(57)【要約】【課題】  隣接するセル同士を直列接続した、高い光電変換効率を有するＷ型の光電変換装置を得ること。【解決手段】  光電変換装置は、一主面に透光性導電層３ａが形成された透光性基板２と、透光性基板２の一主面に対向配置されるとともに透光性基板２側の一主面に導電層（第２の透光性導電層３ｂ）が形成された基板８と、透光性基板２と基板８との間に横方向で互いに隣接するように配置されるとともに透光性導電層３ａ及び導電層によって直列接続され、電流方向が互いに逆向きの第１及び第２の光電変換素子１ａ，１ｂとを具備しており、第１及び第２の光電変換素子１ａ，１ｂは、それぞれ単位面積出力電流が異なる光電変換体を有するとともに、単位面積出力電流の低い光電変換体を有する光電変換素子１ａの受光面積が、単位面積出力電流の高い光電変換体を有する光電変換素子１ｂの受光面積よりも大きい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一主面に透光性導電層が形成された透光性基板と、前記透光性基板の前記一主面に対向配置されるとともに前記透光性基板側の一主面に導電層が形成された基板と、前記透光性基板と前記基板との間に横方向で互いに隣接するように配置されるとともに前記透光性導電層及び前記導電層によって直列接続され、電流方向が互いに逆向きの第１及び第２の光電変換素子とを具備しており、前記第１及び第２の光電変換素子は、それぞれ単位面積出力電流が異なる光電変換体を有するとともに、単位面積出力電流の低い光電変換体を有する前記光電変換素子の受光面積が、単位面積出力電流の高い光電変換体を有する前記光電変換素子の受光面積よりも大きいことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の光電変換素子が交互に３つ以上配置されていることを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の光電変換素子は、単位面積出力電流の低い光電変換体を有する方が非単結晶の半導体層を含む透光性の薄膜型光電変換体を有するものであり、単位面積出力電流の高い光電変換体を有する方が色素増感型光電変換体を有するものであることを特徴とする請求項１または２記載の光電変換装置。
【請求項４】
単位面積出力電流の低い光電変換体を有する方の前記光電変換素子は、非単結晶の半導体層を含む透光性の薄膜型光電変換体と色素増感型光電変換体を積層した積層型光電変換素子であることを特徴とする請求項３記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記積層型光電変換素子は、前記色素増感型光電変換体が前記薄膜型光電変換体の透過光に対して分光感度を有していることを特徴とする請求項４記載の光電変換装置。
【請求項６】
単位面積出力電流の高い光電変換体を有する方の前記光電変換素子における前記色素増感型光電変換体が、前記透光性基板側に配置されていることを特徴とする請求項３記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の光電変換素子は、それぞれの出力電流が同じであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか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、分光感度が異なる光電変換体を交互に直列接続した光電変換装置であって、受光面積が広く取れ、高い光電変換効率が得られ、耐候性に優れ、しかも低コストに製造できる光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
透光性導電層を集電極として用いた太陽電池は、ＩＴＯ層から成る透光性導電層の抵抗が高いために、１つの基板内に個々のセル（光電変換素子）を電気的に分離して形成し、セルを直列に接続することによって、高電圧−低電流化する構成がある。また、太陽電池の大面積化に伴う抵抗ロスを低減できる構成が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、図２に示すように、複数の色素増感型太陽電池のセル４１ａとセル４１ｂを直列接続した色素増感型太陽電池モジュール（以下、Ｗ型モジュールともいう）が記載されている。セル４１ａとセル４１ｂは、横方向に交互に、逆向きの積層構造（逆向きの電流方向）として形成されている。
【０００４】
具体的には以下のように作製される。まず、パターニングされた透光性導電層４３上に、酸化チタン層４６と、触媒層である白金層４４とを交互に形成した透明ガラス基板４２を２枚用意する。次に、各セルの間に電解質層４５を封止するように絶縁性封止部材４７を配置し、２枚の透明ガラス基板４２を、酸化チタン層４６と白金層４４が対向するように配置し、絶縁性封止部材４７より接着する。次に、透明ガラス基板４２に形成された貫通孔（図示せず）から電解質層４５となる電解質液を注入し、貫通孔を封止する。これにより、色素増感型太陽電池モジュールが作製される。
【０００５】
また、特許文献２には、各セルの電流方向が同じであり、隣接するセル間を電気的に接続する引き回し構造の接続配線や接続タブを用いたＺ型モジュールが提案されている。このＺ型モジュールはＷ型モジュールに比べ各セルの光電変換効率（以下、変換効率ともいう）が高いため、モジュール全体の光電変換効率も高い。
【０００６】
しかしながら、Ｚ型モジュールは、隣接するセル間を電気的に接続する接続構造が複雑であることから、製造時の作業性が悪く、また、多くの製造工程を要するのでコスト高となる。また、複雑な接続構造が原因して、発電に寄与しない部位の面積が比較的大きくなってしまうために、モジュール全体としての光電変換効率は予想したほどには高くならない。
【０００７】
一方、Ｗ型モジュールは、隣接するセル間は連続的に直列接続されているため、各セル間の接続部が短く、簡易的な接続構造である。従って、隣接するセル間における電解質層の分離及び封止のための部位の面積を極めて小さくできるため、モジュール全体としての光電変換効率の低下を抑えることができる。
【特許文献１】国際再公表特許ＷＯ２００２／０５２６５４号パンフレット
【特許文献２】特開平８−３０６３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１のＷ型モジュールは、光電変換部である色素が吸着した酸化チタン層が、入射光側の透明ガラス基板４２に形成されたセルと、入射光と反対側の透明ガラス基板４２に形成されたセルとでは、光電変換効率が異なる。即ち、酸化チタン層が入射光と反対側の透明ガラス基板４２に形成されたセルは、電解質層４５により入射光が減光するためである。
【０００９】
