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JP2014207321A - Organic thin film solar cell element - Google Patents

Organic thin film solar cell element Download PDF

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JP2014207321A
JP2014207321A JP2013083962A JP2013083962A JP2014207321A JP 2014207321 A JP2014207321 A JP 2014207321A JP 2013083962 A JP2013083962 A JP 2013083962A JP 2013083962 A JP2013083962 A JP 2013083962A JP 2014207321 A JP2014207321 A JP 2014207321A
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JP
Japan
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solar cell
film
cell element
layer
organic thin
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Application number
JP2013083962A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
植松 卓也
Takuya Uematsu
卓也 植松
公也 竹下
Kimiya Takeshita
公也 竹下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/549Organic PV cells

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic thin film solar cell element that is transparent and is excellent in durability.SOLUTION: The organic thin film solar cell element includes sequentially at least on a transparent substrate: a lower transparent electrode; an organic photoelectric conversion layer; and an upper transparent electrode. The upper transparent electrode is made to be a translucent multilayer film electrode containing a metal layer and a transparent conductive oxide layer.

Description

本発明は、有機薄膜太陽電池素子に関する。   The present invention relates to an organic thin film solar cell element.

有機薄膜太陽電池は薄くて軽量であり、意匠性に優れるため、建造物の窓等に有機薄膜太陽電池を貼り付ける等、これらの特徴を活かした用途が考案されている。例えば、特許文献1には、高い発電効率を維持しながら、視界や室内の採光を妨げない透光性を有する太陽光発電フィルムが開示されている。   Since organic thin film solar cells are thin and light and have excellent design properties, applications utilizing these features, such as attaching organic thin film solar cells to windows of buildings, etc., have been devised. For example, Patent Document 1 discloses a solar power generation film having translucency that does not interfere with visibility and indoor lighting while maintaining high power generation efficiency.

特開2012−186310号公報JP 2012-186310 A

透光性を有する有機薄膜太陽電池素子を得るためには、非受光面側の電極として通常用いられる不透明な金属電極を、透光性を有する電極にする必要がある。
透光性を有する電極としてITOや導電性高分子等が知られているが、ITOを用いると金属電極と比較して電極の表面抵抗が高くなり、太陽電池の性能が低下する。ITOを厚くしたり、高温成膜や加熱処理を行うことで表面抵抗を低下させることができるが、可撓性の低下、膜応力の増大に起因する割れの発生等の問題がある。更には、形成された有機光電変換層が加熱により劣化する恐れがある。また、導電性高分子も、薄膜にした際に表面抵抗の低い材料は知られていない。
In order to obtain an organic thin-film solar cell element having translucency, it is necessary to use an opaque metal electrode that is usually used as an electrode on the non-light-receiving surface side as an electrode having translucency.
ITO, a conductive polymer, or the like is known as a light-transmitting electrode. However, when ITO is used, the surface resistance of the electrode is higher than that of a metal electrode, and the performance of the solar cell is lowered. Although the surface resistance can be reduced by increasing the thickness of ITO or performing high-temperature film formation or heat treatment, there are problems such as a decrease in flexibility and the occurrence of cracks due to an increase in film stress. Furthermore, the formed organic photoelectric conversion layer may be deteriorated by heating. In addition, a material having a low surface resistance when a conductive polymer is formed into a thin film is not known.

そこで、特許文献1では、グラビア印刷法などにより格子状に設けられたグリッド電極を形成している。しかし、特許文献1に記載のグリッド電極は約10μm〜約50μmの線を格子間の距離が約200μm〜約300μmで設置するものであり、採光面積の減少や、印刷によるコストアップの問題がある。
本発明は、これらの問題を解決するものであり、発電性能と採光性に優れた有機薄膜太陽電池素子を提供することを課題とする。
Therefore, in Patent Document 1, grid electrodes provided in a lattice shape are formed by a gravure printing method or the like. However, the grid electrode described in Patent Document 1 has a line of about 10 μm to about 50 μm installed at a distance between the grids of about 200 μm to about 300 μm, and there is a problem of reduction of the daylighting area and cost increase due to printing. .
This invention solves these problems, and makes it a subject to provide the organic thin-film solar cell element excellent in electric power generation performance and lighting property.

本発明者らは金属電極を薄くすることで透光性を有する電極を形成すべく検討を行ったが、金属電極を薄くすると、封止工程を経て得られた有機薄膜太陽電池の初期出力が低下するという問題があることを見出した。
有機薄膜太陽電池の初期出力が低下する理由は明らかではないが、封止工程において有機薄膜太陽電池全体が加熱されることで金属電極を構成する金属が熱により結晶化または凝集し、その結果、金属電極の連続性が失われて電気の導通が遮断されるためと考えられる。
The present inventors have studied to form an electrode having translucency by thinning the metal electrode. However, when the metal electrode is thinned, the initial output of the organic thin film solar cell obtained through the sealing step is reduced. I found that there was a problem of decline.
The reason why the initial output of the organic thin-film solar cell is lowered is not clear, but the metal constituting the metal electrode is crystallized or aggregated by heat by heating the entire organic thin-film solar cell in the sealing process, and as a result, This is thought to be because the continuity of the metal electrode is lost and electrical conduction is interrupted.

そこで、本発明者らは、薄膜化した金属層にさらに透明導電性酸化物層を積層したところ、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
本発明の概要は以下のとおりである。
[1]透明基板上に少なくとも下部透明電極、有機光電変換層、上部透明電極を順次有する有機薄膜太陽電池素子において、該上部透明電極が、金属層と透明導電性酸化物層を含む透光性多層膜電極である、有機薄膜太陽電池素子。
[2]前記上部透明電極上に、接着層、及びガスバリア層を順次有する、[1]に記載の
有機薄膜太陽電池素子。
[3]前記金属層の金属が銀である、[1]または[2]に記載の有機薄膜太陽電池素子。
[4]前記金属層の厚さが30nm以下である、[1]〜[3]のいずれか1に記載の有機薄膜太陽電池素子。
[5]前記透明導電性酸化物層の導電性酸化物がインジウム酸化物を含む化合物である、[1]〜[4]のいずれか1に記載の有機薄膜太陽電池素子。
[6]前記接着層が熱硬化樹脂層である[2]〜[5]のいずれか1に記載の有機薄膜太陽電池素子。
[7]透明基板が有機樹脂フィルムであることを特徴とする、[1]〜[6]のいずれか1に記載の有機薄膜太陽電池素子。
Therefore, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by further laminating a transparent conductive oxide layer on the thinned metal layer, and have completed the present invention.
The outline of the present invention is as follows.
[1] In an organic thin film solar cell element having at least a lower transparent electrode, an organic photoelectric conversion layer, and an upper transparent electrode in this order on a transparent substrate, the upper transparent electrode includes a metal layer and a transparent conductive oxide layer. An organic thin film solar cell element which is a multilayer electrode.
[2] The organic thin-film solar cell element according to [1], which has an adhesive layer and a gas barrier layer sequentially on the upper transparent electrode.
[3] The organic thin-film solar cell element according to [1] or [2], wherein the metal of the metal layer is silver.
[4] The organic thin-film solar cell element according to any one of [1] to [3], wherein the metal layer has a thickness of 30 nm or less.
[5] The organic thin-film solar cell element according to any one of [1] to [4], wherein the conductive oxide of the transparent conductive oxide layer is a compound containing indium oxide.
[6] The organic thin-film solar cell element according to any one of [2] to [5], wherein the adhesive layer is a thermosetting resin layer.
[7] The organic thin film solar cell element according to any one of [1] to [6], wherein the transparent substrate is an organic resin film.

本発明によれば、初期出力及び耐候性が高く、採光面積も減少しない有機薄膜太陽電池素子を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain an organic thin-film solar cell element that has high initial output and weather resistance and that does not reduce the daylighting area.

有機薄膜太陽電池素子の一態様を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the one aspect | mode of an organic thin-film solar cell element. 本発明の有機薄膜太陽電池素子を用いた有機薄膜太陽電池の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the organic thin film solar cell using the organic thin film solar cell element of this invention. 本発明の有機薄膜太陽電池素子を用いた有機薄膜太陽電池モジュールの構成を模式的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows typically the structure of the organic thin film solar cell module using the organic thin film solar cell element of this invention.

以下、本発明の有機薄膜太陽電池素子について説明する。
1.有機薄膜太陽電池素子
本発明の有機薄膜太陽電池素子は、透明基板上に少なくとも下部透明電極、有機光電変換層、および上部透明電極を順次有する。
図1は、有機薄膜太陽電池素子の一態様を示す。図1に示される有機薄膜太陽電池素子は、一般的な有機薄膜太陽電池に用いられる有機薄膜太陽電池素子であるが、本発明に係る有機薄膜太陽電池素子の構成は図1に示されるものに限られるわけではない。本発明の一実施形態としての有機薄膜太陽電池素子107は、透明基板106、下部透明電極101、電子取り出し層102、有機光電変換層103(p型半導体化合物とn型半導体材料とを含む層)、正孔取り出し層104、上部透明電極105が順次形成された層構造を有する。
Hereinafter, the organic thin film solar cell element of the present invention will be described.
1. Organic thin-film solar cell element The organic thin-film solar cell element of the present invention sequentially has at least a lower transparent electrode, an organic photoelectric conversion layer, and an upper transparent electrode on a transparent substrate.
FIG. 1 shows one embodiment of an organic thin film solar cell element. The organic thin film solar cell element shown in FIG. 1 is an organic thin film solar cell element used for a general organic thin film solar cell. The configuration of the organic thin film solar cell element according to the present invention is the same as that shown in FIG. It is not limited. The organic thin film solar cell element 107 as one embodiment of the present invention includes a transparent substrate 106, a lower transparent electrode 101, an electron extraction layer 102, an organic photoelectric conversion layer 103 (a layer containing a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor material). , A hole extraction layer 104 and an upper transparent electrode 105 are sequentially formed.

1−1.バッファ層(電子取り出し層102,正孔取り出し層104)
有機薄膜太陽電池素子107は、下部透明電極101と有機光電変換層103との間に電子取り出し層102を有する。また有機薄膜太陽電池素子107は、有機光電変換層103と上部透明電極105との間に正孔取り出し層104を有する。なお、本発明に係る有機薄膜太陽電池素子において電子取り出し層102および正孔取り出し層104は必須ではなく、任意に設けることができる層である。
1-1. Buffer layer (electron extraction layer 102, hole extraction layer 104)
The organic thin film solar cell element 107 includes an electron extraction layer 102 between the lower transparent electrode 101 and the organic photoelectric conversion layer 103. The organic thin-film solar cell element 107 has a hole extraction layer 104 between the organic photoelectric conversion layer 103 and the upper transparent electrode 105. In the organic thin-film solar cell element according to the present invention, the electron extraction layer 102 and the hole extraction layer 104 are not essential and can be arbitrarily provided.

電子取り出し層102と正孔取り出し層104とは、一対の透明電極(101,105)間に、有機光電変換層103を挟むように配置されることが好ましい。すなわち、有機薄膜太陽電池素子107が電子取り出し層102と正孔取り出し層104の両者を含む場合、上部透明電極105、正孔取り出し層104、有機光電変換層103、電子取り出し層102、及び下部透明電極101をこの順に配置することができる。有機薄膜太陽電池素子107が電子取り出し層102を含み正孔取り出し層104を含まない場合は、電極105、有機光電変換層103、電子取り出し層102、及び下部透明電極101をこの
順に配置することができる。電子取り出し層102と正孔取り出し層104とは積層順序が逆であってもよいし、また電子取り出し層102と正孔取り出し層104の少なくとも一方が異なる複数の膜により構成されていてもよい。
The electron extraction layer 102 and the hole extraction layer 104 are preferably disposed so as to sandwich the organic photoelectric conversion layer 103 between the pair of transparent electrodes (101, 105). That is, when the organic thin film solar cell element 107 includes both the electron extraction layer 102 and the hole extraction layer 104, the upper transparent electrode 105, the hole extraction layer 104, the organic photoelectric conversion layer 103, the electron extraction layer 102, and the lower transparent The electrodes 101 can be arranged in this order. When the organic thin film solar cell element 107 includes the electron extraction layer 102 but does not include the hole extraction layer 104, the electrode 105, the organic photoelectric conversion layer 103, the electron extraction layer 102, and the lower transparent electrode 101 may be arranged in this order. it can. The stacking order of the electron extraction layer 102 and the hole extraction layer 104 may be reversed, or at least one of the electron extraction layer 102 and the hole extraction layer 104 may be formed of a plurality of different films.

1−1−1.電子取り出し層(102)
電子取り出し層102の材料は、有機光電変換層103から下部透明電極101へ電子の取り出し効率を向上させる材料であれば特段の制限はないが、無機化合物又は有機化合物が挙げられる。
無機化合物の材料の例としては、Li、Na、K又はCs等のアルカリ金属の塩;酸化チタン(TiOx)や酸化亜鉛(ZnO)のようなn型半導体酸化物等が挙げられる。なかでも、アルカリ金属の塩としては、LiF、NaF、KF又はCsFのようなフッ化物塩が好ましく、n型半導体酸化物としては、酸化亜鉛(ZnO)が好ましい。このような材料の動作機構は不明であるが、Al等で構成される下部透明電極101と組み合わされれた際に下部透明電極101の仕事関数を小さくし、太陽電池素子内部に印加される電圧を上げる事が考えられる。
1-1-1. Electron extraction layer (102)
The material of the electron extraction layer 102 is not particularly limited as long as it is a material that improves the efficiency of extracting electrons from the organic photoelectric conversion layer 103 to the lower transparent electrode 101, and examples thereof include inorganic compounds and organic compounds.
Examples of the material of the inorganic compound include salts of alkali metals such as Li, Na, K or Cs; n-type semiconductor oxides such as titanium oxide (TiOx) and zinc oxide (ZnO). Among them, the alkali metal salt is preferably a fluoride salt such as LiF, NaF, KF or CsF, and the n-type semiconductor oxide is preferably zinc oxide (ZnO). Although the operation mechanism of such a material is unknown, the work function of the lower transparent electrode 101 is reduced when combined with the lower transparent electrode 101 made of Al or the like, and the voltage applied to the solar cell element is reduced. It can be raised.

有機化合物の材料の例としては、例えば、トリアリールホスフィンオキシド化合物のようなリン原子と第16族元素との二重結合を有するホスフィン化合物;バソキュプロイン(BCP)又はバソフェナントレン(Bphen)のような、置換基を有してもよく、1位及び10位がヘテロ原子で置き換えられていてもよいフェナントレン化合物;トリアリールホウ素のようなホウ素化合物;(8−ヒドロキシキノリナト)アルミニウム(Alq3)のような有機金属酸化物;オキサジアゾール化合物又はベンゾイミダゾール化合物のような、置換基を有していてもよい1又は2の環構造を有する化合物;ナフタレンテトラカルボン酸無水物(NTCDA)又はペリレンテトラカルボン酸無水物(PTCDA)のような、ジカルボン酸無水物のような縮合ジカルボン酸構造を有する芳香族化合物等が挙げられる。   Examples of organic compound materials include, for example, phosphine compounds having a double bond between a phosphorus atom and a group 16 element such as triarylphosphine oxide compounds; bathocuproin (BCP) or bathophenanthrene (Bphen), A phenanthrene compound which may have a substituent and may be substituted at the 1-position and the 10-position with a heteroatom; a boron compound such as triarylboron; and (8-hydroxyquinolinato) aluminum (Alq3) Organometallic oxide; Compound having 1 or 2 ring structure which may have a substituent such as oxadiazole compound or benzimidazole compound; Naphthalenetetracarboxylic anhydride (NTCDA) or perylenetetracarboxylic acid Of dicarboxylic anhydrides, such as anhydrides (PTCDA) Aromatic compounds having Unachijimigo dicarboxylic acid structure.

電子取り出し層102の材料のLUMOエネルギー準位は、特に限定は無いが、通常−4.0eV以上、好ましくは−3.9eV以上である。一方、通常−1.9eV以下、好ましくは−2.0eV以下である。電子取り出し層102の材料のLUMOエネルギー準位が−1.9eV以下であることは、電荷移動が促進されうる点で好ましい。電子取り出し層102の材料のLUMOエネルギー準位が−4.0eV以上であることは、n型半導体材料への逆電子移動が防がれうる点で好ましい。   The LUMO energy level of the material of the electron extraction layer 102 is not particularly limited, but is usually −4.0 eV or more, preferably −3.9 eV or more. On the other hand, it is usually −1.9 eV or less, preferably −2.0 eV or less. It is preferable that the LUMO energy level of the material of the electron extraction layer 102 is −1.9 eV or less because charge transfer can be promoted. It is preferable that the LUMO energy level of the material of the electron extraction layer 102 is −4.0 eV or more because reverse electron transfer to the n-type semiconductor material can be prevented.

電子取り出し層102の材料のHOMOエネルギー準位は、特に限定は無いが、通常−9.0eV以上、好ましくは−8.0eV以上である。一方、通常−5.0eV以下、好ましくは−5.5eV以下である。電子取り出し層102の材料のHOMOエネルギー準位が−5.0eV以下であることは、正孔が移動してくることを阻止しうる点で好ましい。   The HOMO energy level of the material of the electron extraction layer 102 is not particularly limited, but is usually −9.0 eV or more, preferably −8.0 eV or more. On the other hand, it is usually −5.0 eV or less, preferably −5.5 eV or less. The HOMO energy level of the material of the electron extraction layer 102 is preferably −5.0 eV or less from the viewpoint of preventing movement of holes.

電子取り出し層102の材料のLUMOエネルギー準位及びHOMOエネルギー準位の算出方法としては、サイクリックボルタモグラム測定法が挙げられる。例えば、公知文献(国際公開第2011/016430号)に記載の方法を参考にして実施することができる。
電子取り出し層102の材料が有機化合物である場合、DSC法により測定した場合のこの化合物のガラス転移温度(以下、Tgと記載する場合もある)は、特段の制限はないが、観測されないか、又は55℃以上であることが好ましい。DSC法によりガラス転移温度が観測されないとは、ガラス転移温度がないことを意味する。具体的には400℃以下のガラス転移温度の有無により判別する。DSC法によるガラス転移温度が観測されない材料は、熱的に高い安定性を有している点で好ましい。
As a method for calculating the LUMO energy level and the HOMO energy level of the material of the electron extraction layer 102, a cyclic voltammogram measurement method can be given. For example, it can implement with reference to the method as described in well-known literature (International Publication 2011/016430).
When the material of the electron extraction layer 102 is an organic compound, the glass transition temperature (hereinafter sometimes referred to as Tg) of this compound when measured by a DSC method is not particularly limited, but is not observed, Or it is preferable that it is 55 degreeC or more. That the glass transition temperature is not observed by the DSC method means that there is no glass transition temperature. Specifically, the determination is made based on the presence or absence of a glass transition temperature of 400 ° C. or lower. A material in which the glass transition temperature by the DSC method is not observed is preferable in that it has high thermal stability.

