绝缘材料33也覆盖形成第一槽90A的主体部12a的边缘部。因此,在透明基板11的内部且槽90的下方的位置沿着槽90形成有裂缝,即使该裂缝直至主体部12a的边缘部,也可通过绝缘材料33充分抑制经过该裂缝的来自单元密封部30A的外部的水分的侵入。特别是,光电转换元件100覆盖形成第一槽90A的主体部12a的边缘部,进入第一槽90A的绝缘材料33由玻璃粉构成,因此与绝缘材料33为树脂的情况相比具有较高的密封性能。因此,根据光电转换元件100,能够具有优越的耐久性。
另外,对于光电转换元件100而言,以单元密封部30A与绝缘材料33重叠的方式配置。因此,与绝缘材料33配置为与单元密封部30A重叠的情况相比,能够进一步增加从光电转换元件100的受光面侧观察的有助于发电的部分的面积。因此,能够进一步使开口率提高。
另外,对于光电转换元件100而言,第一电流输出部12f以及第二电流输出部12h在光电转换单元50A的周围相对于透明导电层12A配置于与透明导电层12B相反的一侧,透明导电层12D的第一电流输出部12f以及透明导电层12E的第二电流输出部12h以彼此隔着槽90而邻接的方式配置。因此,在光电转换元件100中,能够在第一电流输出部12f以及第二电流输出部12h各自使外部连接端子18a、18b以邻接的方式配置。因此,能够使用于将电流从外部连接端子18a、18b向外部输出的连接器的数量成为一个。即,假设在第一电流输出部12f相对于透明导电层12D配置于与透明导电层12C相反的一侧的情况下,第一电流输出部12f以及第二电流输出部12h相互较远地离开地配置,因此外部连接端子18a、18b也较远地离开地配置。该情况下,为了从光电转换元件100输出电流,需要与外部连接端子18a连接的连接器和与外部连接端子18b连接的连接器这两个连接器。但是,根据光电转换元件100,能够使外部连接端子18a、18b以邻接的方式配置,因此连接器为一个即可。因此,根据光电转换元件100,能够实现省空间化。另外,光电转换元件100若在低照度下使用,则发电电流较小。具体而言,发电电流为2mA以下。因此,即使将光电转换单元50A~50D的两端的光电转换单元50A、50D中的一端侧的光电转换单元50D的透明导电层12D的一部分在与另一端侧的光电转换单元50A的第二基材20的导电基板21电连接的第二电流输出部12h的旁边隔着槽90作为第一电流输出部12f而配置,也能够充分地抑制光电转换元件100的光电转换性能的降低。
另外,对于光电转换元件100而言,光电转换单元50A~50D沿着X方向排列为一列,光电转换单元50A~50D的两端的光电转换单元50A、50D中的一端侧的光电转换单元50D的透明导电层12D具有:设置于单元密封部30A的内侧的主体部12a、第一电流输出部12f、以及将主体部12a与第一电流输出部12f连接的连接部12g。因此,与以使作为光电转换单元50A~50D的一部分的光电转换单元50C、50D在中途折回、并使光电转换单元50A和光电转换单元50D它们彼此邻接的方式配置的情况相比,能够进一步缩短为了连接邻接的两个光电转换单元50彼此而沿着光电转换单元50A~50D的排列方向(图2的X方向)设置的连接端子16的设置区域,能够进一步实现省空间化。另外,根据光电转换元件100,在该光电转换元件100在低照度环境下使用的情况下,通常,发电电流较小,因此光电转换元件100还具有将主体部12a与第一电流输出部12f连接的第一连接部12g,也能够充分抑制光电转换特性的降低。
另外,对于光电转换元件100而言,集电布线17以不与背板80和第一基材15的背板连结部14交叉的方式配置。集电布线17一般为多孔质,因此具有通气性,水蒸气等气体能够透过。但是,集电布线17以不与背板80和第一基材15的背板连结部14交叉的方式配置。因此,能够防止水蒸气等从外部通过集电布线17侵入背板80与第一基材15之间的空间。其结果,光电转换元件100能够具有优越的耐久性。另外,集电布线17具有比透明导电层12D低的电阻,因此即使发电电流较大,也能够充分抑制光电转换特性的降低。
另外,在光电转换元件100在温度变化较大的环境下放置的情况下,连接端子16的宽度越窄,连接端子16越难以从透明导电层12的突出部12c剥离。在这一点上,对于光电转换元件100而言,连接端子16中的导电材料非连接部16B具有比与导电材料60P连接的导电材料连接部16A窄的宽度。因此,连接端子16中的导电材料非连接部16B难以从透明导电层12的突出部12c剥离。因此,假设导电材料连接部16A从透明导电层12的突出部12c剥离,导电材料非连接部16B也不会从透明导电层12剥离而能够维持相对于透明导电层12的连接。另外,即使导电材料连接部16A从透明导电层12的突出部12c剥离,光电转换元件100也能够正常工作。因此,根据光电转换元件100,能够提高连接可靠性。另外,与邻接的两个光电转换单元50中的一方的光电转换单元50的第二基材20的导电基板21连接的导电材料60P与另一方的光电转换单元50的突出部12c上的导电材料连接部16A连接,导电材料连接部16A在突出部12c上设置于单元密封部30A的外侧。即,邻接的两个光电转换单元50彼此的连接在单元密封部30A的外侧进行。因此,根据光电转换元件100,能够使开口率提高。
另外,对于光电转换元件100而言,在光电转换单元50A~50D中的与相邻的光电转换单元50连接的光电转换单元50中,突出部12c具有从主体部12a向侧方伸出的伸出部12d、和从伸出部12d延伸并与相邻的光电转换单元50的主体部12a对置的对置部12e,连接端子16中至少导电材料连接部16A设置在对置部12e上。
该情况下,连接端子16中至少导电材料连接部16A设置在与相邻的光电转换单元50的主体部12a对置的对置部12e上,因此与连接端子16中至少导电材料连接部16A未设置在与相邻的光电转换单元50的主体部12a对置的对置部12e上的情况不同,能够充分地防止与导电材料连接部16A连接的导电材料60P横穿相邻的光电转换单元50的第二基材20的导电基板21。其结果,能够充分地防止邻接的光电转换单元50彼此间的短路。
另外,对于光电转换元件100而言,导电材料连接部16A以及导电材料非连接部16B均沿着单元密封部30A配置。因此,与将导电材料连接部16A以及导电材料非连接部16B沿着从单元密封部30A远离的方向配置的情况相比,能够节省连接端子16所需要空间。
另外,对于光电转换元件100而言,背板80的粘合部80B与光电转换单元50的单元密封部30A分离。因此,粘合部80B在低温时收缩,由此拉动单元密封部30A,从而可充分地抑制在单元密封部30A与第一基材15或者与第二基材20的界面施加过大的应力。另外,在高温时,粘合部80B通过膨胀按压单元密封部30A,从而可充分地抑制在单元密封部30A与第一基材15或者与第二基材20的界面施加过大的应力。即,高温时低温时,均可充分地抑制在单元密封部30A与第一基材15或者与第二基材20的界面施加过大的应力。因此,光电转换元件100能够具有优越的耐久性。
