JPWO2019181940A1 - Solar cell manufacturing method and solar cell - Google Patents
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Abstract
本発明は、ロールトゥロール方式での連続的な製膜方法を用いて複数の太陽電池を一括して製造でき、光電変換層の断面が大気中に露出することによる光電変換効率の低下を抑制できる太陽電池の製造方法を提供する。また、該太陽電池の製造方法により得られた太陽電池を提供することを目的とする。本発明は、ロールトゥロール方式での連続的な製膜方法を用いて複数の太陽電池を一括して製造する方法であって、基材上に下部電極、光電変換層、上部電極、及び、平坦化層がこの順でそれぞれ連続的な製膜方法により積層された長尺積層体(a)を得る工程(1)と、前記長尺積層体(a)を、最終的に個々の太陽電池に分割される部位における近接する少なくとも2箇所の位置において、前記長尺積層体(a)の幅方向を横切るように前記平坦化層の上面から少なくとも前記光電変換層の下面にまで達する深さで切削加工し、切削溝を形成する工程(2)と、前記切削溝を埋めるように前記平坦化層上をバリア層で覆い、長尺積層体(b)を得る工程(3)と、前記長尺積層体(b)を、前記近接する少なくとも2箇所の位置に形成された切削溝の間で切断し、個々の太陽電池に分割する工程(4)とを有する太陽電池の製造方法である。INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can collectively manufacture a plurality of solar cells using a roll-to-roll continuous film formation method, and suppresses a decrease in photoelectric conversion efficiency due to exposure of a cross section of a photoelectric conversion layer to the atmosphere. Provided is a method of manufacturing a solar cell that can be manufactured. Moreover, it aims at providing the solar cell obtained by the manufacturing method of this solar cell. The present invention is a method for collectively manufacturing a plurality of solar cells using a roll-to-roll continuous film forming method, wherein a lower electrode, a photoelectric conversion layer, an upper electrode, and The step (1) of obtaining a long laminate (a) in which flattening layers are laminated in this order by a continuous film-forming method, and the long laminate (a) is finally processed into individual solar cells. At a position of at least two positions adjacent to each other in a region divided into, a depth reaching from the upper surface of the flattening layer to at least the lower surface of the photoelectric conversion layer so as to cross the width direction of the long laminate (a). Cutting step (2) to form a cutting groove; step (3) of covering the flattening layer with a barrier layer so as to fill the cutting groove to obtain a long laminate (b); The scale laminate (b) is formed at at least two adjacent positions. Was cut between the cutting grooves, is a manufacturing method of a solar cell and a step (4) is divided into individual solar cells.
Description
本発明は、ロールトゥロール方式での連続的な製膜方法を用いて複数の太陽電池を一括して製造でき、光電変換層の断面が大気中に露出することによる光電変換効率の低下を抑制できる太陽電池の製造方法に関する。また、本発明は、該太陽電池の製造方法により得られた太陽電池に関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can collectively manufacture a plurality of solar cells using a roll-to-roll continuous film forming method, and suppresses a decrease in photoelectric conversion efficiency due to exposure of a cross section of a photoelectric conversion layer to the atmosphere. The present invention relates to a method of manufacturing a solar cell. The present invention also relates to a solar cell obtained by the method for manufacturing the solar cell.
近年、中心金属に鉛、スズ等を用いたペロブスカイト構造を有する有機無機ペロブスカイト化合物を光電変換層に用いた、ペロブスカイト太陽電池が注目されている(例えば、特許文献1、非特許文献1)。ペロブスカイト太陽電池は、高い光電変換効率が期待できるうえに、印刷法によって製造できることから製造コストを大幅に削減することができる。
In recent years, perovskite solar cells using an organic-inorganic perovskite compound having a perovskite structure using lead, tin, or the like as a central metal in a photoelectric conversion layer have been receiving attention (for example,
一方、近年、ポリイミド、ポリエステル系の耐熱高分子材料や金属箔を基材とするフレキシブルな太陽電池が注目されるようになってきている。フレキシブル太陽電池は、薄型化や軽量化による運搬、施工の容易さや、衝撃に強い等の利点がある。例えば、特許文献2には、シート状のアルミニウム基材を含む半導体装置用基板、及び、この半導体装置用基板を含む有機薄膜太陽電池が記載されている。
On the other hand, in recent years, flexible solar cells based on heat-resistant polymer materials such as polyimide and polyester and metal foils have been attracting attention. Flexible solar cells have advantages such as easy transportation and construction due to thinning and weight reduction, and resistance to impact. For example,
フレキシブルな太陽電池を製造する際、近年では、ロールトゥロール(RtoR)方式が用いられるようになっている。RtoR方式では、ロール状に巻かれた長尺状の基材を繰り出し、搬送しながら各層を順次積層する。複数の太陽電池を一括して製造した後で個々の太陽電池に分割するため、大量生産、生産効率等の観点で優れている。
各層を積層する際には、最終的に分割される個々の太陽電池ごとに、パターン製膜(例えば、パターン塗工)を行うことが多い。図1〜2に、ロールトゥロール方式でのパターン製膜を用いて複数の太陽電池を一括して製造する方法の一例を模式的に示す。図1(a)(断面図)及び(b)(上面図)に示すように、まず、基材1上に下部電極2、光電変換層3、上部電極4、及び、平坦化層5がこの順でそれぞれパターン製膜により積層された積層体を得る。次いで、図2(断面図)に示すように、得られた積層体をバリア層6で覆い、切断部Aにて切断し、個々の太陽電池に分割する。
一方、パターン製膜に対して、最終的に個々の太陽電池に分割される部位においても途切れることなく連続的に製膜していく方法が考えられる。連続的な製膜方法は、コスト、生産効率等の観点で優れており、例えば、塗工液の粘性に起因してパターン塗工が困難な場合であっても良好に塗工できる等の利点もある。図3に、ロールトゥロール方式での連続的な製膜方法を用いて複数の太陽電池を一括して製造する方法の一例を模式的に示す。図3(断面図)に示すように、まず、基材1上に下部電極2、光電変換層3、上部電極4、及び、平坦化層5がこの順でそれぞれ連続的な製膜方法により積層された積層体を得る。更にバリア層6を積層し、切断部Aにて切断し、個々の太陽電池に分割する。しかしながら、このようにして得られた太陽電池は、その両端部において各層の断面が大気中に露出することになり、封止が不充分となる。特に光電変換層が有機無機ペロブスカイト化合物を含有するペロブスカイト太陽電池の場合には、光電変換層の断面が大気中に露出しているとその露出面から水分が浸入しやすく、光電変換効率が大きく低下する。In manufacturing a flexible solar cell, a roll-to-roll (RtoR) method has been recently used. In the RtoR method, a long base material wound in a roll shape is fed out and each layer is sequentially laminated while being conveyed. Since a plurality of solar cells are collectively manufactured and then divided into individual solar cells, it is excellent in terms of mass production and production efficiency.
When laminating each layer, pattern film formation (for example, pattern coating) is often performed for each finally divided solar cell. 1 and 2 schematically show an example of a method for collectively manufacturing a plurality of solar cells by using a roll-to-roll pattern film formation. As shown in FIG. 1A (cross-sectional view) and (b) (top view), first, the
On the other hand, with respect to the pattern film formation, a method is conceivable in which the film is continuously formed without interruption even at the site where the solar cells are finally divided. The continuous film forming method is excellent in terms of cost, production efficiency, and the like, and, for example, has an advantage such that even if pattern coating is difficult due to the viscosity of the coating liquid, good coating can be performed. There is also. FIG. 3 schematically shows an example of a method for collectively manufacturing a plurality of solar cells using a roll-to-roll continuous film forming method. As shown in FIG. 3 (cross-sectional view), first, the
本発明は、ロールトゥロール方式での連続的な製膜方法を用いて複数の太陽電池を一括して製造でき、光電変換層の断面が大気中に露出することによる光電変換効率の低下を抑制できる太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、該太陽電池の製造方法により得られた太陽電池を提供することを目的とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can collectively manufacture a plurality of solar cells using a roll-to-roll continuous film forming method, and suppresses a decrease in photoelectric conversion efficiency due to exposure of a cross section of a photoelectric conversion layer to the atmosphere. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a solar cell that can be manufactured. Moreover, this invention aims at providing the solar cell obtained by the manufacturing method of this solar cell.
本発明は、ロールトゥロール方式での連続的な製膜方法を用いて複数の太陽電池を一括して製造する方法であって、基材上に下部電極、光電変換層、上部電極、及び、平坦化層がこの順でそれぞれ連続的な製膜方法により積層された長尺積層体(a)を得る工程(1)と、前記長尺積層体(a)を、最終的に個々の太陽電池に分割される部位における近接する少なくとも2箇所の位置において、前記長尺積層体(a)の幅方向を横切るように前記平坦化層の上面から少なくとも前記光電変換層の下面にまで達する深さで切削加工し、切削溝を形成する工程(2)と、前記切削溝を埋めるように前記平坦化層上をバリア層で覆い、長尺積層体(b)を得る工程(3)と、前記長尺積層体(b)を、前記近接する少なくとも2箇所の位置に形成された切削溝の間で切断し、個々の太陽電池に分割する工程(4)とを有する太陽電池の製造方法である。
以下、本発明を詳述する。The present invention is a method for collectively manufacturing a plurality of solar cells using a roll-to-roll continuous film forming method, wherein a lower electrode, a photoelectric conversion layer, an upper electrode, and The step (1) of obtaining a long laminate (a) in which flattening layers are laminated in this order by a continuous film-forming method, and the long laminate (a) is finally processed into individual solar cells. At a position of at least two positions adjacent to each other in a region divided into, a depth reaching from the upper surface of the flattening layer to at least the lower surface of the photoelectric conversion layer so as to cross the width direction of the long laminate (a). Cutting step (2) to form a cutting groove; step (3) of covering the flattening layer with a barrier layer so as to fill the cutting groove to obtain a long laminate (b); The scale laminate (b) is formed at the at least two adjacent positions. Was cut between the cutting grooves, is a manufacturing method of a solar cell and a step (4) is divided into individual solar cells.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明の太陽電池の製造方法は、ロールトゥロール方式での連続的な製膜方法を用いて複数の太陽電池を一括して製造する方法である。
本発明の太陽電池の製造方法では、まず、基材上に下部電極、光電変換層、上部電極、及び、平坦化層がこの順でそれぞれ連続的な製膜方法により積層された長尺積層体(a)を得る工程(1)を行う。なお、連続的な製膜方法とは、パターン製膜(例えば、パターン塗工)とは異なり、途切れることなく連続的に製膜していくことをいう。より具体的には、最終的に個々の太陽電池に分割される部位においても途切れることなく連続的に製膜していくことをいう。The method for manufacturing a solar cell of the present invention is a method for collectively manufacturing a plurality of solar cells by using a continuous roll-to-roll film forming method.
In the method for manufacturing a solar cell according to the present invention, first, a lower electrode, a photoelectric conversion layer, an upper electrode, and a planarizing layer are laminated on a base material in this order by a continuous film forming method to form a long laminate. The step (1) of obtaining (a) is performed. It should be noted that the continuous film-forming method means, unlike pattern film formation (for example, pattern coating), continuous film formation without interruption. More specifically, it refers to continuous film formation without interruption even at the site where the solar cells are finally divided.
図4に、本発明の太陽電池の製造方法における工程(1)の一例を模式的に示す断面図を示す。図4に示すように、上記工程(1)では、基材1上に下部電極2、光電変換層3、上部電極4、及び、平坦化層5がこの順でそれぞれ連続的な製膜方法により積層された長尺積層体(a)7を得る。
FIG. 4 is a sectional view schematically showing an example of step (1) in the method for manufacturing a solar cell according to the present invention. As shown in FIG. 4, in the step (1), the
上記長尺積層体(a)は、基材上に下部電極、光電変換層、上部電極、及び、平坦化層がこの順で積層されたものである。
上記基材は特に限定されず、例えば、ポリイミド、ポリエステル系の耐熱性高分子からなる樹脂フィルム、金属箔、薄板ガラス等を有するものが挙げられる。なかでも、金属箔が好ましい。上記金属箔を用いることにより、耐熱性高分子を用いる場合と比べてコストを抑えられるとともに、高温処理を行うことができる。即ち、有機無機ペロブスカイト化合物を含む光電変換層形成時において耐光性(光劣化に対する耐性)を付与する目的で80℃以上の温度で熱アニール(加熱処理)を行っても、歪みの発生を最小限に抑えて、高い光電変換効率を得ることができる。The long laminate (a) is one in which a lower electrode, a photoelectric conversion layer, an upper electrode, and a planarizing layer are laminated in this order on a base material.
The substrate is not particularly limited, and examples thereof include those having a resin film made of a heat-resistant polymer such as polyimide or polyester, metal foil, thin glass, and the like. Of these, metal foil is preferable. By using the above metal foil, the cost can be suppressed as compared with the case where the heat resistant polymer is used, and the high temperature treatment can be performed. That is, even if thermal annealing (heat treatment) is performed at a temperature of 80 ° C. or higher for the purpose of imparting light resistance (resistance to photodegradation) when forming a photoelectric conversion layer containing an organic-inorganic perovskite compound, distortion is minimized. And high photoelectric conversion efficiency can be obtained.
上記金属箔は特に限定されず、例えば、アルミニウム、チタン、銅、金等の金属や、ステンレス鋼(SUS)等の合金からなる金属箔が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。なかでも、アルミニウム箔が好ましい。上記アルミニウム箔を用いることにより、他の金属箔を用いる場合と比べてもコストを抑えられ、また、柔軟性があることから作業性を向上できる。 The metal foil is not particularly limited, and examples thereof include metals such as aluminum, titanium, copper, and gold, and metal foils made of an alloy such as stainless steel (SUS). These may be used alone or in combination of two or more. Of these, aluminum foil is preferable. By using the above-mentioned aluminum foil, the cost can be suppressed and the workability can be improved because it has flexibility compared with the case of using other metal foils.
上記基材は、更に、上記金属箔上に形成された絶縁層を有していてもよい。即ち、上記基材は、金属箔と上記金属箔上に形成された絶縁層とを有するものであってもよい。 The base material may further include an insulating layer formed on the metal foil. That is, the base material may have a metal foil and an insulating layer formed on the metal foil.
上記絶縁層は特に限定されず、例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛等からなる無機絶縁層、エポキシ樹脂、ポリイミド等からなる有機絶縁層が挙げられる。なかでも、上記金属箔がアルミニウム箔である場合には、上記絶縁層が酸化アルミニウム被膜であることが好ましい。
上記絶縁層として上記酸化アルミニウム被膜を用いることにより、有機絶縁層の場合と比べて、大気中の水分が絶縁層を透過して光電変換層(特に、有機無機ペロブスカイト化合物を含む光電変換層)を劣化させることを抑制することができる。また、上記絶縁層として上記酸化アルミニウム被膜を用いることにより、上記アルミニウム箔と接することで時間の経過とともに有機無機ペロブスカイト化合物を含む光電変換層に変色が生じ、腐食が起きるという現象を抑制することができる。
なお、一般的な他の太陽電池では光電変換層がアルミニウムと反応して変色が生じること等は報告されておらず、上記のような腐食が起きるという現象は、光電変換層が有機無機ペロブスカイト化合物を含むペロブスカイト太陽電池に特有の問題として本発明者らが見出したものである。The insulating layer is not particularly limited, and examples thereof include an inorganic insulating layer made of aluminum oxide, silicon oxide, zinc oxide and the like, and an organic insulating layer made of epoxy resin, polyimide and the like. Especially, when the metal foil is an aluminum foil, the insulating layer is preferably an aluminum oxide film.
By using the aluminum oxide film as the insulating layer, as compared with the case of an organic insulating layer, moisture in the atmosphere penetrates the insulating layer to form a photoelectric conversion layer (particularly, a photoelectric conversion layer containing an organic-inorganic perovskite compound). It is possible to suppress deterioration. Further, by using the aluminum oxide film as the insulating layer, discoloration occurs in the photoelectric conversion layer containing an organic-inorganic perovskite compound with the passage of time by contact with the aluminum foil, and it is possible to suppress the phenomenon of corrosion. it can.
In addition, in other general solar cells, it has not been reported that the photoelectric conversion layer reacts with aluminum to cause discoloration, and the phenomenon that the above-mentioned corrosion occurs is that the photoelectric conversion layer is an organic-inorganic perovskite compound. The present inventors have found out as a problem peculiar to a perovskite solar cell containing a.
上記酸化アルミニウム被膜の厚みは特に限定されないが、好ましい下限が0.1μm、好ましい上限が20μmであり、より好ましい下限が0.5μm、より好ましい上限が10μmである。上記酸化アルミニウム被膜の厚みが0.5μm以上であれば、上記酸化アルミニウム被膜が上記アルミニウム箔の表面を充分に覆うことができ、上記アルミニウム箔と上記下部電極との間の絶縁性が安定する。上記酸化アルミニウム被膜の厚みが10μm以下であれば、上記基材を湾曲させても上記酸化アルミニウム被膜にクラックが生じにくい。また、有機無機ペロブスカイト化合物を含む光電変換層形成時に加熱処理を行う際に、上記アルミニウム箔との熱膨張係数の差によって上記酸化アルミニウム被膜及び/又はその上に形成された層にクラックが生じることを抑制することができる。
上記酸化アルミニウム被膜の厚みは、例えば、上記基材の断面を電子顕微鏡(例えば、S−4800、HITACHI社製等)で観察し、得られた写真のコントラストを解析することにより測定することができる。The thickness of the aluminum oxide coating is not particularly limited, but the preferred lower limit is 0.1 μm, the preferred upper limit is 20 μm, the more preferred lower limit is 0.5 μm, and the more preferred upper limit is 10 μm. When the thickness of the aluminum oxide film is 0.5 μm or more, the aluminum oxide film can sufficiently cover the surface of the aluminum foil, and the insulation between the aluminum foil and the lower electrode is stable. When the thickness of the aluminum oxide coating is 10 μm or less, cracks are unlikely to occur in the aluminum oxide coating even when the base material is curved. Further, when heat treatment is performed during formation of a photoelectric conversion layer containing an organic-inorganic perovskite compound, cracks may occur in the aluminum oxide coating and / or the layer formed thereon due to the difference in thermal expansion coefficient from the aluminum foil. Can be suppressed.
The thickness of the aluminum oxide film can be measured, for example, by observing a cross section of the substrate with an electron microscope (for example, S-4800, manufactured by HITACHI) and analyzing the contrast of the obtained photograph. .
上記酸化アルミニウム被膜の厚みの比率は特に限定されないが、上記基材の厚み100%に対する好ましい下限が0.1%、好ましい上限が15%である。上記比率が0.1%以上であれば、上記酸化アルミニウム被膜の硬度が上がり、上記下部電極を切削加工する際に上記酸化アルミニウム被膜の剥離を抑制しつつ切削加工を良好に行うことができ、絶縁不良及び導通不良の発生を抑制することができる。上記比率が15%以下であれば、有機無機ペロブスカイト化合物を含む光電変換層形成時に加熱処理を行う際に、上記アルミニウム箔との熱膨張係数の差によって上記酸化アルミニウム被膜及び/又はその上に形成された層にクラックが生じることを抑制することができる。これにより、太陽電池の抵抗値が上昇してしまったり、上記アルミニウム箔が露出して有機無機ペロブスカイト化合物を含む光電変換層に腐食が起きたりすることを抑制することができる。上記比率のより好ましい下限は0.5%、より好ましい上限は5%である。 The ratio of the thickness of the aluminum oxide film is not particularly limited, but the preferable lower limit is 0.1% and the preferable upper limit is 15% with respect to 100% of the thickness of the base material. If the ratio is 0.1% or more, the hardness of the aluminum oxide coating increases, and the cutting can be favorably performed while suppressing the peeling of the aluminum oxide coating when cutting the lower electrode, It is possible to suppress the occurrence of insulation failure and conduction failure. When the above ratio is 15% or less, when the heat treatment is performed at the time of forming the photoelectric conversion layer containing the organic-inorganic perovskite compound, the aluminum oxide film and / or the aluminum oxide film is formed on the aluminum oxide film due to the difference in the coefficient of thermal expansion from the aluminum foil. It is possible to suppress the occurrence of cracks in the formed layer. This can prevent the resistance value of the solar cell from rising and the exposure of the aluminum foil to prevent corrosion of the photoelectric conversion layer containing the organic-inorganic perovskite compound. The more preferable lower limit of the above ratio is 0.5%, and the more preferable upper limit thereof is 5%.
上記酸化アルミニウム被膜を製膜する方法は特に限定されず、例えば、上記アルミニウム箔に陽極酸化を施す方法、上記アルミニウム箔の表面にアルミニウムのアルコキシド等を塗布する方法、上記アルミニウム箔の表面に熱処理による自然酸化被膜を形成する方法等が挙げられる。なかでも、上記アルミニウム箔の表面全体を均一に酸化させることができ、大量生産に適していることから、上記アルミニウム箔に陽極酸化を施す方法が好ましい。即ち、上記酸化アルミニウム被膜は、陽極酸化被膜であることが好ましい。
上記アルミニウム箔に陽極酸化を施す場合には、陽極酸化における処理濃度、処理温度、電流密度、処理時間等を変更することにより、上記酸化アルミニウム被膜の厚みを調整することができる。上記処理時間は特に限定されないが、上記基材の作製の容易さの観点から、好ましい下限は5分、好ましい上限は120分であり、より好ましい上限は60分である。The method of forming the aluminum oxide film is not particularly limited, and for example, a method of anodizing the aluminum foil, a method of applying aluminum alkoxide or the like to the surface of the aluminum foil, or a heat treatment on the surface of the aluminum foil. Examples thereof include a method of forming a natural oxide film. Among them, the method of anodizing the aluminum foil is preferable because it can uniformly oxidize the entire surface of the aluminum foil and is suitable for mass production. That is, the aluminum oxide coating is preferably an anodic oxide coating.
When anodizing the aluminum foil, the thickness of the aluminum oxide film can be adjusted by changing the treatment concentration, the treatment temperature, the current density, the treatment time in the anodization. The treatment time is not particularly limited, but from the viewpoint of easy production of the base material, the preferable lower limit is 5 minutes, the preferable upper limit is 120 minutes, and the more preferable upper limit is 60 minutes.
上記基材の厚みは特に限定されないが、好ましい下限が5μm、好ましい上限が500μmである。上記基材の厚みが5μm以上であれば、充分な機械的強度を持つ、取扱い性に優れた太陽電池とすることができる。上記基材の厚みが500μm以下であれば、フレキシブル性に優れた太陽電池とすることができる。上記基材の厚みのより好ましい下限は10μm、より好ましい上限は100μmである。
上記基材の厚みとは、上記基材が上記金属箔と上記金属箔上に形成された絶縁層とを有する場合、上記金属箔と上記絶縁層とを含む上記基材全体の厚みを意味する。The thickness of the substrate is not particularly limited, but the preferred lower limit is 5 μm and the preferred upper limit is 500 μm. When the thickness of the base material is 5 μm or more, a solar cell having sufficient mechanical strength and excellent handleability can be obtained. When the thickness of the base material is 500 μm or less, a solar cell having excellent flexibility can be obtained. The more preferable lower limit of the thickness of the base material is 10 μm, and the more preferable upper limit thereof is 100 μm.
When the base material has the metal foil and an insulating layer formed on the metal foil, the thickness of the base material means the thickness of the entire base material including the metal foil and the insulating layer. .
上記下部電極及び上記上部電極は、どちらが陰極になってもよく、陽極になってもよい。上記下部電極及び上記上部電極の材料として、例えば、FTO(フッ素ドープ酸化スズ)、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、Al/Al2O3混合物、Al/LiF混合物、金等の金属が挙げられる。また、CuI、ITO(インジウムスズ酸化物)、SnO2、AZO(アルミニウム亜鉛酸化物)、IZO(インジウム亜鉛酸化物)、GZO(ガリウム亜鉛酸化物)等の導電性透明材料、導電性透明ポリマー等が挙げられる。これらの材料は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
また、上記下部電極は、金属電極であってもよい。上記金属電極を構成する金属として、例えば、上述したようなアルミニウム等に加えて、チタン、モリブデン、銀、ニッケル、タンタル、金、SUS、銅等も挙げられる。これらの金属は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。Either of the lower electrode and the upper electrode may be the cathode or the anode. Examples of the material of the lower electrode and the upper electrode include FTO (fluorine-doped tin oxide), sodium, sodium-potassium alloy, lithium, magnesium, aluminum, magnesium-silver mixture, magnesium-indium mixture, aluminum-lithium alloy, Al. / Al 2 O 3 mixture, Al / LiF mixture, and metal such as gold. In addition, conductive transparent materials such as CuI, ITO (indium tin oxide), SnO 2 , AZO (aluminum zinc oxide), IZO (indium zinc oxide), and GZO (gallium zinc oxide), conductive transparent polymers, etc. Is mentioned. These materials may be used alone or in combination of two or more kinds.
Further, the lower electrode may be a metal electrode. Examples of the metal forming the metal electrode include titanium, molybdenum, silver, nickel, tantalum, gold, SUS, and copper in addition to the above-described aluminum and the like. These metals may be used alone or in combination of two or more.
上記下部電極及び上記上部電極を連続的な製膜方法により積層する方法は特に限定されず、例えば、RtoR装置を用いて、蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等を連続的に行う方法が挙げられる。 The method of laminating the lower electrode and the upper electrode by a continuous film forming method is not particularly limited, and examples thereof include a method of continuously performing vapor deposition, sputtering, ion plating and the like using an RtoR device.
上記光電変換層は、一般式R−M−X3(但し、Rは有機分子、Mは金属原子、Xはハロゲン原子又はカルコゲン原子である。)で表される有機無機ペロブスカイト化合物を含むことが好ましい。上記光電変換層に上記有機無機ペロブスカイト化合物を用いることにより、太陽電池の光電変換効率を向上させることができる。
なお、本明細書中、「層」とは、明確な境界を有する層だけではなく、含有元素が徐々に変化する濃度勾配のある層をも意味する。なお、層の元素分析は、例えば、太陽電池の断面のFE−TEM/EDS線分析測定を行い、特定元素の元素分布を確認する等によって行うことができる。また、本明細書中、層とは、平坦な薄膜状の層だけではなく、他の層と一緒になって複雑に入り組んだ構造を形成しうる層をも意味する。The photoelectric conversion layer has the general formula R-M-X 3 (where, R represents an organic molecule, M is a metal atom, X is a halogen atom or a chalcogen atom.) May comprise an organic-inorganic perovskite compound represented by preferable. By using the organic-inorganic perovskite compound in the photoelectric conversion layer, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell can be improved.
In the present specification, the term “layer” means not only a layer having a clear boundary but also a layer having a concentration gradient in which the contained element gradually changes. The elemental analysis of the layer can be performed, for example, by performing FE-TEM / EDS line analysis measurement of the cross section of the solar cell and confirming the elemental distribution of the specific element. In addition, in the present specification, the layer means not only a flat thin film-like layer but also a layer capable of forming a complicated and intricate structure together with other layers.
上記Rは有機分子であり、ClNmHn(l、m、nはいずれも正の整数)で示されることが好ましい。
上記Rは、具体的には例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、エチルメチルアミン、メチルプロピルアミン、ブチルメチルアミン、メチルペンチルアミン、ヘキシルメチルアミン、エチルプロピルアミン、エチルブチルアミン、イミダゾール、アゾール、ピロール、アジリジン、アジリン、アゼチジン、アゼト、イミダゾリン、カルバゾール、メチルカルボキシアミン、エチルカルボキシアミン、プロピルカルボキシアミン、ブチルカルボキシアミン、ペンチルカルボキシアミン、ヘキシルカルボキシアミン、ホルムアミジニウム、グアニジン、アニリン、ピリジン及びこれらのイオンやフェネチルアンモニウム等が挙げられる。上記イオンとしては、例えば、メチルアンモニウム(CH3NH3)等が挙げられる。なかでも、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、プロピルカルボキシアミン、ブチルカルボキシアミン、ペンチルカルボキシアミン、ホルムアミジニウム、グアニジン及びこれらのイオンが好ましく、メチルアミン、エチルアミン、ペンチルカルボキシアミン、ホルムアミジニウム、グアニジン及びこれらのイオンがより好ましい。なかでも、高い光電変換効率が得られることから、メチルアミン、ホルムアミジニウム及びこれらのイオンが更に好ましい。The above R is an organic molecule, and is preferably represented by C 1 N m H n (where l, m and n are all positive integers).
Specifically, R is, for example, methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, pentylamine, hexylamine, dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, dibutylamine, dipentylamine, dihexylamine, trimethylamine, triethylamine, tripropyl. Amine, tributylamine, tripentylamine, trihexylamine, ethylmethylamine, methylpropylamine, butylmethylamine, methylpentylamine, hexylmethylamine, ethylpropylamine, ethylbutylamine, imidazole, azole, pyrrole, aziridine, azirine, Azetidine, azeto, imidazoline, carbazole, methylcarboxyamine, ethylcarboxyamine, propylcarboxyamine, butyl Rubokishiamin, pentyl carboxyamine, hexyl carboxyamine, formamidinium, guanidine, aniline, pyridine and these ions or phenethyl ammonium, and the like. Examples of the ions include methylammonium (CH 3 NH 3 ) and the like. Among them, methylamine, ethylamine, propylamine, propylcarboxyamine, butylcarboxyamine, pentylcarboxyamine, formamidinium, guanidine and these ions are preferable, and methylamine, ethylamine, pentylcarboxyamine, formamidinium, guanidine and These ions are more preferred. Among them, methylamine, formamidinium, and these ions are more preferable because high photoelectric conversion efficiency can be obtained.
上記Mは金属原子であり、例えば、鉛、スズ、亜鉛、チタン、アンチモン、ビスマス、ニッケル、鉄、コバルト、銀、銅、ガリウム、ゲルマニウム、マグネシウム、カルシウム、インジウム、アルミニウム、マンガン、クロム、モリブデン、ユーロピウム等が挙げられる。なかでも、電子軌道の重なりの観点から、鉛又はスズが好ましい。これらの金属原子は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The M is a metal atom, and for example, lead, tin, zinc, titanium, antimony, bismuth, nickel, iron, cobalt, silver, copper, gallium, germanium, magnesium, calcium, indium, aluminum, manganese, chromium, molybdenum, Examples include europium. Of these, lead or tin is preferable from the viewpoint of overlapping electron orbits. These metal atoms may be used alone or in combination of two or more.
上記Xはハロゲン原子又はカルコゲン原子であり、例えば、塩素、臭素、ヨウ素、硫黄、セレン等が挙げられる。これらのハロゲン原子又はカルコゲン原子は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。なかでも、構造中にハロゲンを含有することで、上記有機無機ペロブスカイト化合物が有機溶媒に可溶になり、安価な印刷法等への適用が可能になることから、ハロゲン原子が好ましい。更に、上記有機無機ペロブスカイト化合物のエネルギーバンドギャップが狭くなることから、ヨウ素がより好ましい。 The above X is a halogen atom or a chalcogen atom, and examples thereof include chlorine, bromine, iodine, sulfur and selenium. These halogen atoms or chalcogen atoms may be used alone or in combination of two or more. Among them, the halogen atom is preferable because the organic-inorganic perovskite compound becomes soluble in the organic solvent by containing halogen in the structure, and it becomes possible to apply to an inexpensive printing method and the like. Furthermore, iodine is more preferable because the energy band gap of the organic-inorganic perovskite compound is narrowed.
上記有機無機ペロブスカイト化合物は、体心に金属原子M、各頂点に有機分子R、面心にハロゲン原子又はカルコゲン原子Xが配置された立方晶系の構造を有することが好ましい。
図8は、体心に金属原子M、各頂点に有機分子R、面心にハロゲン原子又はカルコゲン原子Xが配置された立方晶系の構造である、有機無機ペロブスカイト化合物の結晶構造の一例を示す模式図である。詳細は明らかではないが、上記構造を有することにより、結晶格子内の八面体の向きが容易に変わることができるため、上記有機無機ペロブスカイト化合物中の電子の移動度が高くなり太陽電池の光電変換効率が向上すると推定される。The organic-inorganic perovskite compound preferably has a cubic structure in which a metal atom M is arranged in the body center, an organic molecule R is arranged in each vertex, and a halogen atom or a chalcogen atom X is arranged in the face center.
FIG. 8 shows an example of a crystal structure of an organic-inorganic perovskite compound having a cubic structure in which a metal atom M is arranged in the body center, an organic molecule R is arranged in each vertex, and a halogen atom or a chalcogen atom X is arranged in the face center. It is a schematic diagram. Although the details are not clear, since the orientation of the octahedron in the crystal lattice can be easily changed by having the above structure, the mobility of electrons in the organic-inorganic perovskite compound is increased and the photoelectric conversion of the solar cell is increased. It is estimated that the efficiency will improve.
上記有機無機ペロブスカイト化合物は、結晶性半導体であることが好ましい。結晶性半導体とは、X線散乱強度分布を測定し、散乱ピークが検出できる半導体を意味している。
上記有機無機ペロブスカイト化合物が結晶性半導体であれば、上記有機無機ペロブスカイト化合物中の電子の移動度が高くなり、太陽電池の光電変換効率が向上する。また、上記有機無機ペロブスカイト化合物が結晶性半導体であれば、太陽電池に光を照射し続けることによる光電変換効率の低下(光劣化)、特に短絡電流の低下に起因する光劣化が抑制されやすくなる。The organic-inorganic perovskite compound is preferably a crystalline semiconductor. The crystalline semiconductor means a semiconductor whose X-ray scattering intensity distribution can be measured and whose scattering peak can be detected.
When the organic-inorganic perovskite compound is a crystalline semiconductor, the mobility of electrons in the organic-inorganic perovskite compound is high, and the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is improved. Further, if the organic-inorganic perovskite compound is a crystalline semiconductor, it is easy to suppress the deterioration of photoelectric conversion efficiency (photodegradation) due to continuous irradiation of the solar cell (photodegradation), especially the photodegradation resulting from the reduction of short-circuit current. .
また、結晶化の指標として結晶化度を評価することもできる。結晶化度は、X線散乱強度分布測定により検出された結晶質由来の散乱ピークと非晶質部由来のハローとをフィッティングにより分離し、それぞれの強度積分を求めて、全体のうちの結晶部分の比を算出することにより求めることができる。
上記有機無機ペロブスカイト化合物の結晶化度の好ましい下限は30%である。上記結晶化度が30%以上であれば、上記有機無機ペロブスカイト化合物中の電子の移動度が高くなり、太陽電池の光電変換効率が向上する。また、上記結晶化度が30%以上であれば、太陽電池に光を照射し続けることによる光電変換効率の低下(光劣化)、特に短絡電流の低下に起因する光劣化が抑制されやすくなる。上記結晶化度のより好ましい下限は50%、更に好ましい下限は70%である。
また、上記有機無機ペロブスカイト化合物の結晶化度を上げる方法として、例えば、熱アニール(加熱処理)、レーザー等の強度の強い光の照射、プラズマ照射等が挙げられる。Also, the crystallinity can be evaluated as an index of crystallization. The crystallinity is obtained by separating the scattering peak derived from the crystalline material detected by the X-ray scattering intensity distribution measurement and the halo derived from the amorphous portion by fitting, obtaining the respective intensity integrals, and measuring the crystal part of the whole. It can be obtained by calculating the ratio of
The preferable lower limit of the crystallinity of the organic-inorganic perovskite compound is 30%. When the crystallinity is 30% or more, the mobility of electrons in the organic-inorganic perovskite compound is high and the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is improved. Further, when the crystallinity is 30% or more, it is easy to suppress the deterioration of photoelectric conversion efficiency (photodegradation) due to continuous irradiation of the solar cell (photodegradation), particularly the photodegradation resulting from the reduction of short-circuit current. The more preferable lower limit of the crystallinity is 50%, and the still more preferable lower limit thereof is 70%.
Examples of methods for increasing the crystallinity of the organic-inorganic perovskite compound include thermal annealing (heat treatment), irradiation with intense light such as laser, and plasma irradiation.
また、他の結晶化の指標として結晶子径を評価することもできる。結晶子径は、X線散乱強度分布測定により検出された結晶質由来の散乱ピークの半値幅からhalder−wagner法で算出することができる。
上記有機無機ペロブスカイト化合物の結晶子径の好ましい下限は5nmである。上記結晶子径が5nm以上であれば、太陽電池に光を照射し続けることによる光電変換効率の低下(光劣化)、特に短絡電流の低下に起因する光劣化が抑制される。また、上記有機無機ペロブスカイト化合物中の電子の移動度が高くなり、太陽電池の光電変換効率が向上する。上記結晶子径のより好ましい下限は10nm、更に好ましい下限は20nmである。In addition, the crystallite size can be evaluated as another index of crystallization. The crystallite size can be calculated from the half-width of the scattering peak derived from the crystallinity detected by X-ray scattering intensity distribution measurement by the holder-wagner method.
The preferable lower limit of the crystallite size of the organic-inorganic perovskite compound is 5 nm. When the crystallite diameter is 5 nm or more, a decrease in photoelectric conversion efficiency (photo-deterioration) due to continuous irradiation of light to the solar cell, particularly photo-deterioration due to a decrease in short-circuit current is suppressed. Further, the mobility of electrons in the organic-inorganic perovskite compound is increased, and the photoelectric conversion efficiency of the solar cell is improved. A more preferable lower limit of the crystallite diameter is 10 nm, and a further preferable lower limit thereof is 20 nm.
上記光電変換層は、本発明の効果を損なわない範囲内であれば、上記有機無機ペロブスカイト化合物に加えて、更に、有機半導体又は無機半導体を含んでいてもよい。
上記有機半導体として、例えば、ポリ(3−アルキルチオフェン)等のチオフェン骨格を有する化合物等が挙げられる。また、例えば、ポリパラフェニレンビニレン骨格、ポリビニルカルバゾール骨格、ポリアニリン骨格、ポリアセチレン骨格等を有する導電性高分子等も挙げられる。更に、例えば、フタロシアニン骨格、ナフタロシアニン骨格、ペンタセン骨格、ベンゾポルフィリン骨格等のポルフィリン骨格、スピロビフルオレン骨格等を有する化合物や、表面修飾されていてもよいカーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン等のカーボン含有材料も挙げられる。The photoelectric conversion layer may further contain an organic semiconductor or an inorganic semiconductor in addition to the organic-inorganic perovskite compound as long as the effect of the present invention is not impaired.
Examples of the organic semiconductor include compounds having a thiophene skeleton such as poly (3-alkylthiophene). Further, for example, a conductive polymer having a polyparaphenylenevinylene skeleton, a polyvinylcarbazole skeleton, a polyaniline skeleton, a polyacetylene skeleton, or the like can be given. Further, for example, a compound having a porphyrin skeleton such as a phthalocyanine skeleton, a naphthalocyanine skeleton, a pentacene skeleton, a benzoporphyrin skeleton, a spirobifluorene skeleton, or the like, a carbon nanotube that may be surface-modified, graphene, a carbon-containing material such as fullerene Can also be mentioned.
上記無機半導体として、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化ガリウム、硫化スズ、硫化インジウム、硫化亜鉛、CuSCN、Cu2O、CuI、MoO3、V2O5、WO3、MoS2、MoSe2、Cu2S等が挙げられる。Examples of the inorganic semiconductor include titanium oxide, zinc oxide, indium oxide, tin oxide, gallium oxide, tin sulfide, indium sulfide, zinc sulfide, CuSCN, Cu 2 O, CuI, MoO 3 , V 2 O 5 , WO 3 , MoS 2, MoSe 2, Cu 2 S , and the like.
上記光電変換層は、上記有機無機ペロブスカイト化合物と上記有機半導体又は上記無機半導体とを含む場合、薄膜状の有機半導体又は無機半導体部位と薄膜状の有機無機ペロブスカイト化合物部位とを積層した積層体であってもよいし、有機半導体又は無機半導体部位と有機無機ペロブスカイト化合物部位とを複合化した複合膜であってもよい。製法が簡便である点では積層体が好ましく、上記有機半導体又は上記無機半導体中の電荷分離効率を向上させることができる点では複合膜が好ましい。 When the photoelectric conversion layer contains the organic-inorganic perovskite compound and the organic semiconductor or the inorganic semiconductor, it is a laminated body in which a thin-film organic semiconductor or an inorganic semiconductor part and a thin-film organic-inorganic perovskite compound part are laminated. It may be a composite film in which an organic semiconductor or an inorganic semiconductor part and an organic-inorganic perovskite compound part are combined. A laminate is preferable in that the production method is simple, and a composite film is preferable in that the charge separation efficiency in the organic semiconductor or the inorganic semiconductor can be improved.
上記薄膜状の有機無機ペロブスカイト化合物部位の厚みは、好ましい下限が5nm、好ましい上限が5000nmである。上記厚みが5nm以上であれば、充分に光を吸収することができるようになり、光電変換効率が高くなる。上記厚みが5000nm以下であれば、電荷分離できない領域が発生することを抑制できるため、光電変換効率の向上につながる。上記厚みのより好ましい下限は10nm、より好ましい上限は1000nmであり、更に好ましい下限は20nm、更に好ましい上限は500nmである。 The lower limit of the thickness of the thin-film organic / inorganic perovskite compound moiety is preferably 5 nm, and the preferable upper limit thereof is 5000 nm. When the thickness is 5 nm or more, it becomes possible to absorb light sufficiently and the photoelectric conversion efficiency becomes high. When the thickness is 5000 nm or less, it is possible to suppress the generation of a region where charge cannot be separated, which leads to an improvement in photoelectric conversion efficiency. A more preferable lower limit of the thickness is 10 nm, a more preferable upper limit thereof is 1000 nm, a still more preferable lower limit thereof is 20 nm, and a still more preferable upper limit thereof is 500 nm.
上記光電変換層が、有機半導体又は無機半導体部位と有機無機ペロブスカイト化合物部位とを複合化した複合膜である場合、上記複合膜の厚みの好ましい下限は30nm、好ましい上限は3000nmである。上記厚みが30nm以上であれば、充分に光を吸収することができるようになり、光電変換効率が高くなる。上記厚みが3000nm以下であれば、電荷が電極に到達しやすくなるため、光電変換効率が高くなる。上記厚みのより好ましい下限は40nm、より好ましい上限は2000nmであり、更に好ましい下限は50nm、更に好ましい上限は1000nmである。 When the photoelectric conversion layer is a composite film in which an organic semiconductor or an inorganic semiconductor part and an organic-inorganic perovskite compound part are combined, a preferable lower limit of the thickness of the composite film is 30 nm, and a preferable upper limit thereof is 3000 nm. When the thickness is 30 nm or more, it becomes possible to absorb light sufficiently and the photoelectric conversion efficiency becomes high. When the thickness is 3000 nm or less, the electric charge easily reaches the electrode, and the photoelectric conversion efficiency is increased. The more preferable lower limit of the thickness is 40 nm, the more preferable upper limit thereof is 2000 nm, the still more preferable lower limit thereof is 50 nm, and the still more preferable upper limit thereof is 1000 nm.
上記光電変換層を連続的な製膜方法により積層する方法は特に限定されず、例えば、RtoR装置を用いて、真空蒸着法、スパッタリング法、気相反応法(CVD)、電気化学沈積法、印刷法等を連続的に行う方法が挙げられる。なかでも、印刷法を採用することで、高い光電変換効率を発揮できる太陽電池を大面積で簡易に形成することができる。印刷法として、例えば、スピンコート法、キャスト法等が挙げられる。 The method of stacking the photoelectric conversion layers by a continuous film forming method is not particularly limited, and for example, using an RtoR device, a vacuum deposition method, a sputtering method, a vapor phase reaction method (CVD), an electrochemical deposition method, printing A method of continuously performing the method can be mentioned. Above all, by adopting the printing method, a solar cell capable of exhibiting high photoelectric conversion efficiency can be easily formed in a large area. Examples of the printing method include a spin coating method and a casting method.
上記光電変換層は、光電変換層形成後に熱アニール(加熱処理)が施されていることが好ましい。熱アニール(加熱処理)を施すことにより、光電変換層中の有機無機ペロブスカイト化合物の結晶化度を充分に上げることができ、光を照射し続けることによる光電変換効率の低下(光劣化)をより抑制することができる。
なお、耐熱性高分子からなる樹脂フィルムを用いた太陽電池にこのような熱アニール(加熱処理)を行うと、樹脂フィルムと光電変換層等との熱膨張係数の差により、アニール時に歪みが生じ、その結果、高い光電変換効率を達成することが難しくなることがある。上記金属箔を用いた場合には、熱アニール(加熱処理)を行っても、歪みの発生を最小限に抑えて、高い光電変換効率を得ることができる。The photoelectric conversion layer is preferably subjected to thermal annealing (heat treatment) after the photoelectric conversion layer is formed. By performing thermal annealing (heat treatment), the crystallinity of the organic-inorganic perovskite compound in the photoelectric conversion layer can be sufficiently increased, and the decrease in photoelectric conversion efficiency (photodegradation) due to continued irradiation of light can be further suppressed. Can be suppressed.
When such a thermal anneal (heat treatment) is applied to a solar cell using a resin film made of a heat resistant polymer, distortion occurs during annealing due to the difference in the thermal expansion coefficient between the resin film and the photoelectric conversion layer. As a result, it may be difficult to achieve high photoelectric conversion efficiency. When the above-mentioned metal foil is used, even if thermal annealing (heat treatment) is performed, generation of strain can be suppressed to a minimum and high photoelectric conversion efficiency can be obtained.
上記熱アニール(加熱処理)を行う場合、上記光電変換層を加熱する温度は特に限定されないが、100℃以上、250℃未満であることが好ましい。上記加熱温度が100℃以上であれば、上記有機無機ペロブスカイト化合物の結晶化度を充分に上げることができる。上記加熱温度が250℃未満であれば、上記有機無機ペロブスカイト化合物を熱劣化させることなく加熱処理を行うことができる。より好ましい加熱温度は、120℃以上、200℃以下である。また、加熱時間も特に限定されないが、3分以上、2時間以内であることが好ましい。上記加熱時間が3分以上であれば、上記有機無機ペロブスカイト化合物の結晶化度を充分に上げることができる。上記加熱時間が2時間以内であれば、上記有機無機ペロブスカイト化合物を熱劣化させることなく加熱処理を行うことができる。
これらの加熱操作は真空又は不活性ガス下で行われることが好ましく、露点温度は10℃以下が好ましく、7.5℃以下がより好ましく、5℃以下が更に好ましい。When performing the thermal annealing (heating treatment), the temperature for heating the photoelectric conversion layer is not particularly limited, but is preferably 100 ° C. or higher and lower than 250 ° C. When the heating temperature is 100 ° C. or higher, the crystallinity of the organic-inorganic perovskite compound can be sufficiently increased. When the heating temperature is lower than 250 ° C., the heat treatment can be performed without thermally deteriorating the organic / inorganic perovskite compound. A more preferable heating temperature is 120 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. The heating time is not particularly limited, but is preferably 3 minutes or more and 2 hours or less. When the heating time is 3 minutes or more, the crystallinity of the organic-inorganic perovskite compound can be sufficiently increased. When the heating time is within 2 hours, the heat treatment can be performed without thermally deteriorating the organic-inorganic perovskite compound.
These heating operations are preferably performed under vacuum or under an inert gas, and the dew point temperature is preferably 10 ° C. or lower, more preferably 7.5 ° C. or lower, still more preferably 5 ° C. or lower.
上記長尺積層体(a)においては、上記下部電極、上記光電変換層、及び、上記上部電極がそれぞれ複数の溝を有しており、隣接する上記下部電極と上記上部電極とが接続したモノリシック構造を形成していてもよい。即ち、上記長尺積層体(a)は、複数の溝により隔てられた複数の単位セルが直列に接続したモノリシック構造を形成していてもよい。
上記モノリシック構造は、上記基材の幅方向に直列に接続する構造であってもよいし、上記基材の流れ方向に直列に接続する構造であってもよい。In the long laminate (a), the lower electrode, the photoelectric conversion layer, and the upper electrode each have a plurality of grooves, and a monolithic structure in which the lower electrode and the upper electrode adjacent to each other are connected to each other. It may form a structure. That is, the long laminated body (a) may form a monolithic structure in which a plurality of unit cells separated by a plurality of grooves are connected in series.
The monolithic structure may be a structure that is connected in series in the width direction of the base material, or may be a structure that is connected in series in the flow direction of the base material.
上記モノリシック構造を形成する方法は特に限定されず、例えば、次の方法が挙げられる。即ち、まず、上記基材上に上記下部電極を連続的な製膜方法により積層した後、メカニカルスクライブ、レーザースクライブ等の切削加工により複数の溝を形成する。次いで、得られた下部電極上に、上記光電変換層を連続的な製膜方法により積層した後、メカニカルスクライブ、レーザースクライブ等の切削加工により複数の溝を形成する。次いで、得られた光電変換層上に、上記上部電極を連続的な製膜方法により積層した後、メカニカルスクライブ、レーザースクライブ等の切削加工により複数の溝を形成する。このようにして、上記下部電極、上記光電変換層、及び、上記上部電極がそれぞれ複数の溝を有しており、隣接する上記下部電極と上記上部電極とが接続したモノリシック構造を形成することができる。溝を形成する方向を調整することにより、上記基材の幅方向又は上記基材の流れ方向のいずれの方向に直列に接続する構造とするかを調整することができる。 The method for forming the above-mentioned monolithic structure is not particularly limited, and examples thereof include the following methods. That is, first, after laminating the lower electrode on the base material by a continuous film forming method, a plurality of grooves are formed by cutting such as mechanical scribing and laser scribing. Next, after stacking the photoelectric conversion layer on the obtained lower electrode by a continuous film forming method, a plurality of grooves are formed by cutting such as mechanical scribing and laser scribing. Next, the upper electrode is laminated on the obtained photoelectric conversion layer by a continuous film forming method, and then a plurality of grooves are formed by cutting such as mechanical scribing and laser scribing. In this manner, the lower electrode, the photoelectric conversion layer, and the upper electrode each have a plurality of grooves, and a monolithic structure in which the lower electrode and the upper electrode adjacent to each other are connected can be formed. it can. By adjusting the direction in which the groove is formed, it is possible to adjust which of the width direction of the base material and the flow direction of the base material the structure is connected in series.
上記長尺積層体(a)においては、更に、上記下部電極及び上記上部電極のうちの陰極となる側と、上記光電変換層との間に電子輸送層が積層されていてもよく、上記下部電極及び上記上部電極のうちの陽極となる側と、上記光電変換層との間にホール輸送層が積層されていてもよい。
上記電子輸送層の材料は特に限定されず、例えば、N型導電性高分子、N型低分子有機半導体、N型金属酸化物、N型金属硫化物、ハロゲン化アルカリ金属、アルカリ金属、界面活性剤等が挙げられる。具体的には例えば、シアノ基含有ポリフェニレンビニレン、ホウ素含有ポリマー、バソキュプロイン、バソフェナントレン、ヒドロキシキノリナトアルミニウム、オキサジアゾール化合物、ベンゾイミダゾール化合物等が挙げられる。また、ナフタレンテトラカルボン酸化合物、ペリレン誘導体、ホスフィンオキサイド化合物、ホスフィンスルフィド化合物、フルオロ基含有フタロシアニン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化ガリウム、硫化スズ、硫化インジウム、硫化亜鉛等が挙げられる。In the long laminate (a), an electron transport layer may be further laminated between the photoelectric conversion layer and the cathode electrode side of the lower electrode and the upper electrode. A hole transport layer may be laminated between the electrode and the side of the upper electrode that serves as an anode and the photoelectric conversion layer.
The material of the electron transport layer is not particularly limited, and examples thereof include N-type conductive polymers, N-type small molecule organic semiconductors, N-type metal oxides, N-type metal sulfides, alkali metal halides, alkali metals, surface active agents. Agents and the like. Specific examples include cyano group-containing polyphenylene vinylene, boron-containing polymer, bathocuproine, bathophenanthrene, hydroxyquinolinato aluminum, oxadiazole compound, and benzimidazole compound. Further, naphthalene tetracarboxylic acid compound, perylene derivative, phosphine oxide compound, phosphine sulfide compound, fluoro group-containing phthalocyanine, titanium oxide, zinc oxide, indium oxide, tin oxide, gallium oxide, tin sulfide, indium sulfide, zinc sulfide, etc. To be
上記電子輸送層は、薄膜状の電子輸送層(バッファ層)のみからなっていてもよいが、多孔質状の電子輸送層を含むことが好ましい。特に、上記光電変換層が、有機半導体又は無機半導体部位と有機無機ペロブスカイト化合物部位とを複合化した複合膜である場合、より複雑な複合膜(より複雑に入り組んだ構造)が得られ、光電変換効率が高くなることから、多孔質状の電子輸送層上に複合膜が製膜されていることが好ましい。 The electron transport layer may be composed of only a thin film electron transport layer (buffer layer), but preferably includes a porous electron transport layer. In particular, when the photoelectric conversion layer is a composite film in which an organic semiconductor or an inorganic semiconductor part and an organic-inorganic perovskite compound part are combined, a more complicated composite film (more complicated intricate structure) is obtained, and photoelectric conversion is performed. It is preferable that the composite film is formed on the porous electron transport layer because the efficiency becomes high.
上記電子輸送層の厚みは、好ましい下限が1nm、好ましい上限が2000nmである。上記厚みが1nm以上であれば、充分にホールをブロックできるようになる。上記厚みが2000nm以下であれば、電子輸送の際の抵抗になり難く、光電変換効率が高くなる。上記電子輸送層の厚みのより好ましい下限は3nm、より好ましい上限は1000nmであり、更に好ましい下限は5nm、更に好ましい上限は500nmである。 The preferable lower limit of the thickness of the electron transport layer is 1 nm, and the preferable upper limit thereof is 2000 nm. If the thickness is 1 nm or more, holes can be sufficiently blocked. When the thickness is 2000 nm or less, resistance during electron transport is less likely to occur, and photoelectric conversion efficiency is increased. The more preferable lower limit of the thickness of the electron transport layer is 3 nm, the more preferable upper limit thereof is 1000 nm, the still more preferable lower limit thereof is 5 nm, and the still more preferable upper limit thereof is 500 nm.
上記ホール輸送層の材料は特に限定されず、例えば、P型導電性高分子、P型低分子有機半導体、P型金属酸化物、P型金属硫化物、界面活性剤等が挙げられる。具体的には例えば、ポリ(3−アルキルチオフェン)等のチオフェン骨格を有する化合物等が挙げられる。また、例えば、トリフェニルアミン骨格、ポリパラフェニレンビニレン骨格、ポリビニルカルバゾール骨格、ポリアニリン骨格、ポリアセチレン骨格等を有する導電性高分子等も挙げられる。更に、例えば、フタロシアニン骨格、ナフタロシアニン骨格、ペンタセン骨格、ベンゾポルフィリン骨格等のポルフィリン骨格、スピロビフルオレン骨格等を有する化合物等が挙げられる。更に、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化ニッケル、酸化銅、酸化スズ、硫化モリブデン、硫化タングステン、硫化銅、硫化スズ等、フルオロ基含有ホスホン酸、カルボニル基含有ホスホン酸、CuSCN、CuI等の銅化合物、カーボンナノチューブ、グラフェン等のカーボン含有材料等が挙げられる。 The material of the hole transport layer is not particularly limited, and examples thereof include P-type conductive polymer, P-type low molecular organic semiconductor, P-type metal oxide, P-type metal sulfide, and surfactant. Specific examples thereof include compounds having a thiophene skeleton such as poly (3-alkylthiophene). Further, for example, a conductive polymer having a triphenylamine skeleton, a polyparaphenylenevinylene skeleton, a polyvinylcarbazole skeleton, a polyaniline skeleton, a polyacetylene skeleton, or the like can be given. Further, examples thereof include compounds having a phthalocyanine skeleton, a naphthalocyanine skeleton, a pentacene skeleton, a porphyrin skeleton such as a benzoporphyrin skeleton, and a spirobifluorene skeleton. Further, molybdenum oxide, vanadium oxide, tungsten oxide, nickel oxide, copper oxide, tin oxide, molybdenum sulfide, tungsten sulfide, copper sulfide, tin sulfide, fluoro group-containing phosphonic acid, carbonyl group-containing phosphonic acid, CuSCN, CuI, etc. Examples thereof include copper compounds, carbon nanotubes, carbon-containing materials such as graphene, and the like.
上記ホール輸送層は、その一部が上記光電変換層に浸漬していてもよい(上記光電変換層と入り組んだ構造を形成していてもよい)し、上記光電変換層上に薄膜状に配置されてもよい。上記ホール輸送層が薄膜状に存在する時の厚みは、好ましい下限は1nm、好ましい上限は2000nmである。上記厚みが1nm以上であれば、充分に電子をブロックできるようになる。上記厚みが2000nm以下であれば、ホール輸送の際の抵抗になり難く、光電変換効率が高くなる。上記厚みのより好ましい下限は3nm、より好ましい上限は1000nmであり、更に好ましい下限は5nm、更に好ましい上限は500nmである。 A part of the hole transport layer may be immersed in the photoelectric conversion layer (may form a complicated structure with the photoelectric conversion layer), or may be arranged in a thin film on the photoelectric conversion layer. May be done. When the hole transport layer is in the form of a thin film, the preferable lower limit is 1 nm and the preferable upper limit is 2000 nm. When the thickness is 1 nm or more, electrons can be sufficiently blocked. When the thickness is 2000 nm or less, resistance during hole transport is less likely to occur, and photoelectric conversion efficiency is increased. The more preferable lower limit of the thickness is 3 nm, the more preferable upper limit thereof is 1000 nm, the still more preferable lower limit thereof is 5 nm, and the still more preferable upper limit thereof is 500 nm.
上記平坦化層が積層されていることにより、太陽電池の耐湿性が向上する。上記平坦化層を構成する樹脂は特に限定されず、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でも光硬化性樹脂でもよい。上記熱可塑性樹脂として、例えば、ブチルゴム、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ABS樹脂、ポリブタジエン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリイソブチレン、シクロオレフィン樹脂等が挙げられる。上記熱硬化性樹脂として、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等が挙げられる。上記光硬化性樹脂として、例えば、アクリル樹脂、ビニル樹脂、エン−チオール樹脂等が挙げられる。 By stacking the flattening layer, the moisture resistance of the solar cell is improved. The resin forming the flattening layer is not particularly limited, and may be a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or a photocurable resin. Examples of the thermoplastic resin include butyl rubber, polyester, polyurethane, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, ABS resin, polybutadiene, polyamide, polycarbonate, polyimide, polyisobutylene, and cycloolefin resin. Can be mentioned. Examples of the thermosetting resin include epoxy resin, acrylic resin, silicone resin, phenol resin, melamine resin, and urea resin. Examples of the photocurable resin include acrylic resin, vinyl resin, ene-thiol resin, and the like.
上記平坦化層は、脂環式骨格を有する樹脂を含有することが好ましい。
上記脂環式骨格は特に限定されず、例えば、ノルボルネン、イソボルネン、アダマンタン、シクロヘキサン、ジシクロペンタジエン、ジシクロヘキサン、シクロペンタン等の骨格が挙げられる。これらの骨格は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。The flattening layer preferably contains a resin having an alicyclic skeleton.
The alicyclic skeleton is not particularly limited, and examples thereof include skeletons such as norbornene, isobornene, adamantane, cyclohexane, dicyclopentadiene, dicyclohexane and cyclopentane. These skeletons may be used alone or in combination of two or more kinds.
上記脂環式骨格を有する樹脂は、脂環式骨格を有していれば特に限定されず、熱可塑性樹脂であってもよいし、熱硬化性樹脂であってもよいし、光硬化性樹脂であってもよい。これらの脂環式骨格を有する樹脂は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
また、上記脂環式骨格を有する樹脂は、反応性官能基を有する樹脂を製膜した後、上記反応性官能基を架橋反応させた樹脂であってもよい。The resin having an alicyclic skeleton is not particularly limited as long as it has an alicyclic skeleton, and may be a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or a photocurable resin. May be These resins having an alicyclic skeleton may be used alone or in combination of two or more kinds.
Further, the resin having the alicyclic skeleton may be a resin obtained by forming a resin having a reactive functional group into a film and then crosslinking the reactive functional group.
上記脂環式骨格を有する樹脂として、例えば、ノルボルネン樹脂(TOPAS6013、ポリプラスチックス社製)、TOPASシリーズ(ポリプラスチックス社製)、アダマンタンアクリレート(三菱ガス化学社製)の重合物等が挙げられる。 Examples of the resin having an alicyclic skeleton include norbornene resin (TOPAS6013, manufactured by Polyplastics Co., Ltd.), TOPAS series (manufactured by Polyplastics Co., Ltd.), and polymers of adamantane acrylate (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc.). .
上記平坦化層において、上記脂環式骨格を有する樹脂は、脂環式骨格を有さない樹脂と混合して用いられてもよい。 In the flattening layer, the resin having the alicyclic skeleton may be used as a mixture with a resin having no alicyclic skeleton.
上記平坦化層の厚みは、好ましい下限が100nm、好ましい上限が100000nmである。上記厚みが100nm以上であれば、上記平坦化層によって上記上部電極上を充分に覆いつくすことができる。上記厚みが100000nm以下であれば、上記平坦化層の側面から浸入してくる水蒸気を充分にブロックすることができる。上記厚みのより好ましい下限は500nm、より好ましい上限は50000nmであり、更に好ましい下限は1000nm、更に好ましい上限は2000nmである。 The preferable lower limit of the thickness of the flattening layer is 100 nm, and the preferable upper limit thereof is 100000 nm. When the thickness is 100 nm or more, the flattening layer can sufficiently cover the upper electrode. When the thickness is 100,000 nm or less, it is possible to sufficiently block the water vapor entering from the side surface of the flattening layer. The more preferable lower limit of the thickness is 500 nm, the more preferable upper limit thereof is 50,000 nm, the still more preferable lower limit thereof is 1000 nm, and the still more preferable upper limit thereof is 2000 nm.
上記平坦化層を連続的な製膜方法により積層する方法は特に限定されず、例えば、RtoR装置を用いて、グラビアコート、ダイコート、ナイフコート等を連続的に行う方法が挙げられる。 The method for laminating the above planarizing layer by a continuous film forming method is not particularly limited, and examples thereof include a method of continuously performing gravure coating, die coating, knife coating and the like using an RtoR device.
本発明の太陽電池の製造方法では、次いで、上記長尺積層体(a)を、最終的に個々の太陽電池に分割される部位における近接する少なくとも2箇所の位置において、上記長尺積層体(a)の幅方向を横切るように上記平坦化層の上面から少なくとも上記光電変換層の下面にまで達する深さで切削加工し、切削溝を形成する工程(2)を行う。 In the method for manufacturing a solar cell of the present invention, the long laminate (a) is then added to the long laminate ((a) at at least two positions adjacent to each other in a portion finally divided into individual solar cells. A step (2) of forming a cutting groove is performed by cutting so as to cross the width direction of a) at a depth reaching from the upper surface of the flattening layer to at least the lower surface of the photoelectric conversion layer.
図5に、本発明の太陽電池の製造方法における工程(2)の一例を模式的に示す断面図及び上面図を示す。図5(a)(断面図)及び(b)(上面図)に示すように、上記工程(2)では、長尺積層体(a)の幅方向を横切るように平坦化層5の上面から少なくとも光電変換層3の下面にまで達する深さで切削加工し、切削溝Bを形成する。
FIG. 5 shows a cross-sectional view and a top view schematically showing an example of the step (2) in the method for manufacturing a solar cell of the present invention. As shown in FIGS. 5A (cross-sectional view) and 5 (b) (top view), in the step (2), from the upper surface of the
上記切削溝は、最終的に個々の太陽電池に分割される部位における近接する少なくとも2箇所の位置に形成される。即ち、上記切削溝は、それぞれの最終的に個々の太陽電池に分割される部位において、2本以上形成される。
これにより、後の工程(4)において、上記長尺積層体(b)を、上記近接する少なくとも2箇所の位置に形成された切削溝の間で切断し、個々の太陽電池に分割することにより、得られる太陽電池はその両端部に切れ端部分を有することになる。一方、得られる太陽電池の本体部分においては、上記光電変換層の断面はバリア層で覆われており、大気中に露出することがないため、上記光電変換層の断面が大気中に露出することによる光電変換効率の低下を抑制することができる。また、上記切れ端部分においては各層の断面が大気中に露出しており、その露出面から水分が吸収されやすいため、上記切れ端部分は水分をトラップする役割も果たすと考えられる。
上記切削溝は、それぞれの最終的に個々の太陽電池に分割される部位において2本以上形成されていればよく、その本数は特に限定されないが、光電変換効率を向上させつつ高い生産効率を得る観点から、好ましい上限は4本である。The cutting grooves are formed at at least two positions that are close to each other in a part that is finally divided into individual solar cells. That is, two or more cutting grooves are formed in each of the regions finally divided into individual solar cells.
Thereby, in the subsequent step (4), the long laminated body (b) is cut between the cutting grooves formed at the at least two positions adjacent to each other, and divided into individual solar cells. The obtained solar cell will have cut-off portions at both ends. On the other hand, in the main body of the obtained solar cell, the cross section of the photoelectric conversion layer is covered with the barrier layer and is not exposed to the atmosphere, so that the cross section of the photoelectric conversion layer is exposed to the air. It is possible to suppress a decrease in photoelectric conversion efficiency due to. In addition, since the cross section of each layer is exposed to the atmosphere at the cut end portion and moisture is easily absorbed from the exposed surface, it is considered that the cut end portion also plays a role of trapping water.
It is sufficient that two or more cutting grooves are formed in each finally divided portion of each solar cell, and the number thereof is not particularly limited, but high production efficiency is obtained while improving photoelectric conversion efficiency. From the viewpoint, the preferable upper limit is 4.
上記切削溝の深さは、上記平坦化層の上面から少なくとも上記光電変換層の下面にまで達する深さであれば特に限定されず、上記光電変換層の下に位置する上記下部電極、上記絶縁層(例えば、酸化アルミニウム被膜)若しくは上記金属箔の途中部分又は下面にまで達する深さであってもよい。なかでも、切削圧力の制御による表面出しが容易であることから、上記光電変換層の下面にまで達する深さが好ましい。
上記切削溝の幅は特に限定されないが、好ましい下限は30μm、好ましい上限は1000μmであり、より好ましい下限は50μm、より好ましい上限は300μmである。
上記切削溝の上記基材の表面に対する角度は特に限定されないが、好ましい下限は70°、好ましい上限は90°であり、より好ましい下限は80°、より好ましい上限は85°である。
また、近接する切削溝と切削溝との間の距離は特に限定されないが、好ましい下限は10000μm、好ましい上限は300000μmである。上記近接する切削溝と切削溝との間の距離が上記範囲であることで、後述する工程(4)によって得られる太陽電池に充分な幅の切れ端部分が形成されるため、大気中の水分等の侵入をより確実に抑えることができ、光電変換効率の低下をより抑制することができる。上記近接する切削溝と切削溝との間の距離のより好ましい下限は15mm、より好ましい上限は200mmである。The depth of the cutting groove is not particularly limited as long as it is a depth reaching from the upper surface of the flattening layer to at least the lower surface of the photoelectric conversion layer, and the lower electrode located under the photoelectric conversion layer, the insulation It may be a layer (for example, an aluminum oxide coating) or a depth reaching the middle portion or the lower surface of the metal foil. Above all, the depth reaching the lower surface of the photoelectric conversion layer is preferable because the surface is easily exposed by controlling the cutting pressure.
The width of the cutting groove is not particularly limited, but the preferred lower limit is 30 μm, the preferred upper limit is 1000 μm, the more preferred lower limit is 50 μm, and the more preferred upper limit is 300 μm.
The angle of the cutting groove with respect to the surface of the substrate is not particularly limited, but the preferred lower limit is 70 °, the preferred upper limit is 90 °, the more preferred lower limit is 80 °, and the more preferred upper limit is 85 °.
The distance between adjacent cutting grooves is not particularly limited, but the preferred lower limit is 10,000 μm, and the preferred upper limit is 300,000 μm. When the distance between the adjacent cutting grooves is in the above range, a cut edge portion having a sufficient width is formed in the solar cell obtained by the step (4) described later, and therefore moisture in the atmosphere, etc. Can be more reliably suppressed, and the decrease in photoelectric conversion efficiency can be further suppressed. The more preferable lower limit of the distance between the adjacent cutting grooves is 15 mm, and the more preferable upper limit thereof is 200 mm.
上記切削溝の本数、深さ、幅及び角度、並びに、近接する切削溝と切削溝との間の距離は、例えば、マイクロスコープ(例えば、キーエンス社製、VN−8010)による三次元画像解析により確認することができる。 The number of the cutting grooves, the depth, the width and the angle, and the distance between the adjacent cutting grooves are determined by, for example, three-dimensional image analysis using a microscope (for example, VN-8010 manufactured by Keyence Corporation). You can check.
上記切削加工の方法は特に限定されず、例えば、メカニカルスクライブ、レーザースクライブ等が挙げられる。なかでも、比較的安価であることから、メカニカルスクライブが好ましい。メカニカルスクライブでは、メカニカルスクライブ機(例えば、三星ダイヤモンド工業社製、KMPD100等)を用いることができる。レーザースクライブでは、レーザースクライブ機(例えば、三星ダイヤモンド工業社製、MPV−LD)を用いることができる。
上記切削加工において、例えば、切削圧力、切削速度、切削ツール巾、切削ツール形状等を制御することにより、上記切削溝の深さ、幅及び角度、並びに、近接する切削溝と切削溝との間の距離を上記範囲に調整することができる。The cutting method is not particularly limited, and examples thereof include mechanical scribing and laser scribing. Of these, mechanical scribing is preferable because it is relatively inexpensive. In the mechanical scribing, a mechanical scribing machine (for example, KMPD100 manufactured by Samsung Diamond Industrial Co., Ltd.) can be used. In the laser scribing, a laser scribing machine (for example, MPV-LD manufactured by Samsung Diamond Industrial Co., Ltd.) can be used.
In the cutting process, for example, by controlling the cutting pressure, the cutting speed, the cutting tool width, the cutting tool shape, etc., the depth, the width and the angle of the cutting groove, and the distance between the adjacent cutting grooves and the cutting grooves are controlled. The distance can be adjusted within the above range.
本発明の太陽電池の製造方法では、次いで、上記切削溝を埋めるように上記平坦化層上をバリア層で覆い、長尺積層体(b)を得る工程(3)を行う。 In the method for manufacturing a solar cell of the present invention, next, a step (3) of covering the flattening layer with a barrier layer so as to fill the cutting groove and obtaining a long laminate (b) is performed.
図6に、本発明の太陽電池の製造方法における工程(3)の一例を模式的に示す断面図を示す。図6に示すように、上記工程(3)では、切削溝Bを埋めるように平坦化層5上をバリア層6で覆い、長尺積層体(b)8を得る。
FIG. 6 is a sectional view schematically showing an example of step (3) in the method for manufacturing a solar cell according to the present invention. As shown in FIG. 6, in the step (3), the
上記バリア層の材料としてはバリア性を有していれば特に限定されないが、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、無機材料等が挙げられる。上記バリア層の材料は、上記熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂と、上記無機材料との組み合わせでもよい。なかでも、上記バリア層は、上記無機材料からなる無機層であることが好ましい。上記バリア層が無機層であることにより、太陽電池の耐湿性が向上するだけでなく、上記光電変換層の断面から上記バリア層への上記有機無機ペロブスカイト化合物を構成する成分(例えば、鉛等の金属)の溶出、拡散等も抑制されると考えられる。 The material for the barrier layer is not particularly limited as long as it has a barrier property, and examples thereof include thermosetting resins, thermoplastic resins, and inorganic materials. The material of the barrier layer may be a combination of the thermosetting resin or thermoplastic resin and the inorganic material. Above all, the barrier layer is preferably an inorganic layer made of the inorganic material. Since the barrier layer is an inorganic layer, not only the moisture resistance of the solar cell is improved, but also a component constituting the organic-inorganic perovskite compound from the cross section of the photoelectric conversion layer to the barrier layer (for example, lead or the like. It is considered that elution and diffusion of (metal) are also suppressed.
上記熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等が挙げられる。また、ブチルゴム、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ABS樹脂、ポリブタジエン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリイソブチレン等が挙げられる。 Examples of the thermosetting resin or the thermoplastic resin include epoxy resin, acrylic resin, silicone resin, phenol resin, melamine resin and urea resin. Further, butyl rubber, polyester, polyurethane, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, ABS resin, polybutadiene, polyamide, polycarbonate, polyimide, polyisobutylene and the like can be mentioned.
上記バリア層の材料が熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂である場合、バリア層(樹脂層)の厚みは、好ましい下限が100nm、好ましい上限が100000nmである。上記厚みのより好ましい下限は500nm、より好ましい上限は50000nmであり、更に好ましい下限は1000nm、更に好ましい上限は20000nmである。 When the material of the barrier layer is a thermosetting resin or a thermoplastic resin, the thickness of the barrier layer (resin layer) has a preferable lower limit of 100 nm and a preferable upper limit of 100,000 nm. The more preferable lower limit of the thickness is 500 nm, the more preferable upper limit thereof is 50,000 nm, the still more preferable lower limit thereof is 1000 nm, and the still more preferable upper limit thereof is 20,000 nm.
上記無機材料としては、Si、Al、Zn、Sn、In、Ti、Mg、Zr、Ni、Ta、W、Cu若しくはこれらを2種以上含む合金の酸化物、窒化物又は酸窒化物が挙げられる。なかでも、上記バリア層に水蒸気バリア性及び柔軟性を付与するために、Zn、Snの両金属元素を含む金属元素の酸化物、窒化物又は酸窒化物が好ましい。 Examples of the inorganic material include oxides, nitrides, and oxynitrides of Si, Al, Zn, Sn, In, Ti, Mg, Zr, Ni, Ta, W, Cu, or alloys containing two or more of these. . Of these, oxides, nitrides or oxynitrides of metal elements containing both metal elements Zn and Sn are preferable in order to impart water vapor barrier properties and flexibility to the barrier layer.
上記バリア層の材料が無機材料である場合、バリア層(無機層)の厚みは、好ましい下限が30nm、好ましい上限が3000nmである。上記厚みが30nm以上であれば、上記無機層が充分な水蒸気バリア性を有することができ、太陽電池の耐湿性が向上する。上記厚みが3000nm以下であれば、上記無機層の厚みが増した場合であっても、発生する応力が小さいため、上記無機層と上記長尺積層体(a)との剥離を抑制することができる。上記厚みのより好ましい下限は50nm、より好ましい上限は1000nmであり、更に好ましい下限は100nm、更に好ましい上限は500nmである。 When the material of the barrier layer is an inorganic material, the thickness of the barrier layer (inorganic layer) has a preferable lower limit of 30 nm and a preferable upper limit of 3000 nm. When the thickness is 30 nm or more, the inorganic layer can have a sufficient water vapor barrier property, and the moisture resistance of the solar cell is improved. When the thickness is 3000 nm or less, even when the thickness of the inorganic layer is increased, the stress generated is small, and therefore the peeling between the inorganic layer and the long laminate (a) can be suppressed. it can. The more preferable lower limit of the thickness is 50 nm, the more preferable upper limit thereof is 1000 nm, the still more preferable lower limit thereof is 100 nm, and the still more preferable upper limit thereof is 500 nm.
