(57)【要約】  【課題】耐候性および光の利用効率に優れた光電変換素子モジュールを提供する。  【解決手段】光電変換素子モジュールは、２つの基材の間に複数の光電変換素子を有する。光電変換素子は、基材の一方に固定層を介して固定されており、固定層は、光電変換素子の封止部の少なくとも一部を覆っている。【選択図】図１
2013016358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの基材の間に複数の光電変換素子を有する光電変換素子モジュールであって、
上記光電変換素子は、上記基材の一方に固定層を介して固定されており、
上記固定層は、上記光電変換素子の封止部の少なくとも一部を覆っている光電変換素子モジュール。
【請求項２】
上記光電変換素子は、光入射面と、上記光入射面に対向する裏面とを有し、
上記固定層は、上記裏面側を固定している請求項１記載の光電変換素子モジュール。
【請求項３】
上記光電変換素子と上記基材の他方との間には、中空層が形成されている請求項１記載の光電変換素子モジュール。
【請求項４】
上記中空層は、乾燥空気、不活性ガス、または真空の雰囲気にある請求項３記載の光電変換素子モジュール。
【請求項５】
上記光電変換素子と上記基材の他方とが密着されている請求項１記載の光電変換素子モジュール。
【請求項６】
上記２つの基材の少なくとも一方は、波長選択吸収機能、波長選択反射機能、防汚機能、反射防止機能、拡散機能、およびハードコート機能からなる群より選ばれる１種以上の機能を有する請求項１記載の光電変換素子モジュール。
【請求項７】
上記封止部は、上記光電変換素子の入射面の周縁部、裏面の周縁部、または側面に設けられている請求項１記載の光電変換素子モジュール。
【請求項８】
上記光電変換素子は、
透明基材と、
対向基材と、
発電要素部と
を備え、
上記封止部は、上記透明基材と上記対向基材との周縁部間に設けられている請求項１記載の光電変換素子モジュール。
【請求項９】
上記２つの基材は、ガラス板である請求項１記載の光電変換素子モジュール。
【請求項１０】
上記２つの基材の周縁部間に設けられた封止材をさらに備える請求項１記載の光電変換素子モジュール。
【請求項１１】
上記２つの基材の周縁部間に設けられた、水分の浸入を抑制する遮蔽材をさらに備える請求項１０記載の光電変換素子モジュール。
【請求項１２】
上記固定層は、熱可塑性接着剤、熱硬化型接着剤、常温硬化型接着剤、およびエネルギー線硬化型接着剤からなる群より選ばれる１種以上を含んでいる請求項１記載の光電変換素子モジュール。
【請求項１３】
エネルギー線硬化型接着剤が、紫外線硬化型接着剤である請求項１２記載の光電変換素子モジュール。
【請求項１４】
上記光電変換素子と上記基材の他方との間に設けられた支持体をさらに備える請求項１記載の光電変換素子モジュール。
【請求項１５】
上記支持体は、上記光電変換素子の光入射面の周縁部に設けられている請求項１４記載の光電変換素子モジュール。
【請求項１６】
上記光電変換素子と上記基材の他方との間に設けられた光拡散性微粒子をさらに備える請求項１記載の光電変換素子モジュール。
【請求項１７】
上記光拡散性微粒子は、上記光電変換素子の光入射面側に設けられている請求項１６記載の光電変換素子モジュール。
【請求項１８】
上記光電変換素子と上記基材の一方との間に上記固体層が介在し、
上記固体層の弾性率が、５００ＭＰａ以下である請求項１記載の光電変換素子モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、光電変換素子モジュールに関する。詳しくは、複数の光電変換素子が収容体に収容された光電変換素子モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池としては、結晶系の太陽電池、アモルファス型太陽電池、化合物半導体型太陽電池、薄膜多結晶型太陽電池、有機太陽電池などが知られている。そして、近年、上記太陽電池に替わる製造コストが低い太陽電池として、半導体粒子に可視光を吸収する色素を担持した光電変換活物質層を有する色素増感型太陽電池が注目されている。
【０００３】
太陽電池では、電池素子を多連接続し、発電面積を拡大した電池素子モジュールとして用いることがある。このような電池素子モジュールとしては、２枚の板ガラスをスペーサを介して一定間隔で重ね合わせて内部空間を形成し、この内部空間に電池素子を装着するものが提案されている。また、電池素子の耐候性を向上するために、内部空間に装着される電池素子全体を透明充填剤で覆うことが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２６４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のように電池素子全体を透明充填剤で覆うと、電池素子の入射面に到達するまでに入射光の一部が吸収されてしまう。このため、電池素子の入射面に到達する光量が低下し、光の利用効率の低下を招くこととなる。また、有機材料を用いた透明充填剤の場合は太陽光に含まれる紫外線により黄変劣化が起こり、更なる光の利用効率の低下を招いてしまう。
【０００６】
したがって、本技術の目的は、耐候性および光の利用効率に優れた光電変換素子モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するために、本技術は、
２つの基材の間に複数の光電変換素子を有する光電変換素子モジュールであって、
光電変換素子は、基材の一方に固定層を介して固定されており、
固定層は、光電変換素子の封止部の少なくとも一部を覆っている光電変換素子モジュールである。
【０００８】
本技術において、光電変換素子モジュールは、窓材（例えば窓ガラス）、カーテンウォールなどの建築部材に適用して好適なものである。窓材としては、複層ガラス、合わせガラス、Ｌｏｗ−Ｅガラス、Ｌｏｗ−Ｅ複層ガラスなどのエコガラスが好ましい。このようなエコガラスに光電変換素子モジュールを適用する場合、光電変換素子モジュールは、第１のガラス板と、第２のガラス板と、第１のガラス板および第２のガラス板の周縁部間に設けられた封止材とを備えることが好ましい。
本技術において、光電変換素子は、光が入射する入射面と、入射面とは反対側の裏面と、それらの面の周縁部間に設けられた側面を有し、封止部は、入射面の周縁部、裏面の周縁部、または側面に設けられていることが好ましい。
【０００９】
本技術では、光電変換素子の封止部の少なくとも一部を固定層により覆っているので、封止部を補強することができる。また、封止部から光電変換素子内部への水分の浸入を抑制することができる。また、光電変換素子の表面のうち、発電に寄与する領域を露出させることができる。したがって、光電変換素子の表面のうち、発電に寄与する領域に到達する光量の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本技術によれば、耐候性および光の利用効率に優れた光電変換素子モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａは、本技術の第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールの一構成例を示す平面図である。図１Ｂは、図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図である。
【図２】図２Ａは、光電変換素子の一構成例を示す断面図である。図２Ｂは、光電変換素子の封止部と固定層の表面との位置関係を示す断面図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｃは、本技術の第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールの製造工程の一例を示す工程図である。
【図４】図４Ａは、本技術の第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールの第１の変形例を示す断面図である。図４Ｂは、本技術の第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールの第２の変形例を示す断面図である。図４Ｃは、本技術の第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールの第３の変形例を示す断面図である。
【図５】図５Ａは、本技術の第２の実施形態に係る光電変換素子モジュールの一構成例を示す断面図である。図５Ｂは、図５Ａに示したＶＢ−ＶＢ線に沿った断面図である。
【図６】図６は、本技術の第２の実施形態に係る光電変換素子モジュールの変形例を示す断面図である。
【図７】図７Ａは、本技術の第３の実施形態に係る光電変換素子モジュールの第１の構成例を示す断面図である。図７Ｂは、本技術の第３の実施形態に係る光電変換素子モジュールの第２の構成例を示す断面図である。図７Ｃは、本技術の第３の実施形態に係る光電変換素子モジュールの第３の構成例を示す断面図である。
