JP2011258978A - Organic thin film solar cell module - Google Patents

Organic thin film solar cell module Download PDF

Info

Publication number
JP2011258978A
JP2011258978A JP2011180433A JP2011180433A JP2011258978A JP 2011258978 A JP2011258978 A JP 2011258978A JP 2011180433 A JP2011180433 A JP 2011180433A JP 2011180433 A JP2011180433 A JP 2011180433A JP 2011258978 A JP2011258978 A JP 2011258978A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
unit cell
electrode layer
photoelectric conversion
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011180433A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Suzuki
裕行 鈴木
Takeshi Kihara
健 木原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority to JP2011180433A priority Critical patent/JP2011258978A/en
Publication of JP2011258978A publication Critical patent/JP2011258978A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic thin film solar cell module in which a plurality of unit cells are arranged in a planar form and connected in series, and which has a simple configuration and can be manufactured by a simple process.SOLUTION: In an organic thin film solar cell module, a plurality of unit cells 10a and 10b are arranged in a planar form and connected in series, the unit cells comprising: a first electrode layer 3 formed on a transparent substrate 2; a photoelectric conversion layer 4 formed on the first electrode layer; and a second electrode layer 5 formed on the photoelectric conversion layer, the photoelectric conversion layer of one unit cell and the photoelectric conversion layer of the other unit cell being formed as a continuous film. Both the distance between the first electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of the other unit cell, and the distance between the second electrode layer of one unit cell and the second electrode layer of the other unit cell are larger than the thickness of the photoelectric conversion layer.

Description

本発明は、複数個の単位セルが平面的に配列され直列に接続された有機薄膜太陽電池モジュールに関するものである。   The present invention relates to an organic thin film solar cell module in which a plurality of unit cells are arranged in a plane and connected in series.

有機薄膜太陽電池は、2つの異種電極間に、電子供与性および電子受容性の機能を有する有機薄膜を配置してなる太陽電池であり、シリコンなどに代表される無機太陽電池に比べて製造工程が容易であり、かつ低コストで大面積化が可能であるという利点を持つ。   An organic thin film solar cell is a solar cell in which an organic thin film having an electron donating function and an electron accepting function is disposed between two different electrodes, and a manufacturing process compared to an inorganic solar cell typified by silicon or the like. Is easy, and has the advantage that the area can be increased at low cost.

有機薄膜太陽電池において、起電力は、有機薄膜に使用する電子供与媒体および電子受容媒体の物性により決定される。一般的な電子供与性材料であるポリチオフェンと電子受容性材料であるフラーレンとの間に生じる起電力は、約0.6Vである。例えば、携帯電話を駆動する際に必要な起電力は3.7Vであり、これを実現するためには複数個の単位セルを直列に接続し、所望の起電力を発生させる必要がある。   In the organic thin film solar cell, the electromotive force is determined by the physical properties of the electron donating medium and the electron accepting medium used for the organic thin film. The electromotive force generated between polythiophene, which is a general electron donating material, and fullerene, which is an electron accepting material, is about 0.6V. For example, the electromotive force required when driving a mobile phone is 3.7 V. In order to realize this, it is necessary to connect a plurality of unit cells in series to generate a desired electromotive force.

直列接続の技術としては、複数個の単位セルを平面的に配列する場合、一の単位セルの背面電極と他の単位セルの透明電極とを3次元的に接続することが提案されている(例えば特許文献1参照)。この場合、隣接する単位セルでは、透明電極同士、光電変換層同士、裏面電極同士がそれぞれ電気的に絶縁されるように空間で分離される。   As a technique of series connection, when a plurality of unit cells are arranged in a plane, it has been proposed to three-dimensionally connect a back electrode of one unit cell and a transparent electrode of another unit cell ( For example, see Patent Document 1). In this case, in adjacent unit cells, the transparent electrodes, the photoelectric conversion layers, and the back electrodes are separated in space so as to be electrically insulated from each other.

隣接する単位セルの光電変換層を空間で分離する方法としては、光電変換層を形成した後に部分的に除去する方法や、光電変換層を直接パターン状に形成する方法が知られている。光電変換層を部分的に除去する方法としては、例えば、レーザースクライブ法、エッチング法、拭き取り法などが挙げられる。また、光電変換層を直接パターン状に形成する方法としては、メタルマスクを用いた蒸着法が挙げられ、また印刷法や吐出法も用いることができる。
しかしながら、このような方法では製造工程が煩雑になる。さらには、光電変換層の除去が不十分である場合、隣接する単位セルの光電変換層を電気的に絶縁することができない。特に光電変換層の形成に低粘度の塗工液を使用した場合には、塗工後に塗工液が非塗工部に塗れ広がってしまうために、非塗工部を介して隣接した塗工部同士が一体化してしまう可能性があり、光電変換層を十分に除去することが困難である。
As a method of separating the photoelectric conversion layers of adjacent unit cells in space, a method of partially removing the photoelectric conversion layer after forming it, or a method of forming the photoelectric conversion layer directly in a pattern shape is known. Examples of the method for partially removing the photoelectric conversion layer include a laser scribing method, an etching method, and a wiping method. Moreover, as a method for directly forming the photoelectric conversion layer in a pattern, a vapor deposition method using a metal mask can be used, and a printing method or a discharge method can also be used.
However, such a method complicates the manufacturing process. Furthermore, when the removal of the photoelectric conversion layer is insufficient, the photoelectric conversion layers of adjacent unit cells cannot be electrically insulated. Especially when a low-viscosity coating liquid is used to form the photoelectric conversion layer, the coating liquid spreads and spreads on the non-coated part after coating. The parts may be integrated, and it is difficult to sufficiently remove the photoelectric conversion layer.

一方、特許文献2には、隣接する単位セルが、互いに、第1電極層と光電変換層と第2電極層との積層順番が反対であり、かつ電気的に直列接続されている有機太陽電池モジュールが開示されている。この有機太陽電池モジュールでは、光電変換層が電気的に分離されていれば空間で分離されていなくてもよいとされている。これは、隣接する単位セルで第1電極層と光電変換層と第2電極層との積層順番が反対であり、基板の同一平面上に第1電極層および第2電極層が交互に形成されているので、一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第1電極層とを接続するために光電変換層を部分的に除去して他の単位セルの第1電極層を露出させる必要がないからであると考えられる。
しかしながら、上記の有機太陽電池モジュールでは、基板の同一平面上に第1電極層および第2電極層を交互に形成するので、パターン状の第1電極層およびパターン状の第2電極層をそれぞれ形成する工程を前面基板および背面基板に対してそれぞれ行なう必要があり、製造工程が煩雑である。
On the other hand, Patent Document 2 discloses an organic solar battery in which adjacent unit cells are mutually in the order of stacking the first electrode layer, the photoelectric conversion layer, and the second electrode layer, and are electrically connected in series. A module is disclosed. In this organic solar cell module, if the photoelectric conversion layer is electrically separated, it does not need to be separated in space. This is because the stacking order of the first electrode layer, the photoelectric conversion layer, and the second electrode layer is opposite in adjacent unit cells, and the first electrode layer and the second electrode layer are alternately formed on the same plane of the substrate. Therefore, in order to connect the second electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell, the photoelectric conversion layer is partially removed to expose the first electrode layer of the other unit cell. This is thought to be because there is no need to let them.
However, in the above organic solar cell module, the first electrode layer and the second electrode layer are alternately formed on the same plane of the substrate, so that the patterned first electrode layer and the patterned second electrode layer are formed respectively. It is necessary to perform the process to be performed on the front substrate and the back substrate, respectively, and the manufacturing process is complicated.

特表2006−511073号公報JP-T-2006-511073 特開2006−237165号公報JP 2006-237165 A

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、複数個の単位セルが平面的に配列され直列に接続された有機薄膜太陽電池モジュールであって、単純な構成であり、簡素な工程で製造することが可能な有機薄膜太陽電池モジュールを提供することを主目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and is an organic thin film solar cell module in which a plurality of unit cells are arranged in a plane and connected in series, and has a simple configuration and a simple process. The main object is to provide an organic thin-film solar cell module that can be manufactured in

上記目的を達成するために、本発明は、透明基板上に複数個の単位セルが平面的に配列され、上記複数個の単位セルのうち少なくとも2個の単位セルが直列に接続された有機薄膜太陽電池モジュールであって、上記単位セルは、上記透明基板上に形成された第1電極層と、上記第1電極層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第2電極層とを有し、直列に接続された上記少なくとも2個の単位セルでは、一の上記単位セルの上記第2電極層と他の上記単位セルの上記第1電極層とが電気的に接続されており、上記一の単位セルの上記光電変換層と上記他の単位セルの上記光電変換層とが連続膜として形成されており、上記一の単位セルの上記第1電極層と上記他の単位セルの上記第1電極層との間隔、および、上記一の単位セルの上記第2電極層と上記他の単位セルの上記第2電極層との間隔がいずれも、上記光電変換層の厚みよりも大きいことを特徴とする有機薄膜太陽電池モジュールを提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides an organic thin film in which a plurality of unit cells are planarly arranged on a transparent substrate, and at least two unit cells among the plurality of unit cells are connected in series. In the solar cell module, the unit cell is formed on the first electrode layer formed on the transparent substrate, the photoelectric conversion layer formed on the first electrode layer, and the photoelectric conversion layer. In the at least two unit cells having a second electrode layer and connected in series, the second electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell are electrically The photoelectric conversion layer of the one unit cell and the photoelectric conversion layer of the other unit cell are formed as a continuous film, and the first electrode layer of the one unit cell and the above The spacing between the other unit cells and the first electrode layer, and the one Any space between the second electrode layer of the second electrode layer and the other unit cell of the unit cells, to provide an organic thin film solar cell module being greater than the thickness of the photoelectric conversion layer.

本発明によれば、直列に接続された少なくとも2個の単位セルでは、一の単位セルの光電変換層と他の単位セルの光電変換層とが連続膜として形成されており、各単位セルの光電変換層が空間で分離されていなくとも、一の単位セルの第1電極層と他の単位セルの第1電極層との間隔、および、一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第2電極層との間隔を、光電変換層の厚みよりも大きくすることにより、各単位セルの光電変換層を実質的に電気的に分離することができる。したがって、各単位セルの光電変換層を空間で分離する必要がなく、有機薄膜太陽電池モジュールの構造を単純化することが可能であるとともに、製造工程を簡素化することが可能である。   According to the present invention, in at least two unit cells connected in series, the photoelectric conversion layer of one unit cell and the photoelectric conversion layer of another unit cell are formed as a continuous film. Even if the photoelectric conversion layer is not separated in space, the distance between the first electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell, and the second electrode layer of the one unit cell and other unit By making the space between the cell and the second electrode layer larger than the thickness of the photoelectric conversion layer, the photoelectric conversion layer of each unit cell can be substantially electrically separated. Therefore, it is not necessary to separate the photoelectric conversion layer of each unit cell in space, the structure of the organic thin film solar cell module can be simplified, and the manufacturing process can be simplified.

上記発明においては、上記一の単位セルの上記第1電極層と上記他の単位セルの上記第1電極層との間隔、および、上記一の単位セルの上記第2電極層および上記他の単位セルの上記第2電極層の間隔がいずれも、20μm以上であることが好ましい。上述の間隔が上記範囲であれば、各単位セルの光電変換層の電気的な分離が十分に可能である。   In the above invention, the distance between the first electrode layer of the one unit cell and the first electrode layer of the other unit cell, and the second electrode layer and the other unit of the one unit cell. It is preferable that the interval between the second electrode layers of the cell is 20 μm or more. If the above-mentioned interval is within the above range, the photoelectric conversion layer of each unit cell can be sufficiently electrically separated.

また本発明においては、上記一の単位セルの上記第1電極層と上記他の単位セルの上記第1電極層との間隔、および、上記一の単位セルの上記第2電極層および上記他の単位セルの上記第2電極層の間隔がいずれも、1mm以上であることが好ましい。熱損失は電荷の移動距離に比例するので、上述の間隔が上記範囲であることにより、各単位セルの光電変換層の電気的な分離をより確実なものとすることができるからである。   In the present invention, the distance between the first electrode layer of the one unit cell and the first electrode layer of the other unit cell, the second electrode layer of the one unit cell, and the other It is preferable that the interval between the second electrode layers of the unit cell is 1 mm or more. This is because the heat loss is proportional to the movement distance of the electric charge, so that the electrical separation of the photoelectric conversion layer of each unit cell can be made more reliable when the above-mentioned interval is in the above range.

さらに本発明においては、上記光電変換層の表面抵抗値が200Ω/□以上であることが好ましい。光電変換層の表面抵抗値が上記範囲であれば、隣接する単位セルの光電変換層間で面方向に電荷を移動しにくくすることができるからである。   Furthermore, in the present invention, the photoelectric conversion layer preferably has a surface resistance value of 200Ω / □ or more. This is because, if the surface resistance value of the photoelectric conversion layer is within the above range, it is possible to make it difficult for charges to move in the plane direction between the photoelectric conversion layers of adjacent unit cells.

