JP6917739B2 - 印刷された太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも２つの電気的に接続された太陽電池セルを含む太陽電池モジュールの製造方法に関するものであり、太陽電池セルそれぞれは、ダウンウェブ方向及びクロスウェブ方向を有する基板上に配置された多層構造を有している。本発明はさらに、関連する太陽電池モジュールにも関する。

本発明は、太陽電池モジュールの製造の分野に属している。

太陽電池セルは、光（光子）に曝露された際に、現象の起始部である光起電力効果を用いて、電気を発生させる電子部品である。得られた電流は、入射光パワーに関連している。太陽電池セルは、ＤＣ（直流）電圧を供給する。

太陽電池セルのための光起電力効果は、半導体材料の特性を用いて得られる。

「半導体」という表現は、絶縁体の電気特性を有しているが、電子が電流に資するであろう可能性が小さいとしても無視できない材料を意味している。言い換えると、半導体の導電性は、金属の導電性と絶縁体の導電性との中間である。

本発明は、より具体的には、有機太陽電池セル及び有機太陽電池モジュールの分野に属する；このような有機太陽光発電分野は、しばしば「有機太陽光発電」の頭文字ＯＰＶで表される。

有機太陽電池セルは、特に多層構造として形成された太陽電池セルであり、第１の導電性材料の第１の電極層又は底面電極と、少なくとも１つの活性層と、第２の導電性材料の第２の電極層又は上面電極と、を有しており、当該活性層は、光活性半導体材料を形成する有機分子又は有機ポリマーから形成されている。

半導体は、半導体が、炭素原子と水素原子との間の共有結合、炭素原子と窒素原子との間の共有結合、又は、炭素原子と酸素原子との間のさらなる結合によって形成される基の一部である少なくとも１つの結合を含むと、有機であると見なされる。

有機半導体材料は、禁制帯を有しており、禁制帯の幅は、電子を基底状態から励起状態に移行させるために、電子に供給されるべき最少エネルギーの限界を定めている。当該エネルギーは、例えば光エネルギーとして供給される。

単独のＯＰＶセルは、光に曝露されると、所定の電圧と所定の電流とを発生させる。

太陽エネルギーで発生するＤＣ電圧を増大させるために、複数の太陽電池セルを直列に、電気的に接続することが知られている。例えば、有機太陽電池モジュールは、複数の有機太陽電池セルを電気的に接続することによって形成されている。

電気的に接続された有機太陽電池セルから成る有機太陽電池モジュールの製造は、非特許文献１に記載されているように、「ロールツーロール」（Ｒ２Ｒ）方式によって実現可能である。このような方法は、連続的かつ効率の良い製造を可能にする。なぜなら、基板が、長手方向に従って巻かれた数１０メートル又は数１００メートルの大きなロールとして提供され、層のコーティングが、基板を解く間に、ある程度連続的に基板に塗布されるからである。

倒置構造として知られる有機太陽電池セルは、５層の多層構造として、ダウンウェブ方向又は長手方向、及び、クロスウェブ方向又は横方向を有するＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）基板上に形成される。当該層は、長手方向に従ったパターニング又はコーティングによって形成され、複数の実質的に平行な太陽電池セルが長手方向に沿って製造される。当該セルは所定の幅を有しており、横変位が適用され、セルの底面電極層が、後続のセルの上面電極層に長手方向において電気的に接続される。

太陽電池セル間の電気的接続を得るために適用される横変位は、特許文献１にも開示されている。当該方法に従って電気的接続を実施するためには、横変位は極めて正確に行われる必要があり、それによって、製造プロセスは複雑になる。

先行技術に含まれるその他の方法は、完璧な位置合わせの必要性を減少させるために、シャドウマスクのようなパターニング技術を用いることを提案している。しかしながら、このような方法は、Ｒ２Ｒ方式のような連続的な製造方法によって得られる、改善されたプロセスの利点を阻害する。

国際公開第２０１３／１５２９５２号

"Polymer solar cell modules prepared using roll-to-roll methods: Knife-over-edge coating, slot-die coating and screen printing", in: "Solar Energy Materials and Solar Cells", April 2009

本発明は、先行技術の欠点を取り除くことを目的としている。

この目的のために、本発明は、第１の態様によると、少なくとも２つの電気的に接続された太陽電池セルを含む太陽電池モジュールの製造方法を提案しており、太陽電池セルそれぞれは、ダウンウェブ方向及びクロスウェブ方向を有する基板上に配置された多層構造である。

