WO2013038537A1 - 光電変換デバイス用電極及びそれを用いた光電変換デバイス - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electrode for a photoelectric conversion device used for a photoelectric conversion device and a photoelectric conversion device using the same.
- a photoelectric conversion device is a device that converts light into electrical energy and a device that converts electrical energy into light.
- Examples of the former include solar cells, and examples of the latter include light emitting diodes.
- the Si solar cell will be described by taking a single crystal Si solar cell as an example.
- a p-type single crystal wafer is converted into a pn junction by changing the surface layer of the wafer to an n-type semiconductor by vapor phase diffusion or implantation of n-type impurity ions.
- a pin junction is created.
- a solar cell having a sandwich structure is manufactured by forming the front electrode and the back electrode.
- a chalcopyrite solar cell will be described as an example. This is a solar cell provided with a CIGS layer made of a chalcopyrite compound (Cu (In + Ga) Se 2 ) containing elements of Group I, Group III and Group VI as constituent components as a p-type light absorption layer (for example, Patent Documents). 1).
- a CIGS layer made of a chalcopyrite compound (Cu (In + Ga) Se 2 ) containing elements of Group I, Group III and Group VI as constituent components as a p-type light absorption layer (for example, Patent Documents). 1).
- This solar cell with a CIGS layer generally prevents a back electrode layer, which is a positive electrode made of a Mo metal layer, on a glass substrate such as a soda lime glass (SLG) substrate, and Na unevenness caused by the SLG substrate.
- a back electrode layer which is a positive electrode made of a Mo metal layer
- SLG soda lime glass
- a back electrode layer which is a positive electrode made of a Mo metal layer
- a glass substrate such as a soda lime glass (SLG) substrate
- SLG soda lime glass
- the CIGS light absorbing layer is obtained by the following process. That is, the substrate itself provided with the In layer and the Cu—Ga layer as a precursor is accommodated in the annealing chamber and preheated. Thereafter, the precursor is converted into a CIGS layer by raising the temperature of the chamber to a temperature range of 500 to 520 ° C. while introducing H 2 Se gas through a gas introducing tube inserted into the annealing chamber.
- organic semiconductor thin film solar cells are attracting attention as solar cells suitable for mass production because they can be formed by a coating method.
- the organic solar cell has a so-called bulk heterojunction structure in which an organic donor material and an organic acceptor material are mixed.
- an organic thin-film solar cell capable of forming a cathode on a flexible substrate by coating and a low-temperature process has been developed (for example, Patent Document 2).
- an organic semiconductor thin film solar cell has a structure in which an anode, a photoelectric conversion layer having a bulk heterojunction structure, and a cathode are sequentially laminated on one surface of a substrate, and a silver oxide and a reducing agent
- a laminated structure in which an electron transport layer doped with an organic metal is applied in the vicinity of the cathode not only the cathode is formed at a low temperature, but also the bonding between the organic metal doped layer and the cathode is improved. It is said.
- the conventional structure it was necessary to provide a pair of electrodes across a region that becomes a pn junction. For this reason, the light irradiation side electrode is required to have good light transmittance and low electrical resistance. For this reason, the light irradiation side electrode needs to be formed by vapor deposition or plating of an expensive rare metal. In addition, the process steps are complicated accordingly. Further, the conventional solar cell has no flexibility, and when it is attached to the surface of a curved member, it needs to be subdivided.
- an object of the present invention is to provide an electrode structure for a photoelectric conversion device that does not require light transmittance as an electrode material and a photoelectric conversion device using the same.
- an electrode for a photoelectric conversion device of the present invention is an electrode provided on one side of a photoelectric conversion layer that converts light and electrical energy, and includes a plurality of warp yarns and a plurality of weft yarns.
- the warp yarn and the weft yarn intersect each other to constitute a net, and the warp yarn comprises a plurality of first metal wires, a plurality of second metal wires, and a plurality of first insulating wires,
- the first metal wire and the second metal wire are alternately arranged, the first insulating wire is provided between the first metal wire and the second metal wire, and the weft is the second insulating wire.
- the first metal wire functions as a p-type electrode, and the second metal wire functions as an n-type electrode.
- a plurality of the first insulating wires may be provided between the first metal wire and the second metal wire.
