JP2010141250A - 有機薄膜太陽電池およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、透明基板と、上記透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い第1補助電極と、上記透明基板の他方の面にパターン状に形成された第2補助電極と、上記第2補助電極上に形成された透明電極と、上記透明基板を貫通し、上記第1補助電極および上記第2補助電極を電気的に接続する接続導電部と、上記透明電極上に形成された光電変換層と、上記光電変換層上に形成された対向電極とを有することを特徴とする有機薄膜太陽電池を提供することにより、上記課題を解決する。
【選択図】図1
Description
しかしながら、有機薄膜太陽電池に用いられるITO電極は、厚みが150nm程度と薄く、シート抵抗が20Ω/□程度と大きいため、発生した電流がITO電極を通過する際に消費され、発電効率が低下するという問題がある。この現象は、有機薄膜太陽電池の面積が大きくなるにつれて顕著に現れる。
しかしながら、シリコン太陽電池や色素増感太陽電池に用いられる金属メッシュの厚みは2μm〜20μm程度と非常に厚い。一方、有機薄膜太陽電池では、光電変換層等の有機層の厚みは100nm〜200nmと非常に薄い。そのため、有機薄膜太陽電池に、シリコン太陽電池や色素増感太陽電池に用いられる金属メッシュをそのまま適用すると、光電変換層等の有機層の厚みが薄いために、厚い金属メッシュによる凹凸を有機材料で均一にコーティングすることが難しく、結果として電極間で短絡が生じるという問題がある。
フォトエッチング法により第2補助電極を構成する第2導電パターンを形成するので、第2金属薄膜の厚みが薄い場合であっても所望の形状にパターニングすることができ、また第2導電パターンの端部にバリの無い形状を形成することができる。よって、第2補助電極の厚みを、電極間で短絡が生じない厚みとすることが可能であり、第2導電パターンを、第2導電パターンの端部のバリに起因する短絡が生じない形状とすることが可能である。これにより、電極間で短絡が生じ難い有機薄膜太陽電池を得ることができる。
本発明の有機薄膜太陽電池は、補助電極の構成により2つの実施態様に分けることができる。以下、各実施態様に分けて説明する。
本発明の有機薄膜太陽電池の第1実施態様は、透明基板と、上記透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い第1補助電極と、上記透明基板の他方の面にパターン状に形成された第2補助電極と、上記第2補助電極上に形成された透明電極と、上記透明基板を貫通し、上記第1補助電極および上記第2補助電極を電気的に接続する接続導電部と、上記透明電極上に形成された光電変換層と、上記光電変換層上に形成された対向電極とを有することを特徴とするものである。
図1は、本実施態様の有機薄膜太陽電池の一例を示す概略断面図である。図1に示す例において、有機薄膜太陽電池1は、透明基板2と、透明基板2の一方の面にパターン状に形成され、透明電極5よりも抵抗値の低い第1補助電極3と、透明基板2の他方の面にメッシュ状に形成された第2補助電極4と、第2補助電極4上に形成された透明電極5と、透明基板2を貫通し、第1補助電極3および第2補助電極4を電気的に接続する接続導電部6と、透明電極5上に形成された正孔取出し層7と、正孔取出し層7上に形成された光電変換層8と、光電変換層8上に形成された対向電極9とを有している。
以下、本実施態様の有機薄膜太陽電池における各構成について説明する。
本実施態様に用いられる接続導電部は、透明基板を貫通し、第1補助電極および第2補助電極を電気的に接続するものである。
接続導電部が金属箔上に形成された導電性バンプ(突起物)を由来とするものである場合、導電性バンプの形成工程に依拠して、接続導電部の形状は厚み方向に径が変化した円錐状となる。この場合、図2に例示するように、接続導電部6の形状は、第2補助電極4側が小径、第1補助電極3側が大径となる円錐状であることが好ましい。導電性バンプが形成されている金属箔をパターニングすることにより、第1補助電極を形成することができるからである。
