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JP2011096914A - Solar cell and method of manufacturing the same - Google Patents

Solar cell and method of manufacturing the same Download PDF

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JP2011096914A JP2009250730A JP2009250730A JP2011096914A JP 2011096914 A JP2011096914 A JP 2011096914A JP 2009250730 A JP2009250730 A JP 2009250730A JP 2009250730 A JP2009250730 A JP 2009250730A JP 2011096914 A JP2011096914 A JP 2011096914A
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Abstract

【課題】シート状の導電性基材上に有機薄膜起電力層及び電極を成膜し、次いで該シート状導電性基材を切断して得られる太陽電池における電極の短絡を防止する。
【解決手段】シート状の導電性基材1上に有機薄膜起電力層2と上部電極3とを塗布法により成膜し、この上部電極3上に補助電極4を成膜する。有機薄膜起電力層2はシート状導電性基材1の全面に成膜されている。上部電極3は、それら同士の間にスペースがあくように塗布される。このスペース部分において、太陽電池シート7をシート幅方向に切断して個々の太陽電池とする。
【選択図】図2
An organic thin film electromotive force layer and an electrode are formed on a sheet-like conductive substrate, and then the sheet-like conductive substrate is cut to prevent short-circuiting of electrodes in a solar cell.
An organic thin film electromotive force layer 2 and an upper electrode 3 are formed on a sheet-like conductive substrate 1 by a coating method, and an auxiliary electrode 4 is formed on the upper electrode 3. The organic thin film electromotive force layer 2 is formed on the entire surface of the sheet-like conductive substrate 1. The upper electrode 3 is applied so that there is a space between them. In this space portion, the solar cell sheet 7 is cut in the sheet width direction to form individual solar cells.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、可撓性の導電性基材上に少なくとも有機薄膜起電力層及び上部電極を成膜してなる太陽電池とその製造方法に関する。   The present invention relates to a solar cell in which at least an organic thin film electromotive force layer and an upper electrode are formed on a flexible conductive substrate, and a method for manufacturing the solar cell.

従来、太陽電池セルはガラス基板、シリコンウェファ等の可撓性のない割れ易い材料を用いて作製されてきた。それに対し、特開平11−243224には、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート等の可撓性を有する基材上に太陽電池セルを作製することが提案されている。このような可撓性基材は割れにくく、太陽電池セルのモジュール構造の軽量化が可能であり、より安価な工事費で設置が可能になるという利点を有している。また、この可撓性基材として導電性基材を用いた場合は、特開平11−186577にあるように、セル同士を重ね合わせるようにして直列接続することにより所望の出力電圧を得ることが可能になる。この方法によれば、特開平5−183177のように電極と光電変換層をレーザーによりパターニングして基材上で直列化する方法に比べて、製造コストが安価になる。   Conventionally, solar cells have been manufactured using a flexible material that is not easily broken, such as a glass substrate and a silicon wafer. On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-243224 proposes that a solar battery cell is produced on a flexible base material such as polyester, polyethylene, or polycarbonate. Such a flexible substrate has the advantage that it is difficult to break, the module structure of the solar cell can be reduced in weight, and can be installed at a lower construction cost. In addition, when a conductive substrate is used as the flexible substrate, a desired output voltage can be obtained by connecting cells in series so that the cells are overlapped as disclosed in JP-A-11-186777. It becomes possible. According to this method, as compared with a method in which electrodes and a photoelectric conversion layer are patterned with a laser and serialized on a substrate as in JP-A-5-183177, the manufacturing cost is reduced.

特開2008−201819には、太陽電池セルの光電変換層を有機半導体材料の塗布法により成膜することが記載されている。このような塗布法によって、可撓性基材上に光電変換層を成膜することにより、軽量な太陽電池モジュールを安価に製造することが可能となる。なお、有機半導体材料は、柔軟性を有していると共に、膜厚を非常に薄くすることが可能であり(数十〜100nm)、可撓性基材上への成膜に適している。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-201819 describes that a photoelectric conversion layer of a solar battery cell is formed by an organic semiconductor material coating method. By forming a photoelectric conversion layer on a flexible substrate by such a coating method, a lightweight solar cell module can be manufactured at low cost. Note that the organic semiconductor material has flexibility and can have a very thin film thickness (several tens to 100 nm), and is suitable for film formation on a flexible substrate.