【図８】図８は、本技術の第４の実施形態に係る光電変換素子モジュールの一構成例を示す断面図である。
【図９】図９は、本技術の第５の実施形態に係る光電変換素子モジュールの一構成例を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本技術の第６の実施形態に係る光電変換素子モジュールの一構成例を示す断面図である。
【図１１】図１１は、本技術の第７の実施形態に係る光電変換素子モジュールの一構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本技術の実施形態について以下の順序で説明する。
１．第１の実施形態（複数の光電変換素子の裏面側を固定層により固定した例）
２．第２の実施形態（複数の光電変換素子の入射面側を支持体により支持した例）
３．第３の実施形態（収容体に各種機能を付与した例）
４．第４の実施形態（光電変換素子の入射面と収容体とを密着させた例）
５．第５の実施形態（複数の光電変換素子の周囲をスペーサにより固定した例）
６．第６の実施形態（複数の光電変換素子をエネルギー線硬化型接着剤により収容体内に固定した例）
７．第７の実施形態（複数の光電変換素子の両主面を支持体により支持した例）
【００１３】
＜１．第１の実施形態＞
［光電変換素子モジュールの構成］
図１Ａは、本技術の第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールの一構成例を示す平面図である。図１Ｂは、図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図である。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、この光電変換素子モジュールは、封止部を周縁部に有する複数の光電変換素子１と、複数の光電変換素子１を収容する収容体２と、収容体２内における光電変換素子１の位置を固定する固定層３とを備える。この光電変換素子モジュールは、いわゆる色素増感型光電変換素子モジュールであり、太陽光などの入射光Ｌを光電変換し、外部に電力として供給する。光電変換素子モジュールは、太陽光などの入射光Ｌが入射する入射面Ａ１と、それとは反対側の裏面Ａ２とを有している。
【００１４】
収容体２は、複数の光電変換素子１を収容するための収容空間５を有する。収容体２は、固定層３が設けられる第１の内側面Ｓ１と、この第１の内側面Ｓ１に対向する第２の内側面Ｓ２を有している。収容空間５は、第１の内側面Ｓ１と第２の内側面Ｓ２とにより形成される。固定層３と第２の内側面Ｓ２との間には、中空層６が形成されている。複数の光電変換素子１は、太陽光などの入射光Ｌが入射する入射面ａ１と、この入射面ａ１とは反対側の裏面ａ２と、入射面ａ１と裏面ａ２と周縁部間に設けられた側面ａ３とを有する。光電変換素子１の裏面ａ２側は、収容体２の第１の内側面Ｓ１に対向配置されるとともに、固定層３により固定される。一方、光電変換素子１の入射面ａ１側は、収容体２の第２の内側面Ｓ２に対向配置されるとともに、中空層６に向けて開放されている。すなわち、光電変換素子１の裏面ａ２側は、光電変換素子１の入射面ａ１と収容体２の第２の内側面Ｓ２とが離間し、それらの間に所定幅の中空層６が形成されるように固定層３に埋没されている。固定層３は、光電変換素子１の裏面ａ２側から封止部１ａまでを覆っていることが好ましい。
【００１５】
複数の光電変換素子１は、複数の配線（接続部材）４により電気的に直列および／または並列に接続されて、各光電変換素子１により発電された電力は複数の配線４を介して光電変換素子モジュールの外部に供給される。図１Ａおよび図１Ｂでは、４個の光電変換素子１を収容体２に収容する例が示されているが、光電変換素子１の個数はこの例に限定されるものではない。
【００１６】
（収容体）
収容体２は、外部からの水分の浸入などを抑制する観点から、密閉構造を有していることが好ましい。収容体２は、例えば、第１の基材１１と、第２の基材１２と、封止材１３とを備える。収容体２が、必要に応じて、遮蔽材１４をさらに備えるようにしてもよい。
【００１７】
第１の基材１１は、第２の基材１２と対向する第１の内側面Ｓ１を有し、第２の基材１２は、第１の基材１１と対向する第２の内側面Ｓ２を有している。第１の基材１１および第２の基材１２が、第１の内側面Ｓ１および第２の内側面Ｓ２が離間するようにして対向配置され、第１の内側面Ｓ１および第２の内側面Ｓ２の周縁部間に封止材１３が設けられている。第１の基材１１と第２の基材１２と封止材１３とにより複数の光電変換素子１を収容するための収容空間５が形成されている。光電変換素子モジュールは、第１の基材１１と第２の基材１２との間に複数の光電変換素子１を有している。光電変換素子１は、第１の基材１１および第２の基材１２のうちの第１の基材１１に固定層３を介して固定されている。固定層３は、光電変換素子１の封止部２７まで覆っている。光電変換素子１は、入射面ａ１と、入射面ａ１に対向する裏面ａ２とを有し、固定層３は、光電変換素子１の裏面ａ２の側を固定している。光電変換素子１と第２の基材１２との間には、中空層６が形成されている。
【００１８】
（第２の基材）
第２の基材１２としては、透明性を有するものであれば特に限定されるものではなく、種々の材料を用いることができ、例えば、透明性を有する無機基材またはプラスチック基材を用いることができる。これらの材料の中でも、加工性、軽量性などを考慮すると、透明性を有するプラスチック材料を用いるのが好ましい。第２の基材１２の形状としては、例えば、透明性を有するフィルム、シート、基板などを用いることができる。第２の基材１２の材料としては、光電変換素子１の外部から侵入する水分やガスなどの遮断性、耐溶剤性、耐候性などに優れるものが好ましい。無機材料としては、例えば、石英、サファイア、ガラスなどが挙げられる。プラスチック材料としては、例えば、公知の高分子材料を用いることができる。公知の高分子材料としては、具体的には例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエステル（ＴＰＥＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、アラミド、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリアクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン（ＰＰ）、ジアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）などがあげられる。これらの無機材料およびプラスチック材料の中でも、特に可視光領域の透過率が高い材料を用いることが好ましいが、これに限定されるものではない。光電変換素子モジュールを窓材などの建築部材として用いる場合には、第２の基材１２はガラス板であることが好ましい。
【００１９】
（第１の基材）
第１の基材１１としては、透明性を有するものに特に限定されるものではなく、不透明性のものを用いることができ、例えば、不透明性または透明性を有する無機基材またはプラスチック基材などの種々の基材を用いることができる。第１の基材１１の形状としては、例えば、フィルム、シート、基板などを用いることができる。無機基材またはプラスチック基材の材料としては、例えば、上述の第２の基材１２の材料として例示したものを同様に用いることができるが、それ以外にも金属基材などの不透明な基材を用いることも可能である。光電変換素子モジュールを窓材などの建築部材として用いる場合には、第１の基材１１はガラス板であることが好ましい。
【００２０】
（固定層）
固定層３は、硬化した接着剤を主成分としている。接着剤としては、例えば、熱可塑性接着剤、熱硬化型接着剤、常温硬化型接着剤、およびエネルギー線硬化型接着剤からなる群より選ばれる１種以上を主成分として含んでいる。接着剤としては、熱による光電変換素子１の性能低下を抑制する観点からすると、常温硬化型接着剤およびエネルギー線硬化型接着剤の少なくとも一方を主成分として含んでいることが好ましい。固定層３が、必要に応じて、硬化剤、触媒、促進剤、溶剤、希釈剤、可塑剤、粘着付与剤、充填剤、老化防止剤、接着促進剤などをさらに含むようにしてもよい。固定層３が、必要に応じて、微粒子をさらに含むようにしてもよい。微粒子としては、例えば、有機微粒子および無機微粒子のいずれを用いることも可能である。
【００２１】
熱可塑性接着剤としては、例えば、酢酸ビニール系接着剤、ポリビニールアルコール系接着剤、ポリビニールアセタール系接着剤、塩化ビニール系接着剤、アクリル系接着剤、ポリエチレン系接着剤、セルロース系接着剤を単独または２種以上混合して用いることができ、具体的には、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）を用いることが好ましい。熱可塑性接着剤としては、ホットメルト接着剤を用いるようにしてもよい。