図3に例示するように接続導電部6が透明基板2に設けられた貫通孔の壁面を覆うように形成されている場合、貫通孔の壁面以外の部分は、例えば樹脂12等で充填されていることが好ましい。第2補助電極を形成するために透明基板全面にスパッタリング法等の蒸着法により金属薄膜を成膜する場合には、樹脂等が充填されていないと、金属薄膜の形成材料が孔を通過してしまい、透明基板全面に金属薄膜を形成するのが困難になるからである。
中でも、接続導電部は、透明基板に設けられた貫通孔をすべて埋めるように形成されていることが好ましい。導電性を高めることができるからである。
本実施態様に用いられる第1補助電極は、透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低いものである。
なお、上記シート抵抗は、三菱化学株式会社製 表面抵抗計(ロレスタMCP:四端子プローブ)を用い、JIS R1637(ファインセラミックス薄膜の低効率試験方法:4探針法による測定方法)に基づき、測定した値である。
本実施態様に用いられる第2補助電極は、透明基板の他方の面にパターン状に形成されるものである。
なお、第2補助電極に用いられる金属については、上記第1補助電極に用いられる金属と同様であるので、ここでの説明は省略する。
金属薄膜のパターニング方法としては、所望のパターンに精度良く形成することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えばフォトエッチング法等を挙げることができる。
本実施態様に用いられる透明電極は、上記第2補助電極上に形成されるものである。本発明においては、第1補助電極側が受光面となるため、透明電極は、通常、光電変換層で発生した正孔を取り出すための電極(正孔取出し電極)とされる。
なお、上記全光線透過率は、可視光領域において、スガ試験機株式会社製 SMカラーコンピュータ(型番:SM−C)を用いて測定した値である。
なお、上記シート抵抗は、三菱化学株式会社製 表面抵抗計(ロレスタMCP:四端子プローブ)を用い、JIS R1637(ファインセラミックス薄膜の低効率試験方法:4探針法による測定方法)に基づき、測定した値である。
この透明電極の膜厚としては、単層である場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、0.1nm〜500nmの範囲内であることが好ましく、中でも1nm〜300nmの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記範囲より薄いと、透明電極のシート抵抗が大きくなりすぎ、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性があり、一方、膜厚が上記範囲より厚いと、全光線透過率が低下し、光電変換効率を低下させる可能性があるからである。
本実施態様に用いられる光電変換層は、透明電極および対向電極の間に形成されるものである。なお、「光電変換層」とは、有機薄膜太陽電池の電荷分離に寄与し、生じた電子および正孔を各々反対方向の電極に向かって輸送する機能を有する部材をいう。
本実施態様における光電変換層の第1態様は、電子受容性および電子供与性の両機能を有する単一の層であり、電子供与性材料および電子受容性材料を含有するものである。この光電変換層では、光電変換層内で形成されるpn接合を利用して電荷分離が生じるため、単独で光電変換層として機能する。
導電性高分子はいわゆるπ共役高分子であり、炭素−炭素またはヘテロ原子を含む二重結合または三重結合が、単結合と交互に連なったπ共役系から成り立っており、半導体的性質を示すものである。導電性高分子材料は、高分子主鎖内にπ共役が発達しているため主鎖方向への電荷輸送が基本的に有利である。また、導電性高分子の電子伝達機構は、主にπスタッキングによる分子間のホッピング伝導であるため、高分子の主鎖方向のみならず、光電変換層の膜厚方向への電荷輸送も有利である。さらに、導電性高分子材料は、導電性高分子材料を溶媒に溶解もしくは分散させた塗工液を用いることで湿式塗工法により容易に成膜可能であることから、大面積の有機薄膜太陽電池を高価な設備を必要とせず低コストで製造できるという利点がある。
