JP2016051806A - 有機薄膜太陽電池モジュールおよびその製造方法、および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】直列接合部位の構造を改善し、外観を損なわず見栄えの良好な有機薄膜太陽電池モジュールおよびその製造方法、および電子機器を提供する。
【解決手段】基板１０と、基板１０上に配置された第１の透明電極層１１1および第２の透明電極層１１2と、基板１０上および第１の透明電極層１１1および第２の透明電極層１１2上に配置された有機層１４と、有機層１４に対して面直方向に第２の透明電極層１１2まで貫通して複数配置されたドット状コンタクトホール５０と、有機層１４上およびドット状コンタクトホール５０を介して第２の透明電極層１１2上に配置された金属電極層１６1と、金属電極層１６1上に配置されたパッシベーション層２６、２８、３０、３２とを備える。
【選択図】図１３
【解決手段】基板１０と、基板１０上に配置された第１の透明電極層１１1および第２の透明電極層１１2と、基板１０上および第１の透明電極層１１1および第２の透明電極層１１2上に配置された有機層１４と、有機層１４に対して面直方向に第２の透明電極層１１2まで貫通して複数配置されたドット状コンタクトホール５０と、有機層１４上およびドット状コンタクトホール５０を介して第２の透明電極層１１2上に配置された金属電極層１６1と、金属電極層１６1上に配置されたパッシベーション層２６、２８、３０、３２とを備える。
【選択図】図１３
Description
本実施の形態は、有機薄膜太陽電池モジュールおよびその製造方法、および電子機器に関する。
極薄、軽量、フレキシブルを特徴とする有機薄膜太陽電池は、常温、大気圧下でインクジェット法などの印刷法により製造されるため、形状の自由度が高く、意匠性に優れた太陽電池が実現可能である。
一般的な有機薄膜太陽電池モジュールは、高い開放電圧を実現するため隣り合うセル同士が直列接続するように短冊状に折り重なった構造を採用する。
本実施の形態は、外観を損なわず見栄えの良好な有機薄膜太陽電池モジュールおよびその製造方法、および電子機器を提供する。
本実施の形態の一態様によれば、基板と、前記基板上に配置された第１および第２の透明電極層と、前記基板上および前記第１および第２の透明電極層上に配置された有機層と、前記有機層に対して面直方向に前記第２の透明電極層まで貫通して複数配置されたドット状コンタクトホールと、前記有機層上および前記ドット状コンタクトホールを介して前記第２の透明電極層上に配置された金属電極層と、前記金属電極層上に配置されたパッシベーション層とを備える有機薄膜太陽電池モジュールが提供される。
本実施の形態の他の態様によれば、基板と、前記基板上に配置された第１および第２の透明電極層と、前記基板上および前記第１および第２の透明電極層上に配置された有機層と、前記有機層に対して面直方向に前記第２の透明電極層まで貫通して複数配置されたドット状コンタクトホールと、前記有機層上および前記ドット状コンタクトホールを介して前記第２の透明電極層上に配置された金属電極層と、前記金属電極層上に配置されたパッシベーション層とを備える有機薄膜太陽電池セルを複数個直列に接続した有機薄膜太陽電池モジュールが提供される。
本実施の形態の他の態様によれば、上記の有機薄膜太陽電池モジュールを備える電子機器が提供される。
本実施の形態の他の態様によれば、基板上に第１の透明電極層および第２の透明電極層を形成する工程と、前記基板上および前記第１および第２の透明電極層上に有機層を形成する工程と、前記有機層に対して面直方向に前記第２の透明電極層まで貫通して複数のドット状コンタクトホールを形成する工程と、前記有機層上および前記ドット状コンタクトホールを介して前記第２の透明電極層上に金属電極層を形成する工程と、前記金属電極層上にパッシベーション層を形成する工程とを有する有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法が提供される。
本実施の形態によれば、直列接合部位の構造を改善し、外観を損なわず見栄えの良好な有機薄膜太陽電池モジュールおよびその製造方法、および電子機器を提供することができる。
次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
以下の実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュールにおいて、「透明」とは、透過率が約５０％以上であるものと定義する。また「透明」とは、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュールにおいて、可視光線に対して、無色透明という意味でも使用する。可視光線は波長約３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ程度、エネルギー約３．４５ｅＶ〜１．４９ｅＶ程度に相当し、この領域で透過率が５０％以上あれば透明である。
[比較例]
比較例に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００Ａの受光面側の模式的平面パターン構成は、図１に示すように表され、端子取出し面側の模式的平面パターン構成は、図２に示すように表される。また、図２のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図３に示すように表され、図１のＡ部分に対応した光学顕微鏡写真例は、図４に示すように表される。
比較例に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００Ａの受光面側の模式的平面パターン構成は、図１に示すように表され、端子取出し面側の模式的平面パターン構成は、図２に示すように表される。また、図２のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図３に示すように表され、図１のＡ部分に対応した光学顕微鏡写真例は、図４に示すように表される。
また、図１のＢ部分の模式的拡大図は、図５に示すように表され、図２のＣ部分の模式的拡大図は、図６に示すように表される。
比較例に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００Ａは、図１〜図３に示すように、基板１０と、基板１０上に配置された第１の透明電極層１１1および第２の透明電極層１１2と、基板１０上および透明電極層１１1・１１2・１１3・１１4・１１5上に配置された有機層１４と、有機層１４に対して面直方向に透明電極層１１2・１１3・１１4・１１5まで貫通して配置されたストライプット状コンタクトホールと、有機層１４上およびストライプット状コンタクトホールを介して透明電極層１１2・１１3・１１4・１１5上に配置された金属電極層と、金属電極層１６1・１６2・１６3・１６4上に配置されたパッシベーション層２６・２８・３０・３２とを備える。
また、比較例に係る有機薄膜太陽電池モジュールの端子取出し面側の各部の寸法の説明図は、図７に示すように表され、受光面側の各部の寸法の説明図は、図８に示すように表される。
図７において、比較例に係る有機薄膜太陽電池モジュールの幅Ｗ１は、例えば約１０．３ｍｍ、モジュール長Ｌ１は、例えば約２９．６ｍｍ、アノード取出し電極Ａの長さＬAは、例えば約３．８ｍｍである。
また、図８において、比較例に係る有機薄膜太陽電池モジュールのセル幅ＷEは、例えば約８．６ｍｍ、セル長ＬCは、例えば約６．７５ｍｍである。また、４セル直列構成の受光有効領域の長さＬEは、例えば約２７．８５ｍｍであり、受光有効領域の全体の長さＬEtは、例えば約２８．２ｍｍである。
比較例に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００Ａにおいては、透明電極層と金属電極層を接合する際に、有機発電層を外部雰囲気に剥き出しにするため、インクジェット法などの印刷法を用いて有機発電層を任意に直接塗り分けるか、高密度酸素プラズマ若しくは半導体レーザ（例えば、波長約５３２ｎｍ）、メカニカルスクライバーを用いて有機層をストライプ状にスクライブする。
