(57)【要約】  高い発電効率を有する光電変換装置を提供する。光電変換装置は、光入射面と光出射面とを有する透光性導電部３と、光出射面上に形成された薄膜光電変換体３０と、薄膜光電変換体３０上に形成された反射防止膜１７と、電荷輸送部９と該電荷輸送部９から電荷を受け取る色素１４とを有し、電荷輸送部９が反射防止膜１７と接触している色素増感型光電変換体２０と、を備え、反射防止膜１７は、薄膜光電変換体３０よりもバンドギャップが大きい。
2009131220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面と光出射面とを有する透光性導電部と、
前記光出射面上に形成された半導体部と、
前記半導体部上に形成された反射防止膜と、
電荷輸送部と該電荷輸送部から電荷を受け取る色素とを有し、前記電荷輸送部が前記反射防止膜と接触している色素増感型光電変換体と、を備え、
前記反射防止膜は、前記半導体部よりもバンドギャップが大きい、光電変換装置。
【請求項２】
前記反射防止膜は、導電性を有する、請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記反射防止膜は、非晶質シリコンカーバイド、非晶質窒化シリコンおよび酸化チタンの少なくとも１種を含む、請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記反射防止膜の上に形成された触媒層をさらに備え、
前記電荷輸送部は、前記反射防止膜および前記触媒層と接触する、請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項５】
光入射面と光出射面とを有する透光性導電部と、
前記光出射面上に形成された半導体部と、
前記半導体部上に形成された反射防止膜と、
電荷輸送部と該電荷輸送部から電荷を受け取る色素とを有し、前記電荷輸送部が前記反射防止膜と接触している色素増感型光電変換体と、を備え、
前記半導体部および前記反射防止膜のバンドギャップより、前記色素のＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ準位差のほうが小さい、光電変換装置。
【請求項６】
前記反射防止膜は、導電性を有する、請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記反射防止膜は、非晶質シリコンカーバイド、非晶質窒化シリコンおよび酸化チタンの少なくとも１種を含む、請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記反射防止膜の上に形成された触媒層をさらに備え、
前記電荷輸送部は、前記反射防止膜および前記触媒層と接触する、請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項９】
請求項１に記載の光電変換装置を備え、
前記光電変換装置からの発電電力を負荷へ供給するように成した光発電装置。
【請求項１０】
請求項５に記載の光電変換装置を備え、
前記光電変換装置からの発電電力を負荷へ供給するように成した光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置及び光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池には、バルク型結晶系のシリコン太陽電池、非晶質のシリコン薄膜を用いてなる薄膜型アモルファスシリコン系太陽電池等の様々な形態がある。また、シリコン原料の削減を目的とした次世代太陽電池として、色素増感型太陽電池が注目されている。【０００３】
また、色素増感型太陽電池と薄膜型アモルファスシリコン系太陽電池とを組み合わせたタンデム方式の構造を有する太陽電池（以下、「タンデム型太陽電池」とも記載する）が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。通常、タンデム型太陽電池には、非晶質のシリコン薄膜からなる薄膜光電変換体と、色素増感光電変換体とを入射光側から順に積層した構造が採用される。【０００４】
このようなタンデム型太陽電池は、まず、入射した太陽光のうち紫外光などの短波長光を薄膜光電変換体が吸収して光電変換を行い、続いて、非晶質シリコン光電変換体を透過した長波長光を色素増感光電変換体が吸収して光電変換を行う。両光電変換体の変換効率を合わせることにより、タンデム型太陽電池は高い光電変換効率を有することとなる。また、入射した太陽光のうち紫外光などの短波長光を薄膜光電変換体が吸収することで、色素増感光電変換体が直接受ける光には紫外光などの短波長の強い光が少なくなり、色素増感光電変換体における色素の光劣化が軽減される。【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されたタンデム型太陽電池では、薄膜光電変換体と色素増感光電変換体との屈折率の差が大きいため、薄膜光電変換体と色素増感光電変換体との境界面で光の反射が生じ、これに起因して光電変換ロスが生じるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１５８６２０号公報
【発明の概要】
【０００７】
本発明の一実施形態にかかる光電変換装置は、光入射面と光出射面とを有する透光性導電部と、前記光出射面上に形成された半導体部と、前記半導体部上に形成された反射防止膜と、電荷輸送部と該電荷輸送部から電荷を受け取る色素とを有する色素増感型光電変換体と、を備える。前記電荷輸送部は、前記反射防止膜と接触している。前記反射防止膜は、前記半導体部よりもバンドギャップが大きい。
【０００８】
かかる光電変換装置によれば、半導体部と色素増感光電変換体との境界面に生じる反射が低減されるため、より多くの光を光電変換装置が吸収することができ、光電変換装置の発電効率を向上することができる。
【０００９】
本発明の他の実施形態にかかる光電変換装置は、光入射面と光出射面とを有する透光性導電部と、前記光出射面上に形成された半導体部と、前記半導体部上に形成された反射防止膜と、電荷輸送部と該電荷輸送部から電荷を受け取る色素とを有する色素増感型光電変換体と、を備える。前記電荷輸送部は、前記反射防止膜と接触している。前記半導体部および前記反射防止膜のバンドギャップより、前記色素のＨＯＭＯ−ＬＵＭＯエネルギーのほうが小さい。
【００１０】
かかる光電変換装置によれば、半導体部と色素増感光電変換体との境界面に生じる反射が低減され、より多くの光を光電変換装置が吸収することができ、光電変換装置の発電効率を向上することができる。
【００１１】
それゆえ、この発明の目的は、高い発電効率を有する光電変換装置および光発電装置を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る光電変換装置の構成を示した断面図である。
【図２】薄膜光電変換体と色素増感光電変換体との間に反射防止膜を備えていない光電変換装置における、光の波長と薄膜光電変換体の透過率との関係を示した図である。
【図３】薄膜光電変換体と色素増感光電変換体との間に反射防止膜を備えた光電変換装置における、光の波長と薄膜光電変換体の透過率との関係を示した図である。
【図４】図１に示す光電変換装置を用いて構成した光発電装置を、住宅用の光発電装置に適用した例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜１−１．光電変換装置の構成＞
はじめに、本発明の実施の形態に係る光電変換装置１００の構成について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る光電変換装置１００の構成を示した断面図である。図中の矢印１は、光（太陽光）の入射を示したものである。
【００１５】
光電変換装置１００は、概略、透光性基板２と、透光性基板２の上に形成された薄膜光電変換体３０と、色素増感型光電変換体２０と、色素増感光電変換体２０の上に形成された透光性基板１０と、色素増感型光電変換体２０の一部を封止する枠状の封止部材８とを主として備える。
【００１６】
薄膜光電変換体３０は、透光性基板２の側から順に、第１の透光性導電部３と、非晶質半導体層３０ａと、第２の透光性導電部１６とを備える。
【００１７】
非晶質半導体層３０ａは、薄膜型非晶質シリコン半導体層からなることが好ましく、例えば、第１導電型（例えばｐ型）非晶質シリコン半導体層４と、真性型（ｉ型）非晶質シリコン半導体層５と、第２導電型（例えばｎ型）非晶質シリコン半導体層６と、を備える。
【００１８】
色素増感型光電変換体２０は、透光性基板１０の側から順に透光性導電部１１と、色素（増感色素）１４が表面に吸着した多孔質半導体層１３とを備え、さらに、薄膜光電変換体３０、透光性導電部１１および封止部材８とで囲まれた領域に充填される電荷輸送部９（電解質層）とを備える。
【００１９】
薄膜光電変換体３０と色素増感型光電変換体２０の界面（第２の透光性導電部１６と電荷輸送部９の界面）には、反射防止膜１７が設けられている。反射防止膜１７は、薄膜光電変換体３０と色素増感型光電変換体２０との境界面で生じる光の反射を低減するために設けられている。
【００２０】
さらに、光電変換装置１００は、反射防止膜１７の上に島状の触媒層７を備えてもよい。触媒層７を備えることにより、光電変換装置１００は、反射防止膜１７および触媒層７に電荷輸送部９が接触する。触媒層７は、薄膜光電変換体３０と色素増感型光電変換体２０との間で電荷の受け渡しを容易にするためのものである。
【００２１】
＜１−２．光電変換装置１００の各構成要素＞
次に、光電変換装置１００の各構成要素について説明する。
【００２２】
＜透光性基板＞
透光性基板２は、第１の透光性導電部３を支持する部材であり、０．１〜５ｍｍ程度の厚みを有することが好ましい。
【００２３】
透光性基板２は、入射した光を薄膜光電変換体３０および色素増感光電変換体２０へ透過可能な透光性を有する部材からなる。透光性を有する部材としては、樹脂材料、無機材料、導電性樹脂材料、または有機無機ハイブリッド材料などからなる部材を用いることが好ましい。樹脂材料としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリイミド、またはポリカーボネート等がある。無機材料としては、例えば青板ガラス、ソーダガラス、硼珪酸ガラス、無アルカリガラス、または透光性セラミックス等がある。例えば、透光性基板２としてガラス材料からなる部材を用いる場合、光電変換装置１００の機械的な強度を高める観点からは、強化ガラスを用いることが好ましい。
【００２４】
また、光の反射を防止する観点からは、透光性基板２の光入射側の主面および光出射側の主面（図１では透光性基板の上面と下面）には、屈折率や空孔率を制御する反射防止膜を設けることが好ましい。また、意匠性を高める観点からは、透光性基板２の光入射側の主面および光出射側の主面には、カラーフィルム等を設けることが好ましい。
【００２５】
＜薄膜光電変換体＞
薄膜光電変換体３０の各構成要素について説明する。
【００２６】
（第１の透光性導電部）
第１の透光性導電部３は、非晶質光電変換層３０ａで光電変換された電流を取りだす役割を有するものであり、例えば、ＩＴＯ（錫ドープインジウム酸化物：酸化インジウム錫）、ＦＴＯ（フッ素ドープ錫酸化物）、または酸化錫からなる。
【００２７】
第１の透光性導電部３の厚さは、例えば、０．３〜２μｍ程度が好ましい。透光性導電部３のシート抵抗を低くすることにより、光電変換装置１００のシリーズ抵抗を低くし、光電変換装置１００のＦＦ特性を良好にするという観点からは、第１の透光性導電部３の厚さを０．３μｍ以上とするのが好ましい。また、第１の透光性導電部３の表面の平滑性を高め、第１導電型非晶質シリコン半導体層４が第１の透光性導電部３の全面を安定にカバーできるようにするという観点からは、第１の透光性導電部３の厚さを２μｍ以下とするのが好ましい。
【００２８】
このような第１の透光性導電部３は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタリング法、またはスプレー法等によって透光性基板２の上に層状に形成される。
【００２９】
（非晶質光電変換層）
非晶質光電変換層３０ａは、入射した光エネルギーを電気エネルギーに変換する、いわゆる光電変換を行う役割を有する。非晶質光電変換層３０ａは、本実施形態のように、ｐｉｎ接合を有するものが好ましい。真性型非晶質シリコン半導体層５を備えることにより、第１導電型非晶質シリコン半導体層４と第２導電型非晶質シリコン半導体層６との少なくとも一方に、微結晶を有するもの、または水素化アモルファスシリコン合金系の層からなるものを用いることができる。なお、透光性を高めて、光の損失を低減する観点からは、第１導電型非晶質シリコン半導体層４は、水素化アモルファスシリコンカーバイドからなることが好ましい。