そのため、隣接するセルを直列接続したＷ型モジュールは、各セルの電流が一定になるように、隣接したセルの面積を変える必要がある。このため、光電変換効率の低いセルに電流が律速され、モジュール全体の光電変換効率が低くなるという問題点があった。
【００１０】
従って、本発明は、上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、隣接するセルを直列接続した、高い光電変換効率を有する光電変換装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の光電変換装置は、一主面に透光性導電層が形成された透光性基板と、前記透光性基板の前記一主面に対向配置されるとともに前記透光性基板側の一主面に導電層が形成された基板と、前記透光性基板と前記基板との間に横方向で互いに隣接するように配置されるとともに前記透光性導電層及び前記導電層によって直列接続され、電流方向が互いに逆向きの第１及び第２の光電変換素子とを具備しており、前記第１及び第２の光電変換素子は、それぞれ単位面積出力電流が異なる光電変換体を有するとともに、単位面積出力電流の低い光電変換体を有する前記光電変換素子の受光面積が、単位面積出力電流の高い光電変換体を有する前記光電変換素子の受光面積よりも大きいことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の光電変換装置は好ましくは、前記第１及び第２の光電変換素子が交互に３つ以上配置されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の光電変換装置は好ましくは、前記第１及び第２の光電変換素子は、単位面積出力電流の低い光電変換体を有する方が非単結晶の半導体層を含む透光性の薄膜型光電変換体を有するものであり、単位面積出力電流の高い光電変換体を有する方が色素増感型光電変換体を有するものであることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の光電変換装置は好ましくは、単位面積出力電流の低い光電変換体を有する方の前記光電変換素子は、非単結晶の半導体層を含む透光性の薄膜型光電変換体と色素増感型光電変換体を積層した積層型光電変換素子であることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の光電変換装置は好ましくは、前記積層型光電変換素子は、前記色素増感型光電変換体が前記薄膜型光電変換体の透過光に対して分光感度を有していることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の光電変換装置は好ましくは、単位面積出力電流の高い光電変換体を有する方の前記光電変換素子における前記色素増感型光電変換体が、前記透光性基板側に配置されていることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の光電変換装置は好ましくは、前記第１及び第２の光電変換素子は、それぞれの出力電流が同じであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光電変換装置は、一主面に透光性導電層が形成された透光性基板と、透光性基板の一主面に対向配置されるとともに透光性基板側の一主面に導電層が形成された基板と、透光性基板と基板との間に横方向で互いに隣接するように配置されるとともに透光性導電層及び導電層によって直列接続され、電流方向が互いに逆向きの第１及び第２の光電変換素子とを具備しており、第１及び第２の光電変換素子は、それぞれ単位面積出力電流が異なる光電変換体を有するとともに、単位面積出力電流（Ａ１）の低い光電変換体を有する光電変換素子の受光面積（Ｓ１）が、単位面積出力電流（Ａ２）の高い光電変換体を有する光電変換素子の受光面積（Ｓ２）よりも大きい（Ａ１＜Ａ２，Ｓ１＞Ｓ２）ことから、単位面積出力電流（Ａ１）の低い光電変換体を有する光電変換素子の出力電流（Ｉ１＝Ａ１×Ｓ１）と、単位面積出力電流（Ａ２）の高い光電変換体を有する光電変換素子の出力電流（Ｉ２＝Ａ２×Ｓ２）を調整して、出力電流Ｉ１，Ｉ２を近似させたり、同じにすることができる。その結果、光電変換装置全体の出力電流（Ｉ）が、単位面積出力電流Ａ１の低い光電変換体を有する光電変換素子の出力電流Ｉ１に律速されることがなくなり、光電変換装置全体の出力電流Ｉを高めることができる。
【００１９】
また、本発明の光電変換装置は好ましくは、第１及び第２の光電変換素子が交互に３つ以上配置されていることから、縦方向に重ねて配置した構成に比べて、入射光の損失が極めて小さくなり、変換効率を大幅に高くできる。
【００２０】
また、本発明の光電変換装置は好ましくは、第１及び第２の光電変換素子は、単位面積出力電流の低い光電変換体を有する方が非単結晶の半導体層を含む透光性の薄膜型光電変換体を有するものであり、単位面積出力電流の高い光電変換体を有する方が色素増感型光電変換体を有するものであることから、単位面積出力電流の低い光電変換体を有する薄膜型光電変換体について、入射光を電解質液等により減光させないように薄膜型光電変換体を透光性基板（入射光側の基板）に形成することができ、高効率の光電変換素子を形成できる。
【００２１】
また、本発明の光電変換装置は好ましくは、単位面積出力電流の低い光電変換体を有する方の光電変換素子は、非単結晶の半導体層を含む透光性の薄膜型光電変換体と色素増感型光電変換体を積層した積層型光電変換素子であることから、単位面積出力電流の低い光電変換体である薄膜型光電変換体について、入射光を電解質液等により減光させないように薄膜型光電変換体を透光性基板（入射光側の基板）に形成することができ、また、電解質液を介して対極側に色素増感型光電変換体も形成することができるので、薄膜型光電変換体を透過した入射光を色素増感型光電変換体によって利用した高効率の光電変換素子を形成できる。
【００２２】
また、本発明の光電変換装置は好ましくは、積層型光電変換素子は、色素増感型光電変換体が薄膜型光電変換体の透過光に対して分光感度を有していることから、入射光の広い波長範囲を光電変換できる光電変換素子を形成できる。
【００２３】
また、本発明の光電変換装置は好ましくは、単位面積出力電流の高い光電変換体を有する方の光電変換素子における色素増感型光電変換体が、透光性基板側に配置されていることから、電解質層等を介さずに外部からの入射光を直接的に受光できるため、高い出力電流を得ることができる。
【００２４】
