JP2013143334A - 光電変換素子、光電変換素子モジュール、光電変換素子モジュールの製造方法、電子機器および建築物 - Google Patents

Abstract

【課題】色素増感太陽電池などの色素増感光電変換素子を用いた半透過型の光電変換素子モジュールの発電量を低コストにできる増加させることができる光電変換素子モジュールを提供する。
【解決手段】半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０は、互いに離れて配置された複数の色素増感光電変換素子１０を有する。色素増感光電変換素子１０は、透明導電性基板３の一方の主面に設けられた多孔質電極４と対極７との間に電解質層８を有する。透明導電性基板３の端面は光の透過率が９０％以上となるように平滑化されている。互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子１０の間の部分には、垂直導光スペーサ２９および水平導光スペーサ３０を有する。
【選択図】図１２

Description

本開示は、光電変換素子、光電変換素子モジュール、光電変換素子モジュールの製造方法、電子機器および建築物に関する。本開示は、より詳細には、例えば色素増感太陽電池モジュールに適用して好適な光電変換素子モジュールおよびその製造方法ならびに光電変換素子モジュールを用いる電子機器および建築物に関するものである。

太陽光を電気エネルギーに変換する光電変換素子である太陽電池は太陽光をエネルギー源としているため、地球環境に対する影響が極めて少なく、より一層の普及が期待されている。

従来より、太陽電池としては、単結晶または多結晶のシリコンを用いた結晶シリコン系太陽電池および非晶質（アモルファス）シリコン系太陽電池が主に用いられている。

一方、１９９１年にグレッツェルらが提案した色素増感太陽電池は、高い光電変換効率を得ることができ、しかも従来のシリコン系太陽電池とは異なり製造の際に大掛かりな装置を必要とせず、低コストで製造することができることなどにより注目されている（例えば、非特許文献１参照。）。

この色素増感太陽電池は、一般的に、光増感色素を結合させた酸化チタンなどからなる多孔質電極と白金などからなる対極とを対向させ、それらの間に電解液からなる電解質層が充填された構造を有する。電解液としては、ヨウ素やヨウ化物イオンなどの酸化還元種を含む電解質を溶媒に溶解したものが多く用いられる。

ところで、一般的に、太陽電池の実際の使用においては複数の太陽電池を組み合わせた形態であるモジュールという単位で使用されることが一般的である。太陽電池モジュールは、例えば、建築物や電子機器などに装備し使用される。太陽電池モジュールの設置は、太陽電池の発電特性から、一般には、建築物の屋根の上などの直射日光が垂直に当たる場所などに限られていた。しかし、近年では、低照度および／または低入射角の光であっても発電特性に優れた太陽電池が登場しており、これにより、ビルディングの壁面、マンションなどのベランダなどに太陽電池モジュールを設置することが可能となってきている。このように設置される太陽電池モジュールは建材一体型と呼ばれている。

この建材一体型の太陽電池モジュールの中でも、近年では、太陽電池セルを透明なガラスで挟み込み、さらに、太陽電池セルと太陽電池セルとの間隔を広くとり、その間隔を光透過可能とした半透過型の太陽電池モジュールとして設置されることが多くなってきた。半透過型の太陽電池モジュールとすることで室内への採光が可能となるので、窓などの採光部などにも設置が可能となり広く普及が期待されている。図２３Ａに一般的な半透過型の太陽電池モジュールの一例である平面図を、図２３Ｂに図２３ＡのＡ−Ａ線に沿っての断面図を示す。図２３ＡおよびＢに示すように、第１の透明板１０１と第２の透明板１０２に挟み込まれる形態で複数の太陽電池１０３が配置され、これらの太陽電池１０３が配線材１０４により互いに電気的に接続されている。互いに隣接する二つの太陽電池１０３の間には大きな隙間があるが、この隙間は光が透過可能に構成されており、この部分が採光部１０５となる。

また、一般的に、太陽電池モジュールの能力を表す指標として発電効率が挙げられる。これは単位面積当たりの発電電力を表すものである。このとき、一つのモジュールを構成するに際して、モジュール面積のうち発電に寄与する部分ができるだけ多い方が発電効率の向上を図る上では有利となる。

このため、発電に寄与しない領域である採光部１０５を有する半透過型の太陽電池モジュールは、採光部１０５を有しない一般的な太陽電池モジュールと比較して発電効率が小さい。特に、室内への採光量を増やすためにモジュール面のうちの採光部１０５の面積の割合を大きくすると、発電効率は著しく落ちることとなる。一方、発電効率を向上させるためにモジュール面のうちの太陽電池１０３の面積の割合を大きくすると、今度は室内への採光が十分ではなくなる。このように、従来においては、発電効率が太陽電池のモジュール面における発電量のみで決定されていたので、半透過型の太陽電池モジュールの光の透過率と発電効率とはトレードオフの関係が存在するという問題があった。また、一般的な太陽電池モジュールにおいても隣接する太陽電池同士をタブ線などで接続するので、隣接する太陽電池の間にはどうしても隙間が生じ、この隙間が発電無効領域となっていた。

また、建材一体型の太陽電池モジュールにあっては、建物の外壁面などに固定されて設置されるので、太陽光が時刻、季節、天候などにより光量や入射角が変化することで発電効率が低下するという問題があった。

特開Ｈ１０−２７０７４０号公報 特開２００６−４６００１号公報

Nature,353,p.737-740,1991

これらの問題を解決するために、太陽光の光量や入射角が、が時刻、季節、天候などにより変化しても太陽電池のモジュール面に効率よく光が到達するように太陽電池モジュール面上に集光装置を設ける方法が提案されている（例えば、引用文献１および２参照。）。しかしながら、このような集光装置を設ける方法は、モジュール面の全面に集光装置が設けられるので、太陽電池モジュールの重量の大幅な増加を招くという問題があった。また、太陽電池のモジュール面に鋭利な突起物である集光装置を設けることは建材一体型の太陽電池モジュールを窓などに設置し利用するには安全性、意匠性などの点で問題があった。

そこで、本開示が解決しようとする課題は、色素増感太陽電池などの光電変換素子を用い、互いに隣接する光電変換素子との間に隙間を有する光電変換素子モジュールにおいて、簡易な方法で、発電量の大幅な増加を図ることができる光電変換素子モジュールおよびその製造方法を提供することである。

本開示が解決しようとする他の課題は、色素増感太陽電池などの光電変換素子を用いた光電変換素子モジュールの発電に寄与する有効面積の大幅な増加を図ることができ、低コストで製造可能な光電変換素子モジュールおよびその製造方法を提供することである。

本開示が解決しようとするさらに他の課題は、上記のように優れた光電変換素子モジュールを用いた高性能の電子機器を提供することである。

本開示が解決しようとするさらに他の課題は、上記のような優れた光電変換素子モジュールを用いた建築物を提供することである。

上記課題を解決するために、本開示は、
１つの面上に配置された複数の光電変換素子を有し、
上記複数の光電変換素子のうちの少なくとも互いに隣接する二つの光電変換素子は、
透明基板と、
上記透明基板上に設けられた多孔質電極と、
対極と、
上記多孔質電極と上記対極との間に設けられた電解質層とを有し、
上記互いに隣接する二つの光電変換素子の間の少なくとも一部に、入射光を上記光電変換素子の端面に導く導光体を有する光電変換素子モジュールである。

また、本開示は、
１つの面上に配置された複数の光電変換素子を有し、
上記複数の光電変換素子のうちの少なくとも互いに隣接する二つの光電変換素子は、
透明基板と、
上記透明基板上に設けられた多孔質電極と、
対極と、
上記多孔質電極と上記対極との間に設けられた電解質層とを有する光電変換素子モジュールを製造する場合に、
上記光電変換素子を、１つの面上に上記透明基板の端面が互いに対向するように配置し、
互いに隣接する二つの光電変換素子の間の少なくとも一部に、上記光電変換素子の端面に入射光を導光可能に導光体を配置する光電変換素子モジュールの製造方法である。

また、本開示は、
少なくとも一つの光電変換素子モジュールを有し、
上記光電変換素子モジュールが、
１つの面上に配置された複数の光電変換素子を有し、
上記複数の光電変換素子のうちの少なくとも互いに隣接する二つの光電変換素子は、
透明基板と、
上記透明基板上に設けられた多孔質電極と、
対極と、
上記多孔質電極と上記対極との間に設けられた電解質層とを有し、
上記互いに隣接する二つの光電変換素子の間の少なくとも一部に、入射光を上記光電変換素子の端面に導く導光体を有するものである電子機器である。

また、本開示は、
少なくとも一つの光電変換素子モジュールを有し、
上記光電変換素子モジュールが、
１つの面上に配置された複数の光電変換素子を有し、
上記複数の光電変換素子のうちの少なくとも互いに隣接する二つの光電変換素子は、
透明基板と、
上記透明基板上に設けられた多孔質電極と、
対極と、
上記多孔質電極と上記対極との間に設けられた電解質層とを有し、
上記互いに隣接する二つの光電変換素子の間の少なくとも一部に、入射光を上記光電変換素子の端面に導く導光体を有するものである建築物である。

本開示において、光電変換素子の形状は、典型的には、主面が長方形の平面形状、垂直断面が長方形の直方体形状であることが好ましいが、これに限定されるものではなく、光電変換素子の主面の形状は、ｎ角形（ｎ≧３）、円形などの平面形状、曲面形状などであってもよく、ｎ角形（ｎ≧３）であれば、例えば、三角形、長方形、正方形、台形、平行四辺形などが挙げられ、円形であれば、例えば、真円形、楕円形などが挙げられる。また、光電変換素子の垂直断面の形状は、ｎ角形（ｎ≧３）、円形などであってもよく、ｎ角形（ｎ≧３）であれば、例えば、三角形、長方形、正方形、台形、平行四辺形などが挙げられ、円形であれば、例えば、真円形、楕円形などが挙げられる。これらの主面形状、断面形状を有する形状としては、柱形、錐形、錐台などが挙げられるが、光電変換素子の形状は上記に挙げたものに限定されるものではなく、上記に挙げた形状を適宜組み合わせることができる。

光電変換素子は、典型的には、多孔質電極に光増感色素が結合（吸着）した色素増感光電変換素子である。この場合、光電変換素子の製造方法は、多孔質電極に光増感色素を結合（吸着）させる工程を有する。この多孔質電極は、典型的には、半導体からなる微粒子により構成される。半導体は、好適には、酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）、取り分けアナターゼ型のＴｉＯ₂ を含む。

多孔質電極としては、いわゆるコア−シェル構造の微粒子により構成されたものを用いてもよい。この多孔質電極としては、好適には、金属からなるコアとこのコアを取り巻く金属酸化物からなるシェルとからなる微粒子により構成されたものが用いられる。このような多孔質電極を用いると、この多孔質電極と対極との間に電解質層を設けた場合、電解液の電解質が、金属からなるコアと金属酸化物からなるシェルとからなる微粒子の金属からなるコアと接触することがないことから、電解質による多孔質電極の溶解を防止することができる。このため、金属からなるコアと金属酸化物からなるシェルとからなる微粒子のコアを構成する金属として、従来使用が困難であった、表面プラズモン共鳴の効果が大きい金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）などを用いることができ、光電変換において表面プラズモン共鳴の効果を十分に得ることができる。また、電解液の電解質としてヨウ素系の電解質を用いることができる。金属からなるコアと金属酸化物からなるシェルとからなる微粒子のコアを構成する金属としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）などを用いることもできる。金属からなるコアと金属酸化物からなるシェルとからなる微粒子のシェルを構成する金属酸化物としては、使用する電解質に溶解しない金属酸化物が用いられ、必要に応じて選ばれる。このような金属酸化物としては、好適には、酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）、酸化スズ（ＳｎＯ₂ ）、酸化ニオブ（Ｎｂ₂ Ｏ₅ ）および酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる群より選ばれた少なくとも一種の金属酸化物が用いられるが、これらに限定されない。例えば、酸化タングステン（ＷＯ₃ ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ₃ ）などの金属酸化物を用いることもできる。微粒子の粒径は適宜選ばれるが、好適には１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。また、微粒子のコアの粒径も適宜選ばれるが、好適には１ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。

透明基板としては、光が透過しやすい材質と形状のものであれば特に限定されるものではなく、種々の材料を用いることができるが、特に可視光の透過率が高い基板材料を用いることが好ましい。また、色素増感光電変換素子に外部から侵入しようとする水分やガスを阻止する遮断性能が高く、耐溶剤性や耐候性に優れている材料が好ましい。透明基板の材料としては、透明無機材料、透明プラスチックなどであって、透明無機材料であれば、例えば、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、リン酸ガラス、ソーダガラスなどが挙げられ、透明プラスチックであれば、例えば、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタラート、ポリブチレンテレフタラート、アセチルセルロース、テトラアセチルセルロース、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ブロム化フェノキシ、アミド類、ポリエーテルイミドなどのポリイミド類、ポリスチレン類、ポリアリレート類、ポリエステルスルホンなどのポリスルホン類、ポリオレフィン類などが挙げられる。また、透明基板の厚さは特に制限されないが、１ｍｍ以上６ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以上５ｍｍ以下であることがより好ましく、３ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが最も好ましいが、光の透過率や、光電変換素子内外を通過する光を遮断する性能を勘案して、適宜選択することができる。

透明基板は、色素増感光電変換素子の側面に入射する光を積極的に取り込むために主面および端面のうち少なくとも一面において光の透過率が高くなるように構成することが好ましい。透明基板の主面における光の透過率は９０％以上であることが好ましく、９３％以上がより好ましく、９５％以上であることが最も好ましい。また、透明基板の端面における光の透過率は９０％以上であることが好ましく、９３％以上がより好ましく、９５％以上であることが最も好ましい。また、上述した透過率は可視光透過率であることが好ましく、また、光の波長５５０ｎｍにおける透過率であることがより好ましい。さらに、色素増感光電変換素子の特性低下を抑制するために、透明基板の光入射面においては、光の波長が４００ｎｍ未満の紫外線については透過しない事が望ましく、その透過率は１０％未満であることが好ましい。この光入射面における紫外線透過の抑制は、具体的には、透明基板に紫外線遮断剤を混合する方法、透明基板の光入射面に紫外線遮断材をコーティングする方法などが挙げられ、紫外線遮断材によって透明基板に入射した紫外線は吸収もしくは散乱される。紫外線遮断材としては、例えば、酸化セリウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化鉄、また、酸化ジルコニウム、マイカなどが挙げられるが、これらのものに限定されるものではない。また、透明基板の光入射面に紫外線遮断材をコーティングして製膜する場合にあっては、その膜厚は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることがより好ましく、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが最も好ましいが、このことに限定されるものではない。

透明基板の端面における光の透過率を向上させる方法としては、典型的には透明基板の端面の少なくとも一部を研磨し表面を平坦する方法が挙げられ、研磨には従来公知の方法が用いられるが、このことに限定されるものではない。また、透明基板の主面および端面の少なくとも一部には、表面反射を抑えて光の透過量を向上させるための処理を施すことが好ましい。表面処理は、具体的には、例えば、透明基板の主面に少なくとも一層の光反射防止膜を設ける方法などが挙げられる。光反射防止膜としては、具体的には、例えば、Ｔａ₂Ｏ₅膜、Ｓｉ₃Ｎ₄膜、Ａｌ₂О₃膜、ＭｇＦ₂膜、Ｌａ₂Ｏ₃膜、ＳｉＯ₂膜、ＳｎＯ₂膜、ＴｉＯ₂膜、Ｙ₂Ｏ₃膜、ＺｎＯ膜、ＺｒＯ₂膜、ＩＴＯ膜、ＦＴＯ膜、水晶膜などが挙げられるが、これらのものに限定されるものではない。また、光反射防止膜の膜厚は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることがより好ましく、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが最も好ましいが、このことに限定されるものではない。また、光反射防止膜に代えて表面反射を抑える加工が施されたフィルムなどを表面に貼りつけてもよい。また、透明基板の主面の少なくとも一部に、透明基板内部から外部へ出射する光を反射し、多孔質電極に導光する光反射膜を設けてもよい。光反射膜は、具体的には、各種の金属薄膜などが挙げられ、例えば、アルミニウム（Ａｌ）膜、Ａｇ膜、Ａｕ膜などが挙げられるが、これらのものに限定されるものではない。また、光反射膜の膜厚は１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることがより好ましく、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが最も好ましいが、このことに限定されるものではない。また、光反射膜に代えて、光反射率の高いフィルム、金属薄膜などを透明基板の側面の少なくとも一方に転写する方法、貼りつける方法などを用いてもよい。光反射防止膜および光反射膜の形成方法は、具体的には、例えば、スパッタリング法、各種のＣＶＤ法、蒸着法などの方法が挙げられるが、これらの方法に限定されるものではない。

導光体は、光を屈折、反射および散乱させる機能のうち少なくとも１つを有していれば、基本的にはどのようなものであってもよい。導光体を構成する材料は反射および／または屈折率を設計可能であるものが好ましく、具体的には、導光体の少なくとも一部が透明材料で構成されることが好ましい。透明材料は、具体的には、透明基板に用いられる材料と同様な特性を有するものが好ましく、接着などに使用する樹脂などに溶融しない耐溶剤性に優れている材料がより好ましく、透明基板として上記に挙げた材料を適宜選択することができるが、これらのものに限定されるものではなく、例えば、液体レンズなどを用いてもよい。また、導光体を、屈折率の高いコア層と屈折率の低いクラッド層とを複数組み合わせて形成することもできる。