比較例に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００Ａは、高い開放電圧を実現するため隣り合う有機薄膜太陽電池セル１同士が直列接続するように短冊状に折り重なった構造を採用する。しかし、セルとセルを接合する部位Ｄは、透明電極層１１と金属電極層１６が直接接触しているため、図４〜図６に示すように、外観に金属電極層１６のストライプライン６０が見えてしまい外観を損なう。
[実施の形態]
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の受光面側の模式的平面パターン構成は、図９に示すように表され、端子取出し面側の模式的平面パターン構成は、図１０に示すように表される。また、図９のＥ部分の模式的拡大図は、図１１に示すように表され、図１０のＦ部分の模式的拡大図は、図１２に示すように表される。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の受光面側の模式的平面パターン構成は、図９に示すように表され、端子取出し面側の模式的平面パターン構成は、図１０に示すように表される。また、図９のＥ部分の模式的拡大図は、図１１に示すように表され、図１０のＦ部分の模式的拡大図は、図１２に示すように表される。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００においては、隣り合う有機薄膜太陽電池セル１を直列接続するために設けていた透明電極層１１と金属電極層１６との接合部位をストライプ状に設けるのではなく、図１１〜図１２に示すように、ドット状コンタクトホール５０を一定間隔で配置することによって、外観の影響を抑制している。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００において、ドット状コンタクトホール５０がある部分に対応した図１０のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図１３に示すように表され、ドット状コンタクトホール５０がない部分に対応した図１０のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図１４に示すように表される。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００は、図９〜図１４に示すように、基板１０と、基板１０上に配置された透明電極層１１1・１１2・１１3・１１4・１１5と、基板１０上および透明電極層１１1・１１2・１１3・１１4・１１5上に配置された有機層１４と、有機層１４に対して面直方向に透明電極層１１2・１１3・１１4・１１5まで貫通して複数配置されたドット状コンタクトホール５０と、有機層１４上およびドット状コンタクトホール５０を介して透明電極層１１2・１１3・１１4・１１5上に配置された金属電極層１６1・１６2・１６3・１６4と、金属電極層１６1・１６2・１６3・１６4上に配置されたパッシベーション層２６・２８・３０・３２とを備える。
また、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００は、図９〜図１４に示すように、基板１０と、基板１０上に配置された透明電極層１１1・１１2と、基板１０上および透明電極層１１1・１１2上に配置された有機層１４と、有機層１４に対して面直方向に透明電極層１１2まで貫通して複数配置されたドット状コンタクトホール５０と、有機層１４上およびドット状コンタクトホール５０を介して透明電極層１１2上に配置された金属電極層１６1と、金属電極層１６1上に配置されたパッシベーション層２６・２８・３０・３２とを備える有機薄膜太陽電池セルを複数個直列に接続しても良い。
ここで、ドット状コンタクトホール５０は、円形、長方形若しくは正方形のいずれかの形状を備えていても良い。
パッシベーション層２６・２８・３０・３２は、ＳｉＮ膜若しくはＳｉＯＮ膜を備えていても良い。
また、パッシベーション層は、複数層繰り返し積層化されて、多重積層保護膜を形成しても良い。例えば、パッシベーション層２６・３０は、ＳｉＮ膜若しくはＳｉＯＮ膜などの無機保護膜で形成し、パッシベーション層２８・３２は、樹脂層などの有機保護膜で形成しても良い。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００は、高い開放電圧を実現するため隣り合う有機薄膜太陽電池セル１同士が直列接続するように短冊状に折り重なった構造を採用する。しかも隣り合う有機薄膜太陽電池セル１を直列接続するために設けていた透明電極層１１と金属電極層１６との接合部位をドット状コンタクトホール５０を一定間隔若しくは不定間隔で配置することによって、外観の影響を抑制することができる。
また、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュールの端子取出し面側の各部の寸法の説明図は、図１５に示すように表され、受光面側の各部の寸法の説明図は、図１６に示すように表される。
図１５において、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュールの幅Ｗ１は、例えば約１０．３ｍｍ、モジュール長Ｌ１は、例えば約２９．６ｍｍ、アノード取出し電極Ａの長さＬAは、例えば約３．８ｍｍである。
また、図１６において、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュールのセル幅ＷEは、例えば約８．６ｍｍ、セル長ＬCは、例えば約６．７５ｍｍである。また、４セル直列構成の受光有効領域の長さＬEは、例えば約２７．８５ｍｍであり、受光有効領域の全体の長さＬEtは、例えば約２８．２ｍｍである。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００において、ドット状コンタクトホール５０の形状であって、円形ドットの配置例は図１７（ａ）に示すように表され、長方形ドットの配置例は図１７（ｂ）に示すように表され、正方形ドットの配置例は図１７（ｃ）に示すように表される。ここで、円形ドットの直径Ｄ１は、例えば、約１μｍ〜１００μｍ程度である。また、長方形ドットの横幅Ｄ２も、例えば、約１μｍ〜１００μｍ程度である。また、長方形ドットの横幅Ｄ３も、例えば、約１μｍ〜１００μｍ程度である。
また、各ドットの間隔も例えば、約１０μｍ〜１００μｍ程度である。また、各ドットの間隔は、一定間隔であっても、或いは不定の間隔であっても良い。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００において、円形ドット状コンタクトホール５０を適用した配置例であって、受光面側の模式的平面パターン構成例は、図１８（ａ）に示すように表され、端子取出し面側の模式的平面パターン構成例は、図１８（ｂ）に示すように表される。
同様に、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００において、長方形ドット状コンタクトホール５０を適用した配置例であって、受光面側の模式的平面パターン構成例は、図１９（ａ）に示すように表され、端子取出し面側の模式的平面パターン構成例は、図１９（ｂ）に示すように表される。
同様に、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００において、正方形ドット状コンタクトホール５０を適用した配置例であって、受光面側の模式的平面パターン構成例は、図２０（ａ）に示すように表され、端子取出し面側の模式的平面パターン構成例は、図２０（ｂ）に示すように表される。
なお、ドット状コンタクトホール５０の形状は、上記に限定されず、ストライプではないが破線状、一点鎖線状などのライン状に配置されていても良い。すなわち、有機層をパターニングするドット形状は、円形に限らず、線形、直方形、長方形、正方形等であっても良い。また、立体形状としては、円柱形、直方形であっても良い。ここで、直方形とは、６面全てが長方形(必ず１つは含む)か正方形である立体である。