特開平11−243224JP-A-11-243224 特開平11−186577JP-A-11-186577 特開平5−183177JP 5-183177 特開2008−201819JP2008-201819

安価に太陽電池モジュールを製造するには、なるべく大面積の導電性基材上に光電変換層及び電極層を積層状に成膜した後、切断によって、太陽電池セルを作製する方法が好ましいが、この積層膜を切断する際に、上部電極と下部電極である導電性基材とが短絡してしまうという問題がある。それを防ぐために例えば、特開平11−143224にあるように、上部電極の一部をエッチングやレーザーで除去してから切断することなどが行われている。   In order to produce a solar cell module at a low cost, a method for producing a solar cell by cutting a photoelectric conversion layer and an electrode layer on a conductive substrate having a large area as much as possible is preferable. When the laminated film is cut, there is a problem that the upper electrode and the conductive base material that is the lower electrode are short-circuited. In order to prevent this, for example, as disclosed in JP-A-11-143224, a part of the upper electrode is removed by etching or laser and then cut.

しかしながら、上部電極をエッチング等のプロセスで除去する方法は製造コストが高いという問題がある。また、従来上部電極はスパッタ等の真空プロセスにより成膜される為、製造コストが高くなっていた。   However, the method of removing the upper electrode by a process such as etching has a problem that the manufacturing cost is high. In addition, since the upper electrode is conventionally formed by a vacuum process such as sputtering, the manufacturing cost is high.

有機半導体材料は、塗布による成膜が可能であることと共に、可撓性に優れているという特徴を有する。このような材料は、可撓性基材に連続塗布プロセスで成膜することが最も適した製造プロセスであり、製造コストを下げるために、ロール状に巻き取った基材を繰り出しながら連続的に成膜するという方法が取られる。このような連続塗布プロセスの速度は、真空装置によるスパッタプロセスや、レーザーによるパターニングプロセスによる速度よりも一般的に速いために、効率の良い製造ラインの設計が困難であった。   The organic semiconductor material has characteristics that it can be formed by coating and has excellent flexibility. Such a material is the most suitable manufacturing process to form a film on a flexible substrate by a continuous coating process. In order to reduce the manufacturing cost, the material is continuously rolled out while being rolled out. A method of forming a film is taken. Since the speed of such a continuous coating process is generally faster than the speed of a sputtering process using a vacuum apparatus or a patterning process using a laser, it is difficult to design an efficient production line.

本発明は、シート状の導電性基材上に有機薄膜起電力層及び電極を成膜し、次いで該シート状導電性基材を切断して得られる太陽電池の製造コストを低くすると共に、切断による電極の短絡を防止することを目的とする。   The present invention reduces the manufacturing cost of a solar cell obtained by forming an organic thin film electromotive force layer and an electrode on a sheet-like conductive substrate and then cutting the sheet-like conductive substrate, and cutting the sheet. It aims at preventing the short circuit of the electrode by.

本発明(請求項1)の太陽電池は、可撓性を有する導電性基材上に少なくとも有機薄膜起電力層と光透過性の上部電極とが積層された太陽電池であって、少なくとも該上部電極が塗布法により成膜された太陽電池において、該上部電極の端縁が該導電性基材の端縁よりも太陽電池の中央側に後退していることを特徴とするものである。   The solar cell of the present invention (Claim 1) is a solar cell in which at least an organic thin-film electromotive force layer and a light-transmitting upper electrode are laminated on a flexible conductive substrate, and at least the upper portion In the solar cell in which the electrode is formed by a coating method, the edge of the upper electrode is set back from the edge of the conductive substrate toward the center of the solar cell.

請求項2の太陽電池は、請求項1において、該上部電極の端縁が該導電性基材の端縁よりも太陽電池の中央側に0.1〜10mm後退していることを特徴とするものである。   The solar cell of claim 2 is characterized in that, in claim 1, the edge of the upper electrode is set back from the edge of the conductive base material by 0.1 to 10 mm toward the center of the solar cell. Is.