当該方法は、以下のステップを含んでいる：
ａ）第１の導電性材料の複数の離間した第１の電極ストリップを、基板の上に供給するステップであって、第１の電極ストリップそれぞれは、クロスウェブ方向に沿って延在し、第１の導電性材料の層を形成しているステップと、
ｂ）第１の導電性材料の層の上に、ダウンウェブ方向に沿って延在する絶縁体材料の少なくとも１つの絶縁ストリップを供給するステップであって、絶縁ストリップそれぞれは、接続領域及び活性領域を決定しているステップと、
ｃ）ウェブ全体がコーティングされた光活性半導体材料の層を含む機能スタックを、第１の導電性材料の層の上及び活性領域内に供給するステップと、
ｄ）第２の導電性材料の複数の離間した第２の電極ストリップを、機能スタックの上及び活性領域内に供給するステップであって、第２の電極ストリップそれぞれが、クロスウェブ方向に延在しており、第２の電極ストリップそれぞれが、対応する第１の電極ストリップと、所定の位置合わせパターンに従って位置合わせされ、太陽電池セルを形成しており、絶縁ストリップの上に延在する電気的接続パターンを提供することによって、少なくとも２つの隣接する太陽電池セルを電気的に接続し、接続領域内で、ある太陽電池セルの第２の電極ストリップを、隣接する太陽電池セルの第１の電極ストリップに電気的に接続するステップ。

有利には、提案された太陽電池モジュール製造方法は、直列太陽電池セルの電気的接続を、連続的な製造プロセスの利点を維持しながら単純化している。

有利には、任意の数の太陽電池セルを直列に、電気的に接続することが可能であり、それによって、利用に必要となる任意の出力電圧を発生させることが可能になる。

本発明に係る方法は、従属請求項に記載の特徴を、個々に、又は、技術的に許容可能な組み合わせにおいてさらに含んでいる。

別の態様によると、本発明は、少なくとも２つの電気的に接続された太陽電池セルを含む太陽電池モジュールに関するものであり、太陽電池セルそれぞれは、ダウンウェブ方向及びクロスウェブ方向を有する基板上に堆積された多層構造である。

太陽電池モジュールは、
‐基板上に配置された、第１の導電性材料の少なくとも２つの離間した第１の電極ストリップであって、第１の電極ストリップそれぞれがクロスウェブ方向に沿って延在し、第１の導電性材料の層を形成している第１の電極ストリップと、
‐第１の導電性材料の層の上に配置された、ダウンウェブ方向に延在する絶縁体材料の少なくとも１つの絶縁ストリップであって、絶縁ストリップそれぞれが接続領域及び活性領域を決定している絶縁ストリップと、
‐第１の導電性材料の層の上及び活性領域内に配置された、ウェブ全体がコーティングされた光活性半導体材料の層を含む機能スタックと、
‐機能スタックの上及び活性領域内に配置された、第２の導電性材料の少なくとも２つの離間した第２の電極ストリップであって、第２の電極ストリップそれぞれがクロスウェブ方向に延在し、第２の電極ストリップそれぞれが、対応する第１の電極ストリップと、所定の位置合わせパターンに従って位置合わせされ、太陽電池セル（４_ｉ）を形成している第２の電極ストリップと、
‐接続領域内で、太陽電池セルの第２の電極ストリップを、隣接する太陽電池セルの第１の電極ストリップに電気的に接続するための、絶縁ストリップの上に延在する電気的接続パターンと、
を含んでいる。

一態様によると、第１の電極ストリップそれぞれは、波長可視光の光波に対して透過性である。

一態様によると、第２の電極ストリップそれぞれは、波長可視光の光波に対して透過性である。

本発明は、有利には、少なくとも２つの電気的に接続された有機太陽電池セルを含む有機太陽電池モジュールの製造に適用される。

本発明は、詳細な説明及び以下に挙げた添付の図面を参照すると、より理解され得るであろう。これらの図面は、例示的なものに過ぎず、何ら限定するものではない。

一態様に係る有機太陽電池セルの横断面を概略的に示した図である。 一態様に係る製造方法の主要ステップをフローチャートで示した図である。 図２に係る製造プロセスの中間結果を示す上面図である。 図２に係る製造プロセスの中間結果を示す上面図である。 図２に係る製造プロセスの中間結果を示す上面図である。 図２に係る製造プロセスの中間結果を示す上面図である。 図２に係る製造プロセスの中間結果を示す上面図である。 本発明に係る有機太陽電池モジュールの配置をいくつか示した図である。

以下において、本発明を、有機太陽電池モジュールの製造に関して説明する。

図１及び図３から図７に示された本発明の一態様によると、有機太陽電池モジュール２は、複数の有機太陽電池セル４_ｉから構成されている。

太陽電池セル４それぞれは、基板６上の層によって形成されており、基板６は、好ましくはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）タイプの材料又はＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）タイプの材料、金属ホイル又はフレキシブルガラスから形成された柔軟なシートである。

有機太陽電池モジュールの製造プロセスは、ロールツーロールプロセスとして知られている、連続的なプロセスであり、有機太陽電池セルを形成する後続の層は、コーティング又は印刷によって、基板ロール上に堆積される。