比較例に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００Ａにおいては、透明電極層と金属電極層を接合する際に、有機発電層を外部雰囲気に剥き出しにするため、インクジェット法などの印刷法を用いて有機発電層を任意に直接塗り分けるか、高密度酸素プラズマ若しくは半導体レーザ（例えば、波長約５３２ｎｍ）、メカニカルスクライバーを用いて有機層をストライプ状にスクライブする。
一方、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００においては、有機層を、例えば、約１０μｍ以上の間隔で、例えば、直径約１．０μｍ以上の円形ドットを一定若しくは不定の間隔で設けることで、隣接セルとの接合を実施している。この構成を採用することによって、接合部位で外観が損なわれることがなく意匠性に優れたモジュールを実現可能である。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００において、有機層１４は、透明電極層１１上に配置された正孔輸送層と、正孔輸送層上に配置されたバルクヘテロ接合有機活性層を備えていても良い。
また、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００において、多重積層保護膜は、パッシベーション層２６と、パッシベーション層（カラー化バリア層）２８と、バックシートパッシベーション層３０と、樹脂層４０とを備えていても良い。ここで、カラー化バリア層２８は、例えば、紫外線硬化樹脂で形成可能である。また、カラー化バリア層２８には、着色剤を添加しても良い。着色剤としては、黒色では、例えば、カーボンブラック、青色では、例えば、フタロシアニン塗料、赤色では、例えば、アリザリン塗料などを適用可能である。カラー化バリア層２８は、ＳｉＮ膜若しくはＳｉＯＮ膜などのパッシベーション層２６に形成されるスポットを被覆可能である。パッシベーション層２６上に配置されたカラー化バリア層２８は、セルの保護層としての役割を有する。
カラー化バリア層２８は、紫外線（ＵＶ）照射により任意のパターニングが可能なカラーフィルタで形成可能である。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００は、図１３・図１４に示すように、ＩＴＯ付きガラス基板１０上に発電層となる約数１００ｎｍ程度の厚さを有する有機層１４を積層し、第２電極層１６として、アルミニウムなどの金属層を蒸着して作られる。
第２電極層１６として形成された純アルミニウムは、酸化され易いため、耐久性を持たせるために、不動態膜を形成しても良い。
基板１０上には、有機層１４が配置されるため、不動態膜の形成によって、パッシベーション層２６を形成する際に、これらの有機層に損傷を与えることを防止可能である。
本実施の形態によれば、直列接合部位の構造を改善し、外観を損なわず見栄えの良好な有機薄膜太陽電池モジュールを提供することができる。
（動作原理）
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュールに適用可能な有機薄膜太陽電池セル１の動作原理を説明する模式図は、図２１に示すように表される。また、図２１に示された有機薄膜太陽電池セル１の各種材料のエネルギーバンド構造は、図２２に示すように表される。図２１および図２２を参照して、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池セル１の原理的な構成と、その動作について説明する。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュールに適用可能な有機薄膜太陽電池セル１の動作原理を説明する模式図は、図２１に示すように表される。また、図２１に示された有機薄膜太陽電池セル１の各種材料のエネルギーバンド構造は、図２２に示すように表される。図２１および図２２を参照して、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池セル１の原理的な構成と、その動作について説明する。
図２１の左図に示すように、有機薄膜太陽電池セル１は、基板１０と、基板１０上に配置された透明電極層１１と、透明電極層１１上に配置された正孔輸送層１２と、正孔輸送層１２上に配置されたバルクへテロ接合有機活性層１４Ａと、バルクヘテロ接合有機活性層１４Ａ上に配置された第２電極層１６とを備える。第２電極層１６は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）で形成され、カソード電極層となる。
ここで、バルクへテロ接合有機活性層１４Ａは、図２１の右図に示すように、ｐ型有機活性層領域とｎ型有機活性層領域が混在し、複雑なバルクへテロｐｎ接合を形成している。ここで、ｐ型有機活性層領域は、例えば、Ｐ３ＨＴ（poly(3-hexylthiophene-2,5diyl)）で形成され、ｎ型有機活性層領域は、例えば、ＰＣＢＭ（6,6-phenyl-C61-butyric acid methyl ester）で形成されている。
（ａ）まず、光を吸収すると、バルクへテロ接合有機活性層１４Ａ内で、励起子が生成される。
（ｂ）次に、励起子は、バルクへテロ接合有機活性層１４Ａ内のｐｎ接合界面において、自発分極によって、電子（ｅ−）と正孔（ｈ＋）の自由キャリアに解離する。
（ｃ）次に、解離した正孔（ｈ＋）は、アノード電極となる透明電極層１１に向けて走行し、解離した電子（ｅ−）は、カソード電極層１６に向けて走行する。
（ｄ）結果として、カソード電極層１６・透明電極層１１間には、逆方向電流が導通して、開放電圧Ｖocが発生し、有機薄膜太陽電池セル１が得られる。
（ａ）まず、光を吸収すると、バルクへテロ接合有機活性層１４Ａ内で、励起子が生成される。
（ｂ）次に、励起子は、バルクへテロ接合有機活性層１４Ａ内のｐｎ接合界面において、自発分極によって、電子（ｅ−）と正孔（ｈ＋）の自由キャリアに解離する。
（ｃ）次に、解離した正孔（ｈ＋）は、アノード電極となる透明電極層１１に向けて走行し、解離した電子（ｅ−）は、カソード電極層１６に向けて走行する。
（ｄ）結果として、カソード電極層１６・透明電極層１１間には、逆方向電流が導通して、開放電圧Ｖocが発生し、有機薄膜太陽電池セル１が得られる。
有機薄膜太陽電池セル１において、正孔輸送層１２に適用するＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの内、ＰＥＤＯＴの化学構造式は、図２３（ａ）に示すように表され、ＰＳＳの化学構造式は、図２３（ｂ）に示すように表される。
有機薄膜太陽電池セル１において、バルクヘテロ接合有機活性層１４Ａに適用されるＰ３ＨＴの化学構造式は、図２４（ａ）に示すように表され、バルクヘテロ接合有機活性層１４Ａに適用されるＰＣＢＭの化学構造式は、図２４（ｂ）に示すように表される。
なお、図示は省略するが、不動態膜は、金属電極層１６の酸化膜で構成される。また、金属電極層１６の酸化膜は、金属電極層１６の表面を酸素プラズマ処理することによって形成可能である。不動態膜の厚さは、例えば、約１０オングストローム〜約１００オングストロームである。不動態膜上に配置されたパッシベーション膜を備えていても良い。このパッシベーション膜は、例えば、ＳｉＮ膜若しくはＳｉＯＮ膜で構成可能である。
金属電極層１６は、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｍｇの何れかの金属で構成されていても良い。金属電極層１６をＡｌで形成する場合には、不動態膜は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜となる。
金属電極層１６の表面に不動態膜を備える有機薄膜太陽電池セル１は、有機層１４内に水分や酸素が侵入した場合であっても、金属電極層１６がその水分・酸素によって酸化する事態を防止することができる。これにより、有機薄膜太陽電池セルの劣化を抑制することができ、耐久性を高めることができる。
（製造方法）
有機薄膜太陽電池モジュール１００は、ＩＴＯ付きガラス基板１０上に発電層となる数１００ｎｍ程度の有機層１４を積層し、アルミニウムなどの金属を蒸着して形成される。金属電極層として形成された純アルミニウムは酸化され易いため、耐久性を持たせるために、化学的気相堆積（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法によるＳｉＮやＳｉＯＮなどの無機パッシベーション膜と樹脂保護膜を多層に積層した多重積層保護膜をバリア膜として用いる。