請求項3の太陽電池は、請求項1又は2において、前記有機薄膜起電力層の端縁と前記導電性基材の端縁とが合致していることを特徴とするものである。   A solar cell according to a third aspect is characterized in that, in the first or second aspect, an edge of the organic thin film electromotive force layer and an edge of the conductive base material coincide with each other.

請求項4の太陽電池セルの製造方法は、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の太陽電池を製造する方法であって、シート状の導電性基材上に複数の単位太陽電池を有した太陽電池シートを製造する太陽電池シート製造工程と、該太陽電池シートを切断して各太陽電池に切り離す切断工程とを有しており、該太陽電池シート製造工程にあっては、各単位太陽電池の上部電極を相互間にスペースをあけるように塗布法により設け、該切断工程にあっては、この上部電極同士の間のスペース部分において太陽電池シートを切断することを特徴とするものである。   The manufacturing method of the photovoltaic cell of Claim 4 is a method of manufacturing the solar cell of any one of Claim 1 thru | or 3, Comprising: A several unit solar cell is provided on a sheet-like electroconductive base material. A solar cell sheet manufacturing process for manufacturing the solar cell sheet, and a cutting process for cutting the solar cell sheet and separating it into each solar cell. In the solar cell sheet manufacturing process, each unit The upper electrode of the solar cell is provided by a coating method so as to leave a space between each other, and in the cutting step, the solar cell sheet is cut at a space portion between the upper electrodes. is there.

請求項5の太陽電池セルの製造方法は、請求項4において、前記上部電極を塗布法により成膜するに際し、上部電極同士の間に前記スペースがあくように上部電極を塗布することを特徴とするものである。   The method for manufacturing a solar battery cell according to claim 5 is characterized in that, when the upper electrode is formed by a coating method, the upper electrode is applied so that the space is provided between the upper electrodes. To do.

本発明の太陽電池は、基材シート上に少なくとも有機薄膜起電力層及び光透過性上部電極を成膜し、次いで太陽電池毎に切断することにより得られる。この光透過性の上部電極を導電性高分子等の塗布により成膜することにより、太陽電池の製造コストを低くすることが可能となる。この塗布による成膜の際、切断されるライン周辺部を予め除いた領域に塗布を行い、切断工程では該ラインに沿って切断することにより、上部電極と下部電極との短絡が防止される。この方法によると、切断前に上部電極を除去する工程を省略することが可能となり、製造コストを低くすることができる。   The solar cell of the present invention is obtained by forming at least an organic thin film electromotive force layer and a light transmissive upper electrode on a base sheet, and then cutting each solar cell. By forming the light-transmitting upper electrode by applying a conductive polymer or the like, the manufacturing cost of the solar cell can be reduced. At the time of film formation by this application, application is performed to a region excluding the peripheral portion of the line to be cut in advance, and in the cutting step, cutting is performed along the line, thereby preventing a short circuit between the upper electrode and the lower electrode. According to this method, the step of removing the upper electrode before cutting can be omitted, and the manufacturing cost can be reduced.

本発明方法では、上部電極を塗布によってパターン成膜しており、レーザーによるパターニングは行わないところから、効率の良い製造ラインを設計することが可能となる。   In the method of the present invention, the upper electrode is formed into a pattern by coating, and patterning with a laser is not performed. Therefore, an efficient production line can be designed.

また、本発明の太陽電池モジュールを撓ませても、クラック等が生じることなく、性能が低下しない。その結果、丸めて収納する等、様々な使用形態が可能になる。   Moreover, even if the solar cell module of the present invention is bent, cracks and the like do not occur and the performance does not deteriorate. As a result, various usage forms such as rolling and storing are possible.

実施の形態に係る太陽電池の製造方法を示す模式的な平面図である。It is a typical top view which shows the manufacturing method of the solar cell which concerns on embodiment. 図1のII部分の縦断面図(シート厚み方向の断面図)である。It is a longitudinal cross-sectional view (cross-sectional view in the sheet thickness direction) of the II part of FIG. 図1のIII部分の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the III part of FIG.

本発明の太陽電池を製造する方法の一例を次に説明する。   Next, an example of a method for producing the solar cell of the present invention will be described.

まず、第1図(a)及び第2図のように原反ロール等から巻き出されたシート状の導電性基材1上に有機薄膜起電力層2と上部電極3とを塗布法により成膜し、この上部電極3上に補助電極4を塗布法により成膜する。有機薄膜起電力層2はシート状導電性基材1の全面に成膜されている。上部電極3は、シート状導電性基材1の長手方向に間隔(スペース)があくパターンにて塗布されている。補助電極4は、各上部電極3の上にそれぞれ成膜されている。補助電極4は、上部電極3の一端辺に沿ってシート状導電性基材1の幅方向に延在する集電部4aと、この集電部4aから直交状に延在した櫛状部4bとを備えている。   First, as shown in FIGS. 1 (a) and 2, an organic thin film electromotive force layer 2 and an upper electrode 3 are formed by a coating method on a sheet-like conductive substrate 1 unwound from a raw roll or the like. The auxiliary electrode 4 is formed on the upper electrode 3 by a coating method. The organic thin film electromotive force layer 2 is formed on the entire surface of the sheet-like conductive substrate 1. The upper electrode 3 is applied in a pattern having a space (space) in the longitudinal direction of the sheet-like conductive substrate 1. The auxiliary electrode 4 is formed on each upper electrode 3. The auxiliary electrode 4 includes a current collecting portion 4a extending in the width direction of the sheet-like conductive base material 1 along one end side of the upper electrode 3, and a comb-like portion 4b extending orthogonally from the current collecting portion 4a. And.

これにより、上部電極3同士の間のスペースによって区画された単位太陽電池部5がシート長手方向に配列された太陽電池シート7が得られる。第1図(a)では、単位太陽電池部5が4個だけ示されているが、シート状導電性基材1は第1図(a)の左右方向に長く延在しており、多数の単位太陽電池部5が形成されている。   Thereby, the solar cell sheet 7 in which the unit solar cell portions 5 partitioned by the space between the upper electrodes 3 are arranged in the sheet longitudinal direction is obtained. In FIG. 1 (a), only four unit solar cell parts 5 are shown, but the sheet-like conductive base material 1 extends long in the left-right direction of FIG. A unit solar cell portion 5 is formed.

次に、第1図(b)及び第3図の通り、上部電極3同士の間のスペース部分において、太陽電池シート7をシート幅方向に切断する。第2図のCがこの切断位置を示している。切断位置Cは、上部電極3,3同士の中間であることが好ましい。この切断手段としては、カッター刃やレーザ切断などが例示される。   Next, as shown in FIGS. 1B and 3, the solar cell sheet 7 is cut in the sheet width direction in the space portion between the upper electrodes 3. C in FIG. 2 shows this cutting position. The cutting position C is preferably in the middle between the upper electrodes 3 and 3. Examples of the cutting means include a cutter blade and laser cutting.

このようにして、各単位太陽電池部5が切断分離されて太陽電池5Aが得られる。この太陽電池5Aにあっては、上部電極2が太陽電池5Aの端縁(切断端面)から所定距離Lだけ離隔しているので、上部電極3と導電性基材1とが短絡することが防止される。このLは0.1〜10mm特に0.5〜5mm程度が好適である。有機薄膜起電力層2は、シート状導電性基材1と共に切断されるので、有機薄膜起電力層2の端縁は、切断された導電性基材1の端縁と合致している。   In this way, each unit solar cell unit 5 is cut and separated to obtain a solar cell 5A. In this solar cell 5A, the upper electrode 2 is separated from the edge (cut end surface) of the solar cell 5A by a predetermined distance L, so that the upper electrode 3 and the conductive substrate 1 are prevented from being short-circuited. Is done. This L is preferably about 0.1 to 10 mm, particularly about 0.5 to 5 mm. Since the organic thin film electromotive force layer 2 is cut together with the sheet-like conductive base material 1, the edge of the organic thin film electromotive force layer 2 matches the edge of the cut conductive base material 1.

