CN116096111A - 光电转换元件和光电转换元件模块 - Google Patents

光电转换元件和光电转换元件模块 Download PDF

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田中正人
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Abstract

本发明的名称是光电转换元件和光电转换元件模块。本发明提供一种具有优异生产率、初始输出性能和耐久性的光电转换元件。一种光电转换元件，其中第一基板、第一电极、光电转换层、第二电极和第二基板依次层压，其包括围绕至少光电转换层的粘合剂层，其中，在平面图中，在粘合剂层的外边缘和第一基板的外边缘之间形成围绕粘合剂层外边缘的间隙。

Description

光电转换元件和光电转换元件模块
技术领域
本发明涉及光电转换元件和光电转换元件模块。
背景技术
近年来，太阳能电池和光电二极管作为化石燃料的替代品和应对全球变暖的对策，变得越来越重要。太阳能电池和光电二极管使用可将光能转换为电能的光电转换元件。
发明内容
[本发明将解决的问题]
最近，不仅在阳光下(直射光照度：约100,000勒克斯)而且在低照度光下(照度：20勒克斯或更大且1,000勒克斯或更小)具有高生电性能室内使用的光电转换元件，诸如LED(发光二极管)和荧光灯，已引起了人们的注意。
例如，提出了一种电子设备，其包括具有基板和气体阻挡层的气体阻挡膜、密封基板、定位于气体阻挡膜和密封基板之间的电子设备主体以及焊接促进剂。在此电子设备中，气体阻挡膜和密封基板通过焊接促进剂粘合在一起，从而密封电子设备主体(参见日本专利申请公开号2013-232320)。
在具有密封构件的传统光电转换元件中，密封构件(粘合剂层)从基板中突出，并且当用户接触到设备时，密封构件(粘合剂层)不利地接触到粘合剂部分，这可能会降低生产率和初始输出性能。此外，当用户接触到突出的粘合剂层或基板时，密封部分可能会被破坏，并且设备的耐久性可能会降低。
公开了具有优异生产率、初始输出性能和耐久性的光电转换元件。
[解决问题的手段]
为了解决上述问题，本发明的方面提供了光电转换元件，其中第一基板、第一电极、光电转换层、第二电极和第二基板依次层压，该光电转换元件包括：围绕至少光电转换层的粘合剂层，其中在平面图中，在粘合剂层的外边缘和第一基板的外边缘之间形成围绕粘合剂层外边缘的间隙(clearance)。
[发明的效果]
本发明可以提供具有良好生产率、初始输出性能和耐久性的光电转换元件。
附图说明
图1是图示光电转换元件的实例的示意图；
图2是图示光电转换元件的实例的平面图；
图3是沿着图2的线A-A截取的横截面图；
图4是图示光电转换元件的常规实例的平面图；和
图5是沿着图4的线B-B截取的横截面图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本实施方式的光电转换元件的实例。然而，本发明并不限于此，例如，本实施方式中未描述的以下组成构件的数量、位置和形状也包括在本发明的范围内。下面将描述本发明的实施方式。
(光电转换元件)
如图1所示，本实施方式的光电转换元件101包括第一基板1、第一电极2、空穴阻挡层3、具有光敏化合物5的电子传输层4、空穴传输层6、第二电极7、以及第二基板9。光电转换元件101还包括至少围绕光电转换层(电子传输层4和空穴传输层6)的密封构件8。
在本说明书中，术语“至少包围”表示密封构件仅包围光电转换层的侧表面，或者密封构件包围(覆盖)光电转换层整个侧表面和顶表面。
在光电转换元件101中，任选地提供第一基板1、空穴阻挡层3和第二基板9。电子传输层4和空穴传输层6构成光电转换层。密封构件8由用于将电子传输层4、空穴传输层6和第二电极7与光电转换元件的外部环境隔开的密封构件配置。在本实施方式中，密封构件8的一部分由第二基板9配置。
在本说明书中，光电转换元件是能够将光能转换为电能的元件，并且例如应用于太阳能电池、光电二极管等。
<<第一基板>>
第一基板1设置在光电转换元件101的第一电极2侧的最外侧。第一基板1的形状、结构和尺寸不受特别限制，并且可以根据目的适当选择。
第一基板1的材料就不受特别限制，只要材料具有半透明性和绝缘性，并且可以根据目的适当选择。例如，可以使用诸如玻璃、塑料膜、陶瓷等基板。其中，在如后文所述的在形成电子传输层4时执行烧制步骤的情况下，优选使用对烧制温度具有耐热性的基板。更优选地使用具有柔性性质的第一基板1。
<第一电极>
第一电极2形成在第一基板1上。第一电极2的形状和尺寸不受特别限制，并且可以根据目的适当选择。
第一电极2的结构不受特别限制，并且可以根据目的适当选择，并且可以是单层结构或其中层压多种材料的结构。
第一电极2的材料不受特别限制，只要材料具有相对于可见光的透明度和导电性，并且可以根据目的适当选择，例如透明导电金属氧化物、碳、金属等。
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、和氧化铌钛等。
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这些中的两种或更多种可以组合使用。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2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2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2的材料为碳或金属时，第一电极2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2可以通过诸如溅射法、气相沉积法、喷雾法等已知方法形成。
第一电极2优选形成在基板上。可以使用预先在第一基板上形成第一电极2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/铝涂布的玻璃板、FTO涂布的透明塑料膜、ITO涂布的透明塑料膜等。
其他集成的市售产品的实例包括：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，或可以组合使用两种或更多种产品作为混合产品或层压体。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、镍等。
金属引线可以通过例如通过气相沉积、溅射、压接等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。
尽管图未示出，但第一电极2具有传导至电极提取端子的路径。
<<空穴阻挡层>>
空穴阻挡层3可以阻止光电转换元件101中的电子和空穴的复合。空穴阻挡层3有助于提高输出及其耐久性。空穴阻挡层3形成于第一电极2和电子传输层4之间。换句话说，空穴阻挡层3设置于第一电极2和光电转换层之间。
空穴阻挡层3例如可以将由光敏化合物5生成并被传输到电子传输层4的电子传输到第一电极2，并阻止与空穴传输层6接触。因此，空穴阻挡层3使得空穴难以流入第一电极2，并且由于电子和空穴的复合而导致的输出下降可以被抑制。
在提供有空穴传输层6的固体型光电转换元件101中，空穴传输材料中的空穴与电极表面上的电子的复合速度快于使用电解质的湿式的光电转换元件的复合速度，并因此形成空穴阻挡层3的效果非常大。
空穴阻挡层3的材料没有特别限制，只要该材料对可见光透明并且具有电子传输性质，并且可以根据目的适当地选择。空穴阻挡层的材料的实例包括单质半导体，单质半导体，诸如硅、锗等；由金属硫属化物表示的化合物半导体；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：例如，镁、铝、钛、锡、锌、铁、钨、锆、铪、锶、铟、铈、钇、镧、钒、铌、钽等的氧化物；例如，镉、锌、铅、银、锑、铋等的硫化物；例如，镉、铅等的硒化物；和例如，镉等的碲化合物。
其他化合物半导体的实例包括：锌、镓、铟、镉等的磷化物；砷化镓；硒化铜铟和硫化铜铟等。
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、铌酸钾等。
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、氧化锡等，以及特别优选氧化钛。
这些材料可以单独使用或组合使用这些中的两种或更多种。材料可以也被层压为单层。这些半导体的晶体类型没有特别限制并且可以根据目的适当地选择，并且可以是单晶的、多晶的或无定形的。
制造空穴阻挡层3的方法没有特别限制并且可以根据目的适当地选择。例如，可以使用在真空中形成薄膜的方法(真空成膜法)、湿式成膜法等。
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、离子辅助法、离子镀法、真空沉积法、原子层沉积法(ALD法)、化学气相沉积法(CVD法)等方法。
湿式成膜法的实例包括溶胶-凝胶法。溶胶-凝胶法是其中通过诸如水解、聚合、缩合等的化学反应由溶液制备凝胶，然后进行热处理以促进致密的方法。
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目的适当地选择方法。例如，可以使用浸渍法、喷涂法、线棒法、旋涂法、辊涂法、刮刀涂布法、凹版涂布法。进一步，作为湿式印刷法，可以使用凸版印刷法、胶版印刷法、照相凹版印刷(gravure printing)法、凹版印刷(intaglio printing)法、橡胶版印刷法、丝网印刷法等。
涂布溶胶溶液后的热处理时的温度优选为80℃或更高，并且更优选地100℃或更高。
空穴阻挡层3的平均厚度没有特别限制并且可根据目的适当地选择。空穴阻挡层3的平均厚度优选在5nm至1μm的范围内，对于湿式成膜更优选在500nm至700nm的范围内，以及对于干燥成膜更优选在5nm至30nm的范围内。
<光电转换层>
光电转换层是将发射到光电转换元件101的光转换为电的层。具体而言，为了光电转换，光电转换层吸收发射的光并将产生的电子和空穴传输到第一电极2或第二电极7。
因此，光电转换层可以包括用于传输电子的电子传输层4、用于吸收光并产生电荷的光敏化合物5、用于传输空穴的空穴传输层6等。
本实施方式的光电转换层优选具有空穴传输层6(其将在后面描述)和电子传输层4(其将在后面描述)，并且可以根据需要包括其他层。
<<电子传输层>>
电子传输层4通过空穴阻挡层3形成在第一电极2上。电子传输层4例如是用于将光敏化合物5产生的电子传输到第一电极2或空穴阻挡层3的层。因此，电子传输层4优选地设置在第一电极2或空穴阻挡层3附近。此外，根据所用材料，还可以使用电子传输层4和光敏化合物5。
尽管电子传输层4的结构没有特别限制，并且可以根据目的适当选择，但电子传输层4优选地在彼此相邻的至少两个光电转换元件101中分开而不由彼此延伸。
如果电子传输层4被分开，则电子扩散被抑制，泄漏电流减小，这对于提高光学耐久性是有利的。电子传输层4的结构可以是单层或其中多个层被层压的多层。
电子传输层4包括电子传输材料和任选地其他材料。
电子传输材料没有特别限制并且可以根据目的适当地选择，但是优选为半导体材料。
半导体材料具有细微粒形状，并且优选通过粘合材料形成多孔膜。在构成多孔电子传输层4的半导体颗粒中，光敏化合物5可以化学或物理吸附在其表面上。通过使电子传输层4多孔，可以显著增加吸附在表面上的光敏化合物5的量，并且可以增加输出。
如上所述，在本实施方式中，光电转换层具有电子传输层4，并且电子传输层4包括半导体材料。
半导体材料没有特别限制并且可以使用已知的材料。材料的实例包括单质半导体、化合物半导体、具有钙钛矿结构的化合物等。
单质半导体的例子包括硅、锗等。
化合物半导体例如是金属硫属化物，具体来说是氧化物，例如钛、锡、锌、铁、钨、锆、铪、锶、铟、铈、钇、镧、钒、铌、钽等；硫化物，诸如镉、锌、铅、银、锑、铋等；硒化物，诸如镉、铅等；以及碲化物，诸如镉等。其他化合物半导体包括磷化物，诸如锌、镓、铟、镉、砷化镓、硒化铜铟、硫化铜铟等。
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、铌酸钾等。
