JP2015090935A - Thin film solar cell module and thin film solar cell array - Google Patents

Thin film solar cell module and thin film solar cell array Download PDF

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Hiroyuki Kanai
浩之 金井
崇志 藤原
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崇志 藤原
公也 竹下
Kimiya Takeshita
公也 竹下
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film solar cell module suitable for providing a large area thin film solar cell array formed by coupling modules.SOLUTION: The thin film solar cell module is formed by encapsulating a thin film solar cell element on which two or more collection wires are installed. Both ends of at least two collection wires among the two or more collection wires are exposed to outside of an encapsulation structure.

Description

本発明は、薄膜太陽電池モジュール及び薄膜太陽電池アレイに関するものである。   The present invention relates to a thin film solar cell module and a thin film solar cell array.

薄膜太陽電池モジュールとして、複数の薄膜太陽電池サブモジュールを封止した構造を有する薄膜太陽電池モジュールが知られている(特許文献1参照)。   As a thin film solar cell module, a thin film solar cell module having a structure in which a plurality of thin film solar cell submodules are sealed is known (see Patent Document 1).

特開2004−253472号公報JP 2004-253472 A

従来の薄膜太陽電池アレイは、複数の薄膜太陽電池を配線により電気的に接続した後に封止した構造を有するが、薄膜太陽電池が有機太陽電池の場合は一般に水や酸素に弱いため、複数の有機薄膜太陽電池を配線により接続する際には、予め有機薄膜太陽電池をバリア性部材で封止しておくことが好ましい。
有機薄膜太陽電池をバリア性部材で封止した後で集電線を設置するには、集電線を設置する箇所のバリア性部材を除去する必要があるが、バリア性部材を除去する際に有機薄膜太陽電池を損傷する可能性がある。従って、あらかじめ有機薄膜太陽電池に集電線を設置した状態で一旦封止して有機薄膜太陽電池モジュールとし、後に、該封止した有機薄膜太陽電池モジュール同士を接続する必要がある。
A conventional thin film solar cell array has a structure in which a plurality of thin film solar cells are electrically connected by wiring and then sealed. However, when a thin film solar cell is an organic solar cell, it is generally vulnerable to water and oxygen. When connecting an organic thin film solar cell by wiring, it is preferable to seal the organic thin film solar cell with a barrier member in advance.
In order to install the current collector after sealing the organic thin film solar cell with the barrier member, it is necessary to remove the barrier member at the location where the current collector is installed. It may damage the solar cell. Therefore, it is necessary to seal the organic thin-film solar cell once in a state where a collector wire is installed in advance on the organic thin-film solar cell, and then connect the sealed organic thin-film solar cell modules to each other.

有機薄膜太陽電池モジュールから電気を取り出す位置が決まっていると、配線の自由度が下がり、モジュール同士の接続に時間がかかる。そして、モジュールを接続する配線が長くなる結果、接続したモジュールの電気抵抗が増えて光電変換効率(PCE)が低下する
。また、集電線が長くなる結果、モジュールが硬くなり可撓性が落ちる。更には、集電線の座屈が起こりやすくなり、外観不良や電気特性不良が起こりやすくなる。
一方、予め有機薄膜太陽電池アレイ内のモジュールの配線が最短になるように、モジュールの設計を行うと、有機薄膜太陽電池アレイを設計する毎に、様々な電気取り出し位置のモジュールを製造することになり、モジュール製造が煩雑になり、その結果、有機薄膜太陽電池アレイの歩留まりが下がる。
本発明は、このような問題を解決するものであり、大面積の設置に適した薄膜太陽電池モジュールを提供することを課題とする。
If the position where electricity is taken out from the organic thin film solar cell module is determined, the degree of freedom of wiring is lowered and it takes time to connect the modules. As a result of the long wiring connecting the modules, the electrical resistance of the connected modules increases and the photoelectric conversion efficiency (PCE) decreases. Moreover, as a result of the length of the current collecting line, the module becomes hard and the flexibility is lowered. In addition, the current collector tends to buckle, which tends to cause poor appearance and poor electrical characteristics.
On the other hand, when the module is designed so that the wiring of the module in the organic thin-film solar cell array is minimized, every time the organic thin-film solar cell array is designed, modules with various electrical extraction positions are manufactured. As a result, the module manufacturing becomes complicated, and as a result, the yield of the organic thin-film solar cell array decreases.
This invention solves such a problem, and makes it a subject to provide the thin film solar cell module suitable for installation of a large area.

本発明者らは、上記課題を解決するために、薄膜太陽電池モジュールの配線取り出し位置を検討した。その結果、薄膜太陽電池モジュールに設置した二本以上の集電線のうち、少なくとも一本を、好ましくは二本以上を、いずれも、両端が薄膜太陽電池モジュールの封止構造の外に露出するように、設置して封止することで、薄膜太陽電池モジュール間の電気接続がしやすいことを見出して本発明を完成させた。本発明の概要は以下のとおりである。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors examined the wiring extraction position of the thin film solar cell module. As a result, at least one, preferably two or more of the two or more current collectors installed in the thin film solar cell module, both ends are exposed to the outside of the sealing structure of the thin film solar cell module. In addition, the present invention was completed by finding out that the electrical connection between the thin-film solar cell modules was facilitated by installing and sealing. The outline of the present invention is as follows.

二本以上の集電線を設置した薄膜太陽電池素子を封止した薄膜太陽電池モジュールであって、
該二本以上の集電線のうち少なくとも二本の集電線の、両端が封止構造の外に露出している、
薄膜太陽電池モジュールである。
A thin-film solar cell module encapsulating a thin-film solar cell element on which two or more current collectors are installed,
Both ends of at least two current collectors of the two or more current collectors are exposed outside the sealing structure.
It is a thin film solar cell module.

前記薄膜太陽電池素子が、複数の太陽電池セルがモノリシックに接続されていることが好ましい。
また、前記薄膜太陽電池素子が、有機薄膜太陽電池素子であることが好ましい。
また、本発明の別の態様は、上記薄膜太陽電池モジュールを複数接続してなる、薄膜太陽電池アレイである。
In the thin film solar cell element, a plurality of solar cells are preferably connected monolithically.
Moreover, it is preferable that the said thin film solar cell element is an organic thin film solar cell element.
Another embodiment of the present invention is a thin film solar cell array formed by connecting a plurality of the above thin film solar cell modules.

本発明では、太陽電池モジュールに設置された集電線の両端が薄膜太陽電池モジュールの封止構造の外に露出している構造を有することから、一つのモジュール配置パターンの薄膜太陽電池アレイから、様々な電極取り出しパターンを作ることができる。
また、実際の薄膜太陽電池アレイを設置する際に、電極取り出し位置を決められる(使用しない集電線は設置の際に切ればよい。そのまま残してもよい)ので、予備品として準備する薄膜太陽電池モジュールが1種類で良い。
また、集電線の取り回しが楽になり、施工の際に、電圧や日照の関係で、プラスとマイナスの位置を逆にすることができる。
また、配線が短くなるので、電気取り出し時の電圧降下を抑制することができ、しかも接続が簡単で薄膜太陽電池アレイの製造効率が高くなる。
また、薄膜太陽電池モジュール間の接続が短くなる結果、モジュール内の電気抵抗が減って光電変換効率(PCE)が高くなる。
また、集電線が短くなる結果、モジュールの可撓性が良くなる。加えて、集電線の座屈が起こりにくくなり、外観不良や電気特性不良が起こりにくくなる。
The present invention has a structure in which both ends of the current collector installed in the solar cell module are exposed outside the sealing structure of the thin film solar cell module. An electrode extraction pattern can be made.
Also, when installing an actual thin-film solar cell array, the electrode extraction position can be determined (unused collectors can be cut off during installation. They can be left as they are), so the thin-film solar cell prepared as a spare part One type of module is sufficient.
In addition, it is easier to handle the current collector, and the positive and negative positions can be reversed during construction due to the voltage and sunshine.
Moreover, since the wiring is shortened, a voltage drop at the time of electricity extraction can be suppressed, and the connection is simple and the manufacturing efficiency of the thin film solar cell array is increased.
Moreover, as a result of shortening the connection between the thin film solar cell modules, the electrical resistance in the modules is reduced and the photoelectric conversion efficiency (PCE) is increased.
Moreover, the flexibility of a module improves as a result of shortening a current collection line. In addition, buckling of the collector line is less likely to occur, and poor appearance and poor electrical characteristics are less likely to occur.

有機薄膜太陽電池の層構成を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the layer structure of an organic thin film solar cell. 有機薄膜太陽電池モジュールの層構成を表す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram showing the layer structure of an organic thin film solar cell module. 有機薄膜太陽電池モジュールを上面から見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the organic thin film solar cell module from the upper surface. 本発明の実施態様に係る有機薄膜太陽電池アレイにおいて、各有機薄膜太陽電池モジュールを並列に接続した例(a)、及び直接に接続した例(b)及び(c)を示す。In the organic thin-film solar cell array which concerns on the embodiment of this invention, the example (a) which connected each organic thin-film solar cell module in parallel, and the example (b) and (c) connected directly are shown. 従来技術に係る有機薄膜太陽電池アレイにおいて、各有機薄膜太陽電池モジュールを並列に接続した例(a)、及び直接に接続した例(b)を示す。In the organic thin film solar cell array which concerns on a prior art, the example (a) which connected each organic thin film solar cell module in parallel, and the example (b) connected directly are shown.

本発明について以下に具体的に説明するが、本発明は具体的な実施態様のみに限定されない。
本発明の薄膜太陽電池モジュールは、二本以上の集電線を設置した有機薄膜太陽電池素子を封止した薄膜太陽電池モジュールであって、該集電線のうち少なくとも二本の集電線の両端が封止構造の外に出ているものである。通常、二本の集電線を設置するが、目的に応じて三本以上の集電線を設置することができる。
The present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to specific embodiments.
The thin film solar cell module of the present invention is a thin film solar cell module in which an organic thin film solar cell element provided with two or more current collectors is sealed, and both ends of at least two of the current collectors are sealed. It is outside the stop structure. Usually, two current collectors are installed, but three or more current collectors can be installed according to the purpose.

本発明において薄膜太陽電池素子は、薄膜単結晶シリコン、薄膜多結晶シリコン、アモルファスシリコン、有機色素材料、及び有機半導体材料などがあげられる。薄膜型太陽電池素子とは、厚さが通常1μm以上、好ましくは10μm以上であり、より好ましくは25μm以上である。また通常800μm以下、好ましくは500μm以下であり、より好ましくは300μm以下である。これらの薄膜太陽電池素子のうち、有機薄膜太陽電池素子であることが好ましい。 以下、薄膜太陽電池素子の代表的実施態様として有機薄膜太陽電池素子を説明する。   In the present invention, examples of the thin film solar cell element include thin film single crystal silicon, thin film polycrystalline silicon, amorphous silicon, organic dye material, and organic semiconductor material. The thin film solar cell element has a thickness of usually 1 μm or more, preferably 10 μm or more, more preferably 25 μm or more. Moreover, it is 800 micrometers or less normally, Preferably it is 500 micrometers or less, More preferably, it is 300 micrometers or less. Of these thin film solar cell elements, organic thin film solar cell elements are preferable. Hereinafter, an organic thin film solar cell element will be described as a typical embodiment of the thin film solar cell element.

1 有機薄膜太陽電池素子
有機薄膜太陽電池素子は、通常、少なくとも一対の電極と、該電極間に存在する有機活性層と、該有機活性層と該電極の一方との間に存在する電子取り出し層とを有する。図1は、有機薄膜太陽電池素子の一般的な層構成を示す。図1に示される有機薄膜太陽電池素子107は、太陽電池素子基板106、カソードである下部電極101、電子取り出し層102、活性層103(p型半導体化合物とn型半導体材料とを含む層)、正孔取り出し層104、アノードである上部電極105が順次形成された層構造を有する。なお、図1において下部電極101は上部電極105よりも上部に存在するが、本明細書において上部電極、下部電極とは、太陽電池素子基板106をボトムとした際に上部に存在する電極、下部に存在する電極を意味するものとし、太陽電池素子基板に積層される電極を下部電極と称する。また、電子取り出し層102、活性層103、正孔取り出し層104をまとめて有機層と称する場合がある。
1 Organic thin-film solar cell element An organic thin-film solar cell element generally comprises at least a pair of electrodes, an organic active layer present between the electrodes, and an electron extraction layer present between the organic active layer and one of the electrodes And have. FIG. 1 shows a general layer structure of an organic thin film solar cell element. An organic thin film solar cell element 107 shown in FIG. 1 includes a solar cell element substrate 106, a lower electrode 101 as a cathode, an electron extraction layer 102, an active layer 103 (a layer containing a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor material), It has a layer structure in which a hole extraction layer 104 and an upper electrode 105 as an anode are sequentially formed. In FIG. 1, the lower electrode 101 exists above the upper electrode 105. In this specification, the upper electrode and the lower electrode refer to the upper electrode and the lower electrode when the solar cell element substrate 106 is the bottom. The electrode laminated on the solar cell element substrate is referred to as a lower electrode. In addition, the electron extraction layer 102, the active layer 103, and the hole extraction layer 104 may be collectively referred to as an organic layer.

1.1 太陽電池素子基板
太陽電池素子基板(以下、素子基板ともいう。)は有機薄膜太陽電池素子を保持・形成するための部材であり、当該機能を有する限り、特にその種類は限定されない。
素子基板の材料は、本発明の効果を著しく損なわない限り特に限定されない。素子基板の材料の好適な例としては、石英、ガラス、サファイア又はチタニア等の無機材料;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂フィルム、塩化ビニル又はポリエチレン等のポリオレフィン;セルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリノルボルネン又はエポキシ樹脂等の有機材料;紙又は合成紙等の紙材料;ステンレス、チタン又はアルミニウム等の金属に、絶縁性を付与するために表面をコート又はラミネートしたもの等の複合材料等が挙げられる。
可撓性を有する、フレキシブルなフィルム状の素子基板とする場合は有機材料、紙材料、および複合材料が好ましく、有機材料および複合材料がより好ましく、有機材料が特に好ましい。
1.1 Solar Cell Element Substrate A solar cell element substrate (hereinafter also referred to as an element substrate) is a member for holding and forming an organic thin film solar cell element, and the type thereof is not particularly limited as long as it has the function.
The material for the element substrate is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Suitable examples of the element substrate material include inorganic materials such as quartz, glass, sapphire, and titania; polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyimide, nylon, polystyrene, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol copolymer, Fluoropolymer film, polyolefin such as vinyl chloride or polyethylene; organic material such as cellulose, polyvinylidene chloride, aramid, polyphenylene sulfide, polyurethane, polycarbonate, polyarylate, polynorbornene or epoxy resin; paper material such as paper or synthetic paper; stainless steel Examples thereof include composite materials such as those obtained by coating or laminating a surface of a metal such as titanium or aluminum to impart insulation.
In the case of a flexible and flexible film-like element substrate, organic materials, paper materials, and composite materials are preferable, organic materials and composite materials are more preferable, and organic materials are particularly preferable.

また、素子基板の膜厚に制限はないが、通常5μm以上、好ましくは20μm以上であり、一方、通常20mm以下、好ましくは10mm以下である。素子基板の膜厚が5μm以上であることは、有機薄膜太陽電池の強度が不足する可能性が低くなるために好ましい。素子基板の膜厚が20mm以下であることは、コストが抑えられ、かつ重量が重くならないために好ましい。
また、素子基板は透明であっても、不透明であってもよい。基板が透明の場合には、基板側から光を入射させることが可能である。
Moreover, although there is no restriction | limiting in the film thickness of an element substrate, it is 5 micrometers or more normally, Preferably it is 20 micrometers or more, on the other hand, it is 20 mm or less normally, Preferably it is 10 mm or less. It is preferable that the thickness of the element substrate is 5 μm or more because the possibility that the strength of the organic thin film solar cell is insufficient is reduced. It is preferable that the thickness of the element substrate is 20 mm or less because the cost is suppressed and the weight does not increase.
The element substrate may be transparent or opaque. When the substrate is transparent, light can be incident from the substrate side.

1.2 電極
有機薄膜太陽電池素子は、有機半導体層である有機光電変換層及び一対の電極(第一電極及び第二電極)を有する。一実施態様では、フィルム基板上に下部電極が積層され、積層体を構成し、当該積層体にレーザー加工を行うことができる。また、有機光電変換層の積層後、上部電極が積層された積層体にレーザー加工を行うことができる。一対の電極とは、通常、以下に説明するアノードとカソードをいうが、下部電極がアノードであり、上部電極がカソードであってもよいし、下部電極がカソードであり、上部電極がアノードであってもよい。
1.2 Electrode The organic thin film solar cell element has an organic photoelectric conversion layer which is an organic semiconductor layer and a pair of electrodes (first electrode and second electrode). In one embodiment, a lower electrode is laminated on a film substrate to constitute a laminate, and laser processing can be performed on the laminate. In addition, after the organic photoelectric conversion layer is stacked, laser processing can be performed on the stacked body on which the upper electrode is stacked. The pair of electrodes usually means an anode and a cathode described below, but the lower electrode may be an anode, the upper electrode may be a cathode, the lower electrode is a cathode, and the upper electrode is an anode. May be.

一対の電極は、光吸収により生じた正孔及び電子を捕集する機能を有する。したがって一対の電極には、正孔の捕集に適した電極(以下、アノードと記載する場合もある)と、電子の捕集に適した電極(以下、カソードと記載する場合もある)とを用いることが好ましい。一対の電極は、いずれか一方が透光性であればよく、両方が透光性であっても構わ
ない。透光性があるとは、太陽光が40%以上透過することを指す。また、透明電極の太陽光線透過率は70%以上であることが、透明電極を透過させて光電変換層に光を到達させるために好ましい。光の透過率は、通常の分光光度計で測定できる。
The pair of electrodes has a function of collecting holes and electrons generated by light absorption. Accordingly, the pair of electrodes includes an electrode suitable for collecting holes (hereinafter sometimes referred to as an anode) and an electrode suitable for collecting electrons (hereinafter sometimes referred to as a cathode). It is preferable to use it. Any one of the pair of electrodes may be translucent, and both may be translucent. Translucency means that sunlight passes through 40% or more. Moreover, it is preferable that the sunlight transmittance of the transparent electrode is 70% or more in order to allow light to reach the photoelectric conversion layer through the transparent electrode. The light transmittance can be measured with a normal spectrophotometer.

アノードとは、一般には仕事関数がカソードよりも高い導電性材料で構成され、有機光電変換層で発生した正孔をスムーズに取り出す機能を有する電極である。
アノードの材料を挙げると、例えば、酸化ニッケル、酸化スズ、酸化インジウム、酸化インジウムスズ(ITO)、インジウム−ジルコニウム酸化物(IZO)、酸化チタン、酸化インジウム又は酸化亜鉛等の導電性金属酸化物;金、白金、銀、クロム又はコバルト等の金属あるいはその合金が挙げられる。これらの物質は高い仕事関数を有するため、好ましく、さらに、ポリチオフェン誘導体にポリスチレンスルホン酸をドーピングしたPEDOT:PSSで代表されるような導電性高分子材料を積層することができるため、好ましい。このような導電性高分子を積層する場合には、この導電性高分子材料の仕事関数が高いことから、上記のような高い仕事関数の材料でなくとも、AlやMg等のカソードに適した金属も広く用いることが可能である。ポリチオフェン誘導体にポリスチレンスルホン酸をドーピングしたPEDOT:PSSや、ポリピロール又はポリアニリン等にヨウ素等をドーピングした導電性高分子材料を、アノードの材料として使用することもできる。アノードが透明電極である場合には、ITO、酸化亜鉛又は酸化スズ等の透光性がある導電性金属酸化物を用いることが好ましく、特にITOが好ましい。
The anode is an electrode generally made of a conductive material having a work function higher than that of the cathode and having a function of smoothly taking out holes generated in the organic photoelectric conversion layer.
Examples of anode materials include conductive metal oxides such as nickel oxide, tin oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium-zirconium oxide (IZO), titanium oxide, indium oxide, and zinc oxide; Examples thereof include metals such as gold, platinum, silver, chromium and cobalt, or alloys thereof. These substances are preferable because they have a high work function, and further, a conductive polymer material represented by PEDOT: PSS in which a polythiophene derivative is doped with polystyrene sulfonic acid can be stacked. When laminating such a conductive polymer, the work function of this conductive polymer material is high, so even if it is not a material with a high work function as described above, it is suitable for cathodes such as Al and Mg. Metals can also be widely used. PEDOT: PSS in which a polythiophene derivative is doped with polystyrene sulfonic acid, or a conductive polymer material in which polypyrrole, polyaniline, or the like is doped with iodine or the like can also be used as an anode material. When the anode is a transparent electrode, it is preferable to use a light-transmitting conductive metal oxide such as ITO, zinc oxide or tin oxide, and ITO is particularly preferable.

アノードの膜厚は特に制限は無いが、通常10nm以上、好ましくは20nm以上、さらに好ましくは、50nm以上である。一方、通常10μm以下、好ましくは1μm以下、さらに好ましくは500nm以下である。アノードの膜厚が上記下限以上であることにより、シート抵抗が抑えられ、アノードの膜厚が上記上限以下であることにより、光透過率を低下させずに効率よく光を電気に変換することができる。アノードが透明電極である場合には、光透過率とシート抵抗とを両立できる膜厚を選ぶ必要がある。
アノードのシート抵抗は、特段の制限はないが、通常1Ω/□以上、一方、1000Ω/□以下、好ましくは500Ω/□以下、さらに好ましくは100Ω/□以下である。
アノードの形成方法としては、蒸着法若しくはスパッタ法等の真空成膜方法、又はナノ粒子や前駆体を含有するインクを塗布して成膜する湿式塗布法が挙げられる。
The film thickness of the anode is not particularly limited, but is usually 10 nm or more, preferably 20 nm or more, and more preferably 50 nm or more. On the other hand, it is usually 10 μm or less, preferably 1 μm or less, more preferably 500 nm or less. When the anode film thickness is equal to or greater than the above lower limit, sheet resistance is suppressed, and when the anode film thickness is equal to or less than the above upper limit, light can be efficiently converted into electricity without reducing light transmittance. it can. When the anode is a transparent electrode, it is necessary to select a film thickness that can achieve both light transmittance and sheet resistance.
The sheet resistance of the anode is not particularly limited, but is usually 1Ω / □ or more, on the other hand, 1000Ω / □ or less, preferably 500Ω / □ or less, more preferably 100Ω / □ or less.
Examples of the anode forming method include a vacuum film forming method such as a vapor deposition method or a sputtering method, or a wet coating method in which an ink containing nanoparticles or a precursor is applied to form a film.

カソードは、一般には仕事関数が低い値を有する導電性材料で構成され、光電変換層で発生した電子をスムーズに取り出す機能を有する電極である。カソードは、電子取り出し層と隣接する。
カソードの材料を挙げると、例えば、白金、金、銀、銅、鉄、スズ、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム又はマグネシウム等の金属及びその合金;フッ化リチウムやフッ化セシウム等の無機塩;酸化ニッケル、酸化アルミニウム、酸化リチウム又は酸化セシウムのような金属酸化物等が挙げられる。これらの材料は低い仕事関数を有する材料であるため、好ましい。カソードについてもアノードと同様に、電子取り出し層としてチタニアのようなn型半導体で導電性を有するものを用いることにより、高い仕事関数を有する材料を用いることもできる。電極保護の観点から、カソードの材料として好ましくは、白金、金、銀、銅、鉄、スズ、アルミニウム、カルシウム若しくはインジウム等の金属、又は酸化インジウムスズ等のこれらの金属を用いた合金である。
The cathode is generally an electrode made of a conductive material having a low work function and having a function of smoothly extracting electrons generated in the photoelectric conversion layer. The cathode is adjacent to the electron extraction layer.
Examples of cathode materials include platinum, gold, silver, copper, iron, tin, zinc, aluminum, indium, chromium, lithium, sodium, potassium, cesium, calcium, and magnesium, and alloys thereof; lithium fluoride And inorganic salts such as cesium fluoride and metal oxides such as nickel oxide, aluminum oxide, lithium oxide, and cesium oxide. These materials are preferable because they are materials having a low work function. Similarly to the anode, a material having a high work function can be used for the cathode by using an n-type semiconductor such as titania having conductivity as the electron extraction layer. From the viewpoint of electrode protection, the cathode material is preferably a metal such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, aluminum, calcium or indium, or an alloy using these metals such as indium tin oxide.

カソードの膜厚は特に制限は無いが、通常10nm以上、好ましくは20nm以上、より好ましくは50nm以上である。一方、通常10μm以下、好ましくは1μm以下、より好ましくは500nm以下である。カソードの膜厚が上記下限以上であることにより、シート抵抗が抑えられ、カソードの膜厚が上記上限以下であることにより、光透過率を低下させずに効率よく光を電気に変換することができる。カソードが透明電極である場合に
は、光透過率とシート抵抗を両立する膜厚を選ぶ必要がある。
カソードのシート抵抗は、特に制限は無いが、通常1000Ω/□以下、好ましくは500Ω/□以下、さらに好ましくは100Ω/□以下である。下限に制限は無いが、通常は1Ω/□以上である。
カソードの形成方法としては、蒸着法若しくはスパッタ法等の真空成膜方法、又はナノ粒子や前駆体を含有するインクを塗布して成膜する湿式塗布法等がある。
The film thickness of the cathode is not particularly limited, but is usually 10 nm or more, preferably 20 nm or more, more preferably 50 nm or more. On the other hand, it is usually 10 μm or less, preferably 1 μm or less, more preferably 500 nm or less. When the cathode film thickness is equal to or greater than the lower limit, sheet resistance is suppressed, and when the cathode film thickness is equal to or less than the upper limit, light can be efficiently converted into electricity without reducing light transmittance. it can. When the cathode is a transparent electrode, it is necessary to select a film thickness that achieves both light transmittance and sheet resistance.
The sheet resistance of the cathode is not particularly limited, but is usually 1000Ω / □ or less, preferably 500Ω / □ or less, and more preferably 100Ω / □ or less. Although there is no restriction on the lower limit, it is usually 1Ω / □ or more.
As a method for forming the cathode, there are a vacuum film formation method such as a vapor deposition method or a sputtering method, or a wet coating method in which an ink containing nanoparticles or a precursor is applied to form a film.

さらに、アノード及びカソードは、2層以上の積層構造を有していてもよい。また、アノード及びカソードに対して表面処理を行うことにより、特性(電気特性やぬれ特性等)を改良してもよい。
アノード及びカソードを積層した後に、有機薄膜太陽電池素子を通常50℃以上、好ましくは80℃以上、一方、通常300℃以下、好ましくは280℃以下、より好ましくは250℃以下の温度範囲において、加熱することが好ましい(この工程をアニーリング処理工程と称する場合がある)。アニーリング処理工程を50℃以上の温度で行うことにより、有機薄膜太陽電池素子の各層間の密着性、例えば電子取り出し層とカソード及び/又は電子取り出し層と有機光電変換層の密着性が向上する効果が得られるため、好ましい。各層間の密着性が向上することにより、有機薄膜太陽電池素子の熱安定性や耐久性等が向上しうる。アニーリング処理工程の温度を300℃以下にすることは、有機光電変換層内の有機化合物が熱分解する可能性が低くなるため、好ましい。アニーリング処理工程においては、上記の温度範囲内で段階的な加熱を行ってもよい。
Furthermore, the anode and the cathode may have a laminated structure of two or more layers. In addition, characteristics (electric characteristics, wetting characteristics, etc.) may be improved by performing surface treatment on the anode and the cathode.
After laminating the anode and cathode, the organic thin-film solar cell element is heated in a temperature range of usually 50 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher, usually 300 ° C. or lower, preferably 280 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower. It is preferable to do this (this step may be referred to as an annealing treatment step). By performing the annealing process at a temperature of 50 ° C. or higher, the adhesion between the layers of the organic thin film solar cell element, for example, the adhesion between the electron extraction layer and the cathode and / or the electron extraction layer and the organic photoelectric conversion layer is improved. Is preferable. By improving the adhesion between the layers, the thermal stability and durability of the organic thin film solar cell element can be improved. It is preferable to set the temperature of the annealing treatment step to 300 ° C. or lower because the organic compound in the organic photoelectric conversion layer is less likely to be thermally decomposed. In the annealing treatment step, stepwise heating may be performed within the above temperature range.

加熱する時間としては、通常1分以上、好ましくは3分以上、一方、通常3時間以下、好ましくは1時間以下である。アニーリング処理工程は、太陽電池性能のパラメータである開放電圧、短絡電流及びフィルファクターが一定の値になったところで終了させることが好ましい。また、アニーリング処理工程は、常圧下、かつ不活性ガス雰囲気中で実施することが好ましい。
加熱する方法としては、ホットプレート等の熱源に有機薄膜太陽電池素子を載せてもよいし、オーブン等の加熱雰囲気中に有機薄膜太陽電池素子を入れてもよい。また、加熱はバッチ式で行っても連続方式で行ってもよい。
The heating time is usually 1 minute or longer, preferably 3 minutes or longer, and usually 3 hours or shorter, preferably 1 hour or shorter. The annealing treatment step is preferably terminated when the open-circuit voltage, the short-circuit current, and the fill factor, which are parameters of the solar cell performance, reach a constant value. Further, the annealing treatment step is preferably performed under normal pressure and in an inert gas atmosphere.
As a heating method, the organic thin film solar cell element may be placed on a heat source such as a hot plate, or the organic thin film solar cell element may be placed in a heating atmosphere such as an oven. The heating may be performed batchwise or continuously.

1.3 バッファ層(電子取り出し層、正孔取り出し層)
本実施態様に係る有機薄膜太陽電池素子は、少なくとも一対の電極と、該電極間に存在する有機光電変換層を有するが、通常、該有機光電変換層と該電極の一方との間に存在する電子取り出し層とを有する。通常は、カソードと有機光電変換層との間に電子取り出し層を有する。また有機薄膜太陽電池素子は、有機光電変換層とアノードとの間に正孔取り出し層を有する。電子取り出し層および/又は正孔取り出し層をバッファ層と呼ぶ場合もある。なお、電子取り出し層および正孔取り出し層は必須ではない。
1.3 Buffer layer (electron extraction layer, hole extraction layer)
The organic thin-film solar cell element according to this embodiment has at least a pair of electrodes and an organic photoelectric conversion layer that exists between the electrodes, but usually exists between the organic photoelectric conversion layer and one of the electrodes. An electron extraction layer. Usually, an electron extraction layer is provided between the cathode and the organic photoelectric conversion layer. The organic thin film solar cell element has a hole extraction layer between the organic photoelectric conversion layer and the anode. The electron extraction layer and / or the hole extraction layer may be referred to as a buffer layer. The electron extraction layer and the hole extraction layer are not essential.

本実施態様では、有機光電変換層と電極との間にバッファ層を有することが好ましく、有機光電変換層と上部電極との間にバッファ層を有することがより好ましい。バッファ層を有することでレーザー加工の際のダメージを軽減できる。この場合のバッファ層は、電子取り出し層または正孔取り出し層のどちらでも良いが、膜厚は0.1nm以上であることが好ましい。
電子取り出し層の膜厚は、通常0.1nm以上、好ましくは1nm以上、より好ましくは10nm以上である。一方、通常400nm以下、好ましくは200nm以下である。電子取り出し層の膜厚が上記下限以上であることでバッファ材料としての機能を果たすことになり、電子取り出し層の膜厚が上記上限以下であることで、電子が取り出しやすくなり、光電変換効率が向上しうる。
In this embodiment, it is preferable to have a buffer layer between the organic photoelectric conversion layer and the electrode, and it is more preferable to have a buffer layer between the organic photoelectric conversion layer and the upper electrode. By having a buffer layer, damage during laser processing can be reduced. The buffer layer in this case may be either an electron extraction layer or a hole extraction layer, but the film thickness is preferably 0.1 nm or more.
The thickness of the electron extraction layer is usually 0.1 nm or more, preferably 1 nm or more, more preferably 10 nm or more. On the other hand, it is usually 400 nm or less, preferably 200 nm or less. When the film thickness of the electron extraction layer is equal to or more than the above lower limit, the function as a buffer material is achieved. When the film thickness of the electron extraction layer is equal to or less than the above upper limit, electrons are easily extracted and the photoelectric conversion efficiency is increased. Can improve.

正孔取り出し層の膜厚は、通常0.1nm以上である。一方、通常400nm以下、好
ましくは200nm以下である。正孔取り出し層の膜厚が上記下限以上であることでバッファ材料としての機能を果たすことになり、正孔取り出し層の膜厚が上記上限以下であることで、正孔が取り出し易くなり、光電変換効率が向上しうる。
電子取り出し層と正孔取り出し層とは、一対の電極間に、有機光電変換層を挟むように配置されることが好ましい。すなわち、有機薄膜太陽電池素子が電子取り出し層と正孔取り出し層の両者を含む場合、上部電極、正孔取り出し層、有機光電変換層、電子取り出し層、及び下部電極をこの順に配置することができる。有機薄膜太陽電池素子が電子取り出し層を含み正孔取り出し層を含まない場合は、上部電極、有機光電変換層、電子取り出し層、及び下部電極をこの順に配置することができる。電子取り出し層と正孔取り出し層とは積層順序が逆であってもよいし、また電子取り出し層と正孔取り出し層の少なくとも一方が異なる複数の膜により構成されていてもよい。
The film thickness of the hole extraction layer is usually 0.1 nm or more. On the other hand, it is usually 400 nm or less, preferably 200 nm or less. When the film thickness of the hole extraction layer is not less than the above lower limit, it functions as a buffer material. When the film thickness of the hole extraction layer is not more than the above upper limit, holes can be easily extracted, Conversion efficiency can be improved.
The electron extraction layer and the hole extraction layer are preferably disposed so as to sandwich the organic photoelectric conversion layer between a pair of electrodes. That is, when the organic thin film solar cell element includes both an electron extraction layer and a hole extraction layer, the upper electrode, the hole extraction layer, the organic photoelectric conversion layer, the electron extraction layer, and the lower electrode can be disposed in this order. . When the organic thin film solar cell element includes an electron extraction layer and does not include a hole extraction layer, the upper electrode, the organic photoelectric conversion layer, the electron extraction layer, and the lower electrode can be disposed in this order. The stacking order of the electron extraction layer and the hole extraction layer may be reversed, or at least one of the electron extraction layer and the hole extraction layer may be composed of a plurality of different films.

1.3.1 電子取り出し層
電子取り出し層の材料は、有機光電変換層からカソードへ電子の取り出し効率を向上させる材料であれば特段の制限はないが、無機化合物又は有機化合物が挙げられる。
無機化合物の材料の例としては、Li、Na、K又はCs等のアルカリ金属の塩;酸化チタン(TiOx)や酸化亜鉛(ZnO)のようなn型半導体酸化物等が挙げられる。なかでも、アルカリ金属の塩としては、LiF、NaF、KF又はCsFのようなフッ化物塩が好ましく、n型半導体酸化物としては、酸化亜鉛(ZnO)が好ましい。このような材料の動作機構は不明であるが、Al等で構成されるカソードと組み合わされた際にカソードの仕事関数を小さくし、太陽電池素子内部に印加される電圧を上げる事が考えられる。
1.3.1 Electron Extraction Layer The material of the electron extraction layer is not particularly limited as long as it is a material that improves the efficiency of extracting electrons from the organic photoelectric conversion layer to the cathode, and examples thereof include inorganic compounds and organic compounds.
Examples of the material of the inorganic compound include salts of alkali metals such as Li, Na, K or Cs; n-type semiconductor oxides such as titanium oxide (TiOx) and zinc oxide (ZnO). Among them, the alkali metal salt is preferably a fluoride salt such as LiF, NaF, KF or CsF, and the n-type semiconductor oxide is preferably zinc oxide (ZnO). Although the operation mechanism of such a material is unknown, it is conceivable to reduce the work function of the cathode when combined with a cathode made of Al or the like and increase the voltage applied to the solar cell element.

有機化合物の材料の例としては、例えば、トリアリールホスフィンオキシド化合物のようなリン原子と第16族元素との二重結合を有するホスフィン化合物;バソキュプロイン(BCP)又はバソフェナントレン(Bphen)のような、置換基を有してもよく、1位及び10位がヘテロ原子で置き換えられていてもよいフェナントレン化合物;トリアリールホウ素のようなホウ素化合物;(8−ヒドロキシキノリナト)アルミニウム(Alq3)のような有機金属酸化物;オキサジアゾール化合物又はベンゾイミダゾール化合物のような、置換基を有していてもよい1又は2の環構造を有する化合物;ナフタレンテトラカルボン酸無水物(NTCDA)又はペリレンテトラカルボン酸無水物(PTCDA)のような、ジカルボン酸無水物のような縮合ジカルボン酸構造を有する芳香族化合物等が挙げられる。   Examples of organic compound materials include, for example, phosphine compounds having a double bond between a phosphorus atom and a group 16 element such as triarylphosphine oxide compounds; bathocuproin (BCP) or bathophenanthrene (Bphen), A phenanthrene compound which may have a substituent and may be substituted at the 1-position and the 10-position with a heteroatom; a boron compound such as triarylboron; and (8-hydroxyquinolinato) aluminum (Alq3) Organometallic oxide; Compound having 1 or 2 ring structure which may have a substituent such as oxadiazole compound or benzimidazole compound; Naphthalenetetracarboxylic anhydride (NTCDA) or perylenetetracarboxylic acid Of dicarboxylic anhydrides, such as anhydrides (PTCDA) Aromatic compounds having Unachijimigo dicarboxylic acid structure.

電子取り出し層の材料のLUMOエネルギー準位は、特に限定は無いが、通常−4.0eV以上、好ましくは−3.9eV以上である。一方、通常−1.9eV以下、好ましくは−2.0eV以下である。電子取り出し層の材料のLUMOエネルギー準位が−1.9eV以下であることは、電荷移動が促進されうる点で好ましい。電子取り出し層の材料のLUMOエネルギー準位が−4.0eV以上であることは、n型半導体材料への逆電子移動が防がれうる点で好ましい。   The LUMO energy level of the material of the electron extraction layer is not particularly limited, but is usually −4.0 eV or more, preferably −3.9 eV or more. On the other hand, it is usually −1.9 eV or less, preferably −2.0 eV or less. It is preferable that the LUMO energy level of the material for the electron extraction layer is −1.9 eV or less because charge transfer can be promoted. It is preferable that the LUMO energy level of the material for the electron extraction layer is −4.0 eV or more in terms of preventing reverse electron transfer to the n-type semiconductor material.

電子取り出し層の材料のHOMOエネルギー準位は、特に限定は無いが、通常−9.0eV以上、好ましくは−8.0eV以上である。一方、通常−5.0eV以下、好ましくは−5.5eV以下である。電子取り出し層の材料のHOMOエネルギー準位が−5.0eV以下であることは、正孔が移動してくることを阻止しうる点で好ましい。   The HOMO energy level of the material for the electron extraction layer is not particularly limited, but is usually −9.0 eV or more, preferably −8.0 eV or more. On the other hand, it is usually −5.0 eV or less, preferably −5.5 eV or less. The HOMO energy level of the material for the electron extraction layer is preferably −5.0 eV or less from the viewpoint of preventing movement of holes.

電子取り出し層の材料のLUMOエネルギー準位及びHOMOエネルギー準位の算出方法としては、サイクリックボルタモグラム測定法が挙げられる。例えば、公知文献(国際公開第2011/016430号)に記載の方法を参考にして実施することができる。   As a method for calculating the LUMO energy level and the HOMO energy level of the material of the electron extraction layer, a cyclic voltammogram measurement method may be mentioned. For example, it can implement with reference to the method as described in well-known literature (International Publication 2011/016430).

電子取り出し層の材料が有機化合物である場合、DSC法により測定した場合のこの化合物のガラス転移温度(以下、Tgと記載する場合もある)は、特段の制限はないが、観測されないか、又は55℃以上であることが好ましい。DSC法によりガラス転移温度が観測されないとは、ガラス転移温度がないことを意味する。具体的には400℃以下のガラス転移温度の有無により判別する。DSC法によるガラス転移温度が観測されない材料は、熱的に高い安定性を有している点で好ましい。   When the material of the electron extraction layer is an organic compound, the glass transition temperature (hereinafter sometimes referred to as Tg) of this compound as measured by the DSC method is not particularly limited, but is not observed, or It is preferable that it is 55 degreeC or more. That the glass transition temperature is not observed by the DSC method means that there is no glass transition temperature. Specifically, the determination is made based on the presence or absence of a glass transition temperature of 400 ° C. or lower. A material in which the glass transition temperature by the DSC method is not observed is preferable in that it has high thermal stability.

また、DSC法により測定した場合のガラス転移温度が55℃以上である化合物の中でも、ガラス転移温度が、好ましくは65℃以上、より好ましくは80℃以上、さらに好ましくは110℃以上、特に好ましくは120℃以上である化合物が望ましい。一方、ガラス転移温度の上限は特に限定はないが、通常400℃以下、好ましくは350℃以下、より好ましくは300℃以下である。また、電子取り出し層の材料は、DSC法によるガラス転移温度が30℃以上55度未満に観測されないものであることが好ましい。   Among the compounds having a glass transition temperature of 55 ° C. or higher as measured by the DSC method, the glass transition temperature is preferably 65 ° C. or higher, more preferably 80 ° C. or higher, more preferably 110 ° C. or higher, particularly preferably. Compounds that are 120 ° C. or higher are desirable. On the other hand, the upper limit of the glass transition temperature is not particularly limited, but is usually 400 ° C. or lower, preferably 350 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or lower. Moreover, it is preferable that the material of an electron taking-out layer is a thing by which the glass transition temperature by DSC method is not observed below 30 degreeC or more and less than 55 degree | times.

本明細書におけるガラス転移温度とは、アモルファス状態の固体において、熱エネルギーにより局所的な分子運動が開始される温度とされており、比熱が変化する点として定義される。Tgよりさらに温度が上がると、固体構造が変化して結晶化が起こる(この時の温度を結晶化温度(Tc)とする)。さらに温度が上がると、融点(Tm)で融解し液体状態に変化することが一般的である。但し、高温で分子が分解したり、昇華したりして、これらの相転移が見られないこともある。   The glass transition temperature in the present specification is defined as a point at which specific heat changes in an amorphous solid, which is a temperature at which local molecular motion is started by thermal energy. When the temperature rises further than Tg, the solid structure changes and crystallization occurs (the temperature at this time is defined as the crystallization temperature (Tc)). When the temperature rises further, it generally melts at the melting point (Tm) and changes to a liquid state. However, these phase transitions may not be observed due to molecular decomposition or sublimation at high temperatures.

DSC法とは、JIS K−0129“熱分析通則”に定義された熱物性の測定法(示差走査熱量測定法)である。ガラス転移温度をより明確に決める為には、一度ガラス転移点以上の温度に加熱したサンプルを急冷した後に測定することが望ましい。例えば、公知文献(国際公開第2011/016430号)に記載の方法により、測定を実施することができる。   The DSC method is a thermophysical property measurement method (differential scanning calorimetry method) defined in JIS K-0129 “General Rules for Thermal Analysis”. In order to determine the glass transition temperature more clearly, it is desirable to measure after rapidly cooling a sample once heated to a temperature higher than the glass transition temperature. For example, the measurement can be carried out by a method described in a known document (International Publication No. 2011/016430).

電子取り出し層に用いられる化合物のガラス転移温度が55℃以上である場合、この化合物は、印加される電場、流れる電流、曲げや温度変化による応力等の外部ストレスに対して構造が変化しにくいため、耐久性の面で好ましい。さらに、化合物の薄膜の結晶化が進みにくい傾向も有すことから、使用温度範囲においてこの化合物がアモルファス状態と結晶状態との間で変化しにくくなることにより、電子取り出し層としての安定性が良くなるため、耐久性の面で好ましい。この効果は、材料のガラス転移温度が高ければ高いほど、より顕著に表れる。   When the glass transition temperature of the compound used for the electron extraction layer is 55 ° C. or higher, the structure of this compound is difficult to change against external stress such as applied electric field, flowing current, stress due to bending or temperature change. It is preferable in terms of durability. Furthermore, since there is a tendency that the crystallization of the thin film of the compound does not proceed easily, the stability of the electron extraction layer is improved by making it difficult for the compound to change between the amorphous state and the crystalline state in the operating temperature range. Therefore, it is preferable in terms of durability. This effect becomes more prominent as the glass transition temperature of the material is higher.

電子取り出し層の形成方法に制限はない。例えば、昇華性を有する材料を用いる場合は真空蒸着法等により形成することができる。また、例えば、溶媒に可溶な材料を用いる場合は、スピンコートやインクジェット等の湿式塗布法等により形成することができる。
塗布法により電子取り出し層を形成する場合は、塗布液にさらに界面活性剤を含有させてもよい。界面活性剤の使用により、微小な泡若しくは異物等の付着による凹み及び/又は乾燥工程での塗布むら等の発生が抑制される。界面活性剤としては、公知の界面活性剤(カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤)を用いることができる。なかでも、ケイ素系界面活性剤、アセチレンジオール系界面活性剤又はフッ素系界面活性剤が好ましい。なお、界面活性剤としては1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
具体的には、例えばアルカリ金属塩を電子取り出し層の材料として用いる場合、真空蒸着、スパッタ等の真空成膜方法を用いて電子取り出し層を成膜することが可能である。なかでも、抵抗加熱による真空蒸着によって、電子取り出し層を形成するのが望ましい。真空蒸着を用いることにより、有機光電変換層等の他の層へのダメージを小さくすることができる。
There is no restriction | limiting in the formation method of an electronic taking-out layer. For example, when a material having sublimation property is used, it can be formed by a vacuum deposition method or the like. Further, for example, when a material soluble in a solvent is used, it can be formed by a wet coating method such as spin coating or inkjet.
When the electron extraction layer is formed by a coating method, a surfactant may be further contained in the coating solution. By using the surfactant, the occurrence of dents due to adhesion of fine bubbles or foreign matters and / or uneven coating in the drying process is suppressed. Known surfactants (cationic surfactants, anionic surfactants, nonionic surfactants) can be used as the surfactant. Of these, silicon-based surfactants, acetylenic diol-based surfactants, and fluorine-based surfactants are preferable. In addition, as surfactant, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.
Specifically, for example, when an alkali metal salt is used as a material for the electron extraction layer, the electron extraction layer can be formed by using a vacuum film formation method such as vacuum deposition or sputtering. Especially, it is desirable to form an electron taking-out layer by vacuum vapor deposition by resistance heating. By using vacuum deposition, damage to other layers such as an organic photoelectric conversion layer can be reduced.

一方、n型半導体の金属酸化物については、例えば、酸化亜鉛ZnOを電子取り出し層の材料として用いる場合には、スパッタ法等の真空成膜方法を用いることもできるが、塗布法を用いて電子取り出し層を成膜することが望ましい。例えば、Sol−Gel Science、C.J.Brinker,G.W.Scherer著、Academic Press(1990)に記載のゾルゲル法に従って、酸化亜鉛で構成される電子取り出し層を形成できる。この場合の膜厚は、通常0.1nm以上、好ましくは2nm以上、より好ましくは5nm以上であり、通常1μm以下、好ましくは100nm以下、より好ましくは50nm以下である。電子取り出し層が薄すぎると、電子の取り出し効率を向上させる効果が十分でなくなり、厚すぎると、電子取り出し層が直列抵抗成分として作用することにより素子の特性を損なう傾向がある。   On the other hand, for metal oxides of n-type semiconductors, for example, when zinc oxide ZnO is used as the material for the electron extraction layer, a vacuum film formation method such as sputtering can be used. It is desirable to form the extraction layer. For example, Sol-Gel Science, C.I. J. et al. Brinker, G.M. W. According to the sol-gel method described by Scherer, Academic Press (1990), an electron extraction layer composed of zinc oxide can be formed. In this case, the film thickness is usually 0.1 nm or more, preferably 2 nm or more, more preferably 5 nm or more, and usually 1 μm or less, preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less. If the electron extraction layer is too thin, the effect of improving the electron extraction efficiency is not sufficient, and if it is too thick, the electron extraction layer tends to deteriorate the characteristics of the device by acting as a series resistance component.

1.3.2 正孔取り出し層
正孔取り出し層の材料に特に限定は無く、有機光電変換層からアノードへの正孔の取り出し効率を向上させることが可能な材料であれば特に限定されない。具体的には、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、トリフェニレンジアミン又はポリアニリン等に、スルホン酸及び/又はヨウ素等がドーピングされた導電性ポリマー、スルホニル基を置換基に有するポリチオフェン誘導体、アリールアミン等の導電性有機化合物、酸化銅、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化バナジウム又は酸化タングステン等の金属酸化物、ナフィオン、後述のp型半導体等が挙げられる。その中でも好ましくは、スルホン酸をドーピングした導電性ポリマーであり、より好ましくは、ポリチオフェン誘導体にポリスチレンスルホン酸をドーピングした(3,4−エチレンジオキシチオフェン)ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT:PSS)である。また、金、インジウム、銀又はパラジウム等の金属等の薄膜も使用することができる。金属等の薄膜は、単独で形成してもよいし、上記の有機材料と組み合わせて用いることもできる。
1.3.2 Hole Extraction Layer The material of the hole extraction layer is not particularly limited as long as it is a material that can improve the efficiency of extracting holes from the organic photoelectric conversion layer to the anode. Specifically, polythiophene, polypyrrole, polyacetylene, triphenylenediamine, polyaniline, or the like, a conductive polymer doped with sulfonic acid and / or iodine, a polythiophene derivative having a sulfonyl group as a substituent, or a conductive organic such as arylamine Examples thereof include compounds, copper oxide, nickel oxide, manganese oxide, molybdenum oxide, vanadium oxide, metal oxide such as tungsten oxide, Nafion, and a p-type semiconductor described later. Among them, a conductive polymer doped with sulfonic acid is preferable, and (3,4-ethylenedioxythiophene) poly (styrenesulfonic acid) (PEDOT: PSS) in which a polythiophene derivative is doped with polystyrene sulfonic acid is more preferable. It is. A thin film of metal such as gold, indium, silver or palladium can also be used. A thin film of metal or the like may be formed alone or in combination with the above organic material.

正孔取り出し層の形成方法に制限はない。例えば、昇華性を有する材料を用いる場合は真空蒸着法等により形成することができる。また、例えば、溶媒に可溶な材料を用いる場合は、スピンコート法やインクジェット法等の湿式塗布法等により形成することができる。正孔取り出し層に半導体材料を用いる場合は、後述の有機光電変換層の低分子有機半導体化合物と同様に、前駆体を用いて層を形成した後に前駆体を半導体化合物に変換してもよい。
なかでも、正孔取り出し層の材料としてPEDOT:PSSを用いる場合、分散液を塗布する方法によって正孔取り出し層を形成することが好ましい。PEDOT:PSSの分散液としては、ヘレウス社製のCLEVIOSTMシリーズや、アグファ社製のORGACONTMシリーズ等が挙げられる。
There is no restriction | limiting in the formation method of a positive hole taking-out layer. For example, when a material having sublimation property is used, it can be formed by a vacuum deposition method or the like. For example, when a material soluble in a solvent is used, it can be formed by a wet coating method such as a spin coating method or an ink jet method. When a semiconductor material is used for the hole extraction layer, the precursor may be converted into a semiconductor compound after the layer is formed using the precursor, similarly to the low-molecular organic semiconductor compound of the organic photoelectric conversion layer described later.
Especially, when using PEDOT: PSS as a material of a hole taking-out layer, it is preferable to form a hole taking-out layer by the method of apply | coating a dispersion liquid. Examples of the dispersion of PEDOT: PSS include CLEVIOSTM series manufactured by Heraeus, ORGACONTM series manufactured by Agfa, and the like.

塗布法により正孔取り出し層を形成する場合は、塗布液にさらに界面活性剤を含有させてもよい。界面活性剤の使用により、微小な泡若しくは異物等の付着による凹み及び/又は乾燥工程での塗布むら等の発生が抑制される。界面活性剤としては、公知の界面活性剤(カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤)を用いることができる。なかでも、ケイ素系界面活性剤、アセチレンジオール系界面活性剤又はフッ素系界面活性剤が好ましい。なお、界面活性剤としては1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   When the hole extraction layer is formed by a coating method, a surfactant may be further contained in the coating solution. By using the surfactant, the occurrence of dents due to adhesion of fine bubbles or foreign matters and / or uneven coating in the drying process is suppressed. Known surfactants (cationic surfactants, anionic surfactants, nonionic surfactants) can be used as the surfactant. Of these, silicon-based surfactants, acetylenic diol-based surfactants, and fluorine-based surfactants are preferable. In addition, as surfactant, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.

1.4 有機光電変換層(有機半導体層)
有機光電変換層は、通常p型半導体化合物とn型半導体化合物をと含む。p型半導体化合物とは、p型半導体材料として働く化合物であり、n型半導体化合物とは、n型半導体材料として働く化合物である。有機薄膜太陽電池素子が光を受けると、光が有機光電変換層に吸収され、p型半導体化合物とn型半導体化合物との界面で電気が発生し、発生した
電気が電極から取り出される。
有機光電変換層の材料に有機化合物を用いると、簡易な塗布プロセスにより形成しうるため好ましい。有機光電変換層の層構成としては、p型半導体化合物層とn型半導体化合物層とが積層された薄膜積層型、p型半導体化合物とn型半導体化合物とが混合した層を有するバルクヘテロ接合型、p型半導体化合物層と、p型半導体化合物とn型半導体化合物とが混合した層(i層)と、n型半導体化合物層とが積層されたもの、等が挙げられる。なかでも、p型半導体化合物とn型半導体化合物が混合した層を有するバルクヘテロ接合型が好ましい。
1.4 Organic photoelectric conversion layer (organic semiconductor layer)
The organic photoelectric conversion layer usually includes a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound. The p-type semiconductor compound is a compound that works as a p-type semiconductor material, and the n-type semiconductor compound is a compound that works as an n-type semiconductor material. When the organic thin-film solar cell element receives light, the light is absorbed by the organic photoelectric conversion layer, electricity is generated at the interface between the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound, and the generated electricity is extracted from the electrode.
An organic compound is preferably used as the material for the organic photoelectric conversion layer because it can be formed by a simple coating process. As the layer structure of the organic photoelectric conversion layer, a thin film stack type in which a p-type semiconductor compound layer and an n-type semiconductor compound layer are stacked, a bulk heterojunction type having a layer in which a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound are mixed, Examples include a p-type semiconductor compound layer, a layer in which a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound are mixed (i layer), and an n-type semiconductor compound layer stacked. Among these, a bulk heterojunction type having a layer in which a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound are mixed is preferable.

有機光電変換層の膜厚は特に限定されないが、通常10nm以上、好ましくは50nm以上であり、一方通常1000nm以下、好ましくは500nm以下、より好ましくは200nm以下である。有機光電変換層の膜厚が10nm以上であることは、膜の均一性が保たれ、短絡を起こしにくくなるため、好ましい。また、有機光電変換層の厚さが1000nm以下であることは、内部抵抗が小さくなる点、及び電極間が離れすぎず電荷の拡散が良好となる点で、好ましい。   The thickness of the organic photoelectric conversion layer is not particularly limited, but is usually 10 nm or more, preferably 50 nm or more, and is usually 1000 nm or less, preferably 500 nm or less, more preferably 200 nm or less. It is preferable that the thickness of the organic photoelectric conversion layer is 10 nm or more because the uniformity of the film is maintained and a short circuit is less likely to occur. Moreover, it is preferable that the thickness of the organic photoelectric conversion layer is 1000 nm or less from the viewpoint that the internal resistance is small and that the diffusion of charges is good without being too far apart from each other.

有機光電変換層の作成方法としては、特段に制限はないが、塗布法が好ましい。塗布法としては、任意の方法を用いることができるが、例えば、スピンコート法、リバースロールコート法、グラビアコート法、キスコート法、ロールブラッシュ法、スプレーコート法、エアナイフコート法、ワイヤーバーバーコート法、パイプドクター法、含浸・コート法、カーテンコート法等が挙げられる。
例えば、p型半導体化合物層及びn型半導体化合物層は、p型半導体化合物又はn型半導体化合物を含む塗布液を塗布することにより作製しうる。また、p型半導体化合物とn型半導体化合物とが混合した層は、p型半導体化合物及びn型半導体化合物を含む塗布液を塗布することにより作製しうる。後述するように、半導体化合物前駆体を含む塗布液を塗布した後で、半導体化合物前駆体を半導体化合物へと変換してもよい。
なお、有機光電変換層は、ロール・ツー・ロールにより製造されることが好ましく、その場合には、塗布法により形成されることが好ましい。
A method for producing the organic photoelectric conversion layer is not particularly limited, but a coating method is preferable. As the coating method, any method can be used, for example, spin coating method, reverse roll coating method, gravure coating method, kiss coating method, roll brush method, spray coating method, air knife coating method, wire barber coating method, Examples include the pipe doctor method, the impregnation / coating method, and the curtain coating method.
For example, the p-type semiconductor compound layer and the n-type semiconductor compound layer can be produced by applying a coating liquid containing a p-type semiconductor compound or an n-type semiconductor compound. Moreover, the layer in which the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound are mixed can be prepared by applying a coating solution containing the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound. As will be described later, the semiconductor compound precursor may be converted into a semiconductor compound after the coating liquid containing the semiconductor compound precursor is applied.
In addition, it is preferable that an organic photoelectric converting layer is manufactured by roll-to-roll, and in that case, it is preferable to form by the apply | coating method.

1.4.1 光電変換特性
有機薄膜太陽電池素子の光電変換特性は次のようにして求めることができる。有機薄膜太陽電池素子にソーラシュミレーターでAM1.5G条件の光を照射強度100mW/cm2で照射して、電流−電圧特性を測定する。得られた電流−電圧曲線から、光電変換効
率(PCE)、短絡電流密度(Jsc)、開放電圧(Voc)、フィルファクター(FF)、直列抵抗、シャント抵抗といった光電変換特性を求めることができる。
有機薄膜太陽電池素子の光電変換効率は、特段の制限はないが、通常1%以上、好ましくは1.5%以上、より好ましくは2%以上である。一方、上限に特段の制限はなく、高ければ高いほどよい。
また、有機薄膜太陽電池素子の耐久性を測定する方法としては、有機薄膜太陽電池素子を大気暴露する前後での、光電変換効率の維持率を求める方法が挙げられる。
(維持率)=(大気暴露N時間後の光電変換効率)/(大気暴露直前の光電変換効率)
有機薄膜太陽電池素子を実用化するには、製造が簡便かつ安価であること以外に、高い光電変換効率及び高い耐久性を有することが重要である。この観点から、1週間大気暴露する前後での光電変換効率の維持率は、60%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、高ければ高いほどよい。
1.4.1 Photoelectric conversion characteristics The photoelectric conversion characteristics of the organic thin-film solar cell element can be determined as follows. The organic thin-film solar cell element is irradiated with AM1.5G light with a solar simulator at an irradiation intensity of 100 mW / cm 2 to measure current-voltage characteristics. From the obtained current-voltage curve, photoelectric conversion characteristics such as photoelectric conversion efficiency (PCE), short circuit current density (Jsc), open circuit voltage (Voc), fill factor (FF), series resistance, and shunt resistance can be obtained.
The photoelectric conversion efficiency of the organic thin film solar cell element is not particularly limited, but is usually 1% or more, preferably 1.5% or more, and more preferably 2% or more. On the other hand, there is no particular limitation on the upper limit, and the higher the better.
Moreover, as a method for measuring the durability of the organic thin film solar cell element, there is a method for obtaining a maintenance rate of photoelectric conversion efficiency before and after the organic thin film solar cell element is exposed to the atmosphere.
(Maintenance rate) = (Photoelectric conversion efficiency after N hours of atmospheric exposure) / (Photoelectric conversion efficiency immediately before atmospheric exposure)
In order to put an organic thin-film solar cell element into practical use, it is important to have high photoelectric conversion efficiency and high durability in addition to simple and inexpensive manufacture. From this viewpoint, the maintenance rate of photoelectric conversion efficiency before and after exposure to the atmosphere for one week is preferably 60% or more, more preferably 80% or more, and the higher the better.

1.5 有機薄膜太陽電池素子の製造方法
本実施態様に係る有機薄膜太陽電池素子は、有機薄膜太陽電池セルが直列に接続されたモノリシック構造を有することが好ましい。レーザースクライブによるモノリシック構造を有する有機薄膜太陽電池素子の、ロール・ツー・ロール方式を用いた製造例を以下に示
す。
素子基板である、可撓性を有するロールフィルムを準備し、ロールフィルム上にスパッタリングにより下部電極及び第1短絡防止層を順に形成する。ロールフィルム基板として例えばPENを用い、下部電極として例えばITO/Ag/ITOを用い、第1短絡防止層として例えばZnOを用いる。
当該積層体に対し、レーザースクライブにより第1の開溝を設ける。第1の開溝の幅は通常50〜1000μmであり、特に100〜500μm程度が好ましい。
1.5 Manufacturing Method of Organic Thin Film Solar Cell Element The organic thin film solar cell element according to this embodiment preferably has a monolithic structure in which organic thin film solar cells are connected in series. An example of manufacturing an organic thin film solar cell element having a monolithic structure by laser scribing using a roll-to-roll method is shown below.
A flexible roll film which is an element substrate is prepared, and a lower electrode and a first short-circuit prevention layer are sequentially formed on the roll film by sputtering. For example, PEN is used as the roll film substrate, ITO / Ag / ITO is used as the lower electrode, and ZnO is used as the first short-circuit prevention layer.
A first groove is provided on the laminate by laser scribing. The width of the first groove is usually 50 to 1000 μm, particularly preferably about 100 to 500 μm.

次に、第1短絡防止層の上に電子取り出し層、有機半導体層、及び正孔取り出し層を順に塗布法により形成する。これらの有機層を塗布した後、第1の開溝と重ならないように、その近傍に数10〜100μm程度離れて、第1短絡防止層に達する第2の開溝をレーザスクライブにより形成する。第2の開溝の幅は通常50〜1000μmであり、特に100〜500μmが好ましい。   Next, an electron extraction layer, an organic semiconductor layer, and a hole extraction layer are sequentially formed on the first short-circuit prevention layer by a coating method. After applying these organic layers, a second groove that reaches the first short-circuit prevention layer is formed by laser scribing in the vicinity of several tens to 100 μm so as not to overlap the first groove. The width of the second groove is usually 50 to 1000 μm, particularly preferably 100 to 500 μm.

次に、正孔取り出し層上に第2短絡防止層、上部電極を順に形成する。ここで、第2短絡防止層を形成した後、第2短絡防止層が他の物体と接触することなく、第2短絡防止層上に上部電極を形成するよう、連続して第2短絡防止層、上部電極を形成することが好ましい。第2短絡防止層として例えばNiOを用い、上部電極としてAgを用いる。   Next, a second short-circuit prevention layer and an upper electrode are sequentially formed on the hole extraction layer. Here, after the second short-circuit prevention layer is formed, the second short-circuit prevention layer is continuously formed so as to form the upper electrode on the second short-circuit prevention layer without contacting the second object. The upper electrode is preferably formed. For example, NiO is used as the second short-circuit prevention layer, and Ag is used as the upper electrode.

その後、積層体をレーザースクライブして、下部電極まで達する第3の開溝を形成して、単位セルに分割する。その後、発電した電気を取り出す集電線を上部電極に貼り付け、有機薄膜太陽電池セル全体を封止し、有機薄膜太陽電池モジュールを製造する。有機薄膜太陽電池素子の封止は、既知の方法で行うことができる。
本実施態様では、少なくとも有機半導体層をロール・ツー・ロール方式で製造するものであり、好ましくは下部電極及び第1短絡防止層以外の層の形成をロール・ツー・ロールで行うことが好ましい。
なお、短絡防止層は、有機薄膜太陽電池素子を製造するのに必須の層ではない。
Thereafter, the stacked body is laser-scribed to form a third groove reaching the lower electrode and divided into unit cells. Thereafter, a collector wire for taking out the generated electricity is attached to the upper electrode, and the entire organic thin-film solar battery cell is sealed to produce an organic thin-film solar battery module. The organic thin film solar cell element can be sealed by a known method.
In this embodiment, at least the organic semiconductor layer is manufactured by a roll-to-roll method, and it is preferable to form a layer other than the lower electrode and the first short-circuit preventing layer by roll-to-roll.
In addition, a short circuit prevention layer is not an essential layer for manufacturing an organic thin-film solar cell element.

2 薄膜太陽電池モジュール
本実施態様に係る薄膜太陽電池モジュールは、薄膜太陽電池素子に集電線を設置、封止したものである。本発明の実施態様に係る太陽電池素子を含む太陽電池モジュールについて、有機薄膜太陽電池素子を含む有機薄膜太陽電池モジュールを代表例として、図2を参照して説明する。図2は、有機薄膜太陽電池モジュールの構成を模式的に示す図である。図2に示すように、本実施態様の有機薄膜太陽電池モジュール14は、耐候性保護フィルム1と、紫外線カットフィルム2と、ガスバリアフィルム3と、ゲッター材フィルム4と、封止材5と、有機薄膜太陽電池素子6と、封止材7と、ゲッター材フィルム8と、ガスバリアフィルム9と、バックシート10とをこの順に備える。そして、耐候性保護フィルム1が形成された側(図中下方)から光が照射されて、有機薄膜太陽電池素子6が発電するようになっている。有機薄膜太陽電池素子6が発電した電気は、有機薄膜太陽電池素子に接続された集電線15により取り出される。なお、後述するバックシート10としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシート等の防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム8及び/又はガスバリアフィルム9を用いなくてもよい。
2 Thin film solar cell module The thin film solar cell module which concerns on this embodiment installs a current collection line in a thin film solar cell element, and seals it. A solar cell module including a solar cell element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 using an organic thin film solar cell module including an organic thin film solar cell element as a representative example. FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the organic thin film solar cell module. As shown in FIG. 2, the organic thin-film solar cell module 14 of this embodiment includes a weather-resistant protective film 1, an ultraviolet cut film 2, a gas barrier film 3, a getter material film 4, a sealing material 5, and an organic material. The thin film solar cell element 6, the sealing material 7, the getter material film 8, the gas barrier film 9, and the back sheet 10 are provided in this order. And light is irradiated from the side (downward in the figure) where the weather-resistant protective film 1 was formed, and the organic thin-film solar cell element 6 generates electric power. Electricity generated by the organic thin-film solar cell element 6 is taken out by a collector line 15 connected to the organic thin-film solar cell element. In addition, when using a highly waterproof sheet such as a sheet in which a fluororesin film is bonded to both surfaces of an aluminum foil as the back sheet 10 described later, the getter material film 8 and / or the gas barrier film 9 may not be used depending on the application. Good.

2.1 耐候性保護フィルム1
耐候性保護フィルム1は天候変化から有機薄膜太陽電池素子6を保護するフィルムである。耐候性保護フィルム1で有機薄膜太陽電池素子6を覆うことにより、有機薄膜太陽電池素子6等を天候変化等から保護し、発電能力を高く維持するようにしている。耐候性保護フィルム1は、有機薄膜太陽電池モジュール14の最表層に位置するため、耐候性、耐熱性、透明性、撥水性、耐汚染性及び/又は機械強度等の、有機薄膜太陽電池モジュール
の表面被覆材として好適な性能を備え、しかもそれを屋外暴露において長期間維持する性質を有することが好ましい。
2.1 Weatherproof protective film 1
The weather-resistant protective film 1 is a film that protects the organic thin-film solar cell element 6 from weather changes. By covering the organic thin-film solar cell element 6 with the weather-resistant protective film 1, the organic thin-film solar cell element 6 and the like are protected from weather changes and the power generation capacity is kept high. Since the weather-resistant protective film 1 is located on the outermost layer of the organic thin-film solar cell module 14, the weather-resistant protective film 1 of the organic thin-film solar cell module such as weather resistance, heat resistance, transparency, water repellency, contamination resistance and / or mechanical strength is used. It is preferable to have properties suitable for a surface coating material and to maintain it for a long period of time in outdoor exposure.

また、耐候性保護フィルム1は、有機薄膜太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させることが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率が80%以上であることが好ましく、上限に制限はない。さらに、有機薄膜太陽電池モジュール14は光を受けて熱せられることが多いため、耐候性保護フィルム1も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、耐候性保護フィルム1の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。   Moreover, it is preferable that the weather-resistant protective film 1 transmits visible light from a viewpoint which does not prevent the light absorption of the organic thin-film solar cell element 6. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is preferably 80% or more, and the upper limit is not limited. Furthermore, since the organic thin film solar cell module 14 is often heated by receiving light, it is preferable that the weather-resistant protective film 1 also has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the weather-resistant protective film 1 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

耐候性保護フィルム1を構成する材料は、天候変化から有機薄膜太陽電池素子6を保護することができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、AS(アクリロニトリル−スチレン)樹脂、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリアクリル系樹脂、各種ナイロン等のポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド−イミド樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース系樹脂、シリコン系樹脂又はポリカーボネート樹脂等が挙げられる。   The material which comprises the weather-resistant protective film 1 is arbitrary if the organic thin-film solar cell element 6 can be protected from a weather change. Examples of the material include polyethylene resin, polypropylene resin, cyclic polyolefin resin, AS (acrylonitrile-styrene) resin, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) resin, polyvinyl chloride resin, fluorine resin, polyethylene terephthalate, polyethylene Examples thereof include polyester resins such as naphthalate, phenol resins, polyacrylic resins, polyamide resins such as various nylons, polyimide resins, polyamide-imide resins, polyurethane resins, cellulose resins, silicon resins, and polycarbonate resins.

なお、耐候性保護フィルム1は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。また、耐候性保護フィルム1は単層フィルムにより形成されていてもよいが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。
耐候性保護フィルム1の厚みは特に規定されないが、通常10μm以上200μm以下である。
また耐候性保護フィルム1には、他のフィルムとの接着性の改良のために、コロナ処理及び/又はプラズマ処理等の表面処理を行ってもよい。
In addition, the weather-resistant protective film 1 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials. Moreover, although the weather-resistant protective film 1 may be formed with the single layer film, the laminated | multilayer film provided with the film of two or more layers may be sufficient as it.
The thickness of the weather-resistant protective film 1 is not particularly defined, but is usually 10 μm or more and 200 μm or less.
Moreover, you may perform surface treatment, such as a corona treatment and / or a plasma treatment, for the weather-resistant protective film 1 in order to improve the adhesiveness with another film.

耐候性保護フィルム1は、有機薄膜太陽電池モジュール14においてできるだけ外側に設けることが好ましい。有機薄膜太陽電池モジュール14の構成部材のうちより多くのものを保護できるようにするためである。   It is preferable to provide the weatherproof protective film 1 on the outer side of the organic thin film solar cell module 14 as much as possible. This is because more of the constituent members of the organic thin film solar cell module 14 can be protected.

2.2 紫外線カットフィルム2
紫外線カットフィルム2は紫外線の透過を防止するフィルムである。紫外線カットフィルム2を有機薄膜太陽電池モジュール14の受光部分に設け、紫外線カットフィルム2で有機薄膜太陽電池素子6の受光面6aを覆うことにより、有機薄膜太陽電池素子6及び必要に応じてガスバリアフィルム3、9等を紫外線から保護し、発電能力を高く維持することができるようになっている。
2.2 UV cut film 2
The ultraviolet cut film 2 is a film that prevents the transmission of ultraviolet rays. The organic thin film solar cell element 6 and, if necessary, a gas barrier film are provided by providing the ultraviolet cut film 2 on the light receiving portion of the organic thin film solar cell module 14 and covering the light receiving surface 6a of the organic thin film solar cell element 6 with the ultraviolet cut film 2. 3, 9 etc. are protected from ultraviolet rays, and the power generation capacity can be kept high.

紫外線カットフィルム2に要求される紫外線の透過抑制能力の程度は、紫外線(例えば、波長300nm)の透過率が50%以下であることが好ましく、下限に制限はない。また、紫外線カットフィルム2は、有機薄膜太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させることが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率が80%以上であることが好ましく、上限に制限はない。   The degree of the ability to suppress the transmission of ultraviolet rays required for the ultraviolet cut film 2 is preferably such that the transmittance of ultraviolet rays (for example, wavelength of 300 nm) is 50% or less, and there is no limit on the lower limit. Moreover, it is preferable that the ultraviolet cut film 2 transmits visible light from the viewpoint of not preventing the light absorption of the organic thin film solar cell element 6. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is preferably 80% or more, and the upper limit is not limited.

さらに、有機薄膜太陽電池モジュール14は光を受けて熱せられることが多いため、紫外線カットフィルム2も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、紫外線カットフィルム2の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。
また、紫外線カットフィルム2は、柔軟性が高く、隣接するフィルムとの接着性が良好であり、水蒸気や酸素をカットしうることが好ましい。
Furthermore, since the organic thin film solar cell module 14 is often heated by receiving light, the ultraviolet cut film 2 preferably has resistance to heat. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the ultraviolet cut film 2 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.
Moreover, it is preferable that the ultraviolet cut film 2 is high in flexibility, has good adhesion to an adjacent film, and can cut water vapor and oxygen.

紫外線カットフィルム2を構成する材料は、紫外線の強度を弱めることができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系又はエステル系の樹脂に紫外線吸収剤を配合して成膜したフィルム等が挙げられる。また、紫外線吸収剤を樹脂中に分散あるいは溶解させたものの層(以下、適宜「紫外線吸収層」という)を基材フィルム上に形成したフィルムを用いてもよい。   The material which comprises the ultraviolet cut film 2 is arbitrary if the intensity | strength of an ultraviolet-ray can be weakened. Examples of the material include films formed by blending an ultraviolet absorber with an epoxy, acrylic, urethane, or ester resin. Further, a film in which a layer of an ultraviolet absorbent dispersed or dissolved in a resin (hereinafter referred to as “ultraviolet absorbing layer” as appropriate) is formed on a base film may be used.

紫外線吸収剤としては、例えば、サリチル酸系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系のもの等を用いることができる。なお、紫外線吸収剤は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。上述のように、紫外線吸収フィルムとしては紫外線吸収層を基材フィルム上に形成したフィルムを用いることもできる。このようなフィルムは、例えば、紫外線吸収剤を含む塗布液を基材フィルム上に塗布し、乾燥させることで作製できる。
基材フィルムの材質は特に限定されないが、耐熱性、柔軟性のバランスが良好なフィルムが得られる点で、例えばポリエステルが挙げられる。
Examples of the ultraviolet absorber that can be used include salicylic acid-based, benzophenone-based, benzotriazole-based, and cyanoacrylate-based ones. In addition, a ultraviolet absorber may use 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. As described above, a film in which an ultraviolet absorbing layer is formed on a base film can also be used as the ultraviolet absorbing film. Such a film can be produced, for example, by applying a coating solution containing an ultraviolet absorber on a substrate film and drying it.
Although the material of a base film is not specifically limited, For example, polyester is mentioned at the point from which the balance of heat resistance and a softness | flexibility is obtained.

紫外線カットフィルム2の具体的な商品の例を挙げると、カットエース(MKVプラスティック株式会社)等が挙げられる。なお、紫外線カットフィルム2は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。   Examples of specific products of the ultraviolet cut film 2 include cut ace (MKV Plastic Co., Ltd.). In addition, the ultraviolet cut film 2 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials.

また、紫外線カットフィルム2は単層フィルムにより形成されていてもよいが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。紫外線カットフィルム2の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上200μm以下である。   Further, the ultraviolet cut film 2 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers. The thickness of the ultraviolet cut film 2 is not particularly limited, but is usually 5 μm or more and 200 μm or less.

紫外線カットフィルム2は、有機薄膜太陽電池素子6の受光面6aの少なくとも一部を覆う位置に設ければよいが、好ましくは有機薄膜太陽電池素子6の受光面6aの全てを覆う位置に設ける。ただし、有機薄膜太陽電池素子6の受光面6aを覆う位置以外の位置にも紫外線カットフィルム2が設けられていてもよい。   Although the ultraviolet cut film 2 should just be provided in the position which covers at least one part of the light-receiving surface 6a of the organic thin film solar cell element 6, Preferably it is provided in the position which covers all the light-receiving surfaces 6a of the organic thin film solar cell element 6. FIG. However, the ultraviolet cut film 2 may be provided at a position other than the position covering the light receiving surface 6 a of the organic thin film solar cell element 6.

2.3 ガスバリアフィルム3
ガスバリアフィルム3は水及び酸素の透過を防止するフィルムである。ガスバリアフィルム3で有機薄膜太陽電池素子6を被覆することにより、有機薄膜太陽電池素子6を水及び酸素から保護し、発電能力を高く維持することができる。
2.3 Gas barrier film 3
The gas barrier film 3 is a film that prevents permeation of water and oxygen. By covering the organic thin-film solar cell element 6 with the gas barrier film 3, the organic thin-film solar cell element 6 can be protected from water and oxygen, and the power generation capacity can be kept high.

ガスバリアフィルム3に要求される防湿能力の程度は、有機薄膜太陽電池素子6の種類等に応じて様々であるが、単位面積(1m2)の1日あたりの水蒸気透過率が、通常1×
10-1g/m2/day以下であることが好ましく、下限に制限はない。
The degree of moisture resistance required for the gas barrier film 3 varies depending on the type of the organic thin-film solar cell element 6 and the like, but the water vapor transmission rate per unit area (1 m 2 ) is usually 1 ×.
It is preferably 10 −1 g / m 2 / day or less, and the lower limit is not limited.

ガスバリアフィルム3に要求される酸素透過性の程度は、有機薄膜太陽電池素子6の種類等に応じて様々であるが、単位面積(1m2)の1日あたりの酸素透過率が、通常1×
10-1cc/m2/day/atm以下であることが好ましく、下限に制限はない。
The degree of oxygen permeability required for the gas barrier film 3 varies depending on the type of the organic thin film solar cell element 6 and the like, but the oxygen permeability per unit area (1 m 2 ) is usually 1 ×.
It is preferably 10 −1 cc / m 2 / day / atm or less, and the lower limit is not limited.

また、ガスバリアフィルム3は、有機薄膜太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させることが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率は、通常60%以上であり、上限に制限はない。   Moreover, it is preferable that the gas barrier film 3 transmits visible light from the viewpoint of not preventing the organic thin film solar cell element 6 from absorbing light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 60% or more, and there is no upper limit.

さらに、有機薄膜太陽電池モジュール14は光を受けて熱せられることが多いため、ガスバリアフィルム3も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、ガスバリアフィルム3の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。   Furthermore, since the organic thin film solar cell module 14 is often heated by receiving light, the gas barrier film 3 preferably has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the gas barrier film 3 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

ガスバリアフィルム3の具体的な構成は、有機薄膜太陽電池素子6を水から保護できる
限り任意である。ただし、ガスバリアフィルム3を透過しうる水蒸気や酸素の量を少なくできるフィルムほど製造コストが高くなるため、これらの点を総合的に勘案して適切なものを使用することが好ましい。
The specific structure of the gas barrier film 3 is arbitrary as long as the organic thin-film solar cell element 6 can be protected from water. However, since the manufacturing cost increases as the amount of water vapor or oxygen that can permeate the gas barrier film 3 increases, it is preferable to use an appropriate film considering these points comprehensively.