另外,对于光电转换元件100而言,内侧密封部31b的宽度w3比外侧密封部31a的宽度w1窄。因此,能够更加充分地提高光电转换元件100的开口率。另外,对于光电转换元件100而言,邻接的第一单元密封部31A彼此、以及邻接的第二单元密封部32A彼此在邻接的第二基材20之间一体化。此处,若邻接的第一单元密封部31A彼此未一体化,则在邻接的光电转换单元50之间,相对于大气露出的密封部成为两个位置。与此相对地,在光电转换元件100中,邻接的第一单元密封部31A彼此一体化,因此在邻接的光电转换单元50之间,相对于大气露出的密封部成为一个位置。即,第一密封部31由外侧密封部31a、内侧密封部31b以及密封连结部31d构成,因此在邻接的光电转换单元50之间,相对于大气露出的密封部仅成为密封连结部31d的一个位置。另外,第一单元密封部31A彼此一体化,从而从大气至电解质40的水分等侵入距离增加。因此,能够充分地减少在邻接的光电转换单元50之间从光电转换单元50的外部侵入的水分、空气的量。即,能够充分地提高光电转换元件100的密封性能。另外,根据光电转换元件100,邻接的第一单元密封部31A彼此一体化。因此,即使内侧密封部31b的宽度w3比外侧密封部31a的宽度w1狭窄,也能够确保其内侧密封部31b以及密封连结部31d中充分的密封宽度。即,根据光电转换元件100,能够提高开口率,并且充分地增大第一单元密封部31A与第一基材15的粘合强度、以及第一单元密封部31A与第二基材20的粘合强度。其结果,能够提高开口率,即使在光电转换元件100在高温下使用的情况下电解质40膨胀而施加有从第一单元密封部31A的内侧朝向外侧的过大的应力,也能够充分地抑制第一单元密封部31A从第一基材15以及第二基材20的剥离,能够具有优越的耐久性。
另外,对于光电转换元件100而言,外侧密封部31a的宽度w1比合计宽度w2窄。该情况下,与外侧密封部31a的宽度w1大于或等于合计宽度w2的情况相比,能够进一步使开口率提高。此外,外侧密封部31a具有比内侧密封部31b厚的厚度,因此即使使外侧密封部31a的宽度w1比合计宽度w2窄,也能够确保充分的耐久性。
另外,在光电转换元件100中,第二单元密封部32A与第一单元密封部31A粘合,第二基材20的卡合边缘部20a被第一单元密封部31A与第二单元密封部32A夹持。因此,即使相对于第二基材20作用有从工作电极10离开的方向的应力,通过第二单元密封部32A也可充分地抑制其剥离。另外,第二密封部32的分隔部32b通过邻接的第二基材20彼此间的缝隙S而粘合于第一单元密封部31A,因此能够可靠地防止邻接的光电转换单元50的第二基材20彼此接触。
接下来,对第一基材15、氧化物半导体层13、背板连结部14、色素、第二基材20、单元密封部30A、绝缘材料33、电解质40、导电材料60P、60Q、背板80以及干燥剂详细地进行说明。
<第一基材>
第一基材15由导电基板构成,并具有透明基板11、透明导电层12、绝缘材料33以及连接端子16。
(透明基板)
构成透明基板11的材料例如是透明的材料即可,作为这样的透明的材料,例如可举出硼硅玻璃、钠钙玻璃、白玻璃、石英玻璃等玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、以及聚醚砜(PES)等。透明基板11的厚度可根据光电转换元件100的尺寸适当地决定,没有特别限定,例如为50~10000μm的范围即可。
(透明导电层)
作为透明导电层12所包含的材料可举出,例如锡掺杂氧化铟(ITO)、氧化锡(SnO2)、氟掺杂氧化锡(FTO)等导电金属氧化物。透明导电层12可以由单层,也可以由包括不同的导电金属氧化物的多个层的层叠体构成。在透明导电层12由单层构成的情况下,透明导电层12具有较高的耐热性以及耐药品性,因此优选包含FTO。透明导电层12也可以进一步包含玻璃粉。透明导电层12的厚度例如为0.01~2μm的范围即可。
另外,透明导电层12中的透明导电层12D的连接部12g的电阻值没有特别限制,但优选为由下述式(1)表示的电阻值以下。
电阻值=串联连接的光电转换单元50的数量×120Ω(1)
该情况下,与连接部12g的电阻值超过上述式(1)所表示的电阻值的情况相比,能够充分地抑制光电转换元件100的性能降低。在本实施方式中,光电转换单元50的数量为四个,因此上述式(1)所表示的电阻值为480Ω,因此连接部12g的电阻值优选为480Ω以下。
(绝缘材料)
绝缘材料33的厚度通常为10~30μm,优选为15~25μm。
(连接端子)
连接端子16包括金属材料。作为金属材料,例如可举出银、铜以及铟等。这些也可以单独使用或者将2种以上组合使用。
另外,连接端子16可以由与导电材料60P相同的材料构成,也可以由不同的材料构成,但优选由相同的材料构成。
该情况下,连接端子16以及导电材料60P由相同的材料构成,因此能够进一步充分提高连接端子16与导电材料60P的紧贴性。因此,能够进一步提高光电转换元件100的连接可靠性。
对于连接端子16而言,只要导电材料非连接部16B的宽度比导电材料连接部16A的宽度窄没有特别限制,优选为导电材料连接部16A的宽度的1/2以下。
该情况下,与导电材料非连接部16B的宽度超过导电材料连接部16A的宽度的1/2的情况相比,能够进一步提高光电转换元件100的连接可靠性。
导电材料连接部16A的宽度没有特别限制,优选为0.5~5mm,进一步优选为0.8~2mm。
<氧化物半导体层>
氧化物半导体层13由氧化物半导体粒子构成。氧化物半导体粒子由例如二氧化钛(TiO2)、氧化硅(SiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化钨(WO3)、氧化铌(Nb2O5)、钛酸锶(SrTiO3)、氧化锡(SnO2)、氧化铟(In3O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化镓(Ta2O5)、氧化镧(La2O3)、氧化钇(Y2O3)、氧化钬(Ho2O3)、氧化铋(Bi2O3)、氧化铈(CeO2)、氧化铝(Al2O3)或者这些的2种以上构成。
氧化物半导体层13通常由用于吸收光的吸收层构成,但也可以由吸收层和使透过吸收层的光反射而返回至吸收层的反射层构成。
氧化物半导体层13的厚度为例如0.5~50μm即可。
<背板连结部>
构成背板连结部14的材料只要能够将背板80与透明导电层12粘合没有特别限制,作为构成背板连结部14的材料,能够使用例如玻璃粉、与用于密封部31A的树脂材料相同的树脂材料等。其中,背板连结部14优选为玻璃粉。玻璃粉具有比树脂材料高的密封性能,因此能够有效地抑制来自背板80的外侧的水分等的侵入。
<色素>
作为色素,例如可举出具有包含联吡啶构造、三联吡啶构造等的配体的钌配合物、卟啉、曙红、若丹明、部花青等有机色素等的光敏化色素;卤化铅系钙钛矿结晶等的有机-无机复合色素等。作为卤化铅系钙钛矿,可使用例如CH3NH3PbX3(X=Cl,Br,I)。其中,作为色素,优选具有由包含三联吡啶构造的配体的钌配合物构成的光敏化色素。该情况下,能够进一步提高光电转换元件100的光电转换特性。此外,在色素由光敏化色素构成的情况下,光电转换元件100由色素敏化光电转换元件构成,光电转换单元50由色素敏化光电转换单元构成。此处,作为色素敏化光电转换元件,可举出利用太阳光进行发电的色素敏化光电转换元件即色素敏化太阳电池模块(DSC模块)、以及利用屋内灯等不是太阳光的光进行发电的色素敏化光电转换元件。另外,作为色素敏化光电转换单元,可举出利用太阳光进行发电的色素敏化光电转换单元即色素敏化太阳电池(DSC)、以及利用屋内灯等不是太阳光的光进行发电的色素敏化光电转换单元。
