(57)【要約】【課題】抵抗損失を低下させた高効率の光電変換素子を提供する。【解決手段】光電変換素子は、一対の電極１，１間に電子輸送部２と正孔輸送部３とが挟まれて形成されている。電子輸送部２及び正孔輸送部３の少なくとも一方は、一次元配列する粒子４により構成された多孔質集電体５に覆われている。多孔質集電体５の好ましい空隙率は７０％以上である。多孔質集電体５は、好ましくは増感色素を含む電子輸送部３と接している。多孔質集電体５により集電機能が向上する。【選択図】図１
2012190646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に電子輸送部と正孔輸送部とが挟まれて形成されている光電変換素子であって、前記電子輸送部及び前記正孔輸送部の少なくとも一方は、一次元配列する粒子により構成された多孔質集電体に覆われている、光電変換素子。
【請求項２】
前記多孔質集電体は、空隙率が７０％以上である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記多孔質集電体は、増感色素を含む前記電子輸送部と接している、請求項１又は２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の光電変換素子を製造する方法であって、導電性を有する粒子を含有した分散液のｐＨを調整し、前記粒子が一元配列した分散液を調製する分散液調製工程と、前記分散液から前記粒子を一次元配列した状態で連結させて前記多孔質集電体を形成する集電体形成工程と、を含む方法により前記多孔質集電体を形成する、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、光電変換素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池などに利用される光電変換素子はクリーンなエネルギー源として期待されている。近年では、製造コストの低減が期待できる色素増感型の光電変換素子に関する研究が盛んに行われている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図８に従来の光電変換素子の一例を示す。
【０００４】
この光電変換素子は、一対の電極１，１間に電子輸送部２と正孔輸送部３とが挟まれて形成されている。一方の電極１（第１の電極１ａ）は一方の基板６（第１の基板６ａ）の表面に形成され、他方の電極１（第２の電極１ｂ）は、他方の基板６（第２の基板６ｂ）の表面に形成されている。電子輸送部２と正孔輸送部とは、封止材７によって封止されている。電子輸送部２は、例えば、色素を担持した半導体などによって構成されている。そして、色素の励起によって電荷が発生し、電子輸送部２を介して第１の電極１ａから電子が取り出されるとともに、正孔輸送部３を介して第２の電極１ｂから正孔が取り出される。これにより、電力が発生し、光エネルギーから電気エネルギーへの変換が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０３９４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記のような従来の光電変換素子では、抵抗損失が高くなって光エネルギーから電気エネルギーへの変換が十分でなくなる場合があった。
【０００７】
すなわち、従来の光電変換素子の構成では、半導体層は、色素より電子を受容する機能と色素より注入された電子を輸送する機能とを併せ持っている。ここで、半導体材料は、金属や酸化物導電体に比べれば抵抗が高いため、従来の方式では、半導体中を電子が移動する際に生じる抵抗が抵抗損失の要因になっていた。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、抵抗損失を低下させた高効率の光電変換素子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】
【０００９】
本発明に係る光電変換素子は、一対の電極間に電子輸送部と正孔輸送部とが挟まれて形成されている光電変換素子であって、前記電子輸送部及び前記正孔輸送部の少なくとも一方は、一次元配列する粒子により構成された多孔質集電体に覆われているものである。
【００１０】
前記多孔質集電体は、空隙率が７０％以上であることが好ましい。
【００１１】
