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WO2011052584A1 - 有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法 Download PDF

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WO2011052584A1
WO2011052584A1 PCT/JP2010/068961 JP2010068961W WO2011052584A1 WO 2011052584 A1 WO2011052584 A1 WO 2011052584A1 JP 2010068961 W JP2010068961 W JP 2010068961W WO 2011052584 A1 WO2011052584 A1 WO 2011052584A1
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WO
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organic thin
solar cell
electrode
layer
film solar
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PCT/JP2010/068961
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English (en)
French (fr)
Inventor
崇広 清家
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Publication date
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Priority to CN2010800487281A priority patent/CN102598339A/zh
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    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/02—Other than completely through work thickness
    • Y10T83/0304—Grooving

Definitions

  • the present invention relates to a manufacturing method of an organic thin film solar cell module in which a plurality of organic photoelectric conversion elements are integrated on the same substrate, and a manufacturing apparatus that can be suitably used for such a manufacturing method.
  • the organic thin-film solar cell module usually includes (1) a step of preparing a substrate, (2) a step of forming a first electrode on the substrate, and (3) a first charge transport on the first electrode. Forming a layer; (4) forming an active layer on the first charge transport layer; (5) forming a second charge transport layer on the active layer; and (6) And a step of forming a second electrode on the second charge transport layer.
  • the organic thin film solar cell module is manufactured by sequentially forming a plurality of functional layers such as a charge transport layer and an active layer.
  • Each functional layer is patterned into the desired shape by any suitable patterning process according to the material of each functional layer, etc., each time the corresponding film forming process is completed.
  • the conductive layer is burned out by a heated iron blade structure such as a soldering iron or a heated laser blade.
  • a patterning process for cutting on a substrate is known (see Patent Document 1).
  • an inorganic thin film solar cell having a chalcopyrite type light absorption layer there is a patterning process for separating elements by combining different means such as heat removal by laser light irradiation and mechanical cutting using a metal needle. It is known (see Patent Document 2).
  • an organic compound contained in a functional layer such as an active layer is deactivated or decomposed by heat, such as a substrate.
  • the structure below the layer to be patterned may be damaged.
  • the organic thin film containing an organic compound provided in the organic thin film solar cell module is extremely soft compared to, for example, an inorganic film and has low adhesion to a layer immediately below, so that a conventional patterning process by mechanical cutting is performed. Then, destruction of the layer structure such as peeling of the layer may be caused.
  • the organic photoelectric conversion element may malfunction.
  • even when a large amount of dust is generated by cutting the organic photoelectric conversion element may cause a malfunction. Further, in order to remove (remove) the dust, a facility for dust removal is further required.
  • the inventors of the present invention have made extensive studies on an organic thin film solar cell module and a manufacturing method thereof, and have completed the present invention.
  • this invention provides the manufacturing method and manufacturing apparatus of the following organic thin film solar cell module.
  • An organic photoelectric conversion element having a laminated structure including a pair of electrodes including a first electrode and a second electrode, and one organic thin film or one or more organic thin films sandwiched between the pair of electrodes.
  • a laminated structure including one organic thin film or one or more organic thin films is cut using a blade structure without heating
  • a method of manufacturing an organic thin film solar cell module comprising a cutting step of forming a groove portion that exposes the surface of a layer that is provided immediately below through one layer of an organic thin film or a laminated structure including the organic thin film of one or more layers .
  • a step of forming a plurality of first electrodes on the main surface of the substrate, a step of forming a first charge transport layer on the first electrode formed on the substrate, and a space between the plurality of first electrodes A first cutting step of forming a first groove portion that penetrates the first charge transport layer and exposes the main surface of the substrate in the region, an active layer covering the first charge transport layer, and the active layer Forming a second charge transport layer that covers the first electrode, and forming a second groove that penetrates the first charge transport layer, the active layer, and the second charge transport layer and exposes a portion of the first electrode.
  • the organic thin film solar is a process in which at least one of the first cutting process, the second cutting process, and the third cutting process is performed using the blade structure without heating. Manufacturing method of battery module. [3] The method for producing an organic thin-film solar cell module according to [1] or [2], wherein the cutting step is a step performed by a press-cut process using a disk-shaped blade structure.
  • [4] The method for producing an organic thin-film solar cell module according to [1] or [2], wherein the cutting step is a step performed by a drawing process using a needle-like blade structure.
  • [5] The method for producing an organic thin-film solar cell module according to [1] or [2], wherein the cutting step is a step performed by a drawing process using a flat blade-shaped blade structure.
  • [6] The organic thin-film solar cell module according to [4] or [5], wherein the cutting step is a step in which an angle formed between the blade structure and the organic thin film to be cut is 30 ° to 60 °. Production method.
  • An organic comprising a transport roll that supports and transports a substrate provided with an organic thin film, and a blade structure that contacts and cuts the organic thin film of the substrate supported by the transport roll in an unheated state.
  • Manufacturing equipment for manufacturing thin film solar cell modules [11] The manufacturing apparatus for manufacturing an organic thin film solar cell module according to [10], wherein the blade structure has a disk shape that can be cut and cut. [12] The manufacturing apparatus for manufacturing an organic thin film solar cell module according to [10], wherein the blade structure is needle-shaped. [13] The manufacturing apparatus for manufacturing an organic thin film solar cell module according to [10], wherein the blade structure has a flat blade shape.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an organic thin film solar cell module manufactured by the manufacturing method of the present invention.
  • FIG. 2-1 is a schematic side view showing the manufacturing apparatus of the first embodiment.
  • FIG. 2-2 is a schematic front view showing the manufacturing apparatus of the first embodiment.
  • FIG. 3A is a schematic side view showing the manufacturing apparatus of the second embodiment.
  • FIG. 3-2 is a schematic front view showing the manufacturing apparatus of the second embodiment.
  • FIG. 4A is a schematic side view illustrating the manufacturing apparatus of the third embodiment.
  • FIG. 4-2 is a schematic front view showing the manufacturing apparatus of the third embodiment.
  • FIG. 5A is a photograph (1) showing an optical microscope image of the cut region.
  • FIG. 5-2 is a photograph (2) showing an optical microscope image of the cut region.
  • FIG. 5-3 is a photograph (3) showing an optical microscope image of the cut region.
  • Substrate 10A Electrode formation region 10B: Non-electrode formation region 22: First electrode 24: Second electrode 24a: Contact 32: First charge transport layer 34: Second charge transport layer 40: Active layer 50: Multilayer structure 50A: 1st laminated body 50B: 2nd laminated body 60: Conveyance roll 70: Blade structure 70a: Tip part 70b: Needle shaft part 80: Scribing area (cutting area) 100: Organic thin-film solar cell module 100A1: First element (formation region) 100A2: second element 100B: inter-element part (region) C: Center rotation axis C1: First center rotation axis C2: Second center rotation axis X: First groove Y: Second groove Z: Third groove
  • the organic thin film solar cell module of the present invention can basically have the same module structure as a conventional solar cell module.
  • An organic thin film solar cell module is generally composed of a plurality of organic photoelectric conversion elements (cells) on a substrate (support substrate) made of metal, ceramic, etc., and the substrate is covered with a filling resin, protective glass, etc.
  • a structure may be adopted in which a transparent material such as tempered glass is used for the substrate, an organic photoelectric conversion element is formed thereon, and light is captured from the transparent substrate side.
  • module structure examples include a module structure called a super straight type, a substrate type, and a potting type, a substrate integrated module structure used in an amorphous silicon solar cell, and the like.
  • the organic thin-film solar cell module of the present invention can be appropriately selected from these module structures depending on the purpose of use, place of use and environment.
  • organic photoelectric conversion elements are arranged at regular intervals between substrates that are transparent on one side or both sides and subjected to antireflection treatment, and adjacent organic photoelectric conversion elements are They are connected by contact electrodes (embedded electrodes), metal leads, flexible wirings, etc., and current collecting electrodes are arranged on the outer edge, so that the generated power is taken out of the module.
  • contact electrodes embedded electrodes
  • metal leads metal leads
  • flexible wirings etc.
  • current collecting electrodes are arranged on the outer edge, so that the generated power is taken out of the module.
  • the substrate and the organic photoelectric conversion element various types of plastic materials such as ethylene vinyl acetate (EVA) are used in the form of a film or filled resin depending on the purpose in order to protect the organic photoelectric conversion element and improve the current collection efficiency. It may be used. Also, when used in places where there is no need to cover the surface with a hard material, such as where there is little impact from the outside, the surface protective layer is made of a transparent plastic film, and a protective function is given by curing the above filling resin However, it is possible to eliminate the substrate on one side. The periphery of the substrate is sandwiched and fixed by a metal frame in order to secure internal sealing and module rigidity, and the substrate and the frame are hermetically sealed with a sealing material. Moreover, if a flexible raw material is used for the organic photoelectric conversion element itself, the substrate, the filling material, and the sealing material, the organic photoelectric conversion element can be formed on the curved surface.
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • a photoelectric conversion element is sequentially formed on the support while feeding the roll-shaped support, and after cutting into a desired size, the peripheral portion is It can be produced by sealing with a flexible and moisture-proof material.
  • the solar cell module using the flexible support can be used by being bonded and fixed to a curved glass or the like.
  • the exterior members such as the frame and the protective member are not the gist of the present invention, so the description thereof will be omitted, and the explanation will focus on the organic photoelectric conversion element and the manufacturing method thereof. To do.
  • each figure only schematically shows the shape, size, and arrangement of components to the extent that the invention can be understood, and the present invention is not particularly limited thereby. Moreover, in each figure, about the same component, it attaches
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an organic thin film solar cell module manufactured by the manufacturing method of the present invention.
  • the organic thin film solar cell module 100 includes a pair of electrodes including a first electrode 22 and a second electrode 24, and an active layer 40 sandwiched between the pair of electrodes. It includes a plurality of organic photoelectric conversion elements (first element 100A1 and second element 100A2) arranged.
  • At least one of the electrodes on which light is incident that is, at least one of the electrodes is a transparent or translucent electrode capable of transmitting incident light (sunlight) having a wavelength necessary for power generation.
  • the organic photoelectric conversion element includes a pair of electrodes including, for example, a first electrode 22 that is an anode and a second electrode 24 that is a cathode, for example, and an active layer 40 sandwiched between the pair of electrodes.
  • the polarities of the first electrode 22 and the second electrode 24 may be any suitable polarity corresponding to the element structure, and the first electrode 22 may be a cathode and the second electrode 24 may be an anode.
  • the transparent or translucent electrode examples include a conductive metal oxide film and a translucent metal thin film.
  • the electrode include indium oxide, zinc oxide, tin oxide, and indium tin oxide (sometimes referred to as ITO) that is a composite thereof, a conductive material made of indium zinc oxide, NESA, and the like.
  • a film made of gold, platinum, silver, copper or the like is used, and a film made of ITO, indium zinc oxide, or tin oxide is preferable.
  • the electrode manufacturing method include a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a plating method, and the like.
  • electrode material for the opaque electrode a metal, a conductive polymer, or the like can be used.
  • electrode materials for opaque electrodes include lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, aluminum, scandium, vanadium, zinc, yttrium, indium, cerium, samarium, europium, terbium Selected from the group consisting of gold, silver, platinum, copper, manganese, titanium, cobalt, nickel, tungsten and tin, and a metal such as ytterbium, and two or more alloys thereof, or one or more of these metals And alloys with one or more metals, graphite, graphite intercalation compounds, polyaniline and its derivatives, polythiophene and its derivatives.
