CN110323068A - 光电转换元件、光电转换元件模块、电子器件和电源模块 - Google Patents

光电转换元件、光电转换元件模块、电子器件和电源模块 Download PDF

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Abstract

提供一种光电转换元件，其包括第一电极、电子传输层、空穴传输层和第二电极，其中所述空穴传输层和所述第二电极彼此接触，且所述空穴传输层满足下式：0％<Rc(50)≤0.75％，其中测定所述空穴传输层的平均厚度作为X(nm)，和Rc(50)为从标准线向所述第二电极凸出的凸出部分的面积率，其中所述标准线存在于距离与所述空穴传输层和所述第二电极接触的表面相反的所述空穴传输层的表面X+50(nm)的位置处。

Description

光电转换元件、光电转换元件模块、电子器件和电源模块
技术领域
本公开涉及光电转换元件、光电转换元件模块、电子器件(装置)和电源模块。
背景技术
近年来，太阳能电池作为化石燃料的替代能源和作为对抗全球变暖的措施已经变得越来越重要。多种太阳能电池(光电转换元件模块)已经被开发出。
在它们中，各自使用固体空穴传输层的众多固体染料-敏化的太阳能电池已经被报道。例如，所述固体空穴传输层的材料大致分为：1)使用无机半导体的材料，2)使用低分子量有机空穴传输材料的材料，和3)使用导电性聚合物的材料。
由于当光被转换成电时在这样的固体染料-敏化的太阳能电池中发生电流泄漏，已经报道了多种对策。例如，提出了这样的太阳能电池：其包括作为第一电极的透明导电性膜、布置在透明导电性膜上且配置成当光接收时释放电子的作为电子传输层的多孔半导体层、在多孔半导体层上形成的氧化钛膜、布置在氧化钛膜上且包括染料层的光电极(lightelectrode)、紧邻光电极布置的固体空穴传输层、和作为第二电极的对电极，其中通过在所述电子传输层上形成氧化钛膜防止在所述电子传输层和所述空穴传输层之间的电流泄漏的发生，从而防止输出下降。而且，为了减少电流泄漏提出了使用包含钛化合物的溶液布置在透明导电性膜和电子传输层之间的氧化钛的致密层(参见例如日本未审专利申请公布No.2014-241243)。
本公开具有提供如下光电转换元件的目的：其可抑制在被暴露到高照明光之前和之后使用低照明光的输出下降。
发明内容
本公开的光电转换元件包括第一电极、电子传输层、空穴传输层和第二电极。所述空穴传输层和所述第二电极彼此接触。所述空穴传输层满足下式：
0％<Rc(50)≤0.75％
其中测定所述空穴传输层的平均厚度作为X(nm)，和Rc(50)为从标准线向所述第二电极凸出(突出)的凸出部分(突出部分)的面积率，其中所述标准线存在于距离与所述空穴传输层和所述第二电极接触的表面相反的所述空穴传输层的表面X+50(nm)的位置处。
本公开可提供可抑制在被暴露到高照明光之前和之后使用低照明光的输出下降的光电转换元件。
附图说明
图1为说明本公开的光电转换元件的一种实例的示意性视图；
图2为说明在相关技术的光电转换元件中第二电极、空穴传输层和电子传输层的界面的一种实例的示意性放大视图；
图3为说明在本公开的光电转换元件中第二电极、空穴传输层和电子传输层的界面的一种实例的示意性放大视图；
图4为说明本公开的光电转换元件的另一种实例的示意性视图；
图5为说明本公开的光电转换元件的另一种实例的示意性视图；
图6为说明本公开的光电转换元件的另一种实例的示意性视图；
图7为说明本公开的光电转换元件模块的一种实例的示意性视图；
图8为说明本公开的光电转换元件模块的另一种实例的示意性视图；
图9为说明本公开的光电转换元件模块的另一种实例的示意性视图；
图10为作为本公开的电子器件的一种实例的个人电脑用的鼠标的框图；
图11为说明图10中所示的鼠标的一种实例的示意性外部视图；
图12为作为本公开的电子器件的一种实例的个人电脑用的键盘的框图；
图13为说明图12中所示的键盘的一种实例的示意性外部视图；
图14为说明图12中所示的键盘的另一种实例的示意性外部视图；
图15为作为本公开的电子器件的一种实例的感测器的框图；
图16为作为本公开的电子器件的一种实例的转盘的框图；
图17为说明本公开的电子器件的一种实例的框图；
图18为说明其中在图17中所示的电子器件中进一步安装电源IC的一种实例的框图；
图19为说明其中在图18中所示的电子器件中进一步安装储能器件的一种实例的框图；
图20为说明本公开的电源模块的一种实例的框图；和
图21为说明其中在图20中所示的电源模块中进一步安装储能器件的一种实例的框图。
具体实施方式
(光电转换元件)
本公开的光电转换元件包括第一电极、电子传输层、空穴传输层和第二电极，其中所述空穴传输层和所述第二电极彼此接触。而且，本公开的光电转换元件满足下式：
0％<Rc(50)≤0.75％
其中测定所述空穴传输层的平均厚度作为X(nm)，和Rc(50)为从标准线向所述第二电极凸出的凸出部分的面积率，其中所述标准线存在于距离与所述空穴传输层和所述第二电极接触的表面相反的所述空穴传输层的表面X+50(nm)的位置处。
基于以下洞察，已经完成本公开的光电转换元件。即，本领域中已知的光电转换元件具有如下问题：当在施加高照明光之后施加低照明光时，在电子传输层和空穴传输层之间导致的电流泄漏增大，并且因此使光电转换效率恶化。
本发明人一直聚焦于空穴传输层或对电极的结构上，并且已经发现上述问题可通过减小高于预定高度的凸出部分在所述空穴传输层的表面中占据的面积、不降低所述空穴传输层的邻接对电极的表面的粗糙度而解决。具体来说，通过减小具有特定高度的凸出部分在所述空穴传输层的表面中占据的面积，本公开的光电转换元件甚至当在被暴露到高照明环境之后施加低照明光时也可保持高输出而没有电流泄漏。可获得这样的效果的原因推测于下。
图1为说明本公开的光电转换元件的一种实例的示意性视图。
如图1中所示的，在光电转换元件101中在第一基底1上形成第一电极2。在所述第一电极2上形成电子传输层4，并且在构成所述电子传输层4的电子传输材料的表面上吸附光敏化合物5。在所述电子传输层4的上部和内部处形成空穴传输层6，并且在所述空穴传输层6上形成第二电极7。在所述第二电极7上方布置第二基底9，并且用布置在第二基底9和第一电极2之间的密封部件8固定第二基底9。
其中本领域中已知的光电转换元件中的电子传输层4、空穴传输层6和第二电极7被放大的示意性视图在图2中说明。
当测定所述空穴传输层6的平均厚度作为X(nm)(图2中的一条点虚线)时，如图2中所说明的，绘制标准线(图2中的虚线)。所述标准线位于距离与所述空穴传输层6和所述第二电极7接触的表面相反的所述空穴传输层6的表面X+50(nm)的位置处。当在所述空穴传输层6中测定凸出部分占据的面积(在俯视图2中用A标示的部分(portion)时的面积)比率作为Rc(50)时，如果Rc(50)是高的则电流泄漏趋于发生，其中所述凸出部分从标准线向第二电极7一侧凸出。据推测，所述第二电极7的刚好存在于所述空穴传输层6的凸出部分(produced parts)上方的层厚度变薄并且当所述空穴传输层6的表面上凸出部分的高度相对于所述第二电极7的平均厚度足够高时电阻局部地降低，且因此在光照射时电流在所述空穴传输层6和所述第二电极7之间的界面处相对集中(富集，concentrate)而变为泄漏点。
图3为说明本公开的光电转换元件的第二电极、空穴传输层和电子传输层的界面的一种实例的示意性放大视图。
当所述凸出部分在所述空穴传输层6的表面上占据的面积如图3中所说明的时，电流相对集中的点的数量变少并且因此电流泄漏的发生可被抑制。
作为Rc(50)的范围，满足下式0.00％<Rc(50)≤0.75％。其范围优选为0.00％<Rc(50)≤0.50％。当Rc(50)大于0.75％时，电流泄漏不可被忽略并且光电转换元件的耐久性在高照明的情况下降低。而且，当Rc(50)在优选范围内时，在被暴露到高照明光之前和之后通过低照明光的输出下降可被抑制。
上述的由于所述凸出部分引起的电流泄漏对于通过高照明的测量而言看起来并不显著，但是当通过低照明光评价光电转换元件时变得尤为显著、并且导致输出下降。
上述推测的依据之一在于，电流的泄漏量受到所述第二电极的平均厚度的影响。
因此，如下是理想的：所述空穴传输层的各自具有第二电极的平均厚度的1/2或更高的高度的凸出部分的数量少。然而，与液体型太阳能电池不同，固体染料-敏化的太阳能电池中凸出部分的数量无法为零，因为在多孔金属氧化物半导体上施加固体空穴传输层。考虑到确保染料沉积到其上的表面积且确保待施加的所述空穴传输层的浸渍，所述多孔金属半导体被设计成多孔的。所述多孔金属半导体的表面在一定程度上变得粗糙。当所述多孔金属半导体的表面变得较粗糙时，邻接的空穴传输层的凸出部分的高度变高并且其面积也增加。
当所述第二电极的平均厚度相对于在所述空穴传输层的表面上凸出部分的高度是薄的时，电流泄漏显著地出现。因此，所述第二电极的平均厚度的下限优选为25nm或更大、和更优选为50nm或更大。同时，考虑到所述材料的成本，所述第二电极的厚度优选是薄的。因此，所述第二电极的平均厚度的上限优选为300nm或更小、和更优选为200nm或更小。
<层厚度(平均厚度)的测量方法>
所述空穴传输层的层厚度和所述第二电极的层厚度的测量方法没有特别限制。作为所述测量方法，可使用本领域中已知的方法的任一种。所述测量方法的实例包括使用步距规的方法、使用相干扫描干涉显微镜的方法和在SEM下的横截面观察。具体地，当借助相干扫描干涉显微镜(VS1500，其可获自Hitachi High-Tech Science Corporation)测量图1中所示的光电转换元件的空穴传输层6的层厚度时，电子传输层4(在空穴传输层6下方的一层)的部分被暴露并且其台阶(step)可被测量，或者所述电子传输层4的层厚度可由在电子传输层4和第一基底1之间的台阶及在空穴传输层6和第一基底1之间的台阶测量。在前者的情形中，用于使电子传输层4的部分暴露的方法的实例包括其中滴落用于溶解空穴传输层6的溶剂例如四氢呋喃的方法。而且，通过按作为在空穴传输层6下方的一层的电子传输层4与空穴传输层6一起进入相同的被捕获图像中的方式调节视场，例如在以下测量条件下可获取图像。然后，通过平均台阶分析可测量所述空穴传输层6的平均厚度X。
[层厚度的测量条件]
测量模式：WAVE模式
物镜的放大倍率：2.5×
滤波器：530nm白色
观察范围：1,900μm×1,400μm
像素数量：640像素×480像素
<Rc(50)的测定方法>
例如，通过以下方式可测定Rc(50)。