また、本発明の光電変換装置は好ましくは、第１及び第２の光電変換素子は、それぞれの出力電流が同じであることから、光電変換装置全体の出力電流が、単位面積出力電流の低い光電変換体を有する光電変換素子の出力電流に律速されることがなくなり、光電変換装置全体の出力電流をより高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の光電変換装置の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の光電変換装置について実施の形態の１例の断面図である。
【００２６】
本発明の光電変換装置は、一主面に透光性導電層３ａが形成された透光性基板２と、透光性基板２の一主面に対向配置されるとともに透光性基板２側の一主面に導電層（第２の透光性導電層３ｂ）が形成された基板８と、透光性基板２と基板８との間に横方向（透光性基板２の一主面の面方向）で互いに隣接するように配置されるとともに透光性導電層３ａ及び導電層によって直列接続され、電流方向が互いに逆向きの第１及び第２の光電変換素子１ａ，１ｂとを具備しており、第１及び第２の光電変換素子１ａ，１ｂは、それぞれ単位面積出力電流が異なる光電変換体を有するとともに、単位面積出力電流Ａ１の低い光電変換体を有する光電変換素子１ａの受光面積Ｓ１が、単位面積出力電流Ａ２の高い光電変換体を有する光電変換素子１ｂの受光面積Ｓ２よりも大きい構成である（Ａ１＜Ａ２，Ｓ１＞Ｓ２）。
【００２７】
本発明の図１の光電変換装置は、透光性基板２上に第１の光電変換素子１ａと第２の光電変換素子１ｂを交互に隣接して配置した構造である。
【００２８】
第１の光電変換素子１ａは、透光性基板２側から第１の透光性導電層３ａ、非単結晶の半導体層５、中間層６ａ、電解質層７ａ、色素を吸着させた多孔質の半導体層４ａ、第２の透光性導電層３ｂ、基板８がこの順で積層されており、多孔質の半導体層４ａに電解質層７ａの電解質液が含浸している。
【００２９】
第２の光電変換素子１ｂは、透光性基板２側から第１の透光性導電層３ａ、色素を吸着させた多孔質の半導体層４ｂ、電解質層７ｂ、中間層６ｂ、第２の透光性導電層３ｂ、基板８がこの順で積層されており、色素を吸着した多孔質の半導体層４ｂに電解質層７ｂの電解質液が含浸している。
【００３０】
第１の光電変換素子１ａは、太陽光等の入射光が、非単結晶の半導体層５、中間層６ａ、電解質層７ａを透過するため、非単結晶の半導体層５、中間層６ａ、電解質層７ａにより太陽光の短波長側（波長７００ｎｍ以下）の光が吸収されるので、長波長感度を有する色素を吸着させた多孔質の半導体層４ａを形成している。
【００３１】
第２の光電変換素子１ｂは、電解液を介さずに入射光の全波長（波長３５０ｎｍ〜１１００ｎｍ）を利用することができるため、広い波長範囲を吸収し、光電変換できる色素を吸着させた多孔質の半導体層４ｂを形成しても良い。また、長波長感度（波長６００ｎｍ〜１１００ｎｍ）を有する色素を吸着させた多孔質の半導体層４ｂを有し、短波長光（波長６００ｎｍ以下）も利用することができるので、長波長感度を有する色素と短波長感度を有する色素を吸着させた多孔質の半導体層４ｂを形成しても良い。
【００３２】
第１及び第２の光電変換素子１ａ，１ｂは、横方向に交互に３つ以上配置されていることが好ましい。第１の光電変換素子１ａと第２の光電変換素子１ｂは、横方向に交互に配置されていることにより、第１の透光性導電層３ａと第２の透光性導電層３ｂよって容易に直列接続できる。
【００３３】
また、直列接続して各光電変換素子１ａ，１ｂの電流マッチングをすることによって効率よく発電するために、各光電変換素子１ａ，１ｂの出力電流が同じになるようにする。即ち、単位面積出力電流Ａ１の低い光電変換体を有する第１の光電変換素子１ａの受光面積Ｓ１が、単位面積出力電流Ａ２の高い光電変換体を有する第２の光電変換素子１ｂの受光面積Ｓ２よりも大きくなっている。例えば、第１の光電変換素子１ａの短絡電流密度（単位面積出力電流）が１０ｍＡ／ｃｍ2、第２の光電変換素子１ｂの短絡電流密度（単位面積出力電流）が２０ｍＡ／ｃｍ2である場合、第１の光電変換素子１ａの受光面積を第２の光電変換素子１ｂの受光面積の２倍にする（Ａ１×Ｓ１＝Ａ２×Ｓ２）。なお、光電変換装置全体の電圧は各光電変換素子（セル）の電圧の和となる。
【００３４】
さらに、第１の光電変換素子１ａと第２の光電変換素子１ｂとの間は絶縁性封止部材９で分離されており、光電変換装置の周囲は同じく絶縁性封止部材９で封止されている。
【００３５】
また、第１及び第２の光電変換素子１ａ，１ｂは、単位面積出力電流の低い光電変換体を有する方が非単結晶の半導体層５を含む透光性の薄膜型光電変換体を有するものであり、単位面積出力電流の高い光電変換体を有する方が色素増感型光電変換体を有するものであることがよい。この場合、単位面積出力電流の低い光電変換体である薄膜型光電変換体について、入射光を電解質液により減光させずに薄膜型光電変換体を透光性基板２（入射光側基板）に形成することができ、高効率の光電変換素子を形成できる。
【００３６】
また、単位面積出力電流の低い光電変換体を有する方の光電変換素子１ａは、非単結晶の半導体層５を含む透光性の薄膜型光電変換体と色素増感型光電変換体を積層した積層型光電変換素子であることがよい。この場合、単位面積出力電流の低い光電変換体である薄膜型光電変換体について、入射光を電解質液により減光させずに薄膜型光電変換体を透光性基板２（入射光側基板）に形成することができ、また、電解質液を介して対極側に色素増感型光電変換体も形成することができるので、薄膜型光電変換体を透過した入射光を色素増感型光電変換体によって利用した高効率の光電変換素子を形成できる。
【００３７】
また、積層型光電変換素子は、色素増感型光電変換体が薄膜型光電変換体の透過光に対して分光感度を有していることがよい。この場合、短波長光（波長７００ｎｍ以下）に分光感度を有するアモルファスシリコン薄膜等から成る薄膜型光電変換体の透過光（波長５００ｎｍ以上の長波長光）に対して、色素増感型光電変換体が分光感度を有することから、広い波長帯域の光を光電変換できる。
【００３８】
また、単位面積出力電流の高い光電変換体を有する方の光電変換素子１ｂにおける色素増感型光電変換体が、透光性基板２側に配置されていることがよい。この場合、電解質層７ｂ等を介さずに外部からの入射光を直接的に受光できるため、高い出力電流を得ることができる。
【００３９】
また、第１及び第２の光電変換素子１ａ，１ｂは、それぞれの出力電流が同じであることがよい。この場合、光電変換装置全体の出力電流が、単位面積出力電流の低い光電変換体を有する光電変換素子１ａの出力電流に律速されることがなくなり、光電変換装置全体の出力電流をより高めることができる。
【００４０】
