(57)【要約】  本発明は、光電変換効率の経時変化を十分に抑制できる光電変換装置を提供する。本発明の光電変換装置は、一対の電極と、一対の電極間に配置される電解液と、一対の電極を連結し、電解液の周囲に設けられる封止部とを備えており、封止部の少なくとも一部が、無機材料で構成される少なくとも１つの無機封止部と、樹脂を含む材料で構成される少なくとも１つの樹脂封止部とを備えており、無機封止部及び樹脂封止部が一対の電極を結ぶ方向に沿って配置されている。
2010050207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極と、
前記一対の電極間に配置される電解液と、
前記一対の電極を連結し、前記電解液の周囲に設けられる封止部とを備えており、
前記封止部の少なくとも一部が、
無機材料で構成される少なくとも１つの無機封止部と、
第１の樹脂を含む材料で構成される少なくとも１つの樹脂封止部と、
を備えており、
前記無機封止部及び前記樹脂封止部が、前記一対の電極を結ぶ方向に沿って配置されている光電変換装置。
【請求項２】
前記一対の電極のうち一方の電極が第１電極を有し、他方の電極が第２電極を有し、
前記封止部において、前記無機封止部が前記第１電極上に固定され、前記樹脂封止部が前記無機封止部と前記第２電極とを連結している請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記一対の電極のうち一方の電極が第１電極を有し、他方の電極が第２電極を有し、
前記封止部において、前記樹脂封止部が前記第１電極上に固定され、前記無機封止部が前記樹脂封止部と前記第２電極とを連結している請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記一対の電極のうち一方の電極が第１電極を有し、他方の電極が第２電極を有し、
前記封止部において、前記無機封止部が前記第１電極及び前記第２電極上にそれぞれ固定され、前記樹脂封止部が、前記第１電極上に固定される前記無機封止部と、前記第２電極上に固定される前記無機封止部とを連結している請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記一対の電極のうち一方の電極が第１電極を有し、他方の電極が第２電極を有し、
前記封止部において、前記樹脂封止部が前記第１電極及び前記第２電極上にそれぞれ固定され、前記無機封止部が、前記第１電極上に固定される前記樹脂封止部と、前記第２電極上に固定される前記樹脂封止部とを連結していること、
を特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記一対の電極のうち一方の電極が第１電極を有し、
前記一対の電極のうち他方の電極が第２電極を有し、
前記無機封止部が、前記第１電極上に固定される配線部で構成され、
前記配線部が、無機材料で構成され、前記第１電極上に設けられる集電配線及び前記集電配線を覆う配線保護層を有し、
前記第１の電極が透明電極である、請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記封止部は、前記第２電極上に設けられる無機材料から成る無機封止部を更に備えており、
前記樹脂封止部は、前記配線部と前記無機封止部とを連結している、請求項６に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記第２電極が更に透明電極であり、
前記封止部の少なくとも一部は、前記第２電極上に設けられる無機封止部をさらに備え、その無機封止部が、無機材料で構成され、前記第２電極上に設けられる第２集電配線及び前記第２集電配線を覆う第２配線保護層を有する第２配線部で構成され、
前記樹脂封止部は、前記配線部と前記第２配線部とを連結している請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項９】
前記一対の電極のうち一方の電極が、前記電解液に接触する光電変換部を更に有し、前記第１電極と前記光電変換部とで作用極を形成し、前記第２電極が対極を形成している請求項２〜８のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
前記一対の電極のうち他方の電極が、前記電解液に接触する光電変換部を更に有し、前記第２電極と前記光電変換部とで作用極を形成し、前記第１電極が対極を形成している請求項６〜８のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項１１】
前記一対の電極のうち一方の電極が、第１電極と、前記第１電極上に設けられ前記電解液と接触する光電変換部とを備えており、
前記光電変換装置が、前記第１電極上で前記封止部と前記光電変換部との間に設けられる配線部をさらに備え、
前記配線部が、無機材料で構成され、前記第１電極上に設けられる集電配線及び前記集電配線を覆う配線保護層を有する請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
前記一対の電極のうち一方の電極が、第１電極と、前記第１電極上に設けられ前記電解液と接触する光電変換部とを備えており、
前記光電変換装置が、前記第１電極上で前記封止部に対して前記光電変換部と反対側に設けられる配線部をさらに備え、
前記配線部が、無機材料で構成され、前記第１電極上に設けられる集電配線からなる、
請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項１３】
前記配線部の幅よりも前記無機封止部の幅が狭い、請求項１１又は１２に記載の光電変換装置。
【請求項１４】
前記封止部に対して前記電解液と反対側に、前記封止部及び前記第１電極の境界と、前記封止部及び前記第２電極の境界と、前記無機封止部及び前記樹脂封止部の境界とを少なくとも覆う第２の樹脂をさらに備えること、
を特徴とする請求項２〜１３のいずれか一項に記載の光電変換装置。
【請求項１５】
前記第２の樹脂が、酸変性ポリエチレン及び紫外線硬化樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むこと、
を特徴とする請求項１４に記載の光電変換装置。
【請求項１６】
前記第２の樹脂が、ポリビニルアルコール及びエチレンービニルアルコール共重合体からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むこと、
を特徴とする請求項１４に記載の光電変換装置。
【請求項１７】
前記１の樹脂が、酸変性ポリエチレン及び紫外線硬化樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むこと、
を特徴とする請求項１〜１６に記載の光電変換装置。
【請求項１８】
前記１の樹脂が、ポリビニルアルコール及びエチレンービニルアルコール共重合体からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むこと、
を特徴とする請求項１〜１６に記載の光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換装置として、シリコンを用いた太陽電池、色素増感型太陽電池などが知られている。中でも、色素増感型太陽電池は、安価で、高い光電変換効率が得られることから注目されており、さらなる光電変換効率の向上を目指して種々の開発が行われている。【０００３】
色素増感型太陽電池は一般に、透明導電体上に設けられた半導体電極を有する作用極と、対極と、作用極の半導体電極に担持される光増感色素と、作用極及び対極間に配置される電解液と、作用極と対極との間であって電解液の周囲に設けられる封止部とを主要構成要素としており、電解液は、例えばＩ−／Ｉ３−などの酸化還元系（レドックス対）を含む電解液などで構成されている。【０００４】
このような色素増感型太陽電池においては、入射された可視光によって光増感色素中の電子が励起され、そのようにして励起された光増感色素から半導体電極の伝導帯に電子が注入され、外部回路へと流れ出る。外部回路から戻ってきた電子は対極にてトリヨウ化物イオン（Ｉ３−）をヨウ化物イオン（Ｉ−）に還元し、電子を失い酸化された光増感色素がヨウ化物イオン（Ｉ−）により再還元され、こうして発電が行われる。【０００５】
このような色素増感型太陽電池には、一般的にアイオノマーであるハイミラン（商品名、三井・デュポンポリケミカル社製）を加熱溶融させて電解液を封止することによって、電解液中の揮発溶媒の揮発を防止できる光電気化学電池が提案されている（例えば特許文献１参照）。【０００６】
またハイミランよりも気体遮蔽性が高いという理由でエチレン−ビニルアルコール共重合体を加熱溶融させて電解液を封止することによってさらに電解液中の揮発溶媒の揮発を防止できる光電気化学電池も提案されている（例えば特許文献２参照）。【０００７】
さらに色素増感型太陽電池においては、大電流を取り出すために、透明導電体上に金属配線が設けられる場合がある。この金属配線は、電解液と触れると腐食を起こすため低融点ガラス等の配線保護層で覆われている。【０００８】
このような色素増感型太陽電池として、上記封止部が、金属配線とそれを取り囲む低融点ガラスから成る封止材とで構成されることによって、封止部内に金属配線を配置して光電変換効率を向上させる、色素増感型太陽電池も知られている（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−２９７４４６号公報
【特許文献２】特開２００７−１４９６５２号公報
【特許文献３】特開２００５−３４６９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記特許文献１、２に記載の光電気化学電池では、光電変換効率の経時変化が十分小さいレベルにあるとは言えない。【００１０】
また上記特許文献３に記載の色素増感型太陽電池では、光電変換装置が温度変化の大きい環境下で使用された場合に、作用極と対極との熱膨張係数や、作用極或いは対極と封止材との熱膨張係数が通常異なるために、封止材に応力が集中し、封止材の剥離やクラック等の損傷が生じる場合がある。このため、電解液の漏洩、特に電解液中の有機溶媒の漏洩が起きる場合がある。従って、上記特許文献３に記載の色素増感型太陽電池では、封止部内に金属配線が配置されるために光電変換効率が高いものの、温度変化の大きい環境下で使用される場合に、光電変換効率の経時変化が十分なレベルにあるとは言えない。【００１１】
そこで、本発明は、光電変換効率の経時変化を十分に抑制できる光電変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決するため、光電変換効率の経時変化が起こる原因について鋭意研究を重ねた結果、電解液の漏洩、特に電解液中の有機溶媒の漏洩がいまだに大きいことが光電変換効率の経時変化が起こる主な原因ではないかと考えた。そして、本発明者らはさらに検討を重ね、以下の発明により上記課題を解決しうることを見出した。【００１３】
即ち本発明は、一対の電極と、前記一対の電極間に配置される電解液と、前記一対の電極を連結し、前記電解液の周囲に設けられる封止部とを備えており、前記封止部の少なくとも一部が、無機材料で構成される少なくとも１つの無機封止部と、第１の樹脂を含む材料で構成される少なくとも１つの樹脂封止部と、を備えており、前記無機封止部及び前記樹脂封止部が、前記一対の電極を結ぶ方向に沿って配置されている光電変換装置である。【００１４】
この光電変換装置においては、封止部の少なくとも一部が、少なくとも１つの無機封止部と、少なくとも１つの樹脂封止部とを備えており、無機封止部及び樹脂封止部が、一対の電極を結ぶ方向に沿って配置されている。ここで、無機封止部は無機材料で構成され、樹脂封止部は第１の樹脂を含む材料で構成されている。このため、無機封止部は、電解液に対して、樹脂封止部よりも高い封止能を有する。そして、本発明の光電変換装置では、無機封止部の存在により、封止部が樹脂封止部のみで構成される場合に比べて、電解液と封止部との境界面のうち、電解液に対する封止能の高い無機封止部と電解液との境界面の割合を大きくすることが可能となる。【００１５】
さらに、光電変換装置が温度変化の大きい環境下に置かれ、一対の電極の熱膨張係数が異なる場合に、封止部に応力が加わったとしても、その応力が樹脂封止部によって緩和されるため、無機封止部への応力集中を抑制することができる。従って、無機封止部にクラック等の損傷が生じることを防止できる。【００１６】
このため、本発明の光電変換装置によれば、電解液の漏洩を十分に抑制することができ、ひいては光電変換効率の経時変化を十分に抑制することができる。この結果、光電変換装置の長寿命化を実現することが可能となる。【００１７】
上記光電変換装置においては、例えば前記一対の電極のうち一方の電極が第１電極を有し、他方の電極が第２電極を有し、前記封止部において、前記無機封止部が前記第１電極上に固定され、前記樹脂封止部が前記無機封止部と前記第２電極とを連結している。【００１８】
また上記光電変換装置においては、前記一対の電極のうち一方の電極が第１電極を有し、他方の電極が第２電極を有し、前記封止部において、前記樹脂封止部が前記第１電極上に固定され、前記無機封止部が前記樹脂封止部と前記第２電極とを連結していてもよい。【００１９】
さらに上記光電変換装置においては、前記一対の電極のうち一方の電極が第１電極を有し、他方の電極が第２電極を有し、前記封止部において、前記無機封止部が前記第１電極及び前記第２電極上にそれぞれ固定され、前記樹脂封止部が、前記第１電極上に固定される前記無機封止部と、前記第２電極上に固定される前記無機封止部とを連結していてもよい。【００２０】
さらにまた上記光電変換装置においては、前記一対の電極のうち一方の電極が第１電極を有し、他方の電極が第２電極を有し、前記封止部において、前記樹脂封止部が前記第１電極及び前記第２電極上にそれぞれ固定され、前記無機封止部が、前記第１電極上に固定される前記樹脂封止部と、前記第２電極上に固定される前記樹脂封止部とを連結していてもよい。【００２１】
また上記光電変換装置においては、前記一対の電極のうち一方の電極が第１電極を有し、前記一対の電極のうち他方の電極が第２電極を有し、前記無機封止部が、前記第１電極上に固定される配線部で構成され、前記配線部が、無機材料で構成され、前記第１電極上に設けられる集電配線と、前記集電配線を覆う配線保護層とを有し、前記第１電極が透明電極であることが好ましい。【００２２】
この光電変換装置においては、電解液が第１電極と第２電極との間に配置される。そして、この電解液の周囲に設けられる封止部の少なくとも一部が、透明電極である第１電極上に設けられた配線部を有し、配線部が、集電配線と、集電配線を覆う配線保護層とを有する。つまり、封止部の少なくとも一部において、集電配線は、配線保護層により電解液から保護された状態で、封止部の一部として封止部内に配置されている。このように、集電配線が封止部の外側とは反対側に設けられておらず、さらに、集電配線が封止部の内側に設けられていないので、第１電極の光入射面において集電配線と封止部とが占める面積を最小限にすることができ、集電配線と封止部とにより遮蔽される入射光を最小限に留めることができる。従って、受光面積を拡大することができ、高い光電変換効率を得ることができる。【００２３】
また、封止部は、配線部と樹脂封止部とを備えており、配線部及び樹脂封止部が、透明電極と対極を結ぶ方向に沿って配置されている。ここで、樹脂封止部は第１の樹脂を含む材料で構成されている。このため、光電変換装置が温度変化の大きい環境下に置かれた場合、透明電極と対極との熱膨張係数が異なる場合や、透明電極及び対極と配線部との熱膨張係数が異なる場合に、封止部に応力が加わったとしても、その応力が樹脂封止部によって緩和されるため、配線部への応力集中を抑制することができる。従って、配線部にクラック等の損傷が生じることを防止できる。このため、配線部の損傷による電解液の漏洩を防止することができ、ひいては光電変換効率の経時変化を十分に抑制することができる。【００２４】
即ち、上記光電変換装置によれば、光電変換効率が高く、温度変化の大きい環境下で使用される場合にも光電変換効率の経時変化を十分に抑制することができる。【００２５】
ここで、前記封止部は、前記第２電極上に設けられる無機材料から成る無機封止部を更に備えており、前記樹脂封止部は、前記配線部と前記無機封止部とを連結していることが好ましい。【００２６】
このような光電変換装置においては、配線部及び無機封止部は、樹脂封止部よりも電解液に比べて高い封止能を有するため、光電変換効率の経時的変化をより十分に抑制することができる。【００２７】
また上記光電変換装置においては、前記第２電極が更に透明電極であり、前記封止部の少なくとも一部は、前記第２電極上に設けられる無機封止部をさらに備え、その無機封止部が、無機材料で構成され、前記第２電極上に設けられる第２集電配線及び前記第２集電配線を覆う第２配線保護層を有する第２配線部で構成され、前記樹脂封止部は、前記配線部と前記第２配線部とを連結していてもよい。【００２８】
この場合、第２電極が透明電極であるため、光電変換部は、第１電極側及び第２電極側の両方から光を受光することができる。このため、より光電変換効率を上げることができる。また、第２集電配線は、封止部の一部として封止部内に配置されているため、第２集電配線と封止部とにより遮蔽される入射光を最小限に留めることができ、さらに光電変換効率を上げることができる。【００２９】
また上記光電変換装置においては、前記一対の電極のうち一方の電極が、前記電解液に接触する光電変換部を更に有し、前記第１電極と前記光電変換部とで作用極を形成し、前記第２電極が対極を形成していてもよい。【００３０】
さらに上記光電変換装置においては、前記一対の電極のうち他方の電極が、前記電解液に接触する光電変換部を更に有し、前記第２電極と前記光電変換部とで作用極を形成し、前記第１電極が対極を形成していてもよい。【００３１】
また上記光電変換装置においては、前記一対の電極のうち一方の電極が、第１電極と、前記第１電極上に設けられ前記電解液と接触する光電変換部とを備えており、前記光電変換装置が、前記第１電極上で前記封止部と前記光電変換部との間に設けられる配線部をさらに備え、前記配線部が、無機材料で構成され、前記第１電極上に設けられる集電配線と、前記集電配線を覆う配線保護層とを有していてもよい。  【００３２】
ここで、前記配線部の幅よりも前記無機封止部の幅が狭いことが好ましい。この場合、採光面積、即ち、開口率をより大きくすることができる。【００３３】
また上記光電変換装置においては、前記一対の電極のうち一方の電極が、第１電極と、前記第１電極上に設けられ前記電解液と接触する光電変換部とを備えており、前記光電変換装置が、前記第１電極上で前記封止部に対して前記光電変換部と反対側に設けられる配線部をさらに備え、前記配線部が、無機材料で構成され、前記第１電極上に設けられる集電配線からなることが好ましい。【００３４】
ここで、前記配線部の幅よりも前記無機封止部の幅が狭いことが好ましい。この場合、光電変換装置の採光面積、即ち、開口率をより大きくすることができる。【００３５】
上記光電変換装置においては、前記封止部に対して前記電解液と反対側に、前記封止部及び前記第１電極の境界と、前記封止部及び前記第２電極の境界と、前記無機封止部及び前記樹脂封止部の境界とを少なくとも覆う第２の樹脂をさらに備えることが好ましい。この場合、電解液の漏洩が、樹脂封止部のみならず第２の樹脂によっても抑制されることになる。特に、封止部と第１電極との界面、封止部と第２電極との界面、及び無機封止部と樹脂封止部との界面を通る電解液の界面漏洩が第２の樹脂によって効果的に抑制される。【００３６】
前記第２の樹脂は、酸変性ポリエチレン及び紫外線硬化樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。【００３７】
第２の樹脂として、酸変性ポリエチレンまたは紫外線硬化樹脂を用いた場合、第１電極、第２電極、無機封止部または第１の樹脂と第２の樹脂との接着が強固になり、それぞれの界面において、電解液の漏洩を抑制できる。【００３８】
前記第２の樹脂は、ポリビニルアルコール及びエチレンービニルアルコール共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種を含んでもよい。【００３９】
第２の樹脂として、ポリビニルアルコールまたはエチレンービニルアルコール共重合体を用いた場合、これらは気体バリア性が高いために、第２の樹脂中において、電解液の漏洩を抑制できる。さらに、第１の樹脂がポリビニルアルコール、またはエチレンービニルアルコール共重合体の少なくとも１種を含有する場合には、第１の樹脂と第２の樹脂との界面に微量の水を存在させることで、両者が界面付近で溶解接着するために、より一層、電解液の漏洩を抑制できる。【００４０】
前記第１の樹脂は、酸変性ポリエチレン及び紫外線硬化樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。第１の樹脂として酸変性ポリエチレンまたは紫外線硬化樹脂を用いた場合、前記第１電極、前記第２電極、または前記無機封止部と前記第１の樹脂との接着が強固になり、それぞれの界面において、電解液の漏洩を抑制できる。【００４１】
前記第１の樹脂は、ポリビニルアルコール及びエチレンービニルアルコール共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種を含んでもよい。【００４２】
第１の樹脂として、ポリビニルアルコールまたはエチレンービニルアルコール共重合体を用いた場合、これらは気体バリア性が高いために、第１の樹脂中において、電解液の漏洩を抑制できる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、光電変換効率の経時変化を十分に抑制することができる光電変換装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る光電変換装置の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】本発明に係る光電変換装置の第２実施形態を示す断面図である。
【図４】図３の部分拡大図である。