其中，氧化物半导体是优选的，尤其是氧化钛、氧化锌、氧化锡和氧化铌。当电子传输层4的电子传输材料为氧化钛时，导带较高，而可以获得高的开路电压。此外，折射率高，并且通过光学约束效应获得高短路电流。此外，高介电常数和高迁移率有利于获得高曲线因子。
这些可以单独使用或可以组合使用这些中的两种或更多种。半导体材料的晶体类型不受特别限制，并且可以根据目的适当选择，并且可以是单晶的、多晶的或无定形的。
半导体材料的初级颗粒的数均粒径不受特别限制，并且可以根据目的适当选择，但优选在1nm至100nm的范围内，并且更优选在5nm至50nm的范围之内。此外，可以混合或层压大于数均粒径的半导体材料，并且可以通过散射入射光的效果来提高转换效率。在这种情况下，数均粒径优选在50nm至500nm的范围内。
电子传输层4的平均厚度没有特别限制，并且可以根据目的适当选择，但优选在50nm至100μm的范围内，更优选在100nm至50μm的范围内，并且特别优选在120nm至10μm的范围内。
当电子传输层4的平均厚度在优选范围内时，有利的是，每单位投影面积的光敏化合物5的量可以得到充分保证，可以保持高的光捕获率，注入电子的扩散距离几乎不增加，并且可以减少由于电荷复合而引起的损失。
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。制造方法的实例包括：其中在真空中形成薄膜的方法，诸如溅射等，以及湿式成膜法。其中，鉴于制造成本，优选使用湿式成膜法，并且使用如下的方法是特别优选的：其中制备通过分散半导体颗粒或溶胶获得的糊剂，然后将该糊剂涂布在作为在基板上形成的集电电极的第一电极2上或空穴阻挡层3上。
湿式成膜法不受特别限制，并且可以根据目的适当选择，例如，浸渍法、喷涂法、线棒法、旋涂法、辊涂法、刮刀涂布法、凹版涂布法等。
作为湿式印刷法，可以使用诸如凸版印刷法、胶版印刷法、照相凹版印刷法、凹版印刷法、橡胶版印刷法、丝网印刷法等的各种方法。
作为制备半导体材料的分散液的方法，可以使用例如使用已知研磨设备等机械粉碎半导体材料的方法。通过该方法，半导体材料的分散液可以通过在水中或溶剂中单独分散微粒半导体材料或半导体材料和树脂的混合物来制备。
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它们中的两种或更多种。
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、烃溶剂等。
醇溶剂的实例包括甲醇、乙醇、异丙醇、α-萜品醇等。
酮溶剂的实例包括丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等。
酯溶剂的实例包括甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯等。
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、二噁烷等。
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、N-甲基-2-吡咯烷酮等。
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、1-氯萘等。
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、枯烯等。
这些溶剂可以单独使用或组合使用它们中的两种或更多种。
为了阻止颗粒的再聚集，可以在半导体材料的分散液或通过例如溶胶-凝胶法获得的半导体材料的糊剂中添加酸、表面活性剂或螯合剂。
酸的实例包括盐酸、硝酸、乙酸等。
表面活性剂的实例包括聚氧乙烯辛基苯基醚等。
螯合剂的实例包括乙酰丙酮、2-氨基乙醇、乙二胺等。
而且，为了提高成膜性，可以向分散液添加增稠剂。
增稠剂的实例包括聚乙二醇、聚乙烯醇、乙基纤维素等。
在涂布半导体材料之后，为了使半导体材料的颗粒彼此电子接触以提高膜的强度和对基板的粘附，优选地对半导体颗粒进行烧制、微波照射、电子射线照射、以及激光照射。这些处理可以单独进行或它们中的两种或更多种组合进行。
当对由半导体材料形成的电子传输层4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。当烧制温度增加过高时，基板的电阻可能增加或发生熔化。因此，烧制温度优选在30℃至700℃的范围内，更优选地在100℃至600℃的范围内。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，但是优选地在10分钟至10小时的范围内。
当使半导体材料形成的电子传输层4经历微波照射时，照射时间没有特别限制并且可以根据目的适当地选择。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4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4之后，可以进行化学镀或电化学镀，从而增加电子传输层4的表面积，或提高从光敏化合物5到半导体材料的电子注入效率。例如，对于化学镀，使用四氯化钛水溶液或与有机溶剂的混合溶液。例如，三氯化钛水溶液用于电化学电镀处理。
例如，通过烧制直径为几十纳米的半导体材料而获得的膜可以形成多孔状态。这种多孔结构具有极高的表面积，并且表面积可以用粗糙度系数表示。
粗糙度系数为表示孔内部的实际面积相对于涂布在第一基板1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。然后，考虑与电子传输层4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。例如，将双(三氟甲磺酰亚胺)锂化合物的溶液通过使用旋涂等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目的适当地选择。除了上述的双(三氟甲磺酰亚胺)锂，锂化合物的实例还包括双(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>>
在本实施方式中，电子传输层4具有光敏化合物5。具体而言，为了提高光电转换元件101的转换效率，光敏化合物5被吸附在电子传输层4的电子传输材料(例如半导体材料)的表面上。
光敏化合物没有特别限制，并且可以根据预期的目的适当地选择，只要光敏化合物是被使用的激发光光学激发的化合物。光敏化合物的实例包括：描述于例如PCT国际申请公开号H7-500630的日文翻译、日本未审查专利申请公开号H10-233238、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H10-93118、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H11-86916、日本未审查专利申请公开号H11-214730、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H11-214731、日本未审查专利申请公开号H11-238905、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H10-92477、日本未审查专利申请公开号H11-273754、日本未审查专利申请公开号H11-273755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H10-93118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H9-199744、日本未审查专利申请公开号H10-233238、日本未审查专利申请公开号H11-204821、日本未审查专利申请公开号H11-265738、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.PorphyrinsPhthalocyanines,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。
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。例如，优选使用Mitsubishi Paper Mills Limited制造的由下面结构式(1)、(2)和(3)表示的化合物。
[化学式1]
Figure BDA0003904021480000081
[化学式2]
Figure BDA0003904021480000091
[化学式3]
Figure BDA0003904021480000092
更优选使用的光敏化合物包括含有如下通式(1)的化合物。
[化学式4]
Figure BDA0003904021480000093
在通式(1)中，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、萘基等的芳基；以及诸如噻吩基、呋喃基等的杂环。
R12表示烷基、芳基或杂环基，它们可以具有取代基。烷基的实例包括甲基、乙基、2-丙基、2-乙基己基等，和芳基和杂环基的实例包括如上所述的那些。
R13表示诸如羧酸、磺酸、膦酸、硼酸、或苯酚的酸性基团。R13可以是一个或多个。
Z1和Z2各自独立地表示形成环状结构的取代基。Z1的实例包括稠合烃类化合物，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：如上所述的烷基和烷氧基，诸如甲氧基、乙氧基、和2-异丙氧基。Z2的实例包括以下(A-1)至(A-22)。
注意，m表示从0到2的整数。
[化学式5]
Figure BDA0003904021480000101
上述这些化合物中，更优选地使用由以下通式(2)表示的化合物。
[化学式6]
Figure BDA0003904021480000111
在通式(2)中，n表示0或1的整数。R3表示可以具有取代基或以下三个结构式之一的芳基。
[化学式7]
Figure BDA0003904021480000112
包括通式(1)和(2)的光敏化合物的具体实例包括下述的(B-1)至(B-41)。但是，化合物不限于此。
[化学式8]
Figure BDA0003904021480000121
[化学式9]
Figure BDA0003904021480000131
[化学式10]
Figure BDA0003904021480000141
[化学式11]
Figure BDA0003904021480000151
[化学式12]
Figure BDA0003904021480000161
[化学式13]
Figure BDA0003904021480000162
此外，可以优选使用包含以下通式(3)的化合物作为光敏化合物。
[化学式14]
Figure BDA0003904021480000171
在通式(3)中，Ar1和Ar2表示可以具有取代基的芳基。R1和R2表示具有4至10碳数的直链或支链烷基。X表示由以下四个结构式表示的取代基之一。
[化学式15]
Figure BDA0003904021480000172
在由通式(3)表示的光敏化合物中，更优选使用由通式(4)表示的化合物。
[化学式16]
Figure BDA0003904021480000173
在通式(4)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。
示出了以下(B-42)至(B-58)作为由以上通式(3)和以上通式(4)表示的光敏化合物的具体实例，但是在本实施方式中的光敏化合物5不限于此。
[化学式17]
Figure BDA0003904021480000181
[化学式18]
Figure BDA0003904021480000191
[化学式19]
Figure BDA0003904021480000201
[化学式20]
Figure BDA0003904021480000211
[化学式21]
Figure BDA0003904021480000221
可以使用一种或两种或更多种这些光敏化合物。
使用具有不同颜色的LED光源，诸如暖色、冷色和白色，并且光谱因颜色而异。例如，当色温为3,000K时，600nm的区域变得相对强，而灯泡颜色变为偏红色。5,000K的色温产生整体平衡良好的中性白色。此外，当色温超过6,500K时，450nm的区域会变得相对强并且变为偏蓝的日光色。