借助相干扫描干涉显微镜(VS1500，其可获自Hitachi High-Tech ScienceCorporation)平面观察所述空穴传输层的表面构造。接着，通过粒子分析测定具有X+50(nm)或更大的距离所述空穴传输层6的与它和第二电极7接触的表面相反的表面的高度的凸出部分的总横截面面积。将获得的总横截面面积除以所观察的区域的面积。然后，计算由例如三个视场获得的值的平均值以测定Rc(50)。
[Rc(50)的测量条件]
测量模式：WAVE模式
物镜的放大倍率：10×
滤波器：530nm白色
观察范围：470nm×350nm
像素数量：640像素×480像素
<光电转换元件>
光电转换元件为能够将光能转换成电能的元件，并且被应用于太阳能蓄电池和发光二极管。本公开的光电转换元件和光电转换元件模块不仅通过太阳光而且通过在室内使用的发光设备例如LED和荧光灯的光可获得高的发电性能。
所述光电转换元件包括第一电极、电子传输层、空穴传输层和第二电极。所述光电转换元件可进一步包括其它部件。
<<第一电极>>
所述第一电极的形状和尺寸没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。
所述第一电极的结构没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。所述第一电极的结构可为单层结构或其中多种材料被叠层的结构。
所述第一电极的材料没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择，只要所述材料为具有对可见光的透明性和导电性的材料。所述材料的实例包括透明的导电性金属氧化物、碳和金属。
透明的导电性金属氧化物的实例包括包括氧化铟锡(下文中称为“ITO”)、氟掺杂的氧化锡(下文中称为“FTO”)、锑掺杂的氧化锡(下文中称为“ATO”)、铌掺杂的氧化锡(下文中称为“NTO”)、铝掺杂的氧化锌、氧化铟锌和氧化铌钛。
所述碳的实例包括炭黑、碳纳米管、石墨烯和富勒烯。
所述金属的实例包括金、银、铝、镍、铟、钽和钛。
以上列举的实例可单独地或以组合使用。在以上列举的实例中，具有高透明性的透明的导电性金属氧化物是优选的，并且ITO、FTO、ATO和NTO是更优选的。
所述第一电极的平均厚度没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。所述第一电极的平均厚度优选为5nm或更大但是100μm或更小，和更优选为50nm或更大但是10μm或更小。在其中所述第一电极的材料为碳或金属的情形中，所述第一电极的平均厚度优选为容易地获得半透明性的平均厚度。
所述第一电极可通过本领域中已知的方法例如溅射、蒸镀和喷雾形成。
而且，第一电极优选地形成在第一基底上。可使用其中第一电极在第一基底上预先形成并且与第一基底集成(一体化，integrate)的工业产品。
集成的工业产品的实例包括FTO涂覆的玻璃、ITO涂覆的玻璃、氧化锌/铝涂覆的玻璃、FTO涂覆的透明塑料膜和ITO涂覆的透明塑料膜。集成的工业产品的另一种实例包括具有其中氧化锡或氧化铟被具有不同原子价的阳离子或阴离子掺杂的透明电极的玻璃基底、和具有例如以网状物(mesh)或带状物(stripe)形式的具有透光结构的金属电极的玻璃基底。
以上列举的实例可单独地、或作为混合物、或作为叠层体使用。而且，为了降低电阻值的意图，可使用金属引线。
金属引线的材料的实例包括铝、铜、银、金、铂和镍。
例如，金属引线以组合使用并且通过蒸镀、溅射或加压焊接(pressure bonding)形成在基底上，随后在所述金属引线上布置ITO或FTO的层。
<<电子传输层>>
为了将由光敏化合物产生的电子传输到第一电极或空穴阻挡层的意图，形成电子传输层。因此，所述电子传输层优选地邻接第一电极或空穴阻挡层设置。
所述电子传输层的结构可为连续的单层、或其中多个层被叠层的多层。
所述电子传输层包括电子传输材料，并且根据需要可进一步包括其它材料。
电子传输材料没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。电子传输材料优选为半导体材料。
优选的是，半导体材料可为粒子和通过将所述粒子连结在一起形成的多孔膜的形状。光敏化合物化学或物理地吸附在构成多孔的电子传输层的半导体粒子的表面上。
半导体材料没有特别限制并且可从本领域中已知的材料中选择。半导体材料的实例包括单一半导体(single semiconductor)、化合物半导体和具有钙钛矿结构的化合物。
单一半导体的实例包括硅和锗。
化合物半导体的实例包括金属的硫属化物。其具体实例包括：钛、锡、锌、铁、钨、锆、铪、锶、铟、铈、钇、镧、钒、铌和钽的氧化物；镉、锌、铅、银、锑和铋的硫化物；镉和铅的硒化物；以及镉的碲化物。化合物半导体的其它实例包括：锌、镓、铟和镉的磷化物；砷化镓；硒化铜铟；以及硫化铜铟。
具有钙钛矿结构的化合物的实例包括钛酸锶、钛酸钙、钛酸钠、钛酸钡和铌酸钾。
在以上列举的实例中，氧化物半导体是优选的，并且具体地，氧化钛、氧化锌、氧化锡和氧化铌是更优选的。
以上列举的实例可单独地或以组合使用。而且，以上列举的半导体的任一种的晶体结构没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。其晶体结构可为单晶、多晶或无定形。
半导体材料的一次粒子的数均粒径没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。其数均粒径优选为1nm或更大但是100nm或更小、和更优选为5nm或更大但是50nm或更小。而且，可混合或叠层具有比所述数均粒径大的粒度的半导体材料。这样的半导体材料的使用由于使入射光散射的效果可改善转换效率。在该情形中，所述数均粒径优选为50nm或更大但是500nm或更小。
所述电子传输层的平均厚度没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。所述电子传输层的平均厚度优选为50nm或更大但是100μm或更小、更优选为100nm或更大但是50μm或更小、和甚至更优选为120nm或更大但是10μm或更小。当所述电子传输层的平均厚度在优选范围内时，可充分地确保每单位凸出面积的光敏化合物的量，可保持光的捕获率为高的，注入电子的扩散长度不容易增加，并且可保持由于电荷复合引起的损失为低的。因此，具有落在优选范围中的平均厚度的电子传输层是有利的。
所述电子传输层的制造方法没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。其制造方法的实例包括其中在真空中形成薄膜的方法例如溅射、和湿膜形成方法。在以上列举的实例中，在制造成本方面上，湿膜形成方法是优选的，并且其中制备半导体材料的粉末或溶胶分散在其中的糊料、和将所述糊料施加到充当电子收集用的电极基底的第一电极或空穴阻挡层上的方法是更优选的。
湿膜形成方法没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。湿膜形成方法的实例包括浸涂、喷涂、丝棒涂覆(wire bar coating)、旋涂、滚涂、刮板涂覆和凹版涂覆。
例如，作为湿印刷方法，可使用多种方法例如凸版印刷、平板印刷、凹版印刷、凹板印刷、橡胶板印刷和丝网印刷。
用于制造半导体材料的分散液的方法的实例包括其中使用本领域中已知的磨机将半导体材料机械粉碎的方法。根据所提到的方法，将单独的具体半导体材料或所述半导体材料和树脂的混合物分散在水或溶剂中从而产生所述半导体材料的分散液。
所述树脂的实例包括包括乙烯基化合物的聚合物或共聚物(例如苯乙烯、乙酸乙烯酯、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯)、有机硅树脂、苯氧基树脂、聚砜树脂、聚乙烯基缩丁醛树脂、聚乙烯基甲醛树脂(polyvinyl formal resin)、聚酯树脂、纤维素酯树脂、纤维素醚树脂、氨基甲酸乙酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚碳酸酯树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚酰胺树脂和聚酰亚胺树脂。以上列举的实例可单独地或以组合使用。
所述溶剂的实例包括水、醇溶剂、酮溶剂、酯溶剂、醚溶剂、酰胺溶剂、卤代烃溶剂和烃溶剂。
醇溶剂的实例包括甲醇、乙醇、异丙醇和α-松油醇。
酮溶剂的实例包括丙酮、甲乙酮和甲基异丁基酮。
酯溶剂的实例包括甲酸乙酯、乙酸乙酯和乙酸正丁酯。
醚溶剂的实例包括二乙醚、二甲氧基乙烷、四氢呋喃、二氧戊环和二烷。
酰胺溶剂的实例包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮。
卤代烃溶剂的实例包括二氯甲烷、氯仿、溴仿、碘甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、三氯乙烯、氯苯、邻二氯苯、氟苯、溴苯、碘代苯和1-氯萘。
烃溶剂的实例包括正戊烷、正己烷、正辛烷、1,5-己二烯、环己烷、甲基环己烷、环己二烯、苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、乙苯和枯烯。
以上列举的实例可单独地或以组合使用。
为了防止粒子的再团聚，可将酸、表面活性剂或螯合剂加入到包含半导体材料的分散液或通过溶胶-凝胶法获得的包含半导体材料的糊料。
酸的实例包括盐酸、硝酸和乙酸。
表面活性剂的实例包括聚氧乙烯辛基苯基醚。
螯合剂的实例包括乙酰基丙酮、2-氨基乙醇和乙二胺。
而且，为了改善膜成形能力的意图，加入增稠剂也是有效的。
增稠剂的实例包括聚乙二醇、聚乙烯醇和乙基纤维素。
在施加半导体材料之后，可对半导体材料进行烧制、通过微波或电子束的照射、或激光束照射，以使半导体材料粒子彼此电接触而改善膜强度或对基底的粘附。以上列举的过程可单独地或以组合实施。
在其中烧制由半导体材料形成的电子传输层的情形中，烧制温度没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。因为当所述温度过高时所述基底的电阻(resistance)可变得过高或所述材料可被熔融，所以所述烧制温度优选为30℃或更高但是700℃或更低、和更优选为100℃或更高但是600℃或更低。而且，烧制持续期没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。所述烧制持续期优选为10分钟或更长但是10小时或更短。
在其中通过微波照射由半导体材料形成的电子传输层的情形中，照射持续期没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。所述照射持续期优选为1小时或更短。在该情形中，照射可从形成所述电子传输层的一侧或从没有形成所述电子传输层的一侧实施。
在烧制由半导体材料形成的电子传输层之后，例如，为了增强从下述的光敏化合物到半导体材料的电子注射效率的意图，可实施使用四氯化钛的水溶液或与有机溶剂的混合溶液的化学镀、或者使用三氯化钛水溶液的电化学镀。
通过烧制具有几十纳米的粒径的半导体材料获得的膜可形成多孔结构。这样的纳米多孔结构具有极高的表面积并且该表面积可由粗糙度系数表示。所述粗糙度系数为表示孔内部的实际面积相对于施加到第一基底上的半导体粒子的面积的数值。因此，所述粗糙度系数的较大值是更优选的。考虑到与电子传输层的平均厚度的关系，所述粗糙度系数优选为20或更大。
<<光敏化合物>>
在构成电子传输层的半导体材料的表面上吸附光敏化合物以进一步改善输出或光电转换效率。
光敏化合物没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择，只要光敏化合物为通过发射到光电转换元件的激发光被光激发的化合物。光敏化合物的实例包括下面的本领域中已知的化合物。其具体实例包括金属络合物化合物、香豆素化合物、多烯烃化合物、二氢吲哚化合物、噻吩化合物、花青染料、部花青染料、9-芳基氧杂蒽化合物、三芳基甲烷化合物、酞菁化合物和卟啉化合物。
在以上列举的实例中，金属络合物化合物、香豆素化合物、多烯烃化合物、二氢吲哚化合物和噻吩化合物是优选的。可获自MITSUBISHI PAPER MILLS LIMITED的由以下结构式(1)、(2)和(3)表示的化合物、和还有由以下通式(3)表示的化合物是更优选的。以上列举的光敏化合物可单独地或以组合使用。
(在上式中，X1和X2各自为氧原子、硫原子和硒原子；R1为可具有取代基的次甲基，其中所述取代基的具体实例包括芳基(例如苯基和萘基)和杂环(例如噻吩基和呋喃基)；R2为可具有取代基的烷基、芳基、或杂环基团，其中所述烷基的实例包括甲基、乙基、2-丙基和2-乙基己基，且芳基和杂环基团的实例包括以上列举的基团；R3为酸基团，例如羧酸、磺酸、膦酸、硼酸和苯酚；以及Z1和Z2各自为用于形成环结构的取代基，其中Z1的实例包括基于缩合(稠合，condensation)烃的化合物(例如苯环和萘环)和全部可具有取代基的杂环(例如噻吩环和呋喃环)，其具体实例以上列举的烷基和烷氧基(例如甲氧基、乙氧基和2-异丙氧基)，且Z2的实例包括以下的(A-1)至(A-22)。)
由通式(3)表示的光敏化合物的具体实例包括以下的(B-1)至(B-28)。然而，光敏化合物不受限于以下实例。
作为用于制造吸附在电子传输层的半导体材料的表面上的光敏化合物的方法，可使用其中将包括半导体材料的电子传输层浸没在光敏化合物的溶液或分散液中的方法、或者其中将光敏化合物的溶液或分散液施加到电子传输层上以吸附光敏化合物的方法。在将半导体材料形成至其的电子传输层浸没在光敏化合物的溶液或分散液中的方法的情形中，可使用浸没法、浸渍法、滚筒法或气刀法。在用于将光敏化合物的溶液或分散液施加到电子传输层以使光敏化合物吸附在电子传输层上的方法的情形中，可使用丝棒涂覆、滑斗涂覆(slide hopper coating)、挤出涂覆、幕帘涂覆、旋涂或喷涂。而且，还可在使用二氧化碳等的超临界流体中使光敏化合物吸附在电子传输层上。
当光敏化合物吸附在半导体材料上时，可以组合地使用缩合剂。
缩合剂可为发挥使光敏化合物物理或化学结合到半导体材料的表面的催化功能的试剂，或者发挥使化学平衡有利地移动的化学计量功能的试剂。而且，可加入硫醇或羟基化合物作为缩合辅助剂。
光敏化合物溶解或分散在其中的溶剂的实例包括水、醇溶剂、酮溶剂、酯溶剂、醚溶剂、酰胺溶剂、卤代烃溶剂和烃溶剂。
醇溶剂的实例包括甲醇、乙醇和异丙醇。
酮溶剂的实例包括丙酮、甲乙酮和甲基异丁基酮。
酯溶剂的实例包括甲酸乙酯、乙酸乙酯和乙酸正丁酯。
醚溶剂的实例包括二乙醚、二甲氧基乙烷、四氢呋喃、二氧戊环和二烷。
酰胺溶剂的实例包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮。
卤代烃溶剂的实例包括二氯甲烷、氯仿、溴仿、碘甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、三氯乙烯、氯苯、邻二氯苯、氟苯、溴苯、碘代苯和1-氯萘。
烃溶剂的实例包括正戊烷、正己烷、正辛烷、1,5-己二烯、环己烷、甲基环己烷、环己二烯、苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、乙苯和枯烯。
以上列举的实例可单独地或以组合使用。
由于光敏化合物当化合物之间的团聚被防止时可更有效地起作用，取决于使用的光敏化合物的类型，可以组合地使用团聚离解剂。
团聚离解剂没有特别限制并且取决于使用的染料可适当地选择。团聚离解剂优选为甾族化合物(例如胆酸和鹅脱氧胆酸)、长链烷基羧酸或长链烷基膦酸。
团聚离解剂的量优选为0.01质量份或更大但是500质量份或更小、和更优选为0.1质量份或更大但是100质量份或更小，相对于1质量份的光敏化合物。
当单独的光敏化合物或光敏化合物和团聚离解剂的组合在构成所述电子传输层的半导体材料的表面上吸附时的温度优选为－50℃或更高但是200℃或更低。吸附持续期优选为5秒或更长但是1,000小时或更短、更优选为10秒或更长但是500小时或更短、和甚至更优选为1分钟或更长但是150小时或更短。吸附过程优选地在黑暗中实施。而且，吸附过程可在静置的情况下或在搅拌的情况下实施。
搅拌方法没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。所述方法的实例包括使用搅拌机、球磨机、油漆调理机(paint conditioner)、砂磨机、磨碎机、分散器和超声分散器的方法。
<<空穴传输层>>
对于空穴传输层，可使用本领域中已知的材料的任一种，只要所述材料具有传输空穴的功能。所述材料的实例包括通过在有机溶剂中溶解氧化还原对(redox couple)获得的电解液、用通过在有机溶剂中溶解氧化还原对获得的液体浸渍聚合物基体获得的凝胶电解质、包含氧化还原对的熔融盐、固体电解质、无机空穴传输材料和有机空穴传输材料。在以上列举的实例中，可使用电解液或凝胶电解质，但是固体电解质是优选的并且有机空穴传输材料是更优选的。
所述空穴传输层包括由以下通式(1)或以下通式(2)表示的碱性化合物。
(在通式(1)中，R1和R2各自独立地为烷基或芳族烃基团，其中R1和R2可为相同或不同的基团，或R1和R2可彼此成键而形成包含氮原子的杂环基团。)
(在通式(2)中，R1和R2各自独立地为烷基或芳族烃基团，其中R1和R2可为相同或不同的基团，或R1和R2可彼此成键而形成包含氮原子的杂环基团。)
所述空穴传输层优选地包括由通式(1)或通式(2)表示的碱性化合物。包含由通式(1)或通式(2)表示的碱性化合物的所述空穴传输层是有利的，因为光电转换元件的输出稳定性被增强。具体地，其是有利的，因为使通过低照明光的输出性质的波动减小并且稳定地产生功率。
由通式(1)或通式(2)表示的碱性化合物的具体示例性化合物呈现于下，但是所述碱性化合物不受限于这些实例。
所述空穴传输层中由通式(1)或通式(2)表示的碱性化合物的量优选为1质量份或更大但是50质量份或更小、更优选为10质量份或更大但是30质量份或更小，相对于100质量份的空穴传输材料。当碱性化合物的量在优选范围内时，可保持高的开路电压，获得高输出，并且获得高的稳定性和耐久性，甚至当光电转换元件在各种环境中经过长期使用时也是如此。
为了赋予所述空穴传输层传输空穴的功能，所述空穴传输层包含空穴传输材料或p-型半导体材料。作为空穴传输材料或p-型半导体材料，可使用本领域中已知的有机的空穴传输化合物的任一种。其具体实例包括二唑化合物、三苯甲烷化合物、吡唑啉化合物、腙化合物、四芳基联苯胺化合物、芪化合物和螺环化合物。在以上列举的实例中，螺环化合物是更优选的。
螺环化合物优选为由以下通式(4)表示的化合物。
(在通式(4)中，R9to R12各自独立地为被取代的氨基，例如二甲基氨基、二苯基氨基和萘基-4-甲苯基氨基。)
螺环化合物的具体实例为以下列举的(D-1)至(D-20)。然而，螺环化合物不受限于以下实例。
除了具有高的空穴迁移率之外，以上列举的螺环化合物各自形成近似于球的电子云，因为两个联苯胺骨架分子在扭曲的情况下成键并且因此跳跃导电性是优异的。结果，获得优异的光电转换性能。而且，螺环化合物还是高度溶解性的并且因此在多种有机溶剂中溶解。因为螺环化合物是无定形的(不具有晶体结构的无定形材料)，所以容易地将螺环化合物致密地沉积在多孔电子传输层中。此外，螺环化合物不吸收具有450nm或更长的波长的光并且因此光在光敏化合物中被有效地吸收。因此，螺环化合物对于固体染料-敏化的太阳能电池是尤其优选的。
除了空穴传输材料和碱性化合物之外，所述空穴传输层还优选地包含氧化剂。所述空穴传输材料中氧化剂的存在可改善导电性并且增强耐久性和输出性质的稳定性。
氧化剂的实例包括三(4-溴苯基)六氯锑酸铵、六氟锑酸银、四氟硼酸亚硝离子(亚硝鎓)、硝酸银和金属络合物。在以上列举的实例中，金属络合物是更优选的。金属络合物作为所述氧化剂的使用是有利的，因为由于金属络合物具有高的对有机溶剂的溶解度，大量的金属络合物可被加入。
金属络合物由金属阳离子、配体和阴离子构成。
金属阳离子的实例包括铬、锰、锌、铁、钴、镍、铜、钼、钌、铑、钯、银、钨、铼、锇、铱、钒、金和铂的阳离子。在以上列举的实例中，钴、铁、镍和铜的阳离子是优选的，并且钴络合物是更优选的。所述配体优选为包括含至少一个氮原子的5-和/或6-元的杂环的配体，其中所述配体可包括取代基。所述配体的具体实例列举于下，但是所述配体不受限于以下实例。
阴离子的实例包括氢离子(H-)、氟离子(F-)、氯离子(Cl-)、溴离子(Br-)、碘离子(I-)、氢氧根离子(OH-)、氰酸根离子(CN-)、硝酸根离子(NO3 -)、亚硝酸根离子(NO2 -)、次氯酸根离子(ClO-)、亚氯酸根离子(ClO2 -)、氯酸根离子(ClO3 -)、高氯酸根离子(ClO4 -)、高锰酸根离子(MnO4 -)、乙酸根离子(CH3COO-)、碳酸氢根离子(HCO3 -)、磷酸二氢根离子(H2PO4 -)、硫酸氢根离子(HSO4 -)、硫氢根离子(HS-)、硫氰酸根离子(SCN-)、四氟硼酸根离子(BF4 -)、六氟磷酸根离子(PF6 -)、四氰基硼酸根离子(B(CN)4 -)、二氰基胺离子(N(CN)2 -)、对甲苯磺酸根离子(TsO-)、三氟甲基磺酸根离子(CF3SO2 -)、双(三氟甲基磺酰基)胺离子(N(SO2CF3)2-)、四羟基合铝酸根离子([Al(OH)4]-或[Al(OH)4(H2O)2]-)、二氰基银酸根(I)离子([Ag(CN)2]-)、四羟基合铬酸根(III)离子([Cr(OH)4]-)、四氯金酸根(III)离子([AuCl4]-)、氧离子(O2-)、硫离子(S2-)、过氧根离子(O2 2-)、硫酸根离子(SO4 2-)、亚硫酸根离子(SO3 2-)、硫代硫酸根(S2O3 2-)、碳酸根离子(CO3 2-)、铬酸根离子(CrO4 2-)、重铬酸根离子(Cr2O7 2-)、磷酸一氢根离子(HPO4 2-)、四羟基合锌酸根(II)离子([Zn(OH)4]2-)、四氰基锌酸根(II)离子([Zn(CN)4]2-)、四氯铜酸根(II)离子([CuCl4]2-)、磷酸根离子(PO4 3-)、六氰基铁酸根(III)离子([Fe(CN)6]3-)、双(硫代硫酸根)合银酸根(I)离子([Ag(S2O3)2]3-)和六氰基铁酸根(II)离子([Fe(CN)6]4-)。在以上列举的实例中，四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、四氰基硼酸根离子、双(三氟甲基磺酰基)胺离子和高氯酸根离子是优选的。
在以上列举的金属络合物中，由以下结构式(4)和(5)表示的三价的钴络合物是尤其优选的。所述三价的钴络合物作为所述金属络合物的使用是有利的，因为在被暴露到高照明光之前和之后可防止通过低照明光的输出下降。
以上列举的实例可单独地或以组合使用。
氧化剂的量优选为0.5质量份或更大但是30质量份或更小、和更优选为1质量份或更大但是15质量份或更小，相对于100质量份的空穴传输材料。不必通过加入所述氧化剂使全部的空穴传输材料氧化，并且只要空穴传输材料的至少部分被氧化，其加入就是有效的。
而且，所述空穴传输层优选地进一步包含碱金属盐。当所述空穴传输层包含碱金属盐时，可改善输出，并且此外，可改善耐光照射性或对耐高温储存性。
碱金属盐的实例包括：锂盐，例如氯化锂、溴化锂、碘化锂、高氯酸锂、双(三氟甲烷磺酰基)二酰亚胺锂、二异丙基酰亚胺锂、乙酸锂、四氟硼酸锂、五氟磷酸锂和四氰基硼酸锂；钠盐，例如氯化钠、溴化钠、碘化钠、高氯酸钠、双(三氟甲烷磺酰基)二酰亚胺钠、乙酸钠、四氟硼酸钠、五氟磷酸钠和四氰基硼酸钠；和钾盐，例如氯化钾、溴化钾、碘化钾和高氯酸钾。在以上列举的实例中，双(三氟甲烷磺酰基)二酰亚胺锂和二异丙基酰亚胺锂是优选的。
碱金属盐的量优选为1质量份或更大但是50质量份或更小、和更优选为5质量份或更大但是30质量份或更小，相对于100质量份的空穴传输材料。
所述空穴传输层可具有由单一材料形成的单层结构、或包括多种化合物的叠层结构。在其中所述空穴传输层具有叠层结构的情形中，对于所述空穴传输层的在所述第二电极附近布置的层，优选地使用聚合物材料。具有优异的成膜性的聚合物材料的使用是有利的，因为可使多孔电子传输层的表面更平滑并且光电转换性质可被改善。而且，因为聚合物材料不容易渗透多孔电子传输层，多孔电子传输层的表面期望地被覆盖并且可获得防止在布置电极时短路的效果。
在所述空穴传输层中使用的聚合物材料的实例包括本领域中已知的空穴传输用的聚合物材料。
空穴传输用的聚合物材料的实例包括聚噻吩化合物、聚亚苯基亚乙烯基化合物、聚芴化合物、聚芴化合物、聚亚苯基化合物、聚芳基胺化合物和聚噻二唑化合物。
聚噻吩化合物的实例包括聚(3-正己基噻吩)、聚(3-正辛基氧基噻吩)、聚(9,9′-二辛基-芴-共-二噻吩)、聚(3,3″′-双十二烷基-四噻吩)、聚(3,6-二辛基噻吩并[3,2-b]噻吩)、聚(2,5-双(3-癸基噻吩-2-基)噻吩并[3,2-b]噻吩)、聚(3,4-二癸基噻吩-共-噻吩并[3,2-b]噻吩)、聚(3,6-二辛基噻吩并[3,2-b]噻吩-共-噻吩并[3,2-b]噻吩)、聚(3,6-二辛基噻吩并[3,2-b]噻吩-共-噻吩)、和聚(3,6-二辛基噻吩并[3,2-b]噻吩-共-二噻吩)。
聚亚苯基亚乙烯基化合物的实例包括聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己基氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基]、聚[2-甲氧基-5-(3,7-二甲基辛基氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基]和聚[(2-甲氧基-5-(2-乙基己基氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基)-共-(4,4′-二亚苯基-亚乙烯基)]。
聚芴化合物的实例包括聚(9,9′-双十二烷基芴基-2,7-二基)、聚[(9,9-二辛基-2,7-二亚乙烯基芴)-交替-共-(9,10-蒽)]、聚[(9,9-二辛基-2,7-二亚乙烯基芴)-交替-共-(4,4′-二亚苯基)]、聚[(9,9-二辛基-2,7-二亚乙烯基芴)-交替-共-(2-甲氧基-5-(2-乙基己基氧基)-1,4-亚苯基)]和聚[(9,9-二辛基-2,7-二基)-共-(1,4-(2,5-二己基氧基)苯)]。
聚亚苯基化合物的实例包括聚[2,5-二辛基氧基-1,4-亚苯基]和聚[2,5-二(2-乙基己基氧基-1,4-亚苯基]。
聚芳基胺化合物的实例包括聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)-交替-共-(N,N′-二苯基)-N,N′-二(对己基苯基)-1,4-二氨基苯]、聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)-交替-共-(N,N′-双(4-辛基氧基苯基)联苯胺-N,N′-(1,4-二亚苯基)]、聚[(N,N′-双(4-辛基氧基苯基)联苯胺-N,N′-(1,4-二亚苯基)]、聚[(N,N′-双(4-(2-乙基己基氧基)苯基)联苯胺-N,N′-(1,4-二亚苯基)]、聚[苯基亚氨基-1,4-亚苯基亚乙烯基-2,5-二辛基氧基-1,4-亚苯基亚乙烯基-1,4-亚苯基]、聚[对甲苯基亚氨基-1,4-亚苯基亚乙烯基-2,5-二(2-乙基己基氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基-1,4-亚苯基]、和聚[4-(2-乙基己基氧基)苯基亚氨基-1,4-二亚苯基]。
聚噻二唑化合物的实例包括聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)-交替-共-(1,4-苯并(2,1′,3)噻二唑]和聚(3,4-二癸基噻吩-共-(1,4-苯并(2,1′,3)噻二唑)。
在以上列举的实例中，在载流子迁移率和离子化电势方面，聚噻吩化合物和聚芳基胺化合物是优选的。
所述空穴传输层的平均厚度没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。所述空穴传输层优选地具有其中所述空穴传输层渗透多孔电子传输层的孔的结构。所述电子传输层上的所述空穴传输层的平均厚度优选为0.01μm或更大但是20μm或更小、更优选为0.1μm或更大但是10μm或更小、和甚至更优选为0.2μm或更大但是2μm或更小。
所述空穴传输层在光敏化合物吸附到其的所述电子传输层上可直接形成。所述空穴传输层的制造方法没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。其制造方法的实例包括其中在真空中形成薄膜的方法例如蒸镀、和湿膜形成方法。在以上列举的实例中，在制造成本方面，湿膜形成方法是尤其优选的。其中将所述空穴传输层施加到所述电子传输层上的方法是优选的。
在其中使用湿膜形成方法的情形中，涂覆方法没有特别限制并且涂覆可根据本领域中已知的方法的任一种实施。为了使Rc(50)(其为每单位面积的50nm或更大的凸出部分的面积的比率)为小的，优选的是刮板涂覆、模具涂覆和凹版涂覆，它们是能够实施平滑涂覆的已知方法，而不拘于基层(base)的不均性。
而且，膜可在超临界流体或具有比临界点低的温度和压力的次临界流体中形成。超临界流体没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择，只要超临界流体为在其中气体和液体可共存的超过极限(临界点)的温度和压力区域中作为不可凝结的高压流体存在的流体并且当被压缩时不凝结，并且在等于或高于临界温度且等于或高于临界压力的状态下为流体。超临界流体优选为具有低的临界温度的超临界流体。
超临界流体的实例包括一氧化碳、二氧化碳、氨、氮气、水、醇溶剂、烃溶剂、卤素溶剂和醚溶剂。
醇溶剂的实例包括甲醇、乙醇和正丁醇。
烃溶剂的实例包括乙烷、丙烷、2,3-二甲基丁烷、苯和甲苯。卤素溶剂的实例包括二氯甲烷和氯三氟甲烷。
醚溶剂的实例包括二甲醚。
以上列举的实例可单独地或以组合使用。
在以上列举的实例中，二氧化碳是优选的，因为二氧化碳具有7.3MPa的临界压力和31℃的临界温度，并且因此，容易地形成二氧化碳的超临界状态并且二氧化碳是不易燃的且容易被操纵。
次临界流体没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择，只要次临界流体为在靠近临界点的温度和压力区域中作为高压液体存在的流体。作为超临界化合物列举的化合物也可适宜地作为次临界流体使用。
超临界流体的临界温度和临界压力没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。所述临界温度优选为－273℃或更高但是300℃或更低、和更优选为0℃或更高但是200℃或更低。
而且，除了超临界流体或次临界流体之外，还可以组合地使用有机溶剂或夹带剂(entrainer)。通过加入有机溶剂或夹带剂可容易地实施在超临界流体中的溶解。
有机溶剂没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。有机溶剂的实例包括酮溶剂、酯溶剂、醚溶剂、酰胺溶剂、卤代烃溶剂和烃溶剂。
酮溶剂的实例包括丙酮、甲乙酮和甲基异丁基酮。
酯溶剂的实例包括甲酸乙酯、乙酸乙酯和乙酸正丁酯。
醚溶剂的实例包括二异丙基醚、二甲氧基乙烷、四氢呋喃、二氧戊环和二烷。
酰胺溶剂的实例包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮。
卤代烃溶剂的实例包括二氯甲烷、氯仿、溴仿、碘甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、三氯乙烯、氯苯、邻二氯苯、氟苯、溴苯、碘代苯和1-氯萘。
烃溶剂的实例包括正戊烷、正己烷、正辛烷、1,5-己二烯、环己烷、甲基环己烷、环己二烯、苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、乙苯和枯烯。
以上列举的实例可单独地或以组合使用。
而且，在光敏化合物吸附到其的电子传输层上叠层空穴传输材料之后，可实施按压。由于通过实施所述按压将空穴传输材料更紧密地附着到作为多孔电极的电子传输层，可改善效率。
所述按压的方法没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。其方法的实例包括使用板的压模成型(press molding)，例如IR粒料按压、和使用辊的辊压。
所述压力优选为10kgf/cm2或更大、和更优选为30kgf/cm2或更大。
所述按压的持续期没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。持续期优选为1小时或更短。而且，在所述按压时可施加热。在所述按压时，在压机和所述电极之间可布置脱模剂。
脱模剂的实例包括氟树脂，例如聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、全氟烷氧基氟碳树脂、聚偏二氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、和聚氟乙烯。以上列举的实例可单独地或以组合使用。
在实施所述按压之后但是在布置第二电极之前，可在空穴传输材料和第二电极之间布置金属氧化物。
金属氧化物的实例包括氧化钼、氧化钨、氧化钒和氧化镍。以上列举的实例可单独地或以组合使用。在以上列举的实例中，氧化钼是优选的。
用于在空穴传输层上布置金属氧化物的方法没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。所述方法的实例包括其中在真空中形成薄膜的方法例如溅射和真空蒸镀、以及湿膜形成方法。
作为湿膜形成方法，其中制备金属氧化物的粉末或溶胶分散在其中的糊料并且将所述糊料施加到所述空穴传输层上的方法是优选的。在其中使用湿膜形成方法的情形中，涂覆方法没有特别限制并且可根据本领域中已知的方法的任一种实施。所述涂覆方法的实例包括浸涂、喷涂、丝棒涂覆、旋涂、辊涂、刮板涂覆和凹版涂覆。而且，作为湿印刷方法，多种方法例如凸版印刷、平板印刷、凹版印刷、凹板印刷、橡胶板印刷和丝网印刷可被使用。
施加的金属氧化物的平均厚度优选为0.1nm或更大但是50nm或更小、和更优选为1nm或更大但是10nm或更小。
<<第二电极>>
可在空穴传输层或空穴传输层的金属氧化物上形成第二电极。而且，作为第二电极，可使用与所述第一电极相同的电极。在可充分地确保所述第二电极的强度的情况下，不必需要支持体。
所述第二电极的材料的实例包括金属、碳化合物、导电性金属氧化物和导电性聚合物。
金属的实例包括铂、金、银、铜和铝。
碳化合物的实例包括石墨、富勒烯、碳纳米管和石墨烯。
导电性金属氧化物的实例包括ITO、FTO和ATO。
导电性聚合物的实例包括聚噻吩和聚苯胺。
以上列举的实例可单独地或以组合使用。
取决于使用的第二电极或使用的空穴传输层的材料，可通过适当的方法例如涂覆、叠层、蒸镀、CVD和粘合在空穴传输层上形成第二电极。
在光电转换元件内，所述第一电极和所述第二电极的至少一个优选为基本上透明的。优选的是，所述第一电极一侧是透明的并且入射光从所述第一电极一侧进入光电转换元件。在该情形中，在所述第二电极一侧处优选地使用反射光的材料。作为反射光的材料，优选使用其中通过蒸镀沉积金属或导电性氧化物的玻璃或塑料、或者金属薄膜。而且，在入射光从其进入的一侧处布置抗发射层也是有效的。
<其它部件>
其它部件没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。这样的部件的实例包括空穴阻挡层、第一基底、第二基底和密封部件。
<<空穴阻挡层>>
在所述第一电极和所述电子传输层之间形成空穴阻挡层。空穴阻挡层配置成将电子(其由光敏化合物产生且传输到所述电子传输层)传输到所述第一电极并且防止其与所述空穴传输层接触。空穴阻挡层的存在可抑制空穴流动到所述第一电极中并且防止由电子和空穴的重新组合导致的低输出。因为与流体-型光电转换元件相比，空穴传输层布置到其的固体光电转换元件具有高的在空穴传输材料中的空穴和电极表面上的电子之间的重新组合的速度，所以通过形成空穴阻挡层可获得的效果是显著的。
空穴阻挡层的材料没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择，只要空穴阻挡层的材料为对可见光透明的并且具有电子传输性质的材料。空穴阻挡层的材料的实例包括单一的半导体(例如硅和锗)、化合物半导体(例如金属的硫属化物)和具有钙钛矿结构的化合物。
金属的硫属化物的实例包括：钛、锡、锌、铁、钨、锆、铪、锶、铟、铈、钇、镧、钒、铌和钽的氧化物；镉、锌、铅、银、锑和铋的硫化物；镉和铅的硒化物；以及镉的碲化物。化合物半导体的其它实例包括：锌、镓、铟和镉的磷化物；砷化镓；硒化铜铟；和硫化铜铟。
具有钙钛矿结构的化合物的实例包括钛酸锶、钛酸钙、钛酸钠、钛酸钡和铌酸钾。
在以上列举的实例中，氧化物半导体是优选的，氧化钛、氧化铌、氧化镁、氧化铝、氧化锌、氧化钨和氧化锡是更优选的，并且氧化钛是甚至更优选的。
以上列举的实例可单独地或以组合使用。以上列举的材料可作为单层或叠层体使用。而且，以上列举的半导体的任一种的晶体结构没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。其晶体结构可为单晶、多晶或无定形。
空穴阻挡层的膜形成方法没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。空穴阻挡层的膜形成方法的实例包括作为湿膜成形的溶胶-凝胶法、由四氯化钛的水解方法、和作为干膜成形的溅射。在以上列举的实例中，溅射是优选的。当空穴阻挡层的膜形成方法为溅射时，可使膜密度足够地高并且可抑制电流损失。
空穴阻挡层的膜厚度没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。空穴阻挡层的膜厚度优选为5nm或更大但是1μm或更小。在通过湿体系形成的膜的情形中，膜厚度更优选为500nm或更大但是700nm或更小。在通过干体系形成的膜的情形中，膜厚度更优选为5nm或更大但是30nm或更小。
<<第一基底>>
第一基底的形状、结构和尺寸没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。
第一基底的材料没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择，只要所述材料为具有半透明性和绝缘性的材料。所述材料的实例包括诸如玻璃、塑料膜和陶瓷的基底。在以上列举的实例中，在其中当按如下所述地在形成电子传输层时包括烧制步骤的情形中，具有抵抗烧制温度的耐热性的基底是优选的。而且，第一基底优选为具有柔性的基底。
<<第二基底>>
第二基底没有特别限制并且可使用本领域中已知的基底的任一种。其实例包括诸如玻璃、塑料膜和陶瓷的基底。在第二基底与密封部件的接触区处可形成凸凹部以增大在第二基底和密封部件之间的粘附。
凸凹部的形成方法没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。所述形成方法的实例包括砂喷、水喷、通过砂纸的研磨、化学蚀刻和激光加工。
例如，作为用于增大在第二基底和密封部件之间的粘附的方法，可除去其表面上的有机物质或可改善其表面的亲水性。用于除去第二基底的表面上的有机物质的方法没有特别限制并且取决于预期意图可适当地选择。所述方法的实例包括UV臭氧洗涤和氧等离子体处理。
<<密封部件>>
密封用树脂的实例包括丙烯酸类树脂和环氧树脂。
作为丙烯酸类树脂的固化产物，可使用本领域中已知的任何材料，只要所述材料为通过使在其分子中各自包含丙烯酰基的单体或低聚物固化而获得的产物。
作为环氧树脂的固化产物，可使用本领域中已知的任何材料，只要所述材料为通过使在其分子中各自包含环氧基团的单体或低聚物固化而获得的产物。
环氧树脂的实例包括水-分散的环氧树脂、无溶剂的环氧树脂、固体环氧树脂、热可固化的环氧树脂、固化剂混合的环氧树脂和紫外射线可固化的环氧树脂。在以上列举的实例中，热可固化的环氧树脂和紫外射线可固化的环氧树脂是优选的，并且紫外射线可固化的环氧树脂是更优选的。注意，甚至对紫外射线可固化的树脂也可实施加热。优选的是，甚至在紫外射线固化之后也实施加热。
环氧树脂的实例包括基于双酚A的环氧树脂、基于双酚F的环氧树脂、基于酚醛清漆的环氧树脂、脂环族环氧树脂、长链脂族环氧树脂、基于缩水甘油基胺的环氧树脂、基于缩水甘油基醚的环氧树脂和基于缩水甘油基酯的环氧树脂。以上列举的实例可单独地或以组合使用。
根据需要，环氧树脂优选地与固化剂或各种添加剂混合。
固化剂分类为基于胺的固化剂、基于酸酐的固化剂、基于聚酰胺的固化剂和其它固化剂。取决于预期意图，适当地选择固化剂。
基于胺的固化剂的实例包括：脂族多胺，例如二亚乙基三胺和三亚乙基四胺；和芳族多胺，例如甲基亚苯基二胺、二氨基二苯基甲烷和二氨基二苯基砜。
基于酸酐的固化剂的实例包括邻苯二甲酸酐、四或六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐(methylnadic anhydride)、苯均四酸酐、HET酸酐和十二烯基琥珀酸酐。
其它固化剂的实例包括咪唑和聚硫醇。以上列举的实例可单独地或以组合使用。
所述添加剂的实例包括填料、间隙剂、聚合引发剂、干燥剂(减湿剂)、固化加快剂、偶联剂、增柔剂(增韧剂)、着色剂、阻燃辅助剂、抗氧化剂和有机溶剂。在以上列举的实例中，填料、间隙剂、固化加快剂、聚合引发剂和干燥剂(减湿剂)是优选的，并且填料和聚合引发剂是更优选的。
除了填料对于抑制湿气或氧气的进入是有效的之外，填料还是特别有效的，因为填料可赋予减低在固化期间的体积收缩、在固化或加热时的脱气(排放气，outgas)量、改善机械强度、和控制热透射率或流动性的效果，并且填料可保持在各种环境中的稳定输出。特别地，光电转换元件的输出性质或耐久性不仅受到进入光电转换元件的湿气或氧气、而且受到在密封部件的固化或加热期间产生的脱气的影响。特别地，当光电转换元件在高温环境中储存时，在加热期间产生的脱气显著地影响输出性质。
在该情形中，通过将填料、间隙剂或干燥剂加入到密封部件中可抑制湿气或氧气的进入，并且因此，可减少密封部件的使用量，从而获得减少脱气的效果。不仅在固化时而且当光电转换元件在高温环境中储存时，这样的添加剂的使用都是有效的。
填料没有特别限制并且本领域中已知的填料的任一种可用作所述填料。例如，优选地使用无机填料，例如结晶或不规则的(irregular)二氧化硅、滑石、氧化铝、硝酸铝、硅酸钙和碳酸钙。以上列举的实例可单独地或以组合使用。填料的平均一次粒径优选为0.1μm或更大但是10μm或更小、更优选为1μm或更大但是5μm或更小。当所述平均一次粒径在上述的优选范围内时，可充分地获得抑制湿气或氧气的进入的效果，获得适当的粘度，改善与基底的粘附或消泡，并且对于控制密封部分的宽度或可加工性是有效的。
