JP6718322B2 - 光電変換素子 - Google Patents
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Description
透明基板11を構成する材料は、例えば透明な材料であればよく、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)、及び、ポリエーテルスルフォン(PES)などの絶縁材料が挙げられる。透明基板11の厚さは、光電変換素子100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50〜40000μmの範囲にすればよい。
透明導電層10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10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10が単層で構成される場合、透明導電層10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10の厚さは例えば0.01〜2μmの範囲にすればよい。
対向基板20は、上述したように、基板と電極を兼ねる金属基板21と、導電性の触媒層22とを備える。
酸化物半導体層13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)、酸化ケイ素(SiO2)、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)又はこれらの2種以上で構成される。
封止部30は、上述したように、無機封止部30Bと、樹脂封止部30Aとで構成されている。
電解質40は、例えばヨウ化物イオン(ヨウ素イオン)/ポリヨウ化物イオンなどの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、ヨウ化物イオン/ポリヨウ化物イオン(例えばI−/I3 −)のほか、臭化物イオン(臭素イオン)/ポリ臭化物イオン、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。
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、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。ここで、色素として光増感色素を用いる場合には、光電変換素子100は色素増感光電変換素子となり、光電変換セル50は色素増感光電変換セルとなる。
配線材60は金属材料と樹脂とを含む。金属材料としては、例えば銀、銅およびインジウムなどが挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合せて用いてもよい。樹脂としては、例えばポリエステル系樹脂又はエポキシ系樹脂などが用いられる。
電流取出端子70を構成する材料としては、配線材60と同様の材料を用いることができる。
まず112mm×56mm×1mmのガラスからなる透明基板11の上に厚さ1μmのFTOからなる矩形状の透明導電層を形成してなる積層体を用意した。
無機封止部を、四角環状の本体部のみで且つ突出部を有しないように形成し、封止部形成体を無機封止部と同一形状になるように形成することによって封止部を、対極より外側に突出する外側突出部を有しないように形成し、配線材を、連結部が中間連結部を有しないように形成したこと以外は実施例1と同様にして光電変換素子を作製した。
上記のようにして得られた実施例1及び比較例1で得られた光電変換素子について、光電変換効率(η0)を測定した。続いて、実施例1及び比較例1で得られた光電変換素子について、JIS C 8938に準じたヒートサイクル試験を行った後の光電変換効率(η)を測定した。そして、下記式に基づき、光電変換効率の保持率を算出した。結果を表1に示す。なお、ヒートサイクル試験は、環境温度を−40℃から90℃まで上昇させてから下降させるサイクルを1サイクルとした場合に200サイクル行った。
光電変換効率の保持率(%)=η/η0×100
11…透明基板
14…被接続領域
14a…表面領域
14b…側面領域
20…対向基板
21…金属基板
30…封止部
30A…樹脂封止部
50…光電変換セル
60…配線材
61…第1接続端部
62…第2接続端部
63…連結部
63a…第1連結部
63b…第2連結部
63c…中間連結部
100…光電変換素子
Claims (3)
- 透明基板と、
前記透明基板上に設けられる少なくとも1つの光電変換セルと、
前記少なくとも1つの光電変換セルと前記透明基板側に設けられる被接続領域とを接続する配線材とを備える光電変換素子であって、
前記光電変換セルが、
前記透明基板上に設けられる透明導電層と、
前記透明導電層に対向し、金属基板を含む対向基板と、
前記透明基板及び前記対向基板を接合し、樹脂を含む樹脂封止部を有する環状の封止部とを備えており、
前記封止部が、前記対向基板の厚さ方向に沿って見た場合に前記対向基板よりも外側に突出する外側突出部を有し、
前記配線材が、
前記被接続領域に接続される第1接続端部と、
前記金属基板のうち前記透明導電層と反対側の表面に接続される第2接続端部と、
前記第1接続端部及び前記第2接続端部を連結する連結部とを有し、
前記連結部が、
前記封止部の前記外側突出部の外周面に沿って配置される第1連結部と、
前記対向基板の外周面に沿って配置される第2連結部と、
前記第1連結部及び前記第2連結部の間に設けられる中間連結部とを有し、
前記中間連結部が前記第1連結部及び前記第2連結部の各々に対して屈曲しており、
前記被接続領域が、前記透明基板のうち前記対向基板側の表面領域を有する、光電変換素子。 - 前記被接続領域が、前記表面領域に接続され、前記透明基板の外周面に設けられる側面領域をさらに有する、請求項1に記載の光電変換素子。
- 前記配線材は、金属材料と樹脂とを含む、請求項1又は2に記載の光電変換素子。
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