(57)【要約】      （修正有）【課題】光電変換素子を破壊することなく、優れた耐久性を有する光電変換装置を提供する。【解決手段】光電変換装置２００において、光電変換素子１００と、電圧変換部１０１と、蓄電部１０２と、負荷部１０３と、電圧モニタ部１０４と、電圧変換部から出力される電圧を蓄電部にのみ印加させる第１状態と、電圧変換部から出力される電圧を蓄電部および負荷部のいずれにも印加させない第２状態とを切り替えるスイッチ手段１０５と、電圧モニタ部によってモニタされる蓄電部の電圧が蓄電部の満充電電圧に達した場合には、スイッチ手段を第２状態に切り替えて蓄電部を放電させ、負荷部に電圧を印加させるように制御し、電圧モニタ部によってモニタされる蓄電部の電圧が蓄電部の満充電電圧未満になった場合には、スイッチ手段を第１状態に切り替えて蓄電部を充電させるように制御する制御部１０６とを備える。【選択図】図１
2018038189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子と、
前記光電変換素子から出力される電圧を昇圧させる電圧変換部と、
前記電圧変換部から出力される電圧まで充電させることが可能な蓄電部と、
前記蓄電部の電圧を印加させるための負荷部と、
前記蓄電部の電圧をモニタする電圧モニタ部と、
前記電圧変換部から出力される電圧を前記蓄電部にのみ印加させる第１状態と、前記電圧変換部から出力される電圧を前記蓄電部および前記負荷部のいずれにも印加させない第２状態とを切り替えるスイッチ手段と、
前記電圧モニタ部によってモニタされる前記蓄電部の電圧が前記蓄電部の満充電電圧に達した場合には、前記スイッチ手段を前記第２状態に切り替えて前記蓄電部を放電させ、前記負荷部に電圧を印加させるように制御し、前記電圧モニタ部によってモニタされる前記蓄電部の電圧が前記蓄電部の満充電電圧未満になった場合には、前記スイッチ手段を前記第１状態に切り替えて前記蓄電部を充電させるように制御する制御部とを備えており、
前記光電変換素子が、少なくとも１つの光電変換セルを有し、
前記光電変換セルが、
電極基板と、
前記電極基板に対向する対向基板と、
前記電極基板又は前記対向基板上に設けられる酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層に担持される色素と、
前記電極基板及び前記対向基板の間に配置され、酸化還元対を含む電解質とを有する、光電変換装置。
【請求項２】
前記スイッチ手段が、
前記電圧変換部から出力される電圧を前記蓄電部に印加させることが可能な第１オン状態と、前記電圧変換部から出力される電圧を前記蓄電部及び前記負荷部のいずれにも印加させない第１オフ状態とを切り替えることが可能な第１スイッチ素子と、
前記電圧変換部から出力される電圧が前記負荷部に印加されない第２オフ状態と、前記蓄電部の電圧が前記負荷部に印加される第２オン状態とを切り替える第２スイッチ素子とを有し、
前記制御部が、前記電圧モニタ部によってモニタされる前記蓄電部の電圧が前記蓄電部の満充電電圧に達した場合には、前記第１スイッチ素子を前記第１オフ状態に制御するとともに前記第２スイッチ素子を前記第２オン状態に制御することによって前記第１状態に切り替えて前記蓄電部を充電させ、前記電圧モニタ部によってモニタされる前記蓄電部の電圧が前記蓄電部の満充電電圧未満になった場合には、前記第１スイッチ素子を前記第１オン状態に制御するとともに前記第２スイッチ素子を前記第２オフ状態に制御することによって前記第２状態に切り替えて前記蓄電部を放電させて前記負荷部に電圧を印加させるように制御する、請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記第１スイッチ素子がｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、前記第２スイッチ素子がｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴである、請求項２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、光電変換素子及び蓄電部を有する光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
色素を用いた光電変換素子は一般に、電極基板と、電極基板に対向する対向基板と、電極基板又は対向基板上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、電極基板と対向基板とを接合させる環状の封止部と、電極基板、対向基板及び封止部によって包囲されるセル空間に配置され、ヨウ素／ヨウ化物イオンなどの酸化還元対を含有する電解質とを有する光電変換セルを備えている。この光電変換素子は一般に外部の負荷回路や二次電池などの蓄電部に接続されて使用される。つまり、光電変換素子で発電された電力は、外部の負荷回路において消費されたり蓄電部で蓄積されたりする。
【０００４】
しかし、外部の負荷回路が光電変換素子の発電する電力で動作していない場合や、蓄電部が満充電の状態である場合、この電力の消費や蓄積が長時間にわたって行われない。つまり、光電変換素子が長時間にわたって開回路の状態となる。この場合、光電変換素子においては、光照射がされたまま高い電圧が発生した状態が長時間にわたって続くことになり、色素の光励起によって発生した電子が酸化物半導体層の伝導帯にチャージされるが、開回路の状態が長時間にわたって継続するため電子は酸化物半導体層から電解質に移動し、その結果、ヨウ素の還元反応が進行してしまい、電解質中のヨウ素及びヨウ化物イオンの比率が変化して発電性能が劣化する。
【０００５】
そこで、光電変換素子が長時間にわたって開回路の状態にならないようにするために、光電変換素子と、光電変換素子から出力された電圧を充電することが可能な蓄電部とを接続した回路において、光電変換素子の劣化抑制制御装置を設けることが提案されている（下記特許文献１参照）。この劣化抑制制御装置は、光電変換素子からの電流を検出する電流検出部と、光電変換素子から出力される電圧を検出する電圧検出部とを有しており、電流検出部で検出された電流と、電圧検出部で検出された電圧とに基づいて、短絡部によって光電変換素子の正負極間を接続させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５６１８１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１に記載の劣化抑制制御装置は、以下に示す課題を有していた。
【０００８】
すなわち、上記特許文献１に記載の劣化抑制制御装置は、例えば電流検出部で検出された電流が十分に小さくなると、短絡部によって光電変換素子の正負極間を接続させる。このため、光電変換素子に過大な電流が流れ、光電変換素子が破壊されるおそれがある。
【０００９】
このため、光電変換素子と、光電変換素子から出力された電圧を充電することが可能な蓄電部とを接続した回路において、光電変換素子を破壊することなく、優れた耐久性を有する光電変換装置が求められていた。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、光電変換素子を破壊することなく、優れた耐久性を有す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】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は、光電変換素子と、前記光電変換素子から出力される電圧を昇圧させる電圧変換部と、前記電圧変換部から出力される電圧まで充電させることが可能な蓄電部と、前記蓄電部に並列に接続され、前記蓄電部の電圧を印加させるための負荷部と、前記蓄電部の電圧をモニタする電圧モニタ部と、前記電圧変換部から出力される電圧を前記蓄電部にのみ印加させる第１状態と、前記電圧変換部から出力される電圧を前記蓄電部および前記負荷部のいずれにも印加させない第２状態とを切り替えるスイッチ手段と、前記電圧モニタ部によってモニタされる前記蓄電部の電圧が前記蓄電部の満充電電圧に達した場合には、前記スイッチ手段を前記第２状態に切り替えて前記蓄電部を放電させて前記負荷部に電圧を印加させるように制御し、前記電圧モニタ部によってモニタされる前記蓄電部の電圧が前記蓄電部の満充電電圧未満になった場合には、前記スイッチ手段を前記第１状態に切り替えて前記蓄電部を充電させるように制御する制御部とを備えており、前記光電変換素子が、少なくとも１つの光電変換セルを有し、前記光電変換セルが、電極基板と、前記電極基板に対向する対向基板と、前記電極基板又は前記対向基板上に設けられる酸化物半導体層と、前記酸化物半導体層に担持される色素と、前記電極基板及び前記対向基板の間に配置され、酸化還元対を含む電解質とを有する、光電変換装置である。
【００１２】
この光電変換装置によれば、光電変換素子に光が照射されると、光電変換素子で発電が行われる。すると、光電変換素子から出力された電圧が電圧変換部で昇圧される。このとき、電圧モニタ部によってモニタされる蓄電部の電圧が蓄電部の満充電電圧未満である場合には、スイッチ手段が、制御部によって、電圧変換部から出力される電圧を蓄電部にのみ印加させる第１状態に切り替えて蓄電部を充電させるように制御される。そして、電圧モニタ部によってモニタされる蓄電部の電圧が蓄電部の満充電電圧に達した場合には、スイッチ手段が、制御部によってただちに、電圧変換部から出力される電圧を蓄電部および負荷部のいずれにも印加させない第２状態に切り替えて蓄電部を放電させて負荷部に電圧を印加させるように制御される。そして、電圧モニタ部によってモニタされる蓄電部の電圧が蓄電部の満充電電圧未満となった場合には、スイッチ手段が、制御部によってただちに、電圧変換部から出力される電圧を蓄電部にのみ印加させる第１状態に切り替えて蓄電部を充電させるように制御される。こうして、光電変換素子が長時間にわたって開回路の状態になることが十分に抑制される。このため、色素の光励起によって発生した電子が酸化物半導体層の伝導帯にチャージされた後、電子が酸化物半導体層から電解質に移動して酸化還元対中の酸化剤の還元反応を進行することが十分に抑制され、その結果、電解質中の酸化還元対の比率が変化することが十分に抑制され、光電変換素子の耐久性が向上する。また、本発明の光電変換装置によれば、スイッチ手段が、制御部によって、電圧変換部から出力される電圧を蓄電部にのみ印加させる第１状態に切り替えて蓄電部を充電させるように制御される場合でも、制御部によって、電圧変換部から出力される電圧を蓄電部および負荷部のいずれにも印加させない第２状態に切り替えて蓄電部を放電させ、負荷部に電圧を印加させるように制御された場合でも、光電変換素子は短絡されないので、光電変換素子に過大な電流が流されることが十分に抑制される。従って、本発明の光電変換装置によれば、光電変換素子を破壊することなく、優れた耐久性を有することが可能となる。
【００１３】
上記光電変換装置においては、具体的には、前記スイッチ手段が、前記電圧変換部から出力される電圧を前記蓄電部に印加させることが可能な第１オン状態と、前記電圧変換部から出力される電圧を前記蓄電部及び前記負荷部のいずれにも印加させない第１オフ状態とを切り替えることが可能な第１スイッチ素子と、前記電圧変換部から出力される電圧が前記負荷部に印加されない第２オフ状態と、前記蓄電部の電圧が前記負荷部に印加される第２オン状態とを切り替える第２スイッチ素子とを有し、前記制御部が、前記電圧モニタ部によってモニタされる前記蓄電部の電圧が前記蓄電部の満充電電圧に達した場合には、前記第１スイッチ素子を前記第１オフ状態に制御するとともに前記第２スイッチ素子を前記第２オン状態に制御することによって前記第１状態に切り替えて前記蓄電部を充電させ、前記電圧モニタ部によってモニタされる前記蓄電部の電圧が前記蓄電部の満充電電圧未満になった場合には、前記第１スイッチ素子を前記第１オン状態に制御するとともに前記第２スイッチ素子を前記第２オフ状態に制御することによって前記第２状態に切り替えて前記蓄電部を放電させて前記負荷部に電圧を印加させるように制御する。
【００１４】
上記光電変換装置においては、前記第１スイッチ素子がｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）であり、前記第２スイッチ素子がｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴであることが好ましい。
【００１５】
この場合、第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子における消費電力が十分に小さいため、光電変換装置全体における消費電力を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光電変換素子を破壊することなく、優れた耐久性を有する光電変換装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の光電変換装置の一実施形態を示す回路図である。
【図２】図１の光電変換素子の一例を示す断面図である。
【図３】図２の光電変換素子の一部を示す平面図である。
【図４】図２の光電変換素子における透明導電層のパターンを示す平面図である。
【図５】バックシートを固定するための連結部及び酸化物半導体層を形成した導電性基板を示す平面図である。
【図６】本発明の光電変換装置の他の実施形態を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の光電変換装置の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の光電変換装置の好適な実施形態を示す回路図であり、（ａ）は光電変換素子に光が照射されない状態、（ｂ）は光電変換素子に光が照射されている状態であって蓄電部が充電されている状態、（ｃ）は光電変換素子に光が照射されている状態であって蓄電部が放電されている状態を示す。
【００１９】
図１の（ａ）に示すように、光電変換装置２００は、光電変換素子１００と、光電変換素子１００から出力される電圧を昇圧させる電圧変換部１０１と、電圧変換部１０１から出力される電圧まで充電させることが可能な蓄電部１０２と、蓄電部１０２に並列に接続され、蓄電部１０２の電圧を印加させるための負荷部１０３と、蓄電部１０２の電圧をモニタする電圧モニタ部１０４と、電圧変換部１０１から出力される電圧を蓄電部１０２にのみ印加させる第１状態と、電圧変換部１０１から出力される電圧を蓄電部１０２および負荷部１０３のいずれにも印加させない第２状態とを切り替えるスイッチ手段１０５と、電圧モニタ部１０４によってモニタされる蓄電部１０２の電圧が蓄電部１０２の満充電電圧に達した場合には、スイッチ手段１０５を第２状態に切り替えて蓄電部１０２を放電させ、負荷部１０３に電圧を印加させるように制御し、電圧モニタ部１０４によってモニタされる蓄電部１０２の電圧が蓄電部１０２の満充電電圧未満になった場合には、スイッチ手段１０５を第１状態に切り替えて蓄電部１０２を充電させるように制御する制御部１０６とを備えている。
【００２０】
電圧変換部１０１は、光電変換素子１００から出力される電圧を昇圧させるものであればよく、電圧変換部１０１としては、例えばＤＣ／ＤＣコンバータが用いられる。
【００２１】
蓄電部１０２は、電圧変換部１０１で昇圧された電圧まで充電させることができるものであればよく、蓄電部１０２としては、例えば二次電池又はコンデンサなどを用いることができる。なお、蓄電部１０２の満充電電圧は、電圧変換部１０１から出力される電圧と同一またはそれ以下である。
【００２２】
負荷部１０３は、電力を消費するものであればよく、負荷部１０３としては、例えば抵抗素子が挙げられる。
【００２３】
電圧モニタ部１０４は、蓄電部１０２の電圧をモニタできるものであればよく、電圧モニタ部１０４としては、例えば電圧監視ＩＣなどを用いることができる、
【００２４】
スイッチ手段１０５は、具体的には、第１スイッチ素子１０５ａと、第２スイッチ素子１０５ｂとで構成されている。本実施形態では、第１スイッチ素子１０５ａがｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴで構成され、第２スイッチ素子１０５ｂがｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴで構成される。ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴは、ｎ型半導体基板の表面の一部の領域上に酸化シリコンなどの酸化物膜を介して電極が形成され、その一部の領域の両側にｐ型の領域を設け、それぞれの上に電極を形成したものである。ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴは、ｐ型半導体基板の表面の一部の領域上に酸化シリコンなどの酸化物膜を介して電極が形成され、その一部の領域の両側にｎ型の領域を設け、それぞれの上に電極を形成したものである。なお、ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ及びｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴのいずれにおいても、酸化物膜上の電極がゲート電極であり、その両側の電極がそれぞれソース電極及びドレイン電極である。
【００２５】
第１スイッチ素子１０５ａは、電圧変換部１０１から出力される電圧を蓄電部１０２及び負荷部１０３のいずれにも印加させることが可能な第１オン状態と、電圧変換部１０１から出力される電圧を蓄電部１０２及び負荷部１０３のいずれにも印加させない第１オフ状態とを切り替えることが可能となっている。具体的には、制御部１０６より、第１スイッチ素子１０５ａのゲート（Ｇ）に低い電位が付与されると、第１スイッチ素子１０５ａはｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴなので、ソース（Ｓ）からドレイン（Ｄ）に電流が流れるようになり、第１スイッチ素子１０５ａは、電圧変換部１０１から出力される電圧を蓄電部１０２及び負荷部１０３のいずれにも印加させることが可能な第１オン状態となる。
一方、制御部１０６より、第１スイッチ素子１０５ａのゲート（Ｇ）に高い電位が付与されると、第１スイッチ素子１０５ａはｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴなので、ソース（Ｓ）からドレイン（Ｄ）に電流が流れず、第１スイッチ素子１０５ａは、電圧変換部１０１から出力される電圧を蓄電部１０２及び負荷部１０３のいずれにも印加させない第１オフ状態となる。
【００２６】
第２スイッチ素子１０５ｂは、電圧変換部１０１から出力される電圧が負荷部１０３に印加されない第２オフ状態と、蓄電部１０２の電圧が負荷部１０３に印加される第２オン状態とを切り替える。具体的には、制御部１０６より、第２スイッチ素子１０５ｂのゲート（Ｇ）に低い電位が付与されると、第２スイッチ素子１０５ｂはｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴなので、ソース（Ｓ）からドレイン（Ｄ）に電流が流れず、第２スイッチ素子１０５ｂは、電圧変換部１０１から出力される電圧が負荷部１０３に印加されない第２オフ状態となる。
一方、制御部１０６より、第２スイッチ素子１０５ｂのゲート（Ｇ）に高い電位が付与されると、第２スイッチ素子１０５ｂはｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴなので、ソース（Ｓ）からドレイン（Ｄ）に電流が流れるようになり、第２スイッチ素子１０５ｂは、蓄電部１０２の電圧が負荷部１０３に印加される第２オン状態となる。
【００２７】
ここで、制御部１０６は、電圧モニタ部１０４によってモニタされる蓄電部１０２の電圧が蓄電部１０２の満充電電圧に達した場合には、第１スイッチ素子１０５ａを第１オフ状態に制御するとともに第２スイッチ素子１０５ｂを第２オン状態に制御することによって第２状態に切り替えて蓄電部１０２を放電させて負荷部１０３に電圧を印加させる。具体的には、制御部１０６から、第１スイッチ素子１０５ａ及び第２スイッチ素子１０５ｂのゲート（Ｇ）に同一の高い電位が付与されることによって第１スイッチ素子１０５ａが第１オフ状態に制御されるとともに、第２スイッチ素子１０５ｂが第２オン状態に制御される。
【００２８】
一方、電圧モニタ部１０４によってモニタされる蓄電部１０２の電圧が蓄電部１０２の満充電電圧未満になった場合には、第１スイッチ素子１０５ａを第１オン状態に制御するとともに第２スイッチ素子１０５ｂを第２オフ状態に制御することによって第１状態に切り替えて蓄電部１０２を充電させるように制御する。具体的には、制御部１０６から、第１スイッチ素子１０５ａ及び第２スイッチ素子１０５ｂのゲート（Ｇ）に同一の低い電位が付与されることによって第１スイッチ素子１０５ａが第１オン状態に制御されるとともに、第２スイッチ素子１０５ｂが第２オフ状態に制御される。
【００２９】
図２は、図１の光電変換素子の一例を示す切断面端面図、図３は、図２の光電変換素子の一部を示す平面図、図４は、図２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５は、バックシートを固定するための連結部及び酸化物半導体層を形成した電極基板を示す平面図である。
【００３０】
図２に示すように、光電変換素子１００は、複数（図１では４つ）の光電変換セル（以下、「セル」と呼ぶことがある）５０と、セル５０のうち光入射面５０ａと反対側の面を覆うように設けられるバックシート８０とを有している。図３に示すように、複数のセル５０は配線材６０Ｐによって直列に接続されている。以下、説明の便宜上、光電変換素子１００における４つのセル５０をセル５０Ａ〜５０Ｄと呼ぶことがある。
【００３１】
図２に示すように、複数のセル５０の各々は、電極基板１０と、電極基板１０に対向する対向基板２０と、電極基板１０の上に設けられる酸化物半導体層１３と、酸化物半導体層１３に担持される色素と、電極基板１０及び対向基板２０を接合させる環状の封止部３０Ａと、電極基板１０、対向基板２０及び環状の封止部３０Ａによって形成されるセル空間内に配置され、酸化還元対を含む電解質４０とを備えている。
【００３２】
対向基板２０は、導電性基板２１と、導電性基板２１の電極基板１０側に設けられて触媒反応を促進する触媒層２２とを備えている。
【００３３】
図２および図３に示すように、電極基板１０は、透明基板１１と、透明基板１１の上に設けられる透明導電層１２と、透明基板１１の上に設けられる絶縁材３３と、透明導電層１２上に設けられる接続端子１６とを有する。透明基板１１は、セル５０Ａ〜５０Ｄの共通の透明基板として使用されている。
【００３４】
図２および図３に示すように、透明導電層１２は、互いに絶縁された状態で設けられる透明導電層１２Ａ〜１２Ｆで構成されている。すなわち、透明導電層１２Ａ〜１２Ｆは互いに溝９０を介在させて配置されている。ここで、透明導電層１２Ａ〜１２Ｄはそれぞれ複数のセル５０Ａ〜５０Ｄの透明導電層１２を構成している。透明導電層１２Ｆは、バックシート８０の周縁部８０ａを固定するための環状の透明導電層１２である（図１参照）。
【００３５】
図４に示すように、透明導電層１２Ａ〜１２Ｄはいずれも、側縁部１２ｂを有する四角形状の本体部１２ａと、本体部１２ａの側縁部１２ｂから側方に突出する突出部１２ｃとを有している。
【００３６】
図３に示すように、透明導電層１２Ａ〜１２Ｄのうち透明導電層１２Ｃの突出部１２ｃは、セル５０Ａ〜５０Ｄの配列方向Ｘに対して側方に張り出す張出し部１２ｄと、張出し部１２ｄから延びて、隣りのセル５０Ｄの本体部１２ａに溝９０を介して対向する対向部１２ｅとを有している。
【００３７】
セル５０Ｂにおいても、透明導電層１２Ｂの突出部１２ｃは、張出し部１２ｄと対向部１２ｅとを有している。またセル５０Ａにおいても、透明導電層１２Ａの突出部１２ｃは、張出し部１２ｄと対向部１２ｅとを有している。
【００３８】
なお、セル５０Ｄは、既にセル５０Ｃと接続されており、他に接続されるべきセル５０が存在しない。このため、セル５０Ｄにおいて、透明導電層１２Ｄの突出部１２ｃは対向部１２ｅを有していない。すなわち透明導電層１２Ｄの突出部１２ｃは張出し部１２ｄのみで構成される。
【００３９】
但し、透明導電層１２Ｄは、光電変換素子１００で発生した電流を外部に取り出すための第１電流取出し部１２ｆと、第１電流取出し部１２ｆと本体部１２ａとを接続し、透明導電層１２Ａ〜１２Ｃの側縁部１２ｂに沿って延びる接続部１２ｇとをさらに有している。第１電流取出し部１２ｆは、セル５０Ａの近傍であって透明導電層１２Ａに対して透明導電層１２Ｂと反対側に配置されている。
【００４０】
一方、透明導電層１２Ｅも、光電変換素子１００で発生した電流を外部に取り出すための第２電流取出し部１２ｈを有しており、第２電流取出し部１２ｈは、セル５０Ａの近傍であって透明導電層１２Ａに対して透明導電層１２Ｂと反対側に配置されている。そして、第１電流取出し部１２ｆおよび第２電流取出し部１２ｈは、セル５０Ａの近傍において溝９０を介して隣り合うように配置されている。
【００４１】
また、透明導電層１２Ａ〜１２Ｃの各突出部１２ｃおよび透明導電層１２Ｅの上には、接続端子１６が設けられている。各接続端子１６は、配線材６０Ｐと接続され、封止部３０Ａの外側に設けられる配線材接続部１６Ａと、封止部３０Ａの外側で配線材接続部１６Ａに接続される配線材非接続部１６Ｂとを有する。
【００４２】
一方、図２に示すように、電極基板１０のうちの封止部３０Ａ側には４本の配線材６０Ｐ（以下、それぞれ配線材６０Ｐ１〜６０Ｐ４と呼ぶことがある）が設けられている。そして、配線材６０Ｐ１の一端はセル５０Ａの導電性基板２１に接続され、配線材６０Ｐ１の他端は、透明導電層１２Ｅ上の接続端子１６の配線材接続部１６Ａに接続されている。同様に、配線材６０Ｐ２の一端はセル５０Ｂの導電性基板２１に接続され、配線材６０Ｐ２の他端は、透明導電層１２Ａ上の接続端子１６の配線材接続部１６Ａに接続されている。配線材６０Ｐ３の一端はセル５０Ｃの導電性基板２１に接続され、配線材６０Ｐ３の他端は、透明導電層１２Ｂ上の接続端子１６の配線材接続部１６Ａに接続されている。配線材６０Ｐ４の一端はセル５０Ｄの導電性基板２１に接続され、配線材６０Ｐ４の他端は、透明導電層１２Ｃ上の接続端子１６の配線材接続部１６Ａに接続されている。
【００４３】
また第１電流取出し部１２ｆ及び第２電流取出し部１２ｈ上にはそれぞれ、外部接続端子１８ａ，１８ｂが設けられている。
【００４４】
図１に示すように、封止部３０Ａは、樹脂を含んでおり、電極基板１０と対向基板２０との間に設けられる環状の第１封止部３１Ａと、第１封止部３１Ａと重なるように設けられ、第１封止部３１Ａと共に対向基板２０の縁部２０ａを挟持する第２封止部３２Ａとを有している。隣り合う２つのセル５０の封止部３０Ａ同士は互いに一体化されている。
【００４５】
また図１に示すように、第１封止部３１Ａと溝９０との間には、隣り合う透明導電層１２Ａ〜１２Ｆ同士間の溝９０に入り込み且つ隣り合う透明導電層１２にまたがるように絶縁材３３が設けられている。詳しく述べると、絶縁材３３は、溝９０のうち透明導電層１２の本体部１２ａの縁部に沿って形成される溝９０に入り込むとともに、溝９０を形成している本体部１２ａの縁部をも覆っている。
【００４６】
図１に示すように、電極基板１０の上にはバックシート８０が設けられている。バックシート８０は、耐候性層と、金属層とを含む積層体を含む。バックシート８０の周縁部８０ａは、連結部１４を介して透明導電層１２のうち透明導電層１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆと接続されている。
【００４７】
また透明導電層１２Ｄにおいては、本体部１２ａ、接続部１２ｇおよび電流取出し部１２ｆを通るように、透明導電層１２Ｄよりも低い抵抗を有する集電配線１７が延びている。
【００４８】
なお、図３に示すように、各セル５０Ａ〜５０Ｄの封止部３０Ａにはそれぞれ、バイパスダイオード７０Ａ〜７０Ｄが設置されている。一方、配線材６０Ｐ１とバイパスダイオード７０Ａとが配線材６０Ｑ（６０Ｑ１）によって接続され、バイパスダイオード７０Ａとバイパスダイオード７０Ｂとが配線材６０Ｑ（６０Ｑ２）によって接続され、バイパスダイオード７０Ｂとバイパスダイオード７０Ｃとが配線材６０Ｑ（６０Ｑ３）によって接続され、バイパスダイオード７０Ｃとバイパスダイオード７０Ｄとが配線材６０Ｑ（６０Ｑ４）によって接続されている。そして、配線材６０Ｑ２は配線材６０Ｐ２に接続され、配線材６０Ｑ３は配線材６０Ｐ３に接続され、配線材６０Ｑ４は配線材６０Ｐ４に接続されている。またバイパスダイオード７０Ｄは配線材６０Ｒを介してセル５０Ｄの透明導電層１２Ｄの突出部１２ｄに接続されている。従って、バイパスダイオード７０Ａ〜７０Ｄはそれぞれセル５０Ａ〜５０Ｄに対して並列に接続されている。
