專利名稱：光電轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
諸如染料增感(dye-sensitized)太陽電池的太陽電池具有通過將第一電極、光電轉(zhuǎn)換層以及第二電極層疊在支撐襯底上而形成的光電轉(zhuǎn)換器件。光入射在其上的第二電極(例如，負(fù)電極)通常由諸如銦摻雜氧化錫(ITO)或氟摻雜氧化錫(FTO)制成的透明導(dǎo)電膜形成，并且第一電極(例如，正電極)例如由鉬或碳形成。被用作第二電極的透明導(dǎo)電材料通常具有較高的表面阻抗，并且存在該阻抗成分導(dǎo)致發(fā)電損耗(power generation loss)的問題?？梢栽龃蟮诙姌O的膜厚以降低第二電極處的發(fā)電損耗。但是，過度的增大第二電極的厚度會(huì)降低到達(dá)光電轉(zhuǎn)換層的光量，由此降低發(fā)電性能。換言之，存在相互平衡妥協(xié)的關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決該問題，作為現(xiàn)有技術(shù)，提出了一種方法，其中金屬線(總線)在第二電極的表面上被設(shè)置為柵格狀，由此降低整個(gè)第二電極的阻抗并提高集電效率(參見日本專利早期公開號(hào)2003-203681)。但是，上述方法存在犧牲開口率(aperture ratio)由此降低發(fā)電性能的問題。本發(fā)明希望提出一種光電轉(zhuǎn)換裝置，其能夠在降低電極處的發(fā)電損耗的同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)電性能的提升。在示例性實(shí)施例中，提供了一種光電轉(zhuǎn)換器件。該光電轉(zhuǎn)換器件包括第一電極； 第二電極；布置在所述第一電極與所述第二電極之間的光電轉(zhuǎn)換層；集光器，用于引導(dǎo)入射在所述集光器上的光，使得入射在所述第二電極上的光不均勻。在另一示例性實(shí)施例中，提供了一種光電轉(zhuǎn)換器件。該光電轉(zhuǎn)換器件包括具有第一電流提取區(qū)域的第一電極；具有第二電流提取區(qū)域的第二電極；布置在所述第一電極與所述第二電極之間的光電轉(zhuǎn)換層；集光器，用于將入射在所述集光器上的光以比所述第一電流提取區(qū)域更大的量朝向所述第二電流提取區(qū)域弓I導(dǎo)。在另一示例性實(shí)施例中，提供了一種光電轉(zhuǎn)換裝置。該光電轉(zhuǎn)換裝置包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件，其中包括與第二光電轉(zhuǎn)換器件相鄰布置的第一光電轉(zhuǎn)換器件，每個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件包括具有第一電流提取區(qū)域的第一電極、具有第二電流提取區(qū)域的第二電極、布置在所述第一電極與所述第二電極之間的光電轉(zhuǎn)換層。光電轉(zhuǎn)換裝置還包括與所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件相鄰布置的集光器。對(duì)于每個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件，所述集光器被構(gòu)造成把入射在所述集光器上的光以比所述第一電流提取區(qū)域更大的量朝向所述第二電流提取區(qū)域引導(dǎo)。在另一示例性實(shí)施例中，提供了一種使用光電轉(zhuǎn)換裝置的方法。所述方法包括提供光電轉(zhuǎn)換器件。所述光電轉(zhuǎn)換器件包括具有第一電流提取區(qū)域的第一電極以及具有第二電流提取區(qū)域的第二電極。該使用光電轉(zhuǎn)換裝置的方法還包括將光朝向所述光電轉(zhuǎn)換器件引導(dǎo)，使得與所述第一電流提取區(qū)域相比，更大量的光被朝向所述第二電流提取區(qū)域引導(dǎo)。


圖IA及圖IB分別是第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置或光電轉(zhuǎn)換器件模塊的示意性剖視圖，以及第一實(shí)施例中的集光器的示意性部分放大剖視圖；圖2是第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置或光電轉(zhuǎn)換器件模塊中的第二電極的示意性平面圖；圖3A及圖;3B分別示出了第一實(shí)施例中的集光器的畫面以及第一實(shí)施例中的一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件的等效電路；圖4A及圖4B分別是示出第一實(shí)施例及對(duì)比示例IA中一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件中的光強(qiáng)分布的示圖，以及示出第一實(shí)施例及對(duì)比示例IA中光電轉(zhuǎn)換器件的I-V特性的模擬結(jié)果的示圖；圖5是示出第一實(shí)施例、對(duì)比示例IB以及對(duì)比示例IC中發(fā)電測試的結(jié)果的示圖；圖6A，圖6B及圖6C是透明襯底等的示意性部分剖視圖，用于說明用于第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置或光電轉(zhuǎn)換器件模塊的制造方法；圖7是第二實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置或光電轉(zhuǎn)換器件模塊的示意性剖視圖；圖8是第二實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置或光電轉(zhuǎn)換器件模塊中的第二電極的示意性平面視圖；圖9A至圖9C是透明襯底等的示意性部分剖視圖，用于說明用于第二實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置或光電轉(zhuǎn)換器件模塊的制造方法的概要；圖10是第三實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置或光電轉(zhuǎn)換器件模塊的示意性剖視圖；圖11是第四實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置或光電轉(zhuǎn)換器件模塊的示意性剖視圖；圖12是第一至第四實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置或光電轉(zhuǎn)換器件模塊的改變示例中的第二電極的示意性平面視圖；圖13是第一至第四實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置或光電轉(zhuǎn)換器件模塊的另一改變示例中的第二電極的示意性平面視圖；圖14是第一至第四實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置或光電轉(zhuǎn)換器件模塊的另一改變示例中的第二電極的示意性平面視圖；圖15是第一至第四實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置或光電轉(zhuǎn)換器件模塊的另一改變示例中的第二電極的示意性平面視圖；圖16是第一至第四實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置或光電轉(zhuǎn)換器件模塊的另一改變示例中的第二電極的示意性平面視圖；圖17是菲涅耳透鏡型集光器的概念圖；圖18是概念圖，示出具有均勻光強(qiáng)的光入射在等同于集光器的透鏡上并以線性傾斜光強(qiáng)從該透鏡出射的狀態(tài)；圖19是集光器的示意性部分剖視圖，用于說明如果獲得集光器的外形線(透鏡表面形狀)；圖20是對(duì)比示例IB的光電轉(zhuǎn)換裝置的示意性剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下將參考附圖來說明這里描述的實(shí)施例。但是，本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例，這些實(shí)施例中各種不同的數(shù)值及材料僅是示例。將以下述順序進(jìn)行描述。1.對(duì)根據(jù)一些實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置的總體描述
2.第一實(shí)施例(光電轉(zhuǎn)換裝置及光電轉(zhuǎn)換器件模塊)3.第二實(shí)施例(第一實(shí)施例的改變示例)4.第三實(shí)施例(第一實(shí)施例的另一改變示例)5.第四實(shí)施例(第一實(shí)施例的另一改變示例)及其他[對(duì)光電轉(zhuǎn)換裝置的一些實(shí)施例的總體描述]光電轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施例可具有以下構(gòu)造，其中布置有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件，集光器 (light collector)被布置在各個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件的光入射側(cè)。為了方便，以下將該光電轉(zhuǎn)換裝置稱為“本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換器件模塊”。本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換器件模塊可具有以下形式，其中一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件的第二電極的一端被連接至與該端相鄰的另一光電轉(zhuǎn)換器件的第一電極，該一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件的第二電極的另一端絕緣于與該另一端相鄰的另一光電轉(zhuǎn)換器件的第二電極，并且在該一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件中，通過集光器入射在第二電極上的光更強(qiáng)地被集光器收集至與該一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件相鄰的光電轉(zhuǎn)換器件內(nèi)所包含的、下述那側(cè)的部分在所述側(cè)， 具有較高電阻抗的電極(具有較低導(dǎo)電性的電極)被連接至具有較低電阻抗的電極(具有較高導(dǎo)電性的電極)。具體而言，一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件的第二電極的一端連接至與該端相鄰的另一光電轉(zhuǎn)換器件的第一電極。為了方便，將該一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件稱為“光電轉(zhuǎn)換器件-A”，并且為了方便，將該另一光電轉(zhuǎn)換器件稱為“光電轉(zhuǎn)換器件-B ”。此外，一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件(光電轉(zhuǎn)換器件-A)的第二電極的另一端絕緣于與該另一端相鄰的另一光電轉(zhuǎn)換器件的第二電極。為了方便，將該另一光電轉(zhuǎn)換器件稱為“光電轉(zhuǎn)換器件-C”。