JP6034540B1 - 太陽電池 - Google Patents

Abstract

ガスバリア性に優れ、かつ配線の劣化が生じ難い、太陽電池を提供する。第１の電極（２）と、第１の電極（２）と対向するように配置されている第２の電極（７）と、第１の電極（２）と、第２の電極（７）との間に配置されており、有機無機ペロブスカイト化合物を含む光電変換層（５）と、第２の電極（７）上に設けられた、複数の補助配線（８）と、第２の電極（７）上に設けられており、かつ複数の補助配線（８）間を埋めるように設けられた、樹脂層（９）と、複数の補助配線（８）及び樹脂層（９）を覆うように設けられた無機層（１０）と、を備える、太陽電池（１）。

Description

本発明は、有機無機ペロブスカイト化合物を含む光電変換層を備える、太陽電池に関する。

従来、有機無機ペロブスカイト化合物を含む光電変換層を有する太陽電池が知られている。例えば下記の特許文献１には、この種の太陽電池の一例が開示されている。この太陽電池では、ガラス等からなる基板上に第１の電極が設けられている。第１の電極上に、有機無機ペロブスカイト化合物を主体とする層を含む光電変換層が設けられている。この光電変換層上に、第２の電極が形成されている。

特開２０１４−７２３２７号公報

有機無機ペロブスカイト化合物等の有機系光電変換層を用いた太陽電池では、柔軟な基材を用いることにより、フレキシブル性を高めることができる。一方で、このような太陽電池は、外部環境に曝すと劣化し、その結果、水分が電極面から内部に浸入することがあった。また、外部電極と接続するための配線が腐食により劣化するという問題があった。

本発明の目的は、ガスバリア性に優れ、かつ配線の劣化が生じ難い、太陽電池を提供することにある。

本発明に係る太陽電池は、第１の電極と、前記第１の電極と対向するように配置されている第２の電極と、前記第１の電極と、前記第２の電極との間に配置されており、有機無機ペロブスカイト化合物を含む光電変換層と、前記第２の電極上に設けられた、複数の補助配線と、前記第２の電極上に設けられており、かつ前記複数の補助配線間を埋めるように設けられた、樹脂層と、前記複数の補助配線及び前記樹脂層を覆うように設けられた無機層と、を備える。

本発明に係る太陽電池のある特定の局面では、前記複数の補助配線の厚みが、前記樹脂層の厚みより厚い。

本発明に係る太陽電池の別の特定の局面では、前記第１の電極に接続されている第１の端子と、前記複数の補助配線に接続されている第２の端子とをさらに備える。

本発明に係る太陽電池の他の特定の局面では、前記無機層が、導電性材料により構成されており、前記無機層上に前記第２の端子が設けられている。

本発明に係る太陽電池のさらに他の特定の局面では、前記第２の電極が、直接的又は間接的に前記光電変換層上に積層された積層構造を形成しており、前記積層構造の外周面を覆うように設けられている絶縁層をさらに備える。

本発明に係る太陽電池のさらに他の特定の局面では、前記複数の補助配線のうち一部の補助配線が、前記絶縁層の上面に至っており、前記絶縁層上に、前記補助配線を介して、前記第２の端子が設けられている。

本発明に係る太陽電池のさらに他の特定の局面では、前記有機無機ペロブスカイト化合物が、一般式Ｒ−Ｍ−Ｘ_３（但し、Ｒは有機分子、Ｍは金属原子、Ｘはハロゲン原子またはカルコゲン原子である。）で表される。

本発明に係る太陽電池のさらに他の特定の局面では、前記樹脂層が、配線腐食防止剤を含む。

本発明に係る太陽電池のさらに他の特定の局面では、前記第１の電極が、金属箔により構成されている。

本発明に係る太陽電池のさらに他の特定の局面では、前記第１の電極及び前記光電変換層の間に配置された電子輸送層と、前記光電変換層及び前記第２の電極の間に配置されたホール輸送層とをさらに備える。