在光电转换元件中，即使以这种方式使用的LED的色温不同，也可以优选地保持高输出。因此，从降低色温引起的输出差异的角度来看，优选混合不同的光敏化合物。
将光敏化合物5吸附在电子传输层4的半导体材料的表面上的方法没有特别限制并且可以根据目的适当地选择。例如，可以使用将包含半导体材料的电子传输层4浸入光敏化合物5的溶液或分散液中的方法，或者将光敏化合物5的溶液或分散液涂布并吸附在电子传输层4上的方法。
在将包含半导体材料的电子传输层4浸入光敏化合物5的溶液或分散液中的方法的情况下，可以使用浸入法、浸渍法、辊法(roller method)、气刀法等。
在将光敏化合物的溶液或分散液涂布并吸附在电子传输层4上的方法的情况中，可以使用线棒法、滑动料斗法、挤出法、帘幕法、纺丝法、喷雾法等。此外，可以将光敏化合物吸附在使用例如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，可以与它们中的两种或多种组合使用凝聚剂(condensing agent)。
凝聚剂可以是展现将光敏化合物物理地或化学地结合到半导体材料的表面上的催化作用的试剂，或者可以是化学计量地起作用并有利的移动化学平衡的试剂。此外，可以向其添加硫醇或羟基化合物作为凝聚辅助剂。
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、烃溶剂等。
醇溶剂的实例包括甲醇、乙醇、异丙醇等。
酮溶剂的实例包括丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等。
酯溶剂的实例包括甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯等。
醚溶剂的实例包括乙醚、二甲氧基乙烷、四氢呋喃、二氧戊环、二噁烷等。
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、N-甲基-2-吡咯烷酮等。
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、1-氯萘等。
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、枯烯等。
这些溶剂可以单独使用或组合使用它们中的两种或多种。
根据光敏化合物的种类，存在阻止化合物之间的聚集时更有效地发挥作用的光敏化合物。因此，可以组合使用解聚剂。解聚剂不受特别限制，并且可根据所用染料适当地选择。解聚剂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1mol份的光敏化合物，添加的解聚剂的量优选在0.5mol份至100mol份的范围内，并且更优选地在10mol份至50mol份的范围内。
光敏化合物5或光敏化合物5和解聚剂吸附在构成电子传输层4的半导体材料的表面上的温度优选在-50℃至200℃的范围内。吸附时间优选在5秒至1,000小时的范围内，更优选在10秒至500小时的范围内，以及特别优选地在1分钟至150小时的范围内。
吸附步骤优选在暗处进行。吸附步骤可以静态或在搅拌的同时进行。
搅拌方法没有特别限制并且可以根据目的适当地选择。实例包括使用搅拌机、球磨机、涂料调节器、Sandoz磨机、磨碎机、分散机、超声波分散的方法。
在本实施方式中，还可以提供钙钛矿层。钙钛矿层是指含有钙钛矿化合物并通过吸收光使电子传输层4敏化的层。因此，钙钛矿层优选与电子传输层4相邻设置。
钙钛矿化合物是有机化合物和无机化合物的复合材料，并且由以下通式(5)表示：
XαYβMγ···(5)
在通式(5)中，α:β:γ的比例为3:1:1；并且β和γ分别表示大于1的整数。例如，X可以是卤素离子，Y可以是烷基胺化合物离子，和M可以是金属离子。
以上通式(5)中的X没有特别限制并且可以根据目的适当地选择，例如卤素离子，诸如氯、溴、碘等。这些可以单独使用或组合使用这些中的两种或多种。
以上通式(5)中的Y包括烷基胺化合物离子，诸如，甲胺、乙胺、正丁胺、甲脒等；和铯、钾、铷等。
在卤化铅-甲基铵钙钛矿化合物的情况下，当卤素离子为Cl时，Cl的峰值光吸收光谱λmax为约350nm，Br为约410nm，以及I为约540nm，其向较长波长侧移动。因此可用光谱宽度(带宽)是不同的。
以上通式(5)中的M没有特别限制并且可以根据目的适当地选择，例如，金属，诸如铅、铟、锑、锡、铜、铋等。
钙钛矿层优选具有层状钙钛矿结构，其中由金属卤化物形成的层和排列有机阳离子分子的层交替地层压。
形成钙钛矿层的方法不受特别限制，并且可以根据目的适当选择，例如施加通过溶解或分散金属卤化物和卤化烷基胺而获得的溶液后干燥的方法。
形成钙钛矿层的其他方法包括，例如，两步沉积法，其中施加并干燥通过溶解或分散金属卤化物获得的溶液，然后浸入在通过溶解卤化烷基胺获得的溶液中以形成钙钛矿化合物。
形成钙钛矿层的仍另一种方法包括，例如，通过为钙钛矿化合物添加不良溶剂(溶解度低的溶剂)，同时施加溶解或分散金属卤化物和卤化烷基胺的溶液来沉积晶体的方法。
此外，作为形成钙钛矿层的方法，例如，可以使用在充满甲胺等的气体中气相沉积金属卤化物的方法。
其中，优选使用通过为钙钛矿化合物添加不良溶剂同时施加溶解或分散金属卤化物和卤化烷基胺的溶液来沉积晶体的方法。
施加溶液的方法没有特别限制并且可以根据目的适当地选择，例如，浸入法、旋涂法、喷涂法、浸渍法、辊法、气刀法等。可以在使用例如二氧化碳的超临界流体中沉积溶液。
钙钛矿层可含有光敏化合物。敏化染料不受特别限制，只要化合物被待使用的激发光光激发，并且可以根据目的适当选择，例如，上述光敏化合物。
形成包含光敏染料的钙钛矿层的方法没有特别限制并且可以根据目的适当地选择。例如，可以使用将钙钛矿化合物与光敏化合物5混合的方法，形成钙钛矿层后吸附光敏化合物5的方法等。
<<空穴传输层>>
空穴传输层6是具有传输空穴的功能的层。如果空穴传输层6包含空穴传输材料、由以下通式(6)和(7)中的至少一个表示的吡啶化合物以及由以下通式(8)表示的锂盐，那么可以使用已知材料用于其他材料。
已知材料包括例如，其中氧化还原对溶解在有机溶剂中的电解质、其中聚合物基质浸有其中氧化还原对溶解在有机溶剂中的液体的凝胶电解质、含有氧化还原对的熔融盐、固体电解质、无机空穴传输材料、有机空穴传输材料等。其中，优选固体电解质，并且更优选有机空穴传输材料。
此外，由以下通式(8)表示的锂盐中的锂阳离子可以迁移到电子传输层4，并且，例如，一半或一半以上的锂阳离子可以包含在电子传输层4中。
空穴传输层6形成在电子传输层4上和内部。在本实施方式中，由于空穴传输层层6填充在电子传输层4中，因此可以进一步提高光电转换元件101的输出。在这种情况下，填充在电子传输层4中的空穴传输层6也被处理为空穴传输层。
光电转换层中的吡啶化合物包括由以下通式(6)和(7)中的至少一个表示的吡啶化合物。
[化学式22]
Figure BDA0003904021480000251
[化学式23]
Figure BDA0003904021480000252
在通式(6)和(7)中，Ar1和Ar2表示可以具有取代基的芳基。
芳基的具体实例包括例如苯基、萘基、联苯基等。取代基的实例包括烷基、烷氧基等。
以下(H-1)至(H-8)指示为上述通式(6)表示的吡啶化合物的具体实例，但本实施方式中的吡啶化合物不限于这些实例。
[化学式24]
Figure BDA0003904021480000261
空穴传输层6中的吡啶化合物的含量相对于空穴传输材料优选在20mol％至65mol％的范围内，更优选在35mol％至50mol％的范围内。优选范围内的吡啶化合物的含量允许即使在各种环境下(特别是低温环境)长时间段也维持高开路电压，获得高输出，并且获得高稳定性和耐久性。
在本实施方式中，光电转换层中的空穴传输层6包含由以下通式(8)表示的锂盐。
[化学式25]
Figure BDA0003904021480000262
在式(8)中，A和B表示F、CF3、C2F5、C3F7和C4F9中的任一种，并且A和B是彼此不同的。
这些锂盐包括例如(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)、(五氟乙磺酰基)(三氟甲磺酰基)亚胺锂(Li-PFTFSI)等。其中，(氟磺酰基)(三氟甲磺酰基)亚胺锂(Li-FTFSI)是特别优选的。
锂盐的结构式如下。
[化学式26]
Figure BDA0003904021480000271
本文中，例如，当使用形成含有锂盐的空穴传输层的涂布液时，锂盐不需要以阳离子和阴离子结合的盐的形式包含在形成的膜中，并且可以分离为锂阳离子和阴离子。
具体而言，本发明人发现，例如，当形成空穴传输层6而锂盐包含在用于形成空穴传输层的涂布液中时，锂阳离子迁移到电子传输层4，并且在电子传输层4中比在空穴传输层6中包含更多。另一方面，本发明的发明人发现，阴离子在空穴传输层6中比在电子传输层4中包含更多，尽管例如阴离子部分迁移到电子传输层4。
在本实施方式中，锂盐的阳离子和阴离子优选被分离以形成不同的分布状态。由于锂盐被分离成阳离子和阴离子，并包含在光电转换层中。因此，即使在低温环境中，也可以进一步提高高输出对低照度光的效果和优异的持续输出。
除上述通式(8)表示的锂盐之外，光电转换层中的空穴传输层6可以包含具有另一结构的锂盐。
除上述锂盐外，这些锂盐可能具有对称的阴离子种类。
具有对称阴离子种类的锂盐的实例包括双(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)、双(九氟丁磺酰基)亚胺锂等。还可以使用环亚胺，诸如(环六氟丙烷)(二砜)亚胺锂。
然而，由于这些锂盐具有对称的阴离子，所以它们的相容性低，使得很难增加添加量。因此，如果添加锂盐，锂盐的量优选较小。
相对于空穴传输材料，上述通式(8)表示的锂盐的含量优选在5mol％至50mol％的范围内，更优选在20mol％至35mol％的范围内。当含量落入上述范围内时，低照度光输出高，提高了维持的输出，并且实现了相容性以及高耐久性。
特别地，光电转换层中，当吡啶化合物的摩尔量是a而锂盐的摩尔量是b时，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，并且特别优选1.7或更小。
如果摩尔比a/b小于2.0，在低温环境中照射低照度光时能够保持高输出持续更长时间段，并且可以进一步提高光电转换元件的耐久性。
空穴传输层6例如包含空穴传输材料或p型半导体材料，以获得空穴传输功能。作为空穴传输材料或p型半导体材料，可以使用已知的有机空穴传输化合物。
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、二苯乙烯化合物、螺环型化合物等。
其中，螺环型化合物是更优选的。
作为螺环型化合物，含有以下通式(9)的化合物是优选的。
[化学式27]
Figure BDA0003904021480000281
在通式(9)中，R31至R34各自独立地表示取代的氨基，诸如二甲基氨基、二苯基氨基、萘基-4-甲苯胺基等。
螺环型化合物的实例包括但不限于以下列举的化合物(D-1)至(D-20)。
[化学式28]
Figure BDA0003904021480000291
[化学式29]
Figure BDA0003904021480000292
[化学式30]
Figure BDA0003904021480000301
[化学式31]
Figure BDA0003904021480000302
[化学式32]
Figure BDA0003904021480000303
[化学式33]
Figure BDA0003904021480000311
[化学式34]
Figure BDA0003904021480000312
此外，当螺环型化合物作为空穴传输材料，可以更适合地使用由以下通式(10)表示的化合物。
[化学式35]
Figure BDA0003904021480000321
在通式(10)中，R3表示氢原子或烷基。
例如，上述(D-1)至(D-20)中，通式(10)表示的那些是(D-7)和(D-10)。
这些螺环型化合物具有高的空穴迁移率，并且两个联苯胺骨架分子螺旋结合。因此，形成了近似球形的电子云，而分子之间的跳跃电导率优异。因此，螺环型化合物具有优异的光电转换性能。
