CN115915793A - 光电转换元件、光电转换模块及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明的名称是光电转换元件、光电转换模块及电子设备。光电转换元件包括：第一电极；光电转换层；和第二电极。光电转换元件包括密封部，其设置为至少覆盖光电转换层和第二电极的侧表面。密封部包括压敏粘合剂。

Description

光电转换元件、光电转换模块及电子设备

技术领域

本文的公开内容总体上涉及光电转换元件、光电转换模块和电子设备。

背景技术

近年来，太阳能电池作为化石燃料的替代能源或应对全球变暖的措施的重要性已增加。太阳能电池和光电二极管是通过应用可以将光能转换为电能的光电转换元件获得的。

近来，不仅对太阳光(直射太阳光的照度：约100,000勒克斯)，而且对诸如发光二极管(LED)和荧光灯等的具有低照度(照度：20勒克斯或更大且1,000勒克斯或更小)的光表现出高电力产生性能的室内光电转换元件已经引起人们的广泛关注。

但是，光电转换元件在高温和高湿环境下保存时，存在输出显著下降的问题。

因此，为了防止外部环境中的水蒸气或氧气在高温和高湿环境下进入光电转换元件，从而降低光电转换效率，已经提出了一种有机薄膜太阳能电池元件，其包括通过固化光固化树脂或热固化树脂以使树脂覆盖整个光电转换层获得的粘合剂层(参见例如日本未审查专利申请公开号2013-168572)。

发明内容

在一个实施方式中，光电转换元件包括：第一电极；光电转换层；和第二电极。光电转换元件包括设置以至少覆盖光电转换层和第二电极的侧表面的密封部。密封部包括压敏粘合剂。

附图说明

图1是图示本发明的光电转换元件的一个实例的示意图；

图2是图示本发明的光电转换元件的另一实例的示意图；

图3是图示本发明的光电转换元件的另一实例的示意图；

图4是图示本发明的光电转换元件的另一实例的示意图；

图5是图示本发明的光电转换元件的另一实例的示意图；

图6是图示本发明的光电转换模块的一个实例的示意图；

图7是从不同角度观察的图6的光电转换模块的示意图；

图8是图示作为本公开的电子设备的鼠标的一个实例的示意图，其包括本发明的光电转换模块；

图9是其中安装了光电转换元件的鼠标的一个实例的示意图；

图10是图示作为本公开的电子设备的在个人电脑中使用的键盘的一个实例的示意图，其包括本发明的光电转换模块；

图11是其中安装了光电转换元件的键盘的一个实例的示意图；

图12是图示键盘的一个实例的示意图，在该键盘的按键的部分中包括小光电转换元件；

图13是图示作为本公开的电子设备的传感器的一个实例的示意图，其包括本公开的光电转换模块；

图14是图示其中使用转盘作为本公开的电子设备的一个实例的示意图，其包括本公开的光电转换模块；

图15是图示电子设备的一个实例的示意图，该电子设备是通过组合本公开的光电转换元件和/或光电转换模块与配置为通过光电转换元件和/或光电转换模块的光电转换产生的电力驱动的设备获得的；

图16是图示其中在图15的光电转换元件和设备的电路之间并入用于光电转换元件的电源IC；

图17是图示其中在图16的电源IC和设备的电路之间并入蓄电设备的一个实例的示意图；

图18是图示电源模块的一个实例的示意图，该电源模块包括本公开的光电转换元件和/或光电转换模块以及电源IC；

图19是图示电源模块的一个实例的示意图，该电源模块是通过将蓄电设备添加到图18的电源IC获得的；以及

图20是图示使用实施例1的光电转换模块测量的X射线吸收精细结构(XAFS)光谱的一个实例的图。

具体实施方式

下面，将参照附图描述本发明的实施方式。

作为本发明人进行的勤奋研究的结果，他们发现了以下内容。

在常规光电转换元件的情况下，使用光固化性树脂或热固化性树脂提供覆盖例如光电转换层的侧面的密封部。但是，在高温和高湿环境储存和光照下可能会显著降低输出，并且在某些情况下可能无法保持耐久性。

于是，本发明人发现，在密封部包括压敏粘合剂时，能够提供在高温和高湿下储存后和连续照射高照度的光后在低照度的光下能够维持高输出的光电转换元件。

本发明的目的在于提供在高温和高湿储存后以及在连续照射高照度的光后在低照度的光下能够维持高输出的光电转换元件。

根据本发明，可以提供在高温和高湿储存后以及在连续照射高照度的光后在低照度的光下能够维持高输出的光电转换元件。

(光电转换元件)

本发明的光电转换元件包括第一电极、光电转换层、第二电极和密封部，并且根据需要包括基板、空穴阻挡层、电极保护层和其他层。

在本申请说明书中，“光电转换元件”是指将光能转换为电能的元件或将电能转换为光能的元件。其具体实例包括太阳能电池和光电二极管。

在本发明中，层可以是单层膜(单层)，或可以是堆叠层，其中堆叠多个膜。

层叠方向是指与光电转换元件中的各层的表面方向垂直的方向。连接不仅指物理接触，还指足以能够达到本发明的效果的电连接。

<基板>

本发明的光电转换元件可以包括基板。

基板的形状、结构和尺寸没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。

基板的材料没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择，只要它具有半透明性和绝缘性即可。其实例包括诸如玻璃、塑料膜和陶瓷的基板。其中，如后文描述的那样包括形成电子传输层的烧制步骤时，对烧制温度具有耐热性的基板是优选的。另外，第一基板的优选实例包括具有柔性的那些基板。

基板可以设置在光电转换元件的第一电极侧的最外部分，第二电极侧的最外部分，或两者上。

以下，将设置在第一电极侧的最外部分上的基板称为“第一基板”，将设置在第二电极侧的最外部分上的基板称为“第二基板”。

<第一电极>

光电转换元件包括第一电极。

第一电极的形状和尺寸没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。

第一电极的结构没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。结构可以是单层结构或其中堆叠多种材料的结构。

第一电极的材料没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择，只要其对可见射线具有透明性和导电性即可。其实例包括透明导电金属氧化物、碳材料和金属。

透明导电金属氧化物的实例包括氧化铟锡(以下称为“ITO”)、掺氟氧化锡(以下称为“FTO”)、掺锑氧化锡(以下称为“ATO”)、掺铌氧化锡(以下简称“NTO”)、掺铝氧化锌、氧化铟锌、和氧化铌钛。

碳的实例包括炭黑、碳纳米管、石墨烯和富勒烯。

金属的实例包括金、银、铝、镍、铟、钽和钛。

这些可以单独使用或组合使用。其中，优选的是透明性高的透明导电性金属氧化物，并且更优选的是ITO、FTO、ATO、NTO。

第一电极的平均厚度没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。第一电极的平均厚度优选为5nm或更大且100μm或更小，更优选50nm或更大且10μm或更小。当第一电极的材料为碳或金属时，第一电极的平均厚度优选为足以获得半透明性的平均厚度。

第一电极可以通过诸如溅射法、气相沉积法、和喷雾法等常规方法形成。

此外，第一电极优选形成在第一基板上。可以使用预先在第一基板上已经形成第一电极的集成的市售产品。

集成的市售产品的实例包括FTO涂布的玻璃、ITO涂布的玻璃、氧化锌/铝涂布的玻璃、FTO涂布的透明塑料膜和ITO涂布的透明塑料膜。集成的市售产品的其他实例包括：提供有透明电极的玻璃基板，其中氧化锡或氧化铟掺杂有具有不同原子值的阳离子或阴离子；和提供有金属电极的玻璃基板，该金属电极具有允许网状或条状形式的光通过的结构。

这些可以单独使用，也可以组合使用两种或更多种产品作为混合物或层压体。另外，为了降低电阻值，也可以组合使用金属引线。

金属引线的材料的实例包括铝、铜、银、金、铂和镍。

金属引线可以通过例如通过气相沉积、溅射或压接在基板上形成金属引线并在其上设置ITO或FTO的层来组合使用。

<空穴阻挡层>

光电转换元件优选包括空穴阻挡层。

空穴阻挡层形成在第一电极和将在下文描述的电子传输层之间。

空穴阻挡层在提高输出及其持久性方面非常有效。

空穴阻挡层包括光敏化合物，将传输到电子传输层的电子传输到第一电极，并使与空穴传输层的接触最小化。结果，空穴阻挡层不容易使空穴流动到第一电极，并且可以将由于电子和空穴的复合导致的输出降低最小化。

包含空穴传输层的固体光电转换元件通过形成空穴阻挡层比包含电解质的湿式光电转换元件具有大得多的效果，这是因为空穴传输材料中的空穴和电极的表面上的电子的更高的复合速度。

空穴阻挡层的材料没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择，只要它对可见射线具有透明性和电子传输性即可。其实例包括：单质半导体，诸如硅和锗；化合物半导体，诸如金属的硫属化物，以及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；和镉的碲化物。其他化合物半导体的实例包括：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。

其中，优选氧化物半导体，更优选氧化钛、氧化铌、氧化镁、氧化铝、氧化锌、氧化钨、氧化锡，以及进一步更优选氧化钛。

这些可以单独使用或组合使用。这些可以是单层或可以是堆叠层。这些半导体的晶体类型没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。晶体类型可以是单晶、多晶或无定形晶体。

制造空穴阻挡层的方法没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。其实例包括在真空中形成薄膜的方法(真空成膜法)；以及湿式成膜法。

真空成膜法的实例包括溅射法、脉冲激光沉积法(PLD法)、离子束溅射法、离子辅助沉积法、离子镀法、真空沉积法、原子层沉积法(ALD法)和化学气相沉积法(CVD法)。

湿式成膜法的实例包括溶胶-凝胶法。溶胶-凝胶法是以下方法。具体而言，使溶液进行诸如水解或聚合·缩合的化学反应来制备凝胶。然后，对其进行热处理以促进致密性。当使用溶胶-凝胶法时，涂布溶胶溶液的方法没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。其实例包括浸渍法、喷涂法、线棒法、旋涂法、辊涂法、刮刀涂布法、凹版涂布法和湿式印刷法(诸如凸版印刷、胶版印刷、照相凹版印刷(gravure printing)、凹版印刷(intaglioprinting)、橡胶版印刷、和丝网印刷。溶胶溶液涂布后进行热处理的温度优选为80℃或更高，更优选100℃或更高。

空穴阻挡层的平均厚度没有特别限制并且可根据预期目的适当地选择。平均厚度优选为5nm或更大且1μm或更小。在湿式成膜的情况下，平均厚度更优选为500nm或更大且700nm或更小。在干燥成膜的情况下，平均厚度更优选为5nm或更大且30nm或更小。

<光电转换层>

光电转换层包括电子传输层和空穴传输层，并且如果需要还包括其他层。

光电转换层可以是单层，也可以是其中堆叠多个层的多层。

光电转换层优选包含碱性化合物(basic compound)。

碱性化合物包含在构成光电转换层的任何层中，但优选包含在例如空穴传输层中。

<<电子传输层>>

光电转换元件包括电子传输层。

形成电子传输层是为了将产生的电子传输到空穴阻挡层。因此，电子传输层优选与空穴阻挡层相邻设置。

电子传输层的结构没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。优选地，在至少两个彼此相邻的光电转换元件中，电子传输层不是连续的而是分离的。电子传输层的分离是有利的，因为电子的扩散被最小化以减少漏电，导致光耐久性的提高。

电子传输层的结构可以是连续的单层或其中堆叠多个层的多层。

电子传输层包括电子传输材料，优选包括光敏化合物，并且如果需要，包括其他材料。

电子传输材料没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。电子传输材料优选为半导体材料。

优选地，半导体材料具有颗粒形状，并且这些颗粒结合形成多孔膜。光敏化合物被化学或物理吸附在构成多孔电子传输层的半导体颗粒的表面上。当电子传输层是多孔的时，吸附在表面上的光敏化合物的量可以急剧增加，这对于实现高输出是有效的。

半导体材料没有特别限制并且可以使用常规材料。其实例包括单质半导体、化合物半导体和具有钙钛矿结构的化合物。

单质半导体的例子包括硅和锗。

化合物半导体的实例包括金属的硫属化合物。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；和碲化镉。其他化合物半导体的实例包括例如锌、镓、铟和镉的磷化物、砷化镓、铜-铟硒化物和铜-铟硫化物。

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。

在半导体材料中，氧化物半导体是优选的，并且特别地，氧化钛、氧化锌、氧化锡和氧化铌是更优选的。当电子传输层的电子传输材料为氧化钛时，由于其高导带能级，可以获得高开路电压，从而产生高光电转换特性，这是有利的。另外，由于氧化钛具有高折射率，因此可以实现光限制效果，这使其可以获得高短路电流。此外，由于氧化钛具有高介电常数和高迁移率，因此可以获得高填充因子，这是有利的。

这些可以单独使用或组合使用。半导体材料的晶体类型没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。晶体类型可以是单晶、多晶或无定形晶体。

半导体材料初级颗粒的数均粒径没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。数均粒径优选为1nm或更大且100nm或更小，并且更优选为5nm或更大且50nm或更小。此外，数均粒径大于上述数均粒径的上限的半导体材料可以混合或堆叠。这样的半导体材料可以产生散射入射光以提高转换效率的效果。在这种情况下，数均粒径优选为50nm或更大且500nm或更小。

电子传输层的平均厚度没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。平均厚度优选为50nm或更大且100μm或更小，更优选100nm或更大且50μm或更小，进一步优选120nm或更大且10μm或更小。电子传输层的平均厚度落入优选范围内是有利的，因为可以充分确保每单位投影面积的光敏化合物的量，可以保持高的光捕获率，不容易增加注入电子的扩散距离，并且可以减少由于电荷的复合引起的损失。

电子传输层的制造方法没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。其实例包括：其中在真空中形成薄膜的方法，诸如溅射；湿式成膜法；和湿式印刷法。其中，从制造成本的观点考虑，优选湿式成膜法，并且如下的方法是更优选的：其中制备通过分散半导体材料的粉末或溶胶获得糊剂(半导体材料的分散液)并将其涂布在作为电子集电电极基板的第一电极上或空穴阻挡层上。