【００３０】
第１導電型非晶質シリコン半導体層４の厚みは、例えば、５０〜２００Åが好適であり、より好ましくは８０〜１２０Åがよい。非晶質光電変換層３０ａに内部電界を形成しやすくするという観点からは、第１導電型非晶質シリコン半導体層４の厚みは５０Å以上であるのが好ましい。また、光の損失を抑制するという観点からは、第１導電型非晶質シリコン半導体層４の厚みは２００Å以下であるのが好ましい。
【００３１】
真性型非晶質シリコン半導体層５の厚みは、例えば、５００〜１００００Å（０．０５μｍ〜１μｍ）が好適であり、より好ましくは２０００〜８０００Å（０．２μｍ〜０．８μｍ）がよい。良好な光電流を得るという観点からは、真性型非晶質シリコン半導体層５の厚みは２０００Å以上であるのが好ましい。また、後段の色素増感型光電変換体２０へ光を透過しやすくするという観点からは、真性型非晶質シリコン半導体層５の厚みは８０００Å以下であるのが好ましい。
【００３２】
第２導電型非晶質シリコン半導体層６の厚みは、例えば、５０〜２００Åが好適であり、より好ましくは８０〜１２０Åがよい。非晶質光電変換層３０ａに内部電界を形成しやすくするという観点からは、第２導電型非晶質シリコン半導体層６の厚みは５０Å以上であるのが好ましい。また、光の損失を抑制するという観点からは、第２導電型非晶質シリコン半導体層６の厚みは２００Å以下であるのが好ましい。
【００３３】
このような非晶質シリコン半導体層を積層してなる非晶質光電変換層３０ａのバンドギャップは１．８ｅＶ程度となり、該非晶質光電変換層３０ａの光の吸収波長は３００〜６００ｎｍ程度となる。したがって、非晶質光電変換層３０ａは、波長６５０ｎｍ以上の長波長光、すなわち後述する色素増感型光電変換体２０が吸収する波長域の光を吸収しにくく、このような長波長光を透過することとなる。このような非晶質光電変換層３０ａの特性より、非晶質光電変換層３０ａを有する薄膜光電変換体３０は、色素増感型光電変換体２０との積層構造（タンデム構造）に適した光電変換体を構成することがわかる。
【００３４】
次に、非晶質光電変換層３０ａの成膜方法について説明する。例えば、ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ（Ｈドープアモルファスシリコン）からなる第１導電型非晶質シリコン半導体層４は、ＳｉＨ4ガス、Ｈ2ガス、およびＢ2Ｈ6ガス（Ｂ2Ｈ6ガスはＨ2で５００ｐｐｍに希釈したものを用いる）を原料ガスとして化学気相成長法により形成される。
【００３５】
また、例えば、ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈからなる真性型非晶質シリコン半導体層５は、ＳｉＨ4ガス、およびＨ2ガスを原料ガスとして化学気相成長法により形成される。
【００３６】
また、例えば、ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈからなる第２導電型非晶質シリコン半導体層６は、ＳｉＨ4ガス、Ｈ2ガス、およびＰＨ3ガス（ＰＨ3ガスはＨ2で１０００ｐｐｍに希釈したものを用いる）を原料ガスとして化学気相成長法により形成される。
【００３７】
上述した成膜方法において、原料ガスの流量をそれぞれ最適化することで、各非晶質シリコン半導体層を所定の厚さに形成することができる。
【００３８】
また、第１導電型非晶質シリコン半導体層４、真性型非晶質シリコン半導体層５および第２導電型非晶質シリコン半導体層６を形成する際の透光性基板２の温度は、何れの層の場合も、１５０℃〜３００℃が好適であり、より好ましくは１８０℃〜２４０℃がよい。
【００３９】
なお、非晶質光電変換層３０ａを構成する材質は、上述したようなａ−Ｓｉ：Ｈに限定されることなく、主としてシリコンを含んでいれば足りる。例えば、非晶質光電変換層３０ａは、ａ−ＳｉＣｘ：Ｈ（バンドギャップ＝２．１〜２．３ｅＶ）、ａ−ＳｉＮｘ：Ｈ（バンドギャップ＝２．１〜２．３ｅＶ）、ａ−ＳｉＯｘ：Ｈ（バンドギャップ＝２．１〜２．３ｅＶ）、またはμｃ−ＳｉＣｘ：Ｈ（バンドギャップ＝１．９〜２．１ｅＶ）を用いて構成してもよい。また、バンドギャップは、例えば、透過吸収分光法を用いて、（ｈνα）2 ｖｓ ｈνプロットにより求めることができる。
【００４０】
（第２の透光性導電部）
第２の透光性導電部１６は、非晶質光電変換層３０ａにおいて光電変換されることで生成された電流を取りだす役割を有するものであり、例えば、酸化インジウム層、酸化錫層、および酸化インジウム錫（ＩＴＯ）層のうちの少なくとも１層を含んでなるのが好適であり、より好ましくはＩＴＯ層および酸化錫層のいずれかの層を含んでなるのがよい。また、第２の透光性導電部１６がＩＴＯ層および酸化錫層のいずれかの層を含んでなるとき、第２の透光性導電部１６は、ＩＴＯ層または酸化錫層等の上に酸化チタン層、有機導電層等を積層したものであってもよい。
【００４１】
第２の透光性導電部１６の厚みは、例えば、０．０３〜０．０７μｍ程度が好適であり、より好ましくは０．０４〜０．０６μｍがよい。第２の透光性導電部１６のシート抵抗を低くすることにより、光電変換装置１００のシリーズ抵抗を低くし、光電変換装置１００のＦＦ特性を良好とする観点からは、第２の透光性導電部１６の厚みを０．０３μｍ以上とするのが好ましい。また、色素増感型光電変換体２０の発電に有効な波長域の光をより効果的に透過させるという観点からは、第２の透光性導電部１６の厚みを０．０７μｍ以下とするのが好ましい。
【００４２】
また、後述する光の干渉作用の観点からは、非晶質光電変換層３０ａの屈折率が３．５程度、ＩＴＯ等から成る第２の透光性導電部１６の屈折率が１．９程度の場合に、第２の透光性導電部１６の上述した厚みは特に有効である。
【００４３】
このような第２の透光性導電部１６は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタリング法、またはスプレー法等によって非晶質光電変換層３０ａの上に形成される。
【００４４】
このように構成される薄膜光電変換層３０は、入射した光のうち短波長側の光（例えば、波長が３００〜６００ｎｍ程度の光、以下同じ）を吸収して光電変換するとともに、長波長側の光（例えば、波長が６００〜９００ｎｍ程度の光、以下同じ）を透過することとなる。
【００４５】
＜反射防止膜＞
反射防止膜１７は、後述する光の干渉作用を利用して、薄膜光電変換体３０と色素増感型光電変換体２０との界面に生じる光の反射を低減する役割を有するものである。反射防止膜１７は、例えば非晶質シリコンカーバイド膜、非晶質窒化シリコン膜、および酸化チタン膜のうちの少なくとも１つを含んでなるものが好ましい。このような材質で構成された反射防止膜１７は、導電性を有しており、第２の透光性導電部１６より取り出される電荷（発電電流）を効率良く電荷輸送部９に移動させることができる。なお、反射防止膜１７には、上述した材料以外の導電性を有する物質を用いてもよい。
【００４６】
反射防止膜１７の厚みは、例えば、０．０１〜０．０７μｍ程度が好ましい。反射防止膜１７を均一な厚みで形成して有効な光の干渉効果を得るという観点からは、反射防止膜１７の厚みは０．０１μｍ以上であるのが好ましい。また、色素増感型光電変換体２０の発電に有効な波長域の光をより効果的に透過させるという観点からは、反射防止膜１７の厚みは０．０７μｍ以下であるのが好ましい。
【００４７】
また、反射防止膜１７は、非晶質半導体層３０ａが有するバンドギャップよりも大きいバンドギャップを有する材料を用いて形成する。このような材料を用いることにより、非晶質半導体層３０ａで吸収されずに透過した長波長側の光が、反射防止膜１７により吸収されにくくなる。したがって、反射防止膜１７は、光の反射を防止するとともに、長波長側の光をより効果的に透過することができる。例えば、非晶質光電変換層３０ａが１．８ｅＶのバンドギャップを有する非晶質シリコン膜からなるとき、２．１〜２．３ｅＶのバンドギャップを有する非晶質シリコンカーバイド膜あるいは非晶質窒化シリコン膜により反射防止膜１７を構成することが好ましい。
【００４８】
次に、反射防止膜１７の成膜方法について説明する。非晶質シリコンカーバイド膜および非晶質窒化シリコン膜からなる反射防止膜１７は、プラズマＣＶＤ法等により非晶質光電変換層３０ａの上に形成される。また、酸化チタン膜からなる反射防止膜１７は、スパッタ法により非晶質光電変換層３０ａの上に形成される。
【００４９】
また、上述した成膜工程において、不純物ドーピング量を調整することで、反射防止膜１７の抵抗値を容易に制御することができる。すなわち、不純物ドーピング量を調整することで、反射防止膜１７の導電性を容易に高めることができる。このように反射防止膜１７の導電性を高めることで、薄膜光電変換体３０において発生した電荷（発電電流に相当）が電荷輸送部９へ移動する際のシリーズ抵抗が小さくなり、第２の透光性導電部１６より取り出される電荷をより効率良く電荷輸送部９に移動させることができる。
【００５０】
具体的には、プラズマＣＶＤ法を用いて、非晶質シリコンカーバイド膜あるいは非晶質窒化シリコン膜からなる反射防止膜１７を形成する際に、ボロンまたはリンをドーピングすることによって、反射防止膜１７の抵抗値を下げることができる。また、スパッタ法を用いて、酸化チタン膜からなる反射防止膜１７を形成する際に、ニオブをドーピングすることによって、反射防止膜１７の抵抗値を下げることができる。
【００５１】
次に、反射防止膜１７による光の干渉作用について説明する。ここでいう光の干渉作用とは、膜厚が光の波長オーダーあるいはそれより小さくなると、透過波と反射波との干渉が生じ、透過光や反射光が強めあったり弱めあったりする作用のことである。
【００５２】
例えば、反射防止膜１７が単層膜からなる場合、単層膜の両界面（入射面および出射面）での反射波の干渉を考慮し、反射波および透過波の総和をとって単層膜の振幅反射率、透過率を求めることになる。
【００５３】
スネルの法則およびフレネル係数より、振幅反射率は、余弦関数を持つ式で与えられ、屈折率、波長および膜厚に対して振動する。すなわち、屈折率、波長および膜厚の値によって反射率が最小値をとることとなる。そこで、反射率を低減するための設計としては、目的の透過させたい波長と、反射防止膜１７として用いる膜の屈折率と、反射防止膜１７の膜厚とを決めればよいことになる。具体的には、λ（波長）＝ｎ（屈折率）×ｄ（膜厚）の関係を反射防止膜１７が満たすとき、そのときの波長λの光は、反射率が最小になる。
【００５４】
このように、反射防止膜１７の屈折率と膜厚を調整することにより、薄膜光電変換体３０と色素増感型光電変換体２０との界面に生じる光の反射のうち、所望の波長の光の反射率を低減することができる。したがって、薄膜光電変換体３０を透過するが色素増感光電変換体２０によって吸収される波長の光に対し、上述した関係を有する屈折率および膜厚を有する反射防止膜１７を形成することで、色素増感光電変換体２０が吸収する波長域の光の反射率が低減される。
【００５５】
多層膜により反射防止膜１７を構成する場合は、有効フレネル係数を用いて逐次計算を行う方法や、アドミッタンス・マトリックスの積を求める方法等の公知の多層膜の光学計算方法により、多層膜を構成する各層に対して膜厚および屈折率を求めればよい。
【００５６】
このように、反射防止膜１７を構成するそれぞれの膜に対して膜厚および屈折率を設計することにより、それぞれの膜に対して反射率が低減する波長を定めることができる。すなわち、それぞれの膜において所望の波長の光の反射率を低減することで、薄膜光電変換体３０と色素増感型光電変換体２０との界面に生じる光の反射のうち、広い波長範囲の光の反射率を低減することができる。
【００５７】
また、反射防止膜１７は、第２の透光性導電部１６および電荷輸送部９よりも大きい屈折率を有する透明導電膜を用いることが好ましい。このような屈折率を有する透明導電膜を用いることにより、光の干渉効果が高まり、反射防止膜１７の反射防止効率が向上するので、第２の透光性導電部１６と電荷輸送部９との間で生じる光の反射をより低減することができる。このような反射防止効率向上の効果は、例えば、反射防止膜１７の屈折率が２．６〜３．５、ＩＴＯから成る第２の透光性導電部１６の屈折率が１．９程度、電荷輸送部９の屈折率が１．３程度の場合に特に好適に得られる。
【００５８】
次に、第２の透光性導電部１６および反射防止膜１７の有無と、薄膜光電変換層３０の光の透過率との関係について説明する。図２は、第２の透光性導電部１６および反射防止膜１７を備えていない光電変換装置の薄膜光電変換層３０における、光の波長と透過率との関係を示したグラフである。図３は、第２の透光性導電部１６および反射防止膜１７を備えた光電変換装置１００の薄膜光電変換層３０における、光の波長と透過率との関係を示したグラフである。なお、図２及び図３において、非晶質光電変換層３０ａは、厚みが０．６３μｍ、屈折率が３．５であり、第２の透光性導電部１６は、厚みが５０ｎｍ、屈折率が１．９のＩＴＯからなり、反射防止層１７は、厚みが１３ｎｍの非晶質シリコンカーバイドから成る。
【００５９】
図２および図３より、光電変換装置１００に第２の透光性導電部１６および反射防止膜１７を備えることで、色素増感光電変換体２０の発電に寄与する波長域である６００〜１０００ｎｍ波長の光の透過率が、大きく向上することがわかる。
【００６０】
すなわち、薄膜光電変換体３０と色素増感光電変換体２０との間に、反射防止膜１７を備えることにより、色素増感光電変換体２０の発電に寄与する波長域の光の反射が低減される。したがって、色素増感光電変換体２０の発電に寄与する波長域の光をより効果的に色素増感光電変換体２０へ透過することができるため、光電変換装置１００の変換効率が向上する。
【００６１】
＜触媒層＞
触媒層７は、反射防止膜１７の上に複数の島状に形成され、電荷輸送部（電解質層）９と非晶質半導体層３０ａとの電荷のやり取りを容易にする役割を有する。触媒層７は、例えば、白金、パラジウム、ロジウム、カーボンまたはポリチオフェンから成ることが好ましい。これらの材料を用いることにより、電荷輸送部９と薄膜光電変換体３０との電荷のやり取りをより容易にすることができ、過電圧（光電変換装置の駆動の初期に印加する電圧）をより小さくすることができる。
【００６２】
触媒層７の厚さは、例えば、０．５〜２０ｎｍ程度が好ましい。良好な触媒効果を得るという観点からは、触媒層７の厚さは０．５ｎｍ以上であるのが好ましい。また、透過光量の低下を抑制するという観点からは、触媒層７の厚さは２０ｎｍ以下であるのが好ましい。
【００６３】
触媒層７は、スパッタリング法等によって形成される。スパッタリング法の場合、形成する膜が極めて薄い場合には島状に成長するという成膜特性を利用することで、島状構造を有するように触媒層７を形成することができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、第２の透光性導電部１６が導電性を有することから、色素増感光電変換体２０と同じセル内に薄膜光電変換体３０を組み込んでも、電荷輸送部９内で余分な電界が発生して触媒層７が剥離等を起こすことが抑制される。したがって、色素増感光電変換体２０と同じセル内に薄膜光電変換体３０を組み込んでも、信頼性の高い触媒層７を得ることができる。
【００６５】
＜封止部材＞
封止部材８は、色素増感光電変換体２０および非晶質半導体層３０ａ等を外部より封止するための枠体であり、例えば、樹脂接着剤または無機接着剤が用いられる。樹脂接着剤としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、フッ素樹脂またはシリコン樹脂等がある。無機接着剤としては、ガラスフリットまたはセラミックス等がある。
【００６６】
封止部材８の高さ（厚み）は、封止される薄膜光電変換体３０、色素増感光電変換体２０、反射防止膜１７および触媒層７により定まる。封止部材８は、例えば、０．０６〜１０００μｍ程度の厚みを有する。
【００６７】
例えば、樹脂材料から成る封止部材８は、第１の透光性導電部３と第２の透光性導電部１１との間に枠状に配置し、その後硬化することによって形成することができる。
【００６８】
このように、薄膜光電変換体３０および色素増感光電変換体２０が封止部材８によって封止される構成を有することにより、光電変換装置は、光照射および高温加熱に対する、高い耐久性および信頼性を有する。したがって、光照射および高温加熱に起因して、光電変換装置から電荷輸送部９が漏出することを有効に抑えることができる。
【００６９】
＜色素増感型光電変換体＞
次に、色素増感光電変換体２０を構成する各構成要素について説明する。
【００７０】
（透光性基板）
透光性基板１０は、透光性導電部１１を支持するものであり、材質および形状は、透光性基板２と同様のものを用いることができる。
【００７１】
（透光性導電部）
透光性導電部１１は、色素増感機構で得られた電流を取り出す役割を有しており、材質および形状は、第１の透光性導電部２と同様のものを用いることができる。
【００７２】
（電荷輸送部）
電荷輸送部９は第２の透光性導電部１６および反射防止膜１７より受け取った電荷を多孔質半導体層１３へ輸送する役割を有するものである。光電変換効率を向上させる観点から、電荷輸送部９には、電荷の輸送特性に優れた、液状電解質もしくはゲル状電解質を用いることが好ましい。
【００７３】
また、電荷輸送部９は、例えば、固体電解質、導電性ポリマー、または有機分子電子輸送剤から成るものであってもよい。固体電解質としてはポリマー電解質等がある。導電性ポリマーとしては、ポリチオフェン、ポリピロール、またはポリフェニレンビニレン等がある。有機分子電子輸送剤としては、フラーレン誘導体、ペンタセン誘導体、ペリレン誘導体、またはトリフェニルジアミン誘導体等がある。
【００７４】
上述した材料から成る電荷輸送部９は、ヨウ素／ヨウ化物塩、臭素／臭化物塩、コバルト錯体、またはフェロシアン化カリウム等を含む。なお、「ヨウ素／ヨウ化物塩」という表記は、電荷輸送部９中においてヨウ素とヨウ化物塩とに可逆的に変化するものであることを示したものである。
【００７５】
電荷輸送部９の厚さは、例えば、０．０１〜５００μｍ程度が好ましい。正極側（非晶質半導体層３０ａ側）と対極側（色素増感型光電変換体２０側）が接してショートするおそれを低減するという観点からは、電荷輸送部９の厚さは０．０１μｍ以上であるのが好ましい。また、電荷輸送部９の抵抗成分を低減することによって光電変換装置１００の光電変換効率を向上するという観点からは、電荷輸送部９の厚さは５００μｍ以下であるのが好ましい。
【００７６】
（多孔質の半導体層）
多孔質半導体層１３は、後述する色素（増感色素）１４を気孔内に担持する役割を有するものである。多孔質半導体層１３は、表面積が大きい形状が好ましい。このような表面積が大きい多孔質半導体層１３の形状としては、例えば、粒状体が集合したもの、または線状体が集合したものがある。上記線状体としては、針状体、チューブ状体、または柱状体等が挙げられる。また、上記粒状体または針状体は、微細粒子もしくは微細線状体とすると、互いの接触面積が大きくなり、多孔質半導体層１３の電気抵抗を小さくすることができ、好ましい。そのような微細粒子の平均粒径もしくは微細線状体の平均線径は５〜５００ｎｍであるのが好適であり、より好ましくは１０〜２００ｎｍがよい。微細粒子の平均粒径もしくは微細線状体の平均線径は、微細化工程が容易であるという観点からは５ｎｍ以上であるのがよい。また、微細粒子の平均粒径もしくは微細線状体の平均線径は、多孔質半導体層１３の電気抵抗を小さくして、光電流を良好に取り出すという観点からは、５００ｎｍ以下であるのが好ましい。
【００７７】
このように、多孔質化した半導体層は、表面積が大きく、色素１４をより多く担持（吸着）することができることから、薄膜光電変換体３０を透過した長波長光をより効率良く吸収して光電変換することができる。このような特性より、多孔質半導体層１３は色素増感光電変換体２０に採用される。
【００７８】
多孔質半導体層１３を構成する材料は、酸化チタン（ＴｉＯ2）が最適であり、他の材料としては、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、インジウム（Ｉｎ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）、バナジウム（Ｖ）、およびタングステン（Ｗ）等の金属元素の少なくとも１種以上の金属酸化物半導体が好ましい。また窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、弗素（Ｆ）、硫黄（Ｓ）、塩素（Ｃｌ）、またはリン（Ｐ）等の非金属元素を１種以上含有していてもよい。上述した材料を用いることが好ましいのは、いずれも電子エネルギーバンドギャップが可視光のエネルギーより大きい２〜５ｅＶの範囲にあるためである。また、多孔質半導体層１３は、電子エネルギー準位においてその伝導帯が色素１４の伝導帯よりも低いｎ型半導体が好ましい。
【００７９】
また、多孔質半導体層１３は、内部に微細な空孔を多数有するｎ型酸化物半導体層等から成ることが好ましく、このときの空孔径は、１０〜４０ｎｍ程度のものが好ましい。このような多孔質半導体層１３は、空孔径が２２ｎｍのときに光電変換効率がピークを示す。
【００８０】
色素１４の浸透及び吸着を良好に行なうことによって光電変換装置１００の光電変換効率を高めるという観点からは、多孔質半導体層１３の空孔径は１０ｎｍ以上であるのが好ましい。また、多孔質半導体層１３の比表面積を大きくし、色素１４の吸着量を高めるという観点からは、多孔質半導体層１３の空孔径は４０ｎｍ以下であるのが好ましい。
【００８１】
また、多孔質半導体層１３の空孔率は、２０〜８０％が好適であり、より好ましくは４０〜６０％である。このような多孔質化により、緻密体である場合と比較して、光作用極層としての表面積を１０００倍以上に高めることができ、光吸収と光電変換と電子伝導とを効率よく行うことができる。
【００８２】
なお、多孔質半導体層１３の空孔率は以下の方法によって求めることができる。まず、ガス吸着測定装置を用いて窒素ガス吸着法によって試料の等温吸着曲線を求め、次に、ＢＪＨ（Barrett-Joyner-Halenda）法、ＣＩ（Chemical Ionization）法、ＤＨ（Dollimore-Heal）法等によって空孔容積を求め、これと試料の粒子密度から求める。
【００８３】
また、多孔質半導体層１３は、酸化物半導体微粒子の焼結体から成ることができる。このとき、多孔質半導体層１３は、酸化物半導体微粒子の平均粒径が透光性基板１０側から触媒層７側へ漸次小さくなるように構成することが好ましい。例えば、酸化物半導体微粒子の平均粒径が異なる２層の積層体から構成されるものがよい。具体的には、透光性基板１０側に平均粒径が大きい酸化物半導体微粒子を構成し、触媒層７側に平均粒径が小さい酸化物半導体微粒子（散乱粒子）を構成する。このような構成を有することにより、平均粒径が大きい多孔質半導体層１３によって光散乱と光反射による光閉じ込め効果が生じ、光電変換効率が向上する。
【００８４】
例えば、平均粒径が小さい酸化物半導体微粒子として、平均粒径が約２０ｎｍのものを使用し、平均粒径が大きい酸化物半導体微粒子として、平均粒径が約２０ｎｍのものと平均粒径が約１８０ｎｍのものとを、それぞれを７０ｗｔ％と３０ｗｔ％の重量比で混合したものを使用すればよい。これらの重量比、平均粒径、それぞれの膜厚を変えることによって、最適な光閉じ込め効果が得られる。また、積層数を２層から３層以上の複数層に増やしたり、これらの境界が生じないように塗布形成したりすることにより、平均粒径を透光性基板１０側から触媒層７側へ漸次小さくなるように形成してもよい。
【００８５】
多孔質半導体層１３の厚さは、例えば、０．１〜５０μｍが好適であり、より好ましくは１〜２０μｍがよい。色素１４の吸着量を高め、光電変換効率を高めるという観点からは、多孔質半導体層１３の厚さは０．１μｍ以上であるのが好ましい。また、光の透過率を高め光が多孔質半導体層１３の内部の色素に入射しやすくするという観点からは、多孔質半導体層１３の厚さは５０μｍ以下であるのが好ましい。
【００８６】
このような多孔質半導体層１３を用いることで、これに色素１４を吸着させてなる色素増感型光電変換体２０は、表面が凹凸状となり、これにより光閉じ込め効果が向上し、光電変換効率をより高めることができる。
【００８７】
また、多孔質半導体層１３と透光性導電部１１の間に、ｎ型酸化物半導体から成る極薄（厚み５μｍ程度）の緻密層を備えることが好ましい。このような緻密層を備えることにより、多孔質半導体層１３と透光性導電部１１との間の逆電流が抑制され、光電変換効率が向上する。
【００８８】
次に、多孔質半導体層１３の製造方法について説明する。
【００８９】
例えば、酸化チタンからなる多孔質半導体層１３は、以下のようにして形成することができる。まず、ＴｉＯ2のアナターゼ粉末にアセチルアセトンを添加した後、脱イオン水とともに混練し、界面活性剤で安定化させた酸化チタンのペーストを作製する。次に、作製したペーストをドクターブレード法やバーコート法等によって、透光性導電層１１の上に一定速度で塗布し、大気中で３００〜６００℃、好適には４００〜５００℃で、１０〜６０分、好適には２０〜４０分加熱処理して燒結することにより形成する。このような製造方法は、簡便であることから好ましい。
【００９０】