【００２２】
熱硬化型接着剤としては、例えば、ユリア系接着剤、レゾルシノール系接着剤、メラミン系接着剤、フェノール系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリウレタン系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリイミド系接着剤、ポリアロマティック系接着剤を単独または２種以上混合して用いることができる。
【００２３】
常温硬化型接着剤としては、例えば、２液反応性のエポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、ポリエステル系接着剤の他、主成分が二酸化ケイ素のシリカ溶液で空気にさらしておくと常温で硬化し非晶質のガラスである固体へと変化する液体ガラス等を用いることができる。
【００２４】
エネルギー線硬化型接着剤は、エネルギー線を照射することによって硬化させることができる樹脂組成物である。ここで、エネルギー線とは、電子線、紫外線、赤外線、レーザー光線、可視光線、電離放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線など）、マイクロ波、高周波などのラジカル、カチオン、アニオンなどの重合反応の引き金と成りうるエネルギー線を示す。また、エネルギー線硬化性樹脂組成物は、有機無機ハイブリッド材料であってもよい。また、２種以上のエネルギー線硬化性樹脂組成物を混合して用いるようにしてもよい。エネルギー線硬化型接着剤としては、紫外線により硬化する紫外線硬化型接着剤を用いることが好ましい。
【００２５】
光電変換素子１の裏面と、第１の基材１１の第１の内側面Ｓ１との間が離間され、その間に固定層３が介在していることが好ましい。この場合、固定層３の弾性率は、好ましくは５００Ｍｐａ以下、より好ましくは１００〜１０ＭＰａの範囲内である。弾性率を５００ＭＰａ以下にすることで、光電変換素子１の裏面ａ２を構成する材料と、収容体２の第１の内側面Ｓ１を構成する材料との間に熱膨張率差がある場合でも、裏面ａ２と第１の内側面Ｓ１との間に介在する固定層３がそれらの熱膨張率差を吸収し、モジュールストレスを低減することができる。また、光電変換素子モジュールを窓材などの建築部材に用いた場合に降雨、風圧等により収容体２に変形が起こった場合も、固定層３が弾性吸収体となり、外部応力に対して可撓性を発現するため、光電変換素子１へのストレスを低減することが出来る。
【００２６】
ここで、弾性率は２５℃の環境下において測定したものであり、具体的には、差動トランス式伸び計を用いた引張り試験もしくは圧縮試験により測定されたものである。弾性率Ｅ[ＭＰａ］、応力σ[ＭＰａ]、歪ε[％]としたとき、弾性変形域においてＥ＝σ／εの関係より導出される。
【００２７】
（封止材）
封止材１３は、例えば、第１の基材１１の第１の内側面Ｓ１と、第２の基材１２の第２の内側面Ｓ２との周縁部間に設けられる。封止材１３は、例えば、接着剤、粘着剤を主成分としている。接着剤としては、例えば、熱可塑性接着剤、熱硬化型接着剤、常温硬化型接着剤、およびエネルギー線硬化型接着剤などからなる群より選ばれる１種以上を主成分として含み、必要に応じて添加剤をさらに含むようにしてもよい。接着剤としては、接着強度の観点からすると、ポリサルファイドを用いることが好ましい。粘着剤は、例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、およびシリコン系粘着剤などからなる群より選ばれる１種以上を主成分として含み、必要に応じて架橋剤などの添加剤をさらに含むようにしてもよい。
【００２８】
（遮蔽材）
遮蔽材１４は、例えば、第１の基材１１の第１の内側面Ｓ１と、第２の基材１２の第２の内側面Ｓ２との周縁部間に設けられる。遮蔽材１４は、例えば、封止材１３の内側（収容空間５の側）に、封止材１３に隣接または離間して設けられる。遮蔽材１４の材料としては、収容空間６に収容された材料の漏洩、および／または外部環境から収容空間６への水蒸気など水分の浸入を防止または抑制可能な材料を用いることが好ましい。このような材料としては、例えば、ポリオレフィン、ポリイソブチレンなどの水蒸気透過率が低い遮蔽材料、乾燥材料内包の金属スペーサなどを単独または組み合わせて用いることができる。
【００２９】
（中空層）
中空層６は、乾燥空気、不活性ガス、または真空の雰囲気にあることが好ましい。光電変換素子１の特性劣化を抑制することができるからである。不活性ガスとしては、例えば、Ａｒ（アルゴン）ガス、Ｋｒ（クリプトン）ガスが挙げられる
【００３０】
（光電変換素子）
図２Ａは、光電変換素子の一構成例を示す断面図である。光電変換素子１は、いわゆる色素増感型光電変換素子であり、図２Ａに示すように、透明基材２１と、透明電極２２と、多孔質半導体層２３と、電解質層２４と、対向電極２５と、対向基材２６と、封止材２７とを備える。ここで、透明電極２２と、多孔質半導体層２３と、電解質層２４と、対向電極２５とが、発電要素部を形成する。この発電要素部は、透明基材２１と対向基材２６との間に設けられている。
【００３１】
対向基材２６は、透明基材２１に対向して設けられている。透明基材２１は、対向基材２６と対向する一主面を有し、この一主面に透明電極２２が形成され、透明電極２２の表面には多孔質半導体層２３が形成されている。対向基材２６は、透明基材２１と対向する一主面を有し、この一主面に対向電極２５が形成されている。対向配置された多孔質半導体層２３と対向電極２５との間に電解質層２４が介在されている。
【００３２】
透明基材２１と対向基材２６との対向面の周縁部に封止材２７が設けられている。多孔質半導体層２３と対向電極２５との間隔は、好ましくは１〜１００μｍ、より好ましくは１〜４０μｍである。電解質層２４は、透明電極２２および多孔質半導体層２３が形成された透明基材２１と、対向電極２５が形成された対向基材２６と、封止材２７とによって囲まれた空間に封入されている。
【００３３】
（透明基材）
透明基材２１としては、透明性を有するものであればよく特に限定されるものではなく種々の基材を用いることができ、例えば、透明性を有する無機基材またはプラスチック基材を用いることができる。これらの基材の中でも、加工性、軽量性などを考慮すると、透明プラスチック基板を用いるのが好ましい。基材の形状としては、例えば、透明性を有するフィルム、シート、基板などを用いることができる。この基材の材料としては、光電変換素子１の外部から侵入する水分やガスなどの遮断性、耐溶剤性、耐候性などに優れるものが好ましい。無機基材の材料としては、例えば、石英、サファイア、ガラスなどが挙げられる。プラスチック基材の材料としては、例えば、公知の高分子材料を用いることができる。公知の高分子材料としては、具体的には例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエステル（ＴＰＥＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、アラミド、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリアクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン（ＰＰ）、ジアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）などがあげられる。これらの無機基材の材料およびプラスチック基材の材料の中でも特に可視光領域の透過率が高い基材を用いることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００３４】
（対向基材）
対向基材２６としては、透明性を有するものに特に限定されるものではなく、不透明性のものを用いることができ、例えば、不透明性または透明性を有する無機基材またはプラスチック基材などの種々の基材を用いることができる。無機基材またはプラスチック基材の材料としては、例えば、上述の透明基材２１の材料として例示したものを同様に用いることができるが、それ以外にも金属基材などの不透明な基材を用いることも可能である。
【００３５】
（封止材）
封止材２７の材料としては、例えば、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、ガラスフリットなどを用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００３６】
（透明電極）