有機薄膜太陽電池モジュール１００は、ＩＴＯ付きガラス基板１０上に発電層となる数１００ｎｍ程度の有機層１４を積層し、アルミニウムなどの金属を蒸着して形成される。金属電極層として形成された純アルミニウムは酸化され易いため、耐久性を持たせるために、化学的気相堆積（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法によるＳｉＮやＳｉＯＮなどの無機パッシベーション膜と樹脂保護膜を多層に積層した多重積層保護膜をバリア膜として用いる。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の製造方法は、基板１０上に透明電極層１１1・１１2・１１3・１１4・１１5を形成する工程と、基板１０上および透明電極層１１1・１１2・１１3・１１4・１１5上に有機層１４を形成する工程と、有機層１４に対して面直方向に透明電極層１１2・１１3・１１4・１１5まで貫通して複数のドット状コンタクトホール５０を形成する工程と、有機層１４上およびドット状コンタクトホール５０を介して透明電極層１１2・１１3・１１4・１１5上に金属電極層１６1・１６2・１６3・１６4を形成する工程と、金属電極層１６1・１６2・１６3・１６4上にパッシベーション層２６・２８・３０・３２を形成する工程とを有する。
パッシベーション層２６・２８・３０・３２を形成する工程は、多重積層保護膜を形成する工程を有していても良い。
ドット状コンタクトホール５０を形成する工程は、酸素プラズマによるパターニング工程を有していても良い。
有機層１４を形成する工程は、インクジェット法による形成工程を有していても良い。
ドット状コンタクトホール５０を形成する工程は、インクジェット法により有機層１４を塗り分けて形成する工程を有していても良い。
複数個（図の例では３個）直列に配置された実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法について説明する。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の製造方法の一工程であって、基板１０上に透明電極層１１をパターン形成した状態を示す模式的平面構成は、図２５（ａ）に示すように表され、図２５（ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿う模式的断面構造は、図２５（ｂ）に示すように表される。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の製造方法の一工程であって、透明電極層１１上に有機層１４をパターン形成した状態を示す模式的平面構成は、図２６（ａ）に示すように表され、図２６（ａ）のＶ−Ｖ線に沿う模式的断面構造は、図２６（ｂ）に示すように表される。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の製造方法の一工程であって、有機層１４に透明電極層１１まで到達するドット状コンタクトホール５０をパターン形成した状態を示す模式的平面構成は、図２７（ａ）に示すように表され、図２７（ａ）のＶＩ−ＶＩ線に沿う模式的断面構造は、図２７（ｂ）に示すように表される。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の製造方法の一工程であって、有機層１４上およびドット状コンタクトホール５０内の透明電極層１１上に金属電極層１６をパターン形成した状態を示す模式的平面構成は、図２８（ａ）に示すように表され、図２８（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図２８（ｂ）に示すように表される。ここで、図２８（ｂ）は、ドット状コンタクトホール５０が無い部分における模式的断面構造を表わしている。
同様に、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の製造方法の一工程であって、有機層１４上およびドット状コンタクトホール５０内の透明電極層１１上に金属電極層１６をパターン形成した状態を示す模式的平面構成は、図２９（ａ）に示すように表され、図２９（ａ）のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図２９（ｂ）に示すように表される。ここで、図２９（ｂ）は、ドット状コンタクトホール５０が存在する部分における模式的断面構造を表わしている。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の製造方法の一工程であって、金属電極層１６上にパッシベーション層２６・２５・３０・３２を形成する状態を示す模式的平面構成は、図３０（ａ）に示すように表され、図３０（ａ）のＩＸ−ＩＸ線に沿う模式的断面構造は、図３０（ｂ）に示すように表される。
図２５〜図３０を参照して、有機薄膜太陽電池セルを複数個（図の例では３個）直列に配置された実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法について説明する。
（ａ）まず、純水、アセトン、エタノールで洗浄したガラス基板１０（例えば、長さ約５０ｍｍ×幅約５０ｍｍ×厚さ約０．７ｍｍ）をＩＣＰエッチャ−に入れ、Ｏ２プラズマにより、表面の付着物を取り除く（ガラス基板表面処理）。なお、基板１０をガラス基板で形成し、有機層へ光を効率的に誘導するために、ガラス表面に反射防止処理を実施しても良い。なお、ガラス基板として、例えば、ＩＴＯ付き無アルカリガラス基板を用いても良い。
（ｂ）次に、図２５（ａ）および図２５（ｂ）に示すように、ガラス基板１０上に、例えば、ＩＴＯからなる透明電極層１１をパターン形成する。具体的には、例えば、ポジレジストを用いた王水エッチングによるウェツトエッチングにより、ＴＣＯをパターニングする。透明電極層１１のパターニングは、５工程、約１２０分要する。結果として、透明電極層１１は溝部を挟んだストライプパターンで複数形成される。
（ｃ）次に、図２６（ａ）および図２６（ｂ）に示すように、各透明電極層１１上に、有機層１４（正孔輸送層１２およびバルクヘテロ接合有機活性層１４Ａ）を形成する。有機層１４の塗布形成は、２工程で約６０分要する。例えば、スピンコート法による製膜と高密度プラズマエッチングによるパターニング工程からなる。
（ｃ−１）正孔輸送層１２の形成には、スピンコート技術、スプレー技術、スクリーン印刷技術などを適用することができる。ここで、正孔輸送層１２の形成工程では、例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳをスピンコートによって製膜を行い、水分除去のために、アニ−ルを１２０℃で約１０分間行う。溝部の形成には、酸素プラズマエッチング技術、レーザパターニング技術などを適用することができる。
（ｃ−２）次に、各正孔輸送層１２上に、バルクヘテロ接合有機活性層１４Ａを形成する。バルクヘテロ接合有機活性層１４Ａの形成工程においては、例えば、Ｐ３ＨＴとＰＣＢＭをスピンコートによって製膜を行う。
（ｄ）次に、図２７（ａ）および図２７（ｂ）に示すように、有機層１４に対して面直方向に透明電極層１１まで貫通して複数のドット状コンタクトホール５０を形成する。透明電極層１１（ＴＣＯ）と接触させるために必要な有機層１４（１２・１４Ａ）へのドット状コンタクトホール５０の形成には、例えば、高密度（酸素）プラズマによるエッチング技術を用いる。また、直径約５μｍ程度のレーザ光（例えば、波長５３２ｎｍ）を用いても良い。この結果、隣り合う有機薄膜太陽電池セルを直列接続するための接合部位に、ドット状コンタクトホール５０が形成される。
（ｅ）次に、図２８（ａ）・図２８（ｂ）および図２９（ａ）・図２９（ｂ）に示すように、有機層１４上およびドット状コンタクトホール５０を介して透明電極層１１
上に第２電極層（カソード電極層）１６をパターン形成する。カソード電極層１６の形成には、例えばＡｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｍｇなどの金属層を真空加熱蒸着法により堆積することによって行われる。真空加熱蒸着法の代わりに、スクリーン印刷技術を適用しても良い。カソード電極層１６の形成工程は、１工程で約２分要する。
（ｆ）次に、図示は省略するが、余分な有機層１４をエッチング処理した後、カソード電極層１６の表面に酸化膜（不動態膜）を形成しても良い。不動態膜は、第２電極層１６を酸素プラズマ処理することによって形成することができる。不動態膜の形成は、例えば、高密度プラズマエッチング装置を用いて行うことができる。なお、第２電極層１６を酸素プラズマ処理することによって不動態膜を形成すると同時に、有機層１４をエッチング処理することも可能である。
（ｇ）次に、図３０（ａ）および図３０（ｂ）に示すように、デバイス全面にパッシベーション層２６を形成する。ここで、パッシベーション層２６は、シリコン窒化膜などをＣＶＤ法で形成しても良い。シリコン窒化膜の厚さは、例えば、約０．５μｍ〜１．５μｍ程度である。大気中の水分と酸素による劣化を抑えるため、ＣＶＤにより形成したＳｉＮ膜による封止を行うことで、さらに耐久性を向上可能である。
（ｈ）次に、図３０（ａ）および図３０（ｂ）に示すように、パッシベーション層２６上にカラー化バリア層２８を形成する。ここでは、ＳｉＮ膜で形成されたパッシベーション層２６のスポットなどの不良を無くし、モジュールの背面を平滑化するために、ＵＶ硬化樹脂素材をスピンコート法などで塗布し、ＵＶ照射により硬化させる。なお、ここで、カラー化バリア層２８には着色剤を添加した保護膜を用いることで、薄層化された素子構造で、モジュールに任意の着色を可能にしている。
（ｉ）次に、図３０（ａ）および図３０（ｂ）に示すように、カラー化バリア層２８上にバックシートパッシベーション層３０を形成する。バックシートパッシベーション層３０は、例えば、シリコン窒化膜などをＣＶＤ法で形成しても良い。シリコン窒化膜の厚さは、例えば、約０．５μｍ〜１．５μｍ程度である。大気中の水分と酸素による劣化を抑えるため、ＣＶＤにより形成したＳｉＮ膜による封止を行うことで、さらに耐久性を向上可能である。多層積層保護膜によるセル封止は、４工程であり、約１２０分要する。
（ｊ）次に、図示は省略するが、直列接続された有機薄膜太陽電池モジュールのアノードＡ・カソードＫ用の端子電極とのボンディング接合を形成する。ボンディング接合には、例えば、カーボンペースト、Ａｇペーストなどを用いる。端子電極には、例えば、金ワイヤなどで形成可能である。
（ｋ）最後に、図３０（ａ）および図３０（ｂ）に示すように、水分・酸素などが浸入しないように、ＵＶ硬化樹脂で保護する。
（ａ）まず、純水、アセトン、エタノールで洗浄したガラス基板１０（例えば、長さ約５０ｍｍ×幅約５０ｍｍ×厚さ約０．７ｍｍ）をＩＣＰエッチャ−に入れ、Ｏ２プラズマにより、表面の付着物を取り除く（ガラス基板表面処理）。なお、基板１０をガラス基板で形成し、有機層へ光を効率的に誘導するために、ガラス表面に反射防止処理を実施しても良い。なお、ガラス基板として、例えば、ＩＴＯ付き無アルカリガラス基板を用いても良い。
（ｂ）次に、図２５（ａ）および図２５（ｂ）に示すように、ガラス基板１０上に、例えば、ＩＴＯからなる透明電極層１１をパターン形成する。具体的には、例えば、ポジレジストを用いた王水エッチングによるウェツトエッチングにより、ＴＣＯをパターニングする。透明電極層１１のパターニングは、５工程、約１２０分要する。結果として、透明電極層１１は溝部を挟んだストライプパターンで複数形成される。
（ｃ）次に、図２６（ａ）および図２６（ｂ）に示すように、各透明電極層１１上に、有機層１４（正孔輸送層１２およびバルクヘテロ接合有機活性層１４Ａ）を形成する。有機層１４の塗布形成は、２工程で約６０分要する。例えば、スピンコート法による製膜と高密度プラズマエッチングによるパターニング工程からなる。
（ｃ−１）正孔輸送層１２の形成には、スピンコート技術、スプレー技術、スクリーン印刷技術などを適用することができる。ここで、正孔輸送層１２の形成工程では、例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳをスピンコートによって製膜を行い、水分除去のために、アニ−ルを１２０℃で約１０分間行う。溝部の形成には、酸素プラズマエッチング技術、レーザパターニング技術などを適用することができる。
（ｃ−２）次に、各正孔輸送層１２上に、バルクヘテロ接合有機活性層１４Ａを形成する。バルクヘテロ接合有機活性層１４Ａの形成工程においては、例えば、Ｐ３ＨＴとＰＣＢＭをスピンコートによって製膜を行う。
（ｄ）次に、図２７（ａ）および図２７（ｂ）に示すように、有機層１４に対して面直方向に透明電極層１１まで貫通して複数のドット状コンタクトホール５０を形成する。透明電極層１１（ＴＣＯ）と接触させるために必要な有機層１４（１２・１４Ａ）へのドット状コンタクトホール５０の形成には、例えば、高密度（酸素）プラズマによるエッチング技術を用いる。また、直径約５μｍ程度のレーザ光（例えば、波長５３２ｎｍ）を用いても良い。この結果、隣り合う有機薄膜太陽電池セルを直列接続するための接合部位に、ドット状コンタクトホール５０が形成される。
（ｅ）次に、図２８（ａ）・図２８（ｂ）および図２９（ａ）・図２９（ｂ）に示すように、有機層１４上およびドット状コンタクトホール５０を介して透明電極層１１
上に第２電極層（カソード電極層）１６をパターン形成する。カソード電極層１６の形成には、例えばＡｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｍｇなどの金属層を真空加熱蒸着法により堆積することによって行われる。真空加熱蒸着法の代わりに、スクリーン印刷技術を適用しても良い。カソード電極層１６の形成工程は、１工程で約２分要する。
（ｆ）次に、図示は省略するが、余分な有機層１４をエッチング処理した後、カソード電極層１６の表面に酸化膜（不動態膜）を形成しても良い。不動態膜は、第２電極層１６を酸素プラズマ処理することによって形成することができる。不動態膜の形成は、例えば、高密度プラズマエッチング装置を用いて行うことができる。なお、第２電極層１６を酸素プラズマ処理することによって不動態膜を形成すると同時に、有機層１４をエッチング処理することも可能である。
（ｇ）次に、図３０（ａ）および図３０（ｂ）に示すように、デバイス全面にパッシベーション層２６を形成する。ここで、パッシベーション層２６は、シリコン窒化膜などをＣＶＤ法で形成しても良い。シリコン窒化膜の厚さは、例えば、約０．５μｍ〜１．５μｍ程度である。大気中の水分と酸素による劣化を抑えるため、ＣＶＤにより形成したＳｉＮ膜による封止を行うことで、さらに耐久性を向上可能である。
（ｈ）次に、図３０（ａ）および図３０（ｂ）に示すように、パッシベーション層２６上にカラー化バリア層２８を形成する。ここでは、ＳｉＮ膜で形成されたパッシベーション層２６のスポットなどの不良を無くし、モジュールの背面を平滑化するために、ＵＶ硬化樹脂素材をスピンコート法などで塗布し、ＵＶ照射により硬化させる。なお、ここで、カラー化バリア層２８には着色剤を添加した保護膜を用いることで、薄層化された素子構造で、モジュールに任意の着色を可能にしている。
（ｉ）次に、図３０（ａ）および図３０（ｂ）に示すように、カラー化バリア層２８上にバックシートパッシベーション層３０を形成する。バックシートパッシベーション層３０は、例えば、シリコン窒化膜などをＣＶＤ法で形成しても良い。シリコン窒化膜の厚さは、例えば、約０．５μｍ〜１．５μｍ程度である。大気中の水分と酸素による劣化を抑えるため、ＣＶＤにより形成したＳｉＮ膜による封止を行うことで、さらに耐久性を向上可能である。多層積層保護膜によるセル封止は、４工程であり、約１２０分要する。
（ｊ）次に、図示は省略するが、直列接続された有機薄膜太陽電池モジュールのアノードＡ・カソードＫ用の端子電極とのボンディング接合を形成する。ボンディング接合には、例えば、カーボンペースト、Ａｇペーストなどを用いる。端子電極には、例えば、金ワイヤなどで形成可能である。
（ｋ）最後に、図３０（ａ）および図３０（ｂ）に示すように、水分・酸素などが浸入しないように、ＵＶ硬化樹脂で保護する。