此外，當(dāng)將第一電極的電阻抗定義為R1并且將第二電極的電阻抗定義為&時(shí)，如果滿足關(guān)系式& > R1,則更強(qiáng)地將光收集至光電轉(zhuǎn)換器件-A的、與光電轉(zhuǎn)換器件-B相鄰的區(qū)域上(第二電極的電流提取區(qū)域附近)。 具體而言，相比于光電轉(zhuǎn)換器件-A的、與光電轉(zhuǎn)換器件-C相鄰的區(qū)域，光被更強(qiáng)地收集至光電轉(zhuǎn)換器件-A的、與光電轉(zhuǎn)換器件-B相鄰的區(qū)域上。相反，如果滿足關(guān)系式民< R1,則光被更強(qiáng)地收集至光電轉(zhuǎn)換器件-A的、與光電轉(zhuǎn)換器件-C相鄰的區(qū)域上(第一電極的電流提取區(qū)域附近)。具體而言，相比于光電轉(zhuǎn)換器件-A的、與光電轉(zhuǎn)換器件-B相鄰的區(qū)域， 光被更強(qiáng)地收集至光電轉(zhuǎn)換器件-A的、與光電轉(zhuǎn)換器件-C相鄰的區(qū)域上。在上述優(yōu)選形式中，可以采用第二電極對(duì)應(yīng)于具有較高電阻抗的電極并且第一電極對(duì)應(yīng)于具有較低電阻抗的電極的構(gòu)造。在此情況下，可以采用把光更強(qiáng)地收集至第二電極的電流提取區(qū)域那側(cè)(第二電極的電流提取區(qū)域附近)的構(gòu)造(即，相比于第一電極的電流提取區(qū)域那側(cè)，光被更強(qiáng)地收集至第二電極的電流提取區(qū)域那側(cè))。此外還可以采用以下構(gòu)造當(dāng)集光器由虛擬平面(該平面經(jīng)過第一電極的電流提取區(qū)域以及第二電極的電流提取區(qū)域，并且垂直于第二電極的光入射表面)切割時(shí)，集光器的外形線的高度(以第二電極的光入射表面為基準(zhǔn))沿從第一電極的電流提取區(qū)域向第二電極的電流提取區(qū)域的方向增大。換言之，作為集光器的該外形線的函數(shù)，可以采用沿從第一電極的電流提取區(qū)域向第二電極的電流提取區(qū)域的方向單調(diào)平滑增大的函數(shù)。此外，可以采用以下構(gòu)造。具體而言，在一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件(光電轉(zhuǎn)換器件-A)與和該一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件相鄰的另一光電轉(zhuǎn)換器件(光電轉(zhuǎn)換器件-B)之間存在縫隙。此外，集光器的延伸部分被布置在縫隙上方，并且通過集光器的延伸部分的光到達(dá)一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件(光電轉(zhuǎn)換器件-A)的第二電極的所述一端那側(cè)。在此情況下，能夠采用以下構(gòu)造，其中當(dāng)集光器的延伸部分被虛擬平面(該平面經(jīng)過第一電極的電流提取區(qū)域以及第二電極的電流提取區(qū)域，并且垂直于第二電極的光入射表面)切割時(shí)，集光器的延伸部分的外形線的高度(以第二電極的光入射表面為基準(zhǔn))沿遠(yuǎn)離第二電極的電流提取區(qū)域的方向而減小。換言之，作為集光器的延伸部分的該外形線的函數(shù)，可以采用沿遠(yuǎn)離第二電極的電流提取區(qū)域的方向單調(diào)平滑減小的函數(shù)?；蛘撸部梢圆捎靡韵聵?gòu)造集光器的延伸部分被布置在與光電轉(zhuǎn)換器件-A相鄰的區(qū)域上方，通過集光器的延伸部分的光到達(dá)光電轉(zhuǎn)換器件-A的第二電極。集光器的外形線可以是向上凸的曲線。集光器的延伸部分的外形線可以是向下凸的曲線、向上凸的曲線以及向上凸和凹的曲線的組合。上述描述例如對(duì)應(yīng)于光從空氣入射到由折射率超過1的材料形成的集光器上、并且從該集光器出射以直接入射到第二電極上的情況。例如，如果光從空氣入射到由折射率超過1的材料形成的集光器上、并且從該集光器出射以入射到折射率低于集光器的材料折射率的層(例如，空氣層)上，然后入射到第二電極上，則集光器的外形線的高度以及集光器的延伸部分的外形線的高度顯示出與上述變化方式相反的變化方式。此外，集光器的外形線的函數(shù)以及集光器的延伸部分的外形線的函數(shù)也顯示出與上述變化方式相反的變化方式。具體而言，可以采用以下構(gòu)造集光器的外形線的高度沿從第一電極的電流提取區(qū)域向第二電極的電流提取區(qū)域的方向減小。換言之，作為集光器的該外形線的函數(shù)，可以采用沿從第一電極的電流提取區(qū)域向第二電極的電流提取區(qū)域的方向單調(diào)平滑減小的函數(shù)。此外，還可以采用以下構(gòu)造集光器的延伸部分的外形線的高度沿遠(yuǎn)離第二電極的電流提取區(qū)域的方向增大。換言之，作為集光器的延伸部分的該外形線的函數(shù)，可以采用沿遠(yuǎn)離第二電極的電流提取區(qū)域的方向單調(diào)平滑增大的函數(shù)。以上描述也適用于將在以下描述的本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置。本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置可具有以下形式，其中當(dāng)將第一電極的電阻抗定義為R1并且將第二電極的電阻抗定義為&時(shí)，如果滿足關(guān)系式& > R1,則通過集光器更強(qiáng)地將入射在第二電極上的光收集至第二電極的電流提取區(qū)域那側(cè)(即，相比于第一電極的電流提取區(qū)域那側(cè)，光被更強(qiáng)地收集至第二電極的電流提取區(qū)域那側(cè))，并且如果滿足關(guān)系式R1 > R2,則通過集光器更強(qiáng)地將入射在第二電極上的光收集至第一電極的電流提取區(qū)域那側(cè)(即，相比于第二電極的電流提取區(qū)域那側(cè)，光被更強(qiáng)地收集至第一電極的電流提取區(qū)域那側(cè))。在此情況下，可以采用以下構(gòu)造其中，滿足關(guān)系式R2 > R1，并且當(dāng)集光器被經(jīng)過第一電極的電流提取區(qū)域以及第二電極的電流提取區(qū)域并且垂直于第二電極的光入射表面的虛擬平面切割時(shí)，集光器的外形線的高度(以第二電極的光入射表面為基準(zhǔn))沿從第一電極的電流提取區(qū)域向第二電極的電流提取區(qū)域的方向增大。 換言之，作為集光器的該外形線的函數(shù)，可以采用沿從第一電極的電流提取區(qū)域向第二電極的電流提取區(qū)域的方向單調(diào)平滑增大的函數(shù)。集光器的外形線可以是向上凸的曲線。第一電極的電流提取區(qū)域以及第二電極的電流提取區(qū)域的平面形狀的示例包括圓形、橢圓形、被任意曲線包圍的形狀、矩形及多邊形。此外，第二電極的電流提取區(qū)域的平面形狀的示例包括矩形的組合(例如，有棱角的字母C形及字母L形)。第一電極的電流提取區(qū)域被包圍在第一電極內(nèi)，并且在某些情況下不能明確地區(qū)分開。類似的，第二電極的電流提取區(qū)域被包圍在第二電極內(nèi)，并且在某些情況下不能明確地區(qū)分開。本發(fā)明包括上述優(yōu)選形式及構(gòu)造的光電轉(zhuǎn)換器件模塊可具有把集電極 (collector electrode)設(shè)置到第二電極的外邊緣部分的構(gòu)造。此外，本發(fā)明包括上述優(yōu)選形式及構(gòu)造的光電轉(zhuǎn)換裝置可具有把集電極設(shè)置在第二電極上的構(gòu)造。此外，本發(fā)明包括上述優(yōu)選形式及構(gòu)造的光電轉(zhuǎn)換裝置或光電轉(zhuǎn)換器件模塊可具有集光器由透鏡形成或者由反射鏡、棱鏡、全息圖或光波導(dǎo)所形成的形式。如果集光器由透鏡形成，則可以采用集光器具有正屈光度(具體而言，例如平凸透鏡或菲涅耳透鏡)的構(gòu)造。此外，本發(fā)明包括上述優(yōu)選形式及構(gòu)造的光電轉(zhuǎn)換裝置可具有下述構(gòu)造該構(gòu)造中設(shè)置的集光器以單件部件的形式被制備，用于多個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件。以下，本發(fā)明包括上述優(yōu)選形式及構(gòu)造的光電轉(zhuǎn)換裝置以及本發(fā)明包括上述優(yōu)選形式及構(gòu)造的光電轉(zhuǎn)換器件模塊常?？偡Q為“光電轉(zhuǎn)換裝置等”。光電轉(zhuǎn)換裝置等中的集光器的材料的示例包括玻璃(包括石英玻璃及光學(xué)玻璃， 例如BK7)，熱塑性樹脂以及熱固性樹脂。熱塑性樹脂的示例包括丙烯酸樹脂，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)樹脂，“T0PAS”(由Polyplastics Co.，Ltd.制造，是聚烯烴樹脂)， 無定形聚丙烯樹脂，聚酯樹脂，聚氨酯樹脂，聚砜樹脂，聚苯乙烯樹脂，包括AS樹脂，乙烯基樹脂，鹵素樹脂，以及“^ONOR” (由^ONCORPORATION制造，是降冰片烯聚合物樹脂)。熱固性樹脂的示例包括環(huán)氧樹脂，聚酰亞胺樹脂，脲醛樹脂，酚醛樹脂以及硅樹脂。如果由熱塑性樹脂來形成集光器，則可通過注入成型工藝來模制集光器。如果由熱固性樹脂來形成集光器，則可通過壓塑加工法或傳遞模塑法來模制集光器。但是，模制方法并不限于這些方法。可以基于任何這些方法來制造準(zhǔn)備用作用于多個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件的單件部件的集光器。 替代地，也能夠由紫外可固化樹脂來形成集光器。為了組裝集光器以及光電轉(zhuǎn)換裝置等，例如通使用粘合劑來將集光器接合至光電轉(zhuǎn)換器件。替代地，可以采用用于形成集光器的樹脂層被形成在光電轉(zhuǎn)換器件上并且執(zhí)行固化及成形的方法?？刹捎梦g刻樹脂層以成形樹脂層的方法。對(duì)于基底并無特別限制。例如，可以使用下述玻璃襯底、石英襯底、金屬板或塑料襯底?；蛘?，作為基底，也可使用下述接合至透明襯底的塑料膜。也可以使用具有小于等于 100(cc/m2/day/atm)的氧滲透性以及小于等于100(g/m2/day)的水蒸汽滲透性的阻氣膜。 具體而言，也可以使用例如通過層疊從包括鋁、硅及氧化鋁的組中選擇的至少一種阻氣材料而獲得的阻氣膜。第一電極(對(duì)電極)的材料可以是任意材料，只要其具有導(dǎo)電性質(zhì)即可。但是， 也可以采用具有絕緣性質(zhì)的材料，只要在第一電極與光電轉(zhuǎn)換層相對(duì)的那側(cè)設(shè)置導(dǎo)電催化劑層即可。優(yōu)選地使用電化學(xué)穩(wěn)定材料作為第一電極的材料。具體而言，優(yōu)選地使用諸如鉬(Pt)，金(Au)，釕(Ru)，銥(Ir)，碳(C，如炭黑)或?qū)щ娋酆衔?。如果例如由染料增感半?dǎo)體形成光電轉(zhuǎn)換層，則可在第一電極與光電轉(zhuǎn)換層相對(duì)的一側(cè)上采用微型結(jié)構(gòu)以由此增大表面積，以提高氧化還原催化效果。如果第一電極例如由鉬形成，則優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)鉬黑狀態(tài) (platinum black state)。如果第一電極由碳形成，則優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)多孔狀態(tài)。例如可通過對(duì)鉬進(jìn)行氧化處理或?qū)︺f化合物進(jìn)行還原處理來實(shí)現(xiàn)鉬黑狀態(tài)?？赏ㄟ^諸如燒結(jié)碳微粒或烘烤有機(jī)聚合物來方法來獲得多孔狀態(tài)的碳。也可以通過在透明基底上布置具有較高氧化還原催化效果的諸如鉬的金屬或通過在表面上的鉬化合物進(jìn)行還原處理來設(shè)置透明第一電極。也可以由金屬或合金形成的箔來形成第一電極，且該第一電極在光電轉(zhuǎn)換層那側(cè)的單一表面上具有催化劑層或形成由具有催化性能的材料形成的箔。采用上述構(gòu)造可減小第一電極的厚度，從而允許光電轉(zhuǎn)換裝置等的厚度及重量的減小?？梢詮V泛地選擇由金屬或合金形成的箔的材料或具有催化性能用于形成第一電極的材料。對(duì)第一電極的材料并無限制，或僅有極少限制。此外，如果光電轉(zhuǎn)換層因下述多孔絕緣層而與第一電極分離，則可以防止光電轉(zhuǎn)換層的構(gòu)成材料(例如，光敏處理材料)被第一電極所吸收，從而很難發(fā)生特性劣化。由金屬或合金形成的箔的示例包括由包含從包括Ti，Ni, Cr，F(xiàn)e, Nb, Ta, W，Co及 Zr的組中選擇的至少一種元素的金屬或合金形成的箔。優(yōu)選地是由光電轉(zhuǎn)換層那側(cè)的金屬或合金形成的箔的單一表面上設(shè)置的催化劑層或者具有催化性能的材料包含從包括Pt， Ru, Ir及C的組中選擇的至少一種元素。就減小光電轉(zhuǎn)換裝置等的厚度而言，優(yōu)選的是第一電極的厚度(即，由金屬或合金形成的箔與催化劑層的總厚度或由具有催化性能的材料形成的箔的厚度)小于等于0.1mm。用于在由金屬或合金形成的箔上形成催化劑層的方法的示例包括涂布包含催化劑或催化劑的前驅(qū)物的溶液的濕法以及諸如物理氣相沉積(PVD) (例如，濺射及真空蒸發(fā))以及各種化學(xué)氣相沉積(CVD)的干法。第二電極可由透明導(dǎo)電材料形成。優(yōu)選地使第二電極的表面阻抗(薄層阻抗)盡可能低。具體而言，第二電極的表面阻抗優(yōu)選地小于或等于500Ω/ □，并且更優(yōu)選地小于或等于100Ω/口。第二電極可由公知材料形成。材料的具體示例包括但不限于銦錫復(fù)合氧化物(包括銦錫氧化物(ITO)，錫摻雜In2O3，結(jié)晶ITO和無定形ΙΤ0)，氟摻雜SnA (FTO)， IFO (F-摻雜In2O3)，銻摻雜SnA (ATO)，SnO2, ZnO (包括鋁摻雜SiO和B摻雜SiO)，銦鋅復(fù)合氧化物(氧化銦鋅(IZO))，尖晶石型氧化物和具有％狗204結(jié)構(gòu)的氧化物。也可以使用兩種或更多種這些材料的組合。優(yōu)選地通過透明襯底來覆蓋第二電極?？稍趯盈B光電轉(zhuǎn)換層等之前來執(zhí)行對(duì)第二電極的圖案化，也可在層疊光電轉(zhuǎn)換層等之后來執(zhí)行對(duì)第二電極的圖案化?？赏ㄟ^公知的各種蝕刻法、激光雕刻法以及物理研磨處理等來執(zhí)行圖案化。對(duì)于透明襯底的材料并無特別限制。只要透明，可以使用各種襯底。優(yōu)選地由具有對(duì)來自外部的水及氣體的較佳隔離性、抗溶解性及耐氣候性的材料來形成透明襯底。透明襯底的具體示例包括無機(jī)透明基板(石英，藍(lán)寶石，玻璃)和透明塑料襯底(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，聚萘二甲酸乙二醇酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯，聚乙烯，聚丙烯，聚苯硫醚，聚偏氟乙烯，四乙酰纖維素，苯氧基溴，芳香族，聚酰亞胺，聚苯乙烯，聚芳酯，聚砜，聚烯烴)。在各種襯底中，尤其優(yōu)選地使用在可見光區(qū)域內(nèi)顯示高透明性的襯底。但是，透明襯底并不限于此。著眼于可使用性及輕量等，優(yōu)選地使用透明塑料襯底作為透明襯底。透明襯底的厚度并無特別限制，并且例如可基于透光性以及在光電轉(zhuǎn)換器件內(nèi)側(cè)與外側(cè)之間的阻隔性來任意選擇。如果由塑料膜來形成基底，則可從由形成上述透明塑料襯底的材料構(gòu)成的塑料膜(無需透明度)來任意選擇基底。第一電極與第二電極可以彼此直接連接，或可以經(jīng)由形成導(dǎo)電材料形成的連接部分而彼此連接。具體而言，在后一種情況下，第一電極與第二電極例如通過導(dǎo)電粘合劑彼此連接。替代地，兩者可通過具有低于等于300°C的熔點(diǎn)的低熔點(diǎn)金屬或合金而彼此連接。作為導(dǎo)電粘合劑，可以使用可商購的銀膏、碳膏、鎳膏、銅膏等。也可以使用各向異性導(dǎo)電粘合劑或各向異性導(dǎo)電膜。此外，也可使用可以被接合至第二電極的各種低熔點(diǎn)金屬或合金，例如h及^i-Sn焊料。替代地，第一電極與第二電極可如下所述通過集電極而彼此連接。如果第一電極與第二電極之間的連接部分與電解質(zhì)直接接觸，則優(yōu)選地通過利用例如樹脂來保護(hù)連接部分來防止與電解質(zhì)接觸。例如可由染料增感半導(dǎo)體來形成光電轉(zhuǎn)換層。但是，光電轉(zhuǎn)換層并不限于此。例如，也可以采用光電轉(zhuǎn)換層來設(shè)置諸如硅基太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換器件。如果光電轉(zhuǎn)換層由染料增感半導(dǎo)體形成，則通常光電轉(zhuǎn)換層由承載增感處理染料的半導(dǎo)體微粒形成。半導(dǎo)體微粒的材料的示例包括以硅(Si)為代表的半導(dǎo)體材料，各種類型的復(fù)合半導(dǎo)體材料，以及具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的化合物。優(yōu)選地是這些半導(dǎo)體是η型半導(dǎo)體， 其中導(dǎo)帶電子在光激勵(lì)下被用作載體并發(fā)出陽極電流。這些半導(dǎo)體的具體示例包括TiO2, ZnO, WO3, Nb2O5，TiSrO3, SnO2, ZrO2, In2O3, La2O3, Ta2O5, BaTiO3,及 CdS。其中，銳鈦礦型 TiO2 特別優(yōu)選。但是，半導(dǎo)體并不限于這些襯底。也可以混合使用這些襯底中的兩種或更多種。 半導(dǎo)體微粒可根據(jù)需要具有各種形狀及形式，例如顆粒狀及條狀。對(duì)于半導(dǎo)體微粒的顆粒直徑并不特別限制。主要的顆粒的平均顆粒直徑優(yōu)選為IXKri3n!至2X10_7m，更優(yōu)選為 5父10_^1至lX10_7m。也可以使得具有上述平均顆粒直徑的半導(dǎo)體微粒與具有更大平均顆粒直徑的半導(dǎo)體微?；旌希⑶彝ㄟ^具有更大平均顆粒直徑的半導(dǎo)體微粒來分散入射光以增大量子產(chǎn)額。在此情況下，優(yōu)選地具有更大平均顆粒直徑的半導(dǎo)體微粒的平均顆粒直徑為 2Xl(T8m 至 5Xl(Tm。對(duì)于用于由半導(dǎo)體微粒形成的光電轉(zhuǎn)換層(染料增感半導(dǎo)電層)的形成方法并無特別限制。但是，著眼于特性、便利性以及制造成本等因素，濕法膜沉積法是優(yōu)選的。具體而言，優(yōu)選地使用通過使半導(dǎo)體微粒的粉末或溶膠在諸如水或有機(jī)溶劑的溶劑中分散來制備膏并將膏涂布在第二電極上的方法。涂布法并無特別限制，并且可根據(jù)公知的方法來執(zhí)行涂布。涂布法的示例包括浸法、噴射法、引線條法、旋涂法、輥涂法、片涂法、影印涂布法以及印刷方法。作為印刷方法，可以利用諸如浮雕印刷法、補(bǔ)償印刷法、影印印刷法、凹版印刷法、橡膠板印刷法以及絲網(wǎng)印刷法的各種方法。如果使用結(jié)晶鈦氧化物作為半導(dǎo)體微粒，則著眼于光催化活性，優(yōu)選地使結(jié)晶型作為上述銳鈦礦型?？梢钥缮藤彽姆勰?、溶膠或漿的各種形式來獲得銳鈦礦型鈦氧化物。替代地，也可通過諸如水解鈦氧化物醇的公知的方法來獲得具有預(yù)定微粒直徑的銳鈦礦型鈦氧化物。如果使用可商購的粉末，則優(yōu)選地使顆粒的次級(jí)集合分解，并優(yōu)選地在制備應(yīng)用液體時(shí)通過使用砂漿，球磨機(jī)，超聲分散裝置等使顆粒分散。此時(shí)，為了防止其次級(jí)集合已經(jīng)被分解的顆粒再次集合，添加乙酰丙酮，鹽酸，硝酸， 表面活性劑，螯合劑等。此外，為了增加粘性，可以添加各種增稠劑。增稠劑的示例包括諸如聚氧化乙烯和聚乙烯醇和纖維素為基礎(chǔ)的增稠劑的聚合物。在由半導(dǎo)體微粒構(gòu)成并且由染料增感半導(dǎo)體形成的光電轉(zhuǎn)換層(染料增感半導(dǎo)體層)中，優(yōu)選地是半導(dǎo)體微粒是具有較大表面積的顆粒，由此可將很多增感染料吸收至半導(dǎo)體微粒。具體而言，優(yōu)選地使光電轉(zhuǎn)換層的表面積在半導(dǎo)體微粒形成在支撐體(例如， 第二電極)上的狀態(tài)下大于或等于投影面積的IX IO1倍，并且更優(yōu)選地大于或等于投影面積的IXlO2倍。表面積的上限并無特別限制，正常約為投影面積的IXlO3倍。通常，隨著由半導(dǎo)體微粒構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層的厚度的增大，每單位投影面積承載的增感染料的量增大， 由此光捕獲率變高。但是，因?yàn)殡娮拥臄U(kuò)散距離增大，故因電荷再結(jié)合而造成的損耗也變大。因此，對(duì)于光電轉(zhuǎn)換層而言存在優(yōu)選的厚度。該厚度通常為1XIO-7HI至1 X IO-4Hi0此外， 1父10-(；111至5\10、更優(yōu)選，并且3\10-6111 to 3X 10_5m范圍內(nèi)的厚度特別優(yōu)選。優(yōu)選地是由半導(dǎo)體微粒構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層在被設(shè)置在支撐體上之后被烘烤以使微粒彼此電接觸并提高膜強(qiáng)度以及至支撐體的附著性。對(duì)于烘烤溫度的范圍并無特別限制。但是，過高的烘烤溫度可能會(huì)造成支撐體較高的阻抗以及熔化。因此，烘烤溫度通常為40°C to 700°C，優(yōu)選為40°CtO650°C。烘烤時(shí)間也無特別限制，通常為10分鐘至10小時(shí)。在烘烤之后，為了增大由半導(dǎo)體微粒構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層的表面積并提高半導(dǎo)體微粒之間的頸縮(necking)，例如可以執(zhí)行利用四氯化鈦水溶液的化學(xué)電鍍處理、利用三氯化鈦水溶液的化學(xué)頸縮處理， 以及利用具有小于等于IOnm的直徑的半導(dǎo)體超微粒的溶膠的浸處理。如果使用塑料襯底作為透明襯底，還可以在透明襯底上涂布包含結(jié)合劑的膏并通過熱壓來執(zhí)行對(duì)透明襯底的壓接。光電轉(zhuǎn)換層(染料增感半導(dǎo)體層)所承載的增感染料并無特別限制，只要其顯示出增感活性即可。增感染料的示例包括噸染料(xanthenedye)，例如羅丹明B，孟加拉玫瑰，曙紅及赤蘚紅；菁染料，例如部花青，喹啉菁(quinocyanine)和隱花青；堿性染料，例如酚藏花紅，卡普里藍(lán)，硫堇(thiocine)，亞甲基藍(lán)；卟啉化合物，例如葉綠素、鋅卟啉和鎂卟啉。此外，示例還進(jìn)一步包括偶氮(azo)染料，酞菁化合物，香豆素類化合物，聯(lián)吡啶釕配合物，三聯(lián)吡啶釕配合物，蒽醌染料，多環(huán)奎寧染料以及方酸。其中，聯(lián)吡啶釕配合物具有較高的量子產(chǎn)率，因此特別優(yōu)選。但是，增感染料并不限于這些物質(zhì)。也可以使用這些增感染料中的兩種或更多種作為混合物。對(duì)于用于使增感染料吸收至光電轉(zhuǎn)換層(染料增感半導(dǎo)體層)的方法并無特別限制。吸收方法的示例包括把增感染料溶解在諸如醇，腈，硝基甲烷，鹵化烴，醚，二甲基亞砜， 酰胺，N-甲基吡咯烷酮，1，3_ 二甲基咪唑啉酮，三甲基噁唑二酮，酯，碳酸酯，酮，碳?xì)浠衔铮蛩娜軇┲胁压怆娹D(zhuǎn)換層浸入該溶劑中的方法。此外，吸收方法的示例包括增感染料溶液被涂布在光電轉(zhuǎn)換層上的方法。如果使用了具有較高酸性的增感染料，則例如可以為了減小增感染料分子之間的關(guān)聯(lián)而添加脫氧膽酸。在吸收了增感染料之后，為了促進(jìn)對(duì)過度吸收增感染料的去除，可通過使用胺來執(zhí)行表面處理。胺的示例包括吡啶，4叔丁基吡啶，聚乙烯吡啶。如果這些物質(zhì)是液態(tài)，則可以直接使用，或可以在將其溶解在有機(jī)溶劑中之后使用?？梢栽诠怆娹D(zhuǎn)換層與第一電極之間設(shè)置多孔絕緣層。多孔絕緣層的材料并無特別限制，只要其是無導(dǎo)電性的材料即可。具體而言，優(yōu)選地使用包含從包括^ ，Ai，Ti，si，ai， w，及Nb的組中選擇的至少一種元素的氧化物，更優(yōu)選地例如使用氧化物中的氧化鋯，氧化鋁，二氧化鈦，或二氧化硅。通常，使用任意這些氧化物的微粒。優(yōu)選地是多孔絕緣層的多孔性大于等于10%。盡管對(duì)多孔性的上限并無特別限制，但著眼于多孔絕緣層的物理強(qiáng)度， 約80%的上限是優(yōu)選的。低于10%的多孔性可能會(huì)影響電解質(zhì)的擴(kuò)散并嚴(yán)重地降低光電轉(zhuǎn)換裝置等的特性。此外，優(yōu)選地是該多孔絕緣層的孔徑為Inm至1 μ m。小于Inm的孔徑可能會(huì)影響電解質(zhì)的擴(kuò)散以及增感染料的滲透，并降低光電轉(zhuǎn)換裝置等的特性。另一方面， 大于1 μ m的孔徑可能會(huì)導(dǎo)致第一電極的催化劑顆粒進(jìn)入多孔絕緣層，并發(fā)生短路。盡管對(duì)于多孔絕緣層的制造方法并無特別限制，但優(yōu)選地使用上述氧化物顆粒的燒結(jié)體。通常，電解質(zhì)層被設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換層(染料增感半導(dǎo)體層)與第一電極(反電極) 之間。但是，光電轉(zhuǎn)換層及第一電極可浸潤電解質(zhì)。如果多孔絕緣層設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換層與第一電極之間，則多孔絕緣層也可浸潤電解質(zhì)。電解質(zhì)的示例包括碘(I2)與金屬碘化物或有機(jī)碘化物的組合，或溴(Br2)與金屬溴化物或有機(jī)溴化物的組合。此外，電解質(zhì)的示例包括金屬絡(luò)合物，例如氰亞鐵酸鹽/氰鐵酸鹽和二茂(絡(luò))鐵/ 二茂鐵離子，諸如聚(硫化鈉)的的硫化合物以及烷基硫醇/烷基二硫化物，紫染料，和對(duì)苯二酚/醌。作為上述金屬化合物的陽離子，例如.Li，Na, K，Mg，Ca，及Cs是優(yōu)選的。作為上述有機(jī)化合物的陽離子， 優(yōu)選季銨化合物，例如四烷基季銨，吡啶和咪唑。但是，電解質(zhì)并不限于這些物質(zhì)。禾I傭這些物質(zhì)中的兩種或更多種作為混合物也是可行的。其中，通過組合12及1^1，Nal，或季銨鹽(例如咪唑碘)而獲得的電解質(zhì)是優(yōu)選的。電解質(zhì)鹽相對(duì)于溶劑的濃度優(yōu)選為0.05mol 至5mol，更優(yōu)選為0. 2mol to 3mol。I2或Br2的濃度優(yōu)選為0. 0005mol至Imol，更優(yōu)選為 0. OOlmol to 0. 3moL·此外，為了提高開路電壓V…可以添加以4-叔丁基吡啶為代表的胺化合物形成的添加劑。為了形成電解質(zhì)成份的溶劑的示例包括水，醇，醚，酯，碳酸酯，內(nèi)酯，羧酸酯，磷酸三酯，雜環(huán)化合物，腈，酮，酰胺，硝基甲燒，^f化烴，二甲基亞砜，環(huán)丁砜，N-甲基卩比咯烷酮， 1，3_ 二甲基咪唑啉酮，三甲基噁唑二酮，以及碳?xì)浠衔?。但是，溶劑并不限于這些物質(zhì)。 也可以利用這些物質(zhì)中的兩種或更多種作為混合物。此外，也可以使用四烷基，吡啶基，或咪唑基的季銨鹽的離子液體作為溶劑。也可以將膠凝劑(gellant)，聚合物，交聯(lián)單體等在電解質(zhì)成份中溶解或使無機(jī)陶瓷顆粒分散在電解質(zhì)成份中以將其用作溶膠電解質(zhì)以減少液體滲漏及電解質(zhì)的揮發(fā)。就電解質(zhì)成份與溶膠基質(zhì)的比率而言，如果電解質(zhì)成份的量較大，則盡管離子導(dǎo)電性較高，機(jī)械強(qiáng)度也會(huì)降低。相反，如果電解質(zhì)成份的量較小，則盡管機(jī)械強(qiáng)度較高，但離子導(dǎo)電性將降低。因此，電解質(zhì)成份相對(duì)于溶膠電解質(zhì)的比率優(yōu)選為50wt. %至99wt. %，更優(yōu)選為 80wt. % to 97wt. %。此外，也可以通過在聚合物中溶解電解質(zhì)及塑化劑并通過揮發(fā)去除塑化劑來實(shí)現(xiàn)全固態(tài)光電轉(zhuǎn)換裝置等。如果由染料增感光電轉(zhuǎn)換器件來形成光電轉(zhuǎn)換器件，則對(duì)光電轉(zhuǎn)換器件的制造方法并無特別限制。但是，著眼于各個(gè)層的厚度、產(chǎn)能以及圖案精確性等，優(yōu)選地通過絲網(wǎng)印刷法或噴涂法的涂布法來形成除第二電極之外的其他各個(gè)層，并且優(yōu)選地通過絲網(wǎng)印刷法來形成層。優(yōu)選地通過涂布及烘焙包含用于形成各個(gè)層的顆粒的膏來形成光電轉(zhuǎn)換層及多層絕緣層。各層的多孔性由膏中的結(jié)合劑成份與顆粒的比率來決定。優(yōu)選地也通過對(duì)類似膏的涂布及烘焙來形成第一電極。但是，如果第一電極對(duì)光電轉(zhuǎn)換層的材料(例如，增感染料)的吸收對(duì)特性構(gòu)成影響，則在已經(jīng)形成了至光電轉(zhuǎn)換層及多孔絕緣層的層時(shí)使增感染料被吸收至光電轉(zhuǎn)換層，隨后使第一電極形成在多孔絕緣層上。如果通過在由金屬形成的箔的單一表面上設(shè)置催化劑層或在多孔絕緣層那側(cè)設(shè)置合金來形成第一電極，則由金屬或合金形成的箔上的催化劑層朝向多孔絕緣層那側(cè)取向，并被接合至相鄰光電轉(zhuǎn)換器件的第二電極。例如可利用電解質(zhì)，通過利用擴(kuò)散器的方法或包括噴墨印刷法的印刷法來執(zhí)行利用電解質(zhì)的填充以浸潤光電轉(zhuǎn)換層、多孔絕緣層等。通過串聯(lián)連接多個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件而獲得的光電轉(zhuǎn)換器件模塊存在因電解質(zhì)的滲漏而在光電轉(zhuǎn)換器件之間發(fā)生短路的可能。因此，添加其量大于各個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件的光電轉(zhuǎn)換層、多孔絕緣層等被其浸潤的電解質(zhì)的量的電解質(zhì)并不優(yōu)選。此外，例如，電解質(zhì)成份也可能是液態(tài)或在光電轉(zhuǎn)換器件中成膠狀。此外，如果在引入之前為液態(tài)，則可以密封其上并未形成光電轉(zhuǎn)換層的透明襯底及基底的一部分，使得光電轉(zhuǎn)換層與第一電極彼此朝向取向。光電轉(zhuǎn)換層與第一電極之間的距離并無特別限制， 通常為Ιμπι至IOOym,更優(yōu)選為Iym至50μπι。如果該距離過長，則因?qū)щ娦缘慕档停怆娏鞯目赡苄越档?。盡管密封劑并無特別限制，但優(yōu)選地使用具有環(huán)境性、絕緣性及抗?jié)裥缘牟牧稀Ｃ芊鈩┑氖纠ōh(huán)氧樹脂，紫外光固化樹脂，丙烯酸酯粘合劑，乙烯醋酸乙烯酯 (EVA)，離子樹脂，陶瓷以及各種隔熱膜。此外，可以使用各種焊接方法。順序注入電解質(zhì)成份的溶液的方法并無特別限制。但是，優(yōu)選地采用預(yù)先密封外周部分并且在減壓情況下將溶液注入光電轉(zhuǎn)換器件(對(duì)其開通了溶液入口)的內(nèi)部的方法。在此情況下，數(shù)點(diǎn)溶液被置于入口內(nèi)并且通過毛細(xì)作用注入溶液的方法較為簡易。此外，根據(jù)需要，也可以在減壓或加熱情況下執(zhí)行溶液注入操作。在溶液被完全注入之后，去除入口周圍遺留的溶液，并密封入口。該密封方法也無特別限制，并且可根據(jù)需要利用密封劑通過接合玻璃板或塑料襯底來密封入口。除此方法之外，還可以采用滴下電解質(zhì)并且通過在減壓情況下接合來執(zhí)行密封的方法，類似于用于液晶面板的液晶滴注入(一滴注入(ODF))法。在例如使用聚合物或全固態(tài)電解質(zhì)所制成的溶膠電解質(zhì)的情況下，包含電解質(zhì)成份及塑化劑的聚合物溶液通過鑄造法被沉積在光電轉(zhuǎn)換層上，然后通過揮發(fā)被去除。此外，塑化劑被完全去除，隨后類似于上述方法來執(zhí)行密封。優(yōu)選地是例如通過使用惰性氣體環(huán)境下或減壓情況下的真空密封器來執(zhí)行上述密封。也可以在密封之后根據(jù)需要來執(zhí)行加熱及增壓操作以利用電解質(zhì)充分浸潤光電轉(zhuǎn)換層。在本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換器件模塊的優(yōu)選形式中，光電轉(zhuǎn)換器件-A的第二電極的一端被連接至光電轉(zhuǎn)換器件-B的第一電極。對(duì)于該特征，可以采用光電轉(zhuǎn)換器件-B的第一電極的延伸部分與光電轉(zhuǎn)換器件-A的第二電極的一端接觸的構(gòu)造。替代地，可以采用光電轉(zhuǎn)換器件-A的第二電極的一端與光電轉(zhuǎn)換器件-B的第一電極通過集電極或由上述導(dǎo)電材料形成的連接部分彼此連接的構(gòu)造。以下，為了方便起見，或?qū)⒓姌O的連接部分或由導(dǎo)電材料形成的連接部分稱為“互連部分”。優(yōu)選地根據(jù)需要為互連部分或例如形成在互連部分上的樹脂或玻璃原料的保護(hù)層來執(zhí)行絕緣處理。如果光電轉(zhuǎn)換器件-A的第二電極的一端與光電轉(zhuǎn)換器件-B的第一電極通過互連部分彼此連接，則通過在互連部分的兩側(cè)設(shè)置附著層，可以將基底及透明襯底緊密地彼此接合，并且可以安全地將多個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件串聯(lián)電連接。此外，因?yàn)楦街鴮涌捎米鞅Ｗo(hù)層， 故可以防止互連部分與電解質(zhì)的接觸，并且可以防止互連部分因電解質(zhì)而腐蝕。附著層例如可由紫外線固化粘合劑或熱固粘合劑形成。互連部分與該互連部分兩側(cè)的光電轉(zhuǎn)換器件通過附著層彼此分離。例如通過使用絲網(wǎng)印刷法或擴(kuò)散器來涂布粘合劑使得覆蓋互連部分并且將基底與透明襯底彼此接合，易于形成設(shè)置在互連部分兩側(cè)的附著層。但是，附著層的形成方法并無特別限制，并且可通過其他方法來形成附著層。因?yàn)樵诟街鴮又泻茈y形成因氣泡造成的空隙，故在減壓情況下接合基底與透明襯底是優(yōu)選的。在接合之后，在向基底及透明襯底施壓的情況下通過加熱或紫外線來使附著層固化。在通過紫外線固化附著層時(shí)， 優(yōu)選地使用阻光掩膜來防止光電轉(zhuǎn)換層被紫外線照射。如果設(shè)置集電極，則集電極等同于電流提取區(qū)域。優(yōu)選地是集電極具有低阻抗并顯示出低接觸阻抗。集電極的優(yōu)選材料的具體示例包括Ag，Au，Cu，Ni，Pt，Al，Cr，In, Sn, &i，C及合金以及這些元素的焊料。優(yōu)選地通過利用諸如絲網(wǎng)印刷法或擴(kuò)散器來涂布由這些材料中的任一種形成的導(dǎo)電膏。根據(jù)需要，可以由例如導(dǎo)電粘合劑、導(dǎo)電橡膠或各向異性導(dǎo)電粘合劑來形成集電極的全部或一部分。如上所述，在本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換器件模塊的優(yōu)選形式中，在第二電極的外邊緣部分處設(shè)置集電極。例如，如果光電轉(zhuǎn)換層的外形是矩形(則邊A、邊B、邊C及邊D構(gòu)成，其中邊A與邊C彼此相對(duì)，而邊B與邊D彼此相對(duì))，可以沿光電轉(zhuǎn)換層的邊A來設(shè)置集電極。在此情況下，沿光電轉(zhuǎn)換層的邊C來設(shè)置或布置第一電極的電流提取區(qū)域。替代地，集電極可以設(shè)置為平行于光電轉(zhuǎn)換層的邊A、邊B、以及邊D，即，成為有棱角的字母C形。在此情況下，第一電極的電流提取區(qū)域沿光電轉(zhuǎn)換層的邊C設(shè)置或布置。替代地，集電極可以設(shè)置為平行于光電轉(zhuǎn)換層的邊A及邊B，即，成為字母L形。在此情況下，第一電極的電流提取區(qū)域被設(shè)置或布置在光電轉(zhuǎn)換層的邊C及邊D的角落部分附近。此外，如上所述，在光電轉(zhuǎn)換裝置的優(yōu)選形式中，集電極被設(shè)置在第二電極上。例如，以下結(jié)構(gòu)可被用作集電極的結(jié)構(gòu)的示例格結(jié)構(gòu)、梳狀結(jié)構(gòu)以及通過結(jié)合在中心處延伸的主電極以及沿垂直方向從主電極伸出的支電極而獲得的結(jié)構(gòu)。取決于具體情況，集電極可以梳狀方式延伸至光電轉(zhuǎn)換層的內(nèi)部。因?yàn)樵O(shè)置了集電極，故犧牲了開口率。但是，通過布置集光器，例如可更強(qiáng)地將光收集在第二電極的電流提取區(qū)域的附近，由此與現(xiàn)有技術(shù)不同， 可以避免集電極的存在導(dǎo)致發(fā)電損耗的問題。可根據(jù)需要來任意決定光電轉(zhuǎn)換器件的形狀及尺寸。例如，如果形狀為矩形，其寬度例如為Imm至20mm。集電極的寬度及厚度(高度)可根據(jù)需要來任意決定。優(yōu)選地寬度例如可以為0. Imm至5mm，并且厚度可小于光電轉(zhuǎn)換層與第一電極的總厚度，并小于100 μ m。 實(shí)際可以任意決定在光電轉(zhuǎn)換器件模塊中包含的光電轉(zhuǎn)換器件的數(shù)量。取決于其使用目的，可以基于各種形狀、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造來制造光電轉(zhuǎn)換裝置等，并且這些因素并無特別限制。通常，光電轉(zhuǎn)換裝置等被用作太陽能電池。此外，其例如也可被用作光敏傳感器。此外，其中結(jié)合了光電轉(zhuǎn)換裝置等的電子設(shè)備大致可以是任意類型，并且包含便攜電子設(shè)備及固定電子設(shè)備兩者。電子設(shè)備的示例包括移動(dòng)電話、移動(dòng)設(shè)備、機(jī)器人、 個(gè)人電腦、車載設(shè)備以及各種家用電子設(shè)備。在這些情況下，光電轉(zhuǎn)換裝置等例如被用作這些電子設(shè)備的電源。[第一實(shí)施例]本發(fā)明的第一實(shí)施例涉及本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換裝置，并涉及本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換器件模塊。將在以下描述的本發(fā)明的第一實(shí)施例或第二至第四實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置或光電轉(zhuǎn)換器件模塊被用作太陽能電池，并且作為電子設(shè)備的電源被結(jié)合在電子設(shè)備中。在第一實(shí)施例中，光電轉(zhuǎn)換器件模塊具有所謂單片模塊結(jié)構(gòu)，并且是能夠?qū)崿F(xiàn)約50V電壓的高壓低電流太陽能電池。圖1A，圖IB及圖2示出了第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置1A。具體而言，圖IA是示意性剖視圖。圖IB是集光器的放大示意性剖視圖。圖2是第二電極的示意性平面圖。如圖所示，光電轉(zhuǎn)換裝置IA具有位于基底10上的光電轉(zhuǎn)換器件20，并且集光器30被布置在光電轉(zhuǎn)換器件20的光入射側(cè)。通過從基底那側(cè)開始層疊以下項(xiàng)來形成光電轉(zhuǎn)換器件20，㈧第一電極21，(B)光電轉(zhuǎn)換層23，及(C)第二電極 22。第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換器件模塊IB具有光電轉(zhuǎn)換器件20，并且集光器30被布置在光電轉(zhuǎn)換器件20的光入射側(cè)。布置的集光器30被制備成用于多個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件20的單件組件。圖3A的左側(cè)示出了通過將第一實(shí)施例的集光器30布置在測試圖表上并且從上方傾斜地對(duì)其拍照而獲得的畫面，而圖3A的右側(cè)示出了通過從正上方對(duì)其拍照而獲得的畫面。通過透過集光器30及其延伸部分31對(duì)在左側(cè)示出的測試圖進(jìn)行拍照而獲得圖3A 右側(cè)的畫面。第一電極21由碳黑及石墨粒構(gòu)成。光電轉(zhuǎn)換層23由承載下述增感染料的銳鈦型二氧化鈦TiO2的燒結(jié)體微粒構(gòu)成。第二電極22由氟摻雜SnO2(FTO)構(gòu)成。第一電極21沿光電轉(zhuǎn)換層23的側(cè)面向上側(cè)延伸。在光電轉(zhuǎn)換層(染料增感半導(dǎo)體層)23與第一電極(對(duì)電極)21之間，設(shè)置有由TW2構(gòu)成的多孔絕緣層24。多孔絕緣層M沿光電轉(zhuǎn)換層23的側(cè)面向上側(cè)延伸。光電轉(zhuǎn)換層23、第一電極21以及多孔絕緣層M被包含I2及NaI的電解質(zhì)浸潤。覆蓋第二電極22的基底10及透明襯底11由玻璃構(gòu)成。通過由丙烯酸樹脂構(gòu)成的集光器30使得入射在第二電極22上的光的光強(qiáng)不均勻。具體而言，一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件(光電轉(zhuǎn)換器件-A)的第二電極22的一端被連接至與這一端相鄰的光電轉(zhuǎn)換器件(光電轉(zhuǎn)換器件-B)的第一電極21。此外，該一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件 (光電轉(zhuǎn)換器件-A)的第二電極22的另一端與相鄰于該另一端的另一光電轉(zhuǎn)換器件(光電轉(zhuǎn)換器件-C)第二電極22絕緣。在圖IA中，如果從左側(cè)開始的第二光電轉(zhuǎn)換器件被定義為光電轉(zhuǎn)換器件-A，則從左側(cè)開始的第三光電轉(zhuǎn)換器件對(duì)應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換器件-B，并且最左側(cè)的光電轉(zhuǎn)換器件對(duì)應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換器件-C。如上所述，光電轉(zhuǎn)換器件-B的第一電極21的一端沿其光電轉(zhuǎn)換層23的側(cè)面向上側(cè)延伸，并且與一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件(光電轉(zhuǎn)換器件-A) 的第二電極22的一端的延伸部分發(fā)生接觸。因此，第一電極21與第二電極22彼此直接連接。具體而言，光電轉(zhuǎn)換器件-B的第一電極21的延伸部分21B連接至光電轉(zhuǎn)換器件-A的第二電極22的一端的延伸部分22B。此外，在這一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件(光電轉(zhuǎn)換器件-A)中， 透過集光器30入射在第二電極22上的光被集光器30更強(qiáng)地收集在包含在與一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件(光電轉(zhuǎn)換器件-A)相鄰的光電轉(zhuǎn)換器件(光電轉(zhuǎn)換器件-B)中的下述部分或區(qū)域上該部分或區(qū)域是具有較高電阻的電極或具有較低導(dǎo)電性的電極(在第一實(shí)施例中，具有電阻民的第二電極2 被連接至具有較低電阻的電極或具有較高導(dǎo)電性的電極(在第一實(shí)施例中，具有電阻R1的第一電極21)那側(cè)的部分或區(qū)域(第二電極22的電流提取區(qū)域那側(cè)或第二電極22的電流提取區(qū)域22A附近)。具體而言，在第一實(shí)施例中，第二電極22對(duì)應(yīng)于具有較高電阻的電極，而第一電極21對(duì)應(yīng)于具有較低電阻的電極。此外，與第一電極 21的電流提取區(qū)域21A那側(cè)相比，光被更強(qiáng)地收集至第二電極22的電流提取區(qū)域22A那側(cè)。圖IB中示出了第一實(shí)施例中的集光器30的示意性放大剖視圖。穿透集光器30 的光束的軌跡也在圖中示出。通過利用粘合劑(未示出)將集光器30接合至透明襯底11。在集光器30中，“H”被定義為當(dāng)集光器30被穿過第一電極21的電流提取區(qū)域21A以及第二電極22的電流提取區(qū)域22A并且垂直于第二電極22的光入射表面的虛擬平面0(Z平面)切割時(shí)集光器30的外形線取決于第二電極的光入射表面的高度。光從空氣入射在由折射率高于1的材料(具體而言，丙烯酸樹脂)構(gòu)成的集光器30上，并且從集光器30出射以直接入射在第二電極22上。因此，高度H沿從第一電極21的電流提取區(qū)域21A向第二電極22的電流提取區(qū)域22A的方向增大。換言之，集光器30的該外形線的函數(shù)是沿從第一電極21的電流提取區(qū)域21A向第二電極22的電流提取區(qū)域22A的方向單調(diào)平滑增大的函數(shù)。此外，在一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件(光電轉(zhuǎn)換器件-A)與相鄰于該一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件(光電轉(zhuǎn)換器件-A)的另一光電轉(zhuǎn)換器件(光電轉(zhuǎn)換器件-B)之間存在縫隙25。在縫隙25上方，集光器的延伸部分31由與集光器30形成單件的部件構(gòu)成。穿透集光器的延伸部分31 的光到達(dá)一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件(光電轉(zhuǎn)換器件-A)的第二電極22的一端(或其附近)。此外，H’被定義為當(dāng)集光器的延伸部分31被穿過第一電極21的電流提取區(qū)域21A以及第二電極22的電流提取區(qū)域22A并且垂直于第二電極22的光入射表面的虛擬平面切割時(shí)，集光器的延伸部分31的外形線取決于第二電極的光入射表面的高度。高度H’沿遠(yuǎn)離第二電極22的電流提取區(qū)域22A的方向減小。換言之，集光器的延伸部分31的外形線的函數(shù)是沿遠(yuǎn)離第二電極22的電流提取區(qū)域22A的方向單調(diào)平滑減小的函數(shù)。集光器30的外形線為向上凸起曲線。此外，集光器30及其延伸部分31具有沿Y方向延伸的軸線，并且具有類似于圓柱形透鏡的形狀，并且集光器30是具有正屈光度的非球面透鏡。換言之，集光器30 及其延伸部分31的軸線沿Y方向并不具有光學(xué)屈光度，但在TL平面中具有光學(xué)屈光度，并且集光器30及其延伸部分31由非對(duì)稱圓柱形透鏡形成。在第一實(shí)施例中，第一電極21的電流提取區(qū)域21A以及第二電極22的電流提取區(qū)域22A具有矩形平面形狀(參見圖2的示意性平面圖)。第一電極21的電流提取區(qū)域 21A被包圍在第一電極21中，并且不能被明確的辨別。類似地，第二電極22的電流提取區(qū)域22A被包圍在第二電極22中，并且不能被明確的辨別。光電轉(zhuǎn)換層23的外形是由邊A、 邊B、邊C及邊D構(gòu)成的矩形。邊A與邊C彼此相對(duì)，而邊B與邊D彼此相對(duì)。第二電極22 的電流提取區(qū)域22A沿光電轉(zhuǎn)換層23的邊A布置，并且第一電極21的電流提取區(qū)域21A 沿光電轉(zhuǎn)換層23的邊C布置。在圖2中，為了清楚地示出電流提取區(qū)域21A及22A，其被虛線及實(shí)線包圍并且以陰影線示出。這同樣適用于下述的圖8，圖12及圖13。在圖2，圖8， 圖12及圖13中，為了簡化示圖，僅示出在光電轉(zhuǎn)換器件中包含的第二電極22等的一部分， 并且將各種區(qū)域以陰影線示出以清楚地顯示出這些區(qū)域。穿過集光器30及透明襯底11的入射光激勵(lì)光電轉(zhuǎn)換層(染料增感半導(dǎo)體層)23 中的增感染料以生成電子。該電子迅速地從增感染料移動(dòng)至半導(dǎo)體微粒。另一方面，已經(jīng)喪失了電子的增感染料從半導(dǎo)體微粒及整個(gè)多孔絕緣層M被其浸潤的電解質(zhì)的離子接收電子，并且已經(jīng)傳遞了電子的分子在第一電極(對(duì)電極)21的表面再次接收電子。因?yàn)檫@一系列反應(yīng)，在第二電極22與電連接至光電轉(zhuǎn)換層(染料增感半導(dǎo)體層)23的第一電極(對(duì)電極)21之間產(chǎn)生電動(dòng)勢。以此方式實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。在此情況下，生成在用于多個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件的提取電極(正電極)26A與提取電極(負(fù)電極)26B之間串聯(lián)連接的這些光電轉(zhuǎn)換器件的電動(dòng)勢的總電動(dòng)勢。將其上并未布置集光器30的光電轉(zhuǎn)換器件制備作為對(duì)比示例1A。
在圖IBB中示出第一實(shí)施例中的一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件的等效電路。一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件被劃分為10個(gè)部分，并且通過使用電路模擬器，LT SpicelV，基于該等效電路來執(zhí)行對(duì) I-V特性的模擬。此外，還執(zhí)行對(duì)對(duì)比示例IA的光電轉(zhuǎn)換器件的I-V特性的模擬。在圖4A 及圖4B中示出這些模擬的結(jié)果。圖4A示出了一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件中的光強(qiáng)分布“A”示出第一實(shí)施例，而“B”示出對(duì)比示例1A?？v坐標(biāo)表示光強(qiáng)的相對(duì)值。橫坐標(biāo)的左側(cè)端表示第二電極22的一端，而右側(cè)端表示第二電極22的另一端。在第一實(shí)施例中，光強(qiáng)傾斜。具體而言，最接近第二電極22 的一端的虛擬電流源的電流值是3. 8毫安，而隨著距第二電極22的一端的距離變長，電流源的電流值依次減小至3. 4毫安、3. 0毫安等。第二電極22于部分之間的電阻被設(shè)定為2 歐姆。而第一電極21于部分之間的電阻被設(shè)定為0.2歐姆。一個(gè)部分的內(nèi)部電阻被設(shè)定為10歐姆。另一方面，在對(duì)比示例IA中，光強(qiáng)是均勻的。具體而言，在等效電路中包含的 10個(gè)虛擬電流源的全部電流值為2. 0毫安。在圖4B的“A”及“B”中示出第一實(shí)施例及對(duì)比示例IA的功率輸出結(jié)果。在第一實(shí)施例中的最大功率輸出為6. 77毫瓦，而在對(duì)比示例 IA中為6. 18毫瓦。換言之，示出最大功率輸出以下述特性增大，即在光電轉(zhuǎn)換器件-A中， 通過集光器30入射在第二電極22上的光被集光器30更強(qiáng)地收集在與光電轉(zhuǎn)換器件-B相鄰的第二電極22的部分或區(qū)域上。如上所述，在第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置或光電轉(zhuǎn)換器件模塊中，通過集光器30 使得入射在第二電極22上的光的光強(qiáng)不均勻。因此，發(fā)電性能會(huì)因第二電極22的區(qū)域而變化。因此，例如可以盡可能地縮短在光電轉(zhuǎn)換層23中生成并且朝向第二電極22的電流提取區(qū)域22A的電子穿過第二電極22的距離，由此可減小發(fā)電損耗。如圖20的示意性剖視圖所示，其中集光器30的安裝方向被設(shè)定為與第一實(shí)施例相反的光電轉(zhuǎn)換器件模塊被制成對(duì)比示例1B。具體而言，在對(duì)比示例IB中，高度H沿從第二電極22的電流提取區(qū)域22A向第一電極21的電流提取區(qū)域21A的方向增大。換言之，在對(duì)比示例IB中，集光器30的外形線的函數(shù)是沿從第二電極22的電流提取區(qū)域22A向第一電極21的電流提取區(qū)域21A的方向單調(diào)平滑增大的函數(shù)。此外，在一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件(光電轉(zhuǎn)換器件-A)與相鄰于該一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件(光電轉(zhuǎn)換器件-A)的另一光電轉(zhuǎn)換器件 (光電轉(zhuǎn)換器件-C)之間存在縫隙25’。在縫隙25’上方，布置有集光器的延伸部分31。穿過集光器30及集光器的延伸部分31的光被收集在一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件(光電轉(zhuǎn)換器件-A) 的第一電極21的所述一個(gè)端部那側(cè)。圖5示出了發(fā)電測試的結(jié)果。如圖5所示，第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換器件模塊的能量轉(zhuǎn)換效率(圖5中“A”所示)為8. 47%。另一方面，對(duì)比實(shí)施例IB的能量轉(zhuǎn)換效率(圖 5中“B”所示)為8. 25%。此外，其中并未布置集光器30的光電轉(zhuǎn)換器件模塊的能量轉(zhuǎn)換效率(對(duì)比示例1C，圖5中“C”所示)為7. 72%。如上所述，已經(jīng)確認(rèn)通過將光更強(qiáng)地收集在第二電極22的電流提取區(qū)域22A附近能夠提高能量轉(zhuǎn)換效率。第一實(shí)施例，對(duì)比示例 1B，以及對(duì)比示例IC的開路電壓Vqc (單位伏特)、電流密度Jsc (單位mA/cm2)以及填充系數(shù)FF (單位％)的值在下述表1中示出。在對(duì)比示例IB中，更大量的電子聚集在第二電極22布置在第一電極21的電流提取區(qū)域21A上方的區(qū)域中。這些電子向第二電極22的電流提取區(qū)域22A移動(dòng)。該移動(dòng)距離較長。因此，導(dǎo)致較大的發(fā)電損耗。相反，在第一實(shí)施例中，更大量的電子聚集在第二電極22的電流提取區(qū)域22k附近。這些電子向第二電極22的電流提取區(qū)域22k移動(dòng)，但移動(dòng)距離較短。因此，可以減小發(fā)電損耗。[表 1]
VocJscFF
第一實(shí)施例 5.4252.2868.5
對(duì)比示例 IB 5.4752.2068.6
對(duì)比示例 IC5.4672.0568.8例如可通過以下參考圖6A至圖6C(其是透明襯底等的示意性剖視圖)描述的方法來制造第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換器件模塊IB的光電轉(zhuǎn)換裝置1A。[步驟-100]具體而言，首先，制備用于太陽能電池的FTO玻璃襯底(具有10Ω/ □的表面阻抗)，其通過將FTO層形成在由玻璃襯底形成的透明襯底11上而獲得。通過蝕刻將FTO層圖案化以獲得在各個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件20中被圖案化的第二電極22 (參見圖6A)。隨后，通過依次使用丙酮，酒精，堿性清洗液，及超純水來執(zhí)行超音速清潔，并且充分干燥。[步驟-110]隨后，基于絲網(wǎng)印刷法將具有20 μ m厚度的氧化鈦膏涂布在第二電極22上，由此獲得多孔TiO2層。在電爐中將該多孔TiO2層于500°C烘焙30分鐘。在冷卻之后，將多孔 TiO2層浸入TiCl4的0. lmol/L水溶液并將其在70°C保持30分鐘。隨后，利用純水及乙醇充分清潔。在干燥之后，在電爐中再次于500°C烘焙30分鐘。由此，獲得由銳鈦型TiO2燒結(jié)體構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層23 (尚未承載增感染料)。[步驟-I2O]隨后，將利用可商購TiA顆粒(具有200nm的顆粒直徑)、松油醇以及乙基纖維素制備的用于絲網(wǎng)印刷的TiO2膏涂布在TiO2燒結(jié)體(光電轉(zhuǎn)換層23)上。使TiO2膏干燥以獲得TiO2層。隨后，作為第一電極(對(duì)電極)，將利用可商購碳黑、可商購石墨粒、松油醇以及乙基纖維素制備的用于絲網(wǎng)印刷的膏涂布在TiO2層上。在使該膏干燥之后，在電爐中于 450°C執(zhí)行烘焙達(dá)30分鐘。由此，可以獲得多孔絕緣層M以及第一電極(對(duì)電極)21(參見圖6B)。第一電極21與第二電極22接觸。[步驟-I3O]隨后，通過在室溫下在0.5毫摩爾的順二(異硫氰酸酯)_N，N-二 0，2'-聯(lián)吡啶_4，4' - 二羧酸)_釕(II) 二叔丁基銨鹽(N719染料)包含的叔丁醇/乙腈混合溶劑 (體積比為1 1)中浸沒48小時(shí)，使TiO2燒結(jié)體承載增感染料。此外，通過乙腈來清潔并在暗處干燥承載增感染料的TiO2燒結(jié)體。由此，可以獲得光電轉(zhuǎn)換層(染料增感半導(dǎo)體層⑵。[步驟-140]通過在3克Y-丁內(nèi)酯中溶解0.045克的碘化鈉(NaI)，1. 11克1-丙基-2，3-二甲基咪唑啉碘，0. 11克碘(I2)和0. 081克4-叔丁基吡啶來制備電解質(zhì)成份。由此制備的電解質(zhì)成份利用擴(kuò)散器被涂布在第一電極那側(cè)的整個(gè)表面上，由此利用電解質(zhì)成份浸潤第一電極21、多孔絕緣層M以及光電轉(zhuǎn)換層(染料增感半導(dǎo)體層)23的內(nèi)部。從這些層中滲漏的多余的電解質(zhì)成份被徹底清除。[步驟-ΙδΟ]然后，通過超聲波焊接法將鈦箔接合至由位于透明襯底11的兩端的FTO膜形成的提取電極接合部分，由此設(shè)置提取電極26Α及參見圖6C)。隨后，由玻璃形成的基底 10被接合至第一電極等(間隔有由粘合劑形成的接合層1 ，由此獲得光電轉(zhuǎn)換器件模塊 1B。由此，可以獲得圖IA的示意性剖視圖所示的光電轉(zhuǎn)換器件20。[步驟-160]隨后，通過使用粘合劑(未示出)將集光器30接合在透明襯底11上，由此可以獲得第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置IA或光電轉(zhuǎn)換器件模塊1B。參考圖18及圖19，以下將描述如何獲得集光器30的外形線的一個(gè)示例。這里，假定如圖18的概念性視圖所示，具有均勻光強(qiáng)的光被入射在等同于集光器 30的透鏡上并以線性傾斜的光強(qiáng)從透鏡出射。入射光的座標(biāo)由從χ = 0. 0至χ = 1. 0的χ 表示。此外，對(duì)應(yīng)于該入射光的出射光的座標(biāo)由從y = 0.0至y= 1.0的y表示。χ與y之間的關(guān)系由以下等式(A)表示。y = l-(l-x)1/2 ... (A)具體而言，具有特定χ座標(biāo)值的光進(jìn)入透鏡并從透鏡出射到達(dá)第二電極。此時(shí)，可通過等式(A)獲得該光于第二電極處的座標(biāo)值(y_座標(biāo))。此外，例如可通過以下方法獲得集光器30的外形線(透鏡表面形狀)。具體而言， 例如，透鏡左側(cè)端的高度被定義為Iitl(初始值)。隨后，基于等式(A)根據(jù)希望的χ座標(biāo)值來獲得y_座標(biāo)值。另一方面，確定高度h使得由圖19所示的各個(gè)等式獲得的y-座標(biāo)值對(duì)應(yīng)于基于等式(A)獲得的y_座標(biāo)值。換言之，執(zhí)行獲得滿足圖19中函數(shù)f(ai) = Ci的 hi+1的操作。順序地執(zhí)行該操作以決定1ι2，1ι3，h4···，并且這些高度通過平滑曲線彼此連接。[第二實(shí)施例]第二實(shí)施例是第一實(shí)施例的改變示例。第二實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換器件模塊具有所謂 Z模塊結(jié)構(gòu)。其適用于小型模塊并適于獲得中等電壓(例如，2至10伏)。圖7是第二實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置2A及光電轉(zhuǎn)換器件模塊2B的示意性剖視圖，而圖8是第二電極的示意性平面圖。在第二實(shí)施例中，光電轉(zhuǎn)換器件-A的第二電極22的一端連接至光電轉(zhuǎn)換器件-B 的第一電極21。具體而言，光電轉(zhuǎn)換器件-A的第二電極22的一端通過由導(dǎo)電材料形成的連接部分(互連部分27A)而連接至光電轉(zhuǎn)換器件-B的第一電極21。此外，附著層27B設(shè)置在互連部分27A兩側(cè)。由此可將基底10與透明襯底11彼此牢固接合，并且安全地允許多個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件彼此串聯(lián)電連接。此外，附著層27B可起保護(hù)層的功能。因此，其可防止互連部分27A與電解質(zhì)接觸，并防止互連部分27A因電解質(zhì)而腐蝕。附著層27B由紫外線固化粘合劑形成?；ミB部分27A與互連部分27A兩側(cè)的光電轉(zhuǎn)換器件通過附著層27B彼此分離。除了以上描述之外，第二實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置2A或光電轉(zhuǎn)換器件模塊2B可具有與第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置IA或光電轉(zhuǎn)換器件模塊IB類似的構(gòu)造及結(jié)構(gòu)。因此，將省略對(duì)其的詳細(xì)描述。
以下將參考圖9A至圖9B來描述用于第二實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置或光電轉(zhuǎn)換器件模塊的制造方法，其是透明襯底等的示意性部分視圖。[步驟-200]首先，類似于第一實(shí)施例的[步驟-100]，制備用于太陽能電池的FTO玻璃襯底 (具有10 Ω / □的表面阻抗)，其通過將FTO層形成在由玻璃襯底形成的透明襯底11上而獲得。通過蝕刻將FTO層圖案化以獲得在各個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件20中被圖案化的第二電極22。[步驟-210]隨后，類似于第一實(shí)施例的[步驟-110]，獲得由銳鈦礦TiO2燒結(jié)體構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換層23 (尚未承載增感染料)。[步驟-220]隨后，在光電轉(zhuǎn)換層23之間的透明襯底11的區(qū)域上，例如通過絲網(wǎng)印刷法來形成由導(dǎo)電材料形成的連接部分(互連部分27Α)。由此，可以獲得圖9Α所示的狀態(tài)。此外，類似于第一實(shí)施例的[步驟-150]來設(shè)置提取電極26Α及^Β。[步驟-230]隨后，類似于第一實(shí)施例的[步驟-130]，使得TW2燒結(jié)體承載增感染料，由此獲得光電轉(zhuǎn)換層(染料增感半導(dǎo)體層)23。[步驟-240]在基底10上，作為第一電極(對(duì)電極)，通過利用可商購的碳黑、可商購的石墨粒、 松油醇以及乙基纖維素而制備的用于絲網(wǎng)印刷的膏被涂布。在干燥膏之后，通過利用可商購的TiO2顆粒(具有200nm的顆粒直徑)、松油醇以及乙基纖維素而制備的用于絲網(wǎng)印刷的 TiO2膏被涂布在預(yù)先形成的層上。在TW2膏被干燥以獲得TW2層之后，在電爐中于450°C 執(zhí)行烘焙達(dá)30分鐘。由此，可以獲得多孔絕緣層M以及第一電極(對(duì)電極)21。[步驟-250]隨后，在多孔絕緣層M之間的基底10及第一電極21上，例如通過絲網(wǎng)印刷法來形成附著層27B。由此，可以獲得圖9A所示的狀態(tài)。[步驟-260]隨后，使基底10與透明襯底11彼此相對(duì)設(shè)置并使兩者接近。由此，如圖9B所示， 互連部分27A進(jìn)入附著層27B (參見圖9B)，并且最終可以獲得圖9C所示的狀態(tài)。[步驟-270]此外，與第一實(shí)施例的[步驟-140]類似，第一電極21、多孔絕緣層M以及光電轉(zhuǎn)換層(染料增感半導(dǎo)體層)23的內(nèi)部被相同的電解質(zhì)成份浸潤。隨后，基底10及透明襯底11的外周部分被接合層12密封，由此可以獲得光電轉(zhuǎn)換器件20。隨后，通過使用粘合劑(未示出)將集光器30接合在透明襯底11上，由此可以獲得第二實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置2A或光電轉(zhuǎn)換器件模塊2B。[第三實(shí)施例]第三實(shí)施例也是第一實(shí)施例的改變示例。第三實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換器件模塊具有所謂W模塊結(jié)構(gòu)，其允許相對(duì)方便地增大模塊尺寸。圖10是第三實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置3A 及光電轉(zhuǎn)換器件模塊3B的示意性剖視圖。在第三實(shí)施例中，光電轉(zhuǎn)換器件20a與光電轉(zhuǎn)換器件20b串聯(lián)連接。光電轉(zhuǎn)換器件20b的第一電極、光電轉(zhuǎn)換層以及第二電極的層疊結(jié)構(gòu)與光電轉(zhuǎn)換器件20a的豎直相反。 光電轉(zhuǎn)換器件彼此被密封劑形成的密封層(間隔體) 分離。如果光電轉(zhuǎn)換器件20a對(duì)應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換器件-A并且光電轉(zhuǎn)換器件20b對(duì)應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換器件-B，則因?yàn)?amp; < R1，故在光電轉(zhuǎn)換器件20a(等同于光電轉(zhuǎn)換器件-A)中，光被更強(qiáng)地收集在光電轉(zhuǎn)換器件20a (等同于光電轉(zhuǎn)換器件-A)的與光電轉(zhuǎn)換器件20b (等同于光電轉(zhuǎn)換器件-B)相鄰的區(qū)域(第二電極22的電流提取區(qū)域22A附近)上。另一方面， 如果光電轉(zhuǎn)換器件20b對(duì)應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換器件-A并且光電轉(zhuǎn)換器件20a對(duì)應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換器件-B，則因?yàn)?amp; < R1，故在光電轉(zhuǎn)換器件20b (等同于光電轉(zhuǎn)換器件-A)中，光被更強(qiáng)地收集在光電轉(zhuǎn)換器件20b (等同于光電轉(zhuǎn)換器件-A)的與光電轉(zhuǎn)換器件20a (等同于光電轉(zhuǎn)換器件-C)相鄰的區(qū)域(第二電極22的電流提取區(qū)域22A’附近)上。換言之，在光電轉(zhuǎn)換器件20a中集光器30及其延伸部分31的布置方式與在光電轉(zhuǎn)換器件20b中集光器30及其延伸部分31的布置方式呈鏡像關(guān)系。各個(gè)集光器30及其延伸部分31的形狀可以與例如對(duì)第一實(shí)施例描述的形狀大致相同。除了以上描述以及對(duì)構(gòu)成材料的適當(dāng)變化之外，第三實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置3A 或光電轉(zhuǎn)換器件模塊3B可具有與第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置IA或光電轉(zhuǎn)換器件模塊IB 類似的構(gòu)造及結(jié)構(gòu)。因此，將省略對(duì)其的詳細(xì)描述。[第四實(shí)施例]第四實(shí)施例是第一實(shí)施例的改變示例。第四實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換裝置由通過其上布置有對(duì)第一實(shí)施例描述的集光器的一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件構(gòu)成的光電轉(zhuǎn)換裝置(單一單元結(jié)構(gòu))形成。替代地，如圖11的示意性剖視圖所示，其具有通過對(duì)第一實(shí)施例描述的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件構(gòu)成的所謂相對(duì)單元模塊結(jié)構(gòu)。但是，與第一實(shí)施例不同之處在于，各個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件的第一電極21與相鄰于該光電轉(zhuǎn)換器件的光電轉(zhuǎn)換器件的第二電極22通過互連41 彼此串聯(lián)連接。此外，由密封劑形成的密封層(間隔體)40被設(shè)置在多孔絕緣層M以及光電轉(zhuǎn)換層(染料增感半導(dǎo)體層)23的側(cè)表面上。除了以上描述之外，第四實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換器件、光電轉(zhuǎn)換裝置或光電轉(zhuǎn)換器件模塊可具有與第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換器件20、光電轉(zhuǎn)換裝置IA或光電轉(zhuǎn)換器件模塊IB類似的構(gòu)造及結(jié)構(gòu)。因此，將省略對(duì)其的詳細(xì)描述。盡管如上已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。為實(shí)施例描述的光電轉(zhuǎn)換器件、光電轉(zhuǎn)換裝置或光電轉(zhuǎn)換器件模塊的構(gòu)造、結(jié)構(gòu)、制造條件以及在制造中使用的材料等僅是示例，并可任意改變。此外，在光電轉(zhuǎn)換器件模塊中包含的光電轉(zhuǎn)換器件的數(shù)量也僅是示例，并且可任意改變。上述實(shí)施例中的光電轉(zhuǎn)換器件、光電轉(zhuǎn)換裝置或光電轉(zhuǎn)換器件模塊可具有集電極 (總線條) 被設(shè)置在第二電極上的構(gòu)造。圖12及圖13是第二電極的示意性平面圖。如圖12或圖13所示，各個(gè)實(shí)施例可具有集電極四被設(shè)置在第二電極22的外邊緣部分處的構(gòu)造。例如可通過使用銀膏通過絲網(wǎng)印刷法來形成集電極四。集電極四等同于第二電極 22的電流提取區(qū)域。集電極四沿光電轉(zhuǎn)換層23的邊A設(shè)置。在此情況下，第一電極21的電流提取區(qū)域21A沿光電轉(zhuǎn)換層23的邊C布置(參見圖1 。替代地，集電極四平行于光電轉(zhuǎn)換層23的邊A、邊B及邊D設(shè)置，即，成為有棱角的字母C形。在此情況下，第一電極 21的電流提取區(qū)域21A沿光電轉(zhuǎn)換層23的邊C布置(參見圖1 。替代地，集電極四平行于光電轉(zhuǎn)換層23的邊A及邊B設(shè)置，即，成為字母L形。在此情況下，第一電極21的電流提取區(qū)域21A接近光電轉(zhuǎn)換層23的邊C與邊D的角落部分布置。盡管第一電極21的電流提取區(qū)域21A由圖12及圖13中的單點(diǎn)劃線表示，但其被包含在第一電極21內(nèi)并且不能夠被明確地辨別。在圖13至圖16中，集光器的高度的輪廓由虛線表示以示出集光器的高度變化。區(qū)域“H”表示集光器的高度最高的區(qū)域，而區(qū)域“L”表示集光器的高度最低的區(qū)域。集光器的高度大致沿從給定區(qū)域“L”至給定區(qū)域“H”的方向增大。此外，例如以下結(jié)構(gòu)可作為集電極四的結(jié)構(gòu)的示例格結(jié)構(gòu)(參見圖14)、梳狀結(jié)構(gòu)(參見圖15)以及通過將在中心延伸的主電極與沿垂直方向從主電極伸出的支電極組合而獲得的結(jié)構(gòu)(參見圖16)。取決于各種情況，集電極可以梳狀方式延伸至光電轉(zhuǎn)換層的內(nèi)部。如圖17的概念圖所示，集光器可由菲涅爾透鏡形成。這可減小集光器的厚度。在圖17中，也示出穿過集光器的光束的軌跡。在圖17中，“A”表示集光器的光入射表面?！癇” 表示集光器的光出射表面(菲涅爾透鏡表面)。“C”表示透明襯底的光入射表面?！癉”表示第二電極的光入射表面。在集光器的光出射表面(菲涅爾透鏡表面)與透明襯底的光入射表面之間存在空間。在此構(gòu)造中，通過使用合適的部分，集光器被布置在透明襯底上方。如果采用菲涅爾透鏡表面作為集光器的光入射表面，則可將集光器布置在透明襯底上與透明襯底緊密接觸。在實(shí)施例中，集光器30僅由平凸透鏡形成。但是，其也可由平凹透鏡形成。 替代地，只要通過使用合適部分將集光器布置在透明襯底上方，就可以使用雙凸透鏡、半月板凸透鏡、雙凹透鏡或半月板凹透鏡作為集光器。本發(fā)明包含于2010年5月11日向日本特許廳遞交的日本在先專利申請JP 2010-109077所公開的相關(guān)主題，通過引用將該申請的全部內(nèi)容包含在本說明書中。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在所附權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)，取決于設(shè)計(jì)要求等因素，可以進(jìn)行各種改變、組合、子組合及替換。
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換器件，包括 第一電極；第二電極；布置在所述第一電極與所述第二電極之間的光電轉(zhuǎn)換層；以及集光器，用于引導(dǎo)入射在所述集光器上的光，使得入射在所述第二電極上的光不均勻。
2.如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換器件，其中，所述第一電極具有第一電流提取區(qū)域，所述第二電極具有第二電流提取區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換器件，其中，所述光電轉(zhuǎn)換層用于生成多個(gè)自由電子， 使得與所述第一電極的第一電流提取區(qū)域相比，更多數(shù)量的自由電子位于所述第二電極的第二電流提取區(qū)域中。
4.如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換器件，其中，所述第二電極具有大于所述第一電極的電阻。
5.如權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換器件，其中，沿著從所述第一電極的第一電流提取區(qū)域朝向所述第二電極的第二電流提取區(qū)域的方向，所述集光器的高度增大。
6.如權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換器件，其中，沿著從所述第二電極的第二電流提取區(qū)域朝向所述第一電極的第一電流提取區(qū)域的方向，所述集光器的高度減小。
7.如權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換器件，其中，沿著從所述第二電極的第二電流提取區(qū)域朝向所述第一電極的第一電流提取區(qū)域的方向，所述集光器的高度增大。
8.如權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換器件，其中，沿著從所述第一電極的第一電流提取區(qū)域朝向所述第二電極的第二電流提取區(qū)域的方向，所述集光器的高度減小。
9.如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換器件，其中，所述集光器的外形包含凸曲率。
10.如權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換器件，其中，所述集光器的外形包含凹曲率。
11.一種光電轉(zhuǎn)換器件，包括 具有第一電流提取區(qū)域的第一電極； 具有第二電流提取區(qū)域的第二電極；布置在所述第一電極與所述第二電極之間的光電轉(zhuǎn)換層；以及集光器，用于將入射在所述集光器上的光以比所述第一電流提取區(qū)域更大的量朝向所述第二電流提取區(qū)域引導(dǎo)。
12.一種光電轉(zhuǎn)換裝置，包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件，包括與第二光電轉(zhuǎn)換器件相鄰布置的第一光電轉(zhuǎn)換器件，每個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件包括具有第一電流提取區(qū)域的第一電極； 具有第二電流提取區(qū)域的第二電極；及布置在所述第一電極與所述第二電極之間的光電轉(zhuǎn)換層；以及與所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件相鄰布置的集光器；其中，對(duì)于每個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件，所述集光器被構(gòu)造成把入射在所述集光器上的光以比所述第一電流提取區(qū)域更大的量朝向所述第二電流提取區(qū)域引導(dǎo)。
13.如權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，所述第一光電轉(zhuǎn)換器件的第二電極的端部電連接到所述第二光電轉(zhuǎn)換器件的第一電極的端部。
14.如權(quán)利要求13所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，還包括互連部分，該部分把所述第一光電轉(zhuǎn)換器件的第二電極的端部與所述第二光電轉(zhuǎn)換器件的第一電極的端部電連接。
15.如權(quán)利要求14所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，還包括布置在所述互連部分任一側(cè)的附著層。
16.如權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，所述第一光電轉(zhuǎn)換器件的第二電極的端部與所述第二光電轉(zhuǎn)換器件的第二電極的端部絕緣。
17.如權(quán)利要求16所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，還包括絕緣層，所述絕緣層布置在所述第一光電轉(zhuǎn)換器件的第二電極的端部與所述第二光電轉(zhuǎn)換器件的第二電極的端部之間。
18.如權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，還包括位于所述第一光電轉(zhuǎn)換器件與所述第二光電轉(zhuǎn)換器件之間的縫隙。
19.如權(quán)利要求18所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，所述集光器包括布置在所述縫隙上方的延伸區(qū)域，該區(qū)域被構(gòu)造成使入射在所述集光器的延伸區(qū)域上的光到達(dá)所述第一光電轉(zhuǎn)換器件的第二電極的端部。
20.如權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，所述第一光電轉(zhuǎn)換器件和所述第二光電轉(zhuǎn)換器件被布置為具有鏡像關(guān)系。
21.如權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中，所述多個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件被布置為下述圖案該圖案包括字母C形、字母L形、格狀結(jié)構(gòu)、梳狀結(jié)構(gòu)、或?qū)⒅麟姌O與從所述主電極伸出的多個(gè)分支電極相組合的結(jié)構(gòu)中的至少一種。
22.一種使用光電轉(zhuǎn)換裝置的方法，所述方法包括以下步驟 提供光電轉(zhuǎn)換器件，所述光電轉(zhuǎn)換器件包括具有第一電流提取區(qū)域的第一電極；以及具有第二電流提取區(qū)域的第二電極；并且將光朝向所述光電轉(zhuǎn)換器件引導(dǎo)，使得與所述第一電流提取區(qū)域相比，更大量的光被朝向所述第二電流提取區(qū)域引導(dǎo)。
全文摘要
本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換裝置。描述了具有適于各種不同應(yīng)用的構(gòu)造的光電轉(zhuǎn)換器件以及相關(guān)的部件及方法。光電轉(zhuǎn)換器件可包括電極，并可與集光器關(guān)聯(lián)布置使得入射在光電轉(zhuǎn)換器件的一個(gè)電極上的光不均勻。在一些情況下，電極可具有電流提取區(qū)域，在該位置，集光器可將入射在集光器上的比另一電流提取區(qū)域的量更大的光朝向一個(gè)電流提取區(qū)域引導(dǎo)。光電轉(zhuǎn)換器件可彼此相鄰布置，使得一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件的一部分可與相鄰光電轉(zhuǎn)換器件的一部分電連接。光電轉(zhuǎn)換器件也可被布置為各種合適的圖案。
文檔編號(hào)H01L51/46GK102254708SQ201110120008
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者志村重輔 申請人:索尼公司