また、導光体の形状は、光を屈折、反射および散乱させる機能のうち少なくとも１つを有していれば、基本的にはどのような大きさ、形状であってもよいが、導光体は、導光体が配置される面と交差する方向に平行な面を少なくとも１つ有することが好ましい。配置面と上記平行な面とがなす角は、２０°以上８０°以下が好ましく、３０°以上６０°以下であることがより好ましいが、これらには限定されず、光の照射条件によって適宜選択される。また、導光体は立体形状であることが好ましく、例えば、色素増感光電変換素子が長方形または正方形の平面形状を有する場合においては、色素増感光電変換素子の１辺に平行に延在する形状を有することが好ましく、さらに柱形状（長尺形状）であることがより好ましい。導光体は、具体的には、例えば、導光板、導光スペーサなどが挙げられる。導光体を導光板とする場合にあっては、その形状は、例えば、平板形状、曲板形状などが挙げられるが、これらのものに限定されるものではない。また、導光板の板厚は、基本的にはどのような厚さでもよく、互いに隣接する二つの光電変換素子の間の部分に形成される空間の大きさによって適宜設計されるが、導光板の板厚は、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。また、導光体を導光スペーサとする場合にあっては、その形状は、ｎ面体（ｎ≧３）、球体、楕円球体、部分球体、部分楕円球体、球面体、レンズ体、柱体、錐台などであって、柱体であれば、例えば、ｎ角柱形状（ｎ≧３）、円柱形状、楕円柱形状、部分円を底面とする柱体などが挙げられ、具体的には、断面形状が三角形または台形である柱体であるが、これに限定されるものではなく、上記挙げた形状の部分形状であってもよく、上記に挙げた形状を組み合わせた形状であってもよい。また、導光体は中実体であっても中空体であってもよい。導光体の中には、気体、液体、固体などのうちの少なくとも一つが封入されているものであってもよく、例えば、導光体内部に散乱体を設けることもできる。散乱体は、例えば、球状の固体散乱体、気泡などが挙げられるが、これらのものに限定されるものではない。また、導光体は単一に形成して構成されているものであっても、複数の導光体を組み合わせて１つの導光体として構成されているものであってもよい。また、屈折率が異なる導光体を組み合わせて導光体を構成してもよい。また、導光体の大きさは、基本的にはどのような大きさであってもよいが、互いに隣接する二つの光電変換素子の間の部分に形成される空間より小さいことが好ましく、例えば、互いに隣接する二つの光電変換素子と導光体が同一面上に配置される場合にあっては、導光体の配置面を底面とした時の高さが光電変換素子の厚さ以下であることが好ましい。

導光体は、入射光を上記光電変換素子の端面に導ければ、基本的にはどのように配置されていてもよいが、典型的には、複数の光電変換素子が配置された１つの面上と同一面上に配置される。複数の光電変換素子が配置された１つの面は、具体的には、平面、曲面などであるが、これらのものに限定されるものではない。また、複数の光電変換素子が配置された１つの面は可動面であってもよい。

光電変換素子モジュールは、最も典型的には、太陽電池モジュールとして構成される。ただし、光電変換素子モジュールは、太陽電池モジュール以外のもの、例えば光センサーモジュールなどであってもよい。

電子機器は、基本的にはどのようなものであってもよく、携帯型のものと据え置き型のものとの双方を含むが、具体例を挙げると、携帯電話、モバイル機器、ロボット、パーソナルコンピュータ、車載機器、各種家庭電気製品などである。この場合、光電変換素子は、例えばこれらの電子機器の電源として用いられる太陽電池である。

建築物は、典型的にはビルディング、特に、商業ビルディング、マンションなどの大型建築物であるが、これらには限定されず、外壁面を有する建築された構造物であれば、基本的にはどのようなものであってもよい。建築物は、具体的には、例えば、戸建住宅、アパート、駅舎、校舎、庁舎、遊歩道、競技場、球場、病院、教会、工場、倉庫、小屋、車庫、橋、固定遊具などが挙げられ、特に、少なくとも１つの窓部（例えばガラス窓）あるいは採光部を有する建築された構造物であることが好ましい。また、可動部を有する建築物であってもよく、具体的には、例えば、可動橋、天文台、観覧車、パラボラアンテナ、可動部を有する看板などが挙げられるが、建築物は、上記に挙げたものに限定されるものではない。

建築物に設けられる光電変換素子および／または複数の光電変換素子が電気的に接続されている光電変換素子モジュールのうち、窓部あるいは採光部などに設けられるものは、２枚の透明板の間に挟持し、必要に応じて固定して構成することが好適であって、典型的には、光電変換素子および／または光電変換素子モジュールを２枚のガラス板の間に組み込み必要に応じて固定することによって構成される。

また、本技術は、光電変換素子に入射する光の角度が経時的に変化する移動体などにも適用することができ、具体的には次の通りである。

すなわち、本開示は、
少なくとも一つの光電変換素子モジュールを有し、
上記光電変換素子モジュールが、
１つの面上に配置された複数の光電変換素子を有し、
上記複数の光電変換素子のうちの少なくとも互いに隣接する二つの光電変換素子は、
透明基板と、
上記透明基板上に設けられた多孔質電極と、
対極と、
上記多孔質電極と上記対極との間に設けられた電解質層とを有し、
上記互いに隣接する二つの光電変換素子の間の少なくとも一部に、入射光を上記光電変換素子の端面に導く導光体を有するものである移動体である。

移動体は、基本的にはどのようなものであってもよく、具体例を挙げると、自動車、トラック、バス、二輪車、三輪車、エレベーター、そり、ショッピングカート、鉄道、ケーブルカー、ロープウェイ、モノレール、リニアモーターカー、船舶、ホバークラフト、航空機、ヘリコプター、グライダー、気球、飛行船、ロケット、人工衛星、宇宙船、宇宙ステーションなどである。また、建設機械は、基本的にはどのようなものであってもよく、具体例を挙げると、ショベルカー、ブルドーザー、クレーン車、ロードローラー、掘削機などである。また、農業機械は、基本的にはどのようなものであってもよく、具体例を挙げると、耕耘機、トラクター、コンバイン、田植え機などであるが、移動体は上記に挙げたものに限定されるものではない。

また、本技術は、１つの面上に配置された複数の光電変換素子を有し、互いに隣接する二つの光電変換素子の間に、入射光を上記光電変換素子の端面に導く導光スペーサを有する場合に限定されない。すなわち、本技術は、１つの面上に配置された複数の光電変換素子を有する場合にあっても適用することができ、具体的には次の通りである。

すなわち、本開示は、
１つの面上に配置された複数の光電変換素子を有し、
上記複数の光電変換素子のうちの少なくとも互いに隣接する二つの光電変換素子は、
透明基板と、
上記透明基板上に設けられた多孔質電極と、
対極と、
上記多孔質電極と上記対極との間に設けられた電解質層とを有し、
上記互いに隣接する二つの光電変換素子のうち少なくとも一方は、上記透明基板の端面の光透過率が９０％以上である光電変換素子モジュールである。

また、本開示は、
１つの面上に配置された複数の光電変換素子を有し、上記複数の光電変換素子のうちの少なくとも互いに隣接する二つの光電変換素子は、透明基板と、透明基板上に設けられた多孔質電極と、対極と、上記多孔質電極と上記対極との間に設けられた電解質層とを有する光電変換素子モジュールを製造する場合に、
上記透明基板の端面を研磨することで平滑化し、光透過率を９０％にする光電変換素子モジュールの製造方法である。

また、本開示は、
透明基板と、
上記透明基板上に設けられた多孔質電極と、
対極と、
上記多孔質電極と上記対極との間に設けられた電解質層とを有し、
上記透明基板の端面の光透過率が９０％以上である光電変換素子である。

また、本開示は、
透明基板と、
透明基板上に設けられた多孔質電極と、
対極と、
上記多孔質電極と上記対極との間に設けられた電解質層とを有する光電変換素子を製造する場合に、
上記透明基板の端面を研磨することで平滑化し、光透過率を９０％にする光電変換素子の製造方法である。

また、本開示は、
少なくとも一つの光電変換素子モジュールを有し、
上記光電変換素子モジュールが、
１つの面上に配置された複数の光電変換素子を有し、
上記複数の光電変換素子のうちの少なくとも互いに隣接する二つの光電変換素子は、
透明基板と、
上記透明基板上に設けられた多孔質電極と、
対極と、
上記多孔質電極と上記対極との間に設けられた電解質層とを有し、
上記互いに隣接する二つの光電変換素子のうち少なくとも一方は、上記透明基板の端面の光透過率が９０％以上である電子機器である。

また、本開示は
少なくとも一つの光電変換素子モジュールを有し、
上記光電変換素子モジュールが、
１つの面上に配置された複数の光電変換素子を有し、
上記複数の光電変換素子のうちの少なくとも互いに隣接する二つの光電変換素子は、
透明基板と、
上記透明基板上に設けられた多孔質電極と、
対極と、
上記多孔質電極と上記対極との間に設けられた電解質層とを有し、
上記互いに隣接する二つの光電変換素子のうち少なくとも一方は、上記透明基板の端面の光透過率が９０％以上である建築物である。

また、本開示は
少なくとも一つの光電変換素子モジュールを有し、
上記光電変換素子モジュールが、
１つの面上に配置された複数の光電変換素子を有し、
上記複数の光電変換素子のうちの少なくとも互いに隣接する二つの光電変換素子は、
透明基板と、
上記透明基板上に設けられた多孔質電極と、
対極と、
上記多孔質電極と上記対極との間に設けられた電解質層とを有し、
上記互いに隣接する二つの光電変換素子のうち少なくとも一方は、上記透明基板の端面の光透過率が９０％以上である移動体である。

本開示によれば、色素増感太陽電池などの光電変換素子を用い、互いに隣接する光電変換素子との間に隙間を有する光電変換素子モジュールにおいて、発電量の大幅な増加を図ることができ、しかも低コストに製造することができる。そして、この優れた光電変換素子モジュールを用いることにより、高性能の電子機器および建築物を実現することができる。

第１の実施の形態による色素増感光電変換素子を示す断面図である。 第２の実施の形態による色素増感光電変換素子を示す断面図である。 実施例２の色素増感光電変換素子を示す平面図および断面図である。 実施例３の色素増感光電変換素子を示す平面図および断面図である。 実施例４の色素増感光電変換素子を示す平面図および断面図である。 実施例５の色素増感光電変換素子を示す平面図および断面図である。 第３の実施の形態による半透過型の色素増感光電変換素子モジュールを示す平面図および断面図である。 第３の実施の形態による半透過型の色素増感光電変換素子モジュールにおける互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子の間隔部を拡大して示す断面図である。 実施例７の半透過型の色素増感光電変換素子モジュールにおける互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子の間隔部を拡大して示す断面図である。 実施例８の半透過型の色素増感光電変換素子モジュールにおける互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子の間隔部を拡大して示す断面図である。 比較例２の半透過型の色素増感光電変換素子モジュールにおける互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子の間隔部を拡大して示す断面図である。 第４の実施の形態による半透過型の色素増感光電変換素子モジュールを示す平面図である。 第４の実施の形態による半透過型の色素増感光電変換素子モジュールを示す平面図である。 第４の実施の形態による半透過型の色素増感光電変換素子モジュールにおける互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子の間隔部を拡大して示す断面図である。 実施例１０の半透過型の色素増感光電変換素子モジュールにおける互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子の間隔部を拡大して示す断面図である。 実施例１１の半透過型の色素増感光電変換素子モジュールにおける互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子の間隔部を拡大して示す断面図である。 実施例１２の半透過型の色素増感光電変換素子モジュールにおける互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子の間隔部を拡大して示す断面図である。 実施例１３および実施例１４の半透過型の色素増感光電変換素子モジュールにおける互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子の間隔部を拡大して示す断面図である。 実施例１５および実施例１６の半透過型の色素増感光電変換素子モジュールにおける互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子の間隔部を拡大して示す断面図である。 実施例１７および実施例１８の半透過型の色素増感光電変換素子モジュールにおける互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子の間隔部を拡大して示す断面図である。 実施例１９および実施例２０の半透過型の色素増感光電変換素子モジュールにおける互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子の間隔部を拡大して示す断面図である。 実施例２１の半透過型の色素増感光電変換素子モジュールにおける互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子の間隔部を拡大して示す断面図である。 従来の半透過型の光電変換素子モジュールを示す平面図および断面図である。 従来の一般的な色素増感光電変換素子を示す平面図および断面図である。

本開示者らは、上述の課題を解決すべく鋭意研究を行った。その研究の過程において、本開示者らは、半透過型の光電変換素子モジュールにおいて、互いに隣接する光電変換素子の少なくとも一方を色素増感光電変換素子とし、この色素増感光電変換素子を、素子の端面に照射される光を素子内部に入射可能に構成すると、上記端面から入射した光を有効に発電利用することが可能となり、採光部における光の透過量を維持しつつも発電量の大幅な増加を図ることができることを見出した。以下にその概要を述べる。

光電変換素子の一つである色素増感光電変換素子は、太陽電池として利用すると、低照度、低入射角などであっても光電変換効率の低下が少ないという優れた特徴を有している。この特徴を生かし、特に、朝晩や季節により変化する太陽高度により生じる入射角に対して従来の太陽電池よりも多くの発電量を得ることができる。

図２４は一般的な色素増感光電変換素子２００を示す要部断面図である。
図２４に示すように、この色素増感光電変換素子２００においては、透明基板２０１上にＦＴＯ層からなる透明電極２０２が設けられている透明導電性基板２０３を有する。この透明導電性基板２０３の端面は無数の凹凸を有し曇りガラス状となっている。透明電極２０２上にはＴｉＯ₂焼結体で構成された多孔質電極２０４が設けられている。この多孔質電極２０４には一種又は複数種の光増感色素（図示せず）が結合している。一方、対向基板２０５の一主面上に触媒層２０６が設けられ対極２０７を構成している。そして、多孔質電極２０４と対極２０７との間にレドックス対としてＩ^-／Ｉ₃ ^- の酸化還元種を用いた電解液からなる電解質層２０８が充填され、これらの透明導電性基板２０３および対極２０７の外周部が封止体２０９で封止されている。

色素増感光電変換素子２００は透明基板２０１の外側の主面である光入射面から多孔質電極２０４内に光が入射すると、透明電極２０２を負極、対極２０７を正極とする電池として動作する。色素増感光電変換素子２００に入射する光のうち、発電に寄与するのは多孔質電極２０４に入射する光に限られる。多孔質電極２０４へは、透明基板２０１の主面から入射する光が最も多く供給される。そのため、発電に寄与する光の量を増加させるために、従来においては、透明基板１の光入射面を大きくする手法が主に用いられていた。

しかしながら、色素増感光電変換素子２００を互いに隣接する二つの光電変換素子として半透過型の光電変換素子モジュールを構成すると、上述したように光の透過率と発電効率とはトレードオフの関係が存在することとなる。そのため、色素増感光電変換素子２００内部への入射光の量を増加させるために上記光入射面を大きくする方法には、設置領域が限定されているなどの理由により限界がある。

本開示者らは考えた。半透過型の光電変換素子モジュールにおいて上記のトレードオフの関係を解決しつつ、半透過型の光電変換素子モジュール全体の発電量を増やす方法はないだろうか。

そこで本開示者らは、上述した色素増感光電変換素子２００の構造に注目し、特に、色素増感光電変換素子２００の素子厚について注目した。色素増感光電変換素子２００は、従来の太陽電池と比較して低コストな材料およびプロセスで構成可能であるという利点を有する一方で、上述したように、特に結晶系光電変換素子と比較して構造上セルが厚くなってしまうという不利な点も有する。

さらに、本開示者らは、色素増感光電変換素子２００の素子厚が大きくなってしまう要因として、構造上の点に加えて、透明導電性基板２０３の板厚が大きく関係していることも見出した。色素増感光電変換素子２００を構成する透明導電性基板２０３は素子の厚さや重量の問題から薄い方が好ましい。しかしながら、実際の実施などにおいて用いられる透明導電性基板２０３は、低コスト化や素子に一定の強度が必要であるなどの要求によって、総じて厚いものが用いられているのが現状である。透明導電性基板２０３の具体的な一例を挙げると、板厚が４ｍｍのＦＴＯ基板である。ＦＴＯ基板は、透明基板であるガラス板の一方の主面上の全面に透明電極であるＦＴＯ層が形成されている。このＦＴＯ基板の板厚うち、ＦＴＯ層の厚さは一般に数百ｎｍ程度であるので、ＦＴＯ基板の板厚の大部分は透明基板２０１であるガラス板が占めているといえる。

本開示者らは、この構造上のデメリットである透明基板２０１の大きな板厚について特に注目した。透明基板２０１が大きな板厚を有しているということは、主面に加えて端面からも多くの光が入射可能であると考えられる。しかしながら、一般に用いられている透明基板２０１の端面は、通常カットによって曇りガラス状の粗い切断面となっており、端面に入射する光の大部分は透明基板２０１内部に透過することなく、表面において拡散反射してしまう。そのため、透明基板２０１の端面をそのまま光入射面として利用するには非常に効率が悪いという問題があり、光を積極的に取り込むためには何らかの手段を追加する必要がある。

