JP6609202B2 - 光電変換装置 - Google Patents
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Description
電極基板20は、上述したように、透明基板21と、透明基板21のうち対向基板30側に設けられる電極としての透明導電層22とを有する。
透明基板21を構成する材料は、例えば透明な絶縁材料であればよく、このような透明な材料としては、例えばホウケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、白板ガラス、石英ガラスなどのガラス、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、および、ポリエーテルスルフォン(PES)などが挙げられる。透明基板21の厚さは、光電変換セル10のサイズに応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、例えば50〜10000μmの範囲にすればよい。
透明導電層22を構成する材料としては、例えばスズ添加酸化インジウム(ITO)、酸化スズ(SnO2)、及び、フッ素添加酸化スズ(FTO)などの導電性金属酸化物が挙げられる。透明導電層22は、単層でも、異なる導電性金属酸化物で構成される複数の層の積層体で構成されてもよい。透明導電層22が単層で構成される場合、透明導電層22は、高い耐熱性及び耐薬品性を有することから、FTOで構成されることが好ましい。透明導電層22の厚さは例えば0.01〜2μmの範囲にすればよい。
対向基板30は、上述したように、導電性基板31と、導電性基板31のうち電極基板20側に設けられて電解質60の還元に寄与する触媒層32とを備えている。
封止部40としては、例えば変性ポリオレフィン樹脂、ビニルアルコール重合体などの熱可塑性樹脂、及び、紫外線硬化樹脂などの樹脂が挙げられる。変性ポリオレフィン樹脂としては、例えばアイオノマー、エチレン−ビニル酢酸無水物共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体およびエチレン−ビニルアルコール共重合体が挙げられる。これらの樹脂は単独で又は2種以上を組み合せて用いることができる。
酸化物半導体層50は、酸化物半導体粒子で構成されている。酸化物半導体粒子は、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(Nb2O5)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、酸化スズ(SnO2)、酸化インジウム(In3O3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化タリウム(Ta2O5)、酸化ランタン(La2O3)、酸化イットリウム(Y2O3)、酸化ホルミウム(Ho2O3)、酸化ビスマス(Bi2O3)、酸化セリウム(CeO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)又はこれらの2種以上で構成される。酸化物半導体層50の厚さは、例えば0.1〜100μmとすればよい。
電解質60は、酸化還元対と有機溶媒とを含んでいる。有機溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、メトキシプロピオニトリル、プロピオニトリル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、バレロニトリル、ピバロニトリル、などを用いることができる。酸化還元対としては、例えばヨウ化物イオン/ポリヨウ化物イオン(例えばI−/I3 −)、臭化物イオン/ポリ臭化物イオンなどのハロゲン原子を含む酸化還元対のほか、亜鉛錯体、鉄錯体、コバルト錯体などのレドックス対が挙げられる。なお、ヨウ化物イオン/ポリヨウ化物イオンは、ヨウ素(I2)と、アニオンとしてのアイオダイド(I−)を含む塩(イオン性液体や固体塩)とによって形成することができる。アニオンとしてアイオダイドを有するイオン性液体を用いる場合には、ヨウ素のみ添加すればよく、有機溶媒や、アニオンとしてアイオダイド以外のイオン性液体を用いる場合には、LiIやテトラブチルアンモニウムアイオダイドなどのアニオンとしてアイオダイド(I−)を含む塩を添加すればよい。また電解質60は、有機溶媒に代えて、イオン液体を用いてもよい。イオン液体としては、例えばピリジニウム塩、イミダゾリウム塩、トリアゾリウム塩等の既知のヨウ素塩などが用いられる。このようなヨウ素塩としては、例えば、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムアイオダイド、1−エチル−3−プロピルイミダゾリウムアイオダイド、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアイオダイド、1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウムアイオダイド、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムアイオダイド、又は、1−メチル−3−プロピルイミダゾリウムアイオダイドが好適に用いられる。