以上の工程により、複数個（図の例では３個）直列に配置された実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００を完成することができる。
（ＩＴＯ基板の製造方法）
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の製造方法において、基板１０上に透明電極層１１をパターン形成したＩＴＯ基板の製造方法であって、ポジレジスト層１３の塗布・焼成工程は図３１（ａ）に示すように表され、ポジレジスト層１３の露光工程は図３１（ｂ）に示すように表され、ポジレジスト層１３の現像工程は図３１（ｃ）に示すように表され、透明電極層１１の王水エッチング工程は図３１（ｄ）に示すように表され、ポジレジスト層１３の剥離・基板洗浄工程は図３１（ｅ）に示すように表される。
（ａ）まず、図３１（ａ）に示すように、ＩＴＯ基板上にポジレジスト層１３の塗布し、焼成する。
（ｂ）次に、図３１（ｂ）に示すように、ポジレジスト層１３上にポジマスク１７をパターン形成し、ＵＶ露光する。
（ｃ）次に、図３１（ｃ）に示すように、ポジレジスト層１３を現像処理する。
（ｄ）次に、図３１（ｄ）に示すように、透明電極層１１を王水エッチングする。
（ｅ）次に、図３１（ｅ）に示すように、ポジレジスト層１３を剥離し、基板洗浄うを実施する。結果として、ガラス基板１０上に透明電極層１１をパターン形成したＩＴＯ基板が完成する。透明電極層１１の厚さは、例えば、約０．１５μｍである。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の製造方法において、基板１０上に透明電極層１１をパターン形成したＩＴＯ基板の製造方法であって、ポジレジスト層１３の塗布・焼成工程は図３１（ａ）に示すように表され、ポジレジスト層１３の露光工程は図３１（ｂ）に示すように表され、ポジレジスト層１３の現像工程は図３１（ｃ）に示すように表され、透明電極層１１の王水エッチング工程は図３１（ｄ）に示すように表され、ポジレジスト層１３の剥離・基板洗浄工程は図３１（ｅ）に示すように表される。
（ａ）まず、図３１（ａ）に示すように、ＩＴＯ基板上にポジレジスト層１３の塗布し、焼成する。
（ｂ）次に、図３１（ｂ）に示すように、ポジレジスト層１３上にポジマスク１７をパターン形成し、ＵＶ露光する。
（ｃ）次に、図３１（ｃ）に示すように、ポジレジスト層１３を現像処理する。
（ｄ）次に、図３１（ｄ）に示すように、透明電極層１１を王水エッチングする。
（ｅ）次に、図３１（ｅ）に示すように、ポジレジスト層１３を剥離し、基板洗浄うを実施する。結果として、ガラス基板１０上に透明電極層１１をパターン形成したＩＴＯ基板が完成する。透明電極層１１の厚さは、例えば、約０．１５μｍである。
図３１（ｅ）において、透明電極層１１のパターニング部ＳＰのエッチング断面の様子であって、ＳＥＭ観察例は図３２（ａ）に示すように表され、断面プロファイル例は、図３２（ｂ）に示すように表される。図３２（ａ）に示すように、パターニング部ＳＰの幅は、約４０μｍであり、深さは、約１４０ｎｍである。
（スピンコート法）
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の製造方法において、正孔輸送層１２およびバルクへテロ接合有機活性層１４Ａを形成する際のスピンコート法を示す概略は図３２（ａ）に示すように表され、形成された正孔輸送層１２およびバルクへテロ接合有機活性層１４Ａの例を示す模式的鳥瞰構成は、図３２（ｂ）に示すように表される。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の製造方法において、正孔輸送層１２およびバルクへテロ接合有機活性層１４Ａを形成する際のスピンコート法を示す概略は図３２（ａ）に示すように表され、形成された正孔輸送層１２およびバルクへテロ接合有機活性層１４Ａの例を示す模式的鳥瞰構成は、図３２（ｂ）に示すように表される。
例えば、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００において、比較的小面積の素子を作成する場合には、図３２（ａ）に示すようなスピンコート法を適用することができる。
即ち、図３２（ａ）に示すように、モータ等の駆動源に接続される高速回転可能なスピンドル６２と、スピンドル６２に固設され基板１０を載置するテーブル６３とを備えるスピンコーターが用いられる。
そして、テーブル６３上に基板１０を載置し、モータ等の駆動源を稼働させてテーブル６３を例えば２０００〜４０００ｒｐｍで矢印Ａ、Ｂ方向に高速回転させる。次いで、スポイト６５を用いて、正孔輸送層１２やバルクへテロ接合有機活性層１４Ａを形成する溶液の液滴６４を落下させる。これにより、液滴６４は遠心力により基板１０上に均一な厚さの正孔輸送層１２およびバルクへテロ接合有機活性層１４Ａ（図３２（ｂ）参照）を形成することができる。
（ドット状コンタクトホールの形成方法）
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の製造方法において、ドット状コンタクトホールの形成方法は、図３４（ａ）〜図３４（ｃ）に示すように表される。すなわち、スピンコート法により透明電極層１１上に有機層１４を形成する工程は、図３４（ａ）に示すように表され、ドット状コンタクトホールの形成のためのメタルマスク１９をパターン形成後、高密度（酸素）プラズマ２１により有機層１４・透明電極層１１をパターニングする工程は、図３４（ｂ）に示すように表され、メタルマスク１９の除去工程は、図３４（ｃ）に示すように表される。
（ａ）まず、図３３（ａ）に示すように、ＩＴＯ基板上に有機層１４をスピンコート法により、塗布形成する。この工程は、約８０秒要する。
（ｂ）次に、図３３（ｂ）に示すように、有機層１４上にドット状コンタクトホールの形成のためのメタルマスク１９をパターン形成後、高密度（酸素）プラズマ２１により有機層１４・透明電極層１１をパターニングする。酸素プラズマによるパターニング工程は、約５０分要する。
（ｃ）次に、図３３（ｃ）に示すように、メタルマスク除去する。結果として、有機層１４・透明電極層１１には、ドット状コンタクトホール５０が形成される。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の製造方法において、ドット状コンタクトホールの形成方法は、図３４（ａ）〜図３４（ｃ）に示すように表される。すなわち、スピンコート法により透明電極層１１上に有機層１４を形成する工程は、図３４（ａ）に示すように表され、ドット状コンタクトホールの形成のためのメタルマスク１９をパターン形成後、高密度（酸素）プラズマ２１により有機層１４・透明電極層１１をパターニングする工程は、図３４（ｂ）に示すように表され、メタルマスク１９の除去工程は、図３４（ｃ）に示すように表される。
（ａ）まず、図３３（ａ）に示すように、ＩＴＯ基板上に有機層１４をスピンコート法により、塗布形成する。この工程は、約８０秒要する。
（ｂ）次に、図３３（ｂ）に示すように、有機層１４上にドット状コンタクトホールの形成のためのメタルマスク１９をパターン形成後、高密度（酸素）プラズマ２１により有機層１４・透明電極層１１をパターニングする。酸素プラズマによるパターニング工程は、約５０分要する。
（ｃ）次に、図３３（ｃ）に示すように、メタルマスク除去する。結果として、有機層１４・透明電極層１１には、ドット状コンタクトホール５０が形成される。
（インクジェット法）
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の製造方法において、ドット状コンタクトホール５０は、インクジェット法により形成することもできる。すなわち、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の製造方法において、ＩＴＯ基板上に、インクジェット法によりインクヘッド２３から有機材料インク１４Ｉを塗布する様子は、図３５（ａ）に示すように表される。
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の製造方法において、ドット状コンタクトホール５０は、インクジェット法により形成することもできる。すなわち、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の製造方法において、ＩＴＯ基板上に、インクジェット法によりインクヘッド２３から有機材料インク１４Ｉを塗布する様子は、図３５（ａ）に示すように表される。
また、ＩＴＯ基板上に、インクジェット法により有機層１４を塗り分けて形成し、ドット状コンタクトホール５０を形成する工程は、図３５（ｂ）に示すように表される。
（有機薄膜太陽電池の作成手順）
図３６に示すフローチャートに基づいて、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の作成手順について説明する。
（ａ）ステップＳ１では、ＩＴＯ基板１０上に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを塗布する。例えば、０．４５μｍＰＴＦＥメンブレンフィルターでＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ水溶液を濾過し、溶け残りや不純物を取り除き、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ水溶液をＩＴＯ基板１０上に塗布し、スピンコート（例えば、４０００ｒｐｍ，３０ｓｅｃ）する。
（ｂ）ステップＳ２では、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを焼結する。即ち、製膜後、水分除去のために１２０℃、１０分間加熱処理をする。なお、基板１０全体に熱が伝わるように予めホットプレートで温めておいたシャーレを被せると良い。ここまでの工程でＩＴＯ基板１０上の透明電極層１１上に正孔輸送層１２が形成される。
（ｃ）ステップＳ３では、Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭを塗布する。具体的には、例えば、ジクロロベンゼン（o-dichlorobenzen）にＰ３ＨＴ１６ｍｇとＰＣＢＭ１６ｍｇを溶解させる。溶液は、窒素雰囲気中の５０℃で一晩攪拌を行った後に、５０℃で１分間超音波処理を行う。溶液は窒素置換されたグローブボックス（＜１ｐｐｍＯ２、Ｈ２Ｏ）内で洗浄処理したＩＴＯ基板１０上にスピンコートを行う。回転数は例えば５５０ｒｐｍ・６０ｓｅｃの後に２０００ｒｐｍ・１ｓｅｃである。
（ｄ）ステップＳ４では、プレアニールを行う。即ち、ステップＳ３の塗布の後、１２０℃で１０分間加熱を行う。なお、基板１０全体に熱が伝わるように予めホットプレートで温めておいたシャーレを被せると良い。ここまでの工程で正孔輸送層１２上にバルクへテロ接合有機活性層１４Ａが形成され、有機層１４（１２＋１４Ａ）が形成される。
（ｅ）ステップＳ５では、ＬｉＦ真空蒸着を行う。具体的には、ＬｉＦ（純度：９９．９８％）は、真空度：１．１×１０−６ｔｏｒｒ・蒸着レートが０．１Å／ｓｅｃで真空加熱蒸着を行う。ＬｉＦはバルクへテロ接合有機活性層１４Ａへの電子注入層となる。
（ｆ）ステップＳ６では、有機層１４を貫通し透明電極層１１まで到達するドット状コンタクトホール５０を形成する。
（ｇ）ステップＳ７では、Ａｌ真空蒸着を行って有機層１４上およびドット状コンタクトホール５０内の透明電極層１１上に第２電極層１６を形成する。具体的には、Ａｌ（純度：９９．９９９％）は、真空度：１．１×１０−６ｔｏｒｒで蒸着レートが〜２Å／ｓｅｃで真空加熱蒸着を行う。
（ｈ）ステップＳ８では、第２電極層１６について、電極酸化被膜処理を行う。具体的には、高密度プラズマエッチング装置を用いて酸素プラズマにより第２電極層１６表面を酸化し、酸化膜（不動態膜）を形成する。
（ｉ）ステップＳ９では、パッシベーション封止を行う。具体的には、デバイス全体に、パッシベーション層２６・カラー化バリア層２８・バックシートパッシベーション層３０を順次積層化形成して、パッシベーション処理する。
（ｊ）ステップＳ１０では、端子電極を形成する。端子電極のボンディング接合部には、カーボンペースト、Ａｇペーストなどを用いる。
（ｋ）ステップＳ１１では、封止を行う。具体的には、水分・酸素などが浸入しないように、ＵＶ硬化樹脂等の樹脂層３２で周辺部を保護する。
図３６に示すフローチャートに基づいて、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池モジュール１００の作成手順について説明する。
（ａ）ステップＳ１では、ＩＴＯ基板１０上に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを塗布する。例えば、０．４５μｍＰＴＦＥメンブレンフィルターでＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ水溶液を濾過し、溶け残りや不純物を取り除き、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ水溶液をＩＴＯ基板１０上に塗布し、スピンコート（例えば、４０００ｒｐｍ，３０ｓｅｃ）する。
（ｂ）ステップＳ２では、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを焼結する。即ち、製膜後、水分除去のために１２０℃、１０分間加熱処理をする。なお、基板１０全体に熱が伝わるように予めホットプレートで温めておいたシャーレを被せると良い。ここまでの工程でＩＴＯ基板１０上の透明電極層１１上に正孔輸送層１２が形成される。
（ｃ）ステップＳ３では、Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭを塗布する。具体的には、例えば、ジクロロベンゼン（o-dichlorobenzen）にＰ３ＨＴ１６ｍｇとＰＣＢＭ１６ｍｇを溶解させる。溶液は、窒素雰囲気中の５０℃で一晩攪拌を行った後に、５０℃で１分間超音波処理を行う。溶液は窒素置換されたグローブボックス（＜１ｐｐｍＯ２、Ｈ２Ｏ）内で洗浄処理したＩＴＯ基板１０上にスピンコートを行う。回転数は例えば５５０ｒｐｍ・６０ｓｅｃの後に２０００ｒｐｍ・１ｓｅｃである。
（ｄ）ステップＳ４では、プレアニールを行う。即ち、ステップＳ３の塗布の後、１２０℃で１０分間加熱を行う。なお、基板１０全体に熱が伝わるように予めホットプレートで温めておいたシャーレを被せると良い。ここまでの工程で正孔輸送層１２上にバルクへテロ接合有機活性層１４Ａが形成され、有機層１４（１２＋１４Ａ）が形成される。
（ｅ）ステップＳ５では、ＬｉＦ真空蒸着を行う。具体的には、ＬｉＦ（純度：９９．９８％）は、真空度：１．１×１０−６ｔｏｒｒ・蒸着レートが０．１Å／ｓｅｃで真空加熱蒸着を行う。ＬｉＦはバルクへテロ接合有機活性層１４Ａへの電子注入層となる。
（ｆ）ステップＳ６では、有機層１４を貫通し透明電極層１１まで到達するドット状コンタクトホール５０を形成する。
（ｇ）ステップＳ７では、Ａｌ真空蒸着を行って有機層１４上およびドット状コンタクトホール５０内の透明電極層１１上に第２電極層１６を形成する。具体的には、Ａｌ（純度：９９．９９９％）は、真空度：１．１×１０−６ｔｏｒｒで蒸着レートが〜２Å／ｓｅｃで真空加熱蒸着を行う。
（ｈ）ステップＳ８では、第２電極層１６について、電極酸化被膜処理を行う。具体的には、高密度プラズマエッチング装置を用いて酸素プラズマにより第２電極層１６表面を酸化し、酸化膜（不動態膜）を形成する。
（ｉ）ステップＳ９では、パッシベーション封止を行う。具体的には、デバイス全体に、パッシベーション層２６・カラー化バリア層２８・バックシートパッシベーション層３０を順次積層化形成して、パッシベーション処理する。
（ｊ）ステップＳ１０では、端子電極を形成する。端子電極のボンディング接合部には、カーボンペースト、Ａｇペーストなどを用いる。
（ｋ）ステップＳ１１では、封止を行う。具体的には、水分・酸素などが浸入しないように、ＵＶ硬化樹脂等の樹脂層３２で周辺部を保護する。
（電子機器）
