光電変換素子材料、光電変換素子、太陽電池及び太陽電池モジュール
【課題】より簡単な製造工程でより高い変換効率を有する光電変換素子を作製するために使用されうる光電変換素子材料、その光電変換素子材料を用いた光電変換素子、並びにその光電変換素子を用いた太陽電池及び太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】下記一般式（１）で表されるホスホール化合物を含有する光電変換素子材料。
（式中、Ｒ１は任意の置換基を表し、Ｘは１６族元素から選ばれる原子を表し、環１及び環２はそれぞれ独立な、置換基を有してもよい縮合多環であり、それぞれの前記縮合多環を形成する少なくとも１つの環は芳香環である。）
【解決手段】下記一般式（１）で表されるホスホール化合物を含有する光電変換素子材料。
（式中、Ｒ１は任意の置換基を表し、Ｘは１６族元素から選ばれる原子を表し、環１及び環２はそれぞれ独立な、置換基を有してもよい縮合多環であり、それぞれの前記縮合多環を形成する少なくとも１つの環は芳香環である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子材料、この光電変換素子材料を用いた光電変換素子、太陽電池及び太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機薄膜太陽電池は、電極間にベンゾポルフィリンやフタロシアニン、共役系ポリマー等の有機ｐ型半導体と、ペリレンジイミドやフラーレン誘導体等の有機ｎ型半導体からなる薄膜を挟んだ素子構造を有する。有機薄膜太陽電池の実用化検討はなされているが、現状では、光電変換効率は未だ４〜６％と低く、更なる効率向上が課題となっている。一方、有機薄膜太陽電池の光電変換効率向上を解決する手段として、例えば特許文献１、２及び非特許文献１では、ホスホール環の２，３位に環が縮合し、ホスホール環の４位及び５位にそれぞれ芳香族炭化水素基を有するホスホール化合物を、陰極バッファー材料として用いることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２９９１９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８２９５９号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｃｈｅｍ．Ａｓｉａｎ．Ｊ．２０１０，５，１２９４−１２９７．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本願発明者らの検討により、特許文献１に記載のホスホールオキシド化合物を太陽電池の電極バッファー材料等の光電変換素子材料として適用しても、特にｐ型半導体が高分子材料である場合に、依然として光電変換効率等の面で性能が不十分であることが判明した。
【０００６】
さらには、本願発明者らの検討によれば、特許文献２及び非特許文献１に記載のホスホール化合物を太陽電池の陰極バッファー材料等の光電変換素子材料として適用する場合、最適な光電変換効率を得るためには、光電変換素子を製造する際に、光電変換素子の積層体を加熱する追加工程（ポストアニーリング等）が重要であることが判明した。
【０００７】
本発明は、上記従来の実情に鑑みなされたもので、より簡単な製造工程でより高い変換効率を有する光電変換素子を作製するために使用されうる光電変換素子材料、その光電変換素子材料を用いた光電変換素子、並びにその光電変換素子を用いた太陽電池及び太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らが鋭意検討した結果、特定のホスホール化合物を含有する材料が光電変換素子材料として有用であることが見出され、本発明を完成するに至った。
【０００９】
本発明の１つの態様によれば、下記一般式（１）で表されるホスホール化合物を含有する光電変換素子材料が提供される。
【化１】
（式（１）中、Ｒ１は任意の置換基を表し、Ｘは１６族元素から選ばれる原子を表し、環１及び環２はそれぞれ独立な、置換基を有してもよい縮合多環であり、それぞれの前記縮合多環を形成する少なくとも１つの環は芳香環である。）
【発明の効果】
【００１０】
より簡単な製造工程でより高い変換効率を有する光電変換素子を作製するために使用されうる光電変換素子材料、その光電変換素子材料を用いた光電変換素子、並びにその光電変換素子を用いた太陽電池及び太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る一実施形態としての光電変換素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明に係る一実施形態としての太陽電池の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明に係る一実施形態としての太陽電池モジュールの構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明について実施形態及び例示物等を示して詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態及び例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。
【００１３】
［１．本発明に係る光電変換素子材料］
本発明に係る光電変換素子材料は、下記一般式（１）で表されるホスホール化合物（以下、本発明に係るホスホール化合物と称する）を含有する。
【化２−１】
【００１４】
上式（１）において、Ｒ１は任意の置換基を表し、Ｘは１６族元素から選ばれる原子を表し、環１及び環２はそれぞれ独立な、置換基を有してもよい縮合多環であり、それぞれの前記縮合多環を形成する少なくとも１つの環は芳香環である。これらについては後に詳しく説明する。
【００１５】
式（１）に示されるように、本発明に係るホスホール化合物においては、ホスホール環の２，３位に環１が縮合し、ホスホール環の４，５位に環２が縮合している。
【００１６】
本発明に係る光電変換素子材料は、特に、光電変換素子におけるバッファー材料として好適に用いられうる。ここでバッファー材料とは、光電変換素子において、活性層と電極との間に設けられる層の材料のことを指す。とりわけ本発明に係る光電変換素子材料は、光電変換素子の活性層と、電子を捕集する電極（陰極）との間で電子を輸送するバッファー層（電子取り出し層）として好適に用いられうる。この理由としては、本発明に係る光電変換素子材料が含有する上式（１）のホスホール化合物が、比較的強い分子間相互作用を有しうることが考えられる。
【００１７】
