JP6862810B2 - 光電変換素子及び太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
しかし、色素増感型太陽電池の場合、前記光電変換素子の電子輸送層として用いられる電子輸送性半導体の多孔質層形成においては、例えば、空気中500℃で30分間の焼成を行う必要があり、第一の透明電極としてITOを用いた場合、その抵抗値が大きく増加することで太陽電池の発電特性を悪化させてしまう。これを回避する方法として、ITOに耐熱性に優れたフッ素ドープ酸化スズ(以下、「FTO」と称する)やアンチモンドープ酸化スズ(以下、「ATO」と称する)によりITO電極表面をキャップする方法が挙げられる(例えば、特許文献1及び非特許文献1参照)。
前記基板上に設けられた第一の透明電極と、
前記基板上に設けられ、前記第一の透明電極と電気的に絶縁された第二の透明電極と、
前記第一の透明電極及び前記第二の透明電極上に設けられたブロッキング層と、
前記第一の透明電極上の前記ブロッキング層上に設けられた光電変換層と、
前記光電変換層上に設けられた第三の電極と、を有し、
前記第三の電極は、前記ブロッキング層と前記第二の透明電極とを貫通する複数の微細孔を通じて、前記ブロッキング層、前記第二の透明電極、及び前記基板に接しており、
前記複数の微細孔の開口形状が、円形状である。
本発明の光電変換素子は、第一の基板と、
前記第一の基板上に設けられた第一の透明電極と、
前記第一の基板上に設けられた前記第一の透明電極と電気的に絶縁された第二の透明電極と、
前記第一の透明電極及び前記第二の透明電極上に設けられたブロッキング層と、
前記第一の透明電極上の前記ブロッキング層上に設けられた光電変換層と、
前記光電変換層上に設けられた第三の電極と、を有し、
前記第二の透明電極上のブロッキング層が複数の微細孔から形成される貫通部を有し、
前記第三の電極が、前記微細孔を通じて前記第二の透明電極と接しており、更に必要に応じてその他の部材を有する。
前記第一の基板としては、特に制限はなく、公知のものを用いることができる。
前記第一の基板は、透明な材質のものが好ましく、例えば、ガラス、透明プラスチック板、透明プラスチック膜、無機物透明結晶体などが挙げられる。
前記第一の透明電極としては、可視光に対して透明な導電性物質であれば特に制限されるものではなく、通常の光電変換素子、又は液晶パネル等に用いられる公知のものを使用でき、例えば、インジウム・スズ酸化物(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、インジウム・亜鉛酸化物、ニオブ・チタン酸化物、グラフェンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、高い透過率、及び低い電気抵抗値を両立できる点から、ITOが好ましい。
前記第一の透明電極の平均厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、高い透過率、及び低効率の観点から、5nm以上100μm以下が好ましく、10nm以上1μm以下が好ましい。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用して混合又は積層したものでもよい。また、電気抵抗値を下げる目的で、金属リード線などを併用してもよい。
前記金属リード線の材質としては、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、白金、ニッケル等の金属などが挙げられる。前記金属リード線は、基板に蒸着、スパッタリング、圧着等で設置し、その上にITOやFTOを設ける方法により形成できる。
前記ブロッキング層は、前記第一の透明電極と前記第二の透明電極上に設けられ、少なくとも前記第二の透明電極上において前記複数の微細孔から形成される貫通部を有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記ブロッキング層の効果としては、例えば、高温や酸にさらされたとき、電極の電気抵抗の増加を抑制すること、電極と光電変換層が直接接することによる電子とホールの再結合を抑制することが挙げられる。
前記ブロッキング層の材料としては、可視光に対して透明であれば特に制限はなく、電子ブロッキングや正孔ブロッキングなど、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化スズ、酸化モリブデンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用して積層、あるいは混合してもよい。
前記ブロッキング層においては、室内光における損失電流を抑制するため、高い内部抵抗が必要であり、製膜方法も重要である。
前記ブロッキング層の製膜方法としては、一般的には、湿式製膜となるゾルゲル法などが挙げられるが、膜密度が低く十分に損失電流を抑制できない。このため、スパッタリング法などの乾式製膜が好ましく、膜密度が十分に高く損失電流を抑制できる点で有利である。
前記ブロッキング層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5nm以上1,000nm以下が好ましく、湿式製膜では500nm以上700nm以下がより好ましく、乾式製膜では10nm以上30nm以下がより好ましい。
前記第二の透明電極としては、可視光に対して透明な導電性物質であり、前記第一の透明電極とは電気的に絶縁されている以外は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、通常の光電変換素子、あるいは液晶パネル等に用いられる公知のものを使用できる。
前記第二の透明電極は、前記ブロッキング層に形成された前記微細孔と連結する凹部を有していてもよいが、前記微細孔が前記第二の透明電極も貫通している方がより好ましい。
前記第二の透明電極の材料としては、例えば、ITO、FTO、ATO、インジウム・亜鉛酸化物、ニオブ・チタン酸化物、グラフェンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用して積層してもよい。これらの中でも、ITOが好ましい。前記ITOは、電気抵抗が低く、かつ光透過性に優れるため、優れた光電変換特性を示すことができる。また、平滑性に優れるため、前記ブロッキング層が均一に形成でき、意図しない欠陥の発生を抑制することができる。
前記第二の透明電極の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5nm以上100μm以下が好ましく、10nm以上1μm以下がより好ましい。
前記第二の透明電極は、一定の硬性を維持するため、可視光に透明な材質を含む前記第一の基板上に設けることが好ましい。