実施の形態においては、直列接合部位の構造を改善し、外観を損なわず見栄えの良好である有機薄膜太陽電池を提供されることから、モバイル端末機器等の電子機器への搭載が容易になる。特にスマートホンやタブレット端末に代表される電子機器は、外観が重要であるため表示パネルのべゼル（ディスプレイの周辺部）や背面に有機薄膜太陽電池のセルを搭載するに当たり、目立たない方が良い。透明電極層１１（ＴＣＯ）と接触させるために必要な有機層１４（１２・１４Ａ）への複数のドット状コンタクトホールは、高密度（酸素）プラズマエッチング技術若しくは直径約５μｍ程度のレーザ光（例えば、波長５３２ｎｍ）を用いて形成可能である。この手法を用いることで、外観を損なうことなく、接触抵抗を低減化可能であり、良好な接合を形成可能である。
実施の形態においては、直列接合部位の構造を改善し、外観を損なわず見栄えの良好である有機薄膜太陽電池を提供されることから、モバイル端末機器等の電子機器への搭載が容易になる。特にスマートホンやタブレット端末に代表される電子機器は、外観が重要であるため表示パネルのべゼル（ディスプレイの周辺部）や背面に有機薄膜太陽電池のセルを搭載するに当たり、目立たない方が良い。透明電極層１１（ＴＣＯ）と接触させるために必要な有機層１４（１２・１４Ａ）への複数のドット状コンタクトホールは、高密度（酸素）プラズマエッチング技術若しくは直径約５μｍ程度のレーザ光（例えば、波長５３２ｎｍ）を用いて形成可能である。この手法を用いることで、外観を損なうことなく、接触抵抗を低減化可能であり、良好な接合を形成可能である。
以上説明したように、本実施の形態によれば、直列接合部位の構造を改善し、外観を損なわず見栄えの良好な有機薄膜太陽電池およびその製造方法、および電子機器を提供することができる。
[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
このように、本実施の形態はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
本実施の形態の有機薄膜太陽電池モジュールは、太陽光発電パネル、モバイル端末向け充電器など幅広い分野に適用可能である。
１…有機薄膜太陽電池セル
１０…基板（ＩＴＯ基板）
１１、１１1、１１2、１１3、１１4、１１5…第１電極層（アノード電極層、透明電極層）
１２…正孔輸送層
１４…有機層（正孔輸送層１２＋バルクヘテロ接合有機活性層１４Ａ）
１４Ａ…バルクへテロ接合有機活性層
１６、１６1、１６2、１６3、１６4…第２電極層（カソード電極層）
２６、２８、３０、３２…パッシベーション層
６２…スピンドル
６３…テーブル
６４…液滴
６５…スポイト
１００、１００Ａ…有機薄膜太陽電池モジュール
１０…基板（ＩＴＯ基板）
１１、１１1、１１2、１１3、１１4、１１5…第１電極層（アノード電極層、透明電極層）
１２…正孔輸送層
１４…有機層（正孔輸送層１２＋バルクヘテロ接合有機活性層１４Ａ）
１４Ａ…バルクへテロ接合有機活性層
１６、１６1、１６2、１６3、１６4…第２電極層（カソード電極層）
２６、２８、３０、３２…パッシベーション層
６２…スピンドル
６３…テーブル
６４…液滴
６５…スポイト
１００、１００Ａ…有機薄膜太陽電池モジュール
Claims (18)
- 基板と、
前記基板上に配置された第１および第２の透明電極層と、
前記基板上および前記第１および第２の透明電極層上に配置された有機層と、
前記有機層に対して面直方向に前記第２の透明電極層まで貫通して複数配置されたドット状コンタクトホールと、
前記有機層上および前記ドット状コンタクトホールを介して前記第２の透明電極層上に配置された金属電極層と、
前記金属電極層上に配置されたパッシベーション層と
を備える有機薄膜太陽電池モジュール。 - 前記ドット状コンタクトホールは、円形、長方形若しくは正方形のいずれかの形状を備えることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜太陽電池モジュール。
- 前記パッシベーション層は、ＳｉＮ膜若しくはＳｉＯＮ膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機薄膜太陽電池モジュール。
- 前記パッシベーション層は、複数層繰り返し積層化されて、多重積層保護膜を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池モジュール。
- 基板と、
前記基板上に配置された第１および第２の透明電極層と、
前記基板上および前記第１および第２の透明電極層上に配置された有機層と、
前記有機層に対して面直方向に前記第２の透明電極層まで貫通して複数配置されたドット状コンタクトホールと、
前記有機層上および前記ドット状コンタクトホールを介して前記第２の透明電極層上に配置された金属電極層と、
前記金属電極層上に配置されたパッシベーション層と
を備える有機薄膜太陽電池セルを複数個直列に接続したことを特徴とする有機薄膜太陽電池モジュール。 - 前記ドット状コンタクトホールは、円形、長方形若しくは正方形のいずれかの形状を備えることを特徴とする請求項５に記載の有機薄膜太陽電池モジュール。
- 前記パッシベーション層は、ＳｉＮ膜若しくはＳｉＯＮ膜を備えることを特徴とする請求項５または６に記載の有機薄膜太陽電池モジュール。
- 前記パッシベーション層は、複数層繰り返し積層化されて、多重積層保護膜を形成したことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池モジュール。
- 前記有機層は、
正孔輸送層と、
前記正孔輸送層上に配置されたバルクへテロ接合有機活性層と
を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池モジュール。 - 前記金属電極層は、表面に形成された不動態膜を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池モジュール。
- 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池モジュールを備える電子機器。
- 基板上に第１の透明電極層および第２の透明電極層を形成する工程と、
前記基板上および前記第１および第２の透明電極層上に有機層を形成する工程と、
前記有機層に対して面直方向に前記第２の透明電極層まで貫通して複数のドット状コンタクトホールを形成する工程と、
前記有機層上および前記ドット状コンタクトホールを介して前記第２の透明電極層上に金属電極層を形成する工程と、
前記金属電極層上にパッシベーション層を形成する工程と
を有することを特徴とする有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。 - 前記パッシベーション層を形成する工程は、多重積層保護膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項１２に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記ドット状コンタクトホールを形成する工程は、酸素プラズマによるパターニング工程を有することを特徴とする請求項１２に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記有機層を形成する工程は、インクジェット法による形成工程を有することを特徴とする請求項１２に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記ドット状コンタクトホールを形成する工程は、前記インクジェット法により前記有機層を塗り分けて形成する工程を有することを特徴とする請求項１５に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
- 前記有機層を形成する工程は、
正孔輸送層を形成する工程と、
前記正孔輸送層上にバルクへテロ接合有機活性層を形成する工程と
を有することを特徴とする請求項１２に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。 - 前記金属電極層表面に不動態膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項１２に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
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