JP2012099780A

JP2012099780A - 有機光電薄膜素子の製造方法

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Publication number: JP2012099780A
Application number: JP2011012002A
Authority: JP
Inventors: Fang-Chung Chen; 陳方中; Ming-Kai Chuang; 莊名凱
Original assignee: National Chiao Tung University NCTU
Current assignee: National Chiao Tung University NCTU
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2011-01-24
Publication date: 2012-05-24
Also published as: US20120115266A1; US8252627B2; TWI437744B; TW201220567A

Abstract

【課題】半導体層にポリエチレングリコール分子を含有することによって半導体層を導電高分子層に容易に転写することが可能な有機光電薄膜素子の製造方法の提供。
【解決手段】本発明の有機光電薄膜素子の製造方法は、基板２１と第１電極２３とを提供する工程と、ポリエチレングリコール分子を含有する半導体層２２を基板２１上に形成させる工程と、導電高分子層２４を第１電極２３上に形成させる工程と、導電高分子層２４に半導体層２２を貼り付けるように基板と半導体層２２を導電高分子層２４上に置く工程と、基板を取り除く工程と、有機光電薄膜素子が形成されるように第２電極２５を半導体層２２上に形成させる工程とを備え、半導体層２２と導電高分子層２４との間の第２粘着力は、基板２１を取り除く前記工程の時に半導体層２２が導電高分子層２４に貼り付いた状態に維持できるよう半導体層２２と基板２１との間の第１粘着力より強くするよう構成される。
【選択図】図２Ｄ

Description

本発明は、有機光電薄膜素子の製造方法に関し、特に高分子酸化物を半導体層に添加することによって、半導体層を導電高分子層に容易に転写することが可能な有機光電薄膜素子の製造方法に関する。

従来の有機太陽電池の製造方法では、溶液プロセスを用いることが一般的である。溶液プロセスとは、まずは、基板上に溶媒を塗布しておき、次に、当該溶媒上にポリ（３−ヘキシルチオフェン）［ｐｏｌｙ（３−ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、以下、Ｐ３ＨＴと略記する］、及びフェニル−Ｃ６１−酪酸−メチルエステル［ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃａｃｉｄｍｅｔｈｙｌｅｓｔｅｒ、以下、ＰＣＢＭと略記する］等を塗布する。しかしながら、これらのプロセスにおいては、上述した溶媒が、Ｐ３ＨＴ及びＰＣＢＭと相互に溶け合うことから、素子性能、安定性などに重大な悪影響を及ぼすという欠点がある。

上述した溶液プロセスにおいて、溶媒が、Ｐ３ＨＴ及びＰＣＢＭと相互に溶け合うという問題を解決するために、Ｋｕｍａｒ，ＡａｎｄＷｈｉｔｅｓｉｄｅｓ，Ｇ．Ｍ．等のグループにより、リソグラフィーによって作成した微細なパターンをゴム状プラスチックスに写し取った型を用いるマイクロコンタクトプリント法が提案されている（特許文献１参照）。また、Ｍ．Ｌ．Ｃｈａｂｉｎｙｃ等により、２００４年に、有機半導体素子の代表例である電界効果トランジスタに関し、活性層について、絶縁層上に粉体の有機半導体化合物を蒸着する方法や、絶縁層上に溶媒に溶解させた有機半導体化合物の溶液をスピンコート、ドロップキャスト又は印刷する方法も提案されている（非特許文献１参照）。以下、図１Ａ乃至図１Ｄを参照して説明する。

図１Ａから図１Ｄは、マイクロコンタクトプリンティング法の工程を示した説明図である。図１Ａに示すように、まずは、表面に金薄膜１２がメッキで形成されたシリコン基板１１を用意する。次に、図１Ｂに示すように、表面にリソグラフィーによって微細なパターンを作成し、且つアルカンチオール（ａｌｋａｎｅｔｈｉｏｌ）類でスタンプ１３にインク分子１４を付け、ポリジメチルシロキサン［ｐｏｌｙ（ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）、以下、ＰＤＭＳと略記する］にてスタンプ１３を処理して形成されたＰＤＭＳスタンプ１３を提供する。次に、所望の形状のパターンを持ったＰＤＭＳスタンプ１３をアルカンチオールのような自己組織化能を持つ有機溶液に浸して、ＰＤＭＳスタンプ１３上に前記アルカンチオールをインクのようにして付けるインキング（ｉｎｋｉｎｇ）工程を行う。次に、図１Ｃに示すように、インキングしたＰＤＭＳスタンプ１３を金などを蒸着したシリコン基板１１に押し付け、スタンプ１３上の隆起部分のアルカンチオールインク分子１４を基板１１に転移する。その結果、基板１１上に、ＰＤＭＳスタンプ１３の形状通りに金原子と共有結合（ｃｏｖａｌｅｎｔｂｏｎｄｉｎｇ）する自己組織化単分子膜（ｓｅｌｆａｓｓｅｍｂｌｅｄｍｏｎｏｌａｙｅｒ）パターンが形成される。図１Ｄに示すように、前記ＰＤＭＳスタンプを取り除くと、所望の形状のパターンを持つ、金と共有結合するアルカンチオール自己組織化単分子膜１５は、金メッキが形成されたシリコン基板１１上に転写される。