前記第二の透明電極と前記第一の基板とが一体となっている公知のものを用いることもでき、例えば、FTOコートガラス、ITOコートガラス、酸化亜鉛:アルミニウムコートガラス、FTOコート透明プラスチック膜、ITOコート透明プラスチック膜などが挙げられる。また、前記第二の透明電極と前記第一の基板とが一体となっている公知のものの他の例として、酸化スズ若しくは酸化インジウムに原子価の異なる陽イオン若しくは陰イオンをドープした透明電極、又は、メッシュ状、ストライプ状などの光が透過できる構造にした金属電極をガラス基板などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用して混合又は積層したものでもよい。また、電気抵抗値を下げる目的で、金属リード線などを併用してもよい。
前記金属リード線の材質としては、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、白金、ニッケル等の金属などが挙げられる。前記金属リード線は、基板に蒸着、スパッタリング、圧着等で設置し、その上にITOやFTOを設ける方法により形成できる。
前記貫通部としては、前記第三の電極が前記貫通部を通じて前記第二の透明電極と接するように配置されていれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記第三の電極が前記貫通部を通じて前記第一の基板と接するように配置される方がより好ましい。
前記貫通部としては、等間隔で配置されている複数の微細孔を有することが好ましい。
前記等間隔で配置されているとは、前記微細孔の最小開口長さをAとし、隣接する前記貫通孔間の最小距離をBとすると、A及びBがそれぞれ一定の長さでかつ周期的に配置されていることを意味する。
なお、前記第一の基板が前記第三の電極と接合する部分は、凹状にえぐれていてもよい。
前記微細孔の開口形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ライン状、テーパー状、円形状などが挙げられる。これらの中でも、円形状が好ましい。前記円形とは、中心点からの距離が等しい点の集合でできる曲線のことであるが、必ずしも真円である必要はなく、真円を押しつぶしたような楕円形状も含まれる。前記微細孔の開口形状が円形状であると、前記微細孔を前記ブロッキング層が複数有することにより、前記第三の電極の接触面積が広くなるため、密着性が高まると共に、良好な光電変換特性を得ることができる点で有利である。
前記微細孔が等間隔で配置されている場合、前記微細孔の最小開口長さをAとし、隣接する前記貫通孔間の最小距離をBとすると、次式、A>Bを満たすことが好ましい。次式、A>Bを満たすと、前記微細孔の密度が高くなり、前記第三の電極の接触面積が広くなるため、密着性が高まると共に、良好な光電変換特性を得ることができる点で有利である。
隣接する前記微細孔間の最小距離Bとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.1μm以上300μm以下が好ましく、1μm以上80μm以下がより好ましい。前記最小距離Bが、前記好ましい範囲内であると、十分な導電性を有すると共に、前記微細孔の密度が高くなり、前記第三の電極の接触面積が広くなるため、密着性が高まる点で有利である。
前記光電変換層としては、電子輸送層と、前記電子輸送層の表面に吸着した光増感化合物と、ホール輸送層とを含むことが好ましい。
前記光電変換層は、例えば、複数種の無機半導体を積層又は混合してもよく、複数種の有機半導体を積層又は混合してもよく、無機半導体と有機半導体を複数種積層又は混合してもよい。
前記電子輸送層は、前記ブロッキング層上に配置され、一般的に多孔質状の層として構成され、半導体粒子などの電子輸送材料を含む。
前記電子輸送層は、単層であっても多層であってもよい。多層の場合、粒径の異なる半導体粒子の分散液を多層塗布してもよく、種類の異なる半導体や、樹脂、添加剤の組成が異なる塗布層を多層塗布してもよい。一度の塗布で平均厚みが不足する場合には、多層塗布は有効な手段である。
前記電子輸送材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、粒状、ロッド状、チューブ状等の半導体材料などが挙げられる。これらの中でも、粒状の半導体粒子が好ましく、前記半導体粒子に後述する光増感化合物が吸着されているものがより好ましい。
前記単体半導体としては、例えば、シリコン、ゲルマニウムなどが挙げられる。
前記化合物半導体としては、例えば、金属のカルコゲニド;亜鉛、ガリウム、インジウム、カドミウム等のリン化物;ガリウム砒素;銅−インジウム−セレン化物;銅−インジウム−硫化物などが挙げられる。
前記金属のカルコゲニドとしては、例えば、チタン、スズ、亜鉛、鉄、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、セリウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、タンタル等の酸化物;カドミウム、亜鉛、鉛、銀、アンチモン、ビスマス等の硫化物;カドミウム、鉛等のセレン化物;カドミウム等のテルル化物などが挙げられる。
前記ペロブスカイト構造を有する化合物としては、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウムなどが好ましい。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、酸化物半導体が好ましく、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ及び酸化ニオブのうち少なくともいずれかがより好ましい。
前記半導体粒子の一次粒子の個数平均粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1nm以上100nm以下が好ましく、5nm以上50nm以下がより好ましい。また、前記個数平均粒径よりも大きい個数平均粒径の半導体粒子を混合あるいは積層させ、入射光を散乱させる効果により、効率を向上させてもよい。この場合の前記個数平均粒径は、50nm以上500nm以下が好ましい。
前記湿式製膜法としては、特に制限はなく、公知の方法を用いることができ、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が挙げられる。更に、湿式印刷方法としては、例えば、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン印刷などの様々な方法を用いることができる。