このように、この大きな板厚を有する透明基板２０１の側面を、光入射面として利用すれば、透明基板２０１の主面を大きくすることなくモジュール全体の発電量を増加させることができる。特に、半透過型の光電変換素子モジュールは、採光部を有するために素子側面からの光の入射が可能である。そこで、これらを組み合わせることで、半透過型の光電変換素子モジュールの上記のトレードオフの関係を解決しつつ、モジュール全体の発電量を増やすことができることを見出し、本技術を案出するに至った。

以下、発明を実施するための形態（以下「実施の形態」とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（色素増感光電変換素子およびその製造方法）
２．第２の実施の形態（色素増感光電変換素子およびその製造方法）
３．第３の実施の形態（色素増感光電変換素子モジュールおよびその製造方法）
４．第４の実施の形態（色素増感光電変換素子モジュールおよびその製造方法）

＜１．第１の実施の形態＞
［色素増感光電変換素子］
図１は第１の実施の形態よる色素増感光電変換素子１０を示す断面図である。
図１に示すように、この色素増感光電変換素子１０においては、透明基板１上に透明電極２が設けられた透明導電性基板３を有し、透明電極２上にはＴｉＯ₂焼結体で構成された多孔質電極４が設けられている。この多孔質電極４には一種又は複数種の光増感色素（図示せず）が結合している。一方、対向基板５の一主面上に触媒層６が設けられ対極７を構成している。そして、多孔質電極４と対極７との間にレドックス対としてＩ^-／Ｉ₃ ^- の酸化還元種を用いた電解液からなる電解質層８が充填され、これらの透明導電性基板３と対向基板５との間には封止体９が電解質層８を封止する形態で設けられている。透明導電性基板の端面の少なくとも一部は効率よく光が入射可能に研磨されている。透明導電性基板３は透明基板１の端面の少なくとも一部のみが研磨されているものであっても、透明導電性基板３の端面全体の少なくとも一部が研磨されているものであってもよい。また、透明基板１の端面および／または主面の少なくとも一部に光反射防止膜を設けてもよい。光反射防止膜は上記に挙げたものを適宜選択することができる。

透明基板１上に設けられる透明電極２は導電性の薄膜であって、シート抵抗が小さいほど好ましい。透明電極２のシート抵抗は、１Ω／□以上５００Ω／□以下であることが好適であって、１Ω／□以上１００Ω／□以下であることがさらに好適である。１００Ω／□を超えると透明電極２の内部抵抗が著しく上昇するからである。また薄膜である透明電極２の厚さは１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好適である。厚さが１００ｎｍよりも薄いと表面抵抗値および内部抵抗が上昇し、５００ｎｍを超えると透明電極２に亀裂が入りやすくなるためである。また、透明電極２を構成する材料としては公知の材料を用いることができ、必要に応じて選択される。典型的には金属酸化物であって、例えば、インジウム−スズ複合酸化物（ＩＴＯ）、フッ素がドープされた酸化スズ（ＩＶ）ＳｎＯ₂（ＦＴＯ）、酸化スズ（ＩＶ）ＳｎＯ₂、酸化亜鉛（ＩＩ）ＺｎＯ、インジウム−亜鉛複合酸化物（ＩＺＯ）などが挙げられる。ただし、透明電極２を構成する材料はこれらのものに限定されるものではなく、金属、鉱物の薄膜でもよく、金属の薄膜であれば、例えば、白金、金、銀、クロム、銅、タングステン、アルミニウムなどが挙げられる。また、上記で挙げたものの中から二種類以上を組み合わせて透明電極２とすることもできる。

多孔質電極４としては、典型的には、半導体微粒子を焼結させた多孔質半導体層が用いられる。光増感色素はこの半導体微粒子の表面に結合（吸着）している。半導体微粒子の材料としては、シリコンに代表される元素半導体、化合物半導体、ペロブスカイト構造を有する半導体などを用いることができる。これらの半導体は、光励起下で伝導帯電子がキャリアとなり、アノード電流を生じるｎ型半導体であることが好ましい。具体的には、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化タングステン（ＷＯ₃ ）、酸化ニオブ（Ｎｂ₂ Ｏ₅ ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ₃ ）、酸化スズ（ＳｎＯ₂ ）などの半導体が用いられる。これらの半導体の中でも、ＴｉＯ₂ 、取り分けアナターゼ型のＴｉＯ₂ を用いることが好ましい。ただし、半導体の種類はこれらに限定されるものではなく、必要に応じて、二種以上の半導体を混合または複合化して用いることができる。また、半導体微粒子の形態は粒状、チューブ状、棒状などのいずれであってもよい。

上記の半導体微粒子の粒径に特に制限はないが、一次粒子の平均粒径で１ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、特に好ましくは５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。また、半導体微粒子よりも大きいサイズの粒子を混合し、この粒子で入射光を散乱させ、量子収率を向上させることも可能である。この場合、別途混合する粒子の平均サイズは２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましいが、これに限定されるものではない。

多孔質電極４は、できるだけ多くの光増感色素を結合させることができるように、半導体微粒子からなる多孔質半導体層の内部の空孔に面する微粒子表面も含めた実表面積の大きいものが好ましい。このため、多孔質電極４を透明導電性基板３の上に形成した状態での実表面積は、多孔質電極４の外側表面の面積（投影面積）に対して１０倍以上であることが好ましく、１００倍以上であることがさらに好ましい。この比に特に上限はないが、通常１０００倍程度である。

一般に、多孔質電極４の厚さが増し、単位投影面積当たりに含まれる半導体微粒子の数が増加するほど、実表面積が増加し、単位投影面積に保持することができる光増感色素の量が増加するため、光吸収率が高くなる。一方、多孔質電極４の厚さが増加すると、光増感色素から多孔質電極４に移行した電子が透明導電性基板３に達するまでに拡散する距離が増加するため、多孔質電極４内での電荷再結合による電子の損失も大きくなる。従って、多孔質電極４には好ましい厚さが存在するが、この厚さは一般的には０．１μｍ以上１００μｍ以下であり、１μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましく、３μｍ以上３０μｍ以下であることが特に好ましい。

電解質層８を構成する電解液としては、酸化還元系（レドックス対）を含む溶液が挙げられる。酸化還元系としては、適切な酸化還元電位を有する物質であれば、特に制限はない。具体的には、酸化還元系としては、例えば、ヨウ素（Ｉ₂ ）と金属または有機物のヨウ化物塩との組み合わせや、臭素（Ｂｒ₂ ）と金属または有機物の臭化物塩との組み合わせなどが用いられる。金属塩を構成するカチオンは、例えば、リチウム（Ｌｉ⁺ ）、ナトリウム（Ｎａ⁺ ）、カリウム（Ｋ⁺ ）、セシウム（Ｃｓ⁺ ）、マグネシウム（Ｍｇ²⁺）、カルシウム（Ｃａ²⁺）などである。また、有機物塩を構成するカチオンとしては、テトラアルキルアンモニウムイオン類、ピリジニウムイオン類、イミダゾリウムイオン類などの第四級アンモニウムイオンが好適なものであり、これらを単独に、あるいは二種以上を混合して用いることができる。

電解質層８を構成する電解液としては、上記のほかに、コバルト、鉄、銅、ニッケル、白金などの遷移金属からなる有機金属錯体の酸化体と還元体との組み合わせ、ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオールとアルキルジスルフィドとの組み合わせなどのイオウ化合物、ビオロゲン色素、ヒドロキノンとキノンとの組み合わせなどを用いることもできる。

電解質層８を構成する電解液の電解質としては、上記の中でも特に、ヨウ素（Ｉ₂ ）と、ヨウ化リチウム（ＬｉＩ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、イミダゾリウムヨーダイドなどの第四級アンモニウム化合物とを組み合わせた電解質が好ましい。電解質塩の濃度は溶媒に対して０．０５Ｍ以上１０Ｍ以下が好ましく、さらに好ましくは０．２Ｍ以上３Ｍ以下である。ヨウ素（Ｉ₂ ）または臭素（Ｂｒ₂ ）の濃度は０．０００５Ｍ以上１Ｍ以下が好ましく、さらに好ましくは０．００１Ｍ以上０．５Ｍ以下である。

電解液の電解質としては、上記の中でも特に、ヨウ素（Ｉ₂ ）と、ヨウ化リチウム（ＬｉＩ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、イミダゾリウムヨーダイドなどの第４級アンモニウム化合物とを組み合わせた電解質が好適なものである。電解質塩の濃度は溶媒に対して０．０５Ｍ以上１０Ｍ以下が好ましく、さらに好ましくは０．２Ｍ以上３Ｍ以下である。ヨウ素Ｉ₂ または臭素Ｂｒ₂ の濃度は０．０００５Ｍ以上１Ｍ以下が好ましく、さらに好ましくは０．００１Ｍ以上０．５Ｍ以下である。また、開放電圧や短絡電流を向上させる目的で４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジンやベンズイミダゾリウム類などの各種添加剤を加えることもできる。

電解液を構成する溶媒としては、一般的には、水、アルコール類、エーテル類、エステル類、炭酸エステル類、ラクトン類、カルボン酸エステル類、リン酸トリエステル類、複素環化合物類、ニトリル類、ケトン類、アミド類、ニトロメタン、ハロゲン化炭化水素、ジメチルスルホキシド、スルフォラン、Ｎ−メチルピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、３−メチルオキサゾリジノン、炭化水素などが用いられる。

電解液を構成する溶媒としてはイオン液体を用いてもよく、こうすることで電解液の揮発の問題を改善することができる。イオン液体としては従来公知のものを用いることができ、必要に応じて選ばれる。

多孔質電極４に結合させる光増感色素は、増感作用を示すものであれば特に制限はなく、有機金属錯体、有機色素、金属ナノ分子、半導体ナノ粒子などを用いることができるが、この多孔質電極４の表面に吸着する酸官能基を有するものが好ましい。この光増感色素は、一般的には、カルボキシ基、リン酸基などを有するものが好ましく、この中でも特にカルボキシ基を有するものが好ましい。光増感色素の具体例を挙げると、例えば、ローダミンＢ、ローズベンガル、エオシン、エリスロシンなどのキサンテン系色素、メロシアニン、キノシアニン、クリプトシアニンなどのシアニン系色素、フェノサフラニン、カブリブルー、チオシン、メチレンブルーなどの塩基性染料、クロロフィル、亜鉛ポルフィリン、マグネシウムポルフィリンなどのポルフィリン系化合物が挙げられ、その他のものとしてはアゾ色素、フタロシアニン化合物、クマリン系化合物、ピリジン錯化合物、アントラキノン系色素、多環キノン系色素、トリフェニルメタン系色素、インドリン系色素、ペリレン系色素、ポリチオフェンなどのπ共役系高分子やそのモノマーの２量体以上２０量体以下、ＣｄＳ、ＣｄＳｅなどの量子ドットなどが挙げられる。これらの中でも、リガンド（配位子）がピリジン環またはイミダゾリウム環を含み、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｏ、ＦｅおよびＣｕからなる群より選ばれた少なくとも一種類の金属の錯体の色素は量子収率が高く好ましい。特に、シス−ビス（イソチオシアナート）−Ｎ，Ｎ−ビス（２，２’−ジピリジル−４，４’−ジカルボン酸）−ルテニウム（II）またはトリス（イソチオシアナート）−ルテニウム（II）−２，２' ：６' ，２" −ターピリジン−４，４' ，４" −トリカルボン酸を基本骨格とする色素分子は吸収波長域が広く好ましい。ただし、光増感色素は、これらに限定されるものではない。

光増感色素の多孔質電極４への吸着方法に特に制限はないが、上記の光増感色素を例えばアルコール類、ニトリル類、ニトロメタン、ハロゲン化炭化水素、エーテル類、ジメチルスルホキシド、アミド類、Ｎ−メチルピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、３−メチルオキサゾリジノン、エステル類、炭酸エステル類、ケトン類、炭化水素、水などの溶媒に溶解させ、これに多孔質電極４を浸漬したり、光増感色素を含む溶液を多孔質電極４上に塗布したりすることができる。また、光増感色素の分子同士の会合を低減する目的でデオキシコール酸などを添加してもよい。必要に応じて紫外線吸収剤を併用することもできる。

多孔質電極４に光増感色素を吸着させた後に、過剰に吸着した光増感色素の除去を促進する目的で、アミン類を用いて多孔質電極４の表面を処理してもよい。アミン類の例としてはピリジン、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン、ポリビニルピリジンなどが挙げられ、これらが液体の場合はそのまま用いてもよいし、有機溶媒に溶解して用いてもよい。

対向基板５の材料としては、不透明なガラス、プラスチック、セラミック、金属などを用いてもよいし、透明材料、例えば透明なガラスやプラスチックなどを用いてもよい。対向基板５の材料を導電性材料としない場合には、対向基板５の触媒層６が形成される面上に導電層が形成される。導電層としては透明電極２と同様なものを用いることができるほか、不透明な導電材料により形成されたものを用いることもできる。

触媒層６の材料としては、導電性物質であれば任意のものを用いることができるが、絶縁性材料の、電解質層８に面している側に導電層が形成されていれば、これも用いることが可能である。触媒層６の材料としては、電気化学的に安定な材料を用いることが好ましく、具体的には、白金、金、カーボン、導電性ポリマーなどを用いることが望ましい。

また、触媒層６での還元反応に対する触媒作用を向上させるために、電解質層８に接している対極７の表面は、微細構造が形成され、実表面積が増大するように形成されていることが好ましい。例えば、対極７の表面は、白金であれば白金黒の状態に、カーボンであれば多孔質カーボンの状態に形成されていることが好ましい。白金黒は、白金の陽極酸化法や塩化白金酸処理などによって、また多孔質カーボンは、カーボン微粒子の焼結や有機ポリマーの焼成などの方法によって形成することができる。

封止体９の材料としては、耐光性、絶縁性、防湿性などを備えた材料を用いることが好ましい。封止体９の材料の具体例を挙げると、エポキシ樹脂、紫外線硬化樹脂、アクリル樹脂、ポリイソブチレン樹脂、ＥＶＡ、アイオノマー樹脂、セラミック、各種熱融着フィルムなどである。また、封止体９は透明であることが特に好ましく、具体的には、ガラス、透明樹脂などであり、例えば、上記の透明基板に挙げた材料を適宜選択することもできる。

［色素増感光電変換素子の動作］
次に、第１の実施の形態による色素増感光電変換素子１０の動作について説明する。
この色素増感光電変換素子１０は、光が入射すると、対極７を正極、透明電極２を負極とする電池として動作する。その原理は次の通りである。なお、ここでは、透明電極２の材料としてＦＴＯを用い、多孔質電極４の材料としてＴｉＯ₂ を用い、レドックス対としてＩ^-および／またはＩ₃ ^- の酸化還元種を用いることを想定しているが、この構成に限定されるものではない。また、多孔質電極４に、一種類の光増感色素が結合していることを想定する。

透明基板１および透明電極２を透過し、多孔質電極４に入射した光子を多孔質電極４に結合した光増感色素が吸収すると、この光増感色素中の電子が基底状態（ＨＯＭＯ）から励起状態（ＬＵＭＯ）へ励起される。こうして励起された電子は、光増感色素と多孔質電極４との間に電気的結合を介して、多孔質電極４を構成するＴｉＯ₂の伝導帯に引き出され、多孔質電極４を通って透明電極２に到達する。

一方、電子を失った光増感色素は、電解質層８中の還元剤、例えばＩから下記の反応によって電子を受け取り、電解質層８中に酸化剤、例えばＩ₃ ^-（Ｉ₂ とＩ^-の結合体）を生成する。
２Ｉ^- → Ｉ₂＋ ２ｅ^-
Ｉ₂ ＋ Ｉ^- → Ｉ₃ ^-

こうして生成された酸化剤は拡散によって対極７を構成する触媒層６に到達し、上記の反応の逆反応によって触媒層６から電子を受け取り、もとの還元剤に還元される。
Ｉ₃ ^- → Ｉ₂ ＋ Ｉ^-
Ｉ₂ ＋ ２ｅ^- → ２Ｉ^-

透明電極２から外部回路に送り出された電子は、外部回路で電気的仕事をした後、対極７を構成する対向基板５を経て触媒層６に戻る。このようにして、光増感色素にも電解質層８にも何の変化も残さず、光エネルギーが電気エネルギーに変換される。

［色素増感光電変換素子の製造方法］
次に、第１の実施の形態による色素増感光電変換素子の製造方法について説明する。
まず、端面が４面全て研磨された透明な平板である透明基板１の一主面にスパッタリング法などにより透明導電層を形成して透明電極２を形成し、端面が４面全て研磨された透明導電性基板３とする。透明導電性基板３は、一般に市販されているものを用いてもよい。透明導電性基板３の端面が通常カットの曇りガラス状の粗面である場合には、研磨して端面を平滑化する。また、端面には必要に応じて、光透過率向上のための光反射防止膜などを施す。

透明導電性基板３の端面の研磨は、色素増感光電変換素子１０の完成後に行ってもよく、このとき封止体９が透明である場合には、封止体９の端面も研磨されることが好ましいが、このことに限定されるものではない。