透明電極２２は、太陽光の可視から近赤外領域に対して光吸収が少ないことが好ましい。透明電極２２の材料としては、透明導電性材料を用いることができる。透明導電性材料としては、例えば、導電性の良好な金属酸化物、炭素を用いることが好ましい。金属酸化物としては、例えば、インジウム−スズ複合酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープＳｎＯ2（ＦＴＯ）、アンチモンドープＳｎＯ2（ＡＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム−亜鉛複合酸化物（ＩＺＯ）、アルミニウム−亜鉛複合酸化物（ＡＺＯ）、およびガリウム−亜鉛複合酸化物（ＧＺＯ）からなる群より選択される１種以上を用いることができる。透明電極２２と多孔質半導体層２３との間に、結着の促進、電子伝達の改善、または逆電子過程の防止などを目的とした層をさらに設けるようにしてもよい。
【００３７】
（多孔質半導体層）
多孔質半導体層２３は、金属酸化物半導体微粒子２３ａを含む多孔質層であることが好ましい。金属酸化物半導体微粒子２３ａの表面には、増感色素２３ｂが担持されていることが好ましい。金属酸化物半導体微粒子２３ａは、チタン、亜鉛、スズおよびニオブの少なくとも１種を含む金属酸化物を含むことが好ましい。具体的には、金属酸化物半導体微粒子２３ａの材料としては、酸化チタン、酸化スズ、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化ニオブ、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化ストロンチウム、酸化タンタル、酸化アンチモン、酸化ランタノイド、酸化イットリウム、および酸化バナジウムなどなる群より選ばれる１種以上を用いることができるが、これらの限定されるものではない。多孔質半導体層表面が増感色素２３ｂによって増感されるためには、多孔質半導体層２３の電導帯が増感色素２３ｂの光励起順位から電子を受け取りやすい位置に存在することが好ましい。この観点からすると、上述した金属酸化物半導体微粒子２３ａの材料の中でも、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、および酸化ニオブからなる群より選ばれる１種以上が特に好ましい。さらに、価格や環境衛生性などの観点から、酸化チタンが最も好ましい。金属酸化物半導体微粒子２３ａは、アナターゼ型またはブリュッカイト型の結晶構造を有する酸化チタンを含むことが特に好ましい。金属酸化物半導体微粒子２３ａの平均一次粒子径は、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。５ｎｍ未満であると、結晶性が劣化し、アナターゼ構造を維持できなくアモルファス構造となる傾向がある。一方、５００ｎｍを超えると、比表面積が低下し、多孔質半導体層２３に吸着させる発電に寄与する増感色素２３ｂの総量が減少する傾向がある。
【００３８】
（増感色素）
光電変換用の増感色素２３ｂとしては、増感作用を示すものであれば特に限定はないが、通常、可視光領域付近の光を吸収できる物質、例えば、ビピリジン錯体、テルピリジン錯体、メロシアニン色素、ポルフィリン、およびフタロシアニンなどが用いられる。
【００３９】
単独で用いる増感色素２３ｂとしては、例えば、ビピリジン錯体の１種であるシス−ビス（イソチオシアナト）ビス（２，２’−ビピリジル−４，４’−ジカルボン酸）ルテニウム（ＩＩ）二テトラブチルアンモニウム錯体（通称Ｎ７１９）が、増感色素２３ｂとしての性能に優れており、一般的に用いられている。その他、ビピリジン錯体の１種であるシス−ビス（イソチオシアナト）ビス（２，２’−ビピリジル−４，４’−ジカルボン酸）ルテニウム（ＩＩ）（通称：Ｎ３）や、テルピリジン錯体の１種であるトリス（イソチオシアナト）（２，２’:６’，２”−テルピリジル−４，４’，４”−トリカルボン酸）ルテニウム（ＩＩ）三テトラブチルアンモニウム錯体（通称ブラックダイ）が一般的に用いられる。
【００４０】
特にＮ３やブラックダイを用いる場合には、共吸着剤もよく用いられる。共吸着剤は多孔質半導体層２３上で色素分子が会合するのを防止するために添加される分子であり、代表的な共吸着剤としては、例えば、ケノデオキシコール酸、タウロデオキシコール酸塩、および１−デクリルホスホン酸などが挙げられる。これらの分子の構造的特徴としては、多孔質半導体層２３を構成する酸化チタンに吸着されやすい官能基として、カルボキシル基やホスホノ基などをもつこと、および、色素分子間に介在して色素分子間の干渉を防止するために、σ結合で形成されていることなどが挙げられる。
【００４１】
その他の増感色素２３ｂとしては、例えば、アゾ系色素、キナクリドン系色素、ジケトピロロピロール系色素、スクワリリウム系色素、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、ポルフィン系色素、クロロフィル系色素、ルテニウム錯体系色素、インジゴ系色素、ペリレン系色素、オキサジン系色素、アントラキノン系色素、フタロシアニン系色素、ナフタロシアニン系色素など、およびその誘導体が挙げられるが光を吸収し多孔質半導体層２３の伝導帯に励起電子を注入できる増感色素２３ｂであればこれらに限定されない。これらの増感色素２３ｂはその構造中に連結基を１個以上有する場合は、多孔質半導体層表面に連結することができ、光励起された増感色素２３ｂの励起電子を多孔質半導体層２３の電導帯に迅速に伝えることができるので望ましい。
【００４２】
多孔質半導体層２３の膜厚は、０．５μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。膜厚が０．５μｍ未満であると、有効な変換効率が得られなくなる傾向がある。一方、膜厚が２００μｍを超えると、成膜時に割れや剥がれが生じるなど作製が困難になる傾向がある。また、多孔質半導体層２３の電解質層側の表面と、透明電極２２の多孔質半導体層側の表面との距離が増えるために、発生電荷が透明電極２２に有効に伝えられなくなるので、良好な変換効率が得られにくくなる傾向がある。
【００４３】
（対向電極）
対向電極２５は、光電変換素子１の正極として機能するものである。対向電極２５に用いる導電性の材料としては、例えば、金属、金属酸化物、または炭素などが挙げられるが、これに限定されるものではない。金属としては、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ロジウム、インジウムなどを用いることができるが、これに限定されるものではない。金属酸化物としては、例えば、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、酸化スズ（フッ素などがドープされた物を含む）、酸化亜鉛などを用いることができるが、これに限定されるものではない。対向電極２５の膜厚は、特に制限はないが、５ｎｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
【００４４】
（電解質層）
電解質層２４は、電解質、媒体、および添加物から構成されることが好ましい。電解質は、Ｉ2とヨウ化物（例としてＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣｓＩ、ＭｇＩ2、ＣａＩ2、ＣｕＩ、テトラアルキルアンモニウムヨーダイド、ピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイドなど）の混合物、Ｂｒ2と臭化物（例としてＬｉＢｒなど）の混合物、この中でもＩ2とヨウ化物の組み合わせとしてＬｉＩ、ピリジニウムヨーダイド、イミダゾリウムヨーダイドなどを混合した電解質が好ましいがこの組み合わせに限定されるものではない。
【００４５】
媒体に対する電解質の濃度は、０．０５〜１０Ｍが好ましく、０．０５〜５Ｍがより好ましく、０．２〜３Ｍがさらに好ましい。Ｉ2やＢｒ2の濃度は０．０００５〜１Ｍが好ましく、０．００１〜０．５Ｍがより好ましく、０．００１〜０．３Ｍがさらに好ましい。また、光電変換素子１の開放電圧を向上させる目的で、４−ｔｅｒｔ−ブチルピリジンやベンズイミダゾリウム類などの各種添加剤を加えることもできる。
【００４６】
電解質層２４に用いられる媒体は、良好なイオン電導性を発現できる化合物であることが好ましい。溶液状の媒体としては、例えば、ジオキサン、ジエチルエーテルなどのエーテル化合物、エチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエーテルなどの鎖状エーテル類、メタノール、エタノール、エチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテルなどのアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリンなどの多価アルコール類、アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル化合物、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのカーボネート化合物、３−メチル−２−オキサゾリジノンなどの複素環化合物、ジメチルスルホキシド、スルホランなど非プロトン極性物質などを用いることができる。
