CN102683596B - 太阳能电池组件 - Google Patents

Abstract

根据实施例，太阳能电池组件包括太阳能电池装置(1)和支持太阳能电池装置(1)的支持结构(21a、21b)。太阳能电池装置(1)是带状的太阳能电池装置，包括布置在一个方向(X1)上以致其主表面彼此面对的多个第一部分(1a)，以及插入第一部分(1a)之间的第二部分(1b)。第一部分(1a)的与太阳能电池装置(1)的一对长边相对应的边缘彼此平行。相邻的两个第一部分(1a)相对于方向(X1)向前地以及向后地倾斜。第二部分(1b)包括一个以上的平面或者曲面，以使相邻的两个第一部分(1a)彼此连接。

Description

太阳能电池组件

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求2011年3月17日提交的第2011-059905号在先日本专利申请的优先权的权益，其全部内容通过引用被结合在本文中。

技术领域

此处描述的实施例一般地涉及太阳能电池组件。

背景技术

有机薄膜太阳能电池是使用有机薄膜半导体的太阳能电池，有机薄膜半导体诸如是导电聚合物和富勒烯的混合物。与使用诸如硅、铜铟镓硒(CIGS)和CdTe的无机材料的太阳能电池相比，有机薄膜太阳能电池具有可以通过简单方法以低成本生产的优点。另一方面，有机薄膜太阳能电池具有在电力转换效率以及寿命上逊色于常规的无机太阳能电池的问题。这是因为难以控制的因素，例如半导体材料的纯度、分子量分布以及取向，对有机薄膜太阳能电池中使用的有机半导体的特性有影响。

在这种情况下，已经做出了各种改进以增加有机薄膜太阳能电池的电力转换效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以以低成本制造的太阳能电池组件。

通常，根据实施例，太阳能电池组件包括太阳能电池装置和支持太阳能电池装置的支持结构。太阳能电池装置是带状的太阳能电池装置，包括被布置在一个方向上以致其主表面彼此面对的多个第一部分，以及插入第一部分之间的第二部分。第一部分的与太阳能电池装置的一对长边相对应的边缘彼此平行。相邻的两个第一部分相对于一个方向向前地以及向后地倾斜。第二部分包括一个以上的平面或者曲面，以使相邻的两个第一部分彼此连接。

附图说明

图1是根据第一实施例的太阳能电池组件的分解立体图；

图2是图1中所示的太阳能电池组件的截面图；

图3是包括在图1和2中所示的太阳能电池组件中的太阳能电池装置的截面图；

图4是显示根据比较实例的太阳能电池组件的太阳能电池装置的立体图；

图5是显示图4中所示的太阳能电池装置被弯曲的状态的立体图；

图6到10是显示图3中所示的太阳能电池组件的第一制造方法的截面图；

图11到16是显示图3中所示的太阳能电池组件的第二制造方法的平面图；

图17和18是显示根据变形例的太阳能电池组件的制造方法的平面图；

图19是根据另一个变形例的太阳能电池组件的截面图；

图20是根据第二实施例的太阳能电池组件的截面图；

图21是图20中所示的太阳能电池组件的太阳能电池装置的展开图；

图22是根据变形例的太阳能电池组件的截面图；

图23是根据另一个变形例的太阳能电池组件的截面图；

图24是图23中所示的太阳能电池组件的太阳能电池装置的示意性的立体图；

图25是图24中所示的太阳能电池装置的展开图；

图26是示意地显示体异质结型有机薄膜太阳能电池的截面图；

图27是显示倾斜构造和水平构造的电流-电压特性的曲线图；

图28是显示受光面的倾角θ和电力转换效率之间的关系的曲线图；

图29是显示当利用光照射布置成V构造的太阳能电池装置时的光路的图；

图30是显示被布置成V构造的太阳能电池装置的电力转换效率分布的计算结果的曲线图；

图31是显示可在弯月面涂敷方法(meniscus coating method)中使用的设备的实例的正视图；和

图32、33和34是分别显示使用图31中所示的设备的弯月面涂敷方法的第一、第二和第三步骤的截面图。

具体实施方式

下面将参考附图说明各种实施例。在附图中，相同的参考符号表示具有相同或者相似功能的部件，并且将省略重复的描述。

如图2所示，根据第一实施例的太阳能电池组件包括太阳能电池装置1和支持结构2。

如图1所示，太阳能电池装置1具有带状形状。太阳能电池装置1具有作为正面的一个主表面，以及作为背面的其他主表面。

太阳能电池装置1包括被布置在一个方向上以致它们的主表面彼此相对的多个第一部分，以及插入第一部分之间的第二部分。也就是说，太阳能电池装置1包括在长度方向上被交替地布置的第一部分1a和第二部分1b。虽然太阳能电池装置1在这个实施例中包括多个第二部分1b，但是太阳能电池装置1可以仅仅包括一个第二部分1b。

每个第一部分具有与带状的太阳能电池装置1的一对长边相对应的一对边缘。给定的第一部分的边缘与另一个第一部分的边缘彼此平行。同样，两个相邻的第一部分相对于上述方向朝正向和反向倾斜。每个第二部分具有一个以上的平面或者曲面，并且连接第一部分。

太阳能电池装置1是柔性的并且被弯曲成S形状。更具体地，太阳能电池装置1在每个第二部分1b的位置处被弯曲成U形状或者发夹形状。

在如上所述弯曲的太阳能电池装置1中，与太阳能电池装置1的正面的一对长边相对应的第一部分1a的那些边缘彼此平行，并且第一部分1a在垂直于这些边缘的第一方向X1上彼此邻接。注意在图1中，第二方向X2是与第一方向X1相反的方向，第三方向Y是平行于第一部分1a的上述边缘的方向，以及第四方向Z是垂直于方向X1和Y的方向。

通过图2中所示的支持结构2被支持的太阳能电池装置1是通过进一步地使图1中所示的太阳能电池装置1变形而获得的太阳能电池装置1。更具体地，在图2中所示的太阳能电池装置1中，第二部分1b被进一步弯曲，以在与两个相邻的第一部分1a相对应的太阳能电池装置1的正面的每个区域中，形成其中向第一方向X1倾斜的第一斜面和向第二方向X2倾斜的第二斜面按这个顺序被布置在方向X1或者X2上的结构。也就是说，第二部分1b被进一步地弯曲，以致太阳能电池装置1的正面的与两个相邻的第一部分1a相对应的区域形成具有大致V形状或者当在Y方向上看时的大致倒转的V形状的结构。

虽然第二部分1b在这个实施例中被弯曲，但是第二部分1b也可以被折叠或者被折叠并弯曲。注意，术语“弯曲”意指弯曲一部分以便不形成任何折痕，以及术语“折叠”意指急剧地弯曲一部分以便形成折痕。

下面将更详细地说明太阳能电池装置1的结构。

如图2和3所示，太阳能电池装置1包括光透射基板10、正面电极11、背面电极12、活性层13、绝缘层14、密封层17和封装基板18。正面，即，太阳能电池装置1的受光面是光透射基板10的表面，并且太阳能电池装置1的背面是封装基板的表面。

光透射基板10具有带状的形状。术语“光透射”意指以70％以上的透射率使光透射的特性，该光具有活性层13在吸收该光时能够产生激子的波长，或者意指材料具有该特性。同样，随后要被使用的术语“光反射”意指以10％以上的反射率使光反射的特性，该光具有活性层13在吸收该光时能够产生激子的波长，或者意指材料具有该特性。光透射基板10具有第一主表面和第二主表面。第一主表面包括在光透射基板10的长度方向上延伸、并且布置在光透射基板10的宽度方向上的第一区域和第二区域(未显示)。

正面电极11是光透射的。正面电极11在第一区域和第二区域上延伸。在以下描述中，正面电极11的位于第一区域上的一部分将被称作电极本体，并且正面电极11的位于第二区域上的一部分将被称作端子部。这个端子部被电连接到电极本体。正面电极11是阳极，并且端子部被用作图2和3中所示的阳极垫15。阳极垫15也可以与正面电极11分离。例如，由诸如钼的导电材料构成的图案可以在正面电极11上被沉积为阳极垫15。

绝缘层14覆盖正面电极11的一部分。绝缘层14在光透射基板10的长度方向上延伸，以便落在电极本体和端子部之间的边界上。绝缘层14被沉积以防止正面电极11和背面电极12之间的电短路。绝缘层14可以被省略。

活性层13被沉积在电极本体上。位于电极本体上的绝缘层14的部分被活性层13覆盖。

背面电极12被沉积在活性层13上。背面电极12覆盖活性层13的一个主表面以及活性层13的位于绝缘层14上的部分的端面。背面电极12典型地是光反射的。

太阳能电池装置1可以进一步包括在阳极即正面电极11和活性层13之间的空穴输送/注入层。同样，太阳能电池装置1可以进一步包括在阴极即背面电极12和活性层13之间的电子输送/注入层。作为空穴输送/注入层的材料，可以使用，例如，聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)。作为电子输送/注入层的材料，可以使用TiOx等等。