また本発明においては、上記第1電極層と上記光電変換層との間にバッファー層が形成されており、上記一の単位セルの上記バッファー層と上記他の単位セルの上記バッファー層とが連続膜として形成され、上記一の単位セルの上記第1電極層と上記他の単位セルの上記第1電極層との間隔、および、上記一の単位セルの上記第2電極層および上記他の単位セルの上記第2電極層の間隔がいずれも、上記バッファー層の厚みよりも大きいことが好ましい。直列に接続された少なくとも2個の単位セルでは、各単位セルのバッファー層が連続膜として形成されており、各単位セルのバッファー層が空間で分離されていなくとも、一の単位セルの第1電極層と他の単位セルの第1電極層との間隔、および、一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第2電極層との間隔を、バッファー層の厚みよりも大きくすることにより、各単位セルのバッファー層を実質的に電気的に分離することができる。   In the present invention, a buffer layer is formed between the first electrode layer and the photoelectric conversion layer, and the buffer layer of the one unit cell and the buffer layer of the other unit cell are continuous. And a distance between the first electrode layer of the one unit cell and the first electrode layer of the other unit cell, and the second electrode layer and the other unit of the one unit cell. It is preferable that the interval between the second electrode layers of the cell is larger than the thickness of the buffer layer. In at least two unit cells connected in series, the buffer layer of each unit cell is formed as a continuous film, and even if the buffer layer of each unit cell is not separated by space, the first cell of one unit cell The distance between the electrode layer and the first electrode layer of another unit cell, and the distance between the second electrode layer of one unit cell and the second electrode layer of another unit cell are made larger than the thickness of the buffer layer. Thus, the buffer layer of each unit cell can be substantially electrically separated.

上記の場合、上記バッファー層の表面抵抗値が200Ω/□以上であることが好ましい。バッファー層の表面抵抗値が上記範囲であれば、隣接する単位セルのバッファー層間で面方向に電荷を移動しにくくすることができるからである。   In the above case, the surface resistance value of the buffer layer is preferably 200Ω / □ or more. This is because if the surface resistance value of the buffer layer is within the above range, it is possible to make it difficult for charges to move in the plane direction between the buffer layers of adjacent unit cells.

本発明においては、直列に接続された少なくとも2個の単位セルでは、一の単位セルの光電変換層と他の単位セルの光電変換層とが連続膜として形成されているので、有機薄膜太陽電池モジュールの構造の単純化および製造工程の簡素化が可能であるという効果を奏する。   In the present invention, in at least two unit cells connected in series, the photoelectric conversion layer of one unit cell and the photoelectric conversion layer of another unit cell are formed as a continuous film. The module structure can be simplified and the manufacturing process can be simplified.

本発明の有機薄膜太陽電池モジュールの一例を示す概略平面図および断面図である。It is the schematic plan view and sectional drawing which show an example of the organic thin film solar cell module of this invention. 本発明の有機薄膜太陽電池モジュールの他の例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the other example of the organic thin film solar cell module of this invention. 本発明の有機薄膜太陽電池モジュールの他の例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the other example of the organic thin film solar cell module of this invention. 本発明の有機薄膜太陽電池モジュールの他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the organic thin film solar cell module of this invention. 本発明の有機薄膜太陽電池モジュールの他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the organic thin film solar cell module of this invention. 参考例2における電極間の間隔と太陽電池特性の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the space | interval between the electrodes in the reference example 2, and the relationship of a solar cell characteristic.

以下、本発明の有機薄膜太陽電池モジュールについて詳細に説明する。
本発明の有機薄膜太陽電池モジュールは、透明基板上に複数個の単位セルが平面的に配列され、上記複数個の単位セルのうち少なくとも2個の単位セルが直列に接続された有機薄膜太陽電池モジュールであって、上記単位セルは、上記透明基板上に形成された第1電極層と、上記第1電極層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第2電極層とを有し、直列に接続された上記少なくとも2個の単位セルでは、一の上記単位セルの上記第2電極層と他の上記単位セルの上記第1電極層とが電気的に接続されており、上記一の単位セルの上記光電変換層と上記他の単位セルの上記光電変換層とが連続膜として形成されており、上記一の単位セルの上記第1電極層と上記他の単位セルの上記第1電極層との間隔、および、上記一の単位セルの上記第2電極層と上記他の単位セルの上記第2電極層との間隔がいずれも、上記光電変換層の厚みよりも大きいことを特徴とするものである。
Hereinafter, the organic thin film solar cell module of the present invention will be described in detail.
The organic thin film solar cell module according to the present invention includes an organic thin film solar cell in which a plurality of unit cells are planarly arranged on a transparent substrate, and at least two unit cells among the plurality of unit cells are connected in series. The unit cell includes a first electrode layer formed on the transparent substrate, a photoelectric conversion layer formed on the first electrode layer, and a second electrode formed on the photoelectric conversion layer. In the at least two unit cells having an electrode layer and connected in series, the second electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell are electrically connected The photoelectric conversion layer of the one unit cell and the photoelectric conversion layer of the other unit cell are formed as a continuous film, and the first electrode layer and the other unit cell of the one unit cell are formed. A distance between the unit cell and the first electrode layer; and Any space between the second electrode layer and the second electrode layer of the other unit cell of the unit cell of is characterized in that greater than a thickness of the photoelectric conversion layer.

本発明の有機薄膜太陽電池モジュールについて図面を参照しながら説明する。
図1(a)は本発明の有機薄膜太陽電池モジュールの一例を示す概略平面図であり、図1(b)は図1(a)のA−A線断面図である。有機薄膜太陽電池モジュール1においては、透明基板2上に2個の単位セル10a,10bが平面的に配列され、これらの単位セル10a,10bが直列に接続されている。各単位セル10a,10bは、透明基板2上に形成された第1電極層3と、第1電極層3上に形成された光電変換層4と、光電変換層4上に形成された第2電極層5とを有している。
第1電極層3は透明基板2上にストライプ状に形成されており、単位セル10aの第1電極層3および単位セル10bの第1電極層3はストライプパターンが長辺方向にずれるように配置されている。そして、単位セル10aの第2電極層5と単位セル10bの第1電極層3とは、接続部6によって電気的に接続されている。
また、単位セル10aの光電変換層4と単位セル10bの光電変換層4とは連続膜として形成されている。そして、単位セル10aの第1電極層3と単位セル10bの第1電極層3との間隔d1、および、単位セル10aの第2電極層5と単位セル10bの第2電極層5との間隔d2はいずれも、光電変換層4の厚みよりも大きいものとなっている。
The organic thin film solar cell module of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a schematic plan view showing an example of the organic thin film solar cell module of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In the organic thin film solar cell module 1, two unit cells 10a and 10b are arranged in a plane on a transparent substrate 2, and these unit cells 10a and 10b are connected in series. Each unit cell 10a, 10b includes a first electrode layer 3 formed on the transparent substrate 2, a photoelectric conversion layer 4 formed on the first electrode layer 3, and a second electrode formed on the photoelectric conversion layer 4. And an electrode layer 5.
The first electrode layer 3 is formed in a stripe shape on the transparent substrate 2, and the first electrode layer 3 of the unit cell 10a and the first electrode layer 3 of the unit cell 10b are arranged so that the stripe pattern is shifted in the long side direction. Has been. The second electrode layer 5 of the unit cell 10a and the first electrode layer 3 of the unit cell 10b are electrically connected by the connecting portion 6.
The photoelectric conversion layer 4 of the unit cell 10a and the photoelectric conversion layer 4 of the unit cell 10b are formed as a continuous film. The distance d1 between the first electrode layer 3 of the unit cell 10a and the first electrode layer 3 of the unit cell 10b, and the distance between the second electrode layer 5 of the unit cell 10a and the second electrode layer 5 of the unit cell 10b. All of d2 are larger than the thickness of the photoelectric conversion layer 4.

なお、「一の単位セルの第1電極層と他の単位セルの第1電極層との間隔」とは、直列に接続された少なくとも2個の単位セルのうち、隣接する単位セルにおいて、一の単位セルにおける第1電極層と光電変換層またはバッファー層とが接触している領域の第1電極層の端部から、他の単位セルにおける第1電極層と光電変換層またはバッファー層とが接触している領域の第1電極層の端部までの距離のうち、最短距離をいう。
また、「一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第2電極層との間隔」とは、直列に接続された少なくとも2個の単位セルのうち、隣接する単位セルにおいて、一の単位セルにおける第2電極層および接続部と光電変換層またはバッファー層とが接触している領域の第2電極層および接続部の端部から、他の単位セルにおける第2電極層および接続部と光電変換層またはバッファー層とが接触している領域の第2電極層および接続部の端部までの距離のうち、最短距離をいう。
Note that “the distance between the first electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell” refers to the distance between adjacent unit cells among at least two unit cells connected in series. From the end of the first electrode layer in the region where the first electrode layer and the photoelectric conversion layer or buffer layer in the unit cell are in contact, the first electrode layer and the photoelectric conversion layer or buffer layer in the other unit cell The shortest distance among the distances to the end of the first electrode layer in the contact area.
In addition, the “interval between the second electrode layer of one unit cell and the second electrode layer of another unit cell” refers to the interval between adjacent unit cells among at least two unit cells connected in series. From the end of the second electrode layer and connection part in the region where the second electrode layer and connection part in the unit cell are in contact with the photoelectric conversion layer or buffer layer, the second electrode layer and connection part in the other unit cell This is the shortest distance among the distances between the second electrode layer and the end of the connection part in the region where the photoelectric conversion layer or the buffer layer is in contact.

図1(b)に例示する有機薄膜太陽電池モジュール1においては、まず、第1電極層3からの入射光11により光電変換層4内で電荷が発生する。次いで、発生した電荷(正孔)は、光電変換層4の膜厚方向に移動して光電変換層4および第1電極層3の接触界面にて第1電極層3へと取り出される。一方、発生した電荷(電子)は、光電変換層4の膜厚方向に移動して光電変換層4および第2電極層5の接触界面にて第2電極層5へと取り出される。
この際、光電変換層内で発生した電荷は、光電変換層の膜厚方向だけでなく面方向にも移動する。膜厚方向および面方向の電荷の移動しやすさは、ほぼ等しいと考えられる。また、電荷の移動距離が長くなるほど、光電変換層の抵抗における電流抵抗ロスが増大する。したがって、一の単位セルの第1電極層と他の単位セルの第1電極層との間隔、および、一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第2電極層との間隔がいずれも、光電変換層の膜厚よりも大きければ、電荷は、単位セル内の第1電極層および第2電極層間で光電変換層の膜厚方向に移動しやすく、隣接する単位セルの光電変換層間で光電変換層の面方向に移動しにくいと考えられる。よって、一の単位セルの光電変換層と他の単位セルの光電変換層とが連続膜として形成されているとしても、一の単位セルの光電変換層と他の単位セルの光電変換層とは実質的に電気的に分離されていることになる。
In the organic thin film solar cell module 1 illustrated in FIG. 1B, first, charges are generated in the photoelectric conversion layer 4 by the incident light 11 from the first electrode layer 3. Next, the generated charges (holes) move in the film thickness direction of the photoelectric conversion layer 4 and are taken out to the first electrode layer 3 at the contact interface between the photoelectric conversion layer 4 and the first electrode layer 3. On the other hand, the generated charges (electrons) move in the film thickness direction of the photoelectric conversion layer 4 and are taken out to the second electrode layer 5 at the contact interface between the photoelectric conversion layer 4 and the second electrode layer 5.
At this time, the charges generated in the photoelectric conversion layer move not only in the film thickness direction of the photoelectric conversion layer but also in the surface direction. The ease of movement of charges in the film thickness direction and in the surface direction is considered to be approximately equal. Further, the longer the charge transfer distance, the greater the current resistance loss in the resistance of the photoelectric conversion layer. Therefore, the distance between the first electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell, and the distance between the second electrode layer of one unit cell and the second electrode layer of another unit cell are If both are larger than the film thickness of the photoelectric conversion layer, the charge easily moves in the film thickness direction of the photoelectric conversion layer between the first electrode layer and the second electrode layer in the unit cell, and the photoelectric conversion of the adjacent unit cell. It is considered difficult to move in the plane direction of the photoelectric conversion layer between the layers. Therefore, even if the photoelectric conversion layer of one unit cell and the photoelectric conversion layer of another unit cell are formed as a continuous film, the photoelectric conversion layer of one unit cell and the photoelectric conversion layer of another unit cell It is substantially electrically separated.

このように本発明においては、直列に接続された少なくとも2個の単位セルでは、一の単位セルの光電変換層と他の単位セルの光電変換層とが連続膜として形成されており、各単位セルの光電変換層が空間で分離されていなくとも、一の単位セルの第1電極層と他の単位セルの第1電極層との間隔、および、一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第2電極層との間隔を、光電変換層の膜厚よりも大きくすることにより、各単位セルの光電変換層を実質的に電気的に分離することができる。したがって、有機薄膜太陽電池モジュールの構造を単純化することが可能である。また、各単位セルの光電変換層を空間で分離するために光電変換層を部分的に除去したり光電変換層を直接パターン状に形成したりする必要がなく、製造工程を簡素化することが可能である。   Thus, in the present invention, in at least two unit cells connected in series, the photoelectric conversion layer of one unit cell and the photoelectric conversion layer of another unit cell are formed as a continuous film, and each unit cell Even if the photoelectric conversion layers of the cells are not separated in space, the distance between the first electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell, and the second electrode layer of one unit cell and others By making the distance between the unit cell and the second electrode layer larger than the film thickness of the photoelectric conversion layer, the photoelectric conversion layer of each unit cell can be substantially electrically separated. Therefore, it is possible to simplify the structure of the organic thin film solar cell module. In addition, it is not necessary to partially remove the photoelectric conversion layer or form the photoelectric conversion layer directly in a pattern to separate the photoelectric conversion layer of each unit cell in space, which can simplify the manufacturing process. Is possible.

また、直列に接続する単位セルの数が多いほど起電力が高くなるので、基板上に多くの単位セルを配置するために各単位セルの間隔を狭くすることが考えられるが、従来のような各単位セルの光電変換層を空間で分離するために光電変換層を部分的に除去する方法や光電変換層を直接パターン状に形成する方法では、精度上、隣接する光電変換層の間隔を狭くするのは困難である。特にレーザースクライブ法、エッチング法、拭き取り法では極めて難しい。これに対し、本発明においては、各単位セルの光電変換層は連続膜として形成されているので、上記のような不具合はない。   In addition, since the electromotive force increases as the number of unit cells connected in series increases, it is conceivable to reduce the interval between the unit cells in order to arrange many unit cells on the substrate. In the method of partially removing the photoelectric conversion layer in order to separate the photoelectric conversion layer of each unit cell in space or the method of forming the photoelectric conversion layer directly in a pattern, the interval between adjacent photoelectric conversion layers is narrowed for accuracy. It is difficult to do. In particular, laser scribe method, etching method and wiping method are extremely difficult. On the other hand, in the present invention, since the photoelectric conversion layer of each unit cell is formed as a continuous film, there is no problem as described above.

以下、本発明の有機薄膜太陽電池モジュールにおける各構成について説明する。   Hereinafter, each structure in the organic thin-film solar cell module of this invention is demonstrated.

1.光電変換層
本発明における光電変換層は、第1電極層および第2電極層の間に形成されるものであり、直列に接続された少なくとも2個の単位セルでは、一の単位セルの光電変換層と他の単位セルの光電変換層とが連続膜として形成されるものである。また、直列に接続された少なくとも2個の単位セルでは、光電変換層の厚みが、一の単位セルの第1電極層と他の単位セルの第1電極層との間隔、および、一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第2電極層との間隔よりも小さいものである。
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。
1. Photoelectric Conversion Layer The photoelectric conversion layer in the present invention is formed between the first electrode layer and the second electrode layer, and in at least two unit cells connected in series, photoelectric conversion of one unit cell The layer and the photoelectric conversion layer of another unit cell are formed as a continuous film. In at least two unit cells connected in series, the thickness of the photoelectric conversion layer is such that the distance between the first electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell, and one unit cell. It is smaller than the distance between the second electrode layer of the cell and the second electrode layer of another unit cell.
The “photoelectric conversion layer” refers to a member that contributes to charge separation of the organic thin film solar cell and has a function of transporting generated electrons and holes toward electrodes in opposite directions.

光電変換層の膜厚は、一の単位セルの第1電極層と他の単位セルの第1電極層との間隔、および、一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第2電極層との間隔よりも小さければよく、一般的に有機薄膜太陽電池において採用されている膜厚とすることができる。具体的に、光電変換層の膜厚としては、0.2nm〜3000nmの範囲内で設定することができ、好ましくは1nm〜600nmの範囲内である。膜厚が上記範囲よりも厚いと、光電変換層における抵抗が高くなる場合があるからである。一方、膜厚が上記範囲よりも薄いと、光を十分に吸収できない場合があるからである。   The film thickness of the photoelectric conversion layer is such that the distance between the first electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell, and the second electrode layer of one unit cell and the second electrode layer of another unit cell. It may be smaller than the distance from the electrode layer, and can be a film thickness generally employed in organic thin film solar cells. Specifically, the thickness of the photoelectric conversion layer can be set within a range of 0.2 nm to 3000 nm, and preferably within a range of 1 nm to 600 nm. This is because if the film thickness is thicker than the above range, the resistance in the photoelectric conversion layer may increase. On the other hand, if the film thickness is thinner than the above range, light may not be sufficiently absorbed.

光電変換層の表面抵抗値は、電荷の光電変換層の面内方向への移動の指標となるものである。光電変換層の表面抵抗値が高ければ高いほど、光電変換層の面内方向に電荷が移動しにくくなる。具体的に、光電変換層の表面抵抗値としては、200Ω/□以上であることが好ましく、300Ω/□以上であることがより好ましい。上述したように、光電変換層の表面抵抗値が高ければ高いほど、光電変換層の面内方向に電荷が移動しにくくなることから、光電変換層の表面抵抗値の上限は特に限定されない。
なお、上記表面抵抗値は、4端子4探針法により、測定した値である。例えば、三菱化学アナリティック社製 4端子4探針法 定電流印加方式 抵抗率計 ロレスタEPを用いて、表面抵抗値を測定することができる。
The surface resistance value of the photoelectric conversion layer is an index of the movement of charges in the in-plane direction of the photoelectric conversion layer. The higher the surface resistance value of the photoelectric conversion layer, the more difficult the charge moves in the in-plane direction of the photoelectric conversion layer. Specifically, the surface resistance value of the photoelectric conversion layer is preferably 200Ω / □ or more, and more preferably 300Ω / □ or more. As described above, the higher the surface resistance value of the photoelectric conversion layer, the more difficult the charge moves in the in-plane direction of the photoelectric conversion layer, so the upper limit of the surface resistance value of the photoelectric conversion layer is not particularly limited.
The surface resistance value is a value measured by a 4-terminal 4-probe method. For example, the surface resistance value can be measured by using a four-terminal four-probe method constant current application method resistivity meter Loresta EP manufactured by Mitsubishi Chemical Analytic Co., Ltd.

光電変換層の形状としては、各単位セルの光電変換層が連続膜として形成されていれば特に限定されるものではなく、例えば、図1(a)および図2に例示するように光電変換層4の形状が矩形であってもよく、図3に例示するように光電変換層4の形状が光電変換層の長さ方向に凹凸を有する形状であってもよい。光電変換層の形状は、一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第1電極層とを電気的に接続するための第1電極層、第2電極層および接続部の形状や配置に応じて適宜選択される。中でも、光電変換層の形状は矩形であることが好ましい。光電変換層の形成が容易だからである。   The shape of the photoelectric conversion layer is not particularly limited as long as the photoelectric conversion layer of each unit cell is formed as a continuous film. For example, as illustrated in FIG. 1A and FIG. The shape of 4 may be a rectangle, and as illustrated in FIG. 3, the shape of the photoelectric conversion layer 4 may be a shape having irregularities in the length direction of the photoelectric conversion layer. The shape of the photoelectric conversion layer is the shape of the first electrode layer, the second electrode layer, and the connection portion for electrically connecting the second electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell. It is appropriately selected according to the arrangement. Especially, it is preferable that the shape of a photoelectric converting layer is a rectangle. This is because the photoelectric conversion layer can be easily formed.

光電変換層は、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ってもよく(第1態様)、また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ってもよい(第2態様)。
以下、各態様について説明する。
The photoelectric conversion layer may be a single layer having both an electron-accepting function and an electron-donating function (first aspect), or an electron-accepting layer having an electron-accepting function and an electron-donating function. A layer in which an electron donating layer having n is laminated may be used (second embodiment).
Hereinafter, each aspect will be described.

(1)第1態様
本発明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。
(1) 1st aspect The 1st aspect of the photoelectric converting layer in this invention is a single layer which has both an electron-accepting function and an electron-donating function, and contains an electron-donating material and an electron-accepting material It is. In this photoelectric conversion layer, since charge separation occurs using a pn junction formed in the photoelectric conversion layer, it functions as a photoelectric conversion layer alone.

電子供与性材料としては、電子供与体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法により成膜可能なものであることが好ましく、中でも電子供与性の導電性高分子材料であることが好ましい。
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。
The electron donating material is not particularly limited as long as it has a function as an electron donor, but it is preferable that the material can be formed by a wet coating method. A polymer material is preferred.
The conductive polymer is a so-called π-conjugated polymer, which is composed of a π-conjugated system in which double bonds or triple bonds containing carbon-carbon or hetero atoms are alternately linked to single bonds, and exhibits semiconducting properties. It is. In the conductive polymer material, π conjugation is developed in the polymer main chain, so that charge transport in the main chain direction is basically advantageous. In addition, since the electron transfer mechanism of the conductive polymer is mainly hopping conduction between molecules by π stacking, it is advantageous not only for the main chain direction of the polymer but also for the charge transport in the film thickness direction of the photoelectric conversion layer. is there. Furthermore, since the conductive polymer material can be easily formed by a wet coating method using a coating solution in which the conductive polymer material is dissolved or dispersed in a solvent, a large-area organic thin film solar cell Can be manufactured at low cost without requiring expensive equipment.

電子供与性の導電性高分子材料としては、例えば、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリシラン、ポリチオフェン、ポリカルバゾール、ポリビニルカルバゾール、ポルフィリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、およびこれらの誘導体、ならびにこれらの共重合体、あるいは、フタロシアニン含有ポリマー、カルバゾール含有ポリマー、有機金属ポリマー等を挙げることができる。   Examples of the electron-donating conductive polymer material include polyphenylene, polyphenylene vinylene, polysilane, polythiophene, polycarbazole, polyvinyl carbazole, porphyrin, polyacetylene, polypyrrole, polyaniline, polyfluorene, polyvinyl pyrene, polyvinyl anthracene, and derivatives thereof. And copolymers thereof, or phthalocyanine-containing polymers, carbazole-containing polymers, organometallic polymers, and the like.

上記の中でも、チオフェン−フルオレン共重合体、ポリアルキルチオフェン、フェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体、フェニレンエチニレン−チオフェン共重合体、フェニレンエチニレン−フルオレン共重合体、フルオレン−フェニレンビニレン共重合体、チオフェン−フェニレンビニレン共重合体等が好ましく用いられる。これらは、多くの電子受容性材料に対して、エネルギー準位差が適当であるからである。
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。
Among the above, thiophene-fluorene copolymer, polyalkylthiophene, phenylene ethynylene-phenylene vinylene copolymer, phenylene ethynylene-thiophene copolymer, phenylene ethynylene-fluorene copolymer, fluorene-phenylene vinylene copolymer A thiophene-phenylene vinylene copolymer is preferably used. This is because the energy level difference is appropriate for many electron-accepting materials.
For example, a phenylene ethynylene-phenylene vinylene copolymer (Poly [1,4-phenyleneethynylene-1,4- (2,5-dioctadodecyloxyphenylene) -1,4-phenyleneethene-1,2-diyl-1,4- ( 2,5-dioctadodecyloxyphenylene) ethene-1,2-diyl]) is described in detail in Macromolecules, 35, 3825 (2002) and Micromol. Chem. Phys., 202, 2712 (2001).

また、電子受容性材料としては、電子受容体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法により成膜可能なものであることが好ましく、中でも電子供与性の導電性高分子材料であることが好ましい。導電性高分子材料は、上述したような利点を有するからである。   Further, the electron-accepting material is not particularly limited as long as it has a function as an electron acceptor, but it is preferable that the material can be formed by a wet coating method. A conductive polymer material is preferable. This is because the conductive polymer material has the advantages as described above.

電子受容性の導電性高分子材料としては、例えば、ポリフェニレンビニレン、ポリフルオレン、およびこれらの誘導体、ならびにこれらの共重合体、あるいは、カーボンナノチューブ、フラーレン誘導体、CN基またはCF基含有ポリマーおよびそれらの−CF置換ポリマー等を挙げることができる。ポリフェニレンビニレン誘導体の具体例としては、CN−PPV(Poly[2-Methoxy-5-(2´-ethylhexyloxy)-1,4-(1-cyanovinylene)phenylene])、MEH−CN−PPV(Poly[2-Methoxy-5-(2´-ethylhexyloxy)-1,4-(1-cyanovinylene)phenylene])等が挙げられる。 Examples of the electron-accepting conductive polymer material include polyphenylene vinylene, polyfluorene, and derivatives thereof, and copolymers thereof, or carbon nanotubes, fullerene derivatives, CN group or CF 3 group-containing polymers, and the like. -CF 3 substituted polymer, and the like. Specific examples of the polyphenylene vinylene derivative include CN-PPV (Poly [2-Methoxy-5- (2′-ethylhexyloxy) -1,4- (1-cyanovinylene) phenylene]), MEH-CN-PPV (Poly [2 -Methoxy-5- (2′-ethylhexyloxy) -1,4- (1-cyanovinylene) phenylene]) and the like.

また、電子供与性化合物がドープされた電子受容性材料や、電子受容性化合物がドープされた電子供与性材料等を用いることもできる。中でも、電子供与性化合物もしくは電子受容性化合物がドープされた導電性高分子材料が好ましく用いられる。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り、また、電子供与性化合物や電子受容性化合物をドープすることによりπ共役主鎖中に電荷が発生し、電気伝導度を大きく増大させることが可能であるからである。   Further, an electron accepting material doped with an electron donating compound, an electron donating material doped with an electron accepting compound, or the like can also be used. Among these, a conductive polymer material doped with an electron donating compound or an electron accepting compound is preferably used. Conductive polymer materials are basically advantageous in charge transport in the direction of the main chain because of the development of π conjugation in the polymer main chain, and are doped with electron-donating compounds and electron-accepting compounds. This is because electric charges are generated in the π-conjugated main chain, and the electrical conductivity can be greatly increased.

電子供与性化合物がドープされる電子受容性の導電性高分子材料としては、上述した電子受容性の導電性高分子材料を挙げることができる。ドープされる電子供与性化合物としては、例えばLi、K、Ca、Cs等のアルカリ金属やアルカリ土類金属のようなルイス塩基を用いることができる。なお、ルイス塩基は電子供与体として作用する。
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FeCl(III)、AlCl、AlBr、AsF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。
Examples of the electron-accepting conductive polymer material doped with the electron-donating compound include the above-described electron-accepting conductive polymer material. As the electron-donating compound to be doped, for example, a Lewis base such as an alkali metal such as Li, K, Ca, or Cs or an alkaline earth metal can be used. The Lewis base acts as an electron donor.
Examples of the electron-donating conductive polymer material doped with the electron-accepting compound include the above-described electron-donating conductive polymer material. As the electron-accepting compound to be doped, for example, a Lewis acid such as FeCl 3 (III), AlCl 3 , AlBr 3 , AsF 6 or a halogen compound can be used. In addition, Lewis acid acts as an electron acceptor.

電子供与性材料および電子受容性材料の混合比は、使用する材料の種類により最適な混合比に適宜調整される。   The mixing ratio of the electron-donating material and the electron-accepting material is appropriately adjusted to an optimal mixing ratio depending on the type of material used.

光電変換層を形成する方法としては、所定の膜厚に均一に形成することができ、連続膜が得られる方法であれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法が好ましく用いられる。湿式塗工法であれば、大気中で光電変換層を形成することができ、コストの削減が図れるとともに、大面積化が容易だからである。   The method for forming the photoelectric conversion layer is not particularly limited as long as it can be uniformly formed to a predetermined film thickness and a continuous film can be obtained, but a wet coating method is preferably used. This is because if the wet coating method is used, the photoelectric conversion layer can be formed in the air, and the cost can be reduced and the area can be easily increased.

光電変換層用塗工液の塗布方法としては、光電変換層用塗工液を均一に塗布することができ、連続膜が得られる方法であれば特に限定されるものではない。中でも、後述するように第1電極層が補助電極と透明電極とが積層されたものである場合、光電変換層用塗工液の塗布方法は、主に塗布量に応じて厚みを調整することが可能な方法であることが好ましい。
なお、「塗布量」とは、塗布膜厚を意味する。「主に塗布量に応じて厚みを調整することが可能な方法」とは、主に塗布量を調整することによって厚みを制御することができる方法であり、主として塗布量以外のパラメータ、例えば回転数(遠心力)などを調整することにより厚みを制御する方法を除くものである。「主に塗布量に応じて厚みを調整することが可能な方法」は、主に塗布量(塗布膜厚)を調整することによって厚みを制御することができる方法であればよく、具体的には、塗布速度、吐出量、塗布ギャップなどを調整して塗布量(塗布膜厚)を調整することができる。主に塗布量に応じて厚みを調整することが可能な方法としては、例えば、ダイコート法、ビードコート法、バーコート法、グラビアコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法などの印刷法を挙げることができる。一方、主に塗布量に応じて厚みを調整することが可能な方法には、スピンコート法は含まれない。
上述したように、主に塗布量に応じて厚みを調整することが可能な方法としては、例えば、ダイコート法、ビードコート法、バーコート法、グラビアコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法などの印刷法を挙げることができる。印刷法は有機薄膜太陽電池の大面積化に好適である。
The method for applying the photoelectric conversion layer coating liquid is not particularly limited as long as the photoelectric conversion layer coating liquid can be uniformly applied and a continuous film can be obtained. In particular, as described later, when the first electrode layer is formed by laminating the auxiliary electrode and the transparent electrode, the coating method of the photoelectric conversion layer coating liquid mainly adjusts the thickness according to the coating amount. It is preferable that the method is possible.
The “application amount” means the coating film thickness. The “method capable of adjusting the thickness mainly in accordance with the coating amount” is a method in which the thickness can be controlled mainly by adjusting the coating amount, and parameters other than the coating amount, for example, rotation This excludes a method of controlling the thickness by adjusting the number (centrifugal force) or the like. The “method capable of adjusting the thickness mainly in accordance with the coating amount” may be any method that can control the thickness mainly by adjusting the coating amount (coating film thickness). The coating amount (coating film thickness) can be adjusted by adjusting the coating speed, the discharge amount, the coating gap, and the like. Methods that can adjust the thickness mainly according to the coating amount include, for example, a die coating method, a bead coating method, a bar coating method, a gravure coating method, an ink jet method, a screen printing method, and an offset printing method. Can be mentioned. On the other hand, the spin coating method is not included in the method capable of adjusting the thickness mainly according to the coating amount.
As described above, as a method capable of adjusting the thickness mainly in accordance with the coating amount, for example, a die coating method, a bead coating method, a bar coating method, a gravure coating method, an ink jet method, a screen printing method, an offset printing method. The printing method such as the method can be mentioned. The printing method is suitable for increasing the area of the organic thin film solar cell.

光電変換層用塗工液の塗布後は、形成された塗膜を乾燥する乾燥処理を施してもよい。光電変換層用塗工液に含まれる溶媒等を早期に除去することにより、生産性を向上させることができるからである。
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、赤外線加熱乾燥等、一般的な方法を用いることができる。
After application of the coating liquid for photoelectric conversion layer, a drying treatment for drying the formed coating film may be performed. It is because productivity can be improved by removing the solvent etc. which are contained in the coating liquid for photoelectric conversion layers at an early stage.
As a drying method, for example, a general method such as heat drying, air drying, vacuum drying, infrared heat drying, or the like can be used.

(2)第2態様
本発明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。
(2) Second Aspect In the second aspect of the photoelectric conversion layer in the present invention, an electron accepting layer having an electron accepting function and an electron donating layer having an electron donating function are laminated. Hereinafter, the electron-accepting layer and the electron-donating layer will be described.

(電子受容性層)
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。
(Electron-accepting layer)
The electron-accepting layer used in this embodiment has an electron-accepting function and contains an electron-accepting material.

電子受容性材料としては、電子受容体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法により成膜可能なものであることが好ましく、中でも電子受容性の導電性高分子材料であることが好ましい。導電性高分子材料は、上述したような利点を有するからである。具体的には、上記第1態様の光電変換層に用いられる電子受容性の導電性高分子材料と同様のものを挙げることができる。   The electron-accepting material is not particularly limited as long as it has a function as an electron acceptor, but is preferably a material that can be formed into a film by a wet coating method. A polymer material is preferred. This is because the conductive polymer material has the advantages as described above. Specific examples include the same electron-accepting conductive polymer materials used for the photoelectric conversion layer of the first aspect.

電子受容性層の膜厚としては、電子受容性層と電子供与性層とが積層された光電変換層の膜厚が上述の光電変換層の膜厚を満たしていればよく、具体的には、0.1nm〜1500nmの範囲内で設定することができ、好ましくは1nm〜300nmの範囲内である。膜厚が上記範囲よりも厚いと、電子受容性層における抵抗が高くなる可能性があり、膜厚が上記範囲よりも薄いと、光を十分に吸収できない場合があるからである。   As the film thickness of the electron-accepting layer, it is sufficient that the film thickness of the photoelectric conversion layer in which the electron-accepting layer and the electron-donating layer are laminated satisfies the above-described film thickness of the photoelectric conversion layer. , 0.1 nm to 1500 nm, and preferably 1 nm to 300 nm. This is because if the film thickness is larger than the above range, the resistance in the electron-accepting layer may be increased, and if the film thickness is smaller than the above range, light may not be sufficiently absorbed.

電子受容性層の形成方法としては、上記第1態様の光電変換層の形成方法と同様とすることができる。   The method for forming the electron-accepting layer can be the same as the method for forming the photoelectric conversion layer of the first aspect.

(電子供与性層)
本発明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。
(Electron donating layer)
The electron donating layer used in the present invention has an electron donating function and contains an electron donating material.

電子供与性材料としては、電子供与体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法により成膜可能なものであることが好ましく、中でも電子供与性の導電性高分子材料であることが好ましい。導電性高分子材料は、上述したような利点を有するからである。具体的には、上記第1態様の光電変換層に用いられる電子供与性の導電性高分子材料と同様のものを挙げることができる。   The electron donating material is not particularly limited as long as it has a function as an electron donor, but it is preferable that the material can be formed by a wet coating method. A polymer material is preferred. This is because the conductive polymer material has the advantages as described above. Specific examples include the same electron donating conductive polymer materials used for the photoelectric conversion layer of the first aspect.

電子供与性層の膜厚としては、電子受容性層と電子供与性層とが積層された光電変換層の膜厚が上述の光電変換層の膜厚を満たしていればよく、具体的には、0.1nm〜1500nmの範囲内で設定することができ、好ましくは1nm〜300nmの範囲内である。膜厚が上記範囲よりも厚いと、電子供与性層における抵抗が高くなる可能性があり、膜厚が上記範囲より薄いと、光を十分に吸収できない場合があるからである。   As the film thickness of the electron donating layer, it is sufficient that the film thickness of the photoelectric conversion layer in which the electron accepting layer and the electron donating layer are laminated satisfies the above film thickness of the photoelectric conversion layer. , 0.1 nm to 1500 nm, and preferably 1 nm to 300 nm. This is because if the film thickness is thicker than the above range, the resistance in the electron donating layer may be increased, and if the film thickness is thinner than the above range, light may not be sufficiently absorbed.

電子供与性層の形成方法としては、上記第1態様の光電変換層の形成方法と同様とすることができる。   The method for forming the electron donating layer can be the same as the method for forming the photoelectric conversion layer of the first aspect.

2.第1電極層
本発明における第1電極層は、透明基板上に形成されるものであり、直列に接続された少なくとも2個の単位セルでは、一の単位セルの第1電極層と他の単位セルの第1電極層との間隔が光電変換層の厚みよりも大きいものである。また、直列に接続された少なくとも2個の単位セルでは、一の単位セルの第1電極層は他の単位セルの第2電極層と電気的に接続されている。第1電極層は、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。本発明においては、第1電極層側が受光面となるので、第1電極層は透明性を有している。
2. First electrode layer The first electrode layer in the present invention is formed on a transparent substrate, and in at least two unit cells connected in series, the first electrode layer of one unit cell and other units The distance between the cell and the first electrode layer is larger than the thickness of the photoelectric conversion layer. In at least two unit cells connected in series, the first electrode layer of one unit cell is electrically connected to the second electrode layer of another unit cell. The first electrode layer is usually an electrode for extracting holes generated in the photoelectric conversion layer (hole extraction electrode). In the present invention, since the first electrode layer side is the light receiving surface, the first electrode layer has transparency.

一の単位セルの第1電極層と他の単位セルの第1電極層との間隔は、上記光電変換層の厚みよりも大きければよい。ここで、熱損失は、電荷の移動距離に比例する。電荷の移動距離が長ければ長いほど、熱損失が大きくなる。したがって、一の単位セルの第1電極層と他の単位セルの第1電極層との間隔が大きいほど、光電変換層の面方向に移動する電荷は熱に変わりやすく、各単位セルの光電変換層の電気的な分離をより確実なものとすることができる。
具体的に、一の単位セルの第1電極層と他の単位セルの第1電極層との間隔としては、20μm以上であることが好ましい。中でも、太陽電池の特性(短絡電流、開放電圧)の観点からは、20μm〜100μm程度であることが好ましい。また、上述したように絶縁性の観点からは上記間隔が大きいほど好ましく、1mm以上であることがより好ましい。この場合、一の単位セルの第1電極層と他の単位セルの第1電極層との間隔が広いと、透明基板上に配置できる単位セルの数が少なくなることから、上記間隔の上限は10mm程度である。なお、上記間隔は、光学顕微鏡により測定することができる。
The interval between the first electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell may be larger than the thickness of the photoelectric conversion layer. Here, the heat loss is proportional to the movement distance of the charges. The longer the charge travel distance, the greater the heat loss. Accordingly, the larger the distance between the first electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of the other unit cell, the more easily the charge moving in the surface direction of the photoelectric conversion layer changes to heat, and the photoelectric conversion of each unit cell. The electrical separation of the layers can be made more reliable.
Specifically, the distance between the first electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell is preferably 20 μm or more. Especially, it is preferable that it is about 20 micrometers-100 micrometers from a viewpoint of the characteristic (short circuit current, open circuit voltage) of a solar cell. Further, as described above, from the viewpoint of insulating properties, the interval is preferably as large as possible, and more preferably 1 mm or more. In this case, if the interval between the first electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell is wide, the number of unit cells that can be arranged on the transparent substrate is reduced. It is about 10 mm. In addition, the said space | interval can be measured with an optical microscope.

第1電極層は、受光面側の電極となるものであれば特に限定されるものではなく、透明電極であってもよく、また透明電極とパターン状の補助電極とが積層されたものであってもよい。
図4に例示するように第1電極層3がパターン状の補助電極3aと透明電極3bとが積層されたものである場合には、透明電極のシート抵抗が比較的高い場合であっても、補助電極のシート抵抗を十分に低くすることで、第1電極層全体としての抵抗を低減することができる。したがって、発生した電力を効率良く集電することができる。
以下、透明電極および補助電極について説明する。
The first electrode layer is not particularly limited as long as it is an electrode on the light receiving surface side, and may be a transparent electrode, or a laminate of a transparent electrode and a patterned auxiliary electrode. May be.
As illustrated in FIG. 4, when the first electrode layer 3 is a laminate of the patterned auxiliary electrode 3a and the transparent electrode 3b, even if the sheet resistance of the transparent electrode is relatively high, By making the sheet resistance of the auxiliary electrode sufficiently low, the resistance of the first electrode layer as a whole can be reduced. Therefore, the generated power can be collected efficiently.
Hereinafter, the transparent electrode and the auxiliary electrode will be described.

(1)透明電極
本発明に用いられる透明電極は、透明基板上に形成されるものである。
(1) Transparent electrode The transparent electrode used in the present invention is formed on a transparent substrate.

透明電極の構成材料としては、導電性および透明性を有するものであれば特に限定されなく、In−Zn−O(IZO)、In−Sn−O(ITO)、ZnO−Al、Zn−Sn−O等を挙げることができる。中でも、後述する第2電極層の構成材料の仕事関数等を考慮して適宜選択することが好ましい。例えば第2電極層の構成材料を仕事関数の低い材料とした場合には、透明電極の構成材料は仕事関数の高い材料であることが好ましい。導電性および透明性を有し、かつ仕事関数の高い材料としては、ITOが好ましく用いられる。   The constituent material of the transparent electrode is not particularly limited as long as it has conductivity and transparency. In—Zn—O (IZO), In—Sn—O (ITO), ZnO—Al, Zn—Sn— O etc. can be mentioned. Among them, it is preferable to select appropriately considering the work function of the constituent material of the second electrode layer described later. For example, when the constituent material of the second electrode layer is a material having a low work function, the constituent material of the transparent electrode is preferably a material having a high work function. ITO is preferably used as a material having conductivity and transparency and a high work function.

透明電極の全光線透過率は、85%以上であることが好ましく、中でも90%以上、特に92%以上であることが好ましい。透明電極の全光線透過率が上記範囲であることにより、透明電極にて光を十分に透過することができ、光電変換層にて光を効率的に吸収することができるからである。
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。
The total light transmittance of the transparent electrode is preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and particularly preferably 92% or more. This is because when the total light transmittance of the transparent electrode is within the above range, light can be sufficiently transmitted through the transparent electrode and light can be efficiently absorbed by the photoelectric conversion layer.
The total light transmittance is a value measured using an SM color computer (model number: SM-C) manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. in the visible light region.

透明電極のシート抵抗は、20Ω/□以下であることが好ましく、中でも10Ω/□以下、特に5Ω/□以下であることが好ましい。シート抵抗が上記範囲より大きいと、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るからである。
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抵抗率試験方法:4探針法による測定方法)に基づき、測定した値である。
The sheet resistance of the transparent electrode is preferably 20Ω / □ or less, more preferably 10Ω / □ or less, and particularly preferably 5Ω / □ or less. This is because if the sheet resistance is larger than the above range, the generated charge may not be sufficiently transmitted to the external circuit.
In addition, the said sheet resistance is measured based on JIS R1637 (Resistance test method of fine ceramics thin film: Measurement method by 4 probe method) using a surface resistance meter (Loresta MCP: Four-terminal probe) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. It is the value.

透明電極は、単層であってもよく、また異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
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。
The transparent electrode may be a single layer or may be laminated using materials having different work functions.
As the film thickness of this transparent electrode, the film thickness is preferably in the range of 0.1 nm to 500 nm in the case of a single layer, and the total film thickness is preferably in the range of 0.1 nm to 500 nm. It is preferable to be within the range. If the film thickness is less than the above range, the sheet resistance of the transparent electrode becomes too large, and the generated charge may not be sufficiently transmitted to the external circuit. On the other hand, if the film thickness is thicker than the above range, the total light transmittance This is because there is a possibility that the photoelectric conversion efficiency is lowered.

各単位セルの透明電極は空間で分離されており、透明電極は透明基板上にパターン状に形成される。透明電極のパターンの配置としては、一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第1電極層とを電気的に接続することができれば特に限定されるものではなく、第2電極層、接続部および光電変換層の形状や配置に応じて適宜選択される。
透明電極の形成方法としては、一般的な電極の形成方法を用いることができる。
The transparent electrode of each unit cell is separated by a space, and the transparent electrode is formed in a pattern on a transparent substrate. The arrangement of the transparent electrode pattern is not particularly limited as long as the second electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell can be electrically connected to each other. The connection portion and the photoelectric conversion layer are appropriately selected according to the shape and arrangement.
As a method for forming the transparent electrode, a general electrode forming method can be used.

(2)補助電極
本発明に用いられる補助電極は、透明基板上にパターン状に形成されるものである。補助電極は、通常、透明電極よりも抵抗値が低い。
(2) Auxiliary electrode The auxiliary electrode used for this invention is formed in a pattern form on a transparent substrate. The auxiliary electrode usually has a lower resistance value than the transparent electrode.

補助電極の形成材料としては、通常、金属が用いられる。補助電極に用いられる金属としては、例えば、アルミニウム(Al)、金(Au)、銀(Ag)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、銅(Cu)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、ステンレス系金属、アルミニウム合金、銅合金、チタン合金、鉄−ニッケル合金およびニッケル−クロム合金(Ni−Cr)等の導電性金属を挙げることができる。上述の導電性金属の中でも、電気抵抗値が比較的低いものが好ましい。このような導電性金属としては、Al、Au、Ag、Cu等が挙げられる。   A metal is usually used as a material for forming the auxiliary electrode. Examples of the metal used for the auxiliary electrode include aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), cobalt (Co), nickel (Ni), platinum (Pt), copper (Cu), and titanium (Ti). And conductive metals such as iron (Fe), stainless steel, aluminum alloy, copper alloy, titanium alloy, iron-nickel alloy and nickel-chromium alloy (Ni-Cr). Among the conductive metals described above, those having a relatively low electrical resistance value are preferred. Examples of such a conductive metal include Al, Au, Ag, and Cu.

また、補助電極は、上述のような導電性金属からなる単層であってもよく、また透明基板や透明電極との密着性向上のために、導電性金属層とコンタクト層とを適宜積層したものであってもよい。コンタクト層の形成材料としては、例えば、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、ニッケルクロム(Ni−Cr)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)等が挙げられる。コンタクト層は所望の補助電極と透明基板や透明電極との密着性を得るために導電性金属層に積層されるものであり、導電性金属層の片側にのみ積層してもよく、導電性金属層の両側に積層してもよい。   In addition, the auxiliary electrode may be a single layer made of the conductive metal as described above, and the conductive metal layer and the contact layer are appropriately laminated in order to improve the adhesion with the transparent substrate or the transparent electrode. It may be a thing. Examples of the material for forming the contact layer include nickel (Ni), chromium (Cr), nickel chromium (Ni—Cr), titanium (Ti), and tantalum (Ta). The contact layer is laminated on the conductive metal layer in order to obtain adhesion between the desired auxiliary electrode and the transparent substrate or transparent electrode, and may be laminated only on one side of the conductive metal layer. It may be laminated on both sides of the layer.

また、第2電極層の形成材料の仕事関数等に応じて、好ましい金属を選択してもよい。例えば、第2電極層の形成材料の仕事関数等を考慮する場合には、第1電極層は正孔取出し電極であるので、補助電極に用いられる金属は仕事関数の高いものであることが好ましい。具体的には、Alが好ましく用いられる。   Further, a preferred metal may be selected according to the work function of the material for forming the second electrode layer. For example, when the work function of the material for forming the second electrode layer is taken into consideration, the first electrode layer is a hole extraction electrode, and therefore, the metal used for the auxiliary electrode preferably has a high work function. . Specifically, Al is preferably used.

補助電極の形状としては、パターン状であれば特に限定されるものではなく、所望の導電性、透過性、強度等により適宜選択される。例えば、補助電極は、メッシュ状のメッシュ部と、このメッシュ部の周囲に配置されたフレーム部とを有するものであってもよく、メッシュ状のメッシュ部からなるものであってもよい。   The shape of the auxiliary electrode is not particularly limited as long as it is a pattern, and is appropriately selected depending on desired conductivity, permeability, strength, and the like. For example, the auxiliary electrode may have a mesh-shaped mesh portion and a frame portion arranged around the mesh portion, or may be formed of a mesh-shaped mesh portion.

補助電極がメッシュ部とフレーム部とを有する場合、メッシュ部およびフレーム部の配置としては、例えば補助電極が矩形である場合、フレーム部が、メッシュ部の四方を囲むように配置されていてもよく、メッシュ部の三方を囲むように配置されていてもよく、メッシュ部の二方を囲むように配置されていてもよく、メッシュ部の一方に配置されていてもよい。中でも、フレーム部は、メッシュ部の四方または三方を囲むように配置されていることが好ましい。効率良く集電することができるからである。   When the auxiliary electrode has a mesh portion and a frame portion, the mesh portion and the frame portion may be arranged, for example, when the auxiliary electrode is rectangular, the frame portion may be arranged so as to surround four sides of the mesh portion. Further, it may be arranged so as to surround three sides of the mesh part, may be arranged so as to surround two sides of the mesh part, or may be arranged on one side of the mesh part. Especially, it is preferable that the frame part is arrange | positioned so that the four sides or three sides of a mesh part may be enclosed. This is because current can be collected efficiently.

メッシュ部の形状としては、メッシュ状であれば特に限定されるものではなく、所望の導電性、透過性、強度等により適宜選択される。例えば、三角形、四角形、六角形等の多角形や円形の格子状等が挙げられる。なお、多角形や円形の「格子状」とは、多角形や円形が周期的に配列されている形状をいう。多角形や円形の格子状としては、例えば多角形の開口部がストレートに配列されていてもよく、ジグザグに配列されていてもよい。   The shape of the mesh portion is not particularly limited as long as it is a mesh shape, and is appropriately selected depending on desired conductivity, permeability, strength, and the like. For example, a polygon such as a triangle, a quadrangle, and a hexagon, a circular lattice, and the like can be given. In addition, a polygon or circular “lattice shape” refers to a shape in which polygons or circles are periodically arranged. As the polygonal or circular lattice shape, for example, polygonal openings may be arranged in a straight line or zigzag.

中でも、メッシュ部の形状は、六角形の格子状または平行四辺形の格子状であることが好ましい。メッシュ部を流れる電流が局所的に集中するのを防止することができるからである。六角形の格子状の場合、特に、六角形の開口部がジグザグに(いわゆるハニカム状に)配列されていることが好ましい。一方、平行四辺形の格子状の場合、平行四辺形の鋭角が40°〜80°の範囲内であることが好ましく、より好ましくは50°〜70°の範囲内、さらに好ましくは55°〜65°の範囲内である。   Especially, it is preferable that the shape of a mesh part is a hexagonal lattice shape or a parallelogram lattice shape. This is because the current flowing through the mesh portion can be prevented from being concentrated locally. In the case of a hexagonal lattice, it is particularly preferable that the hexagonal openings are arranged in a zigzag (so-called honeycomb shape). On the other hand, in the case of a parallelogram lattice, the acute angle of the parallelogram is preferably within the range of 40 ° to 80 °, more preferably within the range of 50 ° to 70 °, and even more preferably 55 ° to 65 °. Within the range of °.

補助電極自体は基本的に光を透過しないので、補助電極のメッシュ部の開口部から光電変換層に光が入射する。そのため、補助電極のメッシュ部の開口部は比較的大きいことが好ましい。具体的には、補助電極のメッシュ部の開口部の比率は、50%〜98%程度であることが好ましく、より好ましくは70%〜98%の範囲内、さらに好ましくは80%〜98%の範囲内である。   Since the auxiliary electrode itself basically does not transmit light, light enters the photoelectric conversion layer from the opening of the mesh portion of the auxiliary electrode. Therefore, it is preferable that the opening of the mesh part of the auxiliary electrode is relatively large. Specifically, the ratio of the openings in the mesh portion of the auxiliary electrode is preferably about 50% to 98%, more preferably in the range of 70% to 98%, and still more preferably in the range of 80% to 98%. Within range.

補助電極のメッシュ部の開口部のピッチおよびメッシュ部の線幅は、補助電極全体の面積等に応じて適宜選択される。
また、フレーム部の線幅は、補助電極全体の面積等に応じて適宜選択される。
The pitch of the openings of the mesh portion of the auxiliary electrode and the line width of the mesh portion are appropriately selected according to the area of the entire auxiliary electrode and the like.
The line width of the frame portion is appropriately selected according to the area of the entire auxiliary electrode.

補助電極の厚みは、第1電極層と第2電極層との間で短絡が生じない厚みであれば限定されるものではなく、光電変換層、正孔取出し層、電子取出し層等の厚みに応じて適宜選択される。具体的には、第1電極層と第2電極層との間に形成される層(光電変換層、正孔取出し層、電子取出し層)の総膜厚を1とすると、補助電極の厚みは、5以下であることが好ましく、中でも3以下、さらには2以下、特に1.5以下であることが好ましく、1以下であることが最も好ましい。補助電極の厚みが上記範囲より厚いと、電極間で短絡が生じるおそれがあるからである。より具体的には、補助電極の厚みは、100nm〜1000nmの範囲内であることが好ましく、中でも200nm〜800nmの範囲内、さらには200nm〜500nmの範囲内、特に200nm〜400nmの範囲内であることが好ましい。補助電極の厚みが上記範囲より薄いと、また補助電極のシート抵抗が大きくなりすぎたりする場合があるからである。また、補助電極の厚みが上記範囲より厚いと、電極間で短絡が生じるおそれがあるからである。   The thickness of the auxiliary electrode is not limited as long as the short circuit does not occur between the first electrode layer and the second electrode layer, and the thickness of the photoelectric conversion layer, the hole extraction layer, the electron extraction layer, etc. It is selected as appropriate. Specifically, when the total film thickness of the layers (photoelectric conversion layer, hole extraction layer, electron extraction layer) formed between the first electrode layer and the second electrode layer is 1, the thickness of the auxiliary electrode is It is preferably 5 or less, more preferably 3 or less, further 2 or less, particularly preferably 1.5 or less, and most preferably 1 or less. This is because if the thickness of the auxiliary electrode is larger than the above range, a short circuit may occur between the electrodes. More specifically, the thickness of the auxiliary electrode is preferably in the range of 100 nm to 1000 nm, more preferably in the range of 200 nm to 800 nm, further in the range of 200 nm to 500 nm, and particularly in the range of 200 nm to 400 nm. It is preferable. This is because if the thickness of the auxiliary electrode is thinner than the above range, the sheet resistance of the auxiliary electrode may become too large. Moreover, it is because there exists a possibility that a short circuit may arise between electrodes when the thickness of an auxiliary electrode is thicker than the said range.

中でも、第1電極層上に、主に塗布量に応じて厚みを調整することが可能な方法により光電変換層を形成する場合、補助電極の厚みは200nm〜300nmの範囲内であることが好ましい。第1電極層上に、主に塗布量に応じて厚みを調整することが可能な方法により光電変換層を形成する場合、補助電極の厚みが上記範囲よりも厚いと、補助電極のメッシュ部やフレーム部のエッジを覆うことが困難となり、電極間で短絡が生じやすくなる。また、補助電極の厚みが上記範囲よりも厚いと、表面張力によって所望の厚みよりも厚く光電変換層が形成されてしまうおそれがある。光電変換層の厚みが厚すぎると、電子拡散長および正孔拡散長を超えてしまい変換効率が低下する。表面張力によって所望の厚みよりも厚く光電変換層が形成されないように、補助電極の厚みを調整することが好ましい。特に、光電変換層内を正孔および電子が移動できる距離は100nm程度であることが知られていることからも、表面張力によって所望の厚みよりも厚く光電変換層が形成されないように、補助電極の厚みを調整することが好ましいのである。
一方、例えばスピンコート法により光電変換層を形成する場合、遠心力により均質な膜とするので、補助電極の厚みが比較的厚くても、補助電極のエッジを覆うことができる。また、スピンコート法の場合、回転数によって厚みを調整することができるので、補助電極の厚みが比較的厚くても、均質な膜を得ることができる。
よって、主に塗布量に応じて厚みを調整することが可能な方法により光電変換層を形成する場合には、上記範囲が特に好ましいのである。
Especially, when forming a photoelectric converting layer on the 1st electrode layer by the method which can adjust thickness mainly according to a coating amount, it is preferable that the thickness of an auxiliary electrode exists in the range of 200 nm-300 nm. . When the photoelectric conversion layer is formed on the first electrode layer by a method capable of adjusting the thickness mainly according to the coating amount, if the thickness of the auxiliary electrode is larger than the above range, the mesh portion of the auxiliary electrode or It becomes difficult to cover the edge of the frame part, and a short circuit is likely to occur between the electrodes. Further, if the thickness of the auxiliary electrode is larger than the above range, the photoelectric conversion layer may be formed thicker than the desired thickness due to surface tension. If the thickness of the photoelectric conversion layer is too thick, it exceeds the electron diffusion length and the hole diffusion length, and the conversion efficiency decreases. It is preferable to adjust the thickness of the auxiliary electrode so that the photoelectric conversion layer is not formed thicker than desired due to surface tension. In particular, since it is known that the distance that holes and electrons can move in the photoelectric conversion layer is about 100 nm, the auxiliary electrode is formed so that the photoelectric conversion layer is not formed thicker than the desired thickness due to surface tension. It is preferable to adjust the thickness.
On the other hand, when the photoelectric conversion layer is formed by, for example, a spin coating method, a uniform film is formed by centrifugal force, so that the edge of the auxiliary electrode can be covered even if the auxiliary electrode is relatively thick. In the case of the spin coating method, the thickness can be adjusted by the number of rotations, so that a uniform film can be obtained even if the auxiliary electrode is relatively thick.
Therefore, when the photoelectric conversion layer is formed mainly by a method capable of adjusting the thickness according to the coating amount, the above range is particularly preferable.

補助電極のシート抵抗としては、透明電極のシート抵抗よりも低ければよい。具体的に、補助電極のシート抵抗は、5Ω/□以下であることが好ましく、中でも3Ω/□以下、さらには1Ω/□以下、特に0.5Ω/□以下であることが好ましく、0.1Ω/□以下であることが最も好ましい。補助電極のシート抵抗が上記範囲より大きいと、所望の発電効率が得られない場合があるからである。
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抵抗率試験方法:4探針法による測定方法)に基づき、測定した値である。
The sheet resistance of the auxiliary electrode may be lower than that of the transparent electrode. Specifically, the sheet resistance of the auxiliary electrode is preferably 5Ω / □ or less, more preferably 3Ω / □ or less, more preferably 1Ω / □ or less, particularly preferably 0.5Ω / □ or less, and 0.1Ω. Most preferably, it is less than / □. This is because if the sheet resistance of the auxiliary electrode is larger than the above range, desired power generation efficiency may not be obtained.
In addition, the said sheet resistance is measured based on JIS R1637 (Resistance test method of fine ceramics thin film: Measurement method by 4 probe method) using a surface resistance meter (Loresta MCP: Four-terminal probe) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. It is the value.

補助電極の形成位置としては、透明基板上に補助電極および透明電極の順に積層されていてもよく、透明基板上に透明電極および補助電極の順に積層されていてもよい。中でも、透明基板上に補助電極および透明電極の順に積層されていることが好ましい。透明電極と光電変換層や正孔取出し層等との接触面積が大きい方が、界面の接合性が良く、正孔の移動効率を高くすることができるからである。   The auxiliary electrode may be formed on the transparent substrate in the order of the auxiliary electrode and the transparent electrode, or on the transparent substrate in the order of the transparent electrode and the auxiliary electrode. Especially, it is preferable to laminate | stack in order of the auxiliary electrode and the transparent electrode on the transparent substrate. This is because the larger the contact area between the transparent electrode, the photoelectric conversion layer, the hole extraction layer, and the like, the better the interface bondability and the higher the hole transfer efficiency.

補助電極の形成方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、金属薄膜を全面に成膜した後に網目状にパターニングする方法、網目状の導電体を直接形成する方法等が挙げられる。これらの方法は、補助電極の形成材料や構成等に応じて適宜選択される。   The method for forming the auxiliary electrode is not particularly limited, and examples thereof include a method of forming a metal thin film on the entire surface and then patterning it into a mesh shape, a method of directly forming a mesh-like conductor, and the like. These methods are appropriately selected depending on the auxiliary electrode forming material, configuration, and the like.

金属薄膜の成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の真空成膜法であることが好ましい。すなわち、補助電極は真空成膜法にて形成された金属薄膜であることが好ましい。真空成膜法により成膜した金属種は、めっき膜に比べ介在物が少なく比抵抗を小さくでき、またAgペースト等を用いて成膜したものと比較しても比抵抗を小さくできる。また、厚み1μm以下、好ましくは500nm以下の金属薄膜を、膜厚を精密に制御し、均一な厚みに成膜する方法としても、真空成膜法が好適である。
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。
The method for forming the metal thin film is preferably a vacuum film forming method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or an ion plating method. That is, the auxiliary electrode is preferably a metal thin film formed by a vacuum film forming method. The metal species formed by the vacuum film formation method has less inclusions than the plating film and can reduce the specific resistance, and can also reduce the specific resistance as compared with those formed using Ag paste or the like. Further, a vacuum film formation method is also suitable as a method for forming a metal thin film having a thickness of 1 μm or less, preferably 500 nm or less, with a precise thickness and a uniform thickness.
The method for patterning the metal thin film is not particularly limited as long as it can be accurately formed into a desired pattern, and examples thereof include a photoetching method.

3.第2電極層
本発明に用いられる第2電極層は、上記第1電極層と対向する電極であり、直列に接続された少なくとも2個の単位セルでは、一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第2電極層との間隔が光電変換層の厚みよりも大きいものである。また、直列に接続された少なくとも2個の単位セルでは、一の単位セルの第2電極層は他の単位セルの第1電極層と電気的に接続されている。第2電極層は、通常、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電極層側が受光面となるので、第2電極層は透明性を有さなくともよい。
3. Second electrode layer The second electrode layer used in the present invention is an electrode facing the first electrode layer, and in at least two unit cells connected in series, the second electrode layer of one unit cell and The interval between the other unit cells and the second electrode layer is larger than the thickness of the photoelectric conversion layer. In at least two unit cells connected in series, the second electrode layer of one unit cell is electrically connected to the first electrode layer of another unit cell. The second electrode layer is usually an electrode (electron extraction electrode) for extracting electrons generated in the photoelectric conversion layer. In the present invention, since the first electrode layer side is the light receiving surface, the second electrode layer may not have transparency.

一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第2電極層との間隔は、上記光電変換層の厚みよりも大きければよい。上述したように、熱損失は電荷の移動距離に比例するので、一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第2電極層との間隔が大きいほど、電荷の移動距離が長くなり、熱損失が大きくなり、各単位セルの光電変換層の電気的な分離をより確実なものとすることができる。
なお、一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第2電極層との間隔については、上述の一の単位セルの第1電極層と他の単位セルの第1電極層との間隔と同様とすることができる。一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第2電極層との間隔は、上述の一の単位セルの第1電極層と他の単位セルの第1電極層との間隔と同一であってもよく異なっていてもよい。
The distance between the second electrode layer of one unit cell and the second electrode layer of another unit cell may be larger than the thickness of the photoelectric conversion layer. As described above, since the heat loss is proportional to the charge transfer distance, the charge transfer distance increases as the distance between the second electrode layer of one unit cell and the second electrode layer of another unit cell increases. Further, heat loss is increased, and electrical separation of the photoelectric conversion layer of each unit cell can be further ensured.
In addition, about the space | interval of the 2nd electrode layer of one unit cell, and the 2nd electrode layer of another unit cell, the 1st electrode layer of the above-mentioned 1 unit cell and the 1st electrode layer of another unit cell are mentioned. It can be similar to the interval. The interval between the second electrode layer of one unit cell and the second electrode layer of another unit cell is the same as the interval between the first electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell. Or may be different.

第2電極層の形成材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されるものではないが、第2電極層は電子取出し電極であるので、仕事関数の低いものであることが好ましい。具体的に仕事関数の低い材料としては、Li、In、Al、Ca、Mg、Sm、Tb、Yb、Zr、LiF等を挙げることができる。   The material for forming the second electrode layer is not particularly limited as long as it has conductivity. However, since the second electrode layer is an electron extraction electrode, it preferably has a low work function. Specific examples of the material having a low work function include Li, In, Al, Ca, Mg, Sm, Tb, Yb, Zr, and LiF.

第2電極層は、単層であってもよく、また、異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
第2電極層の膜厚は、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、第2電極層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る。
The second electrode layer may be a single layer or may be laminated using materials having different work functions.
The film thickness of the second electrode layer is a single layer, and when it is composed of a plurality of layers, the total film thickness of each layer is within the range of 0.1 nm to 500 nm, and in particular, 1 nm to 300 nm. It is preferable to be within the range. When the film thickness is thinner than the above range, the sheet resistance of the second electrode layer becomes too large, and the generated charge may not be sufficiently transmitted to the external circuit.

各単位セルの第2電極層は空間で分離されており、第2電極層は光電変換層上にパターン状に形成される。第2電極層のパターンの配置としては、一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第1電極層とを電気的に接続することができれば特に限定されるものではなく、第1電極層、接続部および光電変換層の形状や配置に応じて適宜選択される。
第2電極層の形成方法としては、一般的な電極の形成方法を用いることができる。
The second electrode layer of each unit cell is separated by a space, and the second electrode layer is formed in a pattern on the photoelectric conversion layer. The arrangement of the pattern of the second electrode layer is not particularly limited as long as the second electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell can be electrically connected. It is suitably selected according to the shape and arrangement of the electrode layer, the connection part, and the photoelectric conversion layer.
As a method for forming the second electrode layer, a general electrode forming method can be used.

一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第1電極層とを電気的に接続するために、図1(a)、図2および図3に例示するように接続部6が形成されている場合、接続部は所定の形状となるように形成される。接続部の形状としては、一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第1電極層とを電気的に接続することが可能な形状であれば、特に限定されるものではなく、第1電極層、第2電極層および光電変換層の形状や配置に応じて適宜選択される。   In order to electrically connect the second electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell, a connection portion 6 is formed as illustrated in FIG. 1A, FIG. 2 and FIG. If it is, the connecting portion is formed to have a predetermined shape. The shape of the connecting portion is not particularly limited as long as it is a shape that can electrically connect the second electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell, It is suitably selected according to the shape and arrangement of the first electrode layer, the second electrode layer, and the photoelectric conversion layer.

接続部の形成材料は、第2電極層の形成材料と同一であってもよく異なっていてもよいが、通常は第2電極層の形成材料と同一とされる。第2電極層および接続部を同時に形成することができるからである。
接続部の形成方法としては、接続部をパターン状に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、例えばメタルマスクを用いた蒸着法を採用することができる。
The material for forming the connection portion may be the same as or different from the material for forming the second electrode layer, but is usually the same as the material for forming the second electrode layer. This is because the second electrode layer and the connection portion can be formed at the same time.
The method for forming the connection portion is not particularly limited as long as the connection portion can be formed in a pattern, and for example, a vapor deposition method using a metal mask can be employed.

4.透明基板
本発明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。
4). Transparent substrate The transparent substrate used in the present invention is not particularly limited. For example, a transparent rigid material having no flexibility such as quartz glass, Pyrex (registered trademark), synthetic quartz plate, or a transparent resin film, Examples thereof include a transparent flexible material having flexibility such as an optical resin plate.

上記の中でも、透明基板が透明樹脂フィルム等のフレキシブル材であることが好ましい。透明樹脂フィルムは、加工性に優れており、製造コスト低減や軽量化、割れにくい有機薄膜太陽電池の実現において有用であり、曲面への適用等、種々のアプリケーションへの適用可能性が広がるからである。   Among the above, the transparent substrate is preferably a flexible material such as a transparent resin film. Transparent resin films are excellent in processability, and are useful in the realization of organic thin-film solar cells that reduce manufacturing costs, reduce weight, and are difficult to break, and expand their applicability to various applications such as application to curved surfaces. is there.

5.バッファー層
本発明においては、第1電極層と光電変換層との間あるいは光電変換層と第2電極層との間にバッファー層が形成されていてもよい。バッファー層は、光電変換層から第1電極層または第2電極層への電荷の取出しが容易に行われるように設けられる層である。バッファー層が形成されていることにより、光電変換層から第1電極層または第2電極層への電荷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できる。
5). Buffer Layer In the present invention, a buffer layer may be formed between the first electrode layer and the photoelectric conversion layer or between the photoelectric conversion layer and the second electrode layer. The buffer layer is a layer provided so that the charge can be easily taken out from the photoelectric conversion layer to the first electrode layer or the second electrode layer. Since the charge extraction efficiency from the photoelectric conversion layer to the first electrode layer or the second electrode layer is increased by forming the buffer layer, the photoelectric conversion efficiency can be improved.

この場合、直列に接続された少なくとも2個の単位セルでは、一の単位セルのバッファー層と他の単位セルのバッファー層とが連続膜として形成され、一の単位セルの第1電極層と他の単位セルの第1電極層との間隔、および、一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第2電極層との間隔がいずれも、バッファー層の膜厚よりも大きいことが好ましい。上述の光電変換層と同様に、各単位セルのバッファー層が連続膜として形成されており、各単位セルのバッファー層が空間で分離されていなくとも、一の単位セルの第1電極層と他の単位セルの第1電極層との間隔、および、一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第2電極層との間隔をバッファー層の膜厚よりも大きくすることにより、各単位セルのバッファー層を実質的に電気的に分離することができる。   In this case, in at least two unit cells connected in series, the buffer layer of one unit cell and the buffer layer of another unit cell are formed as a continuous film, and the first electrode layer of one unit cell and the other The distance between the unit cell and the first electrode layer, and the distance between the second electrode layer of one unit cell and the second electrode layer of another unit cell may be larger than the thickness of the buffer layer. preferable. Similar to the photoelectric conversion layer described above, the buffer layer of each unit cell is formed as a continuous film, and the first electrode layer of one unit cell and the other are not separated even if the buffer layer of each unit cell is separated in space. By making the interval between the first electrode layer of the unit cell and the second electrode layer of one unit cell and the second electrode layer of the other unit cell larger than the thickness of the buffer layer, The buffer layer of the unit cell can be substantially electrically separated.

バッファー層の膜厚は、一の単位セルの第1電極層と他の単位セルの第1電極層との間隔、および、一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第2電極層との間隔よりも小さければよく、具体的に、10nm〜200nmの範囲内であることが好ましい。   The thickness of the buffer layer includes the distance between the first electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell, and the second electrode layer of one unit cell and the second electrode of another unit cell. It is sufficient that it is smaller than the distance between the layers, and specifically, it is preferably in the range of 10 nm to 200 nm.

バッファー層の表面抵抗値は、電荷のバッファー層の面内方向への移動の指標となるものである。バッファー層の表面抵抗値が高ければ高いほど、バッファー層の面内方向に電荷が移動しにくくなる。具体的に、バッファー層の表面抵抗値としては、200Ω/□以上であることが好ましく、300Ω/□以上であることがより好ましい。上述したように、バッファー層の表面抵抗値が高ければ高いほど、バッファー層の面内方向に電荷が移動しにくくなることから、バッファー層の表面抵抗値の上限は特に限定されない。
なお、上記表面抵抗値の測定方法については、上記光電変換層の項に記載した方法と同様である。
The surface resistance value of the buffer layer is an index of the movement of charges in the in-plane direction of the buffer layer. The higher the surface resistance value of the buffer layer, the more difficult the charge moves in the in-plane direction of the buffer layer. Specifically, the surface resistance value of the buffer layer is preferably 200Ω / □ or more, and more preferably 300Ω / □ or more. As described above, the higher the surface resistance value of the buffer layer, the more difficult the charge moves in the in-plane direction of the buffer layer, so the upper limit of the surface resistance value of the buffer layer is not particularly limited.
In addition, about the measuring method of the said surface resistance value, it is the same as that of the method described in the term of the said photoelectric converting layer.

バッファー層の形状としては、各単位セルのバッファー層が連続膜として形成されていれば特に限定されるものではなく、一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第1電極層とを電気的に接続するための第1電極層、第2電極層および接続部の形状や配置に応じて適宜選択される。   The shape of the buffer layer is not particularly limited as long as the buffer layer of each unit cell is formed as a continuous film, and the second electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell Are appropriately selected according to the shape and arrangement of the first electrode layer, the second electrode layer, and the connection portion for electrically connecting the two.

バッファー層は、正孔取出し層であってもよく電子取出し層であってもよい。
以下、正孔取出し層および電子取出し層について説明する。
The buffer layer may be a hole extraction layer or an electron extraction layer.
Hereinafter, the hole extraction layer and the electron extraction layer will be described.

(1)正孔取出し層
本発明においては、図5に例示するように、第1電極層3(正孔取出し電極)と光電変換層4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。
(1) Hole Extraction Layer In the present invention, a hole extraction layer 7 is formed between the first electrode layer 3 (hole extraction electrode) and the photoelectric conversion layer 4 as illustrated in FIG. It is preferable. The hole extraction layer is a layer provided so that holes can be easily extracted from the photoelectric conversion layer to the hole extraction electrode. Thereby, since the hole extraction efficiency from the photoelectric conversion layer to the hole extraction electrode is increased, the photoelectric conversion efficiency can be improved.

正孔取出し層に用いられる材料としては、光電変換層から正孔取出し電極への正孔の取出しを安定化させる材料であれば特に限定されるものではない。具体的には、ドープされたポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン、トリフェニルジアミン(TPD)等の導電性有機化合物、またはテトラチオフルバレン、テトラメチルフェニレンジアミン等の電子供与性化合物と、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン等の電子受容性化合物とからなる電荷移動錯体を形成する有機材料等を挙げることができる。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。   The material used for the hole extraction layer is not particularly limited as long as it is a material that stabilizes the extraction of holes from the photoelectric conversion layer to the hole extraction electrode. Specifically, doped polyaniline, polyphenylene vinylene, polythiophene, polypyrrole, polyparaphenylene, polyacetylene, conductive organic compounds such as triphenyldiamine (TPD), or electron donation such as tetrathiofulvalene, tetramethylphenylenediamine, etc. An organic material that forms a charge transfer complex composed of an organic compound and an electron-accepting compound such as tetracyanoquinodimethane and tetracyanoethylene. Among these, polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and triphenyldiamine (TPD) are particularly preferably used.

(2)電子取出し層
本発明においては、光電変換層と第2電極層(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。
(2) Electron Extraction Layer In the present invention, an electron extraction layer may be formed between the photoelectric conversion layer and the second electrode layer (electron extraction electrode). The electron extraction layer is a layer provided so that electrons can be easily extracted from the photoelectric conversion layer to the electron extraction electrode. Thereby, since the electron extraction efficiency from the photoelectric conversion layer to the electron extraction electrode is increased, the photoelectric conversion efficiency can be improved.

電子取出し層に用いられる材料としては、光電変換層から電子取出し電極への電子の取出しを安定化させる材料であれば特に限定されない。具体的には、ドープされたポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン、トリフェニルジアミン(TPD)等の導電性有機化合物、またはテトラチオフルバレン、テトラメチルフェニレンジアミン等の電子供与性化合物と、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン等の電子受容性化合物とからなる電荷移動錯体を形成する有機材料等を挙げることができる。また、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属との金属ドープ層が挙げられる。好適な材料としては、バソキュプロイン(BCP)または、バソフェナントロン(Bphen)と、Li、Cs、Ba、Srなどの金属ドープ層が挙げられる。   The material used for the electron extraction layer is not particularly limited as long as it is a material that stabilizes the extraction of electrons from the photoelectric conversion layer to the electron extraction electrode. Specifically, doped polyaniline, polyphenylene vinylene, polythiophene, polypyrrole, polyparaphenylene, polyacetylene, conductive organic compounds such as triphenyldiamine (TPD), or electron donation such as tetrathiofulvalene, tetramethylphenylenediamine, etc. An organic material that forms a charge transfer complex composed of an organic compound and an electron-accepting compound such as tetracyanoquinodimethane and tetracyanoethylene. Moreover, the metal dope layer with an alkali metal or alkaline-earth metal is mentioned. Suitable materials include bathocuproin (BCP) or bathophenantrone (Bphen) and metal doped layers such as Li, Cs, Ba, Sr.

6.単位セル
本発明においては、複数個の単位セルが透明基板上に平面的に配列されており、複数個の単位セルのうち少なくとも2個の単位セルが直列に接続されている。
単位セルの接続としては、複数個の単位セルのうち少なくとも2個の単位セルが直列に接続されていればよく、直列のみであってもよく、直列および並列を組み合わせてもよい。例えば、すべての単位セルが直列に接続されていてもよく、少なくとも2個の単位セルが直列に接続されたものが複数配列されていてもよく、少なくとも2個の単位セルが直列に接続されたもの同士が並列に接続されていてもよい。具体的には、4個の単位セルが透明基板上に平面的に配列されている場合、4個の単位セルを直列に接続してもよく、2個ずつの単位セルを直列に接続して、その間は接続しなくてもよく、2個ずつの単位セルを直列に接続して、その間を並列に接続してもよい。
6). Unit Cell In the present invention, a plurality of unit cells are arranged in a plane on a transparent substrate, and at least two unit cells among the plurality of unit cells are connected in series.
The unit cells may be connected as long as at least two unit cells among the plurality of unit cells are connected in series, may be only in series, or may be a combination of series and parallel. For example, all the unit cells may be connected in series, or a plurality of units in which at least two unit cells are connected in series may be arranged, and at least two unit cells are connected in series. Things may be connected in parallel. Specifically, when four unit cells are arranged in a plane on a transparent substrate, four unit cells may be connected in series, or two unit cells may be connected in series. In the meantime, it is not necessary to connect them, and two unit cells may be connected in series and connected in parallel.

7.その他の構成
本発明の有機薄膜太陽電池モジュールは、上述した構成部材の他にも、必要に応じて後述する構成部材を有していてもよい。例えば、本発明の有機薄膜太陽電池モジュールは、保護シート、充填材層、バリア層、保護ハードコート層、強度支持層、防汚層、高光反射層、光封じ込め層、封止材層等の機能層を有していてもよい。また、層構成に応じて、各機能層間に接着層が形成されていてもよい。
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。
7). Other Configurations The organic thin film solar cell module of the present invention may have constituent members to be described later as necessary in addition to the constituent members described above. For example, the organic thin film solar cell module of the present invention has functions such as a protective sheet, a filler layer, a barrier layer, a protective hard coat layer, a strength support layer, an antifouling layer, a high light reflection layer, a light containment layer, and a sealing material layer. It may have a layer. In addition, an adhesive layer may be formed between the functional layers depending on the layer configuration.
These functional layers can be the same as those described in JP-A-2007-73717.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
[実施例1]
サイズ300mm□、厚み125μmのPETフィルム上にスパッタリング法により長さ250mm、幅20mmのストライプ状にITO電極を形成した。この際、ITO電極のパターンの長さ方向と上記PETフィルムの幅方向とが同じになるようにして、ITO電極のパターンを1mmの間隔で並べて配置した。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
[Example 1]
ITO electrodes were formed in a stripe shape having a length of 250 mm and a width of 20 mm on a PET film having a size of 300 mm □ and a thickness of 125 μm by a sputtering method. At this time, the ITO electrode pattern was arranged at an interval of 1 mm so that the length direction of the ITO electrode pattern was the same as the width direction of the PET film.

次に、上記ITO電極のパターンの長さと同じ幅でダイコート法により導電性高分子溶液(ポリ−(3,4−エチレンジオキシチオフェン)分散品)を塗工した後に、100℃で10分間乾燥させ、表面抵抗値600Ω/□、厚み50nmのバッファー層を形成した。
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;Nano-C社製)と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上記バッファー層と同じ幅でダイコート法により塗工した後に、100℃で10分間乾燥させて、表面抵抗値1MΩ/□以上、厚み200nmの光電変換層を形成した。
Next, after applying a conductive polymer solution (poly- (3,4-ethylenedioxythiophene) dispersion) by the die coating method with the same width as the ITO electrode pattern, drying is performed at 100 ° C. for 10 minutes. Thus, a buffer layer having a surface resistance value of 600Ω / □ and a thickness of 50 nm was formed.
Next, polythiophene (P3HT: poly (3-hexylthiophene-2,5-diyl)) and C60PCBM ([6,6] -phenyl-C61-butyric acid mettric ester; manufactured by Nano-C) are dissolved in bromobenzene. And a coating liquid for a photoelectric conversion layer having a solid content concentration of 1.4 wt% was prepared. Next, after coating this photoelectric conversion layer coating solution by the die coating method with the same width as the buffer layer, it was dried at 100 ° C. for 10 minutes to form a photoelectric conversion layer having a surface resistance of 1 MΩ / □ or more and a thickness of 200 nm. Formed.

次に、上記第1電極層と同一の形状と、上記光電変換層上の任意の位置と隣接する単位セルの端部に位置するITO電極の露出部とが連続的に接続される形状とを兼ね備える蒸着用マスクを用いて、カルシウムおよびアルミニウムを真空蒸着法にて形成して、第2電極層および接続部とした。   Next, the same shape as the first electrode layer, and a shape in which an arbitrary position on the photoelectric conversion layer and the exposed portion of the ITO electrode located at the end of the adjacent unit cell are continuously connected. Calcium and aluminum were formed by a vacuum vapor deposition method using a vapor deposition mask that also serves as a second electrode layer and a connection portion.

これにより、単一の基板上に4個の単位セルが直列に接続されて配置された有機薄膜太陽電池モジュールを作製した。4個の単位セルを配置した場合、開放電圧値は約2.4Vを示した。   Thus, an organic thin film solar cell module in which four unit cells were connected in series on a single substrate was produced. When four unit cells are arranged, the open circuit voltage value is about 2.4V.

[実施例2]
バッファー層の厚みを100nm、表面抵抗値を300Ω/□とし、光電変換層の厚みを100nm、表面抵抗値を2MΩ/□とした以外は、実施例1と同様にして、単一の基板上に4個の単位セルが直列に接続されて配置された有機薄膜太陽電池モジュールを作製した。4個の単位セルを配置した場合、開放電圧値は約2.4Vを示した。
[Example 2]
A single substrate is formed in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the buffer layer is 100 nm, the surface resistance value is 300 Ω / □, the thickness of the photoelectric conversion layer is 100 nm, and the surface resistance value is 2 MΩ / □. An organic thin-film solar battery module in which four unit cells are connected in series was produced. When four unit cells are arranged, the open circuit voltage value is about 2.4V.

[参考例1]
基板上に半導体層を形成し、半導体層上にソース電極およびドレイン電極を形成し、ソース電極およびドレイン電極間に絶縁膜を形成し、絶縁膜上にゲート電極を形成して、有機トランジスタを作製した。半導体層には、実施例1のバッファー層または光電変換層に用いた材料と同じポリチオフェン系の材料を用いた。また、ソース電極およびドレイン電極の長さは1mm、ソース電極およびドレイン電極間の間隔は20μmとした。トランジスタ特性を評価したところ、オフ電流の値は十分に低く、実用レベルである10-7Aよりも低かった。
これにより、電極間の間隔が少なくとも20μm離れていれば、バッファー層や光電変換層が電気的に分離されることを確認した。
[Reference Example 1]
A semiconductor layer is formed on a substrate, a source electrode and a drain electrode are formed on the semiconductor layer, an insulating film is formed between the source electrode and the drain electrode, and a gate electrode is formed on the insulating film, whereby an organic transistor is manufactured. did. For the semiconductor layer, the same polythiophene-based material as that used for the buffer layer or photoelectric conversion layer of Example 1 was used. The length of the source electrode and the drain electrode was 1 mm, and the distance between the source electrode and the drain electrode was 20 μm. When the transistor characteristics were evaluated, the value of off-state current was sufficiently low, and was lower than 10 −7 A, which is a practical level.
Thus, it was confirmed that the buffer layer and the photoelectric conversion layer were electrically separated if the distance between the electrodes was at least 20 μm apart.

[参考例2]
シミュレーションにより、電極間の間隔および太陽電池の特性(短絡電流、開放電圧)の関係について調べた。この際、電極のパターンの幅を10mm、長さを15cmとして、電極間の間隔を変化させ、シミュレーションを実施した。シミュレーション結果を図6(a)、(b)に示す。なお、図6(b)は図6(a)の拡大図である。
これにより、電極間の間隔が20μm〜100μmのときに、太陽電池の特性(短絡電流密度×開放電圧)が高くなることを確認した。
[Reference Example 2]
The relationship between the distance between the electrodes and the characteristics of the solar cell (short-circuit current, open-circuit voltage) was examined by simulation. At this time, the width of the electrode pattern was set to 10 mm and the length was set to 15 cm, and the distance between the electrodes was changed to perform the simulation. The simulation results are shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). FIG. 6 (b) is an enlarged view of FIG. 6 (a).
Thereby, when the space | interval between electrodes was 20 micrometers-100 micrometers, it confirmed that the characteristic (short circuit current density x open circuit voltage) of a solar cell became high.

1 … 有機薄膜太陽電池モジュール
2 … 透明基板
3 … 第1電極層
3a … 補助電極
3b … 透明電極
4 … 光電変換層
5 … 第2電極層
6 … 接続部
7 … 正孔取出し層
10a,10b,10c,10d … 単位セル
d1 … 一の単位セルの第1電極層と他の単位セルの第1電極層との間隔
d2 … 一の単位セルの第2電極層と他の単位セルの第2電極層との間隔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Organic thin film solar cell module 2 ... Transparent substrate 3 ... 1st electrode layer 3a ... Auxiliary electrode 3b ... Transparent electrode 4 ... Photoelectric conversion layer 5 ... 2nd electrode layer 6 ... Connection part 7 ... Hole extraction layer 10a, 10b, 10c, 10d: Unit cell d1: Distance between the first electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell d2: Second electrode layer of one unit cell and second electrode of another unit cell Spacing with layer

Claims (6)

透明基板上に複数個の単位セルが平面的に配列され、前記複数個の単位セルのうち少なくとも2個の単位セルが直列に接続された有機薄膜太陽電池モジュールであって、
前記単位セルは、前記透明基板上に形成され、透明電極およびパターン状の補助電極が積層された第1電極層と、前記第1電極層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第2電極層とを有し、
直列に接続された前記少なくとも2個の単位セルでは、一の前記単位セルの前記第2電極層と他の前記単位セルの前記第1電極層とが電気的に接続されており、
前記一の単位セルの前記光電変換層と前記他の単位セルの前記光電変換層とが連続膜として形成されており、
前記一の単位セルの前記第1電極層と前記他の単位セルの前記第1電極層との間隔、および、前記一の単位セルの前記第2電極層と前記他の単位セルの前記第2電極層との間隔がいずれも、前記光電変換層の厚みよりも大きいことを特徴とする有機薄膜太陽電池モジュール。
A plurality of unit cells are arranged in a plane on a transparent substrate, and an organic thin film solar cell module in which at least two unit cells among the plurality of unit cells are connected in series,
The unit cell is formed on the transparent substrate, a first electrode layer in which a transparent electrode and a patterned auxiliary electrode are stacked, a photoelectric conversion layer formed on the first electrode layer, and the photoelectric conversion layer A second electrode layer formed thereon,
In the at least two unit cells connected in series, the second electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of another unit cell are electrically connected,
The photoelectric conversion layer of the one unit cell and the photoelectric conversion layer of the other unit cell are formed as a continuous film,
The distance between the first electrode layer of the one unit cell and the first electrode layer of the other unit cell, and the second electrode layer of the one unit cell and the second of the other unit cell. An organic thin-film solar cell module, wherein the distance from the electrode layer is larger than the thickness of the photoelectric conversion layer.
前記一の単位セルの前記第1電極層と前記他の単位セルの前記第1電極層との間隔、および、前記一の単位セルの前記第2電極層と前記他の単位セルの前記第2電極層との間隔がいずれも、20μm以上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モジュール。   The distance between the first electrode layer of the one unit cell and the first electrode layer of the other unit cell, and the second electrode layer of the one unit cell and the second of the other unit cell. 2. The organic thin-film solar cell module according to claim 1, wherein an interval between each electrode layer is 20 μm or more. 前記一の単位セルの前記第1電極層と前記他の単位セルの前記第1電極層との間隔、および、前記一の単位セルの前記第2電極層と前記他の単位セルの前記第2電極層との間隔がいずれも、1mm以上であることを特徴とする請求項2に記載の有機薄膜太陽電池モジュール。   The distance between the first electrode layer of the one unit cell and the first electrode layer of the other unit cell, and the second electrode layer of the one unit cell and the second of the other unit cell. The organic thin film solar cell module according to claim 2, wherein the distance from the electrode layer is 1 mm or more. 前記光電変換層の表面抵抗値が200Ω/□以上であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の有機薄膜太陽電池モジュール。   The surface resistance value of the said photoelectric converting layer is 200 ohms / square or more, The organic thin film solar cell module in any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned. 前記第1電極層と前記光電変換層との間にバッファー層が形成されており、前記一の単位セルの前記バッファー層と前記他の単位セルの前記バッファー層とが連続膜として形成され、前記一の単位セルの前記第1電極層と前記他の単位セルの前記第1電極層との間隔、および、前記一の単位セルの前記第2電極層と前記他の単位セルの前記第2電極層との間隔がいずれも、前記バッファー層の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかに記載の有機薄膜太陽電池モジュール。   A buffer layer is formed between the first electrode layer and the photoelectric conversion layer, the buffer layer of the one unit cell and the buffer layer of the other unit cell are formed as a continuous film, The distance between the first electrode layer of one unit cell and the first electrode layer of the other unit cell, and the second electrode layer of the one unit cell and the second electrode of the other unit cell 5. The organic thin-film solar cell module according to claim 1, wherein the distance between the layers is larger than the thickness of the buffer layer. 前記バッファー層の表面抵抗値が200Ω/□以上であ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モジュール。   6. The organic thin film solar cell module according to claim 5, wherein the buffer layer has a surface resistance value of 200 Ω / □ or more.
JP2011180433A 2011-08-22 2011-08-22 Organic thin film solar cell module Pending JP2011258978A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011180433A JP2011258978A (en) 2011-08-22 2011-08-22 Organic thin film solar cell module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011180433A JP2011258978A (en) 2011-08-22 2011-08-22 Organic thin film solar cell module

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009282965A Division JP2011124494A (en) 2009-12-14 2009-12-14 Organic thin film solar battery module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011258978A true JP2011258978A (en) 2011-12-22

Family

ID=45474741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011180433A Pending JP2011258978A (en) 2011-08-22 2011-08-22 Organic thin film solar cell module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011258978A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014067921A (en) * 2012-09-26 2014-04-17 Toshiba Corp Solar cell module

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62232176A (en) * 1986-03-31 1987-10-12 Kyocera Corp Photovoltaic device
JPS63114053A (en) * 1986-10-31 1988-05-18 Canon Inc Electronic equipment
JP2000243990A (en) * 1999-02-18 2000-09-08 Dainippon Printing Co Ltd Solar-cell cover film and manufacture thereof, and solar-cell module using same
JP2004296669A (en) * 2003-03-26 2004-10-21 Bridgestone Corp Dye-sensitized solar cell and electrode therefor
JP2004356626A (en) * 2003-05-07 2004-12-16 Kyoto Univ Polymer thin film having interlaminated structure, and photoelectric element and solar cell using the film
JP2005032793A (en) * 2003-07-08 2005-02-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Organic photoelectric converter
JP2005235794A (en) * 2004-02-17 2005-09-02 Kyoto Univ Photoelectric element using graft thin film and solar cell
JP2008097269A (en) * 2006-10-11 2008-04-24 U-Tec Kk Ic tag

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62232176A (en) * 1986-03-31 1987-10-12 Kyocera Corp Photovoltaic device
JPS63114053A (en) * 1986-10-31 1988-05-18 Canon Inc Electronic equipment
JP2000243990A (en) * 1999-02-18 2000-09-08 Dainippon Printing Co Ltd Solar-cell cover film and manufacture thereof, and solar-cell module using same
JP2004296669A (en) * 2003-03-26 2004-10-21 Bridgestone Corp Dye-sensitized solar cell and electrode therefor
JP2004356626A (en) * 2003-05-07 2004-12-16 Kyoto Univ Polymer thin film having interlaminated structure, and photoelectric element and solar cell using the film
JP2005032793A (en) * 2003-07-08 2005-02-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Organic photoelectric converter
JP2005235794A (en) * 2004-02-17 2005-09-02 Kyoto Univ Photoelectric element using graft thin film and solar cell
JP2008097269A (en) * 2006-10-11 2008-04-24 U-Tec Kk Ic tag

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014067921A (en) * 2012-09-26 2014-04-17 Toshiba Corp Solar cell module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4985717B2 (en) Organic thin film solar cell and method for producing the same
JP4935910B2 (en) Organic thin film solar cell
JP4905595B2 (en) Organic thin film solar cell, organic thin film solar cell module, and organic thin film solar cell manufacturing method
US10199590B2 (en) Photovoltaic cell module
JP5326731B2 (en) Organic thin film solar cell
JP5007772B2 (en) Organic solar cell module and organic solar cell panel
WO2011074306A1 (en) Organic thin-film solar cell module
US20140116493A1 (en) Solar cell module and method for manufacturing same
JP5573372B2 (en) Organic thin film solar cell and method for producing the same
JP4844685B1 (en) Organic thin film solar cell module
JP5146584B2 (en) Organic thin film solar cell
JP2013089807A (en) Organic thin-film solar cell, organic thin film solar cell module, manufacturing method of organic thin-film solar cell
JP4993018B2 (en) Organic thin film solar cell and method for producing organic thin film solar cell
JP5060541B2 (en) Organic thin film solar cell module
JP2012209400A (en) Organic thin-film solar cell and organic thin-film solar cell module
JP2010141250A (en) Organic thin film solar cell and method of manufacturing the same
KR101364461B1 (en) Organic solar cell module and Method for preparing the same
JP5077408B2 (en) Solar cell and solar cell module
JP2011258978A (en) Organic thin film solar cell module
JP2011244020A (en) Organic thin-film solar cell
JP2009076667A (en) Organic thin-film solar cell
JP2011124582A (en) Organic thin film solar battery module
JP2012009894A (en) Organic thin film solar cell

Legal Events

Date Code Title Description
A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20110909

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110920

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111117

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120124