JP2016195175A - 光発電モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光発電モジュールの色調を黒またはグレー系統の統一感のあるものとすることで、高級感のあるデザイン性の良い、光発電モジュールを提供する。
【解決手段】実施形態の光発電モジュール１０は、第１の電極層１０２と第２の電極層１０５とからなる一対の電極、および一対の電極間に挟持される活性層１０３ａを有する光電変換層１０３を備える光発電セル１００が、透明基板１０１上に少なくとも１以上配置された光発電モジュールにおいて、第２の電極層１０５と光電変換層１０３との間に、光発電セル１００部分を黒色化する黒色化層１０４を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池用の光発電モジュールに関する。

腕時計や電卓などのデバイスでは、電源として環境に存在するエネルギーを収集し使用するエネルギーハーベスティング技術が用いられている。代表的なエネルギーハーベスターとしては光発電モジュール（太陽電池）が実用的である。中でも有機薄膜太陽電池モジュールは室内光源でのエネルギー変換効率が２０％程度と高いので、室内で用いることが多い時計や電卓、センサー用の電源として期待されている。

このような有機薄膜太陽電池に適用される発電層の材料としては、例えば、ポリフェニレン、ポリビニレン、ポリアニリン、ポリチオフェン等が知られている。これらの材料はいずれも色調は赤みを帯びていたり、緑色であったりと材料ごとに様々な色調を呈している。

また、意匠性向上のためカラー化バリア層をバックシートパシベーション層上に積極的に設置した構造の光発電モジュールも知られている。

特開２０１２−１８２３７０号公報 特開２０１４−１９２１８８号公報

デザイン性が重視される腕時計などに使用する太陽電池において、太陽電池の色調が赤みや、緑みを帯びていたりすると、それが光発電セルの色調に反映され、周囲（光発電セル同士のギャップ部分や光発電モジュールの外側部分等）との色目が不自然になり見た目のバランスが崩れて、デザイン性を阻害してしまう。

上記したように、デザイン性を考慮したカラー化バリア層を有する構造の光発電モジュールも知られているが、これは第２の電極層の下部にカラー化バリア層が設置される構造であるため、第２の電極層上の光発電セルの色調を調整することはできず、同様の問題は解消されない。

本発明は、かかる実情に鑑みて鋭意検討して完成されたもので、その目的は光発電モジュールの色調を黒またはグレー系統の統一感のあるものとすることで、高級感のあるデザイン性の良い、光発電モジュールを提供することである。

上記課題を解決するため、本実施形態の光発電モジュールは、第１の電極層と第２の電極層とからなる一対の電極、および前記一対の電極間に挟持され、活性層を有する光電変換層を備える光発電セルが、透明基板上に少なくとも１以上配置された光発電モジュールにおいて、前記第２の電極層と前記光電変換層との間に、前記光発電セル部分を黒色化する黒色化層を有する。

第１の実施形態の光発電モジュールの概略構成を示す図である。 第１の実施形態の光発電モジュールの具体的構成を模式的に示した平面図である。 図２の光発電モジュールのＡ−Ａ断面図である。 図３のＡ−Ａ断面における一部拡大図である。 第２の実施形態の他の光発電モジュールの概略構成を示す図である。 図５の光発電モジュールの変形例を示す図である。

実施形態の光発電モジュールは、上記したように、第１の電極層と第２の電極層とからなる一対の電極、および前記一対の電極間に挟持される活性層を有する光電変換層を備える光発電セルが、透明基板上に少なくとも１以上配置された光発電モジュールである。そして、この光発電モジュールは、第２の電極層と光電変換層との間に、光発電セル部分を黒色化する黒色化層を有する。

以下、本実施形態の光発電モジュールについて、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
＜光発電モジュール＞
実施形態の光発電モジュールは、上記したように、第１の電極層と第２の電極層とからなる一対の電極、およびこの一対の電極間に挟持され、活性層を有する光電変換層を備える光発電セルが、透明基板上に少なくとも１以上配置された光発電モジュールにおいて、第２の電極層と光電変換層との間に、光発電セル部分を黒色化する黒色化層を有する。

図１は、一実施形態である光発電モジュールの概略構成を示した図である。図１に示した光発電モジュール１０は、透明基板１０１上に光発電セル１００を少なくとも１以上配列してなる。この光発電セル１００は、透明基板１０１上に、陰極層である第１の電極層１０２、活性層１０３ａを有する光電変換層１０３、光発電セル１００部分を黒色化する黒色化層１０４、陽極層である第２の電極層１０５、がこの順番で積層されて構成されている。ここで、光電変換層１０３は、活性層１０３ａと、第１の電極層１０２と活性層１０３ａとの間に形成される電子輸送層１０３ｂと、第２の電極層１０５と活性層１０３ａとの間に形成される正孔輸送層１０３ｃと、で構成されてなる。また、一般に、複数配置された光発電セル１００間にはギャップ１０６が設けられている。

上記した構造は一般的に逆構造型セルと呼ばれる。以下、各要素についてそれぞれ説明する。なお、以下実施形態の光発電セルとしては逆構造型セルを例に説明するが、順構造型の光発電セルであってもよい。

透明基板１０１は、光透過性を有する材料により構成される。透明基板１０１の構成材料としては、無アルカリガラス、石英ガラス、サファイア等の無機材料、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、液晶ポリマー、シクロオレフィンポリマー等の有機材料、高分子フィルム等が挙げられる。透明基板１０１は、光透過性の高い材料で構成することが好ましい。また、透明基板１０１は、電極の形成が可能であり、熱や有機溶剤によって変質しにくいことが好ましい。このとき、透明基板１０１の平面の少なくとも一部は、絶縁表面を有することが好ましい。透明基板１０１の厚さは、その他の構成部材を支持するために十分な強度を有するのであれば特に限定されない。

実施形態の光発電モジュール１０においては、第１の電極層１０２側（透明基板１０１側）から光が照射される。そのため、第１の電極層１０２は、光透過性と導電性とを有する材料により構成される。また、第１の電極層１０２をアノード（陰極）として機能させる場合、第１の電極層１０２は電子の捕集に適した材料で構成することが好ましい。第１の電極層１０２は、太陽光を４０％以上透過させることが好ましく、太陽光を７０％以上透過させることがより好ましい。これによって、第１の電極層１０２を透過させて光電変換層１０３に光を到達させやすくなる。

第１の電極層１０２の構成材料としては、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、フッ素がドープされた酸化錫（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｄｏｐｅｄ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：ＦＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、インジウム−ガリウム−亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）等からなる導電性ガラスを用いて作成された膜（ＦＥＳＡ等）の導電性金属酸化物や、金、白金、銀、銅、アルミニウム、モリブデン、チタン、タングステン、マンガン、コバルト、ニッケル、錫、ジルコニウム、インジウム等の金属やそれら金属を含む合金等が挙げられる。第１の電極層１０２は、ＩＴＯやＦＴＯで構成することが好ましい。第１の電極層１０２は、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法、塗布法等により形成される。

