(57)【要約】【課題】高い短絡電流密度を示す光電変換素子を低コストで製造することができる光電変換素子を提供する。【解決手段】透光性基板と、透光性基板上に設けられた光電変換層と、光電変換層の少なくとも一部に設けられた集電電極と、透光性基板と向かい合うようにして設けられた対極導電層と、対極導電層の透光性基板側の表面に設けられた触媒層と、透光性基板と触媒層との間に設けられたキャリア輸送材料と、を備え、光電変換層は、透光性基板上に設けられた第１の多孔質半導体層と、第１の多孔質半導体層上に設けられた第２の多孔質半導体層と、第１の多孔質半導体層および第２の多孔質半導体層にそれぞれ吸着された光増感剤とを含み、第１の多孔質半導体層の空隙率が、第２の多孔質半導体層の空隙率よりも大きい光電変換素子である。【選択図】図１
2013131458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板と、
前記透光性基板上に設けられた光電変換層と、
前記光電変換層の少なくとも一部に設けられた集電電極と、
前記透光性基板と向かい合うようにして設けられた対極導電層と、
前記対極導電層の前記透光性基板側の表面に設けられた触媒層と、
前記透光性基板と前記触媒層との間に設けられたキャリア輸送材料と、を備え、
前記光電変換層は、前記透光性基板上に設けられた第１の多孔質半導体層と、前記第１の多孔質半導体層上に設けられた第２の多孔質半導体層と、前記第１の多孔質半導体層および前記第２の多孔質半導体層にそれぞれ吸着された光増感剤とを含み、
前記第１の多孔質半導体層の空隙率が、前記第２の多孔質半導体層の空隙率よりも大きい、光電変換素子。
【請求項２】
前記第１の多孔質半導体層が、平均粒径５０ｎｍ以下の半導体微粒子からなる、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記第１の多孔質半導体層の厚さが、前記光電変換層の厚さの５０％以下である、請求項１または２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記第１の多孔質半導体層の空隙率が、５５％以上である、請求項１から３のいずれかに記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記第２の多孔質半導体層上に設けられた第３の多孔質半導体層をさらに含み、
前記第３の多孔質半導体層を構成する半導体微粒子の平均粒径が、前記第２の多孔質半導体層を構成する半導体微粒子の平均粒径よりも大きい、請求項１から４のいずれかに記載の光電変換素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料に代るエネルギー源として、太陽光を電力に変換することができる電池、すなわち太陽電池が注目されている。現在、結晶系シリコン基板を用いた太陽電池および薄膜シリコン太陽電池が一部実用化され始めている。
【０００３】
しかしながら、結晶系シリコン基板を用いた太陽電池は、シリコン基板の製造コストが高いという問題があった。また、薄膜シリコン太陽電池は、多くの種類の半導体製造用ガスや複雑な装置を用いる必要があるため、製造コストが高くなるという問題があった。そのため、いずれの太陽電池においても、発電出力当たりのコストを低減するために光電変換の高効率化の努力が続けられているが、上記の問題を十分に解決できるまでには至っていない。
【０００４】
また、たとえば特許文献１（特許第２６６４１９４号公報）には、新しいタイプの太陽電池として、金属錯体の光誘起電子移動を応用した光電変換素子が開示されている。この光電変換素子は、表面上に電極（第１電極および第２電極）を形成した２枚のガラス基板の電極間に、光増感色素を吸着させて可視光領域に吸収スペクトルをもたせた光電変換層と電解液とを挟持した構造を有する。この光電変換素子において、透明な第１電極側に光を照射すると、光電変換層に電子が発生し、発生した電子が一方の第１電極から外部電気回路を通って対向する第２電極に移動し、移動した電子が電解質中のイオンにより運ばれて光電変換層に戻る、という現象が起こる。このような一連の電子移動の繰り返しにより、電気エネルギーを取り出すことが可能となる。
【０００５】
特許文献２（特開２００２−３５２８７０公報）には、透明電極上に形成される複数の層からなる多孔質膜において、透明電極から最も近い位置に配置される層から、最も遠い位置に配置される層にかけて、細孔径分布が増加している色素増感太陽電池が提案されている。これは、増感色素の吸着量を確保すること、および半導体電極内部の反応サイトへの反応物質の供給を迅速に行なうことを目的としている。
【０００６】
また、特許文献１に記載の光電変換素子の基本構造は、透明導電膜が形成された基板（ＴＣＯ基板）を用いた構造であるため、コストが高いという問題がある。この問題を解決するために、たとえば特許文献３（特許第４４１５４４８号公報）には、ＴＣＯ基板を用いない光電変換素子が提案されている。特許文献３に記載の光電変換素子は、ＴＣＯ基板を用いる代わりに透光性基板上に多孔性半導体層を形成し、その上に目の粗さが２０〜５００メッシュの有孔集電電極を形成している。
【０００７】
しかしながら、ＴＣＯ基板を用いない光電変換素子は、従来の構造からなる光電変換素子よりも短絡電流密度（Ｊsc）が低いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２６６４１９４号公報
【特許文献２】特開２００２−３５２８７０公報
【特許文献３】特許第４４１５４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、高い短絡電流密度を示す光電変換素子を低コストで製造することができる光電変換素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、透光性基板と、透光性基板上に設けられた光電変換層と、光電変換層の少なくとも一部に設けられた集電電極と、透光性基板と向かい合うようにして設けられた対極導電層と、対極導電層の透光性基板側の表面に設けられた触媒層と、透光性基板と触媒層との間に設けられたキャリア輸送材料と、を備え、光電変換層は、透光性基板上に設けられた第１の多孔質半導体層と、第１の多孔質半導体層上に設けられた第２の多孔質半導体層と、第１の多孔質半導体層および第２の多孔質半導体層にそれぞれ吸着された光増感剤とを含み、第１の多孔質半導体層の空隙率が、第２の多孔質半導体層の空隙率よりも大きい光電変換素子である。