基板６のダウンウェブ方向又は長手方向は、Ｘ方向と表記され、基板のクロスウェブ方向又は横方向は、Ｙ方向と表記される。

基板６は、ダウンウェブ方向Ｘにおいて、第１の外側縁６ａと、第２の外側縁６ｂとを有している。

有機太陽電池セルを形成している多層は、Ｚ方向と表記されている積層方向に従って、基板上に堆積される。

図１は、有機太陽電池セル４_ｉを、（Ｙ、Ｚ）平面において概略的に示しており、図３から図７は、様々な後続の層を（Ｘ、Ｙ）平面で示している。

柔軟な基板６は、好ましくは５０μｍから５００μｍの間、好ましくは１２５μｍである、所定の幅Ｗ及び厚さｚを有している。

図２は、本発明の一態様に従って適用される製造プロセスの主要ステップのフローチャートである。

当該製造プロセスの第１のステップ１００は、第１の導電性材料の複数であるＮ個の離間した第１の電極ストリップを、基板６上に供給することにあり、第１の電極ストリップ８_ｉそれぞれは、クロスウェブ方向に沿って延在しており、第１の導電性材料の層１０を形成している。

図３から図７には、Ｎ＝８の第１の電極ストリップ８_１、８_２、…、８_ｉ＋１が図示されている。第１の電極ストリップ８_ｎのＮは、任意の数であって良いと理解されている。

第１の電極ストリップ８_ｉは、合理的に、クロスウェブ方向Ｙに従って平行であり、２つの隣り合う第１の電極ストリップ８_ｉと８_ｉ＋１とは、幅ｒの分だけ、好ましくは１００μｍから１０００μｍの間、離間している。

従って、第１の電極ストリップは、所定の第１の位置合わせパターン又は整合パターンに従って、基板６上に配置される。

第１の電極ストリップ８_ｉそれぞれは、基板６の幅Ｗに等しいか、又は、わずかに小さい長さｙ_Ｂと、好ましくは５ｍｍから１５ｍｍの間の幅ｘ_Ｂと、厚さｚ_Ｂと、を有している。

第１の電極ストリップ８_ｉは、第１の導電性材料から形成されている。

適切な導電性材料の例は、導電性金属、導電性合金、導電性ポリマー、及び、導電性金属酸化物を含んでいる。

導電性金属の例は、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、パラジウム、白金及びチタンを含んでいる。

導電性合金の例は、ステンレススチール、金合金、銀合金、銅合金、アルミニウム合金、ニッケル合金、パラジウム合金、白金合金及びチタン合金を含んでいる。

導電性ポリマーの例は、ポリチオフェン（例えばドープされたポリ（3,4‐エチレンジオキシチオフェン）（ドープされたＰＥＤＯＴ））、ポリアニリン（例えばドープされたポリアニリン）、ポリピロール（例えばドープされたポリピロール）を含んでいる。

導電性金属酸化物の例は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素化スズ酸化物、スズ酸化物及び亜鉛酸化物を含んでいる。

いくつかの態様において、上述の導電性金属酸化物をドープすることが可能である。いくつかの態様において、第１の導電性材料は、ＩＴＯ／金属／ＩＴＯ材料、又は、誘電体／金属／誘電体材料のような、多層材料を含むことが可能である。いくつかの態様において、上述の材料を組み合わせて用いることが可能である。

好ましくは、第１の導電性材料は、波長可視光の光波に対して透過性である。

好ましくは、第１の電極ストリップ８_ｉは、フレキソ印刷、回転スクリーン印刷、インクジェット印刷を含む湿式法によって、基板６上に与えられる。

図３に示された態様では、第１の電極ストリップ８_ｉそれぞれは、グリッド部１２_ｉでコーティングされているか、又は、印刷されている。グリッド部１２_ｉそれぞれは、第１の電極ストリップ８_ｉの長さｙ_Ｂよりも小さい長さｙ_Ｇと、第１の電極ストリップ８_ｉの幅ｘ_Ｂよりも小さい幅ｘ_Ｇと有している。

グリッド部それぞれの長さｙ_Ｇは、以下に詳細に記載する活性領域１８の幅Ｗ_１よりも小さいか、又は、同じである。

有利には、グリッド部１２_ｉは、電池及びモジュールの透過性を改善する。透過性は、モジュールをエンドユーザのアプリケーションに統合するために重要な特性である。

複数の離間した第１の電極ストリップを供給するステップ１００には、第１の導電性材料の層１０の上に、絶縁ストリップ１４ａ、１４ｂを供給するステップ１１０が続いており、絶縁ストリップ１４ａ、１４ｂは、ダウンウェブ方向Ｘに沿って、第１の電極ストリップ８_ｉの一部の上に堆積又は印刷される。