また、この太陽電池5Aにあっては、有機半導体層2、上部電極3等を塗布法によって成膜していると共に、上部電極3をパターン塗布によって前記スペースがあくように成膜しており、製造コストが安い。即ち、上部電極を導電性インクの塗布により成膜することにより、太陽電池の製造コストを低くすることが可能となる。さらに、塗布による成膜の際、切断されるライン周辺部を予め除いた領域に塗布を行うので、切断前に上部電極を除去する工程を省略することが可能となり、製造コストをさらに低くすることができる。また、上部電極も塗布による成膜であると共に、レーザーによるパターニングは使用せず、成膜時のパターン塗布によっていることから、効率の良い製造ラインを設計することが可能となる。   Further, in this solar cell 5A, the organic semiconductor layer 2, the upper electrode 3 and the like are formed by a coating method, and the upper electrode 3 is formed by pattern coating so that the space is opened, Manufacturing cost is low. In other words, it is possible to reduce the manufacturing cost of the solar cell by forming the upper electrode by applying conductive ink. Further, since the coating is performed on the area excluding the peripheral portion of the line to be cut in advance during the film formation by coating, it is possible to omit the step of removing the upper electrode before cutting, thereby further reducing the manufacturing cost. Can do. In addition, since the upper electrode is also formed by coating, patterning by laser is not used, and pattern coating is performed at the time of film formation, so that an efficient production line can be designed.

このようにして製造された太陽電池5Aは、合成樹脂シート、ガラスプレート等よりなる基板の上に直列接続されるように配置され、これを覆うように透光性の合成樹脂等よりなる封止材を設けて太陽電池製品とされる。なお、隣接する一方の太陽電池5Aの導電性基材1を他方の太陽電池5Aの集電部4aの上に重ねるようにして太陽電池5A同士を直列に接続するのが好ましい。   The solar cell 5A thus manufactured is arranged so as to be connected in series on a substrate made of a synthetic resin sheet, a glass plate or the like, and sealed with a translucent synthetic resin or the like so as to cover it. Materials are provided to make solar cell products. In addition, it is preferable to connect the solar cells 5A in series so that the conductive base material 1 of one adjacent solar cell 5A is stacked on the current collecting part 4a of the other solar cell 5A.

次に、太陽電池の各部分を構成する材料の好適例及び厚さ等について説明する。   Next, preferred examples and thicknesses of materials constituting each part of the solar cell will be described.

[導電性基材]
導電性基材の材質は鉄、銅、アルミ、亜鉛、錫、クローム、ニッケルやそれらの合金が好適であり、特にアルミ合金やステンレス鋼が好適である。厚さは10μm〜300μmが好適である。表面粗さは通常は算術平均表面粗さ(Ra)が0.8μm〜3.2μm程度が好適である。線熱膨張係数は通常5〜40ppm/℃程度が好適である。導電性基材は、合成樹脂フィルムの表面に導電膜を全面的に形成したものであってもよい。この導電膜の材料としては、後述の上部電極用材料が例示される。
[Conductive substrate]
The material of the conductive substrate is preferably iron, copper, aluminum, zinc, tin, chrome, nickel or an alloy thereof, and particularly preferably an aluminum alloy or stainless steel. The thickness is preferably 10 μm to 300 μm. As the surface roughness, an arithmetic average surface roughness (Ra) of about 0.8 μm to 3.2 μm is usually preferable. The linear thermal expansion coefficient is usually preferably about 5 to 40 ppm / ° C. The conductive substrate may be one in which a conductive film is entirely formed on the surface of the synthetic resin film. Examples of the material for the conductive film include materials for the upper electrode described later.