次に、透明電極２上の封止体９が接する面以外の少なくとも一部に多孔質電極４を形成する。この多孔質電極４の形成方法に特に制限はないが、物性、利便性、製造コストなどを考慮した場合、湿式製膜法を用いるのが好ましい。湿式製膜法では、半導体微粒子の粉末あるいはゾルを水などの溶媒に均一に分散させたペースト状の分散液を調製し、この分散液を透明基板１の透明電極２上に塗布または印刷する方法が好ましい。分散液の塗布方法または印刷方法に特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。具体的には、塗布方法としては、例えば、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法などを用いることができる。また、印刷方法としては、凸版印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、凹版印刷法、ゴム版印刷法、スクリーン印刷法などを用いることができる。

半導体微粒子の材料としてアナターゼ型ＴｉＯ₂ を用いる場合、このアナターゼ型ＴｉＯ₂ は、粉末状、ゾル状、またはスラリー状の市販品を用いてもよいし、酸化チタンアルコキシドを加水分解するなどの公知の方法によって所定の粒径のものを形成してもよい。市販の粉末を使用する際には粒子の二次凝集を解消することが好ましく、ペースト状分散液の調製時に、乳鉢やボールミルなどを使用して粒子の粉砕を行うことが好ましい。このとき、二次凝集が解消された粒子が再度凝集するのを防ぐために、アセチルアセトン、塩酸、硝酸、界面活性剤、キレート剤などをペースト状分散液に添加することができる。また、ペースト状分散液の粘性を増すために、ポリエチレンオキシドやポリビニルアルコールなどの高分子、あるいはセルロース系の増粘剤などの各種増粘剤をペースト状分散液に添加することもできる。

多孔質電極４は、半導体微粒子を透明電極２上に塗布または印刷した後に、半導体微粒子同士を電気的に接続し、多孔質電極４の機械的強度を向上させ、透明電極２との密着性を向上させるために、焼成することが好ましい。焼成温度の範囲に特に制限はないが、温度を上げ過ぎると、透明電極２の電気抵抗が高くなり、さらには透明電極２が溶融することもあるため、通常は４０℃以上７００℃以下が好ましく、４０℃以上６５０℃以下がより好ましい。また、焼成時間にも特に制限はないが、通常は１０分以上１０時間以下程度である。

焼成後、半導体微粒子の表面積を増加させたり、半導体微粒子間のネッキングを高めたりする目的で、例えば、四塩化チタン水溶液や直径１０ｎｍ以下の酸化チタン超微粒子ゾルによるディップ処理を行ってもよい。透明電極２を支持する透明基板１としてプラスチック板を用いる場合には、結着剤を含むペースト状分散液を用いて透明電極２上に多孔質電極４を製膜し、加熱プレスによって透明電極２に圧着することも可能である。

次に、多孔質電極４が形成された透明基板１を、光増感色素を所定の有機溶媒に溶解した光増感色素溶液中に浸漬することにより、多孔質電極４に光増感色素を結合させる。

一方、対向基板５の一方の主面上の封止体９が接する面以外の少なくとも一部に少なくとも一部に触媒層６を形成する。触媒層は、例えばスパッタリング法などにより対向基板５の全面に導電層を形成した後、この導電層上に所定の平面形状を有する触媒層６を形成する。この触媒層６は、例えば、導電層の全面に例えばスパッタリング法などにより触媒層６の材料となる膜を形成した後、この膜をエッチングによりパターニングすることにより形成することができる。また、対向基板５を金属基板などの導電性基板とする場合には、触媒層６は対向基板５の面上に設けられ、触媒層６は、具体的には、例えば、導電性カーボン層などで形成されるが、これに限定されるものではない。

次に、透明基板１と対向基板５とを多孔質電極４と対極７とが所定の間隔、例えば１μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは１μｍ以上５０μｍ以下の間隔をおいて互いに対向するように配置する。そして、透明基板１および対向基板５との間に封止体９を形成する。封止体９は、多孔質電極４および触媒層６を取り囲むように形成され電解質層８が封入される閉空間を作る。この空間に例えば透明基板１に予め形成された注液口（図示せず）から電解液を注入し、電解質層８を形成する。この電解液としては、ヨウ素レドックス系電解液に、ヨウ化物イオンよりもヨウ素分子と強い相互作用を示す化合物からなる添加剤を単に加えて混合したものや、この添加剤を予めヨウ素などの呈色成分と相互作用させてから混合したものなどを用いる。その後、この注液口を塞ぐ。以上により、目的とする色素増感光電変換素子が製造される。

＜実施例１＞
色素増感光電変換素子１０を以下のようにして製造した。
まず、透明導電性基板３として、３ｍｍ厚、１辺が１２５ｍｍの正方形の日本板硝子製アモルファス太陽電池用ＦＴＯ基板（シート抵抗１０Ω／□）を用意した。次に透明導電性基板３に電解液注入用の注入口として０．５ｍｍφの穴を２箇所開けた。

次に、ＦＴＯ基板の端面を全面において研磨し鏡面とした。

次に、このＦＴＯ基板を０．２ｍｏｌ／ｌの四塩化チタン溶液に７０℃、４０分間浸漬した。その後、純水で洗浄しエタノールを用いてリンスを行い十分に乾燥させた。このＦＴＯ基板の端面における光の透過率を光の波長５５０ｎｍにおいて計測したところ、９０％であった。光の透過率は、光入射面に対して垂直に入射させ、入射光の強度と透過光の強度の比によって規定した。

次に、このＦＴＯ基板のＦＴＯ層上へ、一辺が１２０ｍｍの正方形のスクリーンマスクを用い、ＴｉＯ₂ ペーストＰＳＴ−２４ＮＲＴ（触媒化成工業（株））をスクリーン法によって塗布し、ＦＴＯ基板の中央部にＴｉＯ₂ の塗膜を得た。

次に、得られたＴｉＯ₂ の塗膜上にＴｉＯ₂ ペーストＰＳＴ−４００Ｃを重ね塗りし、積層ＴｉＯ₂ 塗膜を得た。その後、得られた積層ＴｉＯ₂ 塗膜を５００℃に６０分間保持して焼成し、ＴｉＯ₂ 微粒子をＦＴＯ層上に焼結させることで多孔質電極４となるＴｉＯ₂ 焼結体を得た。得られたＴｉＯ₂ 焼結体は、透明電極２の中央部に形成され、一辺が１２０ｍｍの正方形で、厚さ１８μｍであった。

次に、作製したＴｉＯ₂ 焼結体の不純物を除去し、活性を高める目的で、エキシマランプにより３分間、紫外線露光を行った。

次に、光増感色素としてＺ９９１と、共吸着剤としてＤＰＡ（1-decylphosphonic acid）とを溶媒であるｔｅｒｔ−ブチルアルコールとアセトニトリルとの混合溶媒（体積比１：１）に溶解させた色素浸漬溶液を調製した。Ｚ９９１とＤＰＡとの混合比率は、ｍｏｌ比で、Ｚ９９１：ＤＰＡ＝４：１の割合で行った。次に、調製した色素浸漬溶液に上記のＴｉＯ₂ 焼結体を室温下２４時間浸漬させて色素を担持させた。このＴｉＯ₂ 焼結体をアセトニトリルで洗浄し、暗所で溶媒を蒸発させ乾燥させた。こうして光増感色素を担持した多孔質電極４が得られた。

一方、溶媒である３−メトキシプロピオニトリル（ＭＰＮ）に、１．０ｍｏｌ／ｌのメトキシプロピオイミダゾリウムヨーダイド、０．０５ｍｏｌ／ｌのヨウ化リチウム（ＬｉＩ）、０．１０ｍｏｌ／ｌのヨウ素（Ｉ₂）、そして添加剤として０．２５ｍｏｌ／ｌのＮ−ブチルベンズミダゾール（ＮＢＢ）を溶解させ電解液を調製した。

次に、カーボンとしてケッチェンブラックおよびグラファイトと、無機バインダとして酸化チタンと、有機バインダとしてエチルセルロースとを溶媒であるテルピネオールに加え、攪拌分散させてペースト状の分散液を調製し印刷用ペーストとした。

次に、対向基板５として厚さ１ｍｍ、１辺が１２５ｍｍの正方形のチタニウム板を用意し、前工程で調製した印刷用ペーストを塗料としてチタニウム板上に印刷機で印刷し、チタニウム板上にカーボン塗膜を得た。その後、得られた塗膜中の溶液を蒸発させる目的で１００℃のホットプレートで加熱し乾燥させ、チタニウム板上に導電性カーボン層を有する金属基板２を得た。

次に、得られた導電性カーボン層の焼成を行った。１時間３０分で４００℃にまで昇温させ、４００℃で３０分保持し焼成した。この工程により、完全にエチルセルロースを分解し消失させる。

次に、焼成した導電性カーボン層上に、さらに同様にしてカーボン塗膜を形成し焼成する。この工程を２回行い、３層の焼成カーボン層である触媒層６を得る。こうして、チタニウム板上に触媒層６である導電性カーボン層を有する対極７が得られた。触媒層６はチタニウム板の中央部に形成され、一辺が１２０ｍｍの正方形で、厚さは約３５μｍであった。

次に、ＦＴＯ基板とチタニウム板とを互いに対向するように配置する。このとき、多孔質電極４と触媒層６とを所定の間隔をおくようにする。そして、ＦＴＯ基板とチタニウム板との間に、紫外線硬化樹脂と熱硬化樹脂とで構成された封止体９を設ける。封止体９はＦＴＯ基板の主面外縁部と他方をチタニウム板の主面外縁部とを連結する形態で、多孔質電極４および触媒層６を取り囲むように、ＦＴＯ基板の主面外縁部から５ｍｍまでの領域に設けた。次に、紫外線を照射することで封止体９を硬化させる。封止体９が硬化することで、ＦＴＯ基板とチタニウム板とが封止体９を介して強固に結着し、電解質層８が封入される空間が形成される。
次に、この空間に例えば透明基板１に予め形成された注液口から送液ポンプを用いて注入し、減圧することで素子内部の気泡を追い出し電解質層８を形成した。その後、この注液口を、封止樹脂を用いてガラス基板で封止した。以上により、目的とする色素増感光電変換素子１０が製造された。

＜比較例１＞
ＦＴＯ基板の端面を研磨しないこと以外は実施例１と同様にして色素増感光電変換素子１０を製造した。使用したＦＴＯ基板の端面における光の透過率を光の波長５５０ｎｍにおいて計測したところ、５０％であった。

次に、実施例１と比較例１とにおける発電量の比較を示す。透明導電性基板３であるＦＴＯ基板の端面からの採光は、光の入射角や、透明基板１であるガラスの反射、屈折などにより効果の程度はさまざまであるが、一例として、両例の比較に実施例１と比較例１の色素増感光電変換素子１０をそれぞれ２００個使用した場合を考える。

透明導電性基板３の端面の長さの合計は、両例ともに１００ｍであるので、端面の面積の合計は両例ともに０．３ｍ²である。この端面に対して５００Ｗ／ｍ²の入射光があったとすれば、比較例１の場合において素子内に入射する光は、０．３×５００×０．５＝７５Ｗ、一方、実施例１の場合において素子内に入射する光は、０．３×５００×０．９＝１３５Ｗである。ここで、実施例１および比較例１の色素増感光電変換素子１０の発電効率を１０％とすれば、透明導電性基板の端面の光透過率が５０％である比較例１に対して、透明導電性基板３の端面の光透過率を９０％である実施例１は発電量が６Ｗ増加する。

以上のように、この第１の実施の形態によれば、色素増感光電変換素子１０の封止体９を透明導電性基板３と対向基板５と間に設け、透明導電性基板３の端面を光が良好に透過可能に構成したので、従来においては、発電利用されていなかった色素増感光電変換素子１０の端面に入射する光を有効に発電利用することが可能となり、透明基板１の主面の面積を大きくすることなく色素増感光電変換素子１０内部への光の入射量を大幅に増加させることができ、これにより、簡易な方法で、低コストに色素増感光電変換素子１０の発電効率を向上させることができる。

＜２．第２の実施の形態＞
［色素増感光電変換素子］
図２は第２の実施の形態による色素増感光電変換素子１０を示す断面図である。
図２に示すように、この色素増感光電変換素子１０は、素子内部へ採光性を向上させるために透明導電性基板３の端面の形状を変化させたものである。

透明導電性基板３の端面形状は、採光性が良好であれば基本的にはどのような形状であってもよいが、具体的には、斜面形状、曲面形状などが挙げられ、斜面形状であれば、透明導電性基板３の端面と底面とがなす角が３０°以上６０°以下であることが好ましく、４０°以上５０°以下であることがより好ましく、また、曲面形状であれば、例えば、凸型レンズ形状、凹型レンズ形状、上記に挙げた形状の部分形状、上記に挙げた形状を組み合わせた形状などが挙げられるが、透明導電性基板３の端面形状は、これらの形状に限定されるものではない。また、透明導電性基板３が複数の端面を有する場合には、それぞれの端面において上記に挙げた端面形状を適宜選択することができる。また、上記に上げた形状は、透明導電性基板３のみならず、透明導電性基板３を構成する透明基板１のみにも適用することもできる。その他のことは、第１の実施の形態による色素増感光電変換素子１０と同様である。

［色素増感光電変換素子の動作］
第２の実施の形態による色素増感光電変換素子１０の動作は、第１の実施の形態による色素増感光電変換素子１０と同様である。

［色素増感光電変換素子の製造方法］
まず、用意した透明導電性基板３の端面の少なくとも一部を、ガラスカッターなどで斜めに切断し、端面を斜面形状とする。端面を曲面形状とする場合には、端面を所望の形状に切削加工する。切断された端面は曇りガラス状の粗面であるので、研磨して端面を平滑化する。その他のことは、第１の実施の形態による色素増感光電変換素子１０の製造方法と同様にして色素増感光電変換素子１０が作製される。

また、別の方法としては、第１の実施の形態による色素増感光電変換素子１０を作製した後に、端面を所望の形状に切削加工する。このとき、加工される端面の領域は、透明導電性基板３の端面のみであってもよいし、透明導電性基板３の端面および封止体９の端面の少なくとも一方を含めた少なくとも一部の領域であってもよいが、加工の容易さを勘案すると、色素増感光電変換素子１０の端面全体を切削加工することが好ましい。切削加工した後の粗面は研磨し平滑化する。

＜実施例２＞
図３Ａは、実施例２の色素増感光電変換素子１０の平面図、図３Ｂは、図３ＡのＢ−Ｂ線に沿っての断面図である。図３Ｂは内部の構成を示すために、透明導電性基板３と対向基板５との距離を対向基板５の厚さとほぼ同じように示したが、対向基板５の厚さは、透明導電性基板３と対向基板５との距離の１０倍である。これは、以下の実施例においても同様である。実施例２の色素増感光電変換素子１０は以下のようにして製造する。

まず、透明導電性基板３として、３ｍｍ厚、１辺が１３１ｍｍの正方形の日本板硝子製アモルファス太陽電池用ＦＴＯ基板（シート抵抗１０Ω／□）を用意した。次に、ＦＴＯ基板の全ての端面を、ＦＴＯ基板の端面と底面とがなす角が４５°となるようにガラスカッターでカットした。底面には透明電極２であるＦＴＯ層が形成されている。こうして、一方の主面の一辺が６５ｍｍの正方形で、垂直断面が上底１２５ｍｍ、下底が１３１ｍｍ、高さ３ｍｍの等脚台形形状であるＦＴＯ基板を得た。その他のことは実施例１と同様にして色素増感光電変換素子１０が製造した。

＜実施例３＞
図４Ａは、実施例３の色素増感光電変換素子１０の平面図、図４Ｂは、図４ＡのＣ−Ｃ線に沿っての断面図である。実施例３の色素増感光電変換素子１０は以下のようにして製造する。

まず、透明導電性基板３として、３ｍｍ厚、１辺が１２５ｍｍの正方形の日本板硝子製アモルファス太陽電池用ＦＴＯ基板（シート抵抗１０Ω／□）を用意した。次に、ＦＴＯ基板の全ての端面を、ＦＴＯ基板の端面と底面とがなす角が１３５°となるようにガラスカッターでカットした。底面には透明電極２であるＦＴＯ層が形成されている。こうして、一方の主面の一辺が６５ｍｍの正方形で、垂直断面が上底１１９ｍｍ、下底が１２５ｍｍ、高さ３ｍｍの等脚台形形状であるＦＴＯ基板を得た。その他のことは実施例１と同様にして色素増感光電変換素子１０が製造した。

＜実施例４＞
図５Ａは、実施例４の色素増感光電変換素子１０の平面図、図５Ｂは、図５ＡのＤ−Ｄ線に沿っての断面図である。実施例４の色素増感光電変換素子１０は以下のようにして製造する。

まず、透明導電性基板３として、３ｍｍ厚、１辺が１２５ｍｍの正方形の日本板硝子製アモルファス太陽電池用ＦＴＯ基板（シート抵抗１０Ω／□）を用意した。次に、ＦＴＯ基板の４つの端面のうち対向する２つの端面を、ＦＴＯ基板の端面と底面とがなす角が４５°となるようにガラスカッターでカットした。底面には透明電極２であるＦＴＯ層が形成されている。こうして、一方の主面が６５ｍｍ×１２５ｍｍの長方形で、垂直断面が上底１１９ｍｍ、下底が１２５ｍｍ、高さ３ｍｍの等脚台形形状であるＦＴＯ基板を得た。その他のことは実施例１と同様にして色素増感光電変換素子１０が製造した。

