JPWO2017022817A1 - 光電変換素子 - Google Patents

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Abstract

基板と、基板上に設けられ、互いに溝を介して配置された複数の導電層とを有する光電変換素子が開示されている。この光電変換素子は、少なくとも１つの光電変換セルを有する。光電変換セルは、複数の導電層のうちの１つの導電層と、導電層に対向する対向基板と、導電層及び対向基板の間に設けられる酸化物半導体層とを有し、複数の導電層同士間の溝の長手方向に沿って基板上に導電性膜が設けられ、導電性膜において長さ５μｍ以上の亀裂が、溝の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり１５個以上の割合で存在している。

Description

本発明は、光電変換素子に関する。
光電変換素子として、安価で、高い光電変換効率が得られることから色素を用いた光電変換素子が注目されており、色素を用いた光電変換素子に関して種々の開発が行われている。
色素を用いた光電変換素子は少なくとも１つの光電変換セルを備えており、光電変換セルは一般に、基板上に導電層を設けた導電性基板と、導電層に対向する対向基板と、導電層と対向基板との間に設けられる酸化物半導体層とを備えている（例えば下記特許文献１参照）。
特開２０１４−１９２００８号公報
しかし、上述した特許文献１に記載の光電変換素子は、光電変換特性の点で未だ改善の余地を有していた。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、光電変換特性を十分に向上させることができる光電変換素子を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決するため上記特許文献１記載の光電変換素子について検討した。その結果、光電変換素子に含まれる隣接する２つの光電変換セルの導電層同士間の抵抗値を測定したところ、抵抗値が比較的小さいことが分かった。このことから、本発明者は、隣接する２つの光電変換セルの導電層同士間の溝の底部において、すなわち、溝の長手方向に沿って基板上に導電性物質からなる導電性膜が残存しており、この残存する導電性物質からなる導電性膜が、隣接する２つの光電変換セルの導電層同士間の抵抗値を小さくしているのではないかと考えた。そこで、本発明者はさらに鋭意研究を重ねた結果、隣接する２つの光電変換セルの導電層同士間の溝の底部において、すなわち溝の長手方向に沿って基板上に設けられる導電性膜において、溝の長手方向に沿った特定の長さ当たりに観察される、特定値以上の長さを持つ亀裂の数と光電変換特性との間に相関関係が見られることを突き止め、以下の発明により上記課題を解決し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、基板と、前記基板上に設けられ、互いに溝を介して配置された複数の導電層とを有する光電変換素子であって、少なくとも１つの光電変換セルを有し、前記光電変換セルが、前記複数の導電層のうちの１つの導電層と、前記導電層に対向する対向基板と、前記導電層及び前記対向基板の間に設けられる酸化物半導体層とを有し、前記複数の導電層同士間の前記溝の長手方向に沿って、前記基板上に導電性膜が設けられ、前記導電性膜において、長さ５μｍ以上の亀裂が、前記溝の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり１５個以上の割合で存在している、光電変換素子である。
本発明の光電変換素子によれば、複数の導電層同士間の溝の底部において、すなわち溝の長手方向に沿って基板上に設けられる導電性膜において、長さ５μｍ以上の亀裂が、溝の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり１５個以上の割合で存在している。このため、この亀裂によって導電性膜における導電パスが十分に切断され、導電層同士間の絶縁性を十分に確保することができる。その結果、光電変換素子の光電変換特性を向上させることができる。
上記光電変換素子においては、前記導電性膜は導電層と同一の材料で構成されていることが好ましい。
上記光電変換素子においては、前記導電性膜において長さ５μｍ以上の亀裂が、前記溝の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり２００個以下の割合で存在していることが好ましい。
この場合、亀裂が溝の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり２００個を超える割合で存在している場合に比べて、溝の透明度がより高くなる。
上記光電変換素子においては、前記導電性膜において長さ５μｍ以上の亀裂が、前記溝の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり４０個以下の割合で存在していることが特に好ましい。
上記光電変換素子においては、前記導電性膜において長さ５μｍ以上の亀裂が、前記導電性膜において前記溝の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり３４個以上の割合で存在していることが好ましい。
この場合、光電変換素子の光電変換特性をより向上させることができる。
上記光電変換素子においては、前記導電性膜において、互いに交差する亀裂が存在していることが好ましい。
この場合、導電性膜において互いに交差する亀裂が存在することによって、導電性膜における導電パスをより長い距離にわたって切断することが可能となる。このため、光電変換素子の光電変換特性をより十分に向上させることができる。
上記光電変換素子においては、前記複数の導電層同士間の前記溝が絶縁材料で覆われていることが好ましい。
この場合、亀裂に絶縁材料が入り込むことで、導電層同士間の絶縁性をより十分に確保することができる。
上記光電変換素子においては、前記導電性膜の最大厚さが１５０ｎｍ以下であり、前記溝の幅が２００ｎｍ以下であり、前記亀裂の底部が前記基板と前記導電性膜との界面に達していることが好ましい。
この場合、亀裂によって導電性膜における導電パスが効果的に切断され、導電層同士間の絶縁性を効果的に確保することができる。その結果、光電変換素子の光電変換特性を効果的に向上させることができる。
上記光電変換素子において、前記亀裂の底部が、前記基板において前記基板と前記導電性膜との界面よりも前記導電性膜から離れた位置に達していることが好ましい。
この場合、亀裂の長さ方向において導電パスがより確実に切断されるので、導電性膜の抵抗をより増大させることができる。
上記光電変換素子においては、前記亀裂が前記導電層に接触していることが好ましい。
この場合、亀裂が導電層に接触しない場合に比べて、隣り合う導電層同士間の絶縁性がより向上する。
なお、本発明において、「導電性膜」とは、前記導電層よりも小さい最大厚さを有する層をいう。
また、本発明において、「亀裂」の数は、複数の導電層同士間の溝の長手方向に沿った長さ１００μｍの１０箇所の領域を走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）にて観察した場合に観察される亀裂の数の平均値を言うものとする。ここで、観察される線が亀裂であるかどうかは、その線の幅が０．１〜２μmであり、且つその線がその周囲よりも明度が低い線であるか、あるいは明度が高い線であるかどうかによって判断することができる。
さらに、本発明において、「導電性膜の最大厚さ」とは、複数の導電層同士間の溝の長手方向に沿った長さ１００μｍの１０箇所の領域を透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope；ＴＥＭ）にて観察した場合に、その各々の領域で観察される導電性膜の最大厚さの平均値を言うものとする。
本発明によれば、光電変換特性を十分に向上させることができる光電変換素子が提供される。
本発明の光電変換素子の第１実施形態を示す切断面端面図である。 本発明の光電変換素子の第１実施形態の一部を示す平面図である。 図１の光電変換素子における透明導電層のパターンを示す平面図である。 図３の隣り合う透明導電層同士間の溝の底部を示す部分平面図である。 図４のＶ−Ｖ線に沿った部分切断面端面図である。 図１の第１一体化封止部を示す平面図である。 図１の第２一体化封止部を示す平面図である。 図２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った部分切断面端面図である。 絶縁材、バックシートを固定するための連結部及び酸化物半導体層を形成した導電性基板を示す平面図である。 図６の第１一体化封止部を形成するための第１一体化封止部形成体を示す平面図である。 本発明の光電変換素子の第２実施形態を示す部分切断面端面図である。
以下、本発明の光電変換素子の好適な実施形態について図１〜図９を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の光電変換素子の好適な実施形態を示す切断面端面図、図２は、本発明の光電変換素子の好適な実施形態の一部を示す平面図、図３は、図１の光電変換素子における透明導電層のパターンを示す平面図、図４は、図３の隣り合う透明導電層同士間の溝の底部を示す部分平面図、図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った部分切断面端面図、図６は、図１の第１一体化封止部を示す平面図、図７は、図１の第２一体化封止部を示す平面図、図８は、図２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った部分切断面端面図、図９は、絶縁材、バックシートを固定するための連結部及び酸化物半導体層を形成した導電性基板を示す平面図である。
