專利名稱：光電轉(zhuǎn)換器件、光電轉(zhuǎn)換器件陣列、光電轉(zhuǎn)換器件的制造方法以及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明技術(shù)涉及光電轉(zhuǎn)換器件、光電轉(zhuǎn)換器件的制造方法以及電子設(shè)備，并且特別涉及例如適合用作染料增感型太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換器件、光電轉(zhuǎn)換器件的制造方法以及使用所述光電轉(zhuǎn)換器件的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
因?yàn)樘柲茈姵厥抢锰柟庾鳛槠淠茉磳⑻柟廪D(zhuǎn)換成電能的光電轉(zhuǎn)換器件，所以它對(duì)地球環(huán)境的影響非常小。因此，預(yù)期太陽能電池將得到進(jìn)ー步普及。作為現(xiàn)有的太陽能電池，主要使用基于單晶硅或多晶硅的晶體硅型太陽能電池以及非晶(無定形)硅型太陽能電池。 另ー方面，由Gratzel于1991年提出的染料增感型太陽能電池可以實(shí)現(xiàn)高光電轉(zhuǎn)換效率，并且不同于過去的硅型太陽能電池，染料增感型太陽能電池的制造不需要大型裝置，染料增感型太陽能電池可以低成本制造。由于上面所述的原因，染料增感型太陽能電池引起了關(guān)注。通常，染料增感型太陽能電池具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中由氧化鈦(TiO2)形成并且其上結(jié)合有光敏染料的多孔電極和由鉬(Pt)等形成的對(duì)電極彼此相對(duì)設(shè)置，并且由電解液等形成的電解質(zhì)層填充在電極之間。作為電解液，廣泛使用溶解在溶劑中的包含氧化-還原物質(zhì)(諸如碘⑴和碘離子(I+)等)的液體溶液。過去，染料增感型太陽能電池的多孔電極是通過在以層疊形式設(shè)置在玻璃等透明基板上的銦-錫復(fù)合氧化物(ITO)、摻氟氧化錫(VI)SnO2(FTO)等的透明電極上層疊半導(dǎo)體微粒而形成。然而，在染料增感型太陽能電池中，需要在從光捕獲效率角度看具有高透光性的非常薄的層中形成透明電極，而這增大了透明電極的薄層電阻(sheet resistance)。這導(dǎo)致了當(dāng)通過光照射產(chǎn)生的電被提取到外部時(shí)電阻損耗増大的問題。為了解決上述問題，近年來，業(yè)已提出了其中由金屬制成的電線象柵格ー樣鋪設(shè)在透明電極表面上的結(jié)構(gòu)和其中在透明電極上配置集電配線(collecting wiring line)的另ー種結(jié)構(gòu)來減少電阻損耗(參考例如日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_2006-286434號(hào)公報(bào)和特開2005-11609號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)I和2))。因此，解決了染料增感型太陽能電池中透明電極的電阻損耗問題。

發(fā)明內(nèi)容
但是，因?yàn)閷＠墨I(xiàn)I和2中提出的染料增感型太陽能電池通過將由諸如銀(Ag)或鋁(Al)的金屬制成的集電配線配置在多孔電極上來構(gòu)成，所以集電配線阻擋入射光進(jìn)入多孔電極。結(jié)果，多孔電極光入射面的數(shù)值孔徑減少，進(jìn)入多孔電極的入射光不能有效利用。這實(shí)際上降低了染料增感型太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
因此，期望提供這樣ー種光電轉(zhuǎn)換器件(例如染料增感型太陽能電池)以及該光電轉(zhuǎn)換器件的制造方法，其中當(dāng)通過光照射產(chǎn)生的電被提取到外部時(shí)電阻損耗低并且光入射面的數(shù)值孔徑高，所以入射光可以被有效利用，并且除此之外可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換效率。還期望提供ー種高性能電子設(shè)備，其中使用了上述優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換器件。根據(jù)本文公開技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種光電轉(zhuǎn)換器件，其包含設(shè)置在基板上的多孔電極和對(duì)電極、設(shè)置在多孔電極和對(duì)電極之間的電解質(zhì)層、設(shè)置在其上設(shè)有多孔電極的基板面上的集電配線、以及設(shè)置在基板的光入射面上的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)。根據(jù)本文所公開技術(shù)的另ー個(gè)實(shí)施方式，提供了ー種光電轉(zhuǎn)換器件陣列，其包含多個(gè)通過集成配線使其集電配線相互連接從而集成化的光電轉(zhuǎn)換器件，其中至少ー個(gè) 光電轉(zhuǎn)換器件包括設(shè)置在基板上的多孔電極和對(duì)電極、設(shè)置在多孔電極和對(duì)電極之間的電解質(zhì)層、設(shè)置在其上設(shè)有多孔電極的基板面上的集電配線、設(shè)置在基板的光入射面上的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)、以及設(shè)置在集成配線的光入射面上的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)。根據(jù)本文所公開技術(shù)的另ー個(gè)實(shí)施方式，提供了一種用于制造光電轉(zhuǎn)換器件的方法，其包括將在基板的光入射面上設(shè)置光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，在與基板的光入射面相反的面上形成集電配線，進(jìn)一歩通過層疊在集電配線上形成多孔電極，并形成其中電解質(zhì)層被填充到多孔電極和對(duì)電極之間的結(jié)構(gòu)體。根據(jù)本文所公開技術(shù)的另ー個(gè)實(shí)施方式，提供了ー種包含至少ー個(gè)如下的光電轉(zhuǎn)換器件的電子設(shè)備，所述光電轉(zhuǎn)換器件包括設(shè)置在基板上的多孔電極和對(duì)電極、設(shè)置在多孔電極和對(duì)電極之間的電解質(zhì)層、設(shè)置在其上設(shè)有多孔電極的基板面上的集電配線、設(shè)置在基板的光入射面上的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)。在本文所公開的技術(shù)中，“基板”基本上可以是任何基板，只要其上可以配置部件并且至少一部分基板能使光透過?；逋ǔＪ峭该鞯幕?，并且由透明材料、特別是平面形狀的透明材料制成，從而使光很容易地透過。優(yōu)選地，使基板成形為能將光導(dǎo)入多孔電極。然而，基板的材料和形狀并不限于上述那些。換句話說，基板可以由半透明材料、不透明材料、或半透明材料或不透明材料與透明材料的組合材料構(gòu)成，或者基板可以由具有曲面的形狀或平面與曲面的組合形狀構(gòu)成。在本文所公開的技術(shù)中，術(shù)語“光導(dǎo)結(jié)構(gòu)”可以是這樣的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其為至少部分由透明材料構(gòu)成的光路改變?cè)辉O(shè)置在光電轉(zhuǎn)換器件的基板的光入射側(cè)的面上或設(shè)置在基板的光入射側(cè)的上方。光導(dǎo)結(jié)構(gòu)也可以是下述這樣的光路改變?cè)?，其中基板本身是加工過的，所以透明基板本身便構(gòu)成光導(dǎo)結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，要特別設(shè)置光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，從而使其由透明材料形成，以便光能很容易地透過并使入射到光電轉(zhuǎn)換器件的光折射或反射，從而消除集電配線對(duì)光導(dǎo)通路的阻擋，從而將光導(dǎo)入多孔電極。然而，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)并不限于此，其可以由半透明材料形成。關(guān)于光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的材料，基本上可以使用任何材料，只要其能使光透過。然而，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)由能使光容易透過的材料構(gòu)成。同時(shí)，關(guān)于光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的形狀，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)被成形為能使入射到光電轉(zhuǎn)換器件的光折射或反射，從而達(dá)到多孔電極，同時(shí)防止光導(dǎo)通路被集成配線阻擋，因而將光導(dǎo)入多孔電極。優(yōu)選地，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)由材料制成并成形后，在可見射線范圍中的透射率特別高并且防止光導(dǎo)通路被集電配線阻擋，因此允許光被傳入多孔電極。通常，棱鏡、透鏡等都是可用的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)。然而，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)并不限于此。此外，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以通過使用固體或使用液體來形成。特別地，如果使用液體形成光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，也可以使用作為利用電潤(rùn)濕或電毛細(xì)管效應(yīng)的光學(xué)器件的液體透鏡。作為光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的具體形狀，可包括凸形、凹形、或所述凸形與凹形組合的三維形狀。特別地，柱形、錐形、雙錐形、錐臺(tái)形、多面體形、球形和局部球形都是可用的。特別地，如果光導(dǎo)結(jié)構(gòu)為柱形，那么其優(yōu)選具有凸底面的凸面柱形或者為具有凹底面的凹面柱形。作為底面的形狀，可以選擇下列中的一個(gè)或兩個(gè)或更多個(gè)的組合多角形、圓形、橢圓形、局部圓形或局部缺失的圓形、局部橢圓形等。然而，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的形狀并不限于此。作為光導(dǎo)結(jié)構(gòu)用的具體材料，基本上可以使用任何材料，只要其能使光透過，并且具體地，優(yōu)選使用透明并因而使光能很好地透過且具有折射率的材料。特別地，透明的無機(jī)材料、透明的塑料和類似的材料都是可用的。作為透明的無機(jī)材料，例如石英玻璃、硼硅酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃和鈉玻璃都是可用的；作為透明的塑料，例如聚對(duì)苯ニ甲酸こニ醇酯 (PET)、聚萘ニ甲酸こニ醇酯(PEN)、聚對(duì)苯ニ甲酸丁ニ醇酯(PBT)、醋酸纖維素(AC)、四こ酰基纖維素(TAC)、聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、聚こ烯、聚丙烯、聚偏氟こ烯、溴化苯醚、芳族聚酰胺、聚酰亞胺、聚苯こ烯、多烯丙基化物(polyallylates)、聚砜和聚烯烴都是可用的。然而，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)用的材料并不限于上面指定的物質(zhì)。也可以使光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的一部分形成鏡片或半鏡面。此外，還可以在光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的表面上形成多層膜或納米尺寸的結(jié)構(gòu)，來充當(dāng)抗反射層。光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的尺寸并未特別限制，但是可以考慮光的透射率、集電配線的尺寸等適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)并選擇。光導(dǎo)結(jié)構(gòu)以與光電轉(zhuǎn)換器件內(nèi)的集電配線的安裝形式相對(duì)應(yīng)地設(shè)置，通常沿著設(shè)置在相對(duì)于基板的對(duì)面的集電配線，從而使入射光的光導(dǎo)通路可以不被集電配線阻擋。然而，同樣可以通過拼貼等方式使光電轉(zhuǎn)換器件聚集而構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換器件陣列，可以以相對(duì)于光導(dǎo)通路(所述光導(dǎo)通路被使多根集電配線相互連接的集成配線阻擋)的安裝形式成對(duì)應(yīng)關(guān)系類似地安裝光導(dǎo)結(jié)構(gòu)。然而，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的安裝并不限于此。光電轉(zhuǎn)換器件最典型地是構(gòu)成太陽能電池。然而，光電轉(zhuǎn)換器件可以作為太陽能電池之外的某些元件,例如可以作為光傳感器。所述電子設(shè)備基本上可以是任何ー種電子設(shè)備，可以為便攜式或固定式電子設(shè)備。電子設(shè)備的具體實(shí)例為移動(dòng)電話、移動(dòng)設(shè)備、自動(dòng)機(jī)械、個(gè)人計(jì)算機(jī)、車載儀器和各種家用電器等。在此情況下，光電轉(zhuǎn)換器件是例如用作上述電子設(shè)備的功率源的太陽能電池。在本文所公開的上述技術(shù)中，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)被設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換器件的基板的光入射面上，其中集電配線設(shè)置在基板的其上設(shè)有多孔電極的面上。因此，當(dāng)通過光照射在集電配線中產(chǎn)生的電子被提取到外部吋，電阻損耗可以被抑制。此外，因?yàn)楣廪D(zhuǎn)換器件使入射光折射或反射，所以可以防止光導(dǎo)通路被集電配線阻擋，因而允許光被傳入多孔電極。總而言之，通過本文公開的光電轉(zhuǎn)換器件，由于光能有效地傳入多孔電極而不會(huì)被簡(jiǎn)易構(gòu)成的集電配線阻擋，所以當(dāng)通過光照射產(chǎn)生的電被提取到外部時(shí)電阻損耗低。此外，光入射面的數(shù)值孔徑高，光可以被有效利用。除此之外，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，通過使用這種優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換器件，可以實(shí)現(xiàn)具有高性能的電子設(shè)備。通過下面的描述和所附的權(quán)利要求與附圖(其中類似的部件或元件用類似的參考符合表示)相結(jié)合，本發(fā)明的上述和其他特征及優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯。


圖I是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的截面圖；圖2和3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1-1的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)例的截面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1-2的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)例的截面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1-3的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)例的截面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1-4的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)例的截面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1-5的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)例的截面圖；圖8是描繪染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的電流-電壓特性的示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的修改形式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的截面圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1-6的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)例的截面圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1-7的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)例的截面圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的截面圖；圖13和14是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2-1的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)例的截面圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的修改方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的截面圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2-2的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)例的截面圖； 圖17是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2-3的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)例的截面圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的截面圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例3-1的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)例的截面圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的截面圖；圖21是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的截面圖；圖22k至22C是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例6_1的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)例的截面圖；圖23A至23D是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例6_2的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)例的截面圖；圖24A至24C是根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件陣列的截面圖；以及圖25和26是現(xiàn)有技術(shù)的染料增感型太陽能電池的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的截面圖。優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述圖25顯示了普通染料增感型太陽能電池100的結(jié)構(gòu)的主要部分的截面圖。參考圖25，在該染料增感型太陽能電池100中，F(xiàn)TO層的透明電極102被設(shè)置在透明基板101的ー個(gè)主表面上，由TiO2燒結(jié)體構(gòu)成的多孔電極103被設(shè)置在透明電極102上。ー種或多種光敏染料(未示出)被結(jié)合到多孔電極103上。另ー方面，透明導(dǎo)電層被設(shè)置在對(duì)向基板104的ー個(gè)主表面上，對(duì)電極105被設(shè)置在該透明導(dǎo)電層上。此外，由其中使用了 1-/13_的氧化/還原物質(zhì)作為氧化還原對(duì)的電解液制成的電解質(zhì)層107被填充到透明基板101上的多孔電極103和對(duì)向基板104上的對(duì)電極105之間，透明基板101和對(duì)向基板104的外周用密封劑(未示出)密封。 如果光被傳入多孔電極103，則染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件100作為其中透明電極102和對(duì)電極105分別充當(dāng)負(fù)極和正極的電池工作。具體地，當(dāng)結(jié)合到多孔電極103的光敏染料吸收穿過了透明基板101和透明電極102之后進(jìn)入多孔電極103的光子時(shí)，光敏染料中的電子受激從基態(tài)(HOMO)躍遷到激發(fā)態(tài)(LUMO)。由此激發(fā)的電子經(jīng)由光敏染料和多孔電極103之間的電耦合被吸引到形成多孔電極103的TiO2的導(dǎo)帶，并穿過該多孔電極103，到達(dá)透明電極102。另ー方面，失去其電子的光敏染料根據(jù)如下反應(yīng)從電解質(zhì)層7中的還原劑(例如D獲取電子，從而在電解質(zhì)層7中形成氧化劑，例如13_(12與1_的結(jié)合離子)2Γ — I2+2e_Ι2+Γ — I3'由此生成的氧化劑擴(kuò)散到達(dá)對(duì)電極105，然后通過上述反應(yīng)的逆反應(yīng)從對(duì)電極105獲取電子，從而被還原成初始狀態(tài)的還原劑If — Ι2+ΓI2+2e_ — 2Γ。從透明電極102送出到外部電路的電子在外部電路中做電功，然后返回到對(duì)電極105。以這種方式，光能被轉(zhuǎn)換成電能，而不在光敏染料和電解質(zhì)層107中留下任何變化。以這種方式，由于通過光敏作用產(chǎn)生的電子穿過多孔電極103到達(dá)透明電極102，隨后被送出到外部電路，所以為了提高染料增感型太陽能電池100的光電轉(zhuǎn)換效率，重要的是將電子產(chǎn)生的能量無損失地提取到外部。為了這個(gè)目的，重要的是盡可能地降低作為電子提取路徑的透明電極102的內(nèi)部電阻，從而抑制電阻損耗。然而，由于透明電極102顯示出顯著的光透射損失，為了最大化利用輸入透明基板101的光，重要的是形成非常薄的透明電極102。因此，事實(shí)上，透明電極102的電阻比較聞。如圖26所示，當(dāng)所產(chǎn)生的電子被吸引到外部時(shí)，為了抑制能量損失，在多孔電極103的光接收面上設(shè)置帶狀槽，并在透明電極102上形成具有高導(dǎo)電性的由銀(Ag)等制成且與帶狀槽相配合的集電配線108。由于集電配線108對(duì)構(gòu)成電解質(zhì)層107的電解液的耐化學(xué)性通常很低，所以提供了集電配線保護(hù)層109來保護(hù)集電配線108不受電解液的影響。因此，通過提供集電配線108，電子從多孔電極103穿過具有高導(dǎo)電性的集電配線108達(dá)到透明電極102，當(dāng)所產(chǎn)生的電子被吸引到外部時(shí)，能量損失降低。然而，由于集電配線108由遮光性材料(例如金屬)構(gòu)成并以占據(jù)固定面積的狀態(tài)設(shè)置在多孔電極103的光接收面的上部，如圖26所示，入射到透明電極102的光被集電配線108或集電配線保護(hù)層109的阻擋，不能到達(dá)多孔電極103。因此，多孔電極103上存在不能導(dǎo)致發(fā)電的區(qū)域。換句話說，光接收面上光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的面積減少。例如，假設(shè)，通常可以近似為校準(zhǔn)平行光的光垂直入射到透明基板101，多孔電極103的寬度設(shè)為5mm而集電配線108的寬度設(shè)為I. 5mm，除此之外，集電配線108重復(fù)設(shè)置在透明電極102上。如果假設(shè)，在其中沒有設(shè)置集電配線108的情況下光入射面的數(shù)值孔徑為100%，那么在上述情況下，隨后通過設(shè)置集電配線108，數(shù)值孔徑降至76.9%，數(shù)值孔徑的降低導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率降低，因此導(dǎo)致發(fā)電效率降低。因此，本發(fā)明的發(fā)明人提出，通過設(shè)置在透明基板101中、透明基板101上或透明基板101上方的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)來改變被集電配線108阻擋且不能導(dǎo)致發(fā)電的入射光的光導(dǎo)通 路，以避免入射光被集電配線108阻擋，從而將入射光導(dǎo)入作為發(fā)電區(qū)的多孔電極103，從而使光進(jìn)入光入射面時(shí)的數(shù)值孔徑理論上為100%。下面將描述用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方式。應(yīng)該注意，以如下次序進(jìn)行描述。I.第一實(shí)施方式(染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件及其制造方法)第一實(shí)施方式的修改(染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件及其制造方法)2.第二實(shí)施方式(染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件及其制造方法)第二實(shí)施方式的修改(染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件及其制造方法)3.第三實(shí)施方式(染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件及其制造方法)4.第四實(shí)施方式(染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件及其制造方法)5.第五實(shí)施方式(染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件及其制造方法)6.第六實(shí)施方式(染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件及其制造方法)7.第七實(shí)施方式(染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件陣列及其制造方法)〈I.第一實(shí)施方式>染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件圖I是根據(jù)第一實(shí)施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的主要部分的截面圖。參考圖I，在所示的染料增感型光電轉(zhuǎn)換元件10中，透明電極2被設(shè)置在透明基板I的ー個(gè)主表面上，其上設(shè)有集電配線保護(hù)層9的多根集電配線8相互間以預(yù)定的間隔關(guān)系設(shè)置在透明基板I的設(shè)有透明電極2的面上。多孔電極3被設(shè)置在透明基板I的設(shè)有集電配線8的表面上。ー種或多種光敏染料(未示出)被結(jié)合到多孔電極3上。此外，具有凸三維形狀的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)被設(shè)置在透明基板I的與設(shè)有集電配線8的那面相反的面上。同時(shí)，透明導(dǎo)電層被設(shè)置在對(duì)向基板4的ー個(gè)主表面上，對(duì)電極5被設(shè)置在該透明導(dǎo)電層上。由電解液制成的電解質(zhì)層7被填充到透明基板I上的多孔電極3和對(duì)向基板4上的對(duì)電極5之間，并且透明基板I和對(duì)向基板4的外周用密封劑(未示出)密封。作為多孔電極3，通常使用其中半導(dǎo)體微粒被燒結(jié)的多孔半導(dǎo)體層。光敏染料吸附在半導(dǎo)體微粒的表面上。可用作半導(dǎo)體微粒的材料的半導(dǎo)體為以硅為代表的單質(zhì)半導(dǎo)體、化合物半導(dǎo)體和具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體等。這些半導(dǎo)體優(yōu)選是η型半導(dǎo)體，其中，導(dǎo)帶電子在光激發(fā)下起到載流子的作用，從而產(chǎn)生陽極電流。更具體地，使用例如下列半導(dǎo)體氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化鎢(WO3)、氧化鈮(Nb2O5)、鈦酸鍶(SrTiO3)和氧化錫(SnO2)。在上述這些半導(dǎo)體中，優(yōu)選使用TiO2，尤其是銳鈦礦型Ti02。然而，半導(dǎo)體的種類并不限于此，如果需要時(shí)，兩種或更多種上述的半導(dǎo)體也可以混合或復(fù)合使用。此外，半導(dǎo)體微粒的形式可以是粒狀形式、管狀形式、棒狀形式等中的任何ー種。盡管半導(dǎo)體微粒的粒徑?jīng)]有特別限制，然而，初級(jí)顆粒的粒徑優(yōu)選為I至200nm，更具體地其粒徑為5至lOOnm。半導(dǎo)體微粒也可以與尺寸比該半導(dǎo)體微粒大的顆?；旌?，從而使入射光被混合顆粒散射，從而改善量子收率。在這種情況下，與之混合的顆粒的平均粒徑優(yōu)選為20至500nm，然而，其并不限于此。為了使多孔電極3盡可能地結(jié)合更多的光敏染料，多孔電極3優(yōu)選具有大的凈表面積，所述凈表面積包括在由半導(dǎo)體微粒制成的多孔半導(dǎo)體層內(nèi)面向孔洞的微粒表面的面積。因此，在透明基板I上形成的多孔電極3的凈表面積優(yōu)選是多孔電極3的外表面積(投 影面積)的至少10倍或更大，更優(yōu)選至少100倍或更大。盡管該比值并沒有上限，但通常該比值為約1000倍。通常，當(dāng)多孔電極3的厚度増大并且單位投影面積中所含的半導(dǎo)體微粒的數(shù)量增加時(shí)，凈表面積増大，并且單位投影面積可以保持的光敏染料的量也増大，從而使光吸收率増加。另ー方面，如果多孔電極3的厚度増大，那么在電子在到達(dá)集電配線8或透明電極2之前從光敏染料遷移到多孔電極3要擴(kuò)散的距離増大。從而，由于在多孔電極3中電荷重組而引起的電子損失也増大。因此，對(duì)于多孔電極3的厚度來說，存在優(yōu)選范圍，該厚度通常為O. I至100 μ m,更優(yōu)選為I至50 μ m，最優(yōu)選為3至30 μ m。作為構(gòu)成電解質(zhì)層7的電解液，可用的是含有氧化還原體系或還原氧化對(duì)的溶液。作為氧化還原體系，可以使用碘(I2)和金屬碘鹽或有機(jī)碘鹽的組合、溴(Br2)和金屬溴鹽或有機(jī)溴鹽的組合等。構(gòu)成金屬鹽的陽離子可以為例如鋰(Li+)、鈉(Na+)、鉀(K+)、銫(Cs+)、鎂(Mg2+)或鈣(Ca2+)。同時(shí)，作為構(gòu)成有機(jī)鹽的陽離子，可以使用季銨離子，諸如四烷基銨離子、吡啶鎗顆?；蜻溥蜴j顆粒，所述離子可以單獨(dú)使用，或者可以兩種或更多種作為混合物使用。對(duì)于構(gòu)成電解質(zhì)層7的電解液來說，除了上面指定的離子之外，金屬絡(luò)合物(例如氰亞鐵酸鹽和氰鐵酸鹽的組合或ニ茂鐵與ニ茂鐵鎗離子的組合)、硫化物(例如多硫化納)、燒基硫醇和燒基_■硫化物的組合、紫精染料以及氧醒和醒的組合等都可以使用。作為構(gòu)成電解質(zhì)層7的電解質(zhì)，特別是在所述物質(zhì)中，優(yōu)選使用碘(I2)與碘化鋰(LiI)、碘化鈉(NaI)或諸如碘化咪唑鐵的季銨化合物組合來構(gòu)成電解質(zhì)。優(yōu)選地。電解質(zhì)鹽的濃度相對(duì)于溶劑為0.05M-10M，并且更優(yōu)選為O. 2M-3M。碘(I2)或溴(Br2)的濃度優(yōu)選為 O. 0005M-1M,并且更優(yōu)選為 O. 00IM-0. 5M。透明基板I并未特別限定，只要所用材料及形狀允許光線容易穿過即可，可以使用各種基板材料。然而，特別優(yōu)選使用對(duì)可見光具有高透射率的基板材料。此外，透明基板I是由對(duì)易于侵入染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的水或氣體具有高阻擋性且具有優(yōu)異的耐溶劑性和耐候性的材料制成。更具體地，用作透明基板I的材料為透明的無機(jī)材料，諸如石英和玻璃；以及透明的塑料，諸如聚對(duì)苯ニ甲酸こニ醇酯、聚萘ニ甲酸こニ醇酯、聚碳酸酷、聚苯こ烯、聚こ烯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚偏氟こ烯、醋酸纖維素、溴化苯醚、芳族聚酰胺、聚酰亞胺、聚苯こ烯、多烯丙基化合物(polyallylates)、聚砜和聚烯烴。透明基板I的厚度并未特別限定，可以根據(jù)透光率和在光電轉(zhuǎn)換器件內(nèi)外部之間的阻隔性能來對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)選擇。此外，透明基板I的厚度優(yōu)選為O.更優(yōu)選為O.最優(yōu)選為
O. 5mm-1. 5mm。然而,透明基板I的厚度并不限于這些值。設(shè)置在透明基板I主表面上的透明電極2優(yōu)選具有較低的薄層電阻。具體地，透明電極2的薄層電阻優(yōu)選低于500 Ω/ □，更優(yōu)選其薄層電阻低于100 Ω / ロ。作為形成透明電極2應(yīng)用的材料，可以使用已知的材料并根據(jù)需要適當(dāng)選擇。具體地，用于形成透明電極2的材料可以為銦錫復(fù)合氧化物(ITO)、氟摻雜的錫氧化物(IV) SnO2(FTO),錫氧化物(IV)SnO2、鋅氧化物(II)ZnO以及銦鋅復(fù)合氧化物(IZO)等。然而，用于形成透明電極2的材料并不限于上述材料，其中的兩種或更多種可以組合使用。各集電配線8優(yōu)選為柱形，并且底面形狀可以是下列中的ー種或其組合三角形、矩形、梯形、多邊形、圓形、橢圓形或任意形狀的一部分。集電配線8中底面的形狀和面積可以是固定的或不同的。此外，盡管各集電配線可以沿其底面或其橫截面的法線方向延伸，但也可以沿任意角度延伸以形成彎曲的柱形。然而，集電配線8并不限于上述那些結(jié)構(gòu)，其可 以具有覆蓋至少一部分透明基板I或透明電極2的平面形狀或曲面形狀。各集電配線8基本上可以任意安裝形式安裝，只要其與多孔電極3接觸。通常，各集電配線8以下列方式設(shè)置至少使其一個(gè)面與透明基板I或透明電極2的至少一部分接觸，并且使其除了與透明基板I或透明電極2接觸的面之外的其他面與多孔電極3接觸。例如，如果設(shè)置在透明基板I或透明電極2上的集電配線8是柱體，其以這樣的形式設(shè)置，使柱體的一個(gè)側(cè)面或柱體一個(gè)側(cè)面的至少部分與透明基板I或透明電極2接觸。集電配線8通常以下列安裝形式設(shè)置，其以帶狀形式、線性形式、曲線形式等形式中的一種或多種的組合平行安裝在透明基板I的ー側(cè)，并與設(shè)置在多孔電極3上的槽相匹配。然而，集電配線8的安裝形式不限于此。此外，如果集電配線8被成形為電極，那么使用集電配線8作為負(fù)極(優(yōu)選地通過使所述集電配線8相互連接而不在染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10上設(shè)置透明電極2)吋，電子可以被吸引到染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的外部。在這種情況下，盡管集電配線8被設(shè)置為與其上設(shè)有多孔電極3的透明基板I的表面上的多孔電極3相接觸，但集電配線8的安裝并不限于此，集電配線8或者可以設(shè)置在多孔電極3內(nèi)。特別地，如果集電配線是柱體并且底面形狀為矩形，那它們的安裝形式優(yōu)選為相互間以預(yù)定間隔的關(guān)系以帯狀形式或線性形式設(shè)置。集電配線8的具體尺寸為在底面縱向(該方向被定義為集電配線8的寬度方向)延伸的面的長(zhǎng)度優(yōu)選在O. 01-5mm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在O. 05-lmm的范圍內(nèi)。此外，在底面?zhèn)认?該方向被定義為集電配線8的厚度方向)延伸的面的長(zhǎng)度優(yōu)選在1-30 μ m的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在5-10 μ m的范圍內(nèi)。在這種情況下，各集電配線8以下列方式設(shè)置其與底面寬度方向的邊相對(duì)應(yīng)的側(cè)面與透明基板I或透明電極2接觸。此外，例如，如果底面為梯形，那么底面的邊與透明基板I或透明電極2接觸處的截面形狀的高度優(yōu)選在1-30 μ m的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在5-10 μ m的范圍內(nèi)。此外，例如，如果截面形狀為三角形，那么截面形狀的邊與透明基板I或透明電極2接觸處截面形狀的高度優(yōu)選在1-30 μ m的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在5-10 μ m的范圍內(nèi)。此外，在上述集電配線的具體實(shí)例中，底面延伸方向上集電配線的長(zhǎng)度(即，集電配線的縱深方向)應(yīng)基于透明基板I的形狀、透明電極2的形狀、集電配線8的配置等適當(dāng)?shù)卮_定。然而，長(zhǎng)度的確定不僅基于這些。例如，如果集電配線8為平面形狀(例如片狀)，并且其能有效地采用如下的結(jié)構(gòu)在集電配線8上設(shè)置空腔從而允許入射光透過，例如將集電配線8配置成犬牙交錯(cuò)狀(houndstooth-like)同時(shí)在各集電配線8的面上設(shè)置多個(gè)空腔。集電配線8的寬度、厚度和深度長(zhǎng)度可以優(yōu)選在上述范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)卮_定。應(yīng)當(dāng)注意，在其中各透明基板I、透明電極2和光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11都是直柱體的情況下，集電配線8的寬度方向、厚度方向和縱深方向是它們共有的，并且在下文分別被稱為“寬度方向”、“厚度方向”和“縱深方向”。構(gòu)成集電配線8的材料從具有高導(dǎo)電性的材料中適當(dāng)?shù)剡x擇，特別是使用金屬材料、碳材料、導(dǎo)電聚合物材料等。金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鐵(Fe)、鉬(Pt)、鋁(Al)等可用作金屬材料。然而，集電配線8用的材料并不限于此。由于與多孔電極3接觸的集電配線8的面通常與構(gòu)成電解質(zhì)層7的電解液等接觸，如果耐電解液性低或耐溶劑性低的材料被選作集電配線8用的材料，那么可以在集電配線8的上述面上設(shè)置用于保護(hù)集電配線8免受電解液等影響的集電配線保護(hù)層9。所形成的集電配線保護(hù)層9通常覆蓋集電配線的整個(gè)表面或與多孔電極3接觸的那些面。然而，集電配線保護(hù)層9的形式不限于此。集電配線保護(hù)層9所用的材料從具有優(yōu)異的耐電解液性和耐溶劑性的材料中適當(dāng)?shù)剡x擇。具體地，可以使用金屬氧化物材料或金屬材料。作為金屬氧化物材料，可以使用氧化招(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化鶴(WO3)、氧化銀(Nb2O5)、鈦酸銀(SrTiO3)和氧化錫(SnO2)等。同樣，作為金屬材料，可以使用例如鈦(Ti)、鎳(Ni)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鎢(W)、不銹鋼(SUS)、銦-錫復(fù)合氧化物(ITO)等。然而，集電配線保護(hù)層9用的材料不限于上面所指定的那些。各光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11基本上可以是任意結(jié)構(gòu)，只要其具有凸三維形狀并且能使光透過。從上面所列的材料中適當(dāng)?shù)剡x擇材料構(gòu)成光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11，并且其形狀為具有關(guān)于直線對(duì)稱(即線對(duì)稱)形狀的底面的柱體。然而，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的形狀并不限于此，也可以是不對(duì)稱形狀或可以是錐體或多面體。此外，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11被設(shè)置在透明基板I的光入射側(cè)的面上，優(yōu)選地沿著設(shè)置在透明基板I上與光入射側(cè)的面相反的面上的集電配線8設(shè)置。如果各光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11都是柱體并且具有形狀相對(duì)于直線呈對(duì)稱的底面，那么最優(yōu)選其以下列方式設(shè)置集電配線8的底面在寬度方向上的中心軸和光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的底面在寬度方向上的中心軸位于在同一直線上。然而，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的安裝并不限于此。此外，透明基板I可以被加工以在透明基板I上提供凸面或凹面，從而使透明基板I本身充當(dāng)光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11。特別地，如果凸部或凹部的垂直斷面具有關(guān)于直線對(duì)稱的形狀，該透明基板I優(yōu)選地以下列方式設(shè)置各集電配線8的底面在寬度方向上的中心軸和各凸部或凹部的對(duì)稱軸位于在同一直線上。此外，除了上述之外，根據(jù)光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的安裝位置、透明基板I的構(gòu)成、集電配線的形狀等適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)并選擇光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的形狀。特別地，選擇可以避免入射到光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的光的光導(dǎo)通路被集電配線8阻擋且使光可以最有效地導(dǎo)入多孔電極的形狀。特別地，優(yōu)選使集電配線8的寬度等于光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的寬度。光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的尺寸為，如果它們是柱形棱鏡，優(yōu)選底面寬度為O. l_5mm，底面厚度為O. 深度為10-500mm,更優(yōu)選底面寬度為O. 1-0. 8mm,底面厚度為O. l_lmm，深度為 100_500mm。最優(yōu)選，底面寬度為O. 1-0. 4mm,底面厚度為O. 1-0. 5mm,深度為200-400mm。另ー方面，如果設(shè)置在透明基板I上的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11設(shè)有凸面，優(yōu)選凸部的寬度為O. l-5mm,凸部的深度為O. l-5mm,縱深為10-500mm,更優(yōu)選，凸部的寬度為O. 1-0. 8mm,凸部的深度為O. 1-0. 5mm,縱深為100_500mm。最優(yōu)選，凸部的寬度為O. 1-0. 4mm,凸部的深度為O. 1-0. 4mm，縱深為200-400mm。然而，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的形狀和尺寸并不限于上面所列的形狀和尺寸。還可以在透明基板I或光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的光入射側(cè)的面上設(shè)置抗反射層20，所述抗反射層20是由至少ー個(gè)層形成的多層膜或是納米尺寸的結(jié)構(gòu)。如果抗反射層20是多層膜，盡管設(shè)在透明基板I和光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11上的抗反射層20優(yōu)選分別最優(yōu)化設(shè)計(jì)，但抗反射層20不限于此。另ー方面，如果抗反射層20是由納米尺寸的結(jié)構(gòu)(例如蛾眼結(jié)構(gòu))形成，那么設(shè)置在透明基板I和光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11上的抗反射層20可以通過使用相同結(jié)構(gòu)的納米尺寸結(jié)構(gòu)來構(gòu)成而不用分別最優(yōu)化設(shè)計(jì)，因?yàn)樵瓌t上蛾眼結(jié)構(gòu)顯示出低的入射角依賴性。然而，抗反射層20并不限于此。本文描述了其中光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11被配置成特別的凸形(棱鏡)的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的設(shè)計(jì)實(shí)例。
光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11被設(shè)置在透明基板I的入射光側(cè)且與集電配線8相對(duì)于透明基板I相反的的面上，可以下列方式設(shè)計(jì)。此外，在這種情況下，盡管假設(shè)入射光是從與透明基板I垂直的方向入射，但進(jìn)入光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的入射光并不限于此，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11同樣可以針對(duì)來自斜向的入射光類似地設(shè)計(jì)。 如果集電配線8的寬度和厚度分別用L1和L2表示，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的寬度和厚度分另Ij用L3和L4表示，透明基板I的厚度用L5表示，空氣的折射率用na表示，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的折光率用np表示，當(dāng)光從空氣入射到光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11時(shí)界面處的入射角用Q1表示，出射角用θ2表示，那么根據(jù)斯涅耳定律(Snell’ s law)滿足下面的表達(dá)式nasin Θ l = npsin Θ 2 (I)此外，如果透明基板I的折射率用ng表示，當(dāng)光從光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11入射到透明基板I時(shí)界面處的入射角和出射角分別用φ 和φ2表示，那么根據(jù)斯涅耳定律(Snell’s law)滿足下面的表達(dá)式npsin Φ i = ngsin Φ 2 (2)其中，(J)1 = Θ r Θ 2(3)其中，在光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11被設(shè)置在透明基板I上的情況下，從光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11在寬度方向的輸入端入射的光被導(dǎo)入且經(jīng)過光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11時(shí)，如果沿光通路的距離的寬度方向分量用Lp表示，當(dāng)光被導(dǎo)入且經(jīng)過透明基板I時(shí)，沿光通路的距離的寬度方向分量用Lg表示，那么為了避免集電配線8阻擋光導(dǎo)通路，需要滿足下列表達(dá)式
tom] L1——1~—< L廣 Lg(4)
ム 此外，如果考慮平行光入射到光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的頂部，由于它們變成反轉(zhuǎn)輻射的光，所以更大量的入射光沿著繞過集電配線8的光通路經(jīng)過。然而，如果光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的厚度L4變得過大，那么光被光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11內(nèi)的垂直面反射，不能有效地導(dǎo)入多孔電極3。為了避免這種情況，當(dāng)光經(jīng)過光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11時(shí)，沿光通路的距離的寬度方向分量Lp’必須滿足下面的表達(dá)式
Lp'= L4 Ian((^)1) <(5)
ム在本實(shí)施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10中，適當(dāng)?shù)卮_定集電配線8的寬度L1和厚度L2、光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的寬度L3和厚度L4、透明基板I的厚度L5、光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的折射率np、透明基板I的折射率ng、光入射到光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11時(shí)界面處的入射角Θ i以及光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的安裝位置，從而滿足上面給出的表達(dá)式(4)和(5)。然而，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的設(shè)計(jì)方法不限于此。要結(jié)合到多孔電極3上的光敏染料并不特別限定，只要其具有敏化作用即可，優(yōu)選使用具有用于吸附在多孔電極3的表面上的酸官能團(tuán)的光敏染料。通常，光敏染料優(yōu)選具有羧基、磷酸基等，特別優(yōu)選的是具有羧基的光敏染料。作為光敏染料的具體實(shí)例，可以使用咕噸類染料，如羅丹明B、玫瑰紅、曙紅和赤蘚紅；菁類染料，如份菁、醌菁和隱菁；堿性染料，如酚藏花紅、卡普里藍(lán)、硫菌素(thiocine)和亞甲基藍(lán)；卟啉類化合物，如葉綠素、ロ卜啉鋅和卟啉鎂。作為其他光敏染料的實(shí)例，可以使用偶氮染料、酞菁化合物、香豆素類化合 物、卩比唳配合物、蒽醌類染料和多環(huán)醌類染料。在這些中，具有至少ー種選自Ru、0s、Ir、Pt、Co、Fe和Cu的金屬并且其配體包括吡啶環(huán)或咪唑環(huán)的絡(luò)合物染料由于其量子收率高而是優(yōu)選的。特別地，具有順式-雙(異硫氰酸根合)-N，N-雙(2，2’ -聯(lián)吡啶基-4，4’ - ニ羧酸)釕(II)或三(異硫氰酸根合)-釕(II)-(2，2’ 6’，2”-三聯(lián)吡啶基-4，4’，4”-三羧酸)的基本骨架的染料分子由于它們的寬吸收波長(zhǎng)范圍而是優(yōu)選的。然而，光敏染料并不局限于此。盡管通常使用上述物質(zhì)中的一種作為光敏染料，但是兩種或更多種物質(zhì)也可以混合使用。在兩種或更多種上述光敏染料混合使用時(shí)，光敏染料優(yōu)選具有引起MLCT (金屬到配體電荷轉(zhuǎn)移)性質(zhì)的無機(jī)絡(luò)合染料和保持在多孔電極3上并且具有分子內(nèi)CT(電荷轉(zhuǎn)移)性質(zhì)的有機(jī)分子染料。在這種情況下，無機(jī)絡(luò)合染料和有機(jī)分子染料分別以不同的構(gòu)型吸附在多孔電極3上。無機(jī)絡(luò)合染料優(yōu)選具有羧基或膦酰基作為用于結(jié)合到多孔電極3上的官能團(tuán)。有機(jī)分子染料優(yōu)選具有在同一碳原子上的羧基或膦?；颓杌?、氨基、硫醇基或硫酮基(thione group)作為用于結(jié)合到多孔電極3的官能團(tuán)。無機(jī)絡(luò)合染料例如為多吡啶絡(luò)合物，而有機(jī)分子染料例如為具有電子供應(yīng)基團(tuán)和電子接受基團(tuán)且具有分子內(nèi)CT性質(zhì)的芳族多環(huán)共軛分子。盡管用于將光敏染料吸附到多孔電極3上的方法并未限定，可以將任何光敏染料溶解在溶劑諸如醇類、腈類、硝基甲烷、鹵代烴類、醚類、ニ甲基亞砜、酰胺類、N-甲基吡咯烷酮、1，3_ ニ甲基咪唑啉酮、3-甲基噁唑啉酮、酯類、碳酸酯類、酮類、烴類和水中；然后將多孔電極3浸沒在該溶液中，或者將含有光敏染料的溶液涂覆在多孔電極3上。此外，可以添加脫氧膽酸等，以減少光敏染料分子間的締合。如果需要，還可以附加地使用UV吸收劑。使光敏染料吸附到多孔電極3上之后，可以用胺對(duì)多孔電極3的表面進(jìn)行處理，從而促進(jìn)去除過量吸附的光敏染料。其中胺的實(shí)例為4-叔丁基吡啶、聚こ烯基吡啶等。當(dāng)其為液體形式時(shí)可以原樣使用，或者，可以溶解在有機(jī)溶劑中之后一起使用。盡管對(duì)電極5可以使用任何材料構(gòu)成，只要其為導(dǎo)電物質(zhì)，然而如果面對(duì)電解質(zhì)層7的ー側(cè)由絕緣材料制成，也可以使用在絕緣材料上的導(dǎo)電層。優(yōu)選使用電化學(xué)穩(wěn)定的材料作為對(duì)電極5的材料，特別地，期望使用鉬、金、碳、導(dǎo)電聚合物等。此外，為了改善對(duì)電極5中的氧化還原反應(yīng)的催化作用，在與電解質(zhì)層7接觸的對(duì)電極5的表面上形成微細(xì)結(jié)構(gòu)，以增大凈表面積。例如，對(duì)電極5的表面優(yōu)選這樣形成,如果對(duì)電極5由鉬制成，則鉬為鉬黑狀態(tài)；如果對(duì)電極5由碳制成，則碳為多孔碳的狀態(tài)。鉬黑可以通過鉬的陽極氧化涂布法、氯鉬酸處理等方法形成。同時(shí)，多孔碳可以通過例如燒結(jié)碳微粒或燃燒有機(jī)聚合物來形成。 盡管對(duì)電極5在透明導(dǎo)電層上形成，而透明導(dǎo)電層在對(duì)向基板4的ー個(gè)主表面上形成，然而，對(duì)電極5的形成并不限于此。作為對(duì)向基板4用的材料，可以使用不透明的玻璃、塑料、陶瓷、金屬材料等，也可以使用諸如透明玻璃、塑料等透明材料。作為透明導(dǎo)電層，可以使用與透明電極2類似的導(dǎo)電層。作為密封介質(zhì)用的材料，使用具有耐光性、絕緣性、防濕性等的材料?？捎玫拿芊饨橘|(zhì)的實(shí)例為環(huán)氧樹脂、紫外線固化樹脂、丙烯酸樹脂、聚異戊ニ烯樹脂、EVA(こ烯こ酸こ烯酯)、離聚物樹脂、陶瓷、各種熱熔融的膜等。此外，注入電解液吋，需要ー個(gè)注入ロ。然而，注入ロ的位置并未特別限制，只要該 ロ未設(shè)置在多孔電極3上或在與多孔電極3相對(duì)的對(duì)電極5的表面上。此外，電解液填充的方式?jīng)]有特別限制，然而，優(yōu)選使用下列方法在降低的壓カ下將電解液填充到外周預(yù)先被密封而溶液注入ロ處于打開狀態(tài)的光電轉(zhuǎn)換器件中。在這種情況下，通過將幾滴溶液滴入注入ロ，從而使液體通過毛細(xì)管作用填充的方法很簡(jiǎn)便。此外，根據(jù)需要，液體的注入操作也可以在減壓或加熱狀態(tài)下進(jìn)行。溶液完全注入之后，除去留在注入ロ的溶液并密封該注入ロ。盡管密封的方法也未特別限制，然而，如果需要，可以通過將玻璃板或塑料基板與密封劑粘附來進(jìn)行密封。此外，可以使用如下方法進(jìn)行密封將電解液滴在基板上，然后在減壓條件下粘附玻璃板或塑料基板，如在液晶面板的液晶滴下注入(0DF，一次滴加填充)步驟ー樣進(jìn)行密封。根據(jù)需要，密封之后可以進(jìn)行加熱或加壓操作以確保電解液完全浸透多孔電極3。染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的制造方法現(xiàn)在描述染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的制造方法。首先，將玻璃材料加工成形為期望的凸三維形狀，從而形成光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11。對(duì)于光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的形成來說，可以適當(dāng)?shù)剡x擇使用已知技木。例如，可以使用澆鑄成形、切割成形、模壓成形和注射成形。盡管光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11優(yōu)選通過透明或光固化樹脂分配的流動(dòng)法或納米壓印法形成，但光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的形成方法不限于此。隨后，將玻璃板切成期望的尺寸以得到透明基板I。隨后，將光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11連接到透明基板I的ー個(gè)主表面上。作為連接方法，可以選擇使用已知方法中適合的方法。例如，可以使用粘附、熔合和光學(xué)焊接，但光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的連接方法不限于此。光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的連接可以在后面的步驟或在染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10完成之后進(jìn)行，除非連接需要特殊的環(huán)境(例如高溫或高壓)。還可以，作為上述步驟的替代，通過將透明基板I加工成凸三維形狀來形成光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11。如果透明基板I被加工形成光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11，加工方法是從已知的方法中適當(dāng)選擇，例如可以使用切割成形或模壓成形。然而，透明基板I的加工方法不限于此。隨后，在透明基板I上與設(shè)置光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11相反的面上通過濺射等形成透明電極2。在集電配線8相互連接形成電極的情況下，所述步驟可省略。隨后，將鋁(Al)以期望的圖案真空蒸鍍到透明基板I或透明電極2上以形成集電配線8。此外，通過熱處理、電處理或化學(xué)處理來氧化集電配線8的表面，從而形成集電配線保護(hù)層9。隨后，將多孔電極3形成在透明基板I的設(shè)有集電配線8的面上。盡管用于形成多孔電極3的方法并不具體限定，但是，考慮到物理性質(zhì)、方便性、制造成本等因素，優(yōu)選使用濕法成膜方法。濕法成膜方法是這樣的方法，其中，將半導(dǎo)體微粒的粉末或溶膠均勻地分散在溶劑諸如水中，從而制成膏狀分散體溶液，然后將該分散體溶液涂布或印刷到透明基板I或透明電極2上。分散體溶液的涂布方法或印刷方法并不具體限定，可以使用已知方法。具體地，作為涂布方法，可以使用例如浸涂法、噴涂法、線棒法、旋涂法、輥涂法、刮涂法或凹板涂覆法。同時(shí)，作為印刷法，可以使用凸版印刷法、平版印刷法、照相凹板印刷法(gravureprinting)、凹版印刷法(intaglio printing)、橡膠板印刷法或絲網(wǎng)印刷法。如果銳鈦礦型TiO2被用作半導(dǎo)體微粒材料，所用的銳鈦礦型TiO2可以是粉末形式、溶膠形式或漿料形式的商品，或者，可以使用通過已知方法形成的具有 給定粒徑的銳鈦礦型TiO2，例如通過水解氧化鈦醇鹽的方法。使用市售粉末產(chǎn)品時(shí)，優(yōu)選消除顆粒的二次團(tuán)聚；在制備膏狀分散體溶液時(shí)，優(yōu)選使用研缽、球磨機(jī)等來碾碎顆粒。同時(shí)，為了防止已消除二次團(tuán)聚的顆粒再次團(tuán)聚，可以添加こ酰丙酮、鹽酸、硝酸、表面活性劑或螯合劑等至膏狀分散體溶液。此外，為了增加膏狀分散體溶液的粘度，還可以向膏狀分散體溶液中添加多種增稠劑，例如高分子聚合物(包括聚環(huán)氧こ烷和聚こ烯醇)或纖維素基增稠劑。在將半導(dǎo)體微粒涂布或印刷到透明基板I或透明電極2之后，優(yōu)選使多孔電極3的半導(dǎo)體微粒相互電連接。此外，優(yōu)選對(duì)多孔電極3進(jìn)行燒結(jié)，從而改善多孔電極3的機(jī)械強(qiáng)度，并且改善多孔電極3對(duì)透明基板I或透明電極2的粘附性。盡管對(duì)燒結(jié)溫度的范圍并無特別限定，然而，在多孔電極3形成在透明電極2上的情況下，如果溫度過高，則透明電極2的電阻増大，還可能導(dǎo)致透明電極2熔融。因此，溫度范圍通常優(yōu)選為40至700°C，更優(yōu)選為40至650°C。此外，對(duì)燒結(jié)時(shí)間也無特別限定，燒結(jié)時(shí)間通常為約10分鐘至10小時(shí)。燒結(jié)之后，可以進(jìn)行浸潰處理，例如用四氯化鈦的水性溶液或直徑為IOnm或更小的氧化鈦超細(xì)顆粒的溶膠中，以增加半導(dǎo)體微粒的表面積或提高半導(dǎo)體微粒間的縮頸(necking)。在形成透明電極2的情況下,如果塑料基板被用作支撐透明電極2的透明基板1，可以通過使用含有粘結(jié)劑的膏狀分散體溶液在透明電極2上形成多孔電極3的膜，并且通過熱壓將多孔電極3層壓到透明電極2上。隨后，通過下列方法使光敏染料結(jié)合到多孔電極3上將其上形成了多孔電極3的透明基板I浸沒在含有溶解在給定溶劑的光敏染料的溶液中。另ー方面，透明導(dǎo)電層和對(duì)電極5通過濺射等相繼形成在對(duì)向基板4上。隨后,透明基板I和對(duì)向基板4以下列方式布置其中多孔電極3和對(duì)電極5以1-100 μ m、優(yōu)選1_50 μ m的給定間距彼此相對(duì)設(shè)置。然后，在透明基板I和對(duì)向基板4的外周形成密封材料(未示出)，以產(chǎn)生要填充的電解質(zhì)層7的空間。隨后，電解液通過例如預(yù)先在透明基板I上形成的注入ロ(未示出)填充到該空間中，從而形成電解質(zhì)層7。之后合上所述注入ロ。在集電配線8相互連接來形成電極的情況下，集電配線8適合通過集成配線等相互連接。
按上述方法制造意欲得到的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件。染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的操作下面將描述染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的操作。當(dāng)光入射到染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件時(shí)，染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件作為其中對(duì)電極5充當(dāng)正極和透明電極2或集電配線8充當(dāng)負(fù)極的電池工作。在這種情況下工作原理如下所述。應(yīng)當(dāng)注意，在本文中我們假設(shè)，使用鋁(Al)作為集電配線8的材料；FTO作為透明電極2的材料；Ti02作為多孔電極3的材料；1_/13_氧化/還原物質(zhì)作為氧化還原對(duì)。但是，材料并不局限于此。此外，我們假設(shè)將ー種光敏染料結(jié)合到多孔電極3上。此外，除了具體例子外，我們假設(shè)，當(dāng)光入射到透明基板I或光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11時(shí)，通常近似為校準(zhǔn)平行光的光垂直傳入透明基板I中。
當(dāng)結(jié)合到多孔電極3的光敏染料吸收穿過了透明基板I和光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11被部分傳入多孔電極3上的光子時(shí)，光敏染料中的電子受激從基態(tài)(HOMO)躍遷到激發(fā)態(tài)(LUMO)。由此激發(fā)的電子經(jīng)由光敏染料和多孔電極3之間的電耦合被吸引到形成多孔電極3的TiO2的導(dǎo)帶，并穿過該多孔電極3，到達(dá)集電配線8或透明電極2。另ー方面，失去其電子的光敏染料例如根據(jù)如下反應(yīng)從電解質(zhì)層7中的還原劑(例如Γ)獲取電子，從而在電解質(zhì)層7中形成氧化劑，例如I3II2與Γ的結(jié)合離子)21 — I2+2eΙ2+?！?I3'由此生成的氧化劑擴(kuò)散到達(dá)對(duì)電極5，然后通過上述反應(yīng)的逆反應(yīng)從對(duì)電極5獲取電子，從而被還原成初始狀態(tài)的還原劑If— Ι2+ΓI2+2e-—2Γ。從透明電極2送出到外部電路的電子在外部電路中做電功，然后返回到對(duì)電極5。以這種方式，光能被轉(zhuǎn)換成電能，而不在光敏染料或電解質(zhì)層7中留下任何變化。實(shí)施例1-1按下列方式制造染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10。首先，制備并加工無色透明的玻璃材料，從而形成光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11。各光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11都具有下列形狀具有五角形底面且從底面垂直延伸的直柱體。光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的底面具有關(guān)于直線對(duì)稱的形狀，其中五個(gè)角中的三個(gè)角是90°，其余兩個(gè)角是135°。與相對(duì)端角為90°的邊相對(duì)的角用頂角Gt表示，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的底面寬度L3等于集電配線8的寬度“。此夕卜，集電配線的縱深用L6表示，在本實(shí)施例中制造的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11中，其中L3 = O. 4mm,L6 =40mm且0t = 9O° ,厚度L4 = O. 21mm且折射率np = I. 49。下文將詳細(xì)描述光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的設(shè)計(jì)方法。隨后，I. Imm厚的無色透明玻璃板11被切成縱向?yàn)?0mm且橫向?yàn)?2. 8mm的尺寸，來制備透明基板I。隨后，通過熔合將透明基板I的ー個(gè)主表面和光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11中與頂角相対的側(cè)面連接在一起。將7個(gè)這種光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11以5_的間隔設(shè)置在透明基板I上，從而使光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的縱向平行于縱深方向延伸而未伸出透明基板I。應(yīng)當(dāng)注意，透明基板I上設(shè)有8個(gè)所述5mm的間隔。
隨后，在透明基板I上與設(shè)有光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的光入射側(cè)的面相反的那面上設(shè)置通過濺射形成作為透明導(dǎo)電層的FTO層，從而形成透明電極2。隨后，將鋁(Al)真空沉積到透明基板I或透明電極2上以形成集電配線8。集電配線8的樣式為具有O. 4mm寬和10 μ m厚的長(zhǎng)方形底面且在縱深方向延伸40mm的直柱體。7根這種集電配線8以5mm的間隔設(shè)置在透明基板I上，從而使其在寬度方向的中心軸與光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的中心軸一致。在將7根這種集電配線8以5mm的間隔設(shè)置在透明基板I上且不設(shè)置光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的情況下，染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光入射面相對(duì)于入射光的數(shù)值孔徑為93. 5%。此外，通過熱氧化法等使集電配線8的表面氧化，從而形成集電配線保護(hù)層9。集電配線8形成在透明電極2的如下位置上在相對(duì)于透明基板I與光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的相反面的透明電極2上使集電配線8的底面在寬度方向的中心軸與光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的對(duì)稱軸成一條直線的位置處。下面描述了根據(jù)實(shí)施例1-1的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11 的設(shè)計(jì)方法的實(shí)例。圖2是根據(jù)實(shí)施例1-1，當(dāng)光入射到染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的一個(gè)端部時(shí)光導(dǎo)通路的截面圖，入射光的光導(dǎo)通路在圖2中用粗線表示。圖3是根據(jù)實(shí)施例1-1，當(dāng)光入射到染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的頂角時(shí)光導(dǎo)通路的截面圖，入射光的光導(dǎo)通路在圖3中用粗線表示。首先參考圖2，本實(shí)施例中染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11是具有五邊形底面并且從底面垂直延伸的直柱體。底面是關(guān)于直線對(duì)稱的形狀，其中五個(gè)角中的三個(gè)角是90° ,其余兩個(gè)角是135°。兩個(gè)135°角所夾的角Qt = 90°是頂角。其中，當(dāng)近似為一般校準(zhǔn)平行光的光垂直于光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的光入射面的一個(gè)端部(除頂角外)進(jìn)入透明基板I吋，如果集電配線8的寬度L1為L(zhǎng)1 = O. 4mm,那么為了避免光從光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的一個(gè)端部入射時(shí)的光導(dǎo)通路在寬度方向上被集電配線8阻擋，從表達(dá)式
(4)中可知，沿光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11中入射光通路的距離的寬度方向分量Lp與沿透明基板I中入射光通路的距離的寬度方向分量Lg之和應(yīng)大于O. 4_。具體地，如果光進(jìn)入光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的光入射面的左右端部中的ー個(gè)，那么光從空氣進(jìn)入光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11時(shí)界面處的入射角變?yōu)镼1 = 90° _(0ノ2) =45°，如果空氣的折射率na為na = I· 00且光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的折射率np為np = I. 49,那么從上面給出的表達(dá)式(I)可知當(dāng)光從空氣進(jìn)入光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11時(shí)界面處的出射角Θ 2變?yōu)棣?2 = 28. 3°。如果光從光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11進(jìn)入透明基板I時(shí)界面處的入射角用φι表示，出射角用Φ2表示，透明基板I的折射率ng*ng = I. 55，那么從表達(dá)式(3)得到入射角φι = 16.7°，從表達(dá)式⑵得到出射角Φ2 = 16.0°。其中，如果光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的寬度和厚度分別用L3和L4表示，透明基板的厚度用L5表示，那么寬度方向分量Lp和寬度方向分量Lg分別用下面的表達(dá)式(6)和(7)表示Lp = (L4 -^3-)tanΦ,(6)Lg = L5tan Φ 2 (7)在表達(dá)式(6)和(7)中，可以例如將厚度L4和厚度L5分別設(shè)定為L(zhǎng)4 = O. 5mm且L5 = I. 1mm。因此，由于 L1 = L3 = O. 4mm，Lp+Lg = O. 41mm，其大于 L1 = O. 4mm，所以滿足表
達(dá)式⑷。
此外，在本實(shí)施例中，如果考慮到平行光入射到光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的頂角部分，那么由于入射光在光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11中變成反轉(zhuǎn)輻射的，所以其以更大的量經(jīng)由繞過集電配線8的光導(dǎo)通路。然而，如果光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的厚度L4變得過大，那么光被光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11內(nèi)的垂直面反射，不能有效地導(dǎo)入多孔電極3。為了避免這種情況，必須滿足當(dāng)表達(dá)式(5)。在本實(shí)施例的設(shè)計(jì)實(shí)例中，當(dāng)光經(jīng)過光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的內(nèi)部時(shí)，沿光通路的距離的寬度方向分量Lp’變?yōu)長(zhǎng)p’ = I^tancp1 = 0_15，并且滿足1^’ = I^tancp1 = 0.15 < 0.2。因此，如果光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的厚度L4的值變得過高，那么將發(fā)生光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11中內(nèi)部反射問題。為了使該問題不易發(fā)生，當(dāng)光被導(dǎo)入且經(jīng)過光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的內(nèi)部時(shí)，沿光通路的距離的寬度方向分量Lg相對(duì)于當(dāng)光被導(dǎo)入且經(jīng)過光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的內(nèi)部時(shí)沿光通路的距離的寬度方向分量Lp的值必須足夠高。此外，由于本實(shí)施例中光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11具有關(guān)于直線對(duì)稱的形狀，所以其以下列形式安裝在透明基板I上，集電配線8的底面在寬度方向的中心軸與其對(duì)稱軸位于同一直線上，同樣可以避免光從上述端部相對(duì)側(cè)的端部的入射的光導(dǎo)通路被集電配線8阻擋。 從上面可知，在本實(shí)施例的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11中，在光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的頂角Θ t和折射率分別為Qt = 90°且np = I. 49,透明基板I的折射率ng為ng = I. 55的情況下,特別是在光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的寬度L3為O. 4mm，等于集電配線8的寬度L1的情況下，如果光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的厚度L4為L(zhǎng)4 = O. 5mm且透明基板I的厚度L5等于或大于I. 1mm，那么所有從垂直于透明基板I的方向入射到光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的入射面的光的光導(dǎo)通路都可以避免被阻擋。在本實(shí)施例中，在設(shè)定滿足表達(dá)式(4)和(5)的頂角Θ t、光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的折射率np和透明基板I的折射率ng、寬度L3、厚度L4和厚度L5之后，適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11。然而，其設(shè)計(jì)并不限于此，例如光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11可以通過設(shè)定寬度L3，、厚度L4和厚度L5之后，通過適宜地設(shè)定頂角Gt、折射率np和折射率ng來設(shè)計(jì)。另ー方面，當(dāng)透明基板I的厚度大至，例如當(dāng)厚度L5等于或大于I. 4mm時(shí),僅通過沿光被導(dǎo)入并經(jīng)過透明基板I內(nèi)部時(shí)的光通路的距離的寬度方向分量Lg便可避免光導(dǎo)通路被集電配線8阻擋，而不依賴于光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的尺寸。因此，配置光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11從而導(dǎo)致改變光導(dǎo)通路，并且可以使光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11形成下列形狀，例如厚度L4值非常低的三角柱。此外，如果要設(shè)計(jì)本實(shí)施例中的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11，可以預(yù)先設(shè)定透明基板I的厚度L5，然后得到滿足下面表達(dá)式的Φ2值も> ぎΛ一丁-と(8)
Ls來設(shè)定可以避免光導(dǎo)通路被集電配線8阻擋的入射角Q1和頂角0t，而不依賴光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的尺寸。通過參照“染料增感型太陽能電池的最新技術(shù)”(“The State of the Art of DyeSensitized Solar Cells”,由荒川裕則監(jiān)制,2001,由CMC Publishing出版)來制備膏狀TiO2分散體溶液(即用于形成多孔電極3的原料)。具體地，在室溫下，邊攪拌邊將125mL的異丙氧基鈦逐步滴加到750mL的O. IM的硝酸水溶液中。滴加完成之后，將溶液轉(zhuǎn)移到80°C的恒溫槽，并且繼續(xù)攪拌8小吋。結(jié)果得到發(fā)白的不透明溶膠溶液。然后，將該溶膠溶液冷卻至室溫，用玻璃過濾器過濾，此后向其中添加溶劑將體積調(diào)節(jié)到700mL。將得到的溶膠溶液移至高壓釜，在220°C下進(jìn)行水熱反應(yīng)12小時(shí)，之后對(duì)溶液進(jìn)行超聲處理I小吋，隨后進(jìn)行分散處理。然后，利用蒸發(fā)器在40°C下濃縮該溶液，以使TiO2含量變?yōu)?0wt%。將相當(dāng)于TiO2質(zhì)量的20%的聚こニ醇(分子量為500000)和相當(dāng)于TiO2質(zhì)量的30%的粒徑為200nm的銳鈦礦型TiO2添加到經(jīng)濃縮的溶膠溶液中。然而將溶膠溶液通過攪拌除泡器進(jìn)行均勻混合，從而得到粘度増大的TiO2膏狀分散體溶液。通過刮涂法將上述TiO2膏狀分散液涂覆到形成透明電極2的FTO層和形成集電配線保護(hù)層9的氧化鋁層上，從而形成尺寸為5_X5mm，厚度為200 μ m的微粒層。之后，將溫度保持在500°C下30分鐘，以燒結(jié)FTO層上的TiO2微粒。將O. IM的氯化鈦(IV) TiCl4水溶液滴加到經(jīng)燒結(jié)的TiO2膜上，然后將所得到的制品保持在室溫下15小時(shí)，之后清洗，并且在500°C下再次燒結(jié)30分鐘。接著，通過使用紫外光照射裝置用紫外光照射經(jīng)燒結(jié)的TiO2體30分鐘，從而通過光催化作用氧化分解經(jīng)燒結(jié)的TiO2體中所含的雜質(zhì)(諸如有機(jī)物)并除去這些雜質(zhì)，進(jìn)行用于提高經(jīng)燒結(jié)的TiO2體的活性的過程，從而得到多孔電極3。
通過將作為光敏染料的充分純化的23. 8mg Z907溶解在以I : I的體積比混合的こ腈和叔丁醇的50ml混合溶劑中，來制備光敏染料溶液。然后，在室溫下將多孔電極3浸沒在所述光敏染料溶液中24小吋，以使所述光敏染料保持在TiO2微粒的表面上。隨后，相繼用4-叔丁基吡啶的こ腈溶液和こ腈清洗多孔電極3，然后在暗處蒸發(fā)溶劑并且干燥多孔電極3。通過下列方法形成對(duì)電極5 :在之前已形成直徑為O. 5mm的注入ロ的FTP層上通過濺射相繼層疊50nm厚的鉻層和IOOnm厚的鉬層，然后在其上噴涂氯鉬酸在異丙醇(2-丙醇)中的溶液，隨后在385°C下使制品加熱15分鐘。接著，透明基板I和對(duì)向基板4以下列方式布置其中多孔電極3和對(duì)電極5彼此相對(duì)設(shè)置，透明基板I和對(duì)向基板4的外周用30 μ m厚的離聚物樹脂薄膜和紫外線固化的丙烯酸樹脂密封。同時(shí)，將I. Og的I-丙基-3-甲基咪唑鎗碘化物、O. IOg的碘和O. 054gN_ 丁基苯并咪唑(NBB)溶解在EMImTCB和ニこニ醇ニ甲醚以I : I的重量比混合的2. Og混合溶劑中。用進(jìn)料泵將該電解液從預(yù)先制備的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的注入ロ注入，然后減壓除去器件內(nèi)的氣泡。用這種方法形成電解質(zhì)層7。然后，用離聚物樹脂薄膜、丙烯酸樹脂和玻璃基板來密封注入ロ，從而完成染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件。實(shí)施例1-2光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11被成形為具有頂角且關(guān)于直線對(duì)稱的底面的柱形凸棱鏡，其寬度L3小于集電配線8的寬度L1，并且光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的尺寸和透明基板I的厚度根據(jù)形狀確定。除了上述之外，實(shí)施例1-2中染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的制造方法與實(shí)施例1-1類似。下面描述了根據(jù)實(shí)施例1-2的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的設(shè)計(jì)方法的實(shí)例。圖4是根據(jù)實(shí)施例1-2的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的截面圖。入射光的光導(dǎo)通路在圖4中用粗線表示。參考圖4，根據(jù)本實(shí)施例的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11與實(shí)施例I類似，其中寬度L3 = O. 2mm，頂角Θ t = 90°。入射到光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的光的光通路被空氣和光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11之間入射界面的折射以及光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11和透明基板I之間入射界面的折射改變，然后光被傳入多孔電極3。此次，設(shè)計(jì)光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11，從而通過上述折射改變光通路來避免光導(dǎo)通路被設(shè)置在透明基板I上的集電配線8阻擋。對(duì)于光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的安裝位置而言，由于光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的底面具有關(guān)于直線對(duì)稱的形狀，所以光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11被這樣安裝在透明基板I的光入射側(cè)的面上，從而使光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11底面的對(duì)稱軸與集電配線8的底面在寬度方向的中心軸位于同一直線上。其中，假設(shè)光從光導(dǎo)結(jié)構(gòu)I入射面的左端部傳入光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11并經(jīng)過光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11和透明基板I的內(nèi)部，然后，例如，如果透明基板I的厚度L5為L(zhǎng)5= I. 0mm，那么從表達(dá)式
(7)得到當(dāng)光經(jīng)過透明基板I的內(nèi)部時(shí)沿光通路的距離的寬度方向分量Lg為L(zhǎng)g = O. 28，它小于從表達(dá)式⑷得到的L1-(L1-L3)/^ = O. 3mm。因此，必須設(shè)定光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的厚度L4。因此，在表達(dá)式(6)中，滿足表達(dá)式(4)的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的厚度L4可以被設(shè)定為L(zhǎng)4 = O. 17+0. I=O. 27mm。因而，Lp+Lg = O. 33mm,大于O. 3mm,滿足表達(dá)式(4)。此外，如果研究導(dǎo)入的光在光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11中的反射，那么當(dāng)光經(jīng)過光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的內(nèi)部時(shí)沿光通路的距離的寬度方向分量Lp’為L(zhǎng)p’ = L4tancp1== 0.08 mm < 0.1，滿足表達(dá)式⑶。因此，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11中垂直 面的反射永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生。此外，本實(shí)施例中的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11具有關(guān)于直線對(duì)稱的形狀，并且被安裝在透明基板I的光入射側(cè)的面上，從而使光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11底面的對(duì)稱軸與集電配線8的底面在寬度方向的中心軸位于同一直線上。因此，如果光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11被這樣設(shè)置，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的寬度L3和頂角Θ t分別為L(zhǎng)3 = O. 2mm和Θ t = 90°，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的厚度L4為L(zhǎng)4 = O. 17mm，并且光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的折射率np*np = I. 49，那么對(duì)于從入射面的右端部入射的光來說，同樣可以避免光導(dǎo)通路被集電配線8阻擋。綜上所述，如果在本實(shí)施例的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11中，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的厚度L4被設(shè)定為L(zhǎng)4 = O. 27mm,且透明基板I的厚度L5被設(shè)為L(zhǎng)5 = I. Omm,那么對(duì)于所有從透明基板I的垂直方向入射到光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的入射面的光來說，都可以避免光導(dǎo)通路被集電配線8阻擋。此外，在本實(shí)施例中，在設(shè)定頂角0t、光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的折射率np和透明基板I的折射率ng之后，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定滿足表達(dá)式(4)和(5)的寬度L3、厚度L4和厚度L5來設(shè)計(jì)光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11。然而，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的設(shè)計(jì)方法并不限于此。例如，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11可以通過設(shè)定寬度L3、厚度L4和厚度L5之后，通過適宜地設(shè)定頂角Θ t、折射率np和折射率ng來設(shè)計(jì)。此外，如果透明基板I的厚度L5的值很大，例如當(dāng)L5彡I. Imm吋，因?yàn)閮H用ng值便滿足表達(dá)式(4)，所以光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11僅有助于光導(dǎo)通路的改變，可以避免集電配線8對(duì)光導(dǎo)通路的阻擋，而不依賴于光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的厚度L4。因此，還可以使光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11形成下列形狀，例如厚度L4值非常低的三角柱。此外，如果要設(shè)計(jì)本實(shí)施例中的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11，還可以通過下列方法設(shè)定預(yù)先設(shè)定厚度L5，然后得到滿足下面表達(dá)式⑶的φ2值，根據(jù)各材料的折射率和厚度L5而不依賴光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的尺寸來設(shè)定可以避免光導(dǎo)通路被集電配線8阻擋的入射角Q1和頂角9t。〈實(shí)施例1-3>光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11被成形為具有頂角和關(guān)于直線對(duì)稱的底面的柱形凸棱鏡，其寬度L3大于集電配線8的寬度U。然后，基于該形狀，確定光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的尺寸和透明基板I的厚度。除了上述之外，染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的制造方法與實(shí)施例1-1類似。
下面描述了根據(jù)實(shí)施例1-3的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的設(shè)計(jì)方法的實(shí)例。圖5是根據(jù)實(shí)施例1-3的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的截面圖。入射光的光導(dǎo)通路在圖5中用粗線表示。參考圖5，根據(jù)本實(shí)施例的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的設(shè)計(jì)與實(shí)施例I類似，其中寬度L3 = O. 6mm，頂角Θ t = 90°。入射到光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的光的光導(dǎo)通路被空氣和光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11之間入射界面的折射以及光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11和透明基板I之間入射界面的折射改變，然后光被傳入多孔電極3。此次，如此設(shè)計(jì)光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11，從而通過上述折射改變光通路來避免光導(dǎo)通路被設(shè)置在透明基板I上的集電配線8阻擋。對(duì)于光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的安裝位置而言，由于光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的底面具有關(guān)于直線對(duì)稱的形狀，所以這樣安裝光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11，從而使光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11底面的對(duì)稱軸與集電配線8的底面在寬度方向的中心軸位于同一直線上。其中，如果假設(shè)光從光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11入射面的左端部傳入光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11并經(jīng)過光導(dǎo)結(jié) 構(gòu)11和透明基板I的內(nèi)部，然后，例如，如果透明基板I的厚度L5為L(zhǎng)5= I. 0mm，那么從表達(dá)式⑵得到當(dāng)光經(jīng)過透明基板I的內(nèi)部時(shí)沿光通路的距離的寬度方向分量Lg為L(zhǎng)g =O. 28，它小于從表達(dá)式(4)得到的L1-(L1-L3)/2 = O. 5mm。因此，要設(shè)定光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的厚度L4。因此，在表達(dá)式(6)中，滿足表達(dá)式⑷的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的厚度L4可以被設(shè)定為L(zhǎng)4 =O. 77+0. 3 = 0. 97mm。因而，當(dāng)光被傳入并經(jīng)過光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的內(nèi)部時(shí)沿光通路的距離的寬度方向分量Lp為L(zhǎng)p = O. 23，并且Lp+Lg = O. 51mm，其大于O. 5mm。因此，滿足表達(dá)式(4)。此外，如果研究光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的反射，那么當(dāng)光經(jīng)過光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的內(nèi)部時(shí)，沿光通路的距離的寬度方向分量Lp’為L(zhǎng)p’ = I^tancp1 = 0.29 mm < 0.3，滿足表達(dá)式(5)。因而，在光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的垂直平面上反射永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生。此外，本實(shí)施例中的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11是具有關(guān)于直線對(duì)稱的形狀和底面的柱體，并且被如此安裝在透明基板I上，從而使集電配線8的底面在寬度方向的中心軸與其對(duì)稱軸位于同一直線上。因此，如果光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11如此設(shè)置，其中光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的寬度L3和頂角0t分別為L(zhǎng)3 = O. 6mm和Θ t = 90°，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的厚度L4為L(zhǎng)4 = O. 68mm，且光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的折射率np為np = I. 49，那么對(duì)于從上述端部相對(duì)側(cè)的端部入射的光來說，同樣可以避免光導(dǎo)通路被集電配線8阻擋。綜上所述，如果在本實(shí)施例的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11中，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的厚度L4被設(shè)為L(zhǎng)4 =
O.68mm,且透明基板I的厚度L5被設(shè)為L(zhǎng)5 = I. Imm,那么對(duì)于所有從透明基板I的垂直方向入射到光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的入射面的光來說，可以避免光導(dǎo)通路被集電配線8阻擋。此外，在本實(shí)施例中，在設(shè)定頂角Θ t、光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的折射率np和透明基板I的折射率ng，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定滿足表達(dá)式(4)和(5)的寬度L3、厚度L4和厚度L5來設(shè)計(jì)光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11。然而，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的設(shè)計(jì)方法并不限于此。例如，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11可以通過設(shè)定寬度L3、厚度L4和厚度L5之后，通過適宜地設(shè)定頂角Θ t、折射率np和折射率ng來設(shè)計(jì)。此外，如果透明基板I的厚度L5的值很大，例如當(dāng)L5彡I. 79mm吋，僅通過沿光被導(dǎo)入并經(jīng)過透明基板I內(nèi)部時(shí)的光通路的距離的寬度方向分量Lg便可避免集電配線8對(duì)光導(dǎo)通路的阻擋。因此，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11僅有助于光導(dǎo)通路的改變。因此，還可以使光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11形成下列形狀，例如厚度L4值非常低的三角柱。此外，如果要設(shè)計(jì)本實(shí)施例中的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11，還可以通過下列方法設(shè)定預(yù)先設(shè)定厚度L5，然后得到滿足表達(dá)式⑶的φ2值、可以避免光導(dǎo)通路被集電配線8阻擋而不依賴光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的尺寸的入射角Q1和頂角0t。< 實(shí)施例 1_4>光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11被成形為具有頂角和不對(duì)稱底面的柱形凸棱鏡，基于該形狀，確定光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的尺寸和安裝位置以及透明基板I的厚度。除了上述之外，染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的制造方法與實(shí)施例1-1類似。下面描述了根據(jù)實(shí)施例1-4的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的設(shè)計(jì)方法的實(shí)例。圖6是根據(jù)實(shí)施例1-4的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的截面圖。入射光的光導(dǎo)通路在圖6中用粗線表示。 參考圖6，根據(jù)本實(shí)施例的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的形狀為，寬度L3和頂角0t分別為L(zhǎng)3 = O. 4mm和Θ t = 90°，頂角Θ t位于頂角Θ t相對(duì)邊的垂線將對(duì)邊分為3 I的位置。入射到光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的光的光導(dǎo)通路被空氣和光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11之間入射界面的折射以及光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11和透明基板I之間入射界面的折射改變，從而使光被傳入多孔電極3。此次，如此設(shè)計(jì)光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11，從而通過上述折射改變光通路來避免光導(dǎo)通路被設(shè)置在透明基板I上的集電配線8阻擋。此外，由于本實(shí)施例中的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11是具有左右不對(duì)稱形狀的柱體，所以光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11要針對(duì)從光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的光入射面的左端部和右端部入射的光束単獨(dú)設(shè)計(jì)。此外，由于光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的底面形狀是不對(duì)稱的，所以光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的安裝位置也要適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。其中，如果對(duì)從光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的光入射側(cè)的面的左端部入射的平行光的研究與實(shí)施例1-1類似，那么在光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的頂部左側(cè)的入射角Θ U為Θ I = 60°，從表達(dá)式(I)得到出射角θ 2L = 35. 5。，從表達(dá)式(3)得到(p1L =25.5°;從表達(dá)式(2)得到cp2L = 24.4°。因此，從表達(dá)式(6)和(7)中可知，滿足表達(dá)式⑷的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的寬度！^和光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的厚度Li變?yōu)?，例如，如果透明基板I的厚度L5為L(zhǎng)5 = I. Omm,當(dāng)光被導(dǎo)入且經(jīng)過透明基板I時(shí)沿光通路的距離的寬度方向分量為= O. 45。在其中如此放置光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11從而使光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的底面中心軸與集電配線8的中心軸相同的情況下，不論光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的尺寸如何，都可以避免光從光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的光入射面的左端部入射的光導(dǎo)通路被集電配線8阻擋。同時(shí)，如果研究從光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的光入射側(cè)的面的右端部入射的光，那么在光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的頂部右側(cè)的入射角θ 1K為Θ m = 30°，從表達(dá)式(I)得到出射角θ 2R = 19. 6°，從表達(dá)式⑶得到iPiR = 10.4°;從表達(dá)式⑵得到q>2R =9.9°。因此，從表達(dá)式(6)和⑵中可知，滿足表達(dá)式(4)的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的寬度L3k和光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的厚度L4k變?yōu)椋?，如果透明基板I的厚度L5為L(zhǎng)5 = I. Omm,當(dāng)光被導(dǎo)入且經(jīng)過透明基板I時(shí)沿光通路的距離的寬度方向分離LgK為L(zhǎng)gK = O. 17。在其中如此放置光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11從而使光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的底面中心軸與集電配線8的中心軸相同的情況下，光導(dǎo)通路不能繞過集電配線8。如果根據(jù)表達(dá)式(6)來設(shè)計(jì)可以避免光導(dǎo)通路被集電配線8阻擋的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11，那么光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的厚度L4e 變?yōu)?L4e = 2. 57+0. 14 = 2. 71mm?，F(xiàn)在，研究根據(jù)上述設(shè)計(jì)的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的形狀是否滿足表達(dá)式(5)以及被導(dǎo)入的光是否在光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11中發(fā)生反射。如果假設(shè)，對(duì)于左入射和右入射的光束來說，當(dāng)光經(jīng)過光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11時(shí)沿光通路的距離的寬度方向分量分別用L/和Lp/表示。因此，如果將上面給出的值代入表達(dá)式(5)，那么LpL’ =L4tancp1L= 1.27 mm，LpR5 = L4tantp1R’ = 0.59 mm,由于 LpL’ = L^taiKp1L < 0.3 mm 且LpR’ = L4tancp1R < 0.1 mm，不滿足表達(dá)式(5)，所以在光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的垂直面上發(fā)生發(fā)射。因此，如果假設(shè)，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的底面中心軸被設(shè)置在相對(duì)于集電配線8的底面中心軸向右側(cè)移動(dòng)L1-Lsk = O. 23mm的位置處，那么從光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的光入射側(cè)的面的左端入射的光必須滿足LpJLpk > O. 4+0. 23 = O. 63mm。同樣，如果透明基板I的的厚度L5為L(zhǎng)5 =
I.Omm,那么從表達(dá)式(6)和(7)得到 L4 = O. 40+0. 14 = O. 54mm。同時(shí)，那么從光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的光入射側(cè)的面的右端入射的光必須滿足LpJ Lpk> O. 4-0. 23 = O. 17mm，如果 L4 = O. 54mm，那么滿足 LgL+LpL = O. 24 > O. 17。此夕卜，LpL’ = L^tancp1L = 0.24 mm且LpR’ = L4tancp1R = 0.095 mm,因此 LpL’< 0.3mm 且
Lp/ < 0. 1mm。因此，滿足表達(dá)式(5)。因此，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11中垂直面的反射不會(huì)發(fā)生?！磳?shí)施例1_5>光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11是ー側(cè)凸起的透鏡，形狀為部分圓被沿直線切掉的部分缺失的圓形并在縱深方向垂直延伸?；谏鲜鲂螤?，確定光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的尺寸和安裝位置以及透明基板I的厚度。除了上述之外，染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的制造方法與實(shí)施例1-1類似。圖7是根據(jù)實(shí)施例1-5的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的截面圖，入射光的光導(dǎo)通路在圖7中用粗線表示。參考圖7，根據(jù)本實(shí)施例的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11是單側(cè)型柱體透鏡，其為底面是沿直線切掉的部分缺失的圓形并且從底面垂直延伸的直柱體。下面描述了根據(jù)實(shí)施例1-5的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的設(shè)計(jì)方法的實(shí)例。參考圖7，由于根據(jù)本實(shí)施例的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的各光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11都是柱體并且底面是部分圓被沿直線切掉的部分缺失的圓形，所以入射到光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的光因透鏡效應(yīng)被聚集。隨后，光經(jīng)過透明基板I并進(jìn)入多孔電極3。按這種方法來設(shè)計(jì)光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，此次，通過光的聚集來避免光導(dǎo)通路被集電配線8阻擋。因而，如果光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的折射率用np表示，圓的半徑用R表示，焦距用F表示，那么滿足
PF = —_ -(9)
ηρ-ι其中，集電配線是具有寬度L1 = O. 4mm和厚度L2 = 10 μ m的矩形底面并且從底面垂直延伸的直柱體。此外，所述集電配線8以5mm的間隔設(shè)置在透明基板I上并且平行于透明基板I的縱向延伸。光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11并排放置并在透明基板I的縱向間無間隙，從而使光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的端點(diǎn)位于集電配線8底面的中心軸上。通過這樣，部分缺失圓的弦長(zhǎng)(即光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的底面寬度L3)可以為L(zhǎng)3 = 5. 4mm。此外，為了避免當(dāng)透明基板I的厚度被設(shè)為I. Omm時(shí)入射到光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的光被集電配線8阻擋，如果為了簡(jiǎn)化研究而忽略光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的厚度，那么當(dāng)光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的焦距F為Imm或更大時(shí)，焦距必須小于滿足0.4 1.0 = 5.4 F的F。另ー方面，如果焦距小于I，那么焦距F必須大于滿足5. 2 1.01 = 5.4 2F的F。因此，焦距F可以為O. 53_彡F彡13.5mm。例如，當(dāng)焦距F為F= 13. 5mm時(shí)，如果透明基板I和光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的折射率相等，并且該值為np = ng = I. 50，那么為了簡(jiǎn)化描述，從表達(dá)式(9)得到半徑R變?yōu)镽 = 6. 75mm。因此，本實(shí)施例的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的形狀為，具有半徑R=6. 75的圓被沿直線切掉從而使弦長(zhǎng)變?yōu)?. 4mm的部分缺失的圓形底面并且從底面垂直延伸的直柱體。光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11被安裝在透明基板I的光入射側(cè)的面上，從而使光導(dǎo)結(jié)構(gòu)在寬度方向的端點(diǎn)位于集電配線8的底面中心軸上?！磳?duì)比例1>按與實(shí)施例1-1類似的方法制造染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10，不同之處在于省略光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的制備以及設(shè)置光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的步驟。圖8描繪了根據(jù)實(shí)施例1-1和對(duì)比例I的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的電流-電壓特性。 參考圖8，包含光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的實(shí)施例1-1的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的電流-電壓特性用“具有光導(dǎo)結(jié)構(gòu)”表示，而不包含光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的對(duì)比例I的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的電流-電壓特性用“沒有光導(dǎo)結(jié)構(gòu)”表示。從圖8中看出，由“具有光導(dǎo)結(jié)構(gòu)”表示的實(shí)施例1-1的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10與由“沒有光導(dǎo)結(jié)構(gòu)”表示的對(duì)比例I的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10相比，在電流特性和電壓特性方面均有所改善。實(shí)施例1-1的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光電轉(zhuǎn)換效率與對(duì)比例I的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10相比，增大了 O. 53%。這與把其中光入射面相對(duì)于入射光的數(shù)值孔徑為93. 5%視為100%的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的數(shù)值孔徑來計(jì)算光電轉(zhuǎn)換效率的理論值(増大O. 66% )非常一致。我們認(rèn)為由于光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11，實(shí)施例1-1的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光入射面相對(duì)于入射光的數(shù)值孔徑變?yōu)榧s100%的值，并且在本實(shí)施例中證實(shí)了光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的效果。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式，將具有集電配線保護(hù)層9的集電配線8以預(yù)定間隔設(shè)置在染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的透明基板I或透明電極2上，將光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11與集電配線8相對(duì)應(yīng)地設(shè)置在透明基板I的光入射側(cè)的面上。因而，當(dāng)多孔電極3中產(chǎn)生的電子經(jīng)過集電配線8被吸取到外部時(shí)，能量損失可以降低。此外，由于從染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光入射側(cè)的面入射的光能被有效地通過光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11導(dǎo)入多孔電極3而不會(huì)被集電配線8阻擋，所以入射光的利用率高。此外，光電轉(zhuǎn)換器件可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換特性。染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件
圖9是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的修改方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的截面圖，入射光的光導(dǎo)通路在圖9中用粗線表示。參考圖9，在染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10中，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11不是設(shè)置在透明基板I上而是設(shè)置在透明基板I的光入射側(cè)的面的上方。各光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11優(yōu)選以下列形式設(shè)置，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的ー個(gè)主表面與透明基板I的ー個(gè)主表面相互平行地以預(yù)定間隔的關(guān)系對(duì)立設(shè)置。在光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的ー個(gè)主表面與透明基板I的ー個(gè)主表面之間形成開放的空間，用氣體填充該空間以形成氣體層。盡管該氣體層通常為空氣層17，但其不限于此。此外，可以使用多級(jí)結(jié)構(gòu)，其中光導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)置在具有插入其之間的第二氣體層的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的上方。使用多級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)，新設(shè)置的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)基本上可以是任意光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，只要其是無色透明的且光透過性能優(yōu)異并且能改變?nèi)肷涔獾墓鈱?dǎo)通路即可。因而，新設(shè)置的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以為凸形或凹形。同樣，關(guān)于所述光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的安裝，要安裝的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的數(shù)量和安裝方法可以是任意數(shù)量和任意方法，只要光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11能避免光導(dǎo)通路被集電配線8阻擋。此外，由于光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的ー個(gè)主表面與透明基板I的ー個(gè)主表面相互間有一定的距離，設(shè)置其之間的距離使主表面之間的距離最短，該距離優(yōu)選地在Iym到IOmm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在Iym到Imm的范圍內(nèi)，最優(yōu)選在I μ m到500 μ m的范圍內(nèi)。然而，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11之間的安裝形式和安裝距離不限于這些。同樣，安裝了光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11之后，也可以適當(dāng)?shù)馗淖儼惭b形式和距離，特別是可以通過移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、除去、交換等方式來改變。特別是當(dāng)入射到光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的光的角度變化時(shí)，通過旋轉(zhuǎn)和/或移動(dòng)光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11使其與入射光的角度相對(duì)應(yīng)，可以避免光通路被集電配線8阻擋。
此外，當(dāng)光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11成形為多級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)置在光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11上方的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)Ila優(yōu)選以下列方式設(shè)置在透明基板I上(特別是當(dāng)光導(dǎo)結(jié)構(gòu)Ila為柱形且具有關(guān)于直線對(duì)稱形狀的底面吋)，使集電配線8在寬度方向的中心軸與光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的底面對(duì)稱軸以及光導(dǎo)結(jié)構(gòu)Ila的底面對(duì)稱軸位于同一直線上。然而，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)Ila的形狀和安裝不限于上述那些。此外，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的形狀不限于和第一實(shí)施方式有關(guān)的上述那些。然而，由于將光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11安裝在透明基板I上不是前提條件，所以安裝后與透明基板相対的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的面不需要被成形為平面。因而，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11基本上可以為任何形狀，只要入射到光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的光經(jīng)過透明基板I井能避免其光導(dǎo)通路被集電配線8阻擋，最有效地到達(dá)多孔電極3的內(nèi)部即可；可以為柱形或圓錐形。關(guān)于光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的尺寸，盡管集電配線8的寬度優(yōu)選等于光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的寬度，但光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的形狀和尺寸不限于這些。除了上述之外，根據(jù)本修改方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10與根據(jù)第一實(shí)施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10類似。染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的制造方法現(xiàn)在描述根據(jù)修改方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的制造方法。首先，將玻璃材料加工并成形為期望的形狀，以形成光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11。對(duì)于光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的形成來說，可以適當(dāng)?shù)剡x擇使用已知技術(shù)。例如，可以使用澆鑄成形、切割成形、模壓成形和注射成形。然而，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的形成方法不限于此。隨后，在透明基板I的ー個(gè)主表面上通過濺射等形成透明導(dǎo)電層，從而形成透明電極2。在集電配線8相互連接形成電極的情況下，所述步驟可省略。隨后，將鋁(Al)以期望的圖案真空蒸鍍到透明電極2上以形成集電配線8。此外，通過熱處理、電處理或化學(xué)處理來氧化集電配線8的表面，從而形成集電配線保護(hù)層9。隨后，將光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11以與集電配線8成相應(yīng)的關(guān)系、并獨(dú)立于染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10設(shè)置到透明基板I的與其上設(shè)有透明電極2的透明基板I的那面相反的光入射側(cè)的面上。光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的安裝方法可以適宜地選自己知的技術(shù)，可以為例如粘附、接觸粘合、夾入或裝配。然而，安裝方法不限于此。除了上述之外，根據(jù)本修改方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的制造方法與根據(jù)第一實(shí)施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的制造方法類似。染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的操作現(xiàn)在描述根據(jù)本修改方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件的操作。經(jīng)過光入射側(cè)的面被傳入染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光部分通過光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11和空氣層，然后經(jīng)過透明基板I到達(dá)多孔電極3。除了上述之外，根據(jù)本修改方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的操作與根據(jù)第ー實(shí)施方式的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的操作類似。< 實(shí)施例 1_6>各光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11被成形為具有頂角和關(guān)于直線對(duì)稱的底面的柱形凸棱鏡，并以距 透明基板I 一定的預(yù)定距離設(shè)置，從而使集電配線8在寬度方向上的中心軸和光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的底面對(duì)稱軸位于同一直線上，以這樣的方式使與頂角相対的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的側(cè)面和透明基板I的光入射側(cè)的面相互平行地對(duì)著。此外，確定光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的尺寸和安裝位置以及透明基板I的厚度。除了上述之外，根據(jù)實(shí)施例1-6的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的制造方法與實(shí)施例1-1中類似。圖10是根據(jù)實(shí)施例1-6的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的截面圖，入射光的光導(dǎo)通路在圖10中用粗線表示。參考圖10，作為設(shè)置在本實(shí)施例的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10中的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11，使用了與實(shí)施例1-1中類似設(shè)計(jì)的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)。具體地，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11是具有五邊形底面并且垂直于底面延伸的直柱體。底面是關(guān)于直線對(duì)稱的形狀，其中五個(gè)角中的三個(gè)角是90°，其余兩個(gè)角是135°。兩個(gè)135°角所夾的角0t = 9O°是頂角。光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11以這樣的方式設(shè)置，從而使其與頂角9t相對(duì)的側(cè)面和透明基板I的光入射側(cè)的面相互平行地對(duì)著并且二者之間相距一定的距離。在光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11和透明基板I之間形成空氣層17。入射到光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的光相繼被光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11和空氣之間的入射界面、光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11和空氣層17之間的入射界面、空氣層17和透明基板I之間的入射界面折射，因而改變其光通路。隨后，光經(jīng)過透明基板I并被傳入多孔電極3。此次，必須設(shè)計(jì)光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11，從而通過折射改變光導(dǎo)通路可以避免光導(dǎo)通路被集電配線8阻擋。關(guān)于光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的安裝，由于光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的底面具有關(guān)于直線對(duì)稱的形狀，所以光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11被這樣安裝在透明基板I上，使集電配線8在寬度方向上的中心軸和光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的底面的對(duì)稱軸位于同一直線上。下面描述了根據(jù)實(shí)施例1-6的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10中的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的設(shè)計(jì)方法的實(shí)例。根據(jù)本實(shí)施例的染料增感型光電轉(zhuǎn)換器件10中的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的設(shè)計(jì)與實(shí)施例1-1類似，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的底面具有關(guān)于直線對(duì)稱的形狀，其中寬度L3為L(zhǎng)3 = O. 4mm，厚度L4為L(zhǎng)4 = O. 5mm，頂角βセ為Θ t = 90°。光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11是沿垂直于底面的方向延伸的直柱體。其中，假設(shè)平行光從垂直于透明基板I的方向入射到光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的入射面的左端部，隨后光從光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11經(jīng)過空氣層17進(jìn)入透明基板I。因而，用L7表示空氣層17的厚度，同樣必須考慮到在空氣層17中的光導(dǎo)通路。因而，如果空氣的折射率用na表示，光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的折射率用np表示，其中光從空氣入射到光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11時(shí)界面處的入射角用Q1表示，出射角用θ2表示，那么根據(jù)斯涅耳定律滿足表達(dá)式(I)。
此外，如果其中光從光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11入射到空氣層17時(shí)界面處的入射角用φ 表示，出射角用φ3表示，那么根據(jù)根據(jù)斯涅耳定律滿足下面的表達(dá)式npsin Φ 丨=nasin Φ 3 (10)。此外，此時(shí)入射角φι滿足表達(dá)式(3)。此外，由于光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11和透明基板I相互平行設(shè)置，所以光經(jīng)過空氣層17的入射面和出射面相互平行延伸，并且其中光從空氣層17入射到透明基板I時(shí)界面處的入射角為φ3。如果出射角用CP4表示，透明基板I的折射率用ng表示，那么根據(jù)根據(jù)斯涅耳定律滿足下面的表達(dá)式nasin Φ 3 = ngsin Φ 4 (11)。其中，如果光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11以預(yù)定間隔關(guān)系設(shè)置在透明基板I上方，從而使與頂角相對(duì)的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的側(cè)面和透明基板I的光入射側(cè)面相互平行地對(duì)著，如果從光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的寬度方向的端面入射的光經(jīng)過光導(dǎo)結(jié)構(gòu)11的內(nèi)部時(shí)，沿光導(dǎo)通路的距離的寬度方向分量用Lp表示；當(dāng)光經(jīng)過空氣層17的內(nèi)部時(shí)，沿光通路的距離的寬度方向方量用La表示；當(dāng)光經(jīng)過透明基板I的內(nèi)部時(shí)，沿光通路的距離的寬度方向分量用Lg表示，那么為了避免入射光的光導(dǎo)通路被集電配線8阻擋，要滿足下面的表達(dá)式
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換器件，其包含 設(shè)置在基板上的多孔電極和對(duì)電極； 設(shè)置在所述多孔電極和所述對(duì)電極之間的電解質(zhì)層； 設(shè)置在所述基板的其上設(shè)有所述多孔電極的面上的集電配線；以及 設(shè)置在所述基板的光入射側(cè)的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求I所述的光電轉(zhuǎn)換器件，其中，設(shè)置所述光導(dǎo)結(jié)構(gòu)從而避免入射光的光導(dǎo)通路被所述集電配線阻擋，從而使所述入射光可以導(dǎo)入所述多孔電極。
3.如權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換器件，其中，所述光導(dǎo)結(jié)構(gòu)是柱形凸棱鏡。
4.如權(quán)利要求3所述的光電轉(zhuǎn)換器件，其中，所述光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的底面具有關(guān)于直線對(duì)稱的形狀。
5.如權(quán)利要求4所述的光電轉(zhuǎn)換器件，其中，所述集電配線是具有矩形底面的柱體并且其上設(shè)有用于保護(hù)所述集電配線免受所述電解質(zhì)層中的電解液影響的集電配線保護(hù)層。
6.如權(quán)利要求5所述的光電轉(zhuǎn)換器件，其中，所述基板是透明基板，并且所述光導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述透明基板的光入射側(cè)的面上。
7.如權(quán)利要求6所述的光電轉(zhuǎn)換器件，其進(jìn)ー步包含 設(shè)置在所述基板和所述多孔電極之間的透明電極。
8.如權(quán)利要求7所述的光電轉(zhuǎn)換器件，其進(jìn)ー步包含 設(shè)置在所述光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的表面上的抗光反射層。
9.如權(quán)利要求8所述的光電轉(zhuǎn)換器件，其中，所述抗光反射層是通過在所述光導(dǎo)結(jié)構(gòu)的表面上形成多層膜或納米尺寸的結(jié)構(gòu)體而構(gòu)成的。
10.如權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換器件，其中，所述光導(dǎo)結(jié)構(gòu)是液體透鏡。
11.如權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換器件,其中,所述光導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括在所述基板的光入射側(cè)的面上形成的凸面或凹面。
12.如權(quán)利要求2所述的光電轉(zhuǎn)換器件，其中，所述光導(dǎo)結(jié)構(gòu)是設(shè)置在所述基板的光入射側(cè)的面上的槽。
13.如權(quán)利要求12所述的光電轉(zhuǎn)換器件,其中，所述槽具有垂直于其縱向的V形橫截面，并且所述V形橫截面具有關(guān)于直線對(duì)稱的形狀。
14.如權(quán)利要求7所述的光電轉(zhuǎn)換器件，其中，所述光電轉(zhuǎn)換器件是染料增感型太陽能電池。
15.ー種光電轉(zhuǎn)換器件陣列，其包含 多個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件，它們通過集成配線使其集電配線相互連接從而集成化； 其中至少ー個(gè)所述光電轉(zhuǎn)換器件包含設(shè)置在基板上的多孔電極和對(duì)電極以及設(shè)置在所述多孔電極和所述對(duì)電極之間的電解質(zhì)層；設(shè)置在所述基板的其上設(shè)有所述多孔電極的面上的集電配線；設(shè)置在所述基板的光入射側(cè)的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)；和設(shè)置在所述集成配線的光入射側(cè)的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求15所述的光電轉(zhuǎn)換器件陣列,其中，所述光導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有垂直于其縱向的V形橫截面。
17.如權(quán)利要求16所述的光電轉(zhuǎn)換器件陣列，其中，所述光電轉(zhuǎn)換器件是染料增感型太陽能電池。
18.一種用于制造光電轉(zhuǎn)換器件的方法，其包括 在基板的光入射側(cè)的面上設(shè)置光導(dǎo)結(jié)構(gòu)； 在與所述基板的光入射面相反的面上形成集電配線，并進(jìn)一歩在所述集電配線上通過層壓形成多孔電極；并且 形成其中在所述多孔電極和對(duì)電極之間填充電解質(zhì)層的結(jié)構(gòu)。
19.如權(quán)利要求18所述的光電轉(zhuǎn)換器件的制造方法，其中所述光導(dǎo)結(jié)構(gòu)是通過分配透明的光固化樹脂的流動(dòng)法或納米壓印法形成的。
20.—種電子設(shè)備,其包含 至少ー個(gè)光電轉(zhuǎn)換器件，其包含設(shè)置在基板上的多孔電極和對(duì)電極以及設(shè)置在所述多孔電極和所述對(duì)電極之間的電解質(zhì)層； 設(shè)置在所述基板的其上設(shè)有所述多孔電極的面上的集電配線；以及設(shè)置在所述基板的所述光入射側(cè)的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換器件、光電轉(zhuǎn)換器件陣列、光電轉(zhuǎn)換器件的制造方法以及電子設(shè)備。本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換器件包含設(shè)置在基板上的多孔電極和對(duì)電極；設(shè)置在多孔電極和對(duì)電極之間的電解質(zhì)層；設(shè)置在基板的其上設(shè)有多孔電極的面上的集電配線；以及設(shè)置在基板的光入射側(cè)的光導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01G9/004GK102693842SQ20121007576
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者小野彰 申請(qǐng)人:索尼公司