一態様において、絶縁ストリップ１４ａ、１４ｂは、図４に概略的に示すように、第１の層１０の上に連続的に堆積されている。

１対又はいくつかの対の付加的な絶縁ストリップを、基板の中間領域にコーティングし、それによって、平行な２組の直列に接続された電池を決定することも可能であろう。この２組の電池は、幅のより小さい、同時にコーティング可能であろう２つの異なるモジュールを形成している。

絶縁ストリップ１４ａ、１４ｂそれぞれは、長手方向に沿って延在しており、クロスウェブ方向Ｙに沿って、０．５ｍｍから１．５ｍｍの間、好ましくは１ｍｍの幅Ｗ_２と、１０μｍから２５μｍの間の厚さｚ_３とを有している。

絶縁ストリップそれぞれは、合理的に、基板６の対応する外側縁６ａ、６ｂに対して平行に、当該外側縁に対して所定の距離Ｄ_ａ、Ｄ_ｂを有して堆積されている。

好ましくは、距離Ｄ_ａ、Ｄ_ｂは、それぞれの側において、１０ｍｍである。

絶縁ストリップ１４ａ、１４ｂそれぞれは、第１の電極ストリップの、複数の単純な第１の導電性材料部分を含む外側接続領域１６ａ、１６ｂと、活性領域１８との間の境界を決定している。

活性領域１８は、クロスウェブ方向である方向Ｙに沿って、活性領域幅とも呼ばれる寸法Ｗ_１を有している。

接続領域１６ａ、１６ｂそれぞれは、クロスウェブ方向に沿って、接続領域幅とも呼ばれる、それぞれＤ_ａ、Ｄ_ｂに等しい寸法を有している。

接続領域幅Ｄ_ａ、Ｄ_ｂそれぞれは、接続領域が、第１の電極ストリップの、単純な第１の導電性材料部分を含むように選択されており、それによって、以下に説明するように、電気的接続を形成することが可能になっている。

絶縁ストリップ１４ａ、１４ｂは、スロットダイコーティング、フレキソ印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷を含む湿式法によって与えられる。

一態様において、絶縁ストリップは、アミン、アクリレート、エポキシ、ウレタン等のモノマー材料から生成されたポリマーのような絶縁体材料から、又は、それらの組み合わせから形成されている。

これらのモノマー材料は、基板上に溶媒を用いてコーティングされるか、又は、モノマー材料が室温で液状である場合には、溶媒を用いずに基板に直接コーティングされ得る。

モノマー材料（例えばアミン及びエポキシド）を混合し、基板上にコーティングし、熱処理を行い、絶縁体である透明又は半透明なポリマーを形成することが可能である。

絶縁ストリップ１４ａ、１４ｂを供給するステップ１１０には、１つ又はいくつかのウェブ全体がコーティングされた層を活性領域１８に供給し、機能スタック２０を形成するステップ１２０が続いており、その結果は、図１及び図５に概略的に示されている。

一態様において、機能スタック２０は、３つの層の重ね合わせとして構成されており、この重ね合わせは、活性領域１８内に供給された第１の中間層２２と、第１の中間層２２上及び活性領域１８内に供給された光活性層２４と、光活性層２４上及び活性領域１８内に供給された第２の中間層２６と、を含んでいる。

代替的な態様では、機能スタック２０は、単層の光活性層２４として構成されている。

光活性層２４は、ウェブ全体がコーティングされた光活性半導体材料であり、活性領域内に堆積又は印刷されている。

当該光活性半導体材料は、電子供与体材料（ｎ型材料とも呼ばれる）と、電子受容体材料（ｐ型材料とも呼ばれる）との混合物から構成されている。これらの半導体材料は、分子、オリゴマー、又は、共役有機ポリマーであり得る。このように、光活性層２４は、電子供与体材料及び電子受容体材料とのヘテロ接合であって良い。

光活性層は、有機電子供与体材料と有機電子受容体材料とを含み得る。適切な有機電子供与体材料としては、ポリチオフェン（例えばポリ（3‐ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ））又はポリ（フェニレン‐ビニレン）（ＰＰＶｓ）のような共役ポリマー、ＤＴＳ‐（ＦＢＴＴＨ２）２、ＩＢＴＰ、ＩＤＦ、ＤＴＳ‐（ＰＴＴＨ２）、ボロジピロメテン、ジケトピロロピロール、オリゴチオフェン、インジゴ、キナクリドン、メロシアニン、スクアライン等の小分子が挙げられる。

適切な有機電子受容体材料としては、フラーレン（例えば、[6,6]‐フェニルC61‐酪酸メチルエステル（Ｃ６１‐ＰＣＢＭ）及び[6,6]‐フェニルC71‐酪酸メチルエステル（Ｃ７１‐ＰＣＢＭ）等の置換フラーレン）が挙げられる。