在密封层17被夹在封装基板18和背面电极12之间的情况下，封装基板18被附着到背面电极12。密封层17覆盖活性层13的表面的未被背面电极12覆盖的区域。密封层17不覆盖背面电极12的与绝缘层14相对应的表面的区域。在这个实施例中，背面电极12的与绝缘层14相对应的部分被用作图2和3中所示的阴极垫16。阴极垫16也可以与背面电极12分离。例如，也可以在绝缘层14上形成由诸如钼的导电材料构成的图案作为阴极垫16，以及在阴极垫16上形成背面电极12。

密封层17和封装基板18保护该装置远离氧和水。作为密封层17的材料，可以使用，例如，热固性或者紫外线硬化环氧聚合物。作为封装基板18，可以使用，例如，金属板或者通过在聚合物膜的表面上形成无机层或者金属层所获得的膜。作为聚合物膜，可以使用，例如，由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、氯醇橡胶(CO)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚碳酸酯(PC)或聚苯醚砜(PES)构成的膜，或者包含两个以上这些材料的多层膜。作为无机材料或者金属，可以使用，例如，硅、氧化钛、氧化锆、氮化硅、氮化硼或者铝。密封层17和封装基板18中的至少一个可以进一步包含干燥剂或者吸氧剂。

密封层17和封装基板18可以被省略。

太阳能电池装置1在光透射基板10的表面上、在光透射基板10和正面电极11之间，或者在光透射基板10的表面上和在光透射基板10和正面电极11之间，可以进一步包括抗反射层。作为抗反射层，可以使用，例如，抗反射涂层、或者膜、或者板状的抗反射层。抗反射层的材料的实例是诸如氧化钛的无机材料，和诸如丙烯酸酯类聚合物和聚碳酸酯聚合物的有机材料。抗反射层理想地具有细小的蛾眼突出结构。由于具有这个突出结构的膜在厚度方向连续地改变折射率，因此入射在该膜上的大部分光没有被反射并且可以被透射。通过做出具有细小三维结构的模具，以及将这个模具的凸版(relief)结构转印到聚合物板上或者无机或有机旋涂玻璃(SOG)膜上，来获得具有蛾眼突出结构的膜。也可以通过使用例如氧化钛的自组织，按照与蛾眼结构的原理相同的原理，形成能够防止反射的涂料等等，并且涂布该涂料。

太阳能电池装置1可以进一步包括将太阳光的短波长成分转换成长波长成分的层。像这样的层可以进一步增加电力转换效率。例如，通过用铕合成物涂敷光透射基板1的表面，可以增加电力转换效率。

或者，太阳能电池装置1可以进一步包括将太阳光的长波长成分转换成短波长成分的上变频型荧光或者磷光层。这个层可以进一步增加电力转换效率。

如图1和2所示，支持结构2包括第一构件21a、第二构件21b、第一接触电极22和第二接触电极23。

第一构件21a位于太阳能电池装置1的下面。第一构件21a至少部分地与太阳能电池装置1的背面的对应于第一部分1a的区域相对。第一和第二构件21a和21b在一个长边的位置处支持太阳能电池装置1。第一构件21a包括布置在宽度方向上的多个V形槽。V形槽具有平行于第三方向Y的长度方向并且被布置在方向X1或者X2上。太阳能电池装置1被设定成它的背面在第一部分1a的位置处与V形槽的倾斜的壁面接触。第一构件21a由诸如聚合物的绝缘材料构成。

在每个V形槽的底部中，形成比V形槽窄的矩形槽，以便这些槽的长度方向相当。这个矩形槽具有与榫眼的功能相同的功能。

在通过上述第一和第二斜面的阵列形成的每个开槽的底部，第二构件21b相对于第一构件21a推动太阳能电池装置1的第一部分1a。每个第二构件21b包括楔形部分以及位于楔形部分的远端的突出部分。突出部分适配于上述矩形槽中，并将第二构件21b固定到第一构件1a。如图2所示，楔形部分相对于第一构件21a推动第一部分1a。

典型地，第二构件21b的面对夹在彼此斜相对的第一斜面和第二斜面之间的区域3的一部分S具有光反射性，例如，镜面反射性或者光散射性。当采用这个设计时，已经进入光反射部分S的光通过光反射部分S被反射并且可以进入太阳能电池装置1。这使得可以实现比在部分S没有光反射时的电力转换效率高的电力转换效率。

注意，在这实施例中，支持结构2包括多个第二构件21b，但是第二构件21b也可以被一体化，或者也可以使用仅仅一个第二构件21b。

每个第一接触电极22在第一构件21a的斜面上沿第三方向Y延伸。在支持结构2支持太阳能电池装置1的同时，第一接触电极22在第一部分1a的位置处与阳极垫15接触。

每个第二接触电极23在第一构件21a的斜面上沿第三方向Y延伸。在支持结构2支持太阳能电池装置1的同时，第二接触电极23在第一部分1a的位置处与阴极垫16接触。

接触电极22和23可以具有弹簧结构。弹簧结构有利于改善固定、电连接等等的可靠性。

每个第一和第二接触电极22和23可以在第三方向Y上连续。也可以通过布置在第三方向Y上的多个导电部分来形成每个第一和第二接触电极22和23，并且使这些导电部分在第一构件21a内彼此电连接。当使用后者的结构时，可以更可靠地进行电连接，同时减小插入太阳能电池装置1和第二构件21b所需的力。此外，当导电部分的间距(pitch)例如是200mm以下时，可以防止由阳极垫15和阴极垫16的电阻所引起的特性恶化。

接触电极22和23可以被形成为串联地或者并联地连接第一部分1a。接触电极22和23之间的电连接是任意的。

在这个太阳能电池组件中，太阳能电池装置1被安装成使得第一部分1a的受光面相对于垂直于Z方向的平面倾斜角度θ。因此，当太阳能电池组件在Z方向上被光照射时，例如，光斜地进入活性层13。也就是说，当使用这个布置时的活性层13的视厚度大于当使用光垂直地进入活性层13的布置时的视厚度。因此，可以在活性层13中产生大量激子，而不增加活性层13的实际厚度。也就是说，可以增加电流的大小，而不增加活性层13的电阻，换言之，没有使产生的载流子无效。因此，电力转换效率增大。

同样，在这个太阳能电池组件中，太阳能电池装置1被安装成使得相邻的第一部分1a的受光面彼此斜相对。在这个布置中，通过一个第一部分1a反射的光可以进入其他的第一部分1a。这增大了电力转换中可用的光的量，并且增大了电力转换效率。其中受光面彼此斜相对的结构将在下文中被称作“多斜面结构”。

受光面相对于与第四方向Z垂直的平面的倾角θ，例如，是45°到89°，并且较佳地是65°到75°。当该角度θ是45°以上时，由活性层13的视厚度的增加所引起的电力转换效率的增加、以及电力转换中的反射光的使用是显著的。另一方面，如果使得角度θ大于89°，则获得多斜面结构所需的第一部分1a的面积变得非常大，并且这可能增加成本。

活性层13的透射率例如是3％以上，并且较佳地是10％以上。如果透射率小于3％，则即使当增加角度θ时，电力转换效率的增加也是微小的。当透射率是3％以上时，电力转换效率随着角度θ的增大而增大。这是因为具有高吸收率的活性层可以充分地吸收光子，而不管入射光的传播方向，但是当膜厚度是大约100nm时，从现有的有机半导体中获得的活性层的吸收率至多是大约几个10％

此外，这个太阳能电池组件在以下方面是极好的。

图4和5图示了形成多斜面结构的另一个方法。在如图4所示的这个方法中，首先制备平面的柔性的太阳能电池装置1′。然后，通过折叠或者弯曲太阳能电池装置1′来获得图5中所示的多斜面结构。

在用于这个方法的太阳能电池装置1′中，正面电极11的薄膜电阻对电力转换效率产生大的影响。因此，汇流线19a和网格线19b必须被形成在太阳能电池装置1′中并且被连接到电极垫15。但是，通常，具有高导电性的金属被用作汇流线19a和网格线19b。因此，当通过图4和5中所示的方法来形成多斜面结构时，不能够实现高的孔径比。

相反，在参考图1到3描述的太阳能电池组件中，阳极垫15和第一接触电极22具有汇流线19a的功能，并且被布置在构件21a和21b之间。由于没有光正常地到达太阳能电池装置1的位于构件21a和21b之间的部分，因此即使当阳极垫15等等被布置在这个部分中时，孔径比也不降低。

同样，当太阳能电池装置1的宽度(短边方向上的尺寸)减少时，到阳极垫15的距离缩短，而与电极本体上的位置无关。这降低了正面电极12的薄膜电阻对电位下降的影响。因此，相当于网格线的构件可以被省略或者简化。网格线的存在/不存在对薄膜电阻和孔径比产生影响，并且装置的电力转换效率根据薄膜电阻和孔径比而波动。在有机薄膜太阳能电池装置中，当太阳能电池装置1的宽度例如是小于30mm并且较佳地是小于20mm时，可以通过省略网格线来获得较高的电力转换效率。当网格线被省略时，网格线形成处理可以被省略。同样，由于活性层13可以被沉积在平坦的表面上，因此可以通过各种膜沉积方法，获得具有高的膜厚精度的活性层13。当太阳能电池装置1的宽度是30mm(包括在内的)到60mm(不包括在内的)时，较佳地形成网格线。但是，即使在这种情况下，当与参考图4和5描述的结构相比时，可以减少网格线的宽度和高度，并且增加网格线的间距。这对于孔径比和膜沉积处理是有利的。注意，当太阳能电池装置1的宽度是80mm以上时，除了阳极垫15之外，相当于汇流线的结构在正常的情况下是更必要的。

