JP2008052936A - Photoelectric conversion element - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、作用極及び対極の2枚の電極から成る光電変換素子に関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion element comprising two electrodes, a working electrode and a counter electrode.
太陽電池に代表される光電変換素子は、クリーンなエネルギー源として期待されており、シリコン系のpn接合型太陽電池が既に実用化されている。しかしながら、シリコン系の太陽電池は、高純度材料を原料としたり、製造の際に1000[℃]程度の高温プロセスや真空プロセス等の高エネルギープロセスを必要としたりすることから、製造コストを低減することが大きな課題となっている。 A photoelectric conversion element typified by a solar cell is expected as a clean energy source, and a silicon-based pn junction solar cell has already been put into practical use. However, silicon-based solar cells use high-purity materials as raw materials or require high-energy processes such as a high-temperature process of about 1000 [° C.] or a vacuum process during manufacturing, thereby reducing manufacturing costs. This is a big issue.
このような背景から、近年、高純度材料や高エネルギープロセスを必要としない、固液界面に生じる電位勾配を利用して電荷分離を行う湿式太陽電池が注目を集めている。特に、半導体電極の表面に光を吸収する増感色素を吸着させ、半導体電極のバンドギャップ幅よりも長波長の可視光を増感色素で吸収させることにより変換効率の向上を狙った、いわゆる色素増感型の光電変換素子に関する研究が盛んに行われている(特許文献1参照)。
しかしながら、特許2664194号公報に示される上記従来例の光電変換素子にあっては、従来の色素増感型の光電変換素子の変換効率は1%程度と、シリコン系の太陽電池と比較すると低いものである。これの原因の一つに、図5に示すような既存の構造形態では、入射光100が対極101の反射面の外周部に鋭角で反射した結果、作用極102の外部に光の成分が漏れ、面積当りの光エネルギー変換効率が悪くなるということが考えられる。
However, in the conventional photoelectric conversion element disclosed in Japanese Patent No. 2664194, the conversion efficiency of the conventional dye-sensitized photoelectric conversion element is about 1%, which is lower than that of a silicon solar cell. It is. One reason for this is that in the existing structure as shown in FIG. 5, the
本願発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、光の吸収効率の向上を図り、面積当りの光エネルギー変換効率を向上可能な光電変換素子を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a photoelectric conversion element capable of improving the light absorption efficiency and improving the light energy conversion efficiency per area. .
上記課題を解決するために、本願請求項1記載の発明では、増感色素が担持された半導体層を付着した作用極である第一の電極と、半導体層に対向配置された第二の電極と、第一の電極と第二の電極により挟持されたヨウ素を含む電荷輸送層とを有し、第一の電極側から光が入射し、第二の電極が入射光を半導体層に反射する光電変換素子であって、半導体層に対向する第二の電極の面に、光が照射される略全面にわたる凹部を設け、この凹部の内周形状が底部へ近づくにつれて小さくなっていることを特徴としている。
In order to solve the above problems, in the invention according to
又、本願請求項2記載の発明では、上記請求項1記載の光電変換素子において、凹部の、第二の電極に直交する方向の断面形状が略台形状であることを特徴としている。
The invention according to
又、本願請求項3記載の発明では、上記請求項1記載の光電変換素子において、凹部の、第二の電極に直交する方向の断面形状が略円弧状であることを特徴としている。
The invention according to
又、本願請求項4記載の発明では、上記請求項1〜3のいずれか1項記載の光電変換素子において、半導体層が第二の電極側に突出し、半導体層の外周形状が第二の電極側の方向に近づくにつれて小さくなっていることを特徴としている。
Further, in the invention according to
本願請求項1記載の発明の光電変換素子においては、半導体層に対向する第二の電極の面に、光が照射される略全面にわたる凹部を設け、この凹部の内周形状が底部へ近づくにつれて小さくなっているため、第一の電極を透過した光が第二の電極の面に反射すると、半導体層の中心部に集光することとなる。よって、半導体層の外部に光の成分が漏れたり吸収されたりする事を防ぎ、入射光のエネルギー変換寄与率が上がり、太陽電池としての光エネルギー変換効率を向上させることができる。 In the photoelectric conversion element according to the first aspect of the present invention, a recess is provided on the surface of the second electrode facing the semiconductor layer over substantially the entire surface irradiated with light, and the inner peripheral shape of the recess approaches the bottom. Since it is small, when the light transmitted through the first electrode is reflected by the surface of the second electrode, it is collected at the center of the semiconductor layer. Therefore, it is possible to prevent light components from leaking or being absorbed outside the semiconductor layer, to increase the energy conversion contribution rate of incident light, and to improve the light energy conversion efficiency as a solar cell.
本願請求項2記載の発明の光電変換素子においては、特に、凹部の、第二の電極に直交する方向の断面形状が略台形状であるため、第一の電極を透過した光が第二の電極の面の外周部に対して鋭角に入射しても、半導体層の中心部に反射することができる。よって、半導体層の外部に光の成分が漏れたり吸収されたりする事を防ぎ、入射光のエネルギー変換寄与率が上がり、太陽電池としての光エネルギー変換効率を向上させることができる。 In the photoelectric conversion element according to the second aspect of the present invention, in particular, since the cross-sectional shape of the recess in the direction orthogonal to the second electrode is substantially trapezoidal, the light transmitted through the first electrode is the second Even if it is incident at an acute angle with respect to the outer peripheral portion of the electrode surface, it can be reflected to the central portion of the semiconductor layer. Therefore, it is possible to prevent light components from leaking or being absorbed outside the semiconductor layer, to increase the energy conversion contribution rate of incident light, and to improve the light energy conversion efficiency as a solar cell.
本願請求項3記載の発明の光電変換素子においては、特に、凹部の、第二の電極に直交する方向の断面形状が略円弧状であるため、第一の電極を透過した光は半導体層の中心部に集光し、光の吸収効率の向上を図れると共に、面積当りの光エネルギー変換効率の向上を図れる。更に、第一の電極を透過した光が中心部に集光するので半導体層の面積が小さくても機能上問題なく、用途に応じて半導体層の大きさを任意に変更することが可能となり、本光電変換素子を装着する条件に応じた構成が設計可能となる。
In the photoelectric conversion element of the invention according to
本願請求項4記載の発明の光電変換素子においては、特に、半導体層が第二の電極側に突出し、半導体層の外周形状が第二の電極側の方向に近づくにつれて小さくなっているので、第一の電極を透過して第二の電極の面に反射した光を第一の電極が再度吸収しようとする時に、半導体層が平面状である場合と比較して略直角に光を吸収できる。よって、第一の電極を透過して第二の電極の面に反射した光が第一の電極に対して乱反射することを極力抑える事ができ、光の吸収効率の向上に寄与し、更には光エネルギー変換効率を向上させることができる。
In the photoelectric conversion element of the invention according to
以下、本願発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the accompanying drawings.
図1は、本願請求項1、2に対応した第一の実施形態である光電変換素子を示している。
FIG. 1 shows a photoelectric conversion element according to a first embodiment corresponding to
この光電変換素子は、増感色素が担持された半導体層2を付着した作用極である第一の電極1と、半導体層2に対向配置された第二の電極3と、第一の電極1と第二の電極3により挟持されたヨウ素を含む電荷輸送層4とを有し、第一の電極1側から光が入射し、第二の電極3が入射光5を半導体層2に反射する光電変換素子であって、半導体層2に対向する第二の電極3の面に、光が照射される略全面にわたる凹部8を設け、この凹部8の内周形状が底部へ近づくにつれて小さくなっている。そして、凹部8の、第二の電極3に直交する方向の断面形状が略台形状である。
This photoelectric conversion element includes a
以下、この実施形態の光電変換素子をより具体的詳細に説明する。 Hereinafter, the photoelectric conversion element of this embodiment will be described in more detail.
この実施形態となる光電変換素子は、図1に示すように、第1の基板(図示せず)と第2の基板(図示せず)により電荷輸送層4を挟持した構成を有し、電荷輸送層4の外周部は封止材7により封止されている。第1の基板は、基材(図示せず)と、基材の表面上に形成された第一の電極1と、第一の電極1の表面上に形成された多孔質の半導体層2とを有し、半導体層2側において第2の基板と対向している。また第2の基板は、基材と、基材表面上に形成された第二の電極3とを有し、第二の電極3側において第1の基板と対向している。
As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion element according to this embodiment has a configuration in which a
上記電荷輸送層4は、固体電解質,正孔輸送有機化合物,又は電解質溶液により形成されている。電荷輸送層4を電解質溶液により形成した場合、電解質溶液は多孔質の半導体層2表面に確実に接触するので有効である。電解質を溶解するために使用される溶媒は酸化還元系構成物質を溶解してイオン伝導性に優れた化合物が好ましい。この場合、溶媒としては水性溶媒及び有機溶媒のいずれも使用できるが、酸化還元系構成物質をより安定化させるために有機溶媒を用いることが望ましい。
The
例えば、ジメチルカーボネート,ジエチルカーボネート,メチルエチルカーボネート,エチレンカーボネート,プロピレンカーボネート等のカーボネート化合物、酢酸メチル,プロピオン酸メチル,γ−ブチロラクトン等のエステル化合物、ジエチルエーテル,1,2−ジメトキシエタン,1,3−ジオキソシラン,テトラヒドロフラン,2−メチル−テトラヒドロフラン等のエーテル化合物、3−メチル−2−オキサゾジリノン,2−メチルピロリドン等の複素環化合物、アセトニトリル,メトキシアセトニトリル,プロピオニトリル等のニトリル化合物、スルフォラン,ジメチルスルフォキシド,ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性化合物等を例示することができる。これらはそれぞれ単独で用いることもできるし、2種類以上を混合して併用することもできる。中でも、エチレンカーボネート,プロピレンカーボネート等のカーボネート化合物、γ−ブチロラクトン、3−メチル−2−オキサゾジリノン,2−メチルピロリドン等の複素環化合物、アセトニトリル,メトキシアセトニトリル,プロピオニトリル、3−メトキシプロピオニトリル,吉草酸ニトリル等のニトリル化合物が好ましい。 For example, carbonate compounds such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, ester compounds such as methyl acetate, methyl propionate, γ-butyrolactone, diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, 1,3 -Ether compounds such as dioxosilane, tetrahydrofuran, 2-methyl-tetrahydrofuran, heterocyclic compounds such as 3-methyl-2-oxazodilinone, 2-methylpyrrolidone, nitrile compounds such as acetonitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, sulfolane, dimethylsulfone Examples include aprotic polar compounds such as foxoxide and dimethylformamide. These can be used alone or in combination of two or more. Among them, carbonate compounds such as ethylene carbonate and propylene carbonate, heterocyclic compounds such as γ-butyrolactone, 3-methyl-2-oxazodilinone and 2-methylpyrrolidone, acetonitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, 3-methoxypropionitrile, Nitrile compounds such as valeric nitrile are preferred.
また、電荷輸送層4としてイオン性液体を用いることも不揮発性,難燃性等の観点から有効である。なおこの場合、公知のイオン性液体全般を用いることができるが、イミダゾリウム系,ピリジン系,脂環式アミン系,脂肪族アミン系,及びアゾニウムアミン系のイオン性液体や、文献(欧州特許第718288号公報,国際特許出願95/18456号公報,電気化学第65巻11号923頁(1997年),J.Electrochem.Soc.143巻,10号,3099頁(1996年),Inorg.Chem.35巻,1168頁(1996年))に記載されたイオン性液体を用いることが望ましい。
It is also effective to use an ionic liquid as the
また、電荷輸送層4としてゲル化電解質又は高分子電解質を使用することもできる。ゲル化剤としては、ポリマー,ポリマー架橋反応等の手法を用いるゲル化剤,重合可能な多官能ポリマーによるゲル化剤,オイルゲル化剤等を例示することができる。ゲル化電解質及び高分子電解質としては、一般的に用いられているものを利用できるが、ポリフッ化ビニリデン等のフッ化ビリニデン系重合体,ポリアクリル酸等のアクリル酸系重合体,ポリアクリロニトリル等のアクリロニトリル系重合体,ポリエチレンオキシド等のポリエーテル系重合体,構造中にアミド構造を有する化合物を用いることが好ましい。
A gelled electrolyte or a polymer electrolyte can also be used as the
上記封止材7は熱可塑性樹脂により形成されている。封止材7として熱可塑性樹脂を用いることにより、電極部分と封止部分を近づけることが可能になるので、実装密度を上げる必要がある民生用途向けの素子等には有効である。なお、電極部分と封止材7の間隔は0[mm]でもよいし、場合によっては封止材7の一部が電極部分と重なっていてもよい。
The sealing
上記熱可塑性樹脂は、いわゆるホットメルト樹脂と同義であり、エチレン−酢酸ビニル共重合体,エチレン・α−オレフィン共重合体,エチレン−アクリル酸メチル共重合体,エチレン−アクリル酸エチル共重合体,エチレン−アクリル酸共重合体,エチレン−メタアクリル酸共重合体,線状低密度ポリエチレン,アクリル系樹脂,シリコーン系樹脂,アイオノマー樹脂のほか、ポリスチレン系,ポリオレフィン系,ポロジエン系,ポリエステル系,ポリウレタン系,フッ素樹脂系,ポリアミド系のエラストマー等の中から被着面の材質に応じて適宜選択して使用することができる。なお、熱可塑性樹脂の厚みは、特に限定されることはないが、10〜100[μm]の範囲内とすることが望ましい。 The thermoplastic resin is synonymous with so-called hot melt resin, and includes ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene / α-olefin copolymer, ethylene-methyl acrylate copolymer, ethylene-ethyl acrylate copolymer, Ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-methacrylic acid copolymer, linear low density polyethylene, acrylic resin, silicone resin, ionomer resin, polystyrene, polyolefin, porodiene, polyester, polyurethane , Fluororesin-based, polyamide-based elastomers and the like can be appropriately selected according to the material of the adherend surface. The thickness of the thermoplastic resin is not particularly limited, but is desirably in the range of 10 to 100 [μm].
上記第1の基板の基材は、ガラスやフィルム,セラミック,金属等により形成されている。第1の基板の基材を光入射基板として機能させる場合、第1の基板の基材は透明又は半透明であることが必要である。また、第1の基板の基材を可撓性のあるフィルムにより形成した方が素子に可撓性を付与できるので、高機能化の点で好ましい。また、第1の基板の基材を光入射基板として機能させるのであれば、第1の基板の基材のフィルムとしてニッケル,亜鉛,チタン等の金属箔を使用することができる。可撓性フィルムを第1の基板の基材として用いた場合、圧力を加えることで半導体層2を形成することができる。加圧の際に用いるプレスの種類については、平板プレスやロールプレス等、特に限定されることはないが、導電フィルムを第1の基板の基材に用いた場合には、ロールプレスはロール・トゥ・ロールで連続生産できるので好ましい。
The base material of the first substrate is formed of glass, film, ceramic, metal or the like. When the base material of the first substrate is caused to function as a light incident substrate, the base material of the first substrate needs to be transparent or translucent. In addition, it is preferable to form the base material of the first substrate with a flexible film since flexibility can be imparted to the element. If the base material of the first substrate is to function as a light incident substrate, a metal foil such as nickel, zinc, titanium, or the like can be used as the base material film of the first substrate. When a flexible film is used as the base material of the first substrate, the
上記第一の電極1の表面抵抗は、低い程よく、好ましくは200[Ω/□]以下、より好ましくは50[Ω/□]以下である。下限は特に制限しないが通常0.1[Ω/□]である。第一の電極1の光透過率は、高い程よく、好ましくは50[%]以上、より好ましくは80[%]以上である。第一の電極1の膜厚は0.1〜10[μm]の範囲内にあることが望ましい。この範囲内であれば、均一な膜厚の電極膜を形成することができると共に、光透過性が低下せず、十分な光を半導体層2に入射させることができる。
The surface resistance of the
上記半導体層2は、粒径が5〜1000[nm]の範囲内にある半導体粒子により形成されている。粒径が5〜1000[nm]の範囲内にある半導体粒子を用いることにより、半導体層2の細孔径が適切な孔径になり、半導体層2の中に電解質が十分に浸透して優れた光電変換特性を得ることができる。また、半導体層2の膜厚は0.1〜100[μm]の範囲内にあることが望ましい。この範囲内であれば、十分な光電変換効果が得られ、また可視光及び近赤外光に対する透過性が悪化することがない。半導体層2は、ドクターブレードやバーコータ等を用いる塗布方法,スプレー法,ディップコーティング法,スクリーン印刷法,スピンコート法等の公知の方法を用いて半導体粒子とバインダーの混合溶液を第一の電極1の表面に塗布した後、第1の基板の基材がガラス基板であれば500[℃]前後で加熱焼成し、第1の基板の基材がフィルム基板であればプレス機で圧力を加えることにより形成することができる。
The
上記半導体材料としては、Cd,Zn,In,Pb,Mo,W,Sb,Bi,Cu,Hg,Ti,Ag,Mn,Fe,V,Sn,Zr,Sr,Ga,Si,Cr等の金属元素の酸化物、SrTiO3,CaTiO3等のペロブスカイト、CdS,ZnS,In2S3,PbS,Mo2S,WS2,Sb2S3,Bi2S3,ZnCdS2,Cu2S等の硫化物、CdSe,In2Se3,WSe2,HgS,PbSe,CdTe等の金属カルコゲナイド、GaAs、Si、Se、Cd2P3、Zn2P3、InP、AgBr、PbI2、HgI2、BiI3を例示することができる。また、上記半導体材料から得らばれる少なくとも一種以上を含む複合体、例えば、CdS/TiO2,CdS/AgI,Ag2S/AgI,CdS/ZnO,CdS/HgS,CdS/PbS,ZnO/ZnS,CdS/HgS,CdSx/CdSe1-x,CdSx/Te1-x,CdSex/Te1-x,ZnS/CdSe,ZnSe/CdSe,CdS/ZnS,TiO2/Cd3P2,CdS/CdSe/CdyZn1-yS,CdS/HgS/Cds等を例示することができる。中でもTiO2は、電解液中への光溶解の回避と高い光電変換特性の点で好ましい。
Examples of the semiconductor material include metals such as Cd, Zn, In, Pb, Mo, W, Sb, Bi, Cu, Hg, Ti, Ag, Mn, Fe, V, Sn, Zr, Sr, Ga, Si, and Cr. Elemental oxides, perovskites such as SrTiO 3 , CaTiO 3 , CdS, ZnS, In 2 S 3 , PbS, Mo 2 S, WS 2 , Sb 2 S 3 , Bi 2 S 3 , ZnCdS 2 , Cu 2 S, etc. Metal chalcogenides such as sulfides, CdSe, In 2 Se 3 , WSe 2 , HgS, PbSe, CdTe, GaAs, Si, Se, Cd 2 P 3 , Zn 2 P 3 , InP, AgBr, PbI 2 , HgI 2 , BiI 3 can be exemplified. Further, a composite containing at least one or more kinds obtained from the semiconductor material, for example, CdS / TiO 2 , CdS / AgI, Ag 2 S / AgI, CdS / ZnO, CdS / HgS, CdS / PbS, ZnO / ZnS, CdS / HgS, CdS x / CdSe 1-x, CdS x / Te 1-x, CdSe x / Te 1-x, ZnS / CdSe, ZnSe / CdSe, CdS / ZnS,
上記半導体層2が担持する増感色素としては、従来の色素増感型光電変換素子において常用されている色素であれば全て使用することができる。具体的には、RuL2(H2O)2タイプのルテニウム−シス−ジアクア−ビピリジル錯体、ルテニウム−トリス(RuL3),ルテニウム−ビス(RuL2),オスニウム−トリス(OsL3),オスニウム−ビス(OsL2)タイプの遷移金属錯体、亜鉛−テトラ(4−カルボキシフェニル)ポルフィリン、鉄−エキサシアニド錯体、フタロシアニン等を例示することができる。また、有機色素としては、9−フェニルキサンテン系色素,クマリン系色素,アクリジン系色素,トリフェニルメタン系色素,テトラフェニルメタン系色素,キノン系色素,アゾ色素,インジゴ系色素,シアニン系色素,メロシアニン系色素,キサンテン色素等を例示することができる。中でも、ルテニウム−ビス(RuL2)誘導体は可視光域で広い吸収スペクトルを有するため特に好ましい。