非単結晶の半導体層５は、例えば、第１の透光性導電層３ａ上に、第１導電型（ｐ型）非晶質シリコン半導体層、真性型（ｉ型）非晶質シリコン半導体層、第２導電型（ｎ型）非晶質シリコン半導体層が積層されたｐｉｎ接合構造の非晶質シリコン半導体層である。ここで、第１導電型（ｐ型）非晶質シリコン半導体層としては、アモルファスシリコンだけでなく、ワイドバンドギャップ材料であるアモルファスシリコンカーバイトを用いても良い。さらに、第２導電型（ｎ型）非晶質シリコン半導体層としては、アモルファスシリコンだけでなく、微結晶シリコンを用いても良い。
【００４１】
非単結晶の半導体層５の代わりに、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2層を有するＣＩＧＳ型光電変換体等の化合物半導体型光電変換体を用いてもよい。
【００４２】
非単結晶の半導体層５は、ｐｉｎ接合型、ｐｎ接合型、ショットキー接合型、ヘテロ接合型等の内部電界を生じるものであればよい。非晶質シリコン系、ナノサイズ結晶を含む非晶質シリコン系、微結晶シリコン系等がよく、特に短波長感度を有する非晶質シリコン系や光劣化が抑制されるナノサイズ結晶を含む非晶質シリコン系がよい。非晶質シリコン系としては、非晶質シリコンカーバイト，非晶質シリコンナイトライド等の合金系のものを含む。
【００４３】
以下、光電変換装置の各構成部分について詳細に説明する。
【００４４】
＜透光性基板＞
図１の構成においては、透光性基板２は太陽光等を損失なく透過させる基板であり、無機基板、プラスチック基板等である。例えば、透光性基板２の材料は、フッ素樹脂，シリコンポリエステル樹脂，高耐候性ポリエステル樹脂，ポリ塩化ビニル樹脂，金属屋根に塗布利用されるシリコーンウレタン樹脂，アクリルウレタン樹脂等から成る樹脂等が耐候性に優れ、特によい。他の材料としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート），ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート），ポリイミド，ポリカーボネート等から成る樹脂シート、または白板ガラス，ソーダガラス，硼珪酸ガラス，セラミックス等から成る無機シート、有機無機ハイブリッドシート等がよい。
【００４５】
透光性基板２の厚みは０．１μｍ〜６ｍｍがよく、より好ましくは１μｍ〜４ｍｍがよい。０．１μｍ未満では、被覆率、引っかき強度が低下し易くなり、６ｍｍを超えると、透過率が低下し易くなる。
【００４６】
また、透光性基板２に、遮熱性，耐熱性，低汚染性，抗菌性，防かび性，意匠性，高加工性，帯電防止性，遠赤外線放射性，耐酸性，耐食性，環境対応性等を付与することにより、信頼性や商品性をより高めることができる。
【００４７】
＜第１の透光性導電層＞
第１の透光性導電層３ａは、低温成長のスパッタリング法や低温スプレー熱分解法で形成した、スズドープ酸化インジウム層（ＩＴＯ層）、不純物ドープの酸化インジウム層（Ｉｎ2Ｏ3層）、アンチモンドープ酸化スズ（ＳｎＯ2：Ｓｂ（ＡＴＯ）層）等がよい。なお、「ＳｎＯ2：Ｓｂ」は「ＳｂドープＳｎＯ2」を意味する。
【００４８】
また、熱ＣＶＤ法やスプレー蒸着法で形成したフッ素ドープの酸化スズ層（ＳｎＯ2：Ｆ層）等でもよく、他には、溶液成長法で形成した不純物ドープの酸化亜鉛層（ＺｎＯ層）等でもよい。また、これらの層を積層したものでもよい。第１の透光性導電層３ａは、レーザアブレーション法、サンドブラスト法、エッチング法等により図１のようにパターンを形成できる。
【００４９】
＜非単結晶の半導体層＞
非単結晶の半導体層５としては、プラズマＣＶＤ法によって連続堆積したｐｉｎ接合構造の水素化非晶質シリコン半導体層がよい。即ち、非単結晶の半導体層５は、第１の透光性導電層３ａ側から、第１導電型（ｐ型）非晶質シリコン半導体層、真性型（ｉ型）非晶質シリコン半導体層、第２導電型（ｎ型）非晶質シリコン半導体層が順次積層されたｐｉｎ接合構造であるが、逆接合であるｎｉｐ接合構造でも構わない。この接合方向は、対極側の色素増感型光電変換体の接合方向、すなわち電流方向と同じであることがより好ましい。
【００５０】
非単結晶の半導体層５は、上記の非晶質シリコン半導体層に限らず、ｉ型半導体層が非晶質であれば、ｐ型半導体層とｎ型半導体層は少なくとも一方が微結晶を有するもの、または水素化非晶質シリコン合金層でも構わない。例えば、光入射側のｐ型半導体層は、水素化非晶質シリコンカーバイド層であることが、透光性が高く、光損失が少なくより好ましい。
【００５１】
非単結晶の半導体層５は、触媒ＣＶＤ法等で形成してもよい。また、プラズマＣＶＤ法と触媒ＣＶＤ法を組み合わせると、光劣化が抑制できて信頼性が高まる。第１導電型非晶質シリコン半導体層、真性型非晶質シリコン半導体層、第２導電型非晶質シリコン半導体層は、ＣＶＤ法によりそれぞれの成膜条件で連続堆積できるので、低コストに短時間で形成でき、好適である。
【００５２】
例えば、第１導電型非晶質シリコン半導体層であるｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層（「ａ−Ｓｉ」はアモルファスシリコンを意味し、「：Ｈ」は水素ドープを意味する。）は、原料ガスとしてＳｉＨ4ガス，Ｈ2ガス，Ｂ2Ｈ6ガス（Ｈ2ガスで５００ｐｐｍに希釈したもの）を用い、これらのガスの流量をそれぞれ最適化して形成する。ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層の厚みは５０Å〜２００Åがよく、より好適には８０Å〜１２０Åがよい。５０Åより薄いと、半導体層５に内部電界が形成できず、２００Åより厚いと、ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層における光量損失が増える。また、第１導電型非晶質シリコン半導体層として、ｐ型ａ−Ｓｉに比べバンドギャップが大きいｐ型ａ−ＳｉxＣy（ｘ＋ｙ＝１）、ｐ型ａ−ＳｉxＮy（ｘ＋ｙ＝１）、ｐ型ａ−ＳｉxＣyＮz（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）のいずれか、あるいはｐ型ａ−Ｓｉに比べ光吸収係数が小さいｐ型μｃ−Ｓｉ（マイクロクリスタルＳｉ）、ｐ型ｎｃ−Ｓｉ（ナノクリスタルＳｉ）のいずれでも良い。
【００５３】
真性型非晶質シリコン半導体層であるｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、原料ガスとしてＳｉＨ4ガス，Ｈ2ガスを用い、これらのガスの流量を最適化して形成する。ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層の厚みは５００Å〜５０００Åがよく、より好適には１０００Å〜２５００Å（０．１５μｍ〜０．２５μｍ）がよい。５００Åより薄いと充分な光電流が得られず、５０００Åより厚いと色素増感型光電変換体に光を透過できないからである。
【００５４】