【００４７】
また、固体状（ゲル状を含む）の媒体を用いる目的で、ポリマーを含ませることもできる。この場合、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデンなどのポリマーを前記溶液状媒体中に添加することで、エチレン性不飽和基を有した多官能性モノマーを前記溶液状媒体中で重合させて媒体を固体状にする。
【００４８】
電解質層２４としてはこの他、ＣｕＩ、ＣｕＳＣＮ媒体を必要としない電解質および、２，２’，７，７’−テトラキス（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−メトキシフェニルアミン）９，９’−スピロビフルオレンのような正孔輸送材料を用いることができる。
【００４９】
（光電変換素子と固定層との位置関係）
図２Ｂは、光電変換素子の封止部と固定層の表面との位置関係を示す断面図である。光電変換素子１は、その周縁部のうち側面ａ３側に封止部１ａを有している。具体的には、透明基材２１および対向基材２６の周縁部間には、間隙部１ｂが形成されている。この間隙部１ｂには、封止材２７が充填されて、封止部１ａが形成されている。光電変換素子１の裏面ａ２側は固定層３に埋設され、側面ａ３の周縁部に設けられた封止部１ａは固定層３により覆われている。固定層３が、封止部１ａの少なくとも一部を覆っていることが好ましく、封止部１ａの全体を覆っていることがより好ましい。これに対して、光電変換素子１の入射面ａ２は固定層３により覆われず、中空層６に露出している。
【００５０】
［光電変換素子モジュールの製造方法］
図３Ａ〜図３Ｃは、本技術の第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールの製造方法の一例を説明するための工程図である。
まず、図３Ａに示すように、第１の基材１１の第１の内側面Ｓ１の周縁部に遮蔽材１４を形成し、この遮蔽材１４により囲まれた空間に、液状または溶融状態にある接着剤層３ａを形成する。この接着剤層３ａは、上述の接着剤を主成分としている。
【００５１】
次に、図３Ｂに示すように、複数の光電変換素子１の裏面ａ２側を接着剤層３ａに沈める。この際、光電変換素子１の側面ａ３に設けられた封止部１ａが接着剤により覆われるようにする。次に、例えば、液状または溶融状態にある接着剤層３ａを冷却硬化、熱硬化、常温硬化、またはエネルギー線硬化し、第１の基材１１の第１の内側面Ｓ１に固定層３を形成する。これにより、第１の基材１１の第１の内側面Ｓ１に複数の光電変換素子１が固定される。
【００５２】
接着剤として、熱可塑性接着剤または熱硬化型接着剤を用いる場合には、光電変換素子１にかかる加圧および加熱の影響を最小限に留めることが好ましい。より具体的には例えば、接着剤として、熱可塑性接着剤を用いる場合には、熱可塑性接着剤が軟化液化し、樹脂架橋率が上昇した際に、光電変換素子１を熱可塑性接着剤上に載置し、接着することが好ましい。継続的な加熱ストレスを低減させることが可能となるからである。光電変換素子１への加熱の影響を低減する観点からすると、光電変換素子１の接着面（裏面ａ２）とは反対側となる入射面ａ１を冷却することが好ましい。また、必要に応じて、光電変換素子１の接着面（裏面ａ２）とは反対側となる入射面ａ１を軽加圧するようにしてもよい。これにより、光電変換素子１をより強固に接着することができる。
【００５３】
常温硬化型接着剤を用いる場合には、硬化時に発生する温度上昇は最大８０℃程度であるため、光電変換素子１に対する熱ストレスを軽微にすることができる。紫外線硬化型接着剤を用いる場合は、光電変換素子１の発電に寄与しない裏面ａ２での紫外線照射による接着を施すことで、光電変換素子１の性能劣化を引き起こすことなしに、光電変換素子１の接着が可能となる。光電変換素子１の発電に寄与する入射面ａ１を収容体２に接着する場合には、光電変換素子１の入射面ａ１の周縁部のみに紫外線接着剤を塗布し、この周縁部のみに紫外線照射することが好ましい。光電変換素子１の入射面ａ１の周縁部のみに紫外線照射する方法としては、例えば、遮光マスクを使用する方法、紫外線ライン照射を実施する方法が挙げられる。
【００５４】
次に、図３Ｃに示すように、第１の内側面Ｓ１と第２の内側面Ｓ２とが対向するようにして、光電変換素子１が固定された第１の基材１１と、第２の基材１２とを対向配置するとともに、それらの周縁部に設けられた封止材１３を介して貼り合わせる。
【００５５】
［光電変換素子モジュールの動作］
次に、本技術の第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールの動作について説明する。
光電変換素子１は、第１の基材１１の入射面ａ１に光Ｌが入射すると、対向電極２５を正極、透明電極２２を負極とする電池として動作する。その原理は次の通りである。
【００５６】
透明基材２１および透明電極２２を透過してきた光子を増感色素２３ｂが吸収すると、増感色素２３ｂ中の電子が基底状態（ＨＯＭＯ）から励起状態（ＬＵＭＯ）へ励起される。励起状態の電子は、増感色素２３ｂと多孔質半導体層２３との間の電気的結合を介して、多孔質半導体層２３の伝導帯に引き出され、多孔質半導体層２３を通って透明電極２２に到達する。
【００５７】
一方、電子を失った増感色素２３ｂは、電解質層２４中の還元剤、例えばＩ-から下記の反応によって電子を受け取り、電解質層２４中に酸化剤、例えばＩ3-（Ｉ2とＩ-との結合体）を生成させる。
２Ｉ-→Ｉ2＋２ｅ-
Ｉ2＋Ｉ-→Ｉ3-
【００５８】
生成した酸化剤、例えばＩ3-は拡散によって対向電極２５に到達し、例えば下記の反応（上記の反応の逆反応）によって対向電極２５から電子を受け取り、もとの還元剤、例えばＩ-に還元される。
Ｉ3-→Ｉ2＋Ｉ-
Ｉ2＋２ｅ-→２Ｉ-
【００５９】
透明電極２２から外部回路へ送り出された電子は、外部回路で電気的仕事をした後、対向電極２５に戻る。このようにして、増感色素２３ｂにも電解質層２４にも何の変化も残さず、光エネルギーが電気エネルギーに変換される。
【００６０】
（第１の変形例）
図４Ａは、本技術の第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールの第１の変形例を示す断面図である。光電変換素子１は、その周縁部のうち裏面ａ２側に封止部１ａを有している。具体的には、透明基材２１の周縁部には、対向基材２６の方向に向けて突出する側壁部２１ａが設けられている。そして、この側壁部２１ａの先端部の内側に対向基材２６が配置され、側壁部２１ａの先端部と対向基材２６の端部との間に間隙部１ｂが形成されている。この間隙部１ｂには、封止材２７が充填されて、封止部１ａが形成されている。側壁部２１ａの材料としては、透明基材２１と同様の材料を用いることができる。側壁部２１ａと透明基材２１とは、別成形または一体成形され、生産性の観点からすると、一体成形されていることが好ましい。
【００６１】
光電変換素子１の裏面ａ２は固定層３に埋設され、裏面ａ２の周縁部に設けられた封止部１ａは固定層３により覆われている。これに対して、光電変換素子１の入射面ａ２は固定層３により覆われず、中空層６に露出している。
【００６２】
（第２の変形例）
図４Ｂは、本技術の第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールの第２の変形例を示す断面図である。具体的には、対向基材２６の周縁部には、透明基材２１の方向に向けて突出する側壁部２６ａが設けられている。そして、この側壁部２６ａの先端部の内側に透明基材２１が配置され、側壁部２６ａの先端部と透明基材２１の端部との間に間隙部１ｂが形成されている。この間隙部１ｂには、封止材２７が充填されて、封止部１ａが形成されている。側壁部２６ａの材料としては、対向基材２６と同様の材料を用いることができる。側壁部２６ａと対向基材２６とは、別成形または一体成形され、生産性の観点からすると、一体成形されていることが好ましい。
【００６３】
光電変換素子１は、その周縁部のうち入射面ａ１側に封止部１ａを有している。光電変換素子１はその裏面ａ２から入射面ａ１の周縁部まで固定層３に埋設され、入射面ａ１の周縁部に設けられた封止部１ａは固定層３により覆われている。これに対して、光電変換素子１の入射面ａ２のうち周縁部以外の部分、すなわち光電変換に寄与する部分は、固定層３により覆われず、中空層６に露出している。
【００６４】
（第３の変形例）
図４Ｃは、本技術の第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールの第３の変形例を示す断面図である。光電変換素子１は、その周縁部のうち側面ａ３に封止部１ａを有している。具体的には、透明基材２１の周縁部には、対向基材２６の方向に向けて突出する側壁部２１ａが設けられている。対向基材２６の周縁部には、透明基材２１の方向に向けて突出する側壁部２６ａが設けられている。そして、これらの側壁部２１ａおよび側壁部２６ａの先端部間に、間隙部１ｂが形成されている。この間隙部１ｂは、封止材２７が充填されて、封止部１ａが形成されている。