填料的量优选为10质量份或更大但是90质量份或更小、和更优选为20质量份或更大但是70质量份或更小，相对于100质量份的密封部件的总量。当填料的量在上述范围内时，可充分地获得抑制湿气或氧气的进入的效果，获得适当的粘度，并且可获得优异的粘附和可加工性。
间隙剂也称为间隙控制剂或空隙剂，并且配置成控制密封部分的间隙。例如，当将密封部件施加到第一电极的第一基底上并且在其上放置第二基底以进行密封时，使密封部分的间隙与间隙剂的尺寸相匹配，因为间隙剂与环氧树脂混合，并且因此可容易地控制密封部分的间隙。
作为间隙剂，可使用本领域中已知的材料的任一种，只要间隙剂为具有均匀粒度且具有高的耐溶剂性和耐热性的颗粒状材料。间隙剂优选为具有高的对环氧树脂的亲和性并且为球形的粒子形状的材料。间隙剂的具体实例包括玻璃珠、二氧化硅粒子和有机树脂粒子。以上列举的实例可单独地或以组合使用。
取决于密封部分的待设定的间隙，可选择间隙剂的粒度。其粒度优选为1μm或更大但是100μm或更小、和更优选为5μm或更大但是50μm或更小。
聚合引发剂是为了使用热或光引发聚合的意图而加入的材料。
热聚合引发剂为在加热时产生活性物种例如自由基和阳离子的化合物。具体地，作为热聚合引发剂，使用偶氮化合物例如2,2′-偶氮二丁腈(AIBN)或过氧化物例如苯甲酰过氧化物(BPO)。作为热阳离子聚合引发剂，使用苯磺酸酯或烷基锍盐。作为光聚合引发剂，对于所述环氧树脂优选地使用光阳离子聚合引发剂。当光阳离子聚合引发剂与环氧树脂混合并且实施光照射时，光阳离子聚合引发剂降解而产生强酸，并且所述酸诱发环氧树脂的聚合而使固化反应进行。光阳离子聚合引发剂具有如下效果：在固化期间的体积收缩小，不发生氧气阻滞，和储存稳定性高。
光阳离子聚合引发剂的实例包括芳族重氮盐、芳族碘鎓盐、芳族锍盐、茂金属化合物和硅烷醇-铝络合物。
而且，还可使用具有在光的照射时产生酸的功能的光致酸产生剂。光致酸产生剂充当用于引发阳离子聚合的酸。光致酸产生剂的实例包括鎓盐，例如由阳离子部分和阴离子部分以及离子部分构成的基于离子锍盐的光致酸产生剂，和由阳离子部分和阴离子部分构成的离子碘鎓盐。以上列举的实例可单独地或以组合使用。
聚合引发剂的量取决于使用的材料可变化，但是其量优选为0.5质量份或更大但是10质量份或更小、更优选为1质量份或更大但是5质量份或更小，相对于100质量份的密封部件的总量。按在上述范围内的量加入的聚合引发剂是有效的，因为使固化适度地进行，可减少未固化的残留物的量，并且可防止产生过量的气体。
干燥剂也称为减湿剂并且为具有物理或化学吸附或吸收湿气的功能的材料。存在其中通过向密封部件加入干燥剂可进一步增强耐湿性(防潮性)或可减轻脱气的影响的情形。因此，干燥剂的使用是有效的。
干燥剂优选为颗粒状材料。干燥剂的实例包括无机吸水材料，例如氧化钙、氧化钡、氧化镁、硫酸镁、硫酸钠、氯化钙、二氧化硅凝胶、分子筛和沸石。在以上列举的实例中，沸石是优选的，因为沸石具有大量的湿气吸收能力。以上列举的实例可单独地或以组合使用。
固化加快剂也称为固化催化剂并且被用于加快固化速度的意图。固化加快剂主要被用于热可固化的环氧树脂。
固化加快剂的实例包括：叔胺或叔胺盐，例如1,8-二氮杂双环(5,4,0)-十一碳-7-烯(DBU)和1,5-双环(4,3,0)-壬-5-烯(DBN)；基于咪唑的固化加快剂，例如1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑和2-乙基-4-甲基咪唑；以及膦(phofine)或鏻盐，例如三苯基膦和四苯基鏻四苯基硼酸盐。以上列举的实例可单独地或以组合使用。
偶联剂具有增大分子结合力的效果。偶联剂的实例包括硅烷偶联剂。偶联剂的实例包括：硅烷偶联剂，例如3-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油基丙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)3-氨基丙基甲基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、N-(2-(乙烯基苄基氨基)乙基)3-氨基丙基三甲氧基硅烷盐酸盐和3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。以上列举的实例可单独地或以组合使用。
而且，作为密封部件，已经知晓市售的环氧树脂组合物作为密封剂、密封材料或胶粘剂，并且在本公开中可使用这样的工业产品。在这样的工业产品中，有为用于太阳能电池或有机EL元件中而被开发且在工业上可用的环氧树脂组合物，并且这样的工业产品在本公开中特别有效地得以使用。所述工业产品的实例包括：TB3118、TB3114、TB3124和TB3125F(可获自ThreeBond)；WorldRock5910、WorldRock5920和WorldRock8723(可获自KyoritsuChemical Co.,Ltd.)；以及WB90US(P)(可获自MORESCO Corporation)。
在本公开中还可使用片状密封材料。
片状密封材料为其中在片材上预先形成环氧树脂层的产物。作为所述片材，可使用具有高的气体阻挡性的玻璃或膜。所述片材对应于本公开中的第二基底。密封部件和第二基底通过将片状密封部件结合到第二基底上并且使环氧树脂层固化可一次性地形成。通过在所述片材上形成的环氧树脂层的形成图案可形成布置空隙的结构体并且因此这样的片状密封材料的使用是有效的。
密封部件的形成方法没有特别限制并且可根据本领域中已知的方法的任一种实施。例如，可使用多种方法，例如滴涂(dispense)、丝棒涂覆、旋涂、辊涂、刮板涂覆、凹版涂覆、凸版印刷、平板印刷、凹板印刷、橡胶板印刷和丝网印刷。
而且，在密封部件和第二电极之间可布置钝化层。钝化层没有特别限制，只要钝化层按密封部件不与第二电极接触的方式布置，并且钝化层取决于预期意图可适当地选择。作为钝化层，优选地使用氧化铝、氮化硅或氧化硅。
将参考附图描述本公开的实施方式。在所有图中，对于相同的构成单元，给予相同的符号。重复描述可能被省略。
<元件的结构>
图1、2和3为如上所述的，并且因此其描述被省略。
注意，图1中所示的光电转换元件包括在第二电极7和第二基底9之间的空隙。所述空隙的存在具有如下优势：可控制所述空隙内部的湿气含量或氧气浓度，并且可改善其发电性能和耐久性。而且，因为第二电极7和第二基底9彼此不接触，所以可防止第二电极7的剥离或破损(breakage)。所述空隙内部的氧气浓度没有特别限制并且可自由地选择。所述氧气浓度优选为0％或更大但是21％或更小、更优选为0.05％或更大但是10％或更小、和甚至更优选为0.1％或更大但是5％或更小。而且，第一电极2和第二电极7各自具有导通到各自的电极取出端子的路径。
图4为说明本公开的光电转换元件的另一种实例的示意性视图，并且说明其中在第一基底1和电子传输层4之间形成空穴阻挡层3的一种实例。由于形成空穴阻挡层3，可防止电子和空穴的重新组合并且因此空穴阻挡层对于改善发电性能是有效的。类似于图1，图4中所示的光电转换元件具有在第二电极7和第二基底9之间的空隙。
图5为说明本公开的光电转换元件的另一种实例的示意性视图，并且说明其中不布置密封部分的空隙并且用密封部件8填充图4的空隙的一种实例。例如，所述光电转换元件可通过其中将密封部件8施加到第二电极7的整个表面上并且在其上布置第二基底9的方法、或者使用上述的片状密封材料的方法形成。在该情形中，在密封内部的空隙可被完全除去、或可部分地保留。由于几乎整个表面覆盖有密封材料，可减少第二基底9的剥离或破损，并且因此，可增强光电转换元件的机械强度。
图6为说明本公开的光电转换元件的另一种实例的示意性视图，并且说明其中密封部件8结合到第一基底1和第二基底9的一种实例。由于所述光电转换元件具有上述结构，密封部件8对基底的粘附力变高，并且因此获得增强光电转换元件的机械强度的效果。由于所述粘附力增大，可进一步增强防止湿气或氧气进入的密封效果。
图7为说明本公开的光电转换元件模块的一种实例的示意性视图，并且说明其中包括多个光电转换元件并且光电转换元件串联联接的光电转换元件模块的一种实例。在图7的实例中，在形成空穴传输层6之后形成贯穿(penetration)部分10，并且然后，形成第二电极7以将第二电极的材料引入到贯穿部分10中，从而与邻接电池的第一电极2b电导通。尽管它们在图7中未示出，但是第一电极2a和第二电极7b各自具有导通到各自的输出取出端子的路径。
如图3中所示的，凸出部分占据图7的光电转换元件模块102的空穴传输层6的表面的面积小并且不存在电流相对集中的点，并且因此可防止电流泄漏的发生。而且，在光电转换元件模块102中，至少两个邻接的光电转换元件内的空穴传输层6在不与空穴阻挡层3联接的情况下联接。由于光电转换模块102具有上述结构，光电转换元件模块102不容易导致通过高照明光的电流泄漏，并且其光敏化合物不容易受损，并且因此，可防止在被暴露到高照明光之前和之后通过低照明光的输出下降。因此，光电转换元件模块102具有通过在室内使用的发光设备例如LED和荧光灯的光的高的功率产生输出，甚至在暴露到太阳光之后也是如此。
注意，贯穿部分10可贯穿通过第一电极2而到达第一基底1，或可通过停止在第一电极2内部处的加工而未到达第一基底1。在其中贯穿部分10的形状为穿过第一电极2而到达第一基底1的细孔的情形中，第一电极2的膜横截面面积由于所述细孔的总开口面积相对于贯穿部分10的面积过大而减少，并且因此，电阻值增加且可导致光电转换效率的降低。因此，所述细孔的总开口面积对贯穿部分10的面积的比率优选为5/100至60/100。
贯穿部分10的形成方法的实例包括喷砂、喷水、通过砂纸研磨、化学蚀刻和激光加工。在本公开中，激光加工是优选的。其理由是因为可在不使用砂、蚀刻剂或抗蚀剂的情况下形成细孔，而且可在再现性良好的情况下洁净地实施工艺。为何优选激光加工的另一个理由是，当形成贯穿部分10时，空穴阻挡层3、电子传输层4、空穴传输层6和第二电极7的至少一个或在一些情况下的全部可通过经由激光加工的冲击剥离而除去。结果，在叠层时不必布置掩模，并且可容易地一次性实施细的贯穿部分10的除去和形成。
图8为说明本公开的光电转换元件模块的一种实例的示意性视图，并且说明不同于图7的实例，具有其中邻接的光电转换元件的电子传输层4分开且独立的层结构的一种实例。由于图8中所示的光电转换元件模块102具有上述结构，电子传输层4不彼此延伸而降低电子扩散，并且因此减少电流泄漏且改善耐光性。因此，图8中所示的光电转换元件模块102是有利的。