- a p-layer organic semiconductor made of a hole transport material is provided on the first metal wire with respect to the electrode for an optoelectronic device, and An n-layer organic semiconductor made of an electron transport material is provided on the second metal wire, and the p-layer organic semiconductor and the n-layer organic semiconductor are alternately arranged, for example, alternately formed on the same surface.
- the same surface may be either a virtual surface or a substrate surface, but when formed on the substrate surface, it may be a flat substrate or a flexible substrate that can be bent.
- the p-layer organic semiconductor and the n-layer organic semiconductor are covered with a transparent protective layer.
- a p-layer organic semiconductor is laminated on one electrode and an n-layer organic semiconductor is laminated thereon to form a pn junction, and a transparent electrode is formed on the n-layer organic semiconductor as the other electrode.
- the photoelectric conversion device is configured by sequentially stacking, according to the present invention, one electrode functioning as a p-type electrode and the other electrode functioning as an n-type electrode are formed on the same surface. Therefore, the transparent electrode material conventionally required as the electrode material becomes unnecessary.
- This alternating array planar electrode structure can be fabricated on a flexible substrate such as a glass substrate. Since an organic semiconductor can be provided on the electrode by coating, the manufacturing process is not complicated, and the organic semiconductor can be manufactured at low cost.
- the photoelectric conversion device will be described assuming that a solar cell converts light into electric energy.
- the present invention can also be applied to a device that converts electric energy into light energy.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a photoelectric conversion device 1 according to an embodiment of the present invention
- FIG. 2 is a perspective view of the photoelectric device.
- the photoelectric conversion device 1 includes an insulating substrate 11, an electrode 12 provided on the upper surface of the substrate 11, a photoelectric conversion layer 13 that covers the electrode 12, and a protective layer 14 that covers the upper surface of the photoelectric conversion layer 13. It is configured. In FIG. 2, the display of the photoelectric conversion layer 13 and the protective layer 14 is omitted.
- the base material 11 is formed in a sheet shape and has flexibility. For example, what was formed as a flexible substrate by PET etc. is used. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the base material 11 has a rectangular outline.
- the short side is referred to as the first side 11A
- the long side is referred to as the second side 11B.
- the electrode 12 will be described with reference to FIG.
- the electrode 12 extends along the first side 11 ⁇ / b> A of the base material 11, and further has a plurality of warps 12 ⁇ / b> A arranged at a predetermined pitch in the extending direction of the second side 11 ⁇ / b> B, and the second side 11 ⁇ / b> B of the base material 11. And a plurality of weft yarns 12B arranged at a predetermined pitch in the extending direction of the first side 11A.
- the warp yarn 12A and the weft yarn 12B are woven so as to intersect each other. That is, the electrode 12 is formed in a plain weave net shape.
- the warp yarn 12A extending along the first side 11A three types of wires are used. Specifically, the 1st metal wire 121, the 2nd metal wire 122, and the 1st insulated wire 123 are utilized. As shown in FIG. 2, the first metal wire 121 and the second metal wire 122 are alternately arranged on the base material 11, and the first metal wire 121 and the second metal wire 122 are arranged between the first metal wire 121 and the second metal wire 122. One insulating wire 123 is provided.
- interval of the 1st metal wire 121 and the 2nd metal wire 122 is equivalent to the diameter of the cross section of the 1st insulation wire 123 pinched
- a gap is provided between the members.
- first metal wire 121 and the second metal wire 122 for example, a copper wire, a stainless wire, a wire obtained by performing metal plating on the surface of a chemical fiber, or the like can be used.
- One end 121E of each first metal wire 121 is connected to the first bus bar 121A as shown in FIG.
- Each second metal wire 122 has an end 122E located on the other end 121F side of the first metal wire 121 connected to the second bus bar 122A.
- the first insulating wire 123 is made of a flexible insulating resin such as nylon resin, silicone resin, urethane resin, epoxy resin, polycarbonate resin, or vinyl resin.
- the second insulating wire is used as the weft 12B extending along the second side 11B. Similar to the first insulating wire 123, the second insulating wire is made of a flexible insulating resin such as nylon resin, silicone resin, urethane resin, epoxy resin, polycarbonate resin, or vinyl resin.
- a flexible insulating resin such as nylon resin, silicone resin, urethane resin, epoxy resin, polycarbonate resin, or vinyl resin.
- the first metal wire 121, the second metal wire 122, the first insulating wire 123, and the second insulating wire are set to a thickness of about 20 ⁇ m to 30 ⁇ m.