【００４９】
上述した光電変換装置２００によれば、光電変換素子１００に光が照射されると、光電変換素子１００で発電が行われる。すると、光電変換素子１００から出力された電圧が電圧変換部１０１で昇圧される。このとき、電圧モニタ部１０４によってモニタされる蓄電部１０２の電圧が蓄電部１０２の満充電電圧未満である場合には、スイッチ手段１０５が、制御部１０６によって、電圧変換部１０１から出力される電圧を蓄電部１０２にのみ印加させる第１状態に切り替えて蓄電部１０２を充電させるように制御される（図１の（ｂ）参照）。具体的には、第１スイッチ素子１０５ａが、電圧変換部１０１から出力される電圧を蓄電部１０２及び負荷部１０３のいずれにも印加させることが可能な第１オン状態に制御されるとともに、第２スイッチ素子１０５ｂが、電圧変換部１０１から出力される電圧が負荷部１０３に印加されない第２オフ状態に制御されることによって第１状態に切り替えて蓄電部１０２を充電させるようにスイッチ手段１０５が制御される。
【００５０】
そして、電圧モニタ部１０４によってモニタされる蓄電部１０２の電圧が蓄電部１０２の満充電電圧に達した場合には、スイッチ手段１０５が、制御部１０６によってただちに、電圧変換部１０１から出力される電圧を蓄電部１０２および負荷部１０３のいずれにも印加させない第２状態に切り替えられ、蓄電部１０２を放電させて負荷部１０３に電圧を印加させるように制御される（図１の（ｃ）参照）。具体的には、第１スイッチ素子１０５ａが、電圧変換部１０１から出力される電圧を蓄電部１０２及び負荷部１０３のいずれにも印加させない第１オフ状態に制御されるとともに、第２スイッチ素子１０５ｂが、蓄電部１０２の電圧が負荷部１０３に印加される第２オン状態に制御されることによって第１状態に切り替えて蓄電部１０２を充電させるようにスイッチ手段１０５が制御される。この場合、蓄電部１０２と負荷部１０３とが並列に接続されているので、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを結ぶ閉回路において、蓄電部１０２の電圧が負荷部１０３に印加されることになる。すなわち、蓄電部１０２は放電されることになる。
【００５１】
そして、電圧モニタ部１０４によってモニタされる蓄電部１０２の電圧が蓄電部１０２の満充電電圧未満となった場合には、スイッチ手段１０５が、制御部１０６によってただちに、電圧変換部１０１から出力される電圧を蓄電部１０２にのみ印加させる第１状態に切り替えて蓄電部１０２を充電させるように制御される。
【００５２】
こうして、光電変換素子１００が長時間にわたって開回路の状態になることが十分に抑制される。このため、色素の光励起によって発生した電子が酸化物半導体層１３の伝導帯にチャージされた後、電子が酸化物半導体層１３から電解質４０に移動して酸化還元対中の酸化剤の還元反応を進行することが十分に抑制され、その結果、電解質４０中の酸化還元対の比率が変化することが十分に抑制され、光電変換素子１００の耐久性が向上する。また、光電変換装置２００によれば、スイッチ手段１０５が、制御部１０６によって、電圧変換部１０１から出力される電圧を蓄電部１０２にのみ印加させる第１状態に切り替えて蓄電部１０２を充電させるように制御される場合でも、制御部１０６によって、電圧変換部１０１から出力される電圧を蓄電部１０２および負荷部１０３のいずれにも印加させない第２状態に切り替えて蓄電部１０２を放電させて負荷部１０３に電圧を印加させるように制御される場合でも、光電変換素子１００は短絡されないので、光電変換素子１００に過大な電流が流されることが十分に抑制される。従って、光電変換装置２００によれば、光電変換素子１００を破壊することなく、優れた耐久性を有することが可能となる。
【００５３】
また、光電変換装置２００においては、第１スイッチ素子１０５ａがｐ型ＭＯＳＦＥＴであり、第２スイッチ素子１０５ｂがｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、第１スイッチ素子１０５ａ及び第２スイッチ素子１０５ｂにおける消費電力が十分に小さいため、光電変換装置２００全体における消費電力を小さくすることができる。
【００５４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、光電変換素子１００が複数のセル５０を有しているが、光電変換素子１００はセル５０を１つのみ有していてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、第１スイッチ素子１０５ａ及び第２スイッチ素子１０５ｂは、ＭＯＳＦＥＴの代わりに、接合型ＦＥＴなどの他のＦＥＴで構成されてもよい。
【００５６】
さらに、上記実施形態では、スイッチ手段１０５として、第１スイッチ素子１０５ａ及び第２スイッチ素子１０５ｂが用いられているが、図６に示す光電変換装置３００のように、スイッチ手段１０５に代えて、スイッチ手段３０５が用いられてもよい。スイッチ手段３０５は、制御部１０６によって、点Ａと点Ａ１とを導通させる状態と、点Ａと点Ａ２とを導通させる状態とを切り替えるものである。図６において、（ａ）は光電変換素子１００に光が照射された状態で蓄電部１０２が充電されている状態を示し、（ｂ）は光電変換素子１００に光が照射された状態で蓄電部１０２が放電されている状態を示している。電圧モニタ部１０４によってモニタされる蓄電部１０２の電圧が蓄電部１０２の満充電電圧に達した場合には、スイッチ手段３０５が第２状態（すなわち点Ａと点Ａ１とを導通させる状態）に切り替えて蓄電部１０２を放電させ、負荷部１０３に電圧を印加させるように制御され、電圧モニタ部１０４によってモニタされる蓄電部１０２の電圧が蓄電部１０２の満充電電圧未満になった場合には、スイッチ手段３０５が第１状態（すなわち点Ａと点Ａ２とを導通させる状態）に切り替えて蓄電部１０２を充電させるように制御される。この場合でも、光電変換素子１００が開回路の状態になることが十分に抑制される。その結果、色素の光励起によって発生した電子が酸化物半導体層１３の伝導帯にチャージされることが十分に抑制され、その結果、電解質４０中の酸化還元対の比率が変化することが十分に抑制され、光電変換素子１００の耐久性が向上する。また、光電変換装置３００によれば、スイッチ手段３０５が、制御部１０６によって、電圧変換部１０１から出力される電圧を蓄電部１０２にのみ印加させる第１状態に切り替えて蓄電部１０２を充電させるように制御される場合でも、制御部１０６によって、電圧変換部１０１から出力される電圧を蓄電部１０２および負荷部１０３のいずれにも印加させない第２状態に切り替えて蓄電部１０２を放電させ、負荷部１０３に電圧を印加させるように制御される場合でも、光電変換素子１００は短絡されないので、光電変換素子１００に過大な電流が流されることが十分に抑制される。従って、光電変換装置３００によれば、光電変換素子１００を破壊することなく、優れた耐久性を有することが可能となる。なお、スイッチ手段３０５としては、例えば２入力１出力マルチプレクサロードスイッチを用いることができる。
【００５７】
また上記実施形態では、光電変換素子１００において、第２封止部３２Ａが第１封止部３１Ａに接着されているが、第２封止部３２Ａは第１封止部３１Ａに接着されていなくてもよい。