上述したＰＤＭＳスタンプの製造方法においては、ＰＤＭＳスタンプの製作プロセスが煩雑で、しかもかなりの時間を費やす。また、ＰＤＭＳの使用にあたっては、ＰＤＭＳスタンプに対して適切な処理を行わなければならず、ＰＤＭＳスタンプの使用回数にも制限がある。

ゆえに、上記に述べた従来の溶媒が溶け合ってしまう問題、及びＰＤＭＳスタンプの使用に関する問題などの欠陥を如何に克服し、太陽電池の製造手順を簡略化させるかが早急に解決すべき課題となる。

台湾特許第Ｉ３１８３３４号明細書

ＭｉｃｈａｅｌＬ．Ｃｈａｂｉｎｙｃｅｔａｌ．，ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，Ｖｏｌ．１２６，ｐ１３９２８−ｐ１３９２９，２００４

本発明は、まさに従来技術の上記に述べた問題に鑑み提出されており、その目的は、半導体層にポリエチレングリコール［ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ）、以下、ＰＥＧと略記する］を含有することによって、半導体層を導電高分子層に容易に転写することが可能な有機光電薄膜素子の製造方法を提供することであり、従来の溶液プロセスにおいて、溶媒が相互に溶け合ってしまう問題、及びマイクロコンタクトプリンティング法によりＰＤＭＳスタンプの使用が必要となる問題が解消される。

上述の目的を達成するために、本発明による有機光電薄膜素子の製造方法は、以下の工程からなる。即ち、基板と第１電極とを提供する工程と、ポリエチレングリコール分子を含有する半導体層を前記基板上に形成させる工程と、導電高分子層を前記第１電極上に形成させる工程と、前記導電高分子層に前記半導体層を貼り付けるように、前記基板と前記半導体層を前記導電高分子層上に置く工程と、前記基板を取り除く工程と、前記有機光電薄膜素子が形成されるように、第２電極を前記半導体層上に形成させる工程とを備える。また、前記半導体層と前記導電高分子層との間の第２粘着力は、前記基板を取り除く前記工程の時に、前記半導体層が前記導電高分子層に貼りついた状態に維持できるように、前記半導体層と前記基板との間の第１粘着力より強くする。

以上説明したように、本発明の有機光電薄膜素子の製造方法によれば、次のような一つ或いは複数の長所が得られる。
（１）製造工程を簡略化でき、ＰＤＭＳスタンプを製作する手間を省いた上、同じ転写效果を得ることができる。
（２）ロール・ツー・ロール方式により、可撓式基板に素早く容易に溶液を塗布することができるため、製造工程にかかる時間を短縮でき、安定的大量生産を実現できる。

マイクロコンタクトプリンティング法の工程を示した説明図。マイクロコンタクトプリンティング法の工程を示した説明図。マイクロコンタクトプリンティング法の工程を示した説明図。マイクロコンタクトプリンティング法の工程を示した説明図。本発明による太陽電池の製造方法の工程の一実施例を説明する概略断面図。本発明による太陽電池の製造方法の工程の一実施例を説明する概略断面図。本発明による太陽電池の製造方法の工程の一実施例を説明する概略断面図。本発明による太陽電池の製造方法の工程の一実施例を説明する概略断面図。本発明による太陽電池の製造方法の工程の一実施例を説明する概略断面図。本発明による太陽電池の製造方法の工程の一実施例を説明する概略断面図。ＰＥＧを添加した半導体層を用いて転写法と塗布法で製造した太陽電池、及びＰＥＧを添加していない半導体層を用いて塗布法で製造した太陽電池に、ソーラーシミュレーター（ＡＭ１．５Ｇフィルタ）からの１００ｍＷ／ｃｍ²の強度の光を照射し、電圧−電流密度を測定した結果を示す特性曲線図。ロール・ツー・ロール方式による本発明の太陽電池の製造工程の一実施例を示す説明図。

図２Ａ乃至図２Ｆは、本発明による太陽電池２の製造方法の工程の一実施例を説明する概略断面図である。
図２Ａに示すように、本発明の太陽電池２の製造では、まず、基板２１を提供する。該基板２１としては、ガラス基板、高分子プラスチック基板、電子回路基板からなる群より選ばれるいずれかの基板であることが好ましい。また、該電子回路基板はシリコン基板であってもよい。そして、高分子プラスチック基板の材料としては、ポリエチレンテレフタラート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒａｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）から選択される。本実施例においては、基板２１としてシリコン基板を例示する。

次に、ｐ型半導体材料とｎ型半導体材料を一つの溶液に調製して、そしてこの溶液内に異なる分子量のポリエチレングリコール（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ）、ＰＥＧ）を添加する。

続いて、基板２１を洗浄した後、回転塗布（ｓｐｉｎ−ｃｏａｔｉｎｇ）或いは堆積法によって、この溶液を基板２１上に形成させて、半導体層２２が形成される。
なお、該ｐ型半導体材料としては、ポリチオフェン（ｐｏｌｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ポリフルオレン（ｐｏｌｙｆｌｕｏｒｅｎｅ）、ポリフェニレンビニレン（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、共役オリゴマー、小分子からなる群より少なくとも１種が選択される。該ポリチオフェン誘導体の一例としては、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）［ｐｏｌｙ（３−ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、以下、Ｐ３ＨＴと略記する］が挙げられる。該ポリフルオレン誘導体の一例としては、ポリジオクチルフルオレン（ｐｏｌｙ（ｄｉｏｃｔｙｌｆｌｕｏｒｅｎｅ））が挙げられる。該ポリフェニレンビニレン誘導体の一例としては、ポリ［２−メトキシ−５−（２−エチル−ヘキシルオキシ）−１，４−ポリフェニレンビニレン］（ｐｏｌｙ［２−ｍｅｔｈｏｘｙ−５−（２−ｅｔｈｙｌ−ｈｅｘｙｌｏｘｙ）−１，４−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ］）が挙げられる。共役オリゴマーの一例としては、セキシチオフェン（ｓｅｘｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）が挙げられる。該小分子の例としては、ペンタセン（ｐｅｎｔａｃｅｎｅ）、テトラセン（ｔｅｔｒａｃｅｎｅ）、ヘキサベンゾコロネン（ｈｅｘａｂｅｎｚｃｏｒｏｎｅｎｅ）、フタロシアニン（ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、ポルフィリン化合物（ｐｏｒｐｈｙｒｉｎｅｓ）、ペンタセン誘導体、テトラセン誘導体、ヘキサベンゾコロネン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン化合物誘導体からなる群より選択される。

また、該ｎ型半導体材料としては、Ｃ６０、Ｃ６０誘導体、Ｃ７０、Ｃ７０誘導体、カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ）、カーボンナノチューブ誘導体、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシル−ビス−ベンズイミダゾール（３，４，９，１０−ｐｅｒｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ−ｂｉｓ−ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ、ＰＴＣＢＩと略する］、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（Ｎ，Ｎ’−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−３，４，９，１０−Ｐｅｒｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃａｃｉｄｄｉｉｍｉｄｅ、Ｍｅ−ＰＴＣＤＩと略する）、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシル−ビス−ベンズイミダゾール誘導体、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド誘導体、高分子、半導体ナノ粒子からなる群より少なくとも１種が選択される。該Ｃ６０誘導体の一例としては、フェニル−Ｃ６１−酪酸−メチルエステル［ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃａｃｉｄｍｅｔｈｙｌｅｓｔｅｒ、以下、ＰＣＢＭと略記する］が挙げられる。該高分子の例としては、ポリ２，５，２’ ，５’−テトラ（ヘキシルオキシ）−７，８’−ジシアノ−ジ−ｐ−フェニレンビニレン［ｐｏｌｙ（２，５，２’ ，５’−ｔｅｔｒａｈｅｘｙｌｏｘｙ−７，８’−ｄｉｃｙａｎｏ−ｄｉ−ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ、ＣＮ−ＰＰＶと略する］、ポリ９，９’−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ベンゾチアジアゾール［ｐｏｌｙ（９，９’−ｄｉｏｃｔｙｌｆｌｕｏｒｅｎｅ−ｃｏ−ｂｅｎｚｏｔｈｉａｄｉａｚｏｌｅ、Ｆ８ＢＴと略す］からなる群より少なくとも１種が選択される。該カーボンナノチューブの例としては、多壁カーボンナノチューブ、単壁カーボンナノチューブから選択される。また、該カーボンナノチューブの断面直径は１００ｎｍより小さい。該半導体ナノ粒子の例としては、二酸化チタン、セレン化カドミウム、硫化カドミウムからなる群より少なくとも１種が選択される。

本実施例において、ｐ型半導体の材料としては、上記した例のいずれでもよいが、Ｐ３ＨＴであることがより好ましい。ｎ型半導体の材料としては、上記した例のいずれでもよいが、ＰＣＢＭであることがより好ましい。Ｐ３ＨＴとＰＣＢＭの重量比を１：１とし、重量百分比２％の溶液を調製すると同時に、該異なる分子量を持ったＰＥＧの添加量は、Ｐ３ＨＴの重量と所定の比率となるように設定されている。例えば、ＰＥＧとＰ３ＨＴの重量比は１：５０〜１：５の範囲であってもよいが、より好ましいのは１：２０である。

次に、半導体層２２に対して、少なくとも２時間溶媒アニーリング（ｓｏｌｖｅｎｔａｎｎｅａｌｉｎｇ）を行い、そして、転写する前に、半導体層２２に対し、温度を１１０℃に設定し、処理時間を１５分にして、熱アニーリング（ｔｈｅｒｍａｌａｎｎｅａｌｉｎｇ）処理を行う。

図２Ｂに示すように、パターン化された（ｐａｔｔｅｒｎ）第１電極２３を提供する。第１電極２３としては、透光性導体、半透光性導体から選択される。該透光性導体としては、酸化インジウムスズ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ、ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛から選ばれる。該半透光性導体が金属薄層であり、該金属薄層は、銀、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅、金、クロムからなる群より少なくとも１種が選択される。

第１電極２３を洗浄した後、導電高分子層２４を第１電極２３上に回転塗布し、そして温度を１２０℃に設定し、処理時間を６０分にして、導電高分子層２４と第１電極２３とをベーキング処理する。

また、該導電高分子層２４の該導電高分子の例としては、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホネート（３，４−ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳと略す）、ポリアニリン（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）、ポリピロール（ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅ）、ポリアセチレン（ｐｏｌｙａｃｅｔｙｌｅｎｅ）からなる群より少なくとも１種が選択される。さらに、該導電高分子層２４の添加物として、界面活性剤を添加してもよい。該界面活性剤の一例としては、ポリオキシエチレントリデシルエーテル（ｐｏｌｙ［ｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｒｉｄｅｃｙｌｅｔｈｅｒ］）が挙げられる。本実施例において、導電高分子層２４としては、上記した例のいずれでもよいが、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳであることがより好ましい。

続いて、図２Ｃに示すように、転写工程を行う。転写する前に、まずは、温度を１１０℃に設定し、加熱時間５分にして、導電高分子層２４を加熱する。それから、図２Ｄに示すように、導電高分子層２４に半導体層２２を貼り付けるように、基板２１と半導体層２２を導電高分子層２４上に置く。そして、貼付後、両者の接触面を確実に密着させるように、均一に圧力を加圧する。なお、異なる分子量のＰＥＧを含有する半導体層２２と基板２１との間には、第１粘着力が存在し、異なる分子量のＰＥＧを含有する半導体層２２と導電高分子層２４との間には、第２粘着力が存在している。

ＰＥＧを基板２１に近い箇所に堆積している（即ち、基板２１との接触面に分布する）ため、半導体層２２と基板２１との間の第１粘着力は、半導体層２２と導電高分子層２４との間の第２粘着力より弱い（即ち、第２粘着力は第１粘着力より強い）。この場合、上述した半導体層２２と基板２１との間の第１粘着力が第２粘着力より弱い原因としては、半導体層２２と基板２１との分子間の結合力が弱いことと考えられる。

次に、基板２１を取り除く工程を行う。この場合、第１粘着力は、第２粘着力より弱いので、図２Ｅに示すように、基板２１を剥した後、半導体層２２は導電高分子層２４に貼り付いた状態に維持されており、転写工程が終了する。

図２Ｆに示すように、半導体層２２の転写工程が終了したら、熱蒸着（ｔｈｅｒｍａｌｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）法により、第２電極２５を半導体層２２に蒸着させ、太陽電池２を完成させる。

なお、第２電極２５は、単層構造、二層構造から選択される。該単層構造の材料の一例としては、マグネシウム合金が挙げられる。該二層構造の材料としては、フッ化リチウム／アルミニウム、及びカルシウム／アルミニウムからなる群より選択される。

図３は、ＰＥＧを添加した半導体層２２を用いて転写法と塗布法で製造した太陽電池、及びＰＥＧを添加していない半導体層を用いて塗布法で製造した太陽電池に、ソーラーシミュレーターＡＭ１．５Ｇフィルタ）からの１００ｍＷ／ｃｍ²の強度の光を照射し、電圧−電流密度を測定した結果を示す特性曲線図である。

図３から分かるように、転写法（Ｔｒａｎｓｆｅｒ）によって製造された太陽電池は、回転塗布法（ｓｐｉｎ）によって製造された太陽電池と相似特性を有しており、本発明の製造方法によれば、転写法で太陽電池の製造を完成できることは明らかである。

また、表１には、ＰＥＧを添加した半導体層を用いて転写法（ＰＥＧ６００（５％）（Ｔｒａｎｓｆｅｒ））及び塗布法（ＰＥＧ６００（５％）（Ｓｐｉｎ））で製造した太陽電池、及びＰＥＧを添加していない半導体層を用いて塗布法（Ｐ３ＨＴ及びＰＣＢＭ（Ｓｐｉｎ））で製造した太陽電池の各素子パラメータが表示される。

まず、太陽電池の各素子パラメータの定義を説明する。太陽電池の負荷インピーダンスが無限大の状態、つまり外部電流が遮断されている（電流値がゼロである）時の電圧を開放電圧（Ｖ_OC）といい、電圧がゼロの時に得られる電流密度を短絡電流密度（Ｊ_SC）という。また、太陽電池の電流密度−電圧特性曲線上の任意の点の出力パワー（Ｐ）は、該任意の点が対応する電圧（Ｖ）×電流密度（Ｊ）の積（Ｐ＝Ｖ×Ｊ）で表される。最大出力パワーを出す点（Ｖｍ、Ｊｍ）は最大出力パワー（Ｐｍ、Ｐｍ＝Ｖｍ×Ｊｍ）を表す。また、最大出力パワーと開放電圧×短絡電流密度の積の比を形状因子（ＦｉｌｌｉｎｇＦａｃｔｏｒ、以下、ＦＦと略記する）（ＦＦ＝（Ｖｍ×Ｊｍ）／（Ｖ_OC×Ｊ_SC））という。

より優れた素子特性をもつ太陽電池を得るためには、高い開放電圧及び短絡電流密度が要求されることだけでなく、形状因子の数値もなるべく１に近い方がよい。なぜなら、形状因子とは、太陽電池が作り出すことのできる最大出力パワーと開放電圧×短絡電流密度の積の接近程度を表しているからである。ここで、太陽電池の光電変換効率（η）とは、次のように定義された数式に基づいて算出できる。即ち、出力エネルギーと入力光エネルギー（Ｐ_in）の比（η＝（Ｖ_OC×Ｊ_SC×ＦＦ）／Ｐ_in）に基づいて光電変換効率（η）を算出することができる。従って、形状因子の数値が１に近づけば近づくほど光電変換効率がより高くなることが明白である。

表１から分かるように、ＰＥＧを添加していない本来の半導体層の太陽電池の開放電圧は０．４７Ｖであり、光電変換効率は２．０２％である。ＰＥＧを添加した後、回転塗布法によって製造した太陽電池の開放電圧では０．５１Ｖにまで向上し、光電変換効率では２．２５％程度にまで向上する。また、ＰＥＧを添加した後、転写法を用いて製造した太陽電池の開放電圧では０．５３Ｖにまで向上し、光電変換効率は２．１６％程度にまで向上する。表１から分かるように、ＰＥＧを添加した半導体層の太陽電池は、回転塗布法或いは転写法のいずれをも使用することができ、そしてＰＥＧを添加していない半導体層の太陽電池に比較すると、より優れた機能と効果を有する。

図４は、ローラーを利用したロール・ツー・ロール方式による本発明の太陽電池の製造工程の一実施例を示す説明図である。本実施例において、図２Ａにおける溶液を基板に塗布する方式をロール・ツー・ロール方式（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）に代えることができる。

図４に示すように、ロール・ツー・ロール方式を応用するには、少なくとも一つのローラー（ｒｏｌｌｅｒ）３２と、可撓式基板３１と、ｐ型半導体材料、ｎ型半導体材料及びＰＥＧを調製した溶液３３とを予め準備する。ローラー３２の表面は、シリカと相似な表面特性を有する材料からなり、所望の形状のパターン（ｐａｔｔｅｒｎ）を有する。ローラー３２の表面は、回転する時に溶液３３と接触して、その溶液３３を可撓性基板３１に塗布する。

ロール・ツー・ロール方式は、有機材料とローラー表面の接触力がより弱いという特性を利用して、可撓式基板３１上に溶液を素早く容易に塗布することができ、製造工程にかかる時間を短縮でき、安定的大量生産を実現できる。

本発明の有機光電薄膜素子の製造方法では、太陽電池の製造のみに制限されるものでない。即ち、発光ダイオード、薄膜トランジスタ、及び可撓式太陽電池とモジュールの製造にも応用することが可能である。

本発明の有機光電薄膜素子の製造方法によれば、製作工程を簡略化でき、ＰＤＭＳスタンプを製作する手間を省いた上、同じ転写效果を得ることができ、多くの効果が奏せられる。

以上は、本発明の好ましい実施形態であり、本発明の権利範囲に制限が加わるものではない。よって、本発明の権利範囲及び明細書の内容による効果等の変化や変更は、なお、本発明の範囲に含まれるものとする。

１１・・・基板、１２・・・金薄膜、１３・・・スタンプ、１４・・・インク分子、１５・・・自己組織化単分子膜、２・・・太陽電池、２１・・・基板、２２・・・半導体層、２３・・・第１電極、２４・・・導電高分子層、２５・・・第２電極、３１・・・基板、３２・・・ローラー、３３・・・溶液

Claims

有機光電薄膜素子の製造方法であって、
基板と第１電極とを提供する工程と、
ポリエチレングリコール分子を含有する半導体層を前記基板上に形成させる工程と、
導電高分子層を前記第１電極上に形成させる工程と、
前記導電高分子層に前記半導体層を貼り付けるように、前記基板と前記半導体層を前記導電高分子層上に置く工程と、
前記基板を取り除く工程と、
前記有機光電薄膜素子が形成されるように、第２電極を前記半導体層上に形成させる工程と、
を備え、
前記半導体層と前記導電高分子層との間の第２粘着力は、前記基板を取り除く前記工程の時に、前記半導体層が前記導電高分子層に貼り付いた状態に維持できるように、前記半導体層と前記基板との間の第１粘着力より強くすることを特徴とする、有機光電薄膜素子の製造方法。
前記基板と前記半導体層を前記導電高分子層に置く前記工程において、前記ポリエチレングリコール分子は、前記半導体層と前記基板の接触面に分布されることを特徴とする、請求項１に記載の有機光電薄膜素子の製造方法。
前記半導体層は、ｐ型半導体材料と、ｎ型半導体材料と、前記ポリエチレングリコール分子との組合せであり、前記ｐ型半導体層の材料は、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）を含有し、前記ｎ型半導体層の材料は、フェニル−Ｃ₆₁−酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）を含有し、且つＰ３ＨＴとＰＣＢＭとの重量比は１：１であることを特徴とする、請求項１に記載の有機光電薄膜素子の製造方法。
前記ポリエチレングリコール分子とＰ３ＨＴとの重量比は１：５０〜１：５の範囲であることを特徴とする、請求項３に記載の有機光電薄膜素子の製造方法。
前記半導体層を前記基板上に形成させる前記工程の後に、前記半導体層に少なくとも２時間溶媒アニーリングを実施することを特徴とする、請求項１に記載の有機光電薄膜素子の製造方法。
前記導電高分子層に前記半導体層を貼り付ける前記工程の後に、前記半導体層と前記導電高分子層に対して均等に圧力を加えることにより、前記半導体層と前記導電高分子層の接触面とを密着させるように貼り付けることを特徴とする、請求項１に記載の有機光電薄膜素子の製造方法。
前記半導体層を前記基板上に形成させる前記工程は、ロール・ツー・ロール方式により、前記半導体層を前記基板上に形成させることを特徴とする、請求項１に記載の有機光電薄膜素子の製造方法。
前記有機光電薄膜素子は、太陽電池、可撓式太陽電池とモジュール、発光ダイオード、薄膜トランジスタのいずれか１種であることを特徴とする、請求項１に記載の有機光電薄膜素子の製造方法。