代替的に、光活性層２４は、ペロブスカイト材料等の有機／無機ハイブリッド材料から構成され得る。

第１の中間層２２と第２の中間層２６とは、界面層を形成しており、当該界面層は、ｐ型又はｎ型の半導体材料から形成されており、光活性層２４の半導体材料に従って選択された電子又は正孔の輸送又は注入を実施するのに適している。

例えば、第１の中間層２２と第２の中間層２６とは、半導体材料から形成されている。

第１の中間層２２、光活性層２４及び第２の中間層２６は、それぞれ、スロットダイコーティング、フレキソ印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷を含む湿式法によって与えられる。

一態様において、第１の中間層２２は、湿式法によって第１の導電層１０上に与えられた、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸化物（ＴｉＯｘ）、炭酸セシウムＣｓ_２ＣＯ_３、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）を含む半導体材料から形成された導電層である。

一態様において、第２の中間層２６は、湿式法によって光活性層２４上に与えられた、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）、三酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）、三酸化タングステン（ＷＯ_３）を含む半導体材料から形成された正孔輸送層である。

活性領域１８内に機能スタック２０を供給するステップ１２０には、第２の導電性材料の複数のＮ個の離間した第２の電極ストリップ２８_ｉから成る第２の電極層３０を、図１及び図６に示したように、機能スタック２０の上及び活性領域１８内に供給するステップ１３０ａが続いている。

複数の第２の電極ストリップは、第２の導電層３０を形成している。

第２の電極ストリップ２８_ｉそれぞれは、クロスウェブ方向に沿って延在し、第２の所定の位置合わせパターンに従って、対応する第１の電極ストリップと位置合わせされ、有機太陽電池セル４_ｉを形成している。

図６には、Ｎ＝８の、第２の電極ストリップ２８_１、２８_２、…、２８_ｉ＋１が示されている。

第２の電極ストリップ２８_ｉは、第２の導電性材料から形成されている。

適切な導電性材料の例は、すでに第１の導電性材料について記載したように、導電性金属、導電性合金、導電性ポリマー、及び、導電性金属酸化物を含んでいる。

一態様において、用いられる第２の導電性材料は、用いられる第１の導電性材料と同じである。

好ましくは、第２の導電性材料は、波長可視光の光波に対して透過性である。

好ましくは、第２の電極ストリップ２８_ｉは、フレキソ印刷、回転スクリーン印刷、インクジェット印刷を含む湿式法によって、第２の中間層上に与えられる。

有機太陽電池セル４_ｉそれぞれは、第１の電極ストリップ８_ｉと、任意で活性領域１８内においてグリッド部１２_ｉでコーティングされたグリッドと、一態様において、光活性層を含む半導体層を重ね合わせることによって形成されている活性領域１８内の機能スタック２０と、整合プロセスによって形成された第２の所定の位置合わせパターンに従って第１の電極ストリップと位置合わせされた第２の電極ストリップ２８_ｉと、のスタックから構成されている。

第２の電極ストリップそれぞれは、Ｙ方向に沿って長さｙ_Ｔと、Ｘ方向に沿って幅ｘ_Ｔと、厚さｚ_Ｔと、を有している。

長さｙ_Ｔは、活性領域の幅Ｗ_１に等しいか、又は、Ｗ_１よりも小さく、幅ｘ_Ｔは、第１の電極ストリップの幅ｘ_Ｂに等しいか、又は、ｘ_Ｂよりも小さい。

第２の位置合わせパターンによると、第２の電極ストリップ２８_ｉは、対応する第１の電極ストリップ８_ｉの上に配置され、第２の電極ストリップの方向Ｙに沿った境界は、第１の電極ストリップの方向Ｙに沿った境界に対して合理的に平行であり、その際、Ｘ方向に沿って、第２の電極ストリップ２８_ｉと対応する第１の電極ストリップとの間には、１００μｍから１０００μｍの間の位置オフセットＯｆｆ_ｉが存在している。

複数のＮ個の離間した第２の電極ストリップ２８_ｉを供給するステップ１３０ａには、ステップ１３０ｂが続いており、ステップ１３０ｂでは、隣り合う有機太陽電池セル４_ｉ、４_ｉ＋１を、有機太陽電池セル４_ｉの第２の電極ストリップ２８_ｉを接続領域１６ａ、１６ｂ内で有機太陽電池セル４_ｉ＋１の第１の電極ストリップ８_ｉ＋１と接続することによって電気的に接続するための直列接続パターンが形成される。

このような電気的接続パターン３２_１、…、３２_ｉは、図１、図６及び図７に概略的に示されている。

電気的接続パターン３２_ｉは、絶縁ストリップ１４ａ、１４ｂの上に延在している。

図示された態様では、電気的接続パターンは、図６及び図７に見られるように、一般的に、第２の電極ストリップ２８_ｉを隣り合う第１の電極ストリップ８_ｉ＋１の接続領域１６ａ、１６ｂに接続するために、「Ｕ字形」を有している。