湿式成膜法没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。其实例包括浸渍法、喷涂法、线棒法、旋涂法、辊涂法、刮刀涂布法、凹版涂布法和模涂法。

作为湿式印刷法，可以使用诸如凸版印刷、胶版印刷、照相凹版印刷、凹版印刷、橡胶版印刷以及丝网印刷等各种方法。

制备半导体材料的分散液的方法的实例包括使用例如常规研磨装置的机械粉碎法。该方法使得可以通过将颗粒半导体材料单独或半导体材料和树脂的混合物分散在水或溶剂中来制备半导体材料的分散液。

树脂的实例包括乙烯基化合物的聚合物或共聚物(诸如，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、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚酯树脂、纤维素酯树脂、纤维素醚树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚碳酸酯树脂、聚芳酯树脂、聚酰胺树脂和聚酰亚胺树脂。这些可以单独使用或组合使用。

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-萜品醇。

酮溶剂的实例包括丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮。

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、二氧戊环和二噁烷。

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、甲基碘、二氯乙烷、三氯乙烷、三氯乙烯、氯苯、邻二氯苯、氟苯、溴苯、碘苯和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。

这些可以单独使用或组合使用。

为了将颗粒的再聚集最小化，可以在通过例如溶胶-凝胶法得到的包括半导体材料的分散液或包括半导体材料的糊剂中添加酸、表面活性剂、螯合剂等。

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丙酮、2-氨基乙醇和乙二胺。

为了提高成膜性，添加增稠剂是有效的手段。

增稠剂的实例包括聚乙二醇、聚乙烯醇和乙基纤维素。

在涂布半导体材料之后，可以使半导体材料的颗粒彼此电子接触，可以烧制半导体材料以提高膜强度或对基板的粘附性，可以发射微波或电子束，或可以发射激光。这些处理可以单独进行或组合进行。

当对由半导体材料形成的电子传输层进行烧制时，烧制温度没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。如果温度过高，则基板可能具有高电阻并且可能发生熔化。因此，烧制温度优选为30℃或更高且700℃或更低，且更优选100℃或更高且600℃更低。烧制时间没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。烧制时间优选为10分钟或更长且10小时或更短。

当用微波照射由半导体材料形成的电子传输层时，照射时间没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。照射时间优选为1小时或更短。在此情况下，可以从形成有电子传输层的表面侧进行照射，也可以从没有形成电子传输层的表面侧进行照射。

在烧制由半导体材料形成的电子传输层之后，可以进行使用四氯化钛水溶液和有机溶剂的混合溶液的化学镀或使用三氯化钛水溶液的电化学镀处理，从而增加电子传输层的表面积，或提高从后述的光敏化合物到半导体材料的电子注入效率。

通过烧制直径为几十纳米的半导体材料获得的膜可能具有多孔的形状。这种多孔纳米结构具有相当高的表面积，并且该表面积可以用粗糙度系数表示。粗糙度系数为表示多孔内部的实际面积相对于涂布在第一基板上的半导体颗粒的面积的数值。因此，粗糙度系数优选地较大，但是考虑与电子传输层的平均厚度的关系，粗糙度系数优选地为20或更大。

电子传输材料的颗粒可以掺杂有锂化合物。具体而言，将双(三氟甲磺酰亚胺)锂化合物溶液通过旋涂沉积在电子传输材料的颗粒上，然后进行烧制。

锂化合物没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。其实例包括双(三氟甲磺酰亚胺)锂、双(氟甲磺酰亚胺)锂、双(氟甲磺酰基)(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂、高氯酸锂和碘化锂。

<<<光敏化合物>>>

光敏化合物优选设置在电子传输层上。

进一步提高输出或光电转换效率的化合物可以用于光敏化合物。光敏化合物优选吸附在构成电子传输层的半导体材料的表面上。

光敏化合物没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择，只要其被施加于光电转换元件的光激发即可。其例子包括以下常规化合物。

其具体实例包括：描述于例如PCT国际申请公开号7-500630的日文翻译、日本未审查专利申请公开号10-233238、日本未审查专利申请公开号2000-26487、日本未审查专利申请公开号2000-323191和日本未审查专利申请公开号2001-59062中的金属络合物化合物；描述于例如日本未审查专利申请公开号10-93118、日本未审查专利申请公开号2002-164089、日本未审查专利申请公开号2004-95450和J.Phys.Chem.C,7224,Vol.111(2007)中的香豆素化合物；描述于例如日本未审查专利申请公开号2004-95450和Chem.Commun.,4887(2007)中的多烯化合物；描述于例如日本未审查专利申请公开号2003-264010、日本未审查专利申请公开号2004-63274、日本未审查专利申请公开号2004-115636、日本未审查专利申请公开号2004-200068、日本未审查专利申请公开号2004-235052、J.Am.Chem.Soc.,12218,Vol.126(2004)、Chem.Commun.,3036(2003)和Angew.Chem.Int.Ed.,1923,Vol.47(2008)中的二氢吲哚化合物；描述于例如J.Am.Chem.Soc.,16701,Vol.128(2006)和J.Am.Chem.Soc.,14256,Vol.128(2006)中的噻吩化合物；描述于例如日本未审查专利申请公开号11-86916、日本未审查专利申请公开号11-214730、日本未审查专利申请公开号2000-106224、日本未审查专利申请公开号2001-76773和日本未审查专利申请公开号2003-7359中的花青染料；描述于例如日本未审查专利申请公开号11-214731、日本未审查专利申请公开号11-238905、日本未审查专利申请公开号2001-52766、日本未审查专利申请公开号2001-76775和日本未审查专利申请公开号2003-7360中的部花青染料；描述于例如日本未审查专利申请公开号10-92477、日本未审查专利申请公开号11-273754、日本未审查专利申请公开号11-273755和日本未审查专利申请公开号2003-31273中的9-芳基-呫吨化合物；描述于例如日本未审查专利申请公开号10-93118和日本未审查专利申请公开号2003-31273中的三芳基甲烷化合物；和描述于例如日本未审查专利申请公开号9-199744、日本未审查专利申请公开号10-233238、日本未审查专利申请公开号11-204821、日本未审查专利申请公开号11-265738、J.Phys.Chem.,2342,Vol.91(1987)、J.Phys.Chem.B,6272,Vol.97(1993)、Electroanal.Chem.,31,Vol.537(2002)、日本未审查专利申请公开号2006-032260、J.Porphyrins Phthalocyanines,230,Vol.3(1999)、Angew.Chem.Int.Ed.,373,Vol.46(2007)和Langmuir,5436,Vol.24(2008)中的酞菁化合物和和卟啉化合物。

这些可以单独使用或组合使用。

其中，金属络合物化合物、香豆素化合物、多烯化合物、二氢吲哚化合物和噻吩化合物是优选的，并且由Mitsubishi Paper Mills Limited制造的由下面结构式(1)、(2)和(3)表示的化合物是优选的。

更优选使用的光敏化合物的一个实例是例如具有下式(5)的化合物。

在式(5)，X₁₁和X₁₂各自独立地表示氧原子、硫原子或硒原子。

R₁₁表示可以具有取代基的次甲基。取代基的实例包括诸如苯基和萘基等芳基；以及诸如噻吩基和呋喃基等杂环。

R₁₂表示烷基、芳基或杂环基，它们各自可以具有取代基。烷基的实例包括甲基、乙基、2-丙基和2-乙基己基。芳基和杂环基的实例如上所举例。

R₁₃表示诸如羧酸、磺酸、膦酸、硼酸、或苯酚等酸性基团。R₁₃可以是1个取代基，也可以是2个或更多个取代基。

Z₁和Z₂各自独立地表示形成环状结构的取代基。Z₁的实例包括稠合烃基化合物，诸如苯环和萘环；以及杂环，诸如噻吩环和呋喃环，它们各自可以具有取代基。取代基的具体实例包括：上述烷基；以及烷氧基，诸如甲氧基、乙氧基、和2-异丙氧基。包括Z₂、与Z₂稠合的苯环和R₁₂的部分的实例包括以下(A-1)至(A-22)。

注意，m表示从0到2的整数。

更优选使用由下式(6)表示的化合物。

在式(6)中，n表示0或1的整数，并且R₃表示可以具有取代基或选自以下三个结构式表示的取代基中的一个取代基的芳基。

包括上述式(5)和式(6)的光敏化合物的具体实例包括以下(B-1)至(B-41)，但不限于此。

此外，优选使用的光敏化合物的实例包括包含下式(7)的化合物。

在式(7)中，Ar₁和Ar₂代表可以具有取代基的芳基，R₁和R₂代表具有4至10个碳原子的直链或支链烷基，并且X代表由以下结构式中任一项表示的取代基。

在由上式(7)表示的光敏化合物中，更优选使用由下式(8)表示的化合物。

式(8)中，Ar₄和Ar₅表示可具有取代基的苯基或可具有取代基的萘基。Ar₆表示可具有取代基的苯基或可具有取代基的噻吩基。

以下给出由上式(7)和上式(8)表示的光敏化合物的具体示例性化合物(B-42至B-58)，但本发明中的光敏化合物不限于此。

可以包括一种光敏化合物或两种或更多种光敏化合物。

用作光源的LED光源有暖色、冷色或白色等不同颜色。光谱因颜色而异。

例如，3,000K的色温导致600nm区域内的相对较强的波长，呈现出偏红的灯泡颜色。此外，5,000K的色温导致整体平衡良好的中性白色。此外，超过6,500K的色温导致450nm区域内的相对较强的波长，呈现出偏蓝的日光色。

因此，即使在使用色温不同的LED的时候，光电转换元件也可以优选维持高输出。在这种情况下，在光电转换层中包含吸收波长不同的混合光敏化合物是有效的，因为可以降低由色温引起的输出差异。

将光敏化合物吸附在电子传输层的半导体材料的表面上的方法的实例包括：将包含半导体材料的电子传输层浸入光敏化合物的溶液或光敏化合物的分散液中的方法，以及将光敏化合物的溶液或光敏化合物的分散液涂布并吸附在电子传输层上的方法。

在将包含半导体材料的电子传输层浸入光敏化合物的溶液或光敏化合物的分散液中的方法的情况下，例如可以使用以下方法中的任一种：浸入法、浸渍法、辊法(rollermethod)或气刀法。

在将光敏化合物的溶液或光敏化合物的分散液涂布并吸附在电子传输层上的方法的情况中，例如可以使用以下方法中的任一种：线棒法、滑动料斗法、挤出法、帘幕法、纺丝法和喷雾法。

此外，可以将光敏化合物吸附在包括二氧化碳的超临界流体中。

当光敏化合物吸附在半导体材料上时，可以组合使用凝聚剂(condensingagent)。

凝聚剂可以是展现将光敏化合物物理地或化学地粘合到半导体材料的表面上的催化作用的物质，或者可以是化学计量地起作用并有利的移动化学平衡的物质。可以加入硫醇或羟基化合物作为辅助凝聚剂。

溶解或分散光敏化合物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、烃溶剂和其他溶剂。

醇溶剂的实例包括甲醇、乙醇、异丙醇和叔丁醇。

酮溶剂的实例包括丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮。

酯溶剂的实例包括甲酸乙酯、乙酸乙酯和乙酸正丁酯。

醚溶剂的实例包括乙醚、二甲氧基乙烷、四氢呋喃、二氧戊环和二噁烷。

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、甲基碘、二氯乙烷、三氯乙烷、三氯乙烯、氯苯、邻二氯苯、氟苯、溴苯、碘苯和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。

其他溶剂的例子包括乙腈。

这些可以单独使用或组合使用。

当化合物之间的聚集最小化时，光敏化合物可以根据其种类有效地发挥作用。因此，可以组合使用解聚剂(aggregate-dissociating agent)。

解聚剂不受特别限制，可以根据将使用的染料适当地选择。其优选的实例包括类固醇化合物，诸如胆酸和鹅去氧胆酸、长链烷基羧酸、和长链烷基膦酸。

相对于1质量份的光敏化合物，解聚剂的量优选为0.01质量份或更多且500质量份或更小，以及更优选为0.1质量份或更多且100质量份或更小。

当光敏化合物或光敏化合物和解聚剂吸附在构成电子传输层的半导体材料的表面上时，其温度优选为-50℃或更高且200℃或更低。吸附时间优选为5秒或更长且1,000小时或更短，更优选10秒或更长且500小时或更短，以及仍更优选1分钟或更长且150小时或更短。吸附步骤优选在暗处进行。吸附步骤可以静态或在搅拌下进行。

搅拌方法没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。方法例如是使用例如搅拌机、球磨机、涂料调节剂、砂磨机、磨碎机、分散机或超声波分散的方法。

电子传输层优选包括钙钛矿层和体相异质结层，钙钛矿层与电子传输层相邻。

<<钙钛矿层>>

钙钛矿层是指含有钙钛矿化合物并吸收光以使电子传输层敏化的层。因此，钙钛矿层优选与电子传输层相邻设置。

钙钛矿层的形状和尺寸没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。

钙钛矿化合物是有机化合物和无机化合物的复合物，并且由下式(X)表示。

X_αY_βZ_γ…式(X)

在式(X)中，α:β:γ的比例为3:1:1；β和γ分别为大于1的整数；X代表卤素；Y表示含有氨基的有机化合物；Z代表金属离子。

式(X)中的X没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。其实例包括卤素，诸如氯、溴和碘。这些可以单独使用或组合使用。

式(X)中的Y没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择，只要其是有机阳离子。其实例包括：烷基胺化合物(如，甲胺、乙胺、正丁胺和甲脒)的离子；和无机碱金属阳离子(如，锑离子、铯离子、钾离子和铷离子)。这些可以单独使用或组合使用。无机碱金属阳离子和有机阳离子可以各自组合使用。其中，优选包含氨基的有机化合物(烷基胺化合物的离子)。

在卤化铅和甲基铵的钙钛矿化合物的情况下，卤素离子为Cl时的光吸收光谱的峰值λmax为约350nm，卤素离子为Br时的峰值λmax为约410nm，而卤素离子为I时的峰值λmax为约540nm。如上所述，峰值λmax向较长波长侧移动，因此可用光谱宽度(带宽)变化。

式(X)中的Z没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。其实例包括金属离子，诸如铅、铟、锑、锡、铜和铋。这些可以单独使用或组合使用。

钙钛矿层优选具有堆叠钙钛矿结构，其中由金属卤化物形成的层和排列的有机阳离子分子的层一个接一个地堆叠。

钙钛矿层的膜厚为50nm或更大且2μm或更小，且更优选为100nm或更大且600nm或更小。

形成钙钛矿层的方法没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。方法的实例包括其中涂布通过溶解或分散例如金属卤化物和卤代烷基胺或卤化铯而获得的溶液，然后干燥的方法。

另外，形成钙钛矿层的方法的实例包括如下所述的二步沉淀法。具体而言，例如涂布通过溶解或分散金属卤化物获得的溶液，然后干燥。然后，将得到的产物浸入通过溶解卤代烷基胺获得的溶液中，形成钙钛矿化合物。

此外，形成钙钛矿层的方法的实例包括添加钙钛矿化合物的不良溶剂同时将通过将例如金属卤化物和卤代烷基胺溶解或分散获得的溶液涂布其上以析出晶体的方法。

此外，形成钙钛矿层的方法的实例包括在填充有例如甲胺的气体中沉积金属卤化物的方法。

其中，优选使用添加钙钛矿化合物的不良溶剂同时将通过将例如金属卤化物和卤代烷基胺溶解或分散获得的溶液涂布其上以析出晶体的方法。

涂布溶液的方法没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。方法的实例包括浸入法、旋涂法、喷涂法、浸渍法、辊法和气刀法。作为涂布溶液的方法，可以使用在超临界流体(例如使用二氧化碳)中进行沉淀的方法。

钙钛矿层可以包括光敏染料(光敏化合物)。.