＜実施例５＞
図６Ａは、実施例５の色素増感光電変換素子１０の平面図、図６Ｂは、図６ＡのＥ−Ｅ線に沿っての断面図である。実施例５の色素増感光電変換素子１０は以下のようにして製造する。

まず、透明導電性基板３として、３ｍｍ厚、１辺が１２５ｍｍの正方形の日本板硝子製アモルファス太陽電池用ＦＴＯ基板（シート抵抗１０Ω／□）を用意した。次に、ＦＴＯ基板の４つの端面のうち対向する２つの端面を、ＦＴＯ基板の端面と底面とがなす角が１３５°となるようにガラスカッターでカットした。底面には透明電極２であるＦＴＯ層が形成されている。こうして、一方の主面が６５ｍｍ×１２５ｍｍの長方形で、垂直断面が上底１１９ｍｍ、下底が１２５ｍｍ、高さ３ｍｍの等脚台形形状であるＦＴＯ基板を得た。その他のことは実施例１と同様にして色素増感光電変換素子１０が製造した。

次に、透明導電性基板３の端面形状と発電量の関係は、光の入射角や、透明基板１であるガラスの反射、屈折などにより効果の程度はさまざまであるが、一例として、実施例１と実施例２とにおける色素増感光電変換素子１０の発電量の比較を示す。両例の比較には、実施例１および実施例２の色素増感光電変換素子１０をそれぞれ２００個使用した場合を考える。

実施例２の色素増感光電変換素子１０における透明導電性基板３の端面の面積の合計は、（０．１２５＋０．２４７）×０．００３√２÷２×４×２００＝０．４２（ｍ²）である。実施例１の色素増感光電変換素子１０における透明導電性基板３の端面の面積の合計は、上述したように０．３（ｍ²）である。ここで、この端面に対して５００（Ｗ／ｍ²）の入射光があったとすれば、実施例１の場合において端面から素子内に入射する光は、０．３×５００×０．９＝１３５（Ｗ）である。一方で、実施例２の場合において素子内に入射する光は、０．４２×５００×０．９＝１８９（Ｗ）である。実施例２の色素増感光電変換素子１０は、端面を斜面としたことで主面における光入射領域が減少する。しかしながら、封止体９を不透明な材料で構成する場合にあっては、透明導電性基板３の主面における端部領域は封止体９によって発電無効領域となっているため、この光入射領域の減少は全体の発電量には影響しないと考えられる。さらに、端面を斜面としたので斜面において光が屈折し、実施例１では発電無効領域に入射していた光が、発電領域である多孔質電極４に入射可能となることで色素増感光電変換素子１０の発電量が増加する。

また、実施例３の色素増感光電変換素子１０においては、透明導電性基板３の端面の形状を、端面を光入射面に向かって斜めに突出するように構成したので、透明導電性基板３の主面外縁部である上記突出部に入射した光が、端面で内部反射することによって入射光が多孔質電極４に導かれる。このことにより、発電領域であるに多孔質電極４に導かれる光の量が増加し、色素増感光電変換素子１０の発電量も増加する。

以上のように、この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な利点を得るとともに、透明導電性基板３の端面の形状を斜面形状としたので、色素増感光電変換素子１０の側面から入射する光のみならず、発電無効領域である封止体９の上方から入射する光も発電領域に導くことができ、色素増感光電変換素子１０内部への光の入射量を増加させることができる。また、色素増感光電変換素子１０が互いに対向して設けられているので、一方の色素増感光電変換素子１０の透明導電性基板３の端面において表面反射した光が、もう一方の色素増感光電変換素子１０の透明導電性基板３内に入射することにより、入射光を無駄なく発電利用することができる。これにより、簡易な方法で、低コストに色素増感光電変換素子１０の発電効率を向上させることができる。

＜３．第３の実施の形態＞
［色素増感光電変換素子モジュール］
図７Ａは第３の実施の形態による半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を示す平面図、図７Ｂは図７ＡのＦ−Ｆ線に沿っての断面図である。
図７ＡおよびＢに示すように、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０は、第１の透明板２１と第２の透明板２２の間に挟み込まれる形態で複数の色素増感光電変換素子１０が配置され、これらの色素増感光電変換素子１０が配線材２３より互いに電気的に接続されている。色素増感光電変換素子１０は、互いに離れて配置されており、間隔部が千鳥格子状に形成されている。上記間隔部は光が透過可能に構成されており、ここが採光部２４となる。上記間隔部は一定間隔であることが好ましいが、このことに限定されるものではない。色素増感光電変換素子モジュール２０で用いられる複数の色素増感光電変換素子１０は、第１および第２の実施の形態のいずれかの色素増感光電変換素子１０である。この色素増感光電変換素子１０を１種類、または少なくとも２種類以上を組み合わせて用いる。また、第１の透明板２１から第２の透明板２２にかけては光が透過可能である。

色素増感光電変換素子１０の配置形態は、第１の透明板２１および第２の透明板２２の間に、複数の色素増感光電変換素子１０のうち、少なくとも１つの色素増感光電変換素子１０が挟持されており、素子の側面が互いに対向する位置に配置していれば、基本的にはどのような配置であってもよく、色素増感光電変換素子１０の端面が、２枚の透明板の少なくとも一方の透明板の端面に対して突出するように配置してもよいし、色素増感光電変換素子１０の端面に対して、２枚の透明板の少なくとも一方の透明板の端面が突出するように配置してもよいが、色素増感光電変換素子１０の端面と、２枚の透明板の端面とが一つの面上に配置することが好ましく、同一平面上にあるように配置することがより好ましい。また、色素増感光電変換素子１０が互いに離れて配置されていることが好ましいが、上記に挙げたことに限定されるものではない。

この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０は、第１の透明板２１と第２の透明板２２に挟み込まれる形態であれば、挟持する２枚の透明板と色素増感光電変換素子１０とは固定されていてもいなくてもよいが、少なくとも一方の透明板に色素増感光電変換素子１０が固定されることが好ましい。色素増感光電変換素子１０を第１の透明板２１および第２の透明板２２のいずれかに固定する方法は、従来公知の方法が用いられ、具体的には、例えば、接着剤による接着、ねじ止め、嵌合などが挙げられるが、これらのことに限定されるものではない。

図８は半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０における互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子１０の詳細を示す。図８に示すように、互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子１０は、上述したように、透明導電性基板３と対向基板５との間に設けられた光電変換部１１を有する。光電変換部１１は、多孔質電極と触媒層との間に設けられた電解質層とを有する。互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子１０は、２枚の透明板に挟持される形態で一定間隔を置いて同じ向きに配置される。このとき、二つの色素増感光電変換素子１０は一つの面上に配置されていることが好ましく、同一平面上に配置されていることがより好ましい。二つの色素増感光電変換素子１０とそれぞれの透明板とは、対向基板５の主面と第１の透明板２１の主面とが第１の接着層２５を介して接着されている。また、透明導電性基板３の主面と対向する第２の透明板２２の主面とが第２の接着層を介してそれぞれ接着されていてもよい。２枚の透明板に挟持された二つの色素増感光電変換素子１０の間隔は、光が透過可能に構成され、互いに隣接する２つの色素増感光電変換素子１０の端面と、２枚の透明板とに囲まれた空間である間隔部２４ａを有する。この間隔部２４ａ上方の第２の透明板２２の光入射面採光部２４となる。第２の透明板２２を有しない場合には、上記間隔部２４ａが採光部２４となる。採光部２４に光が入射すると、光は、まず第２の透明板２２を透過し、間隔部２４ａを通過した後に、第２の透明板２２から出射することで、屋内などに採光する。この色素増感光電変換素子モジュールの大きさは特に限定されず、必要に応じて選ばれるが、小さいものでは例えば数ｃｍ程度、大きいものでは例えば１ｍ以上である。

また、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０は、第１の透明板２１を廃した構成であってもよい。すなわち、複数の色素増感光電変換素子１０が第２の透明板２２上のみに配置されている構成であってもよい。逆に、複数の色素増感光電変換素子１０が第１の透明板２１上のみに配置されている構成であってもよい。この場合には第１の透明板２１と色素増感光電変換素子１０の透明導電性基板３とが透明接着剤などによって接着される。

互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子１０の間隔は、基本的には限定されないが、第２の透明板２２上における上記間隔が５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることがより好ましく、２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが最も好ましい。

第１の透明板２１の材料は透明材料で構成される。透明材料は、具体的には、透明基板１に用いられる材料と同様な特性を有するものが好ましく、第１の接着層２５および第２の接着層２６に使用する樹脂などに溶融しない耐溶剤性に優れている材料がより好ましい。透明基板１として上記に挙げた材料を適宜選択することができるが、これに限定されるものではない。このことは、第２の透明板２２においても同様であるが、色素増感光電変換素子モジュールを半透過型としない場合においては、第２の透明板２１に変えて、不透明な材料で構成された板を用いることもできる。不透明な材料は従来公知のものを用いることができるが、具体的には、金属、樹脂、無機化合物などが挙げられるがこれに限定されるものではない。

第１の透明板２１の板厚は基本的には限定されるものではないが、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以上５ｍｍ以下であることがより好ましく、３ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが最も好ましい。このことは第２の透明板２２および上記不透明な材料で構成された板においても同様である。

また、第１の透明板２１の主面上の少なくとも一部に表面反射を抑えて光の透過量を向上させるための処理または表面反射率を高める処理を施すことが好ましい。表面反射を抑えて光の透過量を向上させるための処理および表面反射率を高める処理は、上記に挙げたものを適宜選択することができる。

接着層２５を構成する材料は、接着強度が高いものであれば、基本的にはどのようなものであってもよく、従来公知の接着剤などが用いられる。また、第１の硬化時に高い透明性を有する材質のものであれば基本的にはどのようなものであってもよく、具体的には、無機系接着剤、有機系接着剤、粘着フィルム、熱融着フィルムなどが挙げられ、有機系接着剤であれば、例えば、エポキシ樹脂系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、シリコン樹脂系接着剤、ポリイミド樹脂系接着剤、合成ゴム系接着剤、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）系接着剤、紫外線硬化樹脂、可視光硬化樹脂、天然樹脂などが挙げられ、粘着フィルムであれば、例えば、アクリル系粘着フィルム、ポリイミド粘着フィルム、透明なフィルムに上記に挙げた接着剤を塗布したものなどが挙げられ、熱融着フィルムであれば、ポリエチレン系樹脂フィルム、プロピレン系樹脂フィルムなどが挙げられ、上記に挙げた材料を組み合わせて用いることもできるが、これらのものに限定されるものではない。また、このことは第２の接着層２６においても同様であるが、第２の接着層２６を構成する材料は不透明であってもよい。不透明な材料は、接着強度が高いものであれば従来公知のものを適宜選択して用いることができる。

また、半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０において、色素増感光電変換素子１０の透明導電性基板３の側面の少なくとも一部に表面反射率を高める処理を施してもよい。表面反射率を高める処理は、基本的にはどのようなものであってもよいが、具体的には光反射膜を表面に設ける反射コーティングなどが挙げられ、光反射膜は上記に上げたものを適宜選択する。

色素増感光電変換素子１０においては、一方の色素増感光電変換素子１０の透明導電性基板３の端面に表面反射を高める処理を施すことが好ましい。さらに、もう一方の色素増感光電変換素子１０の上記端面とは対向する透明導電性基板３の端面には、表面反射を抑え光の透過量を向上させる処理を施すことがより好ましいが、これに限定されるものではない。

［色素増感光電変換素子モジュールの動作］
第３の実施の形態による半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を構成する各色素増感光電変換素子１０は、半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０の一方の末端の色素増感光電変換素子１０の透明導電性基板３から外部回路へ送り出された電子は、外部回路で電気的仕事をした後、半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０の他方の末端の色素増感光電変換素子１０の対極７に戻る。その他のことは、第１の実施の形態による色素増感光電変換素子１０の動作と同様である。

［色素増感光電変換素子モジュールの製造方法］
この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０の製造方法について説明する。
まず、複数の色素増感光電変換素子１０を第１および第２の実施の形態のいずれかの方法で製造する。次に、第２の透明板２２の主面上に、複数の色素増感光電変換素子１０を、互いに離れて配置し、第２の透明板２２の主面と色素増感光電変換素子１０の対向基板５の主面との間に第２の接着層２６を形成する。これにより、第２の透明板２２と複数の色素増感光電変換素子１０とがそれぞれ接着され、主面上に複数の色素増感光電変換素子１０が第２の接着層２６を介して設けられた第２の透明板２２を得た。

次に、隣接する二つの色素増感光電変換素子１０を電気的に接続する。別の方法として、隣接する二つの色素増感光電変換素子１０を電気的に接続した後に、第２の透明板２２と色素増感光電変換素子１０との間に第２の接着層２６を形成してもよい。

次に、第１の透明板２１を、色素増感光電変換素子１０の透明導電性基板３上に、色素増感光電変換素子１０に関して第２の透明板２２と線対称な位置に配置する。次に、第１の透明板２１の主面と色素増感光電変換素子１０の透明導電性基板３の主面との間に第１の接着層２５を形成する。これにより、第１の透明板２１と複数の色素増感光電変換素子１０とがそれぞれ接着され、目的とする採光部２４を有する半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０が製造される。

＜実施例６＞
半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を以下のようにして製造した。
実施例１の方法で色素増感光電変換素子１０を２０個製造した。製造した色素増感光電変換素子１０は、一辺が１２５ｍｍの正方形で厚さ４．１ｍｍであった。

次に、第１の透明板２１および第２の透明板２２として、縦８０５ｍｍ、横６５０ｍｍ、板厚が３ｍｍのソーダガラス板を２枚用意した。次に、第２の透明板２２である２枚のうちの一方のガラス板（ガラス板Ｂとする）の主面上に複数の色素増感光電変換素子１０を設けた。色素増感光電変換素子１０は、ガラス板Ｂの縦横それぞれの端辺から垂直に３０ｍｍ進んだ位置から、縦横３０ｍｍ間隔に５行４列で配置される。このとき、ガラス板Ｂ上における間隔部は３０ｍｍ幅の千鳥格子状となる。ガラス板Ｂに色素増感光電変換素子１０を配置する際に、色素増感光電変換素子１０の対向基板５であるチタニウム板の主面全面にＥＶＡ接着剤を塗布し、ガラス板Ｂと色素増感光電変換素子１０との間に第２の接着層２５であるＥＶＡ層を形成し両者を接着した。次に隣接する色素増感光電変換素子１０同士をタブ線で電気的に直列に接続した。

次に、もう一方のガラス板（ガラス板Ａとする）を、色素増感光電変換素子１０の透明導電性基板３であるＦＴＯ板上に、色素増感光電変換素子１０の断面中心線に関してガラス板Ｂと線対称な位置に配置した。第２の透明板２２に色素増感光電変換素子１０を配置する際には、色素増感光電変換素子１０の透明導電性基板３であるＦＴＯ基板の主面全面にＥＶＡ接着剤を塗布し、ガラス板Ａと色素増感光電変換素子１０との間に第１の接着層２４であるＥＶＡ層を形成し両者を接着した。以上により、目的とする半透過型の色素増感光電変換素子１０が製造した。

図９Ａは、実施例６の半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０における互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子１０の詳細を示した断面図である。

ここで、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を、太陽光が照射される屋外に設置した場合を考える。この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０の光入射面には太陽光が入射することを想定する。

入射太陽光の水平方向成分の入射角は、太陽が移動することにより午前から午後にかけて変化する。特に従来においては光入射面に斜め方向から入射する光を効率よく採光することができなかったが、図９Ａに示すように、色素増感光電変換素子１０を互いに離して配置して採光部２４を設けたので、色素増感光電変換素子１０の側面に太陽光を照射可能となり、さらに色素増感光電変換素子１０の端面における透過率を９０％としたので、光入射面に斜め方向から入射する光を効率よく色素増感光電変換素子１０の光電変換部１１に導くことができる。色素増感光電変換素子１０の側面に入射した光のうちＦＴＯ基板の端面に入射した光は、その９０％が素子内部に入射可能となる。

＜実施例７＞
半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を以下のようにして製造した。
実施例２の方法で色素増感光電変換素子１０を製造した。それ以外のことは実施例６と同様にして半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を製造した。

図９Ｂは、実施例７の半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０における互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子１０の詳細を示した断面図である。

実施例６と同様に、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を、太陽光が照射される屋外に設置した場合を考える。この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０の光入射面には太陽光が入射することを想定する。

図９Ｂに示すように、この実施例においては、実施例６の構成に加えて、色素増感光電変換素子１０の端面を光入射面に対して４５°の傾斜角を有するようにしたので、実施例６における利点を有するとともに、ＦＴＯ基板の端面に入射した光は、ＦＴＯ基板の端面において屈折することで光電変換部へ導くことができる。また、端面において表面反射した光は、互いに隣接して設けられたもう一方の色素増感光電変換素子１０のＦＴＯ基板の端面に入射することができる。ＦＴＯ基板の端面における反射、透過を調整するために、端面に上記に挙げたような表面処理を施すこともでき、具体的には、ＦＴＯ基板の端面に光反射膜などを設けることが好ましく、その中でも反射率５０％、透過率５０％のハーフミラーとすることが好ましいが、これに限定されるものではない。