- FIG. 3 is a schematic enlarged view of a circle A region in FIG.
- the photoelectric conversion layer 13 is provided on one electrode, that is, the p-layer organic semiconductor 13A made of a hole transport material provided on the first metal wire 121 and the second metal wire 122 serving as the other electrode.
- an n-layer organic semiconductor 13B made of a transport material. Therefore, one first metal wire 121 functions as a p-type electrode, and the other second metal wire 122 functions as an n-type electrode.
- the p-layer organic semiconductor 13A and the n-layer organic semiconductor 13B form a pn junction.
- the p-layer organic semiconductor 13A is formed of a hole transport material.
- a hole transport material in addition to triphenylamine (TAPC) represented by the chemical formula (1), TPD and other aromatic amines which are dimers of triphenylamine represented by the chemical formula (2), the chemical formula (3) ⁇ -NPD represented by formula (4), (DTP) DPPD represented by formula (4), m-MTDATA represented by formula (5), HTM1 represented by formula (6), 2-TNATA represented by formula (7), TPTE1 represented by the chemical formula (8), TCTA represented by the chemical formula (9), NTPA represented by the chemical formula (10), spiro TAD represented by the chemical formula (11), TFREL represented by the chemical formula (12), and the like are used.
- TAPC triphenylamine
- the n-layer organic semiconductor 13B is formed of an electron transport material.
- the electron transport material include Alq 3 represented by the chemical formula (13), BCP represented by the chemical formula (14), an oxadiazole derivative represented by the chemical formula (15), and an oxadiazole dimer represented by the chemical formula (16).
- the first metal wire 121 and the second metal wire 122 that constitute the photoelectric conversion device electrode 12 are formed side by side on the base material 11, and the first metal wire 121 and the second metal wire 122 are further formed.
- the p-layer organic semiconductor 13 ⁇ / b> A and the n-layer organic semiconductor 13 ⁇ / b> B are formed side by side on the substrate 11, similarly to the first metal wire 121 and the second metal wire 122. Therefore, the surface on which light is incident can be used as the protective layer 14 without providing an electrode as in Patent Document 2.
- the protective layer 14 is provided so as to cover the p-layer organic semiconductor 13A and the n-layer organic semiconductor 13B.
- the protective layer 14 is formed of, for example, a resin or the like as long as it is a material that transmits irradiation light such as sunlight.
- a method for producing the photoelectric conversion device 1 shown in FIG. First, the base material 11 is prepared. Next, a first metal wire 121, a second metal wire 122, a first insulating wire 123, and a second insulating wire are prepared and plain woven. The electrode 15 formed by plain weaving is fixed on the base material 11 with, for example, an adhesive. Thereafter, a hole transport material to be the p-layer organic semiconductor 13A is applied on a predetermined portion, for example, the first metal wire 121 as one electrode. For the application, for example, a printing method using an inkjet printer can be applied.
- an electron transport material to be an n-layer organic semiconductor 13B is applied between the p layer and the p layer, for example, on the second metal wire 122 as the other electrode.
- a printing technique using an ink jet printer can be used as in the case of the p-layer organic semiconductor 13A.
- a pn junction is formed by the p-layer organic semiconductor 13A and the n-layer organic semiconductor 13B.
- the n-layer organic semiconductor 13B may be applied, and then the p-layer organic semiconductor 13A may be applied.
- the photoelectric conversion device 1 is manufactured by forming the protective layer 14 by painting or the like. Note that the method is not limited to the above-described method as long as the photoelectric conversion device 1 illustrated in FIG. 1 is manufactured.
- the 1st metal wire 121 and the 2nd metal wire 122 which comprise the electrode 12 for photoelectric conversion devices are formed on the base material 11, Furthermore, the 1st metal wire 121 and the 2nd metal A p-layer organic semiconductor 13 ⁇ / b> A and an n-layer organic semiconductor 13 ⁇ / b> B are formed on the substrate 11 so as to cover the wire 122. Therefore, the surface on which light is incident can be used as the protective layer 14 without providing an electrode as in Patent Document 2. Therefore, it is not necessary to configure the electrode provided on the light irradiation side of Patent Document 2 with a transparent electrode, and it is not necessary to use a rare metal for the transparent electrode as a material. Therefore, Cu, Al, etc. can be used for the electrode 12 for photoelectric conversion devices. Moreover, since the electrode 12 is comprised with the net
- the present invention can be implemented with appropriate modifications within the scope of the present invention.