图9为说明本公开的光电转换元件模块的一种实例的示意性视图，并且说明其中光电转换元件模块包括串联连接的多个光电转换元件并且像梁(beam)一样的密封部件布置在电池之间的空隙中的光电转换元件模块的一种实例。当在第二电极7和第二基底9之间布置空隙时，如图4中的，可防止第二电极7的剥离或破损，但是密封的机械强度可降低。另一方面，在其中用密封部件填充在第二电极7和第二基底9之间的空隙的情形中，如图5中的，密封的机械强度增大，但是可导致第二电极7的剥离。为了增加电力产生(发电)，光电转换元件模块的面积的增大是有效的。然而，当光电转换元件模块包括空隙时，无法避免机械强度的降低。因此，通过布置像梁一样的密封部件，如图9中所示的，可防止第二基底9的剥离或破损并且增大密封的机械强度。
本公开的光电转换元件和光电转换元件模块可通过与配置成控制产生的电流的电路板组合而应用于电源器件。使用所述电源器件的器件的实例包括电子台式计算机和手表。除了刚才列举的实例之外，包括本公开的光电转换元件的电源器件可应用于移动电话、电子记事簿和电子书(electronic paper)。而且，包括所述光电转换元件的电源器件可作为用于延长充电型或干电池型电气用品的持续使用时间的备用电源而使用。
(电子器件)
本公开的电子器件包括本公开的光电转换元件和/或光电转换元件模块和被通过经由光电转换元件和/或光电转换元件模块实施的光电转换产生的电力所驱动的器件。所述电子器件根据需要可进一步包括其它器件。
(电源模块)
本公开的电源模块包括本公开的光电转换元件和/或光电转换元件模块和电源集成电路(IC)，并且根据需要可进一步包括其它器件。
接下来，将描述包括光电转换元件或光电转换元件模块和被通过光电转换元件或光电转换元件模块产生的电所驱动的器件的电子器件的具体实施方式。
图10为作为本公开的电子器件的一种实例的个人电脑用的鼠标的框图。
如图10中所示的，将光电转换元件或光电转换元件模块和电源IC以及还有储能器件组合并且将电供应到所述鼠标的控制电路的电源。结果，当不使用所述鼠标时在储能器件中充电，并且所述鼠标可被电驱动，且因此可获得不需要接线或蓄电池更换的鼠标。而且，由于不需要蓄电池，可减轻其重量并且因此其是有效的。
图11为说明图10中所示的鼠标的一种实例的示意性外部视图。
如图11中所示的，光电转换元件、电源IC和储能器件安装在所述鼠标的内部，但是光电转换元件的上部覆盖有透明壳体以容许光到达光电转换元件。而且，所述鼠标的整个壳体由透明树脂形成。光电转换元件的设置不受限于如上所述的实例。例如，光电转换元件可设置在甚至当鼠标被手覆盖时也施加光的位置处，并且这样的设置可为优选的。
接下来，将描述本公开的光电转换元件和光电转换元件模块以及具有被通过光电转换元件和光电转换元件模块产生的电力所驱动的器件的电子器件的其它实施方式。
图12为作为本公开的电子器件的一种实例的个人电脑用的键盘的框视图。
如图12中所示的，将光电转换元件、电源IC和储能器件组合，并且供应的电被连接到所述键盘的控制电路的电源。结果，当不使用所述键盘时在储能器件中充电，并且所述键盘可被电驱动，并且因此可获得不需要接线或蓄电池更换的键盘。而且，由于不需要蓄电池，可减轻其重量并且因此这是有效的。
图13为说明图12中所示的键盘的一种实例的示意性外部视图。
如图13中所示的，光电转换元件、电源IC和储能器件安装在键盘内部，但是光电转换元件的上部覆盖有透明壳体以容许光到达光电转换元件。键盘的整个壳体可由透明树脂形成。光电转换元件的设置不限于如上所述的实例。
在具有光电转换元件布置到其中的小空间的小键盘的情形中，如图14中所示的，小的光电转换元件可嵌入到所述键盘的部分中，并且这样的设置可为有效的。
接下来，将描述本公开的光电转换元件和光电转换元件模块以及具有被通过所述光电转换元件和光电转换元件模块产生的电力所驱动的器件的电子器件的另一个实施方式。
图15为作为本公开的电子器件的一种实例的感测器的框图。
如图15中所示的，将光电转换元件、电源IC和储能器件组合，并且供应的电被连接到感测器电路的电源。结果，可在不连接外部电源的情况下且在不更换蓄电池的情况下构成感测器模块。感测对象为温度和湿度、照明度、运动检测器、CO2、加速度、UV、噪音、地磁、大气压等，并且这样的电子器件可应用于多种感测器并且是有效的。如在图15中用A说明的，感测器模块配置成按定期感测测量对象并且将读取的数据通过无线通信传送个人电脑(PC)或智能手机。
预期到，随着互联网(IoT)社会实现，感测器的使用将逐渐地显著增多。更换数字感测器的蓄电池是费时的并且是不现实的。而且，感测器通常被安置在难以更换蓄电池的位置例如天花板(内顶板)和墙壁(壁)处的事实也使可操作性变差。如下也是明显有优势的：通过所述光电转换元件可供应电。而且，因为所述光电转换元件甚至通过低照明光也可获得高的输出并且其输出对光的入射角度具有较少的依赖性，所以可获得布置自由度高的优势。
接下来，将描述本公开的光电转换元件和光电转换元件模块以及具有被通过所述光电转换元件和光电转换元件模块产生的电力所驱动的器件的电子器件的另一种实施方式。
图16为作为本公开的电子器件的一种实例的转盘的框图。
如图16中所示的，将光电转换元件、电源IC和储能器件组合，并且将供应的电连接到转盘控制电路的电源。结果，可在不连接外部电源且不更换蓄电池的情况下构造转盘。
所述转盘例如在其中展览产品的展览(display)情形中使用。所述转盘的电源的接线使所述展览器的外观劣化，而且当更换所述转盘的蓄电池时需要移除所展览的产品，这是费时的工作。上述问题通过使用本公开的光电转换元件可被解决并且因此其使用是有效的。
<用途>
上面已经描述了本公开的光电转换元件和光电转换元件模块、包括被通过本公开的光电转换元件和光电转换元件模块产生的电所驱动的器件的电子器件、和电源模块。所描述的实施方式仅为可应用的实施方式的部分，并且本公开的光电转换元件或光电转换元件模块的使用不受限于上述的实施方式。
光电转换元件或光电转换元件模块通过与配置成控制所产生的电的电路板组合可被应用于例如电源器件。
使用所述电源器件的装置的实例包括电子台式计算机、手表、移动电话、电子记事簿和电子书。
而且，包括所述光电转换元件的电源器件可作为用于延长充电型或干电池型电气用品的持续使用时间的备用电源使用。
本公开的光电转换元件或光电转换元件模块可充当自持电源，并且器件可被通过光电转换产生的电所驱动。由于光电转换元件和光电转换元件模块在光的照射时可产生电，不必将电子器件与电源连接或更换蓄电池。因此，电子器件可在其中没有电源设施、电子器件可被耗竭或移动使用的地方被驱动，并且电子器件可在其中难以实施蓄电池更换的地方被驱动而不更换蓄电池。而且，在其中使用干电池的情形中，电子器件的重量由于干电池的重量而增加或电子器件的尺寸增大。因此，可存在如下方面的问题：在墙壁或天花板上安装电子器件、或运输。因为本公开的光电转换元件和光电转换元件模块是轻薄的，所以在安装方面有高的自由度，并且在穿戴或携带电子器件方面上有显著优势。
如上所述的，本公开的光电转换元件和光电转换元件模块可作为自持电源使用，并且这样的自持电源可与多种电子器件组合。例如，自持电源可与显示器器件(例如电子台式计算机、手表、移动电话、电子记事簿和电子书)、个人电脑的附件器件(例如鼠标和键盘)、多种感测器器件(例如温度和湿度感测器和运动检测感测器)、发送器(例如信标(beacon)和全球定位系统[GPS])和众多电子器件(例如备用灯和远距离控制器)组合使用。
本公开的光电转换元件和光电转换元件模块可被广泛应用，因为光电转换元件或光电转换元件模块特别地通过低照明光可产生电力，并且在户内、此外在阴暗位置处可产生电力。而且，光电转换元件和光电转换元件模块是高度安全的，因为与干电池不同不会引起液体泄漏，并且不会发生在钮扣电池的情况下经常导致的意外吞入。此外，光电转换元件或光电转换元件模块可作为用于延长充电型或干电池型电气用品的持续使用时间的备用电源使用。如上所述的，通过将本公开的光电转换元件或光电转换元件模块与经由通过所述光电转换元件或光电转换元件模块实施的光电转换产生的电力可被驱动的器件组合可获得这样的电子器件：其是轻的且易于使用的，在安装方面具有高的自由度，不需要蓄电池更换，是高度安全的，并且对于降低环境负荷是有效的。
图17为说明其中将光电转换元件和/或光电转换元件模块与被经由通过光电转换元件和/或光电转换元件模块实施的光电转换产生的电力所驱动的器件组合的本公开的电子器件的一种实例的框图。所述电子器件当用光照射光电转换元件时可产生电力并且电力可被取出。通过产生的电力可驱动所述器件的电路。
由于光电转换元件的输出取决于周围环境的照明度而不同，可存在其中在图17中所示的电子器件可能不被稳定驱动的情形。在该情形中，在光电转换元件和器件的电路之间可嵌入用于光电转换元件的电源IC以向电路一侧供应稳定的电压，如图18中所示的，并且这样的设置是有效的。
光电转换元件可产生电力，只要施加足够照明度的光，但是当照明度不足以产生电力时无法获得期望的电力，这是光电转换元件的劣势。在该情形中，通过在电源IC和器件电路之间安装储能器件例如电容器，如图19中所示的，来自光电转换元件的过多电力可被储存在储能器件中，甚至当照明度过低或对光电转换元件不施加光时也可将储能器件中储存的电力供应到器件的电路，并且电子器件可被稳定地驱动。
如上所述的，其中将本公开的光电转换元件和/或光电转换元件模块和器件电路组合的电子器件甚至在其中无法获得电源的环境中也可被驱动、不需要蓄电池更换、并且通过与电源IC或储能器件组合可被稳定地驱动。通过这种方式，可使光电转换元件的优势最大化。
同时，本公开的光电转换元件和/或光电转换元件模块还可用作电源模块，并且这样的用途是有效的。例如，如图20中说明的，通过将本公开的光电转换元件和/或光电转换元件模块连接到用于光电转换元件的电源IC，DC电源模块能够将经由通过光电转换元件实施的光电转换产生的电力按恒定的电压水平供应到用于光电转换元件的电源IC。
而且，通过将储能器件加入到电源IC，如图21中所说明的，可在储能器件中储存通过光电转换元件产生的电力。因此，可构成甚至当照明度过低或对光电转换元件不施加光时也可供应电力的电源模块。
本公开的图20和图21中所示的电源模块可在不更换蓄电池的情况下作为电源模块使用，如在本领域中已知的原电池的情形中。
实施例
下面通过实施例和对比例的方式将更详细地描述本公开。本公开不应被解释为受限于这些实施例。
(实施例1)
<光电转换元件模块的制造>
在充当第一基底的玻璃基底上，通过溅射顺序地形成铟掺杂的氧化锡(ITO)的膜和铌掺杂的氧化锡(NTO)的膜作为第一电极。随后，通过使用氧气的反应性溅射形成由氧化钛形成的致密层作为空穴阻挡层。接下来，通过激光加工对在基底上形成的ITO/NTO和空穴阻挡层的部分实施蚀刻，以将邻接的光电转换元件之间的距离布置为10μm。