前記樹脂としては、例えば、スチレン、酢酸ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等によるビニル化合物の重合体や共重合体、シリコーン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリエステル樹脂、セルロースエステル樹脂、セルロースエーテル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記アルコール溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、α−テルピネオールなどが挙げられる。
前記ケトン溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。
前記エステル溶媒としては、例えば、ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチルなどが挙げられる。
前記エーテル溶媒としては、例えば、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ジオキサンなどが挙げられる。
前記アミド溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンなどが挙げられる。
前記ハロゲン化炭化水素溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、ブロモホルム、ヨウ化メチル、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、1−クロロナフタレンなどが挙げられる。
前記炭化水素溶媒としては、例えば、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−オクタン、1,5−ヘキサジエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサジエン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、エチルベンゼン、クメンなどが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記酸としては、例えば、塩酸、硝酸、酢酸などが挙げられる。
前記界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルなどが挙げられる。
前記キレート化剤としては、例えば、アセチルアセトン、2−アミノエタノール、エチレンジアミンなどが挙げられる。
また、製膜性を向上させる目的で、増粘剤を添加することも有効な手段である。
前記増粘剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、エチルセルロースなどが挙げられる。
前記半導体粒子を焼成する場合、焼成温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、温度を上げ過ぎると基板の抵抗が高くなったり、溶融したりすることがある点で、30℃以上700℃以下が好ましく、100℃以上600℃以下がより好ましい。また、焼成時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10分間以上10時間以下が好ましい。
前記半導体粒子をマイクロ波照射する場合、前記電子輸送層が形成されている面側から照射してもよく、前記電子輸送層が形成されていない面側から照射してもよい。照射時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1時間以下が好ましい。
前記半導体粒子の焼成後、前記半導体粒子の表面積の増大や、後述する光増感化合物から半導体粒子への電子注入効率を高める目的で、例えば、四塩化チタンの水溶液や有機溶剤との混合溶液を用いた化学メッキや三塩化チタン水溶液を用いた電気化学的メッキ処理を行ってもよい。
前記ラフネスファクターは、前記第一の基板に塗布した前記半導体粒子の面積に対する多孔質内部の実面積を表す数値である。したがって、前記ラフネスファクターとしては、大きいほど好ましいが、前記電子輸送層の平均厚みとの関係から、20以上が好ましい。
光電変換効率の更なる向上のため、前記光増感化合物を前記半導体粒子の表面に吸着させてもよい。
前記光増感化合物としては、使用される励起光により光励起される化合物であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、特表平7−500630号公報、特開平10−233238号公報、特開2000−26487号公報、特開2000−323191号公報、特開2001−59062号公報等に記載の金属錯体化合物;特開平10−93118号公報、特開2002−164089号公報、特開2004−95450号公報、J.Phys.Chem.C,7224,Vol.111(2007)等に記載のクマリン化合物;特開2004−95450号公報、Chem.Commun.,4887(2007)等に記載のポリエン化合物;特開2003−264010号公報、特開2004−63274号公報、特開2004−115636号公報、特開2004−200068号、特開2004−235052号公報、J.Am.Chem.Soc.,12218,Vol.126(2004)、Chem.Commun.,3036(2003)、Angew.Chem.Int.Ed.,1923,Vol.47(2008)等のインドリン化合物;J.Am.Chem.Soc.,16701,Vol.128(2006)、J.Am.Chem.Soc.,14256,Vol.128(2006)等に記載のチオフェン化合物;特開平11−86916号公報、特開平11−214730号公報、特開2000−106224号公報、特開2001−76773号公報、特開2003−7359号公報等に記載のシアニン色素;特開平11−214731号公報、特開平11−238905号公報、特開2001−52766号公報、特開2001−76775号公報、特開2003−7360号等に記載メロシアニン色素、特開平10−92477号公報、特開平11−273754号公報、特開平11−273755号公報、特開2003−31273号等に記載の9−アリールキサンテン化合物;特開平10−93118号公報、特開2003−31273号等に記載のトリアリールメタン化合物;特開平9−199744号公報、特開平10−233238号公報、特開平11−204821号公報、特開平11−265738号、J.Phys.Chem.,2342,Vol.91(1987)、J.Phys.Chem.B,6272,Vol.97(1993)、Electroanal.Chem.,31,Vol.537(2002)、特開2006−032260号公報、J.Porphyrins Phthalocyanines,230,Vol.3(1999)、Angew.Chem.Int.Ed.,373,Vol.46(2007)、Langmuir,5436,Vol.24(2008)等に記載のフタロシアニン化合物;ポルフィリン化合物などが挙げられる。これらの中でも、金属錯体化合物、クマリン化合物、ポリエン化合物、インドリン化合物、チオフェン化合物が好ましく、三菱製紙株式会社製の下記構造式(1)で表されるD131、下記構造式(2)で表されるD102、下記構造式(3)で表されるD358がより好ましい。
