JP5663264B2 - 有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents
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Description
〔1〕 第1電極及び第2電極からなる一対の電極、及び前記一対の電極間に挟持される活性層を備える有機光電変換素子が、基板上に複数配置された有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、基板上に複数の第1電極を形成する工程と、複数の第1電極それぞれの一部分に撥液性パターンを形成する工程とを含む、有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔2〕 第1電極及び第2電極からなる一対の電極、及び前記一対の電極間に挟持される活性層を備える有機光電変換素子が、基板上に複数配置された有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、基板上に複数の第1電極を形成する工程と、複数の第1電極外の基板上に撥液性パターンを形成する工程とを含む、有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔3〕 撥液性パターンを形成する工程が、複数の第1電極が形成された基板上全面に、撥液性部を形成する工程と、第1電極が形成された基板上の一部分を覆うマスクパターンを形成し、該マスクパターンをマスクとして第1電極が形成された基板全面を親液性処理し、該マスクパターンを除去して撥液性パターンを形成する工程と、を含む〔1〕又は〔2〕に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔4〕 複数の第1電極を基板上に形成する工程と、第1電極が形成された基板上全面に、撥液性部を形成する工程と、第1電極が設けられた基板上の一部分を覆うマスクパターンを形成し、該マスクパターンをマスクとして第1電極が形成された基板全面を親液化処理し、該マスクパターンを除去して撥液性パターンを形成する工程と、該撥液性パターンが形成された基板上全面に、撥液性パターンにより撥液される塗工液を塗布して、撥液性パターンを露出する第1露出部を有する第1電荷輸送層、該第1電荷輸送層上を覆う活性層、該活性層上を覆う第2電荷輸送層を形成する工程と、第2電荷輸送層、活性層及び第1電荷輸送層を貫通して、撥液性パターン外である第1電極の一部分が露出する第2露出部を形成する工程と、第2電荷輸送層上を覆い、第2露出部を埋め込み、かつ撥液性パターンを非被覆とする第2電極を、塗工液を塗布して形成する工程と、第2電極、第2電荷輸送層及び活性層を貫通して、撥液性パターン外である第1電荷輸送層の一部分を露出させる第3露出部を形成して、複数の有機光電変換素子に素子分離する工程とを備える有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔5〕 撥液性パターンを形成する工程が、基板に含まれる材料と撥液性部に含まれる材料との結合強度と、第1電極に含まれる材料と撥液性部に含まれる材料との結合強度との差を利用して、基板全面に対する親液化処理により、第1電極の表面から撥液性部を除去し、かつ基板の表面のうち第1電極が非形成とされた領域には撥液性部に含まれる材料を残存させることにより撥液性パターンを形成する工程である、〔4〕に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔6〕 撥液性パターンを形成する工程が、ケイ素、アルミニウム及びチタンからなる群から選ばれる1種の金属を含むカップリング剤を用いて撥液性パターンを形成する工程である、〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔7〕 撥液性パターンを形成する工程が、チオール化合物を含む材料を用いて撥液性パターンを形成する工程である、〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔8〕 撥液性パターンを形成する工程が、フッ素を含む材料を用いて撥液性パターンを形成する工程である、〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔9〕 撥液性パターンを形成する工程が、CF4、NF3、及びCF4とメタノールとの混合物からなる群から選ばれる1種以上を用いて蒸気処理により撥液性パターンを形成する工程である、〔8〕に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔10〕 〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の製造方法により製造することができる、有機薄膜太陽電池モジュール。
本発明の有機薄膜太陽電池モジュールは、従来の太陽電池モジュールと基本的には同様のモジュール構造をとりうる。有機薄膜太陽電池モジュールは、一般的には金属、セラミック等の基板(支持基板)の上に複数の有機光電変換素子(セル)が構成され、有機光電変換素子を充填樹脂や保護ガラス等で覆い、基板の反対側から光を取り込む構造をとるが、基板に強化ガラス等の透明材料を用い、その上に有機光電変換素子を構成してその透明の基板側から光を取り込む構造としてもよい。
第1の実施形態の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法は、第1電極及び第2電極からなる一対の電極、及び前記一対の電極間に挟持される活性層を備える有機光電変換素子が、基板上に複数配列された有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法であって、基板上に複数の第1電極を形成する工程と、複数の第1電極それぞれの一部分に撥液性パターンを形成する工程とを含む。
親液化処理Rとしては、好ましくは常法に従うプラズマ処理、UVオゾン処理、コロナ放電処理が挙げられる。
この活性層50の形成工程についても、撥液性パターン30aが形成された基板10上全面に、撥液性パターン30aにより撥液される塗工液を塗布して形成する。
第2の実施の形態の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法は、第1電極及び第2電極からなる一対の電極、及び一対の電極間に挟持される活性層を備える有機光電変換素子が、基板上に複数配列された複数の有機光電変換素子を含む有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、基板上に、複数の第1電極を形成する工程と、基板上に設けられた複数の第1電極外の基板上に撥液性パターンを形成する工程とを含む。