図１に示すように、光電変換素子１００は、透明基板１１と、透明基板１１上に互いに溝９０を介して配置された複数の透明導電層１２とを設けてなる導電性基板１５を有する。
光電変換素子１００は一つの透明基板１１と透明基板１１上に形成された複数（本実施形態では４つ）の光電変換セル５０を有している。以下、これら複数の光電変換セル５０については、説明の便宜上、必要に応じて光電変換セル５０Ａ〜５０Ｄと呼ぶこととする。光電変換セル５０は、複数の透明導電層１２のうちの１つの透明導電層１２と、透明導電層１２に対向する対向基板２０と、透明導電層１２と対向基板２０との間に設けられる酸化物半導体層１３とを備えている。本実施形態では、酸化物半導体層１３は透明導電層１２上に設けられている。導電性基板１５及び対向基板２０は環状の封止部３０Ａによって接合され、導電性基板１５、対向基板２０及び環状の封止部３０Ａによって形成されるセル空間には電解質４０が充填されている。酸化物半導体層１３は、環状の封止部３０Ａの内側に配置され、酸化物半導体層１３には色素が担持されている。そして、図２に示すように、複数の光電変換セル５０は導電材６０Ｐによって直列に接続されている。また光電変換セル５０の対向基板２０側にはバックシート８０が設けられている（図１参照）。
対向基板２０は対極で構成され、電極としての金属基板２１と、金属基板２１の導電性基板１５側に設けられて触媒反応を促進する触媒層２２とを備えている。また隣り合う２つの光電変換セル５０において、対向基板２０同士は互いに離間している。
図３に示すように、導電性基板１５は、透明基板１１と、透明基板１１上に設けられ、互いに溝９０を介して配置された電極としての複数の透明導電層１２Ａ〜１２Ｆとを有している。複数の透明導電層１２Ａ〜１２Ｆのうち透明導電層１２Ａ〜１２Ｄは、光電変換セル５０Ａ〜５０Ｄの電極を構成する透明導電層１２であり、透明導電層１２Ｅ，１２Ｆは、光電変換セル５０Ａ〜５０Ｄの電極を構成しない透明導電層１２である。透明導電層１２Ｅ，１２Ｆは、透明導電層１２Ａ〜１２Ｄの周囲に設けられている。透明導電層１２Ｅは、封止部３０Ａに沿って折れ曲がるようにして配置されている。透明導電層１２Ｆは、バックシート８０の周縁部８０ａを固定するための環状の透明導電層１２である（図１参照）。
図３に示すように、透明導電層１２Ａ〜１２Ｄはいずれも、側縁部１２ｂを有する四角形状の本体部１２ａと、本体部１２ａの側縁部１２ｂから側方に突出する突出部１２ｃとを有している。
図２に示すように、透明導電層１２Ａ〜１２Ｄのうち光電変換セル５０Ｃの透明導電層１２Ｃの突出部１２ｃは、光電変換セル５０Ａ〜５０Ｄの配列方向Ｘに対して側方に張り出す張出し部１２ｄと、張出し部１２ｄから延びて、隣りの光電変換セル５０Ｄの本体部１２ａに溝９０を介して対向する対向部１２ｅとを有している。
光電変換セル５０Ｂにおいても、透明導電層１２Ｂの突出部１２ｃは、張出し部１２ｄと対向部１２ｅとを有している。また光電変換セル５０Ａにおいても、透明導電層１２Ａの突出部１２ｃは、張出し部１２ｄと対向部１２ｅとを有している。
なお、光電変換セル５０Ｄは、既に光電変換セル５０Ｃと接続されており、他に接続されるべき光電変換セル５０が存在しない。このため、光電変換セル５０Ｄにおいて、透明導電層１２Ｄの突出部１２ｃは対向部１２ｅを有していない。すなわち透明導電層１２Ｄの突出部１２ｃは張出し部１２ｄのみで構成される。
但し、透明導電層１２Ｄは、光電変換素子１００で発生した電流を外部に取り出すための第１電流取出し部１２ｆと、第１電流取出し部１２ｆと本体部１２ａとを接続し、透明導電層１２Ａ〜１２Ｃの側縁部１２ｂに沿って延びる接続部１２ｇとをさらに有している。第１電流取出し部１２ｆは、光電変換セル５０Ａの近傍であって透明導電層１２Ａに対して透明導電層１２Ｂと反対側に配置されている。
一方、透明導電層１２Ｅも、光電変換素子１００で発生した電流を外部に取り出すための第２電流取出し部１２ｈを有しており、第２電流取出し部１２ｈは、光電変換セル５０Ａの近傍であって透明導電層１２Ａに対して透明導電層１２Ｂと反対側に配置されている。そして、第１電流取出し部１２ｆおよび第２電流取出し部１２ｈは、光電変換セル５０Ａの周囲において溝９０Ｂ（９０）を介して隣り合うように配置されている。
ここで、溝９０は、透明導電層１２の本体部１２ａの縁部に沿って形成される第１の溝９０Ａと、透明導電層１２のうち本体部１２ａを除く部分の縁部に沿って形成され、バックシート８０の周縁部８０ａと交差する第２の溝９０Ｂとで構成されている。
そして、図４に示すように、隣り合う透明導電層１２同士間の溝９０の底部において、すなわち、溝９０の長手方向に沿って透明基板１１上に設けられる導電性膜９２において、亀裂９１は、溝９０の両側の縁部の各々から反対側の溝９０の縁部に向かうように延びている。ここで、亀裂９１は、溝９０の縁部、すなわち透明導電層１２に接触している。そして、導電性膜９２において長さ５μｍ以上の亀裂９１が、溝９０の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり１５個以上の割合で存在している。また隣り合う透明導電層１２同士間の溝９０の底部において、すなわち、溝９０の長手方向に沿って透明基板１１上に設けられる導電性膜９２においては、他の亀裂９１と交差しない亀裂９１ｃ，９１ｄと、他の亀裂９１と交差する亀裂９１ａ，９１ｂとが存在している。なお、図４において、溝９０の縁部は直線状になっているが、直線状でなくてもよい。
図２に示すように、透明導電層１２Ａ〜１２Ｃの各突出部１２ｃおよび透明導電層１２Ｅの上には、接続端子１６が設けられている。各接続端子１６は、導電材６０Ｐと接続され、封止部３０Ａの外側で封止部３０Ａに沿って延びる導電材接続部１６Ａと、導電材接続部１６Ａから封止部３０Ａの外側で封止部３０Ａに沿って延びる導電材非接続部１６Ｂとを有する。本実施形態では、透明導電層１２Ａ〜１２Ｃにおいては、接続端子１６のうち少なくとも導電材接続部１６Ａは、突起部１２ｃの対向部１２ｅ上に設けられており、接続される隣りの光電変換セル５０の本体部１２ａに対向している。透明導電層１２Ｅにおいては、接続端子１６のうちの導電材接続部１６Ａは、接続される隣りの光電変換セル５０Ａの本体部１２ａに対向している。
そして、光電変換セル５０Ｃにおける透明導電層１２Ｃの突出部１２ｃ上に設けられる接続端子１６の導電材接続部１６Ａと隣りの光電変換セル５０Ｄにおける対向基板２０の金属基板２１とが導電材６０Ｐを介して接続されている。導電材６０Ｐは、封止部３０Ａの上を通るように配置されている。同様に、光電変換セル５０Ｂにおける接続端子１６の導電材接続部１６Ａと隣りの光電変換セル５０Ｃにおける対向基板２０の金属基板２１とは導電材６０Ｐを介して接続され、光電変換セル５０Ａにおける接続端子１６の導電材接続部１６Ａと隣りの光電変換セル５０Ｂにおける対向基板２０の金属基板２１とは導電材６０Ｐを介して接続され、透明導電層１２Ｅ上の接続端子１６の導電材接続部１６Ａと隣りの光電変換セル５０Ａにおける対向基板２０の金属基板２１とは導電材６０Ｐを介して接続されている。
また第１電流取出し部１２ｆ、第２電流取出し部１２ｈ上にはそれぞれ、外部接続端子１８ａ，１８ｂが設けられている。
図１に示すように、封止部３０Ａは、導電性基板１５と対向基板２０との間に設けられる環状の第１封止部３１Ａと、第１封止部３１Ａと重なるように設けられ、第１封止部３１Ａと共に対向基板２０の縁部２０ａを挟持する第２封止部３２Ａとを有している。そして、図６に示すように、隣り合う第１封止部３１Ａ同士は一体化されて第１一体化封止部３１を構成している。別言すると、第１一体化封止部３１は、隣り合う２つの対向基板２０の間に設けられていない環状の部分（以下、「環状部」と呼ぶ）３１ａと、隣り合う２つの対向基板２０の間に設けられており、環状の部分３１ａの内側開口３１ｃを仕切る部分（以下、「仕切部」と呼ぶ）３１ｂとで構成されている。また図７に示すように、第２封止部３２Ａ同士は、隣り合う対向基板２０の間で一体化され、第２一体化封止部３２を構成している。第２一体化封止部３２は、隣り合う２つの対向基板２０の間に設けられていない環状の部分（以下、「環状部」と呼ぶ）３２ａと、隣り合う２つの対向基板２０の間に設けられており、環状の部分３２ａの内側開口３２ｃを仕切る部分（以下、「仕切部」と呼ぶ）３２ｂとで構成されている。
また図１に示すように、第１封止部３１Ａと溝９０との間には、隣り合う透明導電層１２Ａ〜１２Ｆ同士間の溝９０に入り込み且つ隣り合う透明導電層１２にまたがるように絶縁材３３が設けられている。すなわち、溝９０のうち第１封止部３１Ａに沿った部分は、絶縁材３３によって覆われている。
また、図８に示すように、第２一体化封止部３２は、対向基板２０のうち導電性基板１５と反対側に設けられる本体部３２ｄと、隣り合う対向基板２０同士の間に設けられる接着部３２ｅとを有している。第２一体化封止部３２は、接着部３２ｅによって第１一体化封止部３１に接着されている。