前記光増感化合物溶液中あるいは分散液中に前記半導体粒子を含有する電子集電電極を浸漬する方法の場合には、例えば、浸漬法、ディップ法、ローラー法、エアーナイフ法などを用いることができる。
前記光増感化合物溶液あるいは分散液を前記電子輸送層に塗布して吸着させる方法の場合には、例えば、ワイヤーバー法、スライドホッパー法、エクストルージョン法、カーテン法、スピン法、スプレー法などを用いることができる。
なお、二酸化炭素などを用いた超臨界流体中で吸着させてもよい。
前記縮合剤としては、前記半導体粒子の表面に物理的あるいは化学的に前記光増感化合物を結合させるような触媒的作用をするもの、又は化学量論的に作用し、化学平衡を有利に移動させるもののいずれであってもよい。
更に、縮合助剤として、チオールやヒドロキシ化合物などを添加してもよい。
前記光増感化合物を溶解、又は分散する溶媒としては、例えば、水、アルコール溶媒、ケトン溶媒、エステル溶媒、エーテル溶媒、アミド溶媒、ハロゲン化炭化水素溶媒、炭化水素溶媒などが挙げられる。
前記アルコール溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどが挙げられる。
前記ケトン溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。
前記エステル溶媒としては、例えば、ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチルなどが挙げられる。
前記エーテル溶媒としては、例えば、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ジオキサンなどが挙げられる。
前記アミド溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンなどが挙げられる。
前記ハロゲン化炭化水素溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、ブロモホルム、ヨウ化メチル、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、1−クロロナフタレンなどが挙げられる。
前記炭化水素溶媒としては、例えば、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−オクタン、1,5−ヘキサジエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサジエン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、エチルベンゼン、クメンなどが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記凝集解離剤としては、特に制限はなく、用いる色素に対して適宜選択することができ、例えば、コール酸、ケノデオキシコール酸等のステロイド化合物;長鎖アルキルカルボン酸又は長鎖アルキルホスホン酸などが挙げられる。
前記凝集解離剤の含有量としては、前記光増感化合物1質量部に対して、0.01質量部以上500質量部以下が好ましく、0.1質量部以上100質量部以下がより好ましい。
前記半導体粒子に、前記光増感化合物、又は前記光増感化合物及び前記凝集解離剤を吸着させる際の温度としては、−50℃以上200℃以下が好ましい。
吸着時間としては、5秒間以上1,000時間以下が好ましく、10秒間以上500時間以下がより好ましく、1分間以上150時間が更に好ましい。
前記吸着は、暗所で行うことが好ましい。また、前記吸着は、静置して行ってもよく、攪拌しながら行ってもよい。
前記攪拌は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スターラー、ボールミル、ペイントコンディショナー、サンドミル、アトライター、ディスパーザー、超音波分散などを用いた方法が挙げられる。
前記ホール輸送層の材料としては、例えば、酸化還元対を有機溶媒に溶解した電解液、酸化還元対を有機溶媒に溶解した液体をポリマーマトリックスに含浸したゲル電解質、酸化還元対を含有する溶融塩、固体電解質、無機ホール輸送材料、有機ホール輸送材料などが挙げられる。これらの中でも、有機ホール輸送材料が好ましい。
なお、以下、有機ホール輸送材料を例として説明する箇所があるが、これに限られるものではない。
また、前記高分子材料は、多孔質状の前記電子輸送層内部へ浸透しにくいことから、多孔質状の前記電子輸送層表面の被覆に優れ、電極を設ける際の短絡防止にも効果を発揮するため、より高い性能を得ることが可能となる。
前記ホール輸送層を単層構造としたときに用いられる有機ホール輸送材料としては、公知の有機ホール輸送化合物が用いられる。
その具体例としては、特公昭34−5466号公報等に示されているオキサジアゾール化合物、特公昭45−555号公報等に示されているトリフェニルメタン化合物、特公昭52−4188号公報等に示されているピラゾリン化合物、特公昭55−42380号公報等に示されているヒドラゾン化合物、特開昭56−123544号公報等に示されているオキサジアゾール化合物、特開昭54−58445号公報に示されているテトラアリールベンジジン化合物、特開昭58−65440号公報又は特開昭60−98437号公報に示されているスチルベン化合物などを挙げることができる。
これらの中でも、Adv.Mater.,813,vol.17,(2005)に記載のホール輸送材料(2,2’,7,7’−tetrakis(N,N−di−p−methoxyphenylamino)−9,9’−spirobifluorene:spiro−OMeTAD)が特に好ましい。
前記spiro−OMeTADからなるホール輸送層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、多孔質状の電子輸送層の細孔に入り込んだ構造を有することが好ましく、前記電子輸送層上に0.01μm以上が好ましく、0.1μm以上10μm以下がより好ましい。
前記ホール輸送性高分子材料としては、例えば、ポリチオフェン化合物、ポリフェニレンビニレン化合物、ポリフルオレン化合物、ポリフェニレン化合物、ポリアリールアミン化合物、ポリチアジアゾール化合物などが挙げられる。
前記ポリフェニレン化合物としては、例えば、ポリ[2,5−ジオクチルオキシ−1,4−フェニレン]、ポリ[2,5−ジ(2−エチルヘキシルオキシ−1,4−フェニレン]などが挙げられる。
