JP6333343B2 - 光電変換素子 - Google Patents
光電変換素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6333343B2 JP6333343B2 JP2016222237A JP2016222237A JP6333343B2 JP 6333343 B2 JP6333343 B2 JP 6333343B2 JP 2016222237 A JP2016222237 A JP 2016222237A JP 2016222237 A JP2016222237 A JP 2016222237A JP 6333343 B2 JP6333343 B2 JP 6333343B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- connection terminal
- photoelectric conversion
- external connection
- transparent substrate
- conversion element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 258
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 207
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 171
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 100
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 94
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 88
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 44
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 44
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 43
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 43
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 30
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 53
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 38
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 23
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 22
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 22
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 14
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 11
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 11
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 8
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 7
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 6
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 6
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 6
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 6
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000002165 photosensitisation Effects 0.000 description 5
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 4
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 3
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- JFJNVIPVOCESGZ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dipyridin-2-ylpyridine Chemical group N1=CC=CC=C1C1=CC=CN=C1C1=CC=CC=N1 JFJNVIPVOCESGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SZTSOGYCXBVMMT-UHFFFAOYSA-N 2,4-dimethyl-1-propylimidazole;hydroiodide Chemical compound [I-].CCC[NH+]1C=C(C)N=C1C SZTSOGYCXBVMMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N Bipyridyl Chemical group N1=CC=CC=C1C1=CC=CC=N1 ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012327 Ruthenium complex Substances 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N acetic acid anhydride Natural products CC(=O)OC(C)=O WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- ZJYYHGLJYGJLLN-UHFFFAOYSA-N guanidinium thiocyanate Chemical compound SC#N.NC(N)=N ZJYYHGLJYGJLLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 2
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 2
- NHCGQHAZAQDUDS-UHFFFAOYSA-N 1,2-dimethylimidazole;hydroiodide Chemical compound [I-].C[NH+]1C=CN=C1C NHCGQHAZAQDUDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SHPPDRZENGVOOR-UHFFFAOYSA-N 1-butylbenzimidazole Chemical compound C1=CC=C2N(CCCC)C=NC2=C1 SHPPDRZENGVOOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SDYBWIZBFBMRPL-UHFFFAOYSA-M 1-ethyl-3-propylimidazol-3-ium;iodide Chemical compound [I-].CCCN1C=C[N+](CC)=C1 SDYBWIZBFBMRPL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- CZIUVCSYOGFUPH-UHFFFAOYSA-M 1-hexyl-3-methylimidazol-3-ium;iodide Chemical compound [I-].CCCCCC[N+]=1C=CN(C)C=1 CZIUVCSYOGFUPH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FGYADSCZTQOAFK-UHFFFAOYSA-N 1-methylbenzimidazole Chemical compound C1=CC=C2N(C)C=NC2=C1 FGYADSCZTQOAFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FPZWZCWUIYYYBU-UHFFFAOYSA-N 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acetate Chemical compound CCOCCOCCOC(C)=O FPZWZCWUIYYYBU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HITWHALOZBMLHY-UHFFFAOYSA-N 2-Butyl-1H-benzimidazole Chemical compound C1=CC=C2NC(CCCC)=NC2=C1 HITWHALOZBMLHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DSXYFRKRFSHLHL-UHFFFAOYSA-N 2-butyl-3-methyl-1h-imidazol-3-ium;iodide Chemical compound [I-].CCCCC=1NC=C[N+]=1C DSXYFRKRFSHLHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KSXTXISLWTVJCU-UHFFFAOYSA-N 2-ethyl-1-methylimidazole;hydroiodide Chemical compound [I-].CCC=1NC=C[N+]=1C KSXTXISLWTVJCU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QKPVEISEHYYHRH-UHFFFAOYSA-N 2-methoxyacetonitrile Chemical compound COCC#N QKPVEISEHYYHRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SFPQDYSOPQHZAQ-UHFFFAOYSA-N 2-methoxypropanenitrile Chemical compound COC(C)C#N SFPQDYSOPQHZAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LDZYRENCLPUXAX-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-benzimidazole Chemical compound C1=CC=C2NC(C)=NC2=C1 LDZYRENCLPUXAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KQNVWRXGMSYLDH-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-3-propyl-1h-imidazol-3-ium;iodide Chemical compound [I-].CCC[N+]=1C=CNC=1C KQNVWRXGMSYLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UUIMDJFBHNDZOW-UHFFFAOYSA-N 2-tert-butylpyridine Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=CC=N1 UUIMDJFBHNDZOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OOWFYDWAMOKVSF-UHFFFAOYSA-N 3-methoxypropanenitrile Chemical compound COCCC#N OOWFYDWAMOKVSF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YSHMQTRICHYLGF-UHFFFAOYSA-N 4-tert-butylpyridine Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=NC=C1 YSHMQTRICHYLGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000219 Ethylene vinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- RFFFKMOABOFIDF-UHFFFAOYSA-N Pentanenitrile Chemical compound CCCCC#N RFFFKMOABOFIDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical class C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N alpha-terpineol Chemical compound CC1=CCC(C(C)(C)O)CC1 WUOACPNHFRMFPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003862 amino acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000007611 bar coating method Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001868 cobalt Chemical class 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N delta-terpineol Natural products CC(C)(O)C1CCC(=C)CC1 SQIFACVGCPWBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N eosin Chemical compound [Na+].OC(=O)C1=CC=CC=C1C1=C2C=C(Br)C(=O)C(Br)=C2OC2=C(Br)C(O)=C(Br)C=C21 YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 229920005648 ethylene methacrylic acid copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OWCYYNSBGXMRQN-UHFFFAOYSA-N holmium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ho+3].[Ho+3] OWCYYNSBGXMRQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004693 imidazolium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M iodide Chemical compound [I-] XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229940006461 iodide ion Drugs 0.000 description 1
- 150000002496 iodine Chemical class 0.000 description 1
- 229920000554 ionomer Polymers 0.000 description 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- DZVCFNFOPIZQKX-LTHRDKTGSA-M merocyanine Chemical compound [Na+].O=C1N(CCCC)C(=O)N(CCCC)C(=O)C1=C\C=C\C=C/1N(CCCS([O-])(=O)=O)C2=CC=CC=C2O\1 DZVCFNFOPIZQKX-LTHRDKTGSA-M 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WKMKTIVRRLOHAJ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);thallium(1+) Chemical compound [O-2].[Tl+].[Tl+] WKMKTIVRRLOHAJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- JAMNHZBIQDNHMM-UHFFFAOYSA-N pivalonitrile Chemical compound CC(C)(C)C#N JAMNHZBIQDNHMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N propionitrile Chemical compound CCC#N FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005118 spray pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940116411 terpineol Drugs 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- DPKBAXPHAYBPRL-UHFFFAOYSA-M tetrabutylazanium;iodide Chemical compound [I-].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC DPKBAXPHAYBPRL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910003438 thallium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 125000001425 triazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten trioxide Chemical compound O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003751 zinc Chemical class 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2022—Light-sensitive devices characterized by he counter electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2068—Panels or arrays of photoelectrochemical cells, e.g. photovoltaic modules based on photoelectrochemical cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2068—Panels or arrays of photoelectrochemical cells, e.g. photovoltaic modules based on photoelectrochemical cells
- H01G9/2081—Serial interconnection of cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
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一般に、透明基板と、透明基板の一面上に設けられる少なくとも1つの光電変換セルとを備えており、光電変換セルは、透明基板上に設けられる電極と、電極に対向し、金属基板を有する対向基板と、透明基板及び対向基板の間に設けられる環状の封止部と、電極と対向基板との間に設けられる酸化物半導体層と、酸化物半導体層に担持される色素とを備えている。
このような色素を用いた光電変換素子としては、例えば下記特許文献1に記載の色素増感光電変換素子が知られている。下記特許文献1には、透明基板の一面上にそれぞれ設けられ、光電変換セルから電流を取り出すための導電性の第1電流取出し部及び第2電流取出し部と、第1電流取出し部上で封止部の外側に設けられる第1外部接続端子と、第1電流取出し部上であって封止部と第1外部接続端子との間に設けられる接続端子と、第2電流取出し部上で封止部の外側に設けられる第2外部接続端子と、第1電流取出し部上の接続端子と対向基板の金属基板とを接続する導電部材と、透明基板上で且つ封止部の外側の領域であって第1外部接続端子および第2外部接続端子以外の全領域を覆い隠すガラスからなるガラス層とを備えた色素増感光電変換素子が開示されている。
しかし、上記特許文献1に記載の色素増感光電変換素子は以下に示す課題を有していた。
すなわち、上記特許文献1に記載の色素増感光電変換素子は、優れた光電変換特性を有しながら、リード線付き光電変換素子を歩留まり良く製造する点で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、優れた光電変換特性を有しながら、リード線付き光電変換素子を歩留まり良く製造できる光電変換素子を提供することを目的とする。
まず本発明者らは、上記特許文献1の色素増感光電変換素子において、上記課題を解決するべく検討を重ねる過程で以下のことに気付いた。すなわち、上記特許文献1の色素増感光電変換素子では、FTOなどの透明導電層からなる第1電流取出し部のうち、接続端子と第1外部接続端子との間の接続端子−外部接続端子間領域にガラス層が形成される際、ガラス層は、接続端子−外部接続端子間領域にガラスフリットを含むペーストを印刷した後、350〜600℃程度の高温で焼結されて形成される。このとき、本発明者らは第1電流取出し部の電気抵抗が焼結前よりも上昇することに気付いた。この原因は、ペースト中の何らかの成分と第1電流取出し部とが反応し第1電流取出し部がエッチングされるか、または第1電流取出し部に何らかの化学変化が生じることにあるのではないかと本発明者らは考えた。このため、接続端子−外部接続端子間領域にガラス層を設けないことが、優れた光電変換特性を得る上で有効であると本発明者らは考えた。ここで、接続端子と第1外部接続端子とを離間させず、接続端子と第1外部接続端子とを一体化することも考えられる。この場合、接続端子−外部接続端子間領域には接続端子と第1外部接続端子と同一の材料からなる層が設けられることになる。しかし、この場合、色素増感光電変換素子の第1外部接続端子にはんだ付けでリード線を接続する場合に、得られるリード線付き光電変換素子の製造歩留まりの点で改善の余地が生じた。これは、第1外部接続端子から接続端子に熱が伝わりやすくなり、その熱が導電部材にまで伝わって導電部材において断線や抵抗上昇等の不具合が発生しやすくなったためではないかと本発明者らは推察している。そこで、本発明者らは、優れた光電変換特性を有しながら、リード線付き光電変換素子を歩留まり良く製造できる光電変換素子を実現するべく鋭意研究を重ねた結果、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、透明基板と、前記透明基板の一面上に設けられる少なくとも1つの光電変換セルと、前記透明基板の前記一面上に設けられ、前記少なくとも1つの光電変換セルから電流を取り出すための導電性の第1電流取出し部とを備える光電変換素子であって、前記光電変換セルが、前記透明基板の前記一面上に設けられる電極と、前記電極に対向し、金属基板を有する対向基板と、前記透明基板及び前記対向基板の間に設けられる環状の封止部とを有し、前記光電変換素子が、前記第1電流取出し部上に設けられる第1外部接続端子と、前記第1電流取出し部上であって前記第1外部接続端子と前記封止部との間に前記第1外部接続端子と離間して設けられる接続端子と、前記接続端子と前記金属基板とを接続する導電部材とを有し、前記光電変換素子を前記透明基板の前記一面に直交する方向に見た場合に、前記封止部の外周縁より外側で、前記電極及び前記第1電流取出し部を含む透明導電層のうち、前記接続端子と前記第1外部接続端子との間の接続端子−外部接続端子間領域の全部のみが露出されている、光電変換素子である。
この光電変換素子によれば、第1外部接続端子と接続端子とが離間している。このため、光電変換素子の第1外部接続端子にはんだ付けでリード線を接続する際に、第1外部接続端子から接続端子に熱が伝わりにくくなり、その熱が導電部材にまで伝わりにくくなって導電部材において断線や抵抗上昇等の不具合が発生しにくくなる。このため、本発明の光電変換素子は、リード線付き光電変換素子を歩留まり良く製造できる。また、接続端子−外部接続端子間領域が露出されており、接続端子−外部接続端子間領域に何も接着されていない。このため、接続端子−外部接続端子間領域にガラス層が接着されている場合に比べて、光電変換素子は優れた光電変換特性を有することが可能となる。
また本発明は、透明基板と、前記透明基板の一面上に設けられる少なくとも1つの光電変換セルと、前記透明基板の前記一面上に設けられ、前記少なくとも1つの光電変換セルから電流を取り出すための導電性の第1電流取出し部とを備える光電変換素子であって、前記光電変換セルが、前記透明基板の前記一面上に設けられる電極と、前記電極に対向し、金属基板を有する対向基板と、前記透明基板及び前記対向基板の間に設けられる環状の封止部とを有し、前記光電変換素子が、前記第1電流取出し部上に設けられる第1外部接続端子と、前記第1電流取出し部上であって前記第1外部接続端子と前記封止部との間に前記第1外部接続端子と離間して設けられる接続端子と、前記接続端子と前記金属基板とを接続する導電部材と、前記透明基板の一面上に設けられ、前記少なくとも1つの光電変換セルから電流を取り出すための導電性の第2電流取出し部と、前記第2電流取出し部上に設けられる第2外部接続端子と、前記透明基板の前記一面側に設けられる集電配線とを備えており、前記集電配線の一端が、前記第2電流取出し部上であって前記第2外部接続端子と前記封止部との間で前記第2外部接続端子と離間して設けられる位置に接続され、前記集電配線の他端が、前記少なくとも1つの光電変換セルのうちの1つの光電変換セルに含まれる前記電極上で前記封止部の外側の位置に接続され、前記光電変換素子を前記透明基板の前記一面に直交する方向に見た場合に、前記封止部の外周縁より外側で、前記電極、前記第1電流取出し部及び前記第2電流取出し部を含む透明導電層のうち、前記接続端子と前記第1外部接続端子との間の接続端子−外部接続端子間領域の全部及び前記集電配線の前記一端と前記第2外部接続端子との間の配線−外部接続端子間領域の全部のみが露出されている。
この場合、第2外部接続端子と集電配線の一端とが離間している。このため、光電変換素子の第2外部接続端子にはんだ付けでリード線を接続する際に、第2外部接続端子から集電配線の一端に熱が伝わりにくくなり、その熱が集電配線にまで伝わりにくくなって集電配線において断線や抵抗上昇等の不具合が発生しにくくなる。このため、本発明の光電変換素子は、リード線付き光電変換素子をより一層歩留まり良く製造できる。配線−外部接続端子間領域が露出されており、配線−外部接続端子間領域に何も接着されていない。このため、配線−外部接続端子間領域にガラス層が接着されている場合に比べて、光電変換素子は優れた光電変換特性を有することが可能となる。
また、本発明は、透明基板と、前記透明基板の一面上に設けられる少なくとも1つの光電変換セルと、前記透明基板の前記一面上に設けられ、前記少なくとも1つの光電変換セルから電流を取り出すための導電性の第1電流取出し部と、前記透明基板の前記一面側に設けられ、前記少なくとも1つの光電変換セルを覆って保護する保護層とを備える光電変換素子であって、前記光電変換セルが、前記透明基板の前記一面上に設けられる電極と、前記電極に対向し、金属基板を有する対向基板と、前記透明基板及び前記対向基板の間に設けられる環状の封止部とを有し、前記光電変換素子が、前記第1電流取出し部上に設けられる第1外部接続端子と、前記第1電流取出し部上であって前記第1外部接続端子と前記封止部との間に前記第1外部接続端子と離間して設けられる接続端子と、前記接続端子と前記金属基板とを接続する配線部を有する導電部材とを有し、前記保護層が前記透明基板側に樹脂層を有し、前記保護層が、前記配線部のうち少なくとも前記透明基板と反対側の主面を覆って前記少なくとも1つの光電変換セルの前記金属基板に固定され、前記透明基板の前記一面に直交する方向に前記光電変換素子を見た場合に、前記保護層の周縁部が、前記接続端子を超えて前記接続端子と前記第1外部接続端子との間の接続端子−外部接続端子間領域まで延びており、前記保護層の周縁部のうち前記樹脂層が前記接続端子−外部接続端子間領域に直接接着され、前記保護層の線膨張係数が前記封止部の線膨張係数よりも小さい、光電変換素子である。
この光電変換素子によれば、第1外部接続端子と接続端子とが離間している。このため、光電変換素子の第1外部接続端子にはんだ付けでリード線を接続する際に、第1外部接続端子から接続端子に熱が伝わりにくくなり、その熱が導電部材にまで伝わりにくくなって導電部材において断線や抵抗上昇等の不具合が発生しにくくなる。このため、本発明の光電変換素子は、リード線付き光電変換素子を歩留まり良く製造できる。また、透明基板の一面に直交する方向に光電変換素子を見た場合に、保護層が光電変換セルを覆って保護し、保護層の周縁部が接続端子を超えて接続端子−外部接続端子間領域まで延びており、保護層の周縁部のうち樹脂層が接続端子−外部接続端子間領域に直接接着されている。このため、接続端子−外部接続端子間領域にガラス層が直接接着されている場合に比べて、光電変換素子は優れた光電変換特性を有することが可能となる。さらに、本発明の光電変換素子では、周囲の温度変化に伴って封止部が透明基板の一面に直交する方向に膨張及び収縮すると、それに伴って、特に、導電部材の配線部のうち透明基板と反対側の主面に繰返し応力が加わりやすい。これに対し、本発明の光電変換素子では、保護層が、配線部のうち少なくとも透明基板と反対側の主面を覆っており、この保護層は封止部の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有している。このため、保護層は封止部よりも膨張及び収縮が起こりにくい。加えて、透明基板の一面に直交する方向に光電変換素子を見た場合に、保護層は、光電変換セルを覆い、光電変換セルの金属基板に固定されているとともに、保護層の周縁部が、接続端子を超えて接続端子−外部接続端子間領域まで延びている。すなわち、保護層が、透明基板の一面に直交する方向に光電変換素子を見た場合に、温度変化に伴って透明基板の一面に直交する方向の変動が最も起こりやすい封止部の内側及び外側で固定されている。別言すると、保護層が、透明基板の一面に直交する方向に光電変換素子を見た場合に、温度変化に伴って透明基板の一面に直交する方向の変動が封止部に比べて起こりにくい部分で固定されている。このため、封止部が透明基板の一面に直交する方向に膨張及び収縮して配線部のうち少なくとも透明基板と反対側の主面に繰返し応力が加わっても、その応力が保護層によって十分に緩和される。このため、配線部のうち少なくとも透明基板と反対側の主面に亀裂が生じることが十分に抑制される。よって、本発明の光電変換素子は、温度変化の大きい環境下で使用されても、優れた耐久性を有することが可能となる。
上記光電変換素子は、前記透明基板の一面上に設けられ、前記少なくとも1つの光電変換セルから電流を取り出すための導電性の第2電流取出し部と、前記第2電流取出し部上に設けられる第2外部接続端子と、前記透明基板の前記一面側に設けられる集電配線とをさらに備えており、前記集電配線の一端が、前記第2電流取出し部上であって前記第2外部接続端子と前記封止部との間で前記第2外部接続端子と離間した位置に接続され、前記集電配線の他端が、前記少なくとも1つの光電変換セルのうちの1つの光電変換セルに含まれる前記電極上で前記封止部の外側の位置に接続され、前記透明基板の前記一面に直交する方向に前記光電変換素子を見た場合に、前記保護層の周縁部が、前記集電配線の前記一端を超えて前記集電配線の前記一端と前記第2外部接続端子との間の配線−外部接続端子間領域まで延びており、前記保護層の周縁部のうち前記樹脂層が前記配線−外部接続端子間領域に直接接着されていることが好ましい。
この場合、第2外部接続端子と集電配線の一端とが離間している。このため、光電変換素子の第2外部接続端子にはんだ付けでリード線を接続する際に、第2外部接続端子から集電配線の一端に熱が伝わりにくくなり、その熱が集電配線にまで伝わりにくくなって集電配線において断線や抵抗上昇等の不具合が発生しにくくなる。このため、本発明の光電変換素子は、リード線付き光電変換素子をより一層歩留まり良く製造できる。また、透明基板の一面に直交する方向に光電変換素子を見た場合に、保護層の周縁部が集電配線の一端を超えて配線−外部接続端子間領域まで延びており、保護層の周縁部のうち樹脂層が配線−外部接続端子間領域に直接接着されている。このため、配線−外部接続端子間領域にガラス層が直接接着されている場合に比べて、光電変換素子は、より優れた光電変換特性を有することが可能となる。
本発明によれば、優れた光電変換特性を有し、リード線付き光電変換素子を歩留まり良く製造できる光電変換素子が提供される。
≪第1実施形態≫
以下、本発明の光電変換素子の第1実施形態について図1〜図5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第1実施形態を示す平面図、図2は、図1のII−II線に沿った切断面端面図、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1の光電変換素子のうち保護層を取り除いた部分を示す平面図、図5は、図4の光電変換素子のうち保護層を取り除いた部分を、封止部を横切る平面で切断した状態を示す断面図である。
以下、本発明の光電変換素子の第1実施形態について図1〜図5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第1実施形態を示す平面図、図2は、図1のII−II線に沿った切断面端面図、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1の光電変換素子のうち保護層を取り除いた部分を示す平面図、図5は、図4の光電変換素子のうち保護層を取り除いた部分を、封止部を横切る平面で切断した状態を示す断面図である。
図1及び図2に示すように、光電変換素子100は、受光面11aを有する透明基板11と、透明基板11のうち受光面11aと反対側の一面(以下、「セル設置面」と呼ぶ)11b上に設けられる1つの光電変換セル20と、透明基板11のセル設置面11b側に設けられ、光電変換セル20を覆って保護する保護層30とを備えている。保護層30は樹脂材料を含む樹脂層で構成されている。すなわち、保護層30は透明基板11側に樹脂層を有していることになる。
図3に示すように、透明基板11のセル設置面11b上には、透明導電層12が設けられている。透明導電層12は、電極12Aと、光電変換セル20から電流を取り出すための導電性の第1電流取出し部12Bと、光電変換セル20から電流を取り出すための導電性の第2電流取出し部12Dと、電極12A、第1電流取出し部12B及び第2電流取出し部12Dを包囲するように設けられる分離部12Cとを有する。電極12Aと、第1電流取出し部12B及び分離部12Cとは、溝40を介して互いに絶縁された状態で配置されている。電極12Aと第2電流取出し部12Dとは互いに接続されている。分離部12Cと、第1電流取出し部12B及び第2電流取出し部12Dとは溝40を介して互いに絶縁された状態で配置されている。第1電流取出し部12B及び第2電流取出し部12Dも溝40を介して隣り合うように互いに絶縁された状態で配置されている。
図2に示すように、光電変換セル20は、透明基板11のセル設置面11b上に設けられる電極12Aと、電極12Aに対向する対向基板50と、透明基板11及び対向基板50の間に設けられる環状の封止部60と、電極12A上に設けられる酸化物半導体層13と、少なくとも封止部60と電極12Aとの間に設けられ、絶縁材料からなる絶縁層70と、電極12A及び対向基板50の間に配置される電解質80とを備えている。
図2及び図5に示すように、第1電流取出し部12B上には第1外部接続端子15aが設けられており、第1電流取出し部12B上であって第1外部接続端子15aと封止部60との間には接続端子16が第1外部接続端子15aと離間して設けられている。一方、図5に示すように、第2電流取出し部12D上には第2外部接続端子15bが設けられている。また、第2電流取出し部12Dと電極12Aとにまたがるように、電極12A及び第2電流取出し部12Dよりも低い抵抗を有する集電配線17が設けられており、集電配線17の一端(以下、「第1集電配線端」と呼ぶ)17aは、第2電流取出し部12D上であって第2外部接続端子15bと封止部60との間で第2外部接続端子15bと離間した位置に接続され、集電配線17の他端(以下、「第2集電配線端」と呼ぶ)17bは、電極12A上で封止部60の外側の位置に接続されている。
図2に示すように、対向基板50は、基板と電極を兼ねる金属基板51と、金属基板51の電極12A側に設けられて電解質80の還元に寄与する触媒層52とを備えている。
そして、図2及び図4に示すように、光電変換素子100は、少なくとも1本(図4では3本)の配線部91を有する導電部材90を備えており、配線部91は、金属基板51と、透明基板11のセル設置面11b側で且つ封止部60の外側に設けられる第1接続端子16とを接続している。別言すると、配線部91の一端91cは光電変換セル20の金属基板51に接続され、配線部91の他端91dは、封止部60の外側の第1接続端子16に接続されている。導電部材90は、金属基板51上で配線部91と交差する本体部92をさらに備えている。