代替的に、有機太陽電池セル４_ｉの第１の電極ストリップ８_ｉと、有機太陽電池セル４_ｉ＋１の第２の電極ストリップ２８_ｉ＋１との間に電気的接続を実現しても良いと理解されている。

供給された電気的接続パターン３２_ｉによると、有機太陽電池セル４_ｉの第２の電極ストリップ２８_ｉ上に与えられた導電性材料は、接続領域１６ａ、１６ｂ内で、隣り合う有機太陽電池セル４_ｉ＋１の第１の電極ストリップとのみ接触し、当該セル４_ｉ＋１の他の部分とは接触しない。

好ましくは、ステップ１３０ａ及び１３０ｂは、第２の電極及び同一の導電性材料との電気的接続として作用する単層の印刷及びパターニングによって、１つのステップ１３０で実施される。

好ましくは、第２の電極ストリップ２８_ｉと電気的接続３２_ｉとは、同じ層として形成され、フレキソ印刷、回転スクリーン印刷、インクジェット印刷を含む湿式法によって、第２の中間層２６上に与えられる。

一態様において、第２の電極層３０は、ウェブ全体がコーティングされた、ＰＥＤＯＴ又は銀ナノワイヤ等の高導電性（＜１００Ω／ｓｑ）材料の層から構成されており、当該層は、活性領域１８内で、高導電性材料のウェブ全体がコーティングされた層の上に与えられた離間した金属グリッドのストリップと共に、機能スタック（２０）上に与えられている。例えば、離間した金属グリッドのストリップは、銀（Ａｇ）から形成されている。

高導電性材料のウェブ全体がコーティングされた層は、活性領域１８内で処理され、対応する絶縁線３４_ｉが、隣接するセルの間に形成され、この線３４_ｉは、有機太陽電池セル４_ｉと４_ｉ＋１とを分離し、開路電圧（Ｖ_ｏｃ）と曲線因子（ＦＦ）との両方を改善する。

好ましくは、絶縁線３４_ｉの形成は、レーザーアブレーション又は機械的スクライビングによって実現する。

一態様において、第２の中間層２６は、正孔輸送層であり、処理が第２の中間層２６に適用され、さらに隣接するセルが絶縁される。

図７は、２つの隣接する有機太陽電池セルを接続する電流を概略的に示している。

有機太陽電池セルは、直列に電気的に接続されている。

一態様において、隣接する有機太陽電池セルを電気的に接続するための直列接続の形成の次に、太陽電池モジュールを形成するステップ１４０が続いており、太陽電池モジュールそれぞれは、Ｐ個の電気的に接続されたセルを含んでいる。

有利には、有機太陽電池モジュールを形成するためのセルの数Ｐは、任意に選択することが可能であり、モジュールは、コーティングされたロールを、選択された個数のセルを有するモジュールに切断することによって形成されるので、出力電圧をカスタマイズすることが可能である。

有利には、提案された方法は、Ｒ２Ｒプロセスのような大規模な製造プロセスに適応させられる。

図８は、いくつかの構造又は配置１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃを概略的に示しており、配置それぞれは、ダウンウェブ方向Ｘに沿って異なる幅を有する有機太陽電池セルを有しており、それによって、異なるボルト／メートル特性を有する有機太陽電池モジュールが製造される。

電圧は、モジュールを形成する、直列に接続された有機太陽電池セルの数を増やすことによって、又は、言い換えると、モジュールの長さを増大させることによって、又は、セルの幅及び同じ長さでモジュールを形成するセルの数を変更することによって増大する。電流は、活性領域１８の幅Ｗ_１を増大させ、従って、有機太陽電池セルそれぞれの長さｙ_Ｇを増大させることによって増大し得る。

有利には、提案された方法は、電圧の上昇と電力損失の減少とを可能にする。

以上、本発明に係る製造方法を、特に有機太陽電池モジュールを製造するための利用に関して説明してきた。しかしながら、当該方法は、この態様に限定されるものではない。特に、当該方法は、例えば銅インジウムガリウムセレナイド（ＣＩＧＳ）層又は銅亜鉛スズサルファイド（ＣＺＴＳ）層等を用いた、非有機太陽電池モジュールの産業的ロールツーロール印刷方法において直接適用される。