前記添加剤としては、ヨウ素、金属ヨウ化物、4級アンモニウム塩、金属臭化物、金属塩化物、酢酸金属塩、金属硫酸塩、金属錯体、イオウ化合物、Inorg.Chem.35(1996)1168に記載のイオン液体、リチウム化合物、塩基性化合物などが挙げられる。
前記4級アンモニウム塩としては、例えば、ヨウ化テトラアルキルアンモニウム、ヨウ化ピリジニウムなどが挙げられる。
前記金属臭化物としては、例えば、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化セシウム、臭化カルシウムなどが挙げられる。
前記金属塩化物としては、例えば、臭化テトラアルキルアンモニウム、臭化ピリジニウム等の4級アンモニウム化合物の臭素塩、塩化銅、塩化銀などが挙げられる。
前記酢酸金属塩としては、例えば、酢酸銅、酢酸銀、酢酸パラジウムなどが挙げられる。
前記金属硫酸塩としては、例えば、硫酸銅、硫酸亜鉛などが挙げられる。
前記金属錯体としては、例えば、フェロシアン酸塩−フェリシアン酸塩、フェロセン−フェリシニウムイオンなどが挙げられる。
前記イオウ化合物としては、例えば、ポリ硫化ナトリウム、アルキルチオール−アルキルジスルフィドなどが挙げられる。
前記リチウム化合物としては、例えば、リチウムトリフルオロメタンスルホニルイミド、リチウムジイソプロピルイミドなどが挙げられる。
なお、前記構造式(A−1)から(A−5)で表される化合物の日化辞(日本化学物質辞書)番号は、以下のように対応する。
しかし、ヨウ素電解液を用いた従来の液体型色素増感型太陽電池において前記塩基性化合物を用いると、開放電圧が高いが、短絡電流密度が大幅に減少し、光電変換特性は著しく悪化することが知られている。
前記ホール輸送層の材料として前記有機ホール輸送材料を用いた固体型色素増感型太陽電池において前記塩基性化合物を用いると、短絡電流密度の低下量が少なく、高い開放電圧が得られることで、優れた光電変換特性を得ることができる。更に、報告例が少ない室内光等の微弱光における光電変換において、特に際立って優位性が現れる。
前記ホール輸送層における前記一般式(A)で表される化合物の含有量としては、前記有機ホール輸送材料100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましく、5質量部以上15質量部以下であることがより好ましい。
前記酸化剤としては、例えば、ヘキサクロロアンチモン酸トリス(4−ブロモフェニル)アミニウム、ヘキサフルオロアンチモネート銀、ニトロソニウムテトラフルオボラート、硝酸銀、コバルト錯体化合物などが挙げられる。
前記酸化剤の添加によってすべての有機ホール輸送材料が酸化される必要はなく、一部のみが酸化されていればよい。また、添加した前記酸化剤は、添加した後、系外に取り出しても、取り出さなくてもよい。
前記ホール輸送層の作製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、真空蒸着等の真空中で薄膜を形成する方法、湿式製膜法などが挙げられる。これらの中でも、製造コストなどの点で、特に湿式製膜法が好ましく、前記電子輸送層上に塗布する方法が好ましい。
前記湿式製膜法を用いた場合、塗布方法としては、特に制限はなく、公知の方法にしたがって行うことができる。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、また、湿式印刷方法として、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン印刷等様々な方法を用いることができる。
前記超臨界流体は、気体と液体が共存できる限界(臨界点)を超えた温度・圧力領域において非凝集性高密度流体として存在し、圧縮しても凝集せず、臨界温度以上、かつ臨界圧力以上の状態にある流体である限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、臨界温度が低いものが好ましい。
前記超臨界流体としては、例えば、一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア、窒素、水、アルコール溶媒、炭化水素溶媒、ハロゲン溶媒、エーテル溶媒などが挙げられる。
前記アルコール溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、n−ブタノールなどが挙げられる。
前記炭化水素溶媒としては、例えば、エタン、プロパン、2,3−ジメチルブタン、ベンゼン、トルエンなどが挙げられる。
前記ハロゲン溶媒としては、例えば、塩化メチレン、クロロトリフロロメタンなどが挙げられる。
前記エーテル溶媒としては、例えば、ジメチルエーテルなどが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、二酸化炭素が、臨界圧力7.3MPa、臨界温度31℃であることから、容易に超臨界状態をつくり出せるとともに、不燃性で取扱いが容易である点で特に好ましい。
前記亜臨界流体としては、臨界点近傍の温度及び圧力領域において、高圧液体として存在する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
上述した超臨界流体として挙げられる化合物は、前記亜臨界流体としても好適に使用することができる。
前記超臨界流体の臨界温度及び臨界圧力は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記臨界温度としては、−273℃以上300℃以下が好ましく、0℃以上200℃以下が特に好ましい。
更に、前記超臨界流体及び前記亜臨界流体に加え、有機溶媒やエントレーナーを併用することもできる。前記有機溶媒及び前記エントレーナーの添加により、前記超臨界流体中での溶解度の調整をより容易に行うことができる。
前記ケトン溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。
前記エステル溶媒としては、例えば、ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチルなどが挙げられる。
前記エーテル溶媒としては、例えば、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ジオキサンなどが挙げられる。
前記アミド溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンなどが挙げられる。
前記ハロゲン化炭化水素溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、ブロモホルム、ヨウ化メチル、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、1−クロロナフタレンなどが挙げられる。