第２導電型非晶質シリコン半導体層であるｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、原料ガスとしてＳｉＨ4ガス，Ｈ2ガス，ＰＨ3ガス（Ｈ2ガスで１０００ｐｐｍに希釈したもの）を用い、これらのガスの流量をそれぞれ最適化して形成する。ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層の厚みは５０Å〜２００Åがよく、より好適には８０Å〜１２０Åがよい。５０Åより薄いと半導体層２３に内部電界が形成できず、２００Åより厚いとｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層における光量損失が増える。また、第２導電型非晶質シリコン半導体層として、ｎ型ａ−Ｓｉに比べバンドギャップが大きいｎ型ａ−ＳｉxＣy（ｘ＋ｙ＝１）、ｎ型ａ−ＳｉxＮy（ｘ＋ｙ＝１）、ｎ型ａ−ＳｉxＣyＮz（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）のいずれか、あるいはｎ型ａ−Ｓｉに比べ光吸収係数が小さいｎ型μｃ−Ｓｉ、ｎ型ｎｃ−Ｓｉのいずれでも良い。
【００５５】
第１導電型非晶質シリコン半導体層、真性型非晶質シリコン半導体層、第２導電型非晶質シリコン半導体層の形成時の温度は、いずれの場合にも１５０℃〜３００℃がよく、より好適には１８０℃〜２４０℃がよい。１５０℃〜３００℃の範囲より低くても、また高くても、光半導体として良好な特性のものが得られ難い。
【００５６】
＜中間層＞
中間層６ａとしては、半導体層５と電解質層７ａとの間の電荷の授受を容易にするための層（触媒層）である。一方、中間層６ｂは電解質層７ａと第２の透光性導電層３ｂとの間の電荷の授受を容易にするための層である。中間層６ａ，６ｂは、白金，パラジウム，ロジウム，カーボン等から成り、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、塗布した錯体を熱分解する熱分解法、スピンコート法、電着法等によって、Ｐｔ，Ｐｄ等の白金族元素から成る中間層６ａ，６ｂが形成される。
【００５７】
また、スピンコート法によっては、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）（ポリスチレンスルホナートやトルエンスルホネート等をドーピングしてもよい）から成る中間層６ａ，６ｂを形成することができる。
【００５８】
電着法によっては、ポリビニルカルバゾール等の有機半導体材料あるいはカーボン等から成る中間層６ａ，６ｂを形成することができる。
【００５９】
中間層６ａは、複数層を積層したものであってもよい。また、半導体層５と電解質層７ａとの屈折率差による光損失（反射等）を低減するために、中間層６ａの上に透明誘電体層、中間層を順番に積層させてもよい。透明誘電体層は、酸化チタン，酸化亜鉛，酸化スズ、あるいはこれらに不純物を添加した金属酸化物がよい。透明誘電体層の屈折率は、半導体層５と電解質層７ａの屈折率の間がよい。さらに、透明誘電体層の上には上記の中間層６ａを積層させた方が良い。この場合、透明誘電体層と電解質層７ａとの間の電荷の授受を容易にするという効果がある。
【００６０】
＜電解質層＞
電解質層７ａとしては、ｐ型半導体、液体電解質、固体電解質、電解塩、ゲル電解質等の正孔輸送体がよい。電解質層７ａの材料としては、その他、透明導電性酸化物、有機正孔輸送剤、極薄膜型金属層等がる。
【００６１】
浸透性を有する電解質層７ａは、色素を吸着させた多孔質の半導体層４ａの空孔を埋めるように機能するものであり、液状の電解質層７ａが最もよいキャリア移動を示すが、液漏れ等の問題があるので、その点ではゲル電解質や固体電解質が好ましい。
【００６２】
上記の透明導電性酸化物としては、一価の銅を含む化合物半導体，ＧａＰ，ＮｉＯ，ＣｏＯ，ＦｅＯ，Ｂｉ2Ｏ3，ＭｏＯ2，Ｃｒ2Ｏ3等がよく、中でも一価の銅を含む半導体がよい。好適な化合物半導体としては、ＣｕＩ，ＣｕＩｎＳｅ2，Ｃｕ2Ｏ，ＣｕＳＣＮ，ＣｕＳ，ＣｕＩｎＳ2，ＣｕＡｌＳｅ2等がよく、この中ではＣｕＩ，ＣｕＳＣＮがよく、ＣｕＩが製造しやすく最も好ましい。
【００６３】
上記の液体電解質としては、第４級アンモニウム塩やＬｉ塩等を用いる。液体電解質の組成としては、例えば、炭酸エチレン，炭酸プロピレン，ジメチルスルホキシド，アセトニトリル，イオン性液体，γ−ブチロラクトンまたはメトキシプロピオニトリル等の有機溶媒に、ヨウ化テトラプロピルアンモニウム，ヨウ化リチウム等のヨウ化物，ヨウ素等を混合し調製したものを用いることができる。
【００６４】
上記のゲル電解質としては、大別して化学ゲルと物理ゲルに分けられる。化学ゲルは、架橋反応等により化学結合でゲルを形成しているものであり、物理ゲルは、物理的な相互作用により室温付近でゲル化しているものである。ゲル電解質の材料としては、アセトニトリル，エチレンカーボネート，プロピレンカーボネートまたはそれらの混合物に対し、ポリエチレンオキサイド，ポリアクリロニトリル，ポリフッ化ビニリデン，ポリビニルアルコール，ポリアクリル酸，ポリアクリルアミド等のホストポリマーを混入して重合させたゲル電解質が好ましい。
【００６５】
なお、電解質層７ａとしてゲル電解質や固体電解質を使用する場合、低粘度の前駆体を多孔質の半導体層４aに含有させ、加熱、紫外線照射、電子線照射等の手段によって二次元、三次元の架橋反応を起こさせることにより、ゲル化または固体化できる。
【００６６】
イオン伝導性の上記の固体電解質としては、ポリエチレンオキサイド，ポリエチレンオキサイドもしくはポリエチレン等の高分子鎖に、スルホンイミダゾリウム塩，テトラシアノキノジメタン塩，ジシアノキノジイミン塩等の塩をもつ固体電解質が好ましい。
【００６７】
上記の液体電解質、ゲル電解質に用いられるヨウ化物の溶融塩としては、イミダゾリウム塩，第４級アンモニウム塩，イソオキサゾリジニウム塩，イソチアゾリジニウム塩，ピラゾリジウム塩，ピロリジニウム塩，ピリジニウム塩等のヨウ化物を用いることができる。さらに、ヨウ化物の溶融塩としては、１，１−ジメチルイミダゾリウムアイオダイド、１，メチル−３−エチルイミダゾリウムアイオダイド、１−メチル−３−ペンチルイミダゾリウムアイオダイド、１−メチル−３−イソペンチルイミダゾリウムアイオダイド、１−メチル−３−ヘキシルイミダゾリウムアイオダイド、１−メチル−３−エチルイミダゾリウムアイオダイド、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾールアイオダイド、１−エチル−３−イソプロピルイミダゾリウムアイオダイド、ピロリジニウムアイオダイド等を挙げることができる。
【００６８】