As the sensitizing dye carried by the
上記半導体層2に増感色素を担持させる方法としては、例えば増感色素を溶かした溶液に第1の基板を侵漬させる方法が挙げられる。この溶液の溶媒としては、水,アルコール,トルエン,ジメチルホルムアミド等、増感色素を溶解可能なものであれば全て使用することができる。また侵漬方法として、増感色素溶液に第1の基板を一定時間侵漬させている時に加熱環流したり、超音波を印加したりすることもできる。半導体層2への色素担持後、担持せずに半導体層2に残ってしまった増感色素を取り除くために、アルコールで洗浄又は加熱環流することが望ましい。半導体層2への増感色素の担持量は、1×10-8〜1×10-6[mol/cm2]、より好ましくは0.1×10-7〜9.0×10-7[mol/cm2]の範囲内にあることが望ましい。この範囲内であれば、経済的、且つ、十分に光電変換効率向上を期待することができる。
Examples of the method of supporting the sensitizing dye on the
上記第2の基板の基材は、第1の基板の基材と同じ材料を使用することができる。第1の基板の基材の一方の表面に成膜される第一の電極1は、光電変換素子の負極として機能し、金属で形成されるか、フィルム上に導電材層を積層することにより形成される。導電材としては、白金,金,銀,銅,アルミニウム,ロジウム,インジウム等の金属、炭素、インジウム−スズ複合酸化物,アンチモンをドープした酸化スズ,フッ素をドープした酸化スズ等の導電性金属酸化物、これら酸化物の複合体、これら酸化物上に酸化シリコン,酸化スズ,酸化チタン,酸化ジルコニウム,酸化アルミニウム等をコートした材料を例示することができる。
The base material of the second substrate can use the same material as the base material of the first substrate. The
上記第二の電極3は光電変換素子の正極として機能し、増感色素が担持された半導体層2が被着される側の第一の電極1と同様に形成することができる。第二の電極3としては、光電変換素子の正極として効率よく作用させるために、電解質の還元体に電子を与える触媒作用を有する素材を使用することが望ましい。このような素材としては、白金,金,銀,銅、アルミニウム,ロジウム,インジウム等の金属、グラファイト,カーボンナノチューブ,白金を担持したカーボン等の炭素材料、インジウム−スズ複合酸化物,アンチモンをドープした酸化スズ,フッ素をドープした酸化スズ等の導電性金属酸化物、ポリエチレンジオキシチオフェン,ポリピロール,ポリアニリン等の導電性高分子を例示することができ、中でも、白金,グラファイト,ポリエチレンジオキシチオフェン等が特に好ましい。
The
第二の電極3の半導体層2に対向する面には、全面にわたる凹部8が設けられ、この凹部8の内周形状が底部へ近づくにつれて小さくなっている。そして、凹部8の、第二の電極3に直交する方向の断面形状は略台形状となっている。
The surface of the
したがって、この実施形態の光電変換素子においては、凹部8の、第二の電極3に直交する方向の断面形状が略台形状であるため、第一の電極1を透過した光が第二の電極3の面の外周部に対して鋭角に入射しても、半導体層2の中心部に反射することができる。よって、半導体層2の外部に光の成分が漏れたり吸収されたりする事(例えば、半導体層2と封止材7との間の部分から漏れる事がある)を防ぎ、入射光5のエネルギー変換寄与率が上がり、太陽電池としての光エネルギー変換効率を向上させることができる。
Therefore, in the photoelectric conversion element of this embodiment, since the cross-sectional shape of the
図2、3は、本願請求項1、3に対応した第二の実施形態である光電変換素子を示している。
2 and 3 show a photoelectric conversion element which is a second embodiment corresponding to
なお、ここでは、上記第一の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項(構成、作用効果等)については、上記第一の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。 Here, only matters different from those in the first embodiment will be described, and other matters (configuration, operational effects, and the like) are the same as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
この光電変換素子は、凹部8の、第二の電極3に直交する方向の断面形状が略円弧状である。
In this photoelectric conversion element, the cross-sectional shape of the
したがって、この実施形態の光電変換素子においては、凹部8の、第二の電極3に直交する方向の断面形状が略円弧状であるため、第一の電極1を透過した光は半導体層2の中心部に集光し、光の吸収効率の向上を図れると共に、面積当りの光エネルギー変換効率の向上を図れる。更に、第一の電極1を透過した光が中心部に集光するので半導体層2の面積が小さくても機能上問題なく、用途に応じて半導体層2の面積を任意に変更することが可能となり、本光電変換素子を装着する条件に応じた構成が設計可能となる。(図3を参照)
図4は、本願請求項1、3、4に対応した第三の実施形態である光電変換素子を示している。
Therefore, in the photoelectric conversion element of this embodiment, since the cross-sectional shape of the
FIG. 4 shows a photoelectric conversion element according to a third embodiment corresponding to
なお、ここでは、上記第二の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項(構成、作用効果等)については、上記第一の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。 Here, only matters different from those in the second embodiment will be described, and other matters (configuration, operational effects, and the like) are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof will be omitted.
この光電変換素子は、第二の電極3側に突出している半導体層2の外周形状が突出方向へ近づくにつれて小さくなっている。
This photoelectric conversion element becomes smaller as the outer peripheral shape of the
したがって、この実施形態の光電変換素子においては、第一の電極1を透過して第二の電極3の面に反射した光6を第一の電極1が再度吸収しようとする時に、半導体層2が平面状である場合と比較して略直角に光を吸収できる。よって、第一の電極1を透過して第二の電極3の面に反射した光6が第一の電極1に対して乱反射することを極力抑える事ができ、光の吸収効率の向上に寄与し、更には光エネルギー変換効率を向上させることができる。
Therefore, in the photoelectric conversion element of this embodiment, when the
以上、本願発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本願発明の開示の一部をなす論述及び図面により本願発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本願発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。 As mentioned above, although the embodiment to which the invention made by the inventors of the present application is applied has been described, the present invention is not limited by the description and the drawings that constitute a part of the disclosure of the present invention according to this embodiment. That is, it should be added that other embodiments, examples, operation techniques, and the like made by those skilled in the art based on the above embodiments are all included in the category of the present invention.
1 第一の電極
2 半導体層
3 第二の電極
4 電荷輸送層
5 入射光
6 反射光
7 封止材
8 凹部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006225629A JP2008052936A (en) | 2006-08-22 | 2006-08-22 | Photoelectric conversion element |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2006225629A JP2008052936A (en) | 2006-08-22 | 2006-08-22 | Photoelectric conversion element |
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ID=39236808
Family Applications (1)
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-
2006
- 2006-08-22 JP JP2006225629A patent/JP2008052936A/en not_active Ceased
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