ここで、本発明の製造方法により製造される有機薄膜太陽電池モジュールが備える有機光電変換素子について図4−2を参照して説明する。
なお、電子供与性化合物と電子受容性化合物とは、これらの化合物のエネルギー準位のエネルギーレベルから相対的に決定され、1つの化合物が電子供与性化合物、電子受容性化合物のいずれともなり得る。
電子受容性化合物及び電子供与性化合物を含有するバルクヘテロ型の活性層における電子受容性化合物の割合は、電子供与性化合物100重量部に対して、10重量部〜1000重量部とすることが好ましく、50重量部〜500重量部とすることがより好ましい。
a)陽極/活性層/陰極
b)陽極/正孔輸送層/活性層/陰極
c)陽極/活性層/電子輸送層/陰極
d)陽極/正孔輸送層/活性層/電子輸送層/陰極
e)陽極/電子供給性層/電子受容性層/陰極
f)陽極/正孔輸送層/電子供給性層/電子受容性層/陰極
g)陽極/電子供給性層/電子受容性層/電子輸送層/陰極
h)陽極/正孔輸送層/電子供給性層/電子受容性層/電子輸送層/陰極
(ここで、記号「/」は、記号「/」を挟む層同士が隣接して積層されていることを示す。)
上記各層は、単層で構成されるのみならず、2層以上の積層体として構成されていてもよい。
ITO膜付きポリエチレンナフトレート(PENという場合がある。)フィルム基板(トービ社製、商品名:OTEC)の電極が形成される側の面をカプトンテープで保護した後、1mol/Lの濃度のHNO3中に3分間浸漬し、ITO膜を、複数の電極(第1電極)が配列され、かつこれら電極外にPENフィルム基板の主面が露出するパターンにパターニングした。電極がパターニングされた基板を、アセトンにて洗浄した後、低圧水銀ランプを備えた紫外線オゾン照射装置(テクノビジョン社製、型式:UV−312)を用いて、UVオゾン洗浄処理を15分間施し、清浄な表面をもつ第1電極をPEN基板上に作製した。次いで、0.5重量%濃度のオクタデシルトリクロロシランをオクタン溶媒中に溶解させた溶液に、第1電極が形成された基板を浸漬した後、120℃で30分間加熱処理した。その後、撥液性パターンとなる第1電極上の部分領域をカプトンテープで保護した後、15分間UVオゾン処理し、第1電極及び撥液性パターンを備える第1基板1を作製した。
ITO膜付きPENフィルム基板(トービ社製、商品名:OTEC)の第1電極が形成される側の面をカプトンテープで保護した後、1mol/L濃度のHNO3中に3分間浸漬し、ITO膜を複数の第1電極を含むパターンにパターニング形成した。パターニングされた基板を、アセトンにて洗浄した後、低圧水銀ランプを備えた紫外線オゾン照射装置(テクノビジョン社製、型式:UV−312)を用いて、15分間UVオゾン洗浄処理して、清浄な表面をもつ第1電極をPEN基板上に形成した。
その後、第2基板2を用い、実施例1と同じ方法で積層構造を作製した。
10A:電極形成領域
10B:非電極形成領域
20:第1電極
30:撥液性部
30a:撥液性パターン
40:第1電荷輸送層
50:活性層
60:第2電荷輸送層
70:第2電極
70a:コンタクト
100A1:第1素子
100A2:第2素子
100B:素子間部
R:親液化処理
X:第1露出部
Y:第2露出部
Z:第3露出部
Claims (7)
- 複数の第1電極を基板上に形成する工程と、
第1電極が形成された基板上全面に、撥液性部を形成する工程と、
第1電極が形成された基板上の一部分を覆うマスクパターンを形成し、該マスクパターンをマスクとして第1電極が形成された基板全面を親液化処理し、該マスクパターンを除去して撥液性パターンを形成する工程と、
該撥液性パターンが形成された基板上全面に、撥液性パターンにより撥液される塗工液を塗布して、撥液性パターンを露出する第1露出部を有する第1電荷輸送層、該第1電荷輸送層上を覆う活性層、該活性層上を覆う第2電荷輸送層を形成する工程と、
第2電荷輸送層、活性層及び第1電荷輸送層を貫通して、撥液性パターン外である第1電極の一部分が露出する第2露出部を形成する工程と、
第2電荷輸送層上を覆い、第2露出部を埋め込み、かつ撥液性パターンを非被覆とする第2電極を、塗工液を塗布して形成する工程と、
第2電極、第2電荷輸送層及び活性層を貫通して、撥液性パターン外である第1電荷輸送層の一部分を露出させる第3露出部を形成して、複数の有機光電変換素子に素子分離する工程と
を備える有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。 - 撥液性パターンを形成する工程が、基板に含まれる材料と撥液性部に含まれる材料との結合強度と、第1電極に含まれる材料と撥液性部に含まれる材料との結合強度との差を利用して、基板全面に対する親液化処理により、第1電極の表面から撥液性部を除去し、かつ基板の表面のうち第1電極が非形成とされた領域には撥液性部に含まれる材料を残存させることにより撥液性パターンを形成する工程である、請求項1に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
- 撥液性パターンを形成する工程が、ケイ素、アルミニウム及びチタンからなる群から選ばれる1種の金属を含むカップリング剤を用いて撥液性パターンを形成する工程である、請求項1に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
- 撥液性パターンを形成する工程が、チオール化合物を含む材料を用いて撥液性パターンを形成する工程である、請求項1に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
- 撥液性パターンを形成する工程が、フッ素を含む材料を用いて撥液性パターンを形成する工程である、請求項1に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
- 撥液性パターンを形成する工程が、CF4、NF3、及びCF4とメタノールとの混合物からなる群から選ばれる1種以上を用いて蒸気処理により撥液性パターンを形成する工程である、請求項5に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
- 請求項1に記載の製造方法により製造することができる、有機薄膜太陽電池モジュール。
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