- the configuration described above the configuration in which one first insulating wire 123 is provided between the first metal wire 121 and the second metal wire 122 has been described.
- the photoelectric conversion device may be configured by omitting the base material 11.
- photoelectric conversion device 11 base material 12: electrode 12A for photoelectric conversion device: warp 12B: weft 121: first metal wire 122: second metal wire 123: first insulating wire 13A: p-layer organic semiconductor 13B: n-layer organic semiconductor 14: protective layer
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Abstract
複数の縦糸（１２Ａ）と、複数の横糸（１２Ｂ）と、を備え、縦糸と横糸とは１本ごとに交差するように織られてネットを構成し、縦糸は、複数の第１金属線材（１２１）と複数の第２金属線材（１２２）と複数の第１絶縁線材（１２３）とからなり、第１金属線材と第２金属線材とは交互に並べられており、これらの第１金属線材と第２金属線材との間に第１絶縁線材が設けられ、横糸は第２絶縁線材からなり、第１金属線材がｐ型電極として機能し、第２金属線材がｎ型電極として機能する。
Description
本発明は、光電変換デバイスに用いられる光電変換デバイス用電極と、それを用いた光電変換デバイスに関する。
光電変換デバイスは、光を電気エネルギーに変換するデバイス及び電気エネルギーを光に変換するデバイスである。前者の例としては太陽電池などがあり、後者の例としては発光ダイオードなどがある。
今日、クリーンエネルギーの一つとして太陽電池による電力供給の必要性が再認識されている。太陽電池にはＳｉ太陽電池、化合物太陽電池のほか有機半導体薄膜太陽電池など各種のものがある。
Ｓｉ太陽電池について単結晶Ｓｉ太陽電池を例にとって説明すると、ｐ型の単結晶ウエハに気相拡散やｎ型不純物イオンの打ち込み等によってウエハの表面層をｎ型半導体にするなどしてｐｎ接合やｐｉｎ接合が作られる。そして表面電極と裏面電極とを形成してサンドイッチ構造の太陽電池が作製される。
化合物太陽電池の中には各種のものがあるが、エネルギー変換効率が高く、経年変化による光劣化が起こりにくく、耐放射性特性に優れ、光吸収波長領域が広く、光吸収係数が大きいといった利点を有するカルコパイライト型太陽電池を例にとって説明する。これはＩ族、ＩＩＩ族及びＶＩ族の元素を構成成分とするカルコパイライト化合物（Ｃｕ（Ｉｎ＋Ｇａ）Ｓｅ2）から成るＣＩＧＳ層をｐ型の光吸収層として備えた太陽電池である（例えば特許文献１）。
このＣＩＧＳ層を備えた太陽電池は、一般的に、ソーダライムガラス（ＳＬＧ）基板といったガラス基板上に、Ｍｏ金属層からなる正極たる裏面電極層と、ＳＬＧ基板に由来して生じるＮａムラを防止するためのＮａディップ層と、ＣＩＧＳ光吸収層と、ｎ型のバッファ層と、負極たる透明電極層による最外表面層と、を備えた多層積層構造で構成される。
ここで、ｎ型のバッファ層はＣｄＳ、ＺｎＯ、ＩｎＳなどで形成され、透明電極層はＺｎＯＡｌなどが用いられる。
ここで、ｎ型のバッファ層はＣｄＳ、ＺｎＯ、ＩｎＳなどで形成され、透明電極層はＺｎＯＡｌなどが用いられる。
この多層積層構造は、表面の受光部から照射光が入射すると、多層積層構造のｐ－ｎ接合付近では、バンドギャップ以上のエネルギーを有する照射光によって励起されて一対の電子及び正孔が生じる。励起された電子と正孔とは拡散によりｐ－ｎ接合部に達し、接合の内部電界により、電子がｎ領域に、正孔がｐ領域に集合して分離される。この結果、ｎ領域が負に帯電し、ｐ領域が正に帯電し、各領域に設けた電極間で電位差が生じる。この電位差を起電力として、各電極間を導線で結線したときに光電流が得られる。