図5に示すように、絶縁層70は、光電変換素子100を透明基板11のセル設置面11bに直交する方向に見た場合に、封止部60の外周縁70cより内側の内側絶縁層70aと、封止部60の外周縁70cより外側の外側絶縁層70bとを有している。内側絶縁層70aは、酸化物半導体層13と接するように設けられている。すなわち、内側絶縁層70aは、溝40から光電変換セル20内への水分の侵入を抑制するため、封止部60の外周縁70cより内側で溝40だけでなく電極12A全体をも覆っている。また、外側絶縁層70bは、溝40と重なる部分では、溝40から光電変換セル20内への水分の侵入をより十分に抑制するため、溝40に入り込んでいる。外側絶縁層70bは、透明導電層12のうち、第1外部接続端子15aと接続端子16との間の接続端子−外部接続端子間領域101、及び、第2外部接続端子15bと第1集電配線端17aとの間の配線−外部接続端子間領域102以外の領域を覆い隠すように設けられている。また、透明基板11のセル設置面11b上で封止部60の外側の領域のうち第1外部接続端子15aと第2外部接続端子15bとの間の外部接続端子間領域103は、絶縁層70の外側絶縁層70bによって覆い隠されている。また、透明基板11のセル設置面11b上で封止部60の外側の領域のうち接続端子16と第1集電配線端17aとの間の配線−接続端子間領域104も絶縁層70の外側絶縁層70bによって覆い隠されている。
また図1に示すように、保護層30は、光電変換セル20のみならず、透明基板11上の領域のうち、第1外部接続端子15a及び第2外部接続端子15b以外の領域を覆っている。すなわち、保護層30は、絶縁層70の外側絶縁層70b、接続端子−外部接続端子間領域101、配線−外部接続端子間領域102、外部接続端子間領域103、及び、配線−接続端子間領域104をも覆い隠している。また、保護層30は導電部材90の配線部91のうち透明基板11と反対側の主面91aを覆って光電変換セル20の金属基板51に固定されており、透明基板11のセル設置面11bに直交する方向に光電変換素子100を見た場合に、保護層30の周縁部30Aが、接続端子16を超えて接続端子−外部接続端子間領域101まで延びており、保護層30の周縁部30Aのうち樹脂層が接続端子−外部接続端子間領域101に直接接着されている。また、保護層30は、透明基板11のセル設置面11bに直交する方向に光電変換素子100を見た場合に、保護層30の周縁部30Aが、第1集電配線端17aを超えて配線−外部接続端子間領域102まで延びており、保護層30の周縁部30Aのうち樹脂層が配線−外部接続端子間領域102に直接接着されている。
光電変換素子100によれば、第1外部接続端子15aと接続端子16とが離間している。このため、光電変換素子100の第1外部接続端子15aにはんだ付けでリード線(図示せず)を接続する際に、第1外部接続端子15aから接続端子16に熱が伝わりにくくなり、その熱が導電部材90にまで伝わりにくくなって導電部材90において断線や抵抗上昇等の不具合が発生しにくくなる。このため、光電変換素子100は、リード線付きの光電変換素子を歩留まり良く製造できる。
また、光電変換素子100では、周囲の温度変化に伴って封止部60が透明基板11のセル設置面11bに直交する方向に膨張及び収縮すると、それに伴って、特に、導電部材90の配線部91のうち透明基板11と反対側の主面91aに繰返し応力が加わりやすい。これに対し、光電変換素子100では、保護層30が、配線部91のうち少なくとも透明基板11と反対側の主面91aを覆っており、この保護層30は封止部60の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有している。このため、保護層30は封止部60よりも膨張及び収縮が起こりにくい。加えて、透明基板11のセル設置面11bに直交する方向に光電変換素子100を見た場合に、保護層30は、光電変換セル20を覆い、光電変換セル20の金属基板51に固定されているとともに、保護層30の周縁部30Aが、接続端子16を超えて接続端子−外部接続端子間領域101まで延びている。すなわち、保護層30が、透明基板11のセル設置面11bに直交する方向に光電変換素子100を見た場合に、温度変化に伴って透明基板11のセル設置面11bに直交する方向の変動が最も起こりやすい封止部60の内側及び外側で固定されている。別言すると、保護層30が、透明基板11のセル設置面11bに直交する方向に光電変換素子100を見た場合に、温度変化に伴って透明基板11のセル設置面11bに直交する方向の変動が封止部60に比べて起こりにくい部分で固定されている。このため、封止部60が透明基板11のセル設置面11bに直交する方向に膨張及び収縮して配線部91のうち少なくとも透明基板11と反対側の主面91aに繰返し応力が加わっても、その応力が保護層30によって十分に緩和される。このため、配線部91のうち少なくとも透明基板11と反対側の主面91aに亀裂が生じることが十分に抑制される。よって、光電変換素子100は、温度変化の大きい環境下で使用されても、優れた耐久性を有することが可能となる。
さらに光電変換素子100では、第2外部接続端子15bと第1集電配線端17aとが離間している。このため、光電変換素子100の第2外部接続端子15bにはんだ付けでリード線(図示せず)を接続する際に、第2外部接続端子15bから第1集電配線端17aに熱が伝わりにくくなり、その熱が集電配線17にまで伝わりにくくなって集電配線17において断線や抵抗上昇等の不具合が発生しにくくなる。このため、光電変換素子100は、リード線付き光電変換素子をより一層歩留まり良く製造できる。また、透明基板11のセル設置面11bに直交する方向に光電変換素子100を見た場合に、保護層30の周縁部30Aが第1集電配線端17aを超えて配線−外部接続端子間領域102まで延びており、保護層30の周縁部30Aのうち樹脂層が配線−外部接続端子間領域102に直接接着されている。このため、配線−外部接続端子間領域102にガラス層が直接接着されている場合に比べて、光電変換素子100は、より優れた光電変換特性を有することが可能となる。
次に、透明基板11、透明導電層12、酸化物半導体層13、第1外部接続端子15a及び第2外部接続端子15b、接続端子16、集電配線17、色素、保護層30、対向基板50、封止部60、絶縁層70、電解質80並びに導電部材90について詳細に説明する。
<透明基板>
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0.05〜10mmの範囲にすればよい。
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0.05〜10mmの範囲にすればよい。
<透明導電層>
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。
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。
<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。酸化物半導体粒子は、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)、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13は、酸化物半導体粒子で構成される。酸化物半導体粒子は、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)、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13は通常、光を吸収するための吸収層で構成されるが、吸収層と吸収層を透過した光を反射して吸収層に戻す反射層とで構成されてもよい。
酸化物半導体層13の厚さは特に限定されるものではないが、通常は、0.5〜50μmとすればよい。
<第1外部接続端子および第2外部接続端子>
第1外部接続端子15a及び第2外部接続端子15b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。第1外部接続端子15a及び第2外部接続端子15bは例えば金属材料のみからなる焼結体で構成される。
第1外部接続端子15a及び第2外部接続端子15b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。第1外部接続端子15a及び第2外部接続端子15bは例えば金属材料のみからなる焼結体で構成される。
<接続端子>
接続端子16は金属材料を含む。接続端子16は第1外部接続端子15a及び第2外部接続端子15bと同一の材料で構成されても異なる材料で構成されてもよいが、同一の材料で構成されることが好ましい。
接続端子16は金属材料を含む。接続端子16は第1外部接続端子15a及び第2外部接続端子15bと同一の材料で構成されても異なる材料で構成されてもよいが、同一の材料で構成されることが好ましい。
<集電配線>
集電配線17は金属材料を含む。集電配線17は第1外部接続端子15a及び第2外部接続端子15bと同一の材料で構成されても異なる材料で構成されてもよいが、同一の材料で構成されることが好ましい。
集電配線17は金属材料を含む。集電配線17は第1外部接続端子15a及び第2外部接続端子15bと同一の材料で構成されても異なる材料で構成されてもよいが、同一の材料で構成されることが好ましい。
<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、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20は色素増感光電変換セルとなる。
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、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20は色素増感光電変換セルとなる。
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からなる光増感色素が好ましい。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。
<保護層>
保護層30の線膨張係数は、封止部60の線膨張係数よりも小さければ特に限定されるものではない。すなわち、保護層30の線膨張係数A1と封止部60の線膨張係数A2との比(A1/A2)は1より小さければよい。但し、A1/A2は0.35以下であることが好ましい。この場合、封止部60が膨張及び収縮して配線部91のうち少なくとも透明基板11と反対側の主面91aに繰返し応力が加わっても、その応力が保護層30によってより十分に緩和される。このため、配線部91のうち少なくとも透明基板11と反対側の主面91aに亀裂が生じることがより十分に抑制される。よって、光電変換素子100は、温度変化の大きい環境下で使用されても、より優れた耐久性を有することが可能となる。但し、A1/A2は0.15以上であることが好ましい。この場合、温度変化の大きい環境下で保護層30に亀裂が生じることがより十分に抑制される。
保護層30の線膨張係数は、封止部60の線膨張係数よりも小さければ特に限定されるものではない。すなわち、保護層30の線膨張係数A1と封止部60の線膨張係数A2との比(A1/A2)は1より小さければよい。但し、A1/A2は0.35以下であることが好ましい。この場合、封止部60が膨張及び収縮して配線部91のうち少なくとも透明基板11と反対側の主面91aに繰返し応力が加わっても、その応力が保護層30によってより十分に緩和される。このため、配線部91のうち少なくとも透明基板11と反対側の主面91aに亀裂が生じることがより十分に抑制される。よって、光電変換素子100は、温度変化の大きい環境下で使用されても、より優れた耐久性を有することが可能となる。但し、A1/A2は0.15以上であることが好ましい。この場合、温度変化の大きい環境下で保護層30に亀裂が生じることがより十分に抑制される。
保護層30の線膨張係数は特に制限されるものではないが、通常は150ppm/℃以下であり、好ましくは60ppm/℃以下である。この場合、封止部60が膨張及び収縮して配線部91のうち少なくとも透明基板11と反対側の主面91aに繰返し応力が加わっても、その応力が保護層30によってより十分に緩和される。このため、配線部91のうち少なくとも透明基板11と反対側の主面91aに亀裂が生じることがより十分に抑制される。よって、光電変換素子100は、温度変化の大きい環境下で使用されても、より優れた耐久性を有することが可能となる。但し、保護層30の線膨張係数は25ppm/℃以上であることが好ましい。この場合、温度変化の大きい環境下で保護層30に亀裂が生じることがより十分に抑制される。