本発明によれば、ガスバリア性に優れ、かつ配線の劣化が生じ難い、太陽電池を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る太陽電池を示す模式的断面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る太陽電池の補助配線部分を拡大して示す模式的平面図である。 図３は、本発明の第２の実施形態に係る太陽電池を示す模式的断面図である。 図４は、本発明の第３の実施形態に係る太陽電池を示す模式的断面図である。 図５は、本発明の第１の実施形態に係る太陽電池の変形例における補助配線部分を示す模式的平面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る太陽電池を示す模式的断面図である。また、図２は、本発明の第１の実施形態に係る太陽電池の補助配線部分を拡大して示す模式的平面図である。

図１に示すように、太陽電池１は、第１及び第２の電極２，７、第１及び第２の電子輸送層３，４、光電変換層５、ホール輸送層６、補助配線８、樹脂層９及び無機層１０を備える。

第１の電極２は、金属箔により構成されている。金属箔を構成する金属は、特に限定されず、ステンレス、Ａｌ、Ｃｕ、ＮｉまたはＴｉ等の適宜の金属もしくは合金を用いることができる。金属箔を用いた場合、太陽電池１のフレキシブル性を高めることができる。

なお、第１の電極２は、金属箔に限らず、例えば樹脂フィルムや金属基板上に金属電極を設けたものであってもよい。樹脂フィルムを構成する材料としては、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリイミド又はポリカーボネートなどが挙げられる。金属電極を構成する材料としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｆｅ又はこれらの積層体などが挙げられる。金属基板上に金属電極を設ける場合は、金属基板と、金属電極との間に絶縁部を設けることが望ましい。絶縁部として使われる材料は、後述する絶縁材料と同じ材料を用いることができる。他に使用できる材料については、後述する。

第１の電極２上に、第１及び第２の電子輸送層３，４が設けられている。第１及び第２の電子輸送層３，４は設けられずともよいが、第１，第２の電子輸送層３，４を設けることにより、光電変換効率を高めることができる。

第２の電子輸送層４上に、光電変換層５が設けられている。光電変換層５は、有機無機ペロブスカイト化合物を含む。太陽電池１では、この有機無機ペロブスカイト化合物により、光電変換が行われ、電力が取り出される。

光電変換層５上には、ホール輸送層６が設けられている。なお、ホール輸送層６は用いられずともよい。

ホール輸送層６上には、第２の電極７が設けられている。第２の電極７は、第１の電極２と対向するように配置されている。従って、第１及び第２の電子輸送層３，４、光電変換層５及びホール輸送層６は、第１及び第２の電極２，７の間に配置されている。第１及び第２の電子輸送層３，４、光電変換層５及びホール輸送層６は、第１の電極２側からこの順に積層されている。なお、各層の詳細は後ほど説明することとする。

第２の電極７上には、補助配線８及び樹脂層９が設けられている。補助配線８の下端は、第２の電極７の上面に当接されて、電気的に接続されている。

図２に示すように、補助配線８は、Ｘ方向に延びる複数の補助配線と、Ｘ方向と直向するＹ方向に延びる複数の補助配線とが交わることにより形成されており、平面視において、全体として格子状の形状をしている。なお、補助配線８の形状は特に限定されないが、例えばライン状の複数の補助配線であってもよい。

補助配線８を構成する材料としては、導電性材料である限り、特に限定されるものではない。もっとも、好ましくは、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ等の金属もしくは合金を用いることが好ましい。この種の金属もしくは合金を用いることにより、コストを低減できる。また、電気的接続部分の電気抵抗を低め、より大きな電力を取り出すことができる。

樹脂層９は、上記Ｘ方向及びＹ方向に延びる複数の補助配線８間を埋めるように設けられている。複数の補助配線８が、樹脂層９に埋め込まれる（樹脂層９が区画化される）ように設けられていることで、異物などの影響による欠陥部から樹脂層に水分が浸入したとしても、下方の太陽電池セル部（特に、後述する有機無機ペロブスカイト化合物を含む光電変換層５）に水分が到達しにくくなる。

より具体的には、無機層１０の欠陥部などから樹脂層９に浸入した水分は樹脂層９内を拡散するが、補助配線８により樹脂層９が区画化されているため、隣接した樹脂層９に拡散し難い。そのため、欠陥を有する無機層１０と同一区画の第２の電極７に欠陥がない限り、太陽電池セル部（光電変換層５）に水分が浸入し難い。