  • Examples of the alloy include magnesium-silver alloy, magnesium-indium alloy, magnesium-aluminum alloy, indium-silver alloy, lithium-aluminum alloy, lithium-magnesium alloy, lithium-indium alloy, calcium-aluminum alloy and the like.
  • the organic photoelectric conversion element is usually formed on a substrate. That is, the first element 100A1 and the second element 100A2 are provided on the main surface of the substrate 10.
  • the material of the substrate 10 may be any material that does not change chemically when forming an electrode and forming an organic thin film containing an organic compound.
  • Examples of the material of the substrate 10 include glass, plastic, polymer film, silicon and the like.
  • the second electrode 24 (that is, the electrode far from the substrate 10) provided on the side opposite to the substrate side facing the first electrode 22 is transparent. Or a translucent material capable of transmitting required incident light.
  • the active layer 40 is sandwiched between the first electrode 22 and the second electrode 24.
  • the active layer 40 is a bulk hetero-type organic thin film containing an electron-accepting compound (n-type semiconductor) and an electron-donating compound (p-type semiconductor) in this example. It is a layer having an essential function for a photoelectric conversion function, which can generate electric charges (holes and electrons) by using.
  • the active layer included in the organic photoelectric conversion element includes an electron donating compound and an electron accepting compound.
  • the electron-donating compound and the electron-accepting compound are determined relatively from the energy levels of these compounds, and one compound can be either an electron-donating compound or an electron-accepting compound.
  • electron donating compounds include pyrazoline derivatives, arylamine derivatives, stilbene derivatives, triphenyldiamine derivatives, oligothiophene and derivatives thereof, polyvinylcarbazole and derivatives thereof, polysilane and derivatives thereof, aromatic amines in the side chain or main chain And polysiloxane derivatives, polyaniline and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, polypyrrole and derivatives thereof, polyphenylene vinylene and derivatives thereof, polythienylene vinylene and derivatives thereof, and the like.
  • electron accepting compounds include oxadiazole derivatives, anthraquinodimethane and its derivatives, benzoquinone and its derivatives, naphthoquinone and its derivatives, anthraquinone and its derivatives, tetracyanoanthraquinodimethane and its derivatives, fluorenone derivatives, diphenyldicyanoethylene and derivatives thereof, diphenoquinone derivatives, 8-hydroxyquinoline and metal complexes of derivatives thereof, polyquinoline and derivatives thereof, polyquinoxaline and derivatives thereof, polyfluorene and derivatives thereof, fullerenes and derivatives thereof such as C 60 fullerene, bathocuproine And phenanthrene derivatives such as titanium oxide, metal oxides such as titanium oxide, and carbon nanotubes.
  • titanium oxide, carbon nanotubes, fullerenes, and fullerene derivatives are preferable, and fullerenes and fullerene derivatives are particularly prefer
  • fullerene examples include C 60 fullerene, C 70 fullerene, C 76 fullerene, C 78 fullerene, such as C 84 fullerene, and the like.
  • fullerene derivative examples include derivatives of C 60 fullerene, C 70 fullerene, C 76 fullerene, C 78 fullerene, and C 84 fullerene.
  • specific structure of the fullerene derivative examples include the following structures.
  • fullerene derivatives include [6,6] phenyl-C 61 butyric acid methyl ester (C 60 PCBM, [6,6] -Phenyl C 61 butyric acid methyl ester), and [6,6] phenyl-C 71.
  • Butyric acid methyl ester (C 70 PCBM, [6,6] -Phenyl C 71 butyric acid methyl ester), [6,6] Phenyl-C 85 butyric acid methyl ester (C 84 PCBM, [6,6] -Phenyl C 85 butyric acid methyl ester), and the like [6,6] thienyl -C 61 butyric acid methyl ester ([6,6] -Thienyl C 61 butyric acid methyl ester).
  • the ratio of the fullerene derivative is preferably 10 parts by weight to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electron donating compound, and 20 parts by weight to 500 parts by weight. It is more preferable that The ratio of the electron accepting compound in the bulk hetero type active layer containing the electron accepting compound and the electron donating compound is preferably 10 parts by weight to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electron donating compound. More preferred is 50 to 500 parts by weight.
  • the thickness of the active layer is usually preferably 1 nm to 100 ⁇ m, more preferably 2 nm to 1000 nm, still more preferably 5 nm to 500 nm, more preferably 20 nm to 200 nm.
  • the energy of incident light that has passed through the transparent or translucent electrode and entered the active layer is absorbed by the electron-accepting compound and / or the electron-donating compound to generate excitons in which electrons and holes are combined.
  • the generated excitons move and reach the heterojunction interface where the electron-accepting compound and the electron-donating compound are bonded, the difference between the HOMO energy and the LUMO energy at the interface causes the electrons and holes to be separated.
  • Charges (electrons and holes) are generated that can separate and move independently. The generated charges move to the electrodes (cathode and anode), respectively, and can be taken out as electrical energy (current).
  • the organic photoelectric conversion element includes an additional intermediate layer other than the active layer as a means for improving the photoelectric conversion efficiency between at least one of the first electrode 22 and the second electrode 24 and the active layer 40. May be provided.
  • an additional intermediate layer halides of alkali metals and alkaline earth metals such as lithium fluoride, oxides of alkali metals and alkaline earth metals, and the like can be used.
  • fine particles of inorganic semiconductor such as titanium oxide, PEDOT (poly-3,4-ethylenedioxythiophene), and the like can be given.
  • Examples of the additional layer include a charge transport layer (hole transport layer, electron transport layer) that transports holes or electrons.
  • any suitable material can be used as the material constituting the charge transport layer.
  • the charge transport layer is an electron transport layer
  • an example of the material is 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP).
  • BCP 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
  • PEDOT PEDOT
  • the additional intermediate layer that may be provided between the first electrode 22 and the second electrode 24 and the active layer 40 may be a buffer layer.
  • a material used as the buffer layer include lithium fluoride and the like.
  • oxides such as titanium oxide, and the like.
  • an inorganic semiconductor it can be used in the form of fine particles.
  • a first electrode 22 is provided on the main surface of the substrate 10.
  • a laminated structure of the substrate 10 and the first electrode 22 is referred to as a first laminated body 50A.
  • a first charge transport layer 32 is provided on the first electrode 22.
  • the first charge transport layer 32 is a hole transport layer when the first electrode 22 is an anode, and is an electron transport layer when the first electrode 22 is a cathode.
  • the active layer 40 is provided on the first charge transport layer 32.
  • a second charge transport layer 34 is provided on the active layer 40.
  • the second charge transport layer 34 is an electron transport layer when the first electrode 22 is an anode, and is a hole transport layer when the first electrode 22 is a cathode.
  • the second electrode 24 is provided on the second charge transport layer 34.
  • the stacked structure of the first charge transport layer 32, the active layer 40, the second charge transport layer 34, and the second electrode 24 is referred to as a second stacked body 50B.
  • the active layer 40 is a bulk hetero type in which an electron accepting compound and an electron donating compound are mixed has been described.
  • the active layer 40 may be composed of a plurality of layers.
  • a heterojunction type in which an electron accepting layer containing an electron accepting compound such as a fullerene derivative and an electron donating layer containing an electron donating compound such as P3HT may be joined.
  • an example of the layer structure which the organic photoelectric conversion element of this Embodiment can take is shown below.
  • a) Anode / active layer / cathode b) Anode / hole transport layer / active layer / cathode c) Anode / active layer / electron transport layer / cathode d) Anode / hole transport layer / active layer / electron transport layer / cathode e) Anode / electron supply layer / electron acceptor layer / cathode f) Anode / hole transport layer / electron supply layer / electron acceptor layer / cathode g) Anode / electron supply layer / electron acceptor layer / electron Transport layer / cathode h) anode / hole transport layer / electron supply layer / electron-accepting layer / electron transport layer / cathode (where the symbol “/” is adjacent to the layer sandwiching the symbol “/”) Indicates that they are stacked.)
  • the layer configuration may be any of a form in which the anode is provided on the side closer to the substrate and a form in which the cathode is provided on the side closer to the substrate.
  • Each of the above layers may be formed as a single layer or a laminate of two or more layers.
  • the first element 100A1 and the second element 100A2 are separated by an inter-element portion 100B that does not function as an organic photoelectric conversion element.
  • the second electrode 24 of the first element 100A1 and the second element 100A2 are electrically connected by a contact (electrode) 24a.
  • the manufacturing method of the organic thin film solar cell module of the present invention includes a pair of electrodes composed of a first electrode and a second electrode, and one organic thin film or one or more organic thin films sandwiched between the pair of electrodes.
  • the laminated structure including the one organic thin film or the one or more organic thin films is formed as a blade structure. Cutting step of forming a groove portion that exposes the surface of the layer provided immediately below through the one layer organic thin film or the laminated structure including the one or more organic thin films including.
  • the substrate 10 is prepared.
  • the substrate 10 is a flat substrate having two principal surfaces facing each other.
  • a substrate in which a thin film of a conductive material that can be an electrode material such as indium tin oxide is provided on one main surface of the substrate 10 in advance may be prepared.
  • a thin film of conductive material is formed on one main surface of the substrate 10 by any suitable method.
  • the conductive material thin film is then patterned.
  • the thin film of the conductive material is patterned by any suitable method such as a photolithography process and an etching process to form the first electrode 22 having a plurality of patterns electrically separated from each other. By this step, a part of the main surface of the substrate 10 is exposed in a region where the first electrode 22 is not formed.
  • the first charge transport layer 32 is formed on the entire surface of the substrate 10 on which the first electrode 22 is formed according to a conventional method.
  • the inter-element portion 100 ⁇ / b> B through the first charge transport layer 32 from the surface of the first charge transport layer 32 to a region between the plurality of first electrodes (patterns) 22, the substrate 10.
  • the 1st groove part X which exposes the surface of this is processed and formed using the blade structure of this invention (The detail of a blade structure is mentioned later).
  • the first electrode 22 of the first element 100A1 and the first electrode 22 of the second element 100A2 are electrically separated by being separated by the first groove portion X (first cutting step). ).
  • the active layer 40 covering the first charge transport layer 32 is formed.
  • the active layer 40 can be formed by applying a coating solution, for example, a coating method such as a spin coating method.
  • a second charge transport layer 34 covering the active layer 40 is formed.
  • the second groove Y reaching the surface of the electrode 22, that is, the surface of the first stacked body 50A is processed and formed using the blade structure of the present invention (second cutting step).
  • the second groove Y is used as a contact groove (or contact hole) for electrically connecting the second electrode 24 of the first element 100A1 and the first electrode of the second element 100A2. Therefore, strictly speaking, the second groove Y may not be configured to bisect the active layer 40 and the first charge transport layer 32 on the first electrode 22.
  • a contact (electrode) 24 a that covers the second charge transport layer 34 and fills the second groove Y and contacts the first electrode 22 is formed.
  • the contact 24a makes the second electrode 24 of the first element 100A1 and the first electrode 22 of the second element 100A2 conductive.
  • the second electrode 24 may be formed by the above-described coating method, or may be formed by any conventionally known suitable method such as a vapor deposition method.
  • the second groove portion Y is a contact structure for conducting the first electrode 22 and the second electrode 24, the shape thereof is, for example, a columnar shape such as a groove shape or a cylindrical shape. Although not particularly limited, an example of forming a groove shape will be described in this embodiment.
  • the first charge transport layer 32, the active layer 40, the second charge transport layer 34, and the second electrode 24 use a coating solution, that is, a solution, and apply a coating layer to any suitable atmosphere such as a nitrogen gas atmosphere. Below, it can form by drying on conditions suitable for a material and a solvent.