【００５８】
さらに上記実施形態では、光電変換素子１００において、封止部３０Ａが第１封止部３１Ａと第２封止部３２Ａとで構成されているが、第２封止部３２Ａは省略されてもよい。
【００５９】
さらに上記実施形態では、光電変換素子１００において、透明導電層１２に溝９０が形成され、絶縁材３３が溝９０に入り込んでいるが、絶縁材３３は必ずしも溝９０に入り込んでいる必要はなく、透明導電層１２に溝９０が形成されている必要もない。例えば光電変換素子１００が１つの光電変換セルのみを有する場合、透明導電層１２に溝９０を形成する必要はない。この場合、絶縁材３３は、溝９０に入り込まないことになる。
【００６０】
また上記実施形態では、光電変換素子１００において、バックシート８０と透明導電層１２とが、連結部１４を介して接着されているが、バックシート８０と透明導電層１２とは、必ずしも連結部１４を介して接着されている必要はない。
【００６１】
また、上記実施形態では、光電変換素子１００がバックシート８０を有しているが、光電変換素子１００は必ずしもバックシート８０を有していなくてもよい。
【００６２】
さらに、上記実施形態では、対向基板２０が導電性基板２１と触媒層２２とで構成されているが、対向基板２０が絶縁性基板で構成されてもよい。但し、この場合には、酸化半導体層１３の上に対極が設けられることになる。また、酸化半導体層１３と対極との間には多孔性絶縁層が設けられる。多孔質絶縁層は、主として電解質４０を内部に含浸させるためのものである。このような多孔質絶縁層としては、例えば酸化物の焼成体を用いることができる。なお、多孔質絶縁層は、酸化物半導体層１３を囲むように、電極基板１０と対極との間に設けられてもよい。
【００６３】
さらに上記実施形態では、光電変換素子１００において、複数のセル５０が配線材６０Ｐによって直列接続されているが、並列接続されていてもよい。
【実施例】
【００６４】
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。
【００６５】
（実施例１）
まず以下のようにして、光電変換素子を作製した。
【００６６】
はじめに、ガラスからなる厚さ１ｍｍの透明基板の上に、厚さ１μｍのＦＴＯからなる透明導電層を形成してなる積層体を準備した。次に、図４に示すように、ＣＯ２レーザ（ユニバーサルシステム社製Ｖ−４６０）によって透明導電層に溝９０を形成し、透明導電層１２Ａ〜１２Ｆを形成した。このとき、溝９０の幅は１ｍｍとした。また透明導電層１２Ａ〜１２Ｃはそれぞれ、４．６ｃｍ×２．０ｃｍの四角形状の本体部と、本体部の片側側縁部から突出する突出部とを有するように形成した。また透明導電層１２Ｄは、４．６ｃｍ×２．１ｃｍの四角形状の本体部と、本体部の片側側縁部から突出する突出部とを有するように形成した。また透明導電層１２Ａ〜１２Ｄのうち３つの透明導電層１２Ａ〜１２Ｃの突出部１２ｃについては、本体部１２ａの片側縁部１２ｂから張り出す張出し部１２ｄと、張出し部１２ｄから延びて、隣りの透明導電層１２の本体部１２ａに対向する対向部１２ｅとで構成されるようにした。また透明導電層１２Ｄの突起部１２ｃについては、本体部１２ａの片側縁部１２ｂから張り出す張出し部１２ｄのみで構成されるようにした。このとき、張出し部１２ｄの張出し方向（図３のＸ方向に直交する方向）の長さは２．１ｍｍとし、張出し部１２ｄの幅は９．８ｍｍとした。また対向部１２ｅの幅は２．１ｍｍとし、対向部１２ｅの延び方向の長さは９．８ｍｍとなるようにした。
【００６７】
また透明導電層１２Ｄについては、本体部１２ａおよび突出部１２ｃのみならず、第１電流取出し部１２ｆと、第１電流取出し部１２ｆと本体部１２ａとを接続する接続部１２ｇとを有するように形成した。透明導電層１２Ｅについては、第２電流取出し部１２ｈを有するように形成した。このとき、接続部１２ｇの幅は、１．３ｍｍとし、長さは５９ｍｍとした。また接続部１２ｇの抵抗値を四端子法にて測定したところ、１００Ωであった。
【００６８】
次に、透明導電層１２Ａ〜１２Ｃのうちの突出部１２ｃ上に、配線材接続部１６Ａと配線材非接続部１６Ｂとで構成される接続端子１６の前駆体を形成した。具体的には、接続端子１６の前駆体は、配線材接続部１６Ａの前駆体が対向部１２ｅ上に設けられるように、配線材非接続部１６Ｂの前駆体が張出し部１２ｄ上に設けられるように形成した。このとき、配線材非接続部１６Ｂの前駆体は、配線材接続部１６Ａの幅よりも狭くなるように形成した。接続端子１６の前駆体は、スクリーン印刷により銀ペースト（福田金属箔粉工業社製「ＧＬ−６０００Ｘ１６」）を塗布し乾燥させることで形成した。
【００６９】
さらに、透明導電層１２Ｄの接続部１２ｇの上に集電配線１７の前駆体を形成した。集電配線１７の前駆体は、スクリーン印刷により銀ペーストを塗布し乾燥させることで形成した。
【００７０】
また、透明導電層１２Ａの第１電流取出し部１２ｆ，第２電流取出し部１２ｈ上にそれぞれ外部に電流を取り出すための外部接続用端子１８ａ，１８ｂの前駆体を形成した。外部接続用端子の前駆体は、スクリーン印刷により銀ペーストを塗布し乾燥させることで形成した。
【００７１】
さらに、ガラスフリットからなる絶縁材３３の前駆体を、溝９０に入り込み且つ溝９０を形成している本体部１２ａの縁部を覆うように形成した。絶縁材３３は、スクリーン印刷によりガラスフリット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。このとき、絶縁材３３で覆った透明導電層の縁部は、溝９０から０．２ｍｍまでの部分とした。
【００７２】
またバックシート８０を固定するために、絶縁材３３と同様にして、絶縁材３３を囲むように且つ透明導電層１２Ｄ、透明導電層１２Ｅ、透明導電層１２Ｆを通るようにガラスフリットからなる環状の連結部１４の前駆体を形成した。またこのとき、連結部１４の前駆体は、その内側に集電配線１７の前駆体が配置されるように形成した。また連結部１４は、その外側に、第１電流取出し部および第２電流取出し部が配置されるように形成した。連結部１４は、スクリーン印刷によりガラスフリット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。
【００７３】
さらに透明導電層１２Ａ〜１２Ｄの各々の本体部１２ａの上に、酸化物半導体層１３の前駆体を形成した。このとき、酸化物半導体層１３の前駆体は、アナターゼ結晶型酸化チタン（日揮触媒化成社製２１ＮＲ）を含有する光吸収層形成用酸化チタンナノ粒子ペーストを、スクリーン印刷により正方形状に塗布し、１５０℃で１０分間乾燥させることにより得た。
【００７４】
次に、接続端子１６の前駆体、集電配線１７の前駆体、外部接続用端子１８ａ，１８ｂの前駆体、絶縁材３３の前駆体、連結部１４の前駆体、絶縁材３３の前駆体、酸化物半導体層１３の前駆体を５００℃で１５分間焼成し、接続端子１６、集電配線１７、外部接続用端子１８ａ，１８ｂ、連結部１４、絶縁材３３および酸化物半導体層１３を形成した。こうして、酸化物半導体層１３、連結部１４、集電配線１７及び外部接続用端子１８ａ，１８ｂが形成された電極基板１０を得た。このとき、接続端子１６のうち配線材接続部の幅は１．０ｍｍであり、配線材非接続部の幅は０．３ｍｍであった。また配線材接続部の延び方向に沿った長さは７．０ｍｍであり、配線材非接続部の延び方向に沿った長さは７．０ｍｍであった。また集電配線１７、外部接続用端子１８ａ，１８ｂ、連結部１４、および酸化物半導体層１３の寸法はそれぞれ以下の通りであった。