【図５】本発明に係る光電変換装置の第３実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明に係る光電変換装置の第４実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明に係る光電変換装置の第５実施形態を示す断面図である。
【図８】本発明に係る光電変換装置の第６実施形態を示す断面図である。
【図９】本発明に係る光電変換装置の第７実施形態を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る光電変換装置の第８実施形態を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る光電変換装置の第９実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明に係る光電変換装置の実施形態について詳細に説明する。【００４６】
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る光電変換装置の好適な実施形態を示す断面図、図２は図１の部分拡大図である。図１に示す光電変換装置１００は色素増感型太陽電池を示している。【００４７】
図１に示すように、光電変換装置１００は、作用極１と、作用極１に対向するように配置される対極（第２電極）２とを備えている。作用極１には、光増感色素が担持されている。作用極１と対極２との間には電解液３が配置され、電解液３の周囲には、作用極１と対極２との間に封止部４が設けられている。図２に示すように、封止部４には、第２の樹脂５が、封止部４と対極２との境界Ｂ１、および、封止部４と作用極１との境界Ｂ４を少なくとも覆うように設けられている。【００４８】
作用極１は、透明基板６及び透明基板６の対極２側に設けられる透明導電層７からなる透明電極（第１電極）と、透明導電層７の上に設けられる１つの光電変換部としての半導体部８とを備えており、光増感色素は半導体部８に担持されている。また半導体部８は電解液と接している。【００４９】
透明基板６を構成する材料は、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）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）などが挙げられる。【００５０】
透明導電層７を構成する材料としては、例えばスズ添加酸化インジウム（Indium−Tin−Oxide：ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、フッ素添加酸化スズ（Fluorine−doped−Tin−Oxide：ＦＴＯ）などの導電性金属酸化物が挙げられる。透明導電層７は、単層でも異なる導電性金属酸化物で構成される複数の層の積層体で構成されてもよい。透明導電層７が単層で構成される場合、透明導電層７は、高い耐熱性及び耐薬品性を有することから、ＦＴＯで構成されることが好ましい。また透明導電層７として、複数の層で構成される積層体を用いると、各層の特性を反映させることが可能となることから好ましい。中でも、ＩＴＯで構成される層と、ＦＴＯで構成される層との積層体を用いることが好ましい。この場合、高い導電性、耐熱性及び耐薬品性を持つ透明導電層７が実現できる。透明導電層７の厚さは例えば０．０１μｍ〜２μｍの範囲にすればよい。【００５１】
半導体部８は通常、酸化物半導体多孔膜で構成される１つの半導体層を有する。半導体層を構成する酸化物半導体多孔膜は、例えば酸化チタン（ＴiＯ2）、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粒子で構成される。これら酸化物半導体粒子の平均粒径は１〜１０００ｎｍであることが、色素で覆われた酸化物半導体の表面積が大きくなり、即ち光電変換を行う場が広くなり、より多くの電子を生成することができることから好ましい。ここで、半導体層が、粒度分布の異なる酸化物半導体粒子を積層させて構成されることが好ましい。この場合、半導体層内で繰り返し光の反射を起こさせることが可能となり、入射光を半導体層の外部へ逃がすことなく効率よく光を電子に変換することができる。半導体部８の厚さは、例えば０．５〜５０μｍとすればよい。なお、半導体部８は、異なる材料からなる複数の半導体層の積層体で構成することもできる。【００５２】
光増感色素としては、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が挙げられる。【００５３】
対極２は、導電層９と、導電層９のうち作用極１側に設けられて対極２の表面における還元反応を促進する触媒層１０とを備えている。【００５４】
導電層９は、例えばチタン、ニッケル、白金、モリブデン、タングステン等の耐食性の金属材料や、ＩＴＯ、ＦＴＯ等の導電性酸化物や、炭素、導電性高分子で構成される。【００５５】
触媒層１０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。【００５６】
電解液３は例えばＩ−／Ｉ３−などの酸化還元対と有機溶媒とを含んでいる。有機溶媒としては、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、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−ブチロラクトンなどを用いることができる。酸化還元対としては、例えばＩ−／Ｉ３−のほか、臭素／臭化物イオンなどの対であってもよい。【００５７】
電解液３には、イオン液体電解質、例えば１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドに、１−メチル−３−メチルイミダゾリウムヨーダイド、ＬｉＩ、Ｉ２、４−ｔ−ブチルピリジンを所定量溶解したものなどが挙げられる。また、このイオン液体電解質に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イオンゲル電解質を電解液３として用いてもよい。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イオン液体電解質をゲル化することもできる。【００５８】
封止部４は、作用極１と対極２とを連結しており、作用極１のうち対極２側の表面上に固定される無機封止部としての配線部４Ａと、配線部４Ａと対極２とを連結する樹脂封止部４Ｂとを備えている。また配線部４Ａ及び樹脂封止部４Ｂは、作用極１と対極２とを結ぶ方向に沿って一列に配置されている。即ち、配線部４Ａ及び樹脂封止部４Ｂは、作用極１から対極２に向かう方向に沿って一列に配置されている。【００５９】
配線部４Ａは、本実施形態では、透明導電層７の表面上であって半導体部８を包囲するように設けられている。本実施形態では、集電配線１１が配線部４Ａの内部に存在し、その集電配線１１は配線保護層１２によって全体を覆われ、電解液３と集電配線１１との接触が防止されている。即ち、配線保護層１２は、集電配線１１に跨るように設けられている。言い換えると、本実施形態の光電変換装置１００では、配線部４Ａが、無機封止部として有効に利用されているのである。なお、配線保護層１２は、集電配線１１の全体を覆っている限り、作用極１の透明導電層７に接触していてもよいし、接触していなくてもよい。【００６０】
集電配線１１を構成する材料は、透明導電層７よりも低い抵抗を有する材料であればよく、このような材料としては、例えば金、銀、銅、白金、アルミニウム、チタン及びニッケルなどの金属が挙げられる。【００６１】
配線保護層１２を構成する材料としては、例えば非鉛系の透明な低融点ガラスフリットなどの無機絶縁材料が挙げられる。【００６２】
配線保護層１２は、より長期間に渡って電解液３と集電配線１１との接触を防止するため、また、電解液３が配線保護層１２と接触した場合の配線保護層１２の溶解成分の発生を防ぐために、耐薬品性の第３の樹脂１３で被覆されていることが好ましい。【００６３】
第３の樹脂としては、ポリイミド、フッ素樹脂及び紫外線硬化樹脂のほか、酸変性ポリエチレン、またはポリビニルアルコール、またはエチレンービニルアルコール共重合体などが挙げられる。なお、酸変性ポリエチレンとは、ポリエチレンに酸をランダム共重合、交互共重合、ブロック共重合、グラフト共重合させたもの、またはこれらを金属イオンで中和したものを意味する。一例としては、エチレン−メタクリル酸共重合体は、エチレンとメタクリル酸を共重合させたもので、酸変性ポリエチレンであるし、エチレン−メタクリル酸共重合体を金属イオンで中和したアイオノマーは酸変性ポリエチレンとなる。【００６４】
樹脂封止部４Ｂは、第１の樹脂を含む材料で構成されていればよい。樹脂封止部は樹脂部とも称する。このような第１の樹脂は樹脂であればいかなるものでもよいが、このような第１の樹脂としては、酸変性ポリエチレンまたは紫外線硬化樹脂が好ましい。第１の樹脂として、酸変性ポリエチレンまたは紫外線硬化樹脂を用いた場合、作用極１の透明電極、対極２または配線部４Ａと第１の樹脂との接着が強固になり、それぞれの界面において、電解液３の漏洩を抑制できる。また第１の樹脂は、ポリビニルアルコール又はエチレンービニルアルコール共重合体であってもよい。第１の樹脂としてポリビニルアルコールまたはエチレンービニルアルコール共重合体を用いた場合、これらの樹脂は気体バリア性が高いために、第１の樹脂中において、電解液３の漏洩を抑制できる。【００６５】
ここで、第１の樹脂は酸変性ポリエチレンであることがより好ましい。この場合、前記した理由に加えて、酸変性ポリエチレンが、電解液３中に含まれる有機溶媒に対して非常に安定であるため、長期間にわたって第１の樹脂の柔軟性や接着性などの物性を維持できる。酸変性ポリエチレンはエチレンーメタクリル酸共重合体、アイオノマー、無水マレイン酸変性ポリエチレンのいずれかであることがさらに好ましい。この場合、前記した理由に加えて、第１の樹脂の極性が高いために、作用極１の透明電極、対極２または配線部４Ａとの接着がよりいっそう強固になる。【００６６】
なお、樹脂封止部４Ｂは樹脂のみで構成されてもよいし、樹脂と無機フィラーとで構成されていてもよい。【００６７】
第２の樹脂５としては、酸変性ポリエチレンまたは紫外線硬化樹脂が好ましい。第２の樹脂５として、酸変性ポリエチレンまたは紫外線硬化樹脂を用いた場合、作用極１の透明電極、対極２、配線部４Ａまたは第１の樹脂と第２の樹脂との接着が強固になり、それぞれの界面において、電解液３の漏洩を抑制できる。また第２の樹脂５は、ポリビニルアルコールまたはエチレンービニルアルコール共重合体であることが好ましい。第２の樹脂５として、ポリビニルアルコールまたはエチレンービニルアルコール共重合体を用いた場合、これらは気体バリア性が高いために、第２の樹脂５中において、電解液３の漏洩を抑制できる。さらに、第１の樹脂がポリビニルアルコール、またはエチレンービニルアルコール共重合体の少なくとも１種を含有する場合には、第１の樹脂と第２の樹脂との界面に微量の水を存在させることで、両者が界面付近で溶解接着するために、より一層、電解液３の漏洩を抑制できる。上記の樹脂は単独で第２の樹脂５として用いてもよいが、２種以上を混合または積層したものであってもよい。第２の樹脂５が、樹脂封止部４Ｂまたは第３の樹脂１３に含まれる樹脂と異なるものであれば、機能、例えば、強度、漏洩液体の浸透抑制性、耐熱性等に合せて最適に選ぶことができるため好ましい。【００６８】