<第二基材>
第二基材20如上述那样,具备:作为第二电极的导电基板21、设置于导电基板21中的第一基材15侧而促进第二基材20的表面的还原反应的导电性的催化剂层22。
导电基板21由金属基板构成,金属基板由金属材料例如钛、镍、白金、钼、钨、铝、不锈钢等耐腐蚀性的金属材料构成。导电基板21的厚度根据光电转换元件100的尺寸适当地决定,没有特别限定,可以为例如0.005~0.1mm。
催化剂层22由白金、碳系材料或者导电性高分子等构成。此处,作为碳系材料,优选使用碳纳米管。
<密封部>
单元密封部30A由第一单元密封部31A和第二单元密封部32A构成。
作为构成第一单元密封部31A的材料,例如可举出含有离聚物、乙烯-乙烯基乙酸酐共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-乙烯基醇共聚物等改性聚烯烃树脂、紫外线固化树脂、以及乙烯基醇聚合物等树脂。
在第一单元密封部31A中,外侧密封部31a的厚度t1相对于内侧密封部31b的厚度t2之比(t1/t2)可以大于1,t1/t2优选为1.1~2.0,更优选为1.1~1.5。若t1/t2为1.1~2.0,则与t1/t2不在上述范围的情况相比,能够具有更优越的耐久性。
内侧密封部31b的厚度t2通常为40~90μm,优选为60~80μm。
另外,密封连结部31d的突出部31f距密封连结主体31e的高度没有特别限定,但优选为第二基材20的厚度的5~100%,更优选为20~80%。该情况下,能够有效地确保密封连结部31d与第一基材15或者与第二基材20的粘合力。因此,内侧密封部31b与密封连结部31d连结,从而能够具有更优越的耐久性。另外,即使邻接的第二基材20彼此欲接触,也可通过密封连结部31d的突出部31f有效地阻止其接触。因此,能够有效地防止第二基材20彼此间的短路。
优选,内侧密封部31b的宽度w3大于或等于外侧密封部31a的宽度w1的25%且不足100%。该情况下,与内侧密封部31b的宽度w3不足外侧密封部31a的宽度w1的25%的情况相比,能够具有更优越的耐久性。
在光电转换元件100中,优选外侧密封部31a的宽度w1大于合计宽度w2的50%且不足100%,更优选大于或等于80%且不足100%。该情况下,外侧密封部31a的宽度w1不足合计宽度w2的100%,因此与外侧密封部31a的宽度w1大于或等于合计宽度w2的100%的情况相比,能够进一步提高开口率。另一方面,与外侧密封部31a的宽度w1小于或等于合计宽度w2的50%的情况相比,从大气至电解质40的水分等的侵入距离进一步增加。因此,能够更充分地抑制水分从外部通过处于邻接的光电转换单元50间的内侧密封部31b以及密封连结部31d侵入。
该情况下,能够使较大的开口率和优越的耐久性平衡。
作为构成第二单元密封部32A的材料,与第一单元密封部31A相同,例如可举出含有离聚物、乙烯-乙烯基乙酸酐共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-乙烯基醇共聚物等的改性聚烯烃树脂、紫外线固化树脂、以及乙烯基醇聚合物等树脂。
第二单元密封部32A的厚度通常为20~45μm,优选为30~40μm。
<电解质>
电解质40例如含有碘离子/碘化物离子(例如I-/I3 -)等氧化还原电偶和有机溶剂。作为有机溶剂,能够使用乙腈、甲氧基乙腈、甲氧基丙腈、丙腈、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、正戊腈、新戊腈、戊二腈、甲基丙烯腈、异丁腈、苯基乙腈、丙烯腈、琥珀腈、乙二腈、戊腈、己二腈等。作为氧化还原电偶,除了碘离子/碘化物离子(例如I-/I3 -)之外,例如还可举出溴离子/溴化物离子、锌配合物、铁配合物、钴配合物等氧化还原电偶。另外,电解质40可以使用离子液代替有机溶剂。作为离子液体,例如可使用吡啶盐、咪唑盐、三唑盐等已知的碘盐且在室温左右处于熔融状态的常温熔融盐。作为这样的常温熔融盐,例如优选使用1-己基-3-甲基碘化咪唑1-乙基-3-丙基碘化咪唑二甲基碘化咪唑乙基甲基碘化咪唑二甲基丙基碘化咪唑丁基甲基碘化咪唑或甲基丙基碘化咪唑
另外,电解质40可以使用上述离子液与上述有机溶剂的混合物,取代上述有机溶剂。
另外,能够向电解质40加入添加剂。作为添加剂,LiI,I2,4-t-叔丁基吡啶、硫氰酸胍、1-甲基苯并咪唑、1-丁基苯并咪唑等。
此外,作为电解质40,也可使用在上述电解质中混炼Si02、Ti02、碳纳米管等纳米粒子而成为凝胶状的准固态电解质,即纳米复合凝胶电解质,另外,还可使用利用聚偏氟乙烯、聚环氧乙烷衍生物、氨基酸衍生物等有机系凝胶化剂进行凝胶化而成的电解质。
此外,电解质40优选含有由碘离子/碘化物离子(例如I-/I3 -)构成的氧化还原电偶,碘化物离子(例如I3 -)的浓度为0.006mol/升以下,更优选0~6×10-6mol/升,进一步优选0~6×10-8mol/升。该情况下,运送电子的碘化物离子(例如I3 -)的浓度低,因此能够进一步减少泄漏电流。因此,能够进一步增加开路电压,因此能够进一步提高光电转换特性。
<导电材料>
作为导电材料60P、60Q,例如可使用金属膜。作为构成金属膜的金属材料,例如能够使用银或者铜等。
<背板>
背板80如上述那样,包括:具有耐大气腐蚀性层和金属层的层叠体80A、以及设置于层叠体80A的光电转换单元50侧的面并将层叠体80A与背板连结部14粘合的粘合部80B。
耐大气腐蚀性层例如可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯或者聚对苯二甲酸丁二醇酯构成。
耐大气腐蚀性层的厚度可以为例如50~300μm。
金属层可以由例如含有铝的金属材料构成。金属材料通常由铝单体构成,但也可以由铝和其他金属的合金构成。作为其他金属,例如可举出铜、锰、锌、镁、铅以及铋。具体而言,优选在98%以上的纯铝微量添加了其他金属的1000系列铝。这是因为,该1000系列铝与他铝合金比较,廉价且加工性优越。
金属层的厚度没有特别限制,可以为例如12~30μm。
层叠体80A可以进一步包括树脂层。作为构成树脂层的材料,例如可举出丁基橡胶、丁腈橡胶、热塑性树脂等。它们能够单独使用或者将2种以上组合使用。树脂层可以形成于金属层中与耐大气腐蚀性层相反的一侧的表整个面,也可以仅形成于周边部。
作为构成粘合部80B的材料,例如可举出丁基橡胶、丁腈橡胶、热塑性树脂等。它们能够单独使用或者将2种以上组合使用。粘合部80B的厚度没有特别限制,但可以为例如300~1000μm。
<干燥剂>
干燥剂可以为片状,也可以为粒状。干燥剂例如只要吸收水分即可,作为干燥剂,例如可举出硅胶、氧化铝、沸石等。
接下来,参照图4、图8以及图9对光电转换元件100的制造方法进行说明。图9是表示用于形成图5的第一密封部的第一密封部形成体的俯视图。
首先准备一个透明基板11。
接下来,准备在透明基板11上形成透明导电层而成的层叠体。
作为透明导电层的形成方法,可使用溅射法、蒸镀法、喷雾热分解法或者CVD法等。
接下来,如图4所示,在透明导电层形成槽90,形成彼此隔着槽90而以绝缘状态配置的透明导电层12A~12F。具体而言,作为与光电转换单元50A~50D对应的第一电极的四个透明导电层12A~12D形成为具有四边形状的主体部12a以及突出部12c。此时,对于与光电转换单元50A~50C对应的透明导电层12A~12C而言,突出部12c不仅具有伸出部12d,还具有从伸出部12d延伸而与相邻的光电转换单元50的主体部12a对置的对置部12e。另外,透明导电层12D形成为,不仅具有四边形状的主体部12a以及伸出部12d,还具有第一电流输出部12f、和连接第一电流输出部12f与主体部12a的连接部12g。此时,第一电流输出部12f以相对于透明导电层12A配置于与透明导电层12B相反的一侧的方式形成。另外,透明导电层12E以形成有第二电流输出部12h的方式形成。此时,第二电流输出部12h以相对于透明导电层12A而配置于与透明导电层12B相反的一侧并且隔着槽90而配置于第一电流输出部12f的旁边的方式形成。
槽90例如能够通过使用YAG激光或者CO2激光等作为光源的激光划线法形成。这样,在透明基板11上形成透明导电层12。
接下来,在透明导电层12A~12C中的突出部12c上形成由导电材料连接部16A和导电材料非连接部16B构成的连接端子16的先驱体。具体而言,连接端子16的先驱体以导电材料连接部16A设置在对置部12e上的方式形成。另外,在透明导电层12E也形成连接端子16的先驱体。另外,导电材料非连接部16B的先驱体以比导电材料连接部16A的宽度窄的方式形成。连接端子16的先驱体例如能够通过涂覆银膏并使其干燥而形成。
另外,在透明导电层12D的连接部12g上形成集电布线17的先驱体。集电布线17的先驱体例如能够通过涂覆银膏并使其干燥而形成。
另外,在透明导电层12D的第一电流输出部12f、第二电流输出部12h上分别形成用于将电流向外部输出的外部连接用端子18a、18b的先驱体。外部连接用端子的先驱体例如能够通过涂覆银膏并使其干燥而形成。
另外,以进入沿着主体部12a的边缘部形成的第一槽90A且覆盖主体部12a的边缘部的方式形成由玻璃粉构成的绝缘材料33的先驱体。绝缘材料33例如能够通过涂覆含有玻璃粉的膏状物并使其干燥而形成。
另外,为了固定背板80,与绝缘材料33同样,以包围绝缘材料33的方式且以通过透明导电层12D、透明导电层12E、透明导电层12F的方式形成环状的背板连结部14的先驱体。
另外,在透明导电层12A~12D的各自的主体部12a上形成氧化物半导体层13的先驱体。氧化物半导体层13的先驱体能够通过印刷了含有氧化物半导体粒子的氧化物半导体层形成用膏状物后并使其干燥而形成。
氧化物半导体层形成用膏状物除了氧化物半导体粒子之外,还包含聚乙二醇等树脂以及松油醇等溶剂。
作为氧化物半导体层形成用膏状物的印刷方法,例如能够使用丝网印刷法、刮刀法或者棒涂法等。
最后,将连接端子16的先驱体、绝缘材料33的先驱体、背板连结部14的先驱体、氧化物半导体层13的先驱体一并烧制,形成连接端子16、绝缘材料33、背板连结部14以及氧化物半导体层13。
此时,烧制温度根据氧化物半导体粒子、玻璃粉的种类而不同,但通常为350~600℃,烧制时间也根据氧化物半导体粒子、玻璃粉的种类而不同,但通常为1~5小时。
这样,如图8所示,形成有用于固定背板80的背板连结部14,得到具有第一基材15的工作电极10。
接下来,使工作电极10的氧化物半导体层13担载色素。因此,使工作电极10浸渍于含有色素的溶液中,使该色素吸附于氧化物半导体层13后利用上述溶液的溶剂成分冲洗多余的色素并使其干燥,由此可以使色素吸附于氧化物半导体层13。其中,即使在将含有色素的溶液涂覆于氧化物半导体层13后使其干燥由此使色素吸附于氧化物半导体层13,也能够使色素担载于氧化物半导体层13。
接下来,在氧化物半导体层13上配置电解质40。
接下来,如图9所示,准备用于形成第一密封部31的第一密封部形成体131。第一密封部形成体131能够通过准备由构成第一密封部31的材料构成的一片密封用树脂膜并在该密封用树脂膜形成与光电转换单元50的数量对应的四边形状的开口131a而得到。第一密封部形成体131具有使多个第一密封部形成体131A一体化而成的构造。
另外,使该第一密封部形成体131粘合在第一基材15上。此时,第一密封部形成体131以与构成第一基材15的绝缘材料33重叠的方式粘合。第一密封部形成体131向第一基材15的粘合能够通过使第一密封部形成体131加热熔融来进行。另外,第一密封部形成体131以透明导电层12的主体部12a配置于第一密封部形成体131的内侧的方式粘合于第一基材15。
另一方面,准备与光电转换单元50的数量相同的第二基材20。
第二基材20能够通过在作为第二电极的导电基板21上形成促进第二基材20的表面的还原反应的导电性的催化剂层22而得到。
接下来,再准备一个上述的第一密封部形成体131。而且,以堵塞第一密封部形成体131的各开口131a的方式分别贴合多个第二基材20。
接下来,使粘合于第二基材20的第一密封部形成体131与粘合于第一基材15的第一密封部形成体131重叠,对第一密封部形成体131进行加压并且加热熔融。这样在第一基材15与第二基材20之间形成有第一密封部31。此时,以外侧密封部31a的厚度t1大于内侧密封部31b的厚度t2的方式并且以密封连结部31d的最大厚度t3大于内侧密封部的厚度t2的方式形成第一密封部31。另外,此时,以内侧密封部31b的宽度w3比外侧密封部31a的宽度w1窄的方式形成第一密封部31。此外,此时,以外侧密封部31a的宽度w1比合计宽度w2窄的方式形成第一密封部31。在使第一密封部形成体131加压以及加热时所使用的热模的表面设置凹凸部,在对外侧密封部31a进行加压的部分与对内侧密封部31b进行加压的部分之间设置高度或者深度之差,在利用热模对第一密封部形成体131进行了加压时在外侧密封部31a的厚度t1与内侧密封部31b的厚度t2之间产生差,在使第一密封部形成体131加压以及加热时使用利用热电偶能够进行温度控制且利用位移控制能够调节加压力的装置,利用埋入加热器的密封夹具对第一密封部形成体进行加热以及加压,由此能够调整外侧密封部31a的厚度t1以及内侧密封部的厚度t2。另外,密封连结部31d的最大厚度t3能够通过在使第一密封部形成体131加压以及加热时调整加压力来进行调整。另外,外侧密封部31a的宽度w1、合计宽度w2、内侧密封部31b的宽度w3能够通过改变氧化物半导体层13的图案形状(欲变更w2以及w1的情况)、第一密封部形成体131的图案形状、第二基材20的位置或者尺寸进行调节。第一密封部31的形成可以在大气压下也可以在减压下进行,但优选在减压下进行。
接下来,准备第二密封部32(参照图6)。第二密封部32具有使多个第二单元密封部32A一体化而成的构造。通过准备一片密封用树脂膜,并在该密封用树脂膜形成与光电转换单元50的数量对应的四边形状的开口32c能够得到第二密封部32。第二密封部32以与第一密封部31共同夹持第二基材20的卡合边缘部20a的方式贴合于第二基材20。第二密封部32的朝第二基材20的粘合能够通过使第二密封部32加热熔融来进行。