前記多孔質集電体は、増感色素を含む前記電子輸送部と接していることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る光電変換素子の製造方法は、上記の光電変換素子を製造する方法であって、導電性を有する粒子を含有した分散液のｐＨを調整し、前記粒子が一元配列した分散液を調製する分散液調製工程と、前記分散液から前記粒子を一次元配列した状態で連結させて前記多孔質集電体を形成する集電体形成工程と、を含む方法により前記多孔質集電体を形成するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、抵抗損失を低下させて光取り出し効率を向上させることができ、高効率の光電変換素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る光電変換素子の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】多孔質集電体の一例を示す斜視図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、粒子分散液の一例を示す写真である。
【図４】本発明に係る光電変換素子の実施の形態の他の一例を示す断面図である。
【図５】本発明に係る光電変換素子の実施の形態の他の一例を示す断面図である。
【図６】本発明に係る光電変換素子の実施の形態の他の一例を示す断面図である。
【図７】本発明に係る光電変換素子の実施の形態の他の一例を示す断面図である。
【図８】従来の光電変換素子の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、光電変換素子の実施の形態の一例である。この光電変換素子は、一対の電極１，１間に電子輸送部２と正孔輸送部３とが挟まれて形成されている。電子輸送部２に接する一方の電極１（第１の電極１ａ）は陰極となるものであり、基板６（第１の基板６ａ）の表面に形成されている。電子輸送部２に接していない他方の電極１（第２の電極１ｂ）は、陽極となるものであり、基板６（第２の基板６ｂ）の表面に形成されている。電子輸送部２と正孔輸送部３とにより構成される部分が、光電変換の層となるものであり、この光電変換層は、外周が封止材７によって封止されている。
【００１６】
本実施形態では、電子輸送部２は、一次元配列する粒子４（一次元配列粒子）により構成された多孔質集電体５に覆われている。粒子４が一次元配列するとは、複数個の粒子４が線状に配列することをいう。
【００１７】
図２は、一次元配列した粒子４により構成された多孔質構造体５の形態の一例を示す斜視図である。多孔質構造体５においては、各粒子４は複数個で線状に配列して連結しており、一次元の配列を形成している。配列により形成される線は、直線でも曲線でもよいが、ほぼ直線状のものが多いことが好ましい。直線状のものが好ましい理由は、一次元配列の方向に電子は輸送される形式を取ることから、電子の輸送経路をより短くすることができるからである。
【００１８】
そして、粒子４は、一次元に配列することにより、比較的数の少ない複数の個数で線状に連結して鎖状の粒子連結体８を構成している。粒子連結体８においては、粒子４が互いに連鎖して連結しており、そのため、粒子連結体８は、略Ｉ字状や、略Ｕ字状の形状となっている。この粒子連結体８がさらに他の粒子連結体８と接触したり連結したりして、全体として網目状の構造体が形成されている。この構造体が多孔質集電体５となるものである。そして、一次元配列する粒子４が線状・鎖状に連結することによってできた網目が、多孔質集電体５における空隙９を形成している。
【００１９】
多孔質集電体５は、一次元配列する粒子４が平面状に配置した場合は、図２に示すように、空隙９の面積がきわめて大きくなる。図２では、仮想平面Ｈの表面に粒子４を配置して多孔質集電体５を形成した様子を示している。そして、電子輸送部２と正孔輸送部３の少なくとも一方の表面に、本実施形態においては電子輸送部２の表面に、この空隙率の高い多孔質集電体５が配置されるものである。
【００２０】
多孔質集電体５の空隙率は、集電機能をさらに高めることが可能な７０％以上であることが好ましく、より体積密度の低い８０％以上である方が集電機能の向上に寄与することがさらに可能なため、好ましい。すなわち、多孔質集電体５の体積密度は、３０％未満であることが好ましく、２０％未満であることがより好ましい。ただし、多孔質集電体５の空隙率は９５％以下であることが好ましい。空隙率が高くなりすぎると、集電機能がかえって低下するおそれがあるからである。特に、集電機能の低下への影響を及ぼさない範囲としては９０％以下であることがより好ましい。すなわち、多孔質集電体５の体積密度は、５％を超えることが好ましく、１０％を超えることがより好ましい。
【００２１】
多孔質集電体５は、電極１（第１の電極１ａ）に接していてもよい。その場合、集電性がさらに高まる。図１の形態では、電子輸送部２の周囲において、多孔質集電体５が第１の電極１ａに接している。
【００２２】
一次元配列する粒子４としては、導電性の粒子４を用いることができる。導電性の粒子４を用いることにより、集電性を高めることができる。
【００２３】
一次元配列する粒子４に用いられる粒子材料としては、例えば、インジウム−錫複合酸化物、アンチモンをドープした酸化錫、フッ素をドープした酸化錫等、酸化亜鉛などを挙げることができる。このような粒子４を用いることにより、一次元配列性（線状連結性）を高めることが可能となる。
【００２４】
一次元配列する粒子４はナノ粒子であることが好ましい。一次元配列する粒子４の好ましい粒径は、１〜１０００００ｎｍであり、より好ましい粒径は、５〜１０００ｎｍである。このような粒径のナノ粒子を一次元配列する粒子４として用いることにより、ナノ粒子の電子伝導性を効果的に活用した導電体構造を得ることができるからである。そして、この導電体構造が積層することによって、多孔質な集電体を形成することができる。なお、多孔質集電体５は、集電極として機能するものである。なお、粒子４の粒径はレーザー回折粒度分布計などによって測定することができる。
【００２５】
多孔質集電体５の厚みは、５〜１０００００ｎｍであることが好ましい。多孔質集電体５の厚みがこの範囲になることで、集電性をさらに高めることができる。
【００２６】
電子輸送部２は、電子輸送部２として機能する材料により形成される。電子輸送部２は、無機物の半導体であってもよいが、有機物の半導体（有機半導体）であってもよく、色素を担持した電子受容性の有機物により形成されることがより好ましい。有機物により構成された電子輸送部２において多孔質集電体５を設けることにより、集電性を効率よく高めることができる。電子受容性の有機物としては、キノン類が化学結合したキノン誘導体骨格を有するポリマー、イミドを含有するイミド誘導体骨格を有するポリマー、フェノキシルを含有するフェノキシル誘導体骨格を有するポリマー、ビオロゲンを含有するビオロゲン誘導体骨格を有するポリマーなどが挙げられる。フェノキシルを含有するフェノキシル誘導体骨格を有するポリマーとして、例えば下記の［化１］に示すようなガルビ化合物（ガルビポリマー）をなどが挙げられる。
【００２７】
【化１】
2012190646.tif 000003
【００２８】
色素としては、増感色素として用いられるものを使用することができ、公知の材料を用いることができる。例えば、９−フェニルキサンテン系色素、クマリン系色素、アクリジン系色素、トリフェニルメタン系色素、テトラフェニルメタン系色素、キノン系色素、アゾ系色素、インジゴ系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、キサンテン系色素などが挙げられる。または、ＲｕＬ２（Ｈ２Ｏ）２タイプのルテニウム−シス−ジアクア−ビピリジル錯体（ここで、Ｌは、４，４’−ジカルボキシル−２，２’−ビピリジンを示す。）、または、ルテニウム−トリス（ＲｕＬ３）、ルテニウム−ビス（ＲｕＬ２）、オスニウム−トリス（ＯｓＬ３）、オスニウム−ビス（ＯｓＬ２）などのタイプの遷移金属錯体、または亜鉛−テトラ（４−カルボキシフェニル）ポルフィリン、鉄−ヘキサシアニド錯体、フタロシアニンなどが挙げられる。例えば、「ＦＰＤ・ＤＳＳＣ・光メモリーと機能性色素の最新技術と材料開発」（株式会社エヌ・ティー・エス）のＤＳＳＣの章にあるような色素を適用することができる。中でも会合性を有する色素は、光電変換時の電荷分離を促進する観点から好ましい。会合体を形成して効果のある色素としては、例えば下記の［化２］の構造で示される色素が好ましい。
【００２９】
【化２】
2012190646.tif 000004
【００３０】
増感色素を含む電子輸送部２と多孔質集電体５とは接していることが好ましい。その場合、電子受容性の有機物により構成された電子輸送部２に、多孔質集電体５を隣接して配設することで、電子輸送部２の補助電極としての機能を発現させることができ、抵抗損失の低下による高効率な太陽電池の実現がより可能になる。
【００３１】
電子輸送部２の厚みは、例えば、０．１〜１０００ｎｍにすることができる。
【００３２】
正孔輸送部３は、正孔輸送部３として機能する材料により形成される。正孔輸送部３は、本実施形態では、溶液またはゲル状態として形成することができる。正孔輸送部としては、公知の材料を用いてもよい。
【００３３】
正孔輸送部３が、正孔受容性の有機物で形成されることも好ましい。正孔受容性の有機物としては、オキシラジカル化合物、ニトロキシルラジカル化合物、炭素ラジカル化合物、窒素ラジカル化合物、ホウ素ラジカル化合物、硫黄ラジカル化合物等が挙げられる。
【００３４】
正孔輸送部３の厚みは、例えば、１〜１０００００ｎｍにすることができる。なお、この厚みは、電極１，１間に電子輸送部２と正孔輸送部３との両方が挟まれた領域のものである。図１の形態では、電極１，１間に電子輸送部２が挟まれずに正孔輸送部３が挟まれている領域（電子輸送部２の外側の領域）があるが、この領域ではなく、電子輸送部２の内側の領域で正孔輸送部３の厚みの範囲を設定するようにする。なお、図１の形態では正孔輸送部３と第１の電極１ａとは接している。
【００３５】
電極１は、適宜の電極材料により形成される。各電極１は同じ材料で形成しても異なる材料で形成してもよい。第２の電極１ｂは、Ｐｔ、カーボンにより形成されたり、あるいはポリエチレンジオキシチオフェンやポリアニリンなど導電性高分子材料でこれらを被覆した形態であることが好ましい。特に、第２の電極１ｂは好ましくはＰｔ電極で構成されるとよい。第１の電極１ａは、インジウム−錫複合酸化物、アンチモンをドープした酸化錫、フッ素をドープした酸化錫等、酸化亜鉛などの材料により形成されることが好ましい。各電極１の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、１〜１０００ｎｍとすることができる。光を透過させる場合、透明な電極１を用いることができる。また、光透過性の電極１の反対側に、光反射性の電極１を設けてもよい。
【００３６】
基板６は、適宜の材料により形成される。光を素子内に入れるためには、第１及び第２の基板１ａ、１ｂの少なくともどちらか一方の基板６を透明にすることが好ましい。また、基板６の両方を透明にしてもよい。
【００３７】
基板６の材料としては、例えば、ガラス、透明樹脂フィルム、透明樹脂板などを挙げることができる。
【００３８】
封止材７は電極１，１間において、電子輸送部２及び正孔輸送部３の周囲を取り囲んで封止するものである。封止材７としては、例えば、シリコーン樹脂、ポリオレフィン、ブチルゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン・α−オレフィン共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタアクリル酸共重合体、低密度ポリエチレン、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、アイオノマー樹脂のほか、ポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリジエン系、ポリエステル系、ポリウレタン系、フッ素樹脂系、ポリアミド系のエラストマーなどから選ばれる少なくとも１種を用いることができる。それらの中でも、シリコーン樹脂、アイオノマー樹脂、エポキシ樹脂、オレフィン樹脂、ブチルゴム、フッ素を含む樹脂などが好ましい。また、封止材７には、それらの耐候性を向上させるために、架橋剤、紫外線吸収剤などを適宜混合することができる。
【００３９】
図１の形態の光電変換素子では、第１の電極１ａの表面に、電子輸送部２が形成され、その電子輸送部２の全体を外周も含めて覆うように正孔輸送部３が形成されている。電極１ａ表面における電子輸送部２の外側領域には、正孔輸送部３が形成されており、正孔輸送部３と電極１ａとは接している。そして、多孔質集電体５は、電子輸送部２と正孔輸送部３との間において、電子輸送部２を外周も含めて覆うように電子輸送部２の表面に形成されている。
【００４０】
このように、図１の形態にあっては、多孔質集電体５が電子輸送部２と正孔輸送部３との間に配置し、これらと接することで、抵抗損失を低下させて、高効率な光電変換をすることができるものである。
【００４１】
光電変換素子の製造方法について説明する。
【００４２】
まず、あらかじめ、第２の基板６ｂの表面に、例えば、フッ素ドープ酸化スズ膜およびＰｔをスパッタリングによって、第２の電極１ｂを形成しておく。
【００４３】
また、第１の基板６ａの表面に、例えば、フッ素ドープ酸化スズ膜をスパッタリングによって、第１の電極１ａを形成する。
【００４４】
次に、この第１の電極１ａの表面に、例えば、ディップコート、スピンコートなどによって、電子輸送部２を形成する。
【００４５】
その後、電子輸送部２の表面に多孔質集電体５を形成する。ここで、多孔質集電体５の形成は次のようにすることができる。
【００４６】
まず、導電性を有する粒子４（一次元配列する粒子４）を分散媒となる液体に分散させる。分散媒に用いる液体としては、水、有機溶媒などを使用することができる。また、水と有機溶媒の混合溶液を用いてもよい。
【００４７】
次に、導電性を有する粒子４を含有した分散液のｐＨを調整する。
【００４８】
ｐＨの調整には、酸として、塩酸、酢酸などを用いることができ、アルカリとして、アンモニア、水酸化ナトリウムなどを用いることができる。これらは水溶液として用いてもよい。
【００４９】
このときｐＨとしては、粒子４が一次元に配列するようなｐＨであることが好ましい。例えば、ｐＨ６．５〜７．５の範囲内（例えばｐＨ７．０）といった中性領域にすることができる。
【００５０】
図３（ａ）及び（ｂ）は、一次元配列する粒子４の挙動の一例を示す写真である。粒子４としては、インジウムスズ複合酸化物のナノ粒子（粒径：２０ｎｍ）を使用しており、水で分散している。この粒子４の分散液はｐＨ８．０では、図３（ａ）のように、粒子４が単分散している。そして、酸を添加するなどして、分散液のｐＨを７．０に調整すると、図３（ｂ）のように、粒子４が一次元に線状に配列する。これにより、粒子連結体８が形成される。すなわち、ｐＨを調整する工程が、一次元配列を促す。図３（ｃ）及び（ｄ）は、一次元配列する粒子４の挙動の他の一例であり、図３（ａ）及び（ｂ）と粒子濃度とｐＨが異なる以外は、同様の条件のものである。図３（ｃ）がｐＨ１０．０、図３（ｄ）がｐＨ７．０での写真である。図３（ｃ）では粒子４が単分散した様子が、図３（ｄ）ではｐＨ調整によって粒子４が一次元配列した様子が示されている。なお、ｐＨ調整工程としては、ｐＨ調整剤を用いる方法でもよく、または、透析など、酸根、塩基根を取り除く処理を施すことによる調整方法を用いても良い。そして、このようにｐＨが調整された分散液を第１の電極１ａの表面に電子輸送部２を覆うように塗布する。
【００５１】
そして、所望の条件により加熱すると、乾燥により分散媒が除去され、粒子４を一次元配列した状態で連結させて、第１の電極１ａに形成された電子輸送部２を覆うように多孔質集電体５を形成することができる。これにより、電子輸送部２の表面には、図２に示すような多孔質集電体５が形成される。
【００５２】
加熱条件としては、温度を４０〜１５０℃、時間を1０秒〜４８時間とすることができる。この加熱条件により、粒子４を一次元配列させた状態で多孔質集電体５を形成することができるものである。また、この加熱条件は、光電変換素子を作製する条件、特に集電体を形成する条件としては温和なものであるので、電子輸送部２内の有機物を劣化させるなどの悪影響を与えることがなく、光電変換特性を低下させることがないようにすることができる。したがって、耐熱性のない材料と接した状態での構造体（多孔質集電体５）の形成が可能となるものであり、材料選択の幅が増加する。そして、多孔質集電体５を電子輸送部２に敷設することによって、有機物体で構成される電子輸送部２に高い集電機能を付与することができるものである。
【００５３】
こうして形成された多孔質集電体５が設けられた第１の基板６ａと、第２の基板６ｂとを、電極１，１が対向するように重ね合わせ、基板６ａ，６ｂに挟まれた電子輸送部２の周囲を封止材７で封止する。
【００５４】
そして、封止材７により囲まれている内部に、正孔輸送部３の材料を注入する。注入は、適宜の注入口から行うことができ、注入後は、封止材７などで注入口を塞ぐようにできる。
【００５５】
これにより、図１の形態の光電変換素子を形成することができる。
【００５６】
次に、他の実施形態を説明する。図４〜７は、それぞれ、光電変換素子の他の実施形態の一例である。
【００５７】
図４では、複数の電子輸送部２が電極１，１間において電極１の表面と垂直な方向に直列して積層され、各電子輸送部２が多孔質集電体５により覆われている形態を示している。図示の形態では、電子輸送部２が二つ形成されているが、電子輸送部２の数は三つ以上であってもよい。第１の電極１ａに隣接する電子輸送部２は、電極１ａと接して形成されている。また、各電子輸送部２，２の間には、多孔質集電体５が、電子輸送部２と接して配設されている。この形態にあっては、電子輸送部２が複数の電子輸送部２で構成され、多孔質集電体５が電子輸送部２の表面及び間に配置するので、集電機能をさらに高めることができるものである。
【００５８】
図４の形態の光電変換素子は、図１の形態の製造方法と同様の方法で作製されるものである。例えば、電子輸送部２の積層と多孔質集電体５の形成とを繰り返し行うことにより、この光電変換素子を作製することができる。
【００５９】
図５及び図６では、複数の電子輸送部２が第１の電極１ａの表面に並列して配置され、各電子輸送部２が多孔質集電体５により覆われている形態を示している。図示の形態では、電子輸送部２が三つ形成されているが、電子輸送部２の数は二つであっても、あるいは、四つ以上であってもよい。複数の電子輸送部２は、第１の電極１ａと接して形成されている。また、各電子輸送部２，２の間には、多孔質集電体５が、隣り合う電子輸送部２と接して配設されている。この形態にあっては、電子輸送部２を複数の電子輸送部２で構成し、多孔質集電体５が電子輸送部２の表面及び間に配置するので、集電機能をさらに高めることができるものである。
【００６０】
そして、図５の形態では、電極１の表面と平行な断面において、電子輸送部２の面積が多孔質集電体５の面積よりも大きくなっている。また、電子輸送部２が第１の電極１ａと接する面積は、多孔質集電体５が電極に接する面積よりも大きくなっている。これにより、電子輸送部２の体積を大きくして、光電変換性を高めることができるものである。
【００６１】
また、図６の形態では、電極１の表面と平行な断面において、多孔質集電体５の面積が電子輸送部２の面積よりも大きくなっている。また、多孔質集電体５が電極に接する面積は、電子輸送部２が第１の電極１ａと接する面積よりも大きくなっている。これにより、多孔質集電体５の体積を大きくして、集電性をさらに高めることができるものである。
【００６２】
図５及び図６の形態の光電変換素子は、図１の形態の製造方法と同様の方法で作製されるものである。例えば、電子輸送部２を第１の電極１ａの表面に複数形成し、この複数の電子輸送部２を覆うように多孔質集電体５を形成することにより、この光電変換素子を作製することができる。
【００６３】
図７の形態では、複数の電子輸送部２が電極１，１間において電極１の表面と垂直な方向に直列して積層されるとともに、電極１の表面と平行な方向で並列して配置され、各電子輸送部２が多孔質集電体５により覆われている形態を示している。図示の形態では、電子輸送部２が六つ形成されているが、電子輸送部２の数は、三つ又は四つ、あるいはそれ以上であってもよい。電子輸送部２は、第１の電極１ａ側から列状に形成されており、一列目の電子輸送部２は、図５の形態の電子輸送部２と同様の構成となっており、電極１ａと接して形成されている。二列目の電子輸送部２は、一列目の電子輸送部２の上側（第２の電極１ｂ側）に形成されている。また、各電子輸送部２，２の間には、多孔質集電体５が、電子輸送部２と接して配設されている。この形態にあっては、電子輸送部２を複数の電子輸送部２で構成し、多孔質集電体５が電子輸送部２の表面及び間に配置するので、集電機能をさらに高めることができるものである。
【００６４】
図７の形態の光電変換素子は、図１の形態の製造方法と同様の方法で作製されるものである。例えば、第１の電極１ａ（二列目以降は多孔質構造体５）の表面に電子輸送部２を並列して複数形成し、この複数の電子輸送部２を覆うように多孔質集電体５を形成する、という工程を繰り返し行うことにより、この光電変換素子を作製することができる。
【００６５】
なお、図５〜図７の形態においては、電子輸送部２が複数並列して形成されることになるが、複数の電子輸送部２は、電極１の表面と垂直な方向から見た場合に、適宜のパターン形状とすることができる。例えば、複数の直線状のパターンを形成してもよく、ドット状のパターンを形成していてもよい。また、図７の形態においては、各列の電子輸送部２が、同じパターンで形成されていてもよく、異なるパターンで形成されていてもよい。
【００６６】
ところで、上記では、電子輸送部２が多孔質構造体５によって覆われた形態を示したが、本発明における光電変換素子はこれに限られるものではない。例えば、正孔輸送部３が多孔質構造体５に覆われていてもよい。その場合、光電変換素子の構造は、図１、４〜７の形態において、電子輸送部２と正孔輸送部３とを入れ替えた構造とすることができる。
【実施例】
【００６７】
［実施例１］
実施例１として、図１に示す形態の光電変換素子を作製した。
【００６８】
実施例１に用いた材料を示す。
・第１の基板６ａ：ガラス
・第２の基板６ｂ：ガラス
・第１の電極１ａ：フッ素ドープ酸化スズ膜
・第２の電極１ｂ：フッ素ドープ酸化スズ膜／Ｐｔ
・電子輸送部２：ガルビノキシルラジカルポリマー（前記［化１］のポリマー）
・増感色素：インドリン系色素
・正孔輸送部３：２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル（ＴＥＭＰＯ）を０．１モル、Ｎ−メチルベンズイミダゾールを１．６モル、過塩素酸リチウムを１モルそれぞれ溶解して調製した電解質溶液
・粒子４：インジウムスズ複合酸化物
・粒子４の分散媒：水
・ｐＨ調整工程：ｐＨ調整剤として酢酸およびアンモニウム水溶液（調整ｐＨ：ｐＨ６．５〜７．５）を用いた。
・封止材７：熱溶融性接着剤（三井デュポンポリケミカル製「バイネル」）
実施例１の製造方法を示す。
【００６９】
第２の基板６ｂの表面に、スパッタリングによって電極１ｂを形成した。また、第１の基板６ａの表面に、スパッタリングによって電極１ａを形成した。そして、第１の基板６ａの電極１ａ表面に、スピンコートによって電子輸送部２を形成した。
【００７０】
一方、粒子４（１ｇ）を分散媒（１００ｍＬ）に分散させ、分散液を作製した。この分散液のｐＨは、８．０であった。そして、分散液に、ｐＨを確認しながらｐＨ調整剤を徐々に添加し、ｐＨ値を調整して７．０にした。
【００７１】
図３（ａ）及び（ｂ）は、この分散液における、ｐＨ調整前後での様子を示す写真である。ｐＨ８．０からｐＨ７．０にｐＨ調整することにより、粒子４が一次元配列することが確認された。なお、図３（ｃ）及び（ｄ）に示すように、ｐＨ１０．０からｐＨ７．０にｐＨ調整した場合も、同様に粒子４が一次元配列することが確認された。
【００７２】
次に、ｐＨ８．０からｐＨ７．０にｐＨ調整した上記の分散液を、第１の基板６ａに形成された電子輸送部２の表面に塗布し、分散液で電子輸送部２を覆った。そして、電子輸送部２に分散液が塗布された第１の基板６ａを、６０℃で１２時間の条件で加熱して乾燥させて、多孔質集電体５を形成した。
【００７３】
次いで、電子輸送部２の表面に多孔質集電体５が形成された第１の基板６ａと、上記の第２の基板６ｂとを、電極１ａ、１ｂが対向するように重ね合わせ、基板間における電子輸送部２の周囲を封止材７で封止した。
【００７４】
そして、基板間における封止材７の内部に、正孔輸送部３を注入口から注入し、注入口を封止材で塞いだ。
【００７５】
これにより、図１に示すような実施例１の光電変換素子を作製した。
【００７６】
［比較例１］
一次元配列する粒子４を使用せず、多孔質集電体５を配置させない以外は、実施例１と同様にして、図８に示す形態の光電変換素子を作製した。
【００７７】
［評価］
実施例及び比較例の光電変換素子について、平面視面積１ｃｍ２の領域に２００ルックスの光を照射しながら、Keithley 2400source meter（ケースレイ社製の２４００型汎用ソースメータ）を用いたＩＶ測定により各光電気素子の開放電圧および短絡電流値を測定した。光源には蛍光灯(ラピッド蛍光灯ＦＬＲ２０Ｓ・Ｗ／Ｍ、パナソニック株式会社製)を使用し、２５℃環境下で測定を行った。また、光電変換部１ｃｍ２が受光する条件において光電気素子の評価を行った。その結果を下記表１に示す。
【００７８】
表１に示すように、実施例１の光電変換素子は、比較例１の光電変換素子よりも、Ｖｏｃ、Ｊｓｃ、ＦＦ、Ｐｍａｘが高く、高い光電変換効率を示した。
【００７９】
【表１】
2012190646.tif 000005
【符号の説明】
【００８０】
１      電極
２      電子輸送部
３      正孔輸送部
４      粒子
５      多孔質集電体
６      基板
７      封止部
８      粒子連結体
９      空隙
【図１】
2012190646.tif 000006
【図４】
2012190646.tif 000007
【図５】
2012190646.tif 000008
【図６】
2012190646.tif 000009
【図７】
2012190646.tif 000010
【図８】
2012190646.tif 000011
【図２】
2012190646.tif 000012
【図３】
2012190646.tif 000013