ただし、第２の樹脂５が、樹脂封止部４Ｂまたは第３の樹脂１３に含まれる樹脂と同一の繰り返し部位を含んだ樹脂であると熱的性質や、溶媒への溶解性、光に対する反応性などで類似の性質を持ちやすいために各々の界面での接着性が高まるという利点がある。例えば、第２の樹脂５と、樹脂封止部４Ｂがいずれも酸変性ポリエチレン及びエチレンービニルアルコール共重合体からなる群より選ばれる樹脂の少なくとも1種を含有すれば、これらの樹脂は、エチレンに相当する不飽和炭素鎖の繰り返し部位を含むために、加熱することで容易に溶融し、冷却後も元の物性を維持する。そのため、各々の接着界面を熱溶融させて接着させた場合には、強固な接着が得られる。【００６９】
また、第２の樹脂５と、樹脂封止部４Ｂがいずれもポリビニルアルコール及びエチレンービニルアルコール共重合体からなる群より選ばれる樹脂の少なくとも1種を含有すれば、いずれもビニルアルコールに相当する水酸基を持つ不飽和炭素鎖の繰り返し部位を含むために、水に溶解する性質を持つ。そのため、各々の接着界面に微量の水を存在させることで、界面近くで相溶し、強固に接着する。【００７０】
なお、本実施形態では、第２の樹脂５は、封止部４と対極２との境界Ｂ１、および、封止部４と作用極１との境界Ｂ４のみならず、第３の樹脂１３と樹脂封止部４Ｂとの境界Ｂ２、及び第３の樹脂１３と配線部４Ａとの境界Ｂ３をも覆っている。ここで、第３の樹脂１３が配線部４Ａと樹脂封止部４Ｂとの境界を形成し、この第３の樹脂１３が第２の樹脂５によって覆われている。【００７１】
次に、光電変換装置１００の作用効果について説明する。【００７２】
上記光電変換装置１００においては、封止部４が、配線部４Ａと、配線部４Ａと対極２とを連結する樹脂封止部４Ｂとを備えており、配線部４Ａ及び樹脂封止部４Ｂが、作用極１と対極２とを結ぶ方向に沿って一列に配置されている。ここで、配線部４Ａは、集電配線１１及び配線保護層１２で構成され、これら集電配線１１および配線保護層１２はいずれも無機材料で構成されている。これに対し、樹脂封止部４Ｂは、第１の樹脂を含む材料で構成されている。このため、配線部４Ａは、電解液３に対して、樹脂封止部４Ｂよりも高い封止能を有する。そして、光電変換装置１００では、配線部４Ａの存在により、封止部４が樹脂封止部４Ｂのみで構成される場合に比べて、電解液３と封止部４との境界面のうち、電解液３に対する封止能の高い配線部４Ａと電解液３との境界面の割合を大きくすることが可能となる。【００７３】
即ち、仮に封止部４が樹脂封止部４Ｂのみで構成される場合は、樹脂封止部４Ｂでは比較的電解液３の漏洩が起こりやすい傾向にあるため、封止部４において、電解液３の漏洩断面積が大きくなっていると言える。これに対し、本実施形態の封止部４は樹脂封止部４Ｂのみならず配線部４Ａをも備えることによって、電解液３の漏洩が比較的起こりやすい樹脂封止部４の面積、即ち、電解液３の漏洩断面積を狭めているのである。【００７４】
このため、光電変換装置１００によれば、電解液３の漏洩を十分に抑制することができ、ひいては光電変換効率の経時変化を十分に抑制することができる。この結果、光電変換装置１００の長寿命化を実現することが可能となる。【００７５】
また本実施形態の光電変換装置１００においては、配線部４Ａ内に集電配線１１が配置されることで、半導体部８を拡大することができる。詳細に述べるならば、半導体部８と透明導電層７との界面の面積を拡大することができる。このため、発電に寄与する割合（作用極１を構成する半導体部８と透明導電層７との界面の面積／作用極１を構成する透明導電層７の対極２側の表面のうち封止部４によって囲まれた部分の面積）を大きくすることができ、作用極１あたりの光電変換効率を向上させることができる。【００７６】
上記光電変換装置１００においては、封止部４が、配線部４Ａと、配線部４Ａと対極２とを連結する樹脂封止部４Ｂとを備えており、配線部４Ａ及び樹脂封止部４Ｂが、透明導電層７と対極２とを結ぶ方向に沿って一列に配置されている。ここで、配線部４Ａは、集電配線１１及び配線保護層１２で構成され、これら集電配線１１および配線保護層１２はいずれも無機材料で構成されている。これに対し、樹脂封止部４Ｂは、樹脂を含む材料で構成されている。このため、樹脂封止部４Ｂは、配線部４Ａよりも高い応力緩和性を有する。【００７７】
即ち、仮に封止部４が集電配線１１と配線保護層１２からなる配線部４Ａのみで構成される場合は、光電変換装置１００が温度変化の大きい環境下に置かれたとき、作用極１の透明電極と対極２との熱膨張係数の違いから、配線部４Ａに応力が集中する場合がある。この応力により、配線部４Ａが透明導電層７から剥離したり、配線部４Ａにクラック等が入り、電解液３の漏洩が起こりやすい傾向にある。これに対し、本実施形態の封止部４は、配線部４Ａのみならず樹脂封止部４Ｂをも備えることによって、応力が封止部４にかかった際、かかる応力が樹脂封止部４Ｂによって吸収される。【００７８】
従って、光電変換装置１００によれば、光電変換装置１００が温度変化の大きい環境下で使用された場合においても、配線部４Ａの剥離やクラック等の損傷が生じることを防止できる。このため、配線部４Ａの損傷による電解液３の漏洩を防止することができ、ひいては光電変換効率の経時変化を十分に抑制することができる。【００７９】
また、本実施形態の光電変換装置１００において、仮に集電配線１１が、封止部４に対して半導体部８と反対側に配置されている場合、封止部４に対して半導体部８と反対側で集電配線１１の占める面積が必要となる。一方、仮に集電配線１１が封止部４と半導体部８との間に配置される場合、集電配線１１の存在により、半導体部８を封止部４に十分に近づけることができなくなり、半導体の面積が小さくなる。【００８０】
これに対して、本実施形態の光電変換装置１００によれば、集電配線１１は、封止部４において、封止部４の半導体部８側とは反対側に設けられておらず、さらに、封止部４の半導体部８側に設けられておらず、封止部４の一部として封止部４内に配置されている。このため、作用極１の光入射面において、集電配線１１と封止部４とが占める面積を最小限にすることができ、集電配線１１と封止部４とにより遮蔽される入射光を最小限に留めることができる。従って、透明導電層７の表面に沿った半導体部８の面積を拡大することができる。よって、光電変換装置１００によれば、高い光電変換効率とすることができる。【００８１】
さらに、光電変換装置１００によれば、封止部４に、第２の樹脂５が、封止部４と対極２との境界Ｂ１、封止部４と作用極１との境界Ｂ４、第３の樹脂１３と樹脂封止部４Ｂとの境界Ｂ２、並びに、第３の樹脂１３と配線部４Ａとの境界Ｂ３を覆うように設けられている。このため、電解液３の漏洩が、樹脂封止部４Ｂのみならず第２の樹脂５によっても抑制されることになる。特に、封止部４と作用極１との界面、封止部４と対極２との界面、第３の樹脂１３と樹脂封止部４Ｂとの界面、及び第３の樹脂１３と配線部４Ａとの界面を通る電解液３の漏洩が第２の樹脂５によって効果的に抑制される。このため、光電変換効率の経時変化をより十分に抑制することができる。【００８２】
なお、本実施形態の光電変換装置１００は、対極２が金属箔などの薄く柔軟性を有する材料である場合に特に有効である。即ち、対極２が金属箔などの柔軟性材料で構成される場合、配線部４Ａではなく樹脂封止部４Ｂが対極２に固定されていると、樹脂封止部４Ｂは配線部４Ａに比べて対極２の変形に追従しやすくなる。このため、配線部４Ａにクラックが生じにくくなるとともに、樹脂封止部４Ｂが対極２から剥離しにくくなる。【００８３】
次に、光電変換装置１００の製造方法について説明する。【００８４】
まず作用極１及び対極２を準備する。【００８５】
作用極１は、透明基板６上に透明導電層７を形成した後、透明導電層７の上に半導体部８を形成し、半導体部８に光増感色素を担持させることによって得ることができる。【００８６】
透明導電層７を透明基板６上に形成する方法としては、例えばスパッタ法、蒸着法、スプレー熱分解法（ＳＰＤ：Spray Pyrolysis Deposition）及びＣＶＤ法などが挙げられる。【００８７】
半導体部８は通常、酸化物半導体多孔膜で構成される。この酸化物半導体多孔膜は、例えば上述した酸化物半導体粒子を焼結させることにより得ることができる。【００８８】
次に、作用極１のうち半導体部８の周囲の少なくとも一部に、集電配線１１を形成し、続いて集電配線１１を被覆するように且つ半導体部８の周りを囲むように配線保護層１２を形成する。こうして、半導体部８の周囲に配線部４Ａを得る。【００８９】
集電配線１１は、例えば、上述した集電配線１１を構成する金属粒子とポリエチレングルコールなどの増粘剤とを配合してペーストとし、そのペーストを、スクリーン印刷法などを用いて半導体部８を囲むように塗膜し、加熱して焼成することによって得ることができる。また、作用極１が導電ガラスなどの場合には、上述のペーストに低融点ガラスフリットを混合させることで、集電配線１１は作用極１と強固に接着する。【００９０】
配線保護層１２は、例えば、上述した低融点ガラスフリットなどの無機絶縁材料に、必要に応じて増粘剤、結合剤、分散剤、溶剤などを配合してなるペーストを、スクリーン印刷法などにより集電配線１１の全体を被覆するように塗布し、加熱し焼成することによって得ることができる。【００９１】
なお、配線保護層１２は、より長期間に渡って電解液３と集電配線１１との接触を防止するため、また、電解液３が配線保護層１２と接触した場合の配線保護層１２の溶解成分の発生を防ぐために、ポリイミド、フッ素樹脂、酸変性ポリエチレン、ポリビニルアルコール、エチレンービニルアルコール共重合体、または紫外線硬化樹脂等の耐薬品性の第３の樹脂１３で被覆されることが好ましい。第３の樹脂１３による封止部４の被覆は例えば以下のようにして行うことができる。第３の樹脂１３が熱可塑性樹脂である場合は、溶融させた第３の樹脂１３を配線保護層１２に塗布した後に室温で自然冷却するか、フィルム状の第３の樹脂１３を配線保護層１２に接触させ、外部の熱源によってフィルム状の第３の樹脂１３を加熱溶融させた後に室温で自然冷却することによって第３の樹脂１３を得ることができる。熱可塑性の第３の樹脂１３としては、例えばアイオノマーやエチレン−メタクリル酸共重合体、無水マレイン酸変性ポリエチレンが用いられる。第３の樹脂１３が紫外線硬化樹脂である場合は、第３の樹脂１３の前駆体である紫外線硬化性樹脂を配線保護層１２に塗布した後、紫外線により、上述した紫外線硬化性樹脂を硬化させることにより第３の樹脂１３を得ることができる。第３の樹脂１３が水溶性樹脂である場合は、第３の樹脂１３を含む水溶液を配線保護層１２上に塗布することにより第３の樹脂１３を得ることができる。水溶性の第３の樹脂１３として、例えばビニルアルコール重合体、エチレンービニルアルコール共重合体が用いられる。【００９２】