【００６５】
光電変換素子１はその裏面ａ２から側面ａ３の封止部１ａまで固定層３に埋設され、側面ａ３に設けられた封止部１ａは固定層３により覆われている。これに対して、光電変換素子１の入射面ａ２は固定層３により覆われず、中空層６に露出している。
【００６６】
（効果）
第１の実施形態では、光電変換素子１の裏面ａ２側から封止部１ａまでを固定層３により覆っているので、封止部１ａを補強することができる。また、封止部１ａから光電変換素子１内部への水分の浸入を抑制することができる。したがって、光電変換素子モジュールの耐候性を向上することができる。これにより、例えば、ビル建築や一般住宅などの室外使用時の耐候信頼性を満足する光電変換素子モジュールを実現できる。
【００６７】
また、封止部１ａを光電変換素子１の周縁部に設けるとともに、光電変換素子１の裏面ａ２側から封止部１ａまでを固定層３により覆っているので、光電変換素子１の入射面ａ１のうち、発電に寄与する領域を露出させることができる。したがって、光電変換素子１の入射面ａ１のうち、発電に寄与する領域に到達する光量の低下を抑制することができる。すなわち、光電変換素子モジュールの光の利用効率を向上することができる。
【００６８】
また、光電変換素子１の入射面ａ１と第２の基材１２の第２の内側面Ｓ２との間に、中空層６を設けているので、光電変換素子モジュールに断熱や遮音などの副次的な機能を付与することができる。収容体２の第１の基材１１および第２の基材１２をガラス板とした場合には、光電変換素子モジュールを複層ガラスなどのエコガラスとして用いることができる。
【００６９】
また、光電変換素子１の入射面ａ１を固定層３に覆わず露出させているので、固定層３の材料として不透明なものを用いることもできる。したがって、固定層３を形成するための接着剤の選択範囲を広げることができる。
【００７０】
また、固定層３を形成するための接着剤として、常温硬化型接着剤、およびエネルギー線硬化型接着剤の少なくとも一方を用いた場合には、接着剤の硬化工程において、熱的な負荷を光電変換素子１に与えずに、光電変換素子モジュールを作製することができる。具体的には、光電変換素子１を構成する増感色素２３ｂ、電解質層２４および封止材２７などの、有機物からなる部材に対してそれらの耐熱温度を越える温度を加えることなく、光電変換素子モジュールを作製することができる。したがって、熱による各部材の性能低下、および破壊を防ぐことができる。
【００７１】
＜２．第２の実施形態＞
図５Ａは、本技術の第２の実施形態に係る光電変換素子モジュールの一構成例を示す断面図である。図５Ｂは、図５Ａに示したＶＢ−ＶＢ線に沿った断面図である。第２の実施形態に係る光電変換素子モジュールは、光電変換素子１の入射面ａ１と、第２の基材１２の第２の内側面Ｓ２との間に、光電変換素子１の入射面ａ１を支持する支持体１５をさらに備える点において、第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールとは異なっている。支持体１５は、光電変換素子１の入射面ａ１と第２の基材１２の第２の内側面Ｓ２との周縁部間に設けることが好ましい。光電変換素子１の入射面に対する入射光Ｌの光量が、支持体１５を設けたことにより減少することを抑制できるからである。図５Ｂでは、光電変換素子１の入射面ａ１の周縁部全体に１つの支持体１５を連続的に設けた例を示しているが、支持体１５の構成はこの例に限定されるものではなく、光電変換素子１の入射面ａ１の周縁部に複数の支持体１５を断続的に設けるようにしてもよい。
【００７２】
支持体１５は、例えば、貼合層を介して光電変換素子１の入射面ａ１に貼合されている。貼合層は、例えば、接着剤、粘着剤を主成分としている。接着剤としては、例えば、紫外線硬化型接着剤などのエネルギー線硬化型接着剤を用いることができる。粘着剤としては、例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコン系粘着剤などを用いることができ、必要に応じて架橋剤を粘着剤に添加するようにしてもよい。なお、支持体１５の構成はこれに限定されるものではなく、光電変換素子１の入射面ａ１に支持体１５を予め一体成形するようにしてもよい。このような構成とすることで、支持体１５を貼合層により光電変換素子１の入射面ａ１に貼り合わせる工程を省略することができるので、光電変換素子モジュールの生産性を向上することができる。
【００７３】
支持体１５の材料としては、例えば、有機高分子、無機材料、有機高分子と無機材料との複合材料を用いることができ、入射光Ｌの光量の低下を抑制する観点からすると、これらのうちから透明性を有するものを用いることが好ましい。また、支持体１５に圧縮応力を発現させる観点からすると、支持体１５の材料として、弾性樹脂を用いることが好ましい。支持体１５が圧縮応力を発現可能であると、使用環境温度が変化した場合にも、光電変換素子１の入射面ａ１を支持体１５の圧縮応力により支持可能であるため、光電変換素子１の固体層３からの剥離を抑制し、信頼性をより向上することができる。支持体１５の材料として弾性樹脂を用いる場合には、固体層３の材料としても弾性樹脂を用いることが好ましい。これにより、固体層３も圧縮応力を発現可能となり、信頼性をさらに向上することができる。
【００７４】
固定層３および支持体１５が以下の関係式（１）を満たしていることが好ましく、以下の関係式（２）を満たしていることがより好ましい。この関係式を満たすことで、使用環境温度が変化した場合にも、支持体１５により光電変換素子１の入射面ａ１を支持することができる。
Ｄｔ＞（Ｄ−ｄ）・（１＋α（Ｔｃ−Ｔｌ））  ・・・（１）
Ｄｔ＞＞（Ｄ−ｄ）・（１＋α（Ｔｃ−Ｔｌ））  ・・・（２）
Ｄｔ：使用環境温度の定常値（Ｔｃ）における、固定層３および支持体１５の（開放時）総厚さ
Ｄ：収容体２の第１の内側面Ｓ１と第２の内側面Ｓ２との間の距離
ｄ：光電変換素子１の厚さ（光電変換素子１の入射面ａ１と裏面ａ２との間の距離）
α：固定層３および支持体１５の熱膨張係数（なお、固定層３および支持体１５の線膨張率はほぼ等しいものと仮定する。）
Ｔｃ：使用環境温度の定常値
Ｔｌ：使用環境温度の下限温度
なお、Ｄｔ値については、使用環境温度の下限温度にて光電変換素子１を支持する圧縮応力を発現可能な範囲で適宜選択することが可能である。また、熱膨張係数αは、圧縮応力を発現する方向での線膨張率であり、固体層３および支持体１５が等方的な熱膨張を有する場合には、熱膨張係数αは体積膨張率となる。
【００７５】
（変形例）
図６は、本技術の第２の実施形態に係る光電変換素子モジュールの変形例を示す断面図である。この変形例では、光電変換素子１の入射面ａ１と、第２の基材１２の第２の内側面Ｓ２との間に、支持体として複数の微粒子（ビーズ）１６が設けられている。微粒子１６としては、例えば、有機微粒子、無機微粒子を単独または組み合わせて用いることができ、中空微粒子を用いるようにしてもよい。微粒子１６としては、光拡散性を有する光拡散性微粒子が好ましい。これにより、光電変換素子モジュールの入射面に対して斜め方向から入射する太陽光などの入射光Ｌを、微粒子１６により拡散し、光電変換素子１の方向に向けさせることができる。したがって、光の利用効率を向上することができる。
【００７６】
第２の実施形態では、光電変換素子１の入射面ａ１と第２の内側面Ｓ２との間に、複数の支持体１５または微粒子１６を設けているので、光電変換素子１の固定層３からの剥離を抑えることができる。したがって、光電変換素子モジュールの耐久性を向上することができる。
【００７７】
＜３．第３の実施形態＞
第３の実施形態は、収容体２が、波長選択吸収機能、波長選択反射機能、防汚機能、反射防止機能、拡散機能、およびハードコート機能などからなる群より選ばれる１種以上の機能を有している点において、第１の実施形態とは異なっている。具体的には、収容体２を構成する第１の基材１１および第２の基材１２の少なくとも一方が、上述の機能群より選ばれる１種以上の機能を有している。波長選択吸収機能としては、紫外線吸収機能（ＵＶカット機能）、熱線吸収機能（日射遮蔽機能）が好ましい。波長選択反射機能としては、紫外線反射機能（ＵＶカット機能）、熱線反射機能（日射遮蔽機能）が好ましい。防汚機能としては、撥水機能、撥油機能、自己洗浄（self-cleaning）機能を単独または２以上組み合わせて用いることが好ましい。自己洗浄機能としては、例えば、光触媒機能が好ましい。
【００７８】