保護層30の樹脂層に含まれる樹脂材料は、絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではない。樹脂材料としては、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂及びポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂などが挙げられる。中でもポリイミド樹脂が好ましい。この場合、保護層30の下にある領域の隠蔽性に優れるとともに、より優れた絶縁性を保護層30に付与できる。
保護層30は、透明基板11側に樹脂材料(絶縁材料)からなる樹脂層を有していればよい。従って、保護層30は、樹脂材料からなる1つの樹脂層のみで構成されてもよいし、樹脂材料からなる複数の樹脂層の積層体で構成されてもよい。また保護層30は、樹脂層に対して透明基板11と反対側に金属層などをさらに有していてもよい。
保護層30の色は、特に限定されるものではないが、少なくとも透明基板11側の樹脂層が黒色であることが好ましい。この場合、保護層30のうち少なくとも透明基板11側の樹脂層が黒色であると、保護層30の側から紫外線を照射しても、光電変換素子100が劣化しにくくなったり、熱放射が大きくなって光電変換セル20で発生した熱が放出されやすくなったりする。
保護層30の厚さは特に限定されないが、30〜300μmであることが好ましい。この場合、保護層30の耐熱性がより高くなる。
<対向基板>
対向基板50は、上述したように、基板と電極とを兼ねる金属基板51と、触媒層52とを備える。
対向基板50は、上述したように、基板と電極とを兼ねる金属基板51と、触媒層52とを備える。
(金属基板)
金属基板51は、金属で構成されればよいが、この金属は、不動態を形成し得る金属であることが好ましい。この場合、金属基板51が電解質80によって腐食されにくくなるため、光電変換素子100は、より優れた耐久性を有することが可能となる。不動態を形成し得る金属としては、例えばチタン、ニッケル、モリブデン、タングステン、アルミニウム、ステンレス又はこれらの合金等が挙げられる。金属基板51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。
金属基板51は、金属で構成されればよいが、この金属は、不動態を形成し得る金属であることが好ましい。この場合、金属基板51が電解質80によって腐食されにくくなるため、光電変換素子100は、より優れた耐久性を有することが可能となる。不動態を形成し得る金属としては、例えばチタン、ニッケル、モリブデン、タングステン、アルミニウム、ステンレス又はこれらの合金等が挙げられる。金属基板51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)
触媒層52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、カーボンブラックやカーボンナノチューブが好適に用いられる。
触媒層52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、カーボンブラックや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60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。これらの樹脂は単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
封止部60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。これらの樹脂は単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
封止部60の厚さは特に限定されないが、通常は10〜50μmであり、好ましくは20〜40μmである。この場合、封止部60の内部への水の侵入をより十分に抑制できる。
<絶縁層>
絶縁層70は絶縁材料で構成されていればよい。このような絶縁材料としては、樹脂や無機絶縁材料が挙げられるが、中でも、無機絶縁材料が好ましい。この場合、絶縁層70は封止部60の外周縁70cより内側で溝40だけでなく電極12A全体をも覆っており、無機材料は樹脂よりも高い封止能を有するため、溝40からの水分の侵入をより十分に抑制できる。このような無機絶縁材料としては、例えばガラスが挙げられる。
絶縁層70は絶縁材料で構成されていればよい。このような絶縁材料としては、樹脂や無機絶縁材料が挙げられるが、中でも、無機絶縁材料が好ましい。この場合、絶縁層70は封止部60の外周縁70cより内側で溝40だけでなく電極12A全体をも覆っており、無機材料は樹脂よりも高い封止能を有するため、溝40からの水分の侵入をより十分に抑制できる。このような無機絶縁材料としては、例えばガラスが挙げられる。
絶縁層70を構成する絶縁材料は着色されていることが好ましい。この場合、光電変換素子100を受光面11a側から見た場合、対向基板50が際立って見えることを十分に抑制することが可能となる。このため、良好な外観を実現することができる。また、電極12Aを着色させないで済むため、光電変換素子100の光電変換特性の低下を十分に抑制することができる。着色された絶縁材料としては、例えば着色されたガラス等の無機絶縁材料が用いられる。
絶縁層70が着色される場合、その色は限り特に限定されるものではなく、目的に応じて種々の色を用いることが可能である。
絶縁層70の厚さは特に限定されるものではないが、通常は10〜30μmであり、好ましくは15〜25μmである。
<電解質>
電解質80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、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。
電解質80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、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。
また電解質80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、ジメチルイミダゾリウムアイオダイド、エチルメチルイミダゾリウムアイオダイド、ジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイド、ブチルメチルイミダゾリウムアイオダイド、又は、メチル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。
また、電解質80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80には添加剤を加えることができる。添加剤としては、LiI、I2、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80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80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の濃度が0.006mol/リットル以下であることが好ましい。この場合、電子を運ぶポリヨウ化物イオンの濃度が低いため、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。特に、ポリヨウ化物イオンの濃度は0.005mol/リットル以下であることが好ましく、0〜6×10−6mol/リットルであることがより好ましく、0〜6×10−8mol/リットルであることがさらに好ましい。この場合、光電変換素子100を透明基板11の受光面11a側から見た場合に、電解質80の色を目立たなくすることができる。
<導電部材>
導電部材90は、上述したように、配線部91と本体部92とを有する。導電部材90は金属材料を含む。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。導電部材90は、金属材料のほか、さらにバインダ樹脂を含んでもよい。バインダ樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂およびアクリル樹脂などが挙げられる。中でも、高温になっても熱膨張しにくく、抵抗の経時的変化をより小さくできることから、エポキシ樹脂やポリエステル樹脂が好ましい。
導電部材90は、上述したように、配線部91と本体部92とを有する。導電部材90は金属材料を含む。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。導電部材90は、金属材料のほか、さらにバインダ樹脂を含んでもよい。バインダ樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂およびアクリル樹脂などが挙げられる。中でも、高温になっても熱膨張しにくく、抵抗の経時的変化をより小さくできることから、エポキシ樹脂やポリエステル樹脂が好ましい。
導電部材90の配線部91の一部、及び、本体部92は、金属基板51に直接接続される第1層と、第1層の上に設けられる第2層とを有する積層体で構成されてもよい。この場合、第1層は、金属材料、バインダ樹脂及びカーボンを含み、第2層は、金属材料及びバインダ樹脂を含み、第1層中のカーボンの含有率が、第2層中のカーボンの含有率よりも大きいことが好ましい。この場合、導電部材90が金属基板51から剥離しにくくなる。
次に、光電変換素子100の製造方法について図1及び図3〜図6を参照しながら説明する。図6は、図1の光電変換素子の製造方法の途中で得られる構造体を示す断面図である。
まず1つの透明基板11のセル設置面11b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40を形成し、透明導電層12を形成する。このとき、透明導電層12は、電極12A、第1電流取出し部12B、分離部12C及び第2電流取出し部12Dが形成されるように形成する。
溝40は、例えばYAGレーザ又はCO2レーザ等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ことができる。
次に、第1電流取出し部12B上に第1外部接続端子15aの前駆体及び接続端子16の前駆体を互いに離間するように形成する。第1外部接続端子15aの前駆体及び接続端子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。
また、第2電流取出し部12D上には、第2外部接続端子15bの前駆体を形成する。第2外部接続端子15b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、電極12Aと第2電流取出し部12Dとにまたがるように集電配線17の前駆体を形成する。このとき、集電配線17の前駆体は、一端が、第2電流取出し部12D上であって第2外部接続端子15bの前駆体と離間した位置に配置され、他端が、電極12A上の位置に配置されるように形成される。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。
さらに、透明導電層12のうち、酸化物半導体層13が形成される予定の領域(以下、「半導体層形成予定領域」と呼ぶ)、接続端子−外部接続端子間領域101、及び、配線−外部接続端子間領域102以外の領域を覆い隠すように絶縁層70の前駆体を形成する。このとき、絶縁層70の前駆体は、溝40に入り込むように形成する。絶縁層70の前駆体は、例えば無機絶縁材料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。
次に、第1外部接続端子15aの前駆体、第2外部接続端子15bの前駆体、接続端子16の前駆体、集電配線17の前駆体及び絶縁層70の前駆体を一括して焼成し、第1外部接続端子15a、第2外部接続端子15b、接続端子16、集電配線17及び絶縁層70を形成する。
このとき、焼成温度は絶縁材料の種類などにより異なるが、通常は350〜600℃であり、焼成時間も、絶縁材料の種類により異なるが、通常は1〜5時間である。
次に、電極12Aのうち半導体層形成予定領域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。酸化物半導体層用ペーストは、酸化チタンのほか、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。
次に、酸化物半導体層13の前駆体を焼成し、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の種類などにより異なるが、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6に示すように、構造体Aが得られる。
次に、封止部60を形成するための封止部形成体を準備する。封止部形成体は、例えば封止部60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開口を形成することによって得ることができる。
そして、図5に示すように、この封止部形成体を構造体Aの上に接着させる。このとき、封止部形成体は、絶縁層70と重なるように且つ酸化物半導体層13が内側に配置されるように構造体Aに接着させる。封止部形成体の構造体Aへの接着は、例えば封止部形成体を加熱溶融させることによって行うことができる。
次に、構造体Aの酸化物半導体層13に色素を担持させる。このためには、例えば構造体Aを、色素を含有する色素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、乾燥させればよい。
次に、酸化物半導体層13の上に電解質80を配置する。
一方、対向基板50を用意する。対向基板50は、例えば金属基板51上に導電性の触媒層52を形成することにより得ることができる。
次に、上述した封止部形成体をもう1つ用意する。そして、対向基板50を、封止部形成体の開口を塞ぐように貼り合わせる。
次に、対向基板50に接着した封止部形成体と、電解質80が配置された構造体Aに接着した封止部形成体とを重ね合わせ、封止部形成体を加圧しながら加熱溶融させる。こうして構造体Aの透明基板11と対向基板50との間に封止部60が形成される。封止部60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。
そして、図4に示すように、接続端子16と対向基板50の金属基板51とを導電部材90によって接続する。このとき、導電部材90は、導電部材90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50の金属基板51と接続端子16とを接続するように塗布し、硬化させる。上記ペーストとしては、酸化物半導体層13に担持される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、保護層30を形成する。保護層30は、光電変換セル20のみならず、透明基板11上の領域のうち、第1外部接続端子15a及び第2外部接続端子15b以外の領域を覆うように形成する。すなわち、保護層30は、光電変換セル20のみならず、絶縁層70の外側絶縁層70b、接続端子−外部接続端子間領域101、配線−外部接続端子間領域102、外部接続端子間領域103、及び、配線−接続端子間領域104をも覆い隠すように形成する。またこのとき、保護層30は、導電部材90の配線部91のうち透明基板11と反対側の主面91aを覆って金属基板51に固定されるように形成する。
以上のようにして光電変換素子100が得られる(図1参照)。
≪第2実施形態≫
次に、本発明の光電変換素子の第2実施形態について図7を参照しながら詳細に説明する。図7は、本発明の光電変換素子の第2実施形態を示す平面図である。
次に、本発明の光電変換素子の第2実施形態について図7を参照しながら詳細に説明する。図7は、本発明の光電変換素子の第2実施形態を示す平面図である。
図7に示すように、本実施形態の光電変換素子200は、保護層30を有さず、接続端子−外部接続端子間領域101及び配線−外部接続端子間領域102が露出されている点で第1実施形態の光電変換素子100と相違する。
この光電変換素子200によれば、第1外部接続端子15aと接続端子16とが離間している。このため、光電変換素子200の第1外部接続端子15aにはんだ付けでリード線を接続する際に、第1外部接続端子15aから接続端子16に熱が伝わりにくくなり、その熱が導電部材90にまで伝わりにくくなって導電部材90において断線や抵抗上昇等の不具合が発生しにくくなる。このため、光電変換素子200は、リード線付き光電変換素子を歩留まり良く製造できる。また、接続端子−外部接続端子間領域101が露出されており、接続端子−外部接続端子間領域101に何も接着されていない。このため、接続端子−外部接続端子間領域101にガラス層が接着されている場合に比べて、光電変換素子200は優れた光電変換特性を有することが可能となる。
また、光電変換素子200においては、配線−外部接続端子間領域102が露出されている。このため、第2外部接続端子15bと第1集電配線端17aとが離間している。このため、光電変換素子200の第2外部接続端子15bにはんだ付けでリード線を接続する際に、第2外部接続端子15bから第1集電配線端17aに熱が伝わりにくくなり、その熱が集電配線17にまで伝わりにくくなって集電配線17において断線や抵抗上昇等の不具合が発生しにくくなる。このため、光電変換素子200は、リード線付き光電変換素子をより一層歩留まり良く製造できる。配線−外部接続端子間領域102が露出されており、配線−外部接続端子間領域102に何も接着されていない。このため、配線−外部接続端子間領域102にガラス層が接着されている場合に比べて、光電変換素子200は優れた光電変換特性を有することが可能となる。
本発明は、上記第1及び第2実施形態に限定されるものではない。例えば上記第1実施形態では、接続端子−外部接続端子間領域101及び配線−外部接続端子間領域102が保護層30によって覆い隠されているが、第1実施形態では、接続端子−外部接続端子間領域101及び配線−外部接続端子間領域102は、その一部が保護層30で覆われず、露出されていてもよい。別言すると、保護層30の周縁部30Aは第1外部接続端子15a及び第2外部接続端子15bから離間していてもよい。
また上記第1実施形態では、保護層30は、光電変換セル20のみならず、絶縁層70の外側絶縁層70b、接続端子−外部接続端子間領域101、配線−外部接続端子間領域102、外部接続端子間領域103、及び、配線−接続端子間領域104をも覆い隠すように形成されているが、第1実施形態では、保護層30は、導電部材90のうち透明基板11と反対側の主面91aを覆って金属基板51に固定され、透明基板11のセル設置面11bに直交する方向に光電変換素子100を見た場合に、保護層30の周縁部30Aが、接続端子16を超えて接続端子−外部接続端子間領域101まで延びように設けられていさえすればよい。
また、上記第2実施形態では、配線−外部接続端子間領域102が露出されているが、配線−外部接続端子間領域102は必ずしも露出されていなくてもよく、絶縁層70で覆われていてもよい。
さらに、上記第1及び第2実施形態では、絶縁層70が封止部60の外周縁より内側で電極12Aの全部を覆っているが、絶縁層70が封止部60の外周縁より内側で電極12Aの一部のみを覆っていてもよい。
また、上記第1及び第2実施形態では、絶縁層70は、内側絶縁層70aと外側絶縁層70bとで構成されているが、絶縁層70は内側絶縁層70aのみで構成されてもよい。さらに上記実施形態では、光電変換素子100が絶縁層70を有しているが、絶縁層70を有していなくてもよい。
また上記第1及び第2実施形態では、光電変換素子100が集電配線17を有しているが、本発明の光電変換素子は、必ずしも集電配線17を有していなくてもよい。
さらに上記第1及び第2実施形態では、分離部12Cが透明基板11上に、電極12A及び第2電流取出し部12Dを包囲するように設けられているが、分離部12Cは、透明基板11上に設けられていなくてもよい。
さらに上記第1及び第2実施形態では、透明基板11上に1つの光電変換セル20のみが設けられているが、光電変換素子100では、透明基板11上に複数の光電変換セル20が設けられてもよい。この場合、複数の光電変換セル20は直列に接続されてもよいし、並列に接続されてもよい。複数の光電変換セル20が直列に接続される場合、第1電流取出し部12Bは、複数の光電変換セル20のうちの一端側の光電変換セル20の対向基板50に接続され、第2電流取出し部12Dは、他端側の光電変換セル20の電極12Aに接続される。また、複数の光電変換セル20が並列に接続される場合、第1電流取出し部12Bは、導電部材90によって複数の光電変換セル20のうちの全ての光電変換セル20の対向基板50に接続され、第2電流取出し部12Dは、複数の光電変換セル20のうちの全ての光電変換セル20の電極12Aに接続される。
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)
まず無アルカリガラスからなり、112mm×56mmの寸法を有する厚さ2.2mmの透明基板の上に、厚さ0.7μm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、図3に示すように、YAGレーザによって透明導電膜に溝40を形成し、透明導電層12を形成した。このとき、透明導電層12は、電極12A、第1電流取出し部12B、分離部12C及び第2電流取出し部12Dが形成されるように形成した。このとき、溝40の幅は0.1mmとした。また電極12Aは、54.4mm×104.5mmの四角形状となるように形成し、第2電流取出し部12Dは、電極12Aの一辺から延出し、四角形状となるように形成した。第2電流取出し部12Dの延出方向の長さは4.3mmとし、第2電流取出し部12Dの幅は27.2mmとした。
まず無アルカリガラスからなり、112mm×56mmの寸法を有する厚さ2.2mmの透明基板の上に、厚さ0.7μm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、図3に示すように、YAGレーザによって透明導電膜に溝40を形成し、透明導電層12を形成した。このとき、透明導電層12は、電極12A、第1電流取出し部12B、分離部12C及び第2電流取出し部12Dが形成されるように形成した。このとき、溝40の幅は0.1mmとした。また電極12Aは、54.4mm×104.5mmの四角形状となるように形成し、第2電流取出し部12Dは、電極12Aの一辺から延出し、四角形状となるように形成した。第2電流取出し部12Dの延出方向の長さは4.3mmとし、第2電流取出し部12Dの幅は27.2mmとした。
また、第1電流取出し部12Bは、27.2mm×4.3mmの寸法となるように形成した。
次に、第1電流取出し部12B上に第1外部接続端子15aの前駆体及び接続端子16の前駆体を矩形状に且つ互いに離間するように形成した。このとき、第1外部接続端子15aの前駆体は8mm×1.8mmの寸法、接続端子16の前駆体は、8mm×0.3mmの寸法となるように形成した。
また第2電流取出し部12D上には、第2外部接続端子15bの前駆体を矩形状に形成した。このとき、第2外部接続端子15bの前駆体は、8mm×1.8mmの寸法となるように形成した。
また、第2電流取出し部12Dと電極12Aとにまたがるように集電配線17を形成した。このとき、集電配線17の前駆体の一端が、第2電流取出し部12D上であって第2外部接続端子15bの前駆体と離間した位置に配置され、集電配線17の前駆体の他端が、電極12A上の位置に配置されるように配置されるように集電配線17の前駆体を形成した。また、集電配線17の前駆体は、L字状で且つ幅0.3mm×長さ21.6mmの寸法を有する部分と幅0.3mm×長さ105.1mmの寸法を有する部分とを有するように形成した。
なお、接続端子16の前駆体、第1外部接続端子15aの前駆体、第2外部接続端子15bの前駆体及び集電配線17の前駆体はいすれも、銀ペーストを塗布し乾燥させることで形成した。
次に、透明導電層12のうち、半導体層形成予定領域(47.2mm×102.1mmの領域)、接続端子−外部接続端子間領域101、及び、配線−外部接続端子間領域102以外の領域を覆い隠すように絶縁層70の前駆体を形成した。このとき、絶縁層70の前駆体は、溝40に入り込むように形成した。絶縁層70の前駆体は、ガラスフリット(商品名「PLFOC−837B」、奥野製薬工業株式会社製)を含むペーストを塗布し乾燥させることによって形成した。
次に、第1外部接続端子15aの前駆体、第2外部接続端子15bの前駆体、接続端子16の前駆体、集電配線17の前駆体及び絶縁層70の前駆体を一括して焼成し、第1外部接続端子15a、第2外部接続端子15b、接続端子16、集電配線17および絶縁層70を形成した。このとき、焼成温度は500℃とし、焼成時間は1時間とした。また、このとき、第1外部接続端子15aと接続端子16との間の間隔Lは4.0mmであった。また、第2外部接続端子15bと第1集電配線端17aとの間の間隔L´は4.0mmであった。
さらに、電極12Aのうち半導体層形成予定領域上に酸化物半導体層13の前駆体を形成した。このとき、酸化物半導体層13の前駆体は、酸化チタンを含むペーストを、スクリーン印刷により絶縁層70の内側に充填されるように塗布し、150℃で10分間乾燥させることにより得た。
次に、酸化物半導体層13の前駆体を焼成し、酸化物半導体層13を形成した。このとき、焼成温度は500℃とし、焼成時間は1時間とした。こうして構造体Aを得た。
次に、封止部を形成するための封止部形成体を準備した。封止部形成体は、51.2mm×106.1mm×35μmの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、線膨張係数:180ppm/℃)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、102.10mm×47.20mmの1つの四角形状の開口を形成することによって得た。
そして、この封止部形成体を構造体A上に重ね合わせた後、封止部形成体を加熱溶融させることによって構造体A上の絶縁層70に接着させた。このとき、封止部形成体は、絶縁層70と重なるように且つ酸化物半導体層13と接続端子16及び集電配線17との間に配置されるように構造体Aに接着させた。
次に、上記のようにして得られた構造体Aを、Z907からなる光増感色素を0.2mM含み、溶媒を、アセトニトリルとtertブタノールとを1:1の体積比で混合してなる混合溶媒とした色素溶液中に一昼夜浸漬させた後、取り出して乾燥させ、酸化物半導体層に光増感色素を担持させた。
次に、ジメチルプロピルイミダゾリウムヨーダイドおよび3−メトキシプロピオニトリルの混合物に、I2、メチルベンゾイミダゾール、ブチルベンゾイミダゾール、グアニジウムチオシアネート及びt−ブチルピリジンを加えて得られる電解質80を用意した。そして、酸化物半導体層13の上に、上記電解質80を滴下して塗布し、電解質80を配置した。
次に、1枚の対向基板50を用意した。対向基板50は、51.2mm×106.1mm×40μmのチタン箔の上にスパッタリング法によって厚さ5nmの白金からなる触媒層を形成することによって用意した。また、上記封止部形成体をもう1つ準備した。そして、対向基板50を、封止部形成体の開口を塞ぐように貼り合わせた。
そして、対向基板50に接着した封止部形成体と、電解質80が配置された構造体Aに接着した封止部形成体とを減圧下で重ね合わせ、封止部形成体を加圧しながら加熱溶融させた。こうして構造体Aと対向基板との間に封止部を形成した。このとき、封止部の厚さは40μmであり、封止部の幅は2mmであった。
次に、接続端子16と対向基板50の金属基板51とを以下のようにして導電部材90によって接続した。
すなわち、まず銀粒子(平均粒径:3.5μm)、カーボン(平均粒径:500nm)、ポリエステル系樹脂をジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートからなる溶媒中に分散させ、第1導電性ペーストを作製した。このとき、銀粒子、カーボン、ポリエステル系樹脂および溶媒は、70:1:10:19の質量比で混合した。
一方、銀粒子(平均粒径:2μm)及びポリエステル系樹脂を酢酸エチレングリコールモノブチルエーテルからなる溶媒中に分散させ、第2導電性ペーストを作製した。このとき、銀粒子、ポリエステル系樹脂および溶媒は、65:10:25の質量比で混合した。
そして、金属基板51の上に上記第1導電性ペーストを塗布して本体部92の前駆体の一部、及び、配線部91の前駆体の一部を形成した。その後、上記第2導電性ペーストを、本体部92の前駆体の一部、及び、配線部91の前駆体の一部の上に塗布するとともに、第1電流取出し部12B上の接続端子16と配線部91の前駆体の一部とを接続するように塗布した。こうして導電部材90の前駆体を形成した。そして、この導電部材90の前駆体を85℃で12時間加熱して硬化させることによって、導電部材90を形成した。こうして、本体部92と3本の配線部91とからなる導電部材90を形成した。このとき、本体部92及び3本の配線部91の一部は一体として、41.2mm×4.5mm×厚さ60μmの寸法を有するように形成し、3本の配線部91の残部はそれぞれ、2mm×4.7mm×厚さ30μmの寸法を有するように形成した。
次に、厚さ50μmのポリイミドテープ(商品名「テサテープ67350」、テサテープ社製、線膨張係数:30ppm/℃)からなる保護層30を、光電変換セル20を覆うように貼り付けた。このとき、保護層30は、光電変換セル20のみならず、透明基板11上の領域のうち、第1外部接続端子15a及び第2外部接続端子15b以外の領域を覆うように貼り付けた。すなわち、保護層30は、光電変換セル20のみならず、絶縁層70の外側絶縁層70b、接続端子−外部接続端子間領域101、配線−外部接続端子間領域102、外部接続端子間領域103、及び、配線−接続端子間領域104をも覆い隠すように貼り付けた。このとき、保護層30は、導電部材90の主面91aを覆うようにし、透明基板11のセル設置面11bに直交する方向に光電変換素子100を見た場合に、保護層30の周縁部30Aが、接続端子16を超えて接続端子16と第1外部接続端子15aとの間の接続端子−外部接続端子間領域101まで延びるように且つ保護層30の周縁部30Aのうち樹脂層が接続端子−外部接続端子間領域101に直接接着されるように貼り付けた。以上のようにして光電変換素子100を得た。
(実施例2〜4)
第1外部接続端子15aと接続端子16との間の間隔Lを表1に示す通りに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。
第1外部接続端子15aと接続端子16との間の間隔Lを表1に示す通りに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。
(実施例5〜8)
保護層30を設けず、接続端子−外部接続端子間領域101を露出させるとともに、第1外部接続端子15aと接続端子16との間の間隔Lを表1に示す通りに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。
保護層30を設けず、接続端子−外部接続端子間領域101を露出させるとともに、第1外部接続端子15aと接続端子16との間の間隔Lを表1に示す通りに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。
(比較例1〜4)
保護層30を設けず、第1外部接続端子15aと接続端子16との間の間隔Lを表1に示す通りにするとともに、接続端子―外部接続端子間領域101上に低融点ガラスからなる厚さ30μmのガラス層を直接接着させ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。このとき、ガラス層は、接続端子16の幅方向に平行な方向に沿った長さp(mm)を表1に示す通りとし、接続端子の長手方向に平行な方向に沿った長さを9mmとした。
保護層30を設けず、第1外部接続端子15aと接続端子16との間の間隔Lを表1に示す通りにするとともに、接続端子―外部接続端子間領域101上に低融点ガラスからなる厚さ30μmのガラス層を直接接着させ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。このとき、ガラス層は、接続端子16の幅方向に平行な方向に沿った長さp(mm)を表1に示す通りとし、接続端子の長手方向に平行な方向に沿った長さを9mmとした。
(比較例5〜8)
保護層30を設けず、第1電流取出し部12B上に第1外部接続端子15a、接続端子16及びこれらを接続する銀層を形成し、第1外部接続端子15aと接続端子16との間の間隔Lを表1に示す通りに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。
保護層30を設けず、第1電流取出し部12B上に第1外部接続端子15a、接続端子16及びこれらを接続する銀層を形成し、第1外部接続端子15aと接続端子16との間の間隔Lを表1に示す通りに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。
[特性評価]
上記のようにして得られた実施例1〜8及び比較例1〜8の光電変換素子について、以下のようにして光電変換特性、耐久性、及び、リード線付きの光電変換素子の製造歩留まりを評価した。
上記のようにして得られた実施例1〜8及び比較例1〜8の光電変換素子について、以下のようにして光電変換特性、耐久性、及び、リード線付きの光電変換素子の製造歩留まりを評価した。
<光電変換特性>
実施例1〜8及び比較例1〜8の光電変換素子をそれぞれ20個ずつ用意し、これらの光電変換素子について、白色LEDから200ルクス及び2000ルクスの照度の光を照射して発電量(μW)及び形状因子FFを測定した。結果を表1に示す。なお、光電変換特性の合格基準は以下の通りとした。
(合格基準)200ルクスの照度で発電量が280μW以上であり且つ2000ルクスの照度で発電量が2800μW以上であること
実施例1〜8及び比較例1〜8の光電変換素子をそれぞれ20個ずつ用意し、これらの光電変換素子について、白色LEDから200ルクス及び2000ルクスの照度の光を照射して発電量(μW)及び形状因子FFを測定した。結果を表1に示す。なお、光電変換特性の合格基準は以下の通りとした。
(合格基準)200ルクスの照度で発電量が280μW以上であり且つ2000ルクスの照度で発電量が2800μW以上であること
<製造歩留まり>
実施例1〜8及び比較例1〜8の光電変換素子をそれぞれ20個ずつ用意し、これらの光電変換素子について、はんだ付けでリード線を第1外部接続端子15aに接続した。そして、20個の光電変換素子のうち、不具合が生じた光電変換素子の数(Q)を求め、下記式に基づき、製造歩留まりを算出した。結果を表1に示す。
製造歩留まり=100×(20−Q)/20
なお、「不具合」とは、はんだ付け作業時に生じた導電部材の断線(部分断線を含む)、熱溶融、熱変色などである。また、製造歩留まりの合格基準は以下の通りとした。
(合格基準)製造歩留まりが100%であること
実施例1〜8及び比較例1〜8の光電変換素子をそれぞれ20個ずつ用意し、これらの光電変換素子について、はんだ付けでリード線を第1外部接続端子15aに接続した。そして、20個の光電変換素子のうち、不具合が生じた光電変換素子の数(Q)を求め、下記式に基づき、製造歩留まりを算出した。結果を表1に示す。
製造歩留まり=100×(20−Q)/20
なお、「不具合」とは、はんだ付け作業時に生じた導電部材の断線(部分断線を含む)、熱溶融、熱変色などである。また、製造歩留まりの合格基準は以下の通りとした。
(合格基準)製造歩留まりが100%であること
<耐久性>
実施例1〜8及び比較例1〜8の光電変換素子をそれぞれ20個ずつ用意し、これらの光電変換素子について、JIS C8938に準拠してヒートサイクル試験を行い、試験後に白色LEDから200ルクスの照度の光を照射して発電量を測定した。結果を表1に示す。
実施例1〜8及び比較例1〜8の光電変換素子をそれぞれ20個ずつ用意し、これらの光電変換素子について、JIS C8938に準拠してヒートサイクル試験を行い、試験後に白色LEDから200ルクスの照度の光を照射して発電量を測定した。結果を表1に示す。
表1に示す結果より、実施例1〜8の光電変換素子は、光電変換特性、及び、リード線付きの光電変換素子の製造歩留まりの点で合格基準に達していた。これに対し、比較例1〜8の光電変換素子は、光電変換特性、及び、リード線付きの光電変換素子を製造歩留まりのいずれかの点で合格基準に達していなかった。
以上の結果より、本発明の光電変換素子によれば、優れた光電変換特性を有しながら、リード線付き光電変換素子を歩留まり良く製造できることが確認された。
11…透明基板
11b…セル設置面(一面)
12A…電極
12B…第1電流取出し部
15a…第1外部接続端子
16…接続端子
20…光電変換セル
30…保護層
30A…保護層の周縁部
50…対向基板
51…金属基板
60…封止部
70…絶縁層
90…導電部材
91…配線部
91a…導電部材のうち透明基板と反対側の主面
100,200…光電変換素子
101…接続端子−外部接続端子間領域
102…配線−外部接続端子間領域
11b…セル設置面(一面)
12A…電極
12B…第1電流取出し部
15a…第1外部接続端子
16…接続端子
20…光電変換セル
30…保護層
30A…保護層の周縁部
50…対向基板
51…金属基板
60…封止部
70…絶縁層
90…導電部材
91…配線部
91a…導電部材のうち透明基板と反対側の主面
100,200…光電変換素子
101…接続端子−外部接続端子間領域
102…配線−外部接続端子間領域
Claims (4)
- 透明基板と、
前記透明基板の一面上に設けられる少なくとも1つの光電変換セルと、
前記透明基板の前記一面上に設けられ、前記少なくとも1つの光電変換セルから電流を取り出すための導電性の第1電流取出し部とを備える光電変換素子であって、
前記光電変換セルが、
前記透明基板の前記一面上に設けられる電極と、
前記電極に対向し、金属基板を有する対向基板と、
前記透明基板及び前記対向基板の間に設けられる環状の封止部とを有し、
前記光電変換素子が、
前記第1電流取出し部上に設けられる第1外部接続端子と、
前記第1電流取出し部上であって前記第1外部接続端子と前記封止部との間に前記第1外部接続端子と離間して設けられる接続端子と、
前記接続端子と前記金属基板とを接続する導電部材とを有し、
前記光電変換素子を前記透明基板の前記一面に直交する方向に見た場合に、前記封止部の外周縁より外側で、前記電極及び前記第1電流取出し部を含む透明導電層のうち、前記接続端子と前記第1外部接続端子との間の接続端子−外部接続端子間領域の全部のみが露出されている、光電変換素子。 - 透明基板と、
前記透明基板の一面上に設けられる少なくとも1つの光電変換セルと、
前記透明基板の前記一面上に設けられ、前記少なくとも1つの光電変換セルから電流を取り出すための導電性の第1電流取出し部とを備える光電変換素子であって、
前記光電変換セルが、
前記透明基板の前記一面上に設けられる電極と、
前記電極に対向し、金属基板を有する対向基板と、
前記透明基板及び前記対向基板の間に設けられる環状の封止部とを有し、
前記光電変換素子が、
前記第1電流取出し部上に設けられる第1外部接続端子と、
前記第1電流取出し部上であって前記第1外部接続端子と前記封止部との間に前記第1外部接続端子と離間して設けられる接続端子と、
前記接続端子と前記金属基板とを接続する導電部材と、
前記透明基板の前記一面上に設けられ、前記少なくとも1つの光電変換セルから電流を取り出すための導電性の第2電流取出し部と、
前記第2電流取出し部上に設けられる第2外部接続端子と、
前記透明基板の前記一面上に設けられる集電配線とを備えており、
前記集電配線の一端が、前記第2電流取出し部上で前記第2外部接続端子と前記封止部との間で前記第2外部接続端子と離間した位置に接続され、
前記集電配線の他端が、前記少なくとも1つの光電変換セルのうちの1つの光電変換セルに含まれる前記電極上で前記封止部の外側の位置に接続され、
前記光電変換素子を前記透明基板の前記一面に直交する方向に見た場合に、前記封止部の外周縁より外側で、前記電極、前記第1電流取出し部及び前記第2電流取出し部を含む透明導電層のうち、前記接続端子と前記第1外部接続端子との間の接続端子−外部接続端子間領域の全部及び前記集電配線の前記一端と前記第2外部接続端子との間の配線−外部接続端子間領域の全部のみが露出されている、光電変換素子。 - 透明基板と、
前記透明基板の一面上に設けられる少なくとも1つの光電変換セルと、
前記透明基板の前記一面上に設けられ、前記少なくとも1つの光電変換セルから電流を取り出すための導電性の第1電流取出し部と、
前記透明基板の前記一面側に設けられ、前記少なくとも1つの光電変換セルを覆って保護する保護層とを備える光電変換素子であって、
前記光電変換セルが、
前記透明基板の前記一面上に設けられる電極と、
前記電極に対向し、金属基板を有する対向基板と、
前記透明基板及び前記対向基板の間に設けられる環状の封止部とを有し、
前記光電変換素子が、
前記第1電流取出し部上に設けられる第1外部接続端子と、
前記第1電流取出し部上であって前記第1外部接続端子と前記封止部との間に前記第1外部接続端子と離間して設けられる接続端子と、
前記接続端子と前記金属基板とを接続する配線部を有する導電部材とを有し、
前記保護層が前記透明基板側に樹脂層を有し、
前記保護層が、前記配線部のうち少なくとも前記透明基板と反対側の主面を覆って前記少なくとも1つの光電変換セルの前記金属基板に固定され、前記透明基板の前記一面に直交する方向に前記光電変換素子を見た場合に、前記保護層の周縁部が、前記接続端子を超えて前記接続端子と前記第1外部接続端子との間の接続端子−外部接続端子間領域まで延びており、前記保護層の周縁部のうち前記樹脂層が前記接続端子−外部接続端子間領域に直接接着され、
前記保護層の線膨張係数が前記封止部の線膨張係数よりも小さい、光電変換素子。 - 前記透明基板の前記一面上に設けられ、前記少なくとも1つの光電変換セルから電流を取り出すための導電性の第2電流取出し部と、
前記第2電流取出し部上に設けられる第2外部接続端子と、
前記透明基板の前記一面側に設けられる集電配線とをさらに備えており、
前記集電配線の一端が、前記第2電流取出し部上であって前記第2外部接続端子と前記封止部との間で前記第2外部接続端子と離間した位置に接続され、
前記集電配線の他端が、前記少なくとも1つの光電変換セルのうちの1つの光電変換セルに含まれる前記電極上で前記封止部の外側の位置に接続され、
前記透明基板の前記一面に直交する方向に前記光電変換素子を見た場合に、前記保護層の周縁部が、前記集電配線の前記一端を超えて前記集電配線の前記一端と前記第2外部接続端子との間の配線−外部接続端子間領域まで延びており、前記保護層の周縁部のうち前記樹脂層が前記配線−外部接続端子間領域に直接接着されている、請求項3に記載の光電変換素子。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016222237A JP6333343B2 (ja) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | 光電変換素子 |
EP17871815.1A EP3528269A1 (en) | 2016-11-15 | 2017-11-13 | Photoelectric conversion element |
PCT/JP2017/040825 WO2018092741A1 (ja) | 2016-11-15 | 2017-11-13 | 光電変換素子 |
CN201780066734.1A CN109891537A (zh) | 2016-11-15 | 2017-11-13 | 光电转换元件 |
US16/348,792 US20200058450A1 (en) | 2016-11-15 | 2017-11-13 | Photoelectric conversion element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016222237A JP6333343B2 (ja) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | 光電変換素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018081991A JP2018081991A (ja) | 2018-05-24 |
JP6333343B2 true JP6333343B2 (ja) | 2018-05-30 |
Family
ID=62145506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016222237A Expired - Fee Related JP6333343B2 (ja) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | 光電変換素子 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20200058450A1 (ja) |
EP (1) | EP3528269A1 (ja) |
JP (1) | JP6333343B2 (ja) |
CN (1) | CN109891537A (ja) |
WO (1) | WO2018092741A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7261561B2 (ja) * | 2018-10-31 | 2023-04-20 | 太陽誘電株式会社 | 有機系太陽電池 |
JP7262275B2 (ja) * | 2019-03-29 | 2023-04-21 | 太陽誘電株式会社 | 色素増感太陽電池 |
EP3836239A4 (en) | 2019-10-18 | 2022-06-29 | Enecoat Technologies Co.,Ltd. | Element |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011135811A1 (ja) * | 2010-04-29 | 2011-11-03 | 新日鐵化学株式会社 | 色素増感太陽電池および色素増感太陽電池モジュール |
CN104380407B (zh) * | 2012-09-01 | 2017-09-05 | 株式会社藤仓 | 低照度用色素增感太阳电池元件 |
JP2014130807A (ja) * | 2012-11-27 | 2014-07-10 | Fujikura Ltd | 色素増感太陽電池モジュール |
JP2014113930A (ja) * | 2012-12-10 | 2014-06-26 | Mitsubishi Chemicals Corp | 太陽電池モジュールを搭載する車両用構造部材及びその製造方法 |
JP2015170774A (ja) * | 2014-03-07 | 2015-09-28 | リンテック株式会社 | 太陽電池モジュール用裏面保護シート、太陽電池モジュール |
JP5802817B1 (ja) * | 2014-09-30 | 2015-11-04 | 株式会社フジクラ | 色素増感型光電変換素子 |
JP2016127037A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 日本写真印刷株式会社 | 色素増感型太陽電池 |
-
2016
- 2016-11-15 JP JP2016222237A patent/JP6333343B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2017
- 2017-11-13 EP EP17871815.1A patent/EP3528269A1/en not_active Withdrawn
- 2017-11-13 US US16/348,792 patent/US20200058450A1/en not_active Abandoned
- 2017-11-13 CN CN201780066734.1A patent/CN109891537A/zh active Pending
- 2017-11-13 WO PCT/JP2017/040825 patent/WO2018092741A1/ja unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3528269A1 (en) | 2019-08-21 |
US20200058450A1 (en) | 2020-02-20 |
WO2018092741A1 (ja) | 2018-05-24 |
JP2018081991A (ja) | 2018-05-24 |
CN109891537A (zh) | 2019-06-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2683020B1 (en) | Dye-sensitized solar cell module | |
JP6333343B2 (ja) | 光電変換素子 | |
JP5451920B1 (ja) | 色素増感太陽電池素子 | |
JP6122156B2 (ja) | 光電変換素子 | |
JP5680996B2 (ja) | 色素増感太陽電池モジュール及びその製造方法 | |
US10395847B2 (en) | Photoelectric conversion element | |
JP6143911B2 (ja) | 低照度用色素増感太陽電池素子 | |
JP6573497B2 (ja) | 光電変換素子 | |
JP5870196B2 (ja) | 色素増感太陽電池素子 | |
JP5456118B2 (ja) | 色素増感太陽電池素子 | |
JP6598757B2 (ja) | 光電変換素子 | |
JP2018081988A (ja) | 光電変換素子 | |
JP6694371B2 (ja) | 光電変換素子 | |
JP6722769B2 (ja) | 光電変換素子 | |
JP5380619B1 (ja) | 色素増感太陽電池素子 | |
JP2021150345A (ja) | 光電変換素子及びその製造方法 | |
JP6718322B2 (ja) | 光電変換素子 | |
JP2021044525A (ja) | 光電変換素子 | |
JP5969841B2 (ja) | 色素増感太陽電池モジュール | |
JP5945012B2 (ja) | 色素増感太陽電池素子 | |
JP2017028095A (ja) | 光電変換素子 | |
JP2017034197A (ja) | 光電変換素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180417 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180424 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6333343 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |