JP2020508585A - 積層太陽電池モジュール及び該モジュールを製造する方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、電気的に直列に接続された複数の太陽電池を備える太陽電池モジュールを積層化する方法に関する。方法は、ロールツーロール蒸着に適する第１及び第２可撓性基板部を提供するステップと、前記第１基板部の上に複数の第１電極を及び前記第２基板部の上に複数の第２電極を提供するステップであって、前記複数の第１及び第２電極が、複数のギャップが形成されるように空間的に分離されたストライプとして提供される、ステップと、前記複数の第１電極又は前記複数の第２電極の上に連続又は不連続活性層を蒸着するステップであって、前記連続又は不連続活性層が有機活性層である、ステップと、活性層が前記複数の第１電極又は前記複数の第２電極の他方と物理的に接触されられるようにかつ活性層が前記複数の第１電極及び前記複数の第２電極と電気的に接触させられるように、第１及び第２基板部を一緒にロールツーロールプロセスにおいて熱及び圧力によって積層化するステップと、を含む。複数の第１電極は、前記複数の第２電極の間の前記複数のギャップの各々が、前記複数の第１電極のそれぞれ１つによって少なくとも１つの方向において完全に被覆されるように、前記複数の第２電極に対してオフセットして配置される。本発明は、太陽電池モジュールにも関する。

Description

本発明は、積層太陽電池モジュールを製造する方法及び積層太陽電池モジュールに関する。
地球温暖化を緩和するために、エネルギー発生を化石燃料の支配から気候への影響の小さい発生源へ変えなければならない。光エネルギーを電気エネルギーへ直接変換する太陽電池は、将来のエネルギーシステムにおいて主要な電気源となることが期待される。太陽電池は、一般に、溶融され純化されシリコン結晶に成長するシリコン酸化物から生産される。これは、非常にエネルギー消費の高い工程なので、よりエネルギー需要の小さい製造工程を含む多くの薄膜テクノロジーが開発されてきた。概略的に、薄膜太陽電池は、２つの電極の間に挟まれた光活性半導体を備える。有機太陽電池は、２つ又はそれ以上の有機半導体の微細混合物（fine mixture）から成る光活性層を持つ薄膜太陽電池の一例である。この種の太陽電池の大きな利点は、ロールツーロールプロセスで印刷できることであり、したがって、大面積の太陽電池又は太陽電池モジュールを生産できる。更に、材料使用量及びプロセスエネルギーが非常に小さく、真に気候への影響を小さくできる。これらの材料は、又、効率よく散乱光を電気に変換する。これによって、壁などの垂直面にも有機太陽電池を設置できる。
印刷時の活性層におけるピンホールの形成は、２つの電極の間の直接接触を引き起こして太陽電池を短絡させ性能を劣化させる可能性のある周知の問題である。半導体有機分子に基づく現在の印刷太陽電池及び太陽電池モジュールに伴う問題は、活性層を貫通するピンホールを生成する危険が比較的大きいことである。このようなピンホールは、通常、短絡を引き起こし印刷太陽電池又は太陽電池モジュールの部品が適切に作用しないので、太陽電池の効率を低下させる。この問題を解決するためには、現在の技術を改良する必要がある。
現在の最新技術を改良すること及び上述の問題の少なくともいくつかを緩和することが、本発明の目的である。これらの及びその他の目的は、太陽電池モジュールを製造する方法及び該積層太陽電池モジュールによって達成される。
本発明の第１形態によれば、直列に接続された複数の太陽電池を備える太陽電池モジュールを積層化する方法が提供される。方法は、
−ロールツーロール蒸着に適する第１及び第２可撓性基板部を提供するステップと、
−前記第１基板部の上に複数の第１電極を、かつ、前記第２基板部の上に複数の第２電極を、提供するステップであって、前記複数の第１及び第２電極が複数のギャップが形成されるように空間的に分離されたストライプとして与えられる、提供するステップと、
−前記複数の第１電極又は前記複数の第２電極の上に連続又は不連続の活性層を蒸着するステップであって、前記連続又は不連続の活性層が有機活性層である、蒸着するステップと、
−活性層を前記複数の第１電極又は前記複数の第２電極の他方と物理的に接触させるように、かつ活性層を前記複数の第１電極及び前記複数の第２電極と電気的に接触させるように、前記第１基板部及び前記第２基板部を一緒にロールツーロールプロセスで熱及び圧力によって積層化するステップと、
を含み、
前記複数の第１電極は、前記複数の第２電極の間の複数のギャップの各々が前記複数の第１電極のそれぞれ１つによって少なくとも１つの方向において完全に被覆されるように、前記複数の第２電極に対してオフセットして配置される。
複数のギャップが、典型的には、前記第１基板部の上において前記複数の第１電極の中の電極の間にあり、前記第２基板部の上において前記複数の第２電極の中の電極の間にある。したがって、前記複数の第１電極が、前記複数の第２電極の間の前記複数のギャップの各々が前記複数の第１電極のそれぞれ１つによって少なくとも１つの方向において完全に被覆されるように前記複数の第２電極に対してオフセットして配置されると言うとき、前記複数の第２電極の間の前記複数のギャップの各々が少なくとも第１及び第２基板部に対して直交する方向において完全に被覆されることが分かるはずである。
本発明の第２形態によれば、直列に接続された複数の太陽電池を備える太陽電池モジュールを積層化する方法が提供される。方法は、
−ロールツーロール蒸着に適する第１及び第２可撓性基板部を提供するステップと、
−前記第１基板部の上に複数の第１電極を、及び前記第２基板部の上に複数の第２電極を提供するステップであって、前記複数の第１及び第２電極が、複数のギャップが形成されるように空間的に分離されたストライプとして与えられる、提供するステップと、
−前記複数の第１電極の上に第１連続又は不連続活性層を、及び前記複数の第２電極の上に第２連続又は不連続活性層を蒸着するステップであって、前記第１連続又は不連続活性層及び前記第２連続又は不連続活性層の少なくとも一方が有機活性層である、蒸着するステップと、
−前記第１連続又は不連続活性層を第２連続又は不連続活性層と物理的に接触させるようにかつ前記第１連続又は不連続活性層及び前記第２連続又は不連続活性層を前記複数の第１電極及び前記複数の第２電極と電気的に接触させるように、前記第１基板部及び前記第２基板部を一緒にロールツーロールプロセスで熱及び圧力によって積層化するステップと、
を含み、
前記複数の第１電極は、前記複数の第２電極の間の複数のキャップの各々が前記複数の第１電極のそれぞれ１つによって少なくとも１つの方向において完全に被覆されるように、前記複数の第２電極に対してオフセットして配置される。
本発明の第１形態と同様に、複数のギャップは、典型的に、前記第１基板部の上において前記複数の第１電極の中の電極の間に、及び前記第２基板部の上において前記複数の第２電極の中の電極の間にある。したがって、前記複数の第１の電極が、前記複数の第２電極の間の前記複数のギャップの各々が前記複数の第１電極のそれぞれ１つによって少なくとも１つの方向において完全に被覆されるように前記複数の第２電極に対してオフセットして配置されると言うとき、前記複数の第２電極の間の前記複数のギャップの各々が少なくとも前記第１及び第２基板部に対して直交する方向において完全に被覆されることが分かるはずである。
本発明の第３形態によれば、直列に接続された複数の太陽電池を備える太陽電池モジュールを積層化する方法が、提供される。方法は、
−ロールツーロール蒸着に適する第１及び第２可撓性基板部を提供するステップと、
−前記第１基板部の上に複数の第１電極を、及び前記第２基板部の上に複数の第２電極を提供するステップであって、前記複数の第１及び第２電極が、複数のギャップが形成されるように空間的に分離されたストライプとして与えられる、提供するステップと、
−前記複数の第１電極の上に第１連続又は不連続活性層を、及び任意に前記複数の第２電極の上に第２連続又は不連続活性層を蒸着するステップであって、前記第１連続又は不連続活性層が有機活性層である、蒸着するステップと、
−前記第１連続又は不連続活性層を前記複数の第１電極及び前記複数の第２電極と電気的に接触させるように、前記第１基板部及び前記第２基板部を一緒に熱及び圧力によって積層化するステップと、
を含み、
前記複数の第１電極は、前記複数の第２電極の間の複数のキャップの各々が前記複数の第１電極のそれぞれ１つによって完全に被覆されるように前記複数の第２電極に対してオフセットして配置される。
本発明の第１及び第２形態と同様に、複数のギャップは、典型的に、前記第１基板部の上において前記複数の第１電極の中の電極の間に、及び前記第２基板部の上において前記複数の第２電極の中の電極の間にある。
本発明のこれらの第１、第２及び第３形態の効果及び特徴は、概ね類似する。以下に述べるほとんどの実施形態は、本発明のこれら３つの形態の全てと両立できる。
蒸着後に活性層を複数の第１又は第２電極と物理的に接触させることによって、活性層のピンホールが原因で生じる短絡の危険を減少する。通常、複数の第２電極は、活性層の上に湿性沈着でき、これは、電極材料で活性層のピンホールを充填する可能性がある。これは、短絡を生じる可能性のある複数の第１電極の１つと複数の第２電極の１つとの間の直接接触の危険を増す。活性層の上に電極を湿性沈着する代わりに乾燥後に活性層と複数の電極を一緒にすることによって、電極材料がピンホールを充填することを妨げるので、短絡の危険が減少する。更に、蒸着後に第１及び第２活性層を相互に物理的に接触させるとき、蒸着時に形成されたピンポールは、それぞれ第１又は第２活性層を貫通する可能性があるが、２つの活性層の結合厚み全体には延びない。これも、太陽電池モジュールにおける短絡の危険を減少する。したがって、より効率のより太陽電池モジュールが得られる。更に、分路を取り除くための後処理ステップを省略できる。又は少なくとも先行技術に比べてこれを減少できる。
更に、短絡の危険が減少することによって、本発明に従った太陽電池モジュールは、低光量条件に特に適する。なぜなら分流を避けることが低光量の場合により重要だからである。例えば、太陽電池モジュールは、屋内エネルギーハーベスト用に使用できる。したがって、少なくとも本発明の別の実施例に従えば、本発明の第１から第３形態までの任意の１つに従って積層化された太陽エネルギーモジュールは、屋内エネルギーハーベストのために屋内などの低光量条件に使用できる。
太陽電池モジュールにおいて、複数の第２電極に対してオフセットに複数の第１電極を配列することは、複数の第１電極が複数の第２電極と整列する場合に比べてより大きい範囲で基板面積が太陽電池の活性面積によって被覆される太陽電池モジュールを可能にする。なぜなら、２つの隣り合う電極間の距離を小さくできるからである。活性面積は、太陽電池モジュールにおいて直列に接続される太陽電池の各々の活性面積を結合したものである。この配列は、太陽電池モジュールの生産も容易にできる。
太陽電池モジュールの方向及び長さ方向（extension）について、座標系を使用して下で論じる。ｙ方向は、第１及び第２基板部に対して直交する又はこれに直角を成す。ｚ方向は、電極の最大長さ方向に対して平行である。ｘ方向は、電極の長さ方向に直交する又はこれに直角を成し、電極の長さ方向は、基板部の最大長さ方向に対して平行とすることができるが、基板部の最大長さ方向を横切る方向にすることもできる。基板部の最長方向は、ロールツーロール蒸着のコーティング方向に対して平行とすることができる。基板部の最長方向は、ロールツーロール蒸着時の基板の移動方向に対して平行とすることができる。
「Ａは少なくとも一方向においてＢを被覆する」と言う表現は、１つの方向に対して平行であるか、又は一つの方向を向く、任意の仮想線が、Ｂを通過する前にＡを通過することを意味することが分かるはずである。例えば、基板に対して直角を成す線、即ちｘ方向を向く線は、複数の第２電極の中の２つの間のギャップを通過する前に複数の第１電極の中の１つを通過する。完全に被覆するとは、全てのｘ値に関して完全に被覆されることを意味する。例えば、基板の１つにギャップがある場合、ｘの全値についてこれに対向する基板に電極がある。言い換えると、太陽電池モジュールのｘ-ｙ平面を示す断面において、電極のｘ方向における２つの端点の間の距離は、ギャップのｘ方向における２つの端点の間の距離より広い。ここで述べることは、太陽電池の１つにおいて使用される電極エリアについて真であり、電極の縁（ｚ方向）においては、これは満たされない可能性がある。
更に、複数の第１電極と複数の第２電極は、介在的に配列され、複数の第１電極の全て、又は１つを除く全て、又は２つを除く全てが、複数の第２電極の間の複数のギャップのそれぞれ１つを完全に被覆し、かつ、複数の第２電極の全て、又は１つを除く全て、又は２つを除く全てが、複数の第１電極の間の複数のギャップのそれぞれ１つを完全に被覆する。
複数の第１電極は、第１組の複数のギャップが前記第１基板部の上において前記複数の第１電極の中の電極の間に形成されるように、空間的に分離されたストライプとして第１基板部の上に与えられることが分かるはずである。同様に、複数の第２電極は、第２組の複数のギャップが前記第２基板部の上において前記複数の第２電極の中の電極の間に形成されるように、空間的に分離されたストライプとして前記第２基板部の上に与えられる。
本発明の少なくとも１つの実施例によれば、ｘ方向におけるギャップの中心は、ｘ方向の被覆電極の中心部分と整列するか、又はｘ方向における電極の中心は、対向する基板部の上の電極の間のｘ方向におけるギャップの中心と整列する。
本発明の少なくとも１つの実施例によれば、複数の第１及び第２電極は、電極間の電気的接続が、連続又は不連続活性層を介して、又は、第１及び第２の連続又は不連続活性層を介して得られるように配列される。
本発明の少なくとも１つの実施例によれば、複数の第１電極は３〜５０の電極又は５〜４０の電極又は５〜３０の電極を含む。少なくとも１つの実施例によれば、複数の第２電極は、２〜５０の電極又は５〜４０の電極又は１０〜３０の電極を含む。複数の第１及び第２電極は、同じ数または異なる数の電極を含むことができる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、複数の第１及び第２電極の各々のｘ方向における幅は、１〜２０ｍｍ又は少なくとも２〜１５ｍｍ又は２〜１０ｍｍとすることができる。幅は、全ての電極について同じであるか、又は全ての電極に同じでなくても良い。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、複数の第１及び第２電極の各々のｚ方向における長さは、少なくとも１０ｍｍ又は少なくとも２０ｍｍ又は少なくとも５０ｍｍ又は少なくとも１００ｍｍ又は少なくとも３００ｍｍ又は少なくとも５００ｍｍ又は少なくとも１０００ｍｍとすることができる。電極の長さは、第１又は第１基板部の長さによって決定される。第１及び第２基板部は、例えば、０.５ｍ又は１ｍ又は５ｍ又は１０ｍの長さとすることができるが、本発明のいくつかの実施形態によれば、第１及び／又は第２基板部は、数１００メートルの長さまでとすることもできる。基板部は、例えば、ロールで提供でき、このロールは、１つ又は複数の基板部を含むことができる。それに加えて又はその代りに、複数の第１及び第２電極の各々のｚ方向の長さは、同じ方向において基板部の長さの少なくとも７０％又は少なくとも８０％又は少なくとも９０％とすることができる。電極の長さは、基板部の長さと同じとすることができる。それに加えて又はその代わりに、電極の長さは、複数の第１及び第２電極の各々の幅の２倍又は３倍又は５倍の長さとすることができる。例えば、電極の１つのｘ方向における幅が２０ｍｍのとき、その電極のｚ方向における長さは、少なくとも４０ｍｍ又は少なくとも６０ｍｍ又は少なくとも１００ｍｍとすることができる。例えば、複数の第１又は第２電極の各々のｘ方向における幅が９ｍｍである場合、複数の第１又は第２電極の各々のｚ方向における長さは少なくとも３００ｍｍとすることができる。
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、複数の第１及び第２電極は、導電性有機化合物、金属、金属酸化物又はその組合せとすることができる電極材料を含む。導電性有機化合物は、例えば、導電性有機小分子又は導電性重合体とすることができる。導電性重合体は、例えば、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ン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）又はその変種、例えばＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ ＰＨ１０００とすることができる。金属は、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）の中から選ぶことができるが、これらに限定されない。金属酸化物は、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）及びアルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）とすることが分かる。本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、電極は、１つ又は複数の層を含むことができる。例えば、電極は、ＩＴＯの第１層、金属の第２層及びＩＴＯの第３層を備えるＩＴＯ／金属／ＩＴＯ（ＩＭＩ）電極とすることができる。電極は、例えば，ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯとすることができる。
複数の第１及び第２電極は、基板部の上において任意の方向に延びることができ、かつ線形又は非線形例えば湾曲の任意の長さ方向を持つことができることが分かるはずである。又は平衡でも非平衡でも良い。更に、その全長に実質的に同じ幅を持つか、又は全長に変化する幅を持つことができる。複数の第１及び第２電極の全てが同じ幅を持つか、異なる電極が異なる幅を持つことができる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、複数の第１及び第２電極は、多様な蒸着法によって提供することができる。例えば、熱蒸発、スパッタリング、吹付けコーティング、印刷又はコーティング例えばスロットダイコーティングによって提供することができる。本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、複数の第１電極及び複数の第２電極は、同じ蒸着法によって提供することができる。本発明の少なくとも１つの別の実施形態によれば、複数の第１及び第２電極は、異なる技法によって提供することができる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、複数の第１及び第２電極は、加法又は減法によって、例えば、蒸発、吹付けコーティング又は印刷によって提供することができる。加法を使用する場合、電極は、それぞれ第１及び第２基板部の上にストライプとして直接与えられる。減法は、電極材料が第１及び／又は第２基板部の実質的に全表面積全体に与えられる第１ステップと、複数の第１及び第２電極がそれぞれ例えばレーザーアブレーションによって形成されるように電極材料を取り除く第２ステップと、を含む。このような減法を使用することによって、複数の第１及び／又は第２電極の各々の間に形成されるギャップの面積を減少できる。即ち、複数の第１及び／又は第２電極の各々の間の距離を減少できる。ギャップの面積を減少することによって、太陽電池光活性面積を大きくでき、したがって太陽電池モジュールの容量を増大できる。又は、減法の第２ステップ、例えばレーザーアブレーションを、積層ステップ後に実施できる。したがって、第２ステップ例えばレーザーアブレーションは、ＰＥＴ基板により実施できる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、ギャップのｘ方向の幅は、０.０１〜１０ｍｍの範囲又は好ましくは０.０２〜５ｍｍの範囲又は更に好ましくは０.０５〜３ｍｍの範囲とすることができる。ギャップのｘ方向の幅は、複数の第１及び第２電極が与えられる方法に応じて変動し得る。電極が加法で与えられる場合、ｘ方向のギャップの幅は０.５〜３ｍｍの範囲例えば１ｍｍとすることができる。電極が例えばレーザーアブレーションを使用して減法で与えられる場合、電極は０.０１〜０.２ｍｍの範囲例えば０.０５ｍｍとすることができる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、方法は、更に、第１及び第２の接触電極を提供するステップを含む。第１及び第２接触電極は、第１及び／又は第２基板部上に提供することができる。第１及び第２接触電極は、同じ基板部の上に提供するか、又は異なる基板部の上に提供することができる。接触電極は、１つ又は数個の層を含むことができ、層は、ｚ方向に同じ又は異なる長さ方向を持つことができ、ｘ方向に同じ又は異なる幅を持つことができる。更に、層は、同じ又は異なる材料を含むことができる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１及び第２接触電極は、例えば蒸発、吹付けコーティング又は印刷によって与えられた電極材料の第１層とこれに接続されたバスバーとを備えることができる。バスバーは、例えば、グラファイト又は銀から作ることができ、スクリーン印刷できる。任意に、バスバーの代わりに又はそれに加えて、接触電極は、更なる印刷層または積層を含むことができる。接触電極は、２つの部分に分割でき、第１部分は、太陽電気モジュールに含まれる１つの太陽電池の電極の１つとして使用でき、他方の部分は、太陽電池モジュールが使用されるとき太陽電池モジュールを電気収集のためのユニットに接続するために使用される。太陽電池モジュールを接続するために使用される接触電極の部分は、通常、活性層によって被覆されない。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、接触電極は、導電性有機化合物、導電性炭素化合物、金属、金属酸化物又はその組合せを含むことができる電極材料を含む。導電性有機化合物は、例えば導電性有機小分子又は導電性重合体とすることができる。導電性重合体は、例えば、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ン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）又はその変種、例えばＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ ＰＨ１０００とすることができる。導電性炭素化合物は、カーボンペーストとして又はグラファイト又はグラフェンとして提供できる。金属は、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）の中から選ぶことができるが、これらに限定されない。金属酸化物は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）及びアルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）から選ぶことができるが、これらに限定されない。本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、金属は、インクとして与えられ、金属はナノ粒子として例えばナノ球体又はナノロッドとして与えられる。本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、電極は、１つ又は複数の層を含むことができる。例えば、電極は、ＩＴＯの第１層、金属の第２層及びＩＴＯの第３層を備えるＩＴＯ／金属／ＩＴＯ（ＩＭＩ）電極とすることができる。電極は、例えば、ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯとすることができる。電極材料は、複数の第１又は第２電極について同じ電極材料とするか、又は異なる電極材料とすることができる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、連続又は不連続活性層又は第１及び第２連続又は不連続活性層は、２５０〜１０５０ｎｍの範囲内例えば３５０〜９５０ｎｍの範囲の波長を吸収する化合物を含むことができる。例えば、可視スペクトルの光即ち４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の波長を吸収できる。更に、前記化合物は、前記の光の吸収による充電を提供することができるか、又は光の吸収による光起電力を提供することができる。したがって、連続又は不連続活性層は、光起電層と呼ぶことができる。少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、連続又は不連続活性層は、少なくとも０.００１電子孔対／吸収フォトン又は少なくとも０.１電子孔対／吸収フォトン又はより好ましくは少なくとも０.７電子孔対／吸収フォトンの効率を持つ。
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、連続活性層は、太陽電池モジュールの光活性面積即ち光が吸収される面積を増大するように、電極間の複数のギャップ及び複数の第１又は第２電極の両方をｘ方向及びｚ方向の両方において被覆する活性層とすることができる。更に、第１連続活性層は、複数の第１電極及び電極間の複数のギャップの両方を被覆できる。同様に、第２連続活性層は、複数の第２電極及び電極間の複数のギャップの両方を被覆できる。言い換えると、連続活性層又は第１及び第２連続活性層は、複数の第１及び第２電極及び複数の第１及び第２電極の各々の間のギャップに被せて全体的に提供することができる。少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、連続活性層又は第１及び／又は第２連続活性層は、有機活性層とすることができ、供与体（donor material）及び／又は受容体（acceptor material）を含むことができる。
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、不連続活性層は、複数の層区分を含むことができ、各層区分は、少なくともｘ方向において１つの電極又は電極の一部分のみを被覆する活性層である。ｚ方向において、各層区分は、電極全体又は電極の前記部分を被覆することが好ましい。言い換えると、層区分は、ｘ方向において層区分のギャップによって分離される。したがって、第１活性層は、前記複数の第１電極の中の電極又は複数の第１電極の各電極の少なくとも一部分を被覆する第１不連続活性層とすることができ、第１不連続活性層は、第１層区分ギャップによって分離された第１層区分を含む。少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、複数の第１電極の中の電極の間の複数のギャップは、第１不連続活性層で被覆されない。同様に、第２活性層は、前記複数の第２電極の中の電極又は複数の第２電極の各電極の少なくとも一部分を被覆する第２不連続活性層とすることができ、第２不連続活性層は、第２層区分ギャップによって分離された第２層区分を含む。少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、複数の第２電極の中の電極間の複数のギャップは、第２不連続活性層によって被覆されない。
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、層区分ギャップは、０.０１ｍｍ〜１ｍｍの間、例えば０.０５〜０.４ｍｍの間、例えば０.１ｍｍ〜０.３ｍｍの間である。
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１不連続活性層及び第２不連続活性層は、積層のステップにおいて物理的に接触させられる。このような実施形態の場合、第１不連続活性層及び第２不連続活性層は、一緒に連続活性層を形成する。
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、不連続活性層又は第１及び／又は第２不連続活性層は、有機活性層とすることができ、供与体及び／又は受容体を含むことができる。
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、連続又は不連続活性層のための供与体は、半導体重合体又は半導体有機小分子とすることができる。半導体重合体は、例えば、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリカルバゾル、ポリビニルカルバゾル、ポリフェニレン、ポリフェニルビニルレン、ポリシラン、ポリチエニレンビニレン、ポリイソチアナフテン、ポリシクロペンタジチオフェン、ポリシラシクロペンタジチオフェン、ポリシクロペンタジチアゾール、ポリチアゾロチアゾール、ポリチアゾール、ポリベンゾチアジアゾール、ポリ（チオフェン酸化物）、ポリ（シクロペンタジチオフェン酸化物）、ポリチアジアゾロキノキサリン、ポリベンゾイソチアゾル、ポリベンゾチアゾル、ポリチエノチオフェン、ポリ（チエノチオフェン酸化物）、ポリジチエノチオフェン、ポリ（ジチエノチオフェン酸化物）、ポリテトラヒドロイソインドール、及びその共重合体を含めて（但しこれらに限定されない）任意の半導体重合体及びその派生物とすることができる。半導体重合体は、イソインジゴ系重合体とすることもできる。より詳しくは、半導体重合体は、例えば、Ｐ３ＨＴ、ＰＴＢ７、ＴＱ１、Ｐ３ＴＩ、ＰＣＤＴＢＴ又はＰｆｆＢＴ４Ｔ-２ＯＤとすることができる。半導体小分子は、例えば、少なくとも１つのベンゾジチオフェン群例えばＤＲＴＢ-Ｔ又はＢＤＴ３ＴＲを含む分子とすることができる。受容体は、例えば半導体重合体又は半導体小分子とすることができる。半導体重合体は、例えばＮ２２００又はＰＮＤＩ-Ｔ１０とすることができる。半導体有機小分子は、例えばフラーレン、フラーレン派生物又は（５Ｚ,５’Ｚ）-５,５’｛（９,９-ジオクチル-９Ｈ-フルオレン-２,７-ジイル）ｂｉｓ［２,１,３-ベンゾチアジアゾル-７,４-ジイル（Ｚ）メチリリデン］｝ｂｉｓ（３-エチル-２-チオキソ-１,３-チアゾリジン-４-ｏｎｅ）（ＦＢＲ）又は３,９-ｂｉｓ（２-メチレン-（３-（１,１-ジシアノメチレン）-インダノン））-５,５,１１,１１-テトラキス（４-ヘキシルフェニル）-ジチシアノ［２,３-ｄ：２’,３’-ｄ’］-ｓ-インダセノ［１,２-ｂ：５,６-ｂ’］ジチオフェン）（ＩＴＩＣ）などの他の半導体小分子とすることができる。フラーレン派生物は、フェニル-Ｃ61-酪酸メチルエステル（ＰＣ61ＢＭ）、フェニル-Ｃ71-酪酸メチルエステル（ＰＣ71ＢＭ）、インデン-Ｃ60-ビス付加体（ＩＣＢＡ）、Ｏ-ＩＤＴＢＲ又はＩＣ-Ｃ６１ＤＴ-ＩＣとすることができる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、連続又は不連続活性層は、高バンドギャップを持つ重合体を０.１〜９０重量％、例えば３０〜５０重量％を含むことができる。高バンドギャップを持つ重合体は、吸収開始は、＜２５０ｎｍ、又は＜３５０ｎｍ、又は＜４５０ｎｍ、又は、光吸収開始で表せば、＞５ｅＶ、又は＞４ｅＶ、又は＞３ｅＶに対応する。これによって、連続又は不連続活性層の安定性及び／又は接着特性が改良される。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、供与体及び受容体の混合物は、バルクヘテロ接合として提供することができる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、有機活性層は、１つ又は複数の有機化合物を含むことができる。例えば、活性層は、１つ、２つ、３つ又はそれ以上の有機化合物を含むことができる。したがって、有機活性層は、１つの供与体及び１つの受容体を含むか、又は有機活性層は、２つの供与体及び１つの受容体又はその逆を含むことができる。それに加えて又はその代わりに、活性層は、コンタミネーション又は微量物質を無視すれば、１つの受容体又は１つの供与体によって構成できる。それに加えて又はその代わりに、９８重量％までの有機活性層は、コンタミネーション又は微量物を含めて１つ又はいくつかの有機化合物から構成される。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、連続又は不連続活性層は、層全体を通じて同じ組成及び／又は層全体を通じて同じ厚みを含むことができる。同じ組成及び／又は同じ厚みとは、組成及び／又は厚みが印刷プロセスにおいて自然の変動が原因で層全体を通じて変動する可能性があることを意味することが分かるはずである。
本発明の少なくとも１つの別の例示的な実施形態によれば、連続又は不連続活性層の組成及び／又は厚みは、太陽電池モジュールのｘ-ｚ平面を横切って変動する可能性がある。したがって、アノード部分を被覆する活性層の組成は、カソード部分を被覆する活性層の組成と異なることができる。例えば、アノード部分は、供与体及び受容体を含む混合物例えばバルクヘテロ接合によって被覆でき、カソード部分は受容体だけで又は供与体だけで被覆できる。又は、アノード部分は、第１供与体及び第１受容体の第１混合物例えばバルクヘテロ接合によって被覆でき、カソード部分は、第２供与体及び第２受容体の第２混合物例えばバルクヘテロ接合によって被覆できる。少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、カソード部分は、供与体及び受容体を含む混合物例えばバルクヘテロ接合によって被覆でき、アノード部分は受容体のみで又は供与体のみで被覆できる。少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、それぞれの電極に含まれる改質層（電子輸送層又は正孔輸送又は正孔阻止層が考えられる）は、各電極のカソード部分を形成できる。このような実施形態の場合、改質層は、カソード部分を被覆する供与体及び受容体の混合物と電極の残り部分との間に配列できる。更に、アノード部分を被覆する受容体又は供与体は、ｘ-ｚ平面において改質層に対して平行に又はこれに隣接して配列できる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、活性層の様々な組成は、蒸着後に複数の第１及び／又は第２電極を被覆する連続活性層を形成するストライプとして蒸着できる。更に、活性層の様々な組成は、蒸着後に複数の第１及び／又は第２電極の中の電極を被覆する不連続活性層を形成するストライプとして蒸着できる。
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、ストライプは、蒸着後に連続又は不連続活性層を形成できる。言い換えると、連続又は不連続活性層は、活性層の蒸着ステップ時に又はその前に活性層と呼ぶことができる。更に、連続活性層を形成する際、活性層の蒸着時に又はその後に連続性を得ることができる。本発明の少なくとも１つの実施形態に例によれば、活性層の様々な組成は、積層のステップ後に一緒に複数の第１及び／又は第２電極を被覆する連続又は不連続活性層を形成するストライプとして蒸着できる。本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、例えば供与体及び受容体の混合物を持つ第１タイプのストライプは、複数の第１電極及び／又は複数の第２電極のカソード部分の上に蒸着される。カソード部分が改質層（電子輸送層又は正孔輸送層又は正孔阻止層とすることができる）で被覆される実施形態において、第１タイプのストライプは、改質層上に蒸着される。更に、例えば受容体又は供与体を持つ第２タイプのストライプは、前記複数の第１電極及び／又は前記複数の第２電極のアノード部分の上に蒸着される。このように、活性層の第１及び第２タイプのストライプの蒸着は、前記複数の第１電極及び／又は前記複数の第２電極の中の電極のカソード部品及びアノード部品の上に実施できる。したがって、第１及び第２タイプの活性層のストライプは、複数の第１及び／又は第２電極を被覆する連続又は不連続活性層を形成する。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、前記第１又は前記第２連続又は不連続活性層は、１つの半導体有機化合物及び無機化合物を含む混成活性層とすることができる。無機化合物は、例えば灰チタン石とすることができる。それに加えて又はその代わりに、無機化合物は、例えばＰｂＳ、ＣｄＳｅ又は例えば酸化亜鉛又は酸化チタンなどの金属酸化物のナノ粒子、ナノロッド又は量子ドットとすることができる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１及び第２連続又は不連続活性層の両方は、有機活性層とすることができる。この実施形態において、第１及び第２連続又は不連続活性層は、同じとするか又は相互に異なることができる。例えば、第１連続又は不連続活性層は、供与体及び受容体の両方を含むことができ、第２活性層は受容体のみを含むことができる。更に、第１活性層は、第２活性層と比べて同じ又は異なる供与体及び／又は受容体を含むことができる。それに加えて又はその代わりに、供与体と受容体の比率は、第１と第２活性層において同じであるか又は異なることができる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、連続又は不連続活性層又は第１及び第２連続又は不連続活性層の蒸着は、多様な蒸着法によって実施できる。例えば、蒸発、吹付けコーティング、印刷またはコーティングによって蒸着できる。印刷は、例えば、スクリーン印刷、グラビア印刷又はフレキソ印刷とすることができる。コーティングは、例えば、スロットダイコーティング又はドクターブレードコーティングとすることができる。第１及び第２連続又は不連続活性層は、同じ技法によって又は異なる技法を使用して蒸着できる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、活性層は、溶剤又は溶剤の混合物から蒸着できる。溶剤は、キシレン、オルトキシレン、トルエン、テトラリン、クロロフォルム、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、オルトジクロロベンゼン、アニスアルデヒド異性体から選ぶことができるが、これに限定されない。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１及び第２基板部は、複数の第１及び第２電極を提供するステップ及び連続又は不連続活性層又は第１及び第２連続又は不連続活性層を蒸着するステップを通じて１つの基板材として提供することができる。この方法は、更に、第１及び反対側の第２基板部が形成されるように前記１つの基板材を折り曲げるステップ又は積層ステップの前に前記１つの基板材を第１及び第２基板部に切断するステップを含むことができる。本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１及び第２基板部は、方法の全てのステップを通じて分離できる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、積層のステップは、１つ又は数個の積層ロールを用いるロールツーロールプロセスで実施される。積層ローラーは、熱と圧力の両方を加えることができる。積層は、第１及び第２基板部がニップを通過するとき熱及び圧力が加えられるように、例えば、２つの加熱積層ローラーの間のニップによって実施できる。少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、積層は、数個のニップを介して実施でき、各ニップは、加熱積層ローラーの間にある。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、方法は、更に、
−前記複数の第１電極の各々及び／又は前記複数の第２電極の各々に前記複数の第１電極及び／又は前記複数の第２電極の各々を部分的に被覆する改質層を提供することによって、前記複数の第１電極の各々及び前記複数の第２電極の各々にアノード部分及びカソード部分を提供するステップ、
を含む。改質層は、活性層の蒸着前に蒸着される。これによって、全ての個別の太陽電池がＷ型直列接続で直列に接続される太陽電池モジュールが与えられる。積層前に第１及び第２基板部を整列するとき、２つの対向するアノード部分が相互に被覆しないことが好ましい。即ち、２つのアノード部分が相互に対面しないことが好ましい。言い換えると、複数の第１電極の１つのアノード部分は、ｘ方向において複数の第２電極の１つのカソード部分によって被覆される。又はその逆である。言い換えると、複数の第１電極の１つのアノード部分は、複数の第２電極の１つのカソード部分に対面する。言い換えると、複数の第１電極の１つのアノード部分は、ｘ-ｚ方向に延びる平面において、複数の第２電極の１つのカソード部分によって被覆される。又はその逆である。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、改質層は、電子輸送層又は正孔輸送層が考えられる。例えば、電極材料が導電性重合体例えばＰＥＤＯＴ：ＰＳＳである場合、複数の第１及び第２電極の各々は、複数の第１及び第２電極の各々を部分的に被覆する電子輸送層を蒸着することによって、アノード部分及びカソード部分によって提供することができる。電子輸送層は、カソード部分である複数の第１及び／又は第２電極の各々の部分を被覆して、電極に正孔阻止特性を提供する。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、電子輸送層は、金属酸化物、窒素含有化合物、リン含有化合物、硫黄含有化合物及びこれらの組合せを含むことができる。金属化合物は、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ）又は酸化クロム（ＣｒＯ）とすることができる。窒素含有化合物は、例えば、アミン又はイミン含有化合物例えばポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、エトキシ化ポリエチレンイミン（ＰＥＩＥ）又はヒスチジンとすることができる。電子輸送層は、例えば、ＰＥＩ及び金属酸化物の混合物を含むことができる。それに加えて又はその代わりに、電子輸送層は、２つ又はそれ以上の副層を含むことができる。例えば、電子輸送層は、アミン又はイミン含有化合物を含む第１副層及び金属酸化物を含む第２副層を含むことができる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、正孔輸送層は、導電性重合体、金属酸化物又はこれらの組合せを含むことができる。導電性重合体は、例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳとすることができる。金属酸化物は、例えば、酸化タングステン（ＷＯ3）、酸化モリブデン（ＭＯx）又は酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）とすることができる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、複数の第１及び第２電極の各々は、複数の第１及び第２電極の各々を部分的に被覆する正孔輸送層を蒸着することによってアノード部分によって、及び複数の第１及び第２電極の各々を部分的に被覆する電子輸送層を蒸着することによってカソード部分によって、与えられる。例えば、電極材料が金属、又は金属酸化物又はその組合せである場合、複数の第１及び第２電極の各々は、複数の第１及び第２電極の各々の１つの部分の上に正孔輸送層を及び複数の第１及び第２電極の各々の別の部分の上に電子輸送層を蒸着することによってアノード部分及びカソード部分によって与えられる。電子輸送層及び正孔輸送層は、同時に又は順次蒸着できる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、熱及び圧力による積層のステップは、５０〜３００℃の範囲内又は好ましくは５０〜２００℃の範囲内又はより好ましくは１００〜１４０℃の範囲内の温度で実施される。それに加えて又はその代わりに、熱及び圧力による積層のステップは、少なくとも５０℃又は少なくとも１００℃又は少なくとも１３０℃又は少なくとも１５０℃又は少なくとも２００℃の温度で実施される。それに加えて又はその代わりに、熱及び圧力による積層のステップは、３００℃未満又は２５０℃未満又は２００℃未満又は１５０℃未満の温度で実施される。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、熱及び圧力による積層のステップは、１〜５０バールの範囲内又はより好ましくは３〜１０バールの範囲内の圧力で実施される。それに加えて又はその代わりに、圧力は、１バール超え又は２バール超え又は３バール超え又は５バール超えである。それに加えて又はその代わりに、圧力は、５０バール未満又は３０バール未満又は２０バール未満又は１５バール未満又は１０バール未満である。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、活性層又は第１及び第２活性層を蒸着するステップは、ロールツーロールコーティングによって実施される。ロールツーロールコーティングは、多様な技法で例えばスロットダイコーティング、ドクターブレードコーティング、グラビアコーティング、逆グラビアコーティング又は回転スクリーン印刷（但しこれらに限定されない）で実施できる。
本発明の第４形態によれば、電気的に直列接続された太陽電池を備える太陽電池モジュールが提供される。太陽電池モジュールは、
−相互に空間的に分離された複数の第１電極を備える第１可撓性基板部であって、前記分離が前記第１電極の間に複数のギャップを形成し、前記第１可撓性基板部がロールツーロール蒸着に適する、第１可撓性基板部と、
−相互に空間的に分離された複数の第２電極を備える第２可撓性基板部であって、前記分離が前記第２電極の間に複数のギャップを形成し、前記第２可撓性基板部がロールツーロール蒸着に適する、第２可撓性基板部と、
−前記複数の第１電極を被覆する第１連続又は不連続活性層であって、前記第１活性層が前記複数の第１電極及び前記複数の第２電極と電気接触している、第１活性層と、
−前記複数の第２電極を被覆する第２連続又不連続活性層であって、前記第２活性層が前記複数の第１電極及び前記複数の第２電極と電気接触している、第２活性層と、
を備え、
前記第１連続又は不連続活性層及び前記第２連続又は不連続活性層の少なくとも一方が有機活性層であり、
前記第１連続又は不連続活性層及び前記第２連続又は不連続活性層が加熱積層されて物理的接触し、
前記複数の第１電極が、前記複数の第２電極の間の前記複数のギャップの各々が、前記複数の第１電極のそれぞれ１つによって完全に被覆されるように、前記複数の第２電極に対してオフセットして配置される。
本発明の第４形態の効果及び特徴は、本発明の第１、第２及び第３形態に関連して上で説明した効果及び特徴とほぼ類似する。本発明の第１、第２及び第３形態に関連して記載した実施形態は、本発明の第４形態とほとんど両立する。更に、第４形態に関連して下で述べる実施形態は、第１、第２又は第３形態とほぼ両立する。
「加熱積層」は、太陽電池モジュールの製造時に第１及び第２活性層が相互に物理的に接触させられて、熱及び圧力を使用する積層によって相互に付着されることを意味することが分かるはずである。したがって、積層は、高温で実施される。
加熱積層以外の他のプロセス例えば順次コーティング又は印刷と比べて見ると、例えば上層基板を太陽電池スタックに付着するために接着層が必要とされる。本発明の第４形態に従った太陽電池モジュールは、第１及び第２連続又は不連続活性層の加熱積層によって製造されたので、このような接着層は必要ない。より詳しく言うと、太陽電池モジュールは、前記複数の第１電極及び前記第１連続又は不連続活性層を持つ第１基板を前記複数の第２電極及び前記第２連続又は不連続活性層を持つ第２基板を対面させることによって製造されているので、第１及び第２連続又は不連続活性層によって相互に付着されている。したがって、本発明の第４形態に従った太陽電池モジュールの場合、どの層の間にも別個の接着層は存在しない。更に、順次コーティング又は印刷によって製造された太陽電池モジュールと比べて見ると、層の剥離が電池の破損を生じる可能性があり、破損は、典型的に活性層と電極との間に生じる。これに対して本発明の第４形態の太陽電池モジュールの場合、前記第１連続又は不連続活性層及び前記第２連続又は不連続活性層は加熱積層されて物理的に接触され、電池の破損は、典型的に前記第１連続又は不連続活性層及び前記第２連続又は不連続活性層の間に生じる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１及び第２連続又は不連続活性層は、５０〜３００℃の範囲内又は好ましくは５０〜２００℃の範囲内又は１００〜１４０℃の範囲内の温度で加熱積層されて物理的に接触される。それに加えて又はその代わりに、熱及び圧力による積層のステップは、少なくとも５０℃又は少なくとも１００℃又は少なくとも１３０℃又は少なくとも１５０℃又は少なくとも２００℃の温度で実施される。それに加えて又はその代わりに、熱及び圧力による積層のステップは、３００℃未満又は２５０℃未満又は２００℃未満又は１５０℃未満の温度で実施される。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、同じ連続基板上で順次１つ又は数個の太陽電池モジュールが印刷される。連続基板は、１つ又は数個の基板部を備えることができる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１及び第２活性層の両方は、少なくとも導電性有機化合物を含む有機活性層であり、
半導体有機化合物は前記第１活性層及び前記第２活性層において同じであるか、又は
半導体有機化合物は前記第１活性層及び前記第２活性層において異なる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、有機活性層は、１つ又は数個の有機化合物を含むことができる。例えば、活性層は、１つ、２つ、３つ又はそれ以上の有機化合物を含むことができる。したがって、有機活性層は、１つの供与体及び１つの受容体を含むか、又は有機活性層は２つの供与体及び１つの受容体を含むことができる。又は逆が可能である。それに加えて又はその代わりに、活性層は、物質の汚染又はトレースを無視すれば１つの受容体又は１つの供与体から構成できる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、複数の第１電極及び複数の第２電極は半透明電極である。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、複数の第１電極及び複数の第２電極の両方は、半透明である。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、前記半透明電極は、金属酸化物、導電性有機化合物又はその組合せを含む。導電性有機化合物は、例えば、導電性有機小分子又は導電性重合体である。例えば、導電性重合体は、例えばＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ又はその変種例えばＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ ＰＨ１０００とすることができる。金属酸化物は、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）又はアルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）とすることができる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、複数の第１電極又は複数の第２電極は、金属電極である。したがって、複数の第１電極あるいは複数の電極は不透明とすることができる。
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、金属は、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）の中から選択できるが、これらに限定されない。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１及び／又は第２基板部は、厚み１〜１０００μｍ又はより好ましくは３０〜１５０μｍの部分的に又は完全に透明の重合体フィルムを備える。１〜１０００μｍの範囲の厚みを持つ重合体フィルムを持つことによって、太陽電池モジュールに所望の剛性を提供する。もっと厚い基板は、より剛性の太陽電池モジュールを提供することができる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１及び／又は第２基板部は、ＵＶ阻止層を含むことができる。それに加えて又はその代わりに、第１及び／又は第２基板部は、酸素及び／又は水蒸気バリアを含むことができる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、複数の第１電極及び／又は前記複数の第２電極は、部分的に改質層によって被覆される。改質層は、例えば電子輸送層又は正孔輸送層とすることができる。改質層は、複数の第１電極の各々及び／又は複数の第２電極の各々をアノード部分とカソード部分に分割する。
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、複数の前記第１電極及び／又は複数の第２電極は、電子輸送層及び正孔輸送層の両方によって被覆できる。
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、改質層は、１〜２００ｎｍの範囲内又は３〜１００ｎｍの範囲内又は５〜５０ｎｍの範囲内の厚みを持つ。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、改質層は、１つ又は数個の副層を備えることができる。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、太陽電池モジュールは活性面積を含み、前記活性面積は、前記第１基板部及び／又は前記第２基板部の表面積の少なくとも２０％又は少なくとも４０％又は少なくとも６０％又は少なくとも８０％又は少なくとも９０％又は少なくとも９５％を被覆する。活性面積は、太陽電池モジュールにおいて直列に接続される太陽電池の各々の活性面積を結合したものである。
第１電極のアノード部分とこれに対向する第２電極のカソード部分即ちｙ方向に前記アノード部分を被覆するカソード部分の各対は、アノード部分とカソード部分との間に配列された第１及び第２連続又は不連続活性層と一緒に、１つの太陽電池を形成する。同様に、第１電極のカソード部分とこれに対向する第２電極のアノード部分即ちｙ方向に前記カソード部分を被覆するアノード部分の各対は、カソード部分とアノード部分との間に配列された第１及び第２連続又は不連続層と一緒に、１つの太陽電池を形成する。これらの太陽電池の活性面積は、太陽電池の幅即ちカソード部分によって被覆されたアノード部分の幅に前記カソード部分によって被覆された前記アノード部分の長さを掛けたものである。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、前記複数の第１電極及び前記複数の第２電極の厚みは、２０〜２０００ｎｍの範囲、より好ましくは５０〜３００ｎｍの範囲である。それに加えて又はその代わりに、複数の第１及び第２電極の厚みは、少なくとも２０ｎｍ又は少なくとも３０ｎｍ又は少なくとも５０ｎｍ又は少なくとも７５ｎｍ又は少なくとも１００ｎｍ又は少なくとも３００ｎｍである。その代わりに又はそれに加えて、複数の第１及び第２電極の厚みは、２０００ｎｍ未満又は１００ｎｍ未満又は７５０ｎｍ未満又は５００ｎｍ未満又は３００ｎｍ未満又は２００ｎｍ未満である。複数の第１及び第２電極の厚みは、抵抗が透明度と平衡して、使用用途に応じて太陽電池モジュールの性能と美感との最適の組合せが得られるように選択される。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１及び第２連続又は不連続活性層の結合厚みは，３０〜１０００ｎｍの範囲又はより好ましくは８０〜３５０ｎｍの範囲である。言い換えると、第１連続又は不連続活性層の厚みプラス第２連続又は連続層の厚みは、３０〜１０００ｎｍ又はより好ましくは８０〜３５０ｎｍの範囲である。それに加えて又はその代わりに、第１及び第２連続又は不連続活性層の結合厚みは、少なくとも３０ｎｍ又は少なくとも５０ｎｍ又は少なくとも８０ｎｍ又は少なくとも９０ｎｍ又は少なくとも１００ｎｍ又は少なくとも１５０ｎｍである。それに加えて又はその代わりに、第１及び第２連続又は不連続活性層の結合厚みは，１０００ｎｍ未満又は８００ｎｍ未満又は５００ｎｍ未満又は３５０ｎｍ未満又は２５０ｎｍ未満又は２００ｎｍ未満である。第１及び第２連続又は不連続活性層の厚みは、光吸収を最大にしながら電極への電荷輸送を可能にするように選択される。上記の厚みは、乾燥後の第１及び第２連続又は不連続活性層の結合厚みである。
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１及び第２活性層の厚みは、同じ厚みとすることができる。言い換えれば、第１活性層の厚みは、結合厚みの半分であり、第２活性層の厚みは結合厚みの半分を構成する。本発明の少なくとも別の実施形態によれば、第１及び第２活性層の厚みは相互に異なる。
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、太陽電池モジュールは、ＰＶ電池モジュール又は光起電装置と呼ぶことができる。太陽電池モジュールは、集光性モジュールと呼ぶことができる。なぜなら、太陽エネルギー並びに低光源又は屋内光などの他の光源を使用して電気を生成できるからである。
上記の目的及び本発明の付加的な目的、特徴及び利点は、添付図面を参照して本発明の実施形態の下記の例示的かつ非限定的詳細な説明を参照すれば、より良く理解できる。
本発明の少なくとも１つの実施形態に従った太陽電池モジュールの概略的断面図である。 本発明の少なくとも１つの実施形態に従った図１の太陽電池モジュールの概略的断面図である。 本発明の少なくとも１つの実施形態に従った太陽電池モジュールの概略的断面図である。 本発明の少なくとも１つの実施形態に従った太陽電池モジュールの概略的断面図である。 本発明の少なくとも１つの実施形態に従った太陽電池モジュールの概略的断面図である。 本発明の少なくとも１つの実施形態に従った太陽電池モジュールを積層化する方法の概略図である。 本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態に従ったロールツーロール積層の概略図である。 本発明の少なくとも１つの実施形態に従った太陽電池モジュールの概略的断面図である。 本発明の少なくとも１つの実施形態に従った太陽電池モジュールの一部の概略的断面図である。
この詳細な説明において、本発明の実施形態について、添付図面を参照して論じる。これは、決して本発明の範囲を限定するものではなく、本発明は、他の状況において例えば太陽電池モジュール又は添付図面に示す実施形態とは異なるタイプ又は変形の太陽電池モジュールを積層化する他のタイプ又は変形の方法にも応用可能である。更に、本発明の１つの実施形態に関連して具体的特徴を述べることは、この構成要素を本発明の他の実施形態と一緒に有利に使用できないことを意味するものではない。
図１及び図２は、太陽電池モジュール１の概略図を示す。図１は、太陽電池モジュールの断面上面図を示す。図２は、同じ太陽電池モジュール１の断面図であり、図１の点線ａ−ａに沿って見たものである。図１の断面図は、図２の点線ｂ−ｂに沿って見たものである。したがって、図１の断面図は、図２の断面図の下半分に相当する。図１及び図２は、ｘ-、ｙ-及びｚ-方向を示す座標系を含む。座標系は、太陽電池モジュール１及び太陽電池モジュールの様々な構成要素の方向又は長さ方向を説明し視覚化するために使用される。以下の説明は、「上」、「底」、「外側」などの用語を使用する。これらの用語は、概ね、図に示す視点及び向きを表す。これらの用語は、読み手のために使用するものであって、限定的ではない。図１及び図２の太陽電池モジュールは、Ｗ形直列接続太陽電池モジュールである。
図１及び図２に示すように、太陽電池モジュール１は、上に複数の第１電極１２が配列される第１可撓性基板部１０、並びに第１連続活性層１４（図１には図示せず）を備える。第１基板部１０は、透明または半透明とすることができる。第１基板部１０並びに複数の第１電極１２は、ロールツーロール方法例えばロールツーロール印刷、ロールツーロールコーティング及びロールツーロール積層に適する。
複数の第１電極１２は、第１改質層１３を含む。第１改質層１３は、複数の第１電極の各々をアノード部分１２ａとカソード部分１２ｂに分割するように配列される。改質層１３は、電極１２の一部分を被覆して、後に複数の電極の各々のカソード部分１２ｂを構成する複数の第１電極１２の各々の部分に電子抽出特性を提供することができる。この場合、第１改質層１３は、電極のこの部分１２ｂに正孔阻止特性並びに電子抽出特性を提供する電子輸送層である。図１の太陽電池モジュール１の断面図は、更に、任意にそれぞれの第１及び第２バスバー１７ａ、１７ｂ又は接点を含む第１及び第２接触電極１６ａ、１６ｂを備える。
複数の第１電極１２は、第１基板部１０の上に実質的に平行のストライプとして与えられる。複数の第１電極１２は、基板に沿ってｚ方向に延びる。言い換えると、ストライプの最長長さ方向は、この場合ｚ方向で在る。図１に示すように、第１基板部１０及び複数の第１電極の最長長さ方向は、この場合同じ方向である。複数の第１電極１２は、ｘ方向において相互に空間的に分離するように配列され、この分離は、前記第１電極１２の間に複数のギャップ１５を形成する。別の実施形態において、ストライプの最長長さ方向は、基板の最長長さ方向に対して横切る又は直交する方向とすることができる。より詳しく言うと、基板の最長長さ方向がｚ方向にあるとき、複数の第１電極１２の最長長さ方向は、ｘ方向又はｘとｚとの間の任意の方向とすることができる。
第１及び第２接触電極１６ａ、１６ｂは、この場合第１基板部１０の上に配列される。第１接触電極１６ａは、第１基板部１０の第１側面１０’に配列され、第２接触電極１６ｂは、第１基板部１０の第２側面１０”に配列される。複数の第１電極１２は、ｘ方向に見て、空間的に第１接触電極１６ａと第２接触電極１６ｂとの間に配列される。したがって、第１接触電極１６ａ及び第２接触電極１６ｂは、外側電極である。この場合、第１及び第２接触電極１６ａ、１６ｂは複数の第１電極１２の一部ではないことが分かるはずである。言い換えると、複数の第１電極１２は、第１接触電極１６ａと第２接触電極１６ｂとの間の電極である。複数の第１電極１２と同じ目的を果たす他に、第１接触電極１６ａ及び第２接触電極１６ｂは、太陽電池モジュール１の使用時に電気を収集するために太陽電池モジュールをユニット（図示せず）に接続するために使用される。接続は、第１バスバー１７ａ及び第２バスバー１７ｂを介して実施される。第１接触電極１６ａは、更に、改質層１３を備える。図２において、第１接触電極１６ａの左部分及び第２接触電極１６ｂの右部分即ち第１活性層１４によって被覆されない接触電極の部分は、電気を収集するために太陽電池モジュールを接続するために使用される。第１接触電極１６ａの右部分は、複数の第１電極１２の１つのカソード部分と同じ目的を果たす。第２接触電極１６ｂの左部分は、複数の第１電極の１つのアノード部分と同じ目的を果たす。
図２に示すように、太陽電池モジュール１は、更に、特に明示しない限り、第１基板に関連して説明したのと同じ構成を有する第２可撓性基板部２０を備える。言い換えると、複数の第２電極２２及び第２連続活性層２４を備える。更に、複数の第２電極２２は、第２改質層２３を備える。第２改質層２３は、複数の第１電極の各々をアノード部分２２ａとカソード部分２２ｂに分割するように配列される。この場合、第２改質層２３は、電極のこの部分２２ｂに正孔阻止特性並びに電子抽出特性を提供する電子輸送層である。図２において、第２基板２０の上に接触電極はない。
複数の第２電極２２は、第２基板部２０の上にストライプとして与えられ、ｘ方向において相互に空間的に分離されるように配列される。この分離は、前記第２電極２２の間に複数のギャップ２５を形成する。
複数の第２電極２２は、複数の第１電極１２に対して平行にかつこれに対面して配列される。更に、複数の第２電極２２は、複数の第１電極１２の間の複数のギャップ１５の各々が複数の第２電極２２のそれぞれ１つによって完全に被覆されるように、ｙ方向において複数の第１電極１２に対してｘ方向にオフセットして配置される。電極のセットの中の１つの電極は、他のセットの中の２つを超える電極を被覆しない。したがって、負のｙ方向に見ると、複数の第１電極１２は、複数の第２電極２２の間のギャップ２５を通して部分的に見える。更に、第１改質層１３によって被覆された複数の第１電極１２の各々の部分は、第２改質層２３によって被覆されない複数の第２電極２２の各々の部分によって被覆される。したがって、複数の第２電極２２の各々のカソード部分２２ｂは、複数の第１電極１２の各々のアノード部分１２ａに対向してかつこれに対面するように、配列される。同様に、複数の第２電極２２の各々のアノード部分２２ａは、複数の第１電極１２の各々のカソード部分１２ｂに対向してかつこれに対面するように配列される。
第１連続活性層１４は、複数の第１電極１２を被覆するように配列され、第２連続活性層２４は、複数の第２電極２２を被覆するように配列される。更に、第１及び第２連続活性層１４、２４は、第１基板部１０と第２基板部２４との間に挟まれる。第１活性層１０及び第２活性層２４の両方は、複数の第１電極１２及び複数の第２電極２２の両方と電気的に接触しているように配列される。更に、第１及び第２活性層１４、２４は、相互に物理的に接触している。活性層は、熱及び／又は圧力を使用してロールツーロール積層によって物理的に接触させることができる。第１連続活性層１４及び／又は第２連続活性層２４は、有機活性層である。第１連続活性層１４あるいは第２連続活性層２４が有機活性層ではない場合、例えば、有機材料及び／又は無機材料の両方を含む混成活性層とすることができる。別の実施形態において、電極のセットの一方のみに１つの活性層がある。このような実施形態において、活性層は、熱及び／又は圧力を使用してロールツーロール積層によって他方の電極のセットと物理的に接触させることができる。
第１電極１２の１つのアノード部分１２ａとこれに対向する第２電極２２のカソード部分２２ｂ又は第１電極１２のカソード部分１２ｂとこれに対向する第２電極２２のアノード部分２２ａの各対は、その間の第１連続活性層１４及び第２連続活性層２４と一緒に、１つの太陽電池を形成する。図２において、ｗ1及びｗ2は、これらの太陽電池３０及び３１のうちの２つを視覚化するために加えた。これらの太陽電池は、これらの電池が共有している複数の第１電極１２の１つを介して直列に接続される。したがって、太陽電池３０の活性面積は、ほぼｚ方向の電極の長さに幅ｗ1を掛けたものである。同様に、太陽電池３１の活性面積は、ｚ方向の電極の長さに点線の間の幅ｗ2を掛けたものである。
図２において、太陽電池３０のアノード部分を被覆する活性層１４ａは、供与体及び第１受容体を含むバルクヘテロ接合であり、太陽電池３１のカソード部分を被覆する活性層１４ｂは、第２受容体のみを含む。したがって、連続活性層１４は、供与体、第１及び第２受容体を含む。それに加えて又はその代わりに、ｙ方向において１４ａ及び１４ｂを被覆する第２活性層２４の部分は、１４ａ又は１４ｂと同じ組成を持つか又は持たなくてもよい。
様々な層例えば第１活性層１４及び第２活性層２４又は複数の第１電極１２又は第２電極２２の厚みは、縮尺通りには描かれていない。
図３ａ及び図３ｂは、太陽電池モジュール３０１の断面図である。図３ａにおいて、太陽電池モジュールはｘ-ｚ平面に示され、図３ｂは、太陽電池モジュールのｘ-ｙ平面の一部を示す。言い換えると、図３ａは、図３ｂの線ｂ−ｂに沿って見た断面を示し、図３ｂは、図３ａの線ａ−ａに沿って見た断面を示す。太陽電池モジュール３０１の構成は、以下に述べることを除いて、図１及び図２の太陽電池モジュール１に関連して述べたものと同じである（構成要素には図１及び図２と同じ参照番号が付けられるが、図３において３００が加えられる）。
図３において、複数の第１電極３１２の最長長さ方向は、第１基板部３１０の最長長さ方向に対して平行ではない。複数の第１電極の最長長さ方向はｚ方向に対して平行である。したがって、複数の第１電極３１２の最長方向は、基板部３１０の最長方向に対して直角を成す又は直交する。更に、第１及び第２接触電極３１６ａ、３１６ｂの最長方向並びに第１及び第２バスバー３１７ａ、３１７ｂの最長方向は、複数の第１電極３１２の最長長さ方向に対して平行である。図３は、更に、複数の第１電極３１２の各々のｘ方向の幅並びに複数の第１電極３１２の各々に含まれる改質層３１３のｘ方向の幅が、相互に異なることを示す。又、電極３１２の間のギャップ３１５の各々のｚ方向の幅は異なる。
図４は、太陽電池モジュール４０１の断面図であり、太陽電池モジュールはｘ-ｚ平面において示される。太陽電池モジュール４０１の構成は、以下に述べることを除いて、図１及び図２の太陽電池モジュールに関連して説明したのと同じである（構成要素には図１と同じ参照番号が付けられるが、図４においては４００が加えられる）。複数の第１電極４１２は、第１基板部４１０及び複数の第１電極４１２のみを示す。複数の第１電極４１２は、僅かに湾曲し、複数の第１電極４１２の各々の幅は、各電極のｚ方向に沿って異なる。電極の曲率は、ｘ方向が電極の全ての点において電極の長さ方向に対して直交する又は直角を成すように、電極の長さ方向に沿ってｘ方向を変化させる。したがって、基板部の最長長さ方向は、常にｚ方向ではない可能性がある。複数の第１電極４１２のストライプは、電極が多少湾曲していても、平行である。太陽電池モジュールの効率は、最も薄い（ｘ方向において）電極である電極の幅によって決まることが分かるはずである。
図５は、電気的に直列に接続された複数の太陽電池を備える積層太陽電池モジュールを製造する方法５０１を示す概略図である。方法の第１ステップ５０２において、ロールツーロール蒸着に適する第１及び第２基板部が与えられる。次のステップ５０４において、第１基板部の上の複数の第１電極及び第２基板部の上の複数の第２電極が、与えられる。複数の第１及び第２電極は、複数のギャップが形成されるように空間的に分離された平行ストライプとして与えられる。複数の第１及び第２電極は、改質層を提供することによってアノード部分とカソード部分に分割できる。改質層は、正孔輸送層又は電子輸送層とすることができる。次のステップ５０６において、第１連続活性層が第１電極の上に蒸着され、第２連続活性層が第２電極の上に蒸着される。第１及び／又は第２連続活性層は、有機活性層である。第１及び第２基板部は、その後のステップ５０８において、ロールツーロールプロセスで熱及び圧力によって一緒に積層化される。この積層によって、第１活性層と第２活性層は、相互に物理的に接触させられ、第１及び第２活性層は複数の第１電極及び複数の第２電極と電気接触させられる。積層前に、複数の第１電極１２は、第２電極２２と整列されなければならない。整列は、例えば、図２に示すように実施できる。
下記の実施例は、図１及び図２の太陽電池モジュールを積層化する方法を説明する。
幅３００ｍｍ及び厚み１２５μｍのポリエチレンテレフタル酸塩（ＰＥＴ）ホイル（Dupunt Melinex）が第１及び第２基板部１０、２０として与えられる。したがって、第１及び第２基板部１０、２０は、同じ基板材に属する。
複数の第１及び第２電極１２、２２並びに第１及び第２接触電極１６ａ、１６ｂを提供するために、６体積％のエチレングリコール及び０.５体積％笠石ＦＳ-３０を含むＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ ＰＨ１０００（Heraeus）を、基板材の２４０ｍｍ幅の部分の上に１ｍｍ幅のギャップ１５を持つ９ｍｍ幅のストライプ状にスロットダイコーティングした。複数の第１及び第２電極１２、２２の各々の厚みは、約２００ｎｍである。複数の電極の長さは１０００ｍｍである。その後、厚み約５〜１０ｎｍのポリエチレンイミン（ＰＥＩ）層が、複数の第１及び第２電極１２、２２の各々のアノード部分１２ａ、２２ａ及びカソード部分１２ｂ、２２ｂを形成するために、複数の第１及び第２電極１２、２２の各々の幅の半分を被覆する分離５ｍｍの５ｍｍ幅のストライプ状にイソプロパノールからコーティングされる。その後、第１及び第２連続活性層１４、２４が、それぞれの複数の第１及び第２電極１２、２２の上に与えられる。第１及び第２活性層は、厚み約１００ｎｍとすることができ、複数の第１及び第２電極１２、２２の全て並びにギャップ１５、２５を被覆するように、基板材の幅全体を一緒に被覆するようにコーティングされる。連続活性層は、キノキサリン系重合体及びフラーレン派生物を１：２の比率（重量）で含む。
積層のステップの前に、基板材は、２つのピースに切断されて、第１及び第２基板部１０、２０を相互に分離する。集電第１及び第２バスバー１７ａ、１７ｂを形成するために、接触電極の上に、導電性シルバーインク又はカーボンインクが付着される。カーボンペーストの上に、錫メッキ銅テープを貼って、導電性を増大できる。第１及び第２基板部１０、２０は、複数の第１電極１２が複数の第２電極２２に対してオフセットして配置されて、複数の第２電極２２の各々のカソード部分２２ｂが複数の第１電極１２の各々のアノード部分１２ａに対向してかつこれに対面し、かつ複数の第２電極２２の各々のアノード部分２２ａが、複数の第１電極の各々のカソード部分１２ｂに対面して配列されるように、整列される。第１及び第２基板部１０、２０は、ローラー温度１２０℃及び圧力約６ＭＰａでロールラミネータ（GSS DH-650 Graphical Solutions Scandinavia AB）を使用して、コーティング面を相互に対面させて一緒に積層化される。積層太陽電池モジュールは、任意に、両側をＵＶ接着剤でコーティングでき、任意に、酸素／水蒸気バリアホイルが、太陽電池モジュールの片側又は両側に積層化され、その後太陽電池モジュールをＵＶランプで硬化できる。
図６は、ロールツーロール積層プロセスの概略図である。それぞれの複数の第１及び第２電極並びにそれぞれの第１及び第２連続活性層を含む第１及び第２基板部６１０、６２０は、第１及び第２ロール６０２ａ、６０２ｂに巻き上げられる。第１及び第２基板部は、複数の第１電極が複数の第２電極とオフセットして配置されて、複数の第２電極の各々のカソード部分が複数の第１電極の各々のアノード部分に対向して配列され、複数の第２電極の各々のアノード部分が複数の第１電極の各々のカソード部分に対面するように、整列される。その後、第１及び第２基板部は、第１及び第２ラミネータロール６０４ａ、６０４ｂを備えるロールラミネータにおいて一緒に積層化されて太陽電池モジュール６０１になる。積層は、熱及び圧力によって与えられる。積層は、第１及び第２連続活性層を相互に物理的に接触させる。太陽電池モジュール６０１は、太陽電池モジュール６０１の使用前の貯蔵及び／又は輸送のためにロール６０６に巻き上げられる。
図７ａは、太陽電池モジュール７０１のｘ-ｙ平面の一部の断面図である。太陽電池モジュール７０１の構成は、下で明示することを除いて、図１及び図２の太陽電池モジュール１に関連して述べるものと同じである（構成要素には図１及び図２と同じ参照番号が付けられるが、図７ａにおいては７００が加えられる）。
図１及び図２の太陽電池モジュール１と同様に、太陽電池モジュール７０１は、第１可撓性基板部７１０を備え、その上に、複数の第１電極７１２がそれぞれ第１及び第２接触電極７１６ａ、７１６ｂ及び第１及び第２バスバー７１７ａ、７１７ｂと一緒に配列される。太陽電池モジュール７０１は、更に、第２可撓性基板部７２０を備え、その上に、複数の第２電極７２２が配列される。明確化のために、複数の第１電極７１２を持つ第１基板部７１０は、複数の第２電極７２２を持つ第２基板部７２０に対してｙ方向に空間的に離間するものとして図に示す。但し、熱及び圧力による積層ステップにおいて、それぞれの構成要素を持つ第１及び第２基板部７１０、７２０は合わせられる。
複数の第１電極７１２及び複数の第２電極７２２は、それぞれの改質層、即ち複数の第１電極７１２のための第１改質層７１３及び複数の第２電極７２２のための第２改質層７２３を備える。第１及び第２改質層７１３、７２３は、複数の第１及び第２電極７１２、７２２の各電極をそれぞれのアノード部分７１２ａ、７２２ａ及びそれぞれのカソード部分７１２ｂ、７２２ｂ（図７ａにはその一部を示す）に分割するように配列される。言い換えると、改質層７１３、７２３は、各電極のそれぞれの部分（即ち、それぞれのカソード部分７１２ｂ、７２２ｂ）を被覆して、電極のこの部分のために正孔阻止特性並びに電子抽出特性を提供する電子輸送層として電子抽出特性及び機能を提供する。
図７ａにおいて、活性層７１４、７２４の組成及び厚みは、太陽電池モジュール７０１のｘ-ｚ平面を横切って変化する。より詳細に言えば、アノード部分７１２ａを被覆する第１活性層７１４（即ち、複数の第１電極７１２を被覆する活性層）の組成は、カソード部分７１２ｂを被覆する（又は複数の第１電極７１２の電極の中に含まれる第１改質層７１３を被覆する）活性層７１４の組成と異なる。同様に、アノード部分７２２ａを被覆する第２活性層７２４（即ち、複数の第２電極７２２を被覆する活性層）の組成は、カソード部分７２２ｂを被覆する（又は複数の第２電極７２２の電極の中に含まれる第２改質層７２３を被覆する）活性層７２４の組成と異なる。図７ａに示す実施形態において、カソード部分７１２ｂ、７２２ｂは、供与体及び受容体を含む混合物例えばバルクヘテロ接合によって被覆されるのに対して、アノード部分７１２ａ、７２２ａは、供与体によってのみ被覆される。
図７ａに示すように、複数の第１電極７１２は、ｘ方向に相互に空間的に分離されるように配列される。この分離は、第１電極７１２の間に複数のギャップ７１５即ち第１ギャップ７１５を形成する。同様に、複数の第２電極７２２は、ｘ方向に相互に空間的に分離されるように配列され、この分離は、第２電極７２２の間に複数のギャップ７２５即ち第２ギャップ７２５を形成する。更に、複数の第２電極７２２は、複数の第１電極７１２に対して平行に（ｙ方向に）かつ第１電極に対面して配列され、かつ複数の第２電極７２２は、複数の第１電極７１２の間の複数のギャップ７１５の各々がｙ方向に沿って見て複数の第２電極７２２のそれぞれ１つによって完全に被覆されるように、複数の第１電極７１２に対してｘ方向にオフセットして配置される。同様に図７ａから分かるように、前記ギャップ７１５、７２５の各々は、改質層７１３、７２３の１つの一部分で少なくとも部分的に充填される。言い換えると、それぞれの第１及び第１改質層７１３、７２３の一部分は、ギャップ７１５、７２５の内部に配列される。改質層７１３、７２３の別の部分は、例えば、ｙ-ｘ平面においてＬ字形の断面を持つことができる。更に、アノード部分７１２ａ、７２２ａを被覆する第１及び第２活性層７１４、７２４の組成（即ち図７ａにおいて、供与体のみの組成）は、ギャップ７１５、７２５の内部に配列できる。
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、第１及び第２改質層７１２、７１３の少なくとも１つは、複数の第１電極７１２の間のギャップ７１５の内部に配列されかつ／又は複数の第２電極７２２の間のギャップ７２５の内部に配列される部分を備える。
図２の太陽電池モジュール１と同様、第１電極７１２の１つのアノード部分７１２ａとこれに対向する第２電極７２２のカソード部分７２２ｂ又は第１電極７１２のカソード部分７１２ｂとこれに対向する第２電極７２２のアノード部分７２２ａの各対は、その間の第１活性層７１４及び第２活性層７２４と一緒に、１つの太陽電池を形成する。
図１の太陽電池モジュール７０１の積層時に、第１及び第２活性層７１４、７２４の様々な組成は、それぞれ、蒸着及び／又は積層後にそれぞれ複数の第１及び第２電極７１２、７１４を被覆するそれぞれの第１及び第２連続活性層７１４、７２４を形成するストライプとして蒸着できる。即ち、第１及び第２活性層７１４、７２４はストライプとして蒸着できる。例えば、第１タイプのストライプ７１４Ａ、７２４Ａは、供与体及び受容体の混合物を含み、前記複数の第１電極７１２及び／又は前記複数の第２電極７２２のそれぞれのカソード部分７１２ｂ、７２２ｂの上に蒸着できる。更に、供与体のみを含む第２タイプのストライプ７１４Ｂ、７２４Ｂは、複数の第１電極７１２及び／又は複数の第２電極７２２のアノード部分７１２ａ、７２２ａの上に蒸着できる。したがって、第１及び第２タイプのストライプ７１４Ａ、７２４Ａ、７１４Ｂ、７２４Ｂの蒸着は、前記複数の第１電極７１２及び／又は前記複数の第２電極７２２の電極のカソード部分７１２ｂ、７２２ｂ及びアノード部分７１２ａ、７２２ａについて実施できる。これによって、第１活性層７１４の第１及び第２タイプのストライプ７１４Ａ、７１４Ｂは、相互に接触して、複数の第１電極７１２を被覆する第１連続活性層７１４を形成し、第２活性層７２４の第１及び第２タイプのストライプ７２４Ａ、７２４Ｂは、相互に接触して、複数の第２電極７２２を被覆する第２連続活性層７２４を形成する。
図７ｂは、太陽電池モジュール８０１より具体的には第１基板部８１０及び複数の第１電極８１２（各電極は、アノード部分８１２ａ及び上述のように改質層８１３によって少なくとも部分的に形成されたカソード部分８１２ｂを有する）のｘ-ｙ平面の一部の断面図である。太陽電池モジュール８０１の構成は、下で明示することを除いて、図１及び図２の太陽電池モジュール１及び図７ａの太陽電池モジュール７０１に関連して説明するのと同じである（構成要素には図１及び図２と同じ参照番号が付けられるが、図７ｂにおいては８００が加えられる）。したがって、第１基板部８１０及び複数の第１電極８１２のみを第１活性層８１４と一緒に図示するが、複数の第２電極及び第２活性層を持つ第２基板部が図７ａを参照して説明するのと同様に積層ステップにおいて使用されることが分かるはずである。
図７ｂにおいて、活性層８１４、この場合には第１不連続活性層８１４は、層区分ギャップによって分離された各層区分８１４Ａ、８１４Ｂ、８１４’Ａ、８１４’Ｂを備える。したがって、第１不連続活性層８１４の各層区分８１４Ａ、８１４Ｂ、８１４’Ａ、８１４’Ｂは、少なくともｘ方向においてギャップ８１５を被覆せず、電極８１２のみ又は電極８１２の部分８１２ａ、８１２ｂのみを被覆する活性層である。ｚ方向において、各層区分８１４Ａ、８１４Ｂ、８１４'Ａ、８１４'Ｂは、電極８１２全体又は電極８１２の前記部分８１２ａ、８１２ｂを被覆することが好ましい。言い換えると、層区分８１４Ａ、８１４Ｂ、８１４'Ａ、８１４'Ｂは、例えば０.０１ｍｍ〜１ｍｍ例えば０.０５ｍｍ〜０.４ｍｍの層区分ギャップによってｘ方向に分離される。したがって、図７ａに示すように、複数の第１電極８１２の中の電極８１２の間の複数のギャップ８１５は、第１不連続活性層８１４によって被覆されない。
同様に、図示しないが、第２活性層は、前記複数の第２電極の中の電極又は複数の第２電極の中の各電極の少なくとも一部分を被覆する第２不連続活性層とすることができ、第２不連続活性層は、第２層区分ギャップによって分離された第２層区分を備える。
少なくとも１つの別の例示的な実施形態によれば、前記複数の第１電極８１２の中の電極８１２のそれぞれのアノード部分８１２ａ又はカソード部分８１２ｂを被覆する層区分８１４Ｂ、８１４'Ｂは、活性層ではなく、別の非光活性層（例えば、電子正孔対／吸収フォトンが０．００１未満の効率を持つ）とすることができる。
当業者は、本明細書において説明する実施形態が、本発明の範囲（請求項によって規定される）を逸脱することなく多数の修正が可能であることが分かるはずである。例えば、複数の第１及び第２電極のストライプは、例えば、図に示すのとは異なる任意の曲率を持つことができる。又、その最長長さ方向が、ｘとｚ方向との間の任意の方向であるように蒸着できる。したがって、ストライプは、基板の最長長さ方向に対して平行又は直交である必要はない。当業者は、他の導電性又は半導体材料を太陽電池モジュールの電極として又は活性層において使用できることも、分かるはずである。

Claims (14)

  1. 電気的に直列に接続された複数の太陽電池を備える太陽電池モジュールを積層化する方法であって、前記方法が、
    −ロールツーロール蒸着に適する第１及び第２可撓性基板部を提供するステップと、
    −前記第１基板部の上に複数の第１電極を、及び前記第２基板部の上に複数の第２電極を提供するステップであって、前記複数の第１及び第２電極が、複数のギャップが前記第１基板部の上で前記複数の第１電極の中の電極の間に、及び前記第２基板部の上で前記複数の第２電極の中の電極の間に形成されるように、空間的に分離されたストライプとして与えられる、提供するステップと、
    −前記複数の第１電極又は前記複数の第２電極の上に連続又は不連続活性層を蒸着するステップであって、前記連続又は不連続活性層が有機活性層である、蒸着するステップと、
    −前記活性層を前記複数の第１電極又は前記複数の第２電極の他方と物理的に接触させるようにかつ前記活性層を前記複数の第１電極及び前記複数の第２電極と電気接触させるように、前記第１基板部及び前記第２基板部を一緒にロールツーロールプロセスにおいて熱及び圧力によって積層化するステップと、
    を含み、
    前記複数の第１電極が、前記複数の第２電極の間の前記複数のギャップの各々が少なくとも前記第１及び第２基板部に対して直交する方向において前記複数の第１電極のそれぞれ１つによって完全に被覆されるように、前記複数の第２電極に対してオフセットして配置される、
    方法。
  2. 電気的に直列に接続された複数の太陽電池を備える太陽電池モジュールを積層化する方法であって、前記方法が、
    −ロールツーロール蒸着に適する第１及び第２可撓性基板部を提供するステップと、
    −前記第１基板部の上に複数の第１電極を、及び前記第２基板部の上に複数の第２電極を提供するステップであって、前記複数の第１及び第２電極が、複数のギャップが前記第１基板部の上で前記複数の第１電極の中の電極の間に、及び前記第２基板部の上で前記複数の第２電極の中の電極の間に形成されるように、空間的に分離されたストライプとして与えられる、提供するステップと、
    −前記複数の第１電極の上に第１連続又は不連続活性層が及び前記複数の第２電極の上に第２連続又は不連続活性層を蒸着するステップであって、前記第１連続又は不連続活性層及び前記第２連続又は不連続活性層の少なくとも一方が有機活性層である、蒸着するステップと、
    −前記第１連続又は不連続活性層を前記第２連続又は不連続活性層と物理的に接触させるように、かつ前記第１連続又は不連続活性層及び前記第２連続又は不連続活性層を前記複数の第１電極及び前記複数の第２電極と電気的に接触させるように、前記第１基板部及び前記第２基板部を一緒にロールツーロールプロセスにおいて熱及び圧力によって積層化するステップと、
    を含み、
    前記複数の第１電極が、前記複数の第２電極の間の前記複数のギャップの各々が少なくとも前記第１及び第２基板部に対して直交する方向において前記複数の第１電極のそれぞれ１つによって完全に被覆されるように、前記複数の第２電極に対してオフセットして配置される、
    方法。
  3. 前記方法が、更に、
    −前記複数の第１電極の各々の上に、及び／又は前記複数の第２電極の上に前記複数の第１電極及び／又は前記複数の第２電極の各々を部分的に被覆する改質層を提供することによって、前記複数の第１電極の各々及び前記複数の第２電極の各々にアノード部分及びカソード部分を提供するステップ、
    を含む、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記熱及び圧力によって積層化するステップが、５０〜３００℃の範囲内又は好ましくは５０〜２００℃の範囲内又は更に好ましくは１００〜１４０℃の範囲内の温度で実施される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 前記活性層又は前記第１活性層及び前記第２活性層を蒸着するステップが、ロールツーロールコーティングによって実施される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
  6. 電気的に直列に接続された太陽電池を備える太陽電池モジュールであって、
    前記太陽電池モジュールが、
    −相互に空間的に分離された複数の第１電池を備える第１可撓性基板部であって、前記分離が前記第１電極の間に複数のギャップを形成し、前記第１可撓性基板部がロールツーロール蒸着に適する、第１可撓性基板部と、
    −相互に空間的に分離された複数の第２電極を備える第２可撓性基板部であって、前記分離が前記第２電極の間に複数のギャップを形成し、前記第２可撓性基板部がロールツーロール蒸着に適する、第２可撓性基板部と、
    −前記複数の第１電極を被覆する第１連続又は不連続活性層であって、前記第１活性層が、前記複数の第１電極及び前記複数の第２電極と電気的に接触している、第１連続又は不連続活性層と、
    −前記複数の第２電極を被覆する第２連続又は不連続活性層であって、前記第２活性層が、前記複数の第１電極及び前記複数の第２電極と電気的に接触している、第２連続又は不連続活性層と、
    を備え、
    前記第１連続又は不連続活性層及び前記第２連続又は不連続活性層の少なくとも一方が有機活性層であり、
    前記第１連続又は不連続活性層及び前記第２連続又は不連続活性層が、熱及び圧力を使用する積層によって相互に物理的に接触させられ、かつ
    前記複数の第１電極が、前記複数の第２電極の間の前記複数のギャップの各々が前記複数の第１電極のそれぞれ１つによって完全に被覆されるように、前記複数の第２電極に対してオフセットして配置される、
    太陽電池モジュール。
  7. 前記第１活性層及び前記第２活性層の両方が、少なくとも半導体有機化合物を含む有機活性層であり、
    前記半導体有機化合物が前記第１活性層及び前記第２活性層において同じである、又は
    前記半導体有機化合物が前記第１活性層及び前記第２活性層において異なる、
    請求項６に記載の装置。
  8. 前記複数の第１電極及び前記複数の第２電極が半透明電極である、請求項６又は７に記載の装置。
  9. 前記複数の第１電極又は前記複数の第２電極が金属電極である、請求項６又は７に記載の装置。
  10. 前記第１基板部及び／又は前記第２基板部が、１〜１０００μｍ又はより好ましくは５０〜１５０μｍの範囲の厚みを持つ透明重合体フィルムを備える、請求項６〜９のいずれか１項に記載の装置。
  11. 前記複数の第１電極及び／又は前記複数の第２電極が部分的に電極改質層によって被覆される、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の装置。
  12. 前記太陽電池モジュールが活性面積を持ち、前記活性面積が前記第１基板部及び／又は前記第２基板部の表面積の少なくとも２０％又は少なくとも４０％又は少なくとも６０％又は少なくとも８０％又は少なくとも９０％又は少なくとも９５％を占める、請求項６〜１１のいずれか１項に記載の装置。
  13. 前記複数の第１電極及び前記複数の第２電極の厚みが、２０〜２０００ｎｍの範囲、より好ましくは５０〜３００ｎｍである、請求項６〜１２のいずれか１項に記載の装置。
  14. 前記活性層の結合厚みが，３０〜１０００ｎｍの範囲、より好ましくは８０〜３５０ｎｍである、請求項６〜１３のいずれか１項に記載の装置。
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