図１に示すように、導電性基板１５の上にはバックシート８０が設けられている。バックシート８０は、耐候性層と、金属層とを含む積層体８０Ａと、積層体８０Ａに対し金属層と反対側に設けられ、連結部１４を介して導電性基板１５と接着する接着部８０Ｂとを含む。ここで、接着部８０Ｂは、バックシート８０を導電性基板１５に接着させるためのものであり、図１に示すように、積層体８０Ａの周縁部に形成されていればよい。但し、接着部８０Ｂは、積層体８０Ａのうち光電変換セル５０側の面全体に設けられていてもよい。バックシート８０の周縁部８０ａは、接着部８０Ｂによって、連結部１４を介して透明導電層１２のうち透明導電層１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆと接続されている。ここで、接着部８０Ｂは光電変換セル５０の封止部３０Ａと離間している。また連結部１４も封止部３０Ａと離間している。
また図２に示すように、透明導電層１２Ｄにおいては、本体部１２ａ、接続部１２ｇおよび電流取出し部１２ｆを通るように、透明導電層１２Ｄよりも低い抵抗を有する集電配線１７が延びている。この集電配線１７は、バックシート８０と導電性基板１５との連結部１４と交差しないように配置されている。別言すると、集電配線１７は、連結部１４よりも内側に配置されている。
なお、図２に示すように、各光電変換セル５０Ａ〜５０Ｄにはそれぞれ、バイパスダイオード７０Ａ〜７０Ｄが並列に接続されている。具体的には、バイパスダイオード７０Ａは、光電変換セル５０Ａと光電変換セル５０Ｂとの間の第２一体化封止部３２の仕切部３２ｂ上に固定され、バイパスダイオード７０Ｂは、光電変換セル５０Ｂと光電変換セル５０Ｃとの間の第２一体化封止部３２の仕切部３２ｂ上に固定され、バイパスダイオード７０Ｃは、光電変換セル５０Ｃと光電変換セル５０Ｄとの間の第２一体化封止部３２の仕切部３２ｂ上に固定されている。バイパスダイオード７０Ｄは、光電変換セル５０Ｄの封止部３０Ａ上に固定されている。そして、バイパスダイオード７０Ａ〜７０Ｄを通るように対向基板２０の金属基板２１に導電材６０Ｑが固定されている。またバイパスダイオード７０Ａ，７０Ｂ間、バイパスダイオード７０Ｂ，７０Ｃ間、バイパスダイオード７０Ｃ，７０Ｄ間の導電材６０Ｑからはそれぞれ導電材６０Ｐが分岐し、透明導電層１２Ａ上の導電材接続部１６Ａ、透明導電層１２Ｂ上の導電材接続部１６Ａ、透明導電層１２Ｃ上の導電材接続部１６Ａにそれぞれ接続されている。また光電変換セル５０Ａの対向基板２０の金属基板２１にも導電材６０Ｐが固定され、この導電材６０Ｐは、バイパスダイオード７０Ａと、透明導電層１２Ｅ上の接続端子１６の導電材接続部１６Ａとを接続している。さらにバイパスダイオード７０Ｄは、導電材６０Ｐを介して透明導電層１２Ｄに接続されている。
なお、図１に示すように、各光電変換セル５０の対向基板２０上には、乾燥剤９５が設けられている。
上記光電変換素子１００によれば、複数の透明導電層１２同士間の溝９０の底部において、すなわち、溝９０の長手方向に沿って透明基板１１上に設けられる導電性膜９２において、長さ５μｍ以上の亀裂９１が、溝９０の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり１５個以上の割合で存在している。このため、この亀裂９１によって導電性膜９２における導電パスが十分に切断され、透明導電層１２同士間の絶縁性を十分に確保することができる。その結果、光電変換素子１００の光電変換特性を向上させることができる。
また光電変換素子１００においては、隣り合う透明導電層１２同士間の導電性膜９２において、亀裂９１が、溝９０の縁部、すなわち透明導電層１２に接触している。このため、亀裂９１が、溝９０の縁部、すなわち透明導電層１２に接触しない場合に比べて、隣り合う透明導電層１２同士間の絶縁性がより向上する。
また光電変換素子１００においては、隣り合う透明導電層１２同士間の溝９０の底部において、他の亀裂９１と交差する亀裂９１ａ，９１ｂが存在している。このように、互いに交差する亀裂９１が存在することによって、隣り合う透明導電層１２同士間の溝９０の底部における導電パスをより長い距離にわたって切断することが可能となる。このため、光電変換素子１００の光電変換特性をより十分に向上させることができる。
また光電変換素子１００では、溝９０のうち第１封止部３１Ａに沿った部分は、絶縁材３３によって覆われている。この場合、溝９０に存在する亀裂９１に絶縁材料が入り込むことで、透明導電層１２同士間の絶縁性をより十分に確保することができる。
また光電変換素子１００では、封止部３０Ａと絶縁材３３とが重なるように配置されている。このため、絶縁材３３が封止部３０Ａと重ならないように配置されている場合に比べて、光電変換素子１００の受光面側から見た、発電に寄与する部分の面積をより増加させることができる。このため、開口率をより向上させることができる。
また光電変換素子１００では、第１電流取出し部１２ｆおよび第２電流取出し部１２ｈは、光電変換セル５０Ａの近傍であって透明導電層１２Ａに対し透明導電層１２Ｂと反対側に配置され、透明導電層１２Ａの第１電流取出し部１２ｆおよび透明導電層１２Ｆの第２電流取出し部１２ｈは互いに溝９０を介して隣り合うように配置されている。このため、光電変換素子１００においては、第１電流取出し部１２ｆおよび第２電流取出し部１２ｈのそれぞれに外部接続端子１８ａ，１８ｂを隣り合うように配置することが可能となる。従って、外部接続端子１８ａ，１８ｂから電流を外部に取り出すためのコネクタの数を１つとすることが可能となる。すなわち、仮に、第１電流取出し部１２ｆが透明導電層１２Ｄに対し透明導電層１２Ｃと反対側に配置されている場合、第１電流取出し部１２ｆおよび第２電流取出し部１２ｈが互いに大きく離れて配置されるため、外部接続端子１８ａ，１８ｂも大きく離れて配置されることになる。この場合、光電変換素子１００から電流を取り出すには、外部接続端子１８ａに接続するコネクタと、外部接続端子１８ｂに接続するコネクタの２つのコネクタが必要になる。しかし、光電変換素子１００によれば、外部接続端子１８ａ，１８ｂを隣り合うように配置することが可能となるため、コネクタは１つで済む。このため、光電変換素子１００によれば、省スペース化を図ることができる。また、光電変換素子１００は、低照度下で使用されると、発電電流が小さい。具体的には、発電電流は２ｍＡ以下である。このため、光電変換セル５０Ａ〜５０Ｄの両端の光電変換セル５０Ａ，５０Ｄのうち一端側の光電変換セル５０Ｄの透明導電層１２Ｄの一部を、他端側の光電変換セル５０Ａの対向基板２０の金属基板２１に電気的に接続された第２電流取出し部１２ｈの隣りに溝９０を介して第１電流取出し部１２ｆとして配置しても、光電変換素子１００の光電変換性能の低下を十分に抑制することができる。
また、光電変換素子１００では、光電変換セル５０Ａ〜５０ＤがＸ方向に沿って一列に配列されており、光電変換セル５０Ａ〜５０Ｄの両端の光電変換セル５０Ａ，５０Ｄのうち一端側の光電変換セル５０Ｄの透明導電層１２Ｄが、封止部３０Ａの内側に設けられる本体部１２ａと、第１電流取出し部１２ｆと、本体部１２ａと第１電流取出し部１２ｆとを接続する接続部１２ｇとを有する。このため、光電変換セル５０Ａ〜５０Ｄの一部である光電変換セル５０Ｃ、５０Ｄを途中で折り返し、光電変換セル５０Ａと光電変換セル５０Ｄとをそれらが互いに隣り合うように配置する場合に比べて、隣り合う２つの光電変換セル５０同士を接続するために光電変換セル５０Ａ〜５０Ｄの配列方向（図２のＸ方向）に沿って設けられる接続端子１６の設置領域をより短くすることが可能となり、より省スペース化を図ることが可能となる。また、光電変換素子１００によれば、当該光電変換素子１００が低照度環境下で使用される場合、通常、発電電流が小さいため、光電変換素子１００が、本体部１２ａと第１電流取出し部１２ｆとを接続する接続部１２ｇをさらに有していても、光電変換特性の低下を十分に抑制することができる。
さらに、光電変換素子１００では、集電配線１７が、バックシート８０と導電性基板１５との連結部１４と交差しないように配置されている。集電配線１７は一般に、多孔質であるため通気性を有しており、水蒸気等のガスが透過可能となっているが、集電配線１７が、バックシート８０と導電性基板１５との連結部１４と交差しないように配置されていると、集電配線１７を通してバックシート８０と導電性基板１５との間の空間に外部から水蒸気等が侵入することを防止することができる。その結果、光電変換素子１００は優れた耐久性を有することが可能となる。また集電配線１７は、透明導電層１２Ｄよりも低い抵抗を有するため、発電電流が大きくなっても、光電変換特性の低下を十分に抑制することができる。
また、隣り合う２つの光電変換セル５０のうち一方の光電変換セル５０における対向基板２０の金属基板２１に接続された導電材６０Ｐは、他方の光電変換セル５０における突出部１２ｃ上の導電材接続部１６Ａと接続され、導電材接続部１６Ａは、突出部１２ｃ上で封止部３０Ａの外側に設けられている。すなわち、隣り合う２つの光電変換セル５０同士の接続が封止部３０Ａの外側で行われる。このため、光電変換素子１００によれば、開口率を向上させることが可能となる。
また光電変換素子１００では、光電変換セル５０Ａ〜５０Ｄのうち隣りの光電変換セル５０と接続される光電変換セル５０において、突出部１２ｃが、本体部１２ａから側方に張り出す張出し部１２ｄと、張出し部１２ｄから延びて、隣りの光電変換セル５０の本体部１２ａに対向する対向部１２ｅとを有し、接続端子１６のうち少なくとも導電材接続部１６Ａが対向部１２ｅ上に設けられている。