上記バリア層の材料のうち、上記熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂で上記切削溝を埋めるように上記平坦化層上を覆う方法は特に限定されず、例えば、シート状のバリア層の材料を用いて上記平坦化層上をシールする方法等が挙げられる。また、バリア層の材料を有機溶媒に溶解させた溶液を上記平坦化層上に塗布する方法、バリア層となる液状モノマーを上記平坦化層上に塗布した後、熱又はUV等で液状モノマーを架橋又は重合させる方法、バリア層の材料に熱をかけて融解させた後に冷却させる方法等が挙げられる。 Of the materials of the barrier layer, the method of covering the flattening layer with the thermosetting resin or the thermoplastic resin so as to fill the cutting groove is not particularly limited, and for example, a sheet-shaped barrier layer material is used. And a method of sealing the flattening layer. Also, a method of applying a solution in which the material of the barrier layer is dissolved in an organic solvent onto the planarizing layer, a method of applying a liquid monomer to be the barrier layer onto the planarizing layer, and then applying liquid monomer by heat or UV. Examples thereof include a method of crosslinking or polymerizing, a method of heating the material of the barrier layer to melt it, and then cooling it.
上記バリア層の材料のうち、上記無機材料で上記切削溝を埋めるように上記平坦化層上を覆う方法として、真空蒸着法、スパッタリング法、気相反応法(CVD)、イオンプレーティング法が好ましい。なかでも、緻密な層を形成するためにはスパッタリング法が好ましく、スパッタリング法のなかでもDCマグネトロンスパッタリング法がより好ましい。
上記スパッタリング法においては、金属ターゲット、及び、酸素ガス又は窒素ガスを原料とし、上記平坦化層上に原料を堆積して製膜することにより、無機材料からなる無機層を形成することができる。Among the materials of the barrier layer, as a method of covering the flattening layer with the inorganic material so as to fill the cutting groove, a vacuum deposition method, a sputtering method, a vapor phase reaction method (CVD), and an ion plating method are preferable. . Among them, the sputtering method is preferable for forming a dense layer, and the DC magnetron sputtering method is more preferable among the sputtering methods.
In the above-mentioned sputtering method, an inorganic layer made of an inorganic material can be formed by using a metal target and oxygen gas or nitrogen gas as a raw material and depositing the raw material on the flattening layer to form a film.
上記バリア層は、例えば樹脂フィルム、無機材料を被覆した樹脂フィルム等のその他の材料で覆われていてもよい。これにより、仮に上記バリア層にピンホールがあった場合にも充分に水蒸気をブロックすることができ、太陽電池の耐湿性をより向上させることができる。 The barrier layer may be covered with another material such as a resin film or a resin film coated with an inorganic material. Thereby, even if there is a pinhole in the barrier layer, water vapor can be sufficiently blocked, and the moisture resistance of the solar cell can be further improved.
本発明の太陽電池の製造方法では、次いで、上記長尺積層体(b)を、上記近接する少なくとも2箇所の位置に形成された切削溝の間で切断し、個々の太陽電池に分割する工程(4)を行う。これにより、複数の太陽電池が得られる。切削溝が3本以上ある場合には、いずれかの切削溝と切削溝との間で切断すればよい。 In the method for manufacturing a solar cell of the present invention, a step of cutting the long laminated body (b) between the cutting grooves formed at the positions of at least two positions adjacent to each other to divide into individual solar cells. Perform (4). Thereby, a plurality of solar cells can be obtained. When there are three or more cutting grooves, cutting may be performed between any one of the cutting grooves.
図7に、本発明の太陽電池の製造方法における工程(4)の一例を模式的に示す断面図を示す。図7に示すように、上記工程(4)では、近接する少なくとも2箇所の位置に形成された切削溝の間(即ち、切断部A)で切断し、個々の太陽電池9に分割する。このようにして得られた太陽電池9は、本体部分9aを有し、かつ、その両端部に切れ端部分9bを有する。本体部分9aと切れ端部分9bとは、平坦化層5の上面から少なくとも光電変換層3の下面にまで達する深さの切削溝Bにより隔てられており、切削溝Bは、バリア層6により埋められている。
FIG. 7 is a sectional view schematically showing an example of step (4) in the method for manufacturing a solar cell according to the present invention. As shown in FIG. 7, in the step (4), cutting is performed between the cutting grooves formed at at least two positions adjacent to each other (that is, the cutting portion A), and the solar cells 9 are divided. The solar cell 9 thus obtained has a
上記長尺積層体(b)を、上記近接する少なくとも2箇所の位置に形成された切削溝の間で切断し、個々の太陽電池に分割することにより、得られる太陽電池はその両端部に切れ端部分を有することになる。一方、得られる太陽電池の本体部分においては、上記光電変換層の断面はバリア層で覆われており、大気中に露出することがないため、上記光電変換層の断面が大気中に露出することによる光電変換効率の低下を抑制することができる。また、上記切れ端部分においては各層の断面が大気中に露出しており、その露出面から水分が吸収されやすいため、上記切れ端部分は水分をトラップする役割も果たすと考えられる。 The long laminated body (b) is cut between the cutting grooves formed at the positions of at least two locations adjacent to each other, and divided into individual solar cells, so that the resulting solar cells are cut at both ends thereof. Will have a part. On the other hand, in the main body of the obtained solar cell, the cross section of the photoelectric conversion layer is covered with the barrier layer and is not exposed to the atmosphere, so that the cross section of the photoelectric conversion layer is exposed to the air. It is possible to suppress a decrease in photoelectric conversion efficiency due to. In addition, since the cross section of each layer is exposed to the atmosphere at the cut end portion and moisture is easily absorbed from the exposed surface, it is considered that the cut end portion also plays a role of trapping water.
上記切れ端部分の幅は特に限定されないが、好ましい下限が1mm、好ましい上限が100mmである。
上記切れ端部分の幅が上記範囲であることで、大気中の水分等をより確実に遮ることができ、得られる太陽電池の光電変換効率の低下をより抑制することができる。上記切れ端部分の幅のより好ましい下限は5mm、より好ましい上限は10mmである。The width of the cut edge portion is not particularly limited, but a preferred lower limit is 1 mm, and a preferred upper limit is 100 mm.
When the width of the cut edge portion is within the above range, moisture in the atmosphere can be blocked more reliably, and a decrease in photoelectric conversion efficiency of the obtained solar cell can be further suppressed. The more preferable lower limit of the width of the cut edge portion is 5 mm, and the more preferable upper limit thereof is 10 mm.
上記長尺積層体(b)を切断する方法は特に限定されず、例えば、スリッターカット、レーザーカット等が挙げられる。 The method for cutting the long laminate (b) is not particularly limited, and examples thereof include slitter cutting and laser cutting.
以上のような本発明の太陽電池の製造方法によれば、複数の太陽電池を一括して製造することができ、また、光電変換層の断面が大気中に露出することによる光電変換効率の低下を抑制することができる。
本発明の太陽電池の製造方法により製造された太陽電池であって、前記太陽電池は、基材上に下部電極、光電変換層、上部電極、及び、平坦化層がこの順で積層された積層体と、前記平坦化層上を覆うバリア層とを有し、前記太陽電池は、本体部分を有し、かつ、一対の両端部にそれぞれ切れ端部分を有し、前記本体部分と前記切れ端部分とは、前記平坦化層の上面から少なくとも前記光電変換層の下面にまで達する深さの切削溝により隔てられており、前記切削溝は、前記バリア層により埋められている太陽電池もまた、本発明の1つである。
本発明の太陽電池がこのような構造を有することは、例えば、マイクロスコープ(例えば、キーエンス社製、VN−8010)による三次元画像解析により確認することができる。切削溝の本数(太陽電池の一方の端部における切削溝の本数)は、1本以上であれば特に限定されないが、光電変換効率を向上させつつ高い生産効率を得る観点から、好ましい上限は4本である。According to the method for manufacturing a solar cell of the present invention as described above, it is possible to collectively manufacture a plurality of solar cells, and also the photoelectric conversion efficiency decreases due to the cross section of the photoelectric conversion layer being exposed to the atmosphere. Can be suppressed.
A solar cell manufactured by the method for manufacturing a solar cell of the present invention, wherein the solar cell has a lower electrode, a photoelectric conversion layer, an upper electrode, and a planarization layer laminated in this order on a substrate. A body and a barrier layer covering the flattening layer, the solar cell has a main body portion, and each has a pair of end portions, and the main body portion and the end portion. Is separated by a cutting groove having a depth reaching from the upper surface of the flattening layer to at least the lower surface of the photoelectric conversion layer, and the cutting groove is also filled with the barrier layer. Is one of.
The fact that the solar cell of the present invention has such a structure can be confirmed by, for example, three-dimensional image analysis using a microscope (for example, VN-8010 manufactured by Keyence Corporation). The number of cutting grooves (the number of cutting grooves at one end of the solar cell) is not particularly limited as long as it is 1 or more, but a preferable upper limit is 4 from the viewpoint of improving photoelectric conversion efficiency and obtaining high production efficiency. It is a book.
本発明によれば、ロールトゥロール方式での連続的な製膜方法を用いて複数の太陽電池を一括して製造でき、光電変換層の断面が大気中に露出することによる光電変換効率の低下を抑制できる太陽電池の製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、該太陽電池の製造方法により得られた太陽電池を提供することができる。 According to the present invention, a plurality of solar cells can be collectively manufactured by using a continuous film forming method using a roll-to-roll method, and the photoelectric conversion efficiency is lowered by exposing the cross section of the photoelectric conversion layer to the atmosphere. It is possible to provide a method for manufacturing a solar cell capable of suppressing the above. Further, according to the present invention, it is possible to provide a solar cell obtained by the method for manufacturing the solar cell.
以下に実施例を挙げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。 Hereinafter, the embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
(工程1)
アルミニウム箔(UACJ社製、汎用アルミ材A1N30グレード、厚み100μm)に硫酸アルマイト処理により処理時間30分で陽極酸化を施すことにより、アルミニウム箔の表面に酸化アルミニウム被膜(厚み5μm、厚みの比率5%)を形成し、基材を得た。(Example 1)
(Process 1)
Anodized aluminum foil (manufactured by UACJ, general-purpose aluminum material A1N30 grade, thickness 100 μm) by alumite treatment with sulfuric acid for a treatment time of 30 minutes to form an aluminum oxide film on the surface of the aluminum foil (
RtoR装置(中外炉社製、SUPLaDUO)を用い、基材を搬送しながら、酸化アルミニウム被膜上に蒸着機によって厚み100nmのAl膜を形成し、更に、Al膜上に厚み100nmのTi膜を蒸着法によって形成した。更に、Ti膜上にTiO2膜をスパッタリング法によって形成し、陰極とした。メカニカルスクライブ機(三星ダイヤモンド工業社製、KMPD100)を用いて陰極のパターニングを行った。Using an RtoR device (SUPLADUO manufactured by Chugai Furnace Co., Ltd.), while transporting the substrate, an Al film having a thickness of 100 nm is formed on the aluminum oxide film by a vapor deposition machine, and a Ti film having a thickness of 100 nm is vapor-deposited on the Al film. Formed by the method. Further, a TiO 2 film was formed on the Ti film by a sputtering method to form a cathode. The cathode was patterned using a mechanical scribing machine (KMPD100 manufactured by Samsung Diamond Industry Co., Ltd.).
RtoR装置(ヒラノテクシード社製、TM−MC)を用い、陰極を形成したサンプルを搬送しながら、陰極上に有機バインダとしてのポリイソブチルメタクリレートと酸化チタン(平均粒子径10nmと30nmとの混合物)とを含有する酸化チタンペーストをスピンコート法により塗布した。その後、200℃で30分間焼成し、厚み500nmの多孔質状の電子輸送層を形成した。 Using an RtoR device (TM-MC, manufactured by Hirano Techseed Co., Ltd.), while transporting a sample having a cathode formed thereon, polyisobutyl methacrylate as an organic binder and titanium oxide (a mixture of average particle diameters of 10 nm and 30 nm) were provided on the cathode. The contained titanium oxide paste was applied by spin coating. Then, it baked at 200 degreeC for 30 minute (s), and formed the 500-nm-thick porous electron carrying layer.