形成包含光敏染料(光敏化合物)的钙钛矿层的方法没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。方法的实例包括将钙钛矿化合物与光敏染料(光敏化合物)混合的方法，以及形成钙钛矿层，然后吸附光敏染料(光敏化合物)的方法。

光敏染料(光敏化合物)没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择，只要其是被待使用的激发光光激发的化合物即可。

光敏染料(光敏化合物)的实例包括金属络合物化合物、香豆素化合物、多烯化合物、二氢吲哚化合物、噻吩化合物、花青染料、部花青染料、9-芳基呫吨化合物、三芳基甲烷化合物、酞菁化合物和卟啉化合物。

金属络合物化合物的实例包括描述于例如PCT国际申请公开号7-500630的日文翻译、日本未审查专利申请公开号10-233238、日本未审查专利申请公开号2000-26487、日本未审查专利申请公开号2000-323191和日本未审查专利申请公开号2001-59062中的金属络合物化合物。

香豆素化合物的实例包括描述于例如日本未审查专利申请公开号10-93118、日本未审查专利申请公开号2002-164089、日本未审查专利申请公开号2004-95450和J.Phys.Chem.C,7224,Vol.111(2007)中的香豆素化合物。

多烯的实例包括描述于例如日本未审查专利申请公开号2004-95450和Chem.Commun.,4887(2007)中的多烯化合物。

二氢吲哚化合物的实例包括描述于例如日本未审查专利申请公开号2003-264010、日本未审查专利申请公开号2004-63274、日本未审查专利申请公开号2004-115636、日本未审查专利申请公开号2004-200068、日本未审查专利申请公开号2004-235052、J.Am.Chem.Soc.,12218,Vol.126(2004)、Chem.Commun.,3036(2003)和Angew.Chem.Int.Ed.,1923,Vol.47(2008)中的二氢吲哚化合物。

噻吩化合物的实例包括描述于例如J.Am.Chem.Soc.,16701,Vol.128(2006)和J.Am.Chem.Soc.,14256,Vol.128(2006)中的噻吩化合物。

花青染料的实例包括描述于例如中日本未审查专利申请公开号11-86916、日本未审查专利申请公开号11-214730、日本未审查专利申请公开号2000-106224、日本未审查专利申请公开号2001-76773和日本未审查专利申请公开号2003-7359的花青染料。

部花青染料的实例包括描述于例如中日本未审查专利申请公开号11-214731、日本未审查专利申请公开号11-238905、日本未审查专利申请公开号2001-52766、日本未审查专利申请公开号2001-76775和日本未审查专利申请公开号2003-7360的部花青染料。

9-芳基呫吨化合物的实例包括描述于例如中日本未审查专利申请公开号10-92477、日本未审查专利申请公开号11-273754、日本未审查专利申请公开号11-273755和日本未审查专利申请公开号2003-31273的9-芳基呫吨化合物。

三芳基甲烷化合物的实例包括描述于例如日本未审查专利申请公开号10-93118和日本未审查专利申请公开号2003-31273中的三芳基甲烷化合物。

酞菁化合物和卟啉化合物的实例包括描述于例如日本未审查专利申请公开号9-199744、日本未审查专利申请公开号10-233238、日本未审查专利申请公开号11-204821、日本未审查专利申请公开号11-265738、J.Phys.Chem.,2342,Vol.91(1987)、J.Phys.Chem.B,6272,Vol.97(1993)、Electroanal.Chem.,31,Vol.537(2002)、日本未审查专利申请公开号2006-032260、J.Porphyrins Phthalocyanines,230,Vol.3(1999)、Angew.Chem.Int.Ed.,373,Vol.46(2007)和Langmuir,5436,Vol.24(2008)中的酞菁化合物和卟啉化合物。

其中，优选金属络合物化合物、二氢吲哚化合物、噻吩化合物和卟啉化合物。

<<体相异质结层>>

体相异质结层包括给电子有机材料和吸电子有机材料。

在体相异质结层中，给电子有机材料(P型有机半导体)和吸电子有机材料(N型有机半导体)混合，并因此形成体相异质结，其是纳米级PN结。结果，在结表面发生的光电荷分离可以用来获得电流。

<<<给电子有机材料(P型有机半导体)>>>

P型有机半导体的实例包括共轭聚合物和低分子量化合物，诸如聚噻吩或其衍生物、芳胺衍生物、二苯乙烯衍生物、低聚噻吩或其衍生物、酞菁衍生物、卟啉或其衍生物、聚亚苯基亚乙烯基或其衍生物、聚噻吩亚乙烯基(polythienylene vinylene)或其衍生物、苯并二噻吩衍生物和二酮-吡咯并-吡咯衍生物。这些可以单独使用或组合使用。

其中，优选的是为π共轭导电性聚合物的聚噻吩或其衍生物。聚噻吩及其衍生物的优点在于能够确保优异的立构规整性，并且对溶剂具有相对高的溶解性。

聚噻吩及其衍生物没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择，只要它们有噻吩骨架。其实例包括：聚烷基噻吩，诸如聚-3-己基噻吩；聚烷基异硫茚(polyalkylisothionaphthene)，诸如聚3-己基异硫茚、聚3-辛基异硫茚和聚3-癸基异硫茚；和聚乙烯二氧噻吩。

近年来，诸如PTB7(聚[{4,8-双[(2-乙基己基)氧]苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩-2,6-二基}{3-氟-2-[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基}])和PCDTBT(聚[N-9″-十七烷基-2,7-咔唑-alt-5,5-(4',7'-二-2-噻吩基-2',1',3'-苯并噻二唑])的衍生物已经被示例作为可以实现优异光电转换效率的化合物，它们是包含苯并二噻吩、咔唑、苯并噻二唑和噻吩的共聚物。

除了共轭聚合物之外，即使在通过结合给电子单元和吸电子单元而获得的低分子量化合物中，可以实现优异光电转换效率的化合物也是已知的，并且也可以用于本发明(参见，例如ACSAppl.Mater.Interfaces 2014,6,803-810)。

在作为给电子有机材料的低分子量化合物中，由下式(A)表示的化合物是优选的。

在式(A)中，n表示1至3的整数。

R₁表示正丁基、正己基、正辛基、正癸基或正十二烷基。

R₂表示具有含有6至22个碳原子的烷基的氧原子、具有含有6至22个碳原子的烷基的硫原子、具有含有6至22个碳原子的烷基的碳原子，或由下式(B)表示的基团。其中，具有含有6至20个碳原子的烷基的氧原子、含有6至20个碳原子的烷基的硫原子、含有6至20个碳原子的烷基的碳原子和由下式(B)表示的基团是优选的。

在式(B)，R₃和R₄表示氢原子或具有6至12个碳原子的烷基。

R₅表示可以包括具有6至22个碳原子的支链的烷基。其中，可以包括具有6至12个碳原子的支链的烷基是优选的。

作为给电子有机材料，低分子量化合物的具体实例优选为由下式(C)表示的化合物。

在式(C)，R₃和R₄表示氢原子或具有6至12个碳原子的烷基，并且优选地表示氢原子或具有6至10个碳原子的烷基。

R₅表示可以包括具有6至22个碳原子的支链的烷基，并且优选地表示可以包括具有6至12个碳原子的支链的烷基。

下面将描述由式(C)表示的化合物的具体实例。然而，本发明不限于此。

表1

示例性化合物	<![CDATA[R<sub>3</sub>]]>	<![CDATA[R<sub>4</sub>]]>	<![CDATA[R<sub>5</sub>]]>
				1	H	H	2-乙基己基
2	H	正己基	正己基
				3	H	H	正己基
4	正己基	H	正己基
				5	H	H	2-丁基辛基
6	H	正辛基	正辛基
				7	H	H	正辛基
8	正辛基	H	正辛基
				9	H	H	2-癸基十二烷基
10	H	正十二烷基	正十二烷基
				11	H	H	正十二烷基
12	正十二烷基	H	正十二烷基

<<<吸电子有机材料(N型有机半导体)>>>

吸电子有机材料的实例包括酰亚胺衍生物、富勒烯和富勒烯衍生物。其中，就电荷分离和电荷传输而言，富勒烯衍生物是优选的。

作为富勒烯衍生物，可以使用适当合成的产品，也可以使用市售品。其实例包括PC71BM(苯基C71丁酸甲酯，由Frontier Carbon Corporation制造)、PC61BM(苯基C61丁酸甲酯，由Frontier Carbon Corporation制造)、PC85BM(苯基C85丁酸甲酯，由FrontierCarbon Corporation制造)、和ICBA(富勒烯茚2加合物，由Frontier Carbon Corporation制造)。除了上述之外，可以使用由下式(D)表示的基于富勒吡咯烷的富勒烯衍生物。

在式(D)，Y₁和Y₂可以彼此相同或不同，表示氢原子、可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的烯基、可以具有取代基的炔基、可以具有取代基的芳基或可以具有取代基的芳烷基。

注意，Y₁和Y₂不能同时为氢原子。

Ar代表可以具有取代基的芳基。

芳基的具体实例包括苯基、萘基、蒽基和菲基。其中，苯基是优选的。

作为具有取代基且由Ar表示的芳基中的取代基，该取代基优选不包括氧原子。取代基的实例包括芳基、烷基、氰基、烷氧基和烷氧基羰基。

在这些取代基中，芳基的实例包括苯基。

烷基和烷氧基的烷基部分例如是具有1至22个碳原子的烷基，与将在下文描述的由Y₁和Y₂表示的烷基类似。

这些取代基的数目和取代位置没有特别限制。例如，1至3个取代基可以存在于由Ar表示的芳基的任何位置。

在由Y₁和Y₂表示的基团中，烷基优选为具有1至22个碳原子的烷基，更优选为具有1至12个碳原子的烷基，特别优选具有6至12个碳原子的烷基。这些烷基可以是直链烷基，也可以是支链烷基，但特别优选直链烷基。

烷基还可以在其碳链中包含一种或两种以上的杂元素，诸如S和O。

在由Y₁和Y₂表示的基团中，烯基优选为具有2至10个碳原子的烯基。其特别优选的具体实例包括具有2至4个碳原子的直链或支链烯基，诸如乙烯基、1-丙烯基、烯丙基、异丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-甲基-2-丙烯基和1,3-丁二烯基。

在由Y₁和Y₂表示的基团中，炔基优选为具有1至10个碳原子的炔基。其特别优选的具体实例包括具有2至4个碳原子的直链或支链炔基，诸如乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基、1-甲基-2-丙炔基、1-丁炔基、2-丁炔基和3-丁炔基。

在由Y₁和Y₂表示的基团中，芳基的实例包括苯基、萘基、蒽基和菲基。

在由Y₁和Y₂表示的基团中，芳烷基的实例包括具有7-20个碳原子的芳烷基，诸如2-苯乙基、苄基、1-苯乙基、3-苯丙基和4-苯丁基。

如上所述，由Y₁和Y₂表示的基团中的烷基、烯基、炔基、芳基和芳烷基包括具有取代基的情况或不具有取代基的情况。

可以包含在由Y₁和Y₂表示的基团中的取代基的实例包括烷基、烷氧基羰基、聚醚基、烷酰基、氨基、氨基羰基、烷氧基、烷硫基、基团：-CONHCOR'(其中R'是烷基)、基团：-C(＝NR')-R″(其中R'和R″是烷基)和基团：-NR'＝CR″R″′(其中R'、R″和R″′是烷基)。

在这些取代基中，聚醚基的例子包括由式：Y₃-(OY₄)_n-O-表示的基团。这里，Y3表示一价烃基如烷基，Y₄表示二价脂肪族烃基。

在由上式表示的聚醚基团中，由-(OY₄)_n-表示的重复单元的具体实例包括烷氧基链，诸如(OCH₂)_n-、-(OC₂H₄)_n-和-(OC₃H₆)_n-。这些重复单元的重复数n优选为1至20，更优选为1至5。由-(OY₄)_n-表示的重复单元不仅可以包括相同的重复单元，还可以包括两种或更多种不同的重复单元。在上述重复单元中，-OC₂H₄-和-OC₃H₆-可以具有直链或支链。

在这些取代基中，烷氧基羰基、烷酰基、烷氧基、烷硫基、聚醚基基团：-CONHCOR'、基团：-C(＝NR')-R″和基团：-NR'＝CR″R″′中的烷基和烷基部分(R'、R″)优选为具有1至22个碳原子的烷基，更优选为具有1至12个碳原子的烷基，特别优选为具有6至12个碳原子的烷基，与前述烷基类似。

氨基和氨基羰基中的氨基部分特别优选为结合至一个或多个具有1至20个碳原子的烷基的氨基。

在由式(D)表示的富勒烯衍生物中，具有优选性能的化合物的实例包括由式(D)表示的化合物，其中，在式(D)中，Ar表示具有取代基的苯基或没有取代基的苯基；并且Y₁和Y₂中的一个是氢原子，以及另一个是包括烷氧基羰基作为取代基的烷基、包括烷氧基作为取代基的烷基、包括聚醚基作为取代基的烷基、包括氨基作为取代基的烷基，或包括取代基或不包括取代基的苯基。

在这些化合物中，具有特别优选性能的化合物的实例包括由式(D)表示的化合物，其中Ar包括苯基、氰基、烷氧基、烷氧基羰基或烷基作为取代基，或者是没有取代基的苯基；Y₁和Y₂中的一个是氢原子，另一个是包括烷氧基羰基作为取代基的烷基、包括烷氧基作为取代基的烷基、包括聚醚基作为取代基的烷基、苯基、包括烷基作为取代基的苯基、包括烷氧基羰基作为取代基的苯基、或包括烷氧基羰基作为取代基的苯基。

这些化合物包括在吡咯烷骨架上具有适当极性的基团，并且自组装性优异。因此，在形成具有体相异质结结构的光电转换层时，可以形成具有具有适当的层分离结构的体相异质结结构的光电转换元件。因此，据信，例如，电子迁移率提高，从而表现出高转换效率。

最优选的化合物的实例包括由式(D)表示的化合物，其中Ar是苯基；Y₁和Y₂中的一个表示氢原子，另一个表示未取代的烷基(具有4至6个碳原子的烷基)、未取代的苯基、1-萘基或2-萘基。

形成体相异质结层的方法没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。方法的实例包括旋涂、刮刀涂布、狭缝模涂、丝网印刷涂布、棒涂机涂布、模具涂布、转印法、浸画法、喷墨法、喷雾法和真空沉积法。可以根据上述有机材料的薄膜的特性(如，厚度控制和方向控制)从上述适当地选择方法。

例如，在进行旋涂时，P型有机半导体和N型有机半导体的浓度优选为5mg/mL或更多且40mg/mL或更少。该浓度可以容易地生产有机材料的均匀薄膜。

为了从所生产的有机材料的薄膜中去除有机溶剂，可以在减压下或在惰性气氛下(在氮气或氩气气氛下)进行退火处理。退火处理的温度优选为40℃或更高且300℃更低，更优选50℃或更高且200℃或更低。退火处理可以增加堆叠层在边界处渗透并相互接触的有效面积。因此，可以增加短路电流。注意，退火处理可以在电极形成后进行。

有机溶剂没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。溶剂的实例包括甲醇、乙醇、丁醇、甲苯、二甲苯、邻氯苯酚、丙酮、乙酸乙酯、乙二醇、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、氯苯、二氯苯、三氯苯、氯萘、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮和γ-丁内酯。这些可以单独使用或组合使用。其中，氯苯、氯仿和邻二氯苯是优选的。

为了控制P型有机半导体和N型有机半导体的相分离结构，可以向有机溶剂中添加0.1质量％或更大且10质量％或更小的量的添加剂。添加剂的实例包括二碘代烷烃(如，1,8-二碘辛烷、1,6-二碘己烷和1,10-二碘癸烷)、烷烃二硫醇(如，1,8-辛二硫醇、1,6-己二硫醇和1,10-癸二硫醇)、1-氯萘和聚二甲基硅氧烷衍生物。

光电转换层的平均厚度优选为50nm或更大且400nm或更小，更优选为60nm或更大且250nm或更小。当平均厚度为50nm或更大时，不会发生由于降低光电转换层中的光吸收引起的载流子的产生不充分。当平均厚度为400nm或更小时，由光吸收产生的载流子的传输效率不会进一步降低。

<<空穴传输层>>

光电转换元件优选包括空穴传输层。

空穴传输层是传输空穴的层，并且包括碱性化合物。空穴传输层优选包括空穴传输材料和碱金属盐，并且根据需要还可以包括其他材料。

<<<碱性化合物>>>

碱性化合物优选具有6或更大且10或更小的酸解离常数(pKa)。其实例包括吡啶化合物和咪唑化合物。其中，吡啶化合物是优选的。

吡啶化合物是由选自下式(1)和下式(2)中的至少一种表示的化合物。

在式(1)和式(2)中，Ar₁和Ar₂表示可以具有取代基的芳基，并且可以彼此相同或不同的Ar₁和Ar₂可以彼此结合。

芳基的具体实例包括苯基、萘基和联苯基。取代基的实例包括烷基和烷氧基。

在下文中，给出了由上式(1)表示的吡啶化合物的具体示例化合物，但本发明的吡啶化合物不限于此。

空穴传输层中的上述吡啶化合物的量相对于空穴传输材料优选为20摩尔％或更多且65摩尔％或更少，且更优选为35摩尔％或更多且50摩尔％或更少。当吡啶化合物的量满足优选范围时，即使在各种条件下(特别是低温环境)长期使用后也可以维持高开路电压，可以获得高输出，并且可以获得高稳定性和耐久性。

<<<空穴传输材料>>>

为了获得传输空穴的功能，空穴传输层优选包括空穴传输材料或作为空穴传输材料的p型半导体材料。

作为空穴传输材料或p型半导体材料，可以使用常规的有机空穴传输化合物。

有机空穴传输化合物的具体实例包括噁二唑化合物、三苯基甲烷化合物、吡唑啉化合物、腙化合物、噁二唑化合物、四芳基联苯胺化合物、茋化合物和螺型化合物。

它们中，螺型化合物是更优选的。

螺型化合物优选是包括下式的化合物(10)。

在式(10)中，R₃₁至R₃₄各自独立地表示二甲基氨基、二苯基氨基、或萘基4-甲苯氨基等取代的氨基。

螺型化合物的具体实例包括以下(D-1)至(D-22)，但不限于此。

由下式(4)表示的化合物可以特别适合用作空穴传输材料的螺型化合物。

在式(4)中，R₃表示氢原子或烷基。

例如，上述(D-1)至(D-22)中，上述式(4)表示的那些是(D-7)和(D-10)。

这些螺型化合物具有高的空穴迁移率。另外，螺型化合物由于两个联苯胺骨架分子扭曲结合，从而形成近似球形的电子云，分子间跳跃电导率良好，因此表现出优异的光电转换特性。此外，螺型化合物由于溶解度高而溶于各种有机溶剂中，并且由于其无定形特性(无晶体结构的无定形物质)而致密地填充在多孔的电子传输层中。螺型化合物允许光敏化合物有效地吸收光，这是因为它们不具有450nm或更长的光吸收特性。因此，这种螺型化合物特别优选用于固体型染料敏化太阳能电池。

<<<碱金属盐>>>

碱金属盐的实例包括锂盐、钠盐和钾盐。

锂盐的实例包括氯化锂、溴化锂、碘化锂、高氯酸锂、双(三氟甲磺酰基)二亚胺锂、二异丙基亚胺锂、乙酸锂、四氟硼酸锂、五氟磷酸锂和四氰基硼酸锂。

钠盐的实例包括氯化钠、溴化钠、碘化钠、高氯酸钠、双(三氟甲磺酰基)二亚胺钠、乙酸钠、四氟硼酸钠、五氟磷酸钠和四氰基硼酸钠。。

钾盐的实例包括氯化钾、溴化钾、碘化钾和高氯酸钾。

其中，锂盐是优选的并且双(三氟甲磺酰基)二亚胺锂和二异丙基亚胺锂是更优选的，这是因为可以提高导电性以及可以提高输出特性的稳定性。

锂盐优选为由下式(3)表示的化合物。

在式(3)中，A和B表示取代基F、CF₃、C₂F₅、C₃F₇和C₄F₉中的任一种。取代基A和取代基B优选是彼此不同的。

锂盐的实例包括(氟磺酰基)(三氟甲磺酰基)亚胺锂(Li-FTFSI)、(氟磺酰基)(五氟乙磺酰基)亚胺锂(Li-FPFSI)、(氟磺酰基)(九氟丁磺酰基)亚胺锂(Li-FNFSI)、(九氟丁磺酰基)(三氟甲磺酰基)亚胺锂(Li-NFTFSI)和(五氟乙磺酰基)(三氟甲磺酰基)亚胺锂(Li-PFTFSI)。其中，(氟磺酰基)(三氟甲磺酰基)亚胺锂(Li-FTFSI)是特别优选的。

锂盐的具体实例的结构式例如如下。

本文中，当涂布形成包含锂盐的空穴传输层的涂布液时，上述锂盐不需要以阳离子和阴离子相互结合的盐状态包含在形成的膜中，并且可以阳离子和阴离子分离的状态被包含。具体而言，本发明人发现在用于空穴传输层的涂布液中含有锂盐的情况下形成空穴传输层时，锂阳离子迁移至电子传输层，并因此电子传输层比空穴传输层包含更多的锂阳离子。另一方面，本发明人发现阴离子部分迁移到电子传输层，但是空穴传输层包含比电子传输层更多的阴离子。

优选地，在本发明中，锂盐的阳离子和阴离子是分离的，并且各自具有不同的分布状态。当它们包含在光电转换层中时，可以在低温环境下以低照度的光获得高输出并且可以进一步提高输出的效果，诸如优异的持久性。

光电转换层中的空穴传输层除了上述式(3)表示的锂盐以外，还可以含有具有其他结构的锂盐。锂盐的实例除了前述的锂盐之外，还包括具有对称阴离子种类的锂盐。其具体实例包括：双(氟磺酰基)亚胺锂(Li-FSI)、双(三氟甲磺酰基)亚胺锂(Li-TFSI)、双(五氟乙磺酰基)亚胺锂(Li-BETI)和双(九氟丁磺酰基)亚胺锂和环亚胺诸如(环六氟丙烷)(二砜)亚胺锂。

然而，这些锂盐由于阴离子是对称的，因此溶解度低。因此，其添加量不易增加，即使添加锂盐也优选少量。

相对于空穴传输材料，上述式(3)表示的锂盐的量优选为5mol％或更多且50mol％或更少，并且更优选为20mol％或更多且35mol％或更少。当量落入前述范围内时，可以实现低照度光的高输出，可以提高输出的维持率，并且可以实现高耐久性。

特别地，光电转换层中吡啶化合物与锂盐的摩尔比(a/b)优选小于2.0，更优选1.8或更小，并且仍更优选1.7或更小，其中a是光电转换层中吡啶化合物的摩尔量和b是光电转换层中锂盐的量。

小于2.0的摩尔比(a/b)是有利的，因为当低温环境下发射具有低照度的光时，可以更长时间地保持高输出，并且可以进一步提高光电转换元件的耐久性。

除了空穴传输材料或锂盐外，优选向空穴传输层添加氧化剂。氧化剂的添加提高空穴传输性质并且可以增强输出特性或其耐久性或稳定性。

<<<氧化剂>>>

氧化剂的实例包括六氯锑酸三(4-溴苯基)铵、六氟锑酸银、四氟硼酸亚硝鎓、硝酸银、金属络合物和高价碘化合物。

其中，适合使用金属络合物和高价碘化合物。

当氧化剂为金属络合物或高价碘化合物时，由于其在有机溶剂中的高溶解度，可以添加大量氧化剂。因此，空穴传输性提高，并且效果的持续性优异。

金属络合物包括金属阳离子、配体和阴离子。

金属阳离子的实例包括诸如铬、锰、铁、钴、镍、铜、钼、钌、铑、钯、银、钨、铼、锇、铱、金和铂等阳离子。其中，诸如钴、铁、镍或铜的阳离子是优选的，并且钴络合物是更优选的。

配体优选包括包含至少一个氮的5元和/或6元杂环，其可以具有取代基。其具体实例包括但不限于以下。

合适的阴离子的例子包括氢根离子(H^-)、氟离子(F^-)、氯离子(Cl^-)、溴离子(Br^-)、碘离子(I^-)、氢氧根离子(OH^-)、氰离子(CN^-)、硝酸离子(NO₃ ^-)、亚硝酸离子(NO₂ ^-)、次氯酸离子(ClO^-)、亚氯酸离子(ClO₂ ^-)、氯酸离子(ClO₃ ^-)、高氯酸离子(ClO₄ ^-)、高锰酸离子(MnO₄ ^-)、乙酸离子(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^-)、硫氰酸离子(SCN^-)、四氟硼酸离子(BF₄ ^-)、六氟磷酸根离子(PF₆ ^-)、四氰基硼酸根离子(B(CN)₄ ^-)、二氰胺离子(N(CN)₂ ^-)、对甲苯磺酸离子(TsO^-)、三氟甲基磺酸根离子(CF₃SO₂ ^-)、双(三氟甲磺酰基)胺离子(N(SO₂CF₃)^2-)、四羟基铝酸根离子([Al(OH)₄]^-或[Al(OH)₄(H₂O)₂]^-)、双氰基银(I)酸根离子([Ag(CN)₂]^-)、四羟基铬(III)酸根离子([Cr(OH)₄]^-)、四氯金(III)酸根离子([AuCl₄]^-)、氧离子(O^2-)、硫离子(S^2-)、过氧根离子(O₂ ^2-)、硫酸离子(SO₄ ^2-)、亚硫酸离子(SO₃ ^2-)、硫代硫酸(S₂O₃ ^2-)、碳酸离子(CO₃ ^2-)、铬酸离子(CrO₄ ^2-)、重铬酸离子(Cr₂O₇ ^2-)、磷酸一氢根离子(HPO₄ ^2-)、四羟基锌(II)酸根离子([Zn(OH)₄]^2-)、四氰锌(II)酸根离子([Zn(CN)₄]^2-)、四氯铜(II)酸根离子([CuCl₄]^2-)、磷酸离子(PO₄ ^3-)、六氰基铁(III)酸根离子([Fe(CN)₆]^3-)、双(硫代硫酸根)银(I)酸根离子([Ag(S₂O₃)₂]^3-)、和六氰基铁(II)酸根离子([Fe(CN)₆]^4-)。

这些可以单独使用或组合使用.