[有機薄膜起電力層]
有機薄膜起電力層は、有機半導体により形成される。有機半導体は半導体特性により、p型、n型に分けられる。p型、n型は、電気伝導に寄与するのが、正孔、電子いずれであるかを示しており、材料の電子状態、ドーピング状態、トラップ状態に依存する。したがって、p型、n型は必ずしも明確に分類できない場合があり、同一物質でp型、n型両方の特性を示すものもある。
[Organic thin film electromotive force layer]
The organic thin film electromotive force layer is formed of an organic semiconductor. Organic semiconductors are classified into p-type and n-type depending on semiconductor characteristics. The p-type and n-type indicate whether it is a hole or an electron that contributes to electrical conduction, and depends on the electronic state, doping state, and trap state of the material. Therefore, there are cases where p-type and n-type cannot always be clearly classified, and there are cases where the same substance exhibits both p-type and n-type characteristics.

p型半導体の例として、テトラベンゾポルフィリン、テトラベンゾ銅ポルフィリン、テトラベンゾ亜鉛ポルフィリン等のポルフィリン化合物;フタロシアニン、銅フタロシアニン、亜鉛フタロシアニン等のフタロシアニン化合物;ナフタロシアニン化合物;テトラセンやペンタセンのポリアセン;セキシチオフェン等のオリゴチオフェンおよびこれら化合物を骨格として含む誘導体が挙げられる。さらに、ポリ(3−アルキルチオフェン)などを含むポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン、ポリトリアリルアミン、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール等の高分子等が例示される。   Examples of p-type semiconductors include porphyrin compounds such as tetrabenzoporphyrin, tetrabenzocopper porphyrin, tetrabenzozinc porphyrin; phthalocyanine compounds such as phthalocyanine, copper phthalocyanine, zinc phthalocyanine; naphthalocyanine compounds; polyacenes of tetracene and pentacene; Examples thereof include oligothiophene and derivatives containing these compounds as a skeleton. Furthermore, polymers such as polythiophene, polyfluorene, polyphenylene vinylene, polytriallylamine, polyacetylene, polyaniline, polypyrrole and the like including poly (3-alkylthiophene) are exemplified.

n型半導体の例として、フラーレン(C60、C70、C76);オクタアザポルフィリン;上記p型半導体のパーフルオロ体;ナフタレンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の芳香族カルボン酸無水物やそのイミド化物;及び、これら化合物を骨格として含む誘導体などが挙げられる。   Examples of n-type semiconductors include fullerenes (C60, C70, C76); octaazaporphyrins; perfluoro compounds of the above p-type semiconductors; naphthalenetetracarboxylic acid anhydrides, naphthalenetetracarboxylic acid diimides, perylenetetracarboxylic acid anhydrides, perylenes And aromatic carboxylic acid anhydrides such as tetracarboxylic acid diimide and imidized products thereof; and derivatives containing these compounds as a skeleton.

少なくともp型の半導体およびn型の半導体が含有されていれば、有機半導体層の具体的な構成は任意である。単層の膜のみによって構成されていてもよく、2以上の積層膜によって構成されていてもよい。例えば、n型の半導体とp型の半導体とを別々の膜に含有させるようにしても良く、n型の半導体とp型の半導体とを同じ膜に含有させても良い。また、n型の半導体及びp型の半導体は、それぞれ、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   The specific configuration of the organic semiconductor layer is arbitrary as long as at least a p-type semiconductor and an n-type semiconductor are contained. It may be constituted only by a single layer film or may be constituted by two or more laminated films. For example, an n-type semiconductor and a p-type semiconductor may be contained in separate films, or an n-type semiconductor and a p-type semiconductor may be contained in the same film. In addition, each of the n-type semiconductor and the p-type semiconductor may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.

有機半導体層の具体的な構成例としては、p型半導体とn型半導体が層内で相分離した層(i層)を有するバルクヘテロ接合型、それぞれp型半導体を含む層(p層)とn型半導体を含む層(p層)が界面を有する積層型(ヘテロpn接合型)、ショットキー型およびそれらの組合せが挙げられる。これらの中でもバルクへテロ接合型およびバルクへテロ接合型と積層型を組み合わせた(p−i−n接合型)が高い性能を示すことから好ましい。   Specific examples of the structure of the organic semiconductor layer include a bulk heterojunction type having a layer (i layer) in which a p-type semiconductor and an n-type semiconductor are phase-separated in the layer, a layer containing a p-type semiconductor (p layer), and n, respectively. Examples include a stacked type (hetero pn junction type) in which a layer containing a p-type semiconductor (p layer) has an interface, a Schottky type, and a combination thereof. Among these, a bulk heterojunction type and a combination of a bulk heterojunction type and a stacked type (p-i-n junction type) are preferable because they exhibit high performance.

有機半導体層のp層、i層、n層各層の厚みに制限はないが、通常3nm以上、中でも10nm以上、また、通常200nm以下、中でも100nm以下とすることが好ましい。層厚を厚くすることで膜の均一性が高まる傾向にあり、薄くすることで透過率が向上する、直列抵抗が低下する傾向にある。   Although there is no restriction | limiting in the thickness of p layer of an organic-semiconductor layer, i layer, and n layer, Usually, it is preferable to set it as 3 nm or more, especially 10 nm or more, and usually 200 nm or less, especially 100 nm or less. Increasing the layer thickness tends to increase the uniformity of the film, and decreasing the thickness tends to improve the transmittance and decrease the series resistance.

有機半導体層の成膜方法は特に限定されないが、上記半導体材料を含むインク等を塗布するウェットプロセスが好適である。   A method for forming the organic semiconductor layer is not particularly limited, but a wet process in which an ink containing the semiconductor material is applied is preferable.

[上部電極]
上部電極は、導電性を有する材料により形成することが可能であり、例えば、白金、金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ナトリウム等の金属あるいはそれらの合金;酸化インジウムや酸化錫等の金属酸化物、あるいはその合金(ITO);ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン等の導電性高分子;前記導電性高分子に、塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸、FeCl等のルイス酸、ヨウ素等のハロゲン原子、ナトリウム、カリウム等の金属原子などのドーパントを含有させたもの;金属粒子、カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ等の導電性粒子をポリマーバインダー等のマトリクスに分散した導電性の複合材料などが挙げられる。なかでも、正孔を捕集する導電性基材又は電極には、Au、ITO等の深い仕事関数を有する材料が好ましい。一方、電子を捕集する導電性基材又は電極には、Alのような浅い仕事関数を有する材料が好ましい。仕事関数を最適化することにより、光吸収により生じた正孔及び電子を良好に捕集する利点がある。
[Upper electrode]
The upper electrode can be formed of a conductive material, for example, a metal such as platinum, gold, silver, aluminum, chromium, nickel, copper, titanium, magnesium, calcium, barium, sodium, or an alloy thereof. Metal oxides such as indium oxide and tin oxide, or alloys thereof (ITO); conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, and polyacetylene; acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and sulfonic acid; A material containing a dopant such as a Lewis acid such as FeCl 3 , a halogen atom such as iodine, or a metal atom such as sodium or potassium; a matrix such as a metal binder, conductive particles such as carbon black, fullerene, or carbon nanotube. And conductive composite materials dispersed in the material. Especially, the material which has deep work functions, such as Au and ITO, is preferable for the electroconductive base material or electrode which collects a hole. On the other hand, a material having a shallow work function such as Al is preferable for the conductive base material or electrode for collecting electrons. By optimizing the work function, there is an advantage of favorably collecting holes and electrons generated by light absorption.

受光面側の上部電極は、発電のために光透過性を有している。透明な電極の材料を挙げると、例えば、ITO、酸化インジウム亜鉛(IZO)等の酸化物などが挙げられる。上部電極の光の透過率の具体的範囲に制限は無いが、太陽電池素子の発電効率を考慮すると、光学界面での部分反射によるロスを除き、80%以上が好ましい。   The upper electrode on the light receiving surface side is light transmissive for power generation. Examples of the transparent electrode material include oxides such as ITO and indium zinc oxide (IZO). Although there is no restriction | limiting in the specific range of the light transmittance of an upper electrode, when the electric power generation efficiency of a solar cell element is considered, 80% or more is preferable except the loss by the partial reflection in an optical interface.

なお、上部電極の材料は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   In addition, the material of the upper electrode may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.

上部電極は、塗布法、具体的には導電性インク等を用いたウェットプロセスにより形成される。この際、導電性インクとしては任意のものを使用することができ、例えば、導電性高分子、金属粒子分散液等を用いることができる。   The upper electrode is formed by a coating method, specifically, a wet process using conductive ink or the like. At this time, any conductive ink can be used. For example, a conductive polymer, a metal particle dispersion, or the like can be used.

電極は2層以上積層してもよく、表面処理により特性(電気特性やぬれ特性等)を改良してもよい。   Two or more electrodes may be laminated, and characteristics (electric characteristics, wetting characteristics, etc.) may be improved by surface treatment.

[その他の層]
本発明の太陽電池は、バッファ層など、上記以外の層を備えてもよい。バッファ層は、有機半導体層側に面した電極界面に電気特性等の改良のために設ける層である。例えば、ポリ(エチレンジオキシチオフェン):ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT:PSS)、酸化モリブデン、フッ化リチウム、2,9ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリンなどが挙げられる。
[Other layers]
The solar cell of the present invention may include layers other than the above, such as a buffer layer. The buffer layer is a layer provided at the electrode interface facing the organic semiconductor layer for improving electrical characteristics and the like. For example, poly (ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonic acid) (PEDOT: PSS), molybdenum oxide, lithium fluoride, 2,9dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline, and the like can be given.

1 導電性基材
2 有機薄膜起電力層
3 上部電極
4 補助電極
4a 集電部
4b 櫛状部
5 単位太陽電池部
5A 太陽電池
7 太陽電池シート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conductive base material 2 Organic thin film electromotive force layer 3 Upper electrode 4 Auxiliary electrode 4a Current collection part 4b Comb-like part 5 Unit solar cell part 5A Solar cell 7 Solar cell sheet

Claims (5)

可撓性を有する導電性基材上に少なくとも有機薄膜起電力層と光透過性の上部電極とが積層された太陽電池であって、少なくとも該上部電極が塗布法により成膜された太陽電池において、
該上部電極の端縁が該導電性基材の端縁よりも太陽電池の中央側に後退していることを特徴とする太陽電池。
In a solar cell in which at least an organic thin film electromotive force layer and a light-transmitting upper electrode are laminated on a flexible conductive substrate, and at least the upper electrode is formed by a coating method. ,
The solar cell, wherein an edge of the upper electrode recedes toward a center side of the solar cell from an edge of the conductive substrate.
請求項1において、該上部電極の端縁が該導電性基材の端縁よりも太陽電池の中央側に0.1〜10mm後退していることを特徴とする太陽電池。   2. The solar cell according to claim 1, wherein the edge of the upper electrode recedes 0.1 to 10 mm toward the center of the solar cell with respect to the edge of the conductive substrate. 請求項1又は2において、前記有機薄膜起電力層の端縁と前記導電性基材の端縁とが合致していることを特徴とする太陽電池。   3. The solar cell according to claim 1, wherein an edge of the organic thin film electromotive force layer and an edge of the conductive substrate are matched. 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の太陽電池を製造する方法であって、シート状の導電性基材上に複数の単位太陽電池を有した太陽電池シートを製造する太陽電池シート製造工程と、
該太陽電池シートを切断して各太陽電池に切り離す切断工程と
を有しており、
該太陽電池シート製造工程にあっては、各単位太陽電池の上部電極を相互間にスペースをあけるように塗布法により設け、
該切断工程にあっては、この上部電極同士の間のスペース部分において太陽電池シートを切断することを特徴とする太陽電池セルの製造方法。
It is a method of manufacturing the solar cell of any one of Claim 1 thru | or 3, Comprising: The solar cell sheet manufacture which manufactures the solar cell sheet which has the several unit solar cell on the sheet-like electroconductive base material. Process,
Cutting the solar cell sheet and cutting each solar cell,
In the solar cell sheet manufacturing process, the upper electrode of each unit solar cell is provided by a coating method so as to leave a space between each other,
In the cutting step, the solar cell sheet is cut at a space portion between the upper electrodes.
請求項4において、前記上部電極を塗布法により成膜するに際し、上部電極同士の間に前記スペースがあくように上部電極を塗布することを特徴とする太陽電池セルの製造方法。   5. The method for manufacturing a solar cell according to claim 4, wherein when the upper electrode is formed by a coating method, the upper electrode is applied so that the space is provided between the upper electrodes.
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