上記の有機正孔輸送剤としては、トリフェニルジアミン（ＴＰＤ１，ＴＰＤ２，ＴＰＤ３），チオフェン誘導体とそのポリマー，ペンタセン等のポリアセン，ルブレン，フタロシアニン誘導体，金属フタロシアニンやＯＭｅＴＡＤ（２，２’，７，７’−テトラキス（Ｎ，Ｎジ−Ｐ−メトキシフェニルアミンス）９，９’−ピロバイフルオレン）等が挙げられる。
【００６９】
＜多孔質の半導体層＞
色素を吸着した多孔質の半導体層４ａとしては、多孔質の酸化チタン層等の電子輸送体（ｎ型金属酸化物半導体）層が特によく、第２の透光性導電層３ｂ上に多孔質の半導体層４aを形成する。
【００７０】
多孔質の半導体層４ａは好ましくは、ｎ型金属酸化物半導体から成るものが用いられ、より好適には粒状体または線状体（針状体，チューブ状体，柱状体等）の多数が集合して成るものがよい。多孔質の半導体層４ａは、第２の透光性導電層３ｂとの接合面積が向上し、また色素を担持する表面積が増えて、変換効率を高めることができる。また、多孔質の半導体層４ａの表面が凹凸形状となり、光閉じ込め効果をもたらして、変換効率をより高めることができる。
【００７１】
金属酸化物半導体の材料や組成としては、酸化チタン（ＴｉＯ2）が最適であり、他には、チタン（Ｔｉ），亜鉛（Ｚｎ），スズ（Ｓｎ），ニオブ（Ｎｂ），インジウム（Ｉｎ），イットリウム（Ｙ），ランタン（Ｌａ），ジルコニウム（Ｚｒ），タンタル（Ｔａ），ハフニウム（Ｈｆ），ストロンチウム（Ｓｒ），バリウム（Ｂａ），カルシウム（Ｃａ），バナジウム（Ｖ）等の金属元素のうちの少なくとも１種以上から成る金属酸化物半導体がよい。また、金属酸化物半導体は、窒素（Ｎ），炭素（Ｃ），弗素（Ｆ），硫黄（Ｓ），塩素（Ｃｌ），リン（Ｐ）等の非金属元素の１種以上を含有していてもよい。
【００７２】
これらの金属酸化物半導体は、いずれも電子エネルギーバンドギャップが可視光のエネルギーより大きい２ｅＶ〜５ｅＶの範囲にあり、且つ電子エネルギー準位において伝導帯が色素の伝導帯より低いｎ型のものである。
【００７３】
多孔質の半導体層４ａは、空孔率が２０％〜８０％がよく、より好適には４０％〜６０％がよい。この程度の空孔率の多孔質化により、多孔質の半導体層４ａの表面積を、空孔がない場合の１０００倍以上に高めることができ、光吸収と発電と電子伝導を効率よく行うことができる。
【００７４】
多孔質の半導体層４ａの形状は、その表面積が大きくなり且つ電気抵抗が小さい形状がよく、微細粒子もしくは微細線状体から成るのがよい。その平均粒径もしくは平均線径は５ｎｍ〜５００ｎｍがよく、より好適には１０ｎｍ〜２００ｎｍがよい。５ｎｍ未満では、材料の微細化ができず、５００ｎｍを超えると、基板８との接合面積が小さくなり光電流が著しく小さくなる。
【００７５】
また、多孔質の半導体層４ａの厚みは０．１μｍ〜５０μｍがよく、より好適には１μｍ〜２０μｍがよい。０．１μｍ未満では、光電変換作用が著しく小さくなって実用に適さず、５０μｍを超えると、光が多孔質の半導体層４ａを透過し難くなって多孔質の半導体層４ａ内部に光が入射し難くなる。
【００７６】
多孔質の半導体層４ａが酸化チタンから成る場合、以下のようにして製造される。まず、ＴｉＯ2のアナターゼ粉末にアセチルアセトンを添加した後、脱イオン水とともに混練し、界面活性剤で安定化させた酸化チタンのペーストを作製する。次に、作製したペーストをドクターブレード法で第２の透光性導電層３ｂ上に、一定の速度で塗布し、大気中において３００℃〜６００℃、好適には４００℃〜５００℃で、１０分〜６０分、好適には２０分〜４０分処理することにより、多孔質の半導体層４ａを形成する。この方法は簡便であり、図１のように、耐熱性を有する第２の透光性導電層３ｂ上に予め形成できる場合に有効である。
【００７７】
なお、多孔質の半導体層４ｂも、多孔質の半導体層４ａと同様の材料、同様の形成方法によって形成できる。
【００７８】
＜色素＞
色素としては、入射光に対する光電流効率（Incident Photon to Current Efficiency；ＩＰＣＥ）、所謂感度が、非単結晶の半導体層５と電解質層７ａの吸収限界波長より長波長側へ伸びている特性を有する色素であれば有効である。真性型非晶質シリコン半導体層あるいはヨウ素系電解液の吸収限界波長は約７００ｎｍであり、約７００ｎｍ以上にＩＰＣＥを示す色素であれば良い。
【００７９】
従って、できるだけ長波長側に感度を有する色素、非単結晶の半導体層５のピーク感度より長波長側にピーク感度を有する色素、真性型非晶質シリコン半導体層のピーク感度より長波長側にピーク感度を有する色素、真性型非晶質シリコン半導体層の吸収限界波長の約７００ｎｍより長波長側にピーク感度を有する色素等が良い。
【００８０】
そのような色素として、ビス型スクアリリウムシアニン色素が、ＩＰＣＥのピーク波長が８００ｎｍ近くにあり好ましい。他に、波長７００ｎｍ以上に高い感度（ＩＰＣＥ）をもつアズレニウム塩化合物，スクワリン酸誘導体，トリアリルピラゾリン，ヒドラゾン誘導体，ビフェニルジアミン誘導体，トリ−ｐ−トリルアミン（ＴＰＴＡ），トリスアゾ顔料，τ型無金属フタロシアニン，チタニルフタロシアニン，スクアリリウムシアニン，ブラック・ダイ（ソラロニクス社製、商品名「ブラック・ダイ」），クマリン，βジケトナート，Ｒｅ錯体，Ｏｓ錯体，Ｎｉ錯体，Ｐｄ錯体，Ｐｔ錯体，フタロシアニン誘導体，ポルフィリン誘導体等の色素が有効である。
【００８１】
多孔質の半導体層４ｂに色素を吸着させる方法としては、多孔質の半導体層４ｂを形成した第２の透光性導電層３ｂを、色素を溶解した溶液に浸漬する方法が挙げられる。このとき、溶液及び雰囲気の温度は特に限定されるものではなく、例えば、大気圧下、室温がよく、浸漬時間は色素、溶媒の種類、溶液の濃度等により適宜調整することができる。
【００８２】
色素を溶解させるために用いる溶媒は、エタノール等のアルコール類，アセトン等のケトン類，ジエチルエーテル等のエーテル類，アセトニトリル等の窒素化合物等を１種または２種以上混合したものが挙げられる。
【００８３】
また、溶液中の色素濃度は５×１０-5〜２×１０-3ｍｏｌ／ｌ（ｌ（リットル）；１ｌ＝１０００ｃｍ3）程度が好ましい。
【００８４】
色素の他の材料は、金属錯体色素，有機色素，有機顔料，無機色素，無機顔料，無機系半導体等でよい。また、１個の色素の形状は、分子、厚みがバンドギャップに影響を与えるナノメートルオーダーの超薄膜、微粒子、粒径がバンドギャップに影響を与えるナノメートルオーダーの超微粒子、量子ドットの少なくとも一種からなっていてもよい。特に、半導体超微粒子の場合、もはやバンドギャップは材料固有の値で無くなり、サイズに依るようになり、バンドギャップがかなり小さい（１ｅＶ以下）材料でも、ナノサイズ化でバンドギャップを大きくできる。その結果、色素の吸収波長を選択でき、積層型光電変換素子の分光感度の制御もし易い。半導体超微粒子としては、ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＰｂＳ，ＰｂＳｅ，ＣｄＴｅ，Ｂｉ２Ｓ３，ＩｎＰ，Ｓｉ，Ｇｅ，ＣＩＧＳ（Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2），ＣＩＳ（ＣｕＩｎＳ2），ＦｅＳ2，Ａｇ2Ｓ，Ｓｂ2Ｓ3，ＺｎＳ，Ｆｅ2Ｏ3等がある。
