JP5537636B2 - 太陽電池及び太陽電池モジュール - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、太陽電池及び太陽電池モジュールに関する。

導電性ポリマーやフラーレンなどを組み合わせた有機半導体を用いた太陽電池がある。有機半導体を用いた太陽電池においては、塗布法や印刷法などの簡便な方法で光電変換膜を形成できる。有機半導体を用いた太陽電池において、光電変換効率の向上が求められている。

特開２０１２−１５６４２３号公報

本発明の実施形態は、光電変換効率が高い太陽電池及び太陽電池モジュールを提供する。

本発明の実施形態によれば、基板と、下部電極と、下部中間層と、光電変換膜と、上部電極と、備えた太陽電池が提供される。前記基板は、主面を有する。前記下部電極は、前記主面の上に設けられ前記主面と非平行な側面を有する。前記下部中間層は、前記主面の上及び前記下部電極の上に設けられる。前記下部中間層は、前記主面と平行な平面に投影したときに、前記下部電極に重なる重畳部分と、前記下部電極に重ならず前記下部電極の前記側面を覆う非重畳部分と、を含む。前記非重畳部分の前記主面に対して垂直な第１方向に沿う厚さは、前記重畳部分の前記第１方向に沿う厚さと前記下部電極の前記第１方向に沿う厚さとの和の厚さよりも厚い。前記光電変換膜は、前記下部中間層の上に設けられ、有機半導体を含む。前記上部電極は、前記光電変換膜の上に設けられる。

第１の実施形態に係る太陽電池を示す模式的断面図である。 第１の実施形態に係る太陽電池を示す模式的断面図である。 第１の実施形態に係る太陽電池の特性を示すグラフ図である。 図４（ａ）〜図４（ｃ）は、第１の実施形態に係る別の太陽電池を示す模式的断面図である。 第２の実施形態に係る太陽電池を示す模式的断面図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第３の実施形態に係る太陽電池モジュールを示す模式図である。 第３の実施形態に係る太陽光発電パネルを示す模式的平面図である。

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る太陽電池を示す模式的断面図である。
図１に表したように、本実施形態に係る太陽電池１１０は、基板５と、下部電極１０と、上部電極２０と、光電変換膜３０と、下部中間層４０と、を備える。この例において、太陽電池１１０は、上部中間層５０を、さらに備える。太陽電池１１０は、入射した光の光量に応じた電圧を下部電極１０と上部電極２０との間に生じさせる光電変換装置である。光電変換膜３０は、有機半導体を含む。太陽電池１１０は、例えば、有機薄膜太陽電池である。なお、太陽電池１１０の発電に寄与する光は、太陽光に限らない。太陽電池１１０は、例えば、電球などの光源から発せられる光でも発電する。

基板５は、第１主面５ａ（主面）と第２主面５ｂとを有する。第２主面５ｂは、第１主面５ａに対して反対側の面である。下部電極１０は、第１主面５ａの上に設けられる。下部電極１０は、第１主面５ａと非平行な側面１０ｓを有する。下部中間層４０は、第１主面５ａの上及び下部電極１０の上に設けられる。光電変換膜３０は、下部中間層４０の上に設けられる。上部電極２０は、光電変換膜３０の上に設けられる。上部中間層５０は、光電変換膜３０と上部電極２０との間に設けられる。すなわち、光電変換膜３０の上に上部中間層５０が設けられ、上部中間層５０の上に上部電極２０が設けられる。

ここで、第１主面５ａに対して垂直な第１方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な別の１つの方向をＹ軸方向とする。

下部中間層４０は、重畳部分４０ａと、非重畳部分４０ｂと、を含む。重畳部分４０ａは、第１主面５ａと平行な平面（Ｘ−Ｙ平面）に投影したときに、下部電極１０に重なる部分である。非重畳部分４０ｂは、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、下部電極１０に重ならない部分である。非重畳部分４０ｂは、下部電極１０の側面１０ｓを覆う。

非重畳部分４０ｂは、下部電極１０の側面のうちの一部の側面１０ｓを覆っている。すなわち、非重畳部分４０ｂは、下部電極１０の側面のうちの少なくとも一部を覆う。非重畳部分４０ｂは、下部電極１０の全ての側面を覆ってもよい。非重畳部分４０ｂは、例えば、重畳部分４０ａを囲む環状でもよい。

光電変換膜３０の一部３０ａは、第１主面５ａの上に設けられ、下部中間層４０の非重畳部分４０ｂを覆う。光電変換膜３０の一部３０ａは、例えば、Ｘ軸方向において側面１０ｓと対向する。上部電極２０の一部２０ａは、第１主面５ａの上に設けられ、光電変換膜３０の一部３０ａを覆う。上部電極２０の一部２０ａは、例えば、Ｘ軸方向において側面１０ｓと対向する。

この例では、基板５及び下部電極１０が、光透過性を有する。基板５及び下部電極１０は、例えば、透明である。下部電極１０は、例えば、透明電極である。この例では、第２主面５ｂから入射した光が、基板５及び下部電極１０を透過して光電変換膜３０に入射する。なお、光は、上部電極２０側から光電変換膜３０に入射させてもよい。この場合には、上部電極２０が、透明電極となる。ここで、光透過性とは、例えば、光電変換膜３０が吸収することによってエキシトンを生じ得る各波長の光を７０％以上の透過率で透過させる性質である。

基板５、下部電極１０、下部中間層４０、光電変換膜３０、上部中間層５０、及び、上部電極２０は、例えば、Ｙ軸方向に延在する。太陽電池１１０は、例えば、第１主面５ａに対して平行な平面（Ｘ−Ｙ平面）に投影したとき（Ｚ軸方向に見たとき）に、矩形状である。

基板５は、他の構成部材を支持する。基板５には、例えば、下部電極１０などの形成にともなう熱や有機溶剤などにより、実質的に変質しない材料が用いられる。基板５の材料には、例えば、無アルカリガラスや石英ガラスなどの無機材料が用いられる。基板５の材料は、例えば、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、または、シクロオレフィンポリマーなどの樹脂材料や高分子フィルムでもよい。基板５には、光透過性を有する材料が用いられる。上部電極２０側から光を入射させる場合には、光透過性を有しない材料を基板５に用いてもよい。この場合、基板５の材料は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やシリコンなどの金属基板でもよい。基板５の厚さ（Ｚ軸方向に沿う長さ）は、特に限定されない。基板５の厚さは、その他の構成部材の支持に必要な強度を基板５に持たせることが可能な任意の厚さでよい。

第２主面５ｂの上や、基板５と下部電極１０との間などに、入射光の反射を抑える反射防止層を設けてもよい。反射防止層には、例えば、反射防止コーティング、反射防止フィルムまたは反射防止シートなどを用いることができる。反射防止層の材料には、例えば、酸化チタンなどの無機材料が用いられる。反射防止層の材料は、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などの有機材料でもよい。