＜実施例８＞
半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を以下のようにして製造した。
実施例３の方法で色素増感光電変換素子１０を製造した。色素増感光電変換素子１０は、対向基板５が互いに８．２ｍｍ離れ、ＦＴＯ基板の端面の一部が互いに接するように設けた。それ以外のことは実施例６と同様にして半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を製造した。

図１０Ａは、実施例８の半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０における互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子１０の詳細を示した断面図である。

実施例６と同様に、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を、太陽光が照射される屋外に設置した場合を考える。この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０の光入射面には太陽光が入射することを想定する。

図１０Ａに示すように、この実施例においては、実施例６の構成に加えて、色素増感光電変換素子１０におけるＦＴＯ基板の端面を突出させ、上記突出部を光入射面に対して１３５°の傾斜角を有するようにし、上記突出部が互いに対向するように隙間なく配置したので、実施例６の利点を有するとともに、採光部２４に入射した光を、色素増感光電変換素子１０のＦＴＯ基板の主面外縁部に入射させ、ＦＴＯ基板の端面において反射させることで色素増感光電変換素子１０の光電変換部１１へ導くことができる。また、ＦＴＯ基板の端面における反射、透過を調整するために、実施例９と同様な方法を用いてもよい。また、この実施例においては色素増感光電変換素子１０を間隔無く配置しているが、互いに隣接する色素増感光電変換素子１０を互いに離れて配置してもよい。

＜実施例９＞
半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を以下のようにして製造した。
実施例２の方法で色素増感光電変換素子１０を製造した。次に、色素増感光電変換素子１０のＦＴＯ基板の端面のうちの一面にアルミニウムを真空蒸着させて１００ｎｍのＡｌ膜を形成し、Ａｌ膜２７を得た。次に、ＦＴＯ基板のＡｌ膜が形成された端面とは反対側の端面に、１００ｎｍのＳｉ₃Ｎ₄の層をＭＯＣＶＤ法によって形成し、光反射防止膜であるＳｉ₃Ｎ₄膜２８を得た。互いに隣接する色素増感光電変換素子１０は、一定間隔を置いて対向するＦＴＯ基板の端面が、一方は光反射膜であるＡｌ膜２７が設けられた端面、もう一方が光反射防止膜である、Ｓｉ₃Ｎ₄膜２８が設けられた端面となるように配置される。それ以外のことは実施例６と同様にして半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を製造した。

図１０Ｂは、実施例９の半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０における互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子１０の詳細を示した断面図である。

実施例６と同様に、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を、太陽光が照射される屋外に設置した場合を考える。この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０の光入射面には太陽光が入射することを想定する。

図１０Ｂに示すように、この実施例においては実施例８の構成に加えて、一方の色素増感光電変換素子１０のＦＴＯ基板端面にはＡｌ膜２７が設けられ、対向するもう一方の色素増感光電変換素子１０のＦＴＯ基板端面にはＳｉ₃Ｎ₄膜２８が形成されている。Ａｌ膜２７およびＳｉ₃Ｎ₄膜２８の反射率および透過率は適宜決定されるが、この場合においては、全反射、全透過を想定する。Ｓｉ₃Ｎ₄膜２８が形成されたＦＴＯ基板の端面に入射した光は、ＦＴＯ基板内部に光が入射することで実施例８と同様な利点を得ることができる。一方で、Ａｌ膜２７が形成されたＦＴＯ基板の端面に入射した光は、端面で直角方向に全反射し、対向するもう一方の色素増感光電変換素子１０のＳｉ₃Ｎ₄膜２８が形成されたＦＴＯ基板の端面に入射することで、入射光を効率よく色素増感光電変換素子１０の光電変換部１１に導くことができる。また、光反射膜および光反射防止膜は、Ａｌ膜およびＳｉ₃Ｎ₄膜には限定されず、上記に挙げたものを適宜選択することができる。

＜比較例２＞
半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を以下のようにして製造した。
比較例１の方法で色素増感光電変換素子１０を製造した。それ以外のことは実施例８と同様にして半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を製造した。

図１１は、比較例２の半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０における互いに隣接する二つの色素増感光電変換素子１０の詳細を示した断面図である。

実施例６と同様に、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を、太陽光が照射される屋外に設置した場合を考える。この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０の光入射面には太陽光が入射することを想定する。

図１１に示すように、比較例２においては、実施例６において用いた色素増感光電変換素子１０を、ＦＴＯ基板の端面の透過率が５０％の色素増感光電変換素子１０としたので、採光部２４に入射した光のうち斜め方向から入射する光は、色素増感光電変換素子１０の側面に入射可能ではあるものの、入射した光は端面における凹凸によって散乱反射し、ＦＴＯ基板内部に透過する光は全入射光の５０％となる。

以上のように、この第３の実施の形態によれば、半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０において、色素増感光電変換素子１０を互いに離して配置して採光部２４を設け、さらに、用いる色素増感光電変換素子１０を、透明導電性基板３の端面が高効率で光が透過可能である第１および第２の実施形態による色素増感光電変換素子としたので、第１および第２の実施の形態と同様な利点を得ることともに、採光部２４に斜めから入射する光を効率よく色素増感光電変換素子１０の光電変換部１１に導くことが可能となる。これにより、色素増感光電変換素子１０に入射する光の角度が経時的に変化しても、常に入射光を効率よく発電利用することが可能となる。さらに、色素増感光電変換素子１０の透明導電性基板３の端面形状を屈折または反射可能な形状としたので、採光部２４に入射する光を、色素増感光電変換素子１０の光電変換部２４に導くことが可能となる。これにより、色素増感光電変換素子１０の間隔および端面形状を任意に変更することで、採光部２４に入射した光を室内採光などに用いるか、発電に用いるかを任意に選択することが可能になる。

＜４．第４の実施の形態＞
［色素増感光電変換素子モジュール］
図１２は第４の実施の形態による半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を示す平面図である。図１３Ａは図１２のＧ−Ｇ線に沿っての断面図、図１３Ｂは図１２のＨ−Ｈ線に沿っての断面図である。

図１２、図１３ＡおよびＢに示すように、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０は、第３の実施の形態の色素増感光電変換素子モジュール２０の間隔部２４ａにおける第１の透明板２１の、第２の透明板２２と対向する面上に透明接着層３１を介して導光体を設けたものである。この例では、色素増感光電変換素子１０に垂直に光を導光する垂直導光スペーサ２９および水平に光を導光する水平導光スペーサ３０を設けているが、導光体はこれらのものに限定されるものではない。第１の透明板２１から第２の透明板２２にかけては、垂直導光スペーサ２９または水平導光スペーサ３０を介して光が透過可能である。

垂直導光スペーサ２９および水平導光スペーサ３０は、導光体として上記に挙げた材料および形状を適宜選択して製造される。特に、形状は、採光部２４に入射した光が色素増感光電変換素子１０内に効率良く入射可能なような、大きさ、角度が適宜選択される。このことは、水平導光スペーサ３０においても同様である。

また、垂直導光スペーサ２９の大きさは、色素増感光電変換素子モジュール２０の互いに隣接する色素増感光電変換素子１０が形成する間隔部２４ａに収納可能であれば、基本的にはどのような大きさ、形状であってもよいが、好適には、垂直導光スペーサ２９の少なくとも一面が、間隔部２４ａを形成する第１の透明板２１の面と同一の大きさおよび／または形状であることが好ましく、垂直導光スペーサ２９の上記の面以外の少なくとも一面が色素増感光電変換素子１０の端面と同一の大きさおよび／または形状であることがより好ましいが、これらのことに限定されるものではない。このことは、水平導光スペーサ３０においても同様である。

また、垂直導光スペーサ２９の表面の少なくとも一部に表面反射を抑えて光の透過量を向上させるための処理または表面反射率を高める処理を施すことが好ましい。表面反射を抑えて光の透過量を向上させるための処理および表面反射率を高める処理は、上記に挙げたものを適宜選択することができる。このことは、水平導光スペーサ３０においても同様である。

また、垂直導光スペーサ２９の材質、形態、設置方法は水平導光スペーサ３０にもそのまま適用することが可能であり、逆に、水平導光スペーサ３０の材質、形態、設置方法も垂直導光スペーサ２９にそのまま適用が可能である。

また、この色素増感光電変換素子モジュール２０に用いられる色素増感光電変換素子１０は、第１および第２の実施の形態による色素増感光電変換素子１０のいずれかから選ばれる少なくとも一種類が好ましいが、これらのものには限定されず、透明導電性基板３の端面における光透過率が９０％に満たない色素増感光電変換素子１０を用いることもできる。

また、第１の透明板２１を、色素増感光電変換素子１０を構成する透明基板１または透明導電性基板３としてもよい。その場合にあっては、透明導電性基板３上に、互いに離れて複数の光電変換部１１を有し、光電変換部１１は、透明導電性基板３と対向基板５との間に設けられており、互いに隣接する二つの光電変換部１１の間には、入射光を光電変換部の端面に導く導光体を有する光電変換素子モジュール２０となる。導光体は、互いに隣接する光電変換部１１の間に封止体９を介して設けられることが好ましく、対向基板５側の面の少なくとも一部に、第２の透明板２２を設ける場合にあっては、透明導電性基板３と第２の透明板２２が、互いに離れて設けられた複数の光電変換部１１の少なくとも１つを挟持する形態で設けられることが好ましいが、これらのことに限定されるものではない。

また、導光体として導光スペーサに代えて導光板を用いてもよい。垂直導光体である垂直導光板の形状は、採光部２４に入射した光が色素増感光電変換素子１０内に効率良く入射可能なような大きさであることが好ましく、上記の垂直導光スペーサの光入射面と同様な向きに垂直導光板の光入射面が設置される。垂直導光板の光入射面の角度と設置面とがなす角は３０°以上６０°以下であることが好ましく、４０°以上５０°以下であることがより好ましいが、このことに限定されるものではなく、設置環境によって適宜選択される。導光板のその他のことは、垂直導光スペーサ２９および水平導光スペーサ３０と同様である。

また、色素増感光電変換素子１０の主面または第１の透明板２１の主面の少なくとも一部に、反射率を高めるための表面処理を施すことが好ましい。この処理は、典型的には光反射膜を形成することであり、光反射膜として上記に挙げたものを適宜選択することができるが、これらのことに限定されるものではない。

反射率を高める表面処理は、典型的には、色素増感光電変換素子１０の端部から封止体９が設けられている領域の垂直上方の透明導電性基板３の光入射面または第１の透明板２１の主面上に設けられる。これは、色素増感光電変換素子１０の封止体９は貼り合わせシールのため、封止体９が発電無効領域となるためである。このため、封止体９の垂直上方から入射する光は発電に寄与できない。このため、この発電無効領域の垂直上方から入射する光を光反射膜で反射しても発電量は低下することはない、一方で、導光体よって端面から入射した光を、光反射膜で発電領域に導くことによって発電量を増加させることができる。

［色素増感光電変換素子モジュールの動作］
第４の実施の形態による半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０の動作は、第３の実施の形態による半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０の動作と同様である。

［色素増感光電変換素子モジュールの製造方法］
この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０の製造方法について説明する。
まず、複数の色素増感光電変換素子１０を第１および第２の実施の形態のいずれかの方法で製造する。次に、透明材料を加工して垂直導光スペーサ２９および水平導光スペーサ３０を製造する。

次に、第２の透明板２２上に、複数の色素増感光電変換素子１０を互いに離れて配置し、間隔部２４ａの領域内の第２の透明板２２の面上に、第２の透明板２２の横方向の一辺に平行に延在する複数の間隔部４２ａの少なくとも一部に垂直導光スペーサ２９を配置する。次に、互いに対向する第２の透明板２２の面と垂直導光スペーサ２９の面との間に接着層２５を形成し、第２の透明板２２と複数の垂直導光スペーサ２９とをそれぞれ接着する。垂直導光スペーサ２９は、複数の間隔部４２ａの全てに設けられることが好ましく、間隔部４２ａの領域内の第２の透明板２２の全面を覆うように設けられることがより好ましいが、これらのことに限定されるものではない。また、垂直導光スペーサ２９は第１の透明板２１上に設けてもよい。

次に、第２の透明板２２の縦方向の一辺に平行に延在する複数の間隔部４２ａのうち、垂直導光スペーサ２９が設けられていない領域内の第２の透明板２２の面上の少なくとも一部に、水平導光スペーサ３０を配置する。次に、互いに対向する第２の透明板２２の面と水平導光スペーサ３０の面との間に接着層２５を形成し、第２の透明板２２と複数の垂直導光スペーサ２９とをそれぞれ接着する。垂直導光スペーサ２９は、水平導光スペーサ３０は、複数の間隔部４２ａの全てに設けられることが好ましく、間隔部４２ａの領域内の第２の透明板２２の全面を覆うように設けられることがより好ましいが、これらのことに限定されるものではない。また、垂直導光スペーサ２９は第１の透明板２１上に設けてもよい。また、第２の透明板２２の縦方向の一辺に平行に延在する複数の間隔部２４ａと、横方向の一辺に平行に延在する複数の間隔部２４ａが交差する部分には、垂直導光スペーサ２９を設けても水平導光スペーサ３０を設けてもよいが、色素増感光電変換素子１０に光が入射するように設計された第３の導光スペーサを設けてもよい。

また、第２の透明板２２の主面上に、垂直導光スペーサ２９および水平導光スペーサ３０を全て設けた後に、色素増感光電変換素子１０を設けてもよく、第２の透明板２２の主面上に、垂直導光スペーサ２９および水平導光スペーサ３０のいずれかの少なくとも一部を設けた後に色素増感光電変換素子１０を設け、その後残りの導光体を設けてもよいが、これらのことに限定されるものではない。

また、導光体として、導光板を用いる場合においては、導光板の光入射面を、上記の導光スペーサの光入射面と同様にして配置すること以外は、上記の半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０と同様に製造することができる。その他のことは、第３の実施の形態の色素増感光電変換素子モジュール２０と同様にして、目的とする採光部２４の内部に導光体を有する半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０が製造される。

＜実施例１０＞
半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を以下のようにして製造した。

まず、実施例１の方法で色素増感光電変換素子１０を２０個製造した。

次に、垂直導光スペーサ２９であるプリズムＡを製造する。
まず、厚さ４．１ｍｍのソーダガラス板を用意する。次に、このガラス板を、縦８．２ｍｍ、横６５０ｍｍに切断する。次に、切断したガラス板をガラス切削機で切削し、底辺８．２ｍｍ、高さの辺４．１ｍｍの直角三角形を底面とする高さ６５０ｍｍの三角柱体のガラス棒であるプリズムＡを６本得た。次に、プリズムＡの全面を研磨し鏡面とした。

次に、水平導光スペーサ３０であるプリズムＢを製造する。
まず、厚さ４．１ｍｍのソーダガラス板を用意する。次に、このガラス板を、縦４．１ｍｍ、横１２５ｍｍに切断する。次に、切断したガラス板をガラス切削機で切削し、等辺を４．１ｍｍとする直角二等辺三角形を底面とする、高さ１２５ｍｍの三角柱体のガラス棒を５０本得た。次に、得られたガラス棒の全面を研磨し鏡面とした。次に、得られたガラス棒２本組み合わせて、底辺８．２ｍｍ、高さ４．１ｍｍの直角二等辺三角形を底面とする、高さ１２５ｍｍの三角柱体のガラス棒であるプリズムＢを２５本得た。プリズムＢは、厚さ４．１ｍｍのガラス板を縦８．２ｍｍ、横１２５ｍｍに切断し、切断したガラス板をガラス切削機で切削して一体として形成してもよい。

次に、実施例６と同様な方法でガラス板Ｂの主面上に複数の色素増感光電変換素子１０を設けた。このとき、色素増感光電変換素子１０は、ガラス板Ｂの縦方向のそれぞれの端辺から垂直に６５．４ｍｍ進んだ２辺と、横方向のそれぞれの端辺から垂直に５４．５ｍｍ進んだ２辺とによって形成される領域に縦横８．２ｍｍ間隔に５行４列で配置する。このとき、間隔部は８．２ｍｍ幅の千鳥格子状になる。

次に、ガラス板Ｂの横方向の一辺に平行に延在するガラス板Ｂ上の間隔部６つに垂直導光スペーサ２９であるプリズムＡを６本設けた。プリズムＡは、プリズムＡの面のうち、上記ガラス板Ｂの間隔部と同じ大きさの面がガラス板Ｂと接する。具体的には、プリズムＡの４．１ｍｍ×６５０ｍｍの面が、複数の色素増感光電変換素子１０の側面全面と接し、かつ８．２ｍｍ×６５０ｍｍの面のうちの全面が、ガラス板Ｂに接するように配置する。配置をする際には、プリズムＡのガラス板Ｂと接合する全面にＥＶＡ接着剤を塗布し、両者を接着し固定する。