この場合、接続端子１６のうち少なくとも導電材接続部１６Ａが、隣りの光電変換セル５０の本体部１２ａに対向する対向部１２ｅ上に設けられている。このため、接続端子１６のうち少なくとも導電材接続部１６Ａが、隣りの光電変換セル５０の本体部１２ａに対向する対向部１２ｅ上に設けられていない場合と異なり、導電材接続部１６Ａに接続される導電材６０Ｐが、隣りの光電変換セル５０の対向基板２０の金属基板２１を横切ることを十分に防止することが可能となる。その結果、隣り合う光電変換セル５０同士間の短絡を十分に防止することが可能となる。
また光電変換素子１００では、導電材接続部１６Ａおよび導電材非接続部１６Ｂはいずれも封止部３０Ａに沿って配置されている。このため、導電材接続部１６Ａおよび導電材非接続部１６Ｂを封止部３０Ａから遠ざかる方向に沿って配置する場合に比べて、接続端子１６のために要するスペースを省くことができる。
さらに光電変換素子１００では、バックシート８０の接着部８０Ｂは、光電変換セル５０の封止部３０Ａと離間している。このため、接着部８０Ｂが、低温時において収縮することにより封止部３０Ａを引っ張って、封止部３０Ａと導電性基板１５又は対向基板２０との界面に過大な応力が加わることが十分に抑制される。また、高温時においても、接着部８０Ｂが、膨張することにより封止部３０Ａを押して、封止部３０Ａと導電性基板１５又は対向基板２０との界面に過大な応力を加えることが十分に抑制される。すなわち、高温時でも低温時でも、封止部３０Ａと導電性基板１５又は対向基板２０との界面に過大な応力が加わることが十分に抑制される。このため、光電変換素子１００は、優れた耐久性を有することが可能となる。
また光電変換素子１００においては、第２封止部３２Ａが、第１封止部３１Ａと接着されており、対向基板２０の縁部２０ａが第１封止部３１Ａと第２封止部３２Ａとによって挟持されている。このため、対向基板２０に対して導電性基板１５から離れる方向の応力が作用しても、その剥離が第２封止部３２Ａによって十分に抑制される。また、第２一体化封止部３２の仕切部３２ｂは、隣り合う対向基板２０同士間の隙間Ｓを通って第１封止部３１Ａに接着されている。このため、隣り合う光電変換セル５０の対向基板２０同士が接触することが確実に防止される。
次に、導電性基板１５、酸化物半導体層１３、絶縁材３３、連結部１４、色素、対向基板２０、封止部３０Ａ、電解質４０、導電材６０Ｐ，６０Ｑ、バックシート８０および乾燥剤９５について詳細に説明する。
（導電性基板）
導電性基板１５は、上述したように、透明基板１１と、複数の透明導電層１２Ａ〜１２Ｆとを有している。
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）、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５０〜１００００μｍの範囲にすればよい。
透明導電層１２に含まれる材料としては、例えばスズ添加酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、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１２は、単層でも、異なる導電性金属酸化物を含む複数の層の積層体で構成されてもよい。透明導電層１２が単層で構成される場合、透明導電層１２は、高い耐熱性及び耐薬品性を有することから、ＦＴＯを含むことが好ましい。透明導電層１２は、ガラスフリットをさらに含んでもよい。透明導電層１２の厚さは例えば０．０１〜２μｍの範囲にすればよい。
溝９０の幅Ｗは特に制限されるものではないが、４００μｍ以下であることが好ましい（図４参照）。この場合、溝９０の幅Ｗが４００μｍを超える場合に比べて、余分なスペースをより省くことができる。溝９０の幅Ｗは２５０μｍ以下であることが好ましく、２２０μｍ以下であることがより好ましく、２００μｍ以下であることがより一層好ましい。
また溝９０の幅Ｗは、４０μｍ以上であることが好ましい。この場合、溝９０の幅Ｗが４０μｍ未満である場合に比べて、隣り合う透明導電層１２同士間の絶縁性がより向上する。溝９０の幅Ｗは６０μｍ以上であることがより好ましく、８０μｍ以上であることが一層好ましい。
導電性膜９２は透明導電層１２と同一の材料で構成されている。
導電性膜９２の最大厚さは特に制限されるものではないが、１５０ｎｍ以下であることが好ましい。この場合、導電性膜９２の最大厚さが１５０ｎｍを超える場合に比べて、隣り合う２つの透明導電層１２同士間の抵抗が低減され、光電変換素子１００の光電変換特性をより向上させることができる。導電性膜９２の最大厚さは、１００ｎｍ以下であることが好ましく、７０ｎｍ以下であることがより好ましい。但し、導電性膜９２の最大厚さは、３０ｎｍ以上であることが好ましく、５０ｎｍ以上であることがより好ましい。
複数の透明導電層１２同士間の溝９０の長手方向に沿って、長さ５μｍ以上の亀裂９１が、透明基板１１上に設けられる導電性膜９２において溝９０の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり１５個以上の割合で存在していればよいが、長さ５μｍ以上の亀裂９１が、導電性膜９２において溝９０の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり２０個以上の割合で存在していることが好ましい。この場合、光電変換素子１００の光電変換特性をより向上させることができる。長さ５μｍ以上の亀裂９１は、導電性膜９２において溝９０の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり３４個以上の割合で存在していることが好ましい。この場合、光電変換素子の光電変換特性をより向上させることができる。
但し、上記亀裂９１は導電性膜９２において溝９０の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり２００個以下の割合で存在していることが好ましい。この場合、亀裂９１が導電性膜９２において溝９０の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり２００個を超える割合で存在している場合に比べて、溝９０の透明度がより高くなる。上記亀裂９１は、溝９０の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり１００個以下の割合で存在していることがより好ましく、溝９０の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり５０個以下の割合で存在していることがより一層好ましく、溝９０の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり４０個以下の割合で存在していることが特に好ましい。
図５に示すように、亀裂９１の底部Ｂは、透明基板１１と導電性膜９２との界面Ｓに達していても達していなくてもよいが、界面Ｓに達していることが好ましい。この場合、亀裂９１の長さ方向において導電パスが切断されるので、導電性膜９２の抵抗をより増大させることができる。
光電変換素子１００においては、亀裂９１の底部Ｂが界面Ｓに達している場合に、導電性膜９２の最大厚さが１５０ｎｍ以下であり、溝９０の幅Ｗが２００ｎｍ以下であることが特に好ましい。
この場合、亀裂９１によって導電性膜９２における導電パスが効果的に切断され、透明導電層１２同士間の絶縁性を効果的に確保することができる。その結果、光電変換素子１００の光電変換特性を効果的に向上させることができる。
ここで、導電性膜９２の最大厚さは、１００ｎｍ以下であることが好ましく、７０ｎｍ以下であることがより好ましい。但し、導電性膜９２の最大厚さは、３０ｎｍ以上であることが好ましく、５０ｎｍ以上であることがより好ましい。
また、溝９０の幅Ｗは、４０μｍ以上であることが好ましい。この場合、溝９０の幅Ｗが４０μｍ未満である場合に比べて、隣り合う透明導電層１２同士間の絶縁性がより向上する。溝９０の幅Ｗは６０μｍ以上であることがより好ましく、８０μｍ以上であることが一層好ましい。
亀裂９１の底部Ｂは、透明基板１１において界面Ｓよりも導電性膜９２から離れた位置に達していることが好ましい。この場合、亀裂９１の長さ方向において導電パスがより確実に切断されるので、導電性膜９２の抵抗をより増大させることができる。
接続端子１６は、金属材料を含む。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。
また接続端子１６は、導電材６０Ｐと同一の材料で構成されていても異なる材料で構成されていてもよいが、同一の材料で構成されていることが好ましい。
この場合、接続端子１６および導電材６０Ｐが同一の材料で構成されているため、接続端子１６と導電材６０Ｐとの密着性をより十分に向上させることができる。このため、光電変換素子１００における接続信頼性をより向上させることが可能となる。
（酸化物半導体層）
酸化物半導体層１３は、酸化物半導体粒子で構成される。このような酸化物半導体粒子としては、例えば酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化シリコン（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）が挙げられる。