また、多孔質半導体層１３は低温成長法によっても形成することができる。低温成長法には、電析法、泳動電着法、水熱合成法等を用いることが好ましい。また、電子輸送特性の向上を目的として行う後処理には、マイクロ波処理、ＣＶＤ法によるプラズマ処理や熱触媒処理等、ＵＶ照射処理等を行うことが好ましい。特に、低温成長法により形成される多孔質半導体層１３は、電析法による多孔質ＺｎＯ層、泳動電着法による多孔質ＴｉＯ2層等からなることが好ましい。
【００９１】
また、多孔質半導体層１３の多孔質体の表面には、ＴｉＣｌ4処理を施すことが好ましい。ＴｉＣｌ4処理には、例えば、まずＴｉＣｌ4溶液に１３時間浸漬し、次に水洗いを行い、その後４５０℃で３０分間焼成するなどの処理を行う。これにより、多孔質半導体層１３中における電子伝導性が向上し、光電変換効率が向上する。
【００９２】
（色素）
色素１４は、波長が６００〜９００ｎｍ程度の長波長側の光を吸収し、励起された電子を多孔質半導体層１３に移動させる役割を有するものである。色素１４としては、例えば、ルテニウム−トリス型の遷移金属錯体、ルテニウム−ビス型の遷移金属錯体、オスミウム−トリス型の遷移金属錯体、オスミウム−ビス型の遷移金属錯体、多核錯体、ルテニウム−シス−ジアクア−ビピリジル錯体、フタロシアニン、ポルフィリン、多環芳香族化合物、または、ローダミンＢ等のキサンテン系色素を用いることが好ましい。
【００９３】
多孔質半導体層１３に効率よく色素１４を吸着させるためには、色素１４に少なくとも１個以上のカルボキシル基、スルホニル基、ヒドロキサム酸基、アルコキシ基、アリール基、またはホスホリル基等を置換基として有することが有効である。ここで、置換基は色素１４自体を多孔質半導体層１３に強固に化学吸着させることができ、励起状態の色素１４から多孔質半導体層１３へ容易に電荷移動できるものであればよい。
【００９４】
多孔質半導体層１３に色素１４を吸着させる方法としては、例えば、多孔質半導体層１３を、色素１４を溶解した溶液に浸漬する方法がある。
【００９５】
このような色素１４を溶解させる溶液の溶媒としては、エタノール等のアルコール類、アセトン等のケトン類、ジエチルエーテル等のエーテル類、またはアセトニトリル等の窒素化合物等を１種または２種以上混合したもの等が挙げられる。また、溶液中の色素１４の濃度は５×１０-5〜２×１０-3ｍｏｌ／ｌ（リットル）程度が好ましい。
【００９６】
多孔質半導体層１３に色素１４を吸着させる際、溶液及び雰囲気の温度条件は特に限定するものではなく、例えば、大気圧下もしくは真空中、室温もしくは加熱条件下で吸着させることができる。色素１４の吸着にかける時間は、色素１４および溶液の種類、溶液の濃度、色素１４および溶液の循環量等により適宜調整することができる。これにより、色素１４を多孔質半導体層１３に吸着させることができる。
【００９７】
次に、色素のエネルギーギャップについて説明する。光照射された色素１４は、光エネルギーを吸収して基底状態から励起状態に遷移する。この際のエネルギーギャップは、ＨＯＭＯとＬＵＭＯのエネルギー差（以下、ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯエネルギーとも記載）に相当する。そして、色素１４の基底エネルギー準位はＨＯＭＯ準位として、励起エネルギー準位はＬＵＭＯ準位として、定性的にみなすことができる。ここでＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital：最高被占軌道）とは電子によって占有されている分子軌道のうち最もエネルギーの高い軌道をいい、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital: 最低空軌道）とは電子によって占有されていない分子軌道のうち最もエネルギーの低い軌道をいう。
【００９８】
例えば、長波長側の光を吸収する色素増感光電変換体２０のＨＯＭＯ−ＬＵＭＯエネルギーは、０．４〜２．４ｅＶを有することが好ましい。
【００９９】
係る場合、薄膜光電変換体３０のバンドギャップエネルギーと比べると、色素増感光電変換体２０のＨＯＭＯ−ＬＵＭＯエネルギーのほうが小さくなる。よって、光電変換装置１００に入射した光のうち、短波長側の光は薄膜光電変換体３０により光電変換され、長波長側の光は色素増感光電変換体２０により光電変換されることとなる。
【０１００】
以上説明したように、本実施の形態によれば、薄膜光電変換体３０と色素増感光電変換体２０との間に反射防止膜１７を備えることにより、薄膜光電変換体３０と色素増感光電変換体２０との境界面に生じる反射が低減され、より多くの光を光電変換装置１００が吸収することができ、高い発電効率を有することができる。
【０１０１】
＜１−３．光発電装置＞
上述した光電変換装置１００を用いて発電した発電電力を、発光装置や照明装置等の各種の負荷へ供給するように光発電装置２００を構成することもできる。図４は、光電変換装置１００を用いて構成した光発電装置２００を、住宅用の光発電装置に適用した例を示した図である。住宅の屋根には、光電変換装置１００を有するモジュールを並べて配線したアレイ２０１が配置されている。光電変換装置１００の発電によりアレイ２０１から取り出された直流電力は、直流開閉器２０２からインバータ装置２０３に与えられ、このインバータ装置２０３にて直流電力が交流に変換される。変換された交流電力は、分電盤２０４から照明装置等の負荷２０５に供給される。また、家庭内の電気系統には、分電盤２０４を介して商用の電力系統２０６からも電力が供給され、夜間など光電変換装置１００から供給される電力が不足した場合には、電力系統２０６からの電力が利用できるように構成される。
【０１０２】
このように光発電装置２００を構成すると、光電変換効率が高い本実施の形態の光電変換装置１００によって発電能力が向上するため、長期間にわたって高い発電効率が得られる。
【実施例】
【０１０３】
上述の光電変換装置１００を以下の方法にて作成した。【０１０４】
はじめに、一主面に第１の透光性導電部３（ＩＴＯ層、厚み３５０ｎｍ、シート抵抗１０Ω／□）が形成されたガラス基板（サイズ１ｃｍ×２ｃｍ）を、透光性基板２として準備した。【０１０５】
次に、プラズマＣＶＤ装置を用いて、第１の透光性導電部３の上に、ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈからなる第１導電型非晶質シリコン半導体層４、ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈからなる真性型非晶質シリコン半導体層５、ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈからなる第２導電型非晶質シリコン半導体層６を、順次連続して真空中で堆積させた。【０１０６】