前記炭化水素溶媒としては、例えば、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−オクタン、1,5−ヘキサジエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサジエン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、エチルベンゼン、クメンなどが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記プレス処理としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、IR錠剤成形器に代表されるような平板を用いたプレス成形法、ローラー等を用いたロールプレス法などが挙げられる。
前記プレス処理の圧力としては、10kgf/cm2以上が好ましく、30kgf/cm2以上がより好ましい。
前記プレス処理する時間は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1時間以下が好ましい。なお、前記プレス処理時に熱を加えてもよい。
前記離型剤としては、例えば、ポリ四フッ化エチレン、ポリクロロ三フッ化エチレン、四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体、ペルフルオロアルコキシフッ化樹脂、ポリフッ化ビニリデン、エチレン四フッ化エチレン共重合体、エチレンクロロ三フッ化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニル等のフッ素樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記プレス処理を行った後、前記第三の電極を設ける前に、前記有機ホール輸送材料と前記第三の電極との間に金属酸化物を設けてもよい。
前記金属酸化物としては、例えば、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化バナジウム、酸化ニッケルなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、酸化モリブデンが好ましい。
前記湿式製膜法としては、金属酸化物の粉末、又はゾルを分散したペーストを調製し、前記ホール輸送層上に塗布する方法が好ましい。
前記湿式製膜法を用いた場合の塗布方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、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が挙げられる。また、湿式印刷方法としては、例えば、凸版、オフセット、グラビア、凹版、ゴム版、スクリーン印刷などが挙げられる。
塗布された前記金属酸化物の平均厚みとしては、0.1nm以上50nm以下が好ましく、1nm以上10nm以下がより好ましい。
前記第三の電極は、前記ホール輸送層上に、又は前記ホール輸送層における前記金属酸化物上に形成することができる。前記第三の電極は、対向電極と称することもある。
前記第三の電極は、前記貫通部を通じて前記第二の透明電極と接する方が好ましく、前記貫通部を通じて前記第一の基板と接する方がより好ましい。これにより、前記第三の電極が、前記貫通部を通じて前記第二の透明電極と接することができ、良好な電気伝導性を有すると共に、前記第三の電極の接触面積が広くなるため、密着性が高まり、剥がれやクラックを抑制することができる。
前記第三の電極は、前記第一の透明電極と同様のものを用いることができ、強度や密封性が十分に保たれるような構成では支持体は必ずしも必要ではない。
前記金属としては、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウムなどが挙げられる。
前記炭素化合物としては、例えば、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェンなどが挙げられる。
前記導電性金属酸化物としては、例えば、ITO、FTO、ATOなどが挙げられる。
前記導電性高分子としては、例えば、ポリチオフェン、ポリアニリンなどが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記第三の電極の形成については、用いられる材料の種類や前記ホール輸送層の種類により、適宜ホール輸送層上に、例えば、塗布、ラミネート、蒸着、CVD、貼り合わせ等の手法により形成可能である。
なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数、位置、形状等にすることができる。
光電変換層11は、電子輸送層5、ホール輸送層7を含み、電子輸送層5における電子輸送材料に光増感化合物6が吸着している。
このような光電変換素子101には、ブロッキング層4が貫通部4aを有し、第三の電極8が貫通部4aを通じて第二の透明電極3と接している。
図1Bは、本発明の光電変換素子の他の一例を示す概略断面図である。この図1Bの光電変換素子102は、図1Aにおいて、貫通部4aが第二の透明電極3も貫通しており、第三の電極8が貫通部4aを通じて第一の基板1と接している以外は、図1Aと同様の概略断面図である。
図2Aは、本発明の光電変換素子における貫通部の一例を示す拡大上面図である。図2B〜図2Cは、本発明の光電変換素子における貫通部の他の一例を示す拡大上面図である。図2Aから図2C中、1は第一の基板、4はブロッキング層、4aは貫通部、4bは微細孔、Aは微細孔の最小開口長さ、Bは隣接する微細孔間の最小距離を、それぞれ表す。
本発明において光電変換素子とは、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子あるいは電気エネルギーを光エネルギーに変換する素子を表し、具体的には、太陽電池あるいはフォトダイオードなどが挙げられる。
本発明の光電変換素子は、発生した電流を制御する回路基盤等と組み合わせることにより電源装置に応用できる。前記電源装置を利用している機器類として、例えば、電子卓上計算機や腕時計が挙げられる。その他、携帯電話、電子手帳、電子ペーパー等に本発明の光電変換素子を有する電源装置を適用することができる。また、充電式や乾電池式の電気器具の連続使用時間を長くするための補助電源として本発明の光電変換素子を有する電源装置を用いることもできる。
本発明の太陽電池モジュールは、本発明の光電変換素子が、直列又は並列で複数個接続されており、更に必要に応じてその他の部材を有する。
前記光電変換素子における光電変換層は、電子輸送層と、前記電子輸送層の表面に吸着した光増感化合物と、ホール輸送層とを含むことが好ましい。
前記光電変換素子は、直列又は並列で複数個、導電材により接続されている。
前記その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、防湿性バックシート、ガラスプレートなどが挙げられる。
<酸化チタン半導体電極(電子輸送層)の作製>
前記第一の透明電極及び前記第二の透明電極としてのITO導電膜を第一の基板としてのガラス基板上に載せて一体としたITOコート(平均膜厚:300nm)ガラス上に、金属チタンからなるターゲットを用いた酸素ガスによる反応性スパッタにより、酸化チタンの緻密なブロッキング層を平均厚みが3nmとなるように形成した。
得られた酸化チタン分散液にポリエチレングリコール(#20,000、和光純薬工業株式会社製)1.2gを加えてペーストを作製した。
得られたペーストを、前記第一の透明電極上のブロッキング層上に平均厚みが1.5μmになるように塗布し、室温(25℃)で乾燥後、空気中、500℃で30分間焼成し、多孔質状の電子輸送層を形成した。以上により、酸化チタン半導体電極を作製した。
前記酸化チタン半導体電極を、下記構造式(3)で表される三菱製紙株式会社製D358(0.5mM、アセトニトリル/t−ブタノール(体積比1:1)溶液)に浸漬した後、1時間暗所で静置して、光増感化合物を吸着させた。
次に、前記第二の透明電極上のブロッキング層をレーザーにより衝撃剥離させ、微細孔を形成した。前記微細孔の形状はライン状とし、前記微細孔の最小開口長さAを25μm、隣接する前記微細孔間の最小距離Bを50μmとした(ただし、微細孔間の距離はライン間で50μmと100μmが交互になるように形成した)。
レーザー装置は、オムロンレーザーフロント株式会社製レーザーパターニング装置を用い、発振器をTHG(Third Harmonic Generation)発振器、出力を120mW、波長を349nmとした。前記レーザーパターニング装置の加工周波数、加工速度、及び加工間隔を制御することにより、前記微細孔の最小開口長さA、及び隣接する前記微細孔間の最小距離Bを任意に設定できる。
次に、前記光電変換層上に銀を平均厚み100nmに真空蒸着して第三の電極を形成した。第三の電極の一部は、第二の透明電極上の微細孔形成領域(貫通部)と接するようにして形成し、光電変換素子を得た。
−光電変換効率の測定−
得られた光電変換素子について、白色LED照射下(1,000ルクス:0.24mW/cm2)における光電変換効率を測定した。結果を表1に示した。
なお、光電変換効率に測定には、白色LEDとして高演色性LEDデスクランプ(CDS−90α、株式会社コスモテクノ製デスクランプ;スタディーモード)、評価機器として太陽電池評価システム(As−510−PV03、株式会社エヌエフ回路設計ブロック製)を用いた。
試験テープとしては、セロテープ(登録商標)(CT−18、ニチバン株式会社製)を使用した。試験テープを第三の電極に密着するように貼り付け、約10秒間押し付け保持した。その後、テープ端部を垂直方向へ引っ張り、テープを引き剥がし、下記基準で密着性を評価した。結果を表1に示した。なお、△以上が実使用可能なレベルである。
[評価基準]
○:テープが粘着された面に付着物が無い
△:テープが一部引き剥がされた
×:テープが全て引き剥がされた
実施例1において、ブロッキング層の平均厚みを1,100nmとした以外は、実施例1と同様にして、光電変換素子を作製し、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示した。
実施例2において、第二の透明電極まで貫通させた微細孔を有する貫通部を形成した以外は、実施例2と同様にして、光電変換素子を作製し、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示した。
実施例3において、前記微細孔間の最小距離Bを50μmとし、各微細孔間の間を等間隔になるようにレーザーパターニング装置で加工した以外は、実施例3と同様にして、光電変換素子を作製し、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示した。
実施例4において、前記微細孔間の最小距離Bを25μmとなるようにレーザーパターニング装置で加工した以外は、実施例4と同様にして、光電変換素子を作製し、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示した。
実施例4において、前記微細孔間の最小距離Bを10μmとなるようにレーザーパターニング装置で加工した以外は、実施例4と同様にして、光電変換素子を作製し、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示した。
実施例3において、微細孔の形状を円形状とし、前記最小開口長さAを25μm、前記最小距離Bを10μm、各微細孔間の間を等間隔になるようにレーザーパターニング装置で加工した以外は、実施例3と同様にして、光電変換素子を作製し、実施例1と同様に評価した。結果を表2に示した。
実施例7において、ブロッキング層の平均厚みを20nmとした以外は、実施例7と同様にして、光電変換素子を作製し、実施例1と同様に評価した。結果を表2に示した。
実施例7において、ブロッキング層の平均厚みを100nmとした以外は、実施例7と同様にして、光電変換素子を作製し、実施例1と同様に評価した。結果を表2に示した。
実施例7において、ブロッキング層の平均厚みを500nmとした以外は、実施例7と同様にして、光電変換素子を作製し、実施例1と同様に評価した。結果を表2に示した。
実施例8において、それぞれ分割された複数の電極からなる同一基板上のセルを6本直列接続したモジュール構造(特開2014−143333号公報の図1と同様の構造)とした以外は、実施例8と同様にして、光電変換素子を作製し、実施例1と同様に評価した。結果を表2に示した。このとき、1セル当たりの発電面積は実施例8と同様にして直列モジュールを作製した。
実施例2において、貫通部を設けなかった以外は、実施例2と同様にして、光電変換素子を作製し、実施例1と同様に評価した。結果を表3に示した。
実施例1において、ブロッキング層を設けなかった以外は、実施例1と同様にして、光電変換素子を作製し、実施例1と同様に評価した。結果を表3に示した。
実施例2において、ブロッキング層に貫通部を設けず、凹凸部を設けた以外は、実施例2と同様にして、光電変換素子を作製し、実施例1と同様に評価した。結果を表3に示した。
凹凸部はレーザーパターニング装置を用いて形成し、形状はライン状とし、前記凹凸部の最小開口長さを25μm、隣接する前記凹凸部間の最小距離を50μmとし(ただし、凹凸部間の距離はライン間で50μmと100μmが交互になるように形成した)、凹凸部の最大深さを500nmとした。