上記機能は、収容体２の表面および内部の少なくとも一方に付与される。具体的には例えば、収容体２の表面に上記機能を付与する構成としては、収容体２の表面に機能層を形成する構成（以下第１の機能例という。）、または収容体２の表面に機能性構造体（微細構造体）を形成する構成（以下第２の機能例という。）が挙げられる。収容体２の内部に上記機能を付与する構成としては、収容体２の内部に機能性材料および機能性構造体（微細構造体）の少なくとも一方を含ませる構成（以下第３の機能例という。）が挙げられる。以下、第１〜第３の機能例について順次説明する。
【００７９】
（第１の機能例）
図７Ａは、収容体の表面に機能層を設けた光電変換素子モジュールの一構成例を示す断面図である。この光電変換素子モジュールは、収容体２の表面に１または複数の機能層１７をさらに備える点において、第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールとは異なっている。
【００８０】
機能層１７としては、例えば、波長選択吸収層、波長選択反射層、防汚層、反射防止層、拡散層、およびハードコート層などからなる群より選ばれる１種以上の層を用いることができる。波長選択吸収層としては、紫外線吸収層（ＵＶカット層）、熱線吸収層（日射遮蔽機能層）が好ましい。波長選択反射層としては、紫外線反射層（ＵＶカット層）、熱線反射層（日射遮蔽機能層）が好ましい。防汚層としては、撥水機能、撥油機能、自己洗浄（self-cleaning）機能を単独または２以上併せ持つものが好ましく、例えば、光触媒層、フッ素樹脂層が挙げられる。
【００８１】
機能層１７は、収容体２の第１の内側面（第１の面）Ｓ１、収容体２の第２の内側面（第２の面）Ｓ２、収容体２の入射面（第３の面）Ａ１、および収容体２の裏面（第４の面）Ａ２のうちの少なくとも１つの表面に設けられている。複数種類の機能層１７を積層して表面に設けるようにしてもよい。機能層１７を設ける面は、機能層の種類に応じて選択することが好ましい。なお、図１７Ａでは、収容体２の入射面Ａ１に単層の機能層１７を設けた例が示されている。機能層１７の形成方法としては、例えば、機能層形成用組成物をウエットプロセスにより表面に塗布、硬化する方法、スパッタリングなどのドライプロセスにより機能層を表面に成膜する方法、予めシート状に形成された機能層（機能性シート）を貼合層を介して表面に貼り合わせる方法などが挙げられる。
【００８２】
光電変換素子モジュールをエコガラスなどの窓材として適用する場合には、機能層１７として熱線吸収層または熱線反射層を用いることが好ましい。この場合、熱線吸収層または熱線反射層は、収容体２の第１の内側面Ｓ１または第２の内側面Ｓ２に設けることが好ましい。
【００８３】
（第２の機能例）
図７Ｂは、収容体の表面に機能性構造体を設けた光電変換素子モジュールの一構成例を示す断面図である。この光電変換素子モジュールは、収容体２の表面に機能性構造体１８をさらに備える点において、第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールとは異なっている。機能性構造体１８としては、入射光Ｌを拡散するための微細構造体（拡散要素）、入射光Ｌの反射率の低減および／または透過率の向上をするための微細構造体（サブ波長構造体）が挙げられる。
【００８４】
機能性構造体１８は、収容体２の第１の内側面（第１の面）Ｓ１、収容体２の第２の内側面（第２の面）Ｓ２、収容体２の入射面（第３の面）Ａ１、および収容体２の裏面（第４の面）Ａ２のうちの少なくとも１つの表面に設けられている。機能性構造体１８を設ける面は、機能層の種類に応じて選択することが好ましい。なお、図７Ｂでは、収容体２の入射面に機能性構造体１８を設けた例が示されている。
【００８５】
（第３の機能例）
図７Ｃは、収容体の内部に機能性材料または機能性構造体を設けた光電変換素子モジュールの一構成例を示す断面図である。この光電変換素子モジュールは、収容体内部に機能性材料および機能性構造体の少なくとも一方を含む点において、第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールとは異なっている。図７Ｃでは、機能性材料として微粒子１９を収容体内部に添加した例が示されている。
【００８６】
機能性材料および機能性構造体の少なくとも一方が、例えば、第１の基材１１および第２の基材１２の少なくとも一方の内部に設けられている。機能性材料としては、例えば、光を拡散するための光拡散性微粒子、収容体２の表面に防汚性を付与するためのフッ素樹脂材料、光触媒などが挙げられる。機能性構造体としては、例えば、光を拡散するためのボイド（空洞部）などが挙げられる。
【００８７】
＜４．第４の実施形態＞
図８は、本技術の第４の実施形態に係る光電変換素子モジュールの一構成例を示す断面図である。第４の実施形態に係る光電変換素子モジュールは、光電変換素子１の入射面ａ１と第２の基材１２の第２の内側面Ｓ２とが密着している点において、第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールとは異なっている。光電変換素子１の透明基材２１と、収容体２の第２の基材１２とが同一またはほぼ同一の屈折率を有することが好ましい。光電変換素子１の入射面ａ１と第２の基材１２の第２の内側面Ｓ２との界面における入射光Ｌの反射を抑制することができるからである。また、光電変換素子１の透明基材２１と収容体２の第２の基材１２との間に、それらの基材と同一またはほぼ同一の屈折率を有する別の貼合層を用いた場合も、光電変換素子１の入射面ａ１と第２の基材１２の第２の内側面Ｓ２との界面における入射光Ｌの反射を抑制することができる。
【００８８】
第４の実施形態では、光電変換素子１の入射面ａ１と第２の基材１２の第２の内側面Ｓ２とを密着させているので、第１の実施形態に比して光電変換素子１の入射面ａ１側の界面の数を減らすことができる。したがって、入射光Ｌの利用効率を向上することができる。
【００８９】
＜５．第５の実施形態＞
図９は、本技術の第５の実施形態に係る光電変換素子モジュールの一構成例を示す断面図である。第５の実施形態に係る光電変換素子モジュールは、固定層３に代えて、スペーサ３１ａ〜３１ｅを収容空間５に備えている点において、第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールとは異なっている。スペーサ３１ａ〜３１ｅは、光電変換素子１の周囲を覆うとともに、光電変換素子１と収容体２との間に介在している。したがって、スペーサ３１ａ〜３１ｅにより光電変換素子１の収容体２内における位置を固定することができる。スペーサ３１ａ〜３１ｅの材料としては、例えば、弾性樹脂を用いることができる。
【００９０】
＜６．第６の実施形態＞
図１０は、本技術の第６の実施形態に係る光電変換素子モジュールの一構成例を示す断面図である。第６の実施形態に係る光電変換素子モジュールは、光電変換素子１の入射面ａ１と第２の基材１２の第２の内側面Ｓ２との間、および光電変換素子１の裏面ａ２と第１の基材１１の第１の内側面Ｓ１との間を、エネルギー線硬化型接着剤３２により貼り合わせている点において、第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールとは異なっている。エネルギー線硬化型接着剤３２としては、紫外線硬化型接着剤を用いることが好ましい。また、エネルギー線硬化型接着剤３２に代えて、２液硬化型接着剤を用いるようにしてもよい。さらには、アクリル系樹脂などを主成分とする粘着層を有する両面テープを用いるようにしてもよい。この場合、より簡便に光電変換素子１を収容体２に対して固定することができる。
【００９１】
光電変換素子１の入射面ａ１の側では、発電に寄与しない光電変換素子１の入射面ａ１の周縁部と第２の基材１２の第２の内側面Ｓ２との間をエネルギー線硬化型接着剤３２により貼り合わせることが好ましい。この場合、光電変換素子モジュールの入射面Ａ１上に遮光マスク３３を配置し、この遮光マスク３３を介して、光電変換素子１の入射面ａ１の周縁部に塗布されたエネルギー線硬化型接着剤３２に、紫外線などのエネルギー線を照射し、硬化することが好ましい。遮光マスク３３を用いたエネルギー線照射に代えて、紫外線などのエネルギー線をライン照射するようにしてもよい。
【００９２】
光電変換素子１の裏面ａ２側の対向基材２６として、透明性を有するものを用いる場合には、光電変換素子１の裏面ａ２の側では、発電に寄与しない光電変換素子１の裏面ａ２の周縁部と第１の基材１１の第１の内側面Ｓ１との間をエネルギー線硬化型接着剤３２により貼り合わせることが好ましい。光電変換素子１の裏面ａ２側の対向基材２６として、不透明性を有するものを用いる場合には、光電変換素子１の裏面ａ２の全体と第１の基材１１の第１の内側面Ｓ１との間をエネルギー線硬化型接着剤３２により貼り合わせるようにしてもよい。
【００９３】
＜７．第７の実施形態＞
図１１は、本技術の第７の実施形態に係る光電変換素子モジュールの一構成例を示す断面図である。第７の実施形態に係る光電変換素子モジュールは、光電変換素子１の入射面ａ１の周縁部と第２の基材１２の第２の内側面Ｓ２との間に支持体３５を設けるとともに、光電変換素子１の裏面ａ２の周縁部と第１の基材１１の第１の内側面Ｓ１との間に支持体３６を設けている点において、第１の実施形態に係る光電変換素子モジュールとは異なっている。支持体３５により光電変換素子１の入射面ａ１が支持され、支持体３６により光電変換素子１の裏面ａ２が支持される。
