(57)【要約】【課題】電解質の外部への漏洩を抑制するとともに、高い変換効率を実現する。【解決手段】光電変換素子は、第１基板１と、第１基板１と間隔を空けて向かい合う第２基板２と、第１基板上に、第１導電層３と、光電変換層４と、多孔質絶縁層１２と、第２導電層５とを備えている。第１基板１と第２基板２との間の領域を取り囲むようにして封止材４１が設けられており、これらに取り囲まれた領域内に電解質６を備えている。第２導電層５は、第２基板２と間隔を空けて、第２基板２と向かい合うようにして多孔質絶縁層１２上に設けられており、封止材４１は、第１封止材７と、第１封止材７の外側に設けられた１つ以上の第２封止材８とを備えており、第１封止材７は紫外線硬化樹脂を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板と間隔を空けて向かい合う第２基板と、
前記第１基板上に設けられた第１導電層と、
前記第１導電層上に設けられた光電変換層と、
前記光電変換層上に設けられた多孔質絶縁層と、
前記多孔質絶縁層上に設けられた第２導電層と、
前記第１基板と前記第２基板との間の領域を取り囲むようにして設けられた封止材と、
前記第１基板と前記第２基板と前記封止材とによって取り囲まれた前記領域内に配置された電解質と、を備え、
前記光電変換層は、多孔質半導体層と、前記多孔質半導体層に設けられた光増感剤とを備え、
前記第２導電層は、前記第２基板と間隔を空けて、前記第２基板と向かい合うようにして前記多孔質絶縁層上に設けられており、
前記封止材は、第１封止材と、前記第１封止材の外側に設けられた１つ以上の第２封止材とを備え、
前記第１封止材は、紫外線硬化樹脂を含む、光電変換素子。
【請求項２】
前記第２基板は、紫外線が透過する材料を含む、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記第２導電層は、紫外線が透過しない材料を含む、請求項１または請求項２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
第１基板と、
前記第１基板と間隔を空けて向かい合う第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間において電気的に接続された複数の光電変換セルとを備えた光電変換モジュールであって、
前記複数の光電変換セルは、それぞれ、前記第１基板上に設けられた第１導電層と、前記第１導電層上に設けられた光電変換層と、前記光電変換層上に設けられた多孔質絶縁層と、前記多孔質絶縁層上に設けられた第２導電層と、前記第１基板と前記第２基板との間の電解質と、を備え、
前記光電変換層は、多孔質半導体層と、前記多孔質半導体層に設けられた光増感剤とを備え、
前記第２導電層は、前記第２基板と間隔を空けて、前記第２基板と向かい合うようにして前記多孔質絶縁層上に設けられており、
前記光電変換モジュールは、前記第１基板と前記第２基板との間において前記複数の光電変換セルを取り囲むようにして設けられた封止材を備え、
前記封止材は、第１封止材と、前記第１封止材の外側に設けられた１つ以上の第２封止材とを備え、
前記第１封止材は、紫外線硬化樹脂を含む、光電変換モジュール。
【請求項５】
第１基板上の第１導電層上に、光電変換層と、第２導電層とをこの順に含む積層体を形成する工程と、
前記第１基板上に前記積層体を取り囲むようにして紫外線硬化樹脂を含む第１封止材前駆体を設置する工程と、
前記第１基板上に前記第１封止材前駆体の外側に１つ以上の第２封止材前駆体を設置する工程と、
前記第１基板と向かい合うようにして前記第１封止材前駆体および前記第２封止材前駆体上に第２基板を設置する工程と、
前記第２基板が設置された状態の前記第１封止材前駆体に前記第２基板側から紫外線を照射することによって前記第１封止材前駆体を硬化する工程と、を含む、光電変換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子、光電変換モジュールおよび光電変換素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料に代わるエネルギー源として太陽光が注目されており、太陽光を電力に変換することができる太陽電池が注目されている。なかでも、色素増感太陽電池は、製造コストを低くすることができる等の利点を有するため、新しいタイプの太陽電池として注目を集めている。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、光増感色素が吸着した多孔質電極と対極との間に電解質が充填された色素増感光電変換素子が開示されている。特許文献１の色素増感光電変換素子は、電解質の外部への漏洩を防止するために、多孔質電極が設けられた透明電極と、透明電極と間隔を空けて向かい合うようにして設けられた対極との間の領域の外周を取り囲む封止体を有している。
【０００４】
しかしながら、特許文献１の色素増感光電変換素子には、封止体が１重にしか設けられていないため、電解質の漏洩を十分に防止することができなかった。
【０００５】
そこで、たとえば特許文献２には、電解質の漏洩を防止することを目的として、色素増感剤を含有する多孔質の酸化物半導体層と、酸化物半導体層に対向する対向基材の酸化物半導体層側の表面上に形成された対向電極層との間の電解質層の周囲に設けられた電解質層を封止する素子シール部の周囲にさらに外部シール部を設けた色素増感型太陽電池モジュールが開示されている。
【０００６】
また、たとえば特許文献３には、互いに間隔を空けて向かい合うようにして設けられた光電極側透明導電膜と対向電極側導電膜との間の領域の外周に内側メインシールと外側メインシールの二重のシールを設けることによって電解質溶液を封止した色素増感太陽電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−１２２８７４号公報
【特許文献２】特開２００７−２２０６０６号公報
【特許文献３】特開２０１０−９２７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載の色素増感型太陽電池モジュールは、電極基材の酸化物半導体層の外周部に沿って素子シール部と外部シール部とを設置し、電極基材と対向電極基材とを熱圧着により貼り合わせて形成されている（特許文献２の段落［０１０１］）。そのため、特許文献２に記載の色素増感型太陽電池モジュールにおいては、色素増感剤が加熱されることにより劣化し、変換効率が低下するという問題があった。
【０００９】
また、特許文献３に記載の色素増感型太陽電池モジュールは、以下のように作製されている。すなわち、まず、増感色素が担持されたＴｉＯ2多孔質膜を包囲するように、光電極側透明基板上の光電極側透明導電膜上に内側メインシールとして紫外線硬化樹脂を環状に塗布し、内側メインシールを介して対向電極側基板を重ね合わせた状態で紫外線を照射することによって内側メインシールを硬化させる。次に、光電極側透明基板と対向電極側基板との周縁部の間隙に外側メインシールとして粘度の小さい紫外線硬化樹脂を毛細管現象を利用して注入し、紫外線を照射して硬化することによって、光電極側透明基板と対向電極側基板とを接合して形成されている（特許文献３の段落［００８９］〜［００９１］）。
【００１０】
特許文献３においては、対向電極側基板側から紫外線を照射した場合には、対向電極側基板上の対向電極によって紫外線が遮られるため、内側メインシールおよび外側メインシールとしての紫外線硬化樹脂を硬化させることができない。一方、光電極側透明基板から紫外線を照射した場合には、紫外線の照射によって増感色素が劣化し、変換効率が低下するという問題があった。
【００１１】
