JP2014192196A - 有機薄膜太陽電池およびその製造方法、および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板10上に配置された第1電極層11と、第1電極層上に配置された正孔輸送層12と、正孔輸送層上に配置されたバルクへテロ接合有機活性層14と、バルクへテロ接合有機活性層上に配置された第2電極層16と、第2電極層上に配置されたパッシベーション層26と、基板に対して面直方向に配置され、パッシベーション層・バルクへテロ接合有機活性層・正孔輸送層を貫通して、第1電極層と接続された第1取り出し端子電極381と、基板に対して面直方向に配置され、パッシベーション層を貫通して、第2電極層と接続された第2取り出し端子電極382とを備える有機薄膜太陽電池1およびその製造方法、およびこの有機薄膜太陽電池1を搭載した電子機器。
【選択図】図1
Description
以下の実施の形態に係る有機薄膜太陽電池において、「透明」とは、透過率が約50%以上であるものと定義する。また「透明」とは、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池において、可視光線に対して、無色透明という意味でも使用する。可視光線は波長約360nm〜830nm程度、エネルギー約3.45eV〜1.49eV程度に相当し、この領域で透過率が50%以上あれば透明である。
有機薄膜太陽電池1Aの動作原理を説明する模式図は、図2に示すように表される。また、図2に示された有機薄膜太陽電池1Aの各種材料のエネルギーバンド構造は、図3に示すように表される。図2および図3を参照して、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池1Aの原理的な構成と、その動作について説明する。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の製造方法の一工程であって、基板10上に透明電極層11をパターン形成したITO基板を準備する工程は、図8(a)に示すように表され、透明電極層11をパターニング後、透明電極層11上に正孔輸送層12をパターン形成する工程は、図8(b)に示すように表され、正孔輸送層12上にバルクへテロ接合有機活性層14をパターン形成する工程は、図8(c)に示すように表され、バルクへテロ接合有機活性層14上に第2電極層16をパターン形成する工程は、図8(d)に示すように表される。
複数個(図の例では3個)直列に配置された実施の形態に係る有機薄膜太陽電池1の模式的平面パターン構成は、図12(a)に示すように表され、図12(a)のII−II線に沿う模式的断面構造は、図12(b)に示すように表され、回路表現は、図12(c)に示すように表される。
複数個(図の例では3個)直列に配置された実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の製造方法について説明する。
図22に示すフローチャートに基づいて、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池1の作成手順について説明する。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池は、図23〜図27に示すように、複数のセルをマトリックス状に配置し、量産化工程によって製造することもできる。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の製造方法において、正孔輸送層12およびバルクへテロ接合有機活性層14を形成する際のスピンコート法を示す概略は図28(a)に示すように表され、形成された正孔輸送層12およびバルクへテロ接合有機活性層14の例を示す模式的鳥瞰構成は、図28(b)に示すように表される。
実施の形態の変形例1に係る有機薄膜太陽電池1の模式的平面パターン構成は、図29(a)に示すように表され、図29(a)のXII−XII線に沿う模式的断面構造は、図29(b)に示すように表され、回路表現は、図29(c)に示すように表される。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池においては、有機薄膜太陽電池のセルの内側から第1取り出し端子電極381・第2取り出し端子電極382の取り出しが可能であることから、端面取り出しでは難しかったモバイル端末機器等の電子機器への搭載が容易になる。特にスマートホンやタブレット端末に代表される電子機器は、外観が重要であるため表示パネルのべゼル(ディスプレイの周辺部)や背面に有機薄膜太陽電池のセルを搭載するに当たり、第1取り出し端子電極381・第2取り出し端子電極382が目立たない方が良い。第1電極層11(TCO)と接触させるために必要な有機層(12・14)へのビアホールには、直径約5μm程度のレーザ光(例えば、波長532nm)を用いて第1貫通孔361を形成可能である。第1貫通孔361は複数形成しても良い。第2貫通孔362についても同様である。この手法を用いることで、外観を損なうことなく、接触抵抗を低減化可能であり、良好な接合を形成可能である。
実施の形態の変形例2に係る有機薄膜太陽電池1の模式的平面パターン構成は、図39(a)に示すように表され、図39(a)のXVI−XVI線に沿う模式的断面構造は、図29(b)に示すように表される。
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
2…ディスプレイ領域
4…有機薄膜太陽電池形成領域
6…文字形成領域
10…基板(ITO基板)
11…第1電極層(アノード電極層、透明電極層)
12…正孔輸送層
14…バルクヘテロ接合有機活性層
16、16N…第2電極層(カソード電極層)
16P…VIA電極層
24…不動態膜(酸化膜)
26、31、41、411、412、413、414…パッシベーション層
28、29、421、422、423、424…(カラー化)バリア層
30…バックシートパッシベーション層
33…バックシート層
34…スルーホール
36、361、362、363、364…貫通孔
38、381、382…取り出し端子電極
40…樹脂層
41H…スポット
42…
60…スポイト
62…スピンドル
63…テーブル
64…液滴
150…接着層
200、300…電子機器
Claims (34)
- 基板と、
前記基板上に配置された第1電極層と、
前記第1電極層上に配置された正孔輸送層と、
前記正孔輸送層上に配置されたバルクへテロ接合有機活性層と、
前記バルクへテロ接合有機活性層上に配置された第2電極層と、
前記第2電極層上に配置されたパッシベーション層と、
前記基板に対して面直方向に配置され、前記パッシベーション層、前記バルクへテロ接合有機活性層、および前記正孔輸送層を貫通して、前記第1電極層と接続された第1取り出し端子電極と、
前記基板に対して面直方向に配置され、前記パッシベーション層を貫通して、前記第2電極層と接続された第2取り出し端子電極と
を備えることを特徴とする有機薄膜太陽電池。 - 基板と、
前記基板上に配置された第1電極層と、
前記第1電極層上に配置された正孔輸送層と、
前記正孔輸送層上に配置されたバルクへテロ接合有機活性層と、
前記バルクへテロ接合有機活性層上に配置された第2電極層と、
前記基板に対して面直方向に、前記正孔輸送層、前記バルクへテロ接合有機活性層を貫通し、前記第1電極層まで到達する第3貫通孔を介して前記第1電極層に接続されたVIA電極層と、
前記第2電極層および前記VIA電極層上に配置されたパッシベーション層と、
前記基板に対して面直方向に配置され、前記パッシベーション層を貫通して、前記VIA電極層と接続された第1取り出し端子電極と、
前記パッシベーション層を貫通して、前記第2電極層と接続された第2取り出し端子電極と
を備えることを特徴とする有機薄膜太陽電池。 - 前記第1取り出し端子電極は、前記第1電極層の任意の位置に接続可能であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機薄膜太陽電池。
- 前記第2取り出し端子電極は、前記第2電極層の任意の位置に接続可能であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機薄膜太陽電池。
- 前記パッシベーション層上に配置されたカラー化バリア層と、
前記カラー化バリア層上に配置されたバックシートパッシベーション層と
を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機薄膜太陽電池。 - 前記パッシベーション層は、SiN膜若しくはSiON膜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。
- 前記カラー化バリア層は、紫外線硬化樹脂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。
- 前記カラー化バリア層には、着色剤を添加したことを特徴とする請求項6に記載の有機薄膜太陽電池。
- 前記カラー化バリア層は、前記パッシベーション層に形成されるスポットを被覆可能であることを特徴とする請求項6に記載の有機薄膜太陽電池。
- 前記パッシベーション層と前記カラー化バリア層は、複数層繰り返し積層化されて、多重積層保護膜を形成したことを特徴とする請求項5〜9のいずれか1項に記載の有機薄膜太陽電池。
- 前記第2電極層の表面に不動態膜を備えることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の有機薄膜太陽電池。
- 前記不動態膜は、前記第2電極層の酸化膜であることを特徴とする請求項11に記載の有機薄膜太陽電池。
- 前記酸化膜は、前記第2電極層の表面を酸素プラズマ処理により形成されることを特徴とする請求項12に記載の有機薄膜太陽電池。
- 請求項1〜13のいずれか1項に記載の有機薄膜太陽電池からなるセルを複数個直列接続したことを特徴とする有機薄膜太陽電池。
- 請求項1〜14のいずれか1項に記載の有機薄膜太陽電池を備える電子機器。
- ディスプレイ領域と、
前記ディスプレイ領域の周辺部に配置された有機薄膜太陽電池形成領域および文字形成領域と
を備え、
前記有機薄膜太陽電池形成領域は、基板と、前記基板上に配置された第1電極層と、前記第1電極層上に配置された正孔輸送層と、前記正孔輸送層上に配置されたバルクヘテロ接合有機活性層と、前記バルクヘテロ接合有機活性層上に配置された第2電極層と、前記第2電極層上に配置されたパッシベーション層と、前記基板に対して面直方向に配置され、前記パッシベーション層、前記バルクへテロ接合有機活性層、および前記正孔輸送層を貫通して、前記第1電極層と接続された第1取り出し端子電極と、前記基板に対して面直方向に配置され、前記パッシベーション層を貫通して、前記第2電極層と接続された第2取り出し端子電極とを備え、
前記ディスプレイ領域および前記文字形成領域は、前記基板と、前記基板上に配置された前記第1電極層と、前記第1電極層上に配置された前記パッシベーション層とを備えることを特徴とする電子機器。 - ディスプレイ領域と、
前記ディスプレイ領域の周辺部に配置された有機薄膜太陽電池形成領域および文字形成領域と
を備え、
前記有機薄膜太陽電池形成領域は、基板と、前記基板上に配置された第1電極層と、前記第1電極層上に配置された正孔輸送層と、前記正孔輸送層上に配置されたバルクへテロ接合有機活性層と、前記バルクへテロ接合有機活性層上に配置された第2電極層と、前記基板に対して面直方向に、前記正孔輸送層、前記バルクへテロ接合有機活性層を貫通し、前記第1電極層まで到達する第3貫通孔を介して前記第1電極層に接続されたVIA電極層と、前記第2電極層および前記VIA電極層上に配置されたパッシベーション層と、前記基板に対して面直方向に配置され、前記パッシベーション層を貫通して、前記VIA電極層と接続された第1取り出し端子電極と、前記パッシベーション層を貫通して、前記第2電極層と接続された第2取り出し端子電極とを備え、
前記ディスプレイ領域および前記文字形成領域は、前記基板と、前記基板上に配置された前記第1電極層と、前記第1電極層上に配置された前記パッシベーション層とを備えることを特徴とする電子機器。 - 前記第1取り出し端子電極は、前記第1電極層の任意の位置に接続可能であることを特徴とする請求項16または17に記載の電子機器。
- 前記第2取り出し端子電極は、前記第2電極層の任意の位置に接続可能であることを特徴とする請求項16または17に記載の電子機器。
- 前記有機薄膜太陽電池形成領域は、
前記パッシベーション層上に配置されたカラー化バリア層と、前記カラー化バリア層上に配置されたバックシートパッシベーション層とを備え、
前記ディスプレイ領域および前記文字形成領域は、
前記パッシベーション層上に配置された前記カラー化バリア層と、前記カラー化バリア層上に配置された前記バックシートパッシベーション層とを備え、
前記有機薄膜太陽電池形成領域に対応した前記カラー化バリア層および前記文字形成領域に対応した前記カラー化バリア層は、着色されていることを特徴とする請求項16〜19のいずれか1項に記載の電子機器。 - 前記パッシベーション層は、SiN膜若しくはSiON膜であることを特徴とする請求項20に記載の電子機器。
- 前記カラー化バリア層は、紫外線硬化樹脂であることを特徴とする請求項20に記載の電子機器。
- 前記カラー化バリア層には、着色剤を添加したことを特徴とする請求項22に記載の電子機器。
- 前記カラー化バリア層は、前記パッシベーション層に形成されるスポットを被覆可能であることを特徴とする請求項21に記載の電子機器。
- 前記パッシベーション層と前記カラー化バリア層は、複数層繰り返し積層化されて、多重積層保護膜を形成したことを特徴とする請求項20〜24のいずれか1項に記載の電子機器。
- 前記前記有機薄膜太陽電池形成領域に対応した前記カラー化バリア層は、黒色に着色されたことを特徴とする請求項20〜25のいずれか1項に記載の電子機器。
- 前記文字形成領域に対応した前記カラー化バリア層は、赤色に着色されたことを特徴とする請求項20〜26のいずれか1項に記載の電子機器。
- 前記ディスプレイ領域に対応した前記基板には、液晶ディスプレイ若しくは有機エレクトロルミネッセンスディスプレイが配置されたことを特徴とする請求項16〜27のいずれか1項に記載の電子機器。
- 前記電子機器は、前記ディスプレイ領域を配置した前記基板上に接着層を介して配置された前記有機薄膜太陽電池形成領域を備え、タンデム構造を有することを特徴とする請求項16〜28のいずれか1項に記載の電子機器。
- 前記電子機器は、前記ディスプレイ領域を配置した前記基板上に配置された前記有機薄膜太陽電池形成領域を備え、インセル構造を有することを特徴とする請求項16〜28のいずれか1項に記載の電子機器。
- 基板上に第1電極を形成する工程と、
前記第1電極層上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記正孔輸送層上にバルクへテロ接合有機活性層を形成する工程と、
前記バルクへテロ接合有機活性層上に第2電極層を形成する工程と、
前記第2電極層上にパッシベーション層を形成する工程と、
前記基板に対して面直方向に、前記パッシベーション層、前記バルクへテロ接合有機活性層、および前記正孔輸送層を貫通し、前記第1電極層まで到達する第1貫通孔を形成する工程と、
前記基板に対して面直方向に、前記パッシベーション層を貫通して、前記第2電極層まで到達する第2貫通孔を形成する工程と、
前記第1貫通孔内において前記第1電極層と接続された第1取り出し端子電極を形成する工程と、
前記第2貫通孔内において前記第2電極層と接続された第2取り出し端子電極を形成する工程と
を有することを特徴とする有機薄膜太陽電池の製造方法。 - 基板上に第1電極を形成する工程と、
前記第1電極層上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記正孔輸送層上にバルクへテロ接合有機活性層を形成する工程と、
前記基板に対して面直方向に、前記正孔輸送層、前記バルクへテロ接合有機活性層
を貫通し、前記第1電極層まで到達する第3貫通孔を形成する工程と、
前記バルクへテロ接合有機活性層上に第2電極層を形成するとともに、前記第3貫通孔を介して前記第1電極層に接続されたVIA電極層を形成する工程と、
前記第2電極層および前記VIA電極層上にパッシベーション層を形成する工程と、
前記基板に対して面直方向に、前記パッシベーション層を貫通し、前記VIA電極層まで到達する第4貫通孔を形成する工程と、
前記基板に対して面直方向に、前記パッシベーション層を貫通して、前記第2電極層まで到達する第2貫通孔を形成する工程と、
前記第4貫通孔内において前記VIA電極層と接続された第1取り出し端子電極を形成する工程と、
前記第2貫通孔内において前記第2電極層と接続された第2取り出し端子電極を形成する工程と
を有することを特徴とする有機薄膜太陽電池の製造方法。 - 前記パッシベーション層上にカラー化バリア層を形成する工程と、
前記カラー化バリア層上にバックシートパッシベーション層を形成する工程と
を有することを特徴とする請求項31または32に記載の有機薄膜太陽電池の製造方法。 - 前記パッシベーション層を形成する工程と前記カラー化バリア層を形成する工程を繰り返し、多重積層保護膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項33に記載の有機薄膜太陽電池の製造方法。
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