次に、光増感色素を作用極１の半導体部８に担持させるために、通常は、透明導電層７上に半導体部８を形成した作用極１を、光増感色素を含有する溶液の中に浸漬させ、その色素を半導体部８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、光増感色素を半導体部８に吸着させる。但し、光増感色素を含有する溶液を半導体部８に塗布した後、乾燥させることによって光増感色素を酸化物半導体多孔膜からなる半導体部８に吸着させても、光増感色素を半導体部８に担持させることが可能である。【００９３】
一方、対極２は、導電層９の上に触媒層１０を形成することによって得ることができる。対極２は、例えば導電層９を上述の金属材料からなる金属箔で構成し、触媒層１０を白金等を用いてスパッタ法により形成することができる。この場合、作用極１の透明導電層７の表面を基準とした配線保護層１２の高さと、半導体部８の高さとの間の差に基づき凹凸構造が形成されていても、対極２を、その凹凸構造に追従して容易に変形させることが可能となる。【００９４】
次に、対極２の上に、配線部４Ａと対極２とを連結するための第１の樹脂またはその前駆体を形成する。第１の樹脂が熱可塑性樹脂である場合は、溶融させた第１の樹脂を対極２上に塗布した後に室温で自然冷却するか、フィルム状の第１の樹脂を対極２に接触させ、外部の熱源によってフィルム状の第１の樹脂を加熱溶融させた後に室温で自然冷却することにより第１の樹脂を得ることができる。熱可塑性の第１の樹脂としては、例えばアイオノマーやエチレン−メタクリル酸共重合体、無水マレイン酸変性ポリエチレンが用いられる。第１の樹脂が紫外線硬化樹脂である場合は、第１の樹脂の前駆体である紫外線硬化性樹脂を対極２上に塗布する。第１の樹脂が水溶性樹脂である場合は、第１の樹脂を含む水溶液を対極２上に塗布する。水溶性の第１の樹脂として、例えばビニルアルコール重合体、エチレンービニルアルコール共重合体が用いられる。【００９５】
そして、作用極１と対極２とを対向させ、第１の樹脂と配線部４Ａとを重ね合わせ、積層体を形成する。第１の樹脂が熱可塑性樹脂である場合は、第１の樹脂を加熱溶融させ、配線部４Ａと対極２とを接着させる。こうして配線部４Ａと対極２との間に、これらを連結する樹脂封止部４Ｂが得られる。第１の樹脂が紫外線硬化樹脂である場合は、積層体を形成した後に紫外線により、上述した紫外線硬化性樹脂を硬化させ、配線部４Ａと対極２との間に、これらを連結する樹脂封止部４Ｂが得られる。第１の樹脂が水溶性樹脂である場合は、積層体を形成した後に室温にて触指乾燥させた後、低湿環境下で乾燥させ、配線部４Ａと対極２との間に、これらを連結する樹脂封止部４Ｂが得られる。【００９６】
次に、作用極１と対極２と封止部４とによって囲まれた空間に電解液３を充填する。電解液３の充填は、例えば対極２に予め形成された電解液注入口（図示せず）を通して電解液３を注入し、最後に電解液注入口を上記第１の樹脂で封止することにより行うことができる。【００９７】
続いて、封止部４を第２の樹脂５で被覆する。第２の樹脂５が熱可塑性樹脂である場合は、溶融させた第２の樹脂５を封止部４に塗布した後に室温で自然冷却するか、フィルム状の第２の樹脂５を封止部４に接触させ、外部の熱源によってフィルム状の第２の樹脂５を加熱溶融させた後に室温で自然冷却し、第２の樹脂５を得ることができる。熱可塑性の第２の樹脂５としては、例えばアイオノマーやエチレン−メタクリル酸共重合体、無水マレイン酸変性ポリエチレンが用いられる。【００９８】
第２の樹脂５が紫外線硬化樹脂である場合は、第２の樹脂５の前駆体である紫外線硬化性樹脂を封止部４に塗布した後、紫外線にて第２の樹脂５の前駆体である紫外線硬化性樹脂を硬化させ、第２の樹脂５を得ることができる。第２の樹脂５を構成する紫外線硬化樹脂の前駆体としては、３１ｘ−１０１（スリーボンド社製）が用いられる。【００９９】
第２の樹脂５が水溶性樹脂である場合は、第２の樹脂５を含む水溶液を封止部４に塗布し、例えば室温環境雰囲気の環境下で乾燥させることにより第２の樹脂５を得ることができる。水溶性の第２の樹脂５として、例えばビニルアルコール重合体、エチレンービニルアルコール共重合体が用いられる。なお、第２の樹脂５は熱可塑性樹脂、紫外線硬化樹脂、水溶性樹脂の種類によらず、封止部４と対極２との境界Ｂ１、封止部４と作用極１との境界Ｂ４、第３の樹脂１３と樹脂封止部４Ｂとの境界Ｂ２、並びに、第３の樹脂１３と配線部４Ａとの境界Ｂ３を少なくとも覆うように設けることが好ましく、そのためには、第２の樹脂５を封止部４のみならず、対極２の周縁部、及び、作用極１を構成する透明導電層７のうち封止部４の外側の部分にも塗布する。ただし、第２の樹脂５がシート状熱可塑性樹脂の場合には、第２の樹脂５からなるシートを対極２の周縁部、及び、作用極１を構成する透明導電層７のうち封止部４の外側の部分にも接触させ、外部の熱源によってフィルム状の第２の樹脂５を加熱溶融させる。【０１００】
こうして、光電変換装置１００の製造が完了する。【０１０１】
なお、電解液３が、上述したナノコンポジットイオンゲル電解質で構成される場合には、次のようにして、色素を担持した作用極１と対極２との間に電解液３を配置させる。即ち、まず色素を担持した作用極１と対極２とを対向させる前に、上記ナノコンポジットイオンゲル電解質を含むペーストを例えばスクリーン印刷法等によって、色素を担持した作用極１上における配線部４Ａの内側領域に塗布する。その後、色素を担持した作用極１と対極２とを対向させ、第１の樹脂と配線部４Ａとを重ね合わせ、積層体を形成する。第１の樹脂が熱可塑性樹脂である場合は、第１の樹脂を加熱溶融させ、配線部４Ａと対極２とを接着させる。こうして配線部４Ａと対極２との間に、これらを連結する樹脂封止部４Ｂが得られる。第１の樹脂が紫外線硬化樹脂である場合は、積層体を形成した後に紫外線により、上述した紫外線硬化性樹脂を硬化させ、配線部４Ａと対極２との間に、これらを連結する樹脂封止部４Ｂが得られる。第１の樹脂が水溶性樹脂である場合は、積層体を形成した後に室温にて触指乾燥させた後、低湿環境下で乾燥させ、配線部４Ａと対極２との間に、これらを連結する樹脂封止部４Ｂが得られる。こうして、ナノコンポジットイオンゲル電解質で構成される電解液３を作用極１と対極２との間に配置することができる。この後は、封止部４が第２の樹脂５で被覆され、光電変換装置１００が得られることになる。【０１０２】
（第２実施形態）
次に、本発明の光電変換装置の第２実施形態について図３及び図４を用いて説明する。なお、図３及び図４において、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。【０１０３】
図３は、本実施形態の光電変換装置を示す断面図、図４は図３の部分拡大図である。図３に示すように、本実施形態の光電変換装置２００は、配線部４Ａに代えて無機封止部２０４Ａが用いられ、配線部４Ａが作用極１の透明導電層７の表面上で封止部２０４と半導体部８との間に配置され、無機封止部２０４Ａが無機絶縁材料で構成され集電配線１１を有しない点で、第１実施形態の光電変換装置１００と相違する。ここで、無機封止部２０４Ａ及び樹脂封止部４Ｂは、第１実施形態と同様、作用極１と対極２とを結ぶ方向に沿って一列に配置されている。【０１０４】
この場合でも、無機封止部２０４Ａは、樹脂封止部４Ｂよりも電解液３に対して高い封止能を有するため、光電変換効率の経時的変化を十分に抑制することができる。また無機封止部２０４Ａは集電配線１１に制約されない。このため、図４に示すように、集電配線１１及び配線保護層１２で構成される配線部（集電部）４Ａの幅Ｗ２よりも無機封止部２０４Ａの幅Ｗ１を狭くすることが可能となる。これにより、光電変換装置２００の採光面積、即ち、開口率をより大きくすることができる。ここで、幅とは、透明導電層７の対極２側の表面に沿った幅のことをいう。さらに、本実施形態の光電変換装置２００では、集電配線１１が封止部４の内側に配置されている。【０１０５】
上記無機封止部２０４Ａは無機材料で構成されており、このような無機材料としては、例えば配線保護層１２と同様の無機絶縁材料が挙げられる。【０１０６】
上記無機封止部２０４Ａは、例えば配線保護層１２と同様の方法によって作用極１上に形成することができる。【０１０７】
なお、本実施形態は、対極２が金属箔などの薄く柔軟性を有する材料である場合に特に有効である。即ち、対極２が金属箔などの柔軟性材料で構成される場合、無機封止部２０４Ａではなく樹脂封止部４Ｂが対極２に固定されていると、樹脂封止部４Ｂは無機封止部２０４Ａに比べて対極２の変形に追従しやすくなる。このため、無機封止部２０４Ａにクラックが生じにくくなるとともに、樹脂封止部４Ｂが対極２から剥離しにくくなる。【０１０８】
また本実施形態では、配線保護層１２を被覆する第３の樹脂１３が省略されているが、集電配線１１と電解液３との接触を確実に防止し、電解液３による配線保護層１２の溶解成分の発生を防止する観点から、配線保護層１２は第３の樹脂１３で被覆されていることが好ましい。【０１０９】
（第３実施形態）
次に、本発明の光電変換装置の第３実施形態について図５を用いて説明する。なお、図５において、第１及び第２実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。【０１１０】
図５は、本実施形態の光電変換装置を示す断面図である。図５に示すように、本実施形態の光電変換装置３００は、集電配線１１が、封止部２０４に対して半導体部８と反対側に配置されている点で、第２実施形態の光電変換装置２００と相違する。【０１１１】
この場合でも、無機封止部２０４Ａは、樹脂封止部４Ｂよりも電解液３に対して高い封止能を有するため、光電変換効率の経時的変化を十分に抑制することができる。また無機封止部２０４Ａは集電配線１１に制約されないため、集電配線１１及び配線保護層１２で構成される集電部の幅よりも無機封止部２０４Ａの幅を狭くすることが可能となる。これにより、光電変換装置３００の採光面積、即ち、開口率をより大きくすることができる。ここで、幅とは、透明導電層７の対極２側の表面に沿った幅のことをいう。さらに、本実施形態の光電変換装置３００では、集電配線１１が封止部４に対して半導体部８と反対側に配置されているため、集電配線１１が電解液３に触れることがない。このため、集電配線１１を保護する必要がなく、配線保護層１２及び第３の樹脂１３は不要となる。【０１１２】
なお、本実施形態について、対極２が金属箔などの薄く柔軟性を有する材料である場合に特に有効である点については第２実施形態と同様である。【０１１３】
（第４実施形態）
次に、本発明の光電変換装置の第４実施形態について図６を用いて説明する。なお、図６において、第１及び第２実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。【０１１４】
図６は、本実施形態の光電変換装置を示す断面図である。図６に示すように、本実施形態の光電変換装置４００は、封止部４０４を構成する無機封止部２０４Ａと樹脂封止部４Ｂとが逆に配置されている点で、第２実施形態の光電変換装置２００と相違する。即ち、光電変換装置４００においては、無機封止部２０４Ａが対極２に接触して固定され、樹脂封止部４Ｂが作用極１の透明導電層７に接触して固定されている。ここで、無機封止部２０４Ａ及び樹脂封止部４Ｂが、作用極１と対極２とを結ぶ方向に沿って一列に配置されている点については、第２実施形態と同様である。【０１１５】