【００８５】
＜第２の透光性導電層＞
第２の透光性導電層３ｂは、耐蝕性が高い透光性導電層である。低温成長のスパッタリング法や低温スプレー熱分解法で形成した、スズドープ酸化インジウム層（ＩＴＯ層）、不純物ドープの酸化インジウム層（Ｉｎ2Ｏ3層）、アンチモンドープ酸化スズ（ＳｎＯ2：Ｓｂ（ＡＴＯ）層）等がよい。また、熱ＣＶＤ法やスプレー蒸着法で形成したフッ素ドープの酸化スズ層（ＳｎＯ2：Ｆ層）等でもよい。また、溶液成長法で形成した不純物ドープの酸化亜鉛層（ＺｎＯ層）等でもよい。また、耐食性の高いニッケル（Ｎｉ），チタン（Ｔｉ），プラチナ（Ｐｔ）等の金属層でもよい。また、これらの層を積層したものでもよい。さらに、耐蝕性の低い銀（Ａｇ），アルミニウム（Ａｌ），ステンレス（ＳＵＳ）等の金属層であっても、耐食性の高い上記材料の層を積層させればよい。
【００８６】
第２の透光性導電層３ｂは、レーザアブレーション法やサンドブラスト法やエッチング法により図１のようにパターン形成できる。
【００８７】
＜基板＞
基板８としては、図１の構成の場合、第１及び第２の光電変換素子１ａ，２ｂが第１及び第２の透光性導電層３ａ，３ｂによって互いに直列接続できるように、第１及び第２の透光性導電層３ａ，３ｂを表面に形成した、無機基板、ガラス基板、プラスチック基板等の絶縁基板がよい。絶縁基板の材料は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート），ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート），ポリイミド，ポリカーボネート等の樹脂、青板ガラス，ソーダガラス，硼珪酸ガラス，セラミックス等の無機材料、または導電性樹脂，有機無機ハイブリッド材料等がよい。
【００８８】
基板８の厚みは０．０１ｍｍ〜５ｍｍがよく、より好ましくは０．０２ｍｍ〜３ｍｍがよい。０．０１ｍｍ未満では、機械強度が不足し易く、５ｍｍを超えると、重量が増加する傾向がある。
【００８９】
＜絶縁性封止部材＞
絶縁性封止部材９は、電解質層７ａ，７ｂから電解質液が漏洩せず、第１の透光性導電層３ａ，３ｂを電気的に絶縁できる無機材料，プラスチック材料から成るのがよい。無機材料としては、ガラスフリット，低温硬化ガラス，半田がよい。プラスチック材料としては、熱可塑性樹脂（デュポン社製、商品名：「ハイミラン」、「バイネル」等）、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂，アクリル樹脂，シリコーン樹脂，ポリイソブチレン樹脂，ウレタン樹脂等）、光硬化性樹脂（エポキシ樹脂，アクリル樹脂，シリコーン樹脂，ポリイソブチレン樹脂，ウレタン樹脂等）等がよい。
【実施例】
【００９０】
本発明の光電変換装置の実施例について以下に説明する。図１の構成の光電変換装置を以下のようにして作製した。
【００９１】
＜多孔質の半導体層４ｂの形成工程＞
透光性基板２として、シート抵抗１０Ω／□（スクエア）のＳｎＯ2：Ｆ層（ＦドープＳｎＯ2層（ＦＴＯ層））から成る第１の透光性導電層３ａがレーザアブレーション法によりパターン形成されたガラス基板を準備した。
【００９２】
次に、第１の透光性導電層３ａ上に多孔質の酸化チタンから成る半導体層４ｂを形成した。多孔質の半導体層４ｂは以下のようにして形成した。まず、酸化チタン（ＴｉＯ2）のアナターゼ粉末にアセチルアセトンを添加した後、脱イオン水とともに混練し、界面活性剤で安定化させた酸化チタンのペーストを作製した。作製したペーストを印刷法によって、ＦＴＯ層から成る第１の透光性導電層３ａ上にパターン印刷し、大気中において４５０℃で２０分焼成し、多孔質の半導体層４ｂを形成した。
【００９３】
＜非単結晶の半導体層５の形成工程＞
次に、プラズマＣＶＤ装置を用いて、第１の透光性導電層３ａ上にマスクを架け、非単結晶の半導体層５として第１導電型非晶質シリコン半導体層としてのｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層（Ｈドープアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層）、真性型非晶質シリコン半導体層としてのｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層、第２導電型非晶質シリコン半導体層としてのｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層を順次連続して真空中で形成した。
【００９４】
ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、原料ガスとしてＳｉＨ4ガス、Ｈ2ガス、Ｂ2Ｈ6ガス（Ｈ2ガスで５００ｐｐｍに希釈したもの）を用い、これらのガスの流量をそれぞれ３ｓｃｃｍ、１０ｓｃｃｍ、２ｓｃｃｍとし、厚みを９０Å（９ｎｍ）として形成した。
【００９５】
ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、原料ガスとしてＳｉＨ4ガス、Ｈ2ガスを用い、これらのガスの流量をそれぞれ３０ｓｃｃｍ、８０ｓｃｃｍとし、厚みを２０００Å（２００ｎｍ）として形成した。
【００９６】
ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層は、原料ガスとしてＳｉＨ4ガス、Ｈ2ガス、ＰＨ3ガス（Ｈ2ガスで１０００ｐｐｍに希釈したもの）を用い、これらのガスの流量をそれぞれ３ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍ、６ｓｃｃｍとし、厚みを１００Å（１０ｎｍ）として形成した。
【００９７】
ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層、ｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層、ｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層の形成時のガラス基板の温度は、何れの場合にも２２０℃とした。
【００９８】
また、ｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層はワイドバンドギャップ材料であるｐ型ａ−ＳｉＣ層でもよい。その場合、光吸収を低減でき、４００ｎｍ付近の分光感度を向上することができ、変換効率を向上することができる。