（絶縁材）
絶縁材３３としては、無機絶縁材料又は有機絶縁材料を用いることができる。これらのうち無機絶縁材料が絶縁材３３として好ましい。この場合、無機絶縁材料は有機絶縁材料に比べて劣化しにくいため、光電変換素子１００の耐久性をより向上させることができる。
無機絶縁材料としては、例えばガラスフリットなどを用いることができる。
有機絶縁材料としては、例えばポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を用いることができる。
（連結部）
連結部１４を構成する材料は、バックシート８０と透明導電層１２とを接着させることができるものであれば特に制限されず、連結部１４を構成する材料としては、例えばガラスフリット、封止部３１Ａに用いられる樹脂材料と同様の樹脂材料などを用いることができる。中でも、連結部１４は、ガラスフリットであることが好ましい。ガラスフリットは樹脂材料に比べて高い封止性能を有するため、バックシート８０の外側からの水分等の侵入を効果的に抑制することができる。
（色素）
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結晶としては、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、光電変換素子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、光電変換素子１００は色素増感光電変換素子となる。
（対向基板）
対向基板２０は、上述したように、金属基板２１と、金属基板２１のうち導電性基板１５側に設けられて対向基板２０の表面における還元反応を促進する導電性の触媒層２２とを備える。
金属基板２１は、例えばチタン、ニッケル、白金、モリブデン、タングステン、アルミニウム、ステンレス等の耐食性の金属材料で構成される。金属基板２１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０．００５〜０．１ｍｍとすればよい。
触媒層２２は、白金、炭素系材料又は導電性高分子などから構成される。ここで、炭素系材料としては、カーボンナノチューブが好適に用いられる。
（封止部）
封止部３０Ａは、第１封止部３１Ａと、第２封止部３２Ａとで構成される。
第１封止部３１Ａを構成する材料としては、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、エチレン−ビニルアルコール共重合体等を含む変性ポリオレフィン樹脂、紫外線硬化樹脂、及び、ビニルアルコール重合体などの樹脂が挙げられる。
第１封止部３１Ａの厚さは通常、２０〜９０μｍであり、好ましくは４０〜８０μｍである。
第２封止部３２Ａを構成する材料としては、第１封止部３１Ａと同様、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、エチレン−ビニルアルコール共重合体等を含む変性ポリオレフィン樹脂、紫外線硬化樹脂、及び、ビニルアルコール重合体などの樹脂が挙げられる。第２封止部３２Ａを構成する材料は、第１封止部３１Ａを構成する材料と同一であっても異なってもよいが、同一であることが好ましい。この場合、第２封止部３２Ａと第１封止部３１Ａとの界面がなくなるため、外部からの水分の侵入や電解質４０の漏洩を効果的に抑制することができる。
第２封止部３２Ａの厚さは通常、２０〜４５μｍであり、好ましくは３０〜４０μｍである。
（電解質）
電解質４０は、例えば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４０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であって、室温付近で溶融状態にある常温溶融塩が用いられる。このような常温溶融塩としては、例えば、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムヨーダイド、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウムヨーダイド、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヨーダイド、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウムヨーダイド、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヨーダイド、又は、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムヨーダイドが好適に用いられる。
また、電解質４０は、上記有機溶媒に代えて、上記イオン液体と上記有機溶媒との混合物を用いてもよい。
また電解質４０には添加剤を加えることができる。添加剤としては、ＬｉＩ、テトラブチルアンモニウムアイオダイド、４−ｔ−ブチルピリジン、グアニジウムチオシアネート、１−メチルベンゾイミダゾール、１−ブチルベンゾイミダゾールなどが挙げられる。
さらに電解質４０としては、上記電解質にＳｉＯ２、ＴｉＯ２、カーボンナノチューブなどのナノ粒子を混練してゲル様となった擬固体電解質であるナノコンポジットゲル電解質を用いてもよく、また、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド誘導体、アミノ酸誘導体などの有機系ゲル化剤を用いてゲル化した電解質を用いてもよい。
なお、電解質４０は、ヨウ化物イオン／ポリヨウ化物イオン（例えばＩ−／Ｉ３ −）からなる酸化還元対を含み、ポリヨウ化物イオン（例えばＩ３ −）の濃度が０．０１０ｍｏｌ／リットル以下であることが好ましく、０．００５ｍｏｌ／リットル以下であることがより好ましく、０〜２×１０−４ｍｏｌ／リットル以下であることがさらにより好ましい。この場合、電子を運ぶｍｏｌ／リットル以下であることがの濃度が低いため、漏れ電流をより減少させることができる。このため、開放電圧をより増加させることができるため、光電変換特性をより向上させることができる。
（導電材）
導電材６０Ｐ，６０Ｑとしては、例えば金属膜が用いられる。金属膜を構成する金属材料としては、例えば銀又は銅などを用いることができる。
（バックシート）
バックシート８０は、上述したように、耐候性層と、金属層とを含む積層体８０Ａと、積層体８０Ａの光電変換セル５０側の面に設けられ、積層体８０Ａと連結部１４とを接着する接着部８０Ｂとを含む。
耐候性層は、例えばポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートで構成されていればよい。
耐候性層の厚さは、例えば５０〜３００μｍであればよい。
金属層は、例えばアルミニウムを含む金属材料で構成されていればよい。金属材料は通常、アルミニウム単体で構成されるが、アルミニウムと他の金属との合金であってもよい。他の金属としては、例えば銅、マンガン、亜鉛、マグネシウム、鉛、及び、ビスマスが挙げられる。具体的には、９８％以上の純アルミニウムにその他の金属が微量添加された１０００系アルミニウムが望ましい。これは、この１０００系アルミニウムが、他のアルミニウム合金と比較して、安価で、加工性に優れているためである。
金属層の厚さは特に制限されるものではないが、例えば１２〜３０μｍであればよい。
積層体８０Ａは、さらに樹脂層を含んでいてもよい。樹脂層を構成する材料としては、例えばブチルゴム、ニトリルゴム、熱可塑性樹脂などが挙げられる。これらは単独で又は２種以上を組み合せて用いることができる。樹脂層は、金属層のうち耐候性層と反対側の表面全体に形成されていてもよいし、周縁部にのみ形成されていてもよい。
接着部８０Ｂを構成する材料としては、例えばブチルゴム、ニトリルゴム、熱可塑性樹脂などが挙げられる。これらは単独で又は２種以上を組み合せて用いることができる。接着部８０Ｂの厚さは特に制限されるものではないが、例えば３００〜１０００μｍであればよい。
（乾燥剤）
乾燥剤９５は、シート状であっても、粒状であってもよい。乾燥剤９５は、例えば水分を吸収するものであればよく、乾燥剤９５としては、例えばシリカゲル、アルミナ、ゼオライトなどが挙げられる。
次に、光電変換素子１００の製造方法について図３、図９および図１０を参照しながら説明する。図１０は、図６の第１一体化封止部を形成するための第１一体化封止部形成体を示す平面図である。
まず１つの透明基板１１の上に透明導電膜を形成してなる積層体を用意する。
透明導電膜の形成方法としては、スパッタ法、蒸着法、スプレー熱分解法（ＳＰＤ）又はＣＶＤ法などが用いられる。
次に、図３に示すように、透明導電膜に対して溝９０を形成し、互いに溝９０を介在させて絶縁状態で配置される透明導電層１２Ａ〜１２Ｆを形成する。具体的には、光電変換セル５０Ａ〜５０Ｄに対応する４つの透明導電層１２Ａ〜１２Ｄは、四角形状の本体部１２ａ及び突出部１２ｃを有するように形成する。このとき、光電変換セル５０Ａ〜５０Ｃに対応する透明導電層１２Ａ〜１２Ｃについては、突出部１２ｃが張出し部１２ｄのみならず、張出し部１２ｄから延びて、隣りの光電変換セル５０の本体部１２ａに対向する対向部１２ｅをも有するように形成する。また透明導電層１２Ｄについては、四角形状の本体部１２ａ及び張出し部１２ｄのみならず、第１電流取出し部１２ｆと、第１電流取出し部１２ｆと本体部１２ａとを接続する接続部１２ｇとを有するように形成する。このとき、第１電流取出し部１２ｆは、透明導電層１２Ａに対し、透明導電層１２Ｂと反対側に配置されるように形成する。さらに、透明導電層１２Ｅは、第２電流取出し部１２ｈが形成されるように形成する。このとき、第２電流取出し部１２ｈは、透明導電層１２Ａに対し、透明導電層１２Ｂと反対側に配置され、且つ、第１電流取出し部１２ｆの隣りに溝９０を介して配置されるように形成する。