この場合でも、無機封止部２０４Ａは、樹脂封止部４Ｂよりも電解液３に対して高い封止能を有するため、光電変換効率の経時的変化を十分に抑制することができる。また無機封止部２０４Ａは集電配線１１に制約されないため、集電配線１１及び配線保護層１２で構成される配線部（集電部）４Ａの幅よりも無機封止部２０４Ａの幅を狭くすることが可能となる。これにより、採光面積、即ち、開口率をより大きくすることができる。【０１１６】
なお、本実施形態の光電変換装置４００は、作用極１が透明導電膜付樹脂等の柔軟性材料で構成される場合、即ち作用極１において、透明基板６が樹脂で構成される場合に特に有効である。即ち、作用極１が透明導電膜付樹脂等の柔軟性材料で構成される場合、無機封止部２０４Ａではなく樹脂封止部４Ｂが作用極１に固定されていると、樹脂封止部４Ｂは無機封止部２０４Ａに比べて作用極１の変形に追従しやすくなる。このため、樹脂封止部４Ｂが作用極１から剥離しにくくなる。【０１１７】
また、樹脂封止部４Ｂを構成する第１の樹脂が紫外線硬化樹脂で構成される場合、光電変換装置４００の製造過程において、作用極１側から紫外線を照射するに際し、集電配線１１に邪魔されることなく、第１の樹脂の前駆体である紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射することができる。このため、樹脂封止部４Ｂの封止能を向上させることができる。【０１１８】
（第５実施形態）
次に、本発明の光電変換装置の第５実施形態について図７を用いて説明する。なお、図７において、第１及び第２実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。【０１１９】
図７は、本実施形態の光電変換装置を示す断面図である。図７に示すように、本実施形態の光電変換装置５００は、封止部５０４が、対極２と無機封止部２０４Ａとの間に、無機封止部２０４Ａと対極２の触媒層１０とを連結する樹脂封止部４Ｂをさらに備える点で、第２実施形態の光電変換装置２００と相違する。ここで、樹脂封止部４Ｂ、無機封止部２０４Ａ及び樹脂封止部４Ｂは、作用極１と対極２とを結ぶ方向に沿って一列に配置され、樹脂封止部及び無機封止部が交互に配置されている。【０１２０】
この場合でも、無機封止部２０４Ａは、樹脂封止部４Ｂよりも電解液３に対して高い封止能を有するため、光電変換効率の経時的変化を十分に抑制することができる。【０１２１】
なお、封止部５０４は、例えば次のようにして得ることができる。即ち、作用極１において集電配線１１及び配線保護層１２で構成される配線部（集電部）４Ａの周囲に第１の樹脂またはその前駆体を形成する。第１の樹脂が熱可塑性樹脂である場合は、溶融させた第１の樹脂を作用極１の透明導電層７上に塗布した後に室温で自然冷却するか、フィルム状の第１の樹脂を作用極１の透明導電層７上に接触させ、外部の熱源によってフィルム状の第１の樹脂を加熱溶融させた後に室温で自然冷却することによって第１の樹脂を形成する。第１の樹脂が紫外線硬化樹脂である場合は、第１の樹脂の前駆体である紫外線硬化性樹脂を作用極１の透明導電層７上に塗布することによって第１の樹脂の前駆体を形成する。第１の樹脂が水溶性樹脂である場合は、第１の樹脂を含む水溶液を作用極１の透明導電層７上に塗布することによって第１の樹脂を形成する。次に、上記のようにして形成された第１の樹脂の上に無機封止部２０４Ａを載せる。次いで、第１の樹脂が熱可塑性樹脂である場合は、第１の樹脂を加熱溶融させ、無機封止部２０４Ａと作用極１とを接着させる。こうして無機封止部２０４Ａと作用極１との間に、これらを連結する樹脂封止部４Ｂが得られる。第１の樹脂が紫外線硬化樹脂である場合は、積層体を形成した後、即ち第１の樹脂の上に無機封止部２０４Ａを載せた後に紫外線により、上述した紫外線硬化性樹脂を硬化させ、無機封止部２０４Ａと作用極１との間に、これらを連結する樹脂封止部４Ｂが得られる。第１の樹脂が水溶性樹脂である場合は、積層体を形成した後、即ち第１の樹脂の上に無機封止部２０４Ａを載せた後に室温にて触指乾燥させた後、低湿環境下で乾燥させ、無機封止部２０４Ａと作用極１との間に、これらを連結する樹脂封止部４Ｂが得られる。【０１２２】
一方、対極２の触媒層１０の上には、上記第１の樹脂またはその前駆体を形成する。第１の樹脂又はその前駆体は、作用極１の透明導電層７上に樹脂封止部４Ｂを形成した場合と同様にして形成することができる。そして、作用極１と対極２とを対向させ、第１の樹脂と無機封止部２０４Ａとを重ね合わせた後、作用極１の透明導電層７上に形成された樹脂封止部４Ｂと無機封止部２０４Ａとを接着させた場合と同様にして、無機封止部２０４Ａと対極２とを接着させ、樹脂封止部４Ｂを得る。こうして封止部５０４が得られる。【０１２３】
（第６実施形態）
次に、本発明の光電変換装置の第６実施形態について図８を用いて説明する。なお、図８において、第１及び第２実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。【０１２４】
図８は、本実施形態の光電変換装置を示す断面図である。図８に示すように、本実施形態の光電変換装置６００は、封止部６０４が、対極２と樹脂封止部４Ｂとの間に、無機封止部２０４Ａをさらに備える点で、第１実施形態の光電変換装置１００と相違する。ここで、配線部４Ａ、樹脂封止部４Ｂ及び無機封止部２０４Ａは、作用極１と対極２とを結ぶ方向に沿って一列に配置され、無機封止部及び樹脂封止部が交互に配置されている。【０１２５】
この場合でも、配線部４Ａ及び無機封止部２０４Ａは、樹脂封止部４Ｂよりも電解液３に対して高い封止能を有するため、光電変換効率の経時的変化を十分に抑制することができる。【０１２６】
なお、封止部６０４は、例えば次のようにして得ることができる。即ち、作用極１の透明導電層７上に第１実施形態と同様にして配線部４Ａを形成し、配線保護層１２の上に第１の樹脂を形成する。第１の樹脂の形成は、第５実施形態において作用極１の透明導電層７上に第１の樹脂を形成した場合と同様にして行えばよい。【０１２７】
一方、対極２の触媒層１０の上には、上記無機封止部２０４Ａを形成する。この形成方法は、第２実施形態において作用極１上に無機封止部２０４Ａを形成する場合と同様にして行えばよい。【０１２８】
そして、作用極１と対極２とを対向させ、第１の樹脂と無機封止部２０４Ａとを重ね合わせた後、第５実施形態において第１の樹脂と無機封止部２０４Ａとを接着させた場合と同様にして、無機封止部２０４Ａと対極２とを接着させ、樹脂封止部４Ｂを得る。こうして封止部６０４が得られる。【０１２９】
（第７実施形態）
次に、本発明の光電変換装置の第７実施形態について図９を用いて説明する。なお、図９において、第１及び第６実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。【０１３０】
図９は、本実施形態の光電変換装置を示す断面図である。図９に示すように、本実施形態の光電変換装置７００は、対極７０２が透明基板７０６と、透明基板７０６の作用極１側に設けられる透明導電層７０７とを有しており、封止部７０４が、対極７０２と樹脂封止部４Ｂとの間に、第２配線部７０４Ａをさらに備える点で、第１実施形態の光電変換装置１００と相違する。本実施形態においては、作用極１及び対極７０２が共に透明電極となる。ここで、配線部４Ａ、樹脂封止部４Ｂ及び第２配線部７０４Ａは、作用極１と対極７０２とを結ぶ方向に沿って一列に配置され、樹脂封止部４Ｂが配線部４Ａと第２配線部７０４Ａとを連結している。【０１３１】
第２配線部７０４Ａは、透明導電層７０７の表面上であって対極７０２側から見た場合に半導体部８を包囲するように設けられている。第２配線部７０４Ａは、第２集電配線７１１と第２配線保護層７１２とを有しており、第２集電配線７１１は、配線部７０４Ａの内部に存在し、その第２集電配線７１１は第２配線保護層７１２によって全体を覆われて、電解液３と第２集電配線７１１との接触が防止されている。即ち、第２配線保護層７１２は、第２集電配線７１１に跨るように設けられている。なお、第２配線保護層７１２は、第２集電配線７１１の全体を覆っている限り、透明導電層７０７に接触していてもよいし、接触していなくてもよい。【０１３２】
このような光電変換装置７００においては、作用極１及び対極７０２が透明電極であるため、半導体部８は、作用極１側及び対極７０２側の両方から光を受光することができ、より光電変換効率を上げることができる。また、第２集電配線７１１は、封止部７０４の一部として封止部７０４内に配置されているため、対極７０２の光入射面においても、第２集電配線７１１と封止部７０４とにより遮蔽される入射光を最小限に留めることができ、さらに光電変換効率を上げることができる。【０１３３】
なお、対極７０２の透明基板７０６は、例えば透明基板６と同様の透明な材料で構成される。また、透明導電層７０７は、例えば透明導電層７と同様な材料で構成される。【０１３４】
さらに集電配線７１１を構成する材料は、集電配線１１と同様な材料で構成される。配線保護層７１２を構成する材料は、配線保護層１２と同様な材料で構成される。【０１３５】
また、透明導電層７０７は、第１実施形態において透明導電層７を透明基板６上に形成した場合と同様にして、透明基板７０６上に設ければよい。【０１３６】
また、封止部７０４は、例えば次のようにして得ることができる。即ち、作用極１の透明導電層７上に第１実施形態と同様にして集電配線１１及び配線保護層１２を形成し、配線保護層１２の上に第２実施形態と同様にして第１の樹脂を形成する。【０１３７】
一方、対極７０２の透明導電層７０７上には、第２配線部７０４Ａを形成する。第２配線部７０４Ａは第１実施形態において、透明導電層７上に配線部４Ａを形成した場合と同様に行えば良い。なお、この場合においても、第２配線保護層７１２は、第３の樹脂１３と同様の材料から成る第３の樹脂７１３で被覆されていることが好ましい。第３の樹脂７１３による第２配線保護層７１２の被覆は、配線保護層１２を第３の樹脂１３で被覆する場合と同様にして行えば良い。【０１３８】
そして、作用極１と対極７０２とを対向させ、第１の樹脂と第２配線部７０４Ａとを重ね合わせた後、第２実施形態において第１の樹脂と無機封止部２０４Ａとを接着させた場合と同様にして、第１の樹脂と第２配線部７０４とを接着させ、樹脂封止部４Ｂを得る。こうして封止部７０４が得られる。【０１３９】
（第８実施形態）
次に、本発明の光電変換装置の第８実施形態について図１０を用いて説明する。なお、図１０において、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付し、重複する説明を省略する。【０１４０】
図１０は、本実施形態の光電変換装置を示す断面図である。図１０に示すように、本実施形態の光電変換装置８００は、透明電極である対極８０１と、対極８０１に対向するように配置される作用極８０２とを備えている。作用極８０２には、光増感色素が担持されている。対極８０１と作用極８０２との間には電解液３が配置され、電解液３の周囲には、対極８０１と作用極８０２との間に封止部８０４が設けられている。【０１４１】