したがって、従来においては、電解質の外部への漏洩を抑制することができたとしても高い変換効率を実現することができないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ここで開示された実施形態は、第１基板と、第１基板と間隔を空けて向かい合う第２基板と、第１基板上に設けられた第１導電層と、第１導電層上に設けられた光電変換層と、光電変換層上に設けられた多孔質絶縁層と、多孔質絶縁層上に設けられた第２導電層と、第１基板と第２基板との間の領域を取り囲むようにして設けられた封止材と、第１基板と第２基板と封止材とによって取り囲まれた領域内に配置された電解質とを備え、光電変換層は、多孔質半導体層と、多孔質半導体層に設けられた光増感剤とを備え、第２導電層は、第２基板と間隔を空けて、第２基板と向かい合うようにして多孔質絶縁層上に設けられており、封止材は、第１封止材と、第１封止材の外側に設けられた１つ以上の第２封止材とを備え、第１封止材は、紫外線硬化樹脂を含む光電変換素子である。
【００１３】
ここで開示された実施形態は、第１基板と、第１基板と間隔を空けて向かい合う第２基板と、第１基板と第２基板との間において電気的に接続された複数の光電変換セルとを備えた光電変換モジュールであって、複数の光電変換セルは、それぞれ、第１基板上に設けられた第１導電層と、第１導電層上に設けられた光電変換層と、光電変換層上に設けられた多孔質絶縁層と、多孔質絶縁層上に設けられた第２導電層と、第１基板と第２基板との間の電解質とを備え、光電変換層は、多孔質半導体層と、多孔質半導体層に設けられた光増感剤とを備え、第２導電層は、第２基板と間隔を空けて、第２基板と向かい合うようにして多孔質絶縁層上に設けられており、光電変換モジュールは、第１基板と第２基板との間において、複数の光電変換セルを取り囲むようにして設けられた封止材を備え、封止材は、第１封止材と、第１封止材の外側に設けられた１つ以上の第２封止材とを備え、第１封止材は、紫外線硬化樹脂を含む光電変換モジュールである。
【００１４】
ここで開示された実施形態は、第１基板上の第１導電層上に、光電変換層と、第２導電層とをこの順に含む積層体を形成する工程と、第１基板上に積層体を取り囲むようにして紫外線硬化樹脂を含む第１封止材前駆体を設置する工程と、第１基板上に第１封止材前駆体の外側に１つ以上の第２封止材前駆体を設置する工程と、第１基板と向かい合うようにして第１封止材前駆体および第２封止材前駆体上に第２基板を設置する工程と、第２基板が設置された状態の第１封止材前駆体に第２基板側から紫外線を照射することによって第１封止材前駆体を硬化する工程とを含む光電変換素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１５】
ここで開示された実施形態によれば、電解質の外部への漏洩を抑制することができるとともに、高い変換効率を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１の光電変換素子の模式的な断面図である。
【図２】実施形態１の光電変換素子の製造方法の一例のフローチャートである。
【図３】実施形態１の光電変換素子の製造方法の一例の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図４】第１基板と向かい合う第２導電層が第２基板に接して設けられた構造の光電変換素子を作製する場合を図解する模式的な断面図である。
【図５】実施形態２の光電変換素子の模式的な断面図である。
【図６】実施形態３の光電変換素子の模式的な断面図である。
【図７】実施形態４の光電変換モジュールの模式的な断面図である。
【図８】実施例８の光電変換モジュールの模式的な断面図である。
【図９】比較例２の光電変換素子の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、実施形態について説明する。なお、実施形態の説明に用いられる図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００１８】
［実施形態１］
＜光電変換素子の構造＞
図１に、実施形態１の光電変換素子の模式的な断面図を示す。実施形態１の光電変換素子は、第１基板１と、第１基板１上に設けられた第１導電層３と、第１導電層３上に設けられた光電変換層４と、光電変換層４上に設けられた多孔質絶縁層１２と、多孔質絶縁層１２上に設けられた触媒層１０と、触媒層１０上に設けられた第２導電層５と、第２導電層５と間隔を空けて第２導電層５と向かい合うようにして設けられた第２基板２とを備えている。
【００１９】
第１基板１と第２基板２とは封止材４１によって接合されており、第１基板１と第２基板２と封止材４１とによって取り囲まれた領域には電解質６が配置されている。封止材４１は、内側の第１封止材７と、第１封止材７の外側の第２封止材８とを備えている。
【００２０】
第１導電層３には第１導電層３を分断するように延在する帯状の分割溝１３が形成されており、分割溝１３は多孔質絶縁層１２で埋められて、分断された第１導電層３同士が多孔質絶縁層１２によって電気的に絶縁されている。
【００２１】
光電変換層４は、第１導電層３上に設けられた多孔質半導体層１４を母体とし、多孔質半導体層１４の孔の内部および孔の外部の表面に光増感剤（図示せず）を設置することにより構成されている。
【００２２】
第２導電層５の一端は、図１において右側と左側とに分断されている第１導電層３のうち、左側の第１導電層３に電気的に接続されている。また、第２導電層５の他端は、触媒層１０に電気的に接続されている。
【００２３】
封止材４１は、第１基板１上の第１導電層３上に設けられて、第１導電層３と第２基板２とを接合することによって、第１基板１と第２基板２とを接合している。
【００２４】
なお、図１においては、電解質６は、第２基板２と第２導電層５との間の領域のみに配置されているように図示されている。しかしながら、実施形態１においては、第２導電層５、触媒層１０、多孔質絶縁層１２および光電変換層４はそれぞれ複数の孔を有しているため、電解質６は、第２導電層５、触媒層１０、多孔質絶縁層１２および光電変換層４のそれぞれの複数の孔の内部にも存在している。
【００２５】
＜光電変換素子の製造方法＞
図２に、実施形態１の光電変換素子の製造方法の一例のフローチャートを示す。図２に示すように、実施形態１の光電変換素子の製造方法は、第１導電層の形成工程（Ｓ１０）と、多孔質半導体層の形成工程（Ｓ２０）と、多孔質絶縁層の形成工程（Ｓ３０）と、触媒層の形成工程（Ｓ４０）と、第２導電層の形成工程（Ｓ５０）と、光増感剤の設置工程（Ｓ６０）と、第１封止材前駆体の設置工程（Ｓ７０）と、第２封止材前駆体の設置工程（Ｓ８０）と、第２基板の設置工程（Ｓ９０）と、紫外線の照射工程（Ｓ１００）と、電解質の注入工程（Ｓ１１０）とを含んでおり、Ｓ１０、Ｓ２０、Ｓ３０、Ｓ４０、Ｓ５０、Ｓ６０、Ｓ７０、Ｓ８０、Ｓ９０、Ｓ１００およびＳ１１０の順に行われる。なお、実施形態１の光電変換素子の製造方法には、Ｓ１０〜Ｓ１１０以外の工程が含まれていてもよく、工程の順序も以下に説明する工程の順序に限定されないことは言うまでもない。
【００２６】
（第１導電層の形成工程）
第１導電層の形成工程（Ｓ１０）は、第１基板１上に第１導電層３を形成することにより行うことができる。第１導電層３を形成する方法としては、たとえば、スパッタ法およびスプレー法などの方法を用いることができる。また、第１基板１上に第１導電層３が予め設けられた基板を用意してもよい。
【００２７】
第１基板１としては、たとえば透光性を有する透光性基板を用いることができるが、たとえば後述する増感色素に実効的な感度を有する波長の光を実質的に透過させる材料で形成されていればよく、必ずしもすべての波長領域の光に対して透光性を有する必要はない。第１基板１の厚さは、０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
第１基板１としては、たとえば、ソーダガラス、溶融石英ガラス若しくは結晶石英ガラスなどのガラス基板、または可撓性フィルムなどの耐熱性樹脂板を用いることができる。
【００２９】
第１導電層３としては、たとえば導電性および透光性を有するものであれば特に限定されず、たとえば、インジウム錫複合酸化物（ＩＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）、酸化錫にフッ素がドープされたもの（ＦＴＯ）および酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。
【００３０】