集電配線１７：厚さ４μｍ、幅２００μｍ、図２のＸ方向に沿った長さ７９ｍｍ、図２のＸ方向に直交する方向に沿った長さ２１ｍｍ
外部接続用端子１８ａ，１８ｂ：厚さ２０μｍ、幅２ｍｍ、長さ７ｍｍ
連結部１４：厚さ５０μｍ、幅３ｍｍ
酸化物半導体層１３：厚さ１４μｍ、図２のＸ方向の長さ１７ｍｍ、図２のＸ方向に直交する方向の長さ４２．１ｍｍ
【００７５】
こうして作用極を得た。
【００７６】
次に、上記のようにして得られた作用極を、Ｎ７１９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。
【００７７】
次に、酸化物半導体層の上に、ジメチルプロピルイミダゾリウムアイオダイドおよび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をスクリーン印刷法によって塗布し乾燥させて電解質を配置した。
【００７８】
次に、第１封止部を形成するための第１一体化封止部形成体を準備した。第１一体化封止部形成体は、８．０ｃｍ×４．６ｃｍ×５０μｍ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）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、４つの四角形状の開口を形成することによって得た。このとき、各開口が１．７ｃｍ×４．４ｃｍ×５０μｍの大きさとなるように、且つ、環状の外周部の幅が２ｍｍ、環状の外周部の内側開口を仕切る仕切部の幅が２．６ｍｍとなるように第１一体化封止部形成体を作製した。
【００７９】
そして、この第１一体化封止部形成体を、作用極上の絶縁材３３に重ね合わせた後、第１一体化封止部形成体を加熱溶融させることによって作用極上の絶縁材３３に接着させた。
【００８０】
次に、４枚の対極を用意した。４枚の対極のうち２枚の対極は、４．６ｃｍ×１．９ｃｍ×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。４枚の対極のうち残りの２枚の対極は、４．６ｃｍ×２．０ｃｍ×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、上記第１一体化封止部形成体をもう１つ準備し、この第１一体化封止部形成体を、対極のうち作用極と対向する面に、上記と同様にして接着させた。
【００８１】
そして、作用極に接着させた第１一体化封止部形成体と、対極に接着させた第１一体化封止部形成体とを対向させ、第１一体化封止部形成体同士を重ね合わせた。そして、この状態で第１一体化封止部形成体を加圧しながら第１一体化封止部形成体を加熱溶融させた。こうして作用極と対極との間に第１封止部を形成した。
【００８２】
次に、第２一体化封止部を準備した。第２一体化封止部は、８．０ｃｍ×４．６ｃｍ×５０μｍ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）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、４つの四角形状の開口を形成することによって得た。このとき、各開口が、１．７ｃｍ×４．４ｃｍ×５０μｍの大きさとなるように且つ、環状の外周部の幅が２ｍｍで、環状の外周部の内側開口を仕切る仕切部の幅が２．６ｍｍとなるように第２一体化封止部を作製した。第２一体化封止部は、第１一体化封止部と共に対極の縁部を挟むように対極に貼り合わせた。このとき、第２一体化封止部を対極に押しつけながら第１一体化封止部及び第２一体化封止部を加熱溶融させることによって対極及び第１一体化封止部に貼り合せた。
【００８３】
次に、各対極の金属基板上に、乾燥剤シートを両面テープで貼り付けた。乾燥剤シートの寸法は、厚さ１ｍｍ×縦３ｃｍ×横１ｃｍであり、乾燥剤シートとしては、ゼオシート（商品名、品川化成社製）を用いた。
【００８４】
次に、銀粒子（平均粒径：３．５μｍ）、カーボン（平均粒径：５００ｎｍ）及びポリエステル系樹脂を、溶媒であるジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート中に分散させ、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。そして、この第１導電性ペーストをセル５０Ａ〜５０Ｄの各々の導電性基板２１上に、２ｍｍ×２ｍｍ×５０μｍの寸法となるように塗布し、８５℃で１０分間仮乾燥させた。こうして第１接続部前駆体を得た。
【００８５】
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。
【００８６】
そして、４つの透明導電層１２Ａ〜１２Ｃ、１２Ｅ上の配線材接続部とセル５０Ａ〜５０Ｄの各々の導電性基板２１上に形成した第１接続部前駆体とをそれぞれ接続するように上記第２導電性ペーストを塗布し、硬化させることによって、幅が２ｍｍの配線材６０Ｐを形成した。このとき、配線材６０Ｐは、上記第２導電性ペーストを、８５℃で１２時間硬化させることによって形成した。
【００８７】
そして、図３に示すように、第２一体化封止部の上にバイパスダイオード７０Ａ〜７０Ｄを配置し、バイパスダイオード７０Ａ〜７０Ｄの各々とセル５０Ａ〜５０Ｄの各々の第１接続部６１とを接続するように対極の導電性基板２１上に幅が２ｍｍの配線材６０Ｑを形成した。配線材６０Ｑは、上記第２導電性ペーストを塗布し、８５℃で１２時間熱処理することで硬化させて形成した。このとき、第１接続部前駆体から第１接続部が得られた。バイパスダイオードとしては、ローム社製ＲＢ７５１Ｖ−４０を用いた。
【００８８】
次に、ブチルゴム（アイカ工業社製「アイカメルト」）を２００℃で加熱しながらディスペンサで連結部１４上に塗布した。一方、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂フィルム（厚さ５０μｍ）、アルミ箔（厚さ２５μｍ）、バイネル（商品名、デュポン社製）からなるフィルム（厚さ５０μｍ）をこの順に積層した積層体を用意した。そして、この積層体の周縁部をブチルゴムの上に重ね合わせ、１０秒間加圧した。こうして、連結部１４に、積層体で構成されるバックシート８０を得た。以上のようにして光電変換素子を得た。
【００８９】
次に、上記のようにして得られた光電変換素子を用い、図１の（ａ）に示す回路を構成した。このとき、光電変換素子１００は、第１外部出力端子１８ａを正極側の端子とし、第２外部出力端子１８ｂを負極側の端子とした。
【００９０】
さらに電圧変換部１０１、蓄電部１０２、負荷部１０３、電圧モニタ部１０４、第１スイッチ素子１０５ａ、第２スイッチ素子１０５ｂおよび制御部１０６としては、それぞれ以下のものを用いた。このとき、制御部１０６としては、蓄電池１０２の電圧が満充電電圧に達したときに３．０Ｖの電位を第１スイッチ素子１０５ａ及び第２スイッチ素子１０５ｂのゲートに付与し、蓄電池１０２の電圧が満充電電圧未満になったときに０Ｖの電位を第１スイッチ素子１０５ａ及び第２スイッチ素子１０５ｂのゲートに付与するものを用いた。