特許文献１、２、及び非特許文献１には、ホスホール環の２，３位にベンゼン環が縮環し、ホスホール環の４位及び５位にそれぞれ芳香族炭化水素を置換基として有するホスホール化合物が開示されている。しかしながらこのような化合物は、４位及び５位の置換基の間の立体反発のために、平面性が低くなることが考えられる。このため、特許文献１、２、及び非特許文献１に記載の化合物は結晶の安定性が低く、アモルファス性の高い材料となる。
【００１８】
一方で２，３位及び４，５位に環が縮合した本発明に係るホスホール化合物は、平面性の高い構造を有しうる。さらには、本発明に係るホスホール化合物は、π−πスタッキング作用も期待される。このように、本発明に係るホスホール化合物は、分子間相互作用が強固な、結晶性の高い材料となりうる。本発明に係る光電変換素子材料はこのようなホスホール化合物を含有するため、従来と比べ、活性層で生じた電荷を電極に移動する能力の向上が期待される。
【００１９】
さらに、上述のように平面性の高い本発明に係るホスホール化合物は、活性層に用いられる半導体材料との間にも強固な分子間相互作用を有することが期待される。上述のように、光電変換素子に対してポストアニーリングを行うことにより、光電変換素子の変換効率を向上させる方法が知られている。ポストアニーリングによって、バッファー層と活性層との間の接触抵抗が低下し、バッファー層と活性層との間の相互作用が強化されることが、変換効率が向上する理由であると考えられる。しかしながら本発明に係る光電変換素子材料は以上のようなホスホール化合物を含有するため、光電変換素子を作製する際にポストアニーリングを行わない又は最小限行う程度で、活性層で生じた電荷を電極へと運ぶ高い能力を発揮することが期待される。
【００２０】
ポストアニーリングを行う場合、余分の工程が必要となることから、製品コストが増大する可能性がある。また、ポストアニーリングを行う場合、特に過酷な条件下での、すなわち高温又は長時間のポストアニーリングを行う場合、光電変換素子の構成要素が劣化し、製品寿命が短くなりうる。しかしながら本発明に係る光電変換素子材料を用いて光電変換素子を作製する場合は、ポストアニーリング工程を省略し、又はポストアニーリングを最小限としうるため、より長寿命の光電変換素子をより低コストで作製しうる。
【００２１】
以上のように、本発明に係る光電変換素子材料を用いて作製したバッファー層は、電極及び活性層との相互作用と、電子移動度とを維持しうる。このように、本発明に係る光電変換素子材料を用いて作製した光電変換素子は、より大きな電流を生成し、かつより大きなフィルファクターを示しうる。
【００２２】
また、２，３位及び４，５位に環が縮合した本発明に係るホスホール化合物は、４位及び５位にそれぞれ芳香族炭化水素を置換基として有するホスホール化合物よりも、還元電位が高いことが期待される。したがって、このようなホスホール化合物を含有する本発明に係る光電変換素子材料を用いて作製した光電変換素子は、より大きな電圧を生じうる。
【００２３】
環１及び環２はそれぞれ独立に、任意の環状構造でありうる。特に、環１及び環２はそれぞれ独立に、置換基を有してもよい縮合多環であり、この縮合多環を形成する少なくとも１つの環が芳香環であることが好ましい。環１及び環２とホスホール環とが縮合して形成される縮合環は、芳香族性を有することが好ましい。また、環１及び環２はさらに置換基を有してもよい。本明細書において、「置換基を有してもよい」とは、置換基を１以上有してもよいことを意味する。その中で、環１及び環２が、同一の芳香環であることが、平面性の高い構造を有しうる点で、より好ましい。
【００２４】
環１は、例えば、ホスホール環の２，３位に２価の置換基が結合することにより構成されうる。また環２は、例えば、ホスホール環の４，５位に２価の置換基が結合することにより構成されうる。この２価の置換基は芳香族基であることが好ましく、具体的には芳香族炭化水素基又は複素環基であることが好ましい。その中でも、芳香族炭化水素基であることが、π−πスタッキング作用が期待される点で、より好ましい。
【００２５】
ホスホール環の２，３位又は４，５位に結合する２価の置換基の具体的な例としては、ナフタレンジイル基、フェナントレンジイル基、トリフェニレンジイル基、アントラセンジイル基、ピレンジイル基、フルオレンジイル基、アズレンジイル基、アセナフテンジイル基、フルオランテンジイル基、ナフタセンジイル基、ペリレンジイル基、ペンタセンジイル基、ビナフチル基、フェニルナフタレンジイル基、ジフェニルナフタレンジイル基、フェニルフェナントレンジイル基等の芳香族炭化水素基；ベンゾチアジアゾールジイル基、ベンゾチエフェンジイル基、ジベンゾフランジイル基、ジベンゾチオフェンジイル基、フェニルカルバゾールジイル、フェノキサチインジイル基、キサンテンジイル基、ベンゾフランジイル基、チアントレンジイル基、インドリジンジイル基、フェノキサジンジイル基、フェノチアジンジイル基、アクリジンジイル基、フェナントリジンジイル基、キノリンジイル基、イソキノリンジイル基、インドリンジイル基等の複素環基；フェニルベンゾチオフェンジイル基が挙げられる。好ましくは、ナフタレンジイル基、フェナントレンジイル基、トリフェニレン基、アントラセンジイル基、ピレンジイル基、フルオレンジイル基、アセナフテンジイル基、フルオランテンジイル基、ペリレンジイル基、トリフェニレンジイル基等の芳香族炭化水素基；キノリンジイル基、イソキノリンジイル基、アクリジンジイル基、フェナントリジンジイル基、キノキサリンジイル基、ジベンゾフランジイル基、ジベンゾチオフェンジイル基、フェニルカルバゾールジイル基、キサンテンジイル基、フェノキサジンジイル基等複素環基である。特に好ましくは、ナフタレン−１，８−ジイル基、及びフェナントレン−４，５−ジイル基である。後述するように、ナフタレン−１，８−ジイル基及びフェナントレン−４，５−ジイル基は、さらなる置換基を有していてもよいし、ナフタレン−１，８−ジイル基及びフェナントレン−４，５−ジイル基には、さらなる環が縮合していてもよい。
【００２６】
本発明に係るホスホール化合物においては、環１の縮合多環及び環２の縮合多環のそれぞれについて、ホスホール環と直接縮合している環が、５員環又は６員環であることが好ましい。例えば、ホスホール環の２位及び３位の炭素を含む５員環又は６員環がホスホール環以外に存在すること、並びに、ホスホール環の４位及び５位の炭素を含む５員環又は６員環がホスホール環以外に存在することが好ましい。ホスホール環の２位及び３位の炭素を含むこの５員環又は６員環、並びに、ホスホール環の４位及び５位の炭素を含む５員環又は６員環は、ホスホール環と共に共役構造を形成することがさらに好ましい。環１の縮合多環及び環２の縮合多環のそれぞれについて、ホスホール環と直接縮合している環が５員環であることが、ホスホール環と共に共役構造を形成しやすいことから好ましい。
【００２７】
ホスホール環と直接縮合する５員環は、例えば、炭素からなり、二重結合を１つ含む環でありうる。ホスホール環と直接縮合する６員環は、例えば、炭素からなり、二重結合を１つ又は２つ含む環でありうる。ホスホール環と直接縮合する５員環又は６員環の骨格が炭素原子で構成されることにより、ホスホール化合物の安定性が向上しうる。溶解性を向上させる観点から、環１及び環２は２つ以上の炭化水素環が互いに縮合して得られる縮合多環を含んでいることが好ましく、２つ以上の炭化水素環が互いに縮合して得られる縮合多環がホスホール環に直接縮合していることがより好ましい。ここで炭化水素環とは、骨格が炭素原子で構成された環のことを指す。
【００２８】
式（１）中、Ｒ１は任意の置換基を表し、例えば、置換基を有しても良いアルキル基、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基又は置換基を有してもよい複素環基でありうる。Ｒ１は、置換基を有してもよい芳香族基であることが好ましく、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基又は置換基を有してもよい複素環基であることが特に好ましい。
【００２９】
芳香族炭化水素基としては、炭素数６〜２０のものが好ましい。芳香族炭化水素基は単環基に何ら限定されず、縮合多環式炭化水素基、又は環縮合炭化水素基であってもよい。例えば、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、ビフェニレニル基、トリフェニレニル基、アントリル基、ピレニル基、フルオレニル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオランテニル基、ナフタセニル基、ペリレニル基、ペンタセニル基、クオーターフェニル基、ビフェニル基、等が挙げられる。これらの中でも、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、トリフェニレニル基、アントリル基、ピレニル基、フルオレニル基、アセナフテニル基、フルオランテニル基、ペリレニル基が好ましく、フェニル基が特に好ましい。
【００３０】
複素環基としては、炭素数２〜２０のものが好ましい。例えば、ピリジル基、チエニル基、フリル基、ピロリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ピラジル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピラゾリル基、ピペリジニル基、ピペラジニル基、イミダゾリル基、インドリニル基、クロマニル基、ピラニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾチエニル基、フェニルカルバゾリル、フェノキサチイニル基、キサンテニル基、ベンゾフラニル基、チアントレニル基、インドリジニル基、フェノキサジニル基、フェノチアジニル基、アクリジニル基、フェナントリジニル基、フェナントロリニル基、キノリル基、イソキノリル基、インドリル基およびキノキサリニル基等が挙げられる。このように、窒素原子を含む複素環基、酸素原子を含む複素環基、その他の原子を含む複素環基、のうちの何れでもよい。これらの中でも、ピリジル基、チエニル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピラゾリル基、ピペリジニル基、クロマニル基、キノリル基、イソキノリル基、イミダゾリル基、アクリジニル基、フェナントリジニル基、フェナントリル基、フェナントロリニル基、キノキサリニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾチエニル基、フェニルカルバゾリル、キサンテニル基およびフェノキサジニル基が好ましい。
【００３１】
アルキル基としては、炭素数１〜２０のものが好ましく、具体例としてはメチル基、エチル基、ｉ−プロピル基、ｔ−ブチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
【００３２】
Ｘは１６族元素から選ばれる原子を表し、特に酸素原子、硫黄原子、セレン原子又はテルル原子を示す。Ｘは酸素原子又は硫黄原子であることが好ましく、酸素原子であることが特に好ましい。
【００３３】
環１、環２、及びＲ１は、上述のように、さらに置換基を有してもよい。有しても良い置換基としては特に限定はないが、好ましくはハロゲン原子、水酸基、シアノ基、アミノ基、カルボキシル基、カルボニル基、アセチル基、スルホニル基、シリル基、ボリル基、ニトリル基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、及び複素環基から選択される。これらの置換基同士、特に隣接する置換基同士が、連結してさらなる環を形成してもよい。以下に、環１、環２、及びＲ１が有してもよい置換基の例を挙げる。
【００３４】
シリル基としては、炭素数２〜２０のものが好ましく、具体例としてはトリメチルシリル基、トリフェニルシリル基などの、置換基としてアルキル基及び／又はアリール基を有するシリル基が挙げられる。
【００３５】
アミノ基としては、アリール基で置換されたジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、カルバゾイル基等のアリールアミノ基が挙げられる。
【００３６】
ボリル基としては、アリール基で置換されたジメシチルボリル基などが挙げられる。
【００３７】
アルキル基としては、炭素数１〜２０のものが好ましく、具体例としてはメチル基、エチル基、ｉ−プロピル基、ｔ−ブチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
【００３８】
アルケニル基としては、炭素数２〜２０のものが好ましく、具体例としてはビニル基、スチリル基、ジフェニルビニル基等が挙げられる。
【００３９】
アルキニル基としては、炭素数２〜２０のものが好ましく、具体例としてはメチルエチニル基、フェニルエチニル基、トリメチルシリルエチニル基等が挙げられる。
【００４０】
アルコキシ基としては、炭素数１〜２０のものが好ましく、具体例としてはメトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｉ−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｉ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基などの、直鎖または分岐のアルコキシ基が挙げられる。
【００４１】
芳香族炭化水素基及び複素環基としては、Ｒ１の例として示したのと同様の芳香族炭化水素基及び複素環基を、置換基として有することができる。芳香族炭化水素基としては、炭素数６〜２０のものが好ましく、さらに好ましくは、フェニル基及びナフチル基である。複素環基としては、炭素数３〜２０のものが好ましく、さらに好ましくは、ピリジル基、チエニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾチエニル基、及びフェナントリル基である。
【００４２】
これらの置換基は更に置換基を有しても良い。更に有しても良い置換基としては、アリールアミノ基、アルキル基、パーフルオロアルキル基、ハライド基、カルボキシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、カルボニル基、オキシカルボニル基、カルボン酸基、芳香族炭化水素基、及び複素環基などが挙げられる。
【００４３】
好ましくは、炭素数１２〜３０のアリールアミノ基、炭素数１〜１２のアルキル基、炭素数１〜１２のパーフルオロアルキル基、フルオライド基、炭素数１〜１０のオキシカルボニル基、シアノ基、炭素数１〜１０のアルコキシ基、炭素数６〜１６のアリールオキシ基、炭素数２〜１６のカルボニル基、炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基、炭素数３〜２０の複素環基などが挙げられる。
【００４４】
更に有しても良い置換基のうち、炭素数１２〜３０のアリールアミノ基の例としては、ジフェニルアミノ基、カルバゾイル基、フェニルカルバゾイル基などが挙げられる。炭素数１〜１２のアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、ブチル基、ｔ−ブチル基などが挙げられる。炭素数１〜１２のパーフルオロアルキル基の例としては、トリフルオロメチル基などが挙げられる。
【００４５】
炭素数１〜１０のオキシカルボニル基の例としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基などが挙げられる。炭素数１〜１０のアルコキシ基の例としては、メトキシ基、エトキシ基などが挙げられる。炭素数６〜１６のアリールオキシ基の例としては、フェニルオキシ基などが挙げられる。炭素数２〜１６のカルボニル基の例としては、アセチル基、フェニルカルボニル基などが挙げられる。
【００４６】
芳香族炭化水素基及び複素環基としては、Ｒ１の例として示したのと同様の芳香族炭化水素基及び複素環基を、置換基に対するさらなる置換基として有してもよい。例えば、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、アントリル基などが挙げられる。
【００４７】
式（１）で示されるホスホール化合物の具体例を以下に示す。もっとも、本発明に係るホスホール化合物が以下の例に限定されるわけではない。
【００４８】
【化２−２】
【００４９】
【化２−３】
【００５０】
［１．１ 本発明に係る光電変換素子材料が含有するホスホール化合物の物性］
本発明に係るホスホール化合物の最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギー準位は、特段制限はないが、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、−５．０ｅＶ以上が好ましく、−４．０ｅＶ以上がより好ましく、−３.９ｅＶ以上がさらに好ましい。一方、通常−０．９ｅＶ以下が好ましく、−１．０ｅＶ以下がより好ましく、−１．１ｅＶ以下がさらに好ましい。ＬＵＭＯエネルギー準位がこの範囲にあることにより、本発明に係る光電変換素子材料の電子の輸送効率を上げることができる。
【００５１】
本発明に係るホスホール化合物の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挙げられる。実際に測定する方法としては、例えば、紫外可視吸収スペクトル測定法および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、サイクリックボルタモグラム測定法が好ましく、本明細書においてはサイクリックボルタモグラム測定法を採用する。
【００５２】
本発明に係る光電変換素子材料の還元電位の値は、特段制限はない。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、−２．０Ｖ以上であることが好ましく、−１．９Ｖ以上であることがより好ましい。一方、通常−１．０Ｖ以下が好ましく、−１．１Ｖ以下がより好ましく、−１．２Ｖ以下がさらに好ましい。還元電位の値がこの範囲にあることにより、本発明に係る光電変換素子材料の電子の輸送効率を上げることができる。
【００５３】
光電変換素子材料の電子移動度は特に限定はないが、通常１０−８ｃｍ２／Ｖｓ以上である。好ましくは１０−７ｃｍ２／Ｖｓ以上、より好ましくは１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である。電子移動度が低すぎると、電流が取り出しにくくなり、光電変換効率が低くなるといった問題点がある。
【００５４】
［１．２ 本発明に係る光電変換素子材料が含有するホスホール化合物の製造方法］
一般式（１）で表される化合物の製造方法としては特に限定はない。例えば、以下の式に従って、種々のホスホール化合物を合成することが出来る。
【化２−４】
【００５５】
上式のように、適当な出発物質を化合物（２）として用い、さらに適当なリン試薬（Ｒ１ＰＣｌ２）を用いることにより、一般式（１）で表される種々の化合物（５）〜（６）を合成することができる。例えば化合物（２ａ）を出発物質として、さらにＰｈＰＣｌ２をリン試薬として用い、上式に従って反応を行うことにより、下式の化合物（５ａ）及び（６ａ）を合成することができる。
【化２−５】
【００５６】
［２．本発明に係る光電変換素子１００］
本発明に係る光電変換素子は、１対の電極間に少なくとも活性層とバッファー層とを含む。また、本発明に係る光電変換素子のバッファー層には、本発明に係る光電変換素子材料を少なくとも含む。以下で、本発明に係る光電変換素子の一実施形態を説明する。図１に、本発明に係る一実施形態である光電変換素子１００を示す。図１は一般的な有機薄膜太陽電池に用いられる光電変換素子を表すが、本発明に係る光電変換素子は図１の構造に限られるわけではない。図１の光電変換素子１００は、電極１２０，１６０と、活性層１４０と、バッファー層１５０とを有する。さらに本実施形態に係る光電変換素子は、図１に示されるように、基板１１０と、バッファー層１３０とを有してもよい。図１においては、電極１２０は正孔を捕集する電極（陽極）であり、電極１６０は電子を捕集する電極（陰極）である。もちろん、本発明に係る他の実施形態において、陽極１２０と陰極１６０とが逆であってもよく、この場合バッファー層１３０とバッファー層１５０とが逆であってもよい。以下、これらの各部について説明する。
【００５７】
＜２．１ 活性層１４０＞
本実施形態に係る光電変換素子１００の活性層１４０は、任意の有機半導体により形成できる。有機半導体は半導体特性により、ｐ型又はｎ型に分けられる。ｐ型半導体では、正孔が電気伝導に寄与する。また、ｎ型半導体では、電子が電気伝導に寄与する。ｐ型とｎ型との区別は、材料の電子状態、ドーピング状態、又はトラップ状態に依存する。以下に有機半導体の例を挙げるが、ｐ型とｎ型とは必ずしも明確に分類できない場合がある。すなわち、ｐ型特性及びｎ型特性の双方を示す半導体材料もある。
【００５８】
ｐ型半導体の例として、テトラベンゾポルフィリン、テトラベンゾ銅ポルフィリン、テトラベンゾ亜鉛ポルフィリン等のポルフィリン化合物；フタロシアニン、銅フタロシアニン、亜鉛フタロシアニン等のフタロシアニン化合物；ナフタロシアニン化合物；テトラセンやペンタセンのポリアセン；セキシチオフェン等のオリゴチオフェンおよびこれら化合物を骨格として含む誘導体が挙げられる。さらに、ポリ（３−アルキルチオフェン）などを含むポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン、ポリトリアリルアミン、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール等の高分子等を用いることもできる。
【００５９】
ｎ型半導体の例として、フラーレン（Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６等）化合物；オクタアザポルフィリン；上記ｐ型半導体のパーフルオロ体；ナフタレンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の芳香族カルボン酸無水物やそのイミド化物；及び、これらの化合物を骨格として含む誘導体などが挙げられる。その中でも好ましくはフラーレン化合物であり、さらに好ましくはインデン類が付加されたフラーレン化合物、シリルアルキル基を有するフラーレン化合物、又はシリルメチル基を有するフラーレン化合物である。インデン類が付加されたフラーレン化合物は、特段の制限はないが、例えば国際公開第２００８／０１８９３１号に記載のものが挙げられる。シリルアルキル基を有するフラーレン化合物は、特段の制限はないが、本発明に係るホスホール化合物との相互作用を増加させる観点から、シリルアルキル基が有するアルキル基の炭素数は１〜６であることが好ましい。シリルアルキルが有するシリル基としては、トリメチルシリル基等のトリアルキルシリル基、トリフェニルシリル基等のトリアリールシリル基、又はジメチルフェニルシリル基等のジアルキルアリールシリル基等が挙げられる。シリルメチル基を有するフラーレン化合物は、特段の制限はないが、例えば国際公開第２００９／００８３２３号に記載の、ジメチルフェニルシリルメチル基を有するフラーレンが挙げられる。
【００６０】
活性層１４０は、ｎ型半導体及びｐ型半導体を含有する。少なくともｐ型半導体およびｎ型半導体が含有されていれば、活性層の具体的な構成は任意である。すなわち活性層１４０は、単層の膜のみによって構成されていてもよく、２以上の積層膜によって構成されていてもよい。例えば、ｎ型半導体とｐ型半導体とを別々の膜に含有させるようにしても良く、ｎ型半導体とｐ型半導体とを同じ膜に含有させても良い。また、ｎ型半導体及びｐ型半導体は、それぞれ、１種の半導体材料で構成されていてもよく、任意の２種以上の半導体材料を任意の比率で併用しても良い。
【００６１】
具体例として、活性層１４０は、ｐ型半導体とｎ型半導体とが層内で相分離した層（ｉ層）を有するバルクヘテロ接合型であってもよい。また活性層１４０は、ｐ型半導体を含む層（ｐ層）とｎ型半導体を含む層（ｎ層）との間の界面を有する積層型（ヘテロｐｎ接合型）であってもよい。さらには、活性層１４０はショットキー型であってもよく、以上の種類の組み合わせであってもよい。これらの中でもバルクへテロ接合型、およびバルクへテロ接合型と積層型とを組み合わせた形式（ｐ−ｉ−ｎ接合型）が、高い性能を示すことから好ましい。
【００６２】
活性層のｐ層、ｉ層、ｎ層各層の厚みに制限はないが、通常３ｎｍ以上、中でも１０ｎｍ以上、また、通常２００ｎｍ以下、中でも１００ｎｍ以下とすることが好ましい。層厚を厚くすることにより、膜の均一性が高まる傾向がある。また、層厚を薄くすることで透過率が向上し、直列抵抗が低下する傾向がある。
【００６３】
＜２．２ 電極１２０，１６０＞
電極１２０，１６０は導電性を有する任意の材料により形成することが可能である。電極１２０，１６０の材料の例を挙げると、白金、金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ナトリウム等の金属あるいはそれらの合金；酸化インジウムや酸化錫等の金属酸化物、あるいはこれらの合金（ＩＴＯ）；ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン等の導電性高分子；前記導電性高分子に、塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸、ＦｅＣｌ３等のルイス酸、ヨウ素等のハロゲン原子、ナトリウム、カリウム等の金属原子などのドーパントを含有させたもの；金属粒子、カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ等の導電性粒子をポリマーバインダー等のマトリクスに分散した導電性の複合材料、などが挙げられる。なかでも、正孔を捕集する電極１２０には、Ａｕ、ＩＴＯ等の高い仕事関数を有する材料が好ましい。一方、電子を捕集する電極１６０には、Ａｌのような低い仕事関数を有する材料が好ましい。仕事関数を最適化することにより、光吸収により生じた正孔及び電子を良好に捕集することができる。
【００６４】
一対の電極１２０，１６０のうち、少なくとも受光面側の電極は、発電のために光透過性を有していることが好ましい。但し、発電層の面積に比べて電極の面積が小さいなど、電極が透明でなくても発電性能に著しく悪影響を与えない場合は必ずしも透明でなくてもよい。透明な電極の材料を挙げると、例えば、ＩＴＯ、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の酸化物；金属薄膜などが挙げられる。また、この際、光の透過率の具体的範囲に制限は無いが、光学界面での部分反射によるロスを除いて８０％以上であることが好ましい。透過率が高くすることにより、太陽電池素子の発電効率を高くすることができる。
【００６５】
なお、電極１２０，１６０のそれぞれは、１種の材料により構成されてもよく、任意の組み合わせ比率の任意の２種以上の材料で構成されてもよい。電極１２０，１６０の形成方法に制限はない。例えば、真空蒸着、スパッタ等のドライプロセスにより形成することができる。また、例えば、導電性インク等を用いたウェットプロセスにより形成することもできる。この際、導電性インクとしては任意のものを使用することができ、例えば、導電性高分子、金属粒子分散液等を用いることができる。
【００６６】
さらに、電極１２０，１６０の少なくとも一方が、２層以上の層からなる積層構造であってもよい。また、電極１２０，１６０の少なくとも一方は、表面処理により、電気特性やぬれ特性等の特性が改良されていてもよい。
【００６７】
＜２．３ バッファー層１３０，１５０＞
バッファー層１３０，１５０は、例えば、活性層１４０と電極１２０，１６０との界面に設けられる層である。バッファー層を設けることにより、電気特性等を改良することができる。バッファー層は、活性層と正孔を捕集する電極との間に設けられる正孔取り出し層と、活性層と電子を捕集する電極との間に設けられる電子取り出し層とに分類されうる。本実施形態においては電極１２０が正孔を捕集する電極であるから、バッファー層１３０が正孔取り出し層である。また、電極１６０が電子を捕集する電極であるから、バッファー層１５０が電子取り出し層である。上述の通り正孔を捕集する電極１２０と電子を捕集する電極１６０の配置は逆であってもよく、この場合正孔取り出し層１３０と電子取り出し層１５０も逆に配置される。
【００６８】
バッファー層１３０，１５０の材料としては、本発明に係る光電変換素子材料、すなわち本発明に係るホスホール化合物を含有する材料を用いることができる。その他のバッファー層１３０，１５０の材料の例としては、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ホスフィンオキシド化合物、ホスフィンスルフィド化合物、金属酸化物などが挙げられる。好ましくは、上述した光電変換素子材料、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ホスフィンオキシド化合物、ホスフィンスルフィド化合物、及び金属酸化物が挙げられる。バッファー層１３０，１５０は、１種類の材料によって構成されていてもよいし、任意の比率で組み合わせられた２種類以上の材料によって構成されていてもよい。
【００６９】
電子取り出し層１５０としては、本発明に係るホスホール化合物、ホスフィンオキシド化合物、ホスフィンスルフィド化合物、及び金属酸化物のうちの少なくとも１種を用いることが、変換効率の面で好ましい。
【００７０】
正孔取り出し層１３０としては、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、及び金属酸化物のうちの少なくとも１種を用いることが、変換効率の面で好ましい。
【００７１】
上述のホスフィンオキシド化合物及びホスフィンスルフィド化合物は、アリール基で置換されたホスフィンオキシド化合物及びアリール基で置換されたホスフィンスルフィド化合物でありうる。ホスフィンオキシド化合物及びホスフィンスルフィド化合物は、トリアリールホスフィンオキシド化合物、トリアリールホスフィンスルフィド化合物、ジアリールホスフィンオキシド構造を２つ以上有する芳香族炭化水素化合物、又はジアリールホスフィンスルフィド構造を２つ以上有する芳香族炭化水素化合物であることが好ましい。上記のアリールホスフィンオキシド化合物又はアリールホスフィンスルフィド化合物のアリール基は、フッ素原子もしくはパーフルオロアルキル基で置換されていてもよい。上記のホスフィンオキシド化合物及びホスフィンスルフィド化合物で構成される材料は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属がドープされていてもよい。
【００７２】
上述の金属酸化物としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウムをドープした酸化亜鉛（ＡＺＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）などが挙げられる。その中でも、電子取り出し層１５０には、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウムをドープした酸化亜鉛（ＡＺＯ）、又は酸化インジウムを用いることが好ましい。また、正孔取り出し層１３０には、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、又は酸化タングステン（ＷＯ３）を用いることが好ましい。
【００７３】
ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを用いる場合は、通常、強酸性の水分散液を塗布することによりバッファー層を形成する。したがって、酸化インジウム等の透明導電薄膜層が溶ける可能性がある。この場合、太陽電池が作動しないか、変換効率が時間と共に低下するか、又は水分に弱い有機半導体の劣化が促進される可能性がある。金属酸化物を用いることは、このような問題を引き起こさないため、より好ましい。
【００７４】
バッファー層１３０，１５０は、種々の方法で成膜することができる。本発明に係る光電変換素子材料をバッファー層材料として用いる場合、例えば蒸着法を用いてバッファー層を成膜することができる。特に、抵抗加熱型真空蒸着法を用いることが好ましい。バッファー層１３０，１５０の膜厚も任意である。特に、本発明に係る光電変換素子材料をバッファー層材料として用いる場合、１ｎｍ以上が好ましく、３ｎｍ以上であることがさらに好ましく、１０ｎｍ以上であることが特に好ましい。また、２００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以下であることがさらに好ましく、５０ｎｍ以下であることが特に好ましい。適切な膜厚とすることにより、膜の均一性を向上させることができるとともに、電子輸送性能を上げ、光電変換素子の性能を上げることができる。
【００７５】
＜２．４ 基板１１０＞
本実施形態に係る光電変換素子１００は、通常は支持体となる基板１１０を有する。すなわち、基板上１００に、電極１２０，１６０と、活性層１４０と、バッファー層１３０，１５０とが形成される。基板１１０の材料（基板材料）は本実施形態の効果を著しく損なわない限り任意である。基板材料の好適な例を挙げると、石英、ガラス、サファイア、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、フッ素樹脂フィルム、塩化ビニル、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、エポキシ樹脂等の有機材料；紙、合成紙等の紙材料；ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属に、絶縁性を付与するために表面をコート或いはラミネートしたもの等の複合材料等が挙げられる。ガラスとしてはソーダガラスや青板ガラスや無アルカリガラスなどが挙げられる。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましい。
【００７６】
基板の形状に制限はなく、例えば、板、フィルム、シート等の形状を用いることができる。基板の厚みに制限はない。ただし、通常５μｍ以上、中でも２０μｍ以上、また、通常２０ｍｍ以下、中でも１０ｍｍ以下に形成することが好ましい。基板が薄すぎると光電変換素子の強度が不足する可能性があり、基板が厚すぎるとコストが高くなったり重量が重くなりすぎたりする可能性がある。又、基板がガラスの場合は、薄すぎると機械的強度が低下し、割れやすくなるため、好ましくは０．０１ｍｍ以上、より好ましくは０．１ｍｍ以上がよい。また、厚すぎると重量が重くなるため、１０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がさらに好ましい。
＜２．５ 本発明に係る光電変換素子の特性＞
【００７７】
先に述べたように、作製された光電変換素子に対して加熱処理（ポストアニーリング）を行うことにより、光電変換素子の特性を向上させることが行われている。しかしながら本発明に係る光電変換素子は、このようなポストアニーリングを行わなくても良好な特性を示しうる。
【００７８】
以上のように作製された本発明に係る光電変換素子は、ポストアニーリングを行わない場合に、好ましくは以下のような特性を示しうる。例えば短絡電流は、好ましくは５．０ｍＡ／ｃｍ２以上であり、より好ましくは６．０ｍＡ／ｃｍ２以上であり、さらに好ましくは７．０ｍＡ／ｃｍ２以上であり、特に好ましくは８．１ｍＡ／ｃｍ２以上である。短絡電流が大きいことにより、光電変換素子からより大きな電流を取り出すことができる。また、変換効率は、好ましくは０．５％以上であり、より好ましくは１．０％以上であり、さらに好ましくは１．５％以上であり、特に好ましくは２．１％以上である。変換効率が高いことにより、光電変換素子からより大きな電力を取り出すことができる。
【００７９】
また、本発明に係る光電変換素子は、最小限のポストアニーリングしか行わない場合にも、良好な特性を示しうる。すなわち、以上のように作製された本発明に係る光電変換素子は、８０℃３分間のポストアニーリングを行った場合に、好ましくは以下のような特性を示しうる。例えば開放電圧は、好ましくは０．６５Ｖ以上であり、より好ましくは０．７０Ｖ以上であり、特に好ましくは０．７４Ｖ以上である。開放電圧が大きいことにより、光電変換素子からより大きな電圧を得ることができる。また、フィルファクターは、好ましくは０．４０以上であり、より好ましくは０．４５以上であり、さらに好ましくは０．５０以上であり、特に好ましくは０．５５以上である。フィルファクターが大きいことにより、光電変換素子からより効率的に電力を取り出すことができる。また、変換効率は、好ましくは１．０％以上であり、より好ましくは２．０％以上であり、さらに好ましくは３．０％以上であり、特に好ましくは３．３％以上である。変換効率が高いことにより、光電変換素子からより大きな電力を取り出すことができる。
【００８０】
［３． 本発明に係る太陽電池］
本発明に係る光電変換素子は、太陽電池、中でも薄膜太陽電池の太陽電池素子として使用されることが好ましい。
【００８１】
図２は本発明に係る一実施形態としての薄膜太陽電池の構成を模式的に示す断面図である。図２に示される薄膜太陽電池は、本発明に係る太陽電池の一例に過ぎない。本発明に係る太陽電池が、図２に示されるのとは異なる構成をとりうることは、当業者には明らかであろう。例えば、図２に示される構成要素の一部は存在しなくてもよいし、同種の働きを有する別の要素で置き換えられてもよい。また、さらなる構成要素が、図２に示される太陽電池に対して追加されてもよい。
【００８２】
図２に示すように、本実施形態の薄膜太陽電池１４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、更に、耐候性保護フィルム１とバックシート１０の縁部をシールするシール材１１を備えている。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。なお、後述するバックシート１０としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシートなど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及びガスバリアフィルム９の少なくとも一方を用いなくてもよい。
【００８３】
＜３．１ 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。太陽電池素子６の構成部品のなかには、温度変化、湿度変化、自然光、風雨による侵食などにより劣化するものがある。そこで、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等を天候変化などから保護し、発電能力を高く維持するようにしている。
【００８４】
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、耐汚染性および機械強度などの、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。
【００８５】
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ものが好ましい。例えば、可視光（波長３６０〜８３０ｎｍ）の光の透過率が８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９５％が特に好ましい。光の透過率を高くすることにより、薄膜太陽電池１４の発電効率を高めることができる。
【００８６】
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℃以上が好ましく、１２０℃以上がより好ましく、１３０℃以上がさらに好ましい、また、通常３５０℃以下が好ましく、３２０℃以下がより好ましく、３００℃以下がさらに好ましい。融点を高くすることで薄膜太陽電池１４の使用時に耐候性保護フィルム１が融解・劣化する可能性を低減できる。
【００８７】
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。その材料としては、例えば、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レート、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、シリコン系樹脂およびポリカーボネート樹脂などが挙げられる。
【００８８】
中でもフッ素系樹脂が好ましく、その具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、４−フッ化エチレン−パークロロアルコキシ共重合体（ＰＦＡ）、４−フッ化エチレン−６−フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、２−エチレン−４−フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリ３−フッ化塩化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及びポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等が挙げられる。
【００８９】
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。
【００９０】
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以上が好ましく、１５μｍ以上がより好ましく、２０μｍ以上がさらに好ましい。また、通常２００μｍ以下が好ましく、１８０μｍ以下がより好ましく、１５０μｍ以下がさらに好ましい。厚みを１０μｍ以上とすることで機械的強度が高まる傾向にあり、２００μｍ以下とすることで柔軟性が高まる傾向にある。
【００９１】
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、プラズマ処理等の表面処理を行なってもよい。
【００９２】
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。
【００９３】
＜３．２ 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。
【００９４】
薄膜太陽電池１４の構成部品のなかには紫外線により劣化するものがある。また、ガスバリアフィルム３，９などは種類によっては紫外線により劣化するものがある。そこで、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。
【００９５】
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、３０％以下であることがより好ましく、１０％以下が特に好ましい。紫外線の透過を抑えることにより、薄膜太陽電池１４の劣化を防ぐことができる。
【００９６】
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ものが好ましい。例えば、可視光（波長３６０〜８３０ｎｍ）の光の透過率が８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９５％以上が特に好ましい。透過率が高いことにより、より多くの太陽光を電気へと変換することができる。
【００９７】
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℃以上が好ましく、１２０℃以上がより好ましく、１３０℃以上がさらに好ましい。また、通常３５０℃以下が好ましく、３２０℃以下がより好ましく、３００℃以下が特に好ましい。融点を１００℃以上とすることにより、薄膜太陽電池１４の使用時に紫外線カットフィルム２が融解するのを防ぐことができる。
【００９８】
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ものが好ましい。
【００９９】
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、ウレタン系および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などが挙げられる。また、紫外線吸収剤を樹脂中に分散また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良い。
【０１００】
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およびシアノアクリレート系のものを用いることができる。中でもベンゾフェノン系およびベンゾトリアゾール系が好ましい。
【０１０１】
この例としては、ベンゾフェノン系およびベンゾトリアゾール系の種々の芳香族系有機化合物などが挙げられる。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。
【０１０２】
前記したように、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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
塗布は任意の方法で行うことができる。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・コート法およびカーテンコート法などが挙げられる。また、これらの方法は１種を単独で行なってもよく、２種以上を任意に組み合わせて行うこともできる。
【０１０５】
塗布液に用いる溶剤は、紫外線吸収剤を均一に溶解または分散できるものであれば特に限定されない。例えば液状の樹脂を溶剤として用いることができ、例えば、ポリエステル系、アクリル系、ポリアミド系、ポリウレタン系、ポリオレフィン系、ポリカーボネート系およびポリスチレン系などの各種合成樹脂などが挙げられる。
【０１０６】
また、例えば、ゼラチンおよびセルロース誘導体などの天然高分子、水並びに水とエタノール等のアルコール混合溶液なども溶剤として用いることができる。さらに、溶剤として有機溶剤を使用してもよい。有機溶剤を使用すれば、色素や樹脂を溶解または分散させることが可能となり、塗工性を向上させることが可能となる。なお、溶剤は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