此外，这些螺环型化合物由于溶解度高而溶于各种有机溶剂中。由于螺环型化合物是无定形的(不具有晶体结构的无定形物质)，所以螺环型化合物趋向于致密地填充在多孔的电子传输层4中。此外，螺环型化合物不吸收450nm或更长的光，所以可以有效地执行光敏化合物5的光吸收，这对于固体染料敏化太阳能电池是特别优选的。
除空穴传输材料和锂盐外，优选向空穴传输层6添加氧化剂。氧化剂提高空穴传输性质，并增强输出特性及其耐久性或稳定性。
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、高价碘化合物等。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，由于在有机溶剂中的高溶解度，可以添加大量氧化剂，并因此提供空穴传输性质，并且可以获得优异的持续效果。
金属络合物的实例包括包含例如金属阳离子、配体和阴离子的络合物。
金属阳离子的实例包括例如铬、锰、铁、钴、镍、铜、钼、钌、铑、钯、银、钨、铼、锇、铱、金、铂等的阳离子。其中，钴、铁、镍和铜的阳离子是优选的，并且钴络合物的阳离子是更优选的。
配体优选包括包含至少一个氮的5元杂环和/或6元杂环，并且可以包括取代基。配体的具体实例包括以下(E-1)至(E-33)，但不限于这些实例。
[化学式36]
Figure BDA0003904021480000331
[化学式37]
Figure BDA0003904021480000341
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(O2-)、硫离子(S2-)、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-)、六氰基铁(II)酸根离子([Fe(CN)6]4-)等。
这些可以单独使用，或组合使用它们中的两种或更多种。其中，优选四氟硼酸离子、六氟磷酸离子、四氰基硼酸离子，双(三氟甲基磺酰基)胺离子和高氯酸离子。
在这些金属络合物中，三价钴络合物更优选地添加到空穴传输层。当作为氧化剂的三价钴络合物添加到空穴传输层中时，可能氧化空穴传输材料，导致稳定了空穴传输材料，以增强空穴传输性质。
例如，在本实施方式中，优选使用添加到涂布液中的三价钴络合物形成空穴传输层。使用用于形成空穴传输层的涂布液获得的光电转换元件101的空穴传输层6应包含二价钴络合物。
这是因为三价钴络合物与空穴传输材料混合以氧化空穴传输材料并使钴络合物为二价。换句话说，在本实施方式中，光电转换层优选进一步包括二价钴络合物。
此外，更期望的是，光电转换元件101的空穴传输层6中几乎没有三价钴络合物，并且几乎所有钴络合物都是二价的。这不仅提高和稳定空穴传输性质，并且增加了输出功率和其耐久性，而且还使这种效应能够在低温环境中进一步得到证明。
例如，通过执行XAFS分析，可以清楚空穴传输层6中所含的钴络合物的价态。XAFS分析代表X射线吸收精细结构，并被称为X射线吸收精细结构分析。例如，可以通过用X射线照射样品并测量吸收量来获得XAFS光谱。
在XAFS光谱中，近边结构被称为X射线吸收近边结构(XANES)，以及在距离边缘约100eV或更高能量侧出现的宽范围X射线吸收精细结构被称为扩展X射线吸收细结构(EXAFS)。有关目标原子的价数和结构的信息主要可以从前者XANES中获得。
在这种情况下，例如，通过分别测量二价和三价钴络合物粉末的XAFS光谱，并将其与空穴传输层6中所含钴络合物的XAFS光谱进行比较，可以清楚空穴传输层6中包含的钴络合物的价数。
添加到涂布液中以形成空穴传输层的三价钴络合物优选为由结构式(4)和5)表示的钴络合物。
[化学式38]
Figure BDA0003904021480000351
[化学式39]
Figure BDA0003904021480000361
在结构式(4)和(5)，R8至R10表示氢原子、甲基、乙基、叔丁基或三氟甲基。X表示以下结构式(6)至(9)中的一项。
[化学式40]
BF4          结构式(6)
PF6          结构式(7)
Figure BDA0003904021480000362
Figure BDA0003904021480000363
对于X，在结构式(6)至(9)中，结构式(8)是更优选的。通过使用结构式(8)，可以将空穴传输材料稳定保持在氧化态。
这些钴络合物的具体实例包括以下(F-1)至(F-24)。然而，这并不限于这些实例。
[化学式41]
Figure BDA0003904021480000371
[化学式42]
Figure BDA0003904021480000381
[化学式43]
Figure BDA0003904021480000391
相对于空穴传输材料，氧化剂的含量优选在1mol％至30mol％的范围内，更优选在5mol％至20mol％的范围内。一种或多种氧化剂可以单独使用或以其两种或更多种的组合使用。当两种或更多种一起使用时，空穴传输层6变得难以结晶，并且可以获得高耐热性。
空穴传输层6可以是由单个材料组成的单层结构或包含多种化合物的层压结构。当空穴传输层6具有层压结构时，聚合物材料优选用于靠近第二电极7的空穴传输层6。使用具有优异成膜性的聚合物材料的优点在于可以平滑多孔电子传输层4的表面并且可以提高光电转换特性。
此外，由于聚合物材料很难渗透到多孔电子传输层4中，因此多孔电子传输层4的表面覆盖性很好，并且可以获得当提供电极时防止短路的效果。
作为用于空穴传输层6的聚合物材料，可以使用已知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、聚噻二唑化合物等。
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、3,6-二辛基噻吩并[3,2-b]噻吩/联噻吩共聚物等。
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]、(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)共聚物等。
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、(9,9-二辛基-2,7-二基)/(1,4-(2,5-二己氧基)苯)共聚物等。
聚亚苯基化合物的实例包括聚[2,5-二辛氧基-1,4-亚苯基]、聚[2,5-二(2-乙基己氧基-1,4-亚苯基]等。
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]、聚[4-(2-乙基己氧基)苯基亚氨基-1,4-亚联苯基]等。
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、3,4-二癸基噻吩/1,4-苯并(2,1',3)噻二唑共聚物等。
在这些中，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6的平均厚度没有特别限制并且可以根据目的适当地选择，但是空穴传输层6优选具有渗透进入多孔电子传输层4的孔的结构。作为空穴传输层6的平均厚度，电子传输层4上的空穴传输层6的平均厚优选在0.01μm至20μm的范围内，更优选在0.1μm至10μm的范围内，并且特别优选在0.2μm至2μm的范围内。
空穴传输层6可以直接形成在吸附光敏化合物5的电子传输层4上。制造空穴传输层6的方法没有特别限制，并且可以根据目的适当选择，但可以包括在真空中形成薄膜的方法，诸如真空蒸发、湿式成膜形法等。这些中，就制造成本而言，湿式成膜法是优选的，并且优选在电子传输层4上涂布的方法。
当使用湿式成膜法时，涂布法不受特别限制，可以根据已知方法执行。作为涂布法，例如，可以使用浸渍法、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。作为湿式印刷法，可以使用各种方法，诸如凸版印刷法、胶版印刷法、照相凹版印刷法、凹版印刷法、橡胶版印刷法、丝网印刷法等。
膜也可以在临界点以下的温度和压力下在超临界流体或亚临界流体中形成。超临界流体是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聚稠密流体存在、在压缩时不凝结并且是高于临界温度和高于临界压力的流体，其中没有特别限制，只要流体根据目的选择即可。
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、醚溶剂等。
醇溶剂的实例包括甲醇、乙醇、正丁醇等。
烃溶剂的实例包括乙烷、丙烷、2,3-二甲基丁烷、苯、甲苯等。卤素溶剂的实例包括二氯甲烷、三氟氯甲烷等。
醚溶剂的实例包括二甲醚等。
这些可以单独使用或可以组合使用这些中的两种或更多种。
其中，临界压力为7.3MPa和临界温度为31℃的二氧化碳是特别优选的，因为这使得容易产生超临界状态，具有不燃性且易于处理。
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作为高压液体存在。举例作为超临界流体的上述化合物可适当用作亚临界流体。
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目的适当地选择，但是临界温度优选在-273℃至300℃的范围内，并且更优选在0℃至200℃的范围内。
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。添加有机溶剂和夹带剂使得其更容易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目的适当地选择，例如，酮溶剂、酯溶剂、醚溶剂、酰胺溶剂、卤代烃溶剂、烃溶剂等。
酮溶剂的实例包括丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等。
酯溶剂的实例包括甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯等。
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、二噁烷等。
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、N-甲基-2-吡咯烷酮等。
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、1-氯萘等。
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、枯烯等。
这些可以单独使用或可以组合使用这些中的两种或更多种。
进一步，在吸附了光敏化合物的电子传输层4上层压空穴传输材料之后，可以进行压制处理。据信，压制处理允许空穴传输材料进一步粘附到为多孔电极的电子传输层4，从而提高效率。
压制处理没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。压制处理的实例包括使用平板的压制成型法，诸如红外片剂成型设备；以及使用辊的辊压制法；等等。
压力优选为10kgf/cm2或更大，以及更优选为30kgf/cm2或更大。
压制处理的时间没有特别限制并且可以根据预期目的适当地选择。其时间优选为1小时或更短。而且，可以在压制处理时施加热。在压制处理时，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、聚氟乙烯等。这些可以单独使用或组合使用它们中的两种或更多种。
在压制处理步骤之后但在设置第二电极7之前，可以在空穴传输层6和第二电极7之间设置金属氧化物(未示出)。
金属氧化物的实例包括氧化钼、氧化钨、氧化钒、氧化镍等。这些可以单独使用或组合使用这些中的两种或更多种。其中，氧化钼是优选的。
在空穴传输层6上设置金属氧化物的方法没有特别限制并且可以根据目的适当地选择。方法包括在真空中形成薄膜的方法，诸如溅射或真空沉积；湿式成膜法等。优选的湿式成膜法是制备金属氧化物粉末或溶胶分散液的糊剂，并将该糊剂涂布在空穴传输层6上。
使用湿式成膜法的涂布法没有特别限定并且可以根据已知方法进行。涂布法的实例包括浸渍法、喷涂法、线棒法、旋涂法、辊涂法、刮刀涂布法和凹版涂布法。进一步，湿式印刷法的实例包括各种方法，诸如凸版印刷法、胶版印刷法、照相凹版印刷法、凹版印刷法、橡胶版法、丝网印刷法等。