次に、ガラス板Ｂの縦方向の一辺に平行に延在するガラス板Ｂ上の複数の間隔部のうち、垂直導光スペーサ２９が設けられていない領域２５箇所に全てプリズムＢを設けた。プリズムＢは、プリズムＢの面のうち、上記領域と同じ大きさの面がガラス板Ｂと接する。具体的には、プリズムＢの８．２×１２５ｍｍの面の全面がガラス板Ｂの上記領域に接するように配置する。配置をする際には、プリズムＢのガラス板Ｂと接合する全面にＥＶＡ接着剤を塗布し、両者を接着し固定する。それ以外のことは実施例６と同様にして半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を製造した。

図１４は、実施例１０の半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を示す水平断面図である。また、図１５は、実施例１０の半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を示す垂直断面図である。

ここで、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を、太陽光が照射される屋外に設置し、入射面には太陽光が入射することを想定する。

入射太陽光の水平方向成分の入射角は、太陽が移動することにより午前から午後にかけて変化する。この太陽光入射角の変化には、図１４に示すように、色素増感光電変換素子１０の配置を実施例６と同様としたことで、実施例６と同様な効果を得ることができる。

一方で、太陽が南中する昼間においては採光部２４に入射した光の殆どは、端面に対する太陽光入射角が小さすぎるため、色素増感光電変換素子１０の端面へは入射することはない。そこで、採光部２４に入射した光を水平導光スペーサ３０で反射させることで、色素増感光電変換素子１０の光電変換部１１に光を導くことが可能となり、朝昼夕にかけて太陽光の採光効率を著しく向上させることができる。水平導光スペーサ３０の形状は光入射面に垂直に入射する光を角度９０°で反射させるために、垂直二等辺三角形であることが好ましい。

また、入射太陽光の垂直方向成分の入射角は、図１５に示すように、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を設置する場所の緯度および季節による太陽高度の影響が大きい。しかしながら、入射光の水平成分の場合とは異なり、光入射面に対して９０°の入射角から上方向には変化しても、９０°から下方向には変化しない。つまり、光入射面に対して９０°より上で入射角が変化するならば、９０°よりも下の入射角で太陽光が入射することはないということである。このことから、垂直導光スペーサ２９は、水平導光スペーサ３０のような二等辺三角形ではなく、片側にのみ傾きを持った、くさび形状のスペーサが好ましい。

ここで、このくさび形状の光入射面に対する傾斜角は一般に３０°が好ましいが、太陽光は９０°よりも小さい入射角で入射しないことから。さらに、このくさび形状の傾斜角は４５°よりも大きくすることは好ましくない。よって、傾斜角は、１０°以上４５未満であることが好ましく、１５°以上３５°以下であることが好ましく、２０度以上３０°以下であることが最も好ましいが、これらのものには限定されず、設置場所などによって適宜決定される。

また、このくさび形状の光入射面に対する傾斜角は、例えば、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を赤道に近い低緯度の場所に設置する場合には、太陽高度が高い状態が多いことから傾斜角を小さくすること、例えば２０°に近い方が好ましく、具体的には１０°以上３０°以下であることが好ましく、１５°以上２５°以下であることが最も好ましい。逆に極地などの高緯度の場所に設置する場合には、太陽高度が低い場合が多いことから傾斜角度を大きくすること、例えば、４５°に近い方が好ましく、具体的には、３０°以上４５以下であることが好ましく、４０°以上４５°以下であることがより好ましい。

＜実施例１１＞
まず、実施例１の方法で色素増感光電変換素子１０を２０個製造した。

次に、水平導光板３３である導光板Ａを製造する。
まず、厚さ１ｍｍのソーダガラス板を用意する。次に、このガラス板を、縦６ｍｍ、横１２５ｍｍに切断する。次に、このガラス板を切削した後に接合することによって５．８ｍｍの等辺に挟まれる角が９０°のＬ字形を底面とする長さ１２５ｍｍ、厚さ１ｍｍの柱体である導光板Ａを得た。得られた導光板Ａの全面を研磨し鏡面とした。

次に、ガラス板Ｂの横方向の一辺に平行に延在するガラス板Ｂ上の６つの間隔部２４ａに水平導光板３３である導光板Ａを６本設けた。導光板Ａは、互いに隣接する複数の色素増感光電変換素子１０が形成する間隔部２４ａ内に納まるように、ガラス板Ａの光入射面に対して導光板Ａの頂角（９０°）が対向するように配置する。導光板Ａのガラス板Ｂと対向する２つの端面とガラス板Ｂとは接着層を介して接合されている。それ以外のことは実施例１０と同様にして半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を製造した。

図１６は、実施例１１の半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を示す水平断面図である。

実施例１０と同様に、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を屋外に設置し、光入射面には太陽光が入射することを想定すると、入射太陽光は実施例１０と同様に色素増感光電変換素子１０の光電変換部１１に入射し、実施例１０と同様な利点を得ることができる。

＜実施例１２＞
まず、実施例１の方法で色素増感光電変換素子１０を２０個製造した。

次に、垂直導光板３２である導光板Ｂを製造する。
まず、厚さ１ｍｍのソーダガラス板を用意する。次に、このガラス板を、縦９ｍｍ、横１２５ｍｍに切断する。次に、得られたガラス板の全面を研磨し鏡面とした。

次に、ガラス板Ｂの横方向の一辺に平行に延在するガラス板Ｂ上の間隔部６つに垂直導光板３２である導光板Ｂを６本設けた。導光板Ｂは、色素増感光電変換素子１０の間隔部２４ａ内に納まるように、ガラス板Ａの光入射面に対して導光板Ｂの主面が３０°または６０°の角度をなすように傾けて配置する。導光板Ｂのガラス板Ｂと対向する端面とガラス板ＢとはＥＶＡ接着剤で接合し、透明接着層３１を形成する。また、導光板Ｂのガラス板Ａと対向する端面とガラス板ＡとはＥＶＡ接着剤で接合し透明接着層３１が形成する。それ以外のことは実施例１０と同様にして半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を製造した。

図１７は、実施例１２の半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を示す水平断面図である。

実施例１０と同様に、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を、太陽光が照射される屋外に設置し、光入射面には太陽光が入射することを想定すると、実施例１０と同様な利点を得ることができるとともに、導光体を導光スペーサよりも軽量な導光板としたので、色素増感光電変換素子モジュール２０の重量を軽く構成することが可能となる。

＜実施例１３＞
半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を以下のようにして製造した。

まず、実施例１の方法で色素増感光電変換素子１０を２０個製造した。

次に、水平導光スペーサ３０であるプリズムＣを製造する。
まず、厚さ４．１ｍｍのソーダガラス板を用意する。次に、このガラス板を、縦８．２ｍｍ、横１２５ｍｍに切断する。次に、切断したガラス板をガラス切削機で切削し、底辺８．２ｍｍ、高さ４．１ｍｍ、底辺と対向する角が直角である直角三角形を底面とする高さ１２５ｍｍの三角柱体のガラス棒であるプリズムＣを６本得た。それ以外のことは実施例１０と同様にして半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を製造した。

図１８Ａは、実施例１３の半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を示す水平断面図である。

実施例１０と同様に、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を屋外に設置し、光入射面には太陽光が入射することを想定する。さらに、この実施例においては、例えば、南西方向を向く壁面に色素増感光電変換素子モジュール２０を設置する場合を想定する。そうすると、この色素増感光電変換素子モジュール２０の光入射面に入射する光は夕方においては垂直に近い角度となるが、朝方においてはより低角度で入射することになる。そこで、この実施例においては、実施例１０における水平導光スペーサ３０を、図１８に示すような傾斜の小さい面と傾斜の大きい面とで頂角を挟むくさび形の形状とすると、実施例１０の利点を有するとともに、朝方の太陽光などの、より低角度で入射する入射光に対応することができる。この２つの傾斜面の傾斜角度は、色素増感光電変換素子モジュール２０を設置する場所における、入射光の変位などの照射条件によって適宜選択される。

＜実施例１４＞
まず、実施例１の方法で色素増感光電変換素子１０を２０個製造した。

次に、水平導光板３３である導光板Ｃを製造する。
まず、厚さ１ｍｍのソーダガラス板を用意する。次に、このガラス板を、縦４ｍｍ、横１２５ｍｍおよび縦７ｍｍ、横１２５ｍｍにそれぞれ切断する。次に、このガラス板を切削した後に接合することによって４ｍｍの辺と７．９ｍｍの辺に挟まれる角が９０°のＬ字形を底面とする長さ１２５ｍｍ、厚さ１ｍｍの柱体である導光板Ｃを得た。得られた導光板Ｃの全面を研磨し鏡面とした。

次に、ガラス板Ｂの横方向の一辺に平行に延在するガラス板Ｂ上の間隔部６つに水平導光板３３である導光板Ｃを６本設けた。導光板Ｃは、色素増感光電変換素子１０の間隔部２４ａ内に納まるように、ガラス板Ａの光入射面に対して導光板Ｃの頂角（９０°）が対向するように配置する。導光板Ｃのガラス板Ｂと対向する２つの端面とガラス板ＢとはＥＶＡ接着剤で接合し、透明接着層３１を形成する。それ以外のことは実施例１０と同様にして半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を製造した。

図１８Ｂは、実施例１４の半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を示す水平断面図である。

図１８に示すように、実施例１３と同様な設置形態を想定する場合において、実施例１３と同様な利点を得ることができるとともに、導光体を導光スペーサよりも軽量な導光板としたので、色素増感光電変換素子モジュール２０の重量を軽く構成することが可能となる。

＜実施例１５＞
半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を以下のようにして製造した。

まず、実施例１の方法で色素増感光電変換素子１０を２０個製造した。

次に、水平導光スペーサ３０であるプリズムＤを製造する。
まず、厚さ４．１ｍｍのソーダガラス板を用意する。次に、ソーダガラス板を、縦４．１ｍｍ、横１２５ｍｍに切断する。次に、切断したガラス板をガラス切削機で切削し、等辺を４．１ｍｍとする直角二等辺三角形を底面とする、高さ１２５ｍｍの三角柱体のガラス棒を５０本得た。同様に、ソーダガラス板を、縦２１．８ｍｍ、横１２５ｍｍに切断し、直方体のガラス棒２５本を得た。次に、得られたこれらのガラス棒の全面を研磨し鏡面とした。

次に、得られた３つのガラス棒を、それぞれ１本ずつ組み合わせて、上底が２１．８ｍｍ、下底が３０ｍｍ高さ４．１ｍｍの等脚台形を底面とする、高さ１２５ｍｍの台形柱体のガラス棒であるプリズムＤを２５本得た。プリズムＤは、厚さ４．１ｍｍのガラス板を縦３０ｍｍ、横１２５ｍｍに切断し、切断したガラス板をガラス切削機で切削して一体として形成してもよい。

次に、実施例６と同様な方法でガラス板Ｂの主面上に複数の色素増感光電変換素子１０を設けた。互いに隣接する色素増感光電変換素子１０のガラス板Ｂ上における間隔部は同様に３０ｍｍとした。それ以外のことは実施例１０と同様にして半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を製造した。

図１９Ａは、実施例１５の半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を示す水平断面図である。

実施例１０と同様に、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を、太陽光が照射される屋外に設置し、光入射面には太陽光が入射することを想定すると、実施例１０と同様な利点を有するとともに、水平導光スペーサ３０の断面形状を台形形状とし、特に水平導光スペーサの端面を全反射可能に構成すると、透過部と反射部を独立して設けることが可能となったので、採光部２４に入射した光を採光利用するか、発電利用するかを制御することが可能となる。

＜実施例１６＞
まず、実施例１の方法で色素増感光電変換素子１０を２０個製造した。

次に、水平導光板３３である導光板Ｄを製造する。
まず、厚さ１ｍｍのソーダガラス板を用意する。次に、このガラス板を、縦６ｍｍ、横１２５ｍｍおよび２１ｍｍ、横１２５ｍｍにそれぞれ切断する。次に、このガラス板を切削した後に接合することによって、２１ｍｍの平板の両端面に５．８ｍｍの平板が１３５°の角度をなして接合している、厚さ１ｍｍ、長さ１２５ｍｍの柱体である導光板Ｄを得た。得られた導光板Ｄの全面を研磨し鏡面とした。

次に、実施例６と同様な方法でガラス板Ｂの主面上に複数の色素増感光電変換素子１０を設けた。互いに隣接する色素増感光電変換素子１０のガラス板Ｂ上における間隔部は同様に３０ｍｍとした。それ以外のことは実施例１０と同様にして半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を製造した。

図１９Ｂは、実施例１６の半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を示す水平断面図である。

実施例１５と同様に、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を、太陽光が照射される屋外に設置し、光入射面には太陽光が入射することを想定すると、実施例１５と同様な利点を有するとともに、導光体を導光スペーサよりも軽量な導光板としたので、色素増感光電変換素子モジュール２０の重量を軽く構成することが可能となる。

＜実施例１７＞
まず、実施例１の方法で色素増感光電変換素子１０を２０個製造した。

次に、水平導光スペーサ３０であるプリズムＥを製造する。
まず、厚さ４．１ｍｍの石英ガラス板を用意する。次に、このガラス板を、縦８．２ｍｍ、横１２５ｍｍに切断し柱体であるプリズムＥを得た。プリズムＥは、色素増感光電変換素子１０のＦＴＯ基板を構成するソーダガラスよりも屈折率が小さく、空気の屈折率よりも大きい石英ガラスによって構成されている。プリズムＥを構成する材料は、空気よりも大きい屈折率の値を有し、かつ、透明導電性基板３よりも小さい屈折率を有する材料であれば基本的にはどのようなものであってもよい。次に、得られたプリズムＥの全面を研磨し鏡面とした。

次に、得られたプリズムＥを水平導光スペーサ３０として、互いに隣接する色素増感光電変換素子１０のガラス板Ｂ上における間隔部に設けた。

プリズムＥは、互いに隣接する色素増感光電変換素子１０の間隔部の空間を、プリズムＥが全て埋めるようにして設けられる。それ以外のことは実施例１０と同様にして半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を製造した。

図２０Ａは、実施例１７の半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を示す水平断面図である。

実施例１０と同様に、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を、太陽光が照射される屋外に設置し、光入射面には太陽光が入射することを想定すると、この実施例においては、実施例１０の採光部２４における間隔部の全ての領域を水平導光スペーサで置き換えたので、実施例１０の利点を有するとともに。採光部２４の入射面に垂直に入射した光は、水平導光スペーサをそのまま透過し外部へ出射する。一方、入射面に斜めから入射する光は、第２のガラス板と水平導光スペーサとの界面において屈折し、色素増感光電変換素子１０の端面に入射光が導かれることにより、発電効率を向上させることができる。また、光の入射角の変位量に応じて第２の透明板２２と水平導光スペーサ３０との比屈折率の値を決定することで、設置環境に適宜対応することが可能となる。また、水平導光スペーサをコア層とクラッド層を適宜組み合わせて多層構造を構成し、屈折率分布をもたせることによって水平導光スペーサ内で光を屈折させて、色素増感光電変換素子１０の端面に光を入射させてもよい。
＜実施例１８＞
半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を以下のようにして製造した。

まず、実施例２の方法で色素増感光電変換素子１０を２０個製造した。

次に、水平導光スペーサ３０であるプリズムＦを製造する。
まず、厚さ４．１ｍｍの石英ガラス板を用意する。次に、このガラス板を、縦３０ｍｍ、横１２５ｍｍに切断しガラス柱体を得た。次に、このガラス柱体を切削して上底が２１．８ｍｍ、下底が３０ｍｍ高さ４．１ｍｍの等脚台形を底面とする、高さ１２５ｍｍの台形柱体のガラス棒であるプリズムＦを得た。プリズムＦは、色素増感光電変換素子１０のＦＴＯ基板を構成するソーダガラスよりも屈折率が小さく、空気の屈折率よりも大きい石英ガラスによって構成されている。プリズムＦを構成する材料は、空気よりも大きい屈折率の値を有し、かつ、透明導電性基板３よりも小さい屈折率を有する材料であれば基本的にはどのようなものであってもよい。

次に、得られたプリズムＦを水平導光スペーサ３０として、互いに隣接する色素増感光電変換素子１０のガラス板Ｂ上における間隔部に配置した。

プリズムＦを、互いに隣接する色素増感光電変換素子１０の間隔部の空間を、プリズムＦが全て埋めるようにして配置する。具体的には、プリズムＦの２１．８ｍｍ×１２５ｍｍの面とガラス板Ｂの間隔部主面とを、色素増感光電変換素子１０の端面とプリズムＦの４．１√２×１２５の面とをＥＶＡ接着剤で接着する。その他のことは実施例１０と同様にして色素増感光電変換素子モジュール２０を製造した。

図２０Ｂは、実施例１８の半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を示す水平断面図である。

実施例１０と同様に、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を、太陽光が照射される屋外に設置し、光入射面には太陽光が入射することを想定すると、この実施例においては、実施例７の色素増感光電変換素子モジュール２０の間隔部を水平導光スペーサ３０が全て埋めるようにして設けられているので、実施例７および実施例１６の利点を得ることができる。
＜実施例１９＞
まず、実施例１の方法で色素増感光電変換素子１０を２０個製造した。