色素としては、例えばビピリジン構造、ターピリジン構造などを含む配位子を有するルテニウム錯体や、ポルフィリン、エオシン、ローダミン、メロシアニンなどの有機色素などの光増感色素や、ハロゲン化鉛系ペロブスカイト結晶などの有機−無機複合色素などが挙げられる。ハロゲン化鉛系ペロブスカイトとしては、例えばCH3NH3PbX3(X=Cl、Br、I)が用いられる。上記色素の中でも、ビピリジン構造又はターピリジン構造を含む配位子を有するルテニウム錯体が好ましい。この場合、光電変換装置100の光電変換特性をより向上させることができる。なお、色素として、光増感色素を用いる場合には、光電変換装置100は色素増感光電変換装置となる。
絶縁部70は、上述したように、アンテナコイル80を支持する支持基板71と、支持基板71と電極基板20とを接着する接着層72と、アンテナコイル80を覆うように設けられる樹脂層73とを有する。
支持基板71は、絶縁材料で構成されていればよく、このような絶縁材料としては、例えばPETフィルム、PENフィルムなどの樹脂材料やガラスなどの無機材料などが挙げられる。
接着層72は、支持基板71と電極基板20とを接着させることが可能な接着剤で構成されていればよい。このような接着剤としては、例えばアクリル系接着剤、エポキシ系接着剤などの接着剤などを用いることができる。これらの接着剤は、光硬化型接着剤、熱硬化型接着剤又は二液混合型接着剤などのいずれであってもよい。
樹脂層73は、アンテナコイル80を直接覆うカバー層73aと、カバー層73a上に設けられる保護層73bとを有する。
アンテナコイル80は導電性材料で構成される。導電性材料としては、銀、銅などの金属材料やカーボン材料などが挙げられる。
上述したように、紫外線吸収剤は絶縁部70に含まれる。絶縁部70において、紫外線吸収剤は、支持基板71、接着層72及び樹脂層73の少なくとも1つに含まれていればよい。
20…電極基板
30…対向基板
40…封止部
70…絶縁部
73…樹脂層
80…アンテナコイル
100…光電変換装置
Claims (7)
- 少なくとも1つの光電変換セルを備え、
前記光電変換セルが、
電極基板と、
前記電極基板に対向する対向基板と、
前記電極基板のうち前記対向基板側の表面上に設けられる酸化物半導体層と、
前記電極基板と前記対向基板とを接合する環状の封止部とを有する光電変換装置であって、
前記電極基板のうち前記対向基板と反対側に設けられるアンテナコイルを備え、
前記アンテナコイルが、前記封止部の厚さ方向に前記封止部及び前記アンテナコイルを見た場合に、前記封止部と重なるように配置されている、光電変換装置。 - 少なくとも1つの光電変換セルを備え、
前記光電変換セルが、
電極基板と、
前記電極基板に対向する対向基板と、
前記電極基板と前記対向基板とを接合する環状の封止部とを有する光電変換装置であって、
前記電極基板のうち前記対向基板と反対側に設けられるアンテナコイルと、
前記電極基板のうち前記対向基板と反対側に設けられる絶縁部とを備え、
前記アンテナコイルが、前記封止部の厚さ方向に前記封止部及び前記アンテナコイルを見た場合に、前記封止部と重なるように配置され、
前記絶縁部が、前記アンテナコイルを覆うように設けられる樹脂層を有し、
前記絶縁部が紫外線吸収剤を含む、光電変換装置。 - 少なくとも1つの光電変換セルを備え、
前記光電変換セルが、
電極基板と、
前記電極基板に対向する対向基板と、
前記電極基板と前記対向基板とを接合する環状の封止部とを有する光電変換装置であって、
前記電極基板のうち前記対向基板と反対側に設けられるアンテナコイルと、
前記電極基板のうち前記対向基板と反対側に設けられる絶縁部とを備え、
前記アンテナコイルが、前記封止部の厚さ方向に前記封止部及び前記アンテナコイルを見た場合に、前記封止部と重なるように配置され、
前記絶縁部が、前記アンテナコイルを覆うように設けられる樹脂層と、前記アンテナコイルを支持する支持基板と、前記支持基板と前記電極基板とを接着する接着層とを有し、
前記電極基板が透明基板を有し、
前記接着層が、前記透明基板の屈折率と前記支持基板の屈折率との間の屈折率を有する
、光電変換装置。 - 前記絶縁部が、前記アンテナコイルを支持する支持基板と、前記支持基板と前記電極基板とを接着する接着層とをさらに有し、
前記電極基板が透明基板を有し、
前記接着層が、前記透明基板の屈折率と前記支持基板の屈折率との間の屈折率を有する、請求項2に記載の光電変換装置。 - 前記電極基板のうち前記対向基板と反対側に設けられ光を遮蔽する光遮蔽部をさらに備え、
前記光遮蔽部及び前記封止部を前記封止部の厚さ方向に見た場合に前記光遮蔽部が前記封止部と重なって配置されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光電変換装置。 - 前記光電変換セルが色素増感光電変換セルで構成される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光電変換装置。
- 前記アンテナコイルが、前記封止部の厚さ方向に前記封止部及び前記アンテナコイルを見た場合に、前記封止部に沿って巻回するように設けられ、
隣り合う前記アンテナコイル間の隙間の幅が前記アンテナコイルの幅よりも小さい、請求項1〜6のいずれか一項に記載の光電変換装置。
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