其中，四氟硼酸离子、六氟磷酸根离子、四氰硼酸根离子、双(三氟甲磺酰基)胺离子和高氯酸离子是优选的。

在这些金属络合物中，特别优选添加三价钴络合物。当添加作为氧化剂的三价钴络合物时，可以使空穴传输材料氧化并稳定，从而提高空穴传输性。

在本发明中，优选使用三价钴络合物用于例如要添加到用于形成空穴传输层的涂布液中的钴络合物。然而，通过使用用于形成空穴传输层的涂布液获得的光电转换元件的空穴传输层优选包括二价钴络合物。这是因为当三价钴络合物与空穴传输材料混合时，空穴传输材料被氧化，并因此三价钴络合物变成二价钴络合物。换言之，在本发明中，优选地，光电转换层还包含二价钴络合物。

特别优选地，在光电转换元件的空穴传输层中，几乎没有三价钴络合物残留，并且几乎所有的钴络合物都是二价的。这提高和稳定了空穴传输性，提高了高输出和其持久性，并进一步实现效果，即使在低温环境下。

空穴传输层中包含的钴络合物的化合价可以通过例如XAFS分析来确定。XAFS分析是X射线吸收精细结构的缩写，并被称为X射线吸收精细结构分析。例如，当用X射线照射样品并测量其吸收剂量时，可以获得XAFS光谱。

在XAFS光谱中，吸收近边结构被称为XANES(X射线吸收近边结构)，以及扩展X射线吸收精细结构被称为EXAFS(扩展X射线吸收精细结构)，其在能量侧比吸收边高约100eV。关于目标原子的价态和结构的信息主要可以使用前者的XANES获得。在这种情况下，例如，分别测量二价钴络合物粉末和三价钴络合物粉末的XAFS光谱，并与空穴传输层中包含的钴络合物的XAFS光谱进行比较。然后，可以确定空穴传输层中含有的钴络合物的化合价。

图20显示了使用以上述方式获得的本发明的光电转换元件的一个实例的光电转换模块(实施例1的光电转换模块)的XAFS光谱的结果。如图20所示，在使用本发明的光电转换元件的一个实例的光电转换模块的空穴传输层中含有的钴络合物，与二价钴络合物粉末相当地对应，并且与三价钴络合物粉末不对应。因此，几乎所有的钴络合物都可以被认为是二价的。

作为添加到用于形成空穴传输层的涂布液中的三价钴络合物，可以优选使用由下述结构式(4)和(5)表示的钴络合物。

结构式(5)中，R₈至R₁₀表示氢原子、甲基、乙基、叔丁基或三氟甲基。X表示下述结构式(6)至(9)中的任一项。

BF₄···结构式(6)

PF₆···结构式(7)

在结构式(6)至(9)中，X优选为结构式(8)。使用结构式(8)是有效的，因为空穴传输材料可以安全地保持在氧化态。

这些钴络合物的具体实例包括以下(F-1)至(F-24)，但不限于此。

相对于空穴传输材料，氧化剂的量优选为1摩尔％或更多且30摩尔％或更少，更优选为5摩尔％或更多且20摩尔％或更少。

氧化剂可以单独使用或组合使用。当两种或更多种氧化剂组合使用时，空穴传输层不易结晶，这在某些情况下可以实现高耐热性。

空穴传输层可以具有由单一材料形成的单层结构或者可以具有包括多种化合物的堆叠结构。

当空穴传输层具有堆叠层结构时，优选在靠近第二电极的空穴传输层中使用聚合物材料。

使用成膜性优异的聚合物材料是有利的，因为其可以使多孔电子传输层的表面更平滑并且可以提高光电转换特性。

此外，聚合物材料不易渗入多孔电子传输层的内部。因此，聚合物材料具有优异的覆盖多孔电子传输层表面的特性，并可以实现提供电极时最小化短路的效果。

<<<聚合物材料>>>

用于空穴传输层的聚合物材料的实例包括常规的空穴传输聚合物材料。

空穴传输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、聚亚苯基化合物、聚芳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-正辛氧基噻吩)、9,9'-二辛基-芴/联噻吩共聚物、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)、3,4-二癸基噻吩/噻吩并[3,2-b]噻吩共聚物、3,6-二辛基噻吩并[3,2-b]噻吩/噻吩并[3,2-b]噻吩共聚物、3,6-二辛基噻吩并[3,2-b]噻吩/噻吩共聚物和3,6-二辛基噻吩并[3,2-b]噻吩/联噻吩共聚物。

聚亚苯基亚乙烯基化合物的实例包括聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基]、聚[2-甲氧基-5-(3,7-二甲基辛氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基]和(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基)/(4,4'-亚联苯基-亚乙烯基)共聚物。

聚芴化合物的实例包括聚(9,9'-双十二烷基芴基-2,7-二基)、(9,9-二辛基-2,7-二亚乙烯基芴)/(9,10-蒽)交替共聚物、(9,9-二辛基-2,7-二亚乙烯基芴)/(4,4'-亚联苯基)交替共聚物、(9,9-二辛基-2,7-二亚乙烯基芴)/(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基)交替共聚物和(9,9-二辛基-2,7-二基)/(1,4-(2,5-二己氧基)苯)共聚物。

聚亚苯基化合物的实例包括聚[2,5-二辛氧基-1,4-亚苯基]和聚[2,5-二(2-乙基己氧基-1,4-亚苯基]。

合适的聚芳基胺化合物的实例包括(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)/(N,N'-二苯基)-N,N'-二(对己基苯基)-1,4-二氨基苯交替共聚物、(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)/(N,N'-双(4-辛氧基苯基)联苯胺-N,N'-(1,4-二亚苯基)交替共聚物、聚[(N,N'-双(4-辛氧基苯基)联苯胺-N,N'-(1,4-二亚苯基)]、聚[(N,N'-双(4-(2-乙基己氧基)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-2,5-二辛氧基-1,4-亚苯基亚乙烯基-1,4-亚苯基]、聚[对甲苯亚氨基-1,4-亚苯基亚乙烯基-2,5-二(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基-1,4-亚苯基]和聚[4-(2-乙基己氧基)苯基亚氨基-1,4-亚联苯基]。

聚噻二唑化合物的实例包括(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)/(1,4-苯并(2,1',3)噻二唑交替共聚物和3,4-二癸基噻吩/1,4-苯并(2,1',3)噻二唑共聚物。

在空穴传输性聚合物材料中，从载流子迁移率和电离势的观点来看，优选聚噻吩化合物和聚芳胺化合物。

空穴传输层的平均厚度没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。空穴传输层优选具有空穴传输层进入多孔电子传输层的孔的结构。平均厚度为0.01μm或更大且20μm或更小的空穴传输层更优选地设置在电子传输层上，平均厚度为0.1μm或更大且10μm或更小的空穴传输仍更优选地设置在电子传输层上，并且平均厚度为0.2μm或更大且2μm或更小的空穴传输层特别优选地设置在电子传输层上。

空穴传输层可以直接形成在吸附有光敏化合物的电子传输层上。

生产空穴传输层的方法没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。方法的实例包括在真空下形成薄膜的方法，诸如真空沉积，和湿式成膜法。其中，特别优选湿式成膜法，并且就生产成本而言，在电子传输层上进行涂布的方法优选的。

使用湿式成膜法时，涂布法没有特别限制，可以按照常规方法进行。其实例包括浸渍法、喷涂法、线棒法、旋涂法、狭缝模头涂布法、辊涂法、刮刀涂布法和凹版涂布法。湿式印刷法的实例包括各种方法，诸如凸版印刷、胶版印刷、照相凹版印刷、凹版印刷、橡胶版印刷和丝网印刷。

膜可以在温度和压力低于临界点的超临界流体或亚临界流体中形成。

超临界流体没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择，只要它是这样的流体：在超过气体和流体可以共存的极限(临界点)的温度和压力区域中以非凝结高稠密流体存在，即使压缩也不凝结，并且是处于等于或高于临界温度和临界压力的状态下的流体。但是，超临界流体优选具有较低的临界温度。

超临界流体的实例包括一氧化碳、二氧化碳、氨、氮、水、醇溶剂、烃溶剂、卤素溶剂和醚溶剂(例如，二甲醚)。

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三氟氯甲烷。

醚溶剂的实例包括二甲醚。

这些可以单独使用或组合使用.

其中，二氧化碳的临界压力为7.3MPa和临界温度为31℃，由于二氧化碳容易产生超临界状态，且不燃且易于处理，因此是优选的。

超临界流体没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择，只要它在临界点附近的温度和压力区域内以高压液体的形式存在。

作为超临界流体示例的化合物可以适当地用作亚临界流体。

超临界流体的临界温度和临界压力没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。临界温度优选为-273℃或更高且300℃或更低，并且更优选为0℃或更高且200℃或更低。

除了超临界流体和亚临界流体之外，还可以组合使用有机溶剂或夹带剂。

通过添加有机溶剂和夹带剂，可以容易地调节超临界流体中的溶解度。

有机溶剂没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。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、甲基乙基酮和甲基异丁基酮。

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醚、二甲氧基乙烷、四氢呋喃、二氧戊环和二噁烷。

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、甲基碘、二氯乙烷、三氯乙烷、三氯乙烯、氯苯、邻二氯苯、氟苯、溴苯、碘苯和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。

这些可以单独使用或组合使用.

在吸附了光敏化合物的电子传输层上堆叠空穴传输材料之后，可以进行压制加工步骤。

压制加工允许空穴传输材料紧密粘附到为多孔电极的电子传输层，这在某些情况下可以提高效率。

压制加工方法没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。合适的方法的实例包括使用平板的压制成型法，其由红外光谱(IR)片剂成型装置表示；以及使用例如辊的辊压制法。

压力优选为10kgf/cm²或更大，以及更优选为30kgf/cm²或更大。

压制加工的持续时间没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。其持续时间优选为1小时或更短。另外，可以在压制加工时施加热。在压制加工时，可以在压制机和电极之间设置脱模剂。

脱模剂的实例包括氟树脂，诸如聚四氟乙烯、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。这些可以单独使用或组合使用。

在压制加工之后但在设置第二电极之前，可以在空穴传输层和第二电极之间设置金属氧化物。

金属氧化物的实例包括氧化钼、氧化钨、氧化钒和氧化镍。这些可以单独使用或组合使用。其中，氧化钼是优选的。

在空穴传输层上设置金属氧化物的方法没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。方法的实例包括在真空中形成薄膜的方法，诸如溅射法和真空气相沉积法，以及湿式成膜法。

湿式成膜法的优选实例包括制备通过分散金属氧化物的粉末或溶胶而获得的糊剂，然后将该糊剂涂布在空穴传输层上的方法。

湿式成膜法中使用的涂布方法没有特别限定，可以按照常规方法进行。例如，可以使诸如浸渍法、喷涂法、线棒法、旋涂法、辊涂法、刮刀涂布法和凹版涂布法等各种方法或诸如凸版印刷、胶版印刷、照相凹版印刷、凹版印刷、橡胶版印刷或丝网印刷等湿式印刷法。

涂布的金属氧化物的平均厚度优选为0.1nm或更多且50nm或更少，更优选为1nm或更多且10nm或更少。

<第二电极>

本发明的光电转换元件包括第二电极。

第二电极可以形成在空穴传输层上或空穴传输层上的金属氧化物上。

第二电极可以使用与第一电极相同的材料。当强度保持足够时，并不总是需要支撑体。

用于第二电极的合适材料的实例包括金属、碳化合物、导电金属氧化物和导电聚合物。

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。

导电金属氧化物的实例包括ITO、FTO和ATO。

导电聚合物的实例包括聚噻吩和聚苯胺。

这些可以单独使用或组合使用。

第二电极可以根据使用的材料的种类或空穴传输层的种类，通过涂布、层压、气相沉积、CVD、或接合等方法适当地形成在空穴传输层上。

在本发明的光电转换元件中，第一电极和第二电极中的至少一个优选为基本上透明的。

优选第一电极是透明的以使入射光从第一电极侧通过的方法。在这种情况下，反射光的材料优选用于第二电极，并且优选使用其上设置金属或导电氧化物的玻璃、塑料或金属薄膜。另外，在要接收入射光的一侧设置抗反射层是有效的手段。

<电极保护层(钝化层)>

本发明的光电转换元件优选具有电极保护层(可以称为钝化层)。

电极保护层是设置在稍后描述的密封部和第二电极之间的层。

电极保护层是使由密封部引起的第二电极的剥离最小化的层。

电极保护层没有特别限制，只要它设置在第二电极的要设置密封部的表面侧上即可。电极保护层可以设置为使得第二电极不与密封部完全接触。电极保护层可以设置为使得第二电极与密封部部分接触，只要能够实现本发明的效果即可。

电极保护层的材料的实例包括氧化物和氟化合物。

氧化物的实例包括氧化铝。

氟化合物的实例包括硅氮化物和硅氧化物。其中，作为氟化合物，作为具有硅烷结构的氟化合物的硅氧化物是优选的。

电极保护层的平均厚度优选为10nm或更大，并且更优选为50nm或更大。

<密封部>

密封部分包括压敏粘合剂。

设置密封部以覆盖光电转换层和第二电极的至少侧表面，并且密封部是将光电转换层和第二电极与外部环境隔开的层。

密封部可以至少将光电转换层和第二电极与光电转换元件的外部环境隔开。

本文，“将光电转换层和第二电极与外部环境隔开”没有特别限制，只要至少将光电转换层和第二电极置于与光电转换元件的外部环境不同的环境中即可。例如，“表面密封”是优选的。在表面密封中，密封部设置在由光电转换元件的光电转换层构成的电力产生区域的整个表面上，并附接至第二基板。

密封方法可以主要分为“框架密封”和“表面密封”。在“框架密封”中，密封构件设置在由光电转换元件的光电转换层构成的电力产生区域的周边部分上，并附接至第二基板。在“表面密封”中，密封构件设置在电力产生区域的整个表面上，并附接至第二基板。在前者的“框架密封”中，由于可以在密封部的内部形成中空部分，因此可以适当调节密封部内部的水分量和氧气量。此外，因为第二电极不与密封构件接触，所以由剥离的电极引起的效果可以被减少。另一方面，后者的“表面密封”在最小化来自外部的过量水或氧气的进入方面是优异的。此外，与密封构件的附接面积大，并因此密封强度高。因此，在第一基板使用柔性基板的情况下，“表面密封”是特别优选的。

当在以下条件下测量180°剥离强度时，密封部优选具有5N/1cm或更大的180°剥离强度。

当密封部的剥离强度落入上述范围内时，可以提高在高温和高湿度环境下保存和在连续光照射后的耐久性。推测其原因如下。具体而言，当密封部的剥离强度落入上述范围内时，由于密封部具有强粘合力，因此可以增强对外部环境的屏蔽性。此外，推测UV固化性树脂或热固性树脂在固化时收缩，并在密封部与基板等之间形成间隙，从而导致对在高温和高湿度环境下的耐久性的关注。

<条件>

180°剥离强度是指通过根据JIS标准K6854-2的测量方法测量黏贴了附接到密封部的膜的玻璃获得的剥离强度。

密封部包括压敏粘合剂。密封部的材料没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择，只要该材料可以减少来自外部环境的过量水或氧气的进入，并且是与上述密封部相对应的材料即可。

密封部具有最小化由外部按压引起的机械破坏的效果，并且可以使用常规材料，只要能够达到该效果即可。

压敏粘合剂是始终具有粘性(黏性)、牢固地粘附于表面的力(粘合力)和粘合剂硬化的性质(凝聚力)的粘合剂。由于压敏粘合剂具有粘性和粘合力，它可以在接触瞬间粘合而不影响物体的表面形状。另一方面，固化型粘合剂不能简单地通过与物体接触来粘合并通过固化反应实现粘合。另外，由于压敏粘合剂始终具有凝聚力，因此它不会扩散到与物体接触的部分以外的部分。另一方面，由于固化型粘合剂没有凝聚力，因此它会扩散到与物体接触的部分以外的部分，并且粘合剂可能会污染不需要的区域。

压敏粘合剂的实例包括烯烃基树脂、橡胶基树脂、硅基树脂和丙烯酸树脂。

作为密封部，可以使用片状密封材料。

片状密封材料例如是预先在片材上形成环氧树脂等密封部获得的材料，并且所使用的片材例如是具有高阻气性的玻璃或膜。片状密封材料对应于本发明中的第二基板或第二基板与密封基板的组合。

将片状密封材料粘贴在第二电极上，并在加热片状密封材料的同时对其施加压力，这可以一次形成密封基板和第二基板。

根据在片材上形成的密封部的形成图案，光电转换元件可以具有设置有中空部分的结构，这种结构是有效的。

当在片材上形成的密封部形成在电力产生区域的整个表面上时，这种配置可以是“表面密封”。取决于密封部的形成图案，当通过图案化形成密封部，使得在光电转换元件内部设有中空部分时，这种配置可以是“框架密封”。

片状密封材料的实例包括包含铝PET片材的橡胶基密封部(由Tesa制造，产品名称：61539)，包含铝PET片材的烯烃基密封部(由Moresco制造，产品名称：S2191)，以及包含铝PET片材的密封部(由Ajinomoto Fine-Techno Co.，Inc.制造，产品名称：FD21)。

如果需要，压敏粘合剂优选包含添加剂。

添加剂的实例包括填料、间隙剂、干燥剂(吸湿剂)、增韧剂、着色剂、阻燃助剂、抗氧化剂和有机溶剂。其中，填料、间隙剂和干燥剂(吸湿剂)是优选的，并且填料是更优选的。

填料在最小化水分或氧气的进入方面是有效的，并且对实现体积收缩的降低、加热时的脱气量的减少、机械强度的提高、和导热性或流动性的控制等效果以及在各种环境下保持稳定输出是非常有效的。特别地，关于光电转换元件的输出性质或耐久性，不仅不能忽略水分或氧气通过的影响，而且不能忽略加热密封构件时产生的脱气的影响。特别地，加热时产生的脱气的影响极大地影响在高温环境下储存的输出性质。

在该情况下，通过在密封部中包含填料、间隙剂或干燥剂可以最小化水分或氧气的进入，并且可以减少将使用的密封部的量，这可以实现减少脱气的效果。这在高温和高湿下的储存中的输出特性方面是有效的，并且对于在高温环境下储存光电转换元件是有效的。

填料没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。填料的优选实例包括无机填料，诸如结晶或无定形二氧化硅、滑石、氧化铝、氮化铝、氮化硅、硅酸钙和碳酸钙。这些可以单独使用或组合使用。

填料的平均初级粒径优选为0.1μm或更大且10μm或更小，更优选为1μm或更大且5μm或更小。

相对于整个密封构件的100质量份，填料的量优选为10质量份或更大且90质量份或更小，更优选为20质量份或更大且70质量份或更小。

当填料的量落入上述范围内时，可以充分获得最小化水分或氧气的进入的效果，粘度变得适当，提高了对基板的粘合性和消泡性，并且可加工性是有效的。

干燥剂也称为吸湿剂，并且是具有物理或化学吸附或吸收水分功能的材料。在密封部中包含干燥剂是有效的，因为进一步增强了防潮性，并且可以减少脱气的影响。

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，诸如氧化钙、氧化钡、氧化镁、硫酸镁、硫酸钠、氯化钙、硅胶、分子筛和沸石。其中，沸石是优选的，因为沸石吸收大量的水分。这些可以单独使用或组合使用。

密封部优选地包括水分捕获材料。

水分捕获材料没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择，只要它能捕获气体或液体中的水分即可。其实例包括吸水材料和吸水树脂。

水分捕获材料的测量的水分捕获性质为20mg/100mm²或更大，测量的水分捕获性质更优选地为30mg/100mm²或更大，并且测量的水分捕获性质仍更优选地为60mg/100mm²或更大。

吸水材料的实例包括干燥剂。干燥剂的例子包括活性炭、沸石、钙化合物、镁化合物、硅胶和有机金属化合物。

形成密封部的方法没有特别限定，可以按照常规方法进行。方法的实例包括诸如真空粘贴法、热辊法、分配法、线棒法、旋涂法、辊涂法、刮刀涂布法、凹版涂布法、凸版印刷、胶版印刷、凹版印刷、橡胶板印刷和丝网印刷等各种方法。

本发明的光电转换元件可以包括在与密封部面对第二电极的表面相反的密封部的表面上的密封基板。

<密封基板>

可以提供密封基板以进一步最小化诸如水蒸气的气体进入密封部。

密封基板的材料没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择，只要其能最小化气体的进入即可。密封基板的材料的实例包括铝、玻璃和PET膜。

密封基板的尺寸和结构没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。

<第二基板>

本发明的光电转换元件可以包括第二基板。

第二基板没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。可以使用与第一基板相同的材料。

第二基板没有特别限制，并且可以使用常规产品。其实例包括诸如玻璃、塑料膜、陶瓷和PET等的基板。可以在第二基板和密封构件之间的连接部处形成凹凸部，从而增加粘合性。

凸凹部的形成方法没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。形成方法的实例包括喷砂法、喷水法、砂纸法、化学蚀刻法和激光加工法。

作为提高第二基板与密封部或密封基板的粘合性的方法，例如可以除去表面上的有机物，也可以提高亲水性。去除第二基板的表面上的有机物的方法没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。方法的实例包括UV臭氧洗涤和氧等离子体处理。

[实施方式]

在下文中，将参考附图描述本发明的光电转换元件的一个实例。然而，本发明不限于此，关于以下构成组件的数量、位置以及形状没有在本发明的实施方式中进行描述的那些也可以包含在本发明的范围内。

图1是图解本发明的光电转换元件的一个实例的示意图。

如图1所示，在光电转换元件101中，在第一基板1上形成第一电极2，并在第一电极2上形成空穴阻挡层3。在空穴阻挡层3上形成电子传输层4，并将光敏化合物5吸附在构成电子传输层4的电子传输材料的表面。空穴传输层6形成于电子传输层4之上和之中，并且在空穴传输层6上形成第二电极7。第二基板9设置于第二电极7上方，并且第二基板9通过在第二基板9和空穴阻挡层3之间的密封部8进行固定。空穴阻挡层3的形成可以最小化电子和空穴的复合，从而提高电力产生性能。

图1所示的光电转换元件可以包括在第二电极7和第二基板9之间的间隙部10。间隙部的包含可以控制间隙部中的氧浓度，这导致电力产生性能和耐久性的提高。此外，由于第二电极7与第二基板9不直接接触，因此可以将第二电极7的剥离或破裂最小化。

注意，第一电极2和第二电极7可以各自具有被配置为允许电流通过电极引出端子的路径，该路径在图中未示出。

图2至图4分别是表示本发明的光电转换元件的另一实例的示意图，并且呈现了没有设置间隙部且图1的光电转换层(电子传输层4和空穴传输层6)被密封部8完全覆盖的情况。

生产不包括间隙部的光电转换元件的方法没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。其实例包括在第二电极7的整个表面上涂布密封部8，并在其上设置第二基板9的方法；以及使用前述片状密封材料的方法。

在这种情况下，钝化层13可以设置在第二电极7和密封部8之间，并且可以有效地最小化第二电极的剥离。

如图2所示，间隙部可以完全消除，也可以如图3所示部分保留间隙部。用密封部8完全覆盖光电转换层可以最小化第二基板9在对光电转换元件施加例如扭曲或跌落引起的应力时的剥离或破损，这可以增强光电转换元件的机械强度。作为图2的修改实例，可以使用不设置第二基板的这样的配置，如图4所示。

图5是呈现本发明的光电转换元件的另一实例的示意图，并且呈现了在第一基板1和第二基板9上附接密封部8的情况。这样的配置增加了基板与密封部8之间的粘合性并且可以获得增强光电转换元件的机械强度的效果。当增强粘合性时，可以进一步增强最小化过量水分或氧气进入的这种密封效果。

(光电转换模块)

本发明的光电转换模块包括含有第一电极、光电转换层和第二电极的光电转换元件，并且包括设置成至少覆盖光电转换层和第二电极的侧表面的密封部。本发明的光电转换模块如果需要包括其他层。各层可以具有单层结构，也可以具有堆叠层结构。

本发明的光电转换模块包括彼此相邻设置的多个本发明的光电转换元件，并且优选地包括串联或并联连接的光电转换元件的布置区域。

优选地，在本发明的包括至少两个彼此相邻的光电转换元件的光电转换模块中，一个光电转换元件中的第一电极通过穿透光电转换层的导电部电连接到另一个光电转换元件中的第二电极。

光电转换模块可以具有这样的配置：光电转换模块包括一对基板，在该对基板之间设置串联或并联连接的光电转换元件的布置区域，并且密封构件被该对基板夹在中间。

[实施方式]

在下文中，将参考附图描述本发明的光电转换模块的一个实例。然而，本发明不限于此，关于以下构成组件的数量、位置、以及形状在本发明的实施方式中没有进行描述的那些也可以包含在本发明的范围内。

图6是呈现本发明的光电转换模块的一个实例的示意图，并且呈现了包含多个串联连接的光电转换元件的光电转换模块的一部分的截面的一个实例。

在图6的光电转换模块102中，在形成空穴传输层6之后，形成穿透部11。当在其上形成第二电极7时，将第二电极的材料引入穿透部11的内部，并且这使得能够允许电流传递至相邻单元的第一电极2b。注意，第一电极2a和第二电极7b各自具有另一个相邻单元的电极或配置为允许电流传递到电极引出端子的路径，这在图6中未显示。

穿透部11可以穿透第一电极2到达第一基板1，也可以通过停止第一电极2内部的加工而不到达第一基板1。

在穿透部11的形状为穿透通过第一电极2并到达第一基板1的微孔的情况下，当微孔的总开口面积相对于穿透部11的面积过大时，第一电极2的膜的截面积减小，从而增加了电阻值，这可能导致光电转换效率的下降。因此，微孔的总开口面积与穿透部11的面积的比值优选为5/100或更大且60/100或更小。

形成穿透部11的方法没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。其实例包括喷砂法、喷水法、砂纸法、化学蚀刻法和激光加工法。其中，激光加工法是优选的。这使得可以在不使用例如沙子、蚀刻或抗蚀剂的情况下形成小孔，并且以良好的清洁度和再现性进行加工。另外，在形成穿透部11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中的至少一个可以通过使用激光加工方法的冲击剥离来去除。结果，在层压时不需要提供掩模，前述的微小穿透部11的去除和形成可以很容易地一次进行。

图7是呈现本发明的光电转换模块的一个实例的示意图，并且呈现了光电转换模块102的一部分的截面的一个实例，其中光电转换模块102包括串联连接的多个光电转换元件并且包括像在单元之间的间隙部中的梁一样的密封部12。

如图3所示，当在第二电极7和第二基板9之间设置间隙部时，可以最小化第二电极7的剥离或破损，但在某些情况下可能会降低密封的机械强度。同时，如图2所示，第二电极7和第二基板9之间的空间被密封部8填充，密封的机械强度提高，但可能存在第二电极7剥离的风险。为了增强电力产生力，增加光电转换模块的面积是有效的，但是在其中包括间隙部的情况下机械强度的降低是不可避免的。

因此，如图7所示，将密封部12设置成梁状是有效的，因为可以最小化第二电极7的剥离或破损，并且可以提高密封的机械强度。

本文中，密封部12的材料可以与密封部8的材料相同或不同。

(电子设备)

本发明的电子设备包括：本发明的光电转换元件和光电转换模块中的至少一种；以及被配置为由通过光电转换元件和光电转换模块中的至少一种的光电转换产生的电力驱动的设备。如果需要，本发明的电子设备还包括其他设备。

本发明的电子设备包括：本发明的光电转换元件和光电转换模块中的至少一种；蓄电池，其可储存通过光电转换元件和光电转换模块中的至少一个的光电转换产生的电力；和被配置为由蓄电池中储存的电力驱动的设备。如果需要，本发明的电子设备还包括其他设备。

(电源模块)

本发明的电源模块包括：本发明的光电转换元件和/或光电转换模块；以及电源集成电路(电源IC)。本发明的电源模块如果需要还包括其他设备。

将描述包括本发明的光电转换元件和/或光电转换模块以及被配置为由通过光电转换元件和/或光电转换模块的电力产生获得的电力驱动的设备的电子设备的具体实施方式。

图8给出了包括鼠标的电子设备的一个实例。

如图8所示，光电转换元件201、电源IC 202和蓄电设备203被组合，并且供给的电力被允许传递到鼠标的控制电路204的电源。结果，蓄电设备在鼠标不使用时被充电，并且鼠标可以通过电力驱动。因此可以获得既不需要布线也不需要更换电池的鼠标。由于不需要电池，因此可以减轻其重量，并且这样的配置是有效的。

图9显示了包含光电转换元件201的鼠标的示意图。光电转换元件201、电源IC 202和蓄电设备203安装在鼠标内部，但光电转换元件201的上部被透明外壳覆盖以使光电转换元件201接收光。此外，鼠标的整个外壳可以由透明树脂形成。光电转换元件201的布置不限于上述。例如，光电转换元件201可以布置在即使当鼠标被手覆盖时光也被发射到的位置，并且这种布置可以是优选的。

将描述包括本发明的光电转换元件和/或光电转换模块以及被配置为由通过光电转换元件和/或光电转换模块的电力产生获得的电力驱动的设备的电子设备的另一实施方式。

图10显示了作为电子设备的键盘的一个实例，其用于个人计算机。

如图10所示，光电转换元件201、电源IC 202和蓄电设备203被组合，并且供给的电力被允许传递到键盘的控制电路205的电源。结果，蓄电设备203在键盘不使用时被充电，并且键盘可以通过电力驱动。因此可以获得既不需要布线也不需要更换电池的键盘。这样的配置是有效的，因为不需要电池，并因此可以减轻其重量。

图11显示了包含光电转换元件201的键盘的示意图。光电转换元件201、电源IC202和蓄电设备203安装在键盘内部，但光电转换元件201的上部被透明外壳覆盖以使光电转换元件201接收光。键盘的整个外壳可以由透明树脂形成。光电转换元件201的布置不限于上述。

在用于并入光电转换元件的空间较小的小型键盘的情况下，如图12所示，可以在一些按键中嵌入小型光电转换元件，并且这样的配置是有效的。

将描述包括本发明的光电转换元件和/或光电转换模块以及被配置为由通过光电转换元件和/或光电转换模块的电力产生获得的电力驱动的设备的电子设备的另一实施方式。

图13示出了使用传感器作为电子设备的一个实例。

如图13所示，光电转换元件201、电源IC 202和储电设备203被组合，并且供应的电力被允许传递到传感器电路206的电源。结果，可以在无需连接外部电源也无需更换电池的情况下构成传感器模块A。感测对象例如是温度和湿度、照度、人体检测、CO₂浓度、加速度、UV强度、噪音、地磁、和大气压，并且这样的电子设备可以应用于各种传感器，这是有效的。如图13所示，传感器模块被配置为定期感测要测量的目标，并通过无线通信将读取的数据传输到设备207，诸如个人计算机(PC)或智能手机。

预计随着物联网(IoT)社会的临近，传感器的使用将显著增加。将大量传感器的电池一个一个更换是耗时的，并且不现实。此外，传感器安装在诸如难以更换电池的天花板以及壁等位置，并且这种布置使可操作性变差。通过光电转换元件供电这一事实也是显著有利的。另外，本发明的光电转换元件具有以下优点：即使使用低照度的光也可以获得高输出，并且由于光入射角对输出的依赖性很小，因此可以实现高安装自由度。

将描述包括本发明的光电转换元件和/或光电转换模块以及被配置为由通过光电转换元件和/或光电转换模块的电力产生获得的电力驱动的设备的电子设备的另一实施方式。

图14示出了使用转盘作为电子设备的一个实例。

如图14所示，光电转换元件201、电源IC 202和蓄电设备203被组合，并且供给的电力被允许传递到转盘控制电路208的电源。结果，可以在无需连接外部电源也无需更换电池的情况下构成转盘。

转盘例如用在展示产品的展示柜中。电源的布线会损害显示器的外观，而且在更换电池时需要取出展示的产品，这很费时间。使用本发明的光电转换元件是有效的，因为可以解决上述问题。

<用途>

如上所述，已经描述包括本发明的光电转换元件和/或光电转换模块和电源模块以及被配置为由通过光电转换元件和/或光电转换模块的电力产生获得的电力驱动的设备的电子设备。然而，所描述的实施方式仅仅是可应用的实施方式的一部分，并且本发明的光电转换元件或光电转换模块的用途不限于上述用途。

通过将光电转换元件和/或光电转换模块与被配置为控制产生的电流的电路板组合，可以将光电转换元件和光电转换模块应用于例如电源设备。

使用电源设备的设备的实例包括电子台式计算器、手表、移动电话、电子记事本和电子纸。

此外，包括光电转换元件的电源设备可以用作辅助电源，用于延长由可充电电池或一次性电池供电的电气设备的连续工作时间。

本发明的光电转换元件和光电转换模块可以作为自持电源，并且通过光电转换产生的电力可以用来驱动设备。由于本发明的光电转换元件和光电转换模块可以通过光的照射来产生电力，因此无需将电子设备连接到电源或更换电池。因此，可以在没有电源设施的地方驱动电子设备，可以穿戴或携带电子设备，并且即使在电池不易更换的地方，也可以在不更换电池的情况下驱动电子设备。而且，当使用干电池时，电子设备会因干电池的重量而变重，或者电子设备会因干电池的尺寸而变大。因此，在将电子设备安装在墙壁或天花板上或运输电子设备时可能存在问题。然而，由于本发明的光电转换元件和光电转换模块轻且薄，它们可以自由安装并且可以穿戴或携带，这是有利的。

如上所述，本发明的光电转换元件和光电转换模块可以用作自持电源，并且可以与各种电子设备组合使用。例如，本发明的光电转换元件和光电转换模块可以与显示设备(如电子台式计算器、手表、手机、电子记事本和电子纸)、个人计算机的附件设备(如鼠标和键盘)、各种传感器设备(如，温度和湿度传感器和人体检测传感器)、发射器(如，信标和全球定位系统(GPS))，以及众多电子设备(如，辅助灯和遥控器)组合使用。

本发明的光电转换元件和光电转换模块应用广泛，因为它们尤其可以利用低照度的光产生电力，并且可以在室内以及更暗的阴影下产生电力。而且，光电转换元件和光电转换模块高度安全，因为不会发生在干电池的情况中的液体渗漏以及不会发生在纽扣电池的情况中的误吞。另外，光电转换元件和光电转换模块可以作为辅助电源使用，从而延长由可充电电池或一次性电池供电的电气设备的连续运行时间。如上所述，当本发明的光电转换元件和/或光电转换模块与被配置为由通过光电转换元件和/或光电转换模块的光电转换产生的电力驱动的设备组合时，可以获得轻量且易于使用、安装自由度高、无需更换电池、安全性优异、且对减少环境影响有效的电子设备。

图15示出了通过将本发明的光电转换元件和/或光电转换模块与被配置为由光电转换元件和/或光电转换模块的光电转换产生的电力驱动的设备组合获得的电子设备的基本配置图。当光电转换元件被光照射时，电子设备可以产生电力，并可以提取电力。该设备的电路可以由产生的电力驱动。

由于光电转换元件的输出随周边照度而变化，因此在某些情况下，图15所示的电子设备可能无法被稳定地驱动。在这种情况下，如图16所示，可以在光电转换元件201和设备电路209之间并入光电转换元件的电源IC 202，从而向电路侧提供稳定的电压，并且这种布置是有效的。

然而，只要发射足够照度的光，光电转换元件就可以产生电力。但是，当光电转换元件缺乏足以产生电力的照度时，不能获得期望的电力，这是光电转换元件的缺点。在这种情况下，如图17所示，当诸如电容器的蓄电设备203安装在电源IC 202和设备电路209之间时，来自光电转换元件201的多余电力可以存储在蓄电设备203中。另外，可以将蓄电设备203中所存储的电力供给到设备电路209，从而在照度过低时或者甚至在没有光被施加到光电转换元件201时也能够稳定工作。

如上所述，通过将本发明的光电转换元件和/或光电转换模块与设备电路组合获得的电子设备即使在没有电源的环境中也可以驱动，不需要更换电池，并且可以通过与电源IC或蓄电设备组合被稳定地驱动。因此，可以最大限度地发挥光电转换元件的优点。

同时，本发明的光电转换元件和/或光电转换模块也可以用作电源模块，并且这样的用途是有效的。如图18所示，例如，当本发明的光电转换元件和/或光电转换模块与用于光电转换元件的电源IC 202连接时，可以构成DC电源模块，其能够将通过光电转换元件201的光电转换产生的电力以预定电压电平供给到电源IC 202。

此外，如图19所示，当将蓄电设备203添加到电源IC 202时，光电转换元件201产生的电力可以存储在蓄电设备203中。因此，可以构成能够在照度过低或者甚至没有光施加到光电转换元件201时供给电力的电源模块。

图18和图19中呈现的本发明的电源模块可以用作无需像传统原电池的情况那样更换电池的电源模块。

实施例

在下文中，将描述本发明的实施例，但不应将本发明解释为限于这些实施例。

(实施例1)

<光电转换模块的生产>

在作为第一基板的玻璃基板上，通过溅射依次形成铟掺杂氧化锡(ITO)的膜和铌掺杂氧化锡(NTO)的膜作为第一电极(ITO：平均厚度250nm，和NTO：平均厚度150nm)。然后，通过使用氧气的反应溅射形成由氧化钛形成的致密层(平均厚度20nm)作为空穴阻挡层。

接下来，将二氧化钛糊剂(JGC Catalysts and Chemicals Ltd.制造，产品名称：PST-18NR)通过丝网印刷涂布在空穴阻挡层上，使其平均厚度为约0.7μm。涂布后的糊剂在120℃下干燥后，在空气中在550℃下烧制30分钟，以形成多孔电子传输层。然后通过激光加工将ITO/NTO层、空穴阻挡层和电子传输层分别分为八个单元。

将其上形成电子传输层的玻璃基板浸入溶液中，该溶液是通过在搅拌下将乙腈/叔丁醇(体积比1:1)混合液添加到由下式(B-5)表示的光敏化合物(0.2mM)而获得的。然后将混合物在暗处静置一小时，使光敏化合物吸附在电子传输层的表面上。

接下来，向氯苯溶液中添加作为锂盐的(氟磺酰基)(三氟甲磺酰基)亚胺锂(Li-FTFSI)(由KISHIDA CHEMICAL CO.,LTD.制造)(65.1mM)、由下式(H-1)表示的吡啶化合物(146.5mM)、由下式(D-7)表示的有机空穴传输材料(HTM)(SHT-263，由Merck制造)(162.8mM)和由下式(F-11)表示的钴络合物(由Greatcell solar materials制造)(12.7mM)，随后将这些材料溶解，从而制备用于空穴传输层的涂布液。注意，吡啶化合物(a)与锂盐(b)的摩尔比为2.25。

然后，在其上吸附有光敏化合物的电子传输层上，使用用于空穴传输层的涂布液通过模涂形成平均厚度为约600nm的空穴传输层。如上所述，形成包括电子传输层和空穴传输层的光电转换层。

然后，在玻璃基板的边缘和单元之间放置掩模后，在真空中沉积银以形成平均厚度为约70nm的第二电极。

在第二电极上，通过模涂形成作为电极保护层的含有硅烷结构的氟化合物(由Harves Co.,Ltd.制造，产品名称：DURASURF DS-5935F130)的膜，以具有10nm的平均厚度。

然后，为了形成密封部与玻璃基板接触的部分，向距离将设置密封部的玻璃基板的边缘的1.0mm-宽部分施加通过激光加工的蚀刻处理(删除处理)。以相同的方式在单元之间施加蚀刻处理。而且，通过激光加工形成连接到ITO/NTO层的通孔，其是端子引出部，并且通过激光加工形成将单元串联连接的通孔。

使用真空组装机(由JOYO ENGINEERING CO.,LTD.制造，机器名称：气囊式真空层压机)将包含铝PET片材的密封部(由Tesa制造，压敏粘合剂A、60mg/100mm²的水分捕获性质，剥离强度：5N/1cm或更大，干燥剂：氧化钙)粘贴至整个玻璃基板，其中密封部和第二基板是一体的。使用热层压机将粘贴的产品加热至70℃，同时利用压力接合，形成密封部、密封基板和第二基板。

如上所述，密封电力产生区域，并最后将UV保护膜(由LINTEC Corporation制造，产品名称：PET50 HD UV400 PET25)粘贴至接收光的表面，从而生产图6中所示的光电转换模块。

剥离强度是根据JIS K6854-2，通过180°剥离测试测量的剥离强度。

(实施例2)

以与实施例1同样的方式生产实施例2的光电转换模块，不同之处在于电极保护层的成膜后的激光蚀刻处理的宽度被改变为距边缘1.5mm。

(实施例3)

以与实施例1同样的方式生产实施例3的光电转换模块，不同之处在于电极保护层的成膜后的激光蚀刻处理的宽度被改变为距边缘0.5mm。

(实施例4)

以与实施例1同样的方式生产实施例4的光电转换模块，不同之处在于用于空穴传输层的涂布液的平均厚度被改变为400nm。

(实施例5)

以与实施例1同样的方式生产实施例5的光电转换模块，不同之处在于用于空穴传输层的涂布液的平均厚度被改变为900nm。

(实施例6)

以与实施例1同样的方式生产实施例6的光电转换模块，不同之处在于将包含铝PET片材的密封部(由Tesa制造，压敏粘合剂A、60mg/100mm²的水分捕获性质，剥离强度：5N/1cm或更大，干燥剂：氧化钙)改变为“AFTINNOVA(注册商标)EF(压敏粘合剂，20mg/100mm²的水分捕获性质，包括干燥剂)”(由Ajinomoto Fine-Techno Co.,Inc.制造)。

(实施例7)

以与实施例1同样的方式生产实施例7的光电转换模块，不同之处在于将包含铝PET片材的密封部(由Tesa制造，压敏粘合剂A、60mg/100mm²的水分捕获性质，剥离强度：5N/1cm或更大，干燥剂：氧化钙)改变为S2191(压敏粘合剂B，剥离强度：5N/1cm或更大，不包括干燥剂)(由Moresco制造)。

(实施例8)

以与实施例1同样的方式生产实施例8的光电转换模块，不同之处在于将包含铝PET片材的密封部(由Tesa制造，压敏粘合剂A、60mg/100mm²的水分捕获性质，剥离强度：5N/1cm或更大，干燥剂：氧化钙)改变为S9012(压敏粘合剂C，剥离强度：5N/1cm或更大，不包括干燥剂)(由Moresco制造)。

(实施例9)

以与实施例1同样的方式生产实施例9的光电转换模块，不同之处在于不形成电极保护层。

(实施例10)

以与实施例1同样的方式生产实施例10的光电转换模块，不同之处在于电极保护层的材料被改变为氧化铝。

(实施例11)

以与实施例1同样的方式生产实施例11的光电转换模块，不同之处在于用于调节用于空穴传输层的涂布液的吡啶化合物(H-1)被改变为由下式(H-3)表示的吡啶化合物。

(实施例12)

以与实施例1同样的方式生产实施例12的光电转换模块，不同之处在于在于用于调节用于空穴传输层的涂布液的吡啶化合物(H-1)被改变为由下式(H-5)表示的吡啶化合物。

(实施例13)

以与实施例1同样的方式生产实施例13的光电转换模块，不同之处在于将包含铝PET片材的密封部(由Tesa制造，压敏粘合剂A、60mg/100mm²的水分捕获性质，剥离强度：5N/1cm或更大，干燥剂：氧化钙)改变为具有一半水分捕获性质的PSA(由Tesa制造，压敏粘合剂A、30mg/100mm²的水分捕获性质，剥离强度：5N/1cm或更大，干燥剂：氧化钙)。

(实施例14)

以与实施例1同样的方式生产实施例14的光电转换模块，不同之处在于光电转换层被改变为如下所述的钙钛矿层。具体而言，将碘化铅(II)(0.5306g)、溴化铅(II)(0.0736g)、溴化甲胺(0.0224g)、碘化甲脒(0.1876g)和碘化钾(0.0112g)添加到N,N-二甲基甲酰胺(0.8ml)和二甲基亚砜(0.2ml)中，并在60℃下搅拌加热，从而获得溶液。将溶液通过旋涂法涂布在电子传输层上，同时向其添加氯苯(0.3ml)，以形成钙钛矿膜。然后，将钙钛矿膜在150℃下干燥30分钟，以形成钙钛矿层。

(比较例1)

以与实施例1同样的方式生产比较例1的光电转换模块，不同之处在于密封部的材料被改变为UV固化性树脂(产品名称：WorldRock No.5910，由Kyoritsu Chemical&Co.,Ltd.制造)。

<光电转换模块的性能评价>

每个光电转换模块的性能(初始最大输出电力Pmax1和Pmax保持率)按以下方式进行评价。表3呈现了结果。

使用太阳能电池评价系统(As-510-PV03，由NF Corporation制造)在25℃和200lx下测量获得的光电转换模块的IV特性，从而确定初始最大输出电力Pmax1(μW/cm²)。

在将光电转换模块在恒温槽中60℃和90％的相对湿度的环境下放置约500小时后，再次测量光电转换模块的IV特性，从而确定Pmax保持率[(Pmax2/Pmax1)×100](％)。

表3还呈现了用20klx的LED连续照射生产的光电转换模块获得的初始值保持率的结果。

<水分捕获性质的评价>

包含铝PET片材的密封部的水分捕获性质以如下方式进行评价。将包含PET铝片材的密封部切割成100mm²的尺寸，并使用精密天平测量重量，以确定重量(1)。测量重量(1)后，将包含PET铝片材的密封部在60℃和90％的环境下保存5小时或更长，并再次测量重量，从而确定重量(2)。重量(2)-重量(1)的值被定义为水分捕获性质，以确定水分捕获性质。当评价水分捕获性质时，进行测量时保护密封部的剥离膜被移除。

表2

表3

由表3的结果可知，在实施例1至6的每个光电转换模块的密封部中使用压敏粘合剂可以在低照度的光下实现高输出，即使在高温和高湿度条件(60℃和90％的相对湿度)下储存后。

另一方面，包含紫外线固化性树脂的比较例的光电转换模块包含光产酸剂作为聚合引发剂。光产酸剂吸收光，然后分解。然后，氢被从溶剂或光产酸剂自身中引出，以产生酸。

认为，上述生成的酸在常温环境下不发生化学反应，但由于酸与上述式(1)或上述式(2)所表示的吡啶化合物在高温环境下(诸如60℃的环境)发生化学反应，因此导致光电转换元件的劣化。

发现在压敏粘合剂中包含干燥剂在60℃和90％的相对湿度的高温和高湿度环境下储存后以及在高照度(20klx)的环境下使用后在具有低照度的光下保持高输出。认为其原因如下。具体而言，在粘合剂中包含干燥剂可使压敏粘合剂吸收红外线和可见光的波长，并提高了激光加工时的光吸收性质，从而提高了激光加工的截面的精度。结果，减少了对第一电极的加工损伤。发现上述加工的截面精度的提高影响产率，并且使用包括干燥剂的压敏粘合剂也可以提高产率。

例如，本发明的方面如下。

<1>光电转换元件，其包括：

第一电极；

光电转换层；和

第二电极，

其中所述光电转换元件包括密封部，所述密封部设置为至少覆盖所述光电转换层和所述第二电极的侧表面，和

所述密封部包括压敏粘合剂。

<2>根据<1>所述的光电转换元件，

其中所述密封部包括选自烯烃基树脂、橡胶基树脂、硅基树脂和丙烯酸树脂中的至少一种。

<3>根据<1>或<2>所述的光电转换元件，

其中所述光电转换层包括碱性化合物。

<4>根据<3>所述的光电转换元件，

其中所述碱性化合物是吡啶化合物。

<5>根据<4>所述的光电转换元件，

其中所述吡啶化合物包括选自由以下式(1)表示的叔胺化合物和由以下式(2)表示的叔胺化合物的至少一种，

其中，在式(1)和所述式(2)的每个中，Ar₁和Ar₂表示可以具有取代基的芳基，并且可以彼此相同或不同的Ar₁和Ar₂可以彼此结合。

<6>根据<1>至<5>中任一项所述的光电转换元件，

其中所述光电转换元件进一步包括密封基板，所述密封基板在所述密封部的与所述密封部面对所述第二电极的表面相反的表面上。

<7>根据<1>至<6>中任一项所述的光电转换元件，

其中所述密封部包括水分捕获材料。

<8>根据<7>所述的光电转换元件，

其中所述水分捕获材料具有20mg/100mm²或更大的水分捕获性质。

<9>根据<7>或<8>所述的光电转换元件，

其中所述水分捕获材料是干燥剂。

<10>根据<9>所述的光电转换元件，

其中所述干燥剂是选自活性炭、沸石、钙化合物、镁化合物、硅胶和有机金属化合物中的至少一种。

<11>根据<1>至<10>中任一项所述的光电转换元件，

其中所述光电转换元件进一步包括在所述密封部和所述第二电极之间的电极保护层。

<12>根据<11>所述的光电转换元件，

其中所述电极保护层包括具有硅烷结构的氟化合物。

<13>根据<1>至<12>中任一项所述的光电转换元件，

其中所述光电转换层包括电子传输层和空穴传输层。

<14>根据<1>至<13>中任一项所述的光电转换元件，

其中所述光电转换元件进一步包括在所述第一电极和所述光电转换层之间的空穴阻挡层。

<15>光电转换模块，其包括：

包括第一电极、光电转换层和第二电极的光电转换元件，

其中所述光电转换元件包括密封部，所述密封部设置为至少覆盖所述光电转换层和所述第二电极的侧表面，和

所述密封部包括压敏粘合剂。

<16>根据<15>的光电转换模块，

其中所述光电转换模块包括彼此相邻的多个所述光电转换元件，和

彼此相邻的多个所述光电转换元件串联或并联连接。

<17>根据<16>的光电转换模块，

其中，在包括彼此相邻的多个所述光电转换元件中至少两个的光电转换模块中，多个所述光电转换元件中的一个的第一电极通过穿透所述光电转换层的导电部电连接到多个所述光电转换元件中另一个的第二电极。

<18>电子设备，其包括：

根据<1>至<14>中任一项所述的光电转换元件或根据<15>至<17>中任一项所述的光电转换模块；和

配置为通过所述光电转换元件或所述光电转换模块的光电转换产生的电力驱动的设备。

<19>电子设备，其包括：

根据<1>至<14>中任一项所述的光电转换元件或根据<15>至<17>中任一项所述的光电转换模块；

蓄电池，其可以存储通过所述光电转换元件或所述光电转换模块的光电转换产生的电力；和

配置为通过所述蓄电池中存储的电力驱动的设备。

根据<1>至<14>中任一项所述的光电转换元件或根据<15>至<17>中任一项所述的光电转换模块，和根据<18>或<19>所述的电子设备可以解决本领域中通常存在的问题，并且能够实现本发明的目的。

此外，本发明不限于这些实施方式，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下进行各种变化和修改。

Claims (19)

1.光电转换元件，其包括：

第一电极；

光电转换层；和

第二电极，

其中所述光电转换元件包括密封部，所述密封部设置为至少覆盖所述光电转换层和所述第二电极的侧表面，和

所述密封部包括压敏粘合剂。

2.根据权利要求1所述的光电转换元件，

其中所述密封部包括选自烯烃基树脂、橡胶基树脂、硅基树脂和丙烯酸树脂中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的光电转换元件，

其中所述光电转换层包括碱性化合物。

4.根据权利要求3所述的光电转换元件，

其中所述碱性化合物是吡啶化合物。

5.根据权利要求4所述的光电转换元件，

其中所述吡啶化合物包括选自由以下式(1)表示的叔胺化合物和由以下式(2)表示的叔胺化合物的至少一种，

其中，在式(1)和所述式(2)的每个中，Ar₁和Ar₂表示可以具有取代基的芳基，并且可以彼此相同或不同的Ar₁和Ar₂可以彼此结合。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光电转换元件，

其中所述光电转换元件进一步包括密封基板，所述密封基板在所述密封部的与所述密封部的面对所述第二电的表面相反的表面上。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的光电转换元件，

其中所述密封部包括水分捕获材料。

8.根据权利要求7所述的光电转换元件，

其中所述水分捕获材料具有20mg/100mm²或更大的水分捕获性质。

9.根据权利要求7或8所述的光电转换元件，

其中所述水分捕获材料是干燥剂。

10.根据权利要求9所述的光电转换元件，

其中所述干燥剂是选自活性炭、沸石、钙化合物、镁化合物、硅胶和有机金属化合物中的至少一种。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的光电转换元件，

其中所述光电转换元件进一步包括在所述密封部和所述第二电极之间的电极保护层。

12.根据权利要求11所述的光电转换元件，

其中所述电极保护层包括具有硅烷结构的氟化合物。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的光电转换元件，

其中所述光电转换层包括电子传输层和空穴传输层。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的光电转换元件，

其中所述光电转换元件进一步包括在所述第一电极和所述光电转换层之间的空穴阻挡层。

15.光电转换模块，其包括：

包括第一电极、光电转换层和第二电极的光电转换元件，

其中所述光电转换元件包括密封部，所述密封部设置为至少覆盖所述光电转换层和所述第二电极的侧表面，和

所述密封部包括压敏粘合剂。

16.根据权利要求15的光电转换模块，

其中所述光电转换模块包括彼此相邻的多个所述光电转换元件，和

彼此相邻的多个所述光电转换元件串联或并联连接。

17.根据权利要求16的光电转换模块，

其中，在包括彼此相邻的多个所述光电转换元件中至少两个的光电转换模块中，多个所述光电转换元件中的一个的第一电极通过穿透所述光电转换层的导电部电连接到多个所述光电转换元件中另一个的第二电极。

18.电子设备，其包括：

根据权利要求1至14中任一项所述的光电转换元件或根据权利要求15至17中任一项所述的光电转换模块；和

配置为通过所述光电转换元件或所述光电转换模块的光电转换产生的电力驱动的设备。

19.电子设备，其包括：

根据权利要求1至14中任一项所述的光电转换元件或根据权利要求15至17中任一项所述的光电转换模块；

蓄电池，其可以存储通过所述光电转换元件或所述光电转换模块的光电转换产生的电力；和

配置为通过所述蓄电池中存储的电力驱动的设备。

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