JP5700214B2 - 導電性基板、導電性基板の製造方法、太陽電池、および表示装置 - Google Patents
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Description
図1は、導電性基板の概略断面図である。
多孔質層2は、三次元に延びる複数の孔4を有しており、この孔の中で表面に位置するものの全部または一部に金属5を充填することにより、当該金属5により3次元の電気的パスを形成し、透明導電層3の補助をする機能を有している。したがって、このような機能を奏し得る多孔質層であることが必要であり、当該観点から、その孔4は、少なくともその表面近傍においては均一、かつ三次元に存在していることが好ましい。
上記のように、多孔質層2の表面に位置する孔4の全部もしくはその一部には金属5が充填されている。当該金属5は、多孔質層2の表面に形成される透明導電層3と接することでいわゆる補助電極として機能する。
図1に示すように、透明導電層3は、多孔質層2において金属5が充填された孔4が存在する側の表面上に形成され、前記金属5と接することにより当該金属5によってその導電性が向上せしめられる層である。この透明導電層3については、特に限定されることはなく、従来から太陽電池や各種表示装置などで用いられてきた透明導電層、いわゆる透明電極を適宜用いることができる。本発明によれば、上記の多孔質層2の作用効果によりいかなる透明導電層であっても使用可能であると言える。
支持基板10は、上記の導電性基板1を支持するための基板であり、当該機能を奏し得ることができれば特に限定されることはないが、前述のとおり導電性基板1は透明性が求められる状況で使用されることが多いことから、当該支持基板10にあっても透明であることが好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリエチレンナフタレート樹脂(PEN)、ポリカーボネート樹脂(PC)などの透明樹脂フィルムが好適である。このような透明樹脂フィルムは、加工性に優れており、製造コスト低減や軽量化、割れにくいなどの特徴があり、曲面への適用もでき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。
図2は、導電性基板の別の態様を示す概略断面図である。
以上で説明した導電性基板1は、たとえば、対向する2枚の導電性基板と、その間に設けられる光電変換層とを有する太陽電池において、前記2枚の導電性基板のうちの少なくとも一方の導電性基板として好適に用いることができる。
また、以上で説明した導電性基板1は、対向する2枚の導電性基板と、その間に設けられる発光層とを有する表示装置であって、前記2枚の導電性基板のうちの少なくとも一方の導電性基板としても好適に用いることができる。
ポリビニルブチラール樹脂(電気化学工業(株)製:6000C)10g、良溶媒としてのメタノール90g、および貧溶媒としてのイオン交換水23.5gをそれぞれ準備し、メタノール中にポリビニルブチラール樹脂およびイオン交換水を攪拌しながら加えて多孔質層形成用塗工液を得た。次に、この塗工液を外形サイズ50mm角・膜厚125μmのPENフィルム基材の片面全面に、乾燥後の膜厚が35μmになるようにコンマコーターにて塗布した。塗膜を50℃で1分間乾燥させた後、さらに100℃で1分間乾燥させて多孔質層が形成されたPENフィルム基板を得た。次に、上記の多孔質層が形成されたPENフィルム基板上に、銀ナノ粒子ペースト(三ツ星ベルト(株)製:MDot−SLP)をスクリーン印刷法によりパターニング塗工し、多孔質層の孔の一部に銀ナノ粒子ペーストを充填してから、120℃で30分間乾燥させた。次に、上記多孔質層の孔において銀ナノ粒子ペーストを充填していない孔に、アクリル樹脂をスクリーン印刷によりパターニング塗工することで、当該孔にアクリル樹脂を充填した。次に、スパッタ法により厚み150nm、表面抵抗値60Ω/sqのITO層を形成し、本願の実施例1の導電性基板を得た。