この例において、下部電極１０は、例えば、陽極である。下部電極１０には、光透過性と導電性とを有する材料が用いられる。下部電極１０には、例えば、導電性の金属酸化物膜や半透明の金属薄膜などが用いられる。金属酸化物膜には、例えば、インジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、または、インジウム・亜鉛・オキサイドなどからなる導電性ガラスを用いて作製された膜（ＮＥＳＡなど）などが挙げられる。ＩＴＯは、酸化インジウム、酸化亜鉛及び酸化スズを含む化合物である。金属薄膜の材料には、例えば、金、白金、銀、または、銅などが挙げられる。下部電極１０の材料は、ＩＴＯまたはＦＴＯが特に好ましい。下部電極１０の材料には、有機系の導電性ポリマーであるポリアニリン及びその誘導体や、ポリチオフェン及びその誘導体などを用いてもよい。

下部電極１０にＩＴＯを用いた場合、下部電極１０の厚さは、３０ｎｍ〜３００ｎｍであることが好ましい。３０ｎｍよりも薄くすると、導電性が低下して抵抗が高くなり、光電変換効率の低下の原因となる。３００ｎｍよりも厚くすると、ＩＴＯの可撓性が低下し、応力が作用した際にひび割れ易くなってしまう。下部電極１０のシート抵抗は、可能な限り低いことが好ましい。下部電極１０のシート抵抗は、例えば、１０Ω／ｓｑｕａｒｅ以下であることが好ましい。

下部電極１０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、メッキ法または塗布法などで上記の材料を成膜することにより、形成することができる。下部電極１０は、単層でもよいし、異なる仕事関数の材料で構成される層を積層させた積層体でもよい。上部電極２０側から光を入射させる場合、下部電極１０の材料は、光透過性を有しなくてもよい。すなわち、下部電極１０の材料としては、導電性を有していれば特に限定されない。

下部中間層４０は、例えば、第１の電荷輸送層である。この例において、下部中間層４０は、正孔輸送層である。下部中間層４０は、例えば、正孔を効率的に輸送し、電子をブロッキングする。下部中間層４０は、例えば、光電変換膜３０の界面近傍で発生した励起子の消滅を抑制する。また、下部中間層４０は、例えば、下部電極１０の凹凸をレベリング（平滑化）して太陽電池１１０の短絡を防ぐ。

下部中間層４０には、例えば、ポリチオフェン系ポリマー、ポリアニリンまたはポリピロールなどの有機導電性ポリマーが用いられる。ポリチオフェン系ポリマーには、例えば、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)）などが用いられる。ポリチオフェン系ポリマーの代表的な製品としては、例えば、スタルク社のＣｌｅｖｉｏｓ ＰＨ５００（登録商標）、ＣｌｅｖｉｏｓＰＨ、ＣｌｅｖｉｏｓＰＶ Ｐ Ａｌ ４０８３、及び、ＣｌｅｖｉｏｓＨＩＬ１．１などが挙げられる。無機物では、酸化モリブテンが好適な材料である。

下部中間層４０の材料としてＣｌｅｖｉｏｓ ＰＨ５００を用いる場合、下部中間層４０の重畳部分４０ａの厚さは、例えば、２０ｎｍ〜１００ｎｍであることが好ましい。薄すぎる場合は、下部電極１０の短絡を防止する作用が低下し、ショートが発生し易くなってしまう。厚すぎる場合は、膜抵抗が大きくなり、光電変換膜３０で発生した電流を制限してしまうため、光電変換効率が低下する。

下部中間層４０の形成方法は、薄膜を形成できる方法であれば特に限定されない。下部中間層４０は、例えば、スピンコート法などで塗布することができる。下部中間層４０の材料を所望の厚さに塗布した後、ホットプレートなどで加熱乾燥する。例えば、１４０℃〜２００℃で、数分〜１０分間程度加熱乾燥することが好ましい。塗布する溶液は、予めフィルターでろ過したものを使用することが望ましい。

上部中間層５０は、例えば、第２の電荷輸送層である。この例において、上部中間層５０は、電子輸送層である。上部中間層５０は、例えば、正孔をブロッキングし、電子を効率的に輸送する。また、上部中間層５０は、例えば、光電変換膜３０と上部中間層５０との界面近傍で生じたエキシトンの消滅を抑制する。なお、下部中間層４０を電子輸送層とし、上部中間層５０を正孔輸送層としてもよい。

上部中間層５０の材料には、例えば、金属酸化物が用いられる。金属酸化物としては、例えば、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性の酸化チタンなどが挙げられる。上部中間層５０の成膜方法は、薄膜を形成できる方法であれば特に限定されないが、例えば、スピンコート法が挙げられる。上部中間層５０の材料として酸化チタンを使用する場合、上部中間層５０の厚さは、例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの厚さに成膜することが望ましい。膜厚が上記範囲より薄い場合は、ホールブロック効果が減少してしまうため、発生したエキシトンが電子とホールに解離する前に失活してしまい、効率的に電流を取り出すことが難しくなってしまう。膜厚が厚すぎる場合は、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光変換効率が低下する。塗布溶液は、あらかじめフィルターで濾過したものを使用することが望ましい。規定の膜厚に塗布した後、ホットプレートなどを用いて加熱乾燥する。５０℃〜１００℃で数分〜１０分間程度、空気中にて加水分解を促進させながら加熱乾燥する。無機物では金属カルシウムなどが好適な材料である。

この例において、上部電極２０は、例えば、陰極である。なお、下部電極１０を陰極とし、上部電極２０を陽極としてもよい。上部電極２０の形成では、例えば、導電性を有する材料を真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法、または、塗布法などで成膜する。上部電極２０の材料としては、例えば、導電性の金属薄膜、または、金属酸化物膜などが挙げられる。下部電極１０に仕事関数の高い材料を用いた場合、上部電極２０には仕事関数の低い材料を用いることが好ましい。仕事関数の低い材料としては、例えば、アルカリ金属やアルカリ土類金属などが挙げられる。具体的には、Ｌｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｚｒ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、及び、Ｂａの少なくともいずれか、及び、これらの合金を挙げることができる。また、上部電極２０側から光を光電変換膜３０に入射させる場合、上部電極２０には、導電性と光透過性とを有する材料が用いられる。

上部電極２０は、単層でもよいし、異なる仕事関数の材料で構成される層を積層させた積層体でもよい。また、上部電極２０の材料は、例えば、前記仕事関数の低い材料のうちの１つ以上と、他の金属材料との合金でもよい。添加する他の金属材料としては、例えば、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、または、錫などが挙げられる。合金の例としては、例えば、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、または、カルシウム−アルミニウム合金などが挙げられる。