また、DSC法により測定した場合のガラス転移温度が55℃以上である化合物の中でも、ガラス転移温度が、好ましくは65℃以上、より好ましくは80℃以上、さらに好ましくは110℃以上、特に好ましくは120℃以上である化合物が望ましい。一方、ガラス転移温度の上限は特に限定はないが、通常400℃以下、好ましくは350℃以下、より好ましくは300℃以下である。また、電子取り出し層104の材料は、DSC法によるガラス転移温度が30℃以上55℃未満に観測されないものであることが好ましい。   Among the compounds having a glass transition temperature of 55 ° C. or higher as measured by the DSC method, the glass transition temperature is preferably 65 ° C. or higher, more preferably 80 ° C. or higher, more preferably 110 ° C. or higher, particularly preferably. Compounds that are 120 ° C. or higher are desirable. On the other hand, the upper limit of the glass transition temperature is not particularly limited, but is usually 400 ° C. or lower, preferably 350 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or lower. The material of the electron extraction layer 104 is preferably a material whose glass transition temperature by DSC method is not observed to be 30 ° C. or higher and lower than 55 ° C.

本明細書におけるガラス転移温度とは、アモルファス状態の固体において、熱エネルギーにより局所的な分子運動が開始される温度とされており、比熱が変化する点として定義される。Tgよりさらに温度が上がると、固体構造が変化して結晶化が起こる(この時の温度を結晶化温度(Tc)とする)。さらに温度が上がると、融点(Tm)で融解し液体状態に変化することが一般的である。但し、高温で分子が分解したり、昇華したりして、これらの相転移が見られないこともある。   The glass transition temperature in the present specification is defined as a point at which specific heat changes in an amorphous solid, which is a temperature at which local molecular motion is started by thermal energy. When the temperature rises further than Tg, the solid structure changes and crystallization occurs (the temperature at this time is defined as the crystallization temperature (Tc)). When the temperature rises further, it generally melts at the melting point (Tm) and changes to a liquid state. However, these phase transitions may not be observed due to molecular decomposition or sublimation at high temperatures.

DSC法とは、JIS K−0129“熱分析通則”に定義された熱物性の測定法(示差走査熱量測定法)である。ガラス転移温度をより明確に決める為には、一度ガラス転移点以上の温度に加熱したサンプルを急冷した後に測定することが望ましい。例えば、公知文献(国際公開第2011/016430号)に記載の方法により、測定を実施することができる。   The DSC method is a thermophysical property measurement method (differential scanning calorimetry method) defined in JIS K-0129 “General Rules for Thermal Analysis”. In order to determine the glass transition temperature more clearly, it is desirable to measure after rapidly cooling a sample once heated to a temperature higher than the glass transition temperature. For example, the measurement can be carried out by a method described in a known document (International Publication No. 2011/016430).

電子取り出し層に用いられる化合物のガラス転移温度が55℃以上である場合、この化合物は、印加される電場、流れる電流、曲げや温度変化による応力等の外部ストレスに対して構造が変化しにくいため、耐久性の面で好ましい。さらに、化合物の薄膜の結晶化が進みにくい傾向も有すことから、使用温度範囲においてこの化合物がアモルファス状態と結晶状態との間で変化しにくくなることにより、電子取り出し層としての安定性が良くなるため、耐久性の面で好ましい。この効果は、材料のガラス転移温度が高ければ高いほど、より顕著に表れる。   When the glass transition temperature of the compound used for the electron extraction layer is 55 ° C. or higher, the structure of this compound is difficult to change against external stress such as applied electric field, flowing current, stress due to bending or temperature change. It is preferable in terms of durability. Furthermore, since there is a tendency that the crystallization of the thin film of the compound does not proceed easily, the stability of the electron extraction layer is improved by making it difficult for the compound to change between the amorphous state and the crystalline state in the operating temperature range. Therefore, it is preferable in terms of durability. This effect becomes more prominent as the glass transition temperature of the material is higher.

電子取り出し層102の膜厚は特に限定はないが、通常0.01nm以上、好ましくは0.1nm以上、より好ましくは0.5nm以上である。一方、通常400nm以下、好ましくは200nm以下である。電子取り出し層102の膜厚が0.01nm以上であることでバッファ材料としての機能を果たすことになり、電子取り出し層102の膜厚が400nm以下であることで、電子が取り出しやすくなり、光電変換効率が向上しうる。   The thickness of the electron extraction layer 102 is not particularly limited, but is usually 0.01 nm or more, preferably 0.1 nm or more, more preferably 0.5 nm or more. On the other hand, it is usually 400 nm or less, preferably 200 nm or less. When the film thickness of the electron extraction layer 102 is 0.01 nm or more, it functions as a buffer material. When the film thickness of the electron extraction layer 102 is 400 nm or less, electrons are easily extracted, and photoelectric conversion is performed. Efficiency can be improved.

アルカリ金属塩を電子取り出し層102の材料として用いる場合、真空蒸着、スパッタ等の真空成膜方法を用いて電子取り出し層102を成膜することが可能である。なかでも、抵抗加熱による真空蒸着によって、電子取り出し層102を形成するのが望ましい。真空蒸着を用いることにより、有機光電変換層103等の他の層へのダメージを小さくすることができる。n型半導体の金属酸化物については、例えば、酸化亜鉛ZnOを電子取り出し層102の材料として用いる場合には、スパッタ法等の真空成膜方法を用いることもできるが、塗布法を用いて電子取り出し層102を成膜することが望ましい。例えば、Sol−Gel Science、C.J.Brinker,G.W.Scherer著、Academic Press(1990)に記載のゾルゲル法に従って、酸化亜鉛で構成される電子取り出し層102を形成できる。膜厚は、通常0.1nm以上、好ましくは2nm以上、より好ましくは5nm以上であり、通常1μm以下、好ましくは100nm以下、より好ましくは50nm以下である。電子取り出し層102が薄すぎると、電子の取り出し効率を向上させる効果が十分でなくなり、厚すぎると、電子取り出し層102が直列抵抗成分として作用することにより素子の特性を損なう傾向がある。電子取り出し層102の材料が有機化合物である場合、一般的に、昇華性を有する材料を用いる場合には
真空蒸着法等の真空成膜方法等を用いることができる。また、溶媒に可溶な材料を用いる場合は、スピンコートやインクジェット等の湿式塗布法等を用いることができる。
When an alkali metal salt is used as a material for the electron extraction layer 102, the electron extraction layer 102 can be formed using a vacuum film formation method such as vacuum evaporation or sputtering. In particular, it is desirable to form the electron extraction layer 102 by vacuum deposition using resistance heating. By using vacuum deposition, damage to other layers such as the organic photoelectric conversion layer 103 can be reduced. As for the metal oxide of the n-type semiconductor, for example, when zinc oxide ZnO is used as the material of the electron extraction layer 102, a vacuum film formation method such as a sputtering method can be used. It is desirable to form the layer 102. For example, Sol-Gel Science, C.I. J. et al. Brinker, G.M. W. According to the sol-gel method described by Scherer, Academic Press (1990), the electron extraction layer 102 made of zinc oxide can be formed. The film thickness is usually 0.1 nm or more, preferably 2 nm or more, more preferably 5 nm or more, and usually 1 μm or less, preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less. If the electron extraction layer 102 is too thin, the effect of improving the electron extraction efficiency is not sufficient, and if it is too thick, the electron extraction layer 102 acts as a series resistance component and tends to impair the characteristics of the element. When the material of the electron extraction layer 102 is an organic compound, in general, when a material having sublimation properties is used, a vacuum film formation method such as a vacuum evaporation method can be used. In addition, when a material soluble in a solvent is used, a wet coating method such as spin coating or ink jet can be used.

塗布法により電子取り出し層102を形成する場合は、塗布液にさらに界面活性剤を含有させてもよい。界面活性剤の使用により、微小な泡若しくは異物等の付着による凹み及び/又は乾燥工程での塗布むら等の発生が抑制される。界面活性剤としては、公知の界面活性剤(カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤)を用いることができる。なかでも、ケイ素系界面活性剤、アセチレンジオール系界面活性剤又はフッ素系界面活性剤が好ましい。なお、界面活性剤としては1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   When the electron extraction layer 102 is formed by a coating method, a surfactant may be further included in the coating solution. By using the surfactant, the occurrence of dents due to adhesion of fine bubbles or foreign matters and / or uneven coating in the drying process is suppressed. Known surfactants (cationic surfactants, anionic surfactants, nonionic surfactants) can be used as the surfactant. Of these, silicon-based surfactants, acetylenic diol-based surfactants, and fluorine-based surfactants are preferable. In addition, as surfactant, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.

1−1−2.正孔取り出し層(104)
正孔取り出し層104の材料に特に限定は無く、有機光電変換層103から上部透明電極105への正孔の取り出し効率を向上させることが可能な材料であれば特に限定されない。具体的には、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、トリフェニレンジアミン又はポリアニリン等に、スルホン酸及び/又はヨウ素等がドーピングされた導電性ポリマー、スルホニル基を置換基に有するポリチオフェン誘導体、アリールアミン等の導電性有機化合物、酸化銅、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化バナジウム又は酸化タングステン等の金属酸化物、ナフィオン、後述のp型半導体等が挙げられる。その中でも好ましくは、スルホン酸をドーピングした導電性ポリマーであり、より好ましくは、ポリチオフェン誘導体にポリスチレンスルホン酸をドーピングした(3,4−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)である。また、金、インジウム、銀又はパラジウム等の金属等の薄膜も使用することができる。金属等の薄膜は、単独で形成してもよいし、上記の有機材料と組み合わせて用いることもできる。
1-1-2. Hole extraction layer (104)
The material of the hole extraction layer 104 is not particularly limited as long as it is a material capable of improving the efficiency of extracting holes from the organic photoelectric conversion layer 103 to the upper transparent electrode 105. Specifically, polythiophene, polypyrrole, polyacetylene, triphenylenediamine, polyaniline, or the like, a conductive polymer doped with sulfonic acid and / or iodine, a polythiophene derivative having a sulfonyl group as a substituent, or a conductive organic such as arylamine Examples thereof include compounds, copper oxide, nickel oxide, manganese oxide, molybdenum oxide, vanadium oxide, metal oxide such as tungsten oxide, Nafion, and a p-type semiconductor described later. Among them, a conductive polymer doped with sulfonic acid is preferable, and (3,4-ethylenedioxythiophene) poly (styrenesulfonic acid) (PEDOT: PSS) in which a polythiophene derivative is doped with polystyrene sulfonic acid is more preferable. It is. A thin film of metal such as gold, indium, silver or palladium can also be used. A thin film of metal or the like may be formed alone or in combination with the above organic material.

正孔取り出し層104の膜厚は特に限定はないが、通常0.2nm以上である。一方、通常400nm以下、好ましくは200nm以下である。正孔取り出し層104の膜厚が0.2nm以上であることでバッファ材料としての機能を果たすことになり、正孔取り出し層104の膜厚が400nm以下であることで、正孔が取り出し易くなり、光電変換効率が向上しうる。   The thickness of the hole extraction layer 104 is not particularly limited, but is usually 0.2 nm or more. On the other hand, it is usually 400 nm or less, preferably 200 nm or less. When the film thickness of the hole extraction layer 104 is 0.2 nm or more, it functions as a buffer material, and when the film thickness of the hole extraction layer 104 is 400 nm or less, holes are easily extracted. The photoelectric conversion efficiency can be improved.

正孔取り出し層104の形成方法に制限はない。例えば、昇華性を有する材料を用いる場合は真空蒸着法等により形成することができる。また、例えば、溶媒に可溶な材料を用いる場合は、スピンコート法やインクジェット法等の湿式塗布法等により形成することができる。正孔取り出し層104に半導体材料を用いる場合は、後述の有機有機光電変換層の低分子有機半導体化合物と同様に、前駆体を用いて層を形成した後に前駆体を半導体化合物に変換してもよい。   There is no limitation on the formation method of the hole extraction layer 104. For example, when a material having sublimation property is used, it can be formed by a vacuum deposition method or the like. For example, when a material soluble in a solvent is used, it can be formed by a wet coating method such as a spin coating method or an ink jet method. In the case of using a semiconductor material for the hole extraction layer 104, the precursor may be converted into a semiconductor compound after the layer is formed using the precursor, similarly to the low-molecular organic semiconductor compound of the organic organic photoelectric conversion layer described later. Good.

なかでも、正孔取り出し層104の材料としてPEDOT:PSSを用いる場合、分散液を塗布する方法によって正孔取り出し層104を形成することが好ましい。PEDOT:PSSの分散液としては、ヘレウス社製のCLEVIOSTMシリーズや、アグファ社製のORGACONTMシリーズ等が挙げられる。
塗布法により正孔取り出し層104を形成する場合は、塗布液にさらに界面活性剤を含有させてもよい。界面活性剤の使用により、微小な泡若しくは異物等の付着による凹み及び/又は乾燥工程での塗布むら等の発生が抑制される。界面活性剤としては、公知の界面活性剤(カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤)を用いることができる。なかでも、ケイ素系界面活性剤、アセチレンジオール系界面活性剤又はフッ素系界面活性剤が好ましい。なお、界面活性剤としては1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Especially, when using PEDOT: PSS as a material of the hole taking-out layer 104, it is preferable to form the hole taking-out layer 104 by the method of apply | coating a dispersion liquid. PEDOT: The dispersion of PSS, and CLEVIOS TM series of Heraeus, Inc., include Agfa Corp. of ORGACON TM series and the like.
When the hole extraction layer 104 is formed by a coating method, a surfactant may be further contained in the coating solution. By using the surfactant, the occurrence of dents due to adhesion of fine bubbles or foreign matters and / or uneven coating in the drying process is suppressed. Known surfactants (cationic surfactants, anionic surfactants, nonionic surfactants) can be used as the surfactant. Of these, silicon-based surfactants, acetylenic diol-based surfactants, and fluorine-based surfactants are preferable. In addition, as surfactant, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.

1−2.有機光電変換層(103)
有機光電変換層103は光電変換が行われる層を指し、通常、p型半導体化合物とn型半導体化合物をと含む。p型半導体化合物とは、p型半導体材料として働く化合物であり、n型半導体化合物とは、n型半導体材料として働く化合物である。有機薄膜太陽電池素子107が光を受けると、光が有機光電変換層103に吸収され、p型半導体化合物とn型半導体化合物との界面で電気が発生し、発生した電気が電極101,105から取り出される。
1-2. Organic photoelectric conversion layer (103)
The organic photoelectric conversion layer 103 refers to a layer in which photoelectric conversion is performed, and usually includes a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound. The p-type semiconductor compound is a compound that works as a p-type semiconductor material, and the n-type semiconductor compound is a compound that works as an n-type semiconductor material. When the organic thin film solar cell element 107 receives light, the light is absorbed by the organic photoelectric conversion layer 103, electricity is generated at the interface between the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound, and the generated electricity is transmitted from the electrodes 101 and 105. It is taken out.

有機光電変換層103の材料としては無機化合物と有機化合物とのいずれを用いてもよいが、簡易な塗布プロセスにより形成しうる層であることが好ましい。より好ましくは、有機光電変換層103は有機化合物からなる有機光電変換層である。以下では、有機光電変換層103が有機光電変換層であるものとして説明する。
有機光電変換層103の層構成としては、p型半導体化合物層とn型半導体化合物層とが積層された薄膜積層型、p型半導体化合物とn型半導体化合物とが混合した層を有するバルクヘテロ接合型、p型半導体化合物層と、p型半導体化合物とn型半導体化合物とが混合した層(i層)と、n型半導体化合物層とが積層されたもの、等が挙げられる。なかでも、p型半導体化合物とn型半導体化合物が混合した層を有するバルクヘテロ接合型が好ましい。
As the material of the organic photoelectric conversion layer 103, either an inorganic compound or an organic compound may be used, but a layer that can be formed by a simple coating process is preferable. More preferably, the organic photoelectric conversion layer 103 is an organic photoelectric conversion layer made of an organic compound. Below, the organic photoelectric converting layer 103 is demonstrated as what is an organic photoelectric converting layer.
The layer structure of the organic photoelectric conversion layer 103 includes a thin film stack type in which a p-type semiconductor compound layer and an n-type semiconductor compound layer are stacked, and a bulk heterojunction type having a layer in which a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound are mixed. , A p-type semiconductor compound layer, a layer in which a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound are mixed (i-layer), and an n-type semiconductor compound layer are stacked. Among these, a bulk heterojunction type having a layer in which a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound are mixed is preferable.

有機光電変換層103の膜厚は特に限定されないが、通常10nm以上、好ましくは50nm以上であり、一方通常1000nm以下、好ましくは500nm以下、より好ましくは400nm以下、更に好ましくは300nm以下、特に好ましくは200nm以下である。有機光電変換層103の膜厚が前記下限以上であることにより膜の均一性が保たれ、短絡を起こしにくくなる。また、前記上限以下であることにより、内部抵抗が小さくなり、電極101,105間が離れすぎず電荷の拡散が良好となる点で、好ましい。また、有機光電変換層の透光性を保持できる点でも好ましい。   The film thickness of the organic photoelectric conversion layer 103 is not particularly limited, but is usually 10 nm or more, preferably 50 nm or more, while usually 1000 nm or less, preferably 500 nm or less, more preferably 400 nm or less, still more preferably 300 nm or less, particularly preferably. 200 nm or less. When the thickness of the organic photoelectric conversion layer 103 is equal to or more than the lower limit, the uniformity of the film is maintained, and a short circuit is hardly caused. Moreover, it is preferable in that it is less than the upper limit in that the internal resistance is reduced, and the electrodes 101 and 105 are not separated too much and the charge diffusion is good. Moreover, it is preferable at the point which can maintain the translucency of an organic photoelectric converting layer.

有機光電変換層103の作成方法としては、特段に制限はないが、塗布法が好ましい。塗布法としては、任意の方法を用いることができるが、例えば、スピンコート法、リバースロールコート法、グラビアコート法、キスコート法、ロールブラッシュ法、スプレーコート法、エアナイフコート法、ワイヤーバーバーコート法、パイプドクター法、含浸・コート法、カーテンコート法等が挙げられる。   Although there is no restriction | limiting in particular as a preparation method of the organic photoelectric converting layer 103, The application | coating method is preferable. As the coating method, any method can be used, for example, spin coating method, reverse roll coating method, gravure coating method, kiss coating method, roll brush method, spray coating method, air knife coating method, wire barber coating method, Examples include the pipe doctor method, the impregnation / coating method, and the curtain coating method.

例えば、p型半導体化合物層及びn型半導体化合物層は、p型半導体化合物又はn型半導体化合物を含む塗布液を塗布することにより作製しうる。また、p型半導体化合物とn型半導体化合物とが混合した層は、p型半導体化合物及びn型半導体化合物を含む塗布液を塗布することにより作製しうる。後述するように、半導体化合物前駆体を含む塗布液を塗布した後で、半導体化合物前駆体を半導体化合物へと変換してもよい。   For example, the p-type semiconductor compound layer and the n-type semiconductor compound layer can be produced by applying a coating liquid containing a p-type semiconductor compound or an n-type semiconductor compound. Moreover, the layer in which the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound are mixed can be prepared by applying a coating solution containing the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound. As will be described later, the semiconductor compound precursor may be converted into a semiconductor compound after the coating liquid containing the semiconductor compound precursor is applied.

1−2−1.p型半導体化合物
有機光電変換層103が含むp型半導体化合物としては、特に限定はないが、低分子有機半導体化合物と高分子有機半導体化合物とが挙げられる。
1−2−1−1.低分子有機半導体化合物
低分子有機半導体化合物の分子量は、上限、下限ともに特に制限されないが、通常5000以下、好ましくは2000以下であり、一方、通常100以上、好ましくは200以上である。
1-2-1. The p-type semiconductor compound included in the organic photoelectric conversion layer 103 is not particularly limited, and examples thereof include a low-molecular organic semiconductor compound and a high-molecular organic semiconductor compound.
1-2-1-1. Low molecular organic semiconductor compound The molecular weight of the low molecular organic semiconductor compound is not particularly limited both at the upper limit and the lower limit, but is usually 5000 or less, preferably 2000 or less, and is usually 100 or more, preferably 200 or more.

また、低分子有機半導体化合物は結晶性を有することが好ましい。結晶性を有するp型半導体化合物は分子間相互作用が強く、有機光電変換層103においてp型半導体化合物
とn型半導体化合物との界面で生成した正孔(ホール)を効率よく上部透明電極105へ輸送しうる。
本明細書において結晶性とは、分子間相互作用等によって配向の揃った3次元周期配列をとる、化合物の性質である。結晶性の測定方法としては、X線回折法(XRD)又は電界効果移動度測定法等が挙げられる。特に電界効果移動度測定において、正孔移動度が1.0×10−5cm/Vs以上であることが好ましく、1.0×10−4cm/Vs以上であることがより好ましい。一方、正孔移動度が通常1.0×10cm/Vs以下であることが好ましく、1.0×10cm/Vs以下であることがより好ましく、1.0×10cm/Vs以下であることさらに好ましい。
Further, the low molecular organic semiconductor compound preferably has crystallinity. The p-type semiconductor compound having crystallinity has a strong intermolecular interaction, and holes generated at the interface between the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound in the organic photoelectric conversion layer 103 are efficiently transferred to the upper transparent electrode 105. Can be transported.
In the present specification, crystallinity is a property of a compound that takes a three-dimensional periodic arrangement with uniform orientation due to intermolecular interaction or the like. Examples of the crystallinity measuring method include an X-ray diffraction method (XRD) and a field effect mobility measuring method. In particular, in the field effect mobility measurement, the hole mobility is preferably 1.0 × 10 −5 cm 2 / Vs or more, and more preferably 1.0 × 10 −4 cm 2 / Vs or more. On the other hand, the hole mobility is usually preferably 1.0 × 10 4 cm 2 / Vs or less, more preferably 1.0 × 10 3 cm 2 / Vs or less, and 1.0 × 10 2 cm. More preferably, it is 2 / Vs or less.

低分子有機半導体化合物としては、p型半導体材料として働きうるのであれば特段の制限はないが、具体的には、ナフタセン、ペンタセン又はピレン等の縮合芳香族炭化水素;α−セキシチオフェン等のチオフェン環を4個以上含むオリゴチオフェン類;チオフェン環、ベンゼン環、フルオレン環、ナフタレン環、アントラセン環、チアゾール環、チアジアゾール環及びベンゾチアゾール環のうち少なくとも一つ以上を含み、かつ合計4個以上連結したもの;フタロシアニン化合物及びその金属錯体、又はテトラベンゾポルフィリン等のポルフィリン化合物及びその金属錯体、等の大環状化合物等が挙げられる。好ましくは、フタロシアニン化合物及びその金属錯体又はポルフィリン化合物及びその金属錯体である。   The low-molecular organic semiconductor compound is not particularly limited as long as it can function as a p-type semiconductor material. Specifically, condensed aromatic hydrocarbons such as naphthacene, pentacene, or pyrene; α-sexithiophene, etc. Oligothiophenes containing 4 or more thiophene rings; including at least one of thiophene ring, benzene ring, fluorene ring, naphthalene ring, anthracene ring, thiazole ring, thiadiazole ring and benzothiazole ring, and a total of 4 or more linked A phthalocyanine compound and a metal complex thereof, or a porphyrin compound such as tetrabenzoporphyrin and a macrocycle such as a metal complex thereof. Preferably, they are a phthalocyanine compound and its metal complex, or a porphyrin compound and its metal complex.

低分子有機半導体化合物の成膜方法としては、蒸着法及び塗布法が挙げられる。塗布成膜できるというプロセス上の利点からは後者が好ましい。塗布法を用いる場合、低分子有機半導体化合物前駆体を塗布後に低分子有機半導体化合物に変換する方法がある。塗布成膜がより容易である点で、半導体化合物前駆体を用いる方法がより好ましい。   Examples of the method for forming a low molecular organic semiconductor compound include a vapor deposition method and a coating method. The latter is preferred because of the process advantage that coating can be formed. When the coating method is used, there is a method of converting a low molecular organic semiconductor compound precursor into a low molecular organic semiconductor compound after coating. A method using a semiconductor compound precursor is more preferable in that coating film formation is easier.

(低分子有機半導体化合物前駆体)
低分子有機半導体化合物前駆体とは、例えば加熱や光照射等の外的刺激を与えることにより、その化学構造が変化し、低分子有機半導体化合物に変換される化合物である。低分子有機半導体化合物前駆体は成膜性に優れることが好ましい。特に、塗布法を適用できるようにするためには、前駆体自体が液状で塗布可能であるか又は前駆体が何らかの溶媒に対して溶解性が高く溶液として塗布可能であることが好ましい。このため、低分子有機半導体化合物前駆体の溶媒に対する溶解性は、通常0.1重量%以上、好ましくは0.5重量%以上、より好ましくは1重量%以上である。一方、上限に特段の制限はないが、通常50重量%以下、好ましくは40重量%以下である。
(Low molecular organic semiconductor compound precursor)
A low molecular organic semiconductor compound precursor is a compound that changes its chemical structure and is converted into a low molecular organic semiconductor compound by applying an external stimulus such as heating or light irradiation. The low molecular organic semiconductor compound precursor is preferably excellent in film formability. In particular, in order to be able to apply the coating method, it is preferable that the precursor itself can be applied in a liquid state, or the precursor is highly soluble in some solvent and can be applied as a solution. For this reason, the solubility with respect to the solvent of a low molecular organic-semiconductor compound precursor is usually 0.1 weight% or more, Preferably it is 0.5 weight% or more, More preferably, it is 1 weight% or more. On the other hand, the upper limit is not particularly limited, but is usually 50% by weight or less, preferably 40% by weight or less.

溶媒の種類としては、半導体前駆体化合物を均一に溶解あるいは分散できるものであれば特に限定されないが、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、ノナン又はデカン等の脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン、シクロヘキシルベンゼン、クロロベンゼン又はオルトジクロロベンゼン等の芳香族炭化水素類;メタノール、エタノール又はプロパノール等の低級アルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン又はシクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル又は乳酸メチル等のエステル類;クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン又はトリクロロエチレン等のハロゲン炭化水素類;エチルエーテル、テトラヒドロフラン又はジオキサン等のエーテル類;ジメチルホルムアミド又はジメチルアセトアミド等のアミド類等が挙げられる。なかでも好ましくは、トルエン、キシレン、シクロヘキシルベンゼン、クロロベンゼン又はオルトジクロロベンゼン等の芳香族炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン又はシクロヘキサノン等のケトン類;クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン又はトリクロロエチレン等のハロゲン炭化水素類;エチルエーテル、テトラヒドロフラン又はジオキサン等のエーテル類である。より好ましくは、トルエン、キシレン又はシクロヘキシルベンゼン等の非ハロゲン芳香族炭化水
素類;シクロペンタノン又はシクロヘキサノン等の非ハロゲン系ケトン類;テトラヒドロフラン又は1,4−ジオキサン等の非ハロゲン系脂肪族エーテル類である。特に好ましくは、トルエン、キシレン又はシクロヘキシルベンゼン等の非ハロゲン芳香族炭化水素類である。なお、1種の溶媒を単独で用いてもよく、2種以上の溶媒を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
The type of the solvent is not particularly limited as long as it can uniformly dissolve or disperse the semiconductor precursor compound. For example, aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, isooctane, nonane or decane; toluene, xylene , Aromatic hydrocarbons such as cyclohexylbenzene, chlorobenzene or orthodichlorobenzene; lower alcohols such as methanol, ethanol or propanol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone or cyclohexanone; ethyl acetate, butyl acetate or methyl lactate Esters such as: Chloroform, methylene chloride, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, and other halogen hydrocarbons; Ethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, and other ethers; Dimethyl Formamide or amides such as dimethylacetamide and the like. Of these, aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, cyclohexylbenzene, chlorobenzene, or orthodichlorobenzene; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, or cyclohexanone; chloroform, methylene chloride, dichloroethane, trichloroethane, or trichloroethylene Halogen hydrocarbons; ethers such as ethyl ether, tetrahydrofuran or dioxane. More preferably, non-halogen aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene or cyclohexylbenzene; non-halogen ketones such as cyclopentanone or cyclohexanone; non-halogen aliphatic ethers such as tetrahydrofuran or 1,4-dioxane is there. Particularly preferred are non-halogen aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene or cyclohexylbenzene. In addition, 1 type of solvent may be used independently and 2 or more types of solvents may be used together by arbitrary combinations and a ratio.

さらに、低分子有機半導体化合物前駆体は、容易に半導体化合物に変換できることが好ましい。後述する低分子有機半導体化合物前駆体から半導体化合物への変換工程において、どのような外的刺激を半導体前駆体に与えるかは任意であるが、通常は、熱処理又は光処理等を行なう。好ましくは、熱処理である。この場合には、低分子有機半導体化合物前駆体が、骨格の一部として、逆ディールス・アルダー反応によって脱離可能な、所定の溶媒に対する親溶媒性の基を有することが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the low molecular organic semiconductor compound precursor can be easily converted into a semiconductor compound. In the step of converting a low molecular organic semiconductor compound precursor to a semiconductor compound, which will be described later, what kind of external stimulus is given to the semiconductor precursor is arbitrary, but usually heat treatment or light treatment is performed. Preferably, it is heat treatment. In this case, the low-molecular organic semiconductor compound precursor preferably has a solvophilic group with respect to a predetermined solvent, which can be eliminated by a reverse Diels-Alder reaction as a part of the skeleton.

また、低分子有機半導体化合物前駆体は、変換工程を経て、高い収率で半導体化合物に変換されることが好ましい。この際、低分子有機半導体化合物前駆体から変換して得られる半導体化合物の収率は有機薄膜太陽電池素子の性能を損なわない限り任意であるが、分子有機半導体化合物前駆体から得られる低分子有機半導体化合物の収率は、通常90モル%以上、好ましくは95モル%以上、より好ましくは99モル%以上である。   Moreover, it is preferable that a low molecular organic-semiconductor compound precursor is converted into a semiconductor compound with a high yield through a conversion process. At this time, the yield of the semiconductor compound obtained by conversion from the low molecular organic semiconductor compound precursor is arbitrary as long as the performance of the organic thin film solar cell element is not impaired, but the low molecular organic obtained from the molecular organic semiconductor compound precursor The yield of the semiconductor compound is usually 90 mol% or more, preferably 95 mol% or more, more preferably 99 mol% or more.

低分子有機半導体化合物前駆体は上記の特徴を有するものであれば特に制限はないが、具体的には特開2007−324587号公報に記載の化合物等が用いられうる。
低分子有機半導体化合物前駆体は、位置異性体が存在する構造であってもよく、またその場合、複数の位置異性体の混合物であってもよい。複数の位置異性体の混合物は、単一の位置異性体成分からなる低分子有機半導体化合物前駆体と比較して溶媒に対する溶解度が向上するため、塗布成膜が行いやすく好ましい。複数の位置異性体の混合物の溶解度が高い理由は、詳細なメカニズムは明確ではないが、化合物そのものの結晶性が潜在的に保持されつつも、複数の異性体混合物が溶液内に混在することで、三次元規則的な分子間相互作用が困難になるためと想定される。複数の位置異性体混合物の、非ハロゲン性溶媒への溶解度は、通常0.1重量%以上、好ましくは1重量%以上、より好ましくは5重量%以上である。上限に制限は無いが、通常50重量%以下、より好ましくは40重量%以下である。
The low molecular organic semiconductor compound precursor is not particularly limited as long as it has the above characteristics, and specifically, compounds described in JP-A-2007-324587 can be used.
The low molecular organic semiconductor compound precursor may have a structure in which positional isomers exist, and in that case, it may be a mixture of a plurality of positional isomers. A mixture of a plurality of positional isomers is preferable because it has a higher solubility in a solvent than a low-molecular organic semiconductor compound precursor composed of a single positional isomer component, and is easy to form a coating film. The reason why the solubility of the mixture of multiple positional isomers is high is that the detailed mechanism is not clear, but the crystallinity of the compound itself is potentially retained, but the mixture of multiple isomers is mixed in the solution. It is assumed that three-dimensional regular intermolecular interaction becomes difficult. The solubility of the mixture of a plurality of regioisomers in a non-halogen solvent is usually 0.1% by weight or more, preferably 1% by weight or more, more preferably 5% by weight or more. Although there is no restriction | limiting in an upper limit, Usually, it is 50 weight% or less, More preferably, it is 40 weight% or less.

1−2−1−2.高分子有機半導体化合物
高分子有機半導体化合物として、特に限定はなく、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、ポリチエニレンビニレン、ポリアセチレン又はポリアニリン等の共役ポリマー半導体;アルキル基やその他の置換基が置換されたオリゴチオフェン等のポリマー半導体;等が挙げられる。また、二種以上のモノマー単位を共重合させた半導体ポリマーも挙げられる。共役ポリマーとしては、例えば、Handbook of Conducting Polymers,3rd Ed.(全2巻),2007、Materials Science and Engineering,2001,32,1−40、Pure Appl.Chem.2002,74,2031−3044、Handbook of THIOPHENE−BASED MATERIALS(全2巻),2009等の公知文献に記載されたポリマーやその誘導体、及び記載されているモノマーの組み合わせによって合成し得るポリマーを用いることができる。p型半導体化合物として用いられる高分子有機半導体化合物は、一種の化合物でも複数種の化合物の混合物でもよい。
1-2-1-2. High-molecular organic semiconductor compound There is no particular limitation on the high-molecular organic semiconductor compound, and a conjugated polymer semiconductor such as polythiophene, polyfluorene, polyphenylene vinylene, polythienylene vinylene, polyacetylene, or polyaniline; an alkyl group or other substituent is substituted Polymer semiconductors such as oligothiophene; and the like. Moreover, the semiconductor polymer which copolymerized 2 or more types of monomer units is also mentioned. The conjugated polymers, e.g., Handbook of Conducting Polymers, 3 rd Ed. (2 volumes), 2007, Materials Science and Engineering, 2001, 32, 1-40, Pure Appl. Chem. Use polymers that can be synthesized by a combination of polymers described in known literature such as 2002, 74, 2031-3044, Handbook of THIOPHENE-BASED MATERIALS (2 volumes), 2009, and derivatives thereof, and combinations of the described monomers. Can do. The polymer organic semiconductor compound used as the p-type semiconductor compound may be a single compound or a mixture of a plurality of compounds.

高分子有機半導体化合物のモノマー骨格及びモノマーの置換基は、溶解性、結晶性、成膜性、HOMOエネルギー準位及びLUMOエネルギー準位等を制御するために選択することができる。また、高分子有機半導体化合物が有機溶媒に可溶であることは、光電変換
素子を作製する際に塗布法により有機光電変換層103を形成しうる点で好ましい。
p型半導体化合物としてなかでも好ましくは、低分子有機半導体化合物としては、ナフタセン、ペンタセン、ピレン等の縮合芳香族炭化水素、フタロシアニン化合物及びその金属錯体、又はテトラベンゾポルフィリン(BP)等のポルフィリン化合物及びその金属錯体であり、高分子有機半導体化合物としては、ポリチオフェン等の共役ポリマー半導体である。有機光電変換層103で用いられるp型半導体化合物は、一種の化合物でも複数種の化合物の混合物でもよい。
The monomer skeleton and monomer substituent of the polymer organic semiconductor compound can be selected to control the solubility, crystallinity, film-forming property, HOMO energy level, LUMO energy level, and the like. Moreover, it is preferable that the polymer organic semiconductor compound is soluble in an organic solvent in that the organic photoelectric conversion layer 103 can be formed by a coating method when a photoelectric conversion element is produced.
Among the p-type semiconductor compounds, the low-molecular organic semiconductor compound is preferably a condensed aromatic hydrocarbon such as naphthacene, pentacene, or pyrene, a phthalocyanine compound and a metal complex thereof, or a porphyrin compound such as tetrabenzoporphyrin (BP) and The metal complex and the polymer organic semiconductor compound is a conjugated polymer semiconductor such as polythiophene. The p-type semiconductor compound used in the organic photoelectric conversion layer 103 may be one kind of compound or a mixture of plural kinds of compounds.

低分子有機半導体化合物及び/又は高分子有機半導体化合物は、成膜された状態において、何らかの自己組織化した構造を有していても、アモルファス状態であってもよい。
p型半導体化合物のHOMO(最高被占分子軌道)エネルギー準位は、特に限定は無く、後述のn型半導体化合物の種類によって選択することができる。特に、フラーレン化合物をn型半導体化合物として用いる場合、p型半導体化合物のHOMOエネルギー準位は、通常−5.7eV以上、より好ましくは−5.5eV以上、一方、通常−4.6eV以下、より好ましくは−4.8eV以下である。p型半導体化合物のHOMOエネルギー準位が−5.7eV以上であることによりp型半導体としての特性が向上し、p型半導体化合物のHOMOエネルギー準位が−4.6eV以下であることにより化合物の安定性が向上し、開放電圧(Voc)も向上する。
The low-molecular organic semiconductor compound and / or the high-molecular organic semiconductor compound may have some self-organized structure in the film-formed state, or may be in an amorphous state.
The HOMO (highest occupied molecular orbital) energy level of the p-type semiconductor compound is not particularly limited, and can be selected according to the type of the n-type semiconductor compound described later. In particular, when a fullerene compound is used as an n-type semiconductor compound, the HOMO energy level of the p-type semiconductor compound is usually −5.7 eV or more, more preferably −5.5 eV or more, on the other hand, usually −4.6 eV or less. Preferably it is -4.8 eV or less. When the HOMO energy level of the p-type semiconductor compound is −5.7 eV or more, the characteristics as a p-type semiconductor are improved, and when the HOMO energy level of the p-type semiconductor compound is −4.6 eV or less, Stability is improved and the open circuit voltage (Voc) is also improved.

p型半導体化合物のLUMO(最低空分子軌道)エネルギー準位は、特に限定は無いが、後述のn型半導体化合物の種類によって選択することができる。特に、フラーレン化合物をn型半導体化合物として用いる場合、p型半導体化合物のLUMOエネルギー準位は、通常−3.7eV以上、好ましくは−3.6eV以上である。一方、通常−2.5eV以下、好ましくは−2.7eV以下である。p型半導体のLUMOエネルギー準位が−2.5eV以下であることにより、バンドギャップが調整され長波長の光エネルギーを有効に吸収することができ、短絡電流密度が向上する。p型半導体化合物のLUMOエネルギー準位が−3.7eV以上であることにより、n型半導体化合物への電子移動が起こりやすくなり短絡電流密度が向上する。   The LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) energy level of the p-type semiconductor compound is not particularly limited, but can be selected according to the type of the n-type semiconductor compound described later. In particular, when a fullerene compound is used as an n-type semiconductor compound, the LUMO energy level of the p-type semiconductor compound is usually −3.7 eV or more, preferably −3.6 eV or more. On the other hand, it is usually −2.5 eV or less, preferably −2.7 eV or less. When the LUMO energy level of the p-type semiconductor is −2.5 eV or less, the band gap is adjusted, light energy having a long wavelength can be effectively absorbed, and the short-circuit current density is improved. When the LUMO energy level of the p-type semiconductor compound is −3.7 eV or more, electron transfer to the n-type semiconductor compound is likely to occur and the short-circuit current density is improved.

1−2−2.n型半導体化合物
n型半導体化合物としては、特段の制限はないが、具体的にはフラーレン化合物、8−ヒドロキシキノリンアルミニウムに代表されるキノリノール誘導体金属錯体;ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド又はペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の縮合環テトラカルボン酸ジイミド類;ペリレンジイミド誘導体、ターピリジン金属錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体、ペリノン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、アルダジン誘導体、ビススチリル誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、キノキサリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、ビピリジン誘導体、ボラン誘導体、アントラセン、ピレン、ナフタセン又はペンタセン等の縮合多環芳香族炭化水素の全フッ化物;単層カーボンナノチューブ等が挙げられる。
1-2-2. n-type semiconductor compound The n-type semiconductor compound is not particularly limited, but specifically, a fullerene compound, a quinolinol derivative metal complex represented by 8-hydroxyquinoline aluminum; naphthalene tetracarboxylic acid diimide or perylene tetracarboxylic acid diimide Condensed ring tetracarboxylic acid diimides such as: perylene diimide derivatives, terpyridine metal complexes, tropolone metal complexes, flavonol metal complexes, perinone derivatives, benzimidazole derivatives, benzoxazole derivatives, thiazole derivatives, benzthiazole derivatives, benzothiadiazole derivatives, oxadi Azole derivatives, thiadiazole derivatives, triazole derivatives, aldazine derivatives, bisstyryl derivatives, pyrazine derivatives, phenanthroline derivatives, quinoxaline derivatives, ben Examples thereof include total fluorides of condensed polycyclic aromatic hydrocarbons such as zoquinoline derivatives, bipyridine derivatives, borane derivatives, anthracene, pyrene, naphthacene or pentacene; single-walled carbon nanotubes and the like.

そのなかでも、フラーレン化合物、ボラン誘導体、チアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、N−アルキル置換されたナフタレンテトラカルボン酸ジイミド及びN−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体が好ましく、フラーレン化合物、N−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体及びN−アルキル置換されたナフタレンテトラカルボン酸ジイミドがより好ましい。上記のうち一種の化合物を用いてもよいし、複数種の化合物の混合物を用いてもよい。また、n型半導体化合物としては、n型高分子半導体化合物も挙げられる。   Among them, fullerene compounds, borane derivatives, thiazole derivatives, benzothiazole derivatives, benzothiadiazole derivatives, N-alkyl-substituted naphthalenetetracarboxylic acid diimides and N-alkyl-substituted perylene diimide derivatives are preferable, and fullerene compounds, N- Alkyl substituted perylene diimide derivatives and N-alkyl substituted naphthalene tetracarboxylic acid diimides are more preferred. One of the above compounds may be used, or a mixture of a plurality of compounds may be used. Examples of the n-type semiconductor compound include an n-type polymer semiconductor compound.

n型半導体化合物のLUMOエネルギー準位は、特に限定はされないが、例えばサイクリックボルタモグラム測定法により算出される真空準位に対する値が、通常−3.85eV以上、好ましくは−3.80eV以上である。p型半導体化合物から効率良くn型半導体化合物へと電子を移動させるためには、p型半導体化合物とn型半導体化合物とのLUMOエネルギー準位の相対関係が重要である。具体的には、p型半導体化合物のLUMOエネルギー準位が、n型半導体化合物のLUMOエネルギー準位より所定の値だけ上にあること、言い換えると、n型半導体化合物の電子親和力がp型半導体化合物の電子親和力より所定のエネルギーだけ大きいことが好ましい。開放電圧(Voc)はp型半導体化合物のHOMOエネルギー準位とn型半導体化合物のLUMOエネルギー準位の差に依存するため、n型半導体化合物のLUMOを高くすると、Vocが高くなる傾向がある。一方、LUMOの値は通常−1.0eV以下、好ましくは−2.0eV以下、より好ましくは−3.0eV以下、更に好ましくは−3.3eV以下である。n型半導体化合物のLUMOエネルギー準位を低くすることで、電子の移動が起こりやすくなり、短絡電流(Jsc)が高くなる傾向がある。   The LUMO energy level of the n-type semiconductor compound is not particularly limited. For example, the value with respect to the vacuum level calculated by the cyclic voltammogram measurement method is usually −3.85 eV or more, preferably −3.80 eV or more. . In order to efficiently transfer electrons from a p-type semiconductor compound to an n-type semiconductor compound, the relative relationship of LUMO energy levels between the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound is important. Specifically, the LUMO energy level of the p-type semiconductor compound is above the LUMO energy level of the n-type semiconductor compound by a predetermined value, in other words, the electron affinity of the n-type semiconductor compound is p-type semiconductor compound. It is preferable that a predetermined energy is larger than the electron affinity. Since the open circuit voltage (Voc) depends on the difference between the HOMO energy level of the p-type semiconductor compound and the LUMO energy level of the n-type semiconductor compound, increasing the LUMO of the n-type semiconductor compound tends to increase the Voc. On the other hand, the LUMO value is usually −1.0 eV or less, preferably −2.0 eV or less, more preferably −3.0 eV or less, and still more preferably −3.3 eV or less. By lowering the LUMO energy level of the n-type semiconductor compound, electrons tend to move and the short circuit current (Jsc) tends to increase.

n型半導体化合物のLUMOエネルギー準位の算出方法は、理論的に計算値で求める方法と実際に測定する方法が挙げられる。理論的に計算値で求める方法としては、半経験的分子軌道法及び非経験的分子軌道法があげられる。実際に測定する方法としては、紫外可視吸収スペクトル測定法又はサイクリックボルタモグラム測定法が挙げられる。その中でも好ましくはサイクリックボルタモグラム測定法である。   As a method for calculating the LUMO energy level of an n-type semiconductor compound, there are a theoretically calculated method and a method of actually measuring. Theoretically calculated methods include semi-empirical molecular orbital methods and non-empirical molecular orbital methods. Examples of the actual measurement method include an ultraviolet-visible absorption spectrum measurement method and a cyclic voltammogram measurement method. Among them, the cyclic voltammogram measurement method is preferable.

n型半導体化合物のHOMOエネルギー準位は、特に限定は無いが、通常−5.0eV以下、好ましくは−5.5eV以下である。一方、通常−7.0eV以上、好ましくは−6.6eV以上である。n型半導体化合物のHOMOエネルギー準位が−7.0eV以上であることは、n型半導体化合物の光吸収も発電に利用しうる点で好ましい。n型半導体化合物のHOMOエネルギー準位が−5.0eV以下であることは、正孔の逆移動を阻止できる点で好ましい。   The HOMO energy level of the n-type semiconductor compound is not particularly limited, but is usually −5.0 eV or less, preferably −5.5 eV or less. On the other hand, it is usually −7.0 eV or more, preferably −6.6 eV or more. It is preferable that the HOMO energy level of the n-type semiconductor compound is −7.0 eV or more because light absorption of the n-type semiconductor compound can also be used for power generation. The HOMO energy level of the n-type semiconductor compound is preferably −5.0 eV or less from the viewpoint of preventing reverse movement of holes.

n型半導体化合物の電子移動度は、特段の制限はないが、通常1.0×10−6cm/Vs以上であり、1.0×10−5cm/Vs以上が好ましく、5.0×10−5cm/Vs以上がより好ましく、1.0×10−4cm/Vs以上がさらに好ましい。一方、通常1.0×10cm/Vs以下であり、1.0×10cm/Vs以下が好ましく、5.0×10cm/Vs以下がより好ましい。n型半導体化合物の電子移動度が1.0×10−6cm/Vs以上であることは、有機薄膜太陽電池素子の電子拡散速度向上、短絡電流向上、変換効率向上等の効果が得られうる点で好ましい。電子移動度の測定方法としては電界効果トランジスタ(FET)法が挙げられ、公知文献(特開2010−045186号公報)に記載の方法により実施することができる。 The electron mobility of the n-type semiconductor compound is not particularly limited, but is usually 1.0 × 10 −6 cm 2 / Vs or more, preferably 1.0 × 10 −5 cm 2 / Vs or more. 0 × 10 −5 cm 2 / Vs or more is more preferable, and 1.0 × 10 −4 cm 2 / Vs or more is more preferable. On the other hand, it is usually 1.0 × 10 3 cm 2 / Vs or less, preferably 1.0 × 10 2 cm 2 / Vs or less, and more preferably 5.0 × 10 1 cm 2 / Vs or less. When the electron mobility of the n-type semiconductor compound is 1.0 × 10 −6 cm 2 / Vs or more, effects such as improvement of the electron diffusion rate, short circuit current, and conversion efficiency of the organic thin film solar cell element can be obtained. This is preferable. As a method for measuring electron mobility, there is a field effect transistor (FET) method, which can be carried out by a method described in a known document (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-045186).

n型半導体化合物の25℃でのトルエンに対する溶解度は、通常0.5重量%以上であり、0.6重量%以上が好ましく、0.7重量%以上がより好ましい。一方、通常90重量%以下が好ましく、80重量%以下がより好ましく、70重量%以下がさらに好ましい。n型半導体化合物の25℃でのトルエンに対する溶解度が0.5重量%以上であることは、溶液中でのn型半導体化合物の分散安定性が向上し、凝集、沈降、分離等を起こしにくくなるために、好ましい。   The solubility of the n-type semiconductor compound in toluene at 25 ° C. is usually 0.5% by weight or more, preferably 0.6% by weight or more, and more preferably 0.7% by weight or more. On the other hand, it is usually preferably 90% by weight or less, more preferably 80% by weight or less, and further preferably 70% by weight or less. When the solubility of the n-type semiconductor compound in toluene at 25 ° C. is 0.5% by weight or more, the dispersion stability of the n-type semiconductor compound in the solution is improved, and aggregation, sedimentation, separation, and the like are less likely to occur. Therefore, it is preferable.

1−3.透明基板(106)
有機薄膜太陽電池素子107は、支持体となる透明基盤106を有する。すなわち、透明基板上に、電極101,105と、有機光電変換層103とが形成される。
透明基板106の材料は、本発明の効果を著しく損なわない限り特に限定されない。透明基板106の材料の好適な例としては、石英、ガラス、サファイア又はチタニア等の無
機材料;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂、塩化ビニル又はポリエチレン等のポリオレフィン;セルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリノルボルネン又はエポキシ樹脂等の有機樹脂;紙又は合成紙等の紙材料等が挙げられ、有機樹脂が好ましい。
1-3. Transparent substrate (106)
The organic thin film solar cell element 107 has a transparent substrate 106 serving as a support. That is, the electrodes 101 and 105 and the organic photoelectric conversion layer 103 are formed on the transparent substrate.
The material of the transparent substrate 106 is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Suitable examples of the material for the transparent substrate 106 include inorganic materials such as quartz, glass, sapphire, and titania; polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyimide, nylon, polystyrene, polyvinyl alcohol, and ethylene vinyl alcohol copolymer. Polyolefins such as fluororesin, vinyl chloride or polyethylene; organic resins such as cellulose, polyvinylidene chloride, aramid, polyphenylene sulfide, polyurethane, polycarbonate, polyarylate, polynorbornene or epoxy resin; paper materials such as paper or synthetic paper And organic resins are preferred.

ガラスとしてはソーダガラス、青板ガラス又は無アルカリガラス等が挙げられる。ガラスからの溶出イオンが少ない点で、これらの中でも無アルカリガラスが好ましい。
透明基板106の形状に制限はなく、例えば、板状、フィルム状又はシート状等のものを用いることができる。また、透明基板106の膜厚に制限はないが、通常5μm以上、好ましくは20μm以上であり、一方、通常20mm以下、好ましくは10mm以下である。透明基板の膜厚が5μm以上であることは、有機薄膜太陽電池素子の強度が不足する可能性が低くなるために好ましい。透明基板の膜厚が20mm以下であることは、コストが抑えられ、かつ重量が重くならないために好ましい。透明基板106の材料がガラスである場合の膜厚は、通常0.01mm以上、好ましくは0.1mm以上であり、一方、通常1cm以下、好ましくは0.5cm以下である。膜厚が前記下限以上であることは、機械的強度が増加し、割れにくくなるために、好ましい。また、前記上限以下であることは、重量が重くならないために好ましい。
Examples of the glass include soda glass, blue plate glass, and non-alkali glass. Among these, alkali-free glass is preferable in that there are few eluted ions from the glass.
There is no restriction | limiting in the shape of the transparent substrate 106, For example, things, such as plate shape, a film form, or a sheet form, can be used. Moreover, although there is no restriction | limiting in the film thickness of the transparent substrate 106, it is 5 micrometers or more normally, Preferably it is 20 micrometers or more, on the other hand, it is 20 mm or less normally, Preferably it is 10 mm or less. It is preferable that the film thickness of the transparent substrate is 5 μm or more because the possibility that the strength of the organic thin film solar cell element is insufficient is reduced. The film thickness of the transparent substrate is preferably 20 mm or less because the cost is suppressed and the weight does not increase. When the material of the transparent substrate 106 is glass, the film thickness is usually 0.01 mm or more, preferably 0.1 mm or more, and is usually 1 cm or less, preferably 0.5 cm or less. It is preferable for the film thickness to be equal to or more than the lower limit because mechanical strength increases and cracking is difficult. Moreover, it is preferable that it is below the said upper limit since a weight does not become heavy.

1−4.電極(下部透明電極101,上部透明電極105)
本発明において、有機光電変換層よりも基板側の電極を下部透明電極、有機光電変換層において基板と反対側の電極を上部透明電極という。
電極(下部透明電極101,上部透明電極105)は、光吸収により生じた正孔及び電子を捕集する機能を有する。したがって、図1においては、正孔の捕集に適した上部透明電極105(以下、単に上部透明電極と記載する場合もある)と、電子の捕集に適した下部透明電極101(以下、単に下部透明電極と記載する場合もある)とを用いる。
電極は、下部透明電極101,上部透明電極105のいずれも透光性を有する。透光性を有するとは、太陽光が40%以上透過することをいう。また、下部透明電極及び上部透明電極の太陽光線透過率は70%以上であることが、透明電極を透過させて有機光電変換層103に光を到達させるために好ましい。光の透過率は、通常の分光光度計で測定できる。
1-4. Electrode (lower transparent electrode 101, upper transparent electrode 105)
In the present invention, an electrode closer to the substrate than the organic photoelectric conversion layer is referred to as a lower transparent electrode, and an electrode opposite to the substrate in the organic photoelectric conversion layer is referred to as an upper transparent electrode.
The electrodes (lower transparent electrode 101 and upper transparent electrode 105) have a function of collecting holes and electrons generated by light absorption. Therefore, in FIG. 1, an upper transparent electrode 105 suitable for collecting holes (hereinafter sometimes simply referred to as an upper transparent electrode) and a lower transparent electrode 101 suitable for collecting electrons (hereinafter simply referred to as an upper transparent electrode). May be described as a lower transparent electrode).
Both the lower transparent electrode 101 and the upper transparent electrode 105 have translucency. To have translucency means that sunlight passes through 40% or more. In addition, the sunlight transmittance of the lower transparent electrode and the upper transparent electrode is preferably 70% or more in order to allow the light to reach the organic photoelectric conversion layer 103 through the transparent electrode. The light transmittance can be measured with a normal spectrophotometer.

1−4−1.上部透明電極(105)
上部透明電極105は、一般には仕事関数が下部透明電極よりも高い導電性材料で構成され、有機光電変換層103で発生した正孔をスムーズに取り出す機能を有する。
本発明において、上部透明電極105を金属層と透明導電性酸化物層を含む透光性多層膜電極とすることで、電極の導電の安定性と透光性を両立し、耐久性に優れた有機薄膜太陽電池素子を提供することができる。透光性多層膜電極の積層構造としては、金属/透明導電性酸化物、あるいは透明導電性酸化物/金属/透明導電性酸化物をこの順に積層した構造が好ましい。
1-4-1. Upper transparent electrode (105)
The upper transparent electrode 105 is generally made of a conductive material whose work function is higher than that of the lower transparent electrode, and has a function of smoothly extracting holes generated in the organic photoelectric conversion layer 103.
In the present invention, the upper transparent electrode 105 is a translucent multilayer film electrode including a metal layer and a transparent conductive oxide layer, so that both the stability of the electroconductivity and the translucency of the electrode are compatible and the durability is excellent. An organic thin film solar cell element can be provided. As the laminated structure of the light-transmitting multilayer film electrode, a structure in which metal / transparent conductive oxide or transparent conductive oxide / metal / transparent conductive oxide is laminated in this order is preferable.

上部透明電極105の構成材料のうち、金属としては、例えば、金、白金、銀、銅、アルミニウム、クロム又はコバルト等の金属あるいはその合金が挙げられ、銀が好ましい。透明導電性酸化物としては、例えば、酸化ニッケル、酸化スズ、酸化インジウム、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛、酸化チタン、インジウム−亜鉛 酸化物(IZO)
、アルミニウム−亜鉛酸化物(AZO)、ガリウム−亜鉛酸化物(GZO)、インジウム−ガリウム−亜鉛酸化物(IGZO)、インジウム−タングステン酸化物(IWO)等が挙げられる。この中でも、インジウム酸化物を含む化合物、酸化亜鉛又は酸化スズを用いることが好ましく、特にインジウム酸化物を含む化合物が好ましい。
Among the constituent materials of the upper transparent electrode 105, examples of the metal include metals such as gold, platinum, silver, copper, aluminum, chromium, and cobalt, or alloys thereof, and silver is preferable. Examples of the transparent conductive oxide include nickel oxide, tin oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), zinc oxide, titanium oxide, and indium-zinc oxide (IZO).
, Aluminum-zinc oxide (AZO), gallium-zinc oxide (GZO), indium-gallium-zinc oxide (IGZO), indium-tungsten oxide (IWO), and the like. Among these, it is preferable to use a compound containing indium oxide, zinc oxide or tin oxide, and a compound containing indium oxide is particularly preferable.

上部透明電極105の膜厚は必要な透明性が確保されていれば特に制限は無いが、通常10nm以上、好ましくは20nm以上、さらに好ましくは、50nm以上である。一方、通常10μm以下、好ましくは1μm以下、さらに好ましくは500nm以下である。
上部電極105の膜厚が上記下限以上であることによりシート抵抗が抑えられ、上部電極105の膜厚が上記上限以下であることにより、光透過率を低下させずに効率よく光を電気に変換することができる。光透過率とシート抵抗、膜強度を両立できる膜厚を選ぶ必要がある。
The film thickness of the upper transparent electrode 105 is not particularly limited as long as necessary transparency is ensured, but is usually 10 nm or more, preferably 20 nm or more, and more preferably 50 nm or more. On the other hand, it is usually 10 μm or less, preferably 1 μm or less, more preferably 500 nm or less.
When the film thickness of the upper electrode 105 is equal to or greater than the above lower limit, sheet resistance is suppressed, and when the film thickness of the upper electrode 105 is equal to or less than the upper limit, light is efficiently converted into electricity without reducing light transmittance. can do. It is necessary to select a film thickness that can achieve both light transmittance, sheet resistance, and film strength.

また、上部透明電極105を形成する金属層の膜厚は、通常30nm以下、好ましくは20nm以下、より好ましくは15nm以下であり、通常1nm以上、好ましくは2nm以上、より好ましくは3nm以上である。金属層の膜厚が上記上限以下であることにより、透明性を有することができ、上記下限以上であることにより上部透明電極105のシート抵抗を下げることができる。   The film thickness of the metal layer forming the upper transparent electrode 105 is usually 30 nm or less, preferably 20 nm or less, more preferably 15 nm or less, and usually 1 nm or more, preferably 2 nm or more, more preferably 3 nm or more. When the film thickness of the metal layer is not more than the above upper limit, it can have transparency, and when it is not less than the above lower limit, the sheet resistance of the upper transparent electrode 105 can be lowered.

上部透明電極105のシート抵抗は、特段の制限はないが、通常1Ω/□以上、一方、1000Ω/□以下、好ましくは500Ω/□以下、さらに好ましくは100Ω/□以下である。
上部透明電極105の形成方法としては、蒸着法若しくはスパッタ法等の真空成膜方法が挙げられる。
The sheet resistance of the upper transparent electrode 105 is not particularly limited, but is usually 1Ω / □ or more, on the other hand, 1000Ω / □ or less, preferably 500Ω / □ or less, more preferably 100Ω / □ or less.
As a method for forming the upper transparent electrode 105, a vacuum film forming method such as an evaporation method or a sputtering method can be used.

1−4−2.下部透明電極(101)
下部透明電極101は、一般には仕事関数が低い値を有する導電性材料で構成され、有機光電変換層103で発生した電子をスムーズに取り出す機能を有する電極である。下部透明電極101は、電子取り出し層102と隣接している。
下部透明電極101の材料を挙げると、例えば、白金、金、銀、銅、鉄、スズ、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム又はマグネシウム等の金属及びその合金;フッ化リチウムやフッ化セシウム等の無機塩;酸化ニッケル、酸化アルミニウム、酸化リチウム又は酸化セシウムのような金属酸化物等が挙げられる。これらの材料は低い仕事関数を有する材料であるため、好ましい。下部透明電極101についても上部透明電極105と同様に、電子取り出し層102としてチタニアのようなn型半導体で導電性を有するものを用いることにより、高い仕事関数を有する材料を用いることもできる。電極保護の観点から、下部透明電極101の材料として好ましくは、白金、金、銀、銅、鉄、スズ、アルミニウム、カルシウム若しくはインジウム等の金属、又は酸化インジウムスズ等のこれらの金属を用いた合金である。
1-4-2. Lower transparent electrode (101)
The lower transparent electrode 101 is generally an electrode made of a conductive material having a low work function, and has a function of smoothly extracting electrons generated in the organic photoelectric conversion layer 103. The lower transparent electrode 101 is adjacent to the electron extraction layer 102.
Examples of the material of the lower transparent electrode 101 include, for example, metals such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, zinc, aluminum, indium, chromium, lithium, sodium, potassium, cesium, calcium, and magnesium, and alloys thereof; Examples include inorganic salts such as lithium fluoride and cesium fluoride; metal oxides such as nickel oxide, aluminum oxide, lithium oxide, and cesium oxide. These materials are preferable because they are materials having a low work function. Similarly to the upper transparent electrode 105, the lower transparent electrode 101 can be made of a material having a high work function by using an n-type semiconductor such as titania having conductivity as the electron extraction layer 102. From the viewpoint of electrode protection, the material of the lower transparent electrode 101 is preferably a metal such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, aluminum, calcium or indium, or an alloy using these metals such as indium tin oxide. It is.

下部透明電極101の膜厚は特に制限は無いが、通常10nm以上、好ましくは20nm以上、より好ましくは50nm以上である。一方、通常10μm以下、好ましくは1μm以下、より好ましくは500nm以下である。下部透明電極101の膜厚が10nm以上であることにより、シート抵抗が抑えられ、下部透明電極101の膜厚が10μm以下であることにより、光透過率を低下させずに効率よく光を電気に変換することができる。下部透明電極101には、光透過率とシート抵抗を両立する膜厚を選ぶ必要がある。   The film thickness of the lower transparent electrode 101 is not particularly limited, but is usually 10 nm or more, preferably 20 nm or more, and more preferably 50 nm or more. On the other hand, it is usually 10 μm or less, preferably 1 μm or less, more preferably 500 nm or less. When the film thickness of the lower transparent electrode 101 is 10 nm or more, the sheet resistance is suppressed, and when the film thickness of the lower transparent electrode 101 is 10 μm or less, the light is efficiently transferred without reducing the light transmittance. Can be converted. For the lower transparent electrode 101, it is necessary to select a film thickness that achieves both light transmittance and sheet resistance.

下部透明電極101のシート抵抗は、特に制限は無いが、通常1000Ω/□以下、好ましくは500Ω/□以下、さらに好ましくは100Ω/□以下である。下限に制限は無いが、通常は1Ω/□以上である。
下部透明電極101の形成方法としては、蒸着法若しくはスパッタ法等の真空成膜方法、又はナノ粒子や前駆体を含有するインクを塗布して成膜する湿式塗布法等がある。
The sheet resistance of the lower transparent electrode 101 is not particularly limited, but is usually 1000Ω / □ or less, preferably 500Ω / □ or less, and more preferably 100Ω / □ or less. Although there is no restriction on the lower limit, it is usually 1Ω / □ or more.
As a method for forming the lower transparent electrode 101, there are a vacuum film forming method such as an evaporation method or a sputtering method, or a wet coating method in which an ink containing nanoparticles or a precursor is applied to form a film.

さらに、上部透明電極105及び下部透明電極101に対して表面処理を行うことによ
り、特性(電気特性やぬれ特性等)を改良してもよい。
上部透明電極105及び下部透明電極101を積層した後に、有機薄膜太陽電池素子を通常50℃以上、好ましくは80℃以上、一方、通常300℃以下、好ましくは280℃以下、より好ましくは250℃以下の温度範囲において、加熱することが好ましい(この工程をアニーリング処理工程と称する場合がある)。アニーリング処理工程を50℃以上の温度で行うことにより、有機薄膜太陽電池素子の各層間の密着性、例えば電子取り出し層102と下部透明電極101及び/又は電子取り出し層102と有機光電変換層103の密着性が向上する効果が得られるため、好ましい。各層間の密着性が向上することにより、有機薄膜太陽電池素子の熱安定性や耐久性等が向上しうる。アニーリング処理工程の温度を300℃以下にすることは、有機光電変換層103内の有機化合物が熱分解する可能性が低くなるため、好ましい。アニーリング処理工程においては、上記の温度範囲内で段階的な加熱を行ってもよい。
Furthermore, characteristics (electric characteristics, wetting characteristics, etc.) may be improved by performing surface treatment on the upper transparent electrode 105 and the lower transparent electrode 101.
After laminating the upper transparent electrode 105 and the lower transparent electrode 101, the organic thin film solar cell element is usually 50 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher, and usually 300 ° C. or lower, preferably 280 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower. It is preferable to heat in this temperature range (this step may be referred to as an annealing treatment step). By performing the annealing process at a temperature of 50 ° C. or higher, the adhesion between each layer of the organic thin film solar cell element, for example, the electron extraction layer 102 and the lower transparent electrode 101 and / or the electron extraction layer 102 and the organic photoelectric conversion layer 103 This is preferable because an effect of improving adhesion can be obtained. By improving the adhesion between the layers, the thermal stability and durability of the organic thin film solar cell element can be improved. It is preferable to set the temperature of the annealing treatment step to 300 ° C. or lower because the organic compound in the organic photoelectric conversion layer 103 is less likely to be thermally decomposed. In the annealing treatment step, stepwise heating may be performed within the above temperature range.

加熱する時間としては、通常1分以上、好ましくは3分以上、一方、通常3時間以下、好ましくは1時間以下である。アニーリング処理工程は、太陽電池性能のパラメータである開放電圧、短絡電流及びフィルファクターが一定の値になったところで終了させることが好ましい。また、アニーリング処理工程は、常圧下、かつ不活性ガス雰囲気中で実施することが好ましい。   The heating time is usually 1 minute or longer, preferably 3 minutes or longer, and usually 3 hours or shorter, preferably 1 hour or shorter. The annealing treatment step is preferably terminated when the open-circuit voltage, the short-circuit current, and the fill factor, which are parameters of the solar cell performance, reach a constant value. Further, the annealing treatment step is preferably performed under normal pressure and in an inert gas atmosphere.

加熱する方法としては、ホットプレート等の熱源に有機薄膜太陽電池素子を載せてもよいし、オーブン等の加熱雰囲気中に有機薄膜太陽電池素子を入れてもよい。また、加熱はバッチ式で行っても連続方式で行ってもよい。
1−5.フィルム状部材
本発明の有機薄膜太陽電池素子は、その表面にフィルム状部材を設けることができる。フィルム状部材は温度変化、湿度変化、酸素、水、光、または風など、デバイス設置環境から有機薄膜太陽電池素子を保護し、劣化を防ぐ。
As a heating method, the organic thin film solar cell element may be placed on a heat source such as a hot plate, or the organic thin film solar cell element may be placed in a heating atmosphere such as an oven. The heating may be performed batchwise or continuously.
1-5. Film-like member The organic thin-film solar cell element of this invention can provide a film-like member on the surface. The film-like member protects the organic thin-film solar cell element from the device installation environment such as temperature change, humidity change, oxygen, water, light, or wind, and prevents deterioration.

また、フィルム状部材は、有機薄膜太陽電池素子の最表層に位置するため、耐候性、耐熱性、透明性、撥水性、耐汚染性、機械強度などの、有機薄膜太陽電池素子の表面被覆材として好適な性能を備え、しかもそれを屋外暴露において長期間維持する性質を有することが好ましい。
さらに、有機薄膜太陽電池素子は、光を受けて熱せられることが多いため、フィルム状部材も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、フィルム状部材の構成材料の融点は、通常100℃以上、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上であり、また、通常350℃以下、好ましくは320℃以下、より好ましくは300℃以下である。融点を高くすることで太陽電池素子の使用時にフィルム状部材が融解・劣化する可能性を低減できる。
Moreover, since the film-like member is located on the outermost layer of the organic thin film solar cell element, the surface covering material of the organic thin film solar cell element such as weather resistance, heat resistance, transparency, water repellency, contamination resistance, mechanical strength, etc. It is preferable to have a property suitable for the above and to maintain it for a long period of time in outdoor exposure.
Furthermore, since the organic thin film solar cell element is often heated by receiving light, it is preferable that the film-like member also has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the film-like member is usually 100 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, more preferably 130 ° C. or higher, and usually 350 ° C. or lower, preferably 320 ° C. or lower, more preferably It is 300 degrees C or less. By increasing the melting point, it is possible to reduce the possibility that the film-like member melts and deteriorates when the solar cell element is used.

フィルム状部材を構成する材料は、任意である。その材料の例を挙げると、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、AS(アクリロニトリル−スチレン)樹脂、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリアクリル系樹脂、各種ナイロン等のポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド−イミド樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリカーボネート樹脂などが挙げられる。   The material which comprises a film-like member is arbitrary. Examples of the material include polyethylene resin, polypropylene resin, cyclic polyolefin resin, AS (acrylonitrile-styrene) resin, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) resin, polyvinyl chloride resin, fluorine resin, polyethylene terephthalate, polyethylene Examples thereof include polyester resins such as naphthalate, phenol resins, polyacrylic resins, polyamide resins such as various nylons, polyimide resins, polyamide-imide resins, polyurethane resins, cellulose resins, silicone resins, and polycarbonate resins.

なお、フィルム状部材は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていても良い。また、フィルム状部材は単層フィルムにより形成されていても良いが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。
フィルム状部材の厚みは、通常5μm以上、好ましくは10μm以上、より好ましくは
20μm以上であり、また、通常200μm以下、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下である。厚みを厚くすることで機械的強度が高まる傾向にあり、薄くすることで柔軟性が高まる傾向にある。このため、両方の利点を兼ね備える範囲として、上記範囲とするのが望ましい。
Note that the film-like member may be formed of one type of material or may be formed of two or more types of materials. The film-like member may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers.
The thickness of the film-like member is usually 5 μm or more, preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, and usually 200 μm or less, preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less. Increasing the thickness tends to increase mechanical strength, and decreasing the thickness tends to increase flexibility. For this reason, it is desirable to set it as the said range as a range which has both advantages.

またフィルム状部材には、他のフィルムとの接着性の改良のために、コロナ処理、プラズマ処理等の表面処理を行なってもよい。
また、フィルム状部材に紫外線遮断、熱線遮断、防汚性、親水性、疎水性、防曇性、耐擦性、導電性、反射防止、防眩性、光拡散、光散乱、波長変換、ガスバリア性等の機能を付与してもよい。
特に、有機光電変換層などの、有機薄膜太陽電池素子に含まれる有機層は水や酸素により劣化する場合があるため、水や酸素による影響を効果的に抑制するためには、有機光電変換層と近接するようにガスバリア性を有するフィルム状部材を設置し、ガスバリア層を形成することが好ましい。
Further, the film-like member may be subjected to surface treatment such as corona treatment or plasma treatment in order to improve adhesiveness with other films.
In addition, ultraviolet rays, heat rays, antifouling properties, hydrophilicity, hydrophobicity, antifogging properties, abrasion resistance, electrical conductivity, antireflection, antiglare properties, light diffusion, light scattering, wavelength conversion, gas barrier are applied to film-like members. You may give functions, such as sex.
In particular, since an organic layer included in an organic thin-film solar cell element such as an organic photoelectric conversion layer may be deteriorated by water or oxygen, the organic photoelectric conversion layer is effective for effectively suppressing the influence of water or oxygen. It is preferable to form a gas barrier layer by installing a film-like member having gas barrier properties so as to be close to each other.

このような機能を有するフィルム状部材として、公知のフィルム状部材を用いることができ、前記材料の層と、機能を付与する層とを積層したフィルム状部材や、機能を発現する材料を溶解・分散させるなどして含有させたフィルム状部材が挙げられる。ガスバリア性を有するフィルム状部材としては、前記材料の層と無機層とを積層したフィルム状部材が好ましい。例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)或いはポリエチレンナフタレート(PEN)等の基材フィルムにSiOを真空蒸着したフィルム等が挙げられる。 As a film-like member having such a function, a known film-like member can be used. A film-like member in which a layer of the material and a layer imparting a function are laminated, or a material that exhibits a function is dissolved and dissolved. Examples thereof include a film-like member that is contained by being dispersed. As a film-like member having gas barrier properties, a film-like member obtained by laminating a layer of the material and an inorganic layer is preferable. Examples thereof include a film obtained by vacuum-depositing SiO x on a base film such as polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN).

フィルム状部材を有機薄膜太陽電池素子に積層する方法としては特に限定されず、熱ラミネート法により加熱圧着する方法、接着層を介して積層する方法等が挙げられ、接着の耐久性が高いため接着層を介して積層する方法が好ましい。接着層の材質等は特に制限されず、熱可塑性樹脂でも熱硬化樹脂でもよいが、ガスバリア性を有するフィルム状部材を設置してガスバリア層を形成する場合には、耐久性の点で熱硬化樹脂が好ましい。   The method of laminating the film-like member on the organic thin-film solar cell element is not particularly limited, and examples thereof include a method of heat-pressing by a thermal laminating method, a method of laminating via an adhesive layer, etc. A method of laminating through layers is preferred. The material of the adhesive layer is not particularly limited and may be a thermoplastic resin or a thermosetting resin. However, in the case of forming a gas barrier layer by installing a film-like member having gas barrier properties, the thermosetting resin is used from the viewpoint of durability. Is preferred.

熱可塑性樹脂としては例えば、エチレンー酢酸ビニル共重合体(EVA)樹脂、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂、マレイン酸またはシラン等で変性した変性ポリエチレン樹脂、変性ポリプロピレン樹脂などが挙げられる。熱硬化樹脂としては、例えばエポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、アクリル系接着剤等の材料が挙げられる。接着層の厚さは、1μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましい。一方、上限は100μm以下が好ましく、40μm以下がより好ましい。
ガスバリア
また、フィルム状部材や接着層は、光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率は、通常75%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上、なかでも好ましくは95%以上、特に好ましくは97%以上である。
Examples of the thermoplastic resin include an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) resin, a polyvinyl butyral (PVB) resin, a modified polyethylene resin modified with maleic acid or silane, and a modified polypropylene resin. Examples of the thermosetting resin include materials such as an epoxy adhesive, a urethane adhesive, and an acrylic adhesive. The thickness of the adhesive layer is preferably 1 μm or more, and more preferably 5 μm or more. On the other hand, the upper limit is preferably 100 μm or less, and more preferably 40 μm or less.
Gas barrier Further, the film-like member and the adhesive layer are preferably those that transmit visible light from the viewpoint of not preventing light absorption. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 75% or more, preferably 80% or more, more preferably 85% or more, further preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more. Particularly preferably, it is 97% or more.

1−6.光電変換特性
有機薄膜太陽電池素子107の光電変換特性は次のようにして求めることができる。光電変換素子107にソーラシュミレーターでAM1.5G条件の光を照射強度100mW/cmで照射して、電流−電圧特性を測定する。得られた電流−電圧曲線から、光電変換効率(PCE)、短絡電流密度(Jsc)、開放電圧(Voc)、フィルファクター(FF)、直列抵抗、シャント抵抗といった光電変換特性を求めることができる。
1-6. Photoelectric conversion characteristic The photoelectric conversion characteristic of the organic thin-film solar cell element 107 can be obtained as follows. The photoelectric conversion element 107 is irradiated with light having an AM1.5G condition at an irradiation intensity of 100 mW / cm 2 using a solar simulator, and current-voltage characteristics are measured. From the obtained current-voltage curve, photoelectric conversion characteristics such as photoelectric conversion efficiency (PCE), short circuit current density (Jsc), open circuit voltage (Voc), fill factor (FF), series resistance, and shunt resistance can be obtained.

本発明に係る有機薄膜太陽電池素子の光電変換効率は、特段の制限はないが、通常1%以上、好ましくは1.5%以上、より好ましくは2%以上である。一方、上限に特段の制限はなく、高ければ高いほどよい。
また、有機薄膜太陽電池素子の耐久性を測定する方法としては、有機薄膜太陽電池素子を大気暴露する前後での、光電変換効率の維持率を求める方法が挙げられる。
(維持率)=(大気暴露N時間後の光電変換効率)/(大気暴露直前の光電変換効率)
有機薄膜太陽電池素子を実用化するには、製造が簡便かつ安価であること以外に、高い光電変換効率及び高い耐久性を有することが重要である。この観点から、1週間大気暴露する前後での光電変換効率の維持率は、60%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、高ければ高いほどよい。
Although there is no special restriction | limiting, the photoelectric conversion efficiency of the organic thin-film solar cell element which concerns on this invention is 1% or more normally, Preferably it is 1.5% or more, More preferably, it is 2% or more. On the other hand, there is no particular limitation on the upper limit, and the higher the better.
Moreover, as a method for measuring the durability of the organic thin film solar cell element, there is a method for obtaining a maintenance rate of photoelectric conversion efficiency before and after the organic thin film solar cell element is exposed to the atmosphere.
(Maintenance rate) = (Photoelectric conversion efficiency after N hours of atmospheric exposure) / (Photoelectric conversion efficiency immediately before atmospheric exposure)
In order to put an organic thin-film solar cell element into practical use, it is important to have high photoelectric conversion efficiency and high durability in addition to simple and inexpensive manufacture. From this viewpoint, the maintenance rate of photoelectric conversion efficiency before and after exposure to the atmosphere for one week is preferably 60% or more, more preferably 80% or more, and the higher the better.

2.本発明の有機薄膜太陽電池素子を用いた有機薄膜太陽電池
本発明に係る有機薄膜太陽電池素子(以下、太陽電池素子ともいう)は、有機薄膜太陽電池の太陽電池素子として使用される。
図2は本発明の有機薄膜太陽電池素子の使用例としての有機薄膜太陽電池の構成を模式的に示す断面図である。図2に示すように、本態様の有機薄膜太陽電池14(以下、薄膜太陽電池14ともいう)は、耐候性保護フィルム1と、紫外線カットフィルム2と、ガスバリアフィルム3と、ゲッター材フィルム4と、封止材5と、太陽電池素子6と、封止材7と、ゲッター材フィルム8と、ガスバリアフィルム9と、バックシート10とをこの順に備える。そして、耐候性保護フィルム1が形成された側(図中下方)から光が照射されて、太陽電池素子6が発電するようになっている。
2. Organic thin film solar cell using organic thin film solar cell element of the present invention The organic thin film solar cell element (hereinafter also referred to as solar cell element) according to the present invention is used as a solar cell element of an organic thin film solar cell.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an organic thin film solar cell as an example of use of the organic thin film solar cell element of the present invention. As shown in FIG. 2, the organic thin film solar cell 14 (hereinafter also referred to as the thin film solar cell 14) of this embodiment includes a weather-resistant protective film 1, an ultraviolet cut film 2, a gas barrier film 3, and a getter material film 4. The sealing material 5, the solar cell element 6, the sealing material 7, the getter material film 8, the gas barrier film 9, and the back sheet 10 are provided in this order. And light is irradiated from the side (downward in the figure) where the weather-resistant protective film 1 is formed, and the solar cell element 6 generates power.

なお、本発明の太陽電池素子6はそれ自体で封止構造を有するため、ゲッター材フィルム8及び/又はガスバリアフィルム9を用いなくてもよい。また、ゲッター材フィルム8及び/又はガスバリアフィルム9を用いる場合であっても、従来の太陽電池素子よりもこれらのフィルムの薄膜化や低性能なものの使用が可能になるため、有機薄膜太陽電池の薄膜化やフレキシブル性の向上が可能である。   In addition, since the solar cell element 6 of the present invention itself has a sealing structure, the getter material film 8 and / or the gas barrier film 9 may not be used. Further, even when the getter material film 8 and / or the gas barrier film 9 is used, these films can be made thinner and have lower performance than conventional solar cell elements. Thin film and flexibility can be improved.

さらに、特にガスバリア性を求められる用途においても、後述するバックシート10として防水性の高いシートを用いる場合は、ゲッター材フィルム8及び/又はガスバリアフィルム9を用いなくてもよい。   Further, even in applications where gas barrier properties are particularly required, the getter material film 8 and / or the gas barrier film 9 may not be used when a highly waterproof sheet is used as the back sheet 10 described later.

2−1.耐候性保護フィルム(1)
耐候性保護フィルム1は天候変化から太陽電池素子6を保護するフィルムである。耐候性保護フィルム1で太陽電池素子6を覆うことにより、太陽電池素子6等を天候変化等から保護し、発電能力を高く維持するようにしている。耐候性保護フィルム1は、薄膜太陽電池14の最表層に位置するため、耐候性、耐熱性、透明性、撥水性、耐汚染性及び/又は機械強度等の、薄膜太陽電池14の表面被覆材として好適な性能を備え、しかもそれを屋外暴露において長期間維持する性質を有することが好ましい。
2-1. Weatherproof protective film (1)
The weather-resistant protective film 1 is a film that protects the solar cell element 6 from weather changes. By covering the solar cell element 6 with the weather-resistant protective film 1, the solar cell element 6 and the like are protected from weather changes and the power generation capacity is kept high. Since the weather resistant protective film 1 is located on the outermost layer of the thin film solar cell 14, the surface covering material of the thin film solar cell 14 such as weather resistance, heat resistance, transparency, water repellency, stain resistance and / or mechanical strength is provided. It is preferable to have a property suitable for the above and to maintain it for a long period of time in outdoor exposure.

また、耐候性保護フィルム1は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させることが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率が80%以上であることが好ましく、上限に制限はない。さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、耐候性保護フィルム1も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、耐候性保護フィルム1の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。   Moreover, it is preferable that the weather-resistant protective film 1 transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is preferably 80% or more, and the upper limit is not limited. Furthermore, since the thin-film solar cell 14 is often heated by receiving light, it is preferable that the weather-resistant protective film 1 also has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the weather-resistant protective film 1 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

耐候性保護フィルム1を構成する材料は、天候変化から太陽電池素子6を保護することができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、AS(アクリロニトリル−スチレン)樹脂、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリアクリル系樹脂、各種ナイロン等のポリアミド樹脂、ポリイミド樹
脂、ポリアミド−イミド樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース系樹脂、シリコン系樹脂又はポリカーボネート樹脂等が挙げられる。
The material which comprises the weather-resistant protective film 1 is arbitrary as long as it can protect the solar cell element 6 from a weather change. Examples of the material include polyethylene resin, polypropylene resin, cyclic polyolefin resin, AS (acrylonitrile-styrene) resin, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) resin, polyvinyl chloride resin, fluorine resin, polyethylene terephthalate, polyethylene Examples thereof include polyester resins such as naphthalate, phenol resins, polyacrylic resins, polyamide resins such as various nylons, polyimide resins, polyamide-imide resins, polyurethane resins, cellulose resins, silicon resins, and polycarbonate resins.

なお、耐候性保護フィルム1は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。また、耐候性保護フィルム1は単層フィルムにより形成されていてもよいが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。
耐候性保護フィルム1の厚みは特に規定されないが、通常10μm以上200μm以下である。
In addition, the weather-resistant protective film 1 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials. Moreover, although the weather-resistant protective film 1 may be formed with the single layer film, the laminated | multilayer film provided with the film of two or more layers may be sufficient as it.
The thickness of the weather-resistant protective film 1 is not particularly defined, but is usually 10 μm or more and 200 μm or less.

また耐候性保護フィルム1には、他のフィルムとの接着性の改良のために、コロナ処理及び/又はプラズマ処理等の表面処理を行ってもよい。
耐候性保護フィルム1は、薄膜太陽電池14においてできるだけ外側に設けることが好ましい。薄膜太陽電池14の構成部材のうちより多くのものを保護できるようにするためである。
Moreover, you may perform surface treatment, such as a corona treatment and / or a plasma treatment, for the weather-resistant protective film 1 in order to improve the adhesiveness with another film.
The weatherproof protective film 1 is preferably provided on the outer side as much as possible in the thin-film solar cell 14. This is because more of the constituent members of the thin-film solar cell 14 can be protected.

2−2.紫外線カットフィルム(2)
紫外線カットフィルム2は紫外線の透過を防止するフィルムである。紫外線カットフィルム2を薄膜太陽電池14の受光部分に設け、紫外線カットフィルム2で太陽電池素子6の受光面6aを覆うことにより、太陽電池素子6及び必要に応じてガスバリアフィルム3、9等を紫外線から保護し、発電能力を高く維持することができるようになっている。
2-2. UV cut film (2)
The ultraviolet cut film 2 is a film that prevents the transmission of ultraviolet rays. The ultraviolet cut film 2 is provided in the light receiving portion of the thin-film solar cell 14, and the ultraviolet cut film 2 covers the light receiving surface 6a of the solar cell element 6, so that the solar cell element 6 and, if necessary, the gas barrier films 3 and 9 are exposed to ultraviolet rays. The power generation capacity can be maintained at a high level.

紫外線カットフィルム2に要求される紫外線の透過抑制能力の程度は、紫外線(例えば、波長300nm)の透過率が50%以下であることが好ましく、下限に制限はない。また、紫外線カットフィルム2は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させることが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率が80%以上であることが好ましく、上限に制限はない。   The degree of the ability to suppress the transmission of ultraviolet rays required for the ultraviolet cut film 2 is preferably such that the transmittance of ultraviolet rays (for example, wavelength of 300 nm) is 50% or less, and there is no limit on the lower limit. Moreover, it is preferable that the ultraviolet cut film 2 transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is preferably 80% or more, and the upper limit is not limited.

さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、紫外線カットフィルム2も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、紫外線カットフィルム2の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。
また、紫外線カットフィルム2は、柔軟性が高く、隣接するフィルムとの接着性が良好であり、水蒸気や酸素をカットしうることが好ましい。
Furthermore, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, the ultraviolet cut film 2 preferably has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the ultraviolet cut film 2 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.
Moreover, it is preferable that the ultraviolet cut film 2 is high in flexibility, has good adhesion to an adjacent film, and can cut water vapor and oxygen.

紫外線カットフィルム2を構成する材料は、紫外線の強度を弱めることができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系又はエステル系の樹脂に紫外線吸収剤を配合して成膜したフィルム等が挙げられる。また、紫外線吸収剤を樹脂中に分散あるいは溶解させたものの層(以下、適宜「紫外線吸収層」という)を基材フィルム上に形成したフィルムを用いてもよい。   The material which comprises the ultraviolet cut film 2 is arbitrary if the intensity | strength of an ultraviolet-ray can be weakened. Examples of the material include films formed by blending an ultraviolet absorber with an epoxy, acrylic, urethane, or ester resin. Further, a film in which a layer of an ultraviolet absorbent dispersed or dissolved in a resin (hereinafter referred to as “ultraviolet absorbing layer” as appropriate) is formed on a base film may be used.

紫外線吸収剤としては、例えば、サリチル酸系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系のもの等を用いることができる。なお、紫外線吸収剤は、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よい。上述のように、紫外線吸収フィルムとしては紫外線吸収層を基材フィルム上に形成したフィルムを用いることもできる。このようなフィルムは、例えば、紫外線吸収剤を含む塗布液を基材フィルム上に塗布し、乾燥させることで作製できる。   Examples of the ultraviolet absorber that can be used include salicylic acid-based, benzophenone-based, benzotriazole-based, and cyanoacrylate-based ones. In addition, a ultraviolet absorber may use 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. As described above, a film in which an ultraviolet absorbing layer is formed on a base film can also be used as the ultraviolet absorbing film. Such a film can be produced, for example, by applying a coating solution containing an ultraviolet absorber on a substrate film and drying it.

基材フィルムの材質は特に限定されないが、耐熱性、柔軟性のバランスが良好なフィルムが得られる点で、例えばポリエステルが挙げられる。
紫外線カットフィルム2の具体的な商品の例を挙げると、カットエース(MKVプラスティック株式会社)等が挙げられる。なお、紫外線カットフィルム2は1種の材料で形成
されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。
Although the material of a base film is not specifically limited, For example, polyester is mentioned at the point from which the balance of heat resistance and a softness | flexibility is obtained.
Examples of specific products of the ultraviolet cut film 2 include cut ace (MKV Plastic Co., Ltd.). In addition, the ultraviolet cut film 2 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials.

また、紫外線カットフィルム2は単層フィルムにより形成されていてもよいが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。紫外線カットフィルム2の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上200μm以下である。
紫外線カットフィルム2は、太陽電池素子6の受光面6aの少なくとも一部を覆う位置に設ければよいが、好ましくは太陽電池素子6の受光面6aの全てを覆う位置に設ける。ただし、太陽電池素子6の受光面6aを覆う位置以外の位置にも紫外線カットフィルム2が設けられていてもよい。
Further, the ultraviolet cut film 2 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers. The thickness of the ultraviolet cut film 2 is not particularly limited, but is usually 5 μm or more and 200 μm or less.
Although the ultraviolet cut film 2 should just be provided in the position which covers at least one part of the light-receiving surface 6a of the solar cell element 6, Preferably it is provided in the position which covers all the light-receiving surfaces 6a of the solar cell element 6. FIG. However, the ultraviolet cut film 2 may be provided at a position other than the position covering the light receiving surface 6 a of the solar cell element 6.

2−3.ガスバリアフィルム(3)
ガスバリアフィルム3は水及び酸素の透過を防止するフィルムである。ガスバリアフィルム3で太陽電池素子6を被覆することにより、太陽電池素子6を水及び酸素から保護し、発電能力を高く維持することができる。
ガスバリアフィルム3に要求される防湿能力の程度は、太陽電池素子6の種類等に応じて様々であるが、単位面積(1m)の1日あたりの水蒸気透過率が、通常1×10−1g/m/day以下であることが好ましく、下限に制限はない。
2-3. Gas barrier film (3)
The gas barrier film 3 is a film that prevents permeation of water and oxygen. By covering the solar cell element 6 with the gas barrier film 3, the solar cell element 6 can be protected from water and oxygen, and the power generation capacity can be kept high.
Although the degree of moisture-proof capability required for the gas barrier film 3 varies depending on the type of the solar cell element 6 and the like, the water vapor transmission rate per unit area (1 m 2 ) per day is usually 1 × 10 −1. It is preferable that it is below g / m < 2 > / day, and there is no restriction | limiting in a minimum.

ガスバリアフィルム3に要求される酸素透過性の程度は、太陽電池素子6の種類等に応じて様々であるが、単位面積(1m)の1日あたりの酸素透過率が、通常1×10−1cc/m/day/atm以下であることが好ましく、下限に制限はない。
また、ガスバリアフィルム3は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させることが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率は、通常60%以上であり、上限に制限はない。
Although the degree of oxygen permeability required for the gas barrier film 3 varies depending on the type of the solar cell element 6 and the like, the oxygen permeability per unit area (1 m 2 ) per day is usually 1 × 10 −. It is preferably 1 cc / m 2 / day / atm or less, and the lower limit is not limited.
Moreover, it is preferable that the gas barrier film 3 transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 60% or more, and there is no upper limit.

さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、ガスバリアフィルム3も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、ガスバリアフィルム3の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。
ガスバリアフィルム3の具体的な構成は、太陽電池素子6を水から保護できる限り任意である。ただし、ガスバリアフィルム3を透過しうる水蒸気や酸素の量を少なくできるフィルムほど製造コストが高くなるため、これらの点を総合的に勘案して適切なものを使用することが好ましい。
Furthermore, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, it is preferable that the gas barrier film 3 also has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the gas barrier film 3 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.
The specific configuration of the gas barrier film 3 is arbitrary as long as the solar cell element 6 can be protected from water. However, since the manufacturing cost increases as the amount of water vapor or oxygen that can permeate the gas barrier film 3 increases, it is preferable to use an appropriate film considering these points comprehensively.

なかでも好適なガスバリアフィルム3としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)或いはポリエチレンナフタレート(PEN)等の基材フィルムにSiOを真空蒸着したフィルム等が挙げられる。
なお、ガスバリアフィルム3は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。また、ガスバリアフィルム3は単層フィルムにより形成されていてもよいが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。
Particularly suitable gas barrier film 3 includes, for example, a film obtained by vacuum-depositing SiO x on a base film such as polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN).
In addition, the gas barrier film 3 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials. The gas barrier film 3 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers.

ガスバリアフィルム3の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上200μm以下である。
ガスバリアフィルム3は、太陽電池素子6を被覆して湿気及び酸素から保護できればその形成位置に制限は無いが、太陽電池素子6の正面(受光面側の面。図2では下側の面)及び背面(受光面とは反対側の面。図2では上側の面)を覆うことが好ましい。薄膜太陽電池14においてはその正面及び背面が他の面よりも大面積に形成されることが多いためである。本実施形態ではガスバリアフィルム3が太陽電池素子6の正面を覆い、後述するガスバリアフィルム9が太陽電池素子6の背面を覆うようになっている。
The thickness of the gas barrier film 3 is not particularly defined, but is usually 5 μm or more and 200 μm or less.
As long as the gas barrier film 3 covers the solar cell element 6 and can be protected from moisture and oxygen, the formation position is not limited. However, the front surface of the solar cell element 6 (surface on the light receiving surface side, lower surface in FIG. 2) and It is preferable to cover the back surface (the surface opposite to the light receiving surface; the upper surface in FIG. 2). This is because the front and back surfaces of the thin film solar cell 14 are often formed in a larger area than the other surfaces. In this embodiment, the gas barrier film 3 covers the front surface of the solar cell element 6, and a gas barrier film 9 described later covers the back surface of the solar cell element 6.

2−4.ゲッター材フィルム(4)
ゲッター材フィルム4は水分及び/又は酸素を吸収するフィルムである。ゲッター材フィルム4で太陽電池素子6を覆うことにより、太陽電池素子6等を水分及び/又は酸素から保護し、発電能力を高く維持するようにしている。ここで、ゲッター材フィルム4は上記のようなガスバリアフィルム3とは異なり、水分の透過を妨げるものではなく、水分を吸収するものである。水分を吸収するフィルムを用いることにより、ガスバリアフィルム3等で太陽電池素子6を被覆した場合に、ガスバリアフィルム3及び9で形成される空間に僅かに浸入する水分をゲッター材フィルム4が捕捉して水分による太陽電池素子6への影響を排除できる。
2-4. Getter material film (4)
The getter material film 4 is a film that absorbs moisture and / or oxygen. By covering the solar cell element 6 with the getter material film 4, the solar cell element 6 and the like are protected from moisture and / or oxygen, and the power generation capacity is kept high. Here, unlike the gas barrier film 3 as described above, the getter material film 4 does not prevent moisture permeation but absorbs moisture. By using a film that absorbs moisture, the getter material film 4 captures moisture that slightly enters the space formed by the gas barrier films 3 and 9 when the solar cell element 6 is covered with the gas barrier film 3 or the like. The influence of moisture on the solar cell element 6 can be eliminated.

ゲッター材フィルム4の水分吸収能力の程度は、通常0.1mg/cm以上であり、上限に制限は無いが、通常10mg/cm以下である。また、ゲッター材フィルム4が酸素を吸収することにより、ガスバリアフィルム3及び9等で太陽電池素子6を被覆した場合に、ガスバリアフィルム3及び9で形成される空間に僅かに浸入する酸素をゲッター材フィルム4が捕捉して酸素による太陽電池素子6への影響を排除できる。 The degree of moisture absorption capacity of the getter material film 4 is usually 0.1 mg / cm 2 or more, and although there is no upper limit, it is usually 10 mg / cm 2 or less. Further, when the solar cell element 6 is covered with the gas barrier films 3 and 9 or the like by the getter material film 4 absorbing oxygen, the oxygen that slightly enters the space formed by the gas barrier films 3 and 9 is obtained as the getter material. The film 4 can capture and eliminate the influence of oxygen on the solar cell element 6.

さらに、ゲッター材フィルム4は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させることが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率は、通常60%以上であり、上限に制限はない。
さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せされることが多いため、ゲッター材フィルム4も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、ゲッター材フィルム4の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。
Furthermore, it is preferable that the getter material film 4 transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 60% or more, and there is no upper limit.
Furthermore, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, the getter material film 4 preferably has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the getter material film 4 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

ゲッター材フィルム4を構成する材料は、水分及び/又は酸素を吸収することができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、水分を吸収する物質としてアルカリ金属、アルカリ土類金属又はアルカリ土類金属の酸化物;アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物;シリカゲル、ゼオライト系化合物、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム又は硫酸ニッケル等の硫酸塩;アルミニウム金属錯体又はアルミニウムオキサイドオクチレート等の有機金属化合物等が挙げられる。具体的には、アルカリ土類金属としては、Ca、Sr又はBa等が挙げられる。アルカリ土類金属の酸化物としては、CaO、SrO又はBaO等が挙げられる。その他にZr−Al−BaOやアルミニウム金属錯体等も挙げられる。具体的な商品名を挙げると、例えば、OleDry(双葉電子社製)等が挙げられる。   The material constituting the getter material film 4 is arbitrary as long as it can absorb moisture and / or oxygen. Examples of the material include alkali metal, alkaline earth metal or alkaline earth metal oxides; alkali metal or alkaline earth metal hydroxides; silica gel, zeolitic compounds, magnesium sulfate. And sulfates such as sodium sulfate and nickel sulfate; and organometallic compounds such as aluminum metal complexes and aluminum oxide octylates. Specifically, examples of the alkaline earth metal include Ca, Sr, and Ba. Examples of the alkaline earth metal oxide include CaO, SrO, and BaO. In addition, Zr-Al-BaO and aluminum metal complexes are also included. Specific product names include, for example, OleDry (Futaba Electronics).

酸素を吸収する物質としては、活性炭、シリカゲル、活性アルミナ、モレキュラーシーブ、酸化マグネシウム又は酸化鉄等が挙げられる。またFe、Mn、Zn、及びこれら金属の硫酸塩・塩化物塩・硝酸塩等の無機塩も挙げられる。
なお、ゲッター材フィルム4は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。また、ゲッター材フィルム4は単層フィルムにより形成されていてもよいが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。
Examples of the substance that absorbs oxygen include activated carbon, silica gel, activated alumina, molecular sieve, magnesium oxide, and iron oxide. In addition, Fe, Mn, Zn, and inorganic salts such as sulfates, chlorides, and nitrates of these metals are also included.
In addition, the getter material film 4 may be formed of one type of material or may be formed of two or more types of materials. The getter material film 4 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers.

ゲッター材フィルム4の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上200μm以下である。
ゲッター材フィルム4は、ガスバリアフィルム3及び9で形成される空間内であればその形成位置に制限は無いが、太陽電池素子6の正面(受光面側の面。図2では下側の面)及び背面(受光面とは反対側の面。図2では上側の面)を覆うことが好ましい。薄膜太陽電池14においてはその正面及び背面が他の面よりも大面積に形成されることが多いため、これらの面を介して水分及び酸素が浸入する傾向があるからである。この観点から、ゲッター材フィルム4はガスバリアフィルム3と太陽電池素子6との間に設けることが好ましい。本実施形態ではゲッター材フィルム4が太陽電池素子6の正面を覆い、後述するゲッター材フィルム8が太陽電池素子6の背面を覆い、ゲッター材フィルム4,8がそれぞ
れ太陽電池素子6とガスバリアフィルム3,9との間に位置するようになっている。なお、後述するバックシート10として防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム8及び/又はガスバリアフィルム9を用いなくてもよい。
The thickness of the getter material film 4 is not particularly specified, but is usually 5 μm or more and 200 μm or less.
The formation position of the getter material film 4 is not limited as long as it is in the space formed by the gas barrier films 3 and 9, but the front surface of the solar cell element 6 (the surface on the light receiving surface side, the lower surface in FIG. 2). And it is preferable to cover the back surface (surface opposite to the light receiving surface; upper surface in FIG. 2). This is because, in the thin film solar cell 14, the front and back surfaces are often formed in a larger area than the other surfaces, and therefore moisture and oxygen tend to enter through these surfaces. From this viewpoint, the getter material film 4 is preferably provided between the gas barrier film 3 and the solar cell element 6. In this embodiment, the getter material film 4 covers the front surface of the solar cell element 6, a getter material film 8 described later covers the back surface of the solar cell element 6, and the getter material films 4 and 8 are respectively the solar cell element 6 and the gas barrier film 3. , 9 are located between them. In addition, when using a highly waterproof sheet | seat as the back sheet | seat 10 mentioned later, the getter material film 8 and / or the gas barrier film 9 do not need to be used according to a use.

2−5.封止材(5)
封止材5は、太陽電池素子6を補強するフィルムである。太陽電池素子6は薄いため通常は強度が弱く、ひいては薄膜太陽電池の強度が弱くなる傾向があるが、封止材5により強度を高く維持することが可能である。
また、封止材5は、薄膜太陽電池14の強度保持の観点から強度が高いことが好ましい。具体的強度については、封止材5以外の耐候性保護フィルム1やバックシート10の強度とも関係することになり一概には規定しにくいが、薄膜太陽電池14全体が良好な曲げ加工性を有し、折り曲げ部分の剥離を生じないような強度を有するのが望ましい。
2-5. Sealing material (5)
The sealing material 5 is a film that reinforces the solar cell element 6. Since the solar cell element 6 is thin, the strength is usually weak, and thus the strength of the thin film solar cell tends to be weak. However, the strength can be maintained high by the sealing material 5.
Moreover, it is preferable that the sealing material 5 has high strength from the viewpoint of maintaining the strength of the thin-film solar cell 14. The specific strength is related to the strength of the weatherproof protective film 1 other than the sealing material 5 and the strength of the back sheet 10 and is generally difficult to define, but the thin film solar cell 14 as a whole has good bending workability. However, it is desirable to have a strength that does not cause peeling of the bent portion.

また、封止材5は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させることが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率は、通常60%以上であり、上限に制限はない。
封止材5の厚みは特に規定されないが、通常2μm以上700μm以下である。
封止材5の基板に対するT型剥離接着強さは通常1N/インチ以上通常2000N/インチ以下である。T型剥離接着強さが1N/インチ以上であることは、有機薄膜太陽電池の長期耐久性を確保できる点で好ましい。T型剥離接着強さが2000N/インチ以下であることは、太陽電池を廃棄する際に、基材やバリアフィルムと接着材を分別して廃棄できる点で好ましい。T型剥離接着強さはJIS K6854に準拠する方法により測定する。
Moreover, it is preferable that the sealing material 5 permeate | transmits visible light from a viewpoint which does not prevent the light absorption of the solar cell element 6. FIG. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 60% or more, and there is no upper limit.
The thickness of the sealing material 5 is not particularly specified, but is usually 2 μm or more and 700 μm or less.
The T-type peel adhesion strength of the sealing material 5 to the substrate is usually 1 N / inch or more and usually 2000 N / inch or less. It is preferable that the T-type peel adhesion strength is 1 N / inch or more in terms of ensuring the long-term durability of the organic thin film solar cell. It is preferable that the T-type peel adhesive strength is 2000 N / inch or less in that the base material, the barrier film, and the adhesive can be separated and discarded when the solar cell is discarded. The T-type peel adhesion strength is measured by a method according to JIS K6854.

封止材5の構成材料としては、上記特性を有する限り特段の制限はないが、有機・無機の太陽電池の封止、有機・無機のLED素子の封止、又は電子回路基板の封止等に一般的に用いられている封止用材料を用いる事ができる。
具体的には、熱硬化性樹脂組成物又は熱可塑性樹脂組成物及び活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が挙げられる。活性エネルギー線硬化性樹脂組成物とは例えば、紫外線、可視光、電子線等で硬化する樹脂のことである。より具体的には、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)樹脂組成物、炭化水素系樹脂組成物、エポキシ系樹脂組成物、ポリエステル系樹脂組成物、アクリル系樹脂組成物、ウレタン系樹脂組成物、又はシリコン系樹脂組成物等が挙げられ、それぞれの高分子の主鎖、分岐鎖、末端の化学修飾、分子量の調整、添加剤等によって、熱硬化性、熱可塑性及び活性エネルギー線硬化性等の特性が発現する。
The constituent material of the sealing material 5 is not particularly limited as long as it has the above characteristics, but sealing of organic / inorganic solar cells, sealing of organic / inorganic LED elements, sealing of electronic circuit boards, etc. In general, a sealing material generally used can be used.
Specifically, a thermosetting resin composition or a thermoplastic resin composition and an active energy ray curable resin composition can be mentioned. The active energy ray-curable resin composition is, for example, a resin that is cured by ultraviolet rays, visible light, electron beams, or the like. More specifically, an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) resin composition, a hydrocarbon resin composition, an epoxy resin composition, a polyester resin composition, an acrylic resin composition, and a urethane resin composition. Or a silicon-based resin composition, etc., depending on the main chain, branched chain, terminal chemical modification of each polymer, adjustment of molecular weight, additives, etc., thermosetting, thermoplastic and active energy ray curable, etc. The characteristics are expressed.

また、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、封止材5も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、封止材5の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。
封止材5中の封止材用構成材料の密度は、0.80g/cm以上が好ましく、上限に制限はない。なお、密度の測定と評価は、JIS K7112に準拠する方法によって実施することができる。
Moreover, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, it is preferable that the sealing material 5 also has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the sealing material 5 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.
The density of the constituent material for sealing material in the sealing material 5 is preferably 0.80 g / cm 3 or more, and there is no upper limit. The measurement and evaluation of density can be performed by a method based on JIS K7112.

封止材5を設ける位置に制限は無いが、通常は太陽電池素子6を挟み込むように設ける。太陽電池素子6を確実に保護するためである。本実施形態では、太陽電池素子6の正面及び背面にそれぞれ封止材5及び封止材7を設けるようにしている。
2−6.太陽電池素子(6)
太陽電池素子6は、前述の太陽電池素子(有機薄膜太陽電池素子)と同様である。すなわち、太陽電池素子(有機薄膜太陽電池素子)を用いて薄膜太陽電池14を製造することができる。
Although there is no restriction | limiting in the position which provides the sealing material 5, Usually, it provides so that the solar cell element 6 may be inserted | pinched. This is for reliably protecting the solar cell element 6. In this embodiment, the sealing material 5 and the sealing material 7 are provided on the front surface and the back surface of the solar cell element 6, respectively.
2-6. Solar cell element (6)
The solar cell element 6 is the same as the above-described solar cell element (organic thin film solar cell element). That is, the thin film solar cell 14 can be manufactured using a solar cell element (organic thin film solar cell element).

太陽電池素子6は、薄膜太陽電池14一個につき一個だけを設けてもよいが、通常は2個以上の太陽電池素子6を設ける。具体的な太陽電池素子6の個数は任意に設定すればよい。太陽電池素子6を複数設ける場合、太陽電池素子6はアレイ状に並べて設けられていることが多い。
太陽電池素子6を複数設ける場合、通常は、太陽電池素子6同士は電気的に接続され、接続された一群の太陽電池素子6から生じた電気を端子(図示せず)から取り出すようになっていて、この際、電圧を高めるため通常は太陽電池素子は直列に接続される。
Although only one solar cell element 6 may be provided for each thin film solar cell 14, usually two or more solar cell elements 6 are provided. The specific number of solar cell elements 6 may be set arbitrarily. When a plurality of solar cell elements 6 are provided, the solar cell elements 6 are often arranged in an array.
When a plurality of solar cell elements 6 are provided, the solar cell elements 6 are usually electrically connected to each other, and electricity generated from the connected group of solar cell elements 6 is taken out from a terminal (not shown). At this time, the solar cell elements are usually connected in series in order to increase the voltage.

このように太陽電池素子6同士を接続する場合には、太陽電池素子6間の距離は小さいことが好ましく、ひいては、太陽電池素子6と太陽電池素子6との間の隙間は狭いことが好ましい。太陽電池素子6の受光面積を広くして受光量を増加させ、薄膜太陽電池14の発電量を増加させるためである。   Thus, when connecting the solar cell elements 6, it is preferable that the distance between the solar cell elements 6 is small, and the clearance between the solar cell element 6 and the solar cell element 6 is preferably narrow. This is because the light receiving area of the solar cell element 6 is widened to increase the amount of received light, and the amount of power generated by the thin film solar cell 14 is increased.

2−7.封止材(7)
封止材7は、上述した封止材5と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他は封止材7と同様のものを同様に用いることができる。
2-7. Sealing material (7)
The sealing material 7 is a film similar to the sealing material 5 described above, and the same material as the sealing material 7 can be used in the same manner except that the arrangement position is different.

2−8.ゲッター材フィルム(8)
ゲッター材フィルム8は、上述したゲッター材フィルム4と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他はゲッター材フィルム4と同様のものを同様に必要に応じて用いることができる。
2-8. Getter material film (8)
The getter material film 8 is the same film as the getter material film 4 described above, and the same material as the getter material film 4 can be used as necessary, except for the arrangement position.

2−9.ガスバリアフィルム(9)
ガスバリアフィルム9は、上述したガスバリアフィルム3と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他はガスバリアフィルム9と同様のものを同様に必要に応じて用いることができる。
2-9. Gas barrier film (9)
The gas barrier film 9 is the same film as the gas barrier film 3 described above, and the same material as the gas barrier film 9 can be used as necessary except that the arrangement position is different.

2−10.バックシート(10)
バックシート10は、上述した耐候性保護フィルム1と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他は耐候性保護フィルム1と同様のものを同様に用いることができる。また、このバックシート10が水及び酸素を透過させ難いものであれば、バックシート10をガスバリア層として機能させることも可能である。
2-10. Back sheet (10)
The back sheet 10 is the same film as the weather-resistant protective film 1 described above, and the same material as the weather-resistant protective film 1 can be used in the same manner except that the arrangement position is different. In addition, if the back sheet 10 is difficult to permeate water and oxygen, the back sheet 10 can also function as a gas barrier layer.

2−11.寸法等
本実施形態の薄膜太陽電池14は、通常、膜状の薄い部材である。このように膜状の部材として薄膜太陽電池14を形成することにより、薄膜太陽電池14を建材、自動車又はインテリア等に容易に設置できるようになっている。薄膜太陽電池14は、軽く、割れにくく、従って安全性の高い太陽電池が得られ、また曲面にも適用可能であるため更に多くの用途に使用しうる。薄くて軽いため輸送や保管等流通面でも好ましい。更に、膜状であるためロールトゥロール式の製造が可能であり大幅なコストカットが可能である。
薄膜太陽電池14の具体的な寸法に制限は無いが、その厚みは、通常300μm以上3000μm以下である。
2-11. Dimensions etc. The thin film solar cell 14 of the present embodiment is usually a thin film member. Thus, by forming the thin film solar cell 14 as a film-like member, the thin film solar cell 14 can be easily installed in a building material, an automobile, an interior, or the like. The thin-film solar cell 14 is light and difficult to break, and thus a highly safe solar cell can be obtained and can be applied to a curved surface, so that it can be used for more applications. Since it is thin and light, it is preferable in terms of distribution such as transportation and storage. Furthermore, since it is in the form of a film, it can be manufactured in a roll-to-roll manner, and a significant cost cut can be achieved.
Although there is no restriction | limiting in the specific dimension of the thin film solar cell 14, The thickness is usually 300 micrometers or more and 3000 micrometers or less.

2−12.製造方法
薄膜太陽電池14の製造方法に制限は無いが、例えば、図2の形態の太陽電池の製造方法としては、図2に示される積層体を作成した後に、ラミネート封止工程を行う方法が挙げられる。本実施形態の太陽電池素子は、耐熱性に優れるため、ラミネート封止工程による劣化が低減される点で好ましい。
2-12. 2. Manufacturing Method Although there is no restriction | limiting in the manufacturing method of the thin film solar cell 14, For example, as a manufacturing method of the solar cell of the form of FIG. 2, the method of performing a lamination sealing process after creating the laminated body shown in FIG. Can be mentioned. Since the solar cell element of this embodiment is excellent in heat resistance, it is preferable in that deterioration due to the laminate sealing step is reduced.

図2に示される積層体の作成は周知の技術を用いて行うことができる。ラミネート封止工程の方法は、本発明の効果を損なわなければ特に制限はないが、例えば、ウェットラミネート、ドライラミネート、ホットメルトラミネート、押出しラミネート、共押出成型ラミネート、押出コーティング、光硬化接着剤によるラミネート、サーマルラミネート等が挙げられる。なかでも有機ELデバイス封止で実績のある光硬化接着剤によるラミネート法、太陽電池で実績のあるホットメルトラミネート又はサーマルラミネートが好ましく、さらに、ホットメルトラミネート又はサーマルラミネートがシート状の封止材を使用できる点でより好ましい。   The laminate shown in FIG. 2 can be created using a known technique. The method of the laminate sealing step is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but for example, wet lamination, dry lamination, hot melt lamination, extrusion lamination, coextrusion molding lamination, extrusion coating, photocuring adhesive Laminate, thermal laminate, etc. are mentioned. Among them, a laminating method using a photo-curing adhesive having a proven record in organic EL device sealing, a hot melt laminate or a thermal laminate having a proven record in solar cells is preferable, and a hot melt laminate or a thermal laminate is a sheet-like sealing material. It is more preferable at the point which can be used.

ラミネート封止工程の加熱温度は通常130℃以上、好ましくは140℃以上であり、通常180℃以下、好ましくは170℃以下である。ラミネート封止工程の加熱時間は通常10分以上、好ましくは20分以上であり、通常100分以下、好ましくは90分以下である。ラミネート封止工程の圧力は通常0.001MPa以上、好ましくは0.01MPa以上であり、通常0.2MPa以下、好ましくは0.1MPa以下である。圧力をこの範囲とすることで封止を確実に行い、かつ、端部からの封止材5,7のはみ出しや過加圧による膜厚低減を抑え、寸法安定性を確保しうる。なお、2個以上の太陽電池素子6を直列又は並列接続したものも上記と同様にして、製造することができる。   The heating temperature in the laminate sealing step is usually 130 ° C or higher, preferably 140 ° C or higher, and is usually 180 ° C or lower, preferably 170 ° C or lower. The heating time in the laminate sealing step is usually 10 minutes or longer, preferably 20 minutes or longer, and is usually 100 minutes or shorter, preferably 90 minutes or shorter. The pressure in the laminate sealing step is usually 0.001 MPa or more, preferably 0.01 MPa or more, and usually 0.2 MPa or less, preferably 0.1 MPa or less. By setting the pressure within this range, sealing can be performed reliably, and the reduction of the film thickness due to the protrusion of the sealing materials 5 and 7 from the end portion and overpressurization can be suppressed, thereby ensuring dimensional stability. In addition, what connected two or more solar cell elements 6 in series or in parallel can be manufactured similarly to the above.

2−13.用途
本発明の有機薄膜太陽電池素子の用途に制限はなく、任意の用途に用いることができる。有機薄膜太陽電池を適用する分野の例を挙げると、建材用太陽電池、自動車用太陽電池、インテリア用太陽電池、鉄道用太陽電池、船舶用太陽電池、飛行機用太陽電池、宇宙機用太陽電池、家電用太陽電池、携帯電話用太陽電池又は玩具用太陽電池等である。
2-13. Use There is no restriction | limiting in the use of the organic thin-film solar cell element of this invention, It can use for arbitrary uses. Examples of fields to which organic thin film solar cells are applied include building material solar cells, automotive solar cells, interior solar cells, railroad solar cells, marine solar cells, airplane solar cells, spacecraft solar cells, A solar cell for home appliances, a solar cell for mobile phones, a solar cell for toys, and the like.

本発明に係る有機薄膜太陽電池はそのまま用いても、基材上に太陽電池を設置して太陽電池モジュールとして用いてもよい。例えば、図3に模式的に示すように、基材12上に薄膜太陽電池14を備えた太陽電池モジュール13を用意し、これを使用場所に設置して用いればよい。すなわち、薄膜太陽電池14を用いて太陽電池モジュール13を製造することができる。具体例を挙げると、基材12として建材用板材を使用する場合、この板材の表面に薄膜太陽電池14を設けることにより、太陽電池モジュール13として太陽電池パネルを作製することができる。   The organic thin film solar cell according to the present invention may be used as it is, or may be used as a solar cell module by installing a solar cell on a substrate. For example, as schematically shown in FIG. 3, a solar cell module 13 including a thin film solar cell 14 on a base material 12 is prepared and used at a place of use. That is, the solar cell module 13 can be manufactured using the thin film solar cell 14. As a specific example, when a building material plate is used as the base material 12, a solar cell panel can be produced as the solar cell module 13 by providing the thin film solar cell 14 on the surface of the plate material.

基材12は薄膜太陽電池14を支持する支持部材である。基材12を形成する材料としては、例えば、ガラス、サファイア及びチタニア等の無機材料;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂、塩化ビニル、ポリエチレン、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアリレート及びポリノルボルネン等の有機材料;紙及び合成紙等の紙材料、等が挙げられる。   The substrate 12 is a support member that supports the thin film solar cell 14. Examples of the material for forming the substrate 12 include inorganic materials such as glass, sapphire, and titania; polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyimide, nylon, polystyrene, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol copolymer, fluorine. Examples thereof include organic materials such as resin, vinyl chloride, polyethylene, cellulose, polyvinylidene chloride, aramid, polyphenylene sulfide, polyurethane, polycarbonate, polyarylate, and polynorbornene; paper materials such as paper and synthetic paper.

なお、基材の材料は、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よい。また、これら有機材料あるいは紙材料に炭素繊維を含ませ、機械的強度を補強させてもよい。
基材12の形状に制限はないが、通常は板材を使用する。また、基材12の材料、寸法等は、その使用環境に応じて任意に設定すればよい。この太陽電池モジュールは、建物の外壁等に設置することができる。
In addition, 1 type may be used for the material of a base material, and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio. Moreover, carbon fiber may be included in these organic materials or paper materials to reinforce the mechanical strength.
Although there is no restriction | limiting in the shape of the base material 12, Usually, a board | plate material is used. Moreover, what is necessary is just to set the material of the base material 12, a dimension, etc. arbitrarily according to the use environment. This solar cell module can be installed on the outer wall of a building.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明が以下の実施例にのみ限定されないことはいうまでもない。
なお、実施例において有機薄膜太陽電池素子の評価は以下の方法で行った。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, it cannot be overemphasized that this invention is not limited only to a following example.
In the examples, the evaluation of the organic thin-film solar cell element was performed by the following method.

<初期出力(光電変換効率)>
有機薄膜太陽電池素子の受光面に、日射強度が500mW/m以上の太陽光を1時間照射した後、太陽光の照射から3時間以内にJIS C 8935(アモルファス太陽電池モジュール出力測定方法)に基づいて、有機薄膜太陽電池素子の光電変換効率を測定した。
<Initial output (photoelectric conversion efficiency)>
After irradiating the light-receiving surface of the organic thin-film solar cell element with sunlight having an insolation intensity of 500 mW / m 2 or more for 1 hour, within 3 hours from the irradiation of sunlight, JIS C 8935 (amorphous solar cell module output measurement method) Based on this, the photoelectric conversion efficiency of the organic thin film solar cell element was measured.

<耐久性試験>
エスペック(株)製の恒温恒湿器 PR−1KPを用いて、温度85℃、相対湿度85%の環境条件下で、光照射を行わずに有機薄膜太陽電池素子を保持した。試験開始前、試験開始後100時間および200時間における有機薄膜太陽電池素子の光電変換効率を、JIS C 8935(アモルファス太陽電池モジュール出力測定方法)に基づいて測定し、試験開始前に対する相対的な光電変換効率を求めた。
<Durability test>
The organic thin-film solar cell element was held without performing light irradiation under an environmental condition of a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 85% using a constant temperature and humidity chamber PR-1KP manufactured by ESPEC CORP. The photoelectric conversion efficiency of the organic thin-film solar cell element at 100 hours and 200 hours after the start of the test was measured based on JIS C 8935 (amorphous solar cell module output measurement method), and the relative photoelectricity before the test was started. Conversion efficiency was determined.

<実施例1>
基材として125μm厚さのポリエチレンナフタレート(PEN)フィルムを用い、この上に下部透明電極としてITO(40nm)、Ag(10nm)、ITO(40nm)をこの順でスパッタ成膜した。下部透明電極をレーザーによりパターニング加工した後に、ZnOナノ粒子分散液をスリットダイ塗工装置で塗布、100℃で30分乾燥し、厚さ120nmの電子取り出し層を形成した。窒素雰囲気下で、電子取り出し層上にP3HT/PCBM混合液をスリットダイ塗工で塗布後、120℃で30分乾燥し、厚さ180nmの有機光電変換層を形成した。有機光電変換層の上にPEDOT:PSSの分散液をスリットダイ塗工で塗布、120℃で30分乾燥し、厚さ180nmの正孔取り出し層を形成した。正孔取り出し層の上に、スパッタ装置で、Ag(10nm)、ITO(40nm)をこの順にスパッタ成膜して上部透明電極を形成した。得られた素子に集電線を貼り付け、熱硬化性のエポキシ樹脂層を介してガスバリアフィルムを積層し、80℃で6分間加熱した後、真空ラミネータにより120℃で1時間加熱して、接着層として厚さ約50μmの熱硬化エポキシ樹脂層を介して厚さ約100μmのガスバリアフィルムで封止した有機薄膜太陽電池素子を得た。
<Example 1>
A polyethylene naphthalate (PEN) film having a thickness of 125 μm was used as a base material, and ITO (40 nm), Ag (10 nm), and ITO (40 nm) were sputter-deposited in this order as lower transparent electrodes thereon. After patterning the lower transparent electrode with a laser, the ZnO nanoparticle dispersion was applied with a slit die coating apparatus and dried at 100 ° C. for 30 minutes to form an electron extraction layer having a thickness of 120 nm. Under a nitrogen atmosphere, a P3HT / PCBM mixed solution was applied on the electron extraction layer by slit die coating, and then dried at 120 ° C. for 30 minutes to form an organic photoelectric conversion layer having a thickness of 180 nm. A dispersion of PEDOT: PSS was applied on the organic photoelectric conversion layer by slit die coating and dried at 120 ° C. for 30 minutes to form a 180 nm thick hole extraction layer. An upper transparent electrode was formed on the hole extraction layer by sputtering with Ag (10 nm) and ITO (40 nm) in this order using a sputtering apparatus. A current collector is attached to the obtained element, a gas barrier film is laminated through a thermosetting epoxy resin layer, heated at 80 ° C. for 6 minutes, and then heated at 120 ° C. for 1 hour with a vacuum laminator to form an adhesive layer As a result, an organic thin-film solar cell element sealed with a gas barrier film having a thickness of about 100 μm was obtained through a thermosetting epoxy resin layer having a thickness of about 50 μm.

<実施例2>
上部透明電極として、ITO(20nm)、Ag(10nm)、ITO(40nm)をこの順にスパッタ成膜したこと以外は実施例1と同様にして、有機薄膜太陽電池素子を得た。
<Example 2>
An organic thin-film solar cell element was obtained in the same manner as in Example 1 except that ITO (20 nm), Ag (10 nm), and ITO (40 nm) were formed by sputtering in this order as the upper transparent electrode.

<比較例1>
上部透明電極としてAg(10nm)をスパッタ成膜したこと以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜太陽電池素子を得た。
<Comparative Example 1>
An organic thin-film solar cell element was obtained in the same manner as in Example 1 except that Ag (10 nm) was formed by sputtering as the upper transparent electrode.

実施例1、2及び比較例1で得られた有機薄膜太陽電池素子の初期出力を表1に示す。   Table 1 shows initial outputs of the organic thin-film solar cell elements obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1.

Figure 2014207321
Figure 2014207321

実施例1および2で得られた有機薄膜太陽電池素子の、高温高湿試験結果を表2に示す。   Table 2 shows the results of the high-temperature and high-humidity test of the organic thin-film solar cell elements obtained in Examples 1 and 2.

Figure 2014207321
Figure 2014207321

上記結果より、比較例1の有機薄膜太陽電池素子は初期出力が得られなかったのに対し、本発明の有機薄膜太陽電池素子である実施例1及び2では、初期出力が高く、また、優れた耐久性を有することがわかる。   From the above results, the organic thin-film solar cell element of Comparative Example 1 did not obtain an initial output, whereas in Examples 1 and 2 which are the organic thin-film solar cell elements of the present invention, the initial output was high and excellent. It can be seen that it has high durability.

101 下部透明電極
102 電子取り出し層
103 有機光電変換層
104 正孔取り出し層
105 上部電極
106 透明基板
107 有機薄膜太陽電池素子
1 耐候性保護フィルム
2 紫外線カットフィルム
3,9 ガスバリアフィルム
4,8 ゲッター材フィルム
5,7 封止材
6 有機薄膜太陽電池素子(太陽電池素子)
10 バックシート
12 基材
13 有機薄膜太陽電池モジュール
14 有機薄膜太陽電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Lower transparent electrode 102 Electron extraction layer 103 Organic photoelectric converting layer 104 Hole extraction layer 105 Upper electrode 106 Transparent substrate 107 Organic thin-film solar cell element 1 Weather-resistant protective film 2 Ultraviolet cut film 3, 9 Gas barrier film 4, 8 Getter material film 5, 7 Encapsulant 6 Organic thin film solar cell element (solar cell element)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Back sheet 12 Base material 13 Organic thin film solar cell module 14 Organic thin film solar cell

Claims (7)

透明基板上に少なくとも下部透明電極、有機光電変換層、上部透明電極を順次有する有機薄膜太陽電池素子において、該上部透明電極が、金属層と透明導電性酸化物層を含む透光性多層膜電極である、有機薄膜太陽電池素子。   An organic thin film solar cell element having at least a lower transparent electrode, an organic photoelectric conversion layer, and an upper transparent electrode in this order on a transparent substrate, wherein the upper transparent electrode includes a metal layer and a transparent conductive oxide layer. An organic thin film solar cell element. 前記上部透明電極上に、接着層、及びガスバリアフィルムを順次有する、請求項1に記載の有機薄膜太陽電池素子。   The organic thin-film solar cell element of Claim 1 which has an contact bonding layer and a gas barrier film in order on the said upper transparent electrode. 前記金属層の金属が銀である、請求項1または2に記載の有機薄膜太陽電池素子。   The organic thin-film solar cell element according to claim 1 or 2, wherein the metal of the metal layer is silver. 前記金属層の厚さが30nm以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機薄膜太陽電池素子。   The organic thin-film solar cell element of any one of Claims 1-3 whose thickness of the said metal layer is 30 nm or less. 前記透明導電性酸化物層の導電性酸化物がインジウム酸化物を含む化合物である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機薄膜太陽電池素子。   The organic thin-film solar cell element of any one of Claims 1-4 whose conductive oxide of the said transparent conductive oxide layer is a compound containing an indium oxide. 接着層が熱硬化樹脂層である、請求項2〜5のいずれか1項に記載の有機薄膜太陽電池素子。   The organic thin-film solar cell element according to any one of claims 2 to 5, wherein the adhesive layer is a thermosetting resin layer. 透明基板が有機樹脂フィルムである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の有機薄膜太陽電池素子。   The organic thin-film solar cell element according to any one of claims 1 to 6, wherein the transparent substrate is an organic resin film.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016111220A (en) * 2014-12-08 2016-06-20 国立大学法人信州大学 Photoelectric conversion element, method of manufacturing photoelectric conversion layer in photoelectric conversion element, solar cell, and electronic apparatus
JP2017022169A (en) * 2015-07-07 2017-01-26 三菱化学株式会社 Organic thin film solar cell module
JP2017034056A (en) * 2015-07-31 2017-02-09 積水化学工業株式会社 Solar cell
WO2017111030A1 (en) * 2015-12-24 2017-06-29 三菱化学株式会社 Photoelectric conversion element and solar cell module
WO2017152060A1 (en) * 2016-03-04 2017-09-08 Solarwindow Technologies, Inc Systems and methods for organic semiconductor devices with sputtered contact layers

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03114274A (en) * 1989-09-28 1991-05-15 Ricoh Co Ltd Photovoltaic element
JPH09171188A (en) * 1995-12-18 1997-06-30 Ulvac Japan Ltd Lamination type transparent conductive film
JP2002523904A (en) * 1998-08-19 2002-07-30 ザ、トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシティ Organic photosensitive optoelectronic devices
JP2011108951A (en) * 2009-11-19 2011-06-02 Mitsubishi Chemicals Corp Method of preparing semiconductor solution, and photoelectric conversion element using the same
JP2011201135A (en) * 2010-03-25 2011-10-13 Fujifilm Corp Gas barrier film and device
JP2011211086A (en) * 2010-03-30 2011-10-20 Lintec Corp Organic thin film solar cell element
JP2012178402A (en) * 2011-02-25 2012-09-13 Mitsubishi Chemicals Corp Solar cell module
JP2012216592A (en) * 2011-03-31 2012-11-08 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Electrode foil and organic device
WO2013050222A1 (en) * 2011-09-16 2013-04-11 Centre National De La Recherche Scientifique (C.N.R.S) Formulation of colloidal titanium-oxide solutions composition for coating and printing methods, and improvement of the output and lifespan of organic p-i-n/n-i-p photovoltaic cells

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03114274A (en) * 1989-09-28 1991-05-15 Ricoh Co Ltd Photovoltaic element
JPH09171188A (en) * 1995-12-18 1997-06-30 Ulvac Japan Ltd Lamination type transparent conductive film
JP2002523904A (en) * 1998-08-19 2002-07-30 ザ、トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシティ Organic photosensitive optoelectronic devices
JP2011108951A (en) * 2009-11-19 2011-06-02 Mitsubishi Chemicals Corp Method of preparing semiconductor solution, and photoelectric conversion element using the same
JP2011201135A (en) * 2010-03-25 2011-10-13 Fujifilm Corp Gas barrier film and device
JP2011211086A (en) * 2010-03-30 2011-10-20 Lintec Corp Organic thin film solar cell element
JP2012178402A (en) * 2011-02-25 2012-09-13 Mitsubishi Chemicals Corp Solar cell module
JP2012216592A (en) * 2011-03-31 2012-11-08 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Electrode foil and organic device
WO2013050222A1 (en) * 2011-09-16 2013-04-11 Centre National De La Recherche Scientifique (C.N.R.S) Formulation of colloidal titanium-oxide solutions composition for coating and printing methods, and improvement of the output and lifespan of organic p-i-n/n-i-p photovoltaic cells

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016111220A (en) * 2014-12-08 2016-06-20 国立大学法人信州大学 Photoelectric conversion element, method of manufacturing photoelectric conversion layer in photoelectric conversion element, solar cell, and electronic apparatus
JP2017022169A (en) * 2015-07-07 2017-01-26 三菱化学株式会社 Organic thin film solar cell module
JP2017034056A (en) * 2015-07-31 2017-02-09 積水化学工業株式会社 Solar cell
WO2017111030A1 (en) * 2015-12-24 2017-06-29 三菱化学株式会社 Photoelectric conversion element and solar cell module
WO2017152060A1 (en) * 2016-03-04 2017-09-08 Solarwindow Technologies, Inc Systems and methods for organic semiconductor devices with sputtered contact layers
CN109075253A (en) * 2016-03-04 2018-12-21 太阳视窗技术公司 System and method for having the organic semiconductor device of sputtering contact layer
US10879479B2 (en) 2016-03-04 2020-12-29 Solarwindow Technologies, Inc. Systems and methods for organic semiconductor devices with sputtered contact layers
US11737292B2 (en) 2016-03-04 2023-08-22 Solarwindow Technologies, Inc. Systems and methods for organic semiconductor devices with sputtered contact layers

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