２ 有機太陽電池モジュール
４_ｉ、４_ｉ＋１ 太陽電池セル
６ 基板
６ａ、６ｂ 外側縁
８_ｉ、８_ｉ＋１ 第１の電極ストリップ
１０ 第１の導電性材料の層
１２_ｉ、１２_ｉ＋１ 第１の電極ストリップ
１４ａ、１４ｂ 絶縁ストリップ
１６ａ、１６ｂ 接続領域
１８ 活性領域
２０ 機能スタック
２２ 第１の中間層
２４ 光活性層
２６ 第２の中間層
２８_ｉ、２８_ｉ＋１ 第２の電極ストリップ
３０ 第２の電極層
３２_ｉ 電気的接続パターン
３４_ｉ 絶縁線
１００、１１０、１２０、１３０、１３０ａ、１３０ｂ、１４０ ステップ
１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ 配置
Ｄ_ａ、Ｄ_ｂ 距離
ｒ 幅
Ｗ、Ｗ_１、Ｗ_２ 幅
Ｘ ダウンウェブ方向
ｘ_Ｂ、ｘ_Ｇ、ｘ_Ｔ 幅
Ｙ クロスウェブ方向
ｙ_Ｂ、ｙ_Ｇ、ｙ_Ｔ 長さ
Ｚ 積層方向
ｚ_Ｂ、ｚ_Ｇ、ｚ_Ｔ 厚さ

Claims (15)