次に、水平導光スペーサ３０であるプリズムＧを製造する。
まず、厚さ４．１ｍｍの石英ガラス板を用意する。次に、このガラス板を、縦４．１ｍｍ、横１２５ｍｍに切断する。次に、切断したガラス板をガラス切削機で切削し、等辺を４．１ｍｍとする直角二等辺三角形を底面とする、高さ１２５ｍｍの三角柱体のガラス棒であるプリズムＧを５０本得た。次に、得られたプリズムＧの全面を研磨し鏡面とした。

プリズムＧは、プリズムＧの面のうち、上記領域と同じ大きさの面がガラス板Ｂと接する。具体的には、プリズムＧの一方の４．１×１２５ｍｍの面の全面が色素増感光電変換素子１０の端面と接し、もう一方の４．１×１２５ｍｍの面の全面が第２の透明板２２に接するように配置する。配置をする際には、プリズムＧのガラス板Ｂと接合する少なくとも一部にＥＶＡ接着剤を塗布し、両者を接着し固定する。それ以外のことは実施例１０と同様にして半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を製造した。また、プリズムＧのもう一方の４．１×１２５ｍｍの面の全面を第２の透明板２２に接するように配置することもできる。

図２１Ａは、実施例１９の半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を示す水平断面図である。

実施例１０と同様に、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を、太陽光が照射される屋外に設置し、光入射面には太陽光が入射することを想定すると、この実施例においては、色素増感光電変換素子１０の端面に、光入射面に対して４５°の傾斜角を有する水平導光スペーサ３０を配置したので、実施例７における利点を有するとともに、水平導光スペーサ３０をソーダガラスよりも屈折率の大きな石英ガラスとしたので、各界面における屈折率を大きくすることができる。

＜実施例２０＞
まず、実施例１の方法で色素増感光電変換素子１０を２０個製造した。

次に、水平導光スペーサ３０であるプリズムＨを製造する。
まず、厚さ４．１ｍｍの石英ガラス板を用意する。次に、この石英ガラス板を、縦４．１ｍｍ、横１２５ｍｍに切断する。次に、切断したガラス板をガラス切削機で切削し、等辺を４．１ｍｍとする直角二等辺三角形を底面とする、高さ１２５ｍｍの三角柱体の石英ガラス棒を１００本得た。

次に、厚さ４．１ｍｍのソーダガラス板を用意する。次に、このソーダガラス板を、縦４．１ｍｍ、横１２５ｍｍに切断する。次に、切断したガラス板をガラス切削機で切削し、等辺を４．１ｍｍとする直角二等辺三角形を底面とする、高さ１２５ｍｍの三角柱体の石英ガラス棒を１００本得た。

次に、得られた石英ガラス棒およびソーダガラス棒の全面をそれぞれ研磨し鏡面とした。

次に、得られた石英ガラス棒と、ソーダガラス棒とをＥＶＡ接着剤で接合し、一辺が４．１ｍｍの正方形を底面とする直柱体ガラス棒を５０本得た。

次に、得られた直柱体ガラス棒２本のソーダガラスの面を互いに接合し、水平導光スペーサ３０であるプリズムＨを２５本得た。接合には、ＥＶＡ接着剤を用いる。また、水平導光スペーサ３０は、直柱体ガラス棒２本の石英ガラスの面を互いに接合してプリズムＨを構成もよいし、一方の直柱体ガラス棒のソーダガラスの面と、もう一方の直柱体ガラス棒の石英ガラスの面とを接合してプリズムＨを構成してもよい。

次に、得られたプリズムＨを水平導光スペーサ３０として、互いに隣接する色素増感光電変換素子１０のガラス板Ｂ上における間隔部に配置した。

プリズムＨを、互いに隣接する色素増感光電変換素子１０の間隔部の空間を、プリズムＨが全て埋めるようにして配置する。具体的には、プリズムＨの石英ガラスの面とガラス板Ｂの間隔部主面とを、プリズムＨのソーダガラスの面とガラス板Ａの間隔部主面とをＥＶＡ接着剤で接着する。その他のことは実施例１０と同様にして色素増感光電変換素子モジュール２０を製造した。

図２１Ｂは、実施例２０の半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を示す水平断面図である。

実施例１０と同様に、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を、太陽光が照射される屋外に設置し、光入射面には太陽光が入射することを想定する。そうすると、この実施例においては、水平導光スペーサ３０ｂである実施例１９のプリズムＧと、プリズムＧとは屈折率の異なるソーダガラスで構成した水平導光スペーサ３０ａであるプリズムとを組み合わせて、水平導光スペーサ３０であるプリズムＨとしたので、実施例１９の利点を有するとともに、さらに、各界面における屈折率を大きくすることができる。

＜実施例２１＞

半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を以下のようにして製造した。

まず、実施例１の方法で色素増感光電変換素子１０を２０個製造した。

次に、垂直導光スペーサ２９であるプリズムＩを実施例１３と同様にして作製し、底辺８．２ｍｍ、高さ４．１ｍｍの斜辺を半径４．１ｍｍの四分の一円弧とする凸形状を底面とする、高さ１２５ｍｍの柱体のガラス棒であるプリズムＩを２５本得た。

次に、色素増感光電変換素子１０のＦＴＯ基板の光入射面の４つの端辺から５ｍｍまでの領域に光反射膜であるＡｌ膜２７を蒸着によって形成した。その他のことは実施例１６と同様にして色素増感光電変換素子モジュール２０を製造した。

図２２は、実施例２１の半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を示す水平断面図である。

実施例１０と同様に、この半透過型の色素増感光電変換素子モジュール２０を、太陽光が照射される屋外に設置し、光入射面には太陽光が入射することを想定する。そうすると、この実施例においては、採光部２４を透過し、水平導光スペーサ３０であるプリズムＩに入射した一部の光は、色素増感光電変換素子１０の透明基板１の面上の任意の一領域に集光する。上記任意の一領域には、Ａｌ膜２７が設けられているので、集光された光は反射して光電変換部１１に導かれることで、色素増感光電変換素子モジュール２０の発電量を増加させることができる。また、プリズムＩの凸形状は、この実施例の形状に限定されず、色素増感光電変換素子１０の透明基板１の任意の一領域に集光可能であればどのような形状であってもよい。また、光反射膜はＡｌ膜２７に限定されず、ＦＴＯ基板内部から外部へ出射する光を、光電変換部１１に導光できるものであれば、どのような材質、大きさ、形状であってもよく、上記の各実施例においても組み合わせることができる。

また、上記の各実施例における導光体は、水平導光体および垂直導光体のいずれか一方のみで構成してもよいし、各実施例の導光体を互いに組み合わせて構成することもでき、例えば、水平導光スペーサ３０と垂直導光スペーサ２９とを上記の各実施例より選び、それぞれ組み合わせて、全ての方向からの入射光を効果的に採光することが可能となるモジュールとしてもよい。

以上のように、この第４の実施の形態によれば、第１〜第３の実施の形態と同様の利点を得るとともに、さらに、色素増感光電変換素子１０を互いに離れて設けられた色素増感光電変換素子１０の間隔部に導光体である導光スペーサおよび／または導光板を設けたので、導光体の形状、材質、構成などによって光学特性を変化させることにより効率よく色素増感光電変換素子１０の端面に導光可能となる。また、採光部２４の形状や大きさを変化させることなく、採光部２４に入射した光の全光量に対する室内への採光量を調整することができる。また、色素増感光電変換素子１０の透明基板の主面の少なくとも一部に光反射膜をさらに設けたので、導光体による反射などによって色素増感光電変換素子１０内部から出射する光を反射させ、光電変換部へと導光することが可能となり、発電効率を向上させることができる。

以上、実施の形態および実施例について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施の形態および実施例において挙げた数値、構造、構成、形状、材料などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、構成、形状、材料などを用いてもよい。

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）１つの面上に配置された複数の光電変換素子を有し、上記複数の光電変換素子のうちの少なくとも互いに隣接する二つの光電変換素子は、透明基板と、上記透明基板上に設けられた多孔質電極と、対極と、上記多孔質電極と上記対極との間に設けられた電解質層とを有し、上記互いに隣接する二つの光電変換素子の間に、入射光を上記光電変換素子の端面に導く導光体を有する光電変換素子モジュール。
（２）上記複数の光電変換素子は互いに離れて配置されている上記（１）に記載の光電変換素子モジュール。
（３）上記導光体の少なくとも一部は透明材料からなる上記（１）または（２）に記載の光電変換素子モジュール。
（４）上記導光体は上記１つの面上に配置されている上記（１）〜（３）のいずれかに記載の光電変換素子モジュール。
（５）上記導光体は、上記１つの面と交差する方向に平行な面を少なくとも１つ有する上記（１）〜（４）のいずれかに記載の光電変換素子モジュール。
（６）上記１つの面と、上記導光体の上記１つの面と交差する方向に平行な１つの面とがなす角が２０°以上８０°以下である上記（１）〜（５）のいずれかに記載の光電変換素子モジュール。
（７）上記光電変換素子は長方形または正方形の平面形状を有し、上記導光体は上記互いに隣接する二つの光電変換素子の間の部分に設けられ、上記光電変換素子の一辺に平行に延在する柱の形状を有する上記（１）〜（６）のいずれかに記載の光電変換素子モジュール。
（８）上記透明基板の端面の光透過率が９０％以上である上記（１）〜（７）のいずれかに記載の光電変換素子モジュール。
（９）上記透明基板の厚さが、１ｍｍ以上６ｍｍ以下である上記（１）〜（８）のいずれかに記載の光電変換素子モジュール。
（１０）上記導光体は、断面形状が三角形または台形である柱の形状を有する上記（１）〜（９）のいずれかに記載の光電変換素子モジュール。
（１１）上記導光体は、上記１つの面と接する面を底面とした時の高さが、上記光電変換素子の厚さ以下である上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の光電変換素子モジュール。
（１２）上記透明基板の光入射面の少なくとも一部に光反射膜を有する上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の光電変換素子モジュール。
（１３）上記複数の光電変換素子のうち少なくとも１つは、２枚の透明板の間に挟持されている上記（１）〜（１２）のいずれかに記載の光電変換素子モジュール。
（１４）上記光電変換素子の端面が、その主面に対して傾斜している上記（１）〜（１３）のいずれかに記載の光電変換素子モジュール。
（１５）上記光電変換素子の端面の、その主面に対する傾斜角が３０°以上６０°以下である上記（１）〜（１４）のいずれかに記載の光電変換素子モジュール。
（１６）上記光電変換素子は上記多孔質電極に光増感色素が吸着した色素増感光電変換素子である上記（１）〜（１５）のいずれかに記載の光電変換素子モジュール。
（１７）１つの面上に配置された複数の光電変換素子を有し、上記複数の光電変換素子のうちの少なくとも互いに隣接する二つの光電変換素子は、透明基板と、上記透明基板上に設けられた多孔質電極と、対極と、上記多孔質電極と上記対極との間に設けられた電解質層とを有する光電変換素子モジュールを製造する場合に、上記光電変換素子を、１つの面上に上記透明基板の端面が互いに対向するように配置し、互いに隣接する二つの光電変換素子の間に、上記光電変換素子の端面に入射光を導光可能に導光体を配置する光電変換素子モジュールの製造方法。
（１８）少なくとも一つの光電変換素子モジュールを有し、上記光電変換素子モジュールが、１つの面上に配置された複数の光電変換素子を有し、上記複数の光電変換素子のうちの少なくとも互いに隣接する二つの光電変換素子は、透明基板と、上記透明基板上に設けられた多孔質電極と、対極と、上記多孔質電極と上記対極との間に設けられた電解質層とを有し、上記互いに隣接する二つの光電変換素子の間に、入射光を上記光電変換素子の端面に導く導光体を有するものである電子機器。
（１９）少なくとも一つの光電変換素子モジュールを有し、上記光電変換素子モジュールが、１つの面上に配置された複数の光電変換素子を有し、上記複数の光電変換素子のうちの少なくとも互いに隣接する二つの光電変換素子は、透明基板と、上記透明基板上に設けられた多孔質電極と、対極と、上記多孔質電極と上記対極との間に設けられた電解質層とを有し、上記互いに隣接する二つの光電変換素子の間に、入射光を上記光電変換素子の端面に導く導光体を有するものである建築物。
（２０）上記光電変換素子および／または上記光電変換素子モジュールのうち、少なくとも１つは２枚の透明板の間に挟持されている上記（１９）に記載の建築物。

１…透明基板、２…透明電極、３・透明導電性基板、４…多孔質電極、５…対向基板、６…触媒層、７…対極、８…電解質層、９…封止体、１０…色素増感光電変換素子、１１…光電変換部、２０…色素増感光電変換素子モジュール、２１…第１の透明板、２２…第２の透明板、採光部…２４、間隔部…２４ａ、垂直導光スペーサ…２９、水平導光スペーサ…３０、垂直導光板…３２、水平導光板…３３。

Claims (20)

1. １つの面上に配置された複数の光電変換素子を有し、
   上記複数の光電変換素子のうちの少なくとも互いに隣接する二つの光電変換素子は、
   透明基板と、
   上記透明基板上に設けられた多孔質電極と、
   対極と、
   上記多孔質電極と上記対極との間に設けられた電解質層とを有し、
   上記互いに隣接する二つの光電変換素子の間の少なくとも一部に、入射光を上記光電変換素子の端面に導く導光体を有する光電変換素子モジュール。
2. 上記複数の光電変換素子は互いに離れて配置されている請求項１に記載の光電変換素子モジュール。
3. 上記導光体の少なくとも一部は透明材料からなる請求項２に記載の光電変換素子モジュール。
4. 上記導光体は上記１つの面上に配置されている請求項３に記載の光電変換素子モジュール。
5. 上記導光体は、上記１つの面と交差する方向に平行な面を少なくとも１つ有する請求項４に記載の光電変換素子モジュール。
6. 上記１つの面と、上記導光体の上記１つの面と交差する方向に平行な１つの面とがなす角が２０°以上８０°以下である請求項５に記載の光電変換素子モジュール。
7. 上記光電変換素子は長方形または正方形の平面形状を有し、上記導光体は上記互いに隣接する二つの光電変換素子の間の部分に設けられ、上記光電変換素子の一辺に平行に延在する柱の形状を有する請求項６に記載の光電変換素子モジュール。
8. 上記透明基板の端面の光透過率が９０％以上である請求項７に記載の光電変換素子モジュール。
9. 上記透明基板の厚さが、１ｍｍ以上６ｍｍ以下である請求項８に記載の光電変換素子モジュール。
10. 上記導光体は、断面形状が三角形または台形である柱の形状を有する請求項９に記載の光電変換素子モジュール。
11. 上記導光体は、上記１つの面と接する面を底面とした時の高さが、上記光電変換素子の厚さ以下である請求項１０に記載の光電変換素子モジュール。
12. 上記透明基板の光入射面の少なくとも一部に光反射膜を有する請求項１１に記載の光電変換素子モジュール。
13. 上記複数の光電変換素子のうち少なくとも１つは、２枚の透明板の間に挟持されている請求項１２に記載の光電変換素子モジュール。
14. 上記光電変換素子の端面が、その主面に対して傾斜している請求項９に記載の光電変換素子モジュール。
15. 上記光電変換素子の端面の、その主面に対する傾斜角が３０°以上６０°以下である請求項１０に記載の光電変換素子モジュール。
16. 上記光電変換素子は上記多孔質電極に光増感色素が吸着した色素増感光電変換素子である請求項１に記載の光電変換素子モジュール。
17. １つの面上に配置された複数の光電変換素子を有し、
    上記複数の光電変換素子のうちの少なくとも互いに隣接する二つの光電変換素子は、
    透明基板と、
    上記透明基板上に設けられた多孔質電極と、
    対極と、
    上記多孔質電極と上記対極との間に設けられた電解質層とを有する光電変換素子モジュールを製造する場合に、
    上記光電変換素子を、１つの面上に上記透明基板の端面が互いに対向するように配置し、
    互いに隣接する二つの光電変換素子の間の少なくとも一部に、上記光電変換素子の端面に入射光を導光可能に導光体を配置する光電変換素子モジュールの製造方法。
18. 少なくとも一つの光電変換素子モジュールを有し、
    上記光電変換素子モジュールが、
    １つの面上に配置された複数の光電変換素子を有し、
    上記複数の光電変換素子のうちの少なくとも互いに隣接する二つの光電変換素子は、
    透明基板と、
    上記透明基板上に設けられた多孔質電極と、
    対極と、
    上記多孔質電極と上記対極との間に設けられた電解質層とを有し、
    上記互いに隣接する二つの光電変換素子の間の少なくとも一部に、入射光を上記光電変換素子の端面に導く導光体を有するものである電子機器。
19. 少なくとも一つの光電変換素子モジュールを有し、
    上記光電変換素子モジュールが、
    １つの面上に配置された複数の光電変換素子を有し、
    上記複数の光電変換素子のうちの少なくとも互いに隣接する二つの光電変換素子は、
    透明基板と、
    上記透明基板上に設けられた多孔質電極と、
    対極と、
    上記多孔質電極と上記対極との間に設けられた電解質層とを有し、
    上記互いに隣接する二つの光電変換素子の間の少なくとも一部に、入射光を上記光電変換素子の端面に導く導光体を有するものである建築物。
20. 上記光電変換素子および／または上記光電変換素子モジュールのうち、少なくとも１つは２枚の透明板の間に挟持されている請求項１９に記載の建築物。

Images