作为密封用树脂膜,例如可举出含有离聚物、乙烯-乙烯基乙酸酐共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-乙烯基醇共聚物等的改性聚烯烃树脂、紫外线固化树脂、以及乙烯基醇聚合物等树脂。用于第二密封部32的形成的密封用树脂膜的构成材料可以与用于第一密封部31的形成的密封用树脂膜的构成材料相同,也可以不同。用于第二密封部32的形成的密封用树脂膜的构成材料在与用于第一密封部31的形成的密封用树脂膜的构成材料不同的情况下,用于第二密封部32的形成的密封用树脂膜的构成材料优选具有比用于第一密封部31的形成的密封用树脂膜的构成材料更高的熔点。该情况下,第二单元密封部32A比第一单元密封部31A硬,因此能够有效地防止邻接的光电转换单元50的第二基材20彼此的接触。另外,第一单元密封部31A比第二单元密封部32A软,因此能够有效地缓和施加于单元密封部30A的应力。
接下来,在第二密封部32的分隔部32b固定旁路二极管70A、70B、70C。另外,在光电转换单元50D的单元密封部30A上也固定旁路二极管70D。
另外,以通过旁路二极管70A~70D的方式将导电材料60Q固定于光电转换单元50B~50D的第二基材20的导电基板21。而且以分别连接旁路二极管70A、70B间、旁路二极管70B、70C间、旁路二极管70C、70D间的各导电材料60Q与透明导电层12A上的导电材料连接部16A、透明导电层12B上的导电材料连接部16A、透明导电层12C上的导电材料连接部16A的方式形成导电材料60P。另外,以连接透明导电层12E上的导电材料连接部16A与旁路二极管70A的方式在光电转换单元50A的第二基材20的导电基板21固定导电材料60P。并且,通过导电材料60P连接透明导电层12D与旁路二极管70D。
此时,对于导电材料60P而言,准备含有构成导电材料60P的金属材料的膏状物,从第二基材20遍及相邻的光电转换单元50的连接端子16的导电材料连接部16A涂覆该膏状物并使其固化。对于导电材料60Q而言,准备含有构成导电材料60Q的金属材料的膏状物,以在各第二基材20上连结邻接的旁路二极管的方式涂覆该膏状物并使其固化。此时,作为上述膏状物,从避开对色素的负面影响的观点出发,优选使用在90℃以下的温度能够固化的低温固化型的膏状物。
最后,准备背板80,使该背板80的周边部80a粘合于背板连结部14。此时,以背板80的粘合部80B与光电转换单元50的单元密封部30A分离的方式配置背板80。
如以上那样得到光电转换元件100。
此外,在上述的说明中,为了形成连接端子16、绝缘材料33、背板连结部14,以及氧化物半导体层13,使用一并烧制连接端子16的先驱体、绝缘材料33的先驱体、背板连结部14的先驱体、氧化物半导体层13的先驱体的方法,连接端子16、绝缘材料33、背板连结部14、以及氧化物半导体层13也可以分别对先驱体进行烧制而形成。
本发明不限定于上述实施方式。例如上述实施方式中,光电转换单元50A~50D沿着图2的X方向排列为一列,但也可以如图10所示的光电转换元件200那样,使作为光电转换单元50A~50D的一部分的光电转换单元50C、50D在中途折回,使光电转换单元50A与光电转换单元50D以它们相互邻接的方式配置。该情况下,透明导电层12D与光电转换元件100不同,不需要在主体部12a与第一电流输出部12f之间设置连接部12g。因此,也不需要设置集电布线17。
另外,在上述实施方式中,与背板80和第一基材15的背板连结部14交叉的第二槽90B未被由玻璃粉构成的绝缘材料33覆盖,但也可以如图11所示的光电转换元件300那样,优选第二槽90B被由玻璃粉构成的绝缘材料33覆盖。此外,图11中,省略背板80。如图11所示,若第二槽90B与背板连结部14交叉,则水分能够通过该第二槽90B侵入背板80与第一基材15之间的空间。该情况下,绝缘材料33进入第二槽90B,绝缘材料33也覆盖透明导电层12中除了主体部12a的部分的边缘部,从而能够充分地抑制从背板80的外侧朝内侧的水分的侵入。因此,能够充分地抑制侵入背板80与第一基材15之间的空间的水分通过单元密封部30A而进入单元密封部30A的内侧。因此,能够充分地抑制光电转换元件300的耐久性的降低。
另外,在上述实施方式中,第一电流输出部12f以及第二电流输出部12h配置在光电转换单元50A侧的周围,但也可以如图12所示的光电转换元件400的那样,第一电流输出部12f以及第二电流输出部12h配置在光电转换单元50D侧的周围。该情况下,第一电流输出部12f以相对于透明导电层12D的主体部12a向与光电转换单元50C相反的一侧突出直至单元密封部30A的外侧的方式设置。另一方面,第二电流输出部12h相对于透明导电层12D的主体部12a设置于与光电转换单元50C相反的一侧。另外,作为第二连接部的连接部12i沿着透明导电层12A~12D延伸,该连接部12i连接第二电流输出部12f与光电转换单元50A的第二基材20的导电基板21。具体而言,在连接部12i上沿着连接部12i设置有集电布线417,将该集电布线417与从旁路二极管70A延伸的导电材料60P连接。通过该光电转换元件400,也能够实现具有优越的光电转换特性并且省空间化。此外,在这种情况下,连接部12i的电阻值优选为由下述式(1)所示出的电阻值以下,这一点与上述实施方式相同。
电阻值=串联连接的光电转换单元50的数量×120Ω(1)
另外,在上述实施方式中,槽90具有第二槽90B,但第二槽90B也可以不一定形成。
另外,在上述实施方式中,连接端子16的导电材料连接部16A以及导电材料非连接部16B的宽度成为恒定,但导电材料连接部16A以及导电材料非连接部16B的宽度也可以分别沿着连接端子16的延伸方向变化。例如导电材料非连接部16B中的从距导电材料连接部16A最远侧的端部朝向最近侧的端部而宽度单调增加,但也可以导电材料连接部16A中从导电材料非连接部16B侧的端部朝向距导电部件非连接部16B最远侧的端部而宽度单调增加。
另外,在上述实施方式中,导电材料连接部16A以及导电材料非连接部16B分别沿着单元密封部30A设置,但它们也可以以向从单元密封部30A远离的方向延伸的方式形成。其中,该情况下,优选导电材料连接部16A配置于比导电材料非连接部16B更靠近单元密封部30A的位置。该情况下,能够进一步缩短导电材料60P。
或者,在形成于透明导电层12A~12C上的连接端子16中,导电材料非连接部16B的延伸方向也可以配置为与导电材料连接部16A的延伸方向正交。
另外,导电材料连接部16A的宽度也可以在导电材料非连接部16B的宽度以下。
另外,在上述实施方式中,上述光电转换元件具有连接端子16,但也可以不具有连接端子16。
另外,在上述实施方式中,第二单元密封部32A粘合于第一单元密封部31A,但第二单元密封部32A也可以不粘合于第一单元密封部31A。
另外,在上述实施方式中,单元密封部30A由第一单元密封部31A和第二单元密封部32A构成,但第二单元密封部32A也可以省略。
另外,在上述实施方式中,外侧密封部31a的宽度w1比合计宽度w2窄,但外侧密封部31a的宽度w1也可以大于或等于合计宽度w2。
另外,在上述实施方式中,密封连结部31d的最大厚度t3大于内侧密封部的厚度t2,但密封连结部31d的最大厚度t3也可以小于或等于内侧密封部的厚度t2。
另外,在上述实施方式中,背板80与透明导电层12经由由玻璃粉构成的背板连结部14粘合,但背板80与透明导电层12并非一定需要经由背板连结部14粘合。
另外,在上述实施方式中,背板连结部14与绝缘材料33分离,但它们也可以均由玻璃粉构成并一体化。该情况下,即使在背板80与第一基材15之间的空间侵入了水分,背板连结部14与第一基材15之间的界面、单元密封部30A与第一基材15之间的界面也不存在。另外,绝缘材料33和背板连结部14均由玻璃粉构成,与树脂相比具有较高的密封性能。因此,能够充分地抑制通过了背板连结部14与第一基材15之间的界面、绝缘材料33与第一基材15之间的界面的水分的侵入。
另外,在上述实施方式中,绝缘材料33由玻璃粉构成,但构成绝缘材料33的材料只要具有比构成第一单元密封部30A的材料更高的熔点即可。因此,作为这样的材料,除了玻璃粉之外,还可举出例如聚酰亚胺树脂等热固化性树脂以及热塑性树脂。其中,优选使用热固化性树脂。该情况下,即使单元密封部30A在高温时具有流动性,绝缘材料33与由玻璃粉构成的情况相同,与热塑性树脂构成的情况相比在高温时也难以流动化。因此,能够充分地抑制第一基材15与第二基材20的接触,从而能够充分地抑制第一基材15与第二基材20之间的短路。
另外,在上述实施方式中,第一基材15具有绝缘材料33,但第一基材15也可以不具有绝缘材料33。该情况下,单元密封部30A以及第一密封部31A与透明基板11以及透明导电层12接合。
在上述实施方式中,第一基材15具有连接端子16,但也可以不具有连接端子16。
另外,在上述实施方式中,上述光电转换元件具有外部连接端子18a、18b,但也可以不具有外部连接端子18a、18b。
另外,在上述实施方式中,多个光电转换单元50串联连接,但也可以并列连接。
另外,在上述实施方式中,使用多个光电转换单元50,但在本发明中,也可以如图13所示的光电转换元件500那样,仅使用一个DSC。该情况下,环状的内侧密封部31b以与外侧密封部31a分离的状态设置于环状的外侧密封部31a的内侧,利用外侧密封部31a和内侧密封部31b形成一个单元空间,构成第一密封部。此处,外侧密封部31a的厚度t1大于内侧密封部的厚度t2这一点与上述实施方式相同。另外,透明基板11成为环状,在透明基板11的内侧形成有开口501。并且,在光电转换元件500中,透明导电层12、氧化物半导体层13以及第二基材20也以设置为环状。光电转换元件500例如也可以以相对于显示装置的框体以使第二基材20朝向框体侧的状态且显示部通过开口501可见的方式配置。此外,开口501不是必需的,可以省略。该情况下,也可以以覆盖光电转换单元50的方式设置有背板80。
另外,在上述实施方式中,光电转换单元50的数量是四个,但多于或等于一个即可,不限定于四个。在像这样具有多个光电转换单元50的情况下,如图10所示,相比使光电转换单元50A~50D的一部分在中途折回的情况下,如图2所示,优选使光电转换单元50沿一定方向排列。在像这样使光电转换单元50沿一定方向排列的情况下,作为光电转换单元50的数量,能够选择偶数、奇数的任一个,能够自由地决定光电转换单元50的数量,能够提高设计的自由度。
另外,在上述实施方式中,如图14所示的光电转换元件600那样,作为第二基材,也可以使用绝缘性基板601。该情况下,在绝缘性基板601、密封部31A以及第一基材15之间的空间配置有构造体602。构造体602设置在第一基材15中绝缘性基板601侧的面上。对构造体602而言,从第一基材15侧依次由氧化物半导体层13、多孔质绝缘层603以及对电极620构成。另外,在上述空间配置有电解质40。电解质40浸入直至氧化物半导体层13以及多孔质绝缘层603的内部。此处,作为绝缘性基板601,例如能够使用玻璃基板或者树脂膜等。另外,作为对电极620,也能够使用与第二基材20相同的材料。或者,对电极620例如也可以由包含碳等的多孔质的单一的层构成。多孔质绝缘层603主要用于防止氧化物半导体层13与对电极620的物理的接触而使电解质40浸入内部。作为这样的多孔质绝缘层603,例如能够使用氧化物的烧制体。此外,在图14所示的光电转换元件600中,在密封部31A、第一基材15以及绝缘性基板601之间的空间仅设置有一个构造体602,但构造体602也可以设置有多个。另外,多孔质绝缘层603设置于氧化物半导体层13与对电极620之间,但也可以以包围氧化物半导体层13的方式设置于第一基材15与对电极620之间。该结构也能够防止氧化物半导体层13与对电极620的物理的接触。
另外,在上述实施方式中,也可以如图15所示的光电转换元件700那样,透明基板11的整体以朝向第二基材20侧成为凸部的方式弯曲。换言之,也可以使透明基板11中的设置有透明导电层12的一面成为凸面,使透明基板11中的与透明导电层12相反的一侧的面成为凹面。该情况下,与透明基板11的整体不朝向第二基材20侧成为凸部的情况相比,利用入射光的折射,也能够使入射角较大的光聚光。另外,在对第一密封部形成体131进行加压以及加热时所使用的热模中,不设置凹凸部而使加压面成为平坦面,利用该热模对第一密封部形成体131进行加压以及仅通过加压,能够简单地实现外侧密封部31a的厚度t1以及内侧密封部的厚度t2满足下述式:t1>t2。另外,利用该光电转换元件700也可得到优越的耐久性。
另外,在上述实施方式中,上述光电转换元件具有背板80,但上述光电转换元件也可以不具有背板80。
另外,在上述实施方式中,上述光电转换元件具有旁路二极管70A~70D,但上述光电转换元件也可以不具有旁路二极管70A~70D。该情况下,不需要导电材料60Q。
另外,在上述实施方式中,氧化物半导体层13设置在第一基材15上,但氧化物半导体层13也可以设置在第二基材20上。其中,该情况下,第二基材20不具有催化剂层22,第一基材15具有催化剂层22。
另外,在上述实施方式中,第二基材20的导电基板21由金属基板构成,但也可以由含有碳等非金属材料的导电基板构成。另外,导电基板21也可以分为基板和第二电极,由作为第二电极而在上述的透明基板11形成了由ITO、FTO等导电性氧化物构成的膜的层叠体构成。另外,在导电基板21具有催化剂功能的情况下(例如在含有碳等的情况下),第二基材20也可以不具有催化剂层22。
实施例
以下,列举实施例,对本发明的内容进行更具体的说明,本发明不限定于下述的实施例。
(实施例1)