第１の電極層１０２の膜厚は、特に制限はないが、１０ｎｍ以上１μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。第１の電極層１０２の膜厚が薄すぎると、シート抵抗が高くなる。第１の電極層１０２の膜厚が厚すぎると、光透過率が低下すると共に、可撓性が低くなることで応力によりひび割れ等が生じやすくなる。第１の電極層１０２は、高い光透過率と低いシート抵抗との双方が得られるように、膜厚を選択することが好ましい。第１の電極層１０２のシート抵抗に特段の制限はないが、通常１０００Ω／□以下であり、５００Ω／□以下が好ましく、より好ましくは２００Ω／□以下である。大きな電流を取り出す観点から、第１の電極層１０２のシート抵抗は小さいことが好ましい。

光電変換層１０３は、太陽光等の照射により光信号を電気信号に変換する機能を有するもので、活性層１０３ａと、電子輸送層１０３ｂと、ホール輸送層１０３ｃと、から構成される。以下各層について説明する。

活性層１０３ａは、照射された光により電荷分離を行う機能を有し、公知の活性材料が使用できる。この活性層１０３ａとしては、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とが積層された薄膜積層構造やｐ型半導体材料とｎ型半導体材料との混合物を含むバルクヘテロ接合構造を用いることができる。これらのうち、ｐ型半導体とｎ型半導体との相界面を拡大することが可能なバルクヘテロ接合構造を適用することが好ましい。

バルクヘテロ接合型の光活性層は、光活性層中で混合されたｐ型半導体とｎ型半導体とのミクロ層分離構造を有する。この光活性層では、混合されたｐ型半導体とｎ型半導体が活性層１０３ａ内で互いに相分離しており、ナノオーダーのサイズのｐｎ接合を形成している。光が入射して活性層１０３ａが光を吸収することにより接合面で生じる正電荷（正孔）と負電荷（電子）との分離を利用して電流を得ることができる。

ｐ型半導体は、電子供与性を有する材料で構成される。ｎ型半導体は、電子受容性を有する材料で構成される。活性層１０３ａを構成するｐ型半導体およびｎ型半導体は、それらが共に有機材料であってもよいし、一方が有機材料であってもよい。ｐ型半導体は、有機材料（有機半導体）であることが好ましい。

ｐ型半導体としては、例えばポリチオフェンおよびその誘導体、ポリピロールおよびその誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、オリゴチオフェンおよびその誘導体、ポリビニルカルバゾールおよびその誘導体、ポリシランおよびその誘導体、側鎖または主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリンおよびその誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリンおよびその誘導体、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリチエニレンビニレンおよびその誘導体等を、単独でまたは２種以上を併せて用いることができる。また、これらの共重合体を使用してもよく、例えば、チオフェン−フルオレン共重合体、フェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体等を用いてもよい。

ｐ型半導体としては、例えばπ共役を有する導電性高分子であるポリチオフェンおよびその誘導体を用いることができる。ポリチオフェンおよびその誘導体は、優れた立体規則性を確保することができ、溶媒への溶解性が比較的高い。ポリチオフェンおよびその誘導体は、チオフェン骨格を有する化合物であれば特に限定されない。

ポリチオフェンおよびその誘導体の具体例としては、ポリ３−メチルチオフェン、ポリ３−ブチルチオフェン、ポリ３−ヘキシルチオフェン、ポリ３−オクチルチオフェン、ポリ３−デシルチオフェン、ポリ３−ドデシルチオフェン等のポリアルキルチオフェン；ポリ３−フェニルチオフェン、ポリ３−（ｐ−アルキルフェニルチオフェン）等のポリアリールチオフェン；ポリ３−ブチルイソチオナフテン、ポリ３−ヘキシルイソチオナフテン、ポリ３−オクチルイソチオナフテン、ポリ３−デシルイソチオナフテン等のポリアルキルイソチオナフテン；ポリエチレンジオキシチオフェン等が挙げられる。

また、カルバゾール、ベンゾチアジアゾールおよびチオフェンからなる共重合体であるＰＣＤＴＢＴ（ポリ［Ｎ−９”−ヘプタ−デカニル−２，７−カルバゾール−アルト−５，５−（４’，７’−ジ−２−チエニル−２’，１’，３’−ベンゾチアジアゾール）］）などのポリチオフェン誘導体を用いてもよい。上記誘導体を用いることにより、光電変換効率を高めることができる。

活性層１０３ａに含まれるｎ型半導体としては、例えばフラーレンおよびその誘導体が好適に使用される。フラーレン誘導体は、フラーレン骨格を有する誘導体であれば特に限定されない。フラーレンおよびフラーレン誘導体としては、例えば、Ｃ_６０、Ｃ_７０、Ｃ_７６、Ｃ_７８、Ｃ_８４等のフラーレン、これらフラーレンの炭素原子の少なくとも一部が酸化された酸化フラーレン、これらのフラーレン骨格の一部の炭素原子を任意の官能基で修飾した化合物、これら官能基同士が互いに結合して環を形成した化合物等が挙げられる。フラーレン誘導体には、フラーレン結合ポリマーも含まれる。ｎ型半導体には、溶剤に親和性の高い官能基を有し、溶媒への可溶性を高めたフラーレン誘導体を用いることが好ましい。

フラーレン誘導体における官能基としては、例えば、水素原子；水酸基；フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子；メチル基、エチル基等のアルキル基；ビニル基等のアルケニル基；シアノ基；メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基；フェニル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素基、チエニル基、ピリジル基等の芳香族複素環基等が挙げられる。具体的には、Ｃ_６０Ｈ_３６、Ｃ_７０Ｈ_３６等の水素化フラーレン、Ｃ_６０、Ｃ_７０等のオキサイドフラーレン、フラーレン金属錯体等が挙げられる。フラーレン誘導体としては、６０ＰＣＢＭ（［６，６］−フェニルＣ_６１酪酸メチルエステル）または７０ＰＣＢＭ（［６，６］−フェニルＣ_７１酪酸メチルエステル）、インデン−Ｃ_６０ビス付加物（６０ＩＣＢＡ）、ジヒドロナフチル−Ｃ_６０ビス付加物（６０ＮＣＢＡ）、ジヒドロナフチル−Ｃ_７０ビス付加物（７０ＮＣＢＡ）、インデン−Ｃ_６０ビス付加物（６０ＩＣＢＡ）、ジヒドロナフチル−Ｃ_６０ビス付加物（６０ＮＣＢＡ）、ジヒドロナフチル−Ｃ_７０ビス付加物（７０ＮＣＢＡ）等を用いることが好ましい。

未修飾のフラーレンを使用する場合、Ｃ_７０を使用することが好ましい。フラーレンＣ_７０は、光キャリアの発生効率が高く、有機薄膜太陽電池に適している。また、フラーレン誘導体としては、６０ＰＣＢＭ（［６，６］−フェニルＣ_６１酪酸メチルエステル）または７０ＰＣＢＭ（［６，６］−フェニルＣ_７１酪酸メチルエステル）を使用することが特に好ましい。

光活性層におけるｎ型半導体とｐ型半導体の混合比率（ｎ：ｐ）は、質量比で、１：０．１〜１：１が好ましく、形成する半導体の組み合わせに応じて混合比率を適宜決定すればよい。例えば、ｎ型半導体とｐ型半導体の混合比率は、ｐ型半導体がＰ３ＡＴ系の場合、およそ１：１であることが好ましい。またｐ型半導体がＰＣＤＴＢＴ系の場合、およそ４：１であることが好ましい。

活性層１０３ａは、ｐ型半導体とｎ型半導体を溶媒に溶解させた溶液を、それぞれ単独でまたは混合して塗布することにより形成される。従って、印刷法等により安価な装置を用いて、低コストでかつ大面積の光発電モジュール１０を形成することが可能になる。この活性層１０３ａの形成方法は、特に限定されるものではないが、スピンコート法、ディップコート法、キャスティング法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、スプレー法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、グラビア・オフセット印刷法、ディスペンサー塗布法、ノズルコート法、キャピラリーコート法、インクジェット法等が挙げられ、これらの塗布法を単独で、もしくは組み合わせて用いることができる。

ｐ型半導体とｎ型半導体を溶解させる溶媒の種類は、半導体材料を均一に溶解できるものであれば特に限定されない。溶媒としては、例えばトルエン、キシレン、テトラリン、デカリン、メシチレン、ｎ−ブチルベンゼン、ｓｅｃ−ブチルベンゼン、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン等の不飽和炭化水素系溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素系溶媒、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン等のハロゲン化飽和炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル類が挙げられる。これらのうちでも、ハロゲン化芳香族炭化水素系溶媒が好ましく用いられる。これらの溶媒は単独または混合して使用することができる。

活性層１０３ａを形成するにあたって、溶液中のｎ型半導体とｐ型半導体との混合比率（ｎ：ｐ）は、１：０．１〜１であることが好ましい。

活性層１０３ａの厚さは特に限定されないが、１０ｎｍ〜１０００ｎｍが好ましく、５０ｎｍ〜２５０ｎｍがさらに好ましい。活性層１０３ａの厚さを１０ｎｍ以上とすることで層の均一性が保たれ、短絡が起こりにくくなる。活性層１０３ａの厚さを１０００ｎｍ以下とすることによって、内部抵抗を小さくすることができ、さらに電極１０２、１０５間の距離が近くなることで電荷の拡散を良好にすることができる。

電子輸送層１０３ｂは、活性層１０３ａで生成された正孔をブロックし、電子を選択的にかつ効率的に第１の電極層１０２に輸送する機能や、活性層１０３ａとの界面で生じた励起子（エキシトン）の消滅を防ぐ機能を有する。逆構成型セルの場合、電子輸送層１０３ｂは第１の電極層１０２の表面凹凸をレベリングし、光発電セルの短絡を抑制する機能も有する。

電子輸送層１０３ｂの構成材料としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ_ｘ）、酸化ガリウム（ＧａＯ_ｘ）等の金属酸化物が挙げられる。金属酸化物は、アモルファスであっても、また結晶物であってもよい。電子輸送層１０３ｂの具体例としては、ゾルゲル法にてチタンアルコキシドを加水分解して得たアモルファス状の酸化チタンが挙げられる。電子輸送層１０３ｂは金属酸化物を含んでいればよく、それ以外の材料、例えばアルカリ金属の塩や有機化合物材料等を含んでいてもよい。

電子輸送層１０３ｂは、例えばスパッタ法のような真空成膜法、ゾルゲル法、スピンコート法等により形成される。電子輸送層１０３ｂの膜厚は、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることがより好ましい。電子輸送層１０３ｂが薄すぎると、ホールブロック効果が減少し、発生したエキシトンが電子と正孔（ホール）に解離する前に失活してしまうため、効率的に電流を取り出すことができないおそれがある。電子輸送層１０３ｂが厚すぎると膜抵抗が大きくなり、発生した電流を制限してしまうために光変換効率が低下するおそれがある。

正孔輸送層１０３ｃは、活性層１０３ａで生成された電子をブロックし、正孔を選択的にかつ効率的に第２の電極層１０５に輸送する機能や、活性層１０３ａとの界面近傍で発生した励起子（エキシトン）の消滅を防ぐ機能を有する。順構成型セルの場合、正孔輸送層１０３ｃは下部の電極層の表面凹凸をレベリングし、光発電セルの短絡を抑制する機能も有する。

正孔輸送層１０３ｃの構成材料としては、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ポリピロール、ポリアニリン等や、それらにスルホン酸やヨウ素をドープした有機導電性ポリマーが挙げられる。それらの中でも、スルホン酸をドープした有機導電性ポリマーが好ましく、さらにはポリチオフェン誘導体にポリスチレンスルフォン酸をドーピングしたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリ（スチレンスルホネート））がより好ましい。正孔輸送層１０３ｃの構成材料は、酸化バナジウム、酸化タンタル、酸化モリブデン等の無機材料でもよい。

正孔輸送層１０３ｃは、例えば、真空蒸着法やスパッタ法のような真空成膜法、ゾルゲル法、スピンコート法等により形成される。正孔輸送層１０３ｃの膜厚は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。なお、ここで説明する電子輸送層１０３ｂと正孔輸送層１０３ｃの配置位置は、逆構成型の光発電モジュールの場合である。

第２の電極層１０５は、導電性を有する材料により構成される。また、第２の電極層１０５をカソード（陽極）として機能させる場合、第２の電極層１０５は正孔の捕集に適した材料で構成することが好ましい。第２の電極層１０５の構成材料としては、例えば白金、金、銀、銅、ニッケル、コバルト、鉄、マンガン、タングステン、チタン、ジルコニウム、錫、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、ルビジウム、セシウム、カルシウム、マグネシウム、バリウム、サマリウム、テルビウム、イッテルビウム等の金属、あるいはそれらの合金が挙げられる。

第２の電極層１０５は、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法、塗布法等により形成される。第２の電極層１０５の膜厚は特に制限はないが、１ｎｍ以上１μｍ以下が好ましく、２ｎｍ以上５００ｎｍ以下がより好ましく、さらに好ましくは１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。第２の電極層１０５が薄すぎると、抵抗が大きくなりすぎて、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない。第２の電極層１０５が厚すぎると、その成膜に長時間要し、材料温度が上昇して活性層１０３ａがダメージを受けるおそれがある。第２の電極層１０５のシート抵抗は特に制限されないが、５００Ω／□以下が好ましく、より好ましくは２００Ω／□以下である。

上記説明した、第１の電極層１０２、光電変換層１０３、第２の電極層１０５を積層して構成された光発電モジュールは、従来よく知られた光発電モジュールの構成である。本実施形態においては、光電変換層１０３と第２の電極層１０５との間に黒色化層１０４を設けている。

この黒色化層１０４は、光発電セル１００が配置された部分を外部観察した際、黒またはグレー系統の色調を有するように色合いを調節する機能を有する。上記従来の技術でも記載したように、有機薄膜太陽電池の活性層の材料は赤や緑といった色調を有する材料が多い。この実施形態においては、そのような材料を用いた場合でも、光発電モジュールの外観色を黒色化するものである。なお、本明細書で黒色化とは、黒色化層１０４を設けなかった場合の光発電セルの色調を、黒またはグレー系統の色調へと近づける方向へ色度座標を変化させることを意味し、本実施形態においては、黒色化層１０４を設けることでそれを達成する。

また、黒色化のより好ましい態様は、光発電モジュール１０の光発電セル１００部分を外部観察した際、その色度が、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系における色度座標で、｜ａ^＊｜＜３、｜ｂ^＊｜＜３、Ｌ^＊＜１０の範囲を満たすようにすることである。なお、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系は、国際照明委員会（ＣＩＥ）で規格化されたＣＩＥ１９７６（Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊）色空間（ＣＩＥＬＡＢ）である。

人間の目は微妙な色相の違いを鋭敏に見分けることができるが、印刷業界における経験的な数値として、上記した色度座標を満たす範囲がグレー色（黒も含む）と定義されている。そのためこの範囲内に光発電セル１００の色味を調整することが望ましい。これによってデザイン性の優れる光発電モジュールを提供できる。例えば、腕時計用に有機薄膜太陽電池用の発電材料を用いた光発電モジュールを用いるとすると、これまでは文字盤等の光発電セル以外の部材の色調の調整、つまり補色を文字盤等に混合して調整していた。この方法だと文字盤のデザインもしにくく、太陽電池の色味が変わってしまうとそれに応じて再度色味調整を行わなければならず、コストアップになってしまう。本実施形態の光発電モジュールは、光発電セル自体が黒またはグレー系統の色調であるので文字盤色を光発電セルの種類に応じて調整する必要はなく、設計の自由度が高くなる。

また、黒色化層１０４は、光電変換層１０３と第２の電極層１０５との間に設けられる層であるため、光発電をできるだけ阻害しないように導電性を有する材料を用いる。例えば、この黒色化層１０４の電気抵抗率は１０４Ω・ｍ以下とすることが好ましい。電気抵抗率が１０４Ω・ｍ超であると、光発電モジュールの直列抵抗が上昇してしまい、変換効率が低下してしまう。

上記のような特性を有する黒色化層１０４を形成する材料としては、導電性を有する金属酸化物やカーボン等の無機材料や、導電性を有する有機顔料、樹脂等の有機材料が挙げられ、いわゆる半導体領域以下の電気抵抗を有する材料を用いる。この無機材料としては、例えば、ＣｕＯ、ＡｇＯ、二酸化マンガン、二酸化鉛、四酸化三鉄、Ｂ４Ｃ、酸化チタン黒（三酸化二チタン、五酸化三チタン）、硫化銅、硫化銀、硫化鉛などの金属硫化物、導電性カーボン等が挙げられる。有機材料としては、例えば、アニリンブラックやニグロシン等の有機顔料、導電性樹脂等が挙げられる。これら無機材料と有機材料は単独で使用してもよいが、無機材料、有機顔料等を導電性樹脂との混合物等としてもよい。導電性カーボンとしては、グラフェン、カーボンナノチューブ等も挙げられる。また、混合物としては、導電性カーボンとポリチオフェン誘導体にポリスチレンスルフォン酸をドーピングしたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性樹脂との混合物が好ましいものである。これらの材料は、１種を単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。

黒色化層１０４の膜厚は、２０ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましい。２０ｎｍよりも薄いと、隠蔽力がなく、目標の色度座標を達成できないおそれがある。２００ｎｍよりも厚い場合は抵抗が高くなり、それによって素子の直列抵抗が上昇して変換効率が低下してしまうおそれがある。

黒色化層１０４は、例えば、抵抗加熱、電子ビーム、高周波誘導、レーザーなどの方法で加熱される真空蒸着法やスパッタ法のような真空成膜法、ゾルゲル法、金属アルコキシ度分解法で作製した塗布液を、スピンコート法、メニスカス法等で塗布印刷することにより成膜できる。

なお、光発電セル１００の外部観察における色度を上記範囲にするには、黒色化層１０４自体を、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系における色度座標で、｜ａ^＊｜＜３、｜ｂ^＊｜＜３、Ｌ^＊＜１０の範囲を満たすものとすればよい。ただし、黒色化層１０４の黒色化度合が弱い場合などは、有機薄膜太陽電池の活性層の材料の色調に影響される場合がある。そのため、該活性層の材料の色調を考慮し、その補色としての機能を発揮するようにして光発電セルの色調を調整することもできる。

このとき、黒色化層１０４を形成する材料としては、それ自体は黒またはグレー系統の色度座標を有しないが、活性層と重ねることにより黒色化するものであればよい。ここで用いられる補色剤としては、銅など各種金属、酸化鉄などの金属酸化物、フタロシアニンなどの有機半導体などが挙げられる。この黒色化層１０４を活性層１０３ａの補色となる色調の膜とし、組み合わせて用いることで光発電セル１００の外観色を黒またはグレー系統のものとできる。

次に、図２〜４を参照することにより、本実施形態の光発電モジュールについてより具体的に説明する。図２は第１の実施形態の光発電モジュールの具体的構成を模式的に示した平面図、図３はその光発電モジュールのＡ−Ａ断面図、図４はそのＡ−Ａ断面における一部拡大図、をそれぞれ示したものである。

図２および図３に示す光発電モジュール１０は、透明基板１０１と、その上に設けられた複数個の光発電セル１００と、封止基板１０７と、取り出し電極１０８と、を有してなる。透明基板１０１と光発電セル１００は、上記したものであり、ここでは省略する。

封止基板１０７は、少なくとも光発電セル１００を挟んで透明基板１０１に対向するように設けられる。図３では、封止基板１０７は、封止する光発電セル１１０に対応して溝を有するように加工されているが、これに限定されず、板状であってもよい。封止基板１０７としては、例えば、透明基板１０１に適用可能な材料の基板を用いることができ、さらに、透光性を有しない基板を用いることもできる。透光性を有しない基板としては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、シリコン基板、金属基板等が挙げられる。なお、透明基板１０１を介して光を入射させる場合、封止基板１０７は透光性を有することが好ましい。

取り出し電極１０８は、光発電セル１００に電気的に接続される。例えば、透明基板１０１上に封止される光発電セル１００から外部に延在する導電層を設け、当該導電層を介して光発電セル１００と取り出し電極１０８とを電気的に接続すればよい。

取り出し電極１０８は、２つ以上設けられ、一方はプラス極、他方はマイナス極となる。上記プラス極およびマイナス極となる取り出し電極１０８は、リード等の配線を介して電源制御回路に電気的に接続され、発電した電気を外部に取り出せるようになっている。取り出し電極１０８は、例えば、金属蒸着膜、金属ペースト、金属テープを用いて形成される。

取り出し電極１０８としては、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、フッ素を含む酸化錫（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｄｏｐｅｄ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：ＦＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物等からなる導電性ガラスを用いて作製された膜（ＮＥＳＡ等）等の金属酸化物材料や、金、白金、銀、銅、アルミニウム、モリブデン、チタン、タングステン、マンガン、コバルト、ニッケル、錫等の金属材料を用いることができる。また、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法、塗布法等により上記材料の膜を成膜することにより単層膜または積層膜からなる取り出し電極１０８を形成すればよい。

透明基板１０１と封止基板１０７との間に封着層を設けてもよい。封着層は、例えば複数の光発電セル１００を囲むように設けられる。封着層としては、例えばガラスフリットや熱硬化性や光硬化性の樹脂等を用いることができる。また、このとき封止領域内に乾燥剤を設けてもよい。

さらに、光発電セル１００の具体的構造例について図４を参照して説明する。図４は図３のＡ−Ａ断面における一部拡大図である。図４に示す光発電セル１００は、図１で示したのと同様、第１の電極層１０２と、光電変換層１０３と、黒色化層１０４と、第２の電極層１０５と、が積層して構成されている。光電変換層１０３は、活性層１０３ａ、電子輸送層１０３ｂ、正孔輸送層１０３ｃ、を有してなる。この光電変換層１０３は、照射された太陽光等の光のエネルギーにより電荷分離を行う機能を有し、封止されている。

図２〜４に示したように、基本的に光発電セル１００はセル毎に独立して形成されており、第２の電極層１０５が、光発電セル１００間のギャップ１０８を確保しつつ、隣接する光発電セル１００の第１の電極層１０２と接続されている。光発電セル１００を全て同様の構造とし、複数の光発電セル１００が直列に接続される。ここで示した構造は一般的に逆構造型セルと呼ばれる。順構造型セルの光発電モジュールとは電子の移動が逆方向になる。また、順構造型セルとは正孔輸送層と電子輸送層が逆に配置され、層構成も逆の積層体となる。逆構造型セルの場合、電極に非腐食性金属である銀を用いることで、電極の腐食を抑えられるので耐久性を向上させることができる。

なお、上記の通り、順構成型の光発電モジュールの場合には、図１における電子輸送層１０３ｂと正孔輸送層１０３ｃの配置位置は逆になる。また、順構成型の場合、第１の電極層１０２は陽極（カソード）として、第２の電極１０５は陰極（アノード）として機能することとなり、いずれも電極であることに変わりはないが機能的には逆になる。

順構成型の光発電モジュールにおいて、陽極である第１の電極層に仕事関数の高い材料を用いた場合、陰極である第２の電極層は仕事関数の低い材料で構成することが好ましい。仕事関数の低い材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属等が挙げられる。具体的には、Ｌｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｚｒ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂａ、およびこれらの合金等が挙げられる。

第２の電極層１０５は、単層膜であってもよいし、仕事関数が異なる材料の積層膜であってもよい。第２の電極層１０５には、仕事関数が異なる材料の合金を用いてもよい。そのような合金としては、仕事関数の低い材料のうちの１つ以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫などとの合金が挙げられる。このような合金の例としては、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、カルシウム−アルミニウム合金等が挙げられる。

上記のように、光発電セル１００には、順構造と逆構造と呼ばれる、積層構造が正反対の構造があり、いずれの構造でも光電変換による発電が可能である。このことから、電子輸送層１０３ｂとホール輸送層１０３ｃは、その積層位置が逆転するため、特別に区別をつけることなく両層を中間層もしくはバッファ層と呼ぶこともある。

光発電セル１００は、上記の層構造で透明基板１０１上に複数配置される。これら複数の光発電セル１００は、一般に、互いに直列接続となるように電気的に接続される。これにより、出力電圧を大きくすることができる。なお、光発電セル１００の数は、図２および図３に示す数に限定されない。

なお、上記説明では光電変換層として有機材料を用いた有機薄膜太陽電池モジュールを中心に説明したが、従来良く知られたペロブスカイト構造を有する化合物を用いた太陽電池モジュールとしてもよい。ペロブスカイト構造とは、結晶構造のひとつであり、ペロブスカイトと同じ結晶構造をいう。典型的には、ペロブスカイト構造はイオンＡ、Ｂ、およびＸからなり、イオンＢがイオンＡに比べて小さい場合にペロブスカイト構造をとる場合がある。この結晶構造の化学組成は、下記一般式（１）で表すことができる。
ＡＢＸ_３ （１）

ここで、Ａは１級アンモニウムイオンであり、具体的にはＣＨ_３ＮＨ_３ ^＋、Ｃ_２Ｈ_５ＮＨ_３ ^＋、Ｃ_３Ｈ_７ＮＨ_３ ^＋、およびＣ_４Ｈ_９ＮＨ_３ ^＋などが挙げられ、ＣＨ_３ＮＨ_３ ^＋が好ましい。また、Ｂは２価の金属イオンであり、Ｐｂ^２−またはＳｎ^２−、が好ましい。また、Ｘはハロゲンイオンであり、例えばＦ⁻、Ｃｌ⁻、Ｂｒ⁻、Ｉ⁻、およびＡｔ⁻から選択され、Ｃｌ⁻、Ｂｒ⁻またはＩ⁻が好ましい。イオンＡ、Ｂ、およびＸを構成する材料は、それぞれ単一であっても混合されていてもよい。

この結晶構造は、立方晶系の単位格子をもち、立方晶の各頂点にＡが、体心にＢ、これを中心として立方晶の各面心にＸが配置している。この結晶構造において、単位格子に包含される、１つのＢと６つのＸとからなる八面体は、Ａとの相互作用により容易にひずみ、対称性の結晶に相転移する。この相転移が結晶の物性を劇的に変化させ、電子または正孔が結晶外に放出され、発電が起こるものと推定されている。

ペロブスカイト化合物は、ぺロブスカイト構造の前駆体化合物を含む溶液から形成させる。ここで、ぺロブスカイト構造の前駆体とは、塗布および乾燥によってペロブスカイト構造を形成できるものであれば特に限定されず、従来知られている任意のものから選択することができる。このような前駆体の一例として上記一般式（１）で表すことができるペロブスカイト型化合物が挙げられる。また、前駆体として、一般式（１）の構造を形成することができる化合物の組み合わせ、例えばＡＸとＢＸ_２との組み合わせが挙げられる。このとき、ＡＸとＢＸ_２との配合比はモル比で１：０．５〜１：４であることが好ましい。好ましくは１：３がより好ましい。ＡＸは一般的にはハロゲン化モノアルキルアンモニウムであり、例えばヨウ化メチルアンモニウム、臭化メチルアンモニウム、塩化メチルアンモニウム、ヨウ化エチルアンモニウムなどを挙げることができる。また、ＢＸ_２は、一般的には鉛またはスズのハロゲン化物であり、例えばヨウ化鉛、ヨウ化スズ、臭化鉛、臭化スズ、塩化鉛、および塩化スズがあげられる。実施形態においては、ヨウ化メチルアンモニウムと塩化鉛との組み合わせが好ましい。

＜光発電モジュールの製造方法＞
実施形態の光発電モジュールは、透明基板上に、第１の電極層を形成し、該第１の電極層上に、有機物を含む活性層を有する光電変換層を形成し、該光電変換層上に第２の電極層を形成することで光発電セルを少なくとも１以上配置して設ける光発電モジュールの製造方法であって、光電変換層を形成した後、第２の電極層を形成する前に、光電変換層上に光発電セル部分を黒色化する黒色化層を形成して、製造できる。このように、各層を順次積層することで本実施形態の光発電モジュールを製造できる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態である光発電モジュールについて、以下説明する。この実施形態の光発電モジュールの概略構成については図５に示した。図５の光発電モジュール２０は、基本的に、第１の実施形態と同一の構成を有しており、光発電セル１００間のギャップ部分１０６に第２の黒色化層２０１が設けられている点が異なる。

第２の黒色化層２０１は、第１の実施形態とは形成する位置が異なるが、その目的は同一である。すなわち、第２の黒色化層２０１を設けるギャップ部分を外部観察した際、黒またはグレー系統の色調を有するように色合いを調節する機能を有する。なお、ギャップ部分には活性層の材料がないため、この第２の黒色化層２０１の色調が、ほぼそのままギャップ部分の色調として外観される。したがって、第２の実施形態においては、第１の実施形態における光発電セル部分を黒色化することに加え、ギャップ部分をも黒色化できる。

この第２の黒色化層２０１における黒色化においても、その好ましい態様は、ギャップ部分を外部観察した際、その色度が、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系における色度座標で、｜ａ^＊｜＜３、｜ｂ^＊｜＜３、Ｌ^＊＜１０の範囲を満たすようにすることである。

なお、このとき光発電セル１００部分とギャップ１０６部分との色調が同等であることが好ましい。これらの色調が同等のものとなることで、光発電モジュールにおける光発電セル１００部分とギャップ１０６部分の境界が識別しづらくなり、一体化した領域と認識させることができる。これらの色調を同等のものとする場合、通常は、黒色化層１０４と第２の黒色化層２０１は、他の層の色調の影響を受けるか否かにより層単独では異なる色調のもので構成される。

また、第２の黒色化層２０１は、黒色化層１０４とは異なり導電性は求められない。したがって、第２の黒色化層２０１を形成する材料としては、黒色化層１０４で説明したのと同一の材料を使用することができるが、さらに、導電性を有さない顔料、樹脂等も使用でき、例えば、亜酸化銅、絶縁性カーボンブラック等を用いることもできる。図５に示したように、光発電セルの側面に接触する場合は、第２の黒色化層２０１は絶縁性であることが好ましい。

また、図５の光発電モジュール２０の変形例として、図６に示したように第２の黒色化層２０１を光発電セル１００の積層体とは離間して設けることが好ましい。この場合、平面視したとき、光発電セル１００と第２の黒色化層２０１とが接触しないように形成されることとなる。このように、第２の黒色化層２０１を光発電セル１００の積層側面と接触させないようにすることで、光発電モジュール２０の発電効率が低下することを抑制できる。

（実施例１）
厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に透明電極としてＩＴＯをスパッタ法により１５０ｎｍ成膜した。次に、ＩＴＯ電極上に、電子輸送層として酸化亜鉛微粒子溶液をスピンコーティング法で乾燥膜厚１０ｎｍとなるように塗布し、成膜した。次に、乾燥窒素を満たしたグローブ中で、ｐ型半導体としてＰＴＢ７（［ポリ｛４，８−ビス［（２−エチルヘキシル）オキシ］ベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン−２，６−ジイル−１ｔ−ａｌｔ−３−フルオロ−２−［（２−エチルヘキシル）カルボニル］チエノ［３，４−ｂ］チオフェン−４，６−ジイル｝］）、ｎ型半導体としてＰＣ７０ＰＭ（フェニル Ｃ７１ ブチル酸メチルエスター）を１：１．５の質量比率でジクロロベンゼン溶液に溶質量２０ｍｇ／ｃｃとして溶解した溶液を作製した。この溶液を、電子輸送層上にスピンコーティング法を用いて乾燥膜厚１２０ｎｍとなるように塗布し、活性層を形成した。次に、活性層上に、正孔輸送層として酸化モリブデンを抵抗加熱蒸着法で膜厚１０ｎｍとなるように蒸着した。その後、正孔輸送層上に、黒色化層としてＣｕＯを抵抗加熱蒸着法で膜厚５０ｎｍとなるように蒸着した。最後に、黒色化層上に、電極として銀を膜厚１２０ｎｍになるように抵抗加熱蒸着法で蒸着し、光発電セルを形成した。さらに、この光発電セルの複数個を直列に接続して光発電モジュールを製造した。

作製した光発電モジュールの特性を調べたところ、その変換効率はエアマス（ＡＭ）１．５、放射照度１００ｍＷ／ｃｍ^２、室温（２５℃）の条件で７．６％であった。また、光発電セル部分の色味は色度座標がＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系において、ａ^＊＝−２．８、ｂ^＊＝−２．５、Ｌ^＊＝８であり、色濁りのないきれいなグレー系の外観色であった。

（比較例１）
実施例１に対して黒色化層を形成していない光発電セル（従来公知の光発電セル）を作成した例である。

厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に透明電極としてＩＴＯをスパッタ法により１５０ｎｍ成膜した。次に、ＩＴＯ電極上に、電子輸送層として酸化亜鉛微粒子溶液をスピンコーティング法で乾燥膜厚１０ｎｍとなるように塗布し、成膜した。次に、乾燥窒素を満たしたグローブ中で、ｐ型半導体としてＰＴＢ７、ｎ型半導体としてＰＣ７０ＰＭを１：１．５の質量比率でジクロロベンゼン溶液に溶質量２０ｍｇ／ｃｃとして溶解した溶液を作製した。この溶液を、電子輸送層上にスピンコーティング法を用いて乾燥膜厚１２０ｎｍとなるように塗布し、活性層を形成した。次に、活性層上に、正孔輸送層として酸化モリブデンを抵抗加熱蒸着法で膜厚１０ｎｍとなるように蒸着した。最後に、正孔輸送層上に、電極として銀を膜厚１２０ｎｍになるように抵抗加熱蒸着法で蒸着し、光発電セルを形成した。さらに、この光発電セルの複数個を直列に接続して光発電モジュールを製造した。

実施例１と同様に、作製した光発電モジュールの特性を調べたところ、その変換効率はＡＭ１．５、放射照度１００ｍＷ／ｃｍ^２、室温（２５℃）の条件で７．８％であった。光発電セル部分の色味は色度座標がＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系においてａ^＊＝−１５．４、ｂ^＊＝１２．２、Ｌ^＊＝１２であり、緑に偏った色濁りのある外観色であった。

（実施例２）
この実施例は、補色による色補正を行った例である。

厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に透明電極としてＩＴＯをスパッタ法により１５０ｎｍ成膜した。次に、ＩＴＯ電極上に、電子輸送層として酸化亜鉛微粒子溶液をスピンコーティング法で乾燥膜厚１０ｎｍとなるように塗布し、成膜した。次に、乾燥窒素を満たしたグローブ中で、ｐ型半導体としてＰＴＢ７、ｎ型半導体としてＰＣ７０ＰＭを１：１．５の質量比率でジクロロベンゼン溶液に溶質量２０ｍｇ／ｃｃとして溶解した溶液を作製した。この溶液を、電子輸送層上にスピンコーティング法を用いて乾燥膜厚１２０ｎｍとなるように塗布し、活性層を形成した。次に、活性層上に、正孔輸送層として酸化モリブデンを抵抗加熱蒸着法で膜厚１０ｎｍとなるように蒸着した。その後、黒色化層として、黒色剤であるＣｕＯと、補色剤である金属銅と、を抵抗加熱蒸着法を用いた共蒸着法で膜厚５０ｎｍとなるように成膜した。最後に、黒色化層上に、電極として銀を膜厚１２０ｎｍになるように抵抗加熱蒸着法で蒸着し、光発電セルを形成した。さらに、この光発電セルの複数個を直列に接続して光発電モジュールを製造した。

実施例１と同様に、作製した光発電モジュールの特性を調べたところ、その変換効率はＡＭ１．５、放射照度１００ｍＷ／ｃｍ^２、室温（２５℃）の条件で７．７％であった。活性層の色味は緑系なので、黒色化層に用いる材料は、その補色として赤系の金属銅を選んだ。

光発電セル部分の色味は色度座標がＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系においてａ^＊＝−２．１、ｂ^＊＝２．２、Ｌ^＊＝９であり、色濁りのないきれいなグレー系の外観色であった。

（実施例３）
実施例３は、正孔輸送層と電極の間に黒色化層を設けた例である。

厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に透明電極としてＩＴＯをスパッタ法により１５０ｎｍ成膜し７分割した。次に、ＩＴＯ電極上に、電子輸送層として酸化亜鉛微粒子溶液をメニスカス塗布法で乾燥膜厚１０ｎｍとなるように塗布し、成膜した。次に、乾燥窒素を満たしたグローブ中で、ｐ型半導体としてＰＴＢ７、ｎ型半導体としてＰＣ７０ＰＭを１：１．５の質量比率でジクロロベンゼン溶液に溶質量２０ｍｇ／ｃｃとして溶解した溶液を作製した。この溶液を、電子輸送層上にメニスカス塗布法を用いて乾燥膜厚１２０ｎｍとなるように塗布し、活性層を形成した。次に、活性層上に、正孔輸送層として酸化モリブデンを抵抗加熱蒸着法で膜厚１０ｎｍとなるように蒸着した。その後、セル間のギャップ部はマスクして、黒色化層としてＣｕＯを抵抗加熱蒸着法で５０ｎｍ蒸着した。最後に、黒色化層上に、電極として銀を膜厚１２０ｎｍになるように抵抗加熱蒸着法で蒸着し、光発電セルを形成した。さらに、この光発電セルの複数個を直列に接続して光発電モジュールを製造した。

実施例１と同様に、作製した光発電モジュールの特性を調べたところ、その変換効率はＡＭ１．５、放射照度１００ｍＷ／ｃｍ^２、室温（２５℃）の条件で５．５％であった。 光発電セル部分の色味は色度座標がＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系においてａ^＊＝−２．９、ｂ^＊＝２．１、Ｌ^＊＝７であり、色濁りのないきれいなグレー系の外観色であった。

（実施例４）
実施例４は、正孔輸送層と電極の間に黒色化層を設けた例である。

厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に透明電極としてＩＴＯをスパッタ法により１５０ｎｍ成膜し７分割した。次に、ＩＴＯ電極上に、電子輸送層として酸化亜鉛微粒子溶液をメニスカス塗布法で乾燥膜厚１０ｎｍとなるように塗布し、成膜した。次に、乾燥窒素を満たしたグローブ中で、ｐ型半導体としてＰＴＢ７、ｎ型半導体としてＰＣ７０ＰＭを１：１．５の質量比率でジクロロベンゼン溶液に溶質量２０ｍｇ／ｃｃとして溶解した溶液を作製した。この溶液を、電子輸送層上にメニスカス塗布法を用いて乾燥膜厚１２０ｎｍとなるように塗布し、活性層を形成した。次に、活性層上に、正孔輸送層として酸化モリブデンを抵抗加熱蒸着法で膜厚１０ｎｍとなるように蒸着した。その後、セル間のギャップ部はマスクせずにして、黒色化層としてＣｕＯを抵抗加熱蒸着法で膜厚５０ｎｍとなるように蒸着した。最後に、黒色化層上に、電極として銀を所定の位置に膜厚１２０ｎｍになるように抵抗加熱蒸着法で蒸着し、光発電セルを形成した。さらに、この光発電セルの複数個を直列に接続して光発電モジュールを製造した。

実施例１と同様に、作製した光発電モジュールの特性を調べたところ、その変換効率はＡＭ１．５、放射照度１００ｍＷ／ｃｍ^２、室温（２５℃）の条件で５．４％であった。光発電セル部分の色味は色度座標がＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系においてａ^＊＝−１．９、ｂ^＊＝２．０、Ｌ^＊＝７．１であり、色濁りのないきれいなグレー系の外観色であった。またギャップ部の色味は色度座標がＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系においてａ^＊＝−１．９、ｂ^＊＝２．０、Ｌ^＊＝７．１であった。光発電セル部とギャップ部は実施例３と比較して、色味の差が小さく、全体的にセル間ギャップが目立たない均一な光発電モジュールを得ることができた。

（実施例５）
実施例５は、黒色化層にカーボンブラックを用いた例である。

厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に透明電極としてＩＴＯをスパッタ法により１５０ｎｍ成膜した。次に、ＩＴＯ電極上に、電子輸送層として酸化亜鉛微粒子溶液をスピンコーティング法で乾燥膜厚１０ｎｍとなるように塗布し、成膜した。次に、乾燥窒素を満たしたグローブ中で、ｐ型半導体としてＰＴＢ７、ｎ型半導体としてＰＣ７０ＰＭを１：１．５の質量比率でジクロロベンゼン溶液に溶質量２０ｍｇ／ｃｃとして溶解した溶液を作製した。この溶液を、電子輸送層上にスピンコーティング法を用いて乾燥膜厚１２０ｎｍとなるように塗布し、活性層を形成した。次に、活性層上に、正孔輸送層として酸化モリブデンを抵抗加熱蒸着法で膜厚１０ｎｍとなるように蒸着した。その後、黒色化層としてカーボンブラックを抵抗加熱蒸着法で膜厚５０ｎｍとなるように蒸着した。最後に、黒色化層上に、電極として銀を膜厚１２０ｎｍになるように抵抗加熱蒸着法で蒸着し、光発電セルを形成した。さらに、この光発電セルの複数個を直列に接続して光発電モジュールを製造した。

実施例１と同様に、作製した光発電モジュールの特性を調べたところ、その変換効率はＡＭ１．５、放射照度１００ｍＷ／ｃｍ^２、室温（２５℃）の条件で７．２％であった。光発電セル部分の色味は色度座標がＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系においてａ^＊＝−１．８、ｂ^＊＝２．１、Ｌ^＊＝５．５であり、色濁りのないきれいなグレー系の外観色であった。

（実施例６）
実施例６は、黒色化層に膜厚の厚いカーボンブラック膜を用いた例である。

厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に透明電極としてＩＴＯをスパッタ法により１５０ｎｍ成膜した。次に、ＩＴＯ電極上に、電子輸送層として酸化亜鉛微粒子溶液をスピンコーティング法で乾燥膜厚１０ｎｍとなるように塗布し、成膜した。次に、乾燥窒素を満たしたグローブ中で、ｐ型半導体としてＰＴＢ７、ｎ型半導体としてＰＣ７０ＰＭを１：１．５の質量比率でジクロロベンゼン溶液に溶質量２０ｍｇ／ｃｃとして溶解した溶液を作製した。この溶液を、電子輸送層上にスピンコーティング法を用いて乾燥膜厚１２０ｎｍとなるように塗布し、活性層を形成した。次に、活性層上に、正孔輸送層として酸化モリブデンを抵抗加熱蒸着法で膜厚１０ｎｍとなるように蒸着した。その後、黒色化層としてカーボンブラックを抵抗加熱蒸着法で膜厚２１０ｎｍとなるように蒸着した。最後に、黒色化層上に、電極として銀を膜厚１２０ｎｍになるように抵抗加熱蒸着法で蒸着し、光発電セルを形成した。さらに、この光発電セルの複数個を直列に接続して光発電モジュールを製造した。

光発電セル部分の色味は色度座標がＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系においてａ^＊＝−１．４、ｂ^＊＝１．６、Ｌ^＊＝４．５であり、色濁りのないきれいなグレー系の外観色であった。しかし、実施例１と同様に、作製した光発電モジュールの特性を調べたところ、その変換効率はＡＭ１．５、放射照度１００ｍＷ／ｃｍ^２、室温（２５℃）の条件で1．２％であった。この例では、黒色化層の膜厚が厚すぎるため直列抵抗が増加して、変換効率が低下したものと推察される。

本実施形態により、光発電モジュールの色調を黒またはグレー系統とすることで、高級感のあるデザイン性の良い、光発電モジュールを提供できる。本実施形態の光発電モジュールは、特に、活性層が有機物で構成される有機薄膜太陽電池モジュールにおいて好適である。これにより、光発電モジュールの応用製品が増え新たな市場が創造される。なお、上記実施例では光電変換層として有機材料を用いた例を説明しているが、ペロブスカイト化合物を用いた場合も同様の効果が得られることを確認した。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、上記実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…光発電モジュール、１００…光発電セル、１０１…透明基板、１０２…第１の電極層、１０３…光電変換層、１０３ａ…活性層、１０３ｂ…電子輸送層、１０３ｃ…ホール輸送層、１０４，１０９…黒色化層、１０５…第２の電極層、１０６…ギャップ、１０７…封止基板、１０８…取り出し電極、２０１…第２の黒色化層

Claims (5)

1. 第１の電極層と第２の電極層とからなる一対の電極、および前記一対の電極間に挟持され、活性層を有する光電変換層を備える光発電セルが、透明基板上に少なくとも１以上配置された光発電モジュールにおいて、
   前記第２の電極層と前記光電変換層との間に、前記光発電セル部分を黒色化する黒色化層を有することを特徴とする光発電モジュール。
2. 前記光発電セルが複数配置されており、さらに、前記光発電セル間のギャップに第２の黒色化層を有することを特徴とする請求項１記載の光発電モジュール。
3. 前記光発電モジュールが、有機薄膜太陽電池モジュールであることを特徴とする請求項１または２記載の光発電モジュール。
4. 前記光発電モジュールはぺロブスカイト系太陽電池モジュールであることを特徴とする請求項１または２記載の光発電モジュール。
5. 前記光発電モジュールの前記黒色化層が形成された部分の色度座標がＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系で、｜ａ^＊｜＜３、｜ｂ^＊｜＜３、Ｌ^＊＜１０の範囲であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の光発電モジュール。

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