涂布的金属氧化物的平均厚度优选在0.1nm至50nm的范围内，并且更优选在1nm至10nm的范围内。
<<第二电极>>
第二电极7形成在空穴传输层6上。当在空穴传输层6和第二电极7之间形成金属氧化物时，第二电极7可以形成在空穴传输层6中的金属氧化物上。此外，第二电极7可以与第一电极2相同，并且当保持足够的强度时，第二基板9不是必须需要的。
第二电极优选是半透明的。半透明意味着第二电极的透光率为50％或更高。透光率可以用普通的紫外可见分光光度计测量。
第二电极7的材料的实例包括金属、碳化合物、导电金属氧化物、导电聚合物等。
金属的实例包括铂、金、银、铜、铝等。
碳化合物的实例包括石墨、富勒烯、碳纳米管、石墨烯等。
用于第二电极的金属的形态没有特别限制，可以是例如纳米线等。就导电性而言，银纳米线优选用作纳米线。
当银纳米线用于第二电极时，更优选的是，第二电极进一步与聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯或这些衍生物的导电聚合物中的至少一种混合。结果，可以赋予光电转换元件的柔韧性，并且可以增强与空穴传输层的粘附性。
-银纳米线-
银纳米线是一种线状金属结构，其横截面直径小于1μm并且纵横比(纵向轴线长度/直径)至少为10。
银纳米线的直径优选为5nm至250nm、且更优选为10nm至150nm。当银纳米线的直径在该范围内时，第二电极作为涂布膜具有优异的透明性。
银纳米线的纵向轴线长度优选为0.5至500μm，并且更优选为2.5至100μm。在这个范围内，银纳米线作为透明导电膜时在分散性以及还在导电性和透明性方面都非常优异。
银纳米线可以在没有任何特定限制的情况下使用，并且可以通过已知的制造方法获得。在本发明中，优选的是从一种制造方法获得的银纳米线，该制造方法涉及使用含N-取代的丙烯酰胺的聚合物作为线生长调节剂在25至180℃下使银化合物在多元醇中反应的过程。
-导电聚合物-
导电聚合物没有特别限制，并且可以根据目的适当选择。导电聚合物的实例包括聚噻吩或其衍生物、聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚乙炔或其衍生物、聚咔唑或其衍生物、聚乙烯基吡啶或其衍生物、聚(n-乙烯基咔唑)或其衍生物、聚芴或其衍生物、聚苯撑或其衍生物、聚(对亚苯基亚乙烯基)或其衍生物、聚(吡啶亚乙烯基)或其衍生物、聚喹喔啉或其衍生物、聚喹啉或其衍生物、聚噁二唑衍生物、聚菲咯啉(polyvasophenanthroline)衍生物、聚三唑衍生物、或适当时被取代基(诸如，胺基、羟基、腈基或羰基)取代的那些聚合物。这些可以单独使用或以两种或更多种组合使用。其中，因为聚噻吩或其衍生物、聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物的高导电性，这些是优选的。
使用银纳米线的第二电极(以下称为银纳米线层)通过在空穴传输层上施加银纳米线分散体而形成。
银纳米线分散体包含银纳米线、分散介质和其他组分。
分散介质的实例包括水和醇。醇的实例包括甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、1-甲基丙醇、1,1-二甲基乙醇和环己醇。这些可以单独使用或以两种或更多种组合使用。
其他组分的实例可根据需要包括各种添加剂，诸如表面活性剂、可聚合化合物、抗氧化剂、抗硫化物剂、腐蚀抑制剂、粘度调节剂、防腐剂等。
银纳米线层可以使用上述银纳米线分散体通过已知的涂布方法形成。涂布方法的实例包括旋涂法、狭缝涂布法、浸涂法、刮刀涂布法、棒涂布法、喷涂法、凸版印刷法、凹版印刷法、丝网印刷法、印版印刷法、分配法、喷墨印刷法等。
对于银纳米线层，就电阻而言，400至800nm处的平均透射率优选为90％或更低。此外，为了在从第二电极侧照射光时获得高电力生成，400至800nm处的平均透射率优选为50％或更高。此外，从耐光性的观点来看，400至800nm处的平均透射率更优选在60％至80％的范围内。
导电金属氧化物的实例包括ITO、FTO、ATO等。
导电聚合物的实例包括聚噻吩、聚苯胺等。
这些可以单独使用或可以组合使用这些中的两种或更多种。
根据要使用的材料种类和空穴传输层6的种类，可以通过诸如涂布法、层压法、沉积法、CVD法和粘贴法的方法在空穴传输层6上适当形成第二电极7。
第二电极7的形式不受特别限制，但优选为膜状，并且更优选由金属膜形成。
注意，第二电极7具有通向电极提取端子12的路径。
在光电转换元件101中，优选第一电极2和第二电极7中的至少一个是基本透明的。当第一电极2的一侧是透明的并且允许入射光从第一电极2的一侧通过时，优选在第二电极7的一侧使用反射光的材料，并且优选使用沉积有金属或导电氧化物的玻璃、塑料或金属薄膜。此外，可以在接收入射光的一侧提供防反射层。
<<第二基板>>
第二基板9形成在第二电极7的上方。具体而言，第二基板9形成在稍后描述的密封构件8上，该密封构件8设置在第二电极7和第二基板9之间，并且第二基板9被固定到密封构件8。第二基板9没有特别限制，并且可以使用任何已知的基板，例如，玻璃、塑料膜、陶瓷等。第二基板9和密封构件8之间的接合可以用不均匀部分形成，以增强粘合。
形成不均匀部分的方法没有特别限制，并且可以根据目的适当选择。方法的实例包括喷砂法、喷水法、砂纸法、化学蚀刻法、激光束加工法等。
作为增强第二基板9与密封构件8之间的粘合的方法，例如，可以除去表面上的有机物，并且可以提高表面的亲水性。去除第二基板9的表面上的有机物的方法不受特别限制，并且可以根据目的适当选择，例如，UV臭氧洗涤、氧等离子体处理等。
<<密封构件>>
密封构件8在固定第二基板9的同时粘附到第一电极2，并且至少围绕光电转换层(电子传输层4和空穴传输层6)。密封构件8可以将光电转换层与光电转换元件101的外部环境隔开。密封构件8是构成光电转换元件的粘合剂层的实例。
密封构件8不受特别限制，并且可以使用已知构件，只要密封构件8可以减少来自外部环境的过量水分或氧侵入密封构件8的内部(以下简称密封内部)。此外，密封构件8具有防止因从外部按压而产生机械破坏的效果，并且只要能够实现，就可以使用已知的构件。
密封法大致可分为“框架密封”，其中，密封构件设置在由光电转换元件101的光电转换层构成的电力生成区域的外围部分上，并粘附至第二基板9；以及“表面密封”，其中在电力生成区域的整个表面上设置密封构件，并粘附至第二基板9。
在上述“框架密封”中，可以在密封内部形成中空部10，可以适当调节密封内部的水量和氧气量。“框架密封”具有减少电极剥落影响的效果，因为第二电极7不与密封构件8接触。
另一方面，“表面密封”在防止过量的水和氧气从外部进入方面是优异的。此外，“表面密封”与密封构件具有较大的粘合面积，因此密封强度高，且特别适用于第一基板1使用柔性基板时。
在本实施方式中，密封构件8粘附至第一电极2上，但粘合剂层(密封构件)8可以粘附至第一基板1而不是第一电极2，以增强密封性能。
密封构件的类型没有特别的限制，并且可以根据目的适当选择。密封构件的实例包括固化树脂、低熔点玻璃树脂、压敏粘合剂等。作为压敏粘合剂，只要粘合剂通过压力粘附，则压敏粘合剂就没有特别的限制，并且可以根据目的适当选择。
压敏粘合剂优选包含选自烯烃类树脂、橡胶类树脂、硅类树脂、丙烯酸类树脂和环氧类树脂的至少一种。换句话说，这些树脂中的一种可以单独使用，或者可以一起使用两种或更多种树脂作为压敏粘合剂。
当固化树脂被用作压敏粘合剂时，只要树脂是通过光或热被固化，就没有特定限制，并且可以根据目的适当选择。其中，丙烯酸树脂或环氧树脂优选用作固化树脂。
丙烯酸树脂的固化产物可以是任何已知材料，只要固化产物是分子中具有丙烯酸基团的单体或低聚物。
任何已知材料可以用作环氧树脂的固化材料，只要分子中具有环氧基团的单体或低聚物被固化。
环氧树脂的实例包括水分散型、无溶剂型、固体型、热固化型、固化剂混合型、紫外线固化型等。其中，优选热固型和紫外线固化型，并且紫外线固化型是更优选的。应注意，即使在紫外线固化型中，也可以进行加热，并且优选在紫外线固化之后进行加热。
环氧树脂的实例包括双酚A型、双酚F型、线性清漆酚醛型、环状脂肪族型、长链脂肪族型、缩水甘油胺型、缩水甘油醚型、缩水甘油酯型等。这些可以单独使用或可以组合使用这些中的两种或更多种。
如有需要，压敏粘合剂优选与吸水干燥剂混合。干燥剂，也称为吸湿剂，是具有物理或化学吸附和吸收水分功能的材料，并且通过在密封构件中加入干燥剂，可以进一步增强防水性，并减少排气的影响。
干燥剂可根据目的适当选择。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、活性炭、硅胶、分子筛、沸石(不包括分子筛)；和有机金属化合物；等等。其中，具有大量吸水性的沸石是优选的。这些可以单独使用或可以组合使用这些中的两种或更多种.
压敏粘合剂可根据需要与其他添加剂混合。添加剂的实例包括填料、填隙剂、聚合引发剂、固化促进剂、偶联剂、增韧剂、着色剂、阻燃助剂、抗氧化剂、有机溶剂等。其中，填料、填隙剂和固化促进剂是优选的，并且填料和聚合引发剂是更优选的。
填料在防止外部环境下的水分或氧进入方面是有效的。此外，填料可以获得诸如固化时体积收缩减少、固化或加热时产生的气体量减少、机械强度提高以及导热性或流动性控制的效果，并且在本发明的各种环境下保持稳定输出方面是相当有效的。
关于光电转换元件的输出特性或耐久性，不仅来自外部环境的水分或氧进入光电转换元件所造成的影响，而且在加热密封构件时产生的气体所造成的影响也不容忽视。特别是，即使在高温环境下使用光电转换元件，加热时产生的气体所造成的影响也会极大地影响输出特性。
在这种情况下，当填料和填隙剂包含在密封构件中时，它们可以防止水分或氧进入，并可以减少使用的密封构件的量，这可以获得减少气体产生的效果。这不仅在固化时有效，而且在高温环境下使用光电转换元件时也有效。
填料没有特别限制，并且可以使用已知产品。其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以它们中的两种或多种的组合使用。
填料的平均初级粒径优选在0.1μm至10μm的范围内，更优选在1μm至5μm的范围内。当填料的平均初级粒径在优选范围内时，可以充分实现防止水分或氧进入的效果，获得适当的粘度，并提高与基底的粘附性或消泡性。可选地，它在控制密封部的宽度或可加工性方面也是有效的。
相对于密封构件的总量的100质量份，填料的量优选在10质量份至90质量份的范围内，更优选在20质量份至70质量份的范围内。当填料的量在上述范围内时，可以充分获得防止水分或氧进入的效果，获得适当的粘度，并且粘附性和可加工性良好。
填隙剂称为间隙控制剂或间隔剂，并且可以控制密封部的间隙。例如，当密封构件设置在第一基板1或第一电极2上，并且第二基板9设置在其上用于密封时，密封部的间隙与填隙剂的尺寸匹配，因为填隙剂混合在环氧树脂中。因此，可以容易地控制密封部的间隙。
作为填隙剂，可以使用本领域的已知材料，只要其具有微粒形状和均匀的颗粒直径，并且具有高耐溶剂性和耐热性。微粒形状不受特别限制，但优选为球形。其具体实例包括玻璃珠、二氧化硅颗粒和有机树脂颗粒。它们可以单独使用或以它们中两种或更多种的组合使用。
根据要设置的密封部的间隙，可以选择填隙剂的粒径。其粒径优选在1μm至100μm的范围内，且更优选在5μm至50μm的范围内。
例如，聚合引发剂是为了通过使用热或光引发聚合而添加的材料。
热聚合引发剂是通过加热产生活性种类(诸如自由基、阳离子等)的化合物。其具体实例包括偶氮化合物，诸如2,2'-偶氮双丁腈(AIBN)和过氧化物，诸如过氧化苯甲酰(BPO)等。热阳离子聚合引发剂的实例包括苯磺酸酯、烷基锍盐等。
同时，作为光聚合引发剂，光阳离子聚合引发剂优选用于环氧树脂的情况。当光阳离子聚合引发剂与环氧树脂混合，随后照射光时，光阳离子聚合引发剂分解以生成强酸，而酸诱导环氧树脂的聚合。然后，进行固化反应。光阳离子聚合引发剂具有以下效果：固化过程中的体积收缩率低，不发生氧抑制，且存储稳定性高。
光阳离子聚合引发剂的实例包括芳香重氮盐、芳香碘盐、芳香锍盐、茂金属化合物、硅醇铝络合物等。
此外，还可以使用具有在光照射下生成酸的功能的光产酸剂。光产酸剂用作引发阳离子聚合的酸。光产酸剂的实例包括鎓盐，诸如基于离子锍盐的鎓盐和基于离子碘鎓盐的鎓盐，包括阳离子部分和离子部分。这些可以单独使用或以它们中的两种或更多种的组合使用。