実施例7において、ブロッキング層に円形状の単一微細孔をレーザーパターニング装置で加工形成した以外は、実施例7と同様にして、光電変換素子を作製し、実施例1と同様に評価した。結果を表3に示した。
また、比較例1は、微細孔を有していないため、電気抵抗が高いブロッキング層から電流を取り出さなければならない。そのため、電流密度や形状因子が実施例1〜11と比較して低くなったと考えられる。また、第三の電極が平滑なブロッキング層表面に形成されたため、接触面積を十分に確保できず、密着性が低下したものと考えられる。
また、比較例2は、ブロッキング層を形成していないため、加熱処理によってITOの電気抵抗が高くなってしまうこと、及びホール輸送層が第一の透明電極と直接接してしまうため、逆電子移動が顕著に発生してしまったことにより、実施例1〜11と比較して特性が低くなったと考えられる。また、第三の電極が平滑なITO表面に形成されたため、接触面積を十分に確保できず、密着性が低下したものと考えられる。
また、比較例3は、ブロッキング層に凹凸を付けたものであるが、第三の電極が凹凸のある表面に形成されたため、接触面積が高まり、密着性は向上している。しかし、微細孔を有していないため、抵抗が高いブロッキング層から電流を取り出さなければならない。そのため、電流密度や形状因子が実施例1〜11と比較して低くなったと考えられる。
また、比較例4は、一つだけ微細孔を有しており、良好な太陽電池特性を示すが、貫通孔が単一のため、接触面積を十分に確保できず、密着性が低下したものと考えられる。
<1> 第一の基板と、
前記第一の基板上に設けられた第一の透明電極と、
前記第一の基板上に設けられた前記第一の透明電極と電気的に絶縁された第二の透明電極と、
前記第一の透明電極及び前記第二の透明電極上に設けられたブロッキング層と、
前記第一の透明電極上の前記ブロッキング層上に設けられた光電変換層と、
前記光電変換層上に設けられた第三の電極と、を有し、
前記第二の透明電極上のブロッキング層が複数の微細孔から形成される貫通部を有し、
前記第三の電極が、前記微細孔を通じて前記第二の透明電極と接していることを特徴とする光電変換素子である。
<2> 前記複数の微細孔が、前記第二の透明電極を貫通し、前記第三の電極が前記微細孔を通じて前記第一の基板と接する前記<1>に記載の光電変換素子である。
<3> 前記複数の微細孔が等間隔で配置されており、前記微細孔の最小開口長さをAとし、隣接する前記微細孔間の最小距離をBとすると、次式、A>B、を満たす前記<1>から<2>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<4> 前記微細孔の開口形状が、円形状である前記<1>から<3>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<5> 前記微細孔の最小開口長さAが、1μm以上400μm以下である前記<3>から<4>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<6> 前記微細孔間の最小距離Bが、0.1μm以上300μm以下である前記<3>から<5>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<7> 前記第一の透明電極及び前記第二の透明電極が、インジウム・スズ酸化物(ITO)透明膜である前記<1>から<6>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<8> 前記ブロッキング層の平均厚みが、5nm以上1,000nm以下の金属酸化物である前記<1>から<7>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<9> 前記ブロッキング層が、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、及び酸化スズから選択される少なくとも1種を含む金属酸化物半導体である前記<1>から<8>のいずれかに記載の光電変換素子である。
<10> 前記<1>から<9>のいずれかに記載の光電変換素子が、直列又は並列で複数個接続されていることを特徴とする太陽電池モジュールである。
<11> 前記光電変換素子における光電変換層が、電子輸送層と、前記電子輸送層の表面に吸着した光増感化合物と、ホール輸送層とを含む前記<10>に記載の太陽電池モジュールである。
2 第一の透明電極
3 第二の透明電極
4 ブロッキング層
4a 貫通部
4b 微細孔
5 電子輸送層
6 光増感化合物
7 ホール輸送層
8 第三の電極
9、10 端子部
11 光電変換層
101〜102 光電変換素子
A 微細孔の最小開口長さ
B 隣接する前記微細孔間の最小距離
Claims (8)
- 基板と、
前記基板上に設けられた第一の透明電極と、
前記基板上に設けられ、前記第一の透明電極と電気的に絶縁された第二の透明電極と、
前記第一の透明電極及び前記第二の透明電極上に設けられたブロッキング層と、
前記第一の透明電極上の前記ブロッキング層上に設けられた光電変換層と、
前記光電変換層上に設けられた第三の電極と、を有し、
前記第三の電極は、前記ブロッキング層と前記第二の透明電極とを貫通する複数の微細孔を通じて、前記ブロッキング層、前記第二の透明電極、及び前記基板に対し接しており、
前記複数の微細孔の開口形状が、円形状であることを特徴とする光電変換素子。 - 前記基板は、前記基板と前記第三の電極とが接合する部分において凹状にえぐれていることを特徴とする請求項1に記載の光電変換素子。
- 前記複数の微細孔が等間隔で配置されており、前記微細孔の最小開口長さをAとし、隣接する前記微細孔間の最小距離をBとすると、次式、A>B、を満たす請求項1又は2に記載の光電変換素子。
- 前記基板は、ガラス、透明プラスチック、及び無機物透明結晶体、のいずれかであることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の光電変換素子。
- 前記第一の透明電極及び前記第二の透明電極が、インジウム・スズ酸化物(ITO)透明膜である請求項1から4のいずれかに記載の光電変換素子。
- 前記ブロッキング層の平均厚みが、20nm以上500nm以下の金属酸化物である請求項1から5のいずれかに記載の光電変換素子。
- 請求項1から6のいずれかに記載の光電変換素子が、直列又は並列で複数個接続されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
- 前記光電変換素子における光電変換層が、電子輸送層と、前記電子輸送層の表面に吸着した光増感化合物と、ホール輸送層とを含む請求項7に記載の太陽電池モジュール。
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