  • Film formation methods include spin coating, casting, micro gravure coating, gravure coating, bar coating, roll coating, wire bar coating, dip coating, spray coating, screen printing, and gravure printing.
  • Application methods such as flexographic printing method, offset printing method, inkjet printing method, dispenser printing method, nozzle coating method, capillary coating method, spin coating method, flexographic printing method, gravure printing method, inkjet printing method, Dispenser printing is preferred.
  • the solvent used in the film forming method using these solutions is not particularly limited as long as it dissolves the material of each layer and is repelled by the liquid repellent pattern so as not to wet and spread on the liquid repellent pattern.
  • solvents examples include toluene, xylene, mesitylene, tetralin, decalin, bicyclohexyl, unsaturated hydrocarbon solvents such as n-butylbenzene, sec-butylbenzene, tert-butylbenzene, carbon tetrachloride, chloroform, Halogenated saturated hydrocarbon solvents such as dichloromethane, dichloroethane, chlorobutane, bromobutane, chloropentane, bromopentane, chlorohexane, bromohexane, chlorocyclohexane and bromocyclohexane, and halogenated unsaturated hydrocarbon solvents such as chlorobenzene, dichlorobenzene and trichlorobenzene And ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran.
  • unsaturated hydrocarbon solvents such as n-butylbenzene,
  • the third groove portion Z is a structure for electrically separating the first element 100A1 and the second element 100A2 by the inter-element portion 100B.
  • the inter-element portion 100B has a linear groove shape, and in this example, adjacent elements are separated in the vicinity of the peripheral portion of the first electrode 22 along the shape of the peripheral portion (in the present embodiment, linear). Since the inter-element portion 100B is an area that does not function as a photoelectric conversion element, it is preferable to make the area as small as possible. Therefore, the third groove portion Z is preferably formed as a shape and an arrangement position that can make the size of the inter-element portion 100B as small as possible. In the present embodiment, for example, a linear groove that is as close to the peripheral edge of the first electrode 22 as possible and as narrow as possible may be used.
  • FIG. 2-1 is a schematic side view showing the manufacturing apparatus of the first embodiment.
  • FIG. 2-2 is a schematic front view showing the manufacturing apparatus of the first embodiment.
  • Embodiment has the characteristics in the point which implements a cutting process with a manufacturing apparatus provided with a disk shaped rotary blade.
  • the manufacturing apparatus includes a transport roll 60.
  • the transport roll 60 has a cylindrical shape.
  • the transport roll 60 is configured to be able to rotate in the direction of the white arrow B with the first central rotation axis C1 as the rotation axis, and transports the laminated structure 50 in contact with a part of the surface in the direction of the white arrow A. be able to.
  • the operation mechanism for operating the transport roll 60 and the transport roll 60 includes a roll such as any suitable transport roll known in the art used for manufacturing optical films and the like performed by roll-to-roll and an operation mechanism associated therewith. Can be used.
  • the manufacturing apparatus includes a blade structure 70.
  • the blade structure 70 is a disk-shaped rotary blade in this example. Whether the blade structure 70 contacts the layer to be cut (sometimes referred to as a target layer) while rotating in the direction of the white arrow B about the second center rotation axis C2 as a rotation axis, and cuts the target layer. Or has a function of carving a groove.
  • the laminated structure including one or more organic thin films, which are target layers may include a cuttable inorganic layer (a layer not including an organic compound) (the same applies to the other embodiments described below). .)
  • a laminated structure including a second laminated body 50B provided on the first laminated body 50A that is a substrate (on which the first electrode 22 is formed) and in which one or more organic thin films are laminated. Only the second laminate of the body 50 is cut. At this time, the transport roll 60 is in contact with the first stacked body 50 ⁇ / b> A and supports the entire stacked structure 50.
  • the blade structure 70 is positioned so that the blade width of the blade structure 70 is within the scribing region 80 preset in the laminated structure, and the blade structure 70 is moved to the second structure.
  • the center rotation axis C2 is rotated as a rotation axis.
  • the laminated structure 50 is moved in the direction of arrow A by the transport roll 60 as already described with reference to FIG. Therefore, a linear groove is engraved in the scribing region 80 of the laminated structure 50 by the conveying roll 60 that supports and conveys the laminated structure 50 and the blade structure 70. The surface is exposed, and the second stacked body 50B is cut by the formed groove.
  • the blade structure 70 can be made of any conventionally known suitable material having high hardness such as a metal such as iron, an alloy such as molybdenum steel or stainless steel, ceramics, or resin.
  • the transport roll 60 can be made of any conventionally known suitable material such as stainless steel.
  • the transport roll 60 is preferably made of a material harder than the material of the blade structure 70.
  • the blade structure 70 has a smooth shape with a radius of curvature of 5 ⁇ m to 1000 ⁇ m in the shape of the peripheral end of the tip 70 a, that is, the shape of the peripheral end in the direction perpendicular to the extending direction of the linear groove formed.
  • a configuration defined by a curve is preferable.
  • the organic thin film is soft, the organic thin film can be cut by a push-cut process without forming the tip portion 70a into a sharp shape.
  • the active layer which is a coating film formed on a glass substrate, can form a groove by a press-cut process that applies a load of only about 10 mg when a blade structure having a curvature radius of 2 ⁇ m is used. .
  • the manufacturing apparatus includes a load measuring mechanism that measures a load applied to the organic thin film and a load adjusting mechanism that can adjust the load to any suitable range during the press-cutting process.
  • the blade structure 70 is subjected to a coating process using a material having a small friction coefficient such as diamond-like carbon, amorphous carbon, or polytetrafluoroethylene (PTFE) in a region including at least the tip portion 70a that comes into contact with the target layer.
  • a material having a small friction coefficient such as diamond-like carbon, amorphous carbon, or polytetrafluoroethylene (PTFE) in a region including at least the tip portion 70a that comes into contact with the target layer.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the manufacturing apparatus according to the first embodiment may further include a mechanism that can be attached to the blade structure 70 and that can clean the region of the blade structure 70 that contacts the target layer by wiping with a solvent.
  • the blade structure 70 which is the rotary blade of the first embodiment can be used in a heated state
  • the blade structure 70 is used without heating in consideration of the risk of loss of function of the organic thin film due to high temperature. It is preferable to carry out a cutting step.
  • the laminated structure including one layer of the soft organic thin film or one layer or more of the soft organic thin film is cut by the pressing process using the rotary blade in this way, generation of dust can be suppressed. Therefore, it is possible to effectively suppress the deterioration of electrical characteristics due to dust and short circuit caused by dust in the organic photoelectric conversion element (organic thin film solar cell module) manufactured, and to improve the product yield. Can do. Furthermore, since a rotary blade is used, the linearity of the groove part which can be formed can be improved accurately.
  • FIG. 3A is a schematic side view showing the manufacturing apparatus of the first embodiment.
  • FIG. 3-2 is a schematic front view showing the manufacturing apparatus of the second embodiment.
  • 2nd Embodiment has the characteristics in the point which implements a cutting process with a manufacturing apparatus provided with a needle-shaped blade.
  • the manufacturing apparatus includes a transport roll 60.
  • the transport roll 60 has a cylindrical shape.
  • the transport roll 60 is configured to be able to rotate in the direction of the white arrow B with the central rotation axis C as the rotation axis, and can transport the laminated structure 50 in contact with a part of the surface in the direction of the white arrow A. it can.
  • the manufacturing apparatus includes a blade structure 70.
  • the blade structure 70 is a needle-shaped cutting blade in this example.
  • the blade structure 70 is brought into contact with the target layer to be cut as the stacked structure 50 is transported (moved) in the direction of arrow A by the transport roll 60, and the target layer is cut or the groove is cut. And has the function of engraving.
  • a laminated structure including a second laminated body 50B provided on the first laminated body 50A that is a substrate (on which the first electrode 22 is formed) and in which one or more organic thin films are laminated. Only the second laminate of the body 50 is cut. At this time, the transport roll 60 is in contact with the first stacked body 50 ⁇ / b> A and supports the entire stacked structure 50.
  • the blade structure 70 has a tapered shape in which the vicinity of the tip portion 70a is tapered toward the tip.
  • the width of the needle shaft portion 70b of the blade structure 70 is preferably 10 ⁇ m to 3000 ⁇ m.
  • the cutting step is performed by aligning the blade width of the blade structure 70 within the scribing region 80 preset in the laminated structure 50.
  • an angle ⁇ 1 formed by the blade structure 70 (core) and the surface of the first stacked body 50A (second stacked body 50B) is preferably 30 ° to 60 °. It is good. By setting ⁇ 1 in such a range, the load applied to the target layer can be further stabilized, and wear of the blade structure 70 can be suppressed.
  • the cutting step is performed by fixing the arrangement position of the blade structure 70 while applying a predetermined load while moving the laminated structure 50 by rotating the transport roller 60. With the movement of the laminated structure 50, the tip 70a of the blade structure 70 penetrates the target layer, that is, the second laminated body 50B, and is cut so as to expose the surface of the first laminated body 50A without damaging it. To do.
  • a linear groove is engraved in the scribing region 80 of the laminated structure 50 by the conveying roll 60 that supports and conveys the laminated structure 50 and the blade structure 70.
  • the surface of the second layer 50B is exposed and the second stacked body 50B is cut by the formed groove.
  • the blade structure 70 can be made of a metal such as iron, an alloy such as stainless steel and carbon tool steel (SKS), a conventionally known arbitrary suitable material having high hardness such as ceramics and resin.
  • a metal such as iron, an alloy such as stainless steel and carbon tool steel (SKS), a conventionally known arbitrary suitable material having high hardness such as ceramics and resin.
  • the transport roll 60 can be made of any conventionally known suitable material such as stainless steel.
  • the blade structure 70 has a shape of the distal end portion 70a, that is, a shape perpendicular to the extending direction of the linear groove portion to be formed (and / or a shape in the extending direction of the groove portion), and a radius of curvature of 5 ⁇ m to 1000 ⁇ m. It is preferable to adopt a configuration defined by a smooth curve (partial spherical surface).
  • the manufacturing apparatus includes a load measuring mechanism that measures a load applied to the organic thin film and a load adjusting mechanism that can adjust the load to any suitable range during the drawing process.
  • the blade structure 70 is subjected to a coating process using a material having a small friction coefficient such as diamond-like carbon, amorphous carbon, or polytetrafluoroethylene (PTFE) in a region including at least the tip portion 70a that comes into contact with the target layer.
  • a material having a small friction coefficient such as diamond-like carbon, amorphous carbon, or polytetrafluoroethylene (PTFE) in a region including at least the tip portion 70a that comes into contact with the target layer.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the needle-like blade structure 70 of the second embodiment preferably performs the cutting process using the blade structure 70 without heating in consideration of the risk of loss of function of the organic thin film due to high temperatures.
  • a narrower groove portion is formed, and a laminated structure including one layer of a soft organic thin film or one or more layers of a soft organic thin film is formed. Can be cut. Therefore, further refinement
  • FIG. 4A is a schematic side view showing the manufacturing apparatus of the third embodiment.
  • FIG. 4-2 is a schematic front view showing the manufacturing apparatus of the third embodiment.
  • Embodiment has the characteristics in the point which implements a cutting process with a manufacturing apparatus provided with a flat blade-shaped blade structure.
  • the manufacturing apparatus includes a transport roll 60.
  • the transport roll 60 has a cylindrical shape.
  • the transport roll 60 is configured to be able to rotate in the direction of the white arrow B with the central rotation axis C as the rotation axis, and can transport the laminated structure 50 in contact with a part of the surface in the direction of the white arrow A. it can.
  • the manufacturing apparatus includes a blade structure 70.
  • the blade structure 70 is a flat cutting blade.
  • the blade structure 70 is brought into contact with the target layer to be cut as the stacked structure 50 is transported (moved) in the direction of arrow A by the transport roll 60, and the target layer is cut or the groove is cut. And has the function of engraving.
  • a laminated structure including a second laminated body 50B provided on the first laminated body 50A that is a substrate (on which the first electrode 22 is formed) and in which one or more organic thin films are laminated. Only the second stacked body 50B of the body 50 is cut. At this time, the transport roll 60 is in contact with the first stacked body 50 ⁇ / b> A and supports the entire stacked structure 50.
  • the blade structure 70 has a shape in a direction orthogonal to the extending direction of the groove portion of the tip portion 70a (and / or a shape in the extending direction of the groove portion), and a radius of curvature of 5 ⁇ m to 1000 ⁇ m. It is preferable to adopt a configuration defined by a smooth curve (partial spherical surface).
  • the thickness of the blade structure 70 having a flat blade shape is preferably 100 ⁇ m to 3000 ⁇ m.
  • the cutting step is performed by aligning the blade width of the blade structure 70 within the scribing region 80 preset in the laminated structure 50.
  • the angle ⁇ 2 formed by the blade structure 70 (core) and the surface of the first stacked body 50A (second stacked body 50B) is preferably 30 ° to 60 °. It is good. By setting ⁇ 2 in such a range, the load applied to the target layer can be further stabilized, and wear of the blade structure 70 can be suppressed.
  • the cutting step is performed by fixing the arrangement position of the blade structure 70 in a state where a predetermined load is applied while moving the laminated structure 50 by the rotation of the transport roller 60. With the movement of the laminated structure 50, the tip 70a of the blade structure 70 penetrates the target layer, that is, the second laminated body 50B, and is cut so as to expose the surface of the first laminated body 50A without damaging it. To do.
  • a linear groove is engraved in the scribing region 80 of the laminated structure 50 by the conveying roll 60 that supports and conveys the laminated structure 50 and the blade structure 70.
  • the surface of the second layer 50B is exposed and the second stacked body 50B is cut by the formed groove.
  • the blade structure 70 can be made of any conventionally known suitable material having high hardness such as high speed steel, cemented carbide, ceramics, and resin.
  • the transport roll 60 can be made of any conventionally known suitable material such as stainless steel.
  • the manufacturing apparatus includes a load measuring mechanism that measures a load applied to the organic thin film and a load adjusting mechanism that can adjust the load to any suitable range during the drawing process.
  • the blade structure 70 is subjected to a coating process using a material having a small friction coefficient such as diamond-like carbon, amorphous carbon, or polytetrafluoroethylene (PTFE) in a region including at least the tip portion 70a that comes into contact with the target layer.
  • a material having a small friction coefficient such as diamond-like carbon, amorphous carbon, or polytetrafluoroethylene (PTFE) in a region including at least the tip portion 70a that comes into contact with the target layer.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the flat blade-like blade structure 70 of the third embodiment preferably performs the cutting process as the non-heated blade structure 70 in consideration of the risk of loss of function of the organic thin film due to high temperature.
  • the groove portion having higher linearity is accurately formed to include one layer of the soft organic thin film or one layer or more of the soft organic thin film.
  • the laminated structure can be cut. Further, since the flat blade-shaped blade structure 70 is relatively inexpensive, the manufacturing cost can be further reduced.
  • PEN Polyethylene naphtholate
  • a substrate (substrate) (trade name: OTEC, manufactured by Tobi Co., Ltd.) is washed with acetone, and then a low-pressure mercury lamp Using an ultraviolet ozone irradiation device (Technovision, model: UV-312) equipped with a UV ozone cleaning treatment for 15 minutes, an ITO electrode (first electrode) having a clean surface is placed on the PEN film substrate Produced.
  • a PEDOT suspension trade name Baytron P AI4083, lot.
  • a PEDOT layer which is an organic thin film, is made by fixing a PEN film substrate on a glass plate and running a stainless steel rotary blade (blade structure) having a radius of curvature of about 50 ⁇ m on the PEDOT layer without being heated. was cut into two regions. When electrical continuity was obtained between the two regions of the ITO electrode located immediately below each of the two regions of the cut PEDOT layer, continuity was confirmed. As a result, it was confirmed that the groove part exposing the ITO electrode could be formed by cutting only the PEDOT layer without cutting the ITO electrode.
  • poly (3-hexylthiophene), which is an electron-donating compound (sometimes referred to as P3HT) (manufactured by Merck, trade name licicon SP001, lot. EF431002) and PCBM (fullerene derivative, which is an electron-accepting compound) Frontier Carbon Co., Ltd., trade name E100, lot.7B0168-A) was added to orthodichlorobenzene solvent so that P3HT would be 1.5 wt% and PCBM would be 1.2 wt%, and 70 ° C. for 2 hours. After stirring, the mixture was filtered with a filter having a pore size of 0.2 ⁇ m to prepare a coating solution.
  • FIG. 5A shows an optical microscope image of the cutting region (groove portion) of this example.
  • the optical microscope image was taken at an optical magnification of 350 using an optical microscope (KH-7700, manufactured by Hilox). The same applies to FIGS. 5-2 and 5-3 described later.
  • Example 2 A single-layer or laminated structure cutting step was performed in the same manner as in Example 1 except that a stainless steel needle-like structure having a radius of curvature of about 100 ⁇ m was used as the blade structure. As a result, it was confirmed that the groove part exposing the ITO electrode could be formed by cutting only the PEDOT layer on the ITO electrode and only the laminated structure of the active layer and the PEDOT layer without cutting the ITO electrode.
  • FIG. 5-2 shows an optical microscope image of the cutting region of this example.
  • Example 3 A cutting process of a single layer or a laminated structure was performed in the same manner as in Example 1 except that a flat blade-like structure made of PTFE having a radius of curvature of about 1000 ⁇ m was used as the blade structure. As a result, it was confirmed that the groove part exposing the ITO electrode could be formed by cutting only the PEDOT layer on the ITO electrode and only the laminated structure of the active layer and the PEDOT layer without cutting the ITO electrode.
  • FIG. 5-3 shows an optical microscope image of the cutting region of this example.
  • the present invention is useful for manufacturing an organic thin film solar cell module.

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Abstract

　機能を損なうことなく層分離された有機薄膜太陽電池モジュールを提供する。有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法は、第１電極（２２）及び第２電極（２４）からなる一対の電極、及び前記一対の電極間に挟持される１層の有機薄膜又は１層以上の有機薄膜を含む積層構造を備える有機光電変換素子が、基板上に複数配置された有機薄膜太陽電池モジュール（１００）の製造方法において、１層の有機薄膜又は１層以上の有機薄膜を含む積層構造（５０Ａ）を切断して、該１層の有機薄膜又は該１層以上の有機薄膜を含む積層構造を貫通して直下に設けられている層の表面を露出させる溝部を、刃構造体を非加熱で用いて形成する切断工程を含む。

Description

有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法
　本発明は、有機光電変換素子を同一基板上に複数個集積した有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法及びかかる製造方法に好適に使用できる製造装置に関する。
　有機薄膜太陽電池モジュールは、通常、（１）基板を準備する工程と、（２）基板上に第１の電極を形成する工程と、（３）前記第１の電極上に第１の電荷輸送層を形成する工程と、（４）前記第１の電荷輸送層上に活性層を形成する工程と、（５）前記活性層上に第２の電荷輸送層を形成する工程と、（６）前記第２の電荷輸送層上に第２の電極を形成する工程とを含む製造方法により製造される。
　すなわち有機薄膜太陽電池モジュールは、電荷輸送層、活性層のような複数層の機能層を順次に成膜することにより製造される。各機能層は、対応する成膜工程がそれぞれ終了するたびに、各機能層の材料などに応じた任意好適なパターニング工程により所期の形状にパターニングされる。
　例えば色素増感型の太陽電池を製造するにあたり、はんだごて又は加熱レーザブレード（ｈｅａｔｅｄ　ｒａｚｏｒ　ｂｌａｄｅ）のような加熱針（ｈｅａｔｅｄ　ｓｔｙｌｕｓ）状の刃構造体により導電層を焼き切ることにより、導電層を基板上で分断するパターニング工程が知られている（特許文献１参照）。また、カルコパイライト型の光吸収層を備える無機薄膜太陽電池を製造するにあたり、レーザ光照射による加熱除去及び金属針を用いる機械的な切削のような異なる手段を組み合わせて素子分離を行うパターニング工程が知られている（特許文献２参照）。
米国特許公開第２００４００３１５２０号公報 特開２００７－３１７８８５号公報
　しかしながら、上記従来の熱を利用するパターニング工程を有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法に適用すれば、活性層のような機能層が含有する有機化合物が熱により失活或いは分解したり、例えば基板などのパターニング対象の層よりも下側の構成を損傷したりする場合がある。また有機薄膜太陽電池モジュールが備える、有機化合物を含有する有機薄膜は、例えば無機膜と比較すると極めて軟性であり、かつ直下の層との密着性が低いため、従来の機械的な切削によるパターニング工程では、層が剥離するなどの層構造の破壊が引き起こされる場合がある。結果として有機光電変換素子が動作不良を起こす場合がある。また切削により多量の粉塵が発生することによっても、有機光電変換素子が動作不良を起こす場合があり、また粉塵を除去（除塵）するためには除塵用の設備がさらに必要になる。
　本発明者らは、有機薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法について鋭意研究を進め、本発明を完成させるに至った。
　すなわち本発明は、下記の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法及び製造装置を提供する。
〔１〕　第１電極及び第２電極からなる一対の電極、及び前記一対の電極間に挟持される、１層の有機薄膜又は１層以上の有機薄膜を含む積層構造を備える有機光電変換素子が、基板上に複数配置された有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、１層の有機薄膜又は１層以上の有機薄膜を含む積層構造を、刃構造体を非加熱で用いて切断して、該１層の有機薄膜又は該１層以上の有機薄膜を含む積層構造を貫通して直下に設けられている層の表面を露出させる溝部を形成する切断工程を含む、有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔２〕　基板の主面に複数の第１電極を形成する工程と、基板上に形成された第１電極上に、第１電荷輸送層を形成する工程と、複数の第１電極同士の間の領域に、第１電荷輸送層を貫通して基板の主面を露出させる第１溝部を形成する第１の切断工程と、前記第１電荷輸送層上を覆う活性層、及び該活性層上を覆う第２電荷輸送層を形成する工程と、第１電荷輸送層、活性層及び第２電荷輸送層を貫通して、第１電極の一部分が露出する第２溝部を形成する第２の切断工程と、第２電荷輸送層上を覆い、かつ第２溝部を埋め込む第２電極を形成する工程と、第２電極、第２電荷輸送層、活性層及び第１電荷輸送層を貫通して、第１電極の一部分を露出させる第３溝部を形成して、複数の有機光電変換素子に素子分離する第３の切断工程とを含み、前記第１の切断工程、前記第２の切断工程及び前記第３の切断工程のうちの少なくともひとつの切断工程が、刃構造体を非加熱で用いて行われる工程である、有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔３〕　切断工程が、円盤状の刃構造体を用いる押し切り加工により行われる工程である、〔１〕又は〔２〕に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔４〕　切断工程が、針状の刃構造体を用いる引き切り加工により行われる工程である、〔１〕又は〔２〕に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔５〕　切断工程が、平刃状の刃構造体を用いる引き切り加工により行われる工程である、〔１〕又は〔２〕に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔６〕　切断工程が、刃構造体と切断対象となる有機薄膜とのなす角を３０°～６０°として行われる工程である、〔４〕又は〔５〕に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔７〕　刃構造体の材料が、金属、合金、セラミックス、及び樹脂からなる群から選ばれる材料である、〔１〕～〔６〕のいずれか一項に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔８〕　刃構造体の先端部の曲率半径が５μｍ～１０００μｍである、〔１〕～〔７〕のいずれか一項に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔９〕　〔１〕～〔８〕のいずれか一項に記載の製造方法により製造することができる有機薄膜太陽電池モジュール。
〔１０〕　有機薄膜が設けられた基板を支持し、かつ搬送する搬送ロールと、搬送ロールに支持された基板の有機薄膜に、非加熱の状態で接触して切断する刃構造体とを備える有機薄膜太陽電池モジュール製造用の製造装置。
〔１１〕　刃構造体が押し切り加工できる円盤状である、〔１０〕に記載の有機薄膜太陽電池モジュール製造用の製造装置。
〔１２〕　刃構造体が針状である、〔１０〕に記載の有機薄膜太陽電池モジュール製造用の製造装置。
〔１３〕　刃構造体が平刃状である、〔１０〕に記載の有機薄膜太陽電池モジュール製造用の製造装置。
図１は、本発明の製造方法により製造される有機薄膜太陽電池モジュールの構成を示す概略的な断面図である。 図２－１は、第１の実施形態の製造装置を示す概略的な側面図である。 図２－２は、第１の実施形態の製造装置を示す概略的な正面図である。 図３－１は、第２の実施形態の製造装置を示す概略的な側面図である。 図３－２は、第２の実施形態の製造装置を示す概略的な正面図である。 図４－１は、第３の実施形態の製造装置を示す概略的な側面図である。 図４－２は、第３の実施形態の製造装置を示す概略的な正面図である。 図５－１は、切断領域の光学顕微鏡像を示す写真図（１）である。 図５－２は、切断領域の光学顕微鏡像を示す写真図（２）である。 図５－３は、切断領域の光学顕微鏡像を示す写真図（３）である。
　１０：基板
　１０Ａ：電極形成領域
　１０Ｂ：非電極形成領域
　２２：第１電極
　２４：第２電極
　２４ａ：コンタクト
　３２：第１電荷輸送層
　３４：第２電荷輸送層
　４０：活性層
　５０：積層構造体
　５０Ａ：第１積層体
　５０Ｂ：第２積層体
　６０：搬送ロール
　７０：刃構造体
　７０ａ：先端部
　７０ｂ：針軸部
　８０：スクライビング領域（切断領域）
　１００：有機薄膜太陽電池モジュール
　１００Ａ１：第１素子（形成領域）
　１００Ａ２：第２素子
　１００Ｂ：素子間部（領域）
　Ｃ：中心回転軸
　Ｃ１：第１中心回転軸
　Ｃ２：第２中心回転軸
　Ｘ：第１溝部
　Ｙ：第２溝部
　Ｚ：第３溝部
＜有機薄膜太陽電池モジュール＞
　本発明の有機薄膜太陽電池モジュールは、従来の太陽電池モジュールと基本的には同様のモジュール構造をとり得る。有機薄膜太陽電池モジュールは、一般的には金属、セラミック等の基板（支持基板）の上に複数の有機光電変換素子（セル）が構成され、その上を充填樹脂や保護ガラス等で覆い、基板の反対側から光を取り込む構造をとるが、基板に強化ガラス等の透明材料を用い、その上に有機光電変換素子を構成してその透明の基板側から光を取り込む構造としてもよい。
　モジュール構造の例としては具体的には、スーパーストレートタイプ、サブストレートタイプ、ポッティングタイプと呼ばれるモジュール構造、アモルファスシリコン太陽電池などで用いられる基板一体型モジュール構造等が知られている。
　本発明の有機薄膜太陽電池モジュールは、使用目的、使用場所および環境により、適宜これらのモジュール構造を選択できる。
　代表的なスーパーストレートタイプあるいはサブストレートタイプのモジュール構造は、片側又は両側が透明で反射防止処理を施された基板の間に一定間隔に有機光電変換素子が配置され、隣り合う有機光電変換素子同士が、コンタクト電極（埋込み電極）、金属リード、フレキシブル配線等によって接続され、外縁部に集電電極が配置されており、発生した電力がモジュール外部に取り出される構造となっている。
　基板と有機光電変換素子との間には、有機光電変換素子の保護、集電効率向上のため、目的に応じエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）等様々な種類のプラスチック材料をフィルム又は充填樹脂の形で用いてもよい。また外部からの衝撃が少ないところなど表面を硬い素材で覆う必要のない場所で使用する場合には、表面保護層を透明プラスチックフィルムで構成し、また上記充填樹脂を硬化させることによって保護機能を付与し、片側の基板をなくすことが可能である。基板の周囲は、内部の密封およびモジュールの剛性を確保するため金属製のフレームで挟持して固定し、基板とフレームとの間は封止材料で密封シールする。また有機光電変換素子自体や基板、充填材料及び封止材料に可撓性の素材を用いれば、曲面の上に有機光電変換素子を構成することもできる。
　ポリマーフィルム等のフレキシブル支持体を用いた太陽電池モジュールの場合には、ロール状の支持体を送り出しながら順次に支持体上に光電変換素子を形成し、所望のサイズに切断した後、周縁部をフレキシブルで防湿性のある素材でシールすることにより作製することができる。
　またSolar　Energy　Materials　and　Solar　Cells,　48,　p383-391記載の「SCAF」とよばれるモジュール構造とすることもできる。さらに、フレキシブル支持体を用いた太陽電池モジュールは曲面ガラス等に接着固定して使用することもできる。
　以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。上述の構成を備える有機薄膜太陽電池モジュールのうち、フレーム、保護部材のような外装部材については本発明の要旨ではないのでこれらの説明を省略し、有機光電変換素子及びその製造方法を中心に説明する。
　なお以下の説明において、各図は発明が理解できる程度に構成要素の形状、大きさ及び配置が概略的に示されているに過ぎず、これにより本発明が特に限定されるものではない。また各図において、同様の構成成分については同一の符号を付して示し、その重複する説明を省略する場合がある。
　まず、本発明の製造方法により製造することができる有機薄膜太陽電池モジュールの構成及びその製造方法について、図１を参照して説明する。
　図１は、本発明の製造方法により製造される有機薄膜太陽電池モジュールの構成を示す概略的な断面図である。
　図１に示すように、有機薄膜太陽電池モジュール１００は、第１電極２２及び第２電極２４からなる一対の電極、及び前記一対の電極間に挟持される活性層４０を備え、基板１０上に配列された複数の有機光電変換素子（第１素子１００Ａ１及び第２素子１００Ａ２）を含む。
　この一対の電極のうち、少なくとも光が入射する側の電極、すなわち少なくとも一方の電極は、発電に必要な波長の入射光(太陽光)を透過させことができる透明又は半透明の電極とされる。
　有機光電変換素子は、例えば陽極である第１電極２２及び例えば陰極である第２電極２４からなる一対の電極と、該一対の電極間に挟持された活性層４０とを備えている。第１電極２２及び第２電極２４の極性は素子構造に対応した任意好適な極性とすればよく、第１電極２２を陰極とし、かつ第２電極２４を陽極としてもよい。
　透明又は半透明である電極としては、導電性の金属酸化物膜、半透明の金属薄膜等が挙げられる。電極としては、具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、及びそれらの複合体であるインジウムスズ酸化物（ＩＴＯという場合がある。）、インジウム亜鉛酸化物等からなる導電性材料、ＮＥＳＡ等、金、白金、銀、銅等の膜が用いられ、ＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物、酸化スズの膜が好ましい。電極の作製方法の例としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。また、電極として、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の有機の透明導電膜を用いてもよい。
　不透明である電極の電極材料としては、金属、導電性高分子等を用いることができる。不透明である電極の電極材料の具体例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム等の金属、及びそれらのうち２つ以上の合金、又は、１種以上の前記金属と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン及び錫からなる群から選ばれる１種以上の金属との合金、グラファイト、グラファイト層間化合物、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体が挙げられる。合金の例としては、マグネシウム－銀合金、マグネシウム－インジウム合金、マグネシウム－アルミニウム合金、インジウム－銀合金、リチウム－アルミニウム合金、リチウム－マグネシウム合金、リチウム－インジウム合金、カルシウム－アルミニウム合金等が挙げられる。
　有機光電変換素子は、通常、基板上に形成される。すなわち第１素子１００Ａ１及び第２素子１００Ａ２は、基板１０の主面上に設けられている。
　この基板１０の材料は、電極を形成し、有機化合物を含有する有機薄膜を形成する際に化学的に変化しないものであればよい。基板１０の材料の例としては、ガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコン等が挙げられる。
　基板１０が入射光を不透過とする不透明である場合には、第１電極２２と対向する、基板側とは反対側に設けられる第２電極２４（すなわち基板１０から遠い方の電極）が透明であるか、又は所要の入射光を透過できる半透明であることが好ましい。
　活性層４０は、第１電極２２と第２電極２４とに挟持されている。活性層４０は、電子受容性化合物（ｎ型半導体）と電子供与性化合物（ｐ型半導体）とが混合されて含有される、この例ではバルクヘテロ型の有機薄膜であって、入射光のエネルギーを利用して電荷（正孔及び電子）を生成することができる、光電変換機能にとって本質的な機能を有する層である。
　有機光電変換素子に含まれる活性層は、上述の通り、電子供与性化合物と電子受容性化合物とを含む。
　なお、電子供与性化合物と電子受容性化合物とは、これらの化合物のエネルギー準位のエネルギーレベルから相対的に決定され、１つの化合物が電子供与性化合物、電子受容性化合物のいずれともなり得る。
　電子供与性化合物の例としては、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、オリゴチオフェン及びその誘導体、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体等が挙げられる。
　電子受容性化合物の例としては、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン及びその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン誘導体、８－ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、Ｃ６０フラーレン等のフラーレン類及びその誘導体、バソクプロイン等のフェナントレン誘導体、酸化チタンなどの金属酸化物、カーボンナノチューブ等が挙げられる。電子受容性化合物としては、好ましくは、酸化チタン、カーボンナノチューブ、フラーレン、フラーレン誘導体であり、特に好ましくはフラーレン、フラーレン誘導体である。
　フラーレンの例としては、Ｃ６０フラーレン、Ｃ７０フラーレン、Ｃ７６フラーレン、Ｃ７８フラーレン、Ｃ８４フラーレンなどが挙げられる。
　フラーレン誘導体としてはＣ６０フラーレン、Ｃ７０フラーレン、Ｃ７６フラーレン、Ｃ７８フラーレン、Ｃ８４フラーレンそれぞれの誘導体が挙げられる。フラーレン誘導体の具体的構造の例としては、下記のような構造が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
　また、フラーレン誘導体の例としては、[６，６]フェニル－Ｃ６１酪酸メチルエステル（Ｃ６０ＰＣＢＭ、[6,6]-Phenyl　C61　butyric　acid　methyl　ester）、[６，６]フェニル－Ｃ７１酪酸メチルエステル（Ｃ７０ＰＣＢＭ、[6,6]-Phenyl　C71　butyric　acid　methyl　ester）、[６，６]フェニル－Ｃ８５酪酸メチルエステル（Ｃ８４ＰＣＢＭ、[6,6]-Phenyl　C85　butyric　acid　methyl　ester）、[６，６]チエニル－Ｃ６１酪酸メチルエステル（[6,6]-Thienyl　C61　butyric　acid　methyl　ester）などが挙げられる。
　電子受容性化合物としてフラーレン誘導体を用いる場合には、フラーレン誘導体の割合が、電子供与性化合物１００重量部に対して、１０重量部～１０００重量部であることが好ましく、２０重量部～５００重量部であることがより好ましい。
　電子受容性化合物及び電子供与性化合物を含有するバルクヘテロ型の活性層における電子受容性化合物の割合は、電子供与性化合物１００重量部に対して、１０重量部～１０００重量部とすることが好ましく、５０重量部～５００重量部とすることがより好ましい。
　活性層の厚さは、通常、１ｎｍ～１００μｍが好ましく、より好ましくは２ｎｍ～１０００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ～５００ｎｍであり、より好ましくは２０ｎｍ～２００ｎｍである。
　ここで有機光電変換素子の動作機構を簡単に説明する。透明又は半透明の電極を透過して活性層に入射した入射光のエネルギーが、電子受容性化合物及び／又は電子供与性化合物で吸収され、電子と正孔とが結合した励起子を生成する。生成した励起子が移動して、電子受容性化合物と電子供与性化合物とが接合しているヘテロ接合界面に達すると、界面でのそれぞれのＨＯＭＯエネルギー及びＬＵＭＯエネルギーの違いにより電子と正孔とが分離し、独立に動くことができる電荷（電子及び正孔）が発生する。発生した電荷がそれぞれ電極（陰極、陽極）に移動することにより外部へ電気エネルギー（電流）として取り出すことができる。
　有機光電変換素子には、第１電極２２及び第２電極２４のうちの少なくとも一方の電極と活性層４０との間に光電変換効率を向上させるための手段として活性層以外の付加的な中間層を設けてもよい。付加的な中間層として用いられる材料としては、フッ化リチウム等のアルカリ金属及びアルカリ土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の酸化物等を用いることができる。また、酸化チタン等無機半導体の微粒子、ＰＥＤＯＴ（ポリ－３，４－エチレンジオキシチオフェン）などが挙げられる。
　付加的な層としては、例えば正孔又は電子を輸送する電荷輸送層（正孔輸送層、電子輸送層）が挙げられる。
　上述の電荷輸送層を構成する材料としては、任意好適な材料を用いることができる。電荷輸送層が電子輸送層である場合には、材料の例として２，９－ジメチル－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナンスロリン（ＢＣＰ）が挙げられる。電荷輸送層が正孔輸送層である場合には、材料の例としてＰＥＤＯＴが挙げられる。
　第１電極２２及び第２電極２４と、活性層４０との間に設けてもよい付加的な中間層は、バッファ層であってもよく、バッファ層として用いられる材料としては、フッ化リチウム等のアルカリ金属及びアルカリ土類金属のハロゲン化物、酸化チタン等の酸化物等が挙げられる。また、無機半導体を用いる場合には、微粒子の形態で用いることもできる。
　有機光電変換素子の構成をより具体的に説明する。基板１０の主面上には、第１電極２２が設けられている。これら基板１０と第１電極２２との積層構造を第１積層体５０Ａと称する。
　第１電極２２上には、第１電荷輸送層３２が設けられている。第１電荷輸送層３２は、第１電極２２が陽極である場合には正孔輸送層であり、第１電極２２が陰極である場合には電子輸送層である。
　活性層４０は、第１電荷輸送層３２上に設けられている。活性層４０上には、第２電荷輸送層３４が設けられている。第２電荷輸送層３４は、第１電極２２が陽極である場合には電子輸送層であり、第１電極２２が陰極である場合には正孔輸送層である。第２電極２４は、第２電荷輸送層３４上に設けられている。これら第１電荷輸送層３２と活性層４０と第２電荷輸送層３４と第２電極２４との積層構造を第２積層体５０Ｂと称する。
　本実施形態では、活性層４０を電子受容性化合物と電子供与性化合物とが混合されたバルクヘテロ型とする単層の活性層について説明したが、活性層４０は複数層により構成されていてもよく、例えばフラーレン誘導体のような電子受容性化合物を含有する電子受容性層と、Ｐ３ＨＴのような電子供与性化合物を含有する電子供与性層とが接合されたヘテロジャンクション型としてもよい。
　ここで本実施の形態の有機光電変換素子のとりうる層構成の一例を以下に示す。
ａ）陽極／活性層／陰極
ｂ）陽極／正孔輸送層／活性層／陰極
ｃ）陽極／活性層／電子輸送層／陰極
ｄ）陽極／正孔輸送層／活性層／電子輸送層／陰極
ｅ）陽極／電子供給性層／電子受容性層／陰極
ｆ）陽極／正孔輸送層／電子供給性層／電子受容性層／陰極
ｇ）陽極／電子供給性層／電子受容性層／電子輸送層／陰極
ｈ）陽極／正孔輸送層／電子供給性層／電子受容性層／電子輸送層／陰極
（ここで、記号「／」は、記号「／」を挟む層同士が隣接して積層されていることを示す。）
　上記層構成は、陽極が基板により近い側に設けられる形態、及び陰極が基板により近い側に設けられる形態のいずれであってもよい。
　上記各層は、単層で構成されるのみならず、２層以上の積層体として構成されていてもよい。
　第１素子１００Ａ１と第２素子１００Ａ２とは、有機光電変換素子として機能しない素子間部１００Ｂにより分離されている。第１素子１００Ａ１の第２電極２４と第２素子１００Ａ２とは、コンタクト（電極）２４ａにより電気的に接続されている。
＜製造方法＞
　次に上述の構成を備え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。
　本発明の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法は、第１電極及び第２電極からなる一対の電極、及び前記一対の電極間に挟持される１層の有機薄膜又は１層以上の有機薄膜を含む積層構造を備える有機光電変換素子が、基板上に複数配列された有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、前記１層の有機薄膜又は前記１層以上の有機薄膜を含む積層構造を、刃構造体を非加熱で用いて切断して、該１層の有機薄膜又は該１層以上の有機薄膜を含む積層構造を貫通して直下に設けられている層の表面を露出させる溝部を形成する切断工程を含む。
　有機薄膜太陽電池モジュールの製造にあたり、まず基板１０を準備する。基板１０は対向する２面の主面を有する平板状の基板である。基板１０を準備するにあたり、基板１０の一方の主面には例えばインジウムスズ酸化物のような電極の材料となり得る導電性材料の薄膜が予め設けられている基板を準備してもよい。
　基板１０に導電性材料の薄膜が設けられていない場合には、基板１０の一方の主面に導電性材料の薄膜を任意好適な方法により形成する。次いで導電性材料の薄膜をパターニングする。導電性材料の薄膜をフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程のような任意好適な方法によりパターニングして、互いに電気的に分離された複数のパターンからなる第１電極２２を形成する。この工程により、第１電極２２が非形成となる領域では基板１０の主面の一部分が露出する。
　次に、第１電極２２が形成された基板１０上全面に、常法に従って第１電荷輸送層３２を形成する。
　次いで、素子間部１００Ｂ内であって、複数の第１電極（パターン）２２同士の間の領域に、第１電荷輸送層３２の表面から、第１電荷輸送層３２を貫通して、基板１０の表面を露出させる第１溝部Ｘを、本発明の刃構造体を用いて加工して形成する（刃構造体の詳細については後述する。）。この第１溝部Ｘの形成により第１素子１００Ａ１の第１電極２２と第２素子１００Ａ２の第１電極２２とが第１溝部Ｘで離間することにより電気的に分離される（第１の切断工程）。
　引き続き、第１電荷輸送層３２上を覆う活性層４０を形成する。活性層４０は、塗工液を塗布する、例えばスピンコート法のような塗布法により形成することができる。
　次に活性層４０上を覆う第２電荷輸送層３４を形成する。引き続き、素子間部１００Ｂ内であって、第２電荷輸送層３４の表面から、第２電荷輸送層３４、活性層４０及び第１電荷輸送層３２を貫通して、第２素子１００Ａ２の第１電極２２の表面、すなわち第１積層体５０Ａの表面に至る第２溝部Ｙを、本発明の刃構造体を用いて加工して形成する（第２の切断工程）。この第２溝部Ｙは、第１素子１００Ａ１の第２電極２４と第２素子１００Ａ２の第１電極とを電気的に接続するためのコンタクト溝（又はコンタクトホール）として使用される。したがって第２溝部Ｙは、厳密には第１電極２２上で活性層４０及び第１電荷輸送層３２を２分する構成でなくともよい。
　次いで第２電荷輸送層３４上を覆い、第２溝部Ｙを埋め込んで第１電極２２に接触する、コンタクト（電極）２４ａを形成する。コンタクト２４ａは、第１素子１００Ａ１の第２電極２４と第２素子１００Ａ２の第１電極２２とを導通させる。
　なお、第２電極２４は、上述の塗布法によって形成してもよいし、例えば蒸着法のような従来公知の任意好適な方法により形成してもよい。
　上述したように、第２溝部Ｙは第１電極２２と第２電極２４とを導通させるコンタクト用の構造であるため、その形状は、例えば溝状、円柱状のような柱状の形状とすることができ、特に限定されないが、本実施形態では溝状に形成する例を説明する。
　このようにしてコンタクト２４ａを形成することにより、隣り合う有機光電変換素子同士が電気的に接続され、複数の有機光電変換素子が互いに接続された有機薄膜太陽電池モジュールが製造される。
　第１電荷輸送層３２、活性層４０、第２電荷輸送層３４及び第２電極２４は、塗工液、すなわち溶液を用い、塗布形成された層を、窒素ガス雰囲気のような任意好適な雰囲気下において、材料及び溶媒に好適な条件で乾燥することにより形成することができる。
　成膜方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法、ノズルコート法、キャピラリーコート法等の塗布法を用いることができ、スピンコート法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法が好ましい。
　これらの溶液を用いる成膜方法に用いられる溶媒は、各層の材料を溶解させ、かつ撥液性パターンによりはじかれて、撥液性パターン上に濡れ広がらないものであれば特に制限はない。
　このような溶媒の例としては、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、ビシクロヘキシル、ｎ－ブチルベンゼン、ｓｅｃ－ブチルベンゼン、ｔｅｒｔ－ブチルベンゼン等の不飽和炭化水素溶媒、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、ブロモペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサン等のハロゲン化飽和炭化水素溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化不飽和炭化水素溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル類溶媒が挙げられる。
　次に、第２電極２４の表面から、第２電極２４、第２電荷輸送層３４及び活性層４０及び第１電荷輸送層３２を貫通して、素子間部１００Ｂ内である第１電極２２の一部分を露出させる第３溝部Ｚを形成する（第３の切断工程）。
　第３溝部Ｚは、第１素子１００Ａ１と、第２素子１００Ａ２とを、素子間部１００Ｂにより、電気的に分離するための構成である。第３溝部Ｚを形成することにより、複数の有機光電変換素子が素子分離されることにより形成される。素子間部１００Ｂは線溝状であって、この例では第１電極２２の周縁部近傍で周縁部の形状（本実施形態では直線状）に沿って隣り合う素子同士を分断している。素子間部１００Ｂは、光電変換素子としては機能しない領域であるので、できる限り小さい領域とするのがよい。よって第３溝部Ｚは、素子間部１００Ｂの大きさを可能な限り小さくすることができる形状及び配置位置として形成するのがよい。本実施形態では例えば可能な限り第１電極２２の周縁部に近く、かつ可能な限り細幅である直線状の溝として構成すればよい。
　次に、上述した有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法における上述した切断工程（第１の切断工程、第２の切断工程及び第３の切断工程のうちの少なくともひとつの切断工程）に好適に適用できる製造装置の構成、及びこの製造装置を用いる切断工程につき説明する。
（第１の実施形態）
　図２を参照して、第１の実施形態の製造装置及び切断工程につき説明する。
　図２－１は、第１の実施形態の製造装置を示す概略的な側面図である。図２－２は、第１の実施形態の製造装置を示す概略的な正面図である。
　第１の実施形態は、円盤状の回転刃を備える製造装置により、切断工程を実施する点に特徴を有している。
　図２－１に示すように、製造装置は搬送ロール６０を備えている。搬送ロール６０は円柱状の形状である。搬送ロール６０は、第１中心回転軸Ｃ１を回転軸として、白抜き矢印Ｂ方向に回転できるように構成されており、その表面の一部分に接する積層構造体５０を白抜き矢印Ａ方向に搬送することができる。
　搬送ロール６０及び搬送ロール６０を作動させる作動機構は、ロールトゥロールで行われる光学フィルムなどの製造に用いられている従来公知の任意好適な搬送ロールのようなロール及びこれに付随する作動機構を用いることができる。
　製造装置は刃構造体７０を備えている。刃構造体７０は、この例では円盤状の回転刃である。刃構造体７０は、第２中心回転軸Ｃ２を回転軸として白抜き矢印Ｂ方向に回転しつつ切断対象となる層（対象層という場合がある。）に接触して、対象層を切断するか、又は溝を彫り込む機能を有する。なお対象層である、１層以上の有機薄膜を含む積層構造は、切断可能である無機層（有機化合物を含まない層）を含んでいてもよい（下記の他の実施形態においても同じである。）。
　本実施形態では、（第１電極２２が形成されている）基板である第１積層体５０Ａ上に設けられ、有機薄膜が１層又は２層以上積層された第２積層体５０Ｂを備える積層構造体５０の第２積層体のみを切断する。このとき、搬送ロール６０は、第１積層体５０Ａに接して積層構造体５０全体を支持している。
　図２－２に示すように、具体的には、積層構造体に予め設定されたスクライビング領域８０内に刃構造体７０の刃幅が収まるように位置合わせし、かつ刃構造体７０を第２中心回転軸Ｃ２を回転軸として回転させる。この回転により、刃構造体７０の先端部７０ａが対象層、すなわち第２積層体５０Ｂを貫通して、第１積層体５０Ａの表面を損傷することなく露出させる程度に押し切り加工する。
　この押し切り加工に際し、積層構造体５０は、図２－１を参照して既に説明したように搬送ロール６０により矢印Ａ方向に移動される。よって、積層構造体５０のスクライビング領域８０には、積層構造体５０を支持し、かつ搬送する搬送ロール６０と、刃構造体７０とにより、線状の溝部が彫り込まれて第１積層体５０Ａの表面が露出し、形成された溝部により第２積層体５０Ｂが切断される。
　刃構造体７０は、鉄などの金属、モリブデン鋼、ステンレス鋼のような合金、セラミックス、樹脂のような硬度の高い、従来公知の任意好適な材料により構成することができる。
　搬送ロール６０は、ステンレス鋼のような従来公知の任意好適な材料により構成することができる。搬送ロール６０は、刃構造体７０の材料よりも硬い材料により構成するのが好ましい。
　刃構造体７０は、先端部７０ａの周端部の形状、すなわち形成される線状の溝部の延在方向に直交する方向の周端部の形状が、曲率半径が５μｍ～１０００μｍである滑らかな曲線により画成される構成とするのが好ましい。
　一般に有機薄膜は軟性であるため、先端部７０ａを鋭利な形状とすることなく押し切り加工による切断が可能である。
　例えば、ガラス基板上に形成された塗布膜である活性層（有機薄膜）は、曲率半径２μｍの刃構造体を用いれば、１０ｍｇ程度でしかない荷重を加える押し切り加工により溝部を形成することができる。
　よって製造装置は、押し切り加工に際して、有機薄膜に加わる荷重を測定する荷重測定機構と、荷重を任意好適な範囲に調節することができる荷重調節機構とを備える構成とするのがよい。
　刃構造体７０は、少なくとも対象層と接触する先端部７０ａを含む領域に、ダイヤモンド状カーボン、アモルファスカーボン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のような摩擦係数が小さい材料を用いるコーティング処理を行って、被膜を形成するのがよい。
　このような被膜を設けることにより、対象層と刃構造体７０との摩擦が低減されるので、摩擦による対象層直下の層の損傷、対象層の昇温及びこの昇温による機能喪失を抑制することができる。
　第１の実施形態の製造装置は、さらに刃構造体７０に付随して、刃構造体７０の特に対象層に接触する領域を溶剤により拭ってクリーニングすることができる機構を備えるのがよい。
　第１の実施形態の回転刃である刃構造体７０は、加熱された状態で用いることもできるが、高温による有機薄膜の機能喪失のおそれを考慮すると、刃構造体７０を非加熱で用いて切断工程を実施するのが好ましい。
　このように回転刃を用いる押し切り加工により、１層の軟性の有機薄膜又は１層以上の軟性の有機薄膜を含む積層構造を切断するので、粉塵の発生を抑制することができる。よって製造される有機光電変換素子（有機薄膜太陽電池モジュール）の粉塵による電気的特性の悪化、粉塵による短絡のような不具合の発生を効果的に抑制することができ、また製品歩留まりを向上させることができる。さらには回転刃を用いるので、形成できる溝部の直線性を精度よく高めることができる。
（第２の実施形態）
　図３を参照して、第２の実施形態の製造装置及び切断工程につき説明する。なお製造装置における刃構造体の形状以外の構成要素については既に説明した第１の実施の形態の構成と変わるところがないため、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
　図３－１は、第１の実施形態の製造装置を示す概略的な側面図である。図３－２は、第２の実施形態の製造装置を示す概略的な正面図である。
　第２の実施形態は、針状の刃を備える製造装置により、切断工程を実施する点に特徴を有している。
　図３－１に示すように、製造装置は搬送ロール６０を備えている。搬送ロール６０は円柱状の形状である。搬送ロール６０は、中心回転軸Ｃを回転軸として、白抜き矢印Ｂ方向に回転できるように構成されており、その表面の一部分に接する積層構造体５０を白抜き矢印Ａ方向に搬送することができる。
　製造装置は刃構造体７０を備えている。刃構造体７０は、この例では針状の引き切り刃である。刃構造体７０は、搬送ロール６０により積層構造体５０の矢印Ａ方向への搬送（移動）にともなって、切断対象となる対象層に接触して、対象層を切断するか、又は溝を切削して彫り込む機能を有する。
　本実施形態では、（第１電極２２が形成されている）基板である第１積層体５０Ａ上に設けられ、有機薄膜が１層又は２層以上積層された第２積層体５０Ｂを備える積層構造体５０の第２積層体のみを切断する。このとき、搬送ロール６０は、第１積層体５０Ａに接して積層構造体５０全体を支持している。
　図３－２に示すように、刃構造体７０は、先端部７０ａの近傍が先端に向かうにしたがって先細となるテーパ状の形状を有している。刃構造体７０の針軸部７０ｂの幅は、好ましくは１０μｍから３０００μｍとするのがよい。
　切断工程は、具体的には積層構造体５０に予め設定されたスクライビング領域８０内に刃構造体７０の刃幅が収まるように位置合わせして行われる。
　このとき、図３－１に示すように、刃構造体７０（芯）と第１積層体５０Ａ（第２積層体５０Ｂ）の表面とがなす角θ１は、好ましくは３０°～６０°とするのがよい。θ１をこのような範囲とすることにより、対象層に加わる荷重をより安定させることができ、また刃構造体７０の摩耗を抑制することができる。
　切断工程は、積層構造体５０を搬送ローラ６０を回転させることにより移動させつつ、所定の荷重を加えた状態で刃構造体７０の配置位置を固定して行われる。積層構造体５０の移動により、刃構造体７０の先端部７０ａが対象層、すなわち第２積層体５０Ｂを貫通して、第１積層体５０Ａの表面を損傷することなく露出させる程度に引き切り加工する。
　結果として、積層構造体５０のスクライビング領域８０には、積層構造体５０を支持し、かつ搬送する搬送ロール６０と、刃構造体７０とにより、線状の溝部が彫り込まれて第１積層体５０Ａの表面が露出し、形成された溝部により第２積層体５０Ｂが切断されることとなる。
　刃構造体７０は、鉄などの金属、ステンレス鋼、炭素工具鋼（ＳＫＳ）のような合金、セラミックス、樹脂のような硬度の高い従来公知の任意好適な材料により構成することができる。
　搬送ロール６０は、ステンレス鋼のような従来公知の任意好適な材料により構成することができる。
　刃構造体７０は、先端部７０ａの形状、すなわち形成される線状の溝部の延在方向に直交する方向の形状（及び／又は溝部の延在方向の形状）が、曲率半径が５μｍ～１０００μｍの滑らかな曲線（部分球面）により画成される構成とするのが好ましい。
　製造装置は、引き切り加工に際して、有機薄膜に加わる荷重を測定する荷重測定機構と、荷重を任意好適な範囲に調節することができる荷重調節機構とを備える構成とするのがよい。
　刃構造体７０は、少なくとも対象層と接触する先端部７０ａを含む領域に、ダイヤモンド状カーボン、アモルファスカーボン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のような摩擦係数が小さい材料を用いるコーティング処理を行って、被膜を形成するのがよい。
　このような被膜を設けることにより、対象層と刃構造体７０との摩擦が低減されるので、摩擦による対象層直下の層の損傷、対象層の昇温及びこの昇温による機能喪失を抑制することができる。
　第２の実施形態の針状の刃構造体７０は、高温による有機薄膜の機能喪失のおそれを考慮すると、刃構造体７０を非加熱で用いて切断工程を実施するのが好ましい。
　このように針状の刃構造体７０を用いる引き切り加工によれば、より幅の狭い溝部を形成して、１層の軟性の有機薄膜又は１層以上の軟性の有機薄膜を含む積層構造を切断することができる。よって製造される有機光電変換素子（有機薄膜太陽電池モジュール）のさらなる微細化、小型化が可能となる。
（第３の実施形態）
　図４を参照して、第３の実施形態の製造装置及び切断工程につき説明する。なお製造装置における刃構造体の形状以外の構成要素については既に説明した第１及び第２の実施の形態の構成と変わるところがないため、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
　図４－１は、第３の実施形態の製造装置を示す概略的な側面図である。図４－２は、第３の実施形態の製造装置を示す概略的な正面図である。
　第３の実施形態は、平刃状の刃構造体を備える製造装置により、切断工程を実施する点に特徴を有している。
　図４－１に示すように、製造装置は搬送ロール６０を備えている。搬送ロール６０は円柱状の形状である。搬送ロール６０は、中心回転軸Ｃを回転軸として、白抜き矢印Ｂ方向に回転できるように構成されており、その表面の一部分に接する積層構造体５０を白抜き矢印Ａ方向に搬送することができる。
　製造装置は刃構造体７０を備えている。刃構造体７０は、この例では平刃状の引き切り刃である。刃構造体７０は、搬送ロール６０により積層構造体５０の矢印Ａ方向への搬送（移動）にともなって、切断対象となる対象層に接触して、対象層を切断するか、又は溝を切削して彫り込む機能を有する。
　本実施形態では、（第１電極２２が形成されている）基板である第１積層体５０Ａ上に設けられ、有機薄膜が１層又は２層以上積層された第２積層体５０Ｂを備える積層構造体５０の第２積層体５０Ｂのみを切断する。このとき、搬送ロール６０は、第１積層体５０Ａに接して積層構造体５０全体を支持している。
　図４－２に示すように、刃構造体７０は、先端部７０ａの溝部の延在方向に直交する方向の形状（及び／又は溝部の延在方向の形状）が、曲率半径が５μｍ～１０００μｍの滑らかな曲線（部分球面）により画成される構成とするのが好ましい。
　平刃状である刃構造体７０の厚みは、好ましくは１００μｍから３０００μｍである。
　切断工程は、具体的には積層構造体５０に予め設定されたスクライビング領域８０内に刃構造体７０の刃幅が収まるように位置合わせして行われる。
　このとき、図４－１に示すように、刃構造体７０（芯）と第１積層体５０Ａ（第２積層体５０Ｂ）の表面とがなす角θ２は、好ましくは３０°～６０°とするのがよい。θ２をこのような範囲とすることにより、対象層に加わる荷重をより安定させることができ、また刃構造体７０の摩耗を抑制することができる。
　切断工程は、積層構造体５０を搬送ローラ６０の回転により移動させつつ、所定の荷重を加えた状態で刃構造体７０の配置位置を固定して行われる。積層構造体５０の移動により、刃構造体７０の先端部７０ａが対象層、すなわち第２積層体５０Ｂを貫通して、第１積層体５０Ａの表面を損傷することなく露出させる程度に引き切り加工する。
　結果として、積層構造体５０のスクライビング領域８０には、積層構造体５０を支持し、かつ搬送する搬送ロール６０と、刃構造体７０とにより、線状の溝部が彫り込まれて第１積層体５０Ａの表面が露出し、形成された溝部により第２積層体５０Ｂが切断されることとなる。
　刃構造体７０は、高速度鋼、超硬合金、セラミックス、樹脂のような硬度の高い、従来公知の任意好適な材料により構成することができる。
　搬送ロール６０は、ステンレス鋼のような従来公知の任意好適な材料により構成することができる。
　製造装置は、引き切り加工に際して、有機薄膜に加わる荷重を測定する荷重測定機構と、荷重を任意好適な範囲に調節することができる荷重調節機構とを備える構成とするのがよい。
　刃構造体７０は、少なくとも対象層と接触する先端部７０ａを含む領域に、ダイヤモンド状カーボン、アモルファスカーボン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のような摩擦係数が小さい材料を用いるコーティング処理を行って、被膜を形成するのがよい。
　このような被膜を設けることにより、対象層と刃構造体７０との摩擦が低減されるので、摩擦による対象層直下の層の損傷、対象層の昇温及びこの昇温による機能喪失を抑制することができる。
　第３の実施形態の平刃状の刃構造体７０は、高温による有機薄膜の機能喪失のおそれを考慮すると、非加熱の刃構造体７０として切断工程を実施するのが好ましい。
　このように平刃状の刃構造体７０を用いる引き切り加工によれば、より直線性の高い溝部を精度よく形成して１層の軟性の有機薄膜又は１層以上の軟性の有機薄膜を含む積層構造を切断することができる。また平刃状の刃構造体７０は比較的安価であるため、製造コストをより削減することができる。
　前記第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態において、本発明の製造装置が搬送ロール（６０）を備える構成を例示して説明したが、この搬送ロールに代えて、例えば搬送コンベア、搬送用定盤を用いることもできる。
＜実施例１＞
　ＩＴＯの薄膜が一方の主面に設けられたポリエチレンナフトレート（ＰＥＮという場合がある。）フィルム基板（基板）（トービ社製、商品名：ＯＴＥＣ）を、アセトンにて洗浄した後、低圧水銀ランプを備えた紫外線オゾン照射装置（テクノビジョン社製、型式：ＵＶ－３１２）を用いて、ＵＶオゾン洗浄処理を１５分間施し、清浄な表面をもつＩＴＯ電極（第１電極）をＰＥＮフィルム基板上に作製した。次いで、ＩＴＯ電極が設けられたＰＥＮフィルム基板上にＰＥＤＯＴの懸濁液（スタルク社製、商品名Ｂａｙｔｒｏｎ　Ｐ　ＡＩ４０８３、ｌｏｔ．ＨＣＤ０７Ｏ１０９）をスピンコート法により塗布してＰＥＤＯＴ層（第１電荷輸送層）を形成した。その後、大気中、１５０℃で３０分間乾燥を行なった。
　ＰＥＮフィルム基板をガラス板上に固定し、ＰＥＤＯＴ層上に約５０μｍの曲率半径のステンレス鋼製の回転刃（刃構造体）を非加熱で押し当てて走行させることで、有機薄膜であるＰＥＤＯＴ層を２つの領域に切断した。
　切断されたＰＥＤＯＴ層の２つの領域それぞれの直下に位置するＩＴＯ電極の２つの領域同士の間で電気的な導通が得られるか試験したところ、導通が確認された。結果として、ＩＴＯ電極を切断せず、ＰＥＤＯＴ層のみを切断して、ＩＴＯ電極を露出させる溝部を形成できたことが確認された。
　次に電子供与性化合物であるポリ（３－ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴという場合がある。）（メルク社製、商品名ｌｉｓｉｃｏｎ　ＳＰ００１、ｌｏｔ．ＥＦ４３１００２）と、電子受容性化合物であるフラーレン誘導体としてＰＣＢＭ（フロンティアカーボン社製、商品名Ｅ１００、ｌｏｔ．７Ｂ０１６８－Ａ）とを、オルトジクロロベンゼン溶媒中にＰ３ＨＴが１．５重量％、ＰＣＢＭが１．２重量％となるよう添加し、７０℃で２時間撹拌を行なった後、孔径０．２μｍのフィルタにてろ過を行い、塗工液を調整した。ＰＥＤＯＴ層上に、塗工液をスピンコート法により塗布して活性層を成膜した。その後、窒素ガス雰囲気下において、１５０℃で３分間加熱処理した。加熱処理後の活性層の膜厚は約１００ｎｍであった。前記と同様に、活性層にステンレス鋼製の回転刃を非加熱で押し当てて走行させることで、活性層及びＰＥＤＯＴ層からなる有機薄膜の積層構造を２つの領域に切断できた。図５－１に本実施例の切断領域（溝部）の光学顕微鏡像を示す。光学顕微鏡像は、光学顕微鏡（ハイロックス社製　ＫＨ－７７００型）を用い、光学倍率３５０倍で撮影したものである。後述の図５－２及び図５－３も同様である。
　前記と同様に、切断された積層構造の２つの領域それぞれの直下に位置するＩＴＯ電極の２つの領域同士の間で電気的な導通が得られるか試験したところ、導通が確認された。結果として、ＩＴＯ電極を切断せず、活性層及びＰＥＤＯＴ層からなる積層構造のみを切断して、ＩＴＯ電極を露出させる溝部を形成できたことが確認された。
＜実施例２＞
　刃構造体として、約１００μｍの曲率半径のステンレス鋼製の針状構造体を用いた以外は、前記実施例１と同様にして単層又は積層構造の切断工程を実施した。
　結果として、ＩＴＯ電極を切断せず、ＩＴＯ電極上のＰＥＤＯＴ層のみ、及び活性層とＰＥＤＯＴ層との積層構造のみを切断して、ＩＴＯ電極を露出させる溝部を形成できたことが確認された。図５－２に本実施例の切断領域の光学顕微鏡像を示す。
＜実施例３＞
　刃構造体として、約１０００μｍの曲率半径のＰＴＦＥ製の平刃状構造体を用いた以外は、前記実施例１と同様にして単層又は積層構造の切断工程を実施した。
　結果として、ＩＴＯ電極を切断せず、ＩＴＯ電極上のＰＥＤＯＴ層のみ、及び活性層とＰＥＤＯＴ層との積層構造のみを切断して、ＩＴＯ電極を露出させる溝部を形成できたことが確認された。図５－３に本実施例の切断領域の光学顕微鏡像を示す。
　本発明は、有機薄膜太陽電池モジュールの製造に有用である。

Claims (13)

  1. 　第１電極及び第２電極からなる一対の電極、及び前記一対の電極間に挟持される１層の有機薄膜又は１層以上の有機薄膜を含む積層構造を備える有機光電変換素子が、基板上に複数配置された有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、
    　前記１層の有機薄膜又は１層以上の有機薄膜を含む積層構造を、刃構造体を非加熱で用いて切断して、該１層の有機薄膜又は該１層以上の有機薄膜を含む積層構造を貫通して直下に設けられている層の表面を露出させる溝部を形成する切断工程を含む、有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
  2. 　基板の主面に複数の第１電極を形成する工程と、
    　基板上に形成された第１電極上に、第１電荷輸送層を形成する工程と、
    　複数の第１電極同士の間の領域に、第１電荷輸送層を貫通して基板の主面を露出させる第１溝部を形成する第１の切断工程と、
    　第１電荷輸送層上を覆う活性層、該活性層上を覆う第２電荷輸送層を形成する工程と、
    　第１電荷輸送層、活性層及び第２電荷輸送層を貫通して、第１電極の一部分が露出する第２溝部を形成する第２の切断工程と、
    　第２電荷輸送層上を覆い、かつ第２溝部を埋め込む第２電極を形成する工程と、
    　第２電極、第２電荷輸送層、活性層及び第１電荷輸送層を貫通して、第１電極の一部分を露出させる第３溝部を形成して、複数の有機光電変換素子に素子分離する第３の切断工程とを含み、
    　前記第１の切断工程、前記第２の切断工程及び前記第３の切断工程のうちの少なくともひとつの切断工程が、刃構造体を非加熱で用いて行われる工程である、有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
  3. 　切断工程が、円盤状の刃構造体を用いる押し切り加工により行われる工程である、請求項１に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
  4. 　切断工程が、針状の刃構造体を用いる引き切り加工により行われる工程である、請求項１に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
  5. 　切断工程が、平刃状の刃構造体を用いる引き切り加工により行われる工程である、請求項１に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
  6. 　切断工程が、刃構造体と切断対象となる有機薄膜とのなす角を３０°～６０°として行われる工程である、請求項４に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
  7. 　刃構造体の材料が、金属、合金、セラミックス、及び樹脂からなる群から選ばれる材料である、請求項１に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
  8. 　刃構造体の先端部の曲率半径が５μｍ～１０００μｍである、請求項１に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
  9. 　請求項１に記載の製造方法により製造することができる有機薄膜太陽電池モジュール。
  10. 　有機薄膜が設けられた基板を支持し、かつ搬送する搬送ロールと、
    　搬送ロールに支持された基板の有機薄膜に、非加熱の状態で接触して切断する刃構造体と
    を備える有機薄膜太陽電池モジュール製造用の製造装置。
  11. 　刃構造体が押し切り加工できる円盤状である、請求項１０に記載の有機薄膜太陽電池モジュール製造用の製造装置。
  12. 　刃構造体が針状である、請求項１０に記載の有機薄膜太陽電池モジュール製造用の製造装置。
  13. 　刃構造体が平刃状である、請求項１０に記載の有機薄膜太陽電池モジュール製造用の製造装置。
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