なかでも好適なガスバリアフィルム3としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)或いはポリエチレンナフタレート(PEN)等の基材フィルムにSiOxを真
空蒸着したフィルム等が挙げられる。
Particularly suitable gas barrier film 3 includes, for example, a film obtained by vacuum-depositing SiO x on a base film such as polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN).

なお、ガスバリアフィルム3は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。また、ガスバリアフィルム3は単層フィルムにより形成されていてもよいが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。
ガスバリアフィルム3の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上200μm以下である。
In addition, the gas barrier film 3 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials. The gas barrier film 3 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers.
The thickness of the gas barrier film 3 is not particularly defined, but is usually 5 μm or more and 200 μm or less.

ガスバリアフィルム3は、有機薄膜太陽電池素子6を被覆して湿気及び酸素から保護できればその形成位置に制限は無いが、有機薄膜太陽電池素子6の正面(受光面側の面。図2では下側の面)及び背面(受光面とは反対側の面。図2では上側の面)を覆うことが好ましい。有機薄膜太陽電池モジュール14においてはその正面及び背面が他の面よりも大面積に形成されることが多いためである。本実施態様ではガスバリアフィルム3が有機薄膜太陽電池素子6の正面を覆い、後述するガスバリアフィルム9が有機薄膜太陽電池素子6の背面を覆うようになっている。なお、後述するバックシート10としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシート等の防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム8及び/又はガスバリアフィルム9を用いなくてもよい。   As long as the gas barrier film 3 can cover the organic thin-film solar cell element 6 and protect it from moisture and oxygen, the formation position is not limited, but the front surface of the organic thin-film solar cell element 6 (surface on the light-receiving surface side; lower side in FIG. 2). And the back surface (the surface opposite to the light receiving surface; the upper surface in FIG. 2). This is because the organic thin-film solar cell module 14 often has a front surface and a back surface formed in a larger area than the other surfaces. In this embodiment, the gas barrier film 3 covers the front surface of the organic thin film solar cell element 6, and a gas barrier film 9 described later covers the back surface of the organic thin film solar cell element 6. In addition, when using a highly waterproof sheet such as a sheet in which a fluororesin film is bonded to both surfaces of an aluminum foil as the back sheet 10 described later, the getter material film 8 and / or the gas barrier film 9 may not be used depending on the application. Good.

2.4 ゲッター材フィルム4
ゲッター材フィルム4は水分及び/又は酸素を吸収するフィルムである。ゲッター材フィルム4で有機薄膜太陽電池素子6を覆うことにより、有機薄膜太陽電池素子6等を水分及び/又は酸素から保護し、発電能力を高く維持するようにしている。ここで、ゲッター材フィルム4は上記のようなガスバリアフィルム3とは異なり、水分の透過を妨げるものではなく、水分を吸収するものである。水分を吸収するフィルムを用いることにより、ガスバリアフィルム3等で有機薄膜太陽電池素子6を被覆した場合に、ガスバリアフィルム3及び9で形成される空間に僅かに浸入する水分をゲッター材フィルム4が捕捉して水分による有機薄膜太陽電池素子6への影響を排除できる。
2.4 Getter material film 4
The getter material film 4 is a film that absorbs moisture and / or oxygen. By covering the organic thin film solar cell element 6 with the getter material film 4, the organic thin film solar cell element 6 and the like are protected from moisture and / or oxygen, and the power generation capacity is kept high. Here, unlike the gas barrier film 3 as described above, the getter material film 4 does not prevent moisture permeation but absorbs moisture. By using a film that absorbs moisture, the getter material film 4 captures moisture that slightly enters the space formed by the gas barrier films 3 and 9 when the organic thin film solar cell element 6 is covered with the gas barrier film 3 or the like. Thus, the influence of moisture on the organic thin film solar cell element 6 can be eliminated.

ゲッター材フィルム4の水分吸収能力の程度は、通常0.1mg/cm2以上であり、
上限に制限は無いが、通常10mg/cm2以下である。また、ゲッター材フィルム4が
酸素を吸収することにより、ガスバリアフィルム3及び9等で有機薄膜太陽電池素子6を被覆した場合に、ガスバリアフィルム3及び9で形成される空間に僅かに浸入する酸素をゲッター材フィルム4が捕捉して酸素による有機薄膜太陽電池素子6への影響を排除できる。
The degree of water absorption capacity of the getter material film 4 is usually 0.1 mg / cm 2 or more,
Although there is no restriction | limiting in an upper limit, Usually, it is 10 mg / cm < 2 > or less. Further, when the organic thin film solar cell element 6 is covered with the gas barrier films 3 and 9 or the like by the getter material film 4 absorbing oxygen, oxygen that slightly enters the space formed by the gas barrier films 3 and 9 is absorbed. The getter material film 4 can capture and eliminate the influence of oxygen on the organic thin film solar cell element 6.

さらに、ゲッター材フィルム4は、有機薄膜太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させることが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率は、通常60%以上であり、上限に制限はない。   Furthermore, it is preferable that the getter material film 4 transmits visible light from the viewpoint of not hindering the light absorption of the organic thin film solar cell element 6. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 60% or more, and there is no upper limit.

さらに、有機薄膜太陽電池モジュール14は光を受けて熱せされることが多いため、ゲッター材フィルム4も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、ゲッター材フィルム4の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。   Furthermore, since the organic thin-film solar cell module 14 is often heated by receiving light, the getter material film 4 preferably has resistance to heat. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the getter material film 4 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

ゲッター材フィルム4を構成する材料は、水分及び/又は酸素を吸収することができる
ものであれば任意である。その材料の例を挙げると、水分を吸収する物質としてアルカリ金属、アルカリ土類金属又はアルカリ土類金属の酸化物;アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物;シリカゲル、ゼオライト系化合物、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム又は硫酸ニッケル等の硫酸塩;アルミニウム金属錯体又はアルミニウムオキサイドオクチレート等の有機金属化合物等が挙げられる。具体的には、アルカリ土類金属としては、Ca、Sr又はBa等が挙げられる。アルカリ土類金属の酸化物としては、CaO、SrO又はBaO等が挙げられる。その他にZr−Al−BaOやアルミニウム金属錯体等も挙げられる。具体的な商品名を挙げると、例えば、OleDry(双葉電子社製)等が挙げられる。
The material constituting the getter material film 4 is arbitrary as long as it can absorb moisture and / or oxygen. Examples of the material include alkali metal, alkaline earth metal or alkaline earth metal oxides; alkali metal or alkaline earth metal hydroxides; silica gel, zeolitic compounds, magnesium sulfate. And sulfates such as sodium sulfate and nickel sulfate; and organometallic compounds such as aluminum metal complexes and aluminum oxide octylates. Specifically, examples of the alkaline earth metal include Ca, Sr, and Ba. Examples of the alkaline earth metal oxide include CaO, SrO, and BaO. In addition, Zr-Al-BaO and aluminum metal complexes are also included. Specific product names include, for example, OleDry (Futaba Electronics).

酸素を吸収する物質としては、活性炭、シリカゲル、活性アルミナ、モレキュラーシーブ、酸化マグネシウム又は酸化鉄等が挙げられる。またFe、Mn、Zn、及びこれら金属の硫酸塩・塩化物塩・硝酸塩等の無機塩も挙げられる。   Examples of the substance that absorbs oxygen include activated carbon, silica gel, activated alumina, molecular sieve, magnesium oxide, and iron oxide. In addition, Fe, Mn, Zn, and inorganic salts such as sulfates, chlorides, and nitrates of these metals are also included.

なお、ゲッター材フィルム4は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。また、ゲッター材フィルム4は単層フィルムにより形成されていてもよいが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。
ゲッター材フィルム4の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上200μm以下である。
In addition, the getter material film 4 may be formed of one type of material or may be formed of two or more types of materials. The getter material film 4 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers.
The thickness of the getter material film 4 is not particularly specified, but is usually 5 μm or more and 200 μm or less.

ゲッター材フィルム4は、ガスバリアフィルム3及び9で形成される空間内であればその形成位置に制限は無いが、有機薄膜太陽電池素子6の正面(受光面側の面。図2では下側の面)及び背面(受光面とは反対側の面。図2では上側の面)を覆うことが好ましい。有機薄膜太陽電池モジュール14においてはその正面及び背面が他の面よりも大面積に形成されることが多いため、これらの面を介して水分及び酸素が浸入する傾向があるからである。この観点から、ゲッター材フィルム4はガスバリアフィルム3と有機薄膜太陽電池素子6との間に設けることが好ましい。本実施態様ではゲッター材フィルム4が有機薄膜太陽電池素子6の正面を覆い、後述するゲッター材フィルム8が有機薄膜太陽電池素子6の背面を覆い、ゲッター材フィルム4,8がそれぞれ有機薄膜太陽電池素子6とガスバリアフィルム3,9との間に位置するようになっている。なお、後述するバックシート10としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシート等の防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム8及び/又はガスバリアフィルム9を用いなくてもよい。   The getter material film 4 is not limited in its formation position as long as it is in the space formed by the gas barrier films 3 and 9, but the front surface of the organic thin-film solar cell element 6 (the surface on the light receiving surface side. Surface) and the back surface (the surface opposite to the light receiving surface; the upper surface in FIG. 2) is preferably covered. This is because the organic thin film solar cell module 14 often has a front surface and a back surface formed in a larger area than the other surfaces, and therefore moisture and oxygen tend to enter through these surfaces. From this viewpoint, the getter material film 4 is preferably provided between the gas barrier film 3 and the organic thin film solar cell element 6. In this embodiment, the getter material film 4 covers the front surface of the organic thin film solar cell element 6, the getter material film 8 described later covers the back surface of the organic thin film solar cell element 6, and the getter material films 4 and 8 are respectively organic thin film solar cells. It is located between the element 6 and the gas barrier films 3 and 9. In addition, when using a highly waterproof sheet such as a sheet in which a fluororesin film is bonded to both surfaces of an aluminum foil as the back sheet 10 described later, the getter material film 8 and / or the gas barrier film 9 may not be used depending on the application. Good.

2.5 封止材5
封止材5は、有機薄膜太陽電池素子6を補強するフィルムである。有機薄膜太陽電池素子6は薄いため通常は強度が弱く、ひいては有機薄膜太陽電池モジュールの強度が弱くなる傾向があるが、封止材5により強度を高く維持することが可能である。
2.5 Sealant 5
The sealing material 5 is a film that reinforces the organic thin film solar cell element 6. Since the organic thin film solar cell element 6 is thin, the strength is usually weak, and thus the strength of the organic thin film solar cell module tends to be weak. However, the strength can be maintained high by the sealing material 5.

また、封止材5は、有機薄膜太陽電池モジュール14の強度保持の観点から強度が高いことが好ましい。具体的強度については、封止材5以外の耐候性保護フィルム1やバックシート10の強度とも関係することになり一概には規定しにくいが、有機薄膜太陽電池モジュール14全体が良好な曲げ加工性を有し、折り曲げ部分の剥離を生じないような強度を有するのが望ましい。   Moreover, it is preferable that the sealing material 5 has high strength from the viewpoint of maintaining the strength of the organic thin-film solar cell module 14. The specific strength is related to the strength of the weatherproof protective film 1 other than the sealing material 5 and the strength of the back sheet 10 and is generally difficult to define, but the entire organic thin-film solar cell module 14 has good bending workability. It is desirable to have strength that does not cause peeling of the bent portion.

また、封止材5は、有機薄膜太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させることが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率は、通常60%以上であり、上限に制限はない。
封止材5の厚みは特に規定されないが、通常2μm以上700μm以下である。
Moreover, it is preferable that the sealing material 5 permeate | transmits visible light from a viewpoint which does not prevent the light absorption of the organic thin film solar cell element 6. FIG. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 60% or more, and there is no upper limit.
The thickness of the sealing material 5 is not particularly specified, but is usually 2 μm or more and 700 μm or less.

封止材5の基板に対するT型剥離接着強さは通常1N/インチ以上通常2000N/インチ以下である。T型剥離接着強さが1N/インチ以上であることは、モジュールの長期耐久性を確保できる点で好ましい。T型剥離接着強さが2000N/インチ以下であることは、太陽電池を廃棄する際に、基材やバリアフィルムと接着材を分別して廃棄できる点で好ましい。T型剥離接着強さはJIS K6854に準拠する方法により測定する。   The T-type peel adhesion strength of the sealing material 5 to the substrate is usually 1 N / inch or more and usually 2000 N / inch or less. It is preferable that the T-type peel adhesive strength is 1 N / inch or more in terms of ensuring the long-term durability of the module. It is preferable that the T-type peel adhesive strength is 2000 N / inch or less in that the base material, the barrier film, and the adhesive can be separated and discarded when the solar cell is discarded. The T-type peel adhesion strength is measured by a method according to JIS K6854.

封止材5の構成材料としては、上記特性を有する限り特段の制限はないが、有機・無機の太陽電池の封止、有機・無機のLED素子の封止、又は電子回路基板の封止等に一般的に用いられている封止用材料を用いる事ができる。   The constituent material of the sealing material 5 is not particularly limited as long as it has the above characteristics, but sealing of organic / inorganic solar cells, sealing of organic / inorganic LED elements, sealing of electronic circuit boards, etc. In general, a sealing material generally used can be used.

具体的には、熱硬化性樹脂組成物又は熱可塑性樹脂組成物及び活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が挙げられる。活性エネルギー線硬化性樹脂組成物とは例えば、紫外線、可視光、電子線等で硬化する樹脂のことである。より具体的には、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)樹脂組成物、炭化水素系樹脂組成物、エポキシ系樹脂組成物、ポリエステル系樹脂組成物、アクリル系樹脂組成物、ウレタン系樹脂組成物、又はシリコン系樹脂組成物等が挙げられ、それぞれの高分子の主鎖、分岐鎖、末端の化学修飾、分子量の調整、添加剤等によって、熱硬化性、熱可塑性及び活性エネルギー線硬化性等の特性が発現する。   Specifically, a thermosetting resin composition or a thermoplastic resin composition and an active energy ray curable resin composition can be mentioned. The active energy ray-curable resin composition is, for example, a resin that is cured by ultraviolet rays, visible light, electron beams, or the like. More specifically, an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) resin composition, a hydrocarbon resin composition, an epoxy resin composition, a polyester resin composition, an acrylic resin composition, and a urethane resin composition. Or a silicon-based resin composition, etc., depending on the main chain, branched chain, terminal chemical modification of each polymer, adjustment of molecular weight, additives, etc., thermosetting, thermoplastic and active energy ray curable, etc. The characteristics are expressed.

また、有機薄膜太陽電池モジュール14は光を受けて熱せられることが多いため、封止材5も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、封止材5の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。   Moreover, since the organic thin-film solar cell module 14 is often heated by receiving light, it is preferable that the sealing material 5 also has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the sealing material 5 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

封止材5中の封止材用構成材料の密度は、0.80g/cm3以上が好ましく、上限に
制限はない。なお、密度の測定と評価は、JIS K7112に準拠する方法によって実施することができる。
The density of the constituent material for sealing material in the sealing material 5 is preferably 0.80 g / cm 3 or more, and there is no upper limit. The measurement and evaluation of density can be performed by a method based on JIS K7112.

封止材5を設ける位置に制限は無いが、通常は有機薄膜太陽電池素子6を挟み込むように設ける。有機薄膜太陽電池素子6を確実に保護するためである。本実施態様では、有機薄膜太陽電池素子6の正面及び背面にそれぞれ封止材5及び封止材7を設けるようにしている。   Although there is no restriction | limiting in the position which provides the sealing material 5, Usually, it provides so that the organic thin-film solar cell element 6 may be inserted | pinched. It is for protecting the organic thin film solar cell element 6 reliably. In this embodiment, the sealing material 5 and the sealing material 7 are provided on the front surface and the back surface of the organic thin film solar cell element 6, respectively.

2.6 有機薄膜太陽電池素子6
有機薄膜太陽電池素子6は、前述の有機薄膜太陽電池素子107と同様である。すなわち、有機薄膜太陽電池素子107を用いて有機薄膜太陽電池モジュール14を製造することができる。
2.6 Organic thin film solar cell element 6
The organic thin film solar cell element 6 is the same as the organic thin film solar cell element 107 described above. That is, the organic thin film solar cell module 14 can be manufactured using the organic thin film solar cell element 107.

有機薄膜太陽電池素子6は、有機薄膜太陽電池モジュール14一個につき一個だけを設けてもよいが、通常は2個以上の有機薄膜太陽電池素子6を設ける。具体的な有機薄膜太陽電池素子6の個数は任意に設定すればよい。有機薄膜太陽電池素子6を複数設ける場合、有機薄膜太陽電池素子6はアレイ状に並べて設けられていることが多い。   Although only one organic thin film solar cell element 6 may be provided for each organic thin film solar cell module 14, two or more organic thin film solar cell elements 6 are usually provided. What is necessary is just to set the number of the specific organic thin film solar cell elements 6 arbitrarily. When a plurality of organic thin film solar cell elements 6 are provided, the organic thin film solar cell elements 6 are often arranged in an array.

有機薄膜太陽電池素子6を複数設ける場合、通常は、有機薄膜太陽電池素子6同士は電気的に接続され、接続された一群の有機薄膜太陽電池素子6から生じた電気を端子(図示せず)から取り出すようになっていて、この際、電圧を高めるため通常は太陽電池素子は直列に接続される。   When a plurality of organic thin film solar cell elements 6 are provided, the organic thin film solar cell elements 6 are usually electrically connected to each other, and electricity generated from the group of connected organic thin film solar cell elements 6 is a terminal (not shown). In this case, the solar cell elements are usually connected in series in order to increase the voltage.

このように有機薄膜太陽電池素子6同士を接続する場合には、有機薄膜太陽電池素子6間の距離は小さいことが好ましく、ひいては、有機薄膜太陽電池素子6と有機薄膜太陽電池素子6との間の隙間は狭いことが好ましい。有機薄膜太陽電池素子6の受光面積を広く
して受光量を増加させ、有機薄膜太陽電池モジュール14の発電量を増加させるためである。
Thus, when connecting the organic thin film solar cell elements 6 to each other, it is preferable that the distance between the organic thin film solar cell elements 6 is small, and as a result, between the organic thin film solar cell element 6 and the organic thin film solar cell element 6. The gap is preferably narrow. This is because the light receiving area of the organic thin film solar cell element 6 is widened to increase the amount of light received, and the amount of power generated by the organic thin film solar cell module 14 is increased.

2.7 封止材7
封止材7は、上述した封止材5と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他は封止材7と同様のものを同様に用いることができる。また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
2.7 Sealant 7
The sealing material 7 is a film similar to the sealing material 5 described above, and the same material as the sealing material 7 can be used in the same manner except that the arrangement position is different. Moreover, since the constituent member on the back side of the solar cell element 6 does not necessarily need to transmit visible light, a member that does not transmit visible light can be used.

2.8 ゲッター材フィルム8
ゲッター材フィルム8は、上述したゲッター材フィルム4と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他はゲッター材フィルム4と同様のものを同様に必要に応じて用いることができる。また、有機薄膜太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
2.8 Getter material film 8
The getter material film 8 is the same film as the getter material film 4 described above, and the same material as the getter material film 4 can be used as necessary, except for the arrangement position. Moreover, since the constituent member on the back side of the organic thin film solar cell element 6 does not necessarily need to transmit visible light, a member that does not transmit visible light can be used.

2.9 ガスバリアフィルム9
ガスバリアフィルム9は、上述したガスバリアフィルム3と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他はガスバリアフィルム9と同様のものを同様に必要に応じて用いることができる。また、有機薄膜太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
2.9 Gas barrier film 9
The gas barrier film 9 is the same film as the gas barrier film 3 described above, and the same material as the gas barrier film 9 can be used as necessary except that the arrangement position is different. Moreover, since the constituent member on the back side of the organic thin film solar cell element 6 does not necessarily need to transmit visible light, a member that does not transmit visible light can be used.

2.10 バックシート10
バックシート10は、上述した耐候性保護フィルム1と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他は耐候性保護フィルム1と同様のものを同様に用いることができる。また、このバックシート10が水及び酸素を透過させ難いものであれば、バックシート10をガスバリア層として機能させることも可能である。また、有機薄膜太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
2.10 Backsheet 10
The back sheet 10 is the same film as the weather-resistant protective film 1 described above, and the same material as the weather-resistant protective film 1 can be used in the same manner except that the arrangement position is different. In addition, if the back sheet 10 is difficult to permeate water and oxygen, the back sheet 10 can also function as a gas barrier layer. Moreover, since the constituent member on the back side of the organic thin film solar cell element 6 does not necessarily need to transmit visible light, a member that does not transmit visible light can be used.

2.11 集電線15
集電線15はその両端が封止構造の外に出ているものである。すなわち、その両端から電気を取り出すための電線を接続することができる。
集電線の材料としては、金属や合金などがよく用いられ、その中でも抵抗率の低い銅やアルミ、銀、金、ニッケルなどを用いることが好ましい。その中でも銅やアルミが安価であることから、特に好ましい。また、錆防止のため、集電線の周囲をスズや銀などでメッキしたり、表面を樹脂などでコートしてあったり、フィルムをラミネートしてあってもよい。集電線の形状としては、平角線、箔、平板、ワイヤー状のものがあるが、接着面積の確保などの理由から、平角線や、箔、平板状のものを用いることが好ましい。
なお、本発明でいう「箔」は厚みが100μm未満のものをいい、「板」は厚みが100μm以上のものをいう。また「平角線」とは、断面が円形のワイヤーを圧延して、断面の形状を四角形にしたものをいう。
2.11 Current collector 15
Both ends of the current collector 15 are outside the sealing structure. That is, the electric wire for taking out electricity from the both ends can be connected.
As a material for the current collector, metals, alloys, and the like are often used, and among them, it is preferable to use copper, aluminum, silver, gold, nickel, or the like having low resistivity. Among these, copper and aluminum are particularly preferable because they are inexpensive. In order to prevent rust, the current collector may be plated with tin, silver or the like, the surface may be coated with resin, or a film may be laminated. As the shape of the current collecting wire, there are a rectangular wire, foil, flat plate, and wire shape, but for reasons such as securing a bonding area, it is preferable to use a flat wire, foil, or flat plate shape.
In the present invention, the “foil” refers to one having a thickness of less than 100 μm, and the “plate” refers to one having a thickness of 100 μm or more. Further, the “flat wire” refers to a wire whose cross section is rolled to make the cross section into a quadrangle.

また集電線は、導電性を有する限り特段の限定はされないが、接続する上部電極や下部電極よりも抵抗値が低いものが好ましく、特に、上部電極や下部電極より厚みを厚くすることによって、抵抗値を低減させることが好ましい。集電線の厚みとしては、5μm以上であることが好ましく、より好ましくは10μm以上である。また、2mm以下であることが好ましく、より好ましくは1mm以下、特に好ましくは300μm以下である。上記範囲より厚みが薄いと、集電線の抵抗値が上昇し、発電した電力を効率よく外部に取り出すことができない。また、上記範囲より厚みが厚いと、太陽電池モジュールの重量が増加するとともに可撓性が減少したり、モジュール表面に凹凸が発生しやすくなったり、生産
コストが増加するなどの問題が生じる恐れがある。
The current collector is not particularly limited as long as it has conductivity, but preferably has a lower resistance value than the upper electrode and lower electrode to be connected. In particular, by increasing the thickness of the upper electrode and lower electrode, resistance is increased. It is preferable to reduce the value. The thickness of the current collector is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more. Further, it is preferably 2 mm or less, more preferably 1 mm or less, and particularly preferably 300 μm or less. If the thickness is thinner than the above range, the resistance value of the current collector increases, and the generated power cannot be taken out efficiently. Further, if the thickness is larger than the above range, there is a risk that the solar cell module will increase in weight and the flexibility will decrease, the surface of the module will easily become uneven, and the production cost will increase. is there.

また、集電線の幅としては、0.5mm以上であることが好ましく、より好ましくは1mm以上、特に好ましくは2mm以上である。また、集電線の幅は、50mm以下であることが好ましく、より好ましくは20mm以下、特に好ましくは10mm以下である。上記範囲より集電線の幅が狭いと、集電線の抵抗値が上昇し、発電した電力を効率よく取り出すことができない。また、集電線の機械強度が減少し、破断等の原因になる恐れがある。また、上記範囲より集電線の幅が広いと、モジュール全体における開口率が減少し、モジュールの発電量の低下に繋がる恐れがある。   The width of the current collector is preferably 0.5 mm or more, more preferably 1 mm or more, and particularly preferably 2 mm or more. Moreover, it is preferable that the width | variety of a current collection line is 50 mm or less, More preferably, it is 20 mm or less, Most preferably, it is 10 mm or less. If the width of the current collecting line is narrower than the above range, the resistance value of the current collecting line increases, and the generated power cannot be efficiently taken out. In addition, the mechanical strength of the current collector decreases, which may cause breakage and the like. Moreover, when the width | variety of a current collection line is wider than the said range, the aperture ratio in the whole module will reduce, and there exists a possibility of leading to the fall of the power generation amount of a module.

2.12 寸法等
本実施態様に係る有機薄膜太陽電池モジュール14は、通常、膜状の薄い部材である。このように膜状の部材として有機薄膜太陽電池モジュール14を形成することにより、有機薄膜太陽電池モジュール14を建材、自動車又はインテリア等に容易に設置できるようになっている。有機薄膜太陽電池モジュール14は、軽く、割れにくく、従って安全性の高い太陽電池が得られ、また曲面にも適用可能であるため更に多くの用途に使用しうる。薄くて軽いため輸送や保管等流通面でも好ましい。更に、膜状であるためロールトゥロール式の製造が可能であり大幅なコストカットが可能である。
有機薄膜太陽電池モジュール14の具体的な寸法に制限は無いが、その厚みは、通常300μm以上3000μm以下である。
また、ロール状の薄膜太陽電池素子を用いて、ロール状の薄膜太陽電池モジュールとするのも好ましい。ロール状とは、前述の薄膜太陽電池素子における説明と同義である。
ロール状薄膜太陽電池モジュールの長さは、通常1m以上、好ましくは5m以上、より好ましくは10m以上、更に好ましくは100m以上であり、上限は特に制限されないが、通常10000m以下、好ましくは5000m以下、より好ましくは1000m以下、更に好ましくは500m以下である。
2.12 Dimensions, etc. The organic thin film solar cell module 14 according to this embodiment is usually a thin film member. Thus, by forming the organic thin film solar cell module 14 as a film-like member, the organic thin film solar cell module 14 can be easily installed in a building material, an automobile, an interior, or the like. The organic thin-film solar cell module 14 is light and difficult to break, and thus a highly safe solar cell can be obtained and can be applied to a curved surface, so that it can be used for more applications. Since it is thin and light, it is preferable in terms of distribution such as transportation and storage. Furthermore, since it is in the form of a film, it can be manufactured in a roll-to-roll manner, and a significant cost cut can be achieved.
Although there is no restriction | limiting in the specific dimension of the organic thin film solar cell module 14, The thickness is usually 300 micrometers or more and 3000 micrometers or less.
Moreover, it is also preferable to make a roll-shaped thin film solar cell module using a roll-shaped thin film solar cell element. The roll shape is synonymous with the description in the thin film solar cell element described above.
The length of the roll-shaped thin film solar cell module is usually 1 m or more, preferably 5 m or more, more preferably 10 m or more, and further preferably 100 m or more, and the upper limit is not particularly limited, but is usually 10,000 m or less, preferably 5000 m or less, More preferably, it is 1000 m or less, More preferably, it is 500 m or less.

2.13 製造方法
本実施態様に係る有機薄膜太陽電池モジュール14の製造方法に制限は無いが、例えば、図2の形態の太陽電池製造方法としては、図2に示される積層体を作成して、集電線を設置した後に、ラミネート封止工程を行う方法が挙げられる。集電線の設置位置は限定されないが、通常、有機薄膜太陽電池素子の両端のセルに接続するように、二本の集電線を設置する。また、該二本の集電線に加えて、有機薄膜太陽電池の両端以外のセルに接続することで、有機薄膜太陽電池モジュールから取り出す電位を任意に設定することができる。なお、本発明において、集電線の両端が封止構造の外に露出しているとは、たとえば二本の集電線が太陽電池セルの同一の電極に接続されている等により、電気的に接続された集電線の両端が封止構造の外に露出している態様を含む。
2.13 Manufacturing Method There is no limitation on the manufacturing method of the organic thin film solar cell module 14 according to this embodiment. For example, as a solar cell manufacturing method in the form of FIG. The method of performing a lamination sealing process after installing a collector wire is mentioned. Although the installation position of the current collector is not limited, usually, two current collectors are installed so as to be connected to the cells at both ends of the organic thin film solar cell element. Further, in addition to the two current collectors, the potential extracted from the organic thin film solar cell module can be arbitrarily set by connecting to cells other than both ends of the organic thin film solar cell. In the present invention, the fact that both ends of the current collector are exposed outside the sealing structure means that the two current collectors are electrically connected, for example, by being connected to the same electrode of the solar battery cell. In this embodiment, both ends of the collected current collector are exposed outside the sealing structure.

図2に示される積層体作成は周知の技術を用いて行うことができる。ラミネート封止工程の方法は、本発明の効果を損なわなければ特に制限はないが、例えば、ウェットラミネート、ドライラミネート、ホットメルトラミネート、押出しラミネート、共押出成型ラミネート、押出コーティング、光硬化接着剤によるラミネート、サーマルラミネート等が挙げられる。なかでも有機ELデバイス封止で実績のある光硬化接着剤によるラミネート法、太陽電池で実績のあるホットメルトラミネート又はサーマルラミネートが好ましく、さらに、ホットメルトラミネート又はサーマルラミネートがシート状の封止材を使用できる点でより好ましい。   The laminate production shown in FIG. 2 can be performed using a known technique. The method of the laminate sealing step is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but for example, wet lamination, dry lamination, hot melt lamination, extrusion lamination, coextrusion molding lamination, extrusion coating, photocuring adhesive Laminate, thermal laminate, etc. are mentioned. Among them, a laminating method using a photo-curing adhesive having a proven record in organic EL device sealing, a hot melt laminate or a thermal laminate having a proven record in solar cells is preferable, and a hot melt laminate or a thermal laminate is a sheet-like sealing material. It is more preferable at the point which can be used.

ラミネート封止工程の加熱温度は通常130℃以上、好ましくは140℃以上であり、通常180℃以下、好ましくは170℃以下である。ラミネート封止工程の加熱時間は通常10分以上、好ましくは20分以上であり、通常100分以下、好ましくは90分以下
である。ラミネート封止工程の圧力は通常0.001MPa以上、好ましくは0.01MPa以上であり、通常0.2MPa以下、好ましくは0.1MPa以下である。圧力をこの範囲とすることで封止を確実に行い、かつ、端部からの封止材5,7のはみ出しや過加圧による膜厚低減を抑え、寸法安定性を確保しうる。なお、2個以上の有機薄膜太陽電池素子6を直列又は並列接続したものも上記と同様にして、製造することができる。
The heating temperature in the laminate sealing step is usually 130 ° C or higher, preferably 140 ° C or higher, and is usually 180 ° C or lower, preferably 170 ° C or lower. The heating time in the laminate sealing step is usually 10 minutes or longer, preferably 20 minutes or longer, and is usually 100 minutes or shorter, preferably 90 minutes or shorter. The pressure in the laminate sealing step is usually 0.001 MPa or more, preferably 0.01 MPa or more, and usually 0.2 MPa or less, preferably 0.1 MPa or less. By setting the pressure within this range, sealing can be performed reliably, and the reduction of the film thickness due to the protrusion of the sealing materials 5 and 7 from the end portion and overpressurization can be suppressed, thereby ensuring dimensional stability. In addition, what connected two or more organic thin film solar cell elements 6 in series or in parallel can be manufactured similarly to the above.

2.14 用途
本発明の実施態様に係る有機薄膜太陽電池モジュール14の用途に制限はなく、任意の用途に用いることができる。有機薄膜太陽電池モジュールを適用する分野の例を挙げると、建材用太陽電池、自動車用太陽電池、インテリア用太陽電池、鉄道用太陽電池、船舶用太陽電池、飛行機用太陽電池、宇宙機用太陽電池、家電用太陽電池、携帯電話用太陽電池又は玩具用太陽電池等である。
2.14 Application There is no limitation on the application of the organic thin-film solar cell module 14 according to the embodiment of the present invention, and it can be used for any application. Examples of fields to which organic thin-film solar cell modules are applied include building material solar cells, automotive solar cells, interior solar cells, railway solar cells, marine solar cells, airplane solar cells, and spacecraft solar cells. , Solar cells for home appliances, solar cells for mobile phones, solar cells for toys, and the like.

有機薄膜太陽電池モジュールはそのまま用いても、基材上に有機薄膜太陽電池モジュールを設置して有機薄膜太陽電池パネルとして用いてもよい。例えば、基材上に有機薄膜太陽電池モジュール14を備えた有機薄膜太陽電池パネルを用意し、これを使用場所に設置して用いればよい。すなわち、有機薄膜太陽電池モジュール14を用いて有機薄膜太陽電池パネルを製造することができる。具体例を挙げると、基材として建材用板材を使用する場合、この板材の表面に有機薄膜太陽電池モジュール14を設けることにより、有機薄膜太陽電池パネルとして太陽電池パネルを作製することができる。   The organic thin film solar cell module may be used as it is, or an organic thin film solar cell module may be installed on a substrate and used as an organic thin film solar cell panel. For example, an organic thin film solar cell panel provided with the organic thin film solar cell module 14 on a base material may be prepared and used at a place of use. That is, an organic thin film solar cell panel can be manufactured using the organic thin film solar cell module 14. If a specific example is given, when using the board | plate material for building materials as a base material, a solar cell panel can be produced as an organic thin film solar cell panel by providing the organic thin film solar cell module 14 on the surface of this board | plate material.

基材は有機薄膜太陽電池モジュール14を支持する支持部材である。基材を形成する材料としては、例えば、ガラス、サファイア及びチタニア等の無機材料;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂、塩化ビニル、ポリエチレン、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアリレート及びポリノルボルネン等の有機材料;紙及び合成紙等の紙材料;ステンレス、チタン及びアルミニウム等の金属;ステンレス、チタン及びアルミニウム等の金属に、絶縁性を付与するために表面をコート又はラミネートしたもの等の複合材料;等が挙げられる。   The base material is a support member that supports the organic thin film solar cell module 14. Examples of the material for forming the substrate include inorganic materials such as glass, sapphire and titania; polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyimide, nylon, polystyrene, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol copolymer, fluororesin , Vinyl chloride, polyethylene, cellulose, polyvinylidene chloride, aramid, polyphenylene sulfide, polyurethane, polycarbonate, polyarylate and polynorbornene, etc .; paper materials such as paper and synthetic paper; metals such as stainless steel, titanium and aluminum; stainless steel And composite materials such as those obtained by coating or laminating a surface of a metal such as titanium and aluminum to give insulation.

なお、基材の材料は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また、これら有機材料あるいは紙材料に炭素繊維を含ませ、機械的強度を補強させてもよい。基材の例を挙げると、アルポリック(登録商標;三菱樹脂製)等が挙げられる。   In addition, 1 type may be used for the material of a base material, and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio. Moreover, carbon fiber may be included in these organic materials or paper materials to reinforce the mechanical strength. Examples of the substrate include Alpolic (registered trademark; manufactured by Mitsubishi Plastics) and the like.

基材の形状に制限はないが、通常は板材を使用する。また、基材の材料、寸法等は、その使用環境に応じて任意に設定すればよい。この太陽電池パネルは、建物の外壁等に設置することができる。   Although there is no restriction | limiting in the shape of a base material, Usually, a board | plate material is used. Moreover, what is necessary is just to set the material of a base material, a dimension, etc. arbitrarily according to the use environment. This solar cell panel can be installed on the outer wall of a building.

2.15 有機薄膜太陽電池アレイの設置例
以下、図を用いて、本発明の具体的な実施態様に係る、有機薄膜太陽電池モジュールを複数接続した有機薄膜太陽電池アレイの設置例を示す。
本実施態様に係る有機薄膜太陽電池は、図3に示すように、有機薄膜太陽電池モジュール14に設置された集電線15が、その両端が封止構造の外に露出している。図3は有機薄膜太陽電池モジュールを上方から見た図であり、有機薄膜太陽電池モジュールは有機薄膜太陽電池素子6と太陽電池非設置部16からなる。有機薄膜太陽電池モジュール16は、有機薄膜太陽電池素子6が封止されてなり、有機薄膜太陽電池素子6の上部及び下部、並びに太陽電池非設置部16に、封止材層や保護層などが積層されて熱ラミネートにより封止される。本明細書では、有機薄膜太陽電池素子6に積層される層及び太陽電池非設置
部16に積層される層を封止構造と称する。
本実施態様では、集電線の両端が封止構造の外に露出される。集電線の両端が封止構造の外に露出される構造により様々な効果を奏するが、特に、有機薄膜太陽電池を複数接続して有機薄膜太陽電池アレイとした際に、配線が複雑とならないことを図4及び図5により説明する。
2.15 Installation Example of Organic Thin Film Solar Cell Array Hereinafter, an installation example of an organic thin film solar cell array in which a plurality of organic thin film solar cell modules according to a specific embodiment of the present invention are connected will be described with reference to the drawings.
In the organic thin film solar cell according to this embodiment, as shown in FIG. 3, both ends of the collector line 15 installed in the organic thin film solar cell module 14 are exposed outside the sealing structure. FIG. 3 is a view of the organic thin film solar cell module as viewed from above. The organic thin film solar cell module includes an organic thin film solar cell element 6 and a solar cell non-installation portion 16. The organic thin film solar cell module 16 is formed by sealing the organic thin film solar cell element 6, and an encapsulant layer, a protective layer, and the like are provided on the upper and lower portions of the organic thin film solar cell element 6 and the solar cell non-installation portion 16. Laminated and sealed by thermal lamination. In this specification, the layer laminated | stacked on the organic thin film solar cell element 6 and the layer laminated | stacked on the solar cell non-installation part 16 are called sealing structure.
In this embodiment, both ends of the current collector are exposed outside the sealing structure. There are various effects due to the structure in which both ends of the current collector are exposed outside the sealing structure, but wiring should not be complicated, especially when multiple organic thin film solar cells are connected to form an organic thin film solar cell array. Will be described with reference to FIGS.

図5は、従来の有機薄膜太陽電池モジュールを並列に複数接続した有機薄膜太陽電池アレイ(a)及び直列に複数接続した有機薄膜太陽電池アレイ(b)を示す模式図である。すなわち、従来の有機薄膜太陽電池モジュールは、集電線の一方の端のみ封止構造から露出されており、他方の端は封止されたままである。そのため、例えば(a)のように、複数の有機薄膜太陽電池モジュールを並列に接続するためには、各モジュールに配置された集電線15とは別に、各モジュールからの集電線を接続する集合配線15´を準備する必要がある。結果、封止構造から露出された集電線の一方の端を接続して、発電した電気を取り出そうとすると、配線が非常に複雑となる。   FIG. 5 is a schematic diagram showing an organic thin film solar cell array (a) in which a plurality of conventional organic thin film solar cell modules are connected in parallel and an organic thin film solar cell array (b) in which a plurality of organic thin film solar cell modules are connected in series. That is, in the conventional organic thin film solar cell module, only one end of the current collecting line is exposed from the sealing structure, and the other end remains sealed. Therefore, for example, as shown in (a), in order to connect a plurality of organic thin-film solar cell modules in parallel, a collective wiring for connecting the current collectors from each module separately from the current collector 15 arranged in each module. It is necessary to prepare 15 '. As a result, when one end of the current collecting line exposed from the sealing structure is connected to take out the generated electricity, the wiring becomes very complicated.

一方で図4は、本実施態様に係る有機薄膜太陽電池モジュールを並列に複数接続した有機薄膜太陽電池アレイ(a)及び直列に複数接続した有機薄膜太陽電池アレイ(b)及び(c)を示す模式図である。すなわち、本実施態様に係る有機薄膜太陽電池モジュールは、集電線の両端が封止構造から露出されていることから、配線接続の自由度が上がり、シンプルな配線構造を達成できる。
このように、本実施態様に係る有機薄膜太陽電池モジュールを用いることで、配線全体を短くすることができるため、電気取り出し時の電圧降下が抑制され、また、アレイ全体における電気抵抗が減って、PCEが高くなる等の有利な効果を奏する。
On the other hand, FIG. 4 shows an organic thin film solar cell array (a) in which a plurality of organic thin film solar cell modules according to this embodiment are connected in parallel, and an organic thin film solar cell array (b) and (c) in which a plurality of organic thin film solar cell modules are connected in series. It is a schematic diagram. That is, since the organic thin-film solar cell module according to the present embodiment exposes both ends of the current collecting line from the sealing structure, the degree of freedom of wiring connection is increased and a simple wiring structure can be achieved.
Thus, by using the organic thin film solar cell module according to the present embodiment, the entire wiring can be shortened, so that the voltage drop at the time of electricity extraction is suppressed, and the electrical resistance in the entire array is reduced, There are advantageous effects such as high PCE.

このような本発明の効果は、特に、薄膜太陽電池モジュールが有機薄膜太陽電池モジュールの際に、顕著に発揮される。
薄膜太陽電池がアモルファスシリコンである場合、アモルファスシリコン太陽電池は水や酸素への耐性をある程度有する。そのため、太陽電池を封止する前に大気中で集電線を接続し、さらに複数の太陽電池の集電線を接続した後に全体を封止して、太陽電池アレイを製造することができる。一方で薄膜太陽電池が有機薄膜太陽電池である場合、アモルファスシリコン太陽電池と比較して圧倒的に水、酸素に耐性を有さず、大気中においた際の性能の低下が著しい。そのため、有機薄膜太陽電池の場合、個々の有機薄膜太陽電池を封止する前に集電線を接続するためには、作業をドライルームのような特殊な環境下で行う必要があり、作業の自由度が低かった。そのため、有機薄膜太陽電池に集電線を設置した後、封止を行って有機薄膜太陽電池モジュールを製造した後、有機薄膜太陽電池モジュール同士を接続して、有機薄膜太陽電池アレイを製造する必要があった。
この際、有機薄膜太陽電池モジュールから電気を取り出すためには、集電線による接続箇所が2か所存在すれば十分であるため、集電線の一方のみを封止構造から露出させていた。しかしながら、従来の有機薄膜太陽電池モジュールでは、アレイの製造の際に様々な問題を生じることを本発明者らは見出し、当該問題を解決するための新たな構造を有する薄膜太陽電池モジュール、すなわち本発明に係る薄膜太陽電池モジュールに想到した。
Such an effect of the present invention is remarkably exhibited particularly when the thin film solar cell module is an organic thin film solar cell module.
When the thin film solar cell is amorphous silicon, the amorphous silicon solar cell has some resistance to water and oxygen. Therefore, the solar cell array can be manufactured by connecting the current collector in the atmosphere before sealing the solar cell and further sealing the whole after connecting the current collectors of the plurality of solar cells. On the other hand, when the thin-film solar cell is an organic thin-film solar cell, it is not overwhelmingly resistant to water and oxygen as compared with the amorphous silicon solar cell, and the performance is significantly reduced when it is placed in the atmosphere. Therefore, in the case of organic thin film solar cells, it is necessary to perform the work in a special environment such as a dry room in order to connect the current collector before sealing the individual organic thin film solar cells. The degree was low. Therefore, it is necessary to manufacture an organic thin-film solar cell array by connecting organic thin-film solar cell modules after sealing and producing an organic thin-film solar cell module after installing a collector wire on the organic thin-film solar cell. there were.
At this time, in order to take out electricity from the organic thin-film solar cell module, it is sufficient that there are two connection points by the current collector, so that only one of the current collectors is exposed from the sealing structure. However, the present inventors have found that conventional organic thin film solar cell modules cause various problems during the manufacture of the array, and the thin film solar cell module having a new structure for solving the problems, ie, the book The inventors have arrived at a thin film solar cell module according to the invention.

本発明はまた、別の態様をも提供する。
すなわち、集電線を含む有機薄膜太陽電池の構成部材を積層させる積層ステップ、および該積層体を封止する封止ステップ、を有する有機薄膜太陽電池の製造方法であって、前記積層ステップにおいて、集電線の両端が封止構造の外に露出するように配置される、製造方法である。
また、集電線を含み、該集電線の両端が封止構造の外に露出している有機薄膜太陽電池モジュールを複数接続するステップ、及び複数接続された有機薄膜太陽電池モジュールを封止するステップ、を含む、有機薄膜太陽電池アレイの製造方法である。
The present invention also provides another aspect.
That is, a method for producing an organic thin film solar cell, comprising: a laminating step for laminating constituent members of an organic thin film solar cell including a current collecting line; and a sealing step for sealing the laminated body. It is a manufacturing method arrange | positioned so that the both ends of an electric wire may be exposed outside a sealing structure.
A step of connecting a plurality of organic thin-film solar cell modules including a current collector and having both ends of the current collector exposed to the outside of the sealing structure; and a step of sealing the plurality of connected organic thin-film solar cell modules; Is a method for manufacturing an organic thin film solar cell array.

101 下部電極
102 電子取り出し層
103 活性層
104 正孔取り出し層
105 上部電極
106 太陽電池素子基板
107 有機薄膜太陽電池素子
1 耐候性保護フィルム
2 紫外線カットフィルム
3,9 ガスバリアフィルム
4,8 ゲッター材フィルム
5,7 封止材
6 有機薄膜太陽電池素子
10 バックシート
14 有機薄膜太陽電池モジュール
15 集電線
15´ 集合電線
16 太陽電被非設置部
17 端子ボックス
20a、20b、20c 有機薄膜太陽電池アレイ
20a´、20b´ 有機薄膜太陽電池アレイ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Lower electrode 102 Electron taking-out layer 103 Active layer 104 Hole taking-out layer 105 Upper electrode 106 Solar cell element board | substrate 107 Organic thin film solar cell element 1 Weatherproof protective film 2 UV cut film 3,9 Gas barrier film 4,8 Getter material film 5 , 7 Sealing material 6 Organic thin film solar cell element 10 Back sheet 14 Organic thin film solar cell module 15 Current collecting wire 15 ′ Current collecting wire 16 Solar electrode non-installation portion 17 Terminal boxes 20a, 20b, 20c Organic thin film solar cell array 20a ′, 20b 'organic thin film solar cell array

Claims (4)

二本以上の集電線を設置した薄膜太陽電池素子を封止した薄膜太陽電池モジュールであって、
該二本以上の集電線のうち少なくとも二本の集電線の両端が封止構造の外に露出している、
薄膜太陽電池モジュール。
A thin-film solar cell module encapsulating a thin-film solar cell element on which two or more current collectors are installed,
Both ends of at least two current collectors of the two or more current collectors are exposed outside the sealing structure,
Thin film solar cell module.
前記薄膜太陽電池素子が、複数の太陽電池セルがモノリシックに接続された薄膜太陽電池素子である、請求項1に記載の薄膜太陽電池モジュール。   The thin film solar cell module according to claim 1, wherein the thin film solar cell element is a thin film solar cell element in which a plurality of solar cells are connected monolithically. 前記薄膜太陽電池素子が、有機薄膜太陽電池素子である、請求項1または2に記載の薄膜太陽電池モジュール。   The thin film solar cell module according to claim 1 or 2, wherein the thin film solar cell element is an organic thin film solar cell element. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の薄膜太陽電池モジュールを複数接続してなる、薄膜太陽電池アレイ。   The thin film solar cell array formed by connecting two or more thin film solar cell modules of any one of Claims 1-3.
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