1. 少なくとも２つの電気的に接続された太陽電池セルを含む太陽電池モジュールを製造する方法であって、前記太陽電池セルそれぞれは、ダウンウェブ方向（Ｘ）及びクロスウェブ方向（Ｙ）を有する基板上に配置されている多層構造である方法において、
   以下のステップ：
   ・ａ）第１の導電性材料の複数の離間した第１の電極ストリップ（８_ｉ、８_ｉ＋１、１２_ｉ、１２_ｉ＋１）を、前記基板（６）の上に供給するステップであって、前記第１の電極ストリップそれぞれは、前記クロスウェブ方向（Ｙ）に沿って延在し、第１の導電性材料の層（１０）を形成しているステップ（１００）と、
   ・ｂ）前記第１の導電性材料の層（１０）の上に、前記ダウンウェブ方向（Ｘ）に沿って延在する絶縁体材料の複数の絶縁ストリップ（１４ａ、１４ｂ）を供給するステップであって、前記絶縁ストリップ（１４ａ、１４ｂ）それぞれは、接続領域（１６ａ、１６ｂ）及び活性領域（１８）を決定しているステップ（１１０）と、
   ・ｃ）ウェブ全体がコーティングされた、光活性半導体材料の層を含む機能スタック（２０）を、前記第１の導電性材料の層（１０）の上及び前記活性領域（１８）内に供給するステップ（１２０）と、
   ・ｄ）第２の導電性材料の複数の離間した第２の電極ストリップ（２８_ｉ、２８_ｉ＋１）を、前記機能スタック（２０）の上及び前記活性領域（１８）内に供給するステップであって、前記第２の電極ストリップ（２８_ｉ、２８_ｉ＋１）それぞれは、前記クロスウェブ方向（Ｙ）に延在しており、前記第２の電極ストリップ（２８_ｉ）それぞれは、対応する前記第１の電極ストリップ（８_ｉ）と、所定の位置合わせパターンに従って位置合わせされ、太陽電池セル（４_ｉ）を形成し、前記絶縁ストリップ（１４ａ、１４ｂ）の上に延在する電気的接続パターン（３２_ｉ）を提供することによって、少なくとも２つの隣接する太陽電池セル（４_ｉ、４_ｉ＋１）を電気的に接続し、前記接続領域（１６ａ、１６ｂ）内で、太陽電池セル（４_ｉ＋１）の前記第２の電極ストリップ（２８_ｉ＋１）を、隣接する太陽電池セル（４_ｉ）の前記第１の電極ストリップ（８_ｉ）に電気的に接続するステップ（１３０ａ、１３０ｂ、１３０）と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. ステップｃ）が、
   ・前記第１の導電性材料の層（１０）の上及び前記活性領域（１８）内に、第１の半導体材料の第１の中間層（２２）を供給するステップと、
   ・ウェブ全体がコーティングされた、光活性半導体材料の層（２４）を、前記第１の中間層（２２）上及び前記活性領域（１８）内に供給するステップと、
   ・ウェブ全体がコーティングされた、前記光活性半導体材料の層（２４）の上及び前記活性領域（１８）内に、第２の半導体材料の第２の中間層（２６）を供給するステップと、
   をさらに含んでおり、前記第１の中間層（２２）と、ウェブ全体がコーティングされた層（２４）と、前記第２の中間層（２６）とが重ね合わされ、前記機能スタック（２０）を形成している、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の中間層（２２）が導電層であり、前記第１の中間層（２２）は、湿式法によって、前記第１の導電性材料の層（１０）上に与えられる、請求項２に記載の方法。
4. 前記第２の中間層（２６）が正孔輸送層であり、前記第２の中間層（２６）は、湿式法によって、前記光活性半導体材料の層（２４）上に与えられる、請求項２又は３に記載の方法。
5. ウェブ全体がコーティングされた、前記光活性半導体材料の層（２４）が、湿式法によって、前記第１の中間層（２２）上に与えられる、請求項２から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 複数の離間した前記第１の電極ストリップ（８_ｉ、１２_ｉ）が、フレキソ印刷、回転スクリーン印刷、インクジェット印刷を含む湿式法によって与えられ及び／又は構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記第１の電極ストリップ（８_ｉ、１２_ｉ）それぞれが、波長可視光の光波に対して透過性である、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. ステップｂ）が、２つの絶縁ストリップ（１４ａ、１４ｂ）を供給するステップを含んでおり、前記絶縁ストリップそれぞれは、前記ダウンウェブ方向において、前記基板（６）の外側縁（６ａ、６ｂ）から所定の距離（Ｄａ、Ｄｂ）を有して延在しており、２つの境界接続領域（１６ａ、１６ｂ）及び中央活性領域（１８）を形成している、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記絶縁ストリップ（１４ａ、１４ｂ）が、スロットダイコーティング、フレキソ印刷、スクリーン印刷、インクジェット印刷を含む湿式法によって、連続的に堆積されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. ステップｄ）において、前記第２の電極ストリップと前記電気的接続パターンとが、第２の導電性材料の同一の層の印刷及びパターニングによって得られ、前記印刷は、フレキソ印刷、回転スクリーン印刷、インクジェット印刷を含む湿式法によって実現する、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. ステップｄ）が、前記活性領域（１８）上に、ウェブ全体がコーティングされた導電性材料の層を与えるステップ、及び、ウェブ全体がコーティングされた前記導電性材料の層上に、離間した金属グリッドのストリップを与えるステップ、を含んでいる、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
12. レーザーアブレーション又は機械的スクライビングを用いて、ウェブ全体がコーティングされた前記導電性材料の層及び前記第２の中間層（２２）を通る絶縁線（３４ｉ）を形成するステップをさらに含んでいる、請求項４及び１１に記載の方法。
13. 少なくとも２つの電気的に接続された太陽電池セルを含む太陽電池モジュールであって、前記太陽電池セルそれぞれは、ダウンウェブ方向（Ｘ）及びクロスウェブ方向（Ｙ）を有する基板上に堆積された多層構造である太陽電池モジュールにおいて、
    ・前記基板（６）上に配置された、第１の導電性材料の少なくとも２つの離間した第１の電極ストリップ（８_ｉ、８_ｉ＋１、１２_ｉ、１２_ｉ＋１）であって、前記第１の電極ストリップそれぞれが前記クロスウェブ方向（Ｙ）に沿って延在し、第１の導電性材料の層（１０）を形成している第１の電極ストリップ（８_ｉ、８_ｉ＋１、１２_ｉ、１２_ｉ＋１）と、
    ・前記第１の導電性材料の層（１０）の上に配置された、前記ダウンウェブ方向（Ｘ）に沿って延在する絶縁体材料の複数の絶縁ストリップ（１４ａ、１４ｂ）であって、前記絶縁ストリップ（１４ａ、１４ｂ）それぞれが、接続領域（１６ａ、１６ｂ）及び活性領域（１８）を決定している絶縁ストリップ（１４ａ、１４ｂ）と、
    ・前記第１の導電性材料の層（１０）の上及び前記活性領域（１８）内に配置された、ウェブ全体がコーティングされた光活性半導体材料の層を含む機能スタック（２０）と、
    ・前記機能スタック（２０）の上及び前記活性領域（１８）内に配置された、第２の導電性材料の少なくとも２つの離間した第２の電極ストリップ（２８_ｉ、２８_ｉ＋１）であって、前記第２の電極ストリップそれぞれが、前記クロスウェブ方向（Ｙ）に延在し、前記第２の電極ストリップ（２８_ｉ）それぞれが、対応する第１の電極ストリップ（８_ｉ）と、所定の位置合わせパターンに従って位置合わせされ、太陽電池セル（４_ｉ）を形成している第２の電極ストリップ（２８_ｉ、２８_ｉ＋１）と、
    ・前記接続領域（１６ａ、１６ｂ）内で、ある太陽電池セル（４_ｉ＋１）の前記第２の電極ストリップ（２８_ｉ＋１）を、隣接する太陽電池セル（４_ｉ）の前記第１の電極ストリップ（８_ｉ）に電気的に接続するための、前記絶縁ストリップ（１４ａ、１４ｂ）の上に延在する電気的接続パターン（３２_ｉ）と、
    を含んでいることを特徴とする太陽電池モジュール。
14. 前記第１の電極ストリップ（８_ｉ、１２_ｉ）それぞれが、波長可視光の光波に対して透過性である、請求項１３に記載の太陽電池モジュール。
15. 前記第２の電極ストリップ（２８_ｉ）それぞれが、波長可視光の光波に対して透過性である、請求項１３又は１４に記載の太陽電池モジュール。

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