首先准备由玻璃构成的1mm×5cm×10cm的透明基板。而且,准备在该透明基板上形成了由厚度1μm的FTO构成的透明导电层而成的层叠体。接下来,如图4所示,利用CO2激光(通用系统公司制V-460)在透明导电层12形成槽90,从而形成透明导电层12A~12F。此时,槽90的宽度为1mm。另外,透明导电层12A~12C分别形成为具有4.6cm×2.0cm的四边形状的主体部、和从主体部的一侧侧边缘部突出的突出部。另外,透明导电层12D形成为具有4.6cm×2.1cm的四边形状的主体部、和从主体部的一侧侧边缘部突出的突出部。另外,透明导电层12A~12D中的三个透明导电层12A~12C的突出部12c由从主体部12a的一侧边缘部12b伸出的伸出部12d、和从伸出部12d延伸并与相邻的透明导电层12的主体部12a对置的对置部12e构成。另外,透明导电层12D的突起部12c仅由从主体部12a的一侧边缘部12b伸出的伸出部12d构成。此时,伸出部12d的伸出方向(图2的与X方向正交的方向)的长度为2.1mm,伸出部12d的宽度为9.8mm。另外,对置部12e的宽度为2.1mm,对置部12e的延伸方向的长度为9.8mm。
另外,透明导电层12D形成为,不仅具有主体部12a以及突出部12c,还具有第一电流输出部12f、和连接第一电流输出部12f与主体部12a的连接部12g。透明导电层12E形成为具有第二电流输出部12h。此时,连接部12g的宽度为1.3mm,长度为59mm。另外,利用四端子法测定了连接部12g的电阻值,为100Ω。这样得到导电基板。
接下来,在透明导电层12A~12C的突出部12c上形成由导电材料连接部16A和导电材料非连接部16B构成的连接端子16的先驱体。具体而言,连接端子16的先驱体形成为,导电材料连接部16A的先驱体设置在对置部12e上,导电材料非连接部16B的先驱体设置在伸出部12d上。此时,导电材料非连接部16B的先驱体形成为比导电材料连接部16A的宽度窄。连接端子16的先驱体通过利用丝网印刷来涂覆银膏(福田金属箔粉工业公司制“GL-6000X16”)并使其干燥而形成。
另外,在透明导电层12D的连接部12g上形成集电布线17的先驱体。集电布线17的先驱体通过利用丝网印刷涂覆银膏并使其干燥而形成。
另外,在透明导电层12A的第一电流输出部12f、第二电流输出部12h上分别形成用于向外部输出电流的外部连接用端子18a、18b的先驱体。外部连接用端子的先驱体通过利用丝网印刷涂覆银膏并使其干燥而形成。
另外,将由玻璃粉构成的绝缘材料33的先驱体形成为进入第一槽90A且覆盖形成第一槽90A的主体部12a的边缘部。绝缘材料33通过利用丝网印刷涂覆含有玻璃粉的膏状物并使其干燥而形成。此时,被绝缘材料33覆盖的透明导电层的边缘部成为槽90与距槽90为0.2mm的位置之间的部分。
另外,为了固定背板80,与绝缘材料33相同,以包围绝缘材料33的方式且以通过透明导电层12D、透明导电层12E、透明导电层12F的方式形成由玻璃粉构成的环状的背板连结部14的先驱体。另外,此时,背板连结部14的先驱体形成为,在其内侧配置有集电布线17的先驱体。另外,背板连结部14形成为在其外侧配置有第一电流输出部以及第二电流输出部。背板连结部14通过利用丝网印刷涂覆含有玻璃粉的膏状物并使其干燥而形成。
另外,在透明导电层12A~12D的各自的主体部12a上形成了氧化物半导体层13的先驱体。利用丝网印刷涂覆三次含有二氧化钛的多孔质氧化物半导体层形成用膏状物(日挥催化剂化成公司制“PST-21NR”)并使其干燥后,进一步利用丝网印刷涂覆了含有二氧化钛的多孔质氧化物半导体层形成用膏状物(日挥催化剂化成社制“PST-400C”)后,并使其干燥,由此形成了氧化物半导体层13的先驱体。
接下来,在500℃下,对连接端子16的先驱体、集电布线17的先驱体、外部连接用端子18a、18b的先驱体、绝缘材料33的先驱体、背板连结部14的先驱体、绝缘材料33的先驱体、氧化物半导体层13的先驱体进行烧制15分钟,从而形成连接端子16、集电布线17、外部连接用端子18a、18b、背板连结部14、绝缘材料33以及氧化物半导体层13。这样,形成背板连结部14,得到具有第一基材15的工作电极10。此时,连接端子16中的导电材料连接部的宽度为1.0mm,导电材料非连接部的宽度为0.3mm。另外,沿着导电材料连接部的延伸方向的长度为7.0mm,沿着导电材料非连接部的延伸方向的长度为7.0mm。另外,集电布线17、外部连接用端子18a、18b、背板连结部14、以及氧化物半导体层13的尺寸分别如以下那样。
集电布线17:厚度4μm,宽度200μm,沿着图2的X方向的长度79mm,沿着与图2的X方向正交的方向的长度21mm
外部连接用端子18a、18b:厚度20μm,宽度2mm,长度7mm
背板连结部14:厚度50μm,宽度3mm
氧化物半导体层13:厚度14μm,图2的X方向的长度17mm,与图2的X方向正交的方向的长度42.1mm
接下来,使工作电极在作为混合溶剂的色素溶液中浸渍12小时后取出干燥,使氧化物半导体层担载光敏化色素,其中,作为混合溶剂的色素溶液含有由Z907构成的光敏化色素0.2mM并将溶剂以乙腈与叔丁醇1:1的体积比混合而构成。
接下来,在由3-甲氧基丙腈(MPN)构成的溶剂中以使碘(I2)、1、2-二甲基-n-丙基咪唑碘(DMPImI)、硫氰酸胍(GuSCN)分别成为0.002M、0.1M、0.6M的浓度的方式添加,搅拌并使其溶解。这样得到了电解质。而且,在氧化物半导体层上涂覆该电解质并使其干燥而配置。此时,涂覆的电解质的量成为每一个DSC为31μL。
接下来,准备用于形成第一密封部的第一密封部形成体。准备由8.0cm×4.6cm×50μm的马来酸酐改性的聚乙烯(商品名:拜牢、杜邦公司制)构成的一片密封用树脂膜,在该密封用树脂膜形成四个四边形状的开口,由此得到第一密封部形成体。此时,以各开口成为1.7cm×4.4cm×50μm的大小并且以环状部的宽度为2mm、分隔环状部的内侧开口的分隔部的宽度为2.6mm的方式制成了第一密封部形成体。
另外,使该第一密封部形成体重叠于构成第一基材15的绝缘材料33后,通过使第一密封部形成体加热熔融来粘合于绝缘材料33。
接下来,准备四个对电极。四个对电极中的两个对电极通过利用溅射法在4.6cm×1.9cm×40μm的钛箔上形成由厚度5nm的白金构成的催化剂层来准备。四个对电极中剩余的两个对电极通过利用溅射法在4.6cm×2.0cm×40μm的钛箔上形成由厚度5nm的白金构成的催化剂层来准备。另外,再准备一个上述第一密封部形成体,与上述相同使该第一密封部形成体粘合于对电极中与工作电极对置的面。
另外,使粘合于工作电极的第一密封部形成体与粘合于对电极的第一密封部形成体对置,使第一密封部形成体彼此重叠。而且,在该状态下对第一密封部形成体加压并且使其加热熔融。这样在工作电极与对电极之间形成第一密封部。此时,使用利用热电偶能够进行温度控制且利用位移控制能够调节加压力的装置,利用埋入加热器的密封夹具对第一密封部形成体进行加热以及加压,由此进行了加热以及加压。另外,外侧密封部的厚度t1、内侧密封部的厚度t2、密封连结部的最大厚度t3、外侧密封部的宽度w1、合计宽度w2以及内侧密封部的宽度w3分别如以下那样。
t1=50μm
t2=43μm
t3=71μm
w1=2mm
w2=2.6mm
w3=1mm
接下来,准备第二密封部。准备由8.0cm×4.6cm×50μm的马来酸酐改性的聚乙烯(商品名:拜牢、杜邦社制)构成的一片密封用树脂膜,并在该密封用树脂膜形成四个四边形状的开口,由此得到第二密封部。此时,以各开口成为1.7cm×4.4cm×50μm的大小并且以环状部的宽度为2mm且分割环状部的内侧开口的分隔部的宽度为2.6mm的方式制成第二密封部。第二密封部以与第一密封部共同夹持对电极的边缘部的方式贴合于对电极。此时,一边将第二密封部向对电极按压一边使第一密封部以及第二密封部加热熔融,由此使其贴合于对电极以及第一密封部。
接下来,利用双面胶带将干燥剂片粘贴于各对电极的金属基板上。干燥剂片的尺寸为厚度1mm×纵3cm×横1cm,作为干燥剂片,使用了沸石片(商品名,品川化成公司制)。
接下来,如图2所示,以从旁路二极管的两端的端子连续至第二基材20的导电基板21的方式涂覆低温固化型的银膏(藤仓化成公司制,DOTITE D500),由此在第二密封部的三个分隔部分别固定了旁路二极管70A~70C。另外,以从二极管的两端的端子中一方的端子连续至对电极的方式涂覆上述低温固化型的银膏,由此在四个光电转换单元50A~50D中的光电转换单元50D的第二密封部的环状部上固定了旁路二极管70D。这样,以相对于四个旁路二极管70A~70D连结邻接的两个旁路二极管彼此的方式形成导电材料60Q。此时,导电材料60Q通过在30℃下使上述低温固化型的银膏固化12小时而形成。作为旁路二极管,使用了ROHM公司制RB751V-40。
另外,以分别将旁路二极管间的各导电材料60Q与三个透明导电层12A~12C上的导电材料连接部连接的方式涂覆低温固化型的银膏(藤仓化成公司制,DOTITE D-500),并使其固化,由此形成了导电材料60P。此外,旁路二极管70A通过以与透明导电层12E上的导电材料连接部连接的方式涂覆上述低温固化型的银膏并使其固化而形成导电材料60P。此时,导电材料60P通过使上述低温固化型的银膏在30℃下固化12小时而形成。
最后,将丁基橡胶(AICA工业公司制“AICKMELT”)边以200℃加热边利用点胶机涂覆在背板连结部14上,形成了粘合部的先驱体。另一方面,准备将由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂膜(厚度50μm)、铝箔(厚度25μm)、拜牢(商品名,杜邦公司制)构成的薄膜(厚度50μm)按该顺序层叠的层叠体。而且,使该层叠体80A的周边部重叠在粘合部80B的先驱体上,进行10秒加压。这样,在背板连结部14得到由粘合部80B和层叠体80A构成的背板80。这样得到由DSC模块构成的光电转换元件。
(实施例2~4以及比较例1~2)
除了使外侧密封部的厚度t1、内侧密封部的厚度t2、密封连结部的最大厚度t3、外侧密封部的宽度w1、合计宽度w2以及内侧密封部的宽度w3如表1所示的那样以外,其他与实施例1相同,制成由DSC模块构成的光电转换元件。
(特性评价)
(光电转换特性的评价)
将由实施例1~4以及比较例1~2得到的光电转换元件配置在平坦面上,从光源对该光电转换元件整体均匀地照射200勒克司的照度的白色光,并将此时的光电转换效率作为初始光电转换效率η0(%)测定。此时,作为光源,使用了白色LED(产品名:LEL-SL5N-F,东芝照明技术公司制)。照度使用照度计(AS ONE LM-331,AS ONE股份公司制)测定。结果如表1所示。
(耐久性评价)
将利用上述的光电转换特性的评价所使用的实施例1~4以及比较例1~2所得到的光电转换元件在85℃的恒温槽保持了1000小时后,与上述相同地测定了光电转换效率η(%)。而且,计算了η/η0。结果如表1所示。
(开口率)
针对由实施例1~4以及比较例1~2得到的光电转换元件,如以下那样计算出开口率。即,从透明基板侧对光电转换元件进行照片拍摄,在得到的照片中,分别计算由外侧密封部的外周边围起的面积A1以及发电部分的面积(担载色素的氧化物半导体层的面积)A2,利用百分率(%)计算出A2相对于A1的比例。结果如表1所示。
表1
如表1所示,实施例1~4的光电转换元件均示出大于比较例1~2的光电转换元件的η/η0,从而可知具有优越的耐久性。
根据以上内容,可确认本发明的光电转换元件具有优越的耐久性。
附图标记的说明
11...透明基板;13...氧化物半导体层;15...第一基材;20...第二基材;30...密封部;30A...单元密封部;31A...第一单元密封部;31a...外侧密封部;31b...内侧密封部;31c...内侧开口;31d...密封连结部;31e...密封连结主体;31f...突出部;50、50A~50D...光电转换单元;100~700...光电转换元件;601...绝缘性基板(第二基材);620...对电极;t1...外侧密封部的厚度;t2...内侧密封部的厚度;t3...密封连结部31d的最大厚度;w1...外侧密封部31a的宽度;w2...合计宽度。
Claims (10)
1.一种光电转换元件,其具有至少一个光电转换单元,
所述光电转换单元具有:
第一基材,其具有透明基板;
第二基材,其与所述第一基材对置;以及
氧化物半导体层,其设置于所述第一基材与所述第二基材之间,
所述至少一个光电转换单元具有将所述至少一个光电转换单元的所述第一基材以及所述第二基材连结的密封部,
所述密封部具有设置于所述第一基材与所述第二基材之间的第一密封部,
所述第一密封部具有环状的外侧密封部、和
在所述外侧密封部的内侧以形成与所述光电转换单元数目相同的单元空间的方式设置的至少一个内侧密封部,
所述外侧密封部的厚度大于所述内侧密封部的厚度。
2.根据权利要求1所述的光电转换元件,
所述外侧密封部的厚度相对于所述内侧密封部的厚度之比为1.1~2.0。
3.根据权利要求1或2所述的光电转换元件,
在所述氧化物半导体层担载有色素。
4.根据权利要求1或2所述的光电转换元件,
所述至少一个光电转换单元由多个所述光电转换单元构成,
所述第一密封部具有:
多个环状的第一单元密封部,它们由将环状的所述外侧密封部的内侧开口分隔的所述内侧密封部和所述外侧密封部的一部分构成且包围所述氧化物半导体层;以及
密封连结部,其在多个所述第一单元密封部中邻接的所述第一单元密封部的所述内侧密封部彼此间将所述内侧密封部彼此连结。
5.根据权利要求4所述的光电转换元件,
所述外侧密封部的宽度比所述密封连结部的宽度和由所述密封连结部连结的两个所述内侧密封部的宽度的合计宽度窄。
6.根据权利要求5所述的光电转换元件,
所述外侧密封部的宽度大于所述合计宽度的50%且不足100%。
7.根据权利要求4所述的光电转换元件,
邻接的两个所述光电转换单元的所述第二基材彼此相互分离,
所述密封连结部具有:
密封连结部主体,其具有与所述内侧密封部相同的厚度;以及
突出部,其从所述密封连结部主体向邻接的两个所述光电转换单元的所述第二基材彼此间的缝隙突出。
8.根据权利要求7所述的光电转换元件,
在所述密封连结部中,所述突出部距所述密封连结主体的高度为所述第二基材的厚度的5~100%。
9.根据权利要求1或2所述的光电转换元件,
所述透明基板整体以朝向所述第二基材侧成为凸部的方式弯曲。
10.根据权利要求1或2所述的光电转换元件,
所述第一基材具有第一电极,
所述第二基材具有第二电极。
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