光电转换元件、色素敏化太阳能电池以及色素敏化太阳能电池模块制造技术

本发明专利技术提供光电转换元件，防止多孔性半导体层从上部支撑体剥离，被位于光入射侧的透光性的上部支撑体(101)与位于其相对侧的下部支撑体(110)夹持，从该上部支撑体的一侧依次配置有具有多孔性半导体层(102、103)的光电转换层(112)、集电极(104)、绝缘层(105)以及异性极(106)，而且包含载流子传输材料，至少在该上部支撑体(101)与该多孔性半导体层(103)之间相邻配置有膜厚0.5～10nm的密接部(111)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光电转换元件、色素敏化太阳能电池以及色素敏化太阳能电池模块。
技术介绍
作为代替化石燃料的能量源，关注将太阳光能量转换为电力能量的太阳能电池。目前，使用了晶体硅基板的太阳能电池和薄膜硅太阳能电池等被实用化。但是，在前者的太阳能电池中，存在硅基板的制造成本高的问题。在后者的薄膜硅太阳能电池中，由于使用各种半导体制造用气体和复杂的装置等来进行制造，因此存在制造成本变高的问题。因此，对于任意一个太阳能电池而言，虽然继续尝试了由光电转换的高效率化引起的减少每次发电输出的成本的努力，但是不能说解决了上述的问题。作为新类型的太阳能电池，提出了包含应用了金属络合物的光诱导电子转移的光电转换元件的太阳能电池(例如，专利文献1)。关于记载于专利文献1的光电转换元件，通过两个玻璃基板夹持吸附光敏化色素而在可视光区域上具有吸收光谱的光电转换层和电解液，在上述的两个玻璃基板的表面上分别形成有第1电极和第2电极。当从第1电极侧照射光时，在光电转换层上产生电子，所产生的电子从一个第1电极通过外部电路移动到相对的第2电极。所移动的电子，携带在电解质中的离子而回到光电转换层。通过这种一系列电子移动，能够取出电能量。关于在如上所述的色素敏化太阳能电池中使用的光电转换元件，一般能够不使用形成于支撑体与光电转换层之间的透明导电膜(专利文献2)。图8是现有的、不使用透明导电膜的光电转换元件的一例。图8的装置在上部支撑体801与下部支撑体810之间配置有具有多孔性半导体层的光电转换层812、集电极804、电荷传输层809、异性极806、密封部807、808。在如上所述的、不使用透明导电膜的光电转换元件中，在附着有色素的多孔性半导体层之上形成有集电极804，通过该集电极取出电子。通过这种色素敏化太阳能电池，基于透明导电膜的光的吸收损失消失，因此进一步提高来自光入射侧的透光性。因此，能够从光电转换元件更有效地取出电能量，能够期待提高所得到的电流。另外，在不使用透明导电膜的光电转换元件中，由于作为支撑体能够使用一般的玻璃，因此具有能够大幅减少支撑体的材料费的优点。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平01-220380号公报专利文献2：日本特开2001-283941号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题不使用透明导电膜的光电转换元件存在支撑体与多孔性半导体层的界面的密接强度弱且会剥离的问题。当对于支撑体使用了玻璃时，在玻璃与多孔性半导体层的界面中，多孔性半导体层仅是简单地物理上密接在玻璃上，因此会通过来自外部的力、例如玻璃的翘曲和偏转以及接触、空气中的水分、色素吸附的溶剂等外部因素而剥离。通过该剥离，特别是在制作单片色素敏化太阳能电池的情况下，在不使用透明导电膜时存在如下问题：与使用透明导电膜来制作光电转换元件的情况相比多孔性半导体层容易剥离，因此太阳能电池的制作成品率变差，且对太阳能电池特性产生大的影响。用于解决课题的手段本专利技术提供一种光电转换元件，被在位于光入射侧的透光性的上部支撑体与位于其相对侧的下部支撑体夹持，从该上部支撑体的一侧依次配置有具有多孔性半导体层的光电转换层、集电极、绝缘层以及异性极，而且包含有载流子传输材料，至少该上部支撑体与该多孔性半导体层之间相邻配置有膜厚0.5～10nm的密接部。此处，该光电转换层通过密封部而被密封，该密接部也可以与该密封部、该集电极以及该异性极的至少任意一方接触。另外，该密接部的材料也可以是Ti、Ta或Mo中的任意一方。另外，该密接部的膜厚也可以是0.5～5nm。另外，本专利技术是具备该光电转换元件的色素敏化太阳能电池。另外，本专利技术是将该色素敏化太阳能电池串联接合而形成的色素敏化太阳能电池模块。专利技术效果根据本专利技术，能够提供不使用透明导电膜的光电转换元件、且防止多孔性半导体层从上部支撑体剥离的光电转换元件，使用了该光电转换元件的色素敏化太阳能电池以及使用了该色素敏化太阳能电池的色素敏化太阳能电池模块。