なお、例えばフェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体(Poly[1,4-phenyleneethynylene-1,4-(2,5-dioctadodecyloxyphenylene)-1,4-phenyleneethene-1,2-diyl-1,4-(2,5-dioctadodecyloxyphenylene)ethene-1,2-diyl])の合成方法については、Macromolecules, 35, 3825 (2002) や、Mcromol. Chem. Phys., 202, 2712 (2001) に詳しい。
また、電子受容性化合物がドープされる電子供与性の導電性高分子材料としては、上述した電子供与性の導電性高分子材料を挙げることができる。ドープされる電子受容性化合物としては、例えばFeCl3(III)、AlCl3、AlBr3、AsF6やハロゲン化合物のようなルイス酸を用いることができる。なお、ルイス酸は電子受容体として作用する。
乾燥処理の方法として、例えば、加熱乾燥、送風乾燥、真空乾燥等、一般的な方法を用いることができる。
本実施態様における光電変換層の第2態様は、電子受容性の機能を有する電子受容性層と電子供与性の機能を有する電子供与性層とが積層されたものである。以下、電子受容性層および電子供与性層について説明する。
本態様に用いられる電子受容性層は、電子受容性の機能を有するものであり、電子受容性材料を含有するものである。
本態様に用いられる電子供与性層は、電子供与性の機能を有するものであり、電子供与性材料を含有するものである。
本実施態様に用いられる対向電極は、上記透明電極と対向する電極である。通常、対向電極は、光電変換層で発生した電子を取り出すための電極(電子取出し電極)とされる。本発明においては、第1補助電極側が受光面となるので、対向電極は透明性を有さなくともよい。
対向電極の膜厚は、単層である場合にはその膜厚が、複数層からなる場合には各層を合わせた総膜厚が、0.1nm〜500nmの範囲内、中でも1nm〜300nmの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記範囲より薄い場合は、対向電極のシート抵抗が大きくなりすぎ、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性があり、一方、膜厚が上記範囲より厚い場合には全光線透過率が低下し、光電変換効率を低下させる可能性があるからである。
本実施態様に用いられる透明基板としては、特に限定されるものではなく、例えば石英ガラス、パイレックス(登録商標)、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を挙げることができる。
本実施態様においては、図1に例示するように、光電変換層8と透明電極5(正孔取出し電極)との間に正孔取出し層7が形成されていることが好ましい。正孔取出し層は、光電変換層から正孔取出し電極への正孔の取出しが容易に行われるように設けられる層である。これにより、光電変換層から正孔取出し電極への正孔取出し効率が高められるため、光電変換効率を向上させることが可能となる。
これらの中でも、特にポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、トリフェニルジアミン(TPD)が好ましく用いられる。
本実施態様においては、光電変換層と対向電極(電子取出し電極)との間に電子取出し層が形成されていてもよい。電子取出し層は、光電変換層から電子取出し電極への電子の取出しが容易に行われるように設けられる層である。これにより、光電変換層から電子取出し電極への電子取出し効率が高められるため、光電変換効率を向上させることが可能となる。
本実施態様の有機薄膜太陽電池は、大面積であっても良好な発電効率を示すものである。有機薄膜太陽電池の面積としては、特に限定されるものではないが、50mm□以上であることが好ましい。
なお、これらの機能層については、特開2007−73717号公報等に記載のものと同様とすることができる。
本発明の有機薄膜太陽電池の第2実施態様は、透明基板と、上記透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い第1補助電極と、上記透明基板の他方の面に形成された透明電極と、上記透明基板を貫通し、上記第1補助電極および上記透明電極を電気的に接続する接続導電部と、上記透明電極上に形成された光電変換層と、上記光電変換層上に形成された対向電極とを有することを特徴とするものである。
図7は、本実施態様の有機薄膜太陽電池の一例を示す概略断面図である。図7に示す例において、有機薄膜太陽電池1は、透明基板2と、透明基板2の一方の面にメッシュ状に形成され、透明電極5よりも抵抗値の低い第1補助電極3と、透明基板2の他方の面に形成された透明電極5と、透明基板2を貫通し、第1補助電極3および透明電極5を電気的に接続する接続導電部6と、透明電極5上に形成された正孔取出し層7と、正孔取出し層7上に形成された光電変換層8と、光電変換層8上に形成された対向電極9とを有している。
本実施態様に用いられる接続導電部は、透明基板を貫通し、第1補助電極および透明電極を電気的に接続するものである。
本実施態様に用いられる第1補助電極は、透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低いものである。
本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法は、接続導電部の形成工程により2つの実施態様に分けることができる。以下、各実施態様に分けて説明する。
本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の第1実施態様は、透明基板に貫通孔を形成し、上記貫通孔に導電ペーストを充填して、上記透明基板を貫通する接続導電部を形成する接続導電部形成工程と、上記接続導電部が形成された透明基板の一方の面に第1金属薄膜を形成し、上記第1金属薄膜上にレジストを配置し、フォトエッチング法により上記第1金属薄膜をパターニングして、上記透明基板の一方の面に上記接続導電部と接するように導電パターンを形成するパターン形成工程、および、上記透明基板の他方の面に保護層を配置し、上記第1導電パターン上にめっきを施すめっき工程を有し、上記透明基板の一方の面に第1補助電極を形成する補助電極形成工程と、上記補助電極形成工程後、上記透明基板の他方の面に透明電極を形成する透明電極形成工程とを有することを特徴とするものである。
まず、透明基板2にレーザーにより貫通孔21を形成する(図8(a)、(b))。次いで、貫通孔21にスクリーン印刷法により導電ペースト6aを充填し、透明基板を貫通する接続導電部6を形成する(図8(c))。
次に、接続導電部6が設けられた透明基板2の一方の面に第1金属薄膜3aを形成する(図8(d))。次いで、第1金属薄膜3a上にレジスト22aを配置し、透明基板2の他方の面に保護層24を配置し(図8(e))、レジスト22aに対してパターン露光および現像を行い、レジスト画像22bを形成する(図8(f))。続いて、レジスト画像22bをマスクとして露出している第1金属薄膜3aをエッチングし(図8(g))、レジスト画像22bおよび保護層24を除去して、透明基板2の一方の面に接続導電部6に接するようにメッシュ状の第1導電パターン3bを形成する(図9(a))。
次に、透明基板2の他方の面に再度保護層25を配置し(図9(b))、第1導電パターン3b上に電解めっきを施してめっき層3cを形成し、第1導電パターン3bおよびめっき層3cから構成される第1補助電極3を得る(図9(c))。続いて、保護層25を除去する(図9(d))。
次に、透明基板2の他方の面に透明電極5を形成する(図9(e))。
まず、透明基板2にレーザーにより貫通孔21を形成する(図10(a)、(b))。次いで、貫通孔21にスクリーン印刷法により導電ペースト6aを充填し、透明基板を貫通する接続導電部6を形成する(図10(c))。
次に、接続導電部6が設けられた透明基板2の一方の面に第1金属薄膜3aを形成し、透明基板2の他方の面に第2金属薄膜4aを形成する(図10(d))。次いで、第1金属薄膜3aおよび第2金属薄膜4aの上にそれぞれレジスト22a,23aを配置し(図10(e))、露光および現像を行い、レジスト画像22b,23bを形成する(図10(f))。続いて、レジスト画像22b,23bをマスクとして露出している第1金属薄膜3aおよび第2金属薄膜4aをエッチングし(図10(g))、レジスト画像22b,23bを除去して、透明基板2の一方の面に接続導電部6に接するようにメッシュ状の第1導電パターン3bを形成し、透明基板2の他方の面に接続導電部6に接するようにメッシュ状の第2導電パターン4bを形成し、第2導電パターン4bから構成される第2補助電極4を得る(図11(a))。
次に、透明基板2の他方の面に形成された第2補助電極4上に保護層25を配置し(図11(b))、透明基板2の一方の面に形成された第1導電パターン3b上に電解めっきを施してめっき層3cを形成し、第1導電パターン3bおよびめっき層3cから構成される第1補助電極3を得る(図11(c))。続いて、保護層25を除去する(図11(d))。
次に、第2補助電極4上に透明電極5を形成する(図11(e))。
本実施態様における接続導電部形成工程は、透明基板に貫通孔を形成し、上記貫通孔に導電ペーストを充填して、上記透明基板を貫通する接続導電部を形成する工程である。
レーザーとしては、エキシマレーザー、YAGレーザー等の短波長のレーザーを用いることができる。
本実施態様における補助電極形成工程は、上記接続導電部が形成された透明基板の一方の面に第1金属薄膜を形成し、上記第1金属薄膜上にレジストを配置し、フォトエッチング法により上記第1金属薄膜をパターニングして、上記透明基板の一方の面に上記接続導電部と接するように第1導電パターンを形成するパターン形成工程と、上記透明基板の他方の面に保護層を配置し、上記第1導電パターン上にめっきを施すめっき工程とを有しており、上記透明基板の一方の面に第1補助電極を形成する工程である。
以下、補助電極形成工程における各工程について説明する。
本実施態様におけるパターン形成工程は、上記接続導電部が形成された透明基板の一方の面に第1金属薄膜を形成し、上記第1金属薄膜上にレジストを配置し、フォトエッチング法により上記第1金属薄膜をパターニングして、上記透明基板の一方の面に上記接続導電部と接するように第1導電パターンを形成する工程である。
第1金属薄膜および第2金属薄膜の上にレジストを配置する方法としては、例えば、第1金属薄膜および第2金属薄膜の上にレジスト材料を塗布してもよく、第1金属薄膜および第2金属薄膜の上にドライレジストフィルムを積層してもよい。
レジストの露光方法および現像方法としては、一般的な方法を適用することができる。
保護層としては、上記レジストを用いることができる。
本実施態様におけるめっき工程は、上記透明基板の他方の面に保護層を配置し、上記第1導電パターン上にめっきを施す工程である。
本実施態様における透明電極形成工程は、上記補助電極形成工程後、上記透明基板の他方の面に透明電極を形成する工程である。
本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の第2実施態様は、金属箔上に導電性バンプを形成し、上記金属箔の上記導電性バンプが形成された面に透明基板を積層して、上記導電性バンプを上記透明基板に貫通させ、上記透明基板を貫通する接続導電部を形成する接続導電部形成工程と、上記金属箔上にレジストを配置し、フォトエッチング法により上記金属箔をパターニングして、上記透明基板の一方の面に上記接続導電部と接するように第1補助電極を形成する補助電極形成工程と、上記透明基板の他方の面に透明電極を形成する透明電極形成工程とを有することを特徴とするものである。
まず、金属箔3d上に導電ペーストを用いてスクリーン印刷法により導電性バンプ6bを形成する(図12(a))。次いで、金属箔3dの導電性バンプ6bが形成された面に透明基板2を積層して、加圧し、導電性バンプ6bの頂部が露出するように導電性バンプ6bを透明基板2に貫通させる(図12(b))。続いて、導電性バンプ6bの頂部を研磨し、透明基板2表面を平坦化し、接続導電部6を形成する(図12(c))。
次に、金属箔3d上にレジスト22aを配置し、透明基板2の他方の面に保護層24を配置し(図12(d))、レジスト22aに対して露光および現像を行い、レジスト画像22bを形成する(図12(e))。続いて、レジスト画像22bをマスクとして露出している金属箔3dをエッチングし(図13(a))、レジスト画像22bおよび保護層24を除去して、透明基板2の一方の面に接続導電部6に接するようにメッシュ状の第1補助電極3を形成する(図13(b))。
次に、透明基板2の他方の面に透明電極5を形成する(図13(c))。
まず、金属箔3d上に導電ペーストを用いてスクリーン印刷法により導電性バンプ6bを形成する(図14(a))。次いで、金属箔3dの導電性バンプ6bが形成された面に透明基板2を積層して、加圧し、導電性バンプ6bの頂部が露出するように導電性バンプ6bを透明基板2に貫通させる(図14(b))。続いて、導電性バンプ6bの頂部を研磨し、透明基板2表面を平坦化し、接続導電部6を形成する(図14(c))。
次に、透明基板2の金属箔3dが形成された面とは反対側の面に第2金属薄膜4aを形成する(図14(d))。次いで、金属箔3dおよび第2金属薄膜4aの上にそれぞれレジスト22a,23aを配置し(図14(e))、パターン露光および現像を行い、レジスト画像22b、23bを形成する(図15(a))。続いて、レジスト画像22b,23bをマスクとして露出している金属箔3dおよび第2金属薄膜4aをエッチングし(図15(b))、レジスト画像22b,23bを除去して、透明基板2の一方の面に接続導電部6に接するようにメッシュ状の第1補助電極3を形成し、透明基板2の他方の面に接続導電部6に接するようにメッシュ状の第2補助電極4を形成する(図15(c))。
次に、第2補助電極4上に透明電極5を形成する(図15(d))。
本実施態様における接続導電部形成工程は、金属箔上に導電性バンプを形成し、上記金属箔の上記導電性バンプが形成された面に透明基板を積層して、上記導電性バンプを上記透明基板に貫通させ、上記透明基板を貫通する接続導電部を形成する工程である。
導電性ペーストとしては、上記第1実施態様に記載のものを用いることができる。
本実施態様における補助電極形成工程は、上記金属箔上にレジストを配置し、フォトエッチング法により上記金属箔をパターニングして、上記透明基板の一方の面に上記接続導電部と接するように第1補助電極を形成する工程である。
本実施態様における透明電極形成工程は、上記透明基板の他方の面に透明電極を形成する工程である。
[実施例1]
外形サイズ50mm□・膜厚125μmのPENフィルム基材の所望の位置にエキシマレーザーを照射し、貫通孔を形成した。次に、スクリーン印刷により、Agペーストを貫通孔に充填し、接続導電部を形成した。
次に、基材両面にスパッタリング法(成膜圧力:0.1Pa、成膜パワー:180W、時間:3分/12分/3分)にて厚み20nm/300nm/20nmでNi/Cu/Niを積層した。両面のNi/Cu/Ni膜の全面にドライフィルムレジスト(旭化成、サンフォートAQ-1558、ネガ型)を0.4kgf/cm2のラミネート圧、温度120℃にてラミネートし、所定の形状のフォトマスクを介してUV照射を行い、両面のドライフィルムレジスト上に同じ位置に所望の形状を転写した。その後、0.5wt%の炭酸ナトリウム水溶液中にてレジストの未露光部を除去し、所望の形状のレジスト画像を形成した。レジスト画像をマスクとして露出しているNi/Cu/Ni膜を塩化第2鉄溶液(45ボーメ)で液温50℃にてエッチング除去した。Ni/Cu/Ni膜をエッチングするために要した時間は、3秒であった。その後、2wt%の水酸化ナトリウム溶液を用いて液温50℃でレジスト除去を行い、所定の開口部を有するNi/Cu/Niの金属メッシュを形成した。
その後、基材の受光面の裏面側に形成されたNi/Cu/Niの金属メッシュ上にレジスト材料をラミネートし、基材の受光面のみを露出させた状態とした。基材の受光面側のNi/Cu/Niの金属メッシュ上に電解めっきによりCuを積層し、10μm程度の厚い金属メッシュを得た。
次に、ポリチオフェン(P3HT:poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl))とC60PCBM([6,6]-phenyl-C61-butyric acid mettric ester)をブロモベンゼンに溶解させ、固形分濃度1.4wt%の光電変換層用塗工液を準備した。次いで、この光電変換層用塗工液を正孔取出し層上にスピンコート法にて回転数600rpmの条件で塗布して光電変換層を形成した。その後、上記光電変換層が形成された基板を大気曝露した。
次に、温度150℃のホットプレート上で上記光電変換層等が形成された基板を加熱乾燥した。最後に、封止用ガラス材および接着性封止材により金属電極上から封止して有機薄膜太陽電池とした。
PENフィルム基材の受光面側のみにNi/Cu/Niの金属メッシュを形成した以外は、実施例1と同様にして有機薄膜太陽電池を作製した。
金属メッシュを形成しない以外は、実施例1と同様にして有機薄膜太陽電池を作製した。
実施例1、2の有機薄膜太陽電池(ITO電極の見かけシート抵抗:0.01Ω/□)と、比較例1の有機薄膜太陽電池(ITO電極のシート抵抗:20Ω/□)とについて、発電評価を実施した。評価方法として、A.M1.5、擬似太陽光(100mW/cm2)を照射光源とし、ソースメジャーユニット(HP社製、HP4100)で電圧印加により電流電圧特性の評価を行った。
比較例1の有機薄膜太陽電池の発電効率が0.05%であったのに対し、実施例1の有機薄膜太陽電池の発電効率は2.0%にまで向上した。基材とITO電極との間に極薄の金属メッシュを配置し、基材のITO電極裏面側に更なる低抵抗化のための厚膜の金属メッシュを配置し、これらの金属メッシュを接続導電部により電気的に接続することで、光透過性は低減するが、ITO電極の見かけシート抵抗が低減したことによる電力ロスは低減され、結果として変換効率が向上することが確認された。
また、実施例2の有機薄膜太陽電池の発電効率は1.2%であった。基材のITO電極裏面側に低抵抗化のための厚膜の金属メッシュを配置し、ITO電極および金属メッシュを接続導電部により電気的に接続することで、光透過性は低減するが、ITO電極の見かけシート抵抗が低減したことによる電力ロスは低減され、結果として変換効率が向上することが確認された。
2 … 透明基板
3 … 第1補助電極
4 … 第1補助電極
5 … 透明電極
6 … 接続導電部
7 … 正孔取出し層
8 … 光電変換層
9 … 対向電極
11 … 入射光
Claims (6)
- 透明基板と、
前記透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い第1補助電極と、
前記透明基板の他方の面にパターン状に形成された第2補助電極と、
前記第2補助電極上に形成された透明電極と、
前記透明基板を貫通し、前記第1補助電極および前記第2補助電極を電気的に接続する接続導電部と、
前記透明電極上に形成された光電変換層と、
前記光電変換層上に形成された対向電極と
を有することを特徴とする有機薄膜太陽電池。 - 前記第1補助電極および前記第2補助電極のパターン形状がメッシュ状であることを特徴とする請求項1に記載の有機薄膜太陽電池。
- 透明基板と、
前記透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い第1補助電極と、
前記透明基板の他方の面に形成された透明電極と、
前記透明基板を貫通し、前記第1補助電極および前記透明電極を電気的に接続する接続導電部と、
前記透明電極上に形成された光電変換層と、
前記光電変換層上に形成された対向電極と
を有することを特徴とする有機薄膜太陽電池。 - 前記第1補助電極のパターン形状がメッシュ状であることを特徴とする請求項3に記載の有機薄膜太陽電池。
- 透明基板に貫通孔を形成し、前記貫通孔に導電ペーストを充填して、前記透明基板を貫通する接続導電部を形成する接続導電部形成工程と、
前記接続導電部が形成された透明基板の一方の面に第1金属薄膜を形成し、前記第1金属薄膜上にレジストを配置し、フォトエッチング法により前記第1金属薄膜をパターニングして、前記透明基板の一方の面に前記接続導電部と接するように第1導電パターンを形成するパターン形成工程、および、前記透明基板の他方の面に保護層を配置し、前記第1導電パターン上にめっきを施すめっき工程を有し、前記透明基板の一方の面に第1補助電極を形成する補助電極形成工程と、
前記補助電極形成工程後、前記透明基板の他方の面に透明電極を形成する透明電極形成工程と
を有することを特徴とする有機薄膜太陽電池の製造方法。 - 前記補助電極形成工程のパターン形成工程にて、前記透明基板の一方の面に前記第1金属薄膜を形成し、前記透明基板の他方の面に第2金属薄膜を形成し、前記第1金属薄膜および前記第2金属薄膜上に前記レジストを配置し、フォトエッチング法により前記第1金属薄膜および前記第2金属薄膜をパターニングして、前記透明基板の一方の面に前記接続導電部と接するように前記第1導電パターンを形成し、前記透明基板の他方の面に前記接続導電部と接するように第2導電パターンを形成し、
前記補助電極形成工程のめっき工程にて、前記第2導電パターン上に前記保護層を配置し、前記第1導電パターン上にめっきを施し、
前記補助電極形成工程にて、前記透明基板の一方の面に前記第1補助電極を形成し、前記透明基板の他方の面に第2補助電極を形成することを特徴とする請求項5に記載の有機薄膜太陽電池の製造方法。
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