ＣＩＧＳ光吸収層は次のような工程によって得られる。即ち、Ｉｎ層とＣｕ－Ｇａ層とを積層状態にして前駆体として備える基板自体をアニール処理室内に収容してプレヒートを行う。その後、アニール処理室内に挿入したガス導入管によってＨ2Ｓｅガスを導入しつつ室内を５００乃至５２０℃の温度範囲に昇温することによって、前駆体をＣＩＧＳ層に変換する。
これに対し、有機半導体薄膜太陽電池は塗布法によって形成することができるため、大量生産に適した太陽電池として注目されている。有機太陽電池は、有機ドナー材料と有機アクセプター材料を混合した、所謂バルクヘテロジャンクション構造を有している。その中でも、塗布及び低温プロセスでフレキシブル基板への陰極形成を可能とした有機薄膜太陽電池が開発されている（例えば、特許文献２）。
特許文献２によれば、有機半導体薄膜太陽電池が、基板の一方面上に、陽極、バルクヘテロジャンクション構造を有する光電変換層及び陰極が順に積層された構造を有していて、酸化銀と還元剤からなる陰極と、陰極近傍に有機金属をドープした電子輸送層を塗布した積層構造とすることにより、低温で陰極が形成されるだけでなく、有機金属ドープ層と陰極との接合が改良されるとしている。
しかしながら、従来の構造においては、ｐｎ接合となる領域を挟んで一対の電極を設ける必要があった。そのため、光照射側の電極は、光透過性がよく、かつ電気抵抗が小さいものが要求されており、そのために、光照射側の電極は高価なレアメタルを蒸着やメッキにより形成する必要がある。またそれに伴いプロセス工程が複雑であった。
また、従来の太陽電池は屈曲性がなく、曲面形状の部材表面に取り付ける場合には、細分化して取り付ける必要があった。
また、従来の太陽電池は屈曲性がなく、曲面形状の部材表面に取り付ける場合には、細分化して取り付ける必要があった。
そこで、本発明は、電極材料として光透過性を要求しない、光電変換デバイス用電極構造とそれを用いた光電変換デバイスを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の光電変換デバイス用電極は、光と電気エネルギーとを変換する光電変換層の片面に設けられる電極であって、複数の縦糸と、複数の横糸と、を備え、上記縦糸と上記横糸とは１本ごとに交差してネットを構成し、上記縦糸は、複数の第１金属線材と複数の第２金属線材と複数の第１絶縁線材とからなり、上記第１金属線材と上記第２金属線材とは交互に並べられており、これらの第１金属線材と第２金属線材との間に上記第１絶縁線材が設けられ、上記横糸は第２絶縁線材からなり、上記第１金属線材がｐ型電極として機能し、上記第２金属線材がｎ型電極として機能することを特徴としている。前記第１絶縁線材は、前記第１金属線材と前記第２金属線材との間に複数設けられていてもよい。
上記目的を達成するために、本発明の光電変換デバイスは、前記光電子デバイス用電極に対して、前記第１金属線材上には正孔輸送材料でなるｐ層の有機半導体が設けられ、かつ前記第２金属線材上には電子輸送材料でなるｎ層の有機半導体が設けられ、上記ｐ層の有機半導体及び上記ｎ層の有機半導体が交互に並べて、例えば同一面上に交互に形成されていることを特徴としている。ここで同一面とは、仮想面又は基板面の何れであってもよいが、基板面に形成する場合は、それが平面基板であっても湾曲可能なフレキシブル基板であってもよい。前記ｐ層の有機半導体及び前記ｎ層の有機半導体は透明の保護層で覆われている。
従来では、一方の電極上にｐ層の有機半導体を積層しその上にｎ層の有機半導体を積層してｐｎ接合を形成すると共に、このｎ層の有機半導体上に他方の電極として透明電極を順次積層して光電変換デバイスを構成していたが、本発明によれば、電極が、ｐ型電極として機能する一方の電極とｎ型電極として機能する他方の電極とが同一面上に形成されている交互配列平面電極構造となっていることから、電極材料として従来必要としていた透明電極材料が不要となる。この交互配列平面電極構造は、ガラス基板などのフレキシブル性のない基板上でもフレキシブル性のある基板上にも作製することができる。電極上に塗布によって有機半導体を設けることができるため、作製工程が複雑とならず、また、安価に作製することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。特に光電変換デバイスが、光を電気エネルギーに変換するものとして太陽電池を想定して説明するが、電気エネルギーを光エネルギーに変換するものであっても同様に適用することができる。