対極８０１は、透明基板６と、透明基板６の作用極８０２側に設けられる透明導電層７とを備えている。【０１４２】
作用極８０２は、導電層９と、導電層９の上に設けられる１つの光電変換部としての半導体部８０８とを備えており、光増感色素は半導体部８０８に担持されている。半導体部８０８は、第１実施形態における半導体部８と同様に構成される半導体層を有し、電解液３と接している。【０１４３】
封止部８０４は、対極８０１と作用極８０２とを連結しており、対極８０１のうち作用極８０２側の表面上に固定される配線部４Ａと、配線部４Ａと作用極８０２とを連結する樹脂封止部４Ｂとを備えている。また配線部４Ａ及び樹脂封止部４Ｂは、対極８０１から作用極８０２に向かう方向に沿って一列に配置されている。【０１４４】
光電変換装置８００は以下のようにして製造することができる。【０１４５】
まず対極８０１及び作用極８０２を準備する。【０１４６】
対極８０１は、透明基板６上に透明導電層７を形成して得ることができる。【０１４７】
次に、対極８０１上に配線部４Ａを設ける。配線部４Ａは、第１実施形態で配線部４Ａを作用極１上に形成した場合と同様に行えば良い。【０１４８】
一方、作用極８０２は、導電層９の上に半導体部８０８を形成する。半導体部８０８の形成は、第１実施形態において、透明導電層７上に半導体層８を形成した場合と同様に行えば良い。【０１４９】
次に、光増感色素を作用極８０２の半導体部８０８に担持させる。光増感色素の担持は、第１実施形態において、光増感色素を半導体部８に担持させた場合と同様に行えば良い。【０１５０】
次に、作用極８０２の上に、配線部４Ａと作用極８０２とを連結するための第１の樹脂またはその前駆体を形成する。第１樹脂またはその前駆体の形成は、第１実施形態において、対極２上に第１樹脂またはその前駆体を形成した場合と同様に行えば良い。【０１５１】
そして、対極８０１と作用極８０２とを対向させ、第１の樹脂と配線部４Ａとを重ね合わせて積層体を形成し、配線部４Ａと作用極８０２との間に、これらを連結する樹脂封止部４Ｂを形成する。樹脂封止部４Ｂの形成は、第１実施形態において、樹脂封止部４Ｂを形成した場合と同様に行えば良い。【０１５２】
次に、対極８０１と作用極８０２と封止部８０４とによって囲まれた空間に電解液３を充填する。電解液３の充填は、第１実施形態において、電解液３を充填した場合と同様に行えば良い。【０１５３】
これ以降は、第１実施形態と同様である。こうして、光電変換装置８００の製造が完了する。【０１５４】
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記第１〜第８実施形態では、半導体部８又は半導体部８０８が１つとされているが、半導体部８又は半導体部８０８は複数であってもよい。この場合、集電配線１１は、例えば格子状、櫛状の形状を有する。第１、第２、第４〜第８実施形態では、集電配線１１は配線保護層１２で覆われている。なお、第１及び第６実施形態では、集電配線１１及び配線保護層１２で構成される配線部のうち、全ての半導体部８を包囲する部分が本発明で言う無機封止部となる。第２及び第３実施形態では、無機封止部２０４Ａは、全ての半導体部８を包囲するように設けられる。【０１５５】
また上記第２〜第５実施形態では、無機封止部２０４Ａと樹脂封止部４Ｂとの間に、第３の樹脂１３が介在していないが、無機封止部２０４Ａと電解液３との接触、及び電解液３による無機封止部２０４Ａの溶解成分の発生を防止するために、無機封止部２０４Ａと樹脂封止部４Ｂとの間に無機封止部２０４Ａを覆うように第３の樹脂１３が介在していてもよい。【０１５６】
上記実施形態では、無機封止部２０４Ａは無機絶縁材料で構成されているが、無機封止部２０４Ａは、必ずしも上記無機絶縁材料に限定されるものではなく、ＩＴＯ、ＦＴＯ等の導電性酸化物や、電解液３に対して腐食しないＴｉなどの金属材料等の無機導電材料であってもよい。【０１５７】
さらに、上記第１〜第８実施形態では、封止部が、２つ以下の無機封止部と、２つ以下の樹脂封止部とを備えているが、封止部は、無機封止部を３つ以上備えてもよく、樹脂封止部を３つ以上備えてもよい。【０１５８】
また上記第２及び第３実施形態では、配線部４Ａは、図１１に示すように省略可能である。また図示しないが、第４及び第５実施形態においても、配線部４Ａは省略可能である。【０１５９】
さらに、集電配線１１は、第１〜第８実施形態の位置に限られず、その位置以外の位置にあってもよいことは勿論である。【０１６０】
さらに、上記第１実施形態では、配線部４Ａ及び樹脂封止部４Ｂが作用極１及び対極２を結ぶ方向に沿って一列に配置されているが、二列に配置されていてもよい。即ち、封止部４の外側にさらに別の封止部（以下、「外側封止部」と呼ぶ）が、作用極１と対極２との間であって封止部４を包囲するように設けられていてもよい。この場合、封止性能及び接着性をさらに向上させることが可能となる。ここで、外側封止部も、無機封止部と、樹脂封止部とを備えており、無機封止部及び樹脂封止部は作用極１と対極２とを結ぶ方向に沿って一列に配置されている。ここで、外側封止部では、対極２に無機封止部が固定され、作用極１側に樹脂封止部が固定されると好ましく、さらに外側封止部の無機封止部が封止部４の樹脂封止部４Ｂに固定され、外側封止部の樹脂封止部が、封止部４の配線部４Ａに固定されているとさらに好ましい。この場合、封止性能及び接着性能が格段に向上するとともに、光電変換装置の機械的強度を向上させることもできる。【０１６１】
また上記第１、第６〜第８実施形態では、集電配線１１及び配線保護層１２を有する配線部４Ａは、半導体部８を包囲するように設けられているが、配線部４Ａは、封止部４の一部において、封止部４に沿って設けられていても良い。この場合、封止部４は、集電配線１１を有する配線部４Ａが存在する第１部分と、集電配線１１が存在しない（即ち配線部４Ａが存在しない）第２部分とで構成されることになる。ここで、封止部４のうち配線部４Ａが存在しない第２部分では、集電配線１１を有しない無機材料から成る無機封止部及び樹脂封止部４Ｂが、作用極１と対極２とを結ぶ方向に沿って一列に配置されるように構成されても良い。この場合、無機封止部は、例えば配線保護層１２のみで構成されても良い。ここで、配線部４Ａ及び無機封止部は、樹脂封止部４Ｂよりも高い封止能を有する。このため、配線部４Ａが、封止部４の全体に渡って設けられている場合と同様に、電解液３の漏洩断面積を狭めている。よって、光電変換装置の経時変化を十分に抑制することができる。ここで、第２部分の幅は、第１部分の幅よりも狭いことが好ましい。この場合、光電変換装置の採光面積、即ち開口率をより大きくすることができる。【０１６２】
或いは、配線部４Ａが、封止部４の一部のみに存在する場合、封止部４のうち配線部４Ａが存在しない第２部分は樹脂封止部４Ｂのみで構成されても良い。【０１６３】
また、上記第７実施形態では、集電配線７１１及び配線保護層７１２を有する第２配線部７０４Ａは、対極７０２側から見て半導体部８を包囲するように設けられているが、配線部７０４Ａは、封止部４の一部において、封止部４に沿って封止部７０４内に設けられていても良い。【０１６４】
また、第８実施形態では、封止部８０４は、配線部４Ａと樹脂封止部４Ｂとから成り、対極８０１と作用極８０２とが、配線部４Ａと樹脂封止部４Ｂとで連結されているが、樹脂封止部４Ｂと作用極８０２との間に無機封止部が設けられ、樹脂封止部４Ｂが、配線部８０４と無機封止部とを連結しても良い。【０１６５】
また、上記第１、第６、第８実施形態では、透明電極は、透明基板６と透明導電層７とで構成され、上記第７実施形態では、これに加えて透明基板７０６と透明導電層７０７とで構成されているが、透明電極は導電性ガラスで構成することもできる。この場合、集電配線１１、７１１は、例えば、集電配線１１、７１１を構成する金属の粒子とポリエチレングルコールなどの増粘剤と低融点ガラスフリットを配合してペーストとし、そのペーストを、スクリーン印刷法などを用いて半導体部８を囲むように塗膜し、加熱して焼成することによって得ることができる。このようにして、集電配線１１、７１１を透明電極と強固に接着することができる。【０１６６】
また上記第１〜第８実施形態では、本発明の光電変換装置を色素増感型太陽電池に適用した場合について説明がなされているが、本発明の光電変換装置は、電解液を使用し且つその電解液を封止部で封止する構造を有するものである限り、色素増感型太陽電池以外の光電変換装置にも広く適用可能である。
【実施例】
【０１６７】
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。【０１６８】
（実施例１）
はじめに、透明基板であるガラス基板上にＦＴＯからなる透明導電層を形成した透明導電基板を用意し、この透明導電基板に対し、透明導電層を覆うようにドクターブレード法により、酸化チタンナノ粒子を含むペーストを塗布した後、１５０℃で３時間焼成して、透明導電層上に、厚さ１０μｍの多孔質酸化物半導体層を形成し、作用極を得た。次いで、多孔質酸化物半導体層にＮ７１９色素を担持させた。【０１６９】
一方、透明導電層の作製に用いたものと同様のＦＴＯからなる導電層を準備し、その導電層の上に、スパッタリング法により、白金からなる白金薄膜を形成し、対極を得た。この対極には、貫通孔を２箇所形成した。【０１７０】
次に、低融点ガラスフリットからなる無機絶縁材料１００質量部に対し、エチルセルロース２質量部、メンタノール１９質量部、ＢＤＧＡ（ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート）１０質量部を配合してなるペーストを準備した。そして、このペーストを、上記のようにして得られた作用極の透明導電層上に、スクリーン印刷法により、多孔質酸化物半導体層の周りを包囲するように塗布した後、５００℃で１時間加熱し焼成することによって、無機封止部を得た。【０１７１】
一方、対極の白金薄膜の上に、第１の樹脂として、アイオノマーであるハイミランからなる幅２ｍｍ、厚さ５０μｍの熱可塑性樹脂を無機封止部に重ね合わせることができるように形成した。【０１７２】
次に、作用極と対極とを互いに対向させ、第１の樹脂と無機封止部とが接触するように重ね合わせた。【０１７３】
続いて、第１の樹脂を１５０℃で６０秒加熱して溶融させることによって樹脂封止部を得て、作用極と対極との間に、これらを連結し、樹脂封止部と無機封止部とで構成される封止部を得た。【０１７４】
次に、メトキシアセトニトリルを主溶媒とし、ヨウ化リチウムを０．１Ｍ、ヨウ素を０．０５Ｍ、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジンを０．５Ｍ含む電解液を準備し、この電解液を、対極に形成された２箇所の貫通孔から注入し、これらの貫通穴を、上記と同様の熱可塑性樹脂からなるシート及びガラス板を用いて封止し、一次封止済積層体を得た。こうして、一次封止済積層体からなる光電変換装置を得た。【０１７５】
（実施例２）
樹脂封止部を構成する熱可塑性樹脂として、無水マレイン酸変性ポリエチレンであるバイネル（商品名、デュポン社製）を用いたこと以外は実施例１と同様にして光電変換装置を得た。【０１７６】
（実施例３）
樹脂封止部を構成する熱可塑性樹脂として、エチレン−ビニルアルコール共重合体であるエバール（商品名、クラレ社製）を用いたこと以外は実施例１と同様にして光電変換装置を得た。【０１７７】
（実施例４）
実施例１で得られた一次封止済積層体に対し、封止部を外側から覆うように第２の樹脂（二次封止材）をさらに形成したこと以外は実施例１と同様にして光電変換装置を得た。【０１７８】
ここで、第２の樹脂は具体的には以下のようにして形成した。即ち、まずビニルアルコール重合体であるポバール（商品名、クラレ社製）を純水に溶解させた水溶液を準備した。次いで、無機封止部と樹脂封止部との境界、無機封止部と作用極との境界、及び樹脂封止部と対極との境界を覆うように上記水溶液を封止部の周囲に塗布した。そして、室温乾燥雰囲気の環境下で、溶媒である水を自然乾燥させて、ポバールからなる第２の樹脂を形成した。【０１７９】
（実施例５）
樹脂封止部を構成する第１の樹脂として、無水マレイン酸変性ポリエチレンであるバイネルを用いたこと以外は実施例４と同様にして光電変換装置を得た。【０１８０】
（実施例６）
樹脂封止部を構成する第１の樹脂として、エチレン−ビニルアルコール共重合体であるエバールを用いたこと以外は実施例４と同様にして光電変換装置を得た。【０１８１】
（実施例７）
一次封止済積層体に対し、封止部を外側から覆うように第２の樹脂（二次封止材）をさらに形成したこと以外は実施例１と同様にして光電変換装置を得た。【０１８２】
ここで、上記第２の樹脂は具体的には以下のようにして形成した。即ち、まずＵＶ硬化性樹脂である３１ｘ−１０１（商品名、スリーボンド社製）を準備した。次いで、無機封止部と樹脂封止部との界面、無機封止部と作用極との界面、及び樹脂封止部と対極との界面を覆うように上記ＵＶ硬化性樹脂を封止部の周囲に塗布した。そして、室温乾燥雰囲気の環境下で、ＵＶ硬化性樹脂に紫外線を照射することによって、ＵＶ硬化性樹脂を硬化させ、ＵＶ硬化樹脂からなる第２の樹脂を形成した。【０１８３】
（実施例８）
一次封止済積層体に対し、封止部を外側から覆うように第２の樹脂（二次封止材）をさらに形成したこと以外は実施例１と同様にして光電変換装置を得た。【０１８４】
ここで、上記第２の樹脂は、具体的には以下のようにして形成した。即ち、まずエチレン−メタクリル酸共重合体であるニュクレル（三井・デュポンポリケミカル社製）を準備した。次いで、無機封止部と樹脂封止部との界面、無機封止部と作用極との界面、及び樹脂封止部と対極との界面を覆うように上記第２の樹脂を封止部の周囲に塗布した。そして、第２の樹脂を加熱溶融させ、室温で自然冷却させることにより第２の樹脂を形成した。【０１８５】
（実施例９）
樹脂封止部を構成する第１の樹脂として、エチレン−メタクリル酸共重合体であるニュクレルを用いたこと以外は実施例８と同様にして光電変換装置を得た。【０１８６】
（実施例１０）
一次封止済積層体に対し、封止部を外側から覆うように第２の樹脂（二次封止材）を形成したこと以外は実施例１と同様にして光電変換装置を得た。【０１８７】
ここで、上記第２の樹脂は、具体的には以下のようにして形成した。即ち、まずアイオノマーであるハイミランを準備した。次いで、無機封止部と樹脂封止部との界面、無機封止部と作用極との界面、及び樹脂封止部と対極との界面を覆うように上記第２の樹脂を封止部の周囲に塗布した。そして、第２の樹脂を加熱溶融させ、室温で自然冷却させることにより第２の樹脂を形成した。【０１８８】
（実施例１１）
対極の白金薄膜上に、ＵＶ硬化樹脂の前駆体としてのＵＶ硬化性樹脂である３１ｘ−１０１を塗布し、作用極上に形成した無機封止部と重ね合わせるように対極と作用極とを対向させ、ＵＶ硬化性樹脂に紫外線を照射してＵＶ硬化性樹脂を硬化させることによって樹脂封止部を形成したこと以外は実施例１と同様にして一次封止済積層体を得た。そして、こうして得られた一次封止済積層体に対し、実施例４と同様にして封止部の周囲にビニルアルコール重合体であるポバールを形成し、光電変換装置を得た。【０１８９】
（実施例１２）
第２の樹脂（二次封止材）として、エチレン−メタクリル酸共重合体であるニュクレルを用いたこと以外は実施例１１と同様にして光電変換装置を得た。このとき、エチレン−メタクリル酸共重合体であるニュクレルは、実施例８と同様にして封止部を覆うように形成した。【０１９０】
（実施例１３）
一次封止済積層体に対し、第２の樹脂（二次封止材）として、ＵＶ硬化樹脂を形成したこと以外は実施例１１と同様にして光電変換装置を得た。このとき、ＵＶ硬化樹脂は実施例７と同様にして形成した。【０１９１】
（実施例１４）
一次封止済積層体に対し、第２の樹脂（二次封止材）として、アイオノマーであるハイミランを用いたこと以外は実施例１１と同様にして光電変換装置を得た。このとき、アイオノマーであるハイミランは実施例１０と同様にして形成した。【０１９２】
（実施例１５）
対極の白金薄膜上に、ビニルアルコール重合体であるポバールを純水に溶解させた水溶液を塗布し、室温乾燥雰囲気の環境下で、溶媒である水を自然乾燥させて、ポバールからなる第１の樹脂を形成し、この第１の樹脂と、作用極上に形成した無機封止部とを重ね合わせるように対極と作用極とを対向させ、第１の樹脂を室温にて触指乾燥させた後、低湿環境下で乾燥させることによって樹脂封止部を形成したこと以外は実施例１と同様にして一次封止済積層体を得た。そして、こうして得られた一次封止済積層体に対し、実施例７と同様にして封止部の周囲にＵＶ硬化樹脂を形成し、光電変換装置を得た。【０１９３】
（実施例１６）
一次封止済積層体に対し、第２の樹脂（二次封止材）として、アイオノマーであるハイミランを用いたこと以外は実施例１５と同様にして光電変換装置を得た。このとき、アイオノマーであるハイミランは実施例１０と同様にして封止部を覆うように形成した。【０１９４】
（実施例１７）
第２の樹脂（二次封止材）として、エチレン−メタクリル酸共重合体であるニュクレルを用いたこと以外は実施例１１と同様にして光電変換装置を得た。このとき、エチレン−メタクリル酸共重合体であるニュクレルは、実施例８と同様にして封止部を覆うように形成した。【０１９５】
（実施例１８）
第２の樹脂（二次封止材）として、ビニルアルコール重合体であるポバールを用いたこと以外は実施例１５と同様にして光電変換装置を得た。このとき、ビニルアルコール重合体であるポバールは、実施例４と同様にして封止部を覆うように形成した。【０１９６】
（比較例１）
作用極の透明導電層上に無機封止部を形成せず、封止部を樹脂封止部のみで構成するようにしたこと以外は実施例１と同様にして光電変換装置を得た。【０１９７】
（比較例２）
作用極の透明導電層上に無機封止部を形成せず、封止部を樹脂封止部のみで構成し、樹脂封止部を構成する熱可塑性樹脂として、エチレン−ビニルアルコール共重合体であるエバールを用いたこと以外は比較例１と同様にして光電変換装置を作製した。【０１９８】
（比較例３）
作用極の透明導電層上に無機封止部を形成せず、封止部を樹脂封止部のみで構成したこと以外は実施例１と同様にして一次封止済積層体を得た。そして、この一次封止済積層体に対し、ＵＶ硬化樹脂からなる第２の樹脂（二次封止材）を、実施例７と同様にして封止部を外側から覆うように形成し、光電変換装置を得た。【０１９９】
（比較例４）
作用極の透明導電層上に無機封止部を形成せず、封止部を樹脂封止部のみで構成し、樹脂封止部を構成する熱可塑性樹脂として、エチレン−ビニルアルコール共重合体であるエバールを用いたこと以外は実施例１と同様にして一次封止済積層体を得た。そして、この一次封止済積層体に対し、ＵＶ硬化樹脂からなる第２の樹脂（二次封止材）を、実施例７と同様にして封止部を外側から覆うように形成し、光電変換装置を得た。【０２００】
（比較例５）
作用極の透明導電層上に無機封止部を形成せず、封止部を樹脂封止部のみで構成するようにしたこと以外は実施例４と同様にして光電変換装置を得た。【０２０１】
（比較例６）
作用極の透明導電層上に無機封止部を形成せず、封止部を樹脂封止部のみで構成し、樹脂封止部を構成する熱可塑性樹脂として、エチレン−ビニルアルコール共重合体であるエバールを用いたこと以外は実施例４と同様にして光電変換装置を作製した。【０２０２】
上記のようにして得られた実施例１〜１８及び比較例１〜６の光電変換装置について、光電変換性能を以下のようにして評価した。結果を下記表１に示す。【０２０３】
（光電変換性能評価）
光電変換装置について、まず初期光電変換効率を測定するとともに、８５℃で１０００時間静置した後の光電変換効率を測定した。そして、これら２つの光電変換効率に基づいて光電変換効率の低下率を算出し、光電変換性能を評価した。【０２０４】
表１において、光電変換性能評価に関する「◎」、「○」及び「×」の意味はそれぞれ以下の通りである。
◎・・・光電変換効率低下率が３０％以下
○・・・光電変換効率低下率が３０％超５０％以下
×・・・光電変換効率低下率が５０％超
【表１】
2010050207.tif 000003
【０２０５】
表１に示す結果より、実施例１〜８の光電変換装置は、比較例１〜６の光電変換装置に比べて、光電変換性能の点で優れていることが分かった。別言すると、実施例１〜８の光電変換装置は、比較例１〜６の光電変換装置に比べて、光電変換効率の経時的変化を十分に抑制できることがわかった。特に、この効果は、封止部の周囲に第２の樹脂を設けた場合に顕著になることも分かった。【０２０６】
以上より、本発明の光電変換装置によれば、光電変換効率の経時変化を十分に抑制することができることが確認された。
【符号の説明】
【０２０７】
１，８０２…作用極（電極）
２，７０２，８０１…対極（電極）
３…電解液
４，２０４，３０４，４０４，５０４，６０４，７０４，８０４…封止部
４Ａ，２０４Ａ…無機封止部
４Ｂ…樹脂封止部
５…第２の樹脂
１１…集電配線（無機封止部）
１２…配線保護層（無機封止部）
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００…光電変換装置
７０４Ａ…第２配線部
７０４Ｂ…第２樹脂封止部
７１１…第２集電配線（無機封止部）
７１２…第２配線保護層（無機封止部）
【図１】
2010050207.tif 000004
【図２】
2010050207.tif 000005
【図３】
2010050207.tif 000006
【図４】
2010050207.tif 000007
【図５】
2010050207.tif 000008
【図６】
2010050207.tif 000009
【図７】
2010050207.tif 000010
【図８】
2010050207.tif 000011
【図９】
2010050207.tif 000012
【図１０】
2010050207.tif 000013
【図１１】
2010050207.tif 000014
【国際調査報告】
2010050207.tif 000015
2010050207.tif 000016
2010050207.tif 000017
2010050207.tif 000018
2010050207.tif 000019
2010050207.tif 000020
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