上部電極２０の厚さは、例えば、１０ｎｍ〜３００ｎｍである。膜厚が上記範囲より薄い場合は、抵抗が大きくなりすぎ、発生した電荷を外部回路へ伝達することが難しくなる。膜厚が厚い場合には、上部電極２０の成膜に長時間を要するため材料温度が上昇し、光電変換膜３０（有機層）にダメージを与えて性能が劣化してしまう場合がある。さらに、材料を大量に使用するため、成膜装置の占有時間が長くなり、コストアップに繋がる。

図２は、第１の実施形態に係る太陽電池を示す模式的断面図である。
図２に表したように、本実施形態に係る太陽電池１１０の光電変換膜３０は、第１導電形の第１半導体層３０ｎと、第２導電形の第２半導体層３０ｐと、を含む。第２半導体層３０ｐは、下部中間層４０と第１半導体層３０ｎとの間に設けられる。すなわち、下部中間層４０の上に第２半導体層３０ｐが設けられ、第２半導体層３０ｐの上に第１半導体層３０ｎが設けられ、第１半導体層３０ｎの上に上部中間層５０が設けられる。例えば、第１導電形はｎ形であり、第２導電形はｐ形である。第１導電形がｐ形であり、第２導電形がｎ形でもよい。以下では、第１導電形がｎ形、第２導電形がｐ形である場合として説明を行う。

光電変換膜３０は、例えば、第１半導体層３０ｎと第２半導体層３０ｐとがバルクヘテロ接合した構造の薄膜である。バルクへテロ接合型の光電変換膜３０の特徴は、第１半導体層３０ｎ（ｎ形半導体）と第２半導体層３０ｐ（ｐ形半導体）とがブレンドされ、ナノオーダーのｐｎ接合が光電変換膜３０の全体に広がっていることである。この構造は、例えば、ミクロ層分離構造と呼ばれる。

バルクへテロ接合型の光電変換膜３０では、混合されたｐ形半導体とｎ形半導体との接合面において生じる光電荷分離を利用して電流を得る。そして、バルクへテロ接合型の光電変換膜３０では、従来の積層型有機薄膜太陽電池よりもｐｎ接合領域が広く、実際に発電に寄与する領域も光電変換膜３０の全体に広がっている。従って、バルクへテロ接合型有機薄膜太陽電池における発電に寄与する領域は、積層型有機薄膜太陽電池と比べて厚くなる。これにより、光子の吸収効率も向上し、取り出せる電流も増加する。

第１半導体層３０ｎには、例えば、電子受容性の性質を有する材料が用いられる。第２半導体層３０ｐには、例えば、電子供与性の性質を有する材料が用いられる。本実施形態に係る光電変換膜３０においては、第１半導体層３０ｎ及び第２半導体層３０ｐの少なくとも一方に有機半導体が用いられる。なお、光電変換膜３０は、例えば、平面ヘテロ接合型などでもよい。

光電変換膜３０では、例えば、第１半導体層３０ｎまたは第２半導体層３０ｐが光Ｌｉｎを吸収することにより、エキシトンＥＸが発生する。この発生効率をη１とする。発生したエキシトンＥＸは、ｐｎ接合面３０ｆ（第１半導体層３０ｎと第２半導体層３０ｐとの接合面）へ拡散により移動する。この拡散効率をη２とする。エキシトンＥＸには寿命があるため、拡散長程度しか移動できない。ｐｎ接合面３０ｆに到達したエキシトンＥＸは、電子Ｃｅと正孔Ｃｈとに分離される。このエキシトンＥＸの分離の効率をη３とする。正孔Ｃｈは、下部電極１０に輸送される。電子Ｃｅは、上部電極２０に輸送される。これにより、電子Ｃｅ及び正孔Ｃｈ（光キャリア）が、外部に取り出される。この光キャリアの輸送効率をη４とする。

照射された光子に対する発生した光キャリアの外部取り出し効率ηＥＱＥは、次の式で表すことができる。この値が太陽電池１１０の量子効率に相当する。
ηＥＱＥ＝η１・η２・η３・η４

第１半導体層３０ｎには、例えば、ｎ形有機半導体が用いられる。第２半導体層３０ｐには、例えば、ｐ形有機半導体が用いられる。

ｐ形有機半導体としては、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、または、ポリチエニレンビニレンおよびその誘導体などを使用することができる。これらを併用してもよい。また、これらの共重合体を使用してもよい。共重合体としては、例えば、チオフェン−フルオレン共重合体や、フェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体などが挙げられる。

好ましいｐ形有機半導体は、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である。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、例えば、ポリアルキルチオフェン、ポリアリールチオフェン、ポリアルキルイソチオナフテン、及び、ポリエチレンジオキシチオフェンなどが挙げられる。ポリアルキルチオフェンとしては、例えば、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、及び、ポリ３−ドデシルチオフェンなどが挙げられる。ポリアリールチオフェンとしては、例えば、ポリ３−フェニルチオフェンや、ポリ３−（ｐ−アルキルフェニルチオフェン）などが挙げられる。ポリアルキルイソチオナフテンとしては、例えば、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、及び、ポリ３−デシルイソチオナフテンなどが挙げられる。

また近年では、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)])などの誘導体が、優れた光電変換効率を得られる化合物として知られている。

これらの導電性高分子は、溶媒に溶解させた溶液を塗布することにより成膜可能である。従って、大面積の有機薄膜太陽電池を、印刷法などにより、安価な設備にて低コストで製造できるという利点がある。

ｎ形有機半導体としては、フラーレンおよびその誘導体が好適に使用される。ここで、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。具体的には、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、及び、Ｃ８４などを基本骨格として構成される誘導体が挙げられる。フラーレン誘導体は、フラーレン骨格における炭素原子が任意の官能基で修飾されていてもよく、この官能基同士が互いに結合して環を形成していてもよい。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。また、フラーレン誘導体は、例えば、溶剤に親和性の高い官能基を有し、溶媒への可溶性が高いことが好ましい。

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、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、シアノ基、アルコキシ基、及び、芳香族複素環基などが挙げられる。ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子や塩素原子などが挙げられる。アルキル基としは、例えば、メチル基やエチル基などが挙げられる。アルケニル基としては、例えば、ビニル基などが挙げられる。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基やエトキシ基などが挙げられる。芳香族複素環基としては、例えば、芳香族炭化水素基、チエニル基、及び、ピリジル基などが挙げられる。また、芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基やナフチル基などが挙げられる。

より具体的には、水素化フラーレン、オキサイドフラーレン、及び、フラーレン金属錯体などが挙げられる。水素化フラーレンとしては、例えば、Ｃ６０Ｈ３６やＣ７０Ｈ３６などが挙げられる。オキサイドフラーレンとしては、例えば、Ｃ６０やＣ７０などが挙げられる。

上述した中でも、フラーレン誘導体として、６０ＰＣＢＭ（[６，６]-フェニルＣ６１酪酸メチルエステル）または７０ＰＣＢＭ（[６，６]-フェニルＣ７１酪酸メチルエステル）を使用することが特に好ましい。

未修飾のフラーレンを使用する場合、Ｃ７０を使用することが好ましい。フラーレンＣ７０は、光キャリアの発生効率が高く、有機薄膜太陽電池に使用するのに適している。

ｐ形半導体がＰ３ＡＴ系である場合、光電変換膜３０におけるｎ形有機半導体とｐ形有機半導体との混合比率は、およそｎ：ｐ＝１：１とすることが好ましい。また、ｐ形半導体がＰＣＤＴＢＴ系である場合、混合比率は、およそｎ：ｐ＝４：１とすることが好ましい。

有機半導体を塗布するためには、溶媒に溶解する必要がある。塗布に用いる溶媒としては、例えば、不飽和炭化水素系溶媒、ハロゲン化芳香族炭化水素系溶媒、ハロゲン化飽和炭化水素系溶媒、及び、エーテル類などが挙げられる。不飽和炭化水素系溶媒としては、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、及び、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼンなどが挙げられる。ハロゲン化芳香族炭化水素系溶媒としては、例えば、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、及び、トリクロロベンゼンなどが挙げられる。ハロゲン化飽和炭化水素系溶媒としては、例えば、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、及び、クロロシクロヘキサンなどが挙げられる。エーテル類としては、例えば、テトラヒドロフランやテトラヒドロピランなどが挙げられる。特に、ハロゲン系の芳香族溶剤が好ましい。これらの溶剤を単独、もしくは混合して使用してもよい。

溶液を塗布し成膜する方法としては、例えば、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、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、ディスペンサー塗布、ノズルコート法、キャピラリーコート法、及び、インクジェット法などが挙げられる。これらの塗布法を単独、もしくは組み合わせて用いてもよい。

この例において、下部中間層４０の非重畳部分４０ｂは、重畳部分４０ａと連続している。非重畳部分４０ｂの材料は、重畳部分４０ａの材料と実質的に同じである。また、この例において、非重畳部分４０ｂの厚さｔ２（Ｚ軸方向に沿う長さ）は、重畳部分４０ａの厚さｔ１よりも厚い。これにより、本実施形態では、非重畳部分４０ｂの第１主面５ａと平行な方向における抵抗値を、重畳部分４０ａの第１主面５ａと平行な方向における抵抗値よりも低くしている。ここで、第１主面５ａと平行な方向における抵抗値とは、例えば、第１主面５ａに対して平行な面内のシート抵抗である。すなわち、非重畳部分４０ｂの材料が重畳部分４０ａの材料と実質的に同じである場合、非重畳部分４０ｂの厚さｔ２を重畳部分４０ａの厚さｔ１よりも厚くすることは、非重畳部分４０ｂの抵抗値（例えば、シート抵抗）を重畳部分４０ａの抵抗値（例えば、シート抵抗）よりも低くすることと同義である。

非重畳部分４０ｂの第１主面５ａに対して平行な方向における長さＬｇ１は、例えば、重畳部分４０ａの厚さｔ１の１０００倍以上５０００倍以下である。長さＬｇ１は、例えば、１００μｍ以上５００μｍ以下である。長さＬｇ１は、例えば、第１主面５ａと平行で、側面１０ｓに対して垂直な方向に沿う非重畳部分４０ｂの長さである。この例において、長さＬｇ１は、Ｘ軸方向に沿う非重畳部分４０ｂの長さである。

重畳部分４０ａの厚さｔ１は、例えば、重畳部分４０ａにおける平均の厚さである。重畳部分４０ａにおける厚さの変動率は、例えば、平均の厚さに対して±５％以下である。重畳部分４０ａの厚さは、実質的に一定であることが好ましい。厚さが実質的に一定とは、例えば、重畳部分４０ａにおける厚さの最大値と最小値との差の絶対値が、５ｎｍ以下であることをいう。

非重畳部分４０ｂの厚さｔ２は、例えば、重畳部分４０ａの厚さｔ１の１．２倍以上３倍以下である。厚さｔ２は、重畳部分４０ａの厚さと下部電極１０の厚さとの和の厚さｔ３よりも厚い。非重畳部分４０ｂの厚さｔ２は、例えば、非重畳部分４０ｂの長さＬｇ１の半分の位置における非重畳部分４０ｂの厚さである。厚さｔ２は、例えば、側面１０ｓからＸ軸方向に１００μｍ離間した位置における非重畳部分４０ｂの厚さである。下部中間層４０の厚さは、例えば、電子顕微鏡などで太陽電池１１０の断面を観察することによって求めることができる。

図３は、第１の実施形態に係る太陽電池の特性を示すグラフ図である。
図３は、非重畳部分４０ｂにおいて、下部電極１０の側面１０ｓからの距離と、その位置から下部電極１０に向かって下部中間層４０内を流れる電流の量と、の関係を電気的なシミュレーションで求めた結果を表す。シミュレーションでは、非重畳部分４０ｂの厚さｔ２を変化させ、距離と電流との関係をそれぞれの厚さｔ２毎に求める。

シミュレーションでは、基板５にガラスを用い、下部電極１０にＩＴＯを用い、下部中間層４０にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ膜を用い、上部中間層５０にＴｉＯｘ膜を用い、上部電極２０にＡｌ膜を用いる。光電変換膜３０は、ｐｎバルクへテロジャンクション膜とする。第１半導体層３０ｎには、Ｃ７０のフラーレンを用い、第２半導体層３０ｐには、ＰＣＤＴＢＴ系を用いる。

図３の縦軸は、光電変換膜３０から下部電極１０に流れる電流の電流密度ＣＤ（Ａ／ｍ^２）であり、横軸は、下部電極１０の側面１０ｓからの距離Ｄｉｓ（ｍｍ）である。
図３に表したように、非重畳部分４０ｂの厚さｔ２を厚くすることで、下部電極１０の側面１０ｓからより離れたところからも電流が下部電極１０に流れていることがわかる。

下部中間層４０の重畳部分４０ａの厚さｔ１は、光電変換膜３０からの電流の取り出しに対して最適な値となるように設定される。下部中間層４０の厚さがこの最適値よりも厚くなると、光電変換膜３０から取り出せる電流の最大値が減る傾向になる。しかしながら、下部電極１０からはみ出た非重畳部分４０ｂは、もとより発電が期待されていない部分なので、多少取りだせる電流の最大値が減っても構わない。

それよりも、非重畳部分４０ｂを厚くして面平行方向（Ｘ−Ｙ平面に平行な方向）の抵抗値（例えば、シート抵抗）を減らし、光電変換膜３０の下部電極１０から外れた部分において発生した電流が、下部中間層４０を通過して下部電極１０に流れやすくする。これにより、厚さｔ２が厚さｔ１以下である場合に比べて、光電変換膜３０から取り出せる電流の総量を増やすことができる。すなわち、本実施形態に係る太陽電池１１０では、高い光電変換効率を得ることができる。

上述した下部中間層４０の膜厚形状は、例えば、塗布方式、塗布溶液の粘度、または、乾燥速度などを調節することで得られる。例えば、メニスカス法と呼ばれる塗布方法を用いることができる。この塗布方法は、アプリケータと呼ばれる部品を基板に近接して配置し、その間で微少量の塗布溶液を保持させる。そして、アプリケータもしくは基板を移動させることにより、塗布を行うものである。メニスカス法において、塗布の際の設定を変えることで、本実施形態のように下部中間層４０の端部での膜厚分布を調節することが可能である。塗布の際の設定とは、例えば、塗布溶液の量や、アプリケータまたは基板の移動速度などである。また、塗布した溶液の乾燥条件も重要なファクターであり、例えば、塗布後の基板温度や、塗布した膜の周辺の気流などを調節することで、非重畳部分４０ｂの膜厚を調整することが可能である。メニスカス法のほかにも、例えば、ダイコート法やキャピラリーコート法などの方法でも、設定を最適化することで、本実施形態のように塗布膜の端部が厚くなる現象を得ることができる。

図４（ａ）〜図４（ｃ）は、第１の実施形態に係る別の太陽電池を示す模式的断面図である。
図４（ａ）に表したように、太陽電池１１１においては、上部中間層５０が省略されている。このように、上部中間層５０は、必要に応じて適宜設けられ、省略可能である。

図４（ｂ）に表したように、太陽電池１１２は、封止膜６０をさらに備えている。封止膜６０は、上部電極２０の上に設けられる。封止膜６０は、例えば、熱硬化型や紫外線硬化型のエポキシ樹脂などによって、上部電極２０に貼り付けられる。封止膜６０は、例えば、酸素や水分などから光電変換膜３０などを保護する。封止膜６０を設けることにより、例えば、太陽電池１１２の耐久性を向上させることができる。

封止膜６０には、例えば、金属板または樹脂フィルムの表面に無機物または金属からなる層を設けてなるフィルムを使用することができる。樹脂フィルムとしては、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＩ、ＥＶＯＨ、ＣＯ、ＥＶＡ、ＰＣ若しくはＰＥＳからなるフィルム、または、それらの２つ以上を含んだ多層フィルムを使用することができる。無機物または金属としては、例えば、シリカ、チタニア、ジルコニア、窒化珪素、窒化ホウ素及びＡｌの少なくともいずれかを使用することができる。例えば、乾燥剤や酸素吸収剤などを封止膜６０にさらに含めてもよい。これにより、例えば、太陽電池１１２の耐久性をさらに向上させることができる。

図４（ｃ）に表したように、太陽電池１１３では、下部中間層４０の非重畳部分４０ｂの厚さの最大となる部分が、非重畳部分４０ｂのＸ軸方向に沿う幅の中央付近に設定されている。太陽電池１１３では、非重畳部分４０ｂの重畳部分４０ａと接する部分の厚さが、重畳部分４０ａの厚さと下部電極１０の厚さとの和の厚さと実質的に同じである。そして、重畳部分４０ａの厚さが、Ｘ−Ｙ平面と平行な方向に沿って実質的に一定である。これにより、重畳部分４０ａの厚さを最適に保ちつつ、光電変換膜３０の下部電極１０から外れた部分において発生した電流を下部電極１０に流れやすくすることができる。従って、太陽電池１１３では、光電変換効率をより高めることができる。

（第２実施形態）
図５は、第２の実施形態に係る太陽電池を示す模式的断面図である。
図５に表したように、太陽電池１２０の下部中間層４０の非重畳部分４０ｂの厚さｔ１は、重畳部分４０ａの厚さと下部電極１０の厚さとの和の厚さｔ３と実質的に同じである。この例では、非重畳部分４０ｂの抵抗率が、重畳部分４０ｂの抵抗率よりも低い。これにより、本実施形態では、非重畳部分４０ｂの第１主面５ａと平行な方向における抵抗値（例えば、シート抵抗）を、重畳部分４０ａの第１主面５ａと平行な方向における抵抗値（例えば、シート抵抗）よりも低くしている。すなわち、非重畳部分４０ｂの抵抗率を重畳部分４０ａの抵抗率よりも低くすることは、非重畳部分４０ｂの抵抗値を重畳部分４０ａの抵抗値よりも低くすることと同義である。

例えば、非重畳部分４０ｂに重畳部分４０ａよりも低い抵抗率の材料を用いる。これにより、非重畳部分４０ｂの抵抗率を、重畳部分４０ｂの抵抗率よりも低くすることができる。例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、添加物を加えることで、導電率をコントロールできることが、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの製造元から提示されている。この知見より、例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを下部中間層４０に用いる場合には、加える添加物の量を調整することで、重畳部分４０ａと非重畳部分４０ｂとを形成することができる。

例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、ジメチルフォルムアミド、エチレングリコール、ジメチルサルフォキシド、または、Ｎ−メチルピロリドンなどを添加することで導電率をコントロールできることが知られている。例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに対してエチレングリコールを５ｗｔ％（質量百分率）の割合で添加することで、導電率を２桁程度上げることが出来る。前述のＰＨ５００において、エチレングリコールを未添加の場合の導電率は、１Ｓ／ｍ（Ｓｉｅｍｅｎｓ／ｍｅｔｅｒ）程度である。これに対して、５ｗｔ％のエチレングリコールを添加した場合の導電率は、１００Ｓ／ｍ程度になる。

非重畳部分４０ｂの抵抗率は、例えば、重畳部分４０ａの抵抗率の１／１０００以上１／５以下である。重畳部分４０ａの抵抗率は、例えば、０．５Ωｍ以上５Ωｍ以下であり、非重畳部分４０ｂの抵抗率は、例えば、１０^−３Ωｍ以上０．１Ωｍ以下である。これにより、太陽電池１２０においても、光電変換膜３０から取り出せる電流の総量を増やし、高い光電変換効率を得ることができる。下部中間層４０の抵抗率は、例えば、ＳＩＭＳなどによって下部中間層４０の材料を分析することによって求めることができる。

太陽電池１２０の構成において、非重畳部分４０ｂの厚さｔ２を、重畳部分４０ａの厚さと下部電極１０の厚さとの和の厚さｔ３より厚くしてもよい。これにより、太陽電池１２０の光電変換率をより高めることができる。

重畳部分４０ａと非重畳部分４０ｂとで材料の異なる下部中間層４０の形成は、メニスカス法でも可能であるが、インクジェット法がより適している。

（第３実施形態）
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第３の実施形態に係る太陽電池モジュールを示す模式図である。
図６（ａ）は、太陽電池モジュールを示す模式的平面図であり、図６（ｂ）は、太陽電池モジュールを示す模式的断面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ１−Ａ２線断面を模式的に表す。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に表したように、太陽電池モジュール２１０は、基板５と、複数の太陽電池１３０（いわゆるセル）と、を備える。基板５は、第１主面５ａと第２主面５ｂとを有する。第２主面５ｂは、第１主面５ａに対して反対側の面である。基板５（第１主面５ａ）のＺ軸方向に投影した形状は、例えば、矩形状である。

複数の太陽電池１３０は、第１主面５ａの上に並べて設けられる。この例において、太陽電池１３０のＺ軸方向に投影した形状は、Ｙ軸方向に沿って延びる長方形状である。そして、この例では、複数の太陽電池１３０が、所定の間隔を空けてＸ軸方向に並べられている。太陽電池１３０のＸ軸方向の幅（Ｘ軸方向に沿う長さ）は、例えば、１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度である。基板５の一辺の長さは、例えば、３０ｃｍである。この場合、例えば、２０個程度の太陽電池１３０が、Ｘ軸方向に並べて設けられる。

複数の太陽電池１３０は、例えば、直列に接続される。上記第１実施形態で説明しているように、太陽電池には、透明電極が用いられる。透明電極に用いられる材料の抵抗値は、金属などと比較すると高い。太陽電池モジュールでは、複数の太陽電池を設け、それらを直列に接続する。これにより、例えば、透明電極の面積の増大にともなう透明電極の抵抗値の増加を抑えることができる。太陽電池モジュールでは、太陽電池に透明電極を用いる場合、一般的に、１０ｃｍ〜２０ｃｍの大きさの基板に対して、１０個〜１５個ほどの太陽電池を直列に接続している。

基板５の形状は、矩形状に限らず、任意の形状でよい。太陽電池１３０の形状及び配列は、上記に限らない。太陽電池１３０の形状及び配列は、例えば、基板５の形状などに合わせて適宜設定すればよい。太陽電池１３０の数は、例えば、基板５のサイズなどに応じた任意の数でよい。複数の太陽電池１３０の一部は、並列に接続してもよい。例えば、２０個の太陽電池１３０を含む場合、１０個ずつ直列に接続し、それらを並列に接続してもよい。太陽電池モジュール２１０は、直列に接続された少なくとも２つの太陽電池１３０を有していればよい。

複数の太陽電池１３０のうちの１つを第１太陽電池１３１とする。複数の太陽電池１３０のうちの別の１つを第２太陽電池１３２とする。第２太陽電池１３２は、第１太陽電池１３１と隣り合っている。

第１太陽電池１３１は、第１下部電極１１と、第１上部電極２１と、第１光電変換膜３１と、第１下部中間層４１と、を含む。この例において、第１太陽電池１３１は、第１上部中間層５１をさらに含む。第１下部電極１１は、第１主面５ａの上に設けられる。第１下部電極１１は、第１主面５ａと非平行な第１側面１１ｓを有する。第１下部中間層４１は、第１主面５ａの上及び第１下部電極１１の上に設けられる。第１光電変換膜３１は、第１下部中間層４１の上に設けられる。第１上部電極２１は、第１光電変換膜３１の上に設けられる。第１上部中間層５１は、第１光電変換膜３１と第１上部電極２１との間に設けられる。第１上部中間層５１は、必要に応じて適宜設けられ、省略可能である。

第１下部中間層４１は、第１重畳部分４１ａと、第１非重畳部分４１ｂと、を含む。第１重畳部分４１ａは、第１主面５ａと平行な平面（Ｘ−Ｙ平面）に投影したときに、第１下部電極１１に重なる部分である。第１非重畳部分４１ｂは、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第１下部電極１１に重ならない部分である。第１非重畳部分４１ｂは、第１下部電極１１の第１側面１１ｓを覆う。

第１光電変換膜３１の一部３１ａは、第１主面５ａの上に設けられ、第１下部中間層４１の第１非重畳部分４１ｂを覆う。第１光電変換膜３１の一部３１ａは、例えば、Ｘ軸方向において第１側面１１ｓと対向する。第１上部電極２１の一部２１ａは、第１主面５ａの上に設けられ、第１光電変換膜３１の一部３１ａを覆う。第１上部電極２１の一部２１ａは、例えば、Ｘ軸方向において第１側面１１ｓと対向する。

第１下部電極１１は、第１部分１１ａと、第２部分１１ｂと、を有する。第２部分１１ｂは、Ｘ軸方向において第１部分１１ａと並置される。第１部分１１ａは、Ｘ軸方向において、第２部分１１ｂと第１非重畳部分４１ｂとの間に配置される。第１下部中間層４１は、第１部分１１ａの上に設けられる。第１部分１１ａは、第１下部電極１１のうちの、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第１下部中間層４１と重なる部分である。第２部分１１ｂは、第１下部電極１１のうちの、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第１下部中間層４１と重ならない部分である。第２部分１１ｂは、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第１光電変換膜３１、第１上部中間層５１及び第１上部電極２１にも重ならない。

第２太陽電池１３２は、第２下部電極１２と、第２上部電極２２と、第２光電変換膜３２と、第２下部中間層４２と、を含む。この例において、第２太陽電池１３２は、第２上部中間層５２をさらに含む。第２下部電極１２は、第１主面５ａの上に設けられる。第２下部電極１２は、第１主面５ａと非平行な第２側面１２ｓを有する。第２下部中間層４２は、第１主面５ａの上及び第２下部電極１２の上に設けられる。第２光電変換膜３２は、第２下部中間層４２の上に設けられる。第２上部電極２２は、第２光電変換膜３２の上に設けられる。第２上部中間層５２は、第２光電変換膜３２と第２上部電極２２との間に設けられる。第２上部中間層５２は、必要に応じて適宜設けられ、省略可能である。

第２下部中間層４２は、第２重畳部分４２ａと、第２非重畳部分４２ｂと、を含む。第２重畳部分４２ａは、第１主面５ａと平行な平面（Ｘ−Ｙ平面）に投影したときに、第２下部電極１２に重なる部分である。第２非重畳部分４２ｂは、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、第２下部電極１２に重ならない部分である。第２非重畳部分４２ｂは、第１下部電極１１と第２下部電極１２との間に配置される。第２非重畳部分４２ｂは、第２下部電極１２の第２側面１２ｓを覆う。

第２光電変換膜３２の一部３２ａは、第１主面５ａの上に設けられ、第２下部中間層４２の第２非重畳部分４２ｂを覆う。第２光電変換膜３２の一部３２ａは、例えば、Ｘ軸方向において第２側面１２ｓと対向する。第２上部電極２２の一部２２ａは、第１主面５ａの上に設けられ、第２光電変換膜３２の一部３２ａを覆う。第２上部電極２２の一部２２ａは、例えば、Ｘ軸方向において第２側面１２ｓと対向する。

第２上部電極２２は、一部２２ａからＸ軸方向に延び、第１下部電極１１の第２部分１１ｂに接する延在部２２ｂを有する。延在部２２ｂは、第２部分１１ｂの上を覆う。これにより、第２上部電極２２が、第１下部電極１１と電気的に接続される。すなわち、第２太陽電池１３２が、第１太陽電池１３１と直列に接続される。

第１非重畳部分４１ｂの厚さｔ１２は、第１重畳部分４１ａの厚さｔ１１よりも厚い。第１非重畳部分４１ｂの厚さｔ１２は、第１重畳部分４１ａの厚さと第１下部電極１１の厚さとの和の厚さｔ１３よりも厚い。これにより、第１非重畳部分４１ｂの第１主面５ａと平行な方向における抵抗値（例えば、シート抵抗）を、第１重畳部分４１ａの第１主面５ａと平行な方向における抵抗値（例えば、シート抵抗）よりも低くしている。

第２非重畳部分４２ｂの厚さｔ２２は、第２重畳部分４２ａの厚さｔ２１よりも厚い。第２非重畳部分４２ｂの厚さｔ２２は、第２重畳部分４２ａの厚さと第２下部電極１２の厚さとの和の厚さｔ２３よりも厚い。これにより、第２非重畳部分４２ｂの第１主面５ａと平行な方向における抵抗値（例えば、シート抵抗）を、第２重畳部分４２ａの第１主面５ａと平行な方向における抵抗値（例えば、シート抵抗）よりも低くしている。

第１太陽電池１３１及び第２太陽電池１３２の構成は、上記第１実施形態で示している太陽電池１１０の構成と実質的に同じである。第１太陽電池１３１及び第２太陽電池１３２の構成は、例えば、２つの太陽電池１１０を並べて配置し、それぞれを直列に接続した構成ということもできる。第１太陽電池１３１及び第２太陽電池１３２の各部の機能や材料などは、第１実施形態に関して説明している太陽電池１１０と実質的に同じとすることができる。従って、これらについての詳細な説明は省略する。

第１下部電極１１と第２下部電極１２との間のＸ軸方向に沿う距離Ｄ１は、例えば、６００μｍ（４００μｍ以上１０００μｍ以下）である。第２非重畳部分４２ｂのＸ軸方向に沿う長さＬｇ２は、例えば、１００μｍ以上５００μｍ以下である。長さＬｇ２は、例えば、距離Ｄ１の半分に設定される。第２非重畳部分４２ｂの厚さｔ２２は、例えば、第２非重畳部分４２ｂの長さＬｇ２の半分の位置における第２非重畳部分４２ｂの厚さである。厚さｔ２２は、例えば、距離Ｄ１の１／４の長さの分だけ第２側面１２ｓからＸ軸方向に離間した位置における第２非重畳部分４２ｂの厚さである。厚さｔ２２は、例えば、第２側面１２ｓからＸ軸方向に１００μｍ離間した位置における第２非重畳部分４２ｂの厚さである。

複数の太陽電池１３０は、それぞれ直列に接続される。複数の太陽電池１３０において、直列に接続された部分の構成は、第１太陽電池１３１及び第２太陽電池１３２に関して説明した構成である。

有機薄膜太陽電池を用いた太陽電池モジュールは、ＣＩＧＳやａ−Ｓｉなどの無機材料を光電変換膜に含む太陽電池を用いた太陽電池モジュールに比べて低い。有機薄膜太陽電池を用いた太陽電池モジュールの光電変換効率を低下させる要因の１つは、開口率である。開口率とは、モジュールの面積に対する、発電に寄与する部分の面積の割合である。複数の太陽電池を直列に接続する際に、基板の直上に設けられた下部電極から、最上層の上部電極まで配線を通す必要がある。この配線を通すスペースを設けるために、太陽電池モジュールにおいて発電に寄与しない領域が増える。太陽電池モジュールの開口率が低下する。

無機系の太陽電池を用いた太陽電池モジュールでは、スクライビング（溝加工）という技術で配線の通り道を形成している。しかしながら、有機薄膜太陽電池では、材料の光吸収特性や剛性などの違いから、既存のスクライビング技術が有効ではない。特に、高分子有機材料を用いた場合、スクライビング技術の適用が難しい。このため、高分子有機材料を用いた複数の太陽電池を直列に接続する場合には、各太陽電池を分離させた状態で各層を成膜する。

高分子有機材料を用いる場合、有機材料を溶媒に溶かし、それを塗布技術で成膜している。この手法は蒸着やスパッタによる成膜と比較して、真空装置が要らない点から初期コストを抑制できるという利点がある。その反面、塗布技術のパターン精度は、蒸着などと比較して低い。このため、各太陽電池を分離して成膜する際に、各太陽電池の間隔が広くなってしまう。結果として、有機薄膜太陽電池を用いた太陽電池モジュールの開口率が、無機系の太陽電池を用いた太陽電池モジュールの開口率よりも低くなってしまう。

本実施形態に係る太陽電池モジュール２１０では、第１非重畳部分４１ｂ及び第２非重畳部分４２ｂの抵抗値を低くすることにより、第１下部電極１１及び第２下部電極１２からはみ出た部分でも発電に寄与するようにしている。これにより、太陽電池モジュール２１０では、実効的な開口率を向上させることができる。太陽電池モジュール２１０では、第１光電変換膜３１及び第２光電変換膜３２から取り出せる電流の総量を増やし、高い光電変換効率を得ることができる。

例えば、第１非重畳部分４１ｂの抵抗値が、第１重畳部分４１ａの抵抗値と実質的に同じ、または、それ以上である場合、第１太陽電池１３１の発電に寄与する部分は、第１下部電極１１と第１上部電極２１とがＺ軸方向において対向している部分である。この場合、第１太陽電池１３１と第２太陽電池１３２との間の発電に寄与しない領域は、ＡＲ１である。

これに対して、本実施形態に係る太陽電池モジュール２１０では、第１太陽電池１３１と第２太陽電池１３２との間の発電に寄与しない領域を、ＡＲ２とすることができる。このように、太陽電池モジュール２１０では、実効的な開口率を向上させ、高い光電変換効率を得ることができる。

第１太陽電池１３１及び第２太陽電池１３２の構成は、例えば、上記各実施形態で示している太陽電池１１１、太陽電池１１２、太陽電池１１３、または、太陽電池１２０と実質的に同じとしてもよい。

図７は、第３の実施形態に係る太陽光発電パネルを示す模式的平面図である。
図７に表したように、太陽光発電パネル３１０は、複数の太陽電池モジュール２１０を有する。この例において、太陽光発電パネル３１０は、Ｘ軸方向に３個ずつ、Ｙ軸方向に４個ずつ並べられた計１２個の太陽電池モジュール２１０を有する。太陽電池モジュール２１０の一辺の長さは、３０ｃｍ程度である。太陽光発電パネル３１０の大きさは、例えば、１ｍ×１．２ｍ程度である。複数の太陽電池モジュール２１０は、直列または並列に接続される。これにより、太陽光発電パネル３１０が、所定の電圧及び電流を出力する。このように、太陽電池モジュール２１０は、複数の太陽電池モジュール２１０を電気的に接続した太陽光発電パネル３１０として用いてもよい。太陽光発電パネル３１０に含まれる太陽電池モジュール２１０の数及び配列は、任意に設定すればよい。

以上では、下部中間層４０〜４２が正孔輸送層、上部中間層５０〜５２が電子輸送層の場合を説明しているが、下部中間層４０〜４２が電子輸送層で、上部中間層５０〜５２が正孔輸送層の場合も有りうる。例えば、逆型構造と呼ばれる構成がある。逆型構造では、下部電極１０〜１２（透明電極）が陰極で、上部電極２０〜２２（対向電極）が陽極となる。この場合、基板５側から順に、陰極である下部電極１０〜１２、電子輸送層である下部中間層４０〜４２、光電変換膜３０〜３２、正孔輸送層である上部中間層５０〜５２、及び、陽極である上部電極２０〜２２という構成になる。この場合においても、下部中間層４０〜４２の非重畳部分４０ｂ〜４２ｂの抵抗値を下げることで、高い光電変換効率を得ることができる。太陽電池モジュールの場合には、実効的な開口率を向上できる。

実施形態によれば、光電変換効率が高い太陽電池及び太陽電池モジュールが提供される。

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれは良い。本願明細書において、「上に設けられる」状態は、直接接して設けられる状態の他に、間に他の要素が挿入されて設けられる状態も含む。「積層される」状態は、互いに接して重ねられる状態の他に、間に他の要素が挿入されて重ねられる状態も含む。「対向する」状態は、直接的に面する状態の他に、間に別の要素が挿入されて面する状態も含む。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。
しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、太陽電池及び太陽電池モジュールに含まれる、基板、下部電極、下部中間層、光電変換膜、上部電極、上部中間層、第１下部電極、第１下部中間層、第１光電変換膜、第１上部電極、第２下部電極、第２下部中間層、第２光電変換膜、及び、第２上部電極などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した太陽電池及び太陽電池モジュールを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての太陽電池及び太陽電池モジュールも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。

５…基板、 ５ａ…第１主面（主面）、 ５ｂ…第２主面、 １０…下部電極、 １０ｓ…側面、 １１…第１下部電極、 １１ｓ…第１側面、 １２…第２下部電極、 １２ｓ…第２側面、 ２０…上部電極、 ２０ａ…一部、 ２１…第１上部電極、 ２１ａ…一部、 ２２…第２上部電極、 ２２ａ…一部、 ２２ｂ…延在部、 ３０…光電変換膜、 ３０ａ…一部、 ３０ｆ…ｐｎ接合面、 ３０ｎ…第１半導体層、 ３０ｐ…第２半導体層、 ３１…第１光電変換膜、 ３１ａ…一部、 ３２…第２光電変換膜、 ３２ａ…一部、 ４０…下部中間層、 ４０ａ…重畳部分、 ４０ｂ…非重畳部分、 ４１…第１下部中間層、 ４１ａ…第１重畳部分、 ４１ｂ…第１非重畳部分、 ４２…第２下部中間層、 ４２ａ…第２重畳部分、 ４２ｂ…第２非重畳部分、 ５０…上部中間層、 ５１…第１上部中間層、 ５２…第２上部中間層、 ６０…封止膜、 １１０、１１１、１１２、１１３、１２０、１３０…太陽電池、 １３１…第１太陽電池、 １３２…第２太陽電池、 ２１０…太陽電池モジュール、 ３１０…太陽光発電パネル、 ＡＲ１、ＡＲ２…領域、 Ｃｅ…電子、 Ｃｈ…正孔、 Ｄ１…距離、 ＥＸ…エキシトン、 Ｌｇ１、Ｌｇ２…長さ、 Ｌｉｎ…光、 ｔ１〜ｔ３、ｔ１１〜ｔ１３、ｔ２１〜ｔ２３…厚さ

Claims (4)

1. 主面を有する基板と、
   前記主面の上に設けられ前記主面と非平行な側面を有する下部電極と、
   前記主面の上及び前記下部電極の上に設けられた下部中間層であって、前記主面と平行な平面に投影したときに、前記下部電極に重なる重畳部分と、前記下部電極に重ならず前記下部電極の前記側面を覆う非重畳部分と、を含み、前記非重畳部分の前記主面に対して垂直な第１方向に沿う厚さは、前記重畳部分の前記第１方向に沿う厚さと前記下部電極の前記第１方向に沿う厚さとの和の厚さよりも厚い下部中間層と、
   前記下部中間層の上に設けられ有機半導体を含む光電変換膜と、
   前記光電変換膜の上に設けられた上部電極と、
   を備えた太陽電池。
2. 前記非重畳部分の抵抗率は、前記重畳部分の抵抗率よりも低い請求項１記載の太陽電池。
3. 前記光電変換膜と前記上部電極との間に設けられた上部中間層をさらに備えた請求項１又は２に記載の太陽電池。
4. 主面を有する基板と、
   前記主面の上に設けられた複数の太陽電池と、
   を備え、
   前記複数の太陽電池のうちの１つは、
   前記主面の上に設けられ前記主面と非平行な第１側面を有する第１下部電極と、
   前記主面の上及び前記第１下部電極の上に設けられた第１下部中間層であって、前記主面と平行な平面に投影したときに、前記第１下部電極に重なる第１重畳部分と、前記第１下部電極に重ならず前記第１下部電極の前記第１側面を覆う第１非重畳部分と、を含み、前記第１非重畳部分の前記主面に対して垂直な第１方向に沿う厚さは、前記第１重畳部分の前記第１方向に沿う厚さと前記第１下部電極の前記第１方向に沿う厚さとの和の厚さよりも厚い第１下部中間層と、
   前記第１下部中間層の上に設けられ有機半導体を含む第１光電変換膜と、
   前記第１光電変換膜の上に設けられた第１上部電極と、
   を含み、
   前記複数の太陽電池のうちで前記１つの隣りの別の１つは、
   前記主面の上に設けられ前記主面と非平行な第２側面を有する第２下部電極と、
   前記主面の上及び前記第２下部電極の上に設けられた第２下部中間層であって、前記主面と平行な平面に投影したときに、前記第２下部電極に重なる第２重畳部分と、前記第２下部電極に重ならず前記第２下部電極の前記第２側面を覆う第２非重畳部分と、を含み、前記第２非重畳部分の前記主面に対して垂直な第１方向に沿う厚さは、前記第２重畳部分の前記第１方向に沿う厚さと前記第２下部電極の前記第１方向に沿う厚さとの和の厚さよりも厚い第２下部中間層と、
   前記第２下部中間層の上に設けられ有機半導体を含む第２光電変換膜と、
   前記第２光電変換膜の上に設けられ前記第１下部電極と電気的に接続された第２上部電極と、
   を含む太陽電池モジュール。

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