電圧変換部１０１  ：ＤＣ／ＤＣコンバータ（製品名「ｄｑ２５５７０」、ＴＩ社製、昇圧後の出力電圧：３．０Ｖ）
蓄電部１０２      ：コイン型マンガンリチウム二次電池（製品名「ＭＬ２４３０」、ＦＤＫ社製、満充電電圧：３．０Ｖ）
負荷部１０３      ：３０Ωの抵抗素子
電圧モニタ部１０４及び制御部１０６：電圧検出器（製品名「Ｓ‐１００９シリーズ」、ＳＩＩセミコンダクタ社製）
第１スイッチ素子１０５ａ：ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（０Ｖの電位がゲートに付与されたときにオン、３．０Ｖの電位がゲートに付与されたときにオフ）
第２スイッチ素子１０５ｂ：ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（３．０Ｖの電位がゲートに付与されたときにオン、０Ｖの電位がゲートに付与されたときにオフ）
【００９１】
(比較例１）
回路を構成する際に、負荷部１０３、電圧モニタ部１０４、第１スイッチ素子１０５ａ、第２スイッチ素子１０５ｂおよび制御部１０６を組み込まなかったこと以外は実施例１と同様にして光電変換装置を作製した。
【００９２】
［特性評価］
上記のようにして得られた実施例１及び比較例１の光電変換装置について、以下のようにして耐久性を評価した。
【００９３】
実施例１及び比較例１の光電変換装置について、２００ルクスの白色光を照射した状態でＩＶ曲線を測定し、このＩＶ曲線から最大出力動作電力（μＷ）を「Ｐ１」として算出した。
【００９４】
続いて、実施例１及び比較例１の光電変換装置の光電変換素子に、５００ルクスの蛍光灯を連続して１０００時間照射した後、２００ルクスの白色光を照射した状態でＩＶ曲線を測定し、このＩＶ曲線から最大出力動作電力（μＷ）を「Ｐ２」として算出した。
【００９５】
そして、下記式に基づいて、出力維持率を算出し、これを耐久性の指標とした。結果を表１に示す。
出力維持率（％）＝１００×Ｐ２／Ｐ１
【表１】
2018038189.tif 000003
【００９６】
表１に示すように、実施例１では光電変換素子の出力維持率が比較例１の光電変換素子の出力維持率よりも大きいことが分かった。また、実施例１では、光電変換素子が破壊されないことも分かった。
【００９７】
以上より、本発明の光電変換装置によれば、光電変換素子を破壊することなく、優れた耐久性を有することが可能となることが確認された。
【符号の説明】
【００９８】
１０…電極基板
１３…酸化物半導体層
２０…対向基板
５０，５０Ａ〜５０Ｄ…光電変換セル
１００…光電変換素子
１０１…電圧変換部
１０２…蓄電部
１０３…負荷部
１０４…電圧モニタ部
１０５，３０５…スイッチ手段
１０５ａ…第１スイッチ素子
１０５ｂ…第２スイッチ素子
１０６…制御部
２００，３００…光電変換装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年6月14日(2017.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子と、
前記光電変換素子から出力される電圧を昇圧させる電圧変換部と、
前記電圧変換部から出力される電圧まで充電させることが可能な蓄電部と、
前記蓄電部の電圧を印加させるための負荷部と、
前記蓄電部の電圧をモニタする電圧モニタ部と、
前記電圧変換部から出力される電圧を前記蓄電部にのみ印加させる第１状態と、前記電圧変換部から出力される電圧を前記蓄電部および前記負荷部のいずれにも印加させない第２状態とを切り替えるスイッチ手段と、
前記電圧モニタ部によってモニタされる前記蓄電部の電圧が前記蓄電部の満充電電圧に達した場合には、前記スイッチ手段を前記第２状態に切り替えて前記蓄電部を放電させ、前記負荷部に電圧を印加させるように制御し、前記電圧モニタ部によってモニタされる前記蓄電部の電圧が前記蓄電部の満充電電圧未満になった場合には、前記スイッチ手段を前記第１状態に切り替えて前記蓄電部を充電させるように制御する制御部とを備えており、
前記光電変換素子が、少なくとも１つの光電変換セルを有し、
前記光電変換セルが、
電極基板と、
前記電極基板に対向する対向基板と、
前記電極基板又は前記対向基板上に設けられる酸化物半導体層と、
前記酸化物半導体層に担持される色素と、
前記電極基板及び前記対向基板の間に配置され、酸化還元対を含む電解質とを有する、光電変換装置。
【請求項２】
前記スイッチ手段が、
前記電圧変換部から出力される電圧を前記蓄電部に印加させることが可能な第１オン状態と、前記電圧変換部から出力される電圧を前記蓄電部及び前記負荷部のいずれにも印加させない第１オフ状態とを切り替えることが可能な第１スイッチ素子と、
前記電圧変換部から出力される電圧が前記負荷部に印加されない第２オフ状態と、前記蓄電部の電圧が前記負荷部に印加される第２オン状態とを切り替える第２スイッチ素子とを有し、
前記制御部が、前記電圧モニタ部によってモニタされる前記蓄電部の電圧が前記蓄電部の満充電電圧に達した場合には、前記第１スイッチ素子を前記第１オフ状態に制御するとともに前記第２スイッチ素子を前記第２オン状態に制御することによって前記第２状態に切り替えて前記蓄電部を放電させて前記負荷部に電圧を印加させ、前記電圧モニタ部によってモニタされる前記蓄電部の電圧が前記蓄電部の満充電電圧未満になった場合には、前記第１スイッチ素子を前記第１オン状態に制御するとともに前記第２スイッチ素子を前記第２オフ状態に制御することによって前記第１状態に切り替えて前記蓄電部を充電させるように制御する、請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記第１スイッチ素子がｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴであり、前記第２スイッチ素子がｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴである、請求項２に記載の光電変換装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上記光電変換装置においては、具体的には、前記スイッチ手段が、前記電圧変換部から出力される電圧を前記蓄電部に印加させることが可能な第１オン状態と、前記電圧変換部から出力される電圧を前記蓄電部及び前記負荷部のいずれにも印加させない第１オフ状態とを切り替えることが可能な第１スイッチ素子と、前記電圧変換部から出力される電圧が前記負荷部に印加されない第２オフ状態と、前記蓄電部の電圧が前記負荷部に印加される第２オン状態とを切り替える第２スイッチ素子とを有し、前記制御部が、前記電圧モニタ部によってモニタされる前記蓄電部の電圧が前記蓄電部の満充電電圧に達した場合には、前記第１スイッチ素子を前記第１オフ状態に制御するとともに前記第２スイッチ素子を前記第２オン状態に制御することによって前記第２状態に切り替えて前記蓄電部を放電させて前記負荷部に電圧を印加させ、前記電圧モニタ部によってモニタされる前記蓄電部の電圧が前記蓄電部の満充電電圧未満になった場合には、前記第１スイッチ素子を前記第１オン状態に制御するとともに前記第２スイッチ素子を前記第２オフ状態に制御することによって前記第１状態に切り替えて前記蓄電部を充電させるように制御する。