待添加的聚合引发剂的量可因所使用的材料而异，但相对于100质量份的密封构件整体，该量优选在0.5质量份至10质量份的范围内，且更优选在1质量份至5质量份的范围内。当添加剂量在上述范围内时，适当地进行固化，可以减少剩余的未固化材料，并且可以防止排气过多。
固化促进剂还称为固化催化剂，并用于加快固化速度。固化促进剂主要用于热固性环氧树脂。
固化促进剂的实例包括：叔胺或叔胺盐，诸如DBU(1,8-二氮杂二环(5,4,0)-十一烯-7)和DBN(1,5-二氮杂二环(4,3,0)-壬烯-5)；咪唑类化合物，诸如1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑等；膦或鏻盐，诸如三苯基膦、四苯基鏻-四苯基硼酸盐等。这些可以单独使用或以它们中的两种或更多种的组合使用。
偶联剂具有增强分子间结合力的效果，其实例包括硅烷偶联剂。其具体实例包括：硅烷偶联剂，诸如3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧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氯化氢、3-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷等。这些可以单独使用或以它们中两种或更多种的组合使用。
此外，作为密封构件，作为密封材料、密封件材料或粘合剂(凝集剂)的市售橡胶类树脂组合物是已知的，并且可以在本实施方式中适当地使用。其中，有已开发并可在市场上买到的用于太阳能电池或有机EL元件的树脂组合物，并且可在本实施方式中特别有效地使用。橡胶类树脂组合物的实例包括Tesa 61539、Tesa 6153(由Tesa制造)、S-2191(由MORESCO制造)等。
同时，将具有低熔点的玻璃树脂施加于玻璃基板后，通过约550℃的烧制工艺将其粘附到玻璃基板上。然后，当树脂组分通过例如红外激光熔化时，允许所得物粘附到玻璃基板上，从而进行密封。此时，具有低熔点的玻璃组分在金属氧化物层内扩散并物理地接合，从而获得高密封性能。另外，由于树脂组分消失，因此不会产生丙烯酸树脂或环氧树脂中所见的脱气，这不会损害光电转换元件。
在本实施方式中，片状密封材料可用作密封构件。例如，片状密封材料是预先在片材上形成的橡胶类树脂层。片材是具有高气体阻隔性能的玻璃或膜。该片材对应于本实施方式的第二基板9。
片状密封材料粘附在第二基板9上，然后固化，从而可以同时形成密封构件和第二基板9。设置中空部10的结构也可以由形成在片材上的橡胶类树脂层的形成图案而形成。
这种片状密封材料是粘合剂层(密封构件)的实例，其中粘合剂层的一部分由本实施方式中的第二基板形成。构成片状密封材料的片材是构成本实施方式中粘合层的一部分的第二基板的实例。
如果待形成在片材上的橡胶类树脂层形成在整个表面上，则它成为“表面密封”，但如果树脂层以这样的方式形成图案：后面将描述的中空部10通过形成树脂层的图案设置在光电转换元件101内(密封内)，则它变为“框架密封”。
形成密封构件的方法不受特别限制，并且可以根据已知方法进行。作为形成密封构件的方法，可以使用各种方法，诸如分配法(dispensing method)、线棒法、旋涂法、辊涂法、刀涂法、凹版涂布法、凸版印刷法、胶印法、凹版法、凹印法、橡胶板法、丝网印刷法等。
在本实施方式中，可在密封构件8和第二电极7之间提供钝化层11。钝化层11设置在第二电极6和第二基板9之间，并构成电极保护层，使得密封构件8不会与第二电极7接触。
钝化层11不受特别限制，只要密封构件被设置成不接触第二电极7，并且可以根据目的适当选择，但优选使用氧化铝、氮化硅、氧化硅、氟树脂等。
特别是，氟树脂与金属部具有良好的相容性，并且可以形成在第二电极7上。此外，由于表面密封中的粘合剂层不粘附到钝化层部分，例如，钝化层一次形成在钝化层的整个表面上，然后对钝化层进行适当加工，使得钝化层部分可以自由设计用于密封。
此外，氟类化合物被称为密封构件，并且密封构件可以在本实施方式中适当使用。其中，可以使用已开发并在商业上可用于太阳能电池或有机EL元件的氟类化合物。
氟类化合物的实例包括DS-5935F130(由DURASURF Co.,Ltd.制造)、DP-509C(由Harves Co.,Ltd.制造)、氧化铝(由Aldrich Co.,Ltd.制造)等。其中为具有硅烷结构的氟化合物的DS-5935F130是优选的。
密封部内的中空部10中包含氧气，使得能够长时间稳定地保持空穴传输层6的传输空穴的功能，这在提高光电转换元件的耐久性方面相当有效。在本实施方式中，通过密封提供的密封部内的中空部10优选含有氧，并且氧浓度更优选在10.0vol％至21.0vol％的范围内。
中空部10的氧浓度可以通过在调整了氧浓度的手套箱中进行密封来控制。可以通过使用具有特定氧浓度的气瓶的方法或使用氮气发生器的方法来调整氧浓度。使用商用氧浓度计或氧监测仪测量手套箱中的氧浓度。
密封构件8形成的中空部10中的氧浓度可以通过例如内部蒸汽分析(IVA)测量。
具体而言，将光电转换元件装载到高真空中，并钻孔，以对产生的气体和水分进行质谱法。通过这种方法，可以清楚光电转换元件的密封内含有的氧浓度。质谱仪有两种类型，四极型和飞行时间型，而后者更灵敏。
由于密封部内含有除氧以外的气体，因此惰性气体是优选的，并且氮气或氩气是优选的。
当进行密封时，优选地控制手套箱中的氧浓度和露点，并且这种控制在提高输出和耐久性方面是有效的。露点被定义为含水蒸气的气体冷却时开始冷凝的温度。
露点不受特别限制，但优选为0℃或更低，更优选-20℃或更低。其下限优选为-50℃或更高。
光电转换元件101在第二电极7和第二基板9之间具有中空部10。在本实施方式中，中空部10设置在密封构件8和第二电极7之间，其中，密封构件设置在第二电极7和第二基板9之间。具有中空部10的光电转换元件101可以控制中空部10中的水的量和氧的浓度，从而提高电力生成性能和耐久性。
此外，由于第二电极7和第二基板9(以及密封构件8)彼此不接触，因此可以防止第二电极7剥落或断裂。中空部10中的氧浓度不受特别限制，并且可以自由控制，但优选在10％至21％的范围内。
本实施方式的光电转换元件101的整个表面被围绕中空部10的密封构件8密封。具体而言，光电转换元件101可通过将密封材料8施加于第二电极7的整个表面并在密封构件8的顶部安装第二基板9，或使用上述片型密封材料来形成。
在这种情况下，可以在第二电极7和密封构件之间提供钝化层，这可以有效地防止第二电极7剥落。因此，可以通过用密封构件围绕几乎整个表面来提高光电转换元件的机械强度。
图2是图1的光电转换元件的平面图，而图3是沿图2的A-A线截取的横截面图。在图2和3中，除第一基板1、第一电极2、密封构件(粘合剂层)8和第二基板9之外的构件未示出。在本实施方式中，如图1至3所示，在平面图中，密封构件(粘合剂层)8的外边缘8A和第一基板1的外边缘1A之间形成围绕密封构件(粘合剂层)8的外边缘8A的间隙CL。
在本实施方式中，如图1至3所示，第一基板1的外边缘1A和形成在第一基板1上的第一电极2的外边缘在厚度方向上彼此齐平，并且密封构件(粘合剂层)8的外边缘8A和形成在密封构件(粘合剂层)8上的第二基板9的外边缘彼此齐平。也就是说，在本实施方式中，在平面图中，在第一电极2的外边缘和第二基板9的外边缘之间形成围绕密封构件(粘合剂层)8的外边缘8A的间隙CL。
如图4和5所示，本发明人发现，在传统的光电转换元件102中，如图4和5所示，密封构件(粘合剂层)从光电转换元件102的端部突出，因为密封构件8和第一基板1在平面图中的尺寸相同，并且发现了生产率、初始输出性能和耐久性不足。
本实施方式的光电转换元件101基于本发明人的上述认识，并且是在平面图中在密封构件(粘合剂层)8的外边缘8A和第一基板1的外边缘1A之间形成围绕密封构件(粘合剂层)8的外边缘8A的间隙CL的光电转换元件。在这样的光电转换元件101中，防止密封构件(粘合剂层)8从光电转换元件101的端部突出。
因此，本实施方式的光电转换元件101即使在用户接触设备时也不太可能接触密封构件(粘合剂层)8，从而提高生产率和初始输出。此外，通过使其更不可能接触密封构件(粘合剂层)8，可以提高设备的耐久性，因为密封构件(粘合剂层)8不太可能被撕裂。
在本实施方式中，间隙CL的粘合剂层8的外边缘8A和第一基板1的外边缘1A之间的间隔(以下称为间隙间隔或向内宽度)优选为0.01mm或更大，更优选为0.05mm或更大，并且进一步更优选为0.08mm或更大。
间隙CL的粘合剂层8的外边缘8A和第一基板1的外边缘1A之间的间隔为1.0mm或更小、更优选为0.8mm或更小，并且进一步更优选为0.5mm或更小。
在本实施方式中，部分构成第二基板9的密封构件(粘合剂层)8在平面图中小于第一基板1。
在密封构件8中，通过使用如上所述的片状密封材料，可以通过激光切割以0.1mm的加工精度自由切割密封构件。由于即使在与第二基板9密封后也可以进行激光切割，因此密封的第二基板9和密封构件(粘合剂层)8可以被激光切割至少比第一基板1小0.1mm。
在本实施方式中，通过将间隙CL的粘剂层8的外边缘8A和第一基板1的外边缘1A之间的间隔设置为0.01mm或更大，密封部件(粘合剂层)8确保抑制从光电转换元件101的端部突出。因此，根据本实施方式，生产率、初始输出性能和耐久性可以进一步提高。
应当注意的是，间隙CL间隔越大，用户越不可能接触密封构件(粘合剂层)8，并且更加可以提高耐久性，以致间隙CL间隔的上限不受限制。另一方面，如果间隙CL间隔过大，则有效电力生成面积变小，而设备的输出可能降低。因此，间隙CL间隔的上限优选为5mm或更小。
在本实施方式的光电转换元件101中，密封构件(粘合剂层)8在圆周方向上的厚度(以下称为密封构件的厚度或密封线宽度)优选为0.2mm或更大，更优选为0.5mm或更大，并且更优选为0.9mm或更大。本文中，密封构件(粘合剂层)8的周向厚度表示密封构件(粘合剂层)8在密封构件(粘合剂层)8围绕光电转换层(电子传输层4和空穴传输层6)的侧表面的方向上的厚度。
在本实施方式中，当密封构件(粘合剂层)8在圆周方向上的厚度设置为0.2mm或更大时，可以加宽密封构件(粘合剂层)的密封宽度，并且可以抑制光电转换元件在高温、高湿度环境中的劣化。因此，可以提高设备的输出，并且可以提高高光电转换元件的耐久性。
此外，密封构件8越厚(密封宽度越宽)，光电转换元件在高温和高湿度环境中的越多劣化被抑制，并且密封构件8的厚度的上限不受限制。另一方面，当密封构件8的厚度太厚时(当密封宽度太宽时)，有效电力生成面积变小，而设备的输出可能被不利地降低，因此密封构件8的厚度的上限优选为5mm或更小。
因此，在本实施方式中，如上所述，密封构件(粘合剂层)8的周向厚度在0.1mm至1.5mm的范围内，可以加宽密封构件(粘合剂层)的密封宽度，从而不减小有效电力生成面积。因此，可以在抑制光电转换元件劣化的同时提高输出。
间隙CL的粘合剂层8的外边缘8A和第一基板1的外边缘1A之间的间隔和密封构件(粘合剂层)8在圆周方向上的厚度的总和(以下称为间隙间隔和密封构件厚度的总和)不受特别限制，但优选在0.3mm至10mm的范围内，更优选在0.4mm至5mm的范围内以及更优选在1.0mm至3mm的范围内。
通过使间隙间隔和密封构件的厚度的和在上述范围内，可以进一步提高设备的输出，同时进一步抑制光电转换元件的劣化。
在本实施方式的光电转换元件101中，如上所述，第二基板9由密封构件(粘合剂层)8的一部分构成，而第二基板9的边缘部分9A弯曲。本文中，第二基板9的边缘部分9A表示第二基板9的顶表面和侧表面之间的角部。弯曲表面加工表示圆形斜切。
在本实施方式中，由密封构件(粘合剂层)8的一部分配置的第二基板9的边缘部分9A弯曲，以便于除密封构件(粘合剂层)8以外的部件(第二基板9)的剥离，从而提高生产率。
在本实施方式的光电转换元件101中，由于粘合剂层8由如上所述的压敏粘合剂形成，因此即使在高温和高湿度环境中密封宽度较窄，也可以实现高密封性能。
此外，通过对粘合剂层8使用压敏粘合剂，可以用较短的密封宽度来确保耐久性。再者，即使在高温和高湿度环境下储存后，也可以获得高输出。此外，使用压敏粘合剂(凝集剂)的粘合剂层8在结合时通过热使树脂松动，然后在结合时施加压力，使得压敏粘合剂层8可以遵循第二基板9的不均匀性并确保密封性能。
如上所述，在本实施方式的光电转换元件101中，由于粘合剂层8包含吸湿剂，因此粘合剂层8的防水性被提高，并且可以减少排气的影响。也从这个观点来看，本实施方式可以在高温和高湿度环境下表现出高密封性能。
在本实施方式的光电转换元件101中，由于电极保护层(钝化层)11如上所述设置在第二电极7和第二基板9之间，因此密封构件8起到了第二电极7的保护层的作用，并且当粘合剂层8和第二电极7彼此接触时，可以抑制电极的剥离。因此，在本实施方式中，可以进一步抑制设备的输出降低。
在本实施方式的光电转换元件101中，由于电极保护层(钝化层)11包含如上所述的具有硅烷结构的氟化合物，具有硅烷结构的氟化合物与金属部分相容，并因此电极保护层11可以容易地形成在第二电极7上。通过施加具有硅烷结构的氟化合物作为钝化层11，膜可以更容易被剥离。
在本实施方式的光电转换元件101中，如上所述，光电转换层包括具有光敏化合物5的电子传输层4和空穴传输层6。因此，照射的光被光敏化合物5吸收，而所生成的电子和空穴分别由电子传输层4和空穴传输层6传输到第一电极2或第二电极7，从而可以有效地进行光电转换。
在本实施方式的光电转换元件101中，由于第二基板9由如上所述的金属膜形成，因此可以配置第二基板9(密封材料)和粘合剂层8的层压结构。这使得容易切割部分由第二基板9(密封材料)制成的粘合剂层8。因此，在平面图中，在粘合剂层8的外边缘8A和第一基板1的外边缘1A之间容易形成围绕粘合剂层8的外边缘8A的间隙CL。
(光电转换模块)
本实施方式的光电转换模块包括上述本实施方式中的光电转换元件。具体而言，光电转换模块具有本实施方式的多个光电转换元件101，并且相邻的光电转换元件101串联或并联电连接。
本实施方式的光电转换模块(未在图中示出)具有例如多个光电转换元件101相邻布置并串联或并联连接的光电转换区域。此外，在本实施方式的光电转换模块中，多个光电转换元件101具有光电子转换层，该光电子转换层包括在第一电极2和第二电极7之间的电子传输层4和空穴传输层6。
本实施方式的光电转换模块可以包括多个光电转换元件101。多个光电变换元件101可以串联、并联或两者。可选地，光电转换模块可以包括相互不联接的独立光电转换元件101。
光电转换模块的每一层的配置可以与光电转换元件101的配置相同。
光电转换模块的结构没有特别的限制，并且可以根据目的适当选择。例如，作为光电转换模块的结构，优选将第一电极2、电子传输层4和第二电极7分在至少两个彼此相邻的光电转换元件101中，从而降低短路风险。
同时，在彼此相邻的至少两个光电转换元件101中，空穴传输层6可以被分开，或者空穴传输层6可以具有连续层的配置，其中空穴传输层彼此延伸。
在具有至少两个彼此相邻的光电转换元件101的光电转换模块中，优选通过穿过光电转换层的导电部电连接一个光电转换元件101中的第一电极2和另一个光电转化元件101中的第二电极7。
光电转换模块可以包括一对基板，以及在该对基板之间串联或并联联接的光电转换元件设置区域。此外，光电转换模块可以包括密封构件夹在一对基板之间的配置。
本实施方式的光电转换元件模块的实例包括，例如，串联连接的多个光电转换元件101。
在光电转换元件模块中，在形成空穴传输层6之后，形成穿过部分(throughportion)(未示出)，然后形成第二电极7，从而将第二电极7的材料引入穿过部分，并且可以导电到相邻电池的第一电极2。注意，第一电极2和第二电极7具有到光电转换元件101的电极或彼此进一步相邻的输出抽头端子的传导路径。
穿透部分可以穿透第一电极2并到达第一基板，或者可以停止在第一电极2内的加工而不到达第一基板。
在穿透部分的形状为穿透第一电极2并到达第一基板1的这样的微孔的情况下，当微孔相对于穿透部分的面积的总开口面积过大时，第一电极2的膜的横截面积减小，从而增大电阻值，这可能会导致光电转换效率的降低。因此，微孔的总开口面积与穿透部分的面积的比率优选在5/100到60/100的范围内。
形成穿透部11的方法不受特别限制，并且可根据预期目的适当选择。其实例包括喷砂法、喷水法、砂纸、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微小的孔，并以良好的清洁度和再现性进行加工。
此外，当形成穿透部时，可以使用激光加工方法通过冲击剥离移除空穴阻挡层、电子传输层4、空穴传输层6和第二电极7中的至少一个。因此，无需在堆叠层时提供掩蔽，并且可以容易地一次移除和形成微小穿透部11。
在本实施方式的光电转换元件模块的另一实例中，空穴传输层6被分在相邻的光电转换器件101中，并且每个光电转换元件101都具有独立的层结构，这与上述光电转换元件模块的实例不同。由此，电子扩散被抑制，泄漏电流降低，且耐久性可以进一步提高。
由于本实施方式的光电转换元件(光电转换元件101)被用于如上所述的本实施方式的光电转换模块，因此可以获得与本实施方式的光电转换元件相同的效果。
(电子设备)
本实施方式的电子设备包括本实施方式中的光电转换元件101、光电转换模块或两者，以及被配置为由光电转换元件101、光电转换模块或两者的光电转换产生的电力驱动的设备，如果需要还包括其他设备。
本实施方式的电子设备包括本实施方式中的光电转换元件101和本实施方式的光电转换模块之一，以及能够存储由光电转换元件101或光电转换模块的光电转换产生的电力的蓄电池，通过储存在蓄电池中的电力操作的设备，以及根据需要的其他设备。
(电源模块)
本实施方式的电源模块包括本实施方式的光电转换模块以及电源电路(IC；集成电路)，和根据需要的其他设备。
接下来，将描述具有本实施方式的光电转换模块和通过产生光电转换模块获得的电力操作的设备的电子设备的具体实施方式。
个人计算机的鼠标(以下有时称为鼠标)将被描述为本实施方式的电子设备的实例。
在个人计算机的鼠标(未示出)中，上述光电转换模块、电源IC和储电设备组合在一起，并且所提供的电力被允许传递到鼠标控制电路的电源。因此，当鼠标不使用时，储电设备被充电，而鼠标可以由电力驱动，并因此可以获得不需要布线或更换电池的这样的鼠标。因为不需要电池，所以可以减轻鼠标的重量，这是有效的。
在上述个人计算机的鼠标中，光电转换模块、电源IC和储电设备安装在鼠标内部，但光电转换元件101的上部覆盖有透明外壳，从而使光电转换模块的光电转换元件101暴露在光下。
也可以用透明树脂模制鼠标的整个外壳。光电转换元件的布置不限于此，并且例如，可以将光电转换元件101布置在即使用手覆盖鼠标也将被光照射的位置。
接下来，将描述具有本实施方式的光电转换模块和通过产生光电转换模块获得的电力操作的设备的电子设备的另一实施方式。
个人计算机的键盘(以下称为键盘)将被描述为本实施方式的电子设备的另一实例。
在个人计算机键盘(未示出)中，上述光电转换模块、电源IC和储电设备组合在一起，并且所提供的电力被允许传递到键盘的控制电路的电源。因此，当键盘不使用时，储电设备被充电，而键盘可以由电力驱动。因此可以获得不需要布线或更换电池的这样的键盘。因为不需要电池，所以可以减轻键盘的重量，这是有效的。
在上述键盘的一个实例中，光电转换模块的光电转换元件101、电源IC和储电设备被安装在键盘内部，但光电转换元件的上部覆盖有透明外壳，以便光电转换元件接收光。键盘的整个外壳可以由透明树脂制成。光电转换元件101的布置不限于上述。
在其中并入光电转换元件101的空间小的小键盘的情况下，可以将小光电转换元件101嵌入一些按键中，并且此类布置是有效的。
接下来，将描述具有本实施方式的光电转换模块和通过产生光电转换模块获得的电力操作的设备的电子设备的另一实施方式。
将描述作为本实施方式的电子设备的另一实例的传感器。
在本实施方式的传感器(未示出)中，光电转换模块的光电转换元件101、电源IC和储电设备组合在一起，并且所提供的电力被允许传递到传感器电路的电源。因此，可以配置传感器模块，而无需连接到外部电源，也无需更换电池。
例如，感测目标是温度和湿度、照度、人体检测、CO2、加速度、紫外线(UV)、噪声、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。在传感器模块(未图示)中，传感器模块配置为定期感测待测量的目标，并通过无线通信将读取的数据传输到PC或智能手机。
预期，由于物联网(IoT)社会的到来，传感器的使用将显著增加。逐个更换多个传感器的电池很耗时，并且不现实。此外，传感器安装在诸如天花板和墙壁等不易更换电池的位置的事实也会使工作性能变差。
关于这些问题，本实施方式的传感器具有通过光电转换元件101供电来解决这些问题的优点。此外，本实施方式的光电转换模块即使在低照度下也可以获得高输出，并且具有安装自由度高的优点，因为输出对光入射角的依赖性很小。
接下来，将描述具有本实施方式的光电转换模块和通过产生光电转换模块获得的电力操作的设备的电子设备的进一步实施方式。
将描述作为本实施方式的电子设备的实例的转盘。
在本实施方式的转盘(未示出)中，光电转换元件101、电源IC和储电设备组合在一起，并且所提供的电力被允许传递给转盘电路的电源。因此，无需连接到外部电源，也无需更换电池即可配置转盘。
例如，转盘用于展示产品的展示柜中。电源的布线会影响显示器的外观，而且在更换电池时需要移出显示的产品，这很耗时。使用本实施方式的光电转换元件是有效的，因为可以解决上述问题。
如上所述，包括本实施方式的光电转换模块和配置为通过光电转换模块的电力生成获得的电力驱动的设备的电子设备和电源模块如上所述。然而，实施方式仅为可适用实施方式的一部分，并且本实施方式的光电转换模块的使用不限于上述用途。
<应用>
本实施方式的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。
由于本实施方式的光电转换模块可以通过光的照射产生电力，因此无需将电子设备联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，可以佩戴或携带电子设备，并且甚至在不容易更换电池的地方也可以在不更换电池的情况下驱动电子设备。
此外，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，在墙上或天花板上安装电子设备或运输电子设备时可能会出现问题。由于本实施方式的光电转换模块轻且薄，其可以自由安装，并且可以佩戴和携带，这是有利的。
如上所述，本实施方式的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，本实施方式的光电转换模块可以与显示设备(诸如电子台式计算器、手表、手机、电子记事本和电子纸)、个人计算机的附件设备(诸如鼠标和键盘)、各种传感器设备(诸如，温度和湿度传感器和人体检测传感器)、发射器(诸如信标和全球定位系统(GPS))；众多电子设备(诸如，辅助灯和遥控器)；等等组合使用。
本实施方式的光电转换模块应用广泛，因为它可以特别在低照度的光下生成电力，并且可以在室内和更暗的阴影下生成电力。此外，光电转换模块高度安全，因为在干电池的情况下不会发生液体泄漏，以及在纽扣电池的情况中不会发生意外摄入。此外，光电转换模块可以用作辅助电源，以延长充电型或干电池型电子设备的连续工作时间。
如上所述，当本实施方式的光电转换模块与配置为由光电转换模块的光电转换产生的电力驱动的装置组合时，可以获得轻便易用、安装自由度高的电子装置，无需更换电池，安全性优异，且有效降低环境负荷。
将描述电子设备(未图示)，其中本实施方式的光电转换模块与通过模块的光电转换产生的电力进行操作的设备组合。当光电转换元件101被光照射时，产生电力，并且可以提取电力。设备的电路可由电力操作。
由于光电转换模块的光电转换元件101的输出随环境照度而变化，因此在某些情况下，本实施方式的电子设备可能无法稳定驱动。在这种情况下，光电转换元件101的电源IC可以被并入在光电转换元件101和设备的电路之间，以便向电路的一侧提供稳定的电压，并且这种布置是有效的。
只要向其施加足够照度的光，光电转换模块的光电转换元件101就可以产生电力。然而，当用于产生电力的照度不够时，无法获得所需的电力，这是光电转换元件101的缺点。
在这种情况下，当诸如电容器的储电设备安装在电源IC和设备电路之间时，来自光电转换元件101的多余电力可以存储在储电设备中。此外，存储在储电设备中的电力可以被供给设备电路，从而在照度过低时，甚至在光没有施加到光电转换元件101上时，能够稳定工作。
如上所述，通过将本实施方式的光电转换模块与设备电路相结合而获得的电子设备即使在没有电源的环境中也可以被驱动，不需要更换电池，并且可以与电源IC或储电设备相结合而稳定驱动。因此，可以充分利用光电转换元件101的优点。
同时，本实施方式的光电转换模块也可以用作电源模块，并且这种用途是有效的。例如，当本实施方式的光电转换模块联接到用于光电转换元件101的电源IC时，可以配置能够以预定电压电平向电源IC提供通过光电转换元件101的光电转换产生的电力的DC电源模块。
此外，当将储电设备添加到电源IC时，光电转换元件101产生的电力可以存储在储电设备中。因此，可以在照度太低时或甚至在光没有施加到光电转换元件101上时配置可向其供电的电源模块。
本实施方式的电源模块可以用作电源模块，而无需像传统原电池那样更换电池。
实施例
在下文中，将描述本发明的实施方式，但不应将本发明解释为限于这些实施方式。
(实施例1)
<光电转换模块的制备>
在作为第一基板的玻璃基板上，依次溅射形成铟掺杂氧化锡(ITO：平均厚度25mm)和铌掺杂氧化锡(NTO：平均厚度150nm)作为第一电极。接下来，通过使用氧气的反应溅射形成由氧化钛制成的致密层(平均厚度20nm)作为空穴阻挡层。用划线器将形成的第一基板切割成300mm的四方形。
接下来，将二氧化钛(由JGC C&C制造，PST-18NR)糊剂通过丝网印刷施加在切割的300mm四方形上，以便在空穴阻挡层上的平均厚度为约0.8μm。在120℃干燥后，在550℃的空气中烧制30分钟，以形成多孔电子传输层。此后，通过激光加工将ITO/NTO层、空穴阻挡层和电子传输层分成八个单元。
将形成电子传输层的玻璃基板浸入通过向B-5(0.2mM)表示的光敏化合物中添加乙腈/叔丁醇混合物(体积比为1:1)并搅拌而制备的溶液中，并在黑暗处放置1小时以将光敏化合物吸附在电子传输层的表面上。
接下来，将65.1mM的作为锂盐b的(氟磺酰基)(三氟甲磺酰基)亚胺锂(Li-FTFSI)(由Xida Chemical Co.,Ltd.制造)、由H-1表示的146.5mM的吡啶化合物a、由D-7表示的162.8mM的有机空穴传输材料(HTM)(SHT-263，由Merck制造)和由F-11表示的12.7mM的钴络合物(由Greatcell solar materials Co.,Ltd.制造)溶解在氯苯溶液中，以制备空穴传输层涂布液。吡啶化合物a与锂盐b的摩尔比a/b为2.25。
接下来，使用空穴传输层涂布液通过模头涂布在吸附有光敏化合物的电子传输层上形成约600nm的空穴传输层。进一步，通过激光加工形成由于将单元串联连接的通孔。
在将掩膜附接到玻璃基板的端部和单元之间后，真空蒸发银以形成厚度为约70nm的第二电极。
接下来，通过模头涂布在第二电极上形成作为电极保护层的具有硅烷结构的氟化合物(DURASURF，DS-5935F130)，厚度为10nm。
此后，通过激光加工蚀刻在单元之间的并且距离其上设置有密封构件的玻璃基板端部1.0mm的空间，通过激光加工蚀刻在距离玻璃基板的端部3.0mm处形成通孔，用于连接作为端子提取部的ITO/NTO层，并且通过激光加工形成用于将单元串联连接的通孔。
使用真空结合设备(气囊式真空层压机，由Joyo Engineering Co.,Ltd.制造)将其中集成了粘合剂层、密封基板材料和第二基板的铝PET片材(由Tesa制造：61539)结合至玻璃基板的整个表面。结合的基板被压力结合，同时通过加热的层压机在70℃下加热。如上所述，密封电力生成区域。
通过激光加工切割密封膜，以便从产品的外部形状向内0.1mm，并且剥离除密封部分以外的部分(间隙的粘合剂层的外边缘与第一基板的外边缘之间的间隔设置为0.1mm)。然后，将UV切割膜(PET 50HD UV400 PET 25,由Lintec Corporation制造)附接到光接收表面。最后，通过使用玻璃划线器切割样品来制备光电转换模块1。
(实施例2)
在实施例2中，以与实施例1相同的方式制备光电转换模块2，除了通过激光加工切割密封膜，以便从产品的外部形状向内0.5mm(间隙间隔设置为0.5mm)。
(实施例3)
在实施例3中，以与实施例1相同的方式制备光电转换模块3，除了在形成电极保护层后的激光边缘处理的宽度被改变为距离端部分0.5mm(间隙间隔设置为0.5mm)。
(实施例4)
在实施例4中，以与实施例1相同的方式制备光电转换模块4，除了在形成电极保护层后的激光边缘处理的宽度被改变为距离端部分0.9mm(间隙间隔设置为0.9mm)。
(实施例5)
在实施例5中，以与实施例1相同的方式制备光电转换模块5，除了密封膜的边缘的激光加工图案被改变为R。
(实施例6)
在实施例6中，以与实施例1中相同的方式制备光电转换模块6，除了通过如下方式形成第二电极(其在实施例3中是通过真空沉积形成的银层)：将其中直径为60nm和长度为10μm的银纳米线分散在纯水中的银纳米线分散体(由Aldrich制造)模头涂布到空穴传输层以形成70nm的膜，然后在120℃下将第二电极加热干燥5分钟以获得第二电极。
(比较例1)
在比较例1中，以与实施例1相同的方式制备光电转换模块7，除了密封膜通过激光加工切割成产品的外部形状(在形成电极保护层之后，激光边缘处理的宽度距离边缘为0.2mm)。
(比较例2)
以与实施例1相同的方式制备光电转换模块8，除了密封膜通过实施例6中的激光加工切割形成产品的外部形状
接下来，如下对每个制备的光电转换模块评估粘合剂层的突出量。结果如表1所示。
<粘合剂层(树脂)突出量的评价>
使用光学显微镜(VS 1550，由Hitachi High-Tech Corporation制造)，确认粘合剂层从制备的光电转换模块的外部形状的突出宽度。结果如表1所示。
<生产率的评价>
计算从300mm四方形基板上剥离的密封膜的数量，以检查生产率。评价标准如下。A到C的评级被认为好，而D的评级被视为差。
[评价标准]
A:99％或更高的产率；
B:95％或更高且小于99％的产率；
C:90％或更高且小于95％的产率；
D:小于90％的产率。
<密封性能的评价>
使用太阳能电池评价系统(As-510-PV03，由NF Corporation制造)测量25℃下获得的光电转换模块的IV特性，并确定初始最大输出功率Pmax1(μW/cm2)。之后，在温度为60℃和湿度为90％的环境中在恒温浴中放置约500小时后，再次测量IV特性。然后测量最大输出功率Pmax2(μW/cm2)，并确定Pmax保持率[(Pmax2/Pmax1)×100](％)。
密封性能的评价标准如下。A到C被评为好，D被评为差。密封性能越好，耐久性越好。
[密封性能的评价标准]
A:Pmax保持率：95％或更高；
B:Pmax保持率：90％或更高且小于95％；
C:Pmax保持率：80％或更高且小于90％；
D:Pmax保持率：小于80％。
[有效电力生成面积比的评价]
从300mm四方形基板，制备了切割为宽度28mm和长度32mm的矩形形状的太阳能电池，并评价了有效电力生成面积比。评价标准如下。A到C被评为好，D被评为差。有效电力生成面积比评价越好，初始输出特性越好。
[有效电力生成面积比的评价标准]
A:有效电力生成面积比：70％或更高；
B:有效电力生成面积比：60％或更高且小于70％；
C:有效电力生成面积比：50％或更高且小于60％；
D:有效电力生成面积比：小于50％。
[表1]
Figure BDA0003904021480000591
根据表1的结果，已经发现，在实施例1至6的光电转换模块中，可以通过将基板玻璃密封在距基板玻璃向内0.1mm或更大的位置(间隙间隔为0.1mm或更多)来抑制粘合层的突出。另一方面，在密封膜被激光切割成与基板玻璃相似的尺寸(间隙设置为0mm)的光电转换模块中，由于在真空结合过程中粘合剂层膨胀，因此观察到粘合层的突出(比较例1)。
在生产过程中，突出的粘合剂层和密封膜倾向于剥离，这导致密封损坏。通常，通过增加密封线宽度或将密封膜带入内部，光电转换层的有效电力生成面积比被减少。因此，实施例3至6的光电转换模块采取措施，以通过封闭的密封膜的量来减小密封线宽度。
更具体地，在实施例3至6的光电转换模块中，当密封线宽度(密封构件在圆周方向上的厚度)为0.6mm至1.5mm时，有效电力生成面积比好。另一方面，密封线宽度(密封构件的周向厚度)为0.2mm的光电转换模块的生产率差(比较例1)。
此外，通过对密封膜的边缘部分进行圆形斜切，密封膜除密封部分外的剥离变得容易，并且生产率大大提高(实施例5)。
作为比较例2中的第二电极的银纳米线具有高透水性，并且由于树脂溢出而容易受到水渗透的影响，从而导致密封性能显著下降。
例如，本发明的实施方式如下。
<1>一种光电转换元件，其中依次层压第一基板、第一电极、光电转换层、第二电极和第二基板，所述光电转换元件包括：
粘合剂层，所述粘合剂层至少围绕所述光电转换层，
其中，在平面图中，在所述粘合剂层的外边缘和所述第一基板的外边缘之间形成围绕所述粘合剂层的外边缘的间隙。
<2>根据<1>的光电转换元件，
其中，在平面图中，在所述间隙的所述粘合剂层的外边缘和所述第一基板的外边缘之间的间隔为0.01mm或更大。
<3>根据权利要求1或2所述的光电转换元件，
其中所述粘合剂层在周向上的厚度为0.2mm或更大。
<4>根据<1>至<3>中任一项的光电转换元件，
其中所述第二基板由所述粘合剂层的一部分组成，并且
其中所述第二基板的边缘部分是弯曲的。
<5>根据<1>至<4>中任一项的光电转换元件，
其中所述粘合剂层由压敏粘合剂形成。
<6>根据<1>至<5>中任一项的光电转换元件，
其中所述粘合剂层包含吸湿剂。
<7>根据<1>至<6>中任一项的光电转换元件，
其中在所述第二电极和所述第二基板之间设置有电极保护层。
<8>根据<7>的光电转换元件，
其中所述电极保护层包含具有硅烷结构的氟化合物。
<9>根据<1>至<8>中任一项的光电转换元件，
其中所述光电转换层包括电子传输层和空穴传输层，所述电子传输层具有光敏化合物。
<10>根据<1>至<9>中任一项的光电转换元件，
其中所述第二基板由金属膜形成。
<11>一种光电转换元件模块，其包括<1>至<10>中任一项的光电转换元件。
尽管上文已经描述了本发明的实施方式，但本发明不限于具体实施方式，并且在权利要求中描述的本发明范围内可以进行各种修改和改进。
本申请基于向日本专利局于2021年10月29日提交的日本专利申请号2021-177553和2022年10月19日提交的日本专利申请号2022-167661并要求它们的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

Claims (11)

1.一种光电转换元件，其中依次层压第一基板、第一电极、光电转换层、第二电极和第二基板，所述光电转换元件包括：
粘合剂层，所述粘合剂层至少围绕所述光电转换层，
其中，在平面图中，在所述粘合剂层的外边缘和所述第一基板的外边缘之间形成围绕所述粘合剂层的外边缘的间隙。
2.根据权利要求1所述的光电转换元件，
其中，在平面图中，在所述间隙的所述粘合剂层的外边缘和所述第一基板的外边缘之间的间隔为0.01mm或更大。
3.根据权利要求1所述的光电转换元件，
其中所述粘合剂层在周向上的厚度为0.2mm或更大。
4.根据权利要求1所述的光电转换元件，
其中所述第二基板由所述粘合剂层的一部分组成，并且
其中所述第二基板的边缘部分是弯曲的。
5.根据权利要求1所述的光电转换元件，
其中所述粘合剂层由压敏粘合剂形成。
6.根据权利要求1所述的光电转换元件，
其中所述粘合剂层包含吸湿剂。
7.根据权利要求1所述的光电转换元件，
其中在所述第二电极和所述第二基板之间设置有电极保护层。
8.根据权利要求7所述的光电转换元件，
其中所述电极保护层包含具有硅烷结构的氟化合物。
9.根据权利要求1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，所述电子传输层具有光敏化合物。
10.根据权利要求1所述的光电转换元件，
其中所述第二基板由金属膜形成。
11.一种光电转换元件模块，其包括根据权利要求1至10中任一项所述的光电转换元件。
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