次いで、ハロゲン化金属化合物としてヨウ化鉛をN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)に溶解させて1Mの溶液を調製した。上記のRtoR装置(ヒラノテクシード社製、TM−MC)を用い、多孔質状の電子輸送層を形成したサンプルを搬送しながら、得られた溶液を多孔質状の電子輸送層上にスピンコート法によって製膜した。更に、アミン化合物としてヨウ化メチルアンモニウムを2−プロパノールに溶解させて1Mの溶液を調製した。この溶液内に上記のヨウ化鉛を製膜したサンプルを浸漬させることによって有機無機ペロブスカイト化合物であるCH3NH3PbI3を含む層を形成した。その後、得られたサンプルに対して120℃にて30分間アニール処理を行った。Next, lead iodide as a metal halide compound was dissolved in N, N-dimethylformamide (DMF) to prepare a 1M solution. Using the RtoR device (TM-MC manufactured by Hirano Techseed Co., Ltd.), while transporting the sample having the porous electron transport layer formed thereon, the obtained solution was spin-coated on the porous electron transport layer. The film was formed. Further, methylammonium iodide as an amine compound was dissolved in 2-propanol to prepare a 1M solution. A sample containing CH 3 NH 3 PbI 3 which is an organic-inorganic perovskite compound was formed by immersing the above-described sample in which the lead iodide was formed into a film in this solution. Then, the obtained sample was annealed at 120 ° C. for 30 minutes.
次いで、クロロベンゼン25μLにSpiro−OMeTAD(スピロビフルオレン骨格を有する)を68mM、t−ブチルピリジンを55mM、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド・銀塩を9mM溶解させた溶液を調製した。上記のRtoR装置(ヒラノテクシード社製、TM−MC)を用い、光電変換層を形成したサンプルを搬送しながら、得られた溶液を光電変換層上にスピンコート法によって塗布し、厚み150nmのホール輸送層を形成した。 Next, a solution was prepared by dissolving Spiro-OMeTAD (having a spirobifluorene skeleton) at 68 mM, t-butylpyridine at 55 mM, and bis (trifluoromethylsulfonyl) imide / silver salt at 9 mM in 25 μL of chlorobenzene. Using the RtoR device (TM-MC, manufactured by Hirano Techseed Co., Ltd.), while transporting the sample on which the photoelectric conversion layer was formed, the obtained solution was applied on the photoelectric conversion layer by spin coating, and a hole having a thickness of 150 nm was transported. Layers were formed.
その後、電子輸送層、光電変換層及びホール輸送層を合わせた層を、レーザースクライブ機(三星ダイヤモンド工業社製、MPV−LD)を用いてパターニングを行った。 After that, the layer including the electron transport layer, the photoelectric conversion layer, and the hole transport layer was patterned by using a laser scribe machine (MPV-LD manufactured by Samsung Diamond Industry Co., Ltd.).
上記のRtoR装置(中外炉社製、SUPLaDUO)を用い、ホール輸送層を形成したサンプルを搬送しながら、ホール輸送層上に陽極(透明電極)として蒸着法により厚み100nmのITO膜を形成した。メカニカルスクライブ機によりITO膜のパターニングを行った。 An ITO film having a thickness of 100 nm was formed as an anode (transparent electrode) on the hole transport layer by an evaporation method while transporting the sample on which the hole transport layer was formed using the above RtoR device (SUPLADUO manufactured by Chugai Furnace Co., Ltd.). The ITO film was patterned by a mechanical scribing machine.
上記のRtoR装置(ヒラノテクシード社製、TM−MC)を用い、ITO膜を形成したサンプルを搬送しながら、ITO膜上にノルボルネン樹脂(TOPAS6013、Polyplastics社製)のシクロヘキサン溶液を積層し、溶媒を乾燥させ、厚み1μmの平坦化層を形成した。これにより、長尺積層体(a)を得た。 A cyclohexane solution of norbornene resin (TOPAS6013, manufactured by Polyplastics) was laminated on the ITO film while transporting the sample on which the ITO film was formed using the RtoR device (TM-MC manufactured by Hirano Techseed Co., Ltd.), and the solvent was dried. Then, a flattening layer having a thickness of 1 μm was formed. Thereby, a long laminate (a) was obtained.
(工程2)
メカニカルスクライブ機(三星ダイヤモンド工業社製、KMPD100)を用いて長尺積層体(a)の幅方向を横切るように切削加工した。それぞれの最終的に個々の太陽電池に分割される部位において、2本の切削溝を形成した。切削溝の深さは光電変換層の下面にまで達する深さであり、切削溝の幅は30μmであり、2本の近接する切削溝と切削溝との間の距離は10mmであり、切削溝の基材の表面に対する角度は90°であった。(Process 2)
Using a mechanical scribing machine (KMPD100 manufactured by Samsung Diamond Industry Co., Ltd.), cutting was performed so as to cross the widthwise direction of the long laminate (a). Two cutting grooves were formed in each finally divided part into individual solar cells. The depth of the cutting groove reaches the lower surface of the photoelectric conversion layer, the width of the cutting groove is 30 μm, the distance between the two adjacent cutting grooves is 10 mm, and the cutting groove is The angle with respect to the surface of the substrate was 90 °.
(工程3)
RtoR装置(東レエンジニアリング社製、RTC−S400)を用い、長尺積層体(a)を搬送しながら、切削溝を埋めるように平坦化層上にスパッタリング法により100nmのZnSnOからなるバリア層を形成した。これにより、長尺積層体(b)を得た。(Process 3)
Using an RtoR device (RTC-S400 manufactured by Toray Engineering Co., Ltd.), while transporting the long laminate (a), a barrier layer made of ZnSnO of 100 nm is formed on the flattening layer by a sputtering method so as to fill the cutting groove. did. Thereby, a long laminate (b) was obtained.
(工程4)
長尺積層体(b)を2本の切削溝の中間で切断し、5mmの切れ端部分(9b)の幅を有する個々の太陽電池に分割した。(Process 4)
The long laminated body (b) was cut in the middle of the two cutting grooves, and divided into individual solar cells having a width of a cut end portion (9b) of 5 mm.
(実施例2〜11)
切削溝の深さ、幅、本数、2本の近接する切削溝と切削溝との間の距離、切れ端部分(9b)の幅又は角度を表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池を得た。(Examples 2 to 11)
Example 1 except that the depth, width, number of cutting grooves, the distance between two adjacent cutting grooves, and the width or angle of the cutting edge portion (9b) were changed as shown in Table 1. A solar cell was obtained in the same manner as.
(比較例1)
切削溝を形成する工程(2)を行わなかったこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池を得た。(Comparative Example 1)
A solar cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that the step (2) of forming the cutting groove was not performed.
(比較例2〜3)
切削溝の深さを表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池を得た。(Comparative Examples 2-3)
A solar cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that the depth of the cutting groove was changed as shown in Table 1.
<評価>
実施例及び比較例で得られた太陽電池について下記の評価を行った。結果を表1に示した。<Evaluation>
The following evaluations were performed on the solar cells obtained in the examples and comparative examples. The results are shown in Table 1.
(1)光電変換効率評価
太陽電池の電極間に電源(KEITHLEY社製、236モデル)を接続し、強度100mW/cm2のソーラーシミュレーション(山下電装社製)を用い、露光面積1cm2で光電変換効率を測定した。
次いで、太陽電池について30℃80%の条件下に24時間置いて高湿時での耐久試験を行った。その後、上記と同様にして光電変換効率を測定した。耐久試験前の光電変換効率に対する、耐久試験後の光電変換効率の比率(%)を求めた。
○○:耐久試験後の光電変換効率/耐久試験前の光電変換効率の値が0.9以上、0.95未満
○:耐久試験後の光電変換効率/耐久試験前の光電変換効率の値が0.5以上、0.9未満
×:耐久試験後の光電変換効率/耐久試験前の光電変換効率の値が0.5未満(1) Photoelectric conversion efficiency evaluation A power source (KEITHLEY, 236 model) was connected between the electrodes of the solar cell, and a solar simulation with an intensity of 100 mW / cm 2 (Yamashita Denso Co., Ltd.) was used to perform photoelectric conversion with an exposure area of 1 cm 2. The efficiency was measured.
Next, the solar cell was placed under the conditions of 30 ° C. and 80% for 24 hours to carry out a durability test under high humidity. Then, the photoelectric conversion efficiency was measured in the same manner as above. The ratio (%) of the photoelectric conversion efficiency after the durability test to the photoelectric conversion efficiency before the durability test was obtained.
◯: The value of photoelectric conversion efficiency after durability test / photoelectric conversion efficiency before durability test is 0.9 or more and less than 0.95 ◯: photoelectric conversion efficiency after durability test / value of photoelectric conversion efficiency before durability test 0.5 or more and less than 0.9 x: photoelectric conversion efficiency after durability test / photoelectric conversion efficiency before durability test is less than 0.5
本発明によれば、ロールトゥロール方式での連続的な製膜方法を用いて複数の太陽電池を一括して製造でき、光電変換層の断面が大気中に露出することによる光電変換効率の低下を抑制できる太陽電池の製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、該太陽電池の製造方法により得られた太陽電池を提供することができる。 According to the present invention, a plurality of solar cells can be collectively manufactured by using a continuous film forming method using a roll-to-roll method, and the photoelectric conversion efficiency is lowered by exposing the cross section of the photoelectric conversion layer to the atmosphere. It is possible to provide a method for manufacturing a solar cell capable of suppressing the above. Further, according to the present invention, it is possible to provide a solar cell obtained by the method for manufacturing the solar cell.
1 基材
2 下部電極
3 光電変換層
4 上部電極
5 平坦化層
6 バリア層
7 長尺積層体(a)
8 長尺積層体(b)
9 太陽電池
9a 本体部分
9b 切れ端部分
A 切断部
B 切削溝
8 Long laminate (b)
9
Claims (5)
基材上に下部電極、光電変換層、上部電極、及び、平坦化層がこの順でそれぞれ連続的な製膜方法により積層された長尺積層体(a)を得る工程(1)と、
前記長尺積層体(a)を、最終的に個々の太陽電池に分割される部位における近接する少なくとも2箇所の位置において、前記長尺積層体(a)の幅方向を横切るように前記平坦化層の上面から少なくとも前記光電変換層の下面にまで達する深さで切削加工し、切削溝を形成する工程(2)と、
前記切削溝を埋めるように前記平坦化層上をバリア層で覆い、長尺積層体(b)を得る工程(3)と、
前記長尺積層体(b)を、前記近接する少なくとも2箇所の位置に形成された切削溝の間で切断し、個々の太陽電池に分割する工程(4)とを有する
ことを特徴とする太陽電池の製造方法。A method for collectively manufacturing a plurality of solar cells using a continuous film forming method using a roll-to-roll method,
A step (1) of obtaining a long laminate (a) in which a lower electrode, a photoelectric conversion layer, an upper electrode, and a planarizing layer are laminated on a base material in this order by a continuous film forming method;
The flattening of the long laminated body (a) is performed so as to cross the width direction of the long laminated body (a) at at least two positions that are close to each other in a portion that is finally divided into individual solar cells. A step (2) of forming a cutting groove by cutting at a depth reaching from the upper surface of the layer to at least the lower surface of the photoelectric conversion layer;
A step (3) of covering the flattening layer with a barrier layer so as to fill the cutting groove to obtain a long laminate (b);
A step (4) of cutting the long laminated body (b) between the cutting grooves formed at the at least two adjacent positions to divide it into individual solar cells. Battery manufacturing method.
前記太陽電池は、基材上に下部電極、光電変換層、上部電極、及び、平坦化層がこの順で積層された積層体と、前記平坦化層上を覆うバリア層とを有し、
前記太陽電池は、本体部分を有し、かつ、一対の両端部にそれぞれ切れ端部分を有し、
前記本体部分と前記切れ端部分とは、前記平坦化層の上面から少なくとも前記光電変換層の下面にまで達する深さの切削溝により隔てられており、
前記切削溝は、前記バリア層により埋められている
ことを特徴とする太陽電池。A solar cell manufactured by the method for manufacturing a solar cell according to claim 1, 2, 3 or 4,
The solar cell has a lower electrode, a photoelectric conversion layer, an upper electrode, and a layered body in which a planarizing layer is layered in this order on a substrate, and a barrier layer that covers the planarizing layer,
The solar cell has a body portion, and has a pair of end portions at both ends,
The main body portion and the cut edge portion are separated by a cutting groove having a depth reaching from the upper surface of the flattening layer to at least the lower surface of the photoelectric conversion layer,
The solar cell, wherein the cutting groove is filled with the barrier layer.
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