ＳｉＨ4ガス、Ｂ2Ｈ6ガス（Ｈ2で希釈したもの）を原料ガスとして用い、これらのガスの流量をそれぞれ２．７ｓｃｃｍ、９ｓｃｃｍとして、第１の透光性導電部３の上にｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈを１００Å（０．０１μｍ）の厚みで堆積させることで、第１導電型非晶質シリコン半導体層４を形成した。【０１０７】
ＳｉＨ4ガス、Ｈ2ガスを原料ガスとして用い、これらのガスの流量をそれぞれ５ｓｃｃｍ、２０ｓｃｃｍとして、第１導電型非晶質シリコン半導体層４の上にｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈを６０００Å（０．６μｍ）の厚みで堆積させることで、真性型非晶質シリコン半導体層５を形成した。【０１０８】
ＳｉＨ4ガス、Ｈ2ガス、ＰＨ3ガス（Ｈ2で希釈したもの）を原料ガスとして用い、これらのガスの流量をそれぞれ２．７ｓｃｃｍ、３７ｓｃｃｍ、２．８ｓｃｃｍとして、真性型非晶質シリコン半導体層５の上にｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈを２００Å（０．０２μｍ）の厚みで堆積させることで、第２導電型非晶質シリコン半導体層６を形成した。【０１０９】
なお、ガラス基板の温度は、第１導電型非晶質シリコン半導体層４、真性型非晶質シリコン半導体層５、第２導電型非晶質シリコン半導体層６のいずれの形成の場合にも２００℃とした。【０１１０】
以上により、厚み０．６３μｍ、屈折率３．５である、第１導電型非晶質シリコン半導体層４、真性型非晶質シリコン半導体層５、第２導電型非晶質シリコン半導体層６から成る非晶質半導体層３０ａを形成した。【０１１１】
次に、第２の透光性導電部１６として、屈折率１．９のＩＴＯ層を５０ｎｍの厚みで形成した。プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ4ガス、Ｈ2ガス、Ｂ2Ｈ6ガス（Ｈ2で希釈したもの）、ＣＨ4を原料ガスとして用い、これらのガスの流量をそれぞれ１０ｓｃｃｍ、１０ｓｃｃｍ、２ｓｃｃｍ、１０ｓｃｃｍとして、第２の透光性導電部１６上に、非晶質シリコンカーバイドを１３０Å（０．０１３μｍ）の厚みで堆積させることで、反射防止膜１７を形成した。【０１１２】
第２の透光性導電部１６および反射防止膜１７を成膜する前の光の波長と透過率を測定したとき、薄膜光電変換体３０の光の波長と透過率との関係は、図２のグラフに示す透過率特性であった。一方、第２の透光性導電部１６および反射防止膜１７を成膜した後の光の波長と透過率を測定したとき、薄膜光電変換体３０の光の波長と透過率との関係は、図３のグラフに示す透過率特性となった。すなわち、６００〜１２００ｎｍの波長において薄膜光電変換体３０の透過率は大幅に向上した。なお、透過率は日本分光製紫外可視近赤外分光光度計Ｖ−６００によって測定した。【０１１３】
次に、スパッタリング装置を用いて、反射防止膜１７上にＰｔ層を厚み０．０１μｍとなるよう堆積することで、触媒層７を形成した。このとき、Ｐｔ層は薄いため高抵抗となっており、別途ガラス基板上に同様にして形成したＰｔ層のシート抵抗は測定できなかった。【０１１４】
次に、色素増感型光電変換体２０側の透光性基板１０として、一主面に透光性導電層１１（ＳｎＯ2：Ｆ（ＦＴＯ層）、厚み８００ｎｍ、シート抵抗１０Ω／□）が形成されたガラス基板（サイズ１ｃｍ×２ｃｍ）を準備した。【０１１５】
このガラス基板の透光性導電層１１上に、電子輸送体である二酸化チタン層からなる多孔質半導体層１３を以下の方法により形成した。まず、ＴｉＯ2のアナターゼ粉末にアセチルアセトンを添加した後、脱イオン水とともに混練し、界面活性剤で安定化させた二酸化チタンのペーストを作製した。次に、作製したペーストをドクターブレード法によって、透光性導電層１１上に一定の速度で塗布し、大気中において４５０℃で２０分焼成し、多孔質の二酸化チタン層を形成した。【０１１６】
次に、色素１４としてブラックダイ色素（ソラロニクス社製）、色素１４を溶解させるために用いる溶媒としてアセトニトリルとｔ−ブタノール（容積比で１：１）を用い、色素１４を溶解した溶液に二酸化チタン層を形成したガラス基板を浸漬して、色素１４を二酸化チタン層に担持させた。浸漬した時間は２４時間、そのときのガラス基板の温度は２４℃であった。【０１１７】
次に、透光性基板２の薄膜光電変換体３０等が形成された一主面の外周部と、透光性基板１０の色素増感型光電変換体２０が形成された一主面の外周部とを、熱可塑性接着剤（デュポン社製、商品名「Ｂｙｎｅｌ４１６４」）を介して、貼り合わせて気密に封止することで、フィルム状の封止部材８を形成した。透光性基板２と透光性基板１０の間の間隔（電荷輸送部９の厚みに相当する）は３０μｍであった。このとき、二酸化チタン層に下記の液体電解質を含有させるとともに表面張力で二酸化チタン層表面から液体電解質が盛り上がった状態で透光性基板２と透光性基板１０とを封止部材８を介して貼り合わすことで、電荷輸送部９に電解質が充填する。このようにして、積層型の光電変換装置１００を作製した。電荷輸送部（電解質）９として、沃素（Ｉ2）と沃化リチウム（ＬｉＩ）からなる液体電解質にアセトニトリル溶液とターシャルブチルピリジン（ＴＢＰ）を加えて調製したものを用いた。この積層型の光電変換装置１００について、光電変換効率等の特性を評価した。【０１１８】
得られた積層型の光電変換装置１００は、ＡＭ１．５下、１００ｍＷ／ｃｍ2で比較的高い短絡電流密度１２．０ｍＡ／ｃｍ2、高い開放端電圧（１．４９Ｖ）を示した。曲線因子（ＦＦ：Fill Factor）は０．５７、光電変換効率１０．１９％であった。【０１１９】
以上のように、本実施例においては、高い光電変換効率を実現することができた。
【図１】
2009131220.tif 000003
【図２】
2009131220.tif 000004
【図３】
2009131220.tif 000005
【図４】
2009131220.tif 000006
【国際調査報告】
2009131220.tif 000007
2009131220.tif 000008