図１は本発明の実施形態に係る光電変換デバイス１の断面図であり、図２は光電デバイスの斜視図である。
光電変換デバイス１は、絶縁性の基材１１と、基材１１の上面に設けた電極１２と、電極１２を覆う光電変換層１３と、光電変換層１３の上面を覆う保護層１４と、から構成されている。なお、図２では、光電変換層１３と、保護層１４との表示を省略している。
基材１１はシート状に形成され、可撓性を有する。例えば、ＰＥＴなどによってフレキシブル基板として形成されたものを用いる。本実施形態では、図２に示すように基材１１は輪郭が長方形に形成されている。以下、説明の便宜上、短い辺を第１辺１１Ａと呼び、長い辺を第２辺１１Ｂとする。
図２に用いて電極１２について説明する。電極１２は、基材１１の第１辺１１Ａに沿って延びていてさらに第２辺１１Ｂの延出方向に所定のピッチで配置された複数の縦糸１２Ａと、基材１１の第２辺１１Ｂに沿って延びていてさらに第１辺１１Ａの延出方向に所定のピッチで配置された複数の横糸１２Ｂと、を備えている。縦糸１２Ａと横糸１２Ｂとは１本ごとに交差するように織られている。つまり電極１２は平織りのネット状に形成されている。
第１辺１１Ａに沿って延びる縦糸１２Ａとして、３種の線材を利用する。具体的には、第１金属線材１２１と第２金属線材１２２と第１絶縁線材１２３とを利用する。
図２に示すように、第１金属線材１２１と第２金属線材１２２とは基材１１上に交互に並べられており、これらの第１金属線材１２１と第２金属線材１２２との間に第１絶縁線材１２３が設けられている。なお、第１金属線材１２１と第２金属線材１２２との間隔は、それらの間に挟まれる第１絶縁線材１２３の断面の直径と同等であるが、図面では、構成の理解を容易にするために各部材同士の間に空隙を設けて表している。
図２に示すように、第１金属線材１２１と第２金属線材１２２とは基材１１上に交互に並べられており、これらの第１金属線材１２１と第２金属線材１２２との間に第１絶縁線材１２３が設けられている。なお、第１金属線材１２１と第２金属線材１２２との間隔は、それらの間に挟まれる第１絶縁線材１２３の断面の直径と同等であるが、図面では、構成の理解を容易にするために各部材同士の間に空隙を設けて表している。
これらの第１金属線材１２１と第２金属線材１２２として、例えば銅線、ステンレス線、化学繊維の表面に金属めっき処理を施した線などを利用することができる。各第１金属線材１２１の一端部１２１Ｅは図２に示すように第１のバスバー１２１Ａに接続されている。各第２金属線材１２２は第１金属線材１２１の他端部１２１Ｆ側に位置する端部１２２Ｅを第２のバスバー１２２Ａに接続されている。
第１絶縁線材１２３は、例えばナイロン樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ビニル樹脂などの柔軟性に富む絶縁樹脂によって構成されている。
第２辺１１Ｂに沿って延びる横糸１２Ｂとして第２絶縁線材を用いる。第２絶縁線材は、第１絶縁線材１２３と同様に、例えばナイロン樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ビニル樹脂などの柔軟性に富む絶縁樹脂によって構成されている。
第１金属線材１２１、第２金属線材１２２、第１絶縁線材１２３及び第２絶縁線材は、２０μｍ～３０μｍ程度の太さに設定されている。
次に、光電変換層１３について説明する。
図３は図１の円Ａ領域の模式的拡大図である。光電変換層１３は、一方の電極、つまり第１金属線材１２１上に設けられて正孔輸送材料でなるｐ層の有機半導体１３Ａと、他方の電極としての第２金属線材１２２上に設けられ電子輸送材料でなるｎ層の有機半導体１３Ｂと、から構成されている。よって、一方の第１金属線材１２１はｐ型電極として機能し、他方の第２金属線材１２２はｎ型電極として機能する。ｐ層の有機半導体１３Ａとｎ層の有機半導体１３Ｂとはｐｎ接合を形成している。
図３は図１の円Ａ領域の模式的拡大図である。光電変換層１３は、一方の電極、つまり第１金属線材１２１上に設けられて正孔輸送材料でなるｐ層の有機半導体１３Ａと、他方の電極としての第２金属線材１２２上に設けられ電子輸送材料でなるｎ層の有機半導体１３Ｂと、から構成されている。よって、一方の第１金属線材１２１はｐ型電極として機能し、他方の第２金属線材１２２はｎ型電極として機能する。ｐ層の有機半導体１３Ａとｎ層の有機半導体１３Ｂとはｐｎ接合を形成している。
次に、ｐ層の有機半導体１３Ａとｎ層の有機半導体１３Ｂの材料について説明する。
ｐ層の有機半導体１３Ａは、正孔輸送材料によって形成される。正孔輸送材料としては、化学式（１）で示されるトリフェニルアミン（ＴＡＰＣ）、化学式（２）で示されるトリフェニルアミンの二量体であるＴＰＤその他の芳香族アミンのほか、化学式（３）で示されるα－ＮＰＤ、化学式（４）で示される（ＤＴＰ）ＤＰＰＤ、化学式（５）で示されるｍ－ＭＴＤＡＴＡ、化学式（６）で示されるＨＴＭ１、化学式（７）で示される２－ＴＮＡＴＡ、化学式（８）で示されるＴＰＴＥ１、化学式（９）で示されるＴＣＴＡ、化学式（１０）で示されるＮＴＰＡ、化学式（１１）で示されるスピローＴＡＤ、化学式（１２）で示されるＴＦＬＥＬなどが用いられる。
ｐ層の有機半導体１３Ａは、正孔輸送材料によって形成される。正孔輸送材料としては、化学式（１）で示されるトリフェニルアミン（ＴＡＰＣ）、化学式（２）で示されるトリフェニルアミンの二量体であるＴＰＤその他の芳香族アミンのほか、化学式（３）で示されるα－ＮＰＤ、化学式（４）で示される（ＤＴＰ）ＤＰＰＤ、化学式（５）で示されるｍ－ＭＴＤＡＴＡ、化学式（６）で示されるＨＴＭ１、化学式（７）で示される２－ＴＮＡＴＡ、化学式（８）で示されるＴＰＴＥ１、化学式（９）で示されるＴＣＴＡ、化学式（１０）で示されるＮＴＰＡ、化学式（１１）で示されるスピローＴＡＤ、化学式（１２）で示されるＴＦＬＥＬなどが用いられる。
ｎ層の有機半導体１３Ｂは電子輸送材料によって形成される。電子輸送材料には、化学式（１３）で示されるＡｌｑ3、化学式（１４）で示されるＢＣＰ、化学式（１５）で示されるオキサジアゾール誘導体、化学式（１６）で示されるオキサジアゾール二量体、化学式（１７）で示されるスターバストオキサジアゾール、化学式（１８）で示されるトリアゾール誘導体、化学式（１９）で示されるフェニルキシキサリン誘導体、化学式（２０）で示されるシロール誘導体などが挙げられる。
以上のように、基材１１上に、光電変換デバイス用電極１２を構成する第１金属線材１２１と第２金属線材１２２とが並べて形成され、さらに第１金属線材１２１と第２金属線材１２２とを覆うように、ｐ層の有機半導体１３Ａとｎ層の有機半導体１３Ｂとが、第１金属線材１２１及び第２金属線材１２２と同様に、基材１１上に並べて形成されている。よって、光が入射する面を、特許文献２のように電極を設けずに、保護層１４とすることが可能となる。
保護層１４は、ｐ層の有機半導体１３Ａ及びｎ層の有機半導体１３Ｂを被覆するように設けられている。
保護層１４については、太陽光などの照射光を透過する材料であればその種類は問わず、例えば樹脂等によって形成される。
保護層１４については、太陽光などの照射光を透過する材料であればその種類は問わず、例えば樹脂等によって形成される。
図１に示す光電変換デバイス１の製造方法について概略説明する。まず、基材１１を用意する。次に、第１金属線材１２１、第２金属線材１２２、第１絶縁線材１２３、第２絶縁線材を用意し、平織りする。平織りして形成した電極１５を基材１１上に例えば接着剤などによって固定する。その後、ｐ層の有機半導体１３Ａとなる正孔輸送材料を所定の箇所、例えば一方の電極としての第１金属線材１２１上に塗布する。塗布には、例えばインクジェットプリンタによる印刷方法を適用可能である。
次に、ｎ層の有機半導体１３Ｂとなる電子輸送材料をｐ層とｐ層との間、例えば他方の電極としての第２金属線材１２２上に塗布する。塗布には、ｐ層の有機半導体１３Ａの場合と同様、インクジェットプリンタによる印刷技術を用いることができる。
これにより、ｐ層の有機半導体１３Ａとｎ層の有機半導体１３Ｂとによってｐｎ接合が形成される。なお、ｎ層の有機半導体１３Ｂから塗布しその後ｐ層の有機半導体１３Ａを塗布してもよい。
その後、保護層１４を塗装などによって形成して光電変換デバイス１が作製される。なお、図１に示す光電変換デバイス１が作製される手法であれば上述の方法に限定されない。
このように本発明によれば、基材１１上に、光電変換デバイス用電極１２を構成する第１金属線材１２１と第２金属線材１２２とが形成され、さらに第１金属線材１２１と第２金属線材１２２とを覆うように、ｐ層の有機半導体１３Ａとｎ層の有機半導体１３Ｂとが基材１１上に形成されている。よって、光が入射する面を、特許文献２のように電極を設けずに、保護層１４とすることが可能となる。よって、特許文献２の光照射側に設ける電極を透明電極で構成することが不要であり、透明電極のためのレアメタルを材料として使用しなくて済む。そのため、光電変換デバイス用の電極１２はＣｕやＡｌなどを使用することができる。
また、光電変換デバイス１は、電極１２が可撓性を有するネットで構成されているため、平面状に形成した後に、曲面状の表面に取り付けることができる。
また、光電変換デバイス１は、電極１２が可撓性を有するネットで構成されているため、平面状に形成した後に、曲面状の表面に取り付けることができる。
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲において適宜変更して実施することができる。
上記構成では、第１絶縁線材１２３が第１金属線材１２１と第２金属線材１２２との間に１本設けられる構成を説明したが、複数本設けられてもよい。
また、光電変換デバイスは基材１１を省略して構成されてもよい。
上記構成では、第１絶縁線材１２３が第１金属線材１２１と第２金属線材１２２との間に１本設けられる構成を説明したが、複数本設けられてもよい。
また、光電変換デバイスは基材１１を省略して構成されてもよい。
１ ：光電変換デバイス
１１ ：基材
１２ ：光電変換デバイス用の電極
１２Ａ ：縦糸
１２Ｂ ：横糸
１２１ ：第１金属線材
１２２ ：第２金属線材
１２３ ：第１絶縁線材
１３Ａ ：ｐ層の有機半導体
１３Ｂ ：ｎ層の有機半導体
１４ ：保護層
１１ ：基材
１２ ：光電変換デバイス用の電極
１２Ａ ：縦糸
１２Ｂ ：横糸
１２１ ：第１金属線材
１２２ ：第２金属線材
１２３ ：第１絶縁線材
１３Ａ ：ｐ層の有機半導体
１３Ｂ ：ｎ層の有機半導体
１４ ：保護層
Claims (4)
- 光と電気エネルギーとを変換する光電変換層の片面に設けられる電極であって、
複数の縦糸と、複数の横糸と、を備え、
上記縦糸と上記横糸とは１本ごとに交差してネットを構成し、
上記縦糸は、複数の第１金属線材と複数の第２金属線材と複数の第１絶縁線材とからなり、
上記第１金属線材と上記第２金属線材とは交互に並べられており、これらの第１金属線材と第２金属線材との間に上記第１絶縁線材が設けられ、
上記横糸は第２絶縁線材からなり、
上記第１金属線材がｐ型電極として機能し、上記第２金属線材がｎ型電極として機能すること特徴とする、光電変換デバイス用電極。 - 前記第１絶縁線材が、前記第１金属線材と前記第２金属線材との間に複数設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の光電変換デバイス用電極。
- 請求項１又は２に記載の光電子デバイス用電極に対して、前記第１金属線材上には正孔輸送材料でなるｐ層の有機半導体が設けられ、かつ前記第２金属線材上には電子輸送材料でなるｎ層の有機半導体が設けられ、上記ｐ層の有機半導体及び上記ｎ層の有機半導体が交互に並べて形成されている、光電変換デバイス。
- 前記ｐ層の有機半導体及び前記ｎ層の有機半導体は透明の保護層で覆われている、請求項３に記載の光電変換デバイス。
Priority Applications (3)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 11872445 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 11872445 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP |