JP5077408B2 - 太陽電池および太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
特に、環境負荷が小さく、かつ製造コストが削減できる可能性がある太陽電池として注目され研究開発が進められている有機薄膜太陽電池や色素増感型太陽電池などの有機系太陽電池においては、長期間の出力安定性・耐久性が重要な課題となっている。有機薄膜太陽電池では有機半導体材料、色素増感型太陽電池では色素増感剤、酸化物半導体材料、電解質材料などが、水分や酸素などの外部要因により劣化し、経時的に性能が低下する。そこで、素子の封止技術の研究が行われている(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、太陽電池では水分や酸素などの侵入を防ぐことが重要であるところ、樹脂基材はガラス基板と比較してバリア性に劣るという問題がある。そこで、バリアフィルムの開発が盛んになされている(例えば特許文献2および特許文献3参照)。
この問題を解決するためには、フレキシブル性を有する支持基材として樹脂基材を用い、樹脂基材上に直接素子を形成した後、樹脂基材の素子側とは反対側の表面にバリアフィルムを貼合することが考えられる。
ここで、プラスチックフィルムの片面に無機バリア層が形成されているバリアフィルムを用いる場合、無機バリア層が最表面(素子側とは反対側の最表面)に存在し露出していると、使用時に損傷してバリア性が低下するおそれがあることから、無機バリア層が素子側になるようにバリアフィルムを配置するのが一般的である。そのため、封止基材としてバリアフィルムを用いる場合には、無機バリア層がプラスチックフィルムの片面および両面のいずれに形成されていても、無機バリア層が素子側になるようにバリアフィルムが配置されることになる。したがって、封止基材としてバリアフィルムを用い、支持基材として樹脂基材を用いる場合、基材の外周部では封止基材であるバリアフィルムの無機バリア層と支持基材である樹脂基材とが貼合されることになる。
また、封止基材として金属箔を用いる場合であって、支持基材として樹脂基材を用いる場合、基材の外周部では封止基材である金属箔と支持基材である樹脂基材とが貼合されることになる。
上記の場合には、基材の外周部では、バリアフィルムの無機バリア層または金属箔と樹脂基材とが貼合されることから、樹脂基材と接着剤の界面での接着力が著しく弱くなる傾向にある。接着信頼性に乏しいと、接着界面から水分や酸素が侵入し、太陽電池の耐久性が低下する。
本発明の太陽電池は、透明樹脂基材と、上記透明樹脂基材上に形成された光電変換素子と、上記透明樹脂基材上に上記光電変換素子の周囲を囲うように形成された接着用無機層と、上記接着用無機層上に配置された接着剤層と、上記接着剤層上に配置され、無機バリア層を有する封止基材とを有し、上記光電変換素子および上記接着用無機層が形成された上記透明樹脂基材と上記封止基材の上記無機バリア層とが上記接着剤層を介して貼合されていることを特徴とするものである。
図1および図2は、本発明の太陽電池の一例を示す概略平面図および断面図であり、図2は図1のA−A線断面図である。図1および図2に示す太陽電池1は、透明樹脂基材2と、透明樹脂基材2上に形成され、第1電極層11、光電変換層12および第2電極層13が順に積層された光電変換素子10と、透明樹脂基材2上に光電変換素子10の周囲を囲うように形成された接着用無機層3と、透明樹脂基材2上に光電変換素子10および接着用無機層3を覆うように配置された接着剤層4と、接着剤層4上に配置され、無機バリア層5で構成される封止基材6とを有している。この無機バリア層5からなる封止基材6は例えば金属箔である。そして、光電変換素子10および接着用無機層3が形成された透明樹脂基材2と、無機バリア層5からなる封止基材6とは、接着剤層4を介して貼合されている。この太陽電池1は透明樹脂基材2側が受光面となっている。なお、光電変換素子を構成する第1電極層、光電変換層および第2電極層は、図に示す順番で積層されていなくてもよく、また、積層されずに並んで配置されていてもよい。
なお、図1において接着剤層および封止基材は省略されている。
また、第2電極層13は一般的に金属などの無機物からなるので、第2電極層13および無機バリア層5の界面でも接着性が良好である。したがって、光電変換素子10および接着用無機層3が形成された透明樹脂基材2と、封止基材6の無機バリア層5とを、ほぼ全面にわたって密着させることができる。
本発明における接着用無機層は、透明樹脂基材上に光電変換素子の周囲を囲うように形成されるものである。
図1および図4(a)に示すように、接着用無機層3が光電変換素子10の周囲全てを囲うように形成されている場合には、光電変換素子10が密封され、接着界面からの透湿を効果的に防ぐことができる。また、図5、図6、図8(a)に例示するように、接着用無機層3または3a,3bが光電変換素子10の周囲全てを囲うように形成されていない場合には、接着用無機層3または3a,3bが導電性を有する場合に、接着用無機層上の一部に無機絶縁層を形成しなくとも、第1電極層および第2電極層を短絡させることなく、外部に電気を取り出すことが可能となる。
なお、図1、図4(a)、図5、図6、図8(a)において、接着剤層および封止基材は省略されている。また、図4(a)、図5、図6、図8(a)において、光電変換素子10は一点鎖線、接着用無機層3または3a,3bの一部は破線で示されている。
なお、図9において、接着剤層および封止基材は省略されている。
無機絶縁層の形成方法としては、ソルゲル法やポリシラザンの加水分解反応によるポリシラザン法などのウェットプロセスが好ましく用いられる。ただし、ソルゲル法やポリシラザン法での処理温度が高いためにウェットプロセスを適用するのが困難である場合には、ドライプロセスを適用することも可能である。
無機絶縁層の厚みとしては、導電性を有する接着用無機層と第1電極層または第2電極層とを絶縁できる厚みであれば特に限定されるものではなく、電極の短絡を防ぐために設けられる一般的な無機絶縁層の厚みとすることができる。
本発明に用いられる封止基材は、無機バリア層を有するものであり、接着剤層上に配置され、接着剤層を介して光電変換素子および接着用無機層が形成された透明樹脂基材と貼合されるものである。
封止基材が無機バリア層と任意の層とを有する場合、封止基材としては、少なくともいずれか一方の最表面に無機バリア層を有していれば特に限定されるものではなく、例えば図3に示すようにプラスチックフィルム7の片面に無機バリア層5が形成されたものであってもよく、図示しないがプラスチックフィルムの両面に無機バリア層が形成されたものであってもよく、プラスチックフィルムの片面もしくは両面に複数種類の無機バリア層が積層されたものであってもよく、プラスチックフィルムの片面もしくは両面に有機層と無機バリア層とが交互に積層されたものであってもよい。
封止基材を構成する無機バリア層に用いられる材料としては、バリア性を発揮する無機物であれば特に限定されるものではなく、一般的な無機バリア層の材料を用いることができ、例えば、金属、合金、酸化物、窒化物などが挙げられる。これらの材料は1種単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
具体的には、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、カリウム(K)、スズ(Sn)、ナトリウム(Na)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、鉛(Pb)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)などを含有する化合物が挙げられる。中でも、ケイ素化合物またはアルミニウム化合物が好ましい。ケイ素化合物としては、例えば、酸化窒化ケイ素(SiON)、酸化ケイ素(SiO2)、酸化窒化炭化ケイ素(SiONC)、酸化炭化ケイ素(SiOC)、窒化ケイ素(SiN)、窒化炭化ケイ素(SiNC)などが挙げられる。アルミニウム化合物としては、例えば、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化窒化アルミニウム(AlON)、酸化窒化炭化アルミニウム(AlONC)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化炭化アルミニウム(AlNC)などが挙げられる。
また、酸化物が好ましい。酸化物は、光透過性を有し、大気雰囲気で安定だからである。具体的には、酸化ケイ素(SiO2)、酸化窒化ケイ素(SiON)、酸化チタン(TiO2)、インジウムスズ酸化物(ITO)、アンチモンスズ酸化物(ATO)、アルミニウム亜鉛酸化物(AZO)、ガリウム亜鉛酸化物(GZO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化アルミニウム(Al2O3)などを用いることができる。
特にケイ素化合物が好ましく、酸化ケイ素(SiO2)、酸化窒化ケイ素(SiON)が好適である。これらの材料は、光透過性およびバリア性に優れるからである。
なお、封止基材が「フレキシブル性を有する」とは、JIS R 1601のファインセラミックスの曲げ試験方法またはJIS Z 2248の金属材料曲げ試験方法で、5KNの力をかけたときに曲がることを指す。
封止基材が無機バリア層からなるものである場合、封止基材としては、例えば金属箔が挙げられる。金属箔の材料としては、例えば、アルミニウム、銅、銅合金、リン青銅、ステンレス鋼(SUS)、金、金合金、ニッケル、ニッケル合金、銀、銀合金、スズ、スズ合金、チタン、鉄、鉄合金、亜鉛、モリブデン等が挙げられる。中でも、軽量、安価であることから、アルミニウムが好ましい。また、耐久性、耐酸化性、耐熱性に優れている上、線熱膨張係数が小さく寸法安定性に優れることから、SUSも好ましい。
封止基材が無機バリア層と任意の層とを有する場合、封止基材としては、例えばバリアフィルムが挙げられる。バリアフィルムとしては、少なくともいずれか一方の最表面に無機バリア層を有するものであれば特に限定されるものではなく、一般的なバリアフィルムを用いることができる。市販品のバリアフィルムを使用することもできる。市販品のバリアフィルムとしては、例えば三菱樹脂(株)製のテックバリアが挙げられる。
本発明に用いられる透明樹脂基材は、光電変換素子などを支持するものである。
また、透明樹脂基材はフレキシブル性を有することが好ましい。Roll to Rollにより、透明樹脂基材上に光電変換素子を作製することができるとともに、光電変換素子および接着用無機層が形成された透明樹脂基材と封止基材の無機バリア層とを貼合することができ、生産性・量産性の向上および低コスト化を図ることが可能となるからである。また、フレキシブル性を有する透明樹脂基材は、加工性に優れており、軽量化、薄型化、割れにくい太陽電池の実現において有用であり、曲面への適用等、種々のアプリケーションへの適用可能性が広がるからである。
本発明における接着剤層は、接着用無機層上に配置されるものである。本発明においては、接着剤層を介して光電変換素子および接着用無機層が形成された透明樹脂基材と封止基材の無機バリア層とが貼合される。
液状の接着剤の塗布方法としては、透明樹脂基材または封止基材の全面に液状の接着剤を塗布することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法等が挙げられる。
本発明における光電変換素子は、透明樹脂基材上に形成されるものである。
本発明に用いられる第1電極層は、透明樹脂基材上に形成されるものである。
本発明においては透明樹脂基材側が受光面となることから、第1電極層は受光面側の電極となるものであれば特に限定されるものではなく、透明電極層であってもよく、パターン状の金属電極層であってもよく、透明電極層とパターン状の金属電極層とが順不同に積層されたものであってもよい。第1電極層がパターン状の金属電極層である場合または透明電極層とパターン状の金属電極層とが積層されたものである場合には、抵抗を低減することができ、発生した電力を効率良く集電することができる。
以下、透明電極層およびパターン状の金属電極層について説明する。
本発明に用いられる透明電極層の材料としては、導電性および光透過性を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、アルミニウム亜鉛酸化物(AZO)、フッ素含有スズ酸化物(FTO)、酸化スズ、酸化亜鉛などの導電性無機酸化物が挙げられる。
透明電極層の厚みとしては、光電変換素子の種類に応じて適宜選択される。光電変換素子が有機薄膜太陽電池素子である場合、透明電極層の厚みは、単層の場合はその膜厚が、多層の場合は総膜厚が、0.1nm〜500nmの範囲内であることが好ましく、中でも1nm〜300nmの範囲内であることが好ましい。透明電極層の厚みが上記範囲より薄いと、透明電極層のシート抵抗が大きくなりすぎ、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性があり、一方、透明電極層の厚みが上記範囲より厚いと、全光線透過率が低下し、光電変換効率を低下させる可能性があるからである。
透明電極層の形成方法としては、一般的な電極の形成方法を用いることができる。
本発明に用いられる金属電極層は、透明樹脂基材上にパターン状に形成されるものである。金属電極層は、通常、上記透明電極層よりも抵抗が小さい。
また、フレーム部の線幅は、金属電極層全体の面積等に応じて適宜選択される。
金属薄膜のパターニング方法としては、所望のパターンに精度良く形成することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えばフォトエッチング法等を挙げることができる。
本発明に用いられる第2電極層は、上記第1電極層と対向する電極である。
本発明においては透明樹脂基材側が受光面となることから、第2電極層は光透過性を有していてもよく有さなくてもよい。
第2電極層の形成方法としては、一般的な電極の形成方法を用いることができる。
本発明に用いられる光電変換層は、光電変換素子の種類に応じて適宜選択される。例えば、光電変換素子が、単結晶シリコン太陽電池素子、多結晶シリコン太陽電池素子、アモルファスシリコン太陽電池素子等のシリコン系太陽電池素子である場合、光電変換層はそれぞれ、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンを含有する層である。光電変換素子が化合物半導体系太陽電池素子である場合、光電変換層は、ガリウム−ヒ素、銅−インジウム−セレン、銅−インジウム−ガリウム−セレン、又はカドミウム−テルルなどを含有する層である。光電変換素子が有機薄膜太陽電池素子である場合、光電変換層は有機半導体を含有する層であり、光電変換層に含まれる有機化合物は有機半導体である。光電変換素子が色素増感型太陽電池素子である場合、光電変換層は色素増感剤が担持された酸化物半導体を含有する層であり、光電変換層に含まれる有機化合物は色素増感剤である。
有機薄膜太陽電池素子における「光電変換層」とは、有機薄膜太陽電池の電荷分離に寄与し、生じた電子および正孔を各々反対方向の電極に向かって輸送する機能を有する部材をいう。
有機薄膜太陽電池素子における光電変換層の第1態様は、電子受容性および電子供与性の両機能を有する単一の層であり、電子供与性材料および電子受容性材料を含有するものである。この光電変換層では、光電変換層内で形成されるpn接合を利用して電荷分離が生じるため、単独で光電変換層として機能する。
導電性高分子はいわゆるπ共役高分子であり、炭素−炭素またはヘテロ原子を含む二重結合または三重結合が、単結合と交互に連なったπ共役系から成り立っており、半導体的性質を示すものである。導電性高分子材料は、高分子主鎖内にπ共役が発達しているため主鎖方向への電荷輸送が基本的に有利である。また、導電性高分子の電子伝達機構は、主にπスタッキングによる分子間のホッピング伝導であるため、高分子の主鎖方向のみならず、光電変換層の膜厚方向への電荷輸送も有利である。さらに、導電性高分子材料は、導電性高分子材料を溶媒に溶解もしくは分散させた塗工液を用いることで湿式塗工法により容易に成膜可能であることから、大面積の有機薄膜太陽電池を高価な設備を必要とせず低コストで製造できるという利点がある。
なお、例えばフェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体(Poly[1,4-phenyleneethynylene-1,4-(2,5-dioctadodecyloxyphenylene)-1,4-phenyleneethene-1,2-diyl-1,4-(2,5-dioctadodecyloxyphenylene)ethene-1,2-diyl])の合成方法については、Macromolecules, 35, 3825 (2002) や、Mcromol. Chem. Phys., 202, 2712 (2001) に詳しい。
また、電子受容性化合物がドープされる電子供与性の導電性高分子材料としては、上述した電子供与性の導電性高分子材料を挙げることができる。ドープされる電子受容性化合物としては、例えばFeCl3(III)、AlCl3、AlBr3、AsF6やハロゲン化合物のようなルイス酸を用いることができる。なお、ルイス酸は電子受容体として作用する。
中でも、光電変換層形成用塗工液の塗布方法は、主に塗布量に応じて厚みを調整することが可能な方法であることが好ましい。主に塗布量に応じて厚みを調整することが可能な方法としては、例えば、ダイコート法、ビードコート法、バーコート法、グラビアコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法などの印刷法を挙げることができる。印刷法は有機薄膜太陽電池の大面積化に好適である。
乾燥処理の方法として、例えば、加熱乾燥、送風乾燥、真空乾燥、赤外線加熱乾燥等、一般的な方法を用いることができる。
有機薄膜太陽電池素子における光電変換層の第2態様は、電子受容性の機能を有する電子受容性層と電子供与性の機能を有する電子供与性層とが積層されたものである。以下、電子受容性層および電子供与性層について説明する。
本態様に用いられる電子受容性層は、電子受容性の機能を有するものであり、電子受容性材料を含有するものである。
本態様に用いられる電子供与性層は、電子供与性の機能を有するものであり、電子供与性材料を含有するものである。
本発明における光電変換素子は、第1電極層、光電変換層および第2電極層以外に、必要に応じて他の層を有していてもよい。
以下、光電変換素子が有機薄膜太陽電池素子である場合を例として他の層について説明する。
有機薄膜太陽電池素子においては、通常、第1電極層が光電変換層で発生した正孔を取り出すための電極(正孔取出し電極)、第2電極層が光電変換層で発生した電子を取り出すための電極(電子取出し電極)とされる。この場合、電荷の取出しを容易にするために、図10に例示するように、光電変換層12と第1電極層11との間に正孔取出し層14が形成されていてもよく、光電変換層12と第2電極層13との間に電子取出し層15が形成されていてもよい。
以下、正孔取出し層および電子取出し層について説明する。
正孔取出し層は、光電変換層から正孔取出し電極への正孔の取出しが容易に行われるように設けられる層である。これにより、光電変換層から正孔取出し電極への正孔取出し効率が高められるため、光電変換効率を向上させることが可能となる。
これらの中でも、特にポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、トリフェニルジアミン(TPD)が好ましく用いられる。
電子取出し層は、光電変換層から電子取出し電極への電子の取出しが容易に行われるように設けられる層である。これにより、光電変換層から電子取出し電極への電子取出し効率が高められるため、光電変換効率を向上させることが可能となる。
本発明においては、図1に例示するように透明樹脂基材2上に1個の光電変換素子10が形成されていてもよく、図9に例示するように透明樹脂基材2上に複数個の光電変換素子10が形成されていてもよい。
透明樹脂基材上に複数個の光電変換素子が形成されている場合、光電変換素子の数としては特に限定されるものではない。また、複数個の光電変換素子の接続としては、所望の起電力を得ることができればよく、直列のみであってもよく、並列のみであってもよく、直列および並列を組み合わせてもよい。
本発明においては、透明樹脂基材の光電変換素子側とは反対側の表面に、接着剤層を介してバリアフィルムが貼合されていてもよい。バリアフィルムとしては、一般的なバリアフィルムを使用することができる。
なお、これらの機能層については、特開2007−73717号公報等に記載のものと同様とすることができる。
本発明の太陽電池の製造方法は、上述の太陽電池を製造できる方法であれば特に限定されるものではないが、透明樹脂基材上に第1電極層および接着用無機層を同時に形成する第1電極層形成工程を有し、上記透明樹脂基材上に、上記第1電極層、上記第1電極層上に形成された光電変換層および上記光電変換層上に形成された第2電極層を有する光電変換素子を形成する光電変換素子形成工程と、上記光電変換素子および上記接着用無機層が覆われるように、上記透明樹脂基材上または無機バリア層を有する封止基材上に接着剤を配置する接着剤配置工程と、上記光電変換素子および上記接着用無機層が形成された上記透明樹脂基材と上記封止基材の上記無機バリア層とを上記接着剤を介して貼合する封止工程とを有することが好ましい。第1電極層および接着用無機層を同時に形成するので、接着用無機層を別途形成する工程を増やすことなく、本発明の太陽電池を作製することができるからである。
図11(a)〜(d)は、本発明の太陽電池の製造方法の一例を示す工程図であり、第1電極層が透明電極層である場合の例である。まず、図11(a)に示すように、透明樹脂基材2上に透明電極層11aである第1電極層11と透明電極層11aからなる接着用無機層3とを同時に形成する(第1電極層形成工程)。次いで、図11(b)に示すように、第1電極層11上に光電変換層12および第2電極層13を順に積層して、光電変換素子10を形成する(光電変換素子形成工程)。次に、図11(c)に示すように、無機バリア層5からなる封止基材6上に液状の接着剤4aを塗布した後(接着剤配置工程)、図11(d)に示すように、光電変換素子10および接着用無機層3が形成された透明樹脂基材2と、接着剤4aが塗布された封止基材6とをラミネートし、接着剤4aを硬化させる(封止工程)。これにより、接着剤層4を介して光電変換素子10および接着用無機層3が形成された透明樹脂基材2と封止基材6とが貼合され、光電変換素子10が封止される。
光電変換素子形成工程は、透明樹脂基材上に第1電極層および接着用無機層を同時に形成する第1電極層形成工程を有し、上記透明樹脂基材上に、上記第1電極層、上記第1電極層上に形成された光電変換層および上記光電変換層上に形成された第2電極層を有する光電変換素子を形成する工程である。
第1電極層形成工程は、透明樹脂基材上に第1電極層および接着用無機層を同時に形成する工程である。
第1電極層形成工程は、第1電極層の構成に応じて適宜選択される。
図11(a)に例示するように第1電極層が透明電極層である場合、透明電極層からなる接着用無機層を同時に形成することができる。透明電極層の形成方法としては、例えば、透明樹脂基材上に一面に導電膜を形成した後、フォトエッチングによりパターニングする方法、メタルマスクによるパターン蒸着法を挙げることができる。メタルマスクによるパターン蒸着法は、工程数が少ないため、プロセス上の優位性が高いという利点を有する。
光電変換素子形成工程において、第1電極層以外の構成部材を形成する方法については、上述したので、ここでの説明は省略する。
接着剤配置工程は、上記光電変換素子および上記接着用無機層が覆われるように、上記透明樹脂基材上または無機バリア層を有する封止基材上に接着剤を配置する工程である。
接着剤を配置する方法については、上述したので、ここでの説明は省略する。
封止工程は、上記光電変換素子および上記接着用無機層が形成された上記透明樹脂基材と上記封止基材の上記無機バリア層とを上記接着剤を介して貼合する工程である。
本工程においては、光電変換素子および接着用無機層が形成された透明樹脂基材と封止基材の無機バリア層とを対向させて配置し、接着剤を介して密着させ、接着剤を硬化させることにより封止を行うことができる。接着剤の硬化方法としては、接着剤の種類に応じて適宜選択されるものであり、通常、光照射または加熱が用いられる。
本発明の太陽電池モジュールは、上述の太陽電池が複数個直列または並列に接続されていることを特徴とするものである。
なお、太陽電池については、上記「A.太陽電池」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。
[実施例]
まず、100μm厚みのPET基板の片面の全面にCr/Cu層を10nm/300nmの厚みでスパッタリング法により形成した。その後、図4(a)に示すような、PET基板の中央部に位置する50mm□の光電変換素子が設けられる太陽電池部とPET基板の外周部に位置する外周が60mm□で5mm幅のロの字状の接着用無機層が設けられる接着部とに位置するCr/Cu層を残すような形状で、フォトエッチングプロセスによりパターニングを行い、金属電極層を形成した。この際、50mm□の太陽電池部には開口部の比率が80%のメッシュ形状の金属電極層を形成した。
金属電極層形成後に、50mm□の太陽電池部に位置する金属電極層上にITOをメタルマスクによるパターン蒸着法により成膜し、透明電極層を形成した。以上のように、メッシュ形状の金属電極層および透明電極層が積層された第1電極層と、金属電極層からなる接着用無機層とを形成した。
次いで、正孔取出し層上に、光電変換層として、N2雰囲気下で、P3HT/PCBMを2wt%でオルトジクロロベンゼン溶媒に溶解させたものをスピンコート法により塗布した。乾燥後、150℃、15minの焼成を実施し、光電変換層を形成した。
続いて、光電変換層上に、メタルマスクによるパターン蒸着により、電子取出し層と第2電極層としてCa、Alを15nm/300nmの厚みで順に蒸着形成した。以上のように有機薄膜太陽電池素子を形成した。
PET基板の外周部に接着用無機層を形成しなかった以外は、実施例と同様にして有機薄膜太陽電池を作製した。
実施例および比較例の有機薄膜太陽電池に関して、接着信頼性についてのT型剥離試験を実施した。接着用無機層を形成した場合(実施例)では、剥離強度5Nを確認した。一方、接着用無機層を形成しなかった場合(比較例)では、T型剥離試験のための基板セット時に剥がれてしまい、剥離強度は0Nであった。
また、接着用無機層を形成した有機薄膜太陽電池(実施例)と、接着用無機層を形成しなかった有機薄膜太陽電池(比較例)とを、65℃−RH85%の高温高湿試験に投入したところ、接着用無機層を形成した有機薄膜太陽電池では、100hの性能維持率90%であったのに対し、接着用無機層を形成しなかった有機薄膜太陽電池では、100hの性能維持率は10%であった。
以上より、接着用無機層を形成することで太陽電池の耐久性が向上することを確認した。
2 … 透明樹脂基材
3 … 接着用無機層
4 … 接着剤層
5 … 無機バリア層
6 … 封止基材
7 … プラスチックフィルム
10 … 光電変換素子
11 … 第1電極層
11a … 透明電極層
11b … 金属電極層
12 … 光電変換層
13 … 第2電極層
Claims (7)
- 透明樹脂基材と、
前記透明樹脂基材上に形成され、第1電極層、光電変換層および第2電極層が順に積層された光電変換素子と、
前記透明樹脂基材上に前記光電変換素子の周囲を囲うように形成された接着用無機層と、
前記接着用無機層上に配置された接着剤層と、
前記接着剤層上に配置され、無機バリア層を有する封止基材と
を有し、前記光電変換素子および前記接着用無機層が形成された前記透明樹脂基材と前記封止基材の前記無機バリア層とが前記接着剤層を介して貼合され、
前記接着用無機層が、前記第1電極層からなる、または、前記第1電極層を構成する層のうち少なくとも一層からなり、
前記接着用無機層が前記第1電極層と連続して形成され、前記接着用無機層上に前記第2電極層が形成されている領域では前記接着用無機層と前記第2電極層との間に無機絶縁層が形成されていることを特徴とする太陽電池。 - 前記第1電極層がパターン状の金属電極層であり、前記接着用無機層が前記金属電極層からなることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。
- 前記第1電極層が透明電極層であり、前記接着用無機層が前記透明電極層からなることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池。
- 前記封止基材が金属箔であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の太陽電池。
- 前記封止基材がバリアフィルムであることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の太陽電池。
- 前記光電変換素子が有機化合物を含む光電変換層を有する有機系太陽電池素子であることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかに記載の太陽電池。
- 請求項1から請求項6までのいずれかに記載の太陽電池が複数個直列または並列に接続されていることを特徴とする太陽電池モジュール。
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