外形サイズ50mm角・膜厚125μmのPENフィルム基材の片面全面に、スパッタリング法(成膜圧力:0.1Pa、成膜パワー:180W、時間:3分/12分/3分)にて厚み20nm/300nm/20nmでNi/Cu/Niを積層した。Ni/Cu/Ni膜の全面にドライフィルムレジスト(旭化成(株)製、サンフォートAQ−1558、ネガ型)を0.4kgf/cm2のラミネート圧、温度120℃にてラミネートし、所定の形状のフォトマスクを介してUV照射を行い、ドライフィルムレジスト上に所望の形状を転写した。その後、0.5wt%の炭酸ナトリウム水溶液中にてレジストの未露光部を除去し、所望の形状のレジスト画像を形成した。レジスト画像をマスクとして露出しているNi/Cu/Ni膜を塩化第2鉄溶液(45ボーメ)で液温50℃にてエッチングした。Ni/Cu/Ni膜をエッチングするために要した時間は、3秒であった。その後、2wt%の水酸化ナトリウム溶液を用いて液温50℃でレジスト除去を行い、所定の開口部を有するNi/Cu/Niの金属メッシュを形成した。次に、スパッタ法により厚み150nm、表面抵抗値60Ω/sqのITO層を形成し、比較例1の導電性基板を得た。
実施例1の導電性基板上に、導電性高分子ペースト(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分散品)をスピンコート法にて成膜した後、100℃で10分間乾燥させ、バッファー層を形成した。次に、ポリチオフェン(P3HT:poly(3−hexylthiophene−2,5−diyl),Aldrich社製)とC60PCBM([6,6]−phenyl−C61−butyric acid methyl ester, Nano−C社製)をブロモベンゼンに溶解させ、固形分濃度1.4wt%の光電変換層用塗工液を準備した。次いで、光電変換層用塗工液を上記バッファー層上にスピンコート法にて塗布した後、100℃で10分間乾燥させて、光電変換層を形成した。次に、上記光電変換層上にカルシウムおよびアルミニウムを真空蒸着法にて形成して金属電極とし、本願の実施例2の有機薄膜太陽電池を得た。
比較例1の導電性基板を用い、実施例2と同様の方法により、比較例2の有機太陽電池を得た。
実施例1と比較例1の導電性基板の表面抵抗値および表面最大段差を評価した。その結果を以下の表1に示す。
2・・・多孔質層
3・・・透明導電層
4・・・孔
5・・・金属
6・・・樹脂
10・・・支持基板
Claims (7)
- 三次元に伸びる複数の孔を有する多孔質層と、当該多孔質層上に形成された透明導電層と、を含み、
前記多孔質層の少なくとも一部の孔には金属が充填されており、当該金属は、多孔質層の表面において前記透明導電層と接しており、
前記多孔質の孔に充填される金属は、前記透明導電層を構成する材料とは異なる金属であることを特徴とする導電性基板。 - 前記多孔質に充填される金属が、アルミニウム、金、銀、コバルト、ニッケル、白金、銅、チタン、アルミニウム合金、チタン合金、ニッケルクロム合金、からなる群から選択される一または二以上の金属であり、
前記透明電極層が、In−Zn−O、In−Sn−O、ZnO−Al、Zn−Sn−O、からなる群から選択される一の材質からなることを特徴とする請求項1に記載の導電性基板 - 前記多孔質層において、金属が充填されていない孔には樹脂が充填されており、当該樹脂は、多孔質層の表面において前記透明導電層と接していることを特徴とする請求項1または2に記載の導電性基板。
- 三次元に伸びる複数の孔を有する多孔質層を用意し、
当該多孔質層の表面に現れている孔に金属を充填し、
その後、多孔質層の表面上に、前記多孔質層の孔に充填した金属とは異なる材料の透明導電層を形成する、ことを特徴とする導電性基板の製造方法。 - 前記透明導電層を蒸着法により形成することを特徴とする請求項4に記載の導電性基板の製造方法。
- 対向する2枚の導電性基板と、その間に設けられる光電変換層とを有する太陽電池であって、
前記2枚の導電性基板のうちの少なくとも一方の導電性基板は、
三次元に伸びる複数の孔を有する多孔質層と、当該多孔質層上に形成された透明導電層と、を含み、
前記多孔質層の少なくとも一部の孔には金属が充填されており、当該金属は、多孔質層の表面において前記透明導電層と接しており、
前記多孔質の孔に充填される金属は、前記透明導電層を構成する材料とは異なる金属であることを特徴とする、太陽電池。 - 対向する2枚の導電性基板と、その間に設けられる発光層とを有する表示装置であって、
前記2枚の導電性基板のうちの少なくとも一方の導電性基板は、
三次元に伸びる複数の孔を有する多孔質層と、当該多孔質層上に形成された透明導電層と、を含み、
前記多孔質層の少なくとも一部の孔には金属が充填されており、当該金属は、多孔質層の表面において前記透明導電層と接しており、
前記多孔質の孔に充填される金属は、前記透明導電層を構成する材料とは異なる金属であることを特徴とする、表示装置。
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