由电极的薄膜电阻所引起的电力转换效率的下降不仅出现在正面电极11中，而且还出现在背面电极12中。通常，背面电极12无须是光透射的，所以往往使用金属作为材料。因此，背面电极12的薄膜电阻对电位下降的影响是小的，但是当太阳能电池装置的面积增大时，不能被忽视。因此，当采用参考图4和5描述的结构时，具有大面积的厚铝层必须通过汽化被沉积作为背面电极12。这需要高的装备和制造成本。

相反，在参考图1到3描述的太阳能电池组件中，当太阳能电池装置1的宽度足够小时，可以忽略背面电极12的薄膜电阻的影响。因此，当使用汽化时，背面电极12可以被沉积成薄的。或者，可以通过诸如金属膏涂敷或者导电聚合物涂敷的低成本处理来沉积背面电极12。

此外，当以小的曲率半径弯曲参考图4和5描述的太阳能电池装置1′时，可能在正面电极11和背面电极12之间出现电短路，故障可能出现在形成太阳能电池装置1′的每个层中并使密封功能恶化，或者可能出现不希望的电绝缘。因此，正面电极11和/或背面电极12必须被形成图案，以致正面电极11和背面电极12中的至少一个不存在于远离折痕例如大约02到0.5mm距离处的区域中。当为了防止上述电短路而以大的曲率半径弯曲参考图4和5描述的太阳能电池装置1′时，倾角落入适当范围以外的区域的比率在受光面中增大。因此，在这种情况下，由活性层13的视厚度的增加所引起的电力转换效率的增加、以及电力转换中的反射光的使用是小的。曲率半径具有下限。因此，当太阳能电池装置1′的受光面的倾角θ增大，即，顶峰和开槽之间的空间变窄时，倾角落入适当范围以外的区域的比率在受光面中增大。也就是说，即使当为了增加电力转换效率而增加倾角θ时，因为倾角落入适当范围以外的区域的比率高，所以也不可能获得高的电力转换效率。

相反，在参考图1到3描述的太阳能电池组件中，太阳能电池装置1在第二部分1b的位置处被弯曲。因此，即使当以大的曲率半径弯曲太阳能电池装置1时，遍及整个受光面，即，遍及第一部分1a的整个表面，倾角也可以被设定在适当的范围中。

同样，在参考图1到3描述的太阳能电池组件中，可以采用简单的结构作为太阳能电池装置1。因此，能够以低成本制造太阳能电池组件。这将参考图6到10被描述。

在图6到10中所示的方法中，带状的光透射基板10首先被制备，并且由例如氧化铟锡(ITO)构成的正面电极11被沉积，以覆盖如图6所示的光透射基板10的一个主表面的大部分。然后，如图7所示，在正面电极11上，沿平行于正面电极11的一个长边的方向延伸的带状的绝缘层14被沉积在稍微远离上述长边的位置处。随后，如图8所示，沿平行于正面电极11的上述长边的方向延伸的带状的活性层13被沉积在它上。活性层13被沉积成不覆盖正面电极11的邻近于上述长边的区域。然后，如图9所示，背面电极12被沉积在活性层13上。背面电极12远离正面电极11。最后，如图10所示，封装基板18经过密封层17被附着到背面电极12。如上所述获得太阳能电池装置1。

然后，太阳能电池装置1通过支持结构2被支持。例如，太阳能电池装置1的一端在第一构件21a上的预定位置处被固定到第一构件21a，并且使太阳能电池装置1的另一部分在V形槽中在长度方向上往复地移动。对其他的V形槽执行相同的操作。或者，太阳能电池装置1的一端在第一构件21a上的预定位置处被固定到第一构件21a，并且对每个V形槽执行顺时针方向转动支持结构180°的操作以及逆时针方向转动支持结构180°的操作。然后，第二构件21b被连接到第一构件21a。或者，使用机械手将弯曲成S形状的太阳能电池装置1放置在第一构件21a上，并且在这个状态中将第二构件21b连接到第一构件21a。当第二构件21b被连接到第一构件21a时，太阳能电池装置1如先前说明的那样变形。如此完成太阳能电池组件。

在这个方法中，要被沉积在光透射基板10上的每个层被形成为沿光透射基板10的长度方向延伸的带状的层。也就是说，在这个方法中，只需要沉积形成一维图案的层。

另一方面，为了制造参考图4和5描述的太阳能电池装置1′，必须沉积沿不同方向延伸的汇流线19a和网格线19b。也就是说，必须沉积形成二维图案的层。另外，有时将其他层形成为形成二维图案的层是必要的。

下面的表1显示了膜沉积方法的分类。

表1

如表1所示，膜沉积方法大致被分类成接触型和非接触型。在太阳能电池装置的制造中，当考虑到对基板的机械损坏时，较好的是非接触型，并且以高的材料利用率形成具有大面积的层的能力也是有利的。如表1所示，尽管这些方法难以以高的膜厚度精度形成二维图案的层，但是一些弯月面涂敷方法以及使用墨喷式印刷或者喷涂器的涂敷方法满足上述三个要求。这些膜沉积方法可被用于图6到10中所示的方法，因为只需要沉积形成一维图案的层。这使得可以以低成本制造具有极好的特性的太阳能电池装置1。

同样，汽化等等的使用具有以下优点。当通过卷对卷处理(roll-to-roll process)沉积形成二维图案的层时，必须采用以相同的速度转移用于膜沉积的基板以及掩模的一致处理(in-line process)，或者在掩模被固定的同时通过停走(stop-and-go)转移来转移用于膜沉积的基板的处理。另一方面，当通过卷对卷处理沉积形成一维图案的层时，随着掩模被固定，可以以预定的速度转移用于膜沉积的基板。这可以进一步降低成本。

此外，参考图4和5描述的太阳能电池装置1′的制造需要能够沉积具有至少与太阳能电池装置1′的短边的长度相等的宽度的膜的设备。相反，在参考图1到3描述的太阳能电池组件的制造过程中，只需要沉积具有例如大约200mm的宽度的膜。因此，可以使用小型的膜沉积设备。

注意、在参考图1到3描述的太阳能电池组件的制造过程中，为了防止电极11和12之间的电短路，或者为了可靠地进行密封，每个层在膜沉积开始侧和终止侧上的端部可以远离光透射基板10的末端。也就是说，每个层还可以被沉积为形成二维图案的层。在这种情况下，在掩模胶带被粘附到在膜沉积开始侧和终止侧上的端部之后，开始膜沉积。或者，膜沉积开始于远离光透射基板10的前端的位置，并且终止于远离光透射基板10的后端的位置。

还可以通过图11到16中所示的方法来制造图3中所示的太阳能电池装置1。

除了使用具有如图11所示的大宽度的光透射基板10(在图11中，基板的一个主表面全部被正面电极12覆盖)，以及光透射基板10等在如图16所示的最终步骤中被切割以外，这个方法与参考图6到10描述的方法相同。注意，在这个方法中，如图12到15所示，多个层被同时沉积或者附着。通过使用多头的膜沉积设备，可以同时沉积多个层，多头的膜沉积设备诸如是在宽度方向上布置多个缝模的缝隙涂敷器，或者多喷嘴的喷墨设备。虽然膜沉积设备的宽度是大的，但是这个方法可以增加生产量。

在形成辅助线的情况下，例如可以使用图17和18中所示的方法。

除了在正面电极11被沉积之前，如图17所示，在光透射基板10上形成辅助线19，从而获得图18中所示的结构，而不是图16中所示的结构以外，这个方法与参考图11到16描述的方法相同。辅助线19实现与网格线相等的效果，并且在太阳能电池装置1的宽度是30mm(包括在内的)到60mm(不包括在内的)时是合适的。

在参考图1和2描述的太阳能电池组件1中，从电力转换效率的观点出发，第二构件21b的面对区域3的部分S较佳地是尽可能地小。但是，为了固定太阳能电池装置1，部分S理想地具有在某种程度上的尺寸。如早先描述的，当部分S被给予例如镜面反射性或者漫反射性的光反射性时，可以实现高的电力转换效率。

当部分S具有光反射性时，光反射部分S无须平行于第一方向X1和第三方向Y。例如，光反射部分S的垂直于第三方向Y的截面可以具有V形状。或者，如图19所示，光反射部分S的垂直于第三方向Y的截面可以具有倒转的V形状。采用这个布置，已经进入光反射部分S的光可以更有效地进入第一部分1a。

作为包括镜面反射部分S的第二构件21b，可以使用，例如，由铝或者铬构成的并且具有良好抛光表面的金属部件，具有在其上执行镀银或者铝汽化的表面的玻璃或聚合物部件，或者具有用各种金属箔中的任何金属箔覆盖的表面的玻璃或聚合物部件。例如，通过使用由3M制造的作为反射膜的Vikuiti ESR，获得98％以上的反射率。同样，作为包括漫反射部分S的第二构件21b，可以使用，例如由铝或者铬构成的并且具有粗糙表面的金属部件，涂有白漆的玻璃或聚合物部件，或者支持各种光扩散层中的任何光扩散层的部件。

下面将参考图20到25说明第二实施例。

除了采用以下布置以外，图20中所示的太阳能电池组件与参考图1到3描述的太阳能电池组件相同。

也就是说，在这个太阳能电池组件中，支持结构2包括构件21，而不是第一构件21a和第二构件21b。构件21具有多个槽。这些槽的长度方向彼此平行，并且垂直于第一方向X1。两个相邻的槽中，一个槽的深度方向倾向于第一方向X1，并且其他槽的深度方向倾向于第二方向X2。这些槽几乎具有与第一构件21a和第二构件21b之间的间隙的功能相同的功能。

太阳能电池装置1在第二部分1b的位置处弯曲。注意，在图21中，线L1指示用于产生谷折叠的折痕，以及线L2指示用于产生山折叠的折痕。在第二部分1b处被折叠的太阳能电池装置1的第一部分1a被插入到构件21的槽中。因此，支持结构2可以通过各种方法支持太阳能电池装置1。

在这个太阳能电池组件中，构件21的面对区域3的部分S较佳地具有光反射性，例如镜面反射性或漫反射性。在这种情况下，光反射部分S无须平行于第一方向X1和第三方向Y。例如，光透射部分S的垂直于第三方向Y的截面可以具有V形。或者，如图22所示，光反射部分S的垂直于第三方向Y的截面也可以具有倒转的V形状。采用这个布置，已经进入光反射部分S的光可以更有效地进入第一部分1a。

在这个太阳能电池组件中，与参考图1到3描述的太阳能电池组件中的不同，在由彼此背对背地斜相对的支持结构2和第一部分1a包围的区域中，形成三角形的空洞。太阳能电池组件还可以通过使用这个空洞被冷却。例如，支持结构2可以在夹在彼此背对背地相对的第一部分1a之间的区域中具有用于使冷却剂循环的通道。在高于室温的温度范围中，太阳能电池的电力转换效率随着温度降低而增大。因此，通过使用上述布置，可以实现较高的电力转换效率。虽然一些有机薄膜太阳能电池随着温度上升而增加电力转换效率，但是为了延长寿命，希望使得太阳能电池易于冷却。

如图23所示，两个第一部分1a可以被插入单个槽中。

在图23中所示的太阳能电池组件中，形成在构件21中的槽的深度方向垂直于第一方向X1。一组接触电极22和23被形成在槽的两个侧壁的每个侧壁上。

这个太阳能电池组件的太阳能电池装置1具有示范性地显示在图24中的结构。如图25所示，通过在线L3的位置处形成切口，在线L1的位置处进行山折叠，以及在线L2的位置处进行谷折叠，来获得这个结构。

在太阳能电池装置1中，第一部分1a的在垫15和16侧上的边缘平行于太阳能电池装置1的长度方向被折叠，以致太阳能电池装置1的正面突出。同样，太阳能电池装置1在第二部分1b的位置处被折叠，以致两个相邻的第一部分1a的在垫15和16侧上的边缘背对背地相对。背对背布置的每对边缘被插入构件21的一个槽中。

这个太阳能电池组件不包括图20中所示的部分S。因此，通过采用这个结构，可以实现较高的电力转换效率。

在线L3的位置处形成的切口的长度是可适当调整的。如图25所示，当切口的长度被限制成小于从上述结构的边缘到活性层13的距离时，密封性能不恶化，并且这在寿命方面是有利的。

同样，当切口的长度被限制成小于从上述结构的边缘到背面电极12的距离时，活性层13在斜面中的面积比增大，并且这在电力转换效率方面是有利的。在这种情况下，较好的是执行密封当形成切口时产生的端面的处理。当使用诸如激光刀具或超声波刀具的产生热量的切口工具时，光透射基板10、密封层17以及封装基板18中的至少一个热熔化并且密封该端面。当受光面的倾角θ在这种情况下被设定在例如70°时，第一部分1a以20°的弯曲角被折叠。没有电短路出现在处于这种角度的电极之间。

第一部分1a的弯曲角在它被支持结构2支持之前理想地是比太阳能电池组件中的第一部分1a的弯曲角大例如1°到30°。在这个结构中，相邻的第一部分1a容易地在多斜面结构的顶峰部分彼此紧密接触，并且这使得可以使不利于电力转换的区域变窄。注意，如果第一部分1a的弯曲角在它被支持结构2支持之前被制成过分地大于太阳能电池组件中的第一部分1a的弯曲角，则第一部分1a被弯曲，并且这可能扩大倾角偏离期望的倾角的区域，或者引起电极之间的电短路。

此外，在这个太阳能电池组件中，太阳能电池装置1在第二部分1b的位置处没有被弯曲但是被折叠。当第二部分1b被折叠时，在与第二部分1b被弯曲的结构相比时，可以容易地将例如第一部分1a的倾角设定在设计值，并且缩短第二部分1b的长度。由于第二部分1b的最大弯曲角是90°，因此电极之间的电短路相对很难出现。

现在将说明可任意地应用到上述全部实施例的手段和处理。

可以执行从太阳能电池组件表面去除污垢的处理。这使得可以防止污垢长时间附着到有机薄膜太阳能电池，并且防止电力转换效率的下降。可以通过例如以下方法执行这个处理。

AC清洗方法：

因为诸如灰尘的污垢特别容易沉积在多斜面结构中的开槽的底部，所以希望使用措施以去除灰尘。对于特别是诸如灰尘的微粒的沉积，有效的是通过使用电场来去除和转移微粒。线状的电极线以大约1到10mm的间隔被布置在作为电池表面的绝缘保护膜的表面上，并且在这些电极线之间施加电压，以致电场的方向随时间而变。从而，电池表面上带电的微粒按照电场中的波动而振动以便变得分开。另外，当空间地前进的前进波被用作电极之间的电场时，可以在特定方向上转移分开的微粒并且从电池表面去除它们。相邻的电极之间的电场较佳地是20到500V/mm，并且更佳地是100到200V/mm。也可以在相邻的电极之间施加具有大约90°到180°相移的AC电压，并且允许这个电压作为前进波而在电极之间传播。此外，当上述电场被周期性地施加在电池的辅助线之间时，可以执行清洗，而不必形成任何新的电极。

使用氧化钛的表面自清洗层：

当在太阳能电池组件的最外层上形成光氧化的氧化钛层时，可以通过促进附着的有机物质的分解来执行清洗，从而从表面去除污垢。

其他：

也可以在多斜面结构的开槽的每底部上沿着开槽线形成具有大约0.5到2mm宽度的缝隙，并且使得具有一毫米单位大小的相对大的尘粒经过这个缝隙落到电池外面。这个方法作为去除灰尘的措施也是有效的。

跟踪装置或者光强检测器也可以作为附属装置被安装。当在例如房屋的屋顶安装上述太阳能电池组件时，通过使用太阳跟踪器可以获得最大效果，太阳跟踪器使得组件正对太阳。

当在移动设备等中使用太阳能电池组件时，用户可以自由地调整相对于光源的角度。通过安装用于显示光源发射的光强度高的方向的电路，可以增加电力转换效率。例如，显示光强的液晶电平计是有效的。

接下来，将说明有机薄膜太阳能电池的电力转换原理。

图26是用于说明体异质结型太阳能电池的操作机构的图。在图26中，参考数字13p和13n分别表示p和n型半导体。同样，参考符号CP和CE分别表示空穴和电子。

有机薄膜太阳能电池的电力转换处理大致被分成，有机分子吸收光并且产生激子的步骤a)，激子移动并扩散的步骤b)，激子分离成空穴和电子的步骤c)，以及空穴和电子被输送到电极的步骤d)。

在步骤a)中，p或者n型半导体吸收光以产生激子。使η1作为产生效率。在步骤b)中，产生的激子通过扩散移动到pn结。使η2作为扩散效率。由于激子具有寿命，因此它们只可以移动大约扩散长度。在步骤c)中，已经到达pn结的激子分离成空穴CP和电子CE。使η3作为激子分离效率。最后，在步骤d)中，空穴CP和电子CE经由p型半导体13p和n型半导体13n被分别输送到电极，并且被提取到外部电路。使η4作为输送效率。

可以通过以下公式表示外部提取效率，外部提取效率是提取到外部电路的空穴CP或者电子CE相对于照射太阳能电池的光子的比率。这个值相当于太阳能电池的量子效率。

ηEQE＝η1×η2×η3×η4

为了增加电力转换效率，只需要通过考虑步骤a)到d)中出现的现象来设计有机薄膜太阳能电池装置。也就是说，对于步骤a)，活性层理想地以例如100％的高效率来吸收入射光子。对于步骤b)和c)，半导体的迁移率理想地是高的，并且对应于pn结的界面的面积理想地是大的。对于步骤d)，从pn结到每个电极的距离理想地是短的，并且理想地不存在截留载流子的缺陷。

虽然通过考虑这些因素设计的有机薄膜太阳能电池可以实现高效率，但是通过现有材料和膜沉积方法获得的这个效率仍然比期望的效率低得多。与无机太阳能电池相比，有机薄膜太阳能电池具有低的激子离解概率、短的激子扩散长度、以及低的载流子迁移率。这是因为有机半导体具有许多难以控制的参数，诸如纯度、分子量分布以及取向。

为了改善步骤a)，用于通过使活性层变厚来增加光子吸收率的手段是可能的。当活性层变厚时，光子吸收率因为光程长度增大而增大。但是，随着活性层的厚度增大，电阻增大，并且这使得载流子更容易截留。因而，产生的载流子不能到达电极，并且电力转换效率降低。

同样，为了改善步骤d)，用于通过使活性层变薄来缩短电极之间的距离的手段是可能的。当电极之间的距离被缩短时，产生的载流子容易到达电极，并且膜的电阻降低。这似乎增加了电力转换效率。但是，当活性层薄时，在步骤a)中产生的激子的量因为以下理由而下降。也就是说，用于活性层的材料不具有高的光吸收率。因此，如果膜厚度小，则一些光子没有被活性层吸收，而是逃到外面。这降低了载流子的数目，并且减少了电流。结果，电力转换效率降低。

如上所述，当活性层变厚时，产生的激子的数目增大，但是载流子到电极的输送效率降低。另一方面，当活性层变薄时，载流子到电极的输送效率增大，但是产生的激子的数目减小。因此，两种情况下都不可能实现高的电力转换效率。

相反，通过倾斜第一部分1a的受光面，可以增加活性层的光程长度，同时将活性层的膜厚度维持在对于载流子到电极的输送效率是最佳的范围内。这使得可以增加电力转换效率，而不造成任何如上所述的问题。

下面将说明太阳能电池组件的组成构件。

(光透射基板和封装基板)

光透射基板10和封装基板18支持其他组成构件。这些基板较佳地没有通过热和有机溶剂被变质。基板材料的实例是诸如聚乙烯、PET、PEN、PI、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、液晶聚合物和环烯聚合物的塑料或者聚合物，诸如不锈钢(SUS)、硅的金属，以及诸如无碱玻璃和石英玻璃的其他无机材料。由于光透射基板10位于光入射侧，因此典型地使用透明材料。不透明的基板可以被用作封装基板18。

(正面电极)

在这个实施例中，正面电极11是阳极。正面电极11被层积在基板10上。正面电极11的材料没有被特别地限制，只要该材料是导电的。通常通过使用例如真空汽化、溅射、离子电镀、电镀或者涂敷形成由透明的或者半透明的导电材料构成的层，来获得正面电极11。由透明的或者半透明的材料构成的层的实例是导电的金属氧化膜以及半透明的金属薄膜。更具体地，可以使用，由诸如氟掺杂氧化锡(FTO)、铟锌氧化物、氧化锌、氧化铟、氧化锡以及作为其复合材料的铟锡氧化物的导电玻璃(例如，NESA)构成的层；或者由金、铂、银或者铜构成的层。ITO或者FTO是特别好的。作为电极材料，也可以使用聚苯胺或者它的衍生物、或者聚噻吩或者它的衍生物，作为有机导电聚合物。当使用ITO时，正面电极11的膜厚度较佳地是30到300nm。如果膜厚度小于30nm，则电阻可能因为导电率的减小而增加，并且这降低了电力转换效率。如果膜厚度大于300nm，则透光率可能降低。另外，因为柔韧性降低，所以归因于应力的裂开容易出现。正面电极11的薄膜电阻较佳地是尽可能的低，并且较好地是10Ω/□以下。正面电极11可以是单层，并且也可以通过层积由具有不同的功函数的材料构成的层来获得。为了减少正面电极11和背面电极12之间的电短路以及电流泄漏，正面电极11的表面较佳地是平滑的。

(空穴输送/注入层)

空穴输送/注入层被任意地沉积在作为阳极的正面电极11和活性层13之间。空穴输送/注入层的功能是，例如，通过使下部电极的粗糙表面变平来防止太阳能电池装置1中的电短路，有效地仅仅输送空穴，以及防止在活性层13的界面附近产生的激子的消失。作为空穴输送/注入层的材料，可以使用基于诸如PEDOT/PSS的聚噻吩聚合物，或者诸如聚苯胺或聚吡咯的有机导电聚合物。聚噻吩聚合物的典型产品的实例是由Starck制造的Clevios PH500、Clevios PH、Clevios PV P Al 4083以及Clevios HIL1.1。

当使用Clevios PH500作为空穴输送/注入层的材料时，膜厚度较佳地是20到100nm。如果空穴输送/注入层太薄，则变平效果可能变得不够，并且电短路可能出现。如果空穴输送/注入层太厚，则膜电阻增大，并且这可能降低电力转换效率。

空穴输送/注入层的膜沉积方法没有被特别地限制，只要该方法可以形成薄膜。可以通过例如缝隙涂敷或者弯月面涂敷来沉积空穴输送/注入层。在空穴输送/注入层的材料被涂布，以致具有期望厚度的膜被沉积之后，通过使用电炉等的加热来干燥该膜。这个通过加热的干燥较佳地在140℃到200℃被执行大约几分钟到10分钟。要被涂布的溶液理想地是预先经过过滤器。

(活性层)

活性层13被设置在正面电极11和背面电极12之间。下面将通过采用体异质结型有机薄膜太阳能电池作为实例来说明活性层13。体异质结型太阳能电池具有p型半导体13p和n型半导体13n在活性层中采用相位分离结构的特征。在体异质结型中，混合的p和n型半导体13p和13n在活性层中形成毫微级pn结，并且通过使用出现在结合面上的光感应电荷分离来获得电流。p型半导体13p由具有电子贡献特性的材料构成。另一方面，n型半导体13n由具有电子接受特性的材料构成。例如，p型半导体13p和n型半导体13n中的至少一个是有机半导体。

作为p型有机半导体，可以使用，例如，由聚噻吩或它的衍生物，聚吡咯或它的衍生物，吡唑啉衍生物，芳基胺衍生物，二苯乙烯衍生物，三苯基二胺衍生物，低聚噻吩或它的衍生物，聚乙烯咔唑或它的衍生物，聚硅烷或它的衍生物，在侧链或主链上具有芳族胺的聚硅氧烷衍生物，聚苯胺或它的衍生物，酞菁衍生物，卟啉或它的衍生物，聚苯乙炔或它的衍生物，或者聚噻吩乙炔或它的衍生物，并且这些材料也可以一起被使用。也可以使用这些材料的共聚物。共聚物的实例是噻吩-芴共聚物以及苯撑乙炔撑-苯撑乙烯撑共聚物等等。

较佳的p型有机半导体是作为具有π共轭的导电聚合物的聚噻吩或它的衍生物。聚噻吩以及它的衍生物可以维持高的立体规整性，并且在溶剂中具有比较高的可溶性。聚噻吩以及它的衍生物没有特别限制，只要它们是具有噻吩单位的化合物。聚噻吩以及其衍生物的应用实例是，诸如聚(3-甲基噻吩)、聚(3-丁基噻吩)、聚(3-己基噻吩)、聚(3-辛基噻吩)、聚(3-癸基噻吩)以及聚(3-十二烷基噻吩)的聚烷基噻吩；诸如聚(3-苯基噻吩)以及聚(3-p-烷基苯基噻吩)的聚芳基噻吩；诸如聚(3-丁基异硫茚)、聚(3-己基异硫茚)、聚(3-辛基异硫茚)以及聚(3-癸基异硫茚)的聚烷基异硫茚；以及聚乙烯二羟噻吩。

近来，诸如作为包含咔唑、苯并噻二唑和噻吩的共聚物的(聚[N-9″-十七烷-2，7-咔唑-交替-5，5，-(4′，7′-二-2-噻吩基-2′，1′，3′-苯并噻二唑)](PCDTBT)的衍生物被称为获得高的光电转换效率的化合物。

通过涂布借助于在溶剂中溶解聚合物所制备的溶液，可以沉积由任何这些导电聚合物构成的层。因此，可以使用便宜的设备，通过使用涂敷方法等等，以低成本制造大面积的有机薄膜太阳能电池。

作为n型有机半导体，合适地使用富勒烯或它的衍生物。此处使用的富勒烯衍生物没有特别限制，只要该衍生物具有富勒烯单位。应用的实例是通过使用C60、C70、C76、C78或C84作为基本单位形成的衍生物。在富勒烯衍生物中，可以通过任意的官能团来修饰富勒烯单位的碳原子，并且这些官能团可以结合以形成环。富勒烯衍生物包括富勒烯结合聚合物。包含对溶剂具有高亲合性的官能团、从而高度地可溶于溶剂中的富勒烯衍生物是较好的。

富勒烯衍生物中的官能团的实例是氢原子；羟基；诸如氟原子和氯原子的卤族原子；诸如甲基和乙基的烷基；诸如乙烯基的链烯基；氰基；诸如甲氧基和乙氧基的烷氧基；诸如苯基和萘基的芳香烃基；以及诸如噻吩基和吡啶基的芳族杂环基。应用的实例是诸如C60H36或C70H36的氢化富勒烯、诸如C60或C70的氧化富勒烯、以及富勒烯金属配合物。

在其他材料当中，特别好的是使用[6，6]-苯基C61酪酸甲酯(60PCBM)或[6，6]-苯基C71酪酸甲酯(70PCBM)作为富勒烯衍生物。

当使用未改性的富勒烯时，较佳地使用C70。富勒烯C70具有高的光载流子产生效率，并且适合于在有机薄膜太阳能电池中使用。

当p型半导体是P3HT基半导体时，n型有机半导体和p型有机半导体在活性层中的混合比较佳地是大约1。当p型半导体是PCDTBT基半导体时，n型有机半导体和p型有机半导体的混合比较佳地是大约4。

当涂布有机半导体时，有机半导体通常被溶于溶剂。溶剂的实例是，诸如甲苯、二甲苯、四氢萘、十氢萘、均三甲苯、正丁苯、仲丁苯和叔丁苯的不饱和烃基溶剂；诸如氯苯、二氯苯和三氯苯的卤化芳香烃基溶剂；诸如四氯甲烷、氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、氯丁烷、溴丁烷、氯戊烷、氯己烷、溴己烷和氯代环己烷的卤化饱和烃基溶剂；以及诸如四氢呋喃或四氢吡喃的醚。卤族基芳香族溶剂是特别好的。这些溶剂可以被单独地使用或以混合物的形式被使用。

沉积溶液的湿膜的方法的实例是，旋涂、浸涂、浇铸、棒涂、辊涂、线锭涂敷、喷涂、丝网印刷、照相凹版印刷、苯胺印刷、胶版印刷、照相凹版胶版印刷、分配器涂敷、管嘴涂敷、毛细管涂敷以及喷墨方法。这些涂敷方法可以被单独使用或组合使用。

(电子输送/注入层)

电子输送/注入层被任意地沉积在背面电极12和活性层13之间。电子输送/注入层具有通过阻断空穴来单独有效地输送电子的功能，以及防止在活性层13和电子输送/注入层之间的界面处产生的激子消失的功能。

电子输送/注入层的材料的实例是金属氧化物，例如，通过溶胶凝胶处理的水解钛醇盐所获得的非晶氧化钛。膜沉积方法没有被特别地限制，只要薄膜可以被沉积。膜沉积方法的实例是缝隙涂敷以及弯月面涂敷。当使用氧化钛作为电子输送/注入层的材料时，电子输送/注入层理想地被沉积成具有5到20nm的厚度。如果膜厚度小于这个范围，则空穴阻断效果下降。因此，产生的激子可能在它们离解成电子和空穴之前失效，并且这可能使得不可能有效地提取电流。如果膜厚度太大，则膜电阻增大，并且这可能使得电力转换效率不够。涂敷溶液理想地是预先经过过滤器。在溶液的湿膜被沉积以具有预定膜厚度之后，通过使用电炉等进行加热来使膜干燥。例如，通过在50℃到100℃加热几分钟到10分钟，同时加速在空气中的水解，来干燥膜。

(背面电极)

在这个实施例中，背面电极12是阴极。背面电极12被层积在活性层13(或电子输送/注入层)上。通过例如真空汽化、溅射、离子电镀、电镀或涂敷来沉积导电材料，以获得背面电极12。背面电极12例如是导电金属薄膜或金属氧化膜。还可以通过使用导电膏来沉积背面电极12，通过将由上述材料构成的微粒分散在粘合剂中来获得导电膏。也可以使用有机导电聚合物，例如，聚苯胺或它的衍生物，或者聚噻吩或它的衍生物。当通过使用具有高的功函数的材料来沉积正面电极11时，较佳的是使用具有低的功函数的材料作为背面电极12。具有低的功函数的材料的实例是碱金属和碱土金属。应用实例是Li、In、Al、Ca、Mg、Sm、Tb、Yb、Zr、Na、K、Rb、Cs、Ba以及它们的合金。

背面电极12可以是单层，并且也可以通过层积由具有不同的功函数的材料构成的层而被沉积。作为背面电极12的材料，可以使用包含一个以上具有低的功函数的材料的合金，以及金、银、铂、铜、锰、钛、钴、镍、钨和锡中的一个或多个。合金的实例是锂铝合金、锂镁合金、锂铟合金、镁银合金、镁铟合金、镁铝合金、铟银合金以及钙铝合金。

背面电极12的膜厚度例如是1到1,000nm，较佳地是10到500nm。如果背面电极12的膜厚度小，则电阻增大，并且这个可能使得不可能充分地将产生的电荷提取到外部电路。如果背面电极12的膜厚度大，则大量材料应当被使用。这延长了膜沉积设备的占用时间，并且可能增加成本。

下面将描述与上述实施例有关的应用实例。

<预备试验>

这个预备试验的目的是说明将太阳能电池装置布置成V形状的效果。在预备试验中，制造一对太阳能电池装置。这些太阳能电池装置被布置成V构造，以致它们的受光面彼此倾斜相对，并且测量电流-电压特性。受光面与垂直于光入射方向的平面构成的倾角被设定在80°、70°、60°和45°。同样，这些太阳能电池装置被布置成它们的受光面垂直于光入射方向，并且测量电流-电压特性。基于这些结果，检查受光面的倾角对电力转换效率的影响。

(太阳能电池装置的制造)

首先，将说明太阳能电池装置的制造。

10质量份的p型有机半导体和40质量份的n型有机半导体被混合。作为p型有机半导体，使用由1-MATERIAL制造的PCDTBT，即，聚[N-9″-十七烷-2，7-咔唑-交替(alt)-5，5，-(4′，7′-二-2-噻吩基-2′，1′，3′-苯并噻二唑)]。作为n型有机半导体，使用由SOLENNE制造的70PCBM，即，[6，6]-苯基C71酪酸甲酯。

然后，作为溶剂的1mL邻二氯苯和30mg的上述混合物被放置在瓶子中。通过使用超声波清洗器(由IUCHI SEIEIDO制造的US-2)，用超声波在50℃照射这个溶液混合物2小时，从而获得涂敷溶液。这个涂敷溶液经过过滤器，该过滤器能够滤出具有0.2μm以上的粒子大小的粒子。

具有0.7mm厚的20×20mm的玻璃板被用作基板。140nm厚的ITO通过溅射被沉积在这个玻璃板上。通过光刻法使这个ITO层形成图案，成为3.2×20mm的矩形形状。从而，在玻璃板上形成由ITO构成的阳极。

用包含1％的表面活性剂(由Wako Pure Chemical制造的NCW 1001)的纯水超声地清洗这个玻璃板5分钟，随后用流动的纯水冲洗15分钟。然后，用丙酮超声地清洗玻璃板5分钟，随后用异丙醇(IPA)超声地清洗5分钟。然后，在恒温烘箱中在120℃使玻璃板干燥60分钟。另外，在这个玻璃板上执行UV处理10分钟，从而使该表面亲水化。

然后，通过旋涂，用PEDOT/PSS水溶液涂敷具有ITO的玻璃板。作为PEDOT/PSS水溶液，使用由Starck制造的Clevios PH500。在涂敷之前，水溶液经过过滤器，该过滤器能够滤出具有0.1μm以上的粒子大小的粒子。通过使用电炉，在200℃使涂敷膜干燥5分钟，从而获得60nm厚的空穴输送/注入层。

随后，通过旋涂，在氮气净化的手套式操作箱中，活性层被涂敷在空穴输送/注入层上。通过使用电炉，在氮气环境中，在70℃使这个涂敷膜干燥60分钟，从而获得90nm厚的活性层。

然后，通过溶胶-凝胶处理，非晶氧化钛层被沉积作为电子输送/注入层。更具体地，5mL的异丙氧基钛、25mL的2甲氧基乙醇以及2.5mL的乙醇胺被混合在氮气净化的三颈烧瓶中，并且溶液混合物在80℃被回流2小时，然后在120℃被回流1小时，氮气净化的三颈烧瓶具有50mL的内部容量并且包括搅拌机构、回流装置以及温度调整机构。如此获得的氧化钛前体溶液利用IPA被稀释到150倍体积，并且经过过滤器，该过滤器能够滤出具有0.2μm以上的粒子大小的粒子。

这个溶液通过旋涂被涂敷在活性层上。通过使用电炉，在80℃使涂敷膜干燥10分钟，从而获得20nm厚的电子输送/注入层。注意，为了促进用于通过使用包含在空气中的水来产生氧化钛的水解反应，在空气中执行溶液涂敷和膜干燥。

然后，通过使用真空汽化设备来沉积阴极。更具体地，在其上沉积有电子输送/注入层等的具有ITO的玻璃板通过支架被保持，掩模被覆盖在玻璃板上，并且这些被放置在汽化设备中。此处使用的掩模具有3.2mm宽的矩形缝隙。掩模被放置成使得ITO层和缝隙彼此相交。然后，汽化设备被抽空到3×10^-6托的真空度，并且由铝构成的线材料被电阻加热，从而获得80nm厚的铝层作为阴极。

然后，通过使用电炉，在150℃使这个玻璃板退火30分钟。

随后，通过使用环氧聚合物，使这个玻璃板和具有一个主表面通过开凿而凹进的封装玻璃被粘着，以致封装玻璃的凹面与阴极相对。另外，提取电极被附接到阳极和阴极，从而完成有机薄膜太阳能电池装置。注意，这个太阳能电池装置的活性区域的面积是0.1024cm²(3.2mm×3.2mm)。

(试验1)

通过上述方法获得的一对太阳能电池装置被布置成V构造，以致他们的受光面彼此倾斜相对(倾斜构造)，并且测量电流-电压特性。在这个试验中，早先提到的倾角被设定在80°。同样，这些太阳能电池装置被布置成他们的受光面垂直于光入射方向(水平构造)，并且测量电流-电压特性。

通过使用由MAKI MANUFACTURING制造的电输出测量设备，通过电子负荷来测量电流-电压特性。能够再生AM1.5的太阳能仿真器被用作测量光源，并且照射亮度被设定在100mW/cm²。注意，基于在有机薄膜太阳能电池装置中，入射光强度和电力转换效率之间的关系在宽的光强范围内是线性的这一实验事实，计算电力转换效率。

图27显示结果。注意，在倾斜构造中，由一个太阳能电池装置反射的至少一部分光可以进入其他的太阳能电池装置。因此，在这种情况下，不仅已经从光源直接进入装置的光，而且由该装置反射的光，都贡献电流-电压特性。

在水平构造中，电力转换效率是6.19％。当使用倾斜构造并且设定倾角在80°时，电力转换效率是11.61％。也就是说，倾斜构造的电力转换效率是水平构造的电力转换效率的大约1.9倍。同样，在倾斜构造中，电流密度JSC是30.87mA/cm²。这个电流密度J_SC是由水平构造获得的值的大约2.2倍。

然后，通过改变倾角来获得电力转换效率。图28显示了倾角θ和电力转换效率之间的关系。

参考图28，实线指示通过实验获得的结果，以及虚线指示通过仿真获得的结果。在通过考虑到已经直接从光源进入装置的光的贡献以及被一个装置反射并进入另一个装置的光的贡献而获得的模型上，执行这个仿真。

当倾角θ从0°变化到45°时，电力转换效率的上升是小的。当倾角θ从45°变化到60°时，电力转换效率大大地上升，并且当倾角θ是70°到80°时，电力转换效率是很高的。

然后，执行仿真以检查活性层的透光率的最佳值。更具体地，基于例如在预备实验中制造的太阳能电池装置的每个层的吸光系数、折射率和透光率的实验数据，获得通过活性层吸收的光量，从而计算电力转换效率。图28显示了通过仿真获得的结果，其中活性层的透光率是78％，相对较好地再现了实验结果。同样，当活性层完全地吸收光时，即，当活性层的透光率是0％，电力转换效率在太阳能电池装置被倾斜时降低。

(太阳能电池装置中的效率分布的仿真)

在倾斜构造中，从上面进入的光通过电池表面被反射，并集中到V形开槽的底部。因此，光强大概朝向V形开槽的底部增加，所以电力转换效率可能朝向V形开槽的底部增加。为了揭示这个，通过计算倾斜构造中的光路来仿真电池中的电力转换效率分布。在这个仿真中，假定倾斜构造，在该倾斜构造中，通过预备实验制造的太阳能电池装置(电池)以80°的倾角被布置。

图29是显示倾斜构造中的光路的视图。首先，在图29中，从右侧电池的最上面部分中的上面垂直地进入点A的光的光路如下。当电池的倾角θ是80°时，已经以10°的入射角进入右侧电池的A点的光通过A点被反射。这个一次反射光以30°的入射角进入左侧电池的与B点相对的位置。该反射光作为二次反射光进入右侧电池的C点。同样地，已经进入左侧电池的最上面部分的光被反射并且以30°的入射角进入右侧电池的B点。这揭示了，在从右侧电池的A点到B点的区域中，来自光源的光直接地进入，并且没有反射光进入。在从B点到C点的区域中，来自光源的光直接地进入，并且一次反射光也进入。

图30显示了当使用倾斜构造时电力转换元件中的电力转换效率分布的计算结果。图30中的符号A到F对应于图29中所示的符号。作为测量值获得的8.7％被用作在从A点到B点的区域中的电力转换效率。从B点到C点的区域、从C点到D点的区域、从D点到E点的区域、以及从E点到F点的区域中的每个区域的电力转换效率是通过计算获得的值。注意，如图29所示，在计算中也考虑了由重复反射和入射所引起的入射光到电池的角度变化。

在从B点到C点的区域中，一次反射光对电力转换效率的影响是大的，所以该电力转换效率是从A点到B点的区域中的电力转换效率大约两倍。在从E点到F点的区域中，电力转换效率达到19.0％。这个结果显示了，在倾斜构造中，电力转换效率分布如期望的存在于电池中，所以测量位置在效率的测量中需要注意。

<实例1>

通过与参考图6到10描述的方法相同的方法制造有机薄膜太阳能电池组件，在有机薄膜太阳能电池组件中，太阳能电池装置被形成多斜面结构。

更具体地，通过溅射，150nm厚的ITO层被首先沉积在150μm厚的PEN基板上。该基板具有28mm的宽度和420mm的长度。然后，通过使用由TORAY制造的DL 1000，通过光刻法，在ITO层上形成6mm宽的聚酰亚胺膜作为绝缘层14。

随后，在带状的基板被连续地提供给涂敷单元的同时，空穴输送/注入层、活性层以及电子输送/注入层被顺序地沉积，并且通过汽化沉积阴极。紧接着在通过涂敷沉积空穴输送/注入层之前，通过使用UV清洗器来UV清洗表面，由此从该表面去除异物并改善亲水性。通过弯月面涂敷方法沉积每个层。图31显示了可在弯月面涂敷方法中使用的设备的实例。图32、33和34分别图解了使用图31中所示的设备的弯月面涂敷方法的第一、第二和第三步骤。

在图31到34中，参考数字51、52、53和54分别表示平台、轴、间隙环和涂抹器。参考数字60表示涂敷溶液(墨水)；以及参考数字61表示从涂敷溶液60获得的层。

通过使用比基板10窄的涂抹器54，在一部分基板10上，将涂敷溶液涂布成带状形状。在涂布涂敷溶液之前，掩模胶带被粘附到基板10的前端部和后端部。这些掩模胶带在层61被沉积之后被去除。空穴输送/注入层、活性层、以及电子输送/注入层被沉积在具有20mm的宽度和418mm的长度的区域中。

空穴输送/注入层被沉积成具有60nm的厚度。作为用于沉积空穴输送/注入层的涂敷溶液，使用作为由Starck制造的PEDOT/PSS水溶液的Clevios PH500。通过使用能够产生110℃的热空气的吹风机，使从这个涂敷溶液获得的涂敷膜干燥。

活性层被沉积成具有90nm的厚度。通过以下方法制备用于沉积活性层的涂敷溶液。首先，10质量份的p型有机半导体和40质量份的n型有机半导体被混合。由1-MATERIAL制造的PCDTBT被用作p型有机半导体。由SOLENNE制造的70PCBM被用作n型有机半导体。然后，作为溶剂的1mL邻二氯苯和30mg的上述混合物被放置在瓶子中。通过使用超声波清洗器(由IUCHI SEIEIDO制造的US 2)，用超声波在50℃照射这个溶液混合物2小时，从而获得涂敷溶液。活性层被沉积在空穴输送/注入层上，并且通过使用能够产生70℃的热空气的吹风机来干燥。

电子输送/注入层被沉积成具有20nm的厚度。通过以下方法制备用于沉积电子输送/注入层的涂敷溶液。首先，5mL的异丙氧基钛、25mL的2甲氧基乙醇以及2.5mL的乙醇胺在50mL的氮气净化的三颈烧瓶中被混合，并且溶液混合物在80℃被回流2小时，然后在120℃被回流1小时，50mL的氮气净化的三颈烧瓶包括搅拌机构、回流装置以及温度调整机构。如此获得的氧化钛前体溶液利用IPA被稀释到150倍体积，从而获得涂敷溶液。电子输送/注入层通过在活性层上涂敷这个溶液而被沉积，并且通过使用能够产生80℃的热空气的吹风机来干燥。

通过使用真空汽化设备，阴极被沉积成具有80nm的厚度。更具体地，由铝构成的线材料被电阻加热，从而经由掩模在电子输送/注入层上沉积铝。该阴极具有21mm的宽度和416mm的长度。为了防止电短路，没有阴极被沉积在阳极的露出部分中。

随后，具有20mm的宽度和420mm长度的PEN基板被准备作为封装基板，并且整个表面涂敷有作为密封材料的环氧粘合剂。这个PEN基板被粘附到阴极等被沉积的PEN基板，以致形成粘合层的表面与沉积阴极等的表面彼此相对。注意，这个粘附被执行，以便露出阳极垫和阴极垫。

如上所述完成太阳能电池装置。这个太阳能电池装置的活性区域的面积是70.72cm²(416mm×17mm)。这个面积是初步实验中制造的装置的活性区域的面积的大约690倍。同样，在如上所述制造的太阳能电池装置中，每个阳极垫和阴极垫的宽度是3mm，并且他们之间的间隔是2mm。这些尺寸是足以将这些垫电连接到接触电极而没有造成任何电短路的值。

然后，如参考图24和25描述的，处理太阳能电池装置。折痕L1和L3之间的距离被设定在70mm。折痕L1和L3被形成为倾角θ是70°。折痕L3的长度被设定成8mm。太阳能电池装置的夹在折痕L3之间的边缘以23°的角度被折叠，以便形成平行于太阳能电池装置的长度方向的折痕。这个折痕没有被形成在沉积阴极等的PEN基板上，而是仅仅被形成在封装基板上。在形成这些折痕之前，通过使用刀具，在基板的两个表面的与线L1到L3相对应的部分中形成浅槽。

如上所述模制的太阳能电池装置被附接到图23中所示的支持结构。铜板簧被用作接触电极。

如此，完成具有多个斜面结构的组件，在多个斜面结构中布置三个V形状。

当通过如上所述的相同的方法实施试验时，电力转换效率是8.78％。实例1与预备试验(图28)的不同在于，活性层的面积是大约690倍，活性层在空气中被涂布和干燥，聚合物被用作基板，以及相应地在缓和条件下在执行涂敷之后的干燥。当考虑到这些区别时，在这个实例中实现的电力转换效率(8.78％)与预备试验的结果(图28)相比，以便获得相等的结果。

当如图4和5中显示的比较实例中，为了增加装置面积大约690倍而形成辅助线时，辅助线减少了孔径比，并且电力转换效率极端地降低。

相反，在实例1中，可以减少电位下降的影响，而不必形成任何辅助线，并且通过使用多个斜面结构，获得具有高的电力转换效率的大面积的太阳能电池组件。

虽然已经描述了某些实施例，但是这些实施例仅仅是通过实例的方式来呈现，而并不意欲限制本发明的范围。诚然，此处描述的新的实施例可以被具体化为各种其他形成；此外，在没有背离发明的精神的情况下，可以对此处描述的实施例作出各种省略、置换和改变。附有的权利要求书和它们的同等物意欲覆盖这种作为将落入本发明的范围和精神之内的形式或修改。

Claims (19)

1.一种太阳能电池组件，其特征在于，包括：

带状的太阳能电池装置，包括布置在一个方向上以致其主表面彼此面对的多个第一部分，以及插入所述第一部分之间的第二部分，其中所述第一部分的与所述太阳能电池装置的一对长边相对应的边缘彼此平行，相邻的两个第一部分相对于所述一个方向向前和向后地倾斜，以及所述第二部分包括一个以上的平面或曲面，以将所述相邻的两个第一部分彼此连接，使得所述太阳能电池装置在每个第二部分的位置处被弯曲成U形状或者发夹形状，且从光照射方向观察时所述太阳能电池装置呈S形状；和

支持所述太阳能电池装置的支持结构。

2.如权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述支持结构包括被设置在所述太阳能电池装置下面、并且支持所述太阳能电池装置的一个长边的第一构件。

3.如权利要求2所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述支持结构进一步包括被设置在所述第一构件的所述一个长边上、并且将所述太阳能电池装置固定于所述第一构件的第二构件。

4.如权利要求3所述的太阳能电池组件，其特征在于，介于所述太阳能电池装置的所述第一部分之间的所述第二构件的上表面具有光反射性。

5.如权利要求3所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述第一构件上具有槽，所述第二构件的一部分被插入所述槽。

6.如权利要求2所述的组件，其特征在于，所述第一构件上具有槽，所述第一部分的与所述一个长边相对应的边缘被插入所述槽。

7.如权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，

所述太阳能电池装置包括：光透射基板，设置在所述第一部分的背面电极，插入所述背面电极和所述光透射基板之间的正面电极，以及插入所述背面电极和所述正面电极之间的活性层，并且

所述支持结构进一步包括在所述第一部分与所述背面电极接触的多个第一接触电极，以及在所述第一部分与所述正面电极接触的多个第二接触电极。

8.如权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述组件具有由所述支持基板和相邻的两个第一部分包围成的空洞。

9.一种太阳能电池组件，其特征在于，包括：

带状的太阳能电池装置，具有正面和背面，并且包括布置在所述太阳能电池装置的长度方向上的多个第一部分，以及各自被插入相邻的两个所述第一部分之间的一个以上的第二部分，其中所述太阳能电池装置在所述一个以上的第二部分的位置处被折叠、弯曲、或者折叠并弯曲，以致所述第一部分的与所述正面的一对长边相对应的边缘彼此平行，所述第一部分在垂直于所述边缘的第一方向上彼此邻接，并且所述正面的与相邻的两个所述第一部分相对应的每个地区形成如下结构：在所述结构中，朝所述第一方向倾斜的第一斜面以及朝与所述第一方向相反的第二方向倾斜的第二斜面以这个顺序被布置在所述第一方向和所述第二方向中的一个方向上，所述太阳能电池装置在每个第二部分的位置处被弯曲成U形状或者发夹形状，且从光照射方向观察时所述太阳能电池装置呈S形状；和

支持所述太阳能电池装置的支持结构。

10.如权利要求9所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述支持结构包括第一构件和一个以上的第二构件，所述第一构件至少部分地面对所述背面的与所述第一部分相对应的区域，所述一个以上的第二构件在各开槽的底部相对于所述第一构件推动所述第一部分，所述开槽由所述第一斜面和所述第二斜面的布置而形成。

11.如权利要求10所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述一个以上的第二构件的面对夹在彼此倾斜相对的所述第一斜面和所述第二斜面之间的区域的一部分具有光反射性。

12.如权利要求10所述的太阳能电池组件，其特征在于，

所述太阳能电池装置包括：

具有第一主表面和第二主表面的带状的光透射基板，所述第一主表面包括第一和第二区域，所述第一和第二区域各自沿所述光透射基板的长度方向延伸并被布置在所述光透射基板的宽度方向上；

与所述第一区域相对的背面电极；

光透射正面电极，包括插入所述第一区域和所述背面电极之间的电极本体，以及位于所述第二区域上方并且被电连接到所述电极本体的端子部分；和

插入所述背面电极和所述电极本体之间的活性层，并且

所述支持结构进一步包括在所述第一部分的位置处与所述背面电极接触的第一接触电极，以及在所述第一部分的位置处与所述端子部分接触的第二接触电极。

13.如权利要求9所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述支持结构包括具有多个槽的构件，并且所述第一部分的与一个所述长边相对应的边缘被插入所述槽中。

14.如权利要求13所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述第一部分的所述边缘以一一对应的方式被插入所述槽中。

15.如权利要求14所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述构件的位于两个彼此邻接的槽之间的、面对夹在彼此倾斜相对的所述第一斜面和所述第二斜面之间的区域的一部分具有光反射性。

16.如权利要求13所述的太阳能电池组件，其特征在于，每对彼此邻接的所述第一部分具有被插入相同槽的边缘。

17.如权利要求13所述的太阳能电池组件，其特征在于，

所述太阳能电池装置包括：

具有第一主表面和第二主表面的带状的光透射基板，所述第一主表面包括第一和第二区域，所述第一和第二区域各自沿所述光透射基板的长度方向延伸并被布置在所述光透射基板的宽度方向上；

面对所述第一区域的背面电极；

光透射正面电极，包括插入所述第一区域和所述背面电极之间的电极本体，以及位于所述第二区域上方并且被电连接到所述电极本体的端子部分；和

插入所述背面电极和所述电极本体之间的活性层，并且

其中所述支持结构进一步包括在所述槽中与所述背面电极接触的第一接触电极，以及在所述槽中与所述端子部分接触的第二接触电极。

18.如权利要求9所述的太阳能电池组件，其特征在于，冷却剂流过的通道被设置在所述支持结构的被夹在背对背相对的所述第一和第二斜面之间的区域中。

19.一种太阳能电池组件，其特征在于，包括：

太阳能电池装置，包括在第一方向上布置成一排并且交替地朝着所述第一方向和与所述第一方向相对的第二方向倾斜的多个第一部分，以及以交错的构造布置成两排的多个第二部分，所述两排所述第二部分沿所述第一方向延伸，并且将所述一排第一部分夹在中间，所述两排中的一排所述第二部分连接各自包括相邻的两个所述第一部分的对，并且所述两排中的另一排所述第二部分各自连接各对中的两个第一部分，其中所述太阳能电池装置在每个第二部分的位置处被弯曲成U形状或者发夹形状，且从光照射方向观察时所述太阳能电池装置呈S形状；和

支持所述太阳能电池装置的支持结构。