[发明专利]光电转换器件和光电转换器件模块

说明书

技术领域

本发明涉及光电转换器件和光电转换器件模块，该模块是通过将这些光电转换器件布置在平面中并将它们彼此连接而获得的。

背景技术

近年来，对于环境保护的意识正在增加，光伏发电的重要性进一步提高。在染料敏化(dye-sensitized)太阳电池(DSSC)中，透明的导电层和氧化物半导体层被形成于透明衬底上方，通过使该氧化物半导体层承载敏化染料而获得的、承载有燃料的氧化物半导体层(光电转换层)被用作工作电极(光电极，窗口电极)。另外，氧化还原(redox)电解层被布置在该工作电极与相对的电极之间。在这种燃料敏化太阳电池中，染料中由阳光激发的电子被注入到氧化物半导体层中流向该透明导电膜，电流经过外部电路(包含负载)而流向该相对的电极，从而获得电池操作。

这种染料敏化太阳电池在下述方面优于硅基太阳电池：对于制造所需的原始材料的资源方面限制较小，并且不需要真空设备，而能够通过印刷系统或流水线生产系统来制造，因此制造成本和设施成本较低。

在这样的染料敏化太阳电池中，希望有更大的光接收面积以及更高的光电子量子转换效率。但是，由于透明导电层(例如ITO或FTO)的电阻较高，所以难以避免与面积增加相伴的转换效率降低。作为相对应的措施，例如采用了这样的方法：在透明导电层的表面上设置收集器互连件，从而降低电阻。

作为这样的染料敏化太阳电池，已经提出了具有各种结构的太阳电池。例如已有关于具有下述结构的染料敏化太阳电池的若干报道：在该结构中，工作电极(光电极，窗口电极)和设有保护层的收集器互连件层(收集器电极)被形成在透明衬底上，该工作电极是由承载有染料的氧化物半导体层(光电转换层)形成的，所述氧化物半导体层是通过使氧化物半导体(例如二氧化钛)承载敏化染料而获得的，所述透明衬底上形成有诸如ITO或FTO的透明导电层，氧化还原电解层布置在该工作电极与和工作电极相对的相对电极之间(例如参考日本专利申请公开No.2005-142089(0056和0057段，图1)、日本专利申请公开No.2006-92854(0022至0025段，图1)、日本专利申请公开No.2007-280906(0033至0037段，图1)、日本专利申请公开No.2009-277624(0015至0017段，0042段，图1，图3)(下文中分别称为专利文献1、专利文献2、专利文献3和专利文献4))。

此外，对于具有下述结构的染料敏化太阳电池也有若干报道：在该结构中，工作电极与相对电极之间的距离被缩短(例如参见日本专利申请公开No.2005-346971(0006至0019段，图1)和日本专利申请公开No.2009-9866(0015至0020段，图1)(下文中分别称为专利文献5和专利文献6))。

对于太阳电池模块中的太阳电池单元之间的连接结构有若干报道，该模块是通过将多个太阳电池单元布置在平面中并将它们彼此电连接而形成的(例如参考日本专利申请公开No.2006-244954(0010至0032段，图1至图6)和日本专利申请公开No.2008-226554(0033至0060段，图1至图5)(下文中分别称为专利文献7和专利文献8))。

在许多情形中，染料敏化太阳电池中作为光电转换器件的、承载有染料的氧化物半导体层(光电转换层)被设置作为工作电极，以覆盖透明衬底(例如玻璃衬底)上形成的透明导电层。但是，由于需要透明导电层具有透明度，所以其电阻降低受到了一些限制。因此，随着染料敏化太阳电池的面积越来越大，由光电转换层的光电转换所产生的电子进行有效收集也变得越来越难。作为相对应的措施，例如，在透明导电层上以网格方式形成低电阻的收集器互连件层(收集器电极)，以使电流可以被收集到这个收集器电极中。

为了减少由透明导电层造成的电阻性损耗并降低电阻，收集器电极的宽度或厚度需要增大。但是，如果例如增大宽度，则光电转换层的面积减小，并且每单位面积的转换效率降低。如果增大收集器电极的厚度，则工作电极与和工作电极相对的相对电极之间的距离(即电解层的厚度)增大，因而离子的迁移速度降低。结果，由于电解层的电阻性损耗而造成了转换效率的降低。

尽管通过设置收集器电极可以减小透明导电层造成的电阻性损耗，但是优选的是在使电阻性损耗尽可能小的优化条件下布置收集器互连件。另外，为了减小由电解层造成的电阻性损耗，工作电极与相对电极之间的距离需要被设定得尽可能小，需要设想合适的结构。

专利文献5和专利文献6中已经报道了具有下述结构的染料敏化太阳电池：在该结构中，工作电极与相对电极之间的距离被缩短；但是该结构较复杂。