【００９９】
ここで、２００℃以下の低温焼成で多孔質の半導体層４ｂを形成できる場合、先に非単結晶の半導体層５を形成した後、多孔質の半導体層４ｂを形成してもよい。
【０１００】
＜中間層６ａの形成工程＞
次に、中間層６ａとしてのＰｔ層を、非単結晶の半導体層５上に厚み５ｎｍとしてスパッタリング法によって形成した。
【０１０１】
＜多孔質の半導体層４ａの形成工程＞
基板８として、シート抵抗１０Ω／□（スクエア）のＳｎＯ2：Ｆ層（ＦドープＳｎＯ2層（ＦＴＯ層））から成る第２の透光性導電層３ｂがパターン形成されたガラス基板を準備した。
【０１０２】
第２の透光性導電層３ｂ上に酸化チタンから成る多孔質の半導体層４ａを形成した。多孔質の半導体層４ａは以下のようにして形成した。まず、ＴｉＯ2のアナターゼ粉末にアセチルアセトンを添加した後、脱イオン水とともに混練し、界面活性剤で安定化させた酸化チタンのペーストを作製した。作製したペーストを印刷法によって、第２の透光性導電層３ｂ上にパターン印刷し、大気中において４５０℃で２０分焼成し、多孔質の半導体層４ａを形成した。
【０１０３】
＜中間層６ｂの形成工程＞
次に、中間層６ｂとしてのＰｔ層を、第２の透光性導電層３ｂ上に厚み５ｎｍとしてスパッタリング法によって形成した。
【０１０４】
＜第１の光電変換素子１ａおよび第２の光電変換素子１ｂの製造工程＞
上記の各工程により各層を形成した透光性基板２および基板８について、熱可塑性樹脂（デュポン社製、商品名：「ハイミラン」）から成る絶縁性封止部材９を用いて、第１及び第２の光電変換素子１ａ，１ｂを電気的に分離するとともに、透光性基板２および基板８の外周部を接着し、封止した。
【０１０５】
次に、図示していない透光性基板２および基板８の貫通孔より、第２の光電変換素子１ｂには、レッドダイ色素（Ｒｕ錯体）（ソラロニクス社製、製品名「レッドダイ」）を溶解させたエタノール溶液を注入し循環させ、色素を多孔質の半導体層４ｂの表面に担持させた。
【０１０６】
また、第１の光電変換素子１ａには、前記貫通孔より、非単結晶の半導体層５のｉ型ａ−Ｓｉ：Ｈ層、電解質層７ａの吸収よりも長波長において感度を有するブラックダイ色素（Ｒｕ錯体）（ソラロニクス社製、製品名「ブラック・ダイ」）を溶解させたエタノール溶液を注入し循環させ、色素を多孔質の半導体層４ａの表面に担持させた。
【０１０７】
次に、図示していない基板８の貫通孔より、第２の光電変換素子１ｂのレッドダイ色素に適した電解質層７ｂとして、沃素（Ｉ2）と沃化リチウム（ＬｉＩ）とアセトニトリル溶液にイミダゾリル等の添加剤を混合したものを注入した。
【０１０８】
また、第１の光電変換素子１ａには、ブラックダイ色素に適した電解質層７ａとして、沃素（Ｉ2）と沃化リチウム（ＬｉＩ）とアセトニトリル溶液にイミダゾリウム等の添加剤を混合したものを注入した。
【０１０９】
次に、透光性基板２および基板８の貫通孔を光硬化性エポキシ樹脂によって封止した。
【０１１０】
このようにして作製した実施例のＷ型光電変換装置に対して、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2擬似太陽光を照射して太陽電池動作特性を調べた結果、短絡電流密度１１ｍＡ／ｃｍ2が得られた。なお、短絡電流密度は、光電変換装置を構成する単一の光電変換素子の面積を用いて、算出している。
【０１１１】
（比較例）
図２の構成の従来の光電変換装置を以下のようにして作製した。
【０１１２】
＜酸化チタン層４６の形成工程＞
透明ガラス基板４２として、シート抵抗１０Ω／□（スクエア）のＳｎＯ2：Ｆ層（ＦドープＳｎＯ2層（ＦＴＯ層））から成る透光性導電層４３が形成されたガラス基板を準備した。その一主面に多孔質の酸化チタン層４６を以下のようにして形成した。まず、酸化チタン（ＴｉＯ2）のアナターゼ粉末にアセチルアセトンを添加した後、脱イオン水とともに混練し、界面活性剤で安定化させた酸化チタンのペーストを作製した。作製したペーストを印刷法によって、第１の透光性導電層４３上にパターン印刷し、大気中において４５０℃で２０分焼成し、多孔質の酸化チタン層４６を形成した。
【０１１３】
＜白金層４４の形成工程＞
次に、白金層４４を、透光性導電層４３上に厚み５ｎｍとしてスパッタリング法によって形成した。
【０１１４】
さらに、上記酸化チタン層４６及び白金層４４を有する、もう一枚の透明ガラス基板４２を準備した。
【０１１５】
＜第１及び第２の光電変換素子４１ａ，４１ｂの製造工程＞
上記の各工程により作製した２枚の透明ガラス基板４２について、熱可塑性樹脂（デュポン社製、商品名：「ハイミラン」）から成る絶縁性封止部材４７を用いて、第１及び第２の光電変換素子４１ａ，４１ｂを電気的に分離するとともに、２枚の透明ガラス基板４２の外周部を接着し、封止した。
【０１１６】
次に、第１及び第２の光電変換素子４１ａ，４１ｂのそれぞれについて、図示していない透明ガラス基板４２の貫通孔より、レッドダイ色素（Ｒｕ錯体）（ソラロニクス社製、製品名「レッドダイ」）を溶解させたエタノール溶液を注入し循環させ、色素を酸化チタン層４６の表面に吸着し、担持させた。
【０１１７】
次に、上記貫通孔より、レッドダイ色素に適した電解質層４５として、沃素（Ｉ2）と沃化リチウム（ＬｉＩ）とアセトニトリル溶液にイミダゾリル等の添加剤を混合したものを注入した。
【０１１８】
次に、上記貫通孔を図示していない光硬化エポキシ樹脂によって封止した。
【０１１９】
このようにして作製した比較例のＷ型光電変換装置に対して、ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ2擬似太陽光を照射して太陽電池動作特性を調べた結果、短絡電流密度６ｍＡ／ｃｍ2が得られた。なお、短絡電流密度は、光電変換装置を構成する単一の光電変換素子の面積を用いて、算出している。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の光電変換装置について実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】従来の光電変換装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１ａ：第１の光電変換素子
１ｂ：第２の光電変換素子
２：透光性基板
３ａ：第１の透光性導電層
３ｂ：第２の透光性導電層
４ａ，４ｂ：多孔質の半導体層
５：非単結晶の半導体層
６ａ，６ｂ：中間層
７ａ，７ｂ：電解質層
８：基板
９：絶縁性封止部材
【図１】
2009009851.tif 000003
【図２】
2009009851.tif 000004