太陽電池セル部（光電変換層５）に水分が浸入し難いことから、太陽電池１の耐久性を向上させることができる。すなわち、水分などのバリア性を効果的に高めることができる。樹脂層９の厚みは、補助配線８の厚みより薄い。樹脂層９の厚みは、補助配線８と同じ厚みでもよいし、補助配線８より厚くともよいが、本実施形態のように、補助配線８の厚みより薄いことが好ましい。この場合、より一層容易に樹脂層９を区画化することができる。

補助配線８及び樹脂層９を覆うように、無機層１０が設けられている。より具体的には、無機層１０は、補助配線８の上面、補助配線８の側面の一部及び樹脂層９の上面を覆っている。無機層１０は、水分などのバリア性に優れている。従って、水蒸気などの内部への浸入を効果的に抑制することができる。

無機層１０の水蒸気バリア性としては、水蒸気透過度（ＷＶＴＲ：Ｗａｔｅｒ ｖａｐｏｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｒａｔｅ）が、１０^−１ｇ／ｍ^２／ｄａｙ未満であることが望ましい。無機層１０を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、金属酸化物、金属窒化物または金属酸窒化物を含んでいることが好ましい。金属酸化物、金属窒化物または金属酸化物における金属は特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕもしくはこれらの金属を主体とする合金を挙げることができる。なかでも、水蒸気バリア性及び柔軟性に優れているので、Ｚｎ及びＳｎの双方を含む金属酸化物、金属窒化物が好ましい。

太陽電池１では、無機層１０が設けられていることによって、下方の太陽電池セル部への水分の浸入を確実に抑制することができる。

また、太陽電池１では、補助配線８が、無機層１０により覆われているため、補助配線８の腐食による劣化を抑制することができる。

特に、本実施形態のように、補助配線８の上面から側面の少なくとも一部に至って、無機層１０により覆われている場合、補助配線８の劣化をより一層抑制することができる。

図５は、本発明の第１の実施形態に係る太陽電池の変形例における補助配線部分を示す模式的平面図である。本変形例では、複数種の補助配線８，８Ａ，８Ｂが設けられている。すなわち、第１の実施形態と同様に、幅の細い補助配線８が格子状に配置されている。そして、上記補助配線８よりも太い幅の補助配線８Ａが、図５において横方向に延びるように設けられている。また、上記補助配線８Ａと交差する方向に、さらに幅の太い複数の補助配線８Ｂが延びている。

このように、本発明においては、幅が異なる、複数種の補助配線８，８Ａ，８Ｂを設けてもよい。この場合、太さに限らず、高さが異なる複数種の補助配線を用いてもよい。さらに、太さと、高さや厚みの双方が異なる、複数種の補助配線を用いてもよい。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る太陽電池を示す模式的断面図である。図３に示すように、太陽電池２１では、無機層１０に第２の端子１２が接合されている。第２の端子１２は、補助配線８及び樹脂層９の一部が設けられている部分の上方に設けられている。第１の端子１１は、第２の端子１２が設けられている部分の下方に設けられている。第１の端子１１は、第１の電極２と電気的に接合されている。その場合、第１の端子が延長されて、接続されている別の太陽電池における第２の端子としてもよい。第１の端子１１は、設けずともよく、第１の電極２自体を外部と電気的に接続してもよい。

太陽電池２１においては、無機層１０が導電性材料により構成されている。上記導電性材料としては、特に限定されないが、ＩＴＯ、ＺｎＯ、Ａｌ，Ｇａ又はＩｎがドープされたＺｎＯ、ＳｎＯ又はＺｎＳｎＯなどが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、複数を併用してもよい。その他の点は、第１の実施形態と同様である。

第２の実施形態においても、第２の電極７が、樹脂層９及び無機層１０に覆われているため、太陽電池２１の内部に、水分が浸入し難い。従って、太陽電池２１は、ガスバリア性などのバリア性に優れている。

また、太陽電池２１では、補助配線８が、無機層１０により覆われている。そのため、太陽電池２１においても、補助配線８の腐食による劣化を抑制することができる。

さらに、第２の実施形態においては、無機層１０が導電性材料により構成されており、かつ無機層１０上に第２の端子１２が設けられている。従って、第２の端子１２と、補助配線８は、電気的に接続されることとなる。また、第２の端子１２は、補助配線８の上方に設けられているため、光が遮断され難く、光電変換層５に十分な光を導くことができる。

（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態に係る太陽電池を示す模式的断面図である。

図４に示すように、太陽電池３１では、太陽電池３１の外側側面を封止するように絶縁層１３が設けられている。このように、太陽電池３１では、封止性が優れているため、有機無機ペロブスカイト化合物がＰｂを含んでいたとしても、Ｐｂイオンの外部への溶出が生じ難い。従って、絶縁層１３は、少なくとも光電変換層５を覆っていればよい。

絶縁層１３を構成する絶縁性材料は特に限定されない。すなわち、有機絶縁性材料を用いてもよい。また、無機絶縁性材料を用いてもよい。このような無機絶縁性材料としては、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ等の無機酸化物、ガラス、クレースト等を挙げることができる。また、耐熱性が十分良好であれば、有機絶縁性材料を用いてもよい。このような有機絶縁性材料としては、例えば熱硬化性ポリイミド等を挙げることができる。

図４に示すように、本実施形態においては、補助配線８の一部が、絶縁層１３の上端、かつ側面に至るように設けられている。そして、図４に示すように、補助配線８の下端は、第２の電極７の上面に当接されて、電気的に接続されている。

また、絶縁層１３の上端に設けられている補助配線８の一部において、無機層１０が除去されている。この無機層１０が除去されて補助配線８が露出している部分に第２の端子１２が接合されている。なお、第２の電極７は、絶縁層１３と補助配線８の間に配置されていてもよい。

他方、図４に示すように、第２の端子１２が設けられている部分の下方に第１の端子１１が設けられている。第１の端子１１は、第１の電極２と電気的に接合されている。その他の点は、第１の実施形態と同様である。

第３の実施形態においても、第２の電極７が、樹脂層９及び無機層１０に覆われているため、電極面から内部に、水分が浸入し難い。従って、太陽電池３１は、ガスバリア性などのバリア性に優れている。

また、太陽電池３１では、補助配線８が、無機層１０により覆われている。そのため、補助配線８の腐食による劣化を抑制することができる。

さらに、第３の実施形態においては、絶縁層１３の上端に補助配線８の一部が設けられており、補助配線８上に第２の端子１２が設けられている。そのため、第２の端子１２を設けても、光が遮断されることがなく、光電変換層５に十分な光を導くことができる。

以下、本発明に係る太陽電池の各層を構成する各構成部材の詳細について説明する。

第１及び第２の電極；
第１及び第２の電極は、適宜の導電性材料を用いて形成すればよい。このような材料としては、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／Ａｌ_２Ｏ_３混合物、Ａｌ／ＬｉＦ混合物、金等の金属、ＣｕＩ、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）、ＳｎＯ_２、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、金属箔等が挙げられる。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。第１の電極は、金属箔であることが好ましい。

なお、第２の電極は、透明であることが望ましい。それによって光電変換層に十分な光を導くことができる。よって第２の電極については、ＩＴＯなどの透明性に優れた電極材料を用いることが望ましい。

第１及び第２の電子輸送層；
第１及び第２の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、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、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。

また、第１の電子輸送層を用いてもよいが、多孔質状の第２の電子輸送層を設けることがより一層好ましい。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、多孔質状の第２の電子輸送層上に複合膜が成膜されていることが好ましい。

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。なお、電子輸送層の厚みとは、第１の電子輸送層のみを用いた場合には、第１の電子輸送層の厚みを、第２の電子輸送層を用いた場合には、第１及び第２の電子輸送層の厚みの合計をいうものとする。

上記電子輸送層の厚みが１ｎｍ以上であれば、十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、さらに好ましい下限は５ｎｍ、さらに好ましい上限は５００ｎｍである。

光電変換層；
光電変換層は、一般式Ｒ−Ｍ−Ｘ_３（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。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１の光電変換効率を向上させることができる。

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、アゾール、イミダゾリン、カルバゾール及びこれらのイオン（例えば、メチルアンモニウム（ＣＨ３ＮＨ３）等）やフェネチルアンモニウム等が挙げられる。なかでも、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン及びこれらのイオンやフェネチルアンモニウムが好ましく、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン及びこれらのイオンがより好ましい。

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。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。

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。さらに、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。

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。

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、さらに、有機半導体又は無機半導体を含んでいてもよい。なお、ここでいう有機半導体又は無機半導体は、電子輸送層又はホール輸送層としての役割を果たしてもよい。

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。さらに、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。

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、Ｃｕ_２Ｏ、ＣｕＩ、ＭｏＯ_３、Ｖ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、ＭｏＳ_２、ＭｏＳｅ_２、Ｃｕ_２Ｓ等が挙げられる。

光電変換層は、上記有機半導体又は上記無機半導体を含む場合、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。

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、十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、さらに好ましい下限は２０ｎｍ、さらに好ましい上限は５００ｎｍである。

ホール輸送層；
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、具体的には例えば、ポリエチレンジオキシチオフェンのポリスチレンスルホン酸付加物、カルボキシル基含有ポリチオフェン、フタロシアニン、ポルフィリン、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、表面修飾されていてもよいカーボンナノチューブ、グラフェン等のカーボン含有材料等が挙げられる。

ホール輸送層の厚みは、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、十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、さらに好ましい上限は５００ｎｍである。

樹脂層；
樹脂層は、太陽電池の上面を平坦化するために設けられている平坦化層である。樹脂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は、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、ポリイソブチレン又は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は、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、メラミン樹脂又はユリア樹脂等が挙げられる。

上記光硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ビニル樹脂又はエン−チオール樹脂等が挙げられる。好ましくは脂環式骨格を有する樹脂である。

樹脂層の形成方法としては、特に限定されないが、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセットグラビア又はフレキソ印刷により形成することができる。

樹脂層の厚みは、特に限定されないが、補助配線の厚みより薄いことが好ましい。樹脂層の厚みは、例えば、０．１μｍ〜５μｍとすることができる。

また、樹脂層は、配線腐食防止剤を含んでいてもよい。その場合、補助配線の腐食をより一層抑制することができる。配線腐食防止剤としては、特に限定されないが、例えば、イミダゾール系、トリアゾール系、テトラゾール系、オキサゾール系、チアジアゾール系等のアゾール類、アルキルチオール系、チオグリコール酸誘導体系、メルカプトプロピオン酸誘導体系等のチオール類、チオエーテル類、テトラザインデン系、ピリミジン系、トリアジン系等の化合物を用いることができる。

無機層；
無機層は、水蒸気の内部への浸入を抑制するためのバリア層である。無機層を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、金属酸化物、金属窒化物または金属酸窒化物を含んでいることが好ましい。

金属酸化物、金属窒化物または金属酸化物における金属は特に限定されないが、例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕもしくはこれらの金属を主体とする合金を挙げることができる。なかでも、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｎ又はＳｎを含む金属酸化物、金属窒化物が好ましい。

Ｓｉ又はＡｌを含む金属酸化物、金属窒化物を用いた場合、ガスバリア性をより一層高めることができる。また、Ｚｎ及びＳｎを含む金属酸化物、金属窒化物を用いた場合、柔軟性をより一層高めることができる。

従って、無機層を構成する材料としては、Ｓｉ及びＡｌのうち少なくとも一方と、Ｚｎと、Ｓｎとを含む金属酸化物、金属窒化物を用いることがより好ましい。

また、光線透過率の低下を抑制する観点から、無機層として、一方面から他方面に向かって、屈折率がｎ１からｎ２（ｎ１＜ｎ２）に連続的に変化する、屈折率傾斜膜を用いてもよい。屈折率傾斜膜としては、例えば、屈折率をｎ１＝１．５１からｎ２＝１．９１まで変化させることができるＳｉＺｎＳｎＯが挙げられる。

無機層の形成方法としては、特に限定されないが、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、スプレーＣＶＤ法又はミストＣＶＤ法などが挙げられる。

無機層の厚みとしては、特に限定されないが、３０ｎｍ〜３μｍとすることが好ましく、５０ｎｍ〜１μｍとすることがより好ましい。

補助配線、第１及び第２の端子；
補助配線並びに第１及び第２の端子を構成する材料としては、導電性材料である限り、特に限定されるものではない。もっとも、好ましくは、ＣｕやＡｇ等の金属もしくは合金を用いることが好ましい。この種の金属もしくは合金を用いることによりコストの低減と、電気的接続部分の電気抵抗を低め、より大きな電力を取り出すことができる。

補助配線並びに第１及び第２の端子の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセットグラビア、フレキソ印刷、フォトリソグラフィー、インクジェット又はディスペンサーにより形成することができる。

補助配線の厚みとしては、特に限定されないが、例えば、１〜１０μｍとすることができる。

補助配線は、平面形状が、格子状であることが好ましい。この場合、補助配線の線幅は、１０μｍ〜５ｍｍとすることが好ましく、各補助配線間の間隔は、５０μｍ〜２０ｍｍとすることが好ましい。

絶縁層；
絶縁層を構成する絶縁性材料は特に限定されない。すなわち、有機絶縁性材料を用いてもよい。また、無機絶縁性材料を用いてもよい。このような無機絶縁性材料としては、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ等の無機酸化物、ガラス、クレースト等を挙げることができる。また、耐熱性が十分良好であれば、有機絶縁性材料を用いてもよい。このような有機絶縁性材料としては、例えば熱硬化性ポリイミド等を挙げることができる。

また、絶縁層は、絶縁性材料を第１の電極上に印刷し、焼き付けることにより形成することができる。もっとも、絶縁層の形成方法はこれに限定されるものではない。上記印刷方法としては、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセットグラビア印刷、フレキソ印刷等の適宜の印刷方法を用いることができる。

絶縁層の寸法としては、特に限定されない。絶縁層の高さは、１μｍ〜１０μｍ程度とすることが望ましく、幅は５０μｍ〜５ｍｍ、より好ましくは１００μｍ〜３ｍｍ程度とすることが望ましい。

前述したように、本発明は、太陽電池セルの補助配線が樹脂層に埋めるように設けることに特徴を有するものであり、従って、上記各太陽電池セル部の積層形態及び各層の材料は特に限定されるものではない。よって、本発明の太陽電池における太陽電池セル部自体の構成は適宜変形することができる。

１，２１，３１…太陽電池
２…第１の電極
３…第１の電子輸送層
４…第２の電子輸送層
５…光電変換層
６…ホール輸送層
７…第２の電極
８，８Ａ，８Ｂ…補助配線
９…樹脂層
１０…無機層
１１，１２…第１，第２の端子
１３…絶縁層

Claims (10)

1. 第１の電極と、
   前記第１の電極と対向するように配置されている第２の電極と、
   前記第１の電極と、前記第２の電極との間に配置されており、有機無機ペロブスカイト化合物を含む光電変換層と、
   前記第２の電極上に設けられた、複数の補助配線と、
   前記第２の電極上に設けられており、かつ前記複数の補助配線間を埋めるように設けられた、樹脂層と、
   前記複数の補助配線及び前記樹脂層を覆うように設けられた無機層と、
   を備える、太陽電池。
2. 前記複数の補助配線の厚みが、前記樹脂層の厚みより厚い、請求項１に記載の太陽電池。
3. 前記第１の電極に接続されている第１の端子と、前記複数の補助配線に接続されている第２の端子とをさらに備える、請求項１又は２に記載の太陽電池。
4. 前記無機層が、導電性材料により構成されており、前記無機層上に前記第２の端子が設けられている、請求項３に記載の太陽電池。
5. 前記第２の電極が、直接的又は間接的に前記光電変換層上に積層された積層構造を形成しており、
   前記積層構造の外周面を覆うように設けられている絶縁層をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池。
6. 前記複数の補助配線のうち一部の補助配線が、前記絶縁層の上面に至っており、
   前記絶縁層上に、前記補助配線を介して、前記第２の端子が設けられている、請求項５に記載の太陽電池。
7. 前記有機無機ペロブスカイト化合物が、一般式Ｒ−Ｍ−Ｘ_３（但し、Ｒは有機分子、Ｍは金属原子、Ｘはハロゲン原子またはカルコゲン原子である。）で表される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池。
8. 前記樹脂層が、配線腐食防止剤を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池。
9. 前記第１の電極が、金属箔により構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池。
10. 前記第１の電極及び前記光電変換層の間に配置された電子輸送層と、前記光電変換層及び前記第２の電極の間に配置されたホール輸送層とをさらに備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の太陽電池。

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