上述した溝９０は、例えばファイバレーザを光源として用いたレーザスクライブ法によって形成する。
溝９０においては透明基板１１上に導電性膜９２が設けられているが、導電性膜９２に亀裂９１を発生させて長さ５μｍ以上の亀裂９１の数が１５個／１００μｍ以上の割合で存在するようにするためには、溝９０を形成した後、溝９０の部分を急冷すればよい。溝９０の部分を急冷するのは以下の理由によるものである。すなわち、透明導電膜にファイバレーザのような高エネルギーをもつレーザを照射することによって溝９０を形成する場合、透明導電膜の照射部位が高温になって溶融する。このとき、照射部位において溶融した導電性物質が溝９０において透明基板１１上に残ると、徐々に導電性物質の温度が低下して固化し、薄い導電性残渣膜である導電性膜９２が形成される。その後、溝９０における導電性膜９２を急冷すると、溝９０を形成した後、薄い導電性膜９２が熱収縮することにより導電性膜９２に亀裂９１が発生する。この亀裂９１により、透明導電層１２同士間の導電パスが十分に切断されるため、透明導電層１２同士間の短絡が十分に抑制されることとなる。
急冷は、具体的には溝９０に圧縮空気を吹き付けたり、溝９０における導電性膜９２を水に浸漬させたりすることなどによって実現することができる。
ここで、急冷は、冷却速度の調整が容易であることから、圧縮空気の吹付けによって行うことが好ましい。この場合、圧縮空気の圧力は例えば０．１〜０．８ＭＰａとすればよい。
こうして、透明基板１１の上に複数の透明導電層１２Ａ〜１２Ｆを形成し、導電性基板１５を得る。
次に、透明導電層１２Ａ〜１２Ｃのうちの突出部１２ｃ上に、導電材接続部１６Ａと導電材非接続部１６Ｂとで構成される接続端子１６の前駆体を形成する。具体的には、接続端子１６の前駆体は、導電材接続部１６Ａが対向部１２ｅ上に設けられるように形成する。また透明導電層１２Ｅにも接続端子１６の前駆体を形成する。接続端子１６の前駆体は、例えば銀ペーストを塗布し乾燥させることで形成することができる。
さらに、透明導電層１２Ｄの接続部１２ｇの上には集電配線１７の前駆体を形成する。集電配線１７の前駆体は、例えば銀ペーストを塗布し乾燥させることで形成することができる。
また、透明導電層１２Ａの第１電流取出し部１２ｆ，第２電流取出し部１２ｈ上にはそれぞれ外部に電流を取り出すための外部接続用端子１８ａ，１８ｂの前駆体を形成する。外部接続用端子の前駆体は、例えば銀ペーストを塗布し乾燥させることで形成することができる。
さらに、本体部１２ａの縁部に沿って形成される第１の溝９０Ａに入り込むように、絶縁材３３の前駆体を形成する。絶縁材３３は、例えばガラスフリットなどの絶縁材を含むペーストを塗布し乾燥させることによって形成することができる。
またバックシート８０を固定するために、絶縁材３３と同様にして、絶縁材３３を囲むように且つ透明導電層１２Ｄ、透明導電層１２Ｅ、透明導電層１２Ｆを通るように環状の連結部１４の前駆体を形成する。
さらに透明導電層１２Ａ〜１２Ｄの各々の本体部１２ａの上に、酸化物半導体層１３の前駆体を形成する。
酸化物半導体層１３の前駆体は、酸化物半導体層１３を形成するための酸化物半導体層形成用ペーストを印刷した後、乾燥することによって得られる。酸化物半導体層形成用ペーストは、酸化チタンなどからなる酸化物半導体粒子のほか、ポリエチレングリコール、エチルセルロースなどの樹脂及び、テルピネオールなどの溶媒を含む。
酸化物半導体層形成用ペーストの印刷方法としては、例えばスクリーン印刷法、ドクターブレード法、又はバーコート法などを用いることができる。
最後に、接続端子１６の前駆体、絶縁材３３の前駆体、連結部１４の前駆体、酸化物半導体層１３の前駆体を一括して焼成し、接続端子１６、絶縁材３３、連結部１４、および酸化物半導体層１３を形成する。
このとき、焼成温度は酸化物半導体粒子や絶縁材３３の種類により異なるが、通常は３５０〜６００℃であり、焼成時間も、酸化物半導体粒子や絶縁材３３の種類により異なるが、通常は１〜５時間である。
こうして、図９に示すように、絶縁材３３、バックシート８０を固定するための連結部１４及び酸化物半導体層１３が形成された導電性基板１５が得られる。
次に、酸化物半導体層１３に色素を担持させる。このためには、酸化物半導体層１３を、色素を含有する溶液の中に浸漬させ、その色素を酸化物半導体層１３に吸着させた後に上記溶液の溶媒成分で余分な色素を洗い流し、乾燥させることで、色素を酸化物半導体層１３に吸着させればよい。但し、色素を含有する溶液を酸化物半導体層１３に塗布した後、乾燥させることによって色素を酸化物半導体層１３に吸着させても、色素を酸化物半導体層１３に担持させることが可能である。
次に、酸化物半導体層１３の上に電解質４０を配置する。
次に、図１０に示すように、第１一体化封止部３１を形成するための第１一体化封止部形成体１３１を準備する。第１一体化封止部形成体１３１は、第１一体化封止部３１を構成する材料からなる１枚の封止用樹脂フィルムを用意し、その封止用樹脂フィルムに光電変換セル５０の数に応じた四角形状の開口１３１ａを形成することによって得ることができる。第１一体化封止部形成体１３１は、複数の第１封止部形成体１３１Ａを一体化させてなる構造を有する。
そして、この第１一体化封止部形成体１３１を、導電性基板１５の上に接着させる。このとき、第１一体化封止部形成体１３１は、絶縁材３３と重なるように接着する。第１一体化封止部形成体１３１の導電性基板１５への接着は、第１一体化封止部形成体１３１を加熱溶融させることによって行うことができる。また第１一体化封止部形成体１３１は、透明導電層１２の本体部１２ａが第１一体化封止部形成体１３１Ａの内側に配置されるように導電性基板１５に接着する。
一方、光電変換セル５０の数と同数の対向基板２０を用意する。
対向基板２０は、金属基板２１上に、対向基板２０の表面における還元反応を促進する導電性の触媒層２２を形成することにより得ることができる。
次に、上述した第１一体化封止部形成体１３１をもう１つ用意する。そして、複数の対向基板２０の各々を、第１一体化封止部形成体１３１の各開口１３１ａを塞ぐように貼り合わせる。
次に、対向基板２０に接着した第１一体化封止部形成体１３１と、導電性基板１５に接着した第１一体化封止部形成体１３１とを重ね合わせ、第１一体化封止部形成体１３１を加圧しながら加熱溶融させる。こうして導電性基板１５と対向基板２０との間に第１一体化封止部３１が形成される。第１一体化封止部３１の形成は、大気圧下で行っても減圧下で行ってもよいが、減圧下で行うことが好ましい。
次に、第２一体化封止部３２を準備する（図７参照）。第２一体化封止部３２は、複数の第１封止部３２Ａを一体化させてなる構造を有する。第２一体化封止部３２は、１枚の封止用樹脂フィルムを用意し、その封止用樹脂フィルムに光電変換セル５０の数に応じた四角形状の開口３２ｃを形成することによって得ることができる。第２一体化封止部３２は、第１一体化封止部３１と共に対向基板２０の縁部２０ａを挟むように対向基板２０に貼り合わせる。第２一体化封止部３２の対向基板２０への接着は、第２一体化封止部３２を加熱溶融させることによって行うことができる。
封止用樹脂フィルムとしては、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、エチレン−ビニルアルコール共重合体等を含む変性ポリオレフィン樹脂、紫外線硬化樹脂、及び、ビニルアルコール重合体などの樹脂が挙げられる。第２一体化封止部３２の形成のための封止用樹脂フィルムの構成材料は、第１一体化封止部３１の形成のための封止用樹脂フィルムの構成材料よりも高い融点を有することが好ましい。この場合、第２封止部３２Ａは、第１封止部３１Ａよりも硬くなるため、隣り合う光電変換セル５０の対向基板２０同士の接触を効果的に防止することができる。また第１封止部３１Ａは第２封止部３２Ａよりも軟らかくなるため、封止部３０Ａに加わる応力を効果的に緩和することができる。
次に、第２封止部３２の仕切部３２ｂにバイパスダイオード７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃを固定する。また光電変換セル５０Ｄの封止部３０Ａ上にもバイパスダイオード７０Ｄを固定する。
そして、バイパスダイオード７０Ａ〜７０Ｄを通るように導電材６０Ｑを光電変換セル５０Ｂ〜５０Ｃの対向基板２０の金属基板２１に固定する。さらにバイパスダイオード７０Ａ，７０Ｂ間、バイパスダイオード７０Ｂ，７０Ｃ間、バイパスダイオード７０Ｃ，７０Ｄ間の各導電材６０Ｑと、透明導電層１２Ａ上の導電材接続部１６Ａ、透明導電層１２Ｂ上の導電材接続部１６Ａ、透明導電層１２Ｃ上の導電材接続部１６Ａとをそれぞれ接続するように導電材６０Ｐを形成する。また、透明導電層１２Ｅ上の導電材接続部１６Ａとバイパスダイオード７０Ａとを接続するように光電変換セル５０Ａの対向基板２０の金属基板２１に導電材６０Ｐを固定する。さらに、透明導電層１２Ｄとバイパスダイオード７０Ａとを導電材６０Ｐによって接続する。
このとき、導電材６０Ｐは、導電材６０Ｐを構成する金属材料を含むペーストを用意し、このペーストを、対向基板２０から、隣りの光電変換セル５０の接続端子１６の導電材接続部１６Ａにわたって塗布し、硬化させる。導電材６０Ｑは、導電材６０Ｑを構成する金属材料を含むペーストを用意し、このペーストを、各対向基板２０上に隣り合うバイパスダイオードを結ぶように塗布し、硬化させる。このとき、上記ペーストとしては、色素への悪影響を避ける観点から、９０℃以下の温度で硬化させることが可能な低温硬化型のペーストを用いることが好ましい。
最後に、バックシート８０を用意し、このバックシート８０の周縁部８０ａを連結部１４に接着させる。このとき、バックシート８０の接着部８０Ｂと光電変換セル５０の封止部３０Ａとが離間するようにバックシート８０を配置する。
以上のようにして光電変換素子１００が得られる。
なお、上述した説明では、接続端子１６、絶縁材３３、連結部１４、および酸化物半導体層１３を形成するために、接続端子１６の前駆体、絶縁材３３の前駆体、連結部１４の前駆体、酸化物半導体層１３の前駆体を一括して焼成する方法を用いているが、接続端子１６、絶縁材３３、連結部１４、および酸化物半導体層１３はそれぞれ別々に前駆体を焼成して形成してもよい。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、隣り合う透明導電層１２同士間の溝９０における導電性膜９２において、亀裂９１が、溝９０の縁部、すなわち透明導電層１２に接触しているが、亀裂９１は、必ずしも溝９０の縁部に接触していなくてもよい。
また上記実施形態では、隣り合う透明導電層１２同士間の溝９０における導電性膜９２において、他の亀裂９１と交差する亀裂９１ａ，９１ｂが存在しているが、他の亀裂９１と交差する亀裂９１ａ，９１ｂは存在していなくてもよい。すなわち、亀裂９１は、他の亀裂９１と交差しない亀裂９１ｃ，９１ｄのみで構成されていてもよい。
また上記実施形態では、導電性基板１５が絶縁材３３を有しているが、絶縁材３３を有していなくてもよい。この場合、封止部３０Ａおよび第１一体化封止部３１Ａは、透明基板１１及び透明導電層１２に直接接合されることになる。
また上記実施形態では、溝９０が第２の溝９０Ｂを有しているが、第２の溝９０Ｂは必ずしも形成されていなくてもよい。
また上記実施形態では、導電材接続部１６Ａおよび導電材非接続部１６Ｂはそれぞれ封止部３０Ａに沿って設けられているが、これらは、封止部３０Ａから遠ざかる方向に延びるように形成されていてもよい。但し、この場合、導電材接続部１６Ａが導電材非接続部１６Ｂよりも封止部３０Ａに近い位置に配置されていることが好ましい。この場合、導電材６０Ｐをより短くすることができる。なお、接続端子１６は必ずしも透明導電層１２上に設けられていなくてもよい。
また上記実施形態では、第２封止部３２Ａが第１封止部３１Ａに接着されているが、第２封止部３２Ａは第１封止部３１Ａに接着されていなくてもよい。
さらに上記実施形態では、封止部３０Ａが第１封止部３１Ａと第２封止部３２Ａとで構成されているが、第２封止部３２Ａは省略されてもよい。
また上記実施形態では、バックシート８０と透明導電層１２とが、連結部１４を介して接着されているが、バックシート８０と透明導電層１２とは、必ずしも連結部１４を介して接着されている必要はない。
さらにまた上記実施形態では、連結部１４と絶縁材３３とが離間しているが、連結部１４と絶縁材３３とは一体化されていてもよい。
また上記実施形態では、光電変換素子１００がバックシート８０を有しているが、光電変換素子１００は必ずしもバックシート８０を有していなくてもよい。
さらに上記実施形態では、光電変換素子１００がバイパスダイオードを有しているが、光電変換素子１００は必ずしもバイパスダイオードを有していなくてもよい。
また上記実施形態では、導電層として透明導電層１２が用いられているが、対向基板２０が透明である場合には、導電層は必ずしも透明でなくてもよい。この場合、導電層を支持する基板も必ずしも透明である必要はない。
さらに上記実施形態では、酸化物半導体層１３が透明導電層１２上に設けられているが、光電変換素子１００がバックシート８０を有しておらず、対向基板２０が透明であり且つ導電性を有する場合には、酸化物半導体層１３は対向基板２０側に設けられてもよい。
さらに上記実施形態では、光電変換素子１００が複数の光電変換セル５０を有しているが、１つの光電変換セル５０の透明導電層１２に対し溝９０を介して透明導電層１２が配置されているならば、１つの光電変換セル５０のみを有していてもよい。
また上記実施形態では、対向基板２０が対極で構成されているが、図１１に示す光電変換素子２００のように、対向基板２０として、対極に代えて、絶縁性基板２０１を用いてもよい。この場合、絶縁性基板２０１と封止部３１と導電性基板１５との間の空間には構造体２０２が配置される。構造体２０２は、導電性基板１５のうち絶縁性基板２０１側の面上に設けられている。構造体２０２は、導電性基板１５側から順に、酸化物半導体層１３、多孔質絶縁層２０３及び対極２２０で構成される。また上記空間には電解質２４０が配置されている。電解質２４０は、酸化物半導体層１３及び多孔質絶縁層２０３の内部にまで含浸されている。電解質２４０としては、電解質４０と同様のものを用いることができる。ここで、絶縁性基板２０１としては、例えばガラス基板又は樹脂フィルムなどを用いることができる。また対極２２０としては、対向基板２０と同様のものを用いることができる。あるいは、対極２２０は、例えばカーボン等を含む多孔質の単一の層で構成されてもよい。多孔質絶縁層２０３は、主として、酸化物半導体層１３と対極２２０との物理的接触を防ぎ、電解質２４０を内部に含浸させるためのものである。このような多孔質絶縁層２０３としては、例えば酸化物の焼成体を用いることができる。なお、図１１に示す光電変換素子２００においては、封止部３１と導電性基板１５と絶縁性基板２０１との間の空間に構造体２０２が１つのみ設けられているが、構造体２０２は複数設けられていてもよい。また、多孔質絶縁層２０３は、酸化物半導体層１３と対極２２０との間に設けられているが、酸化物半導体層１３と対極２２０との間に設けず、多孔質酸化物半導体層１３を囲むように、導電性基板１５と対極２２０の間に設けてもよい。この構成でも、酸化物半導体層１３と対極２２０との物理的接触を防ぐことができる。
以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
まずガラスからなる５ｃｍ×１０ｃｍ×１ｍｍの透明基板の上に、厚さ０．１μｍのＦＴＯからなる透明導電膜を形成してなる積層体を準備した。
次に、ファイバレーザ（製品名「５０Ｗパルス発振ファイバレーザ」、株式会社フジクラ製）によって透明導電膜の中央を横切る１本の線状部位にレーザを照射して溝を形成し、２つの透明導電層を形成した。このとき、溝の幅は８４μｍとした。
溝を形成した後、溝に対し、表１に示す圧力の圧縮空気を１０秒間吹き付けることによって溝の底部を急冷処理した。
そして、２つの透明導電層間の抵抗値をテスターにて測定した。結果を表１に示す。但し、表１において、実施例１の抵抗値は、比較例１における２つの透明導電層間の抵抗値を１としたときの相対値とした。また溝の長手方向に沿った長さ１００μｍの１０箇所の領域をＳＥＭにて観察し、各領域において、溝の長手方向に沿った長さ１００μｍあたりに存在する長さ５μｍ以上の亀裂の数を数え、１０箇所の領域における亀裂の数の平均値を求めた。結果を表１に示す。また透明導電層同士間の溝には交差する亀裂が存在していた。さらに、溝の長手方向に沿った長さ１００μｍの１０箇所の領域をＴＥＭにて観察した。その結果、１０箇所のすべての領域において透明基板の上に導電性膜（導電性残渣）が設けられており、この導電性膜に亀裂が存在していることが分かった。さらに、各領域において導電性膜の最大厚さを求め、その平均値を求めた。結果を表１に示す。さらに、１０箇所のすべての領域において導電性膜及び透明基板の断面をＴＥＭで観察したところ、導電性膜に存在している亀裂はすべて、透明基板と導電性膜との界面に達していた。
次に、２つの透明導電層の各々の上に、酸化物半導体層１３の前駆体を形成した。酸化物半導体層１３の前駆体は、透明導電層の表面における１ｃｍ×１ｃｍの領域に酸化チタンナノペーストを印刷した後、焼成することにより厚さ１０μｍの酸化チタン多孔質膜からなる酸化物半導体層を得た。
こうして得られた積層体をＺ９０７色素溶液中に浸漬することにより、酸化物半導体層にＺ９０７色素を吸着させた。このとき、色素溶液中の溶媒としては、ｔ−ブタノールとアセトニトリルとの混合溶媒を用いた。そして、２つの透明導電層の各々の上に形成した酸化物半導体層が包囲されるように、無水マレイン酸変性ポリエチレン（商品名：バイネル、デュポン社製）からなる厚さ５０μｍの環状の封止部を配置した。
次に、酸化物半導体層上に電解質を塗布した。
一方、白金をガラス基板上にスパッタしてなる導電膜付きガラスであって５ｃｍ×５ｃｍ×１ｍｍの導電膜付きガラスを対極として用意した。
そして、この対極を、酸化物半導体層に対向するように配置し、封止部を加熱して溶融させることにより透明導電層と対極とを接続させた。こうして２つの色素増感太陽電池セルからなる光電変換素子を得た。
(実施例２〜８）
透明導電膜に溝を形成した後、急冷する時の圧縮空気の圧力を表１に示す値とすることにより、溝の長手方向に沿った長さ１００μｍあたりに存在する長さ５μｍ以上の亀裂の数を表１に示す値とし、溝の幅及び導電性膜の最大厚さを表１に示す値と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。なお、実施例２〜８の光電変換素子では、透明導電層同士間の溝には交差する亀裂が存在していることが分かった。また、実施例２〜８の光電変換素子では、溝の長手方向に沿った長さ１００μｍの１０箇所の領域をＴＥＭにて観察した結果、１０箇所のすべての領域において透明基板の上に導電性膜（導電性残渣）が設けられており、この導電性膜に亀裂が存在していることが分かった。また、導電性膜には交差する亀裂が存在していることも分かった。さらに、溝の長手方向に沿った長さ１００μｍの１０箇所のすべての領域において導電性膜及び透明基板の断面をＴＥＭで観察したところ、導電性膜に存在している亀裂はすべて、透明基板と導電性膜との界面に達していることも分かった。さらに、実施例２〜８の光電変換素子を製造する際に、２つの透明導電層間の抵抗値を実施例１と同様にして測定し、比較例１における２つの透明導電層間の抵抗値を１としたときの相対値を算出した。結果を表１に示す。
(比較例１）
透明導電膜に溝を形成した後、急冷する時の圧縮空気を吹きかけないことにより、溝の長手方向に沿った長さ１００μｍあたりに存在する長さ５μｍ以上の亀裂の数を表１に示す値とし、溝の幅及び導電性膜の最大厚さを表１に示す値と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。なお、比較例１の光電変換素子では、溝の長手方向に沿った長さ１００μｍの１０箇所の領域をＴＥＭにて観察した結果、１０箇所のすべての領域において透明基板の上に導電性膜（導電性残渣）が設けられており、この導電性膜に亀裂が存在していることが分かった。また、導電性膜には交差する亀裂が存在していないことも分かった。さらに、溝の長手方向に沿った長さ１００μｍの１０箇所のすべての領域において導電性膜及び透明基板の断面をＴＥＭで観察したところ、導電性膜に存在している亀裂はすべて、透明基板と導電性膜との界面に達していることも分かった。さらに、比較例１の光電変換素子を製造する際に、２つの透明導電層間の抵抗値を実施例１と同様にして測定し、比較例１における２つの透明導電層間の抵抗値を１としたときの相対値を算出した。結果を表１に示す。
(比較例２及び３）
透明導電膜に溝を形成した後、急冷する時の圧縮空気の圧力を表１に示す値とすることにより、溝の長手方向に沿った長さ１００μｍあたりに存在する長さ５μｍ以上の亀裂の数を表１に示す値とし、溝の幅及び導電性膜の最大厚さを表１に示す値と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。なお、比較例２及び３の光電変換素子では、溝の長手方向に沿った長さ１００μｍの１０箇所の領域をＴＥＭにて観察した結果、１０箇所のすべての領域において透明基板の上に導電性膜（導電性残渣）が設けられており、この導電性膜に亀裂が存在していることが分かった。また、導電性膜には交差する亀裂が存在していないことも分かった。さらに、溝の長手方向に沿った長さ１００μｍの１０箇所のすべての領域において導電性膜及び透明基板の断面をＴＥＭで観察したところ、導電性膜に存在している亀裂はすべて、透明基板と導電性膜との界面に達していることも分かった。さらに、比較例２及び３の光電変換素子を製造する際に、２つの透明導電層間の抵抗値を実施例１と同様にして測定し、比較例１における２つの透明導電層間の抵抗値を１としたときの相対値を算出した。結果を表１に示す。
こうして得られた実施例１〜８及び比較例１〜３の２つの色素増感太陽電池セルを直列接続し、白色ＬＥＤを光源として用い、１０００ルクスの照度下でＩＶ測定を行い、光電変換効率ηを求めた。結果を表１に示す。
Figure 2017022817
表１に示すように、実施例１〜８の光電変換素子では、比較例１〜３の光電変換素子に比べ、２つの透明導電層同士間の抵抗値が顕著に大きくなっており、光電変換効率もより大きくなっていることが分かった。
以上の結果から、本発明の光電変換素子によれば、光電変換特性を十分に向上させることができることが確認された。
１１…透明基板（基板）
１２…透明導電層（導電層）
１３…酸化物半導体層
１５…導電性基板
２０…対向基板
５０、５０Ａ〜５０Ｄ…光電変換セル
９０…溝
９１…亀裂
９２…導電性膜
１００，２００…光電変換素子
Ｂ…亀裂の底部
Ｗ…溝の幅
すなわち、本発明は、基板と、前記基板上に設けられ、互いに溝を介して配置された複数の導電層とを有する光電変換素子であって、少なくとも１つの光電変換セルを有し、前記光電変換セルが、前記複数の導電層のうちの１つの導電層と、前記導電層に対向する対向基板と、前記導電層及び前記対向基板の間に設けられる酸化物半導体層とを有し、前記複数の導電層同士間の前記溝の長手方向に沿って、前記基板上に導電性膜が設けられ、前記導電性膜において、長さ５μｍ以上の亀裂が、前記溝の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり１５個以上の割合で存在しており、前記導電性膜の最大厚さが１５０ｎｍ以下であり、前記溝の幅が２００ｎｍ以下であり、前記亀裂の底部が前記基板と前記導電性膜との界面に達している、光電変換素子である。
すなわち、本発明は、基板と、前記基板上に設けられ、互いに溝を介して配置された複数の導電層とを有する光電変換素子であって、少なくとも１つの光電変換セルを有し、前記光電変換セルが、前記複数の導電層のうちの１つの導電層と、前記導電層に対向する対向基板と、前記導電層及び前記対向基板の間に設けられる酸化物半導体層とを有し、前記複数の導電層同士間の前記溝の長手方向に沿って、前記基板上に導電性膜が設けられ、前記導電性膜において、長さ５μｍ以上の亀裂が、前記溝の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり１５個以上の割合で存在しており、前記導電性膜の最大厚さが１５０ｎｍ以下であり、前記溝の幅が２００μｍ以下であり、前記亀裂の底部が前記基板と前記導電性膜との界面に達している、光電変換素子である。
光電変換素子１００においては、亀裂９１の底部Ｂが界面Ｓに達している場合に、導電性膜９２の最大厚さが１５０ｎｍ以下であり、溝９０の幅Ｗが２００μｍ以下であることが特に好ましい。

Claims (10)

  1. 基板と、前記基板上に設けられ、互いに溝を介して配置された複数の導電層とを有する光電変換素子であって、
    少なくとも１つの光電変換セルを有し、
    前記光電変換セルが、
    前記複数の導電層のうちの１つの導電層と、
    前記導電層に対向する対向基板と、
    前記導電層及び前記対向基板の間に設けられる酸化物半導体層とを有し、
    前記複数の導電層同士間の前記溝の長手方向に沿って前記基板上に導電性膜が設けられ、前記導電性膜において長さ５μｍ以上の亀裂が、前記溝の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり１５個以上の割合で存在している、光電変換素子。
  2. 前記導電性膜が前記導電層と同一の材料で構成されている、請求項１に記載の光電変換素子。
  3. 前記導電性膜において長さ５μｍ以上の亀裂が、前記溝の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり２００個以下の割合で存在している、請求項１又は２に記載の光電変換素子。
  4. 前記導電性膜において長さ５μｍ以上の亀裂が、前記溝の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり４０個以下の割合で存在している、請求項３に記載の光電変換素子。
  5. 前記導電性膜において長さ５μｍ以上の亀裂が、前記溝の長手方向に沿った長さ１００μｍあたり３４個以上の割合で存在している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光電変換素子。
  6. 前記導電性膜において、互いに交差する亀裂が存在している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光電変換素子。
  7. 前記複数の導電層同士間の前記溝が絶縁材料で覆われている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光電変換素子。
  8. 前記導電性膜の最大厚さが１５０ｎｍ以下であり、
    前記溝の幅が２００ｎｍ以下であり、
    前記亀裂の底部が前記基板と前記導電性膜との界面に達している、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光電変換素子。
  9. 前記亀裂の底部が、前記基板において前記基板と前記導電性膜との界面よりも前記導電性膜から離れた位置に達している、請求項１〜７のいずれか一項に記載の光電変換素子。
  10. 前記亀裂が前記導電層に接触している、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光電変換素子。
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