第１導電層３の厚さは、０．０２μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。第１導電層３の電気抵抗は低いほど好ましく、４０Ω／□以下であることが好ましい。
【００３１】
（多孔質半導体層の形成工程）
多孔質半導体層の形成工程（Ｓ２０）は、第１導電層３上に多孔質半導体層１４を形成することにより行うことができる。多孔質半導体層１４を形成する方法としては、特に限定されず、たとえば従来から公知の方法を用いることができる。たとえば、上述の半導体微粒子を含有する懸濁液を第１導電層３上に塗布し、乾燥および焼成の少なくとも一方を行う方法などを用いることができる。
【００３２】
多孔質半導体層１４としては、一般に光電変換材料に使用されるものであれば特に限定されず、たとえば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉄、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化タングステン、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、硫化カドミウム、硫化鉛、硫化亜鉛、リン化インジウム、銅−インジウム硫化物（ＣｕＩｎＳ2）、ＣｕＡｌＯ2およびＳｒＣｕ2Ｏ2からなる群から選択された少なくとも１種を用いることができ、なかでも、高い安定性を有する点から、酸化チタンを用いることが好ましい。
【００３３】
多孔質半導体層１４の厚さは、特に限定されないが、たとえば０．１μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。また、多孔質半導体層１４の表面積は、１０ｍ2／ｇ以上２００ｍ2／ｇ以下であることが好ましい。
【００３４】
（多孔質絶縁層の形成工程）
多孔質絶縁層の形成工程（Ｓ３０）は、多孔質半導体層１４上に多孔質絶縁層１２を形成することにより行うことができる。多孔質絶縁層１２の形成方法は、特に限定されないが、たとえば上記の多孔質半導体層１４と同様の方法で形成することができる。
【００３５】
多孔質絶縁層１２としては、たとえば、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、シリカガラスまたはソーダガラスなどの酸化ケイ素、酸化アルミニウムおよびチタン酸バリウムからなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。
【００３６】
（触媒層の形成工程）
触媒層の形成工程（Ｓ４０）は、多孔質絶縁層１２上に触媒層１０を形成することにより行うことができる。触媒層１０としては、たとえば、白金、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブおよびフラーレンからなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。
【００３７】
触媒層１０の形成方法は、特に限定されず、たとえば従来から公知の方法を用いることができる。触媒層１０として白金を用いる場合には、触媒層１０の形成方法としては、たとえば、スパッタ法、塩化白金酸の熱分解または電着などの方法を用いることができる。また、触媒層１０として、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブおよびフラーレンなどのカーボンを用いる場合には、触媒層１０の形成方法としては、たとえば、カーボンを溶剤に分散させたペーストをスクリーン印刷法などを用いて多孔質絶縁層１２に塗布する方法などを用いることができる。
【００３８】
（第２導電層の形成工程）
第２導電層の形成工程（Ｓ５０）は、第２導電層５の一端が第１導電層３に電気的に接続されるとともに、他端が触媒層１０に電気的に接続されるように、第２導電層５を形成することにより行うことができる。第２導電層５の形成方法は、特に限定されないがたとえばスパッタ法またはスプレー法などの方法を用いることができる。
【００３９】
第２導電層５には、紫外線が透過しない材料が用いられる。紫外線が透過しない材料としては、紫外線の少なくとも一部が透過しない材料、好ましくは紫外線の全部が透過しない材料が用いられる。紫外線の少なくとも一部が透過しない材料、好ましくは紫外線の全部が透過しない材料としては、チタン、タングステン、金、銀、銅、アルミニウムおよびニッケルからなる群から選択された少なくとも１種を含む金属材料などが挙げられる。なお、紫外線とは、波長１ｎｍ以上４００ｎｍ以下の電磁波である。
【００４０】
第２導電層５の厚さは、０．０２μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。第２導電層５の電気抵抗は低いほど好ましく、４０Ω／□以下であることが好ましい。
【００４１】
（光増感剤の設置工程）
光増感剤の設置工程（Ｓ６０）は、たとえば、多孔質半導体層１４に光増感剤を設置することにより行うことができる。光増感剤としては、たとえば、有機色素および金属錯体色素などの増感色素を用いることができ、多孔質半導体層１４に増感色素を吸着させることにより、多孔質半導体層１４に光増感剤が設置されてなる光電変換層４を形成することができる。
【００４２】
多孔質半導体層１４に増感色素を吸着させる方法としては、たとえば、増感色素を溶解させた色素吸着用溶液に多孔質半導体層１４を浸漬する方法を用いることができる。増感色素を溶解させた色素吸着用溶液に多孔質半導体層１４を浸漬する際に、色素吸着用溶液を多孔質半導体層１４の孔の内部の奥まで浸透させるために、色素吸着用溶液を加熱してもよい。
【００４３】
なお、有機色素としては、たとえば、アゾ系色素、キノン系色素、キノンイミン系色素、キナクリドン系色素、スクアリリウム系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、トリフェニルメタン系色素、キサンテン系色素、ポルフィリン系色素、ペリレン系色素、インジゴ系色素およびナフタロシアニン系色素からなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。有機色素の吸光係数は、一般に、遷移金属に分子が配位結合した形態をとる金属錯体色素の吸光係数に比べて大きくなる。
【００４４】
また、金属錯体色素は、分子に金属が配位結合することによって構成されている。分子としては、たとえば、ポルフィリン系色素、フタロシアニン系色素、ナフタロシアニン系色素またはルテニウム系色素などを挙げることができる。金属としては、たとえば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｖ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｂ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｍｏ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｗ、Ｐｔ、ＴＡ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｇａ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｒｂ、Ｂｉ、Ｓｅ、Ａｓ、Ｓｃ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｒｅ、Ａｕ、Ａｃ、Ｔｃ、ＴｅおよびＲｈからなる群から選択された少なくとも１種を挙げることができる。なかでも、金属錯体色素として、フタロシアニン系色素またはルテニウム系色素に金属が配位したものを用いることが好ましく、ルテニウム系金属錯体色素を用いることが特に好ましい。
【００４５】
ルテニウム系金属錯体色素としては、たとえば、Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製の商品名Ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ５３５色素、Ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ５３５−ｂｉｓＴＢＡ色素、またはＲｕｔｈｅｎｉｕｍ６２０−１Ｈ３ＴＢＡ色素などの市販のルテニウム系金属錯体色素を用いることができる。
【００４６】
（第１封止材前駆体の設置工程）
第１封止材前駆体の設置工程（Ｓ７０）は、硬化前の紫外線硬化樹脂を含む第１封止材前駆体を塗布することにより行うことができる。なお、第１封止材前駆体は、後述の紫外線の照射工程（Ｓ１００）における紫外線の照射により第１封止材７となる材料である。第１封止材前駆体の塗布方法は特に限定されないが、たとえばディスペンサーを用いて、上述のように積層した多孔質半導体層１４、多孔質絶縁層１２、触媒層１０および第２導電層５の積層体を取り囲むように、第１導電層３上に塗布することができる。
【００４７】
第１封止材前駆体に含まれる紫外線硬化樹脂としては、後述する紫外線の照射により硬化する樹脂であれば特に限定されないが、第１封止材７は電解質６に接するため、硬化後の第１封止材７が電解質６と化学反応しにくい材料を用いることが好ましい。硬化後の第１封止材７が電解質６と化学反応しにくい材料としては、ラジカル系樹脂またはカチオン系樹脂の少なくとも一方の紫外線硬化樹脂を用いることが好ましく、ラジカル系樹脂の１種であるアクリル系樹脂を含む紫外線硬化樹脂を用いることがより好ましい。
【００４８】
なお、ラジカル系樹脂は、ラジカル重合（フリーラジカルを成長活性種とする連鎖重合）が進行して硬化する樹脂または硬化した樹脂のことである。また、カチオン系樹脂は、カチオン重合（陽イオンを成長活性種とする連鎖重合）が進行して硬化する樹脂または硬化した樹脂のことである。また、アクリル系樹脂は、ラジカル系樹脂の１種であり、メタクリル樹脂等のアクリル樹脂を主成分（アクリル系樹脂全体の５０質量％以上）として含む樹脂であり、硬化前および硬化後のいずれの状態も含む。
【００４９】
（第２封止材前駆体の設置工程）
第２封止材前駆体の設置工程（Ｓ８０）は、第１封止材前駆体の外側に第２封止材前駆体を塗布することにより行うことができる。なお、第２封止材前駆体は、第２封止材前駆体の硬化により第２封止材８となる材料である。第２封止材前駆体の塗布方法は特に限定されないが、たとえばディスペンサーを用いて、第１封止材前駆体を取り囲むように、第１導電層３上に塗布することができる。
【００５０】
第２封止材前駆体は、硬化方法が特に限定されないため、硬化により第２封止材８を形成することができる材料であれば特に限定されない。しかしながら、第２封止材前駆体の硬化後の第２封止材８は大気に接するため、第２封止材前駆体としては、水分または酸素等の透過性が低く、第１導電層３および第２基板２との接着性の高い樹脂を用いることが好ましい。このような樹脂としては、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ホットメルト系樹脂、ラジカル系樹脂、カチオン系樹脂、およびオレフィン系樹脂からなる群から選択された少なくとも１種を含む樹脂を用いることが好ましい。
【００５１】
なお、エポキシ系樹脂とは、エポキシ基の開環反応により硬化する樹脂のことである。また、シリコーン系樹脂とは、有機基を有する珪素と酸素との繰り返し単位を主骨格とする樹脂のことである。フッ素系樹脂とは、フッ素を含有する樹脂のことである。ホットメルト系樹脂とは、常温（２５℃）においては固体であり、加熱により溶融する樹脂であり、たとえば、合成ゴム系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、直鎖状ポリエステル等が挙げられる。オレフィン系樹脂とは、エチレン系炭化水素を重合した樹脂である。なお、本明細書において、第１封止材前駆体および第２封止材前駆体は、それぞれ、硬化前の樹脂を意味しており、第１封止材および第２封止材は、それぞれ、硬化後の樹脂を意味している。
【００５２】
また、後述の紫外線の照射工程（Ｓ１００）における紫外線の照射によって第１封止材前駆体とともに第２封止材前駆体を硬化することによって光電変換素子を作製する場合には光電変換素子を効率的に製造することができるため、第２封止材前駆体は紫外線硬化樹脂を含むことが好ましい。
【００５３】
第２封止材前駆体に含まれる紫外線硬化樹脂としては、第１封止材前駆体と同様に、ラジカル系樹脂またはカチオン系樹脂の少なくとも一方を用いることが好ましく、ラジカル系樹脂の１種であるアクリル系樹脂を用いることがより好ましい。
【００５４】
第２封止材８は１つに限定されず２つ以上であってもよいため、２つ以上の第２封止材８を形成する場合には、第１封止材前駆体を取り囲むように二重以上の第２封止材前駆体を塗布することができる。なお、二重以上の第２封止材前駆体を塗布する場合には、第２封止材前駆体としては、少なくとも１つが異なる種類の材料を塗布してもよく、すべて同一種類の材料を塗布してもよい。
【００５５】
（第２基板の設置工程）
第２基板の設置工程（Ｓ９０）は、第１基板１と向かい合うようにして、第１封止材前駆体および第２封止材前駆体上に第２基板２を設置することによって行うことができる。
【００５６】
第２基板２としては、電解質６を封止することができるとともに、紫外線の少なくとも一部、好ましくは全部を透過することができる材料が用いられる。このような材料としては、たとえば通常のガラスからなる基板等を用いることができ、なかでも、アクリルガラスからなる基板を用いることが好ましい。アクリルガラスからなる基板を用いた場合には実施形態１の光電変換素子の軽量化を図ることができる。
【００５７】
なお、アクリルガラスは、ポリメタクリル酸メチル樹脂の透明固体材である。
（紫外線の照射工程）
紫外線の照射工程（Ｓ１００）は、たとえば図３の模式的断面図に示すように、第１基板１と第２基板２とを貼り合わせている未硬化の紫外線硬化樹脂からなる第１封止材前駆体７ａに紫外線１１を第２基板２側から照射することにより行うことができる。これにより、上述の第１封止材前駆体の設置工程（Ｓ７０）で設置された未硬化の紫外線硬化樹脂を含む第１封止材前駆体７ａが硬化することによって第１封止材７が形成される。
【００５８】
なお、第２封止材前駆体８ａが紫外線硬化樹脂を含む場合には、本工程において、第１封止材前駆体７ａとともに第２封止材前駆体８ａに紫外線１１を照射することによって、第１封止材７とともに第２封止材８を形成することができる。また、第２封止材前駆体８ａが熱硬化樹脂を含む場合には、紫外線１１の照射による第１封止材前駆体７ａの硬化後に第２封止材前駆体８ａを局所的に加熱することによって硬化して第２封止材８を形成することができる。
【００５９】
上述のように、第１封止材前駆体７ａおよび第２封止材前駆体８ａをそれぞれ硬化して第１封止材７および第２封止材８を形成することによって、第１封止材７と第２封止材８とからなる封止材４１を形成することができる。
【００６０】
（電解質の注入工程）
電解質の注入工程（Ｓ１１０）は、第１基板１と第２基板２との間の封止材４１で仕切られた空間に電解質６を注入することにより行うことができ、たとえば、第２基板２に電解質６の注入用の孔を設け、当該孔から電解質６を注入するという注入方法により行うことができる。また、第２基板２に電解質６の注入用の孔を設けず、第２基板２の設置工程の前に電解質６を注入した後に第２基板２を設置するというＯＤＦ工法により行うこともできる。以上により、実施形態１の光電変換素子を作製することができる。
【００６１】
なお、電解質６としては、少なくとも流動性を有する電解質を用いることができ、たとえば電解液などの液体電解質を好適に用いることができる。液体電解質は、酸化還元種を含む液状物であればよく、たとえば、酸化還元種と、酸化還元種を溶解可能な溶剤とからなる液体電解質などを用いることができる。
【００６２】
酸化還元種としては、たとえば、Ｉ-／Ｉ3-系、Ｂｒ2-／Ｂｒ3-系、Ｆｅ2+／Ｆｅ3+系、キノン／ハイドロキノン系などを用いることができる。より具体的には、酸化還元種としては、ヨウ化リチウム（ＬｉＩ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、ヨウ化カリウム（ＫＩ）、ヨウ化カルシウム（ＣａＩ2）などの金属ヨウ化物とヨウ素（Ｉ2）との組み合わせを用いることができる。また、テトラエチルアンモニウムアイオダイド（ＴＥＡＩ）、テトラプロピルアンモニウムアイオダイド（ＴＰＡＩ）、テトラブチルアンモニウムアイオダイド（ＴＢＡＩ）、テトラヘキシルアンモニウムアイオダイド（ＴＨＡＩ）などのテトラアルキルアンモニウム塩とヨウ素との組み合わせを用いることもできる。さらに、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）、臭化ナトリウム（ＮａＢｒ）、臭化カリウム（ＫＢｒ）、臭化カルシウム（ＣａＢｒ2）などの金属臭化物と臭素との組み合わせを用いることもできる。なかでも、酸化還元種としては、ＬｉＩとＩ2との組み合わせを用いることが特に好ましい。
【００６３】
酸化還元種の溶剤としては、たとえば、プロピレンカーボネートなどのカーボネート化合物、アセトニトリルなどのニトリル化合物、エタノールなどのアルコール類、水および非プロトン極性物質からなる群から選択された少なくとも１種を含む溶剤を用いることが好ましく、なかでも、カーボネート化合物若しくはニトリル化合物を単独で、または混合して用いることがより好ましい。
【００６４】
＜作用効果＞
本発明者が鋭意検討した結果、特許文献２に記載されているように封止材に熱硬化樹脂を用いた場合には、熱硬化樹脂の硬化時の加熱によって光電変換層の光増感剤が劣化し、光電変換素子の変換効率が低下することが判明した。光増感剤の熱劣化としては、たとえば、リガンドの酸化、リガンドの脱離および／若しくは置換、またはリガンドの異性化反応および／若しくは付加反応などが起こると考えられる。
【００６５】
そこで、本発明者が特許文献３のように、熱硬化樹脂の代わりに紫外線硬化樹脂を用いることを検討した。紫外線硬化樹脂を用いた場合には、封止材の作製時に光電変換層の光増感剤を加熱する必要がなく、光電変換素子の変換効率の低下を抑制できると考えたためである。
【００６６】
その結果、図４の模式的断面図に示されるように、第２導電層５が第１導電層３と間隔を空けて第１導電層３と向かい合うように第２基板２の表面に接するようにして設けられた構造を有する光電変換素子を作製する場合には、第１基板１側から紫外線１１を照射することによって紫外線硬化樹脂からなる第１封止材前駆体７ａを硬化させる必要があった。そのため、光電変換層４中の光増感剤に紫外線１１が照射されることによって光増感剤が劣化し、この場合にも、光電変換素子の変換効率が低下することが判明した。光増感剤の紫外線の照射による劣化としては、たとえば、リガンドの酸化、リガンドの脱離および／若しくは置換、またはリガンドの異性化反応および／若しくは付加反応などが起こると考えられる。
【００６７】
そこで、本発明者がさらに鋭意検討を重ねた結果、図３に示すように、第１封止材前駆体７ａに対して第２基板２側から紫外線１１を照射することによって第１封止材前駆体７ａを硬化できるとともに、光電変換層４に入射する紫外線１１を第２導電層５によって遮ることができる構造を採用することによって、従来の特許文献３の場合と比べて、紫外線１１の照射による光電変換層４中の光増感剤の劣化を抑制することができることを見い出した。
【００６８】
これにより、実施形態１においては、従来の特許文献２および特許文献３と比べて、光増感剤の劣化を抑制することができるため、光電変換素子の変換効率を向上することができる。
【００６９】
さらに、実施形態１においては、第１封止材７の外側に１つ以上の第２封止材８を設置しているため、電解質６の漏洩も抑制することができる。
【００７０】
［実施形態２］
図５に、実施形態２の光電変換素子の模式的な断面図を示す。実施形態２の光電変換素子は、第２封止材８を２つ備えていることを特徴としている。実施形態２において、第２封止材８は、第１封止材７側の内側第２封止材８１と、第２封止材８１ａの外側の外側第２封止材８２とを備えている。実施形態２の光電変換素子は、封止材４１が三重となっていることから、実施形態１と比べて、電解質６の漏洩をさらに抑制することができる。なお、封止材４１を構成する封止材の数は２つ以上であれば特に限定されず、実施形態２のように３つであってもよく、４つ以上であってもよい。
【００７１】
実施形態２における上記以外の説明は、実施形態１と同様であるため、その説明については繰り返さない。
【００７２】
［実施形態３］
図６に、実施形態３の光電変換素子の模式的な断面図を示す。実施形態３の光電変換素子は、アクリルガラスからなる第２基板２１を備えていることを特徴としている。実施形態３の光電変換素子は、アクリルガラスからなる第２基板２１を用いているため、光電変換素子の軽量化を図ることができる。
【００７３】
実施形態３における上記以外の説明は、実施形態１および２と同様であるため、その説明については繰り返さない。
【００７４】
［実施形態４］
図７に、実施形態４の光電変換モジュールの模式的な断面図を示す。実施形態４の光電変換モジュールは、複数の光電変換セル５１ａ，５１ｂ，５１ｃを備えていることを特徴としている。光電変換セル５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、第１封止材７によって、個々のセルに仕切られている。複数の光電変換セル５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、それぞれ、第１基板１上に、第１導電層３と、光電変換層４と、多孔質絶縁層１２と、触媒層１０と、第２導電層５とを備えているとともに、第１基板１と第２基板２と第１封止材７とによって取り囲まれた空間の電解質６を備えている。
【００７５】
また、光電変換セル５１ａの第１導電層３と光電変換セル５１ｂの第２導電層５とが電気的に接続されることによって光電変換セル５１ａと光電変換セル５１ｂとは電気的に直列に接続されている。また、光電変換セル５１ｂの第１導電層３と光電変換セル５１ｃの第２導電層５とが電気的に接続されることによって、光電変換セル５１ｂと光電変換セル５１ｃとは電気的に直列に接続されている。なお、光電変換セル５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、電気的に並列に接続することもできる。これにより、光電変換セル５１ａ，５１ｂ，５１ｃは直列に接続されている。また、第１基板１と第２基板２との間の領域であって、電気的に直列または並列に接続されている光電変換セル５１ａ，５１ｂ，５１ｃの外周は第１封止材７と第２封止材８との二重の封止材４１によって取り囲まれている。
【００７６】
実施形態４における上記以外の説明は、実施形態１〜３と同様であるため、その説明については繰り返さない。
【実施例】
【００７７】
＜実施例１＞
図１に示す構造を有する実施例１の光電変換素子を図２に示すフローチャートにしたがって作製した。
【００７８】
（第１導電層の形成）
まず、長さ１２０ｍｍ×幅４２０ｍｍの大きさの表面を有する日本板硝子株式会社製のＳｎＯ2膜付きガラス基板を用意し、レーザースクライブ法により直列接続方向と垂直な方向に沿って、直線状にＳｎＯ2膜を除去した。これにより、ＳｎＯ2膜の除去部分である分割溝１３がストライプ状に形成され、第１基板１としてのガラス基板上に、第１導電層３としてのＳｎＯ2膜をストライプ状に形成した。
【００７９】
（多孔質半導体層の形成）
次に、スクリーン印刷機（ニューロング精密工業株式会社製ＬＳ−３４ＴＶＡ）を用いて、市販の酸化チタンペースト（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、商品名Ｔｉ−Ｎａｎｏｘｉｄｅ  Ｄ／ＳＰ、平均粒径１３ｎｍ）をスクライブライン間に位置するＳｎＯ2膜上に塗布した。
【００８０】
次に、室温にて酸化チタンペーストを１時間レベリングを行なって得られた塗膜を８０℃で２０分間予備乾燥して、４５０℃で１時間焼成を行なった。酸化チタンペーストの塗布工程、レベリング工程、予備乾燥工程、および焼成工程をこの順に繰り返すことによって、厚さ３０μｍの酸化チタンからなる多孔質半導体層１４を形成した。
【００８１】
（多孔質絶縁層の形成）
次に、粒径が１００ｎｍの酸化ジルコニウムの微粒子（シーアイ化成株式会社製）を含むペーストを上記と同様の方法で調製した。多孔質半導体層１４の作製に用いたスクリーン版とスクリーン印刷機（ニューロング精密工業製ＬＳ−３４ＴＶＡ）とを用いて、多孔質半導体層１４上に調製したペーストを塗布した。室温にて１時間レベリングを行なった後、８０℃で２０分間予備乾燥し、４５０℃で１時間焼成を行なった。この工程により、多孔質半導体層１４上に、厚さ５μｍの多孔質絶縁層１２を形成した。
【００８２】
（触媒層の形成）
次に、電子ビーム蒸着器ＥＶＤ−５００Ａ（ＡＮＥＬＶＡ社製）を用いて、白金を０．１Å／Ｓの蒸着速度で蒸着させることによって、多孔質絶縁層１２上に、厚さ５ｎｍの白金膜からなる触媒層１０を形成した。
【００８３】
（第２導電層の形成）
次に、電子ビーム蒸着器ＥＶＤ−５００Ａ（ＡＮＥＬＶＡ社製）を用いて、チタン（Ｔｉ）を０．１Å／Ｓの蒸着速度で蒸着させることによって、触媒層１０上に、厚さ２μｍのＴｉ膜からなる第２導電層５を形成した。
【００８４】
（光増感剤の設置）
次に、増感色素として、以下の構造式（ｉ）で表わされるＲｕｔｈｅｎｉｕｍ６２０−１Ｈ３ＴＢＡ色素（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製）を用い、これのアセトニトリル（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製）／ｔ−ブチルアルコール（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製）の１：１溶液（増感色素の濃度；４×１０-4モル／リットル）を調製した。この溶液に多孔質半導体層１４を浸漬し、４０℃の温度条件のもとで２０時間放置した。その後、多孔質半導体層１４をエタノール（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製）で洗浄した後に乾燥した。このように、多孔質半導体層１４に増感色素を吸着させることによって、第１導電層３上に光電変換層４を形成した。なお、構造式（ｉ）において、「ＴＢＡ」は、テトラブチルアンモニウムを示す。
【００８５】
【化１】
2015230975.tif 000003
【００８６】
（第１封止材の設置）
次に、第１封止材７の前駆体７ａとして、紫外線硬化樹脂（ＴＢ３０３５Ｂ（スリーボンド社製））を上述のように積層した多孔質半導体層１４、多孔質絶縁層１２、触媒層１０および第２導電層５の積層体を取り囲むように第１導電層３上に塗布した。
【００８７】
（第２封止材の設置）
次に、第２封止材８の前駆体８ａとして、紫外線硬化樹脂（ＴＢ３１１８（スリーボンド社製））を、第１封止材７の前駆体７ａを取り囲むように第１導電層３上に塗布した。
【００８８】
（第２基板の設置）
次に、第１基板１と向かい合うようにして、第１封止材前駆体７ａおよび第２封止材前駆体８ａの表面上にガラス基板である第２基板２を設置して、第１基板１と第２基板２とを貼り合わせた。
【００８９】
（紫外線の照射）
次に、図３に示すように、第１基板１と第２基板２とを貼り合わせている第１封止材前駆体７ａおよび第２封止材前駆体８ａに紫外線１１を第２基板２側から照射することにより、第１封止材前駆体７ａおよび第２封止材前駆体８ａをそれぞれ硬化して、第１の封止材７と第２の封止材８とからなる封止材４１を形成した。これにより、第１基板１と第２基板２とを封止材４１によって接合した。
【００９０】
（電解質の注入）
次に、電解質６として、溶媒にアセトニトリルを用いて、その中に１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾールアイオダイド（1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide（四国化成工業株式会社製））を０．６モル／リットル、ＬｉＩ（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製）を０．１モル／リットル、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジン（4-tert-butylpyridine（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製））を０．５モル／リットル、Ｉ2（東京化成工業株式会社製）を０．０１モル／リットル溶解させた酸化還元性電解液を用意した。そして、第２基板２に予め設けられた電解質６の注入用の孔から、第１基板１と第２基板２との間の封止材４１で仕切られた空間に、電解質６を注入した。以上により、実施例１の光電変換素子を作製した。
【００９１】
＜実施例２＞
第１封止材前駆体７ａとしてニチバン株式会社製のＵＭ（紫外線硬化樹脂）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、実施例２の光電変換素子を作製した。
【００９２】
＜実施例３＞
第２封止材前駆体８ａとして積水化学工業株式会社製のＰｈｏｔｏｌｅｃ（紫外線硬化樹脂）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、実施例３の光電変換素子を作製した。
【００９３】
＜実施例４＞
図５に示す構造を有する実施例４の光電変換素子を作製した。実施例４の光電変換素子は、二重に塗布された紫外線硬化樹脂を取り囲むように予め加熱した東レ・ダウコーニング社製のホット・メルトシリコーン樹脂（熱硬化樹脂）をさらに塗布し、常温に戻すことによって硬化させたこと以外は実施例１と同様にして作製された。
【００９４】
＜実施例５＞
図６に示す構造を有する実施例５の光電変換素子を作製した。すなわち、実施例５の光電変換素子は、第２基板２に代えて、アクリルガラスからなる基板２１を用いたこと以外は実施例１と同様にして作製した。
【００９５】
＜実施例６＞
図７に示す構造の複数の光電変換セル５１ａ，５１ｂ，５１ｃが電気的に直列に接続された実施例６の光電変換モジュールを作製した。
【００９６】
＜実施例７＞
電解質６をＯＤＦ工法により注入したこと以外は実施例１と同様にして実施例７の光電変換モジュールを作製した。具体的には、第１基板１上に、第１導電層３、光電変換層４、多孔質絶縁層１２および触媒層１０を形成した後に、光電変換層４、多孔質絶縁層１２、触媒層１０および第２導電層５の積層体を取り囲むようにして第１封止材前駆体７ａを塗布し、その後、第１封止材前駆体７ａを取り囲むように第２封止材前駆体８ａを塗布した。第１封止材前駆体７ａで取り囲まれた領域に電解質６を注入し、その後、第２基板２を貼り合わせ、第２基板２側から紫外線を照射することによって第１封止材前駆体７ａおよび第２封止材前駆体８ａをそれぞれ硬化して第１の封止材７と第２の封止材８とからなる封止材４１を形成した。これにより、第１基板１と第２基板２とを封止材４１によって接合して、実施例７の光電変換素子を作製した。
【００９７】
＜実施例８＞
図８に示す構造の複数の光電変換セル５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄが電気的に並列に接続された実施例８の光電変換モジュールを作製した。具体的には、隣り合う光電変換セル５１ａ，５１ｂの第２導電層５は連続した一部材として設けられており、隣り合う光電変換セル５１ｂ，５１ｃの第１導電層３は連続した一部材として設けられており、隣り合う光電変換セル５１ｃ，５１ｄの第２導電層５は連続した一部材として設けられている。また、光電変換セル５１ａ，５１ｂの間および光電変換セル５１ｃ，５１ｄの間にそれぞれ配置された第１の封止材７にはすべての光電変換セルの第２導電層５を電気的に接続するための集電電極９が設けられており、光電変換セル５１ｂ，５１ｃの間に配置された第１の封止材７にはすべての光電変換セルの第１導電層３を電気的に接続するための集電電極９が設けられている。
【００９８】
＜比較例１＞
第２の封止材９を形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして、比較例１の光電変換素子を作製した。
【００９９】
＜比較例２＞
図９に示す構造を有する比較例２の光電変換素子を作製した。比較例２の光電変換素子は、第１導電層３と間隔を空けて向かい合う第２導電層５を第２基板２の表面に接して設けるとともに、多孔質絶縁層１２および触媒層１０を設けなかったこと以外は実施例１と同様にして作製した。また、比較例２の光電変換素子は、図４に示すように、第１基板１側から紫外線１１を照射することによって第１封止材前駆体７ａおよび第２封止材前駆体８ａをそれぞれ硬化して作製した。
【０１００】
＜比較例３＞
第２の封止材８を形成しなかったこと以外は比較例２と同様にして、比較例３の光電変換素子を作製した。
【０１０１】
＜評価＞
上記のようにして作製された実施例１〜実施例５、実施例７および比較例１〜比較例３の光電変換素子ならびに実施例６および実施例８の光電変換モジュールに、１ｍＷ／ｃｍ2のエネルギ密度の光（ＡＭ１．５ソーラーシミュレータ）を照射することによって、変換効率［％］を測定した。その結果を表１に示す。
【０１０２】
また、上記の変換効率の測定後の実施例１〜実施例５、実施例７および比較例１〜比較例３の光電変換素子ならびに実施例６および実施例８の光電変換モジュールのそれぞれを８５℃の恒温槽に１０００時間設置した後に電解質６の漏洩の有無を目視により確認した。その結果を表１に示す。
【０１０３】
【表１】
2015230975.tif 000004
【０１０４】
なお、表１の構造の全体の欄において、「素子」は、図１、図５および図６に示すように、封止材４１の内側に１つの光電変換セルのみが存在する構造を意味し、「モジュール」は、図７に示すように、封止材４１の内側に複数の光電変換セルが存在する構造を意味する。
【０１０５】
また、表１の構造の電極の欄において、「モノリシック構造」は、図１、図５、図６および図７に示すように、第２導電層５が第２基板２と間隔を空けて第２基板２と向かい合うようにして触媒層１０上に形成されている構造を意味しており、「サンドイッチ構造」は、図８に示すように、第１導電層３と間隔を空けて向かい合うように第２導電層５が第２基板２の表面に接して設けられている構造を意味している。
【０１０６】
また、表１の評価の電解質の漏洩の欄において、「有」は、電解質の漏洩が確認されたことを意味しており、「無」は、電解質の漏洩が確認されなかったことを意味している。
【０１０７】
表１に示すように、実施例１〜実施例５、実施例７の光電変換素子ならびに実施例６および実施例８の光電変換モジュールは、比較例２の光電変換素子より変換効率が高いことが確認された。これは、実施例１〜実施例８においては、図３に示すように、紫外線１１を第２基板２側から照射することにより第１封止材前駆体７ａおよび第２封止材前駆体８ａをそれぞれ硬化している。これにより、実施例１〜実施例８においては、第２導電層５によって、紫外線１１の光電変換層４への入射が遮られたため、光電変換層４中の増感色素の劣化を抑制できたことによるものと考えられる。一方、比較例２の光電変換素子の変換効率が低い理由としては、図４に示すように、紫外線１１が第１基板２側から照射されているため、紫外線１１の光電変換層４への入射を遮る部材が存在しておらず、光電変換層４中の増感色素の劣化が抑制できなかったことによるものと考えられる。
【０１０８】
また、表１に示すように、実施例１〜実施例８においては、第１の封止材７と１つ以上の第２の封止材８との複数層の封止材４１によって電解質６が封止されているため、単層の封止材のみによって電解質が封止されている比較例１および比較例３と比べて、電解質の漏洩を防止できたことによるものと考えられる。
【０１０９】
［付記］
（１）ここで開示された実施形態は、第１基板と、第１基板と間隔を空けて向かい合う第２基板と、第１基板上に設けられた第１導電層と、第１導電層上に設けられた光電変換層と、光電変換層上に設けられた多孔質絶縁層と、多孔質絶縁層上に設けられた第２導電層と、第１基板と第２基板との間の領域を取り囲むようにして設けられた封止材と、第１基板と第２基板と封止材とによって取り囲まれた領域内に配置された電解質とを備え、光電変換層は、多孔質半導体層と、多孔質半導体層に設けられた光増感剤とを備え、第２導電層は、第２基板と間隔を空けて、第２基板と向かい合うようにして多孔質絶縁層上に設けられており、封止材は、第１封止材と、第１封止材の外側に設けられた１つ以上の第２封止材とを備え、第１封止材は、紫外線硬化樹脂を含む光電変換素子である。この構成を有する光電変換素子においては、第１封止材前駆体に対して第２基板側から紫外線を照射することによって第１封止材前駆体を硬化できるとともに、光電変換層に入射する紫外線を第２導電層によって遮ることができるため、紫外線の照射による光電変換層中の光増感剤の劣化を抑制し、ひいては光電変換素子の変換効率の低下を抑制することができる。また、第１封止材の外側に１つ以上の第２封止材を設置しているため、電解質の漏洩も抑制することができる。
【０１１０】
（２）第１封止材に含まれる前記紫外線硬化樹脂は、ラジカル系樹脂またはカチオン系樹脂の少なくとも一方を含んでいることが好ましい。この場合には、第１封止材が電解質と化学反応しにくくなる。
【０１１１】
（３）第２封止材は、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ホットメルト系樹脂、ラジカル系樹脂、カチオン系樹脂、およびオレフィン系樹脂からなる群から選択された少なくとも１種を含むことが好ましい。この場合には、第２封止材の水分または酸素等の透過性が低くなり、第１導電層と第２基板との接着性を高くすることができるため、第１基板と第２基板との接合強度を高くすることができる。
【０１１２】
（４）第２封止材は、紫外線硬化樹脂を含むことが好ましい。この場合には、第１封止材前駆体とともに第２封止材前駆体に紫外線を照射することによってこれらを硬化して光電変換素子を効率的に製造することができる。
【０１１３】
（５）第２封止材に含まれる紫外線硬化樹脂は、ラジカル系樹脂またはカチオン系樹脂の少なくとも一方を含むことが好ましい。この場合には、第２封止材が電解質と化学反応しにくくなるため、仮に、電解質が第１封止材から漏洩してきたとしても、電解質との化学反応によって劣化しにくい第２封止材によって封止することができるため、電解質の漏洩をさらに防止することができる。
【０１１４】
（６）第２基板は、紫外線が透過する材料を含むことが好ましい。この場合には、第２基板側から紫外線を照射することによって第１封止材前駆体を硬化することができる。
【０１１５】
（７）第２導電層は、紫外線が透過しない材料を含むことが好ましい。この場合には、第２基板側から紫外線を照射した場合でも、光電変換層への紫外線の入射を抑制することができるため、光電変換層の光増感剤の劣化を抑制して光電変換素子の変換効率を向上することができる。
【０１１６】
（８）第２基板は、アクリルガラスを含むことが好ましい。この場合には、第２基板側から紫外線を照射することができるとともに、光電変換素子の軽量化を図ることもできる。
【０１１７】
（９）ここで開示された実施形態は、第１基板と、第１基板と間隔を空けて向かい合う第２基板と、第１基板と第２基板との間において電気的に接続された複数の光電変換セルとを備えた光電変換モジュールであって、複数の光電変換セルは、それぞれ、第１基板上に設けられた第１導電層と、第１導電層上に設けられた光電変換層と、光電変換層上に設けられた多孔質絶縁層と、多孔質絶縁層上に設けられた第２導電層と、第１基板と第２基板との間の電解質とを備え、光電変換層は、多孔質半導体層と、多孔質半導体層に設けられた光増感剤とを備え、第２導電層は、第２基板と間隔を空けて、第２基板と向かい合うようにして多孔質絶縁層上に設けられており、光電変換モジュールは、第１基板と第２基板との間において、複数の光電変換セルを取り囲むようにして設けられた封止材を備え、封止材は、第１封止材と、第１封止材の外側に設けられた１つ以上の第２封止材とを備え、第１封止材は、紫外線硬化樹脂を含む光電変換モジュールである。この構成を有する光電変換モジュールにおいては、第１封止材前駆体に対して第２基板側から紫外線を照射することによって第１封止材前駆体を硬化できるとともに、光電変換層に入射する紫外線を第２導電層によって遮ることができるため、紫外線の照射による光電変換層中の光増感剤の劣化を抑制し、ひいては光電変換素子の変換効率の低下を抑制することができる。また、第１封止材の外側に１つ以上の第２封止材を設置しているため、電解質の漏洩も抑制することができる。
【０１１８】
（１０）第１封止材に含まれる紫外線硬化樹脂は、ラジカル系樹脂またはカチオン系樹脂の少なくとも一方を含んでいることが好ましい。この場合には、第１封止材が電解質と化学反応しにくくなる。
【０１１９】
（１１）第２封止材は、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ホットメルト系樹脂、ラジカル系樹脂、カチオン系樹脂、およびオレフィン系樹脂からなる群から選択された少なくとも１種を含むことが好ましい。この場合には、第２封止材の水分または酸素等の透過性が低くなり、第１導電層と第２基板との接着性を高くすることができるため、第１基板と第２基板との接合強度を高くすることができる。
【０１２０】
（１２）第２封止材は、紫外線硬化樹脂を含むことが好ましい。この場合には、第１封止材前駆体とともに第２封止材前駆体に紫外線を照射することによってこれらを硬化して光電変換素子モジュールを効率的に製造することができる。
【０１２１】
（１３）第２封止材に含まれる紫外線硬化樹脂は、ラジカル系樹脂またはカチオン系樹脂の少なくとも一方を含むことが好ましい。この場合には、第２封止材が電解質と化学反応しにくくなるため、仮に、電解質が第１封止材から漏洩してきたとしても、電解質との化学反応によって劣化しにくい第２封止材によって封止することができるため、電解質の漏洩をさらに防止することができる。
【０１２２】
（１４）第２基板は、紫外線が透過する材料を含むことが好ましい。この場合には、第２基板側から紫外線を照射することによって第１封止材前駆体を硬化することができる。
【０１２３】
（１５）第２導電層は、紫外線が透過しない材料を含むことが好ましい。この場合には、第２基板側から紫外線を照射した場合でも、光電変換層への紫外線の入射を抑制することができるため、光電変換層の光増感剤の劣化を抑制して光電変換モジュールの変換効率を向上することができる。
【０１２４】
（１６）第２基板は、アクリルガラスを含むことが好ましい。この場合には、第２基板側から紫外線を照射することができるとともに、光電変換モジュールの軽量化を図ることもできる。
【０１２５】
（１７）複数の光電変換セルは、互いに隣り合う第１の光電変換セルと第２の光電変換セルとを含み、第１の光電変換セルの第１導電層と、第２の光電変換セルの第２導電層とが電気的に接続されてなることが好ましい。この場合には、第１の光電変換セルと第２の光電変換セルとを電気的に直列に接続することができるため、光電変換モジュールの変換効率を向上することができる。または、第１の光電変換セルの第１導電層と、第２の光電変換セルの第１導電層とが電気的に接続され、第１の光電変換セルの第２導電層と、第２の光電変換セルの第２導電層とが電気的に接続されてなることもできる。この場合には、第１の光電変換セルと第２の光電変換セルとを電気的に並列に接続することができるため、光電変換モジュールの変換効率を向上することができる。
【０１２６】
（１８）複数の光電変換セルの間に第１封止材をさらに備えていることが好ましい。この場合には、複数の光電変換セル全体の外周を取り囲む第１封止材とともに、複数の光電変換セルを個々のセルに仕切る第１封止材とを紫外線の照射による同一の工程で形成することができる。
【０１２７】
（１９）ここで開示された実施形態は、第１基板上の第１導電層上に、光電変換層と、第２導電層とをこの順に含む積層体を形成する工程と、第１基板上に積層体を取り囲むようにして紫外線硬化樹脂を含む第１封止材前駆体を設置する工程と、第１基板上に第１封止材前駆体の外側に１つ以上の第２封止材前駆体を設置する工程と、第１基板と向かい合うようにして第１封止材前駆体および第２封止材前駆体上に第２基板を設置する工程と、第２基板が設置された状態の第１封止材前駆体に第２基板側から紫外線を照射することによって第１封止材前駆体を硬化する工程とを含む光電変換素子の製造方法である。この構成を有する光電変換素子の製造方法においては、第１封止材前駆体に対して第２基板側から紫外線を照射することによって第１封止材前駆体を硬化できるとともに、光電変換層に入射する紫外線を第２導電層によって遮ることができるため、紫外線の照射による光電変換層中の光増感剤の劣化を抑制し、ひいては光電変換素子の変換効率の低下を抑制することができる。また、第１封止材の外側に１つ以上の第２封止材を設置することができるため、電解質の漏洩も抑制することができる。
【０１２８】
（２０）第１封止材前駆体に含まれる紫外線硬化樹脂は、ラジカル系樹脂またはカチオン系樹脂の少なくとも一方を含むことが好ましい。この場合には、第１封止材が電解質と化学反応しにくくなる。
【０１２９】
（２１）第２封止材は、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ホットメルト系樹脂、ラジカル系樹脂、カチオン系樹脂、およびオレフィン系樹脂からなる群から選択された少なくとも１種を含むことが好ましい。この場合には、第２封止材の水分または酸素等の透過性が低くなり、第１導電層と第２基板との接着性を高くすることができるため、第１基板と第２基板との接合強度を高くすることができる。
【０１３０】
（２２）第２封止材は、紫外線硬化樹脂を含むことが好ましい。この場合には、第１封止材前駆体とともに第２封止材前駆体に紫外線を照射することによってこれらを硬化して光電変換素子素子を効率的に製造することができる。
【０１３１】
（２３）第２封止材に含まれる紫外線硬化樹脂は、ラジカル系樹脂またはカチオン系樹脂の少なくとも一方を含むことが好ましい。この場合には、第２封止材が電解質と化学反応しにくくなるため、仮に、電解質が第１封止材から漏洩してきたとしても、電解質との化学反応によって劣化しにくい第２封止材によって封止することができるため、電解質の漏洩をさらに防止することができる。
【０１３２】
（２４）第２基板は、紫外線が透過する材料を含むことが好ましい。この場合には、第２基板側から紫外線を照射することによって第１封止材前駆体を硬化することができる。
【０１３３】
（２５）第２導電層は、紫外線が透過しない材料を含むことが好ましい。この場合には、第２基板側から紫外線を照射した場合でも、光電変換層への紫外線の入射を抑制することができるため、光電変換層の光増感剤の劣化を抑制して光電変換素子の変換効率を向上することができる。
【０１３４】
（２６）第２基板は、アクリルガラスを含むことが好ましい。この場合には、第２基板側から紫外線を照射することができるとともに、光電変換素子の軽量化を図ることもできる。
【０１３５】
以上のように実施形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施形態および各実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【０１３６】
今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
ここで開示された実施形態は、光電変換素子、光電変換モジュールおよび光電変換素子の製造方法に利用することができ、特に、色素増感太陽電池、色素増感太陽電池モジュール、およびこれらの製造方法に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１３８】
１  第１基板、２，２１  第２基板、３  第１導電層、４  光電変換層、５  第２導電層、６  電解質、７  第１封止材、７ａ  第１封止材前駆体、８  第２封止材、８ａ  第２封止材前駆体、１０  触媒層、１１  紫外線、１２  多孔質絶縁層、１３  分割溝、１４  多孔質半導体層、４１  封止材、５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  光電変換セル、８１  内側第２封止材、８２  外側第２封止材。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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