接下来，将3g氧化钛(ST-21，其可获自ISHIHARA SANGYO KAISHA,LTD.)、0.2g乙酰基丙酮和0.3g表面活性剂(聚氧乙烯辛基苯基醚，其可获自Wako Pure ChemicalCorporation)与5.5g水和1.0g乙醇一起进行珠磨处理12小时，从而获得氧化钛分散液。向获得的氧化钛分散液，加入1.2g聚乙二醇(#20,000，其可获自Wako Pure ChemicalCorporation)以产生糊料。将获得的糊料按其平均厚度将为约1.5μm的方式施加到空穴阻挡层上。将所得物在60℃干燥、随后在550℃在空气中烧制30分钟，从而形成多孔电子传输层。
将电子传输层已经形成在其上的玻璃基底浸没在通过将乙腈/叔丁醇(体积比1：1)混合液加入到120mg由以上B-5表示的光敏化合物和150mg鹅脱氧胆酸(可获自TokyoChemical Industry Co.,Ltd.)并且搅拌所得的混合物而获得的溶液中，并且将其在黑暗中留置1小时，从而容许光敏化合物吸附在所述电子传输层的表面上。
接下来，将15.0mg双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂(可获自KANTOCHEMICAL CO.,LTD.)和40mg由上面C-12表示的碱性化合物加入并且溶解在1mL包含183mg由上面D-7表示的空穴传输材料的氯苯溶液中，从而制备空穴传输层涂覆液。
接下来，通过刮板涂覆将所述空穴传输层涂覆液施加到光敏化合物已经吸附在其上的电子传输层上以形成具有约400nm的平均厚度的空穴传输层。之后，通过激光加工对所述玻璃基底的密封部件已经布置到其的边缘进行蚀刻处理以通过激光加工形成配置成将光电转换元件串联连接的贯通孔。而且，在其上通过真空蒸镀沉积银，从而形成具有约60nm的平均厚度的第二电极。据确认，银通过蒸镀沉积在贯通孔的内壁上而将光电转换元件彼此依次地串联连接。所形成的串联连接的元件的数量为6。
通过分配器(2300N，其可获自SAN-EI TECH Ltd.)将紫外线可固化的树脂(TB3118，其可获自ThreeBond Holdings Co.,Ltd.)施加到玻璃基底的边缘以围绕发电区域。之后，将所得物转移到其内部气氛已经被调节成具有低湿度和0.5％的氧气浓度的手套箱中，并且将充当第二基底的罩(cover)玻璃放置到紫外线可固化的树脂上，随后通过紫外线照射使紫外线可固化的树脂固化以密封发电区域，从而制造本公开的图7中所示的光电转换元件模块1。
注意，借助相干扫描干涉显微镜(VS1500，其可获自Hitachi High-Tech ScienceCorporation)测量所述第二电极的层厚度和所述空穴传输层的层厚度。当测量所述第二电极的层厚度时，在形成所述第二电极之后用胶带剥离所述第二电极的部分，并且按使作为在所述第二电极下方的一层的所述空穴传输层与第二电极一起进入到相同的被捕获图像中的方式调节视场。然后，在以下条件下获取第二电极的图像。而且，当测量所述空穴传输层的层厚度时，在形成所述空穴传输层之后，在其上滴落四氢呋喃以除去所述空穴传输层的部分，并且按作为在所述空穴传输层下方的一层的所述电子传输层与所述空穴传输层一起进入到相同的被捕获图像中的方式调节视场。然后，在以下条件下获取所述空穴传输层的图像。所测量的层的平均厚度和下方的层的平均厚度通过平均台阶分析进行计算。
[层厚度的测量条件]
测量模式：WAVE模式
物镜的放大倍率：2.5×
滤波器：530nm白色
观察范围：1,900μm×1,400μm
像素数量：640像素×480像素
而且，如下测定Rc(50)。
借助相干扫描干涉显微镜(VS1500，其可获自Hitachi High-Tech ScienceCorporation)在以下条件下平面观察所述空穴传输层的表面构造。接下来，通过粒子分析测定具有距离空穴传输层6的与其和第二电极7接触的表面相反的表面X+50(nm)或更大的高度的凸出部分的总的横截面面积。将获得的总的横截面面积除以观察区域的面积。然后，计算从三个视场获得的值的平均值以测定Rc(50)。
[Rc(50)的测量条件]
测量模式：WAVE模式
物镜的放大倍率：10×
滤波器：530nm白色
观察范围：470nm×350nm
像素数量：640像素×480像素
<光电转换元件模块的评价>
借助DC电压-电流源/监视器(ADCMT，6241A)在调节到200勒克斯(其为低照明度)的LED的照射下评价获得的光电转换元件模块1的IV性质以测定初始的最大输出功率P最大(μW/cm2)。随后，在通过调节到10,000勒克斯(其为高照明度)的白色LED将所述光电转换元件模块1连续地照射200小时之后再次通过200勒克斯评价光电转换元件模块1的IV性质，以测量在高照明光的照射之后的最大输出功率。然后，测定保留率。结果列在表1中。
(实施例2)
除了如下之外按与实施例1中相同的方式测定P最大和保留率：将所述空穴传输层的平均厚度改为约500nm。结果列在表1中。
(实施例3)
除了如下之外按与实施例1中相同的方式测定P最大和保留率：将所述空穴传输层的平均厚度改为约600nm。结果列在表1中。
(实施例4)
除了如下之外按与实施例1中相同的方式测定P最大和保留率：将所述空穴传输层的平均厚度改为约800nm。结果列在表1中。
(实施例5)
除了如下之外按与实施例2中相同的方式测定P最大和保留率：形成具有约20nm的平均厚度的第二电极。结果列在表1中。
(实施例6)
除了如下之外按与实施例5中相同的方式测定P最大和保留率：将所述第二电极的平均厚度改为约45nm。结果列在表1中。
(实施例7)
除了如下之外按与实施例5中相同的方式测定P最大和保留率：将所述第二电极的平均厚度改为约30nm。结果列在表1中。
(对比例1)
除了如下之外按与实施例1中相同的方式测定P最大和保留率：用空穴传输层涂覆液通过旋涂形成具有约300nm的厚度的空穴传输层，并且通过经由真空蒸镀在所述空穴传输层上沉积银形成具有约100nm的平均厚度的第二电极。结果列在表1中。
(对比例2)
除了如下之外按与对比例1中相同的方式测定P最大和保留率：将所述空穴传输层的平均厚度改为约500nm并且将所述第二电极的平均厚度改为约60nm。结果列在表1中。
(对比例3)
除了如下之外按与对比例2中相同的方式测定P最大和保留率：将所述第二电极的平均厚度改为约20nm。结果列在表1中。
表1
从表1的结果发现，在实施例1至7中所述保留率为80％或更大，并且与对比例1至3相比，可抑制在被暴露到高照明光之前和之后使用低照明光的输出下降。而且，通过比较实施例5和实施例7发现，尽管Rc(50)为0.75％或更小，但是P最大和在连续照射之后P最大的保留率当所述第二电极的层厚度为25nm或更小时是低的，并且因此，除了Rc(50)之外所述第二电极的层厚度也是重要的。此外，从实施例1至4之间的比较显然看到，当所述第二电极的层厚度为50nm或更大时获得了较高的P最大和在连续照射之后P最大的保留率。
如上所述，本公开的光电转换元件满足下式0％<Rc(50)≤0.75％，其中Rc(50)为具有50nm或更大的高度的凸出部分相对于单位面积的空穴传输层在第二电极一侧处的表面的面积率。结果，存在较少的第二电极薄的位置，并且因此，本公开的光电转换元件不太可能导致电流泄漏，并且其中的光敏化合物不容易受损，并且因此，可抑制在被暴露到高照明光之前和之后使用低照明光的输出下降。因此，本公开的光电转换元件可具有通过在室内使用的发光设备例如LED和荧光灯的光的高的发电输出，甚至在被暴露到太阳光之后也是如此。
例如，本公开的实施方式于下。
<1>光电转换元件，其包括：
第一电极；
电子传输层；
空穴传输层；和
第二电极，
其中空穴传输层和第二电极彼此接触，且
空穴传输层满足下式：
0％<Rc(50)≤0.75％
其中测定空穴传输层的平均厚度作为X(nm)，并且Rc(50)为从标准线向第二电极凸出的凸出部分的面积率，其中所述标准线存在于距离与空穴传输层和第二电极接触的表面相反的空穴传输层的表面X+50(nm)的位置处。
<2>根据<1>的光电转换元件，
其中所述空穴传输层满足下式：
0％<Rc(50)≤0.50％。
<3>根据<1>或<2>的光电转换元件，
其中第二电极的平均厚度为25nm或更大。
<4>根据<1>至<3>任一项的光电转换元件，
其中第二电极的平均厚度为50nm或更大。
<5>光电转换元件模块，其包括：
布置在光电转换元件模块中的多个光电转换元件，所述光电转换元件各自为根据<1>至<4>任一项的光电转换元件。
<6>电子器件，其包括：
根据<1>至<4>任一项的光电转换元件和/或根据<5>的光电转换元件模块；和
器件，其配置成被由通过光电转换元件和/或光电转换元件模块实施的光电转换产生的电力所驱动。
<7>电源模块，其包括：
根据<1>至<4>任一项的光电转换元件和/或根据<5>的光电转换元件模块；和
电源IC。
根据<1>至<4>任一项的光电转换元件、根据<5>的光电转换元件模块、根据<6>的电子器件和根据<7>的电源模块能够解决本领域中存在的上述多个问题并且能够实现本公开的目的。

Claims (7)

1.光电转换元件，其包括：
第一电极；
电子传输层；
空穴传输层；和
第二电极，
其中所述空穴传输层和所述第二电极彼此接触，且
所述空穴传输层满足下式：
0％<Rc(50)≤0.75％
其中测定空穴传输层的平均厚度作为X(nm)，且Rc(50)为从标准线向所述第二电极凸出的凸出部分的面积率，其中所述标准线存在于距离与所述空穴传输层和所述第二电极接触的表面相反的所述空穴传输层的表面X+50(nm)的位置处。
2.根据权利要求1的光电转换元件，
其中所述空穴传输层满足下式：
0％<Rc(50)≤0.50％。
3.根据权利要求1或2的光电转换元件，
其中所述第二电极的平均厚度为25nm或更大。
4.根据权利要求1至3任一项的光电转换元件，
其中所述第二电极的平均厚度为50nm或更大。
5.光电转换元件模块，其包括：
布置在光电转换元件模块中的多个光电转换元件，所述光电转换元件各自为根据权利要求1至4任一项的光电转换元件。
6.电子器件，其包括：
根据权利要求1至4任一项的光电转换元件、或根据权利要求5的光电转换元件模块、或两者；和
器件，其配置成被通过所述光电转换元件、或所述光电转换元件模块、或两者实施的光电转换产生的电力所驱动。
7.电源模块，其包括：
根据权利要求1至4任一项的光电转换元件、或根据权利要求5的光电转换元件模块、或两者；和
电源IC。
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