【００１１】
ここで、本発明の光電変換素子においては、第１の多孔質半導体層が、平均粒径５０ｎｍ以下の半導体微粒子からなることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の光電変換素子においては、第１の多孔質半導体層の厚さが、光電変換層の厚さの５０％以下であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の光電変換素子においては、第１の多孔質半導体層の空隙率が、５５％以上であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の光電変換素子は、第２の多孔質半導体層上に設けられた第３の多孔質半導体層をさらに含み、第３の多孔質半導体層を構成する半導体微粒子の平均粒径が、第２の多孔質半導体層を構成する半導体微粒子の平均粒径よりも大きいことが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高い短絡電流密度を有する光電変換素子を低コストで製造することができる光電変換素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態の光電変換素子の模式的な断面図である。
【図２】実施の形態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３】実施の形態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】実施の形態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５】実施の形態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６】実施の形態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。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、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】
＜光電変換素子＞
図１に、本発明の光電変換素子の一例である本実施の形態の光電変換素子の模式的な断面図を示す。本実施の形態の光電変換素子は、透光性基板１と、透光性基板１上に設けられた光電変換層５と、光電変換層５の少なくとも一部に設けられた集電電極６と、透光性基板１と向かい合うようにして設けられた対極導電層７と、対極導電層７の透光性基板１側の表面に設けられた触媒層１１と、透光性基板１と触媒層１１との間に設けられたキャリア輸送材料８と、を備えている。
【００１９】
ここで、透光性基板１と対極導電層７とは互いに向かい合うようにして所定の距離を空けて配置されており、透光性基板１と対極導電層７との間にはキャリア輸送材料８を取り囲むようにして透光性基板１と対極導電層７とを接合する封止材９が配置されている。
【００２０】
また、集電電極６は、光電変換素子の外部に電流を取り出せるように、光電変換層５の上面および側面ならびに透光性基板１の表面を通って、透光性基板１と封止材９との間の空間から外部に伸長している。
【００２１】
さらに、光電変換層５は、透光性基板１上に設けられた第１の多孔質半導体層２と、第１の多孔質半導体層２上に設けられた第２の多孔質半導体層３と、第２の多孔質半導体層３上に設けられた第３の多孔質半導体層４とが積層された構造を有している。ここで、第１の多孔質半導体層２、第２の多孔質半導体層３および第３の多孔質半導体層４にはそれぞれ光増感剤が吸着されている。
【００２２】
本実施の形態の光電変換素子においては、第１の多孔質半導体層２の空隙率が、第２の多孔質半導体層３の空隙率よりも大きくなっている。これにより、本実施の形態の光電変換素子においては、ＴＣＯ基板を用いなくても高い短絡電流密度を示すため、従来のＴＣＯ基板を用いた光電変換素子と比べて、低コストで製造することができる。
【００２３】
＜透光性基板＞
透光性基板１としては、少なくとも光透過性を有する材料を用いることができる。ただし、少なくとも後述する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あればよく、必ずしもすべての波長領域の光に対して透過性を有する必要はない。
【００２４】
透光性基板１に用いられる光透過性を有する材料としては、たとえば、ソーダ石灰フロートガラス、溶融石英ガラス、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などを用いることができる。
【００２５】
透光性基板１に用いられる可撓性フィルムとしては、たとえば、テトラアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアリレート（ＰＡ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、フェノキシ樹脂、またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフィルムを用いることができる。
【００２６】
透光性基板１に用いられる可撓性フィルムとしては、なかでも、ＰＴＦＥフィルムを用いることが好ましい。ＰＴＦＥフィルムは２５０℃以上の耐熱性を有することから、透光性基板１の表面をたとえば２５０℃程度に加熱する場合に透光性基板１への熱ダメージを抑えることができる傾向にある。
【００２７】
また、透光性基板１の厚さは、特に限定されないが、０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。透光性基板１の厚さが０．２ｍｍ以上である場合には、透光性基板１が支持体としての機能を発揮することができる傾向にある。透光性基板１の厚さが５ｍｍ以下である場合には透光性基板１の透過光量が増大して光電変換素子の短絡電流密度が高くなる傾向にある。
【００２８】
本実施の形態の光電変換素子を他の構造体に取り付けるときに透光性基板１を用いて取り付けることができる。たとえば、透光性基板１がガラス基板からなる場合には、透光性基板１の周縁部をねじ等により他の構造体に容易に取り付けることができる。
【００２９】
＜光電変換層＞
光電変換層５としては、多孔質半導体層と、多孔質半導体層に吸着する色素とを含むものを用いることができる。キャリア輸送材料８が光電変換層５の内外を自在に移動することができる。なお、光電変換層５の厚さＴは、特に限定されるものではないが、１μｍ以上５０μｍ以下とすることが好ましく、５μｍ以上３０μｍ以下とすることがより好ましい。
【００３０】
＜多孔質半導体層＞
光電変換層５に用いられる多孔質半導体層（第１の多孔質半導体層２、第２の多孔質半導体層３および第３の多孔質半導体層４）としては、多孔質半導体から構成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種を含む多孔質半導体からなる層を用いることができる。なかでも、多孔質半導体層の安定性および安全性を向上させる観点からは、酸化チタンを用いることが好ましい。
【００３１】
なお、本明細書において、「酸化チタン」は、たとえば、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、無定形酸化チタン、メタチタン酸、およびオルソチタン酸などの各種の狭義のチタンの酸化物だけでなく、酸化チタン、水酸化チタンおよび含水酸化チタンなどの酸素を含むチタン化合物をも含む概念であり、これらを単独で、または混合して用いることができる。なお、酸化チタンは、その製法や熱履歴によって、アナターゼ型とルチル型の２種類のいずれの結晶系にもなり得るが、アナターゼ型が一般的である。酸化チタンとしては、アナターゼ型の含有率が８０％以上のものを用いることが好ましい。
【００３２】
多孔質半導体層としては、たとえば単結晶または多結晶の半導体を用いることができるが、多孔質半導体層の安定性の向上、結晶成長の容易さ、および製造コストの低減などの観点から、多結晶の半導体を用いることが好ましく、多結晶の半導体微粒子の形態が特に好ましい。ここで、半導体微粒子の平均粒径は、たとえば１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
【００３３】
したがって、多孔質半導体層としては、酸化チタンの微粒子（平均粒径：１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下）を用いることが特に好ましい。酸化チタンの微粒子は、たとえば、気相法または液相法（水熱合成法、硫酸法）など公知の方法により製造することができる。また、デグサ（Ｄｅｇｕｓｓａ）社が開発した塩化物を高温加水分解することにより製造することもできる。
【００３４】
また、半導体微粒子としては、同一または異なる半導体からなる２種類以上の異なる粒径を有する半導体微粒子を混合したものを用いてもよい。粒径の大きな半導体微粒子は入射光を散乱させ光捕捉率の向上に寄与し、粒径の小さな半導体微粒子は吸着点をより多くして色素の吸着量の向上に寄与するものと考えられる。ここで、異なる粒径を有する半導体微粒子の平均粒径の比率は１０倍以上であることが好ましく、粒径の大きな半導体微粒子の平均粒径は１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であって、粒径の小さな半導体微粒子の平均粒径は５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがより好ましい。異なる半導体の２種以上の半導体微粒子からなる混合粒子を用いる場合には、色素の吸着作用のより強い半導体微粒子を粒径の小さな半導体微粒子とすることが効果的である。
【００３５】
＜第１の多孔質半導体層＞
第１の多孔質半導体層２は、透光性基板１上に形成される多孔質半導体層のうち、透光性基板１に接して形成される多孔性半導体層である。上述したように、第１の多孔質半導体層２の空隙率は、第１の多孔質半導体層２上に形成される第２の多孔質半導体層３の空隙率よりも大きくされる。これにより、光電変換層５の受光面と反対側に集電電極６が形成されているＴＣＯ基板を有しない光電変換素子において、色素が光を吸収して生成する電子の分布を集電電極６側に偏らせることが可能となるため、集電効果が高くなり、高い短絡電流密度を示すものと考えられる。
【００３６】
第１の多孔質半導体層２の空隙率は、５５％以上であることが好ましい。第１の多孔質半導体層２の空隙率が５５％以上である場合には、光電変換素子の短絡電流密度がより高くなる傾向にある。
【００３７】
第１の多孔質半導体層２の空隙率は、７５％以下であることが好ましい。第１の多孔質半導体層２の空隙率が７５％以下である場合には、第１の多孔質半導体層２が十分な強度を保持し、透光性基板１からの第１の多孔質半導体層２の剥離を効果的に抑制することができる。
【００３８】
なお、本明細書において、「空隙率」は、以下の式（ａ）により求めることができる。
空隙率（％）＝１００×（多孔質半導体層の質量）／（（多孔質半導体層の体積）×（多孔質半導体層を構成する半導体材料の密度））  …（ａ）
第１の多孔質半導体層２が半導体微粒子から構成される場合には、第１の多孔質半導体層２を構成する半導体微粒子の平均粒径は、５０ｎｍ以下であることが好ましく、３０ｎｍ以下であることがより好ましい。第１の多孔質半導体層２を構成する半導体微粒子の平均粒径を５０ｎｍ以下とした場合、特に３０ｎｍ以下とした場合には、透光性基板１側から入射してきたより多くの光が第１の多孔質半導体層２で散乱せずに集電電極６側に透過するため、光電変換素子がより大きな短絡電流密度を示す傾向にある。
【００３９】
第１の多孔質半導体層２の厚さＴ１は、光電変換層５の厚さＴの５０％以下であることが好ましい。第１の多孔質半導体層２の厚さＴ１が光電変換層５の厚さＴの５０％以下である場合には、光電変換層５においてより多くの光を吸収することができるため、光電変換素子がより大きな短絡電流密度を示す傾向にある。
【００４０】
＜第２の多孔質半導体層＞
第２の多孔質半導体層３は、第１の多孔質半導体層２上に形成される多孔質半導体層であり、第２の多孔質半導体層３の空隙率は、第１の多孔質半導体層２の空隙率よりも小さくされる。なお、第１の多孔質半導体層２よりも第２の多孔質半導体層３の空隙率が小さいことは、光電変換層５の断面のＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）観察により確認することができる。
【００４１】
＜第３の多孔質半導体層＞
第３の多孔質半導体層４は、第２の多孔質半導体層３上に形成される多孔質半導体層である。第２の多孔質半導体層３および第３の多孔質半導体層４がそれぞれ半導体微粒子から構成される場合には、第３の多孔質半導体層４を構成する半導体微粒子の平均粒径が、第２の多孔質半導体層３を構成する半導体微粒子の平均粒径よりも大きいことが好ましい。第３の多孔質半導体層４を構成する半導体微粒子の平均粒径が第２の多孔質半導体層３を構成する半導体微粒子の平均粒径よりも大きい場合には、光の散乱効果がより高まるため、光の利用効率が向上し、短絡電流密度が向上する傾向にある。
【００４２】
なお、第３の多孔質半導体層４は、異なる平均粒径を有する半導体微粒子からなる多孔質半導体層を複数積層した構造であってもよく、この場合には、光散乱の効果を向上させるために、受光面より遠い部分に平均粒径の大きな微粒子からなる多孔質半導体層を形成することが好ましい。また、第３の多孔質半導体層４が、異なる平均粒径を有する半導体微粒子からなる多孔質半導体層を複数積層した構造からなる場合には、第３の多孔質半導体層４を構成する複数の多孔質半導体層の少なくとも１層は、平均粒径が３００ｎｍ以上の半導体微粒子からなることが好ましい。また、第１の多孔質半導体層２および第２の多孔質半導体層３の２層構造のみで光電変換層５に十分な光の吸収がある場合には、第３の多孔質半導体層４を形成しなくてもよい。
【００４３】
＜光増感剤＞
多孔性半導体層に吸着される光増感剤としては、たとえば、可視光領域および／または赤外光領域の波長の光を吸収することができる有機色素および／または金属錯体色素などの色素の１種または２種以上を選択的に用いることができる。
【００４４】
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。なお、有機色素の吸光係数は、一般的に、遷移金属に分子が配位結合した形態を有する金属錯体色素の吸光係数に比べて大きい。
【００４５】
金属錯体色素としては、分子に金属が配位結合したものを用いることができる。ここで、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、ルテニウム系色素などが挙げられる。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、Ｒｈなどが挙げられる。なかでも、金属錯体色素としては、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が好ましく、ルテニウム系金属錯体色素に金属が配位したものが特に好ましい。
【００４６】
光増感剤としては、特に、以下の式（Ｉ）〜（ＩＩＩ）で表されるルテニウム系金属錯体色素を用いることが好ましい。光増感剤として、以下の式（Ｉ）〜（ＩＩＩ）で表されるルテニウム系金属錯体色素を用いた場合には、近赤外線領域の波長の光をも吸収することができるため、光電変換素子の短絡電流密度を高めることができる。
【００４７】
市販の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、Ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ６２０−１Ｈ３ＴＢＡ色素などが挙げられる。なお、以下の式（ＩＩ）および（ＩＩＩ）において、「ＴＢＡ」はテトラブチルアンモニウムを示している。
【００４８】
【化１】
2013131458.tif 000003
【００４９】
【化２】
2013131458.tif 000004
【００５０】
【化３】
2013131458.tif 000005
【００５１】
また、多孔性半導体層に色素を強固に吸着させるためには、色素分子中にカルボキシル基、アルコキシ基、ヒドロキシル基、スルホ基、エステル基、メルカプト基、およびホスホニル基からなる群から選択された少なくとも１種のインターロック基を有するものが好ましい。なお、インターロック基とは、一般に、多孔性半導体層に色素が固定される際に介在し、励起状態の色素と半導体の伝導帯との間の電子の移動を容易にする電気的結合を提供するものである。
【００５２】
＜集電電極＞
集電電極６としては、インジウム錫複合酸化物（ＩＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）、酸化錫にフッ素をドープしたもの（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン、ニッケル、またはタンタルなどを用いることができる。
【００５３】
集電電極６の厚さは、０．０２μｍ以上５μｍ以下であることが好ましく、集電電極６の電気抵抗は低いほど好ましく、特に４０Ω／□であることがより好ましい。
【００５４】
集電電極６には、小孔が設けられていることが好ましい。集電電極６に小孔が設けられている場合には、集電電極６の形成後に、色素を含む溶液に浸漬させたり、電解液を浸透させたりする場合に、色素を含む溶液や電解液の染み込みを良好なものとすることができるため、光電変換素子の短絡電流密度を高くすることができる傾向にある。
【００５５】
なお、集電電極６の小孔は、たとえば機械的手法やレーザー加工などにより形成することができる。ここで、集電電極６の小孔は、０．１μｍ以上１００μｍ以下の径の開口であることが好ましく、１μｍ以上５０μｍ以下の開口であることがより好ましい。隣り合う小孔の間隔は、１μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。
【００５６】
＜キャリア輸送材料＞
キャリア輸送材料８としては、イオンを輸送できる導電性材料を用いることができ、たとえば、液体電解質、固体電解質、ゲル電解質、または溶融塩ゲル電解質などを用いることができる。キャリア輸送材料８は、透光性基板１と対極導電層７との間に形成される構造体の空隙を充填する形で存在する。
【００５７】
液体電解質は、酸化還元種を含む液状物であればよく、一般に電池や太陽電池などにおいて使用することができるものであれば特に限定されない。液体電解質としては、たとえば、酸化還元種とこれを溶解可能な溶剤からなるもの、酸化還元種とこれを溶解可能な溶融塩からなるもの、または酸化還元種とこれを溶解可能な溶剤と溶融塩からなるものなどを用いることができる。
【００５８】
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が挙げられる。酸化還元種としては、なかでも、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）の組み合わせ、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の組み合わせ、および臭化リチウム（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の組み合わせが好ましく、これらの中でも、ＬｉＩとＩ2の組み合わせが特に好ましい。
【００５９】
また、酸化還元種の溶剤としては、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、非プロトン極性物質などが挙げられる。これらの中でも、カーボネート化合物やニトリル化合物が特に好ましい。これらの溶剤は２種類以上を混合して用いることもできる。
【００６０】
固体電解質は、電子、ホール、イオンを輸送できる導電性材料で、太陽電池の電解質として用いることができ、流動性がないものであればよい。固体電解質としては、たとえば、ポリカルバゾールなどのホール輸送材、テトラニトロフロオルレノンなどの電子輸送材、ポリロールなどの導電性ポリマー、液体電解質を高分子化合物により固体化した高分子電解質、ヨウ化銅、チオシアン酸銅などのｐ型半導体、または溶融塩を含む液体電解質を微粒子により固体化した電解質などを用いることができる。
【００６１】
ゲル電解質は、通常、電解質とゲル化剤からなる。ゲル化剤としては、たとえば、架橋ポリアクリル樹脂誘導体や架橋ポリアクリロニトリル誘導体、ポリアルキレンオキシド誘導体、シリコーン樹脂類、側鎖に含窒素複素環式四級化合物塩構造を有するポリマーなどの高分子ゲル化剤などを用いることができる。
【００６２】
溶融塩ゲル電解質は、通常、上記のようなゲル電解質と常温型溶融塩からなる。常温型溶融塩としては、たとえば、ピリジニウム塩類、イミダゾリウム塩類などの含窒素複素環式四級アンモニウム塩化合物類などを用いることができる。
【００６３】
上記の電解質には、必要に応じて添加剤を加えてもよい。添加剤としては、t−ブチルピリジン（ＴＢＰ）などの含窒素芳香族化合物、またはジメチルプロピルイミダゾールアイオダイド（ＤＭＰＩＩ）、メチルプロピルイミダゾールアイオダイド（ＭＰＩＩ）、エチルメチルイミダゾールアイオダイド（ＥＭＩＩ）、エチルイミダゾールアイオダイド（ＥＩＩ）、若しくはヘキシルメチルイミダゾールアイオダイド（ＨＭＩＩ）などのイミダゾール塩などを用いることができる。
【００６４】
上記の電解質中の電解質濃度は、０．００１ｍｏｌ／Ｌ以上１．５ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましく、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上０．７ｍｏｌ／Ｌ以下であることがより好ましい。
【００６５】
＜対極導電層＞
対極導電層７としては、導電性材料を用いることができ、光透過性を有していても有していなくてもよい。ただし、対極導電層７側を受光側とする場合には、上記の透光性基板１と同様の光透過性を有している必要がある。
【００６６】
対極導電層７を構成する材料としては、たとえば、インジウム錫複合酸化物（ＩＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）、酸化錫にフッ素をドープしたもの（ＦＴＯ）、または酸化亜鉛（ＺｎＯ）などが挙げられる。また、チタン、ニッケル、またはタンタルなどのキャリア輸送材料５に対して腐食性を示さない金属を用いてもよい。
【００６７】
対極導電層７の厚さは、０．０２μｍ以上５μｍ以下であることが好ましく、対極導電層７の電気抵抗は、特に４０Ω／□以下であることがより好ましい。また、キャリア輸送材料８の注入を容易にするために、対極導電層７にはキャリア輸送材料８の注入用の複数の小孔を形成することが好ましい。
【００６８】
対極導電層７の小孔は、たとえば機械的手法またはレーザー加工により形成することができる。ここで、対極導電層７の小孔は、０．１μｍ以上１００μｍ以下の径の開口であることが好ましく、１μｍ以上５０μｍ以下の開口であることがより好ましい。隣り合う小孔の間隔は、１μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上２００μｍ以下であることがさらに好ましい。また、対極導電層７に、ストライプ状の開口を形成することによっても同様の効果を得ることができる。対極導電層７に形成されるストライプ状の開口の間隔は、１μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上２００μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００６９】
＜触媒層＞
触媒層１１としては、触媒層１１の表面で電子の受け渡しができる材料であればよく、たとえば、白金、パラジウムなどの貴金属材料、またはカーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ若しくはフラーレンなどのカーボン系材料などを用いることができる。
【００７０】
＜封止材＞
封止材９としては、たとえば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイソブチレン系樹脂、ホットメルト樹脂およびガラスフリットからなる群から選択された少なくとも１種を含む単層、または当該単層を２層以上に重ねた複数層などを用いることができ、具体的には、スリーボンド社製の型番：３１Ｘ−１０１、スリーボンド社製の型番：３１Ｘ−０８８、または一般に市販されているエポキシ樹脂などを用いることができる。
【００７１】
封止材９として、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂またはガラスフリットを用いる場合には、ディスペンサーを用いて形成することができる。また、封止材９として、ホットメルト樹脂を用いる場合には、シート状のホットメルト樹脂にパターニングした孔を開けることにより形成することができる。また、対極導電層７に形成されたキャリア輸送材料８の注入用の孔を封止するための材料も、上記の材料等を用いて形成することができる。
【００７２】
＜製造方法＞
以下、図２〜図５の模式的断面図を参照して、本実施の形態の光電変換素子の製造方法の一例について説明する。
【００７３】
まず、図２に示すように、透光性基板１を準備する工程を行なう。透光性基板１を準備する工程は、たとえば、市販されているものを準備することにより行なうことができる。
【００７４】
次に、図３に示すように、透光性基板１の表面上に、第１の多孔質半導体層２、第２の多孔質半導体層３および第３の多孔質半導体層４をこの順に形成する工程を行なう。ここで、第１の多孔質半導体層２、第２の多孔質半導体層３および第３の多孔質半導体層４を形成する工程は、特に限定されないが、たとえば上述の半導体微粒子を含有する懸濁液を透光性基板１の表面上に塗布し、乾燥および焼成の少なくとも一方を行う方法により行なうことができる。
【００７５】
具体的には、まず、半導体微粒子を適当な溶剤に懸濁して懸濁液を得る。このような溶剤としては、たとえば、エチレングリコールモノメチルエーテルなどのグライム系溶剤、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、イソプロピルアルコールとトルエンとの混合溶剤などのアルコール系混合溶剤、または水などを用いることができる。また、多孔質半導体層の空隙率を調整するためには、懸濁液に高分子材料を添加すればよい。このような高分子材料としては、エチルセルロースなどを用いることができる。また、懸濁液に添加される高分子材料の分子量や添加量を制御することにより、多孔質半導体層の空隙率を制御することが可能である。また、懸濁液に添加される高分子材料としては、異なる分子量分布を有する複数の高分子材料を用いてもよい。
【００７６】
また、このような懸濁液の代わりに市販の酸化チタンペースト（たとえば、Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、Ｔｉ−ｎａｎｏｘｉｄｅ、Ｔ、Ｄ、Ｔ／ＳＰ、Ｄ／ＳＰ、Ｒ／ＳＰ）を用いてもよい。
【００７７】
次に、上記のようにして得た懸濁液を透光性基板１の表面上に塗布し、乾燥および焼成の少なくとも一方を行なうことによって、透光性基板１の表面上に、第１の多孔質半導体層２、第２の多孔質半導体層３および第３の多孔質半導体層４をこの順に形成していく。ここで、第１の多孔質半導体層２の空隙率が、第２の多孔質半導体層３の空隙率よりも大きくなるように懸濁液等を調節して形成する。
【００７８】
懸濁液を塗布する方法としては、たとえば、ドクターブレード法、スキージ法、スピンコート法、またはスクリーン印刷法など公知の方法を用いることができる。
【００７９】
乾燥および焼成に必要な温度、時間、および雰囲気などは、半導体微粒子の種類に応じて適宜設定すればよく、たとえば、大気雰囲気下または不活性ガス雰囲気下で、５０℃以上８００℃以下の温度で１０秒以上１２時間以下行なうことができる。この乾燥および焼成は、単一の温度で１回または温度を変化させて２回以上行なってもよい。
【００８０】
また、第１の多孔質半導体層２、第２の多孔質半導体層３および第３の多孔質半導体層４を形成した後、半導体微粒子同士の電気的接続の向上、多孔質半導体層の表面積の増加、半導体微粒子の欠陥準位の低減など、性能向上を目的として、後処理を行なってもよい。たとえば、多孔質半導体層が酸化チタン膜である場合には、四塩化チタン水溶液で処理することによって、多孔質半導体層の性能を向上させることができる。
【００８１】
その後、図４に示すように、第３の多孔質半導体層４の少なくとも一部に集電電極６を形成する工程を行なう。ここで、集電電極６を形成する工程は、たとえば、スパッタ法、スプレー法、蒸着法、またはスクリーン印刷などの公知の方法により行なうことができる。
【００８２】
次に、図５に示すように、第１の多孔質半導体層２、第２の多孔質半導体層３および第３の多孔質半導体層４に光増感剤を吸着させることによって光電変換層５を形成する工程を行なう。ここで、光増感剤を吸着させる方法としては、たとえば、色素を溶解した溶液（色素吸着用溶液）に、第１の多孔質半導体層２、第２の多孔質半導体層３および第３の多孔質半導体層４の形成後の透光性基板１を浸漬する方法などが挙げられる。この際、色素吸着用溶液を多孔質半導体層内の微細孔奥部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。
【００８３】
色素を溶解させる溶剤としては、色素を溶解するものであればよく、たとえば、アルコール、トルエン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、クロロホルム、またはジメチルホルムアミドなどが挙げられる。これらの溶剤は、精製されたものが好ましく、２種類以上を混合して用いてもよい。色素吸着用溶液中の色素濃度は、使用する色素、溶剤の種類、色素吸着工程などの条件に応じて適宜設定することができるが、たとえば１×１０-5ｍｏｌ／Ｌ以上であることが好ましい。また、色素の吸着状態や多孔質半導体層の表面状態を変えるために、色素吸着用溶液に共吸着剤としてデオキシコール酸などの有機化合物を添加してもよい。
【００８４】
多孔質半導体層への色素吸着時における色素吸着用溶液の温度、浸漬時間、および雰囲気などの条件は、多孔質半導体層を構成する材料や状態、色素吸着用溶液の構成材料などにより適宜設定すればよい。色素吸着用溶液への多孔質半導体層の浸漬は、たとえば、大気雰囲気下、室温程度で行うことができるが、加熱下（３０℃以上６０℃以下の温度）で浸漬することにより、多孔質半導体層に色素を効率よく吸着させることができる。
【００８５】
多孔質半導体層への色素の吸着は、集電電極６を形成する前、または形成した後のいずれの段階で行なってもよいが、集電電極６を形成した後に行なうことが好ましい。
【００８６】
次に、図６に示すように、対極導電層７上に触媒層１１を形成した後に、対極導電層７の表面と、透光性基板１の表面とを向かい合わせて、光電変換層５の外周を取り囲むように封止材９で封止し、対極導電層７と透光性基板１とを封止材９で接合する。
【００８７】
その後、図１に示すように、透光性基板１と、対極導電層７との間の領域にキャリア輸送材料８を設置する工程を行なう。キャリア輸送材料８を設置する工程は、たとえば、対極導電層７に設けられた孔からキャリア輸送材料８を封止材９で取り囲まれた領域内に注入した後、孔を塞ぐことにより、図１に示す実施の形態の光電変換素子を作製することができる。
【００８８】
＜作用・効果＞
上述したように、本実施の形態の光電変換素子においては、第１の多孔質半導体層２の空隙率が、第２の多孔質半導体層３の空隙率よりも大きくされているため、ＴＣＯ基板を用いなくても高い短絡電流密度を示し、低コストで製造することが可能となる。
【実施例】
【００８９】
本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。なお、各実施例において、各層の膜厚は、特に断りのない限り、株式会社東京精密製の商品名：サーフコム１４００Ａを用いて測定した。
【００９０】
＜実施例１＞
まず、ガラスからなる透光性基板（幅２０ｍｍ×長さ２０ｍｍ×厚さ１ｍｍ、松浪硝子工業株式会社製）の表面上に多孔性半導体層を以下の方法で形成した。
【００９１】
次に、１２５ｍＬのチタンイソプロポキシド（キシダ化学株式会社製）と、ｐＨ調製剤である７５０ｍＬの０．１Ｍ硝酸水溶液（キシダ化学株式会社製）とを混合し、８０℃で８時間加熱することによって、チタンイソプロポキシドの加水分解反応を進行させ、ゾル液を調製した。
【００９２】
次に、チタン製オートクレーブにて２４０℃で１０時間、酸化チタン粒子を成長させた。続いて、酸化チタン粒子の超音波分散を３０分間行ない、平均粒径１５ｎｍの酸化チタン粒子を含むコロイド溶液Ｉの作製を行ない、その後、５０００ｒｐｍの回転速度で遠心分離を行なうことにより酸化チタン粒子を沈殿させた。
【００９３】
次に、酸化チタン粒子と、１０００ｍＬのエタノールとを混合し、酸化チタン粒子を遠心分離により沈殿させる操作を３回繰り返して、酸化チタン粒子を作製した。なお、コロイド溶液に含まれる酸化チタン粒子の平均粒径は、光散乱光度計（大塚電子社製）を用いて、レーザー光の動的光散乱を解析することにより求めた。
【００９４】
次に、上述の工程により作製した酸化チタン粒子を洗浄した後、エチルセルロース（キシダ化学株式会社製）とテルピネオール（キシダ化学株式会社製）とを無水エタノールに溶解させたものを加え、攪拌することにより、酸化チタン粒子を分散させた。その後、圧力４０ｍｂａｒの雰囲気下で、エタノールを５０℃に加熱して蒸発させ、コロイド溶液から酸化チタンペースト（懸濁液Ｉ）の作製を行なった。
【００９５】
なお、懸濁液Ｉの最終組成が、酸化チタン固体濃度２０質量％、エチルセルロース１６質量％、テルピネオール６４質量％となるように濃度調整を行なった。
【００９６】
懸濁液Ｉ中の酸化チタン粒子の平均粒径は、Ｘ線回折装置でθ／２θ測定における回折角が２５．２８°（アナターゼ型酸化チタンの（１０１）面に対応）におけるピークの半値幅を求め、その半値幅とシェラーの式とから求めた。その結果を表１に示す。
【００９７】
【表１】
2013131458.tif 000006
【００９８】
次に、幅１０ｍｍ×長さ１０ｍｍのパターンを有するスクリーン版と、スクリーン印刷機（ニューロング精密工業株式会社製、型番：ＬＳ−１５０）とを用いて、透光性基板上に市販の懸濁液Ｉを塗布し、８０℃で３０分間予備乾燥した後、５００℃で３０分間空気中で焼成することによって、厚さ５μｍの酸化チタン膜からなる第１の多孔質半導体層を作製した。第１の多孔質半導体層の空隙率は、５５％であった。また、第１の多孔質半導体層の空隙率は、予め別のガラス基板上に塗布形成した第１の多孔質半導体層に対して測定した結果にから、上記の（ａ）式を用いて算出した。
【００９９】
次に、第１の多孔質半導体層上に、上記と同じ方法で市販の酸化チタンペースト（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、商品名：Ｔｉ−Ｎａｎｏｘｉｄｅ  Ｔ／ＳＰ）を塗布し、乾燥および焼成を行なうことによって、厚さ８μｍの酸化チタン膜からなる第２の多孔質半導体層を作製した。第２の多孔質半導体層の空隙率は、５１％であった。
【０１００】
次に、第２の多孔質半導体層上に、上記と同じ方法で市販の酸化チタンペースト（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、商品名：Ｔｉ−Ｎａｎｏｘｉｄｅ  Ｒ／ＳＰ）を塗布し、乾燥および焼成を行なうことによって、厚さ３μｍの酸化チタン膜からなる第３の多孔質半導体層を作製した。第３の多孔質半導体層の空隙率は、５４％であった。
【０１０１】
以上により、ガラスからなる透光性基板上に、総厚１６μｍの３層構造の多孔質半導体層を形成した。
【０１０２】
次に、多孔質半導体層の表面および多孔質半導体層の周囲の透光性基板の表面にＴｉ膜を蒸着することによって、集電電極を形成した。
【０１０３】
その後、予め調製しておいた色素吸着用溶液に上記の多孔質半導体層を室温で１００時間浸漬した後、多孔質半導体層をエタノールで洗浄し、その後、約６０℃で約５分間乾燥させることによって、多孔質半導体層に色素を吸着させて、光電変換層を作製した。
【０１０４】
色素吸着用溶液は、上記の式（ＩＩ）で表わされる色素（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、商品名：Ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ６２０  １Ｈ３ＴＢＡ）を濃度４×１０-4ｍｏｌ／Ｌになるように、体積比１：１のアセトニトリルとｔ−ブタノールとの混合溶剤に溶解させて調製した。
【０１０５】
次に、光電変換層および集電電極が形成された透光性基板と、対極導電層としてのＩＴＯ導電性膜上に触媒層としての白金膜（膜厚１μｍ）を具備した対極基板とを、熱融着フィルム（デュポン社製、ハイミラン１７０２）を用いて貼り合せ、約１００℃に設定したオーブンで１０分間加熱して、透光性基板と対極基板とを圧着し、所定の領域が取り囲まれた封止材を形成した。
【０１０６】
次に、対極基板に予め設けられていた電解液注入用孔から、封止材で取り囲まれた領域に予め調製しておいた電解液を注入して、紫外線硬化樹脂（スリーボンド社製、型番：３１Ｘ−１０１）を用いて、上記の電解液注入用孔を封止した。これにより、実施例１の光電変換素子を作製した。
【０１０７】
なお、上記の電解液は、溶剤としてのアセトニトリルに、酸化還元種としてのＬｉＩ（アルドリッチ社製）が濃度０．１ｍｏｌ／Ｌ、Ｉ2（キシダ化学社製）が濃度０．０１ｍｏｌ／Ｌとなるように、さらに添加剤としてｔ−ブチルピリジン（アルドリッチ社製）が濃度０．５ｍｏｌ／Ｌ、ジメチルプロピルイミダゾールアイオダイド（四国化成工業株式会社製）が濃度０．６ｍｏｌ／Ｌとなるように添加し、溶解して得た。
【０１０８】
その後、実施例１の光電変換素子に端子電極部としてＡｇペースト（藤倉化成株式会社製、商品名：ドータイト）を塗布した。そして、実施例１の光電変換素子の受光面に、開口部の面積が１ｃｍ2である黒色のマスクを設置し、１ｋＷ／ｍ2の強度の光（ＡＭ１．５ソーラーシミュレータ）を照射して、短絡電流密度Ｊsc（ｍＡ／ｃｍ2）、開放電圧Ｖoc（Ｖ）、ＦＦ、および変換効率Ｅff（％）を測定した。その結果を表２に示す。
【０１０９】
＜実施例２＞
第１の多孔質半導体層の厚さを７μｍとし、第２の多孔質半導体層の厚さを４μｍとし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、短絡電流密度Ｊsc、開放電圧Ｖoc、ＦＦ、および変換効率Ｅffを測定した。その結果を表２に示す。
【０１１０】
＜実施例３＞
懸濁液Ｉを調整することによって、第１の多孔質半導体層を構成する酸化チタン粒子の平均粒径を５０ｎｍとし、第１の多孔質半導体層の空隙率を５５％とし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、短絡電流密度Ｊsc、開放電圧Ｖoc、ＦＦ、および変換効率Ｅffを測定した。その結果を表２に示す。
【０１１１】
＜実施例４＞
懸濁液Ｉを調整することによって、第１の多孔質半導体層の空隙率を６０％としたこと以外は実施例１と同様にして、実施例４の光電変換素子を作製し、短絡電流密度Ｊsc、開放電圧Ｖoc、ＦＦ、および変換効率Ｅffを測定した。その結果を表２に示す。
【０１１２】
＜実施例５＞
懸濁液Ｉのエチルセルロースの分子量および添加量を変更することによって、第１の多孔質半導体層の空隙率を６５％としたこと以外は実施例１と同様にして、実施例５の光電変換素子を作製し、短絡電流密度Ｊsc、開放電圧Ｖoc、ＦＦ、および変換効率Ｅffを測定した。その結果を表２に示す。
【０１１３】
＜比較例１＞
第１の多孔質半導体層と第２の多孔質半導体層とを同一の材料で形成することによって第１の多孔質半導体層と第２の多孔質半導体層とを同一の空隙率とし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、短絡電流密度Ｊsc、開放電圧Ｖoc、ＦＦ、および変換効率Ｅffを測定した。その結果を表２に示す。
【０１１４】
＜比較例２＞
市販の酸化チタンペースト（Ｓｏｌａｒｏｎｉｘ社製、商品名：Ｔｉ−Ｎａｎｏｘｉｄｅ  Ｔ／ＳＰ）を用いて第１の多孔質半導体層を作製し、懸濁液Ｉを用いて第２の多孔質半導体層を作製したこと以外は実施例１と同様にして、比較例２の光電変換素子を作製し、短絡電流密度Ｊsc、開放電圧Ｖoc、ＦＦ、および変換効率Ｅffを測定した。その結果を表２に示す。すなわち、比較例２の光電変換素子においては、第２の多孔質半導体層の空隙率が、第１の多孔質半導体層の空隙率よりも大きかった。
【０１１５】
【表２】
2013131458.tif 000007
【０１１６】
表２に示すように、第１の多孔質半導体層の空隙率が第２の多孔質半導体層の空隙率よりも大きくなっている実施例１〜５の光電変換素子においては、第１の多孔質半導体層と第２の多孔質半導体層とが同一の空隙率である比較例１および第２の多孔質半導体層の空隙率が第１の多孔質半導体層の空隙率よりも大きくなっている比較例２の光電変換素子と比べて、高い短絡電流密度Ｊscを示すことが確認された。
【０１１７】
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】
【０１１８】
本発明の光電変換素子は、太陽電池を含む光電変換素子に広く利用することができ、特に色素増感型太陽電池に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１９】
１  透光性基板、２  第１の多孔質半導体層、３  第２の多孔質半導体層、４  第３の多孔質半導体層、５  光電変換層、６  集電電極、７  対極導電層、８  キャリア輸送材料、９  封止材、１１  触媒層。
【図１】
2013131458.tif 000008
【図２】
2013131458.tif 000009
【図３】
2013131458.tif 000010
【図４】
2013131458.tif 000011
【図５】
2013131458.tif 000012
【図６】
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