【００９４】
支持体３５、３６の材料としては、圧縮応力を発現する弾性樹脂を用いることが好ましい。この場合、支持体３５、３６が以下の関係式（３）を満たしていることが好ましく、以下の関係式（４）を満たしていることがより好ましい。この関係式を満たすことで、使用環境温度が変化した場合にも、支持体３５、３６により光電変換素子１を支持することができる。
Ｄｔ＞（Ｄ−ｄ）・（１＋α（Ｔｃ−Ｔｌ））  ・・・（３）
Ｄｔ＞＞（Ｄ−ｄ）・（１＋α（Ｔｃ−Ｔｌ））  ・・・（４）
Ｄｔ：使用環境温度の定常値（Ｔｃ）における、支持体３５と支持体３６の（開放時）総厚さ
Ｄ：収容体２の第１の内側面Ｓ１と第２の内側面Ｓ２との間の距離
ｄ：光電変換素子１の厚さ（光電変換素子１の入射面ａ１と裏面ａ２との間の距離）
α：支持体３５、３６の熱膨張係数
Ｔｃ：使用環境温度の定常値
Ｔｌ：使用環境温度の下限温度
なお、Ｄｔ値については、使用環境温度の下限温度にて光電変換素子１を支持する圧縮応力を発現可能な範囲で適宜選択することが可能である。また、熱膨張係数αは、圧縮応力を発現する方向での線膨張率であり、固体層３および支持体１５が等方的な熱膨張を有する場合には、熱膨張係数αは体積膨張率となる。
【００９５】
第７の実施形態では、光電変換素子１をその入射面ａ１および裏面ａ２の周縁部で支持する構成としているので、光電変換素子モジュールを廃棄する場合などに、光電変換素子１と収容体２とを容易に分離することができる。したがって、光電変換素子モジュールのリサイクル性を向上できる。
【００９６】
以上、本技術の実施形態について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００９７】
例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
【００９８】
また、上述の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【００９９】
また、上述の実施形態では、光電変換素子１として色素増感型光電変換素子を用いる場合を例として説明したが、光電変換素子１はこの例に限定されるものではなく、例えば、アモルファス型光電変換素子、化合物半導体型光電変換素子、薄膜多結晶型光電変換素子を用いるようにしてもよい。
【０１００】
また、上述の実施形態では、透明基材２１と対向基材２６との周縁部間に設けられた間隙部１ｂを封止材２７により封止する構成を例として説明したが、封止材２７に代えて固定層３を間隙部１ｂに充填し、固定層３により間隙部１ｂを封止するようにしてもよい。
【０１０１】
また、上述の実施形態において、収容体２の入射面Ａ１側および裏面Ａ２側の少なくとも一方に、１または複数の基材をさらに備えるようにしてもよい。この際、基材と収容体２の入射面Ａ１および裏面Ａ２との間を離間させて中空層を形成するようにしてもよい。基材としては、例えば、第１の実施形態における第１の基材１１と同様のものを用いることができる。
【０１０２】
また、上述の第１の実施形態においては、光電変換素子１の裏面側を固定層３により固定し、光電変換素子１の入射面側と第２の基材１２との間に中空層６を設ける構成を例として説明したが、本技術のこの例に限定されるものではない。すなわち、光電変換素子１の入射面側を固定層３により固定し、光電変換素子１の裏面側と第１の基材１１との間に中空層６を設ける構成を採用することも可能である。
【０１０３】
また、上述の第２の実施形態においては、光電変換素子１の裏面側を固定層３により固定し、光電変換素子１の入射面側を支持体１５または微粒子１６により支持する構成を例として説明したが、本技術のこの例に限定されるものではない。すなわち、光電変換素子１の入射面側を固定層３により固定し、光電変換素子１の裏面側を支持体１５または微粒子１６により支持する構成を採用することも可能である。
【０１０４】
また、上述の第４の実施形態においては、光電変換素子１の裏面側を固定層３により固定し、光電変換素子１の入射面側と第２の基材１２とを密着させる構成を例として説明したが、本技術のこの例に限定されるものではない。すなわち、光電変換素子１の入射面側を固定層３により固定し、光電変換素子１の裏面側と第１の基材１１とを密着させる構成を採用することも可能である。
【０１０５】
また、本技術は以下の構成を採用することもできる。
（１）２つの基材の間に複数の光電変換素子を有する光電変換素子モジュールであって、
上記光電変換素子は、上記基材の一方に固定層を介して固定されており、
上記固定層は、上記光電変換素子の封止部の少なくとも一部を覆っている光電変換素子モジュール。
（２）上記光電変換素子は、光入射面と、上記光入射面に対向する裏面とを有し、
上記固定層は、上記裏面側を固定している（１）記載の光電変換素子モジュール。
（３）上記光電変換素子と上記基材の他方との間には、中空層が形成されている（１）記載の光電変換素子モジュール。
（４）上記中空層は、乾燥空気、不活性ガス、または真空の雰囲気にある（３）の光電変換素子モジュール。
（５）上記光電変換素子と上記基材の他方とが密着されている（１）〜（４）のいずれか１項に記載の光電変換素子モジュール。
（６）上記２つの基材の少なくとも一方は、波長選択吸収機能、波長選択反射機能、防汚機能、反射防止機能、拡散機能、およびハードコート機能からなる群より選ばれる１種以上の機能を有する（１）〜（５）のいずれか１項に記載の光電変換素子モジュール。
（７）上記封止部は、上記光電変換素子の入射面の周縁部、裏面の周縁部、または側面に設けられている（１）〜（６）のいずれか１項に記載の光電変換素子モジュール。
（８）上記光電変換素子は、
透明基材と、
対向基材と、
発電要素部と
を備え、
上記封止部は、上記透明基材と上記対向基材との周縁部間に設けられている（１）〜（６）のいずれか１項に記載の光電変換素子モジュール。
（９）上記２つの基材は、ガラス板である（１）〜（８）のいずれか１項に記載の光電変換素子モジュール。
（１０）上記２つの基材の周縁部間に設けられた封止材をさらに備える（１）〜（９）のいずれか１項に記載の光電変換素子モジュール。
（１１）上記２つの基材の周縁部間に設けられた、水分の浸入を抑制する遮蔽材をさらに備える（１）〜（１０）のいずれか１項に記載の光電変換素子モジュール。
（１２）上記固定層は、熱可塑性接着剤、熱硬化型接着剤、常温硬化型接着剤、およびエネルギー線硬化型接着剤からなる群より選ばれる１種以上を含んでいる（１）〜（１１）のいずれか１項に記載の光電変換素子モジュール。
（１３）エネルギー線硬化型接着剤が、紫外線硬化型接着剤である（１２）記載の光電変換素子モジュール。
（１４）上記光電変換素子と上記基材の他方との間に設けられた支持体をさらに備える（１）〜（４）、および（６）〜（１３）のいずれか１項に記載の光電変換素子モジュール。
（１５）上記支持体は、上記光電変換素子の光入射面の周縁部に設けられている（１４）記載の光電変換素子モジュール。
（１６）上記光電変換素子と上記基材の他方との間に設けられた光拡散性微粒子をさらに備える（１）〜（４）、および（６）〜（１３）のいずれか１項に記載の光電変換素子モジュール。
（１７）上記光拡散性微粒子は、上記光電変換素子の光入射面側に設けられている（１６）記載の光電変換素子モジュール。
（１８）上記光電変換素子と上記基材の一方との間に上記固体層が介在し、
上記固体層の弾性率が、５００ＭＰａ以下である（１）〜（１７）のいずれか１項に記載の光電変換素子モジュール。
【符号の説明】
【０１０６】
１    光電変換素子
１ａ    封止部
２    収容体
３    固定層
４    配線
５    収容空間
６    中空層
１１    第１の基材
１２    第２の基材
１３    封止材
１４    遮蔽材
１５    支持体
１６、１９    微粒子
１７    機能層
１８    機能性構造体
１９    微粒子
Ａ１、ａ１    入射面
Ａ２、ａ２    裏面
Ｓ１    第１の内側面
Ｓ２    第２の内側面
【図１】
2013016358.tif 000003
【図２】
2013016358.tif 000004
【図３】
2013016358.tif 000005
【図４】
2013016358.tif 000006
【図５】
2013016358.tif 000007
【図６】
2013016358.tif 000008
【図７】
2013016358.tif 000009
【図８】
2013016358.tif 000010
【図９】
2013016358.tif 000011
【図１０】
2013016358.tif 000012
【図１１】
2013016358.tif 000013