附图说明图1是示出本专利技术的光电转换元件的一例的剖视图。图2是示出本专利技术的光电转换元件的其他一例的剖视图。图3是示出本专利技术的光电转换元件中的密接部的一例的俯视图。图4是示出本专利技术的光电转换元件中的密接部的其他一例的俯视图。图5是示出本专利技术的光电转换元件中的密接部的其他一例的俯视图。图6是示出本专利技术的光电转换元件中的密接部的其他一例的俯视图。图7是示出本专利技术的光电转换元件中的密接部的其他一例的俯视图。图8是示出现有的光电转换元件的一例的剖视图。具体实施方式以下，使用附图对本专利技术的光电转换元件、色素敏化太阳能电池以及色素敏化太阳能电池模块进行说明。另外，在本专利技术的附图中，相同的参照标号表示相同部分或等同部分。另外，关于长度、宽度、厚度、深度等尺寸关系，为了附图的清晰化和简单化而适当进行变更，不表示实际的尺寸关系。<光电转换元件>图1是示出本专利技术的光电转换元件的结构的一例的剖视图。被图1所示的位于光入射侧的透光性的上部支撑体101与位于其相对侧的下部支撑体110夹持，从上部支撑体101侧依次配置具有多孔性半导体层的光电转换层112、集电极104、绝缘层105以及异性极106，而且包含载流子传输材料，至少在上部支撑体101与多孔性半导体层之间相邻而形成有膜厚0.5～10nm的密接部111。(上部支撑体)构成上部支撑体101的材料一般是能够在光电转换元件的支撑体中使用的材料，只要是具有透光性且能够发挥本专利技术的效果的材料，则不特别限定。上部支撑体的材料例如可以是苏打玻璃、熔凝石英玻璃或晶体石英玻璃等玻璃基板，也可以是由耐热性树脂材料构成的柔性薄膜。此处，在本专利技术中，“透光性”意味着实际上透射至少对于后述的光敏化剂具有有效的灵敏度的波长的光(该光的透射率例如为80％以上，优选为90％以上)，不意味着必须对所有波长的光需要具有透射性。上部支撑体的厚度不特别限定，但是例如优选为0.2～5mm。(下部支撑体)下部支撑体110支撑异性极106。关于下部支撑体的材料，只要是一般能够在光电转换元件中使用的材料且能够发挥本专利技术的效果的材料，则不特别限定，基本上可以具有透光性，也可以不具有透光性。其中，在将下部支撑体使用为受光面时，由于需要透光性，因此从在与上述上部支撑体有关的说明中列举的具有透光性的任意一个材料中选择。关于下部支撑体，在不需要透光性时，例如可以是由金属等无机材料构成的板或膜，也可以是由塑料等有机材料构成的板或膜。下部支撑体的厚度不特别限定，但是例如优选为0.2～5mm。(光电转换层)光电转换层112具有多孔性半导体层。在该多孔性半导体层内设置有光敏化剂。以下，按照顺序依次进行说明。在本专利技术中，多孔性半导体层由半导体的多孔性材料构成。此处，关于多孔性材料，比表面积优选为0.5～300m2/g，更优选为10～200m2/g。孔隙率优选为20％以上。比表面积通过作为气体吸附法的BET法求出，根据多孔性半导体层的厚度、多孔性半导体层的质量以及半导体微粒子的密度通过计算求出孔隙率。多孔性半导体层具有上述的比表面积，从而能够吸收更多的光敏化剂，由此能够高效地吸收太阳光。另外，通过使多孔性半导体层的孔隙率成为20％以上，从而使载流子传输材料能够充分扩散，能够使电子顺利地回到光电转换层。另外，多孔性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电转换元件，被在位于光入射侧的透光性的上部支撑体与位于其相对侧的下部支撑体夹持，从所述上部支撑体的一侧依次配置有具有多孔性半导体层的光电转换层、集电极、绝缘层以及异性极，而且包含有载流子传输材料，至少在所述上部支撑体与所述多孔性半导体层之间相邻配置有膜厚0.5～10nm的密接部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.15 JP 2014-0837661.一种光电转换元件，被在位于光入射侧的透光性的上部支撑体与位于其相对侧的下部支撑体夹持，从所述上部支撑体的一侧依次配置有具有多孔性半导体层的光电转换层、集电极、绝缘层以及异性极，而且包含有载流子传输材料，至少在所述上部支撑体与所述多孔性半导体层之间相邻配置有膜厚0.5～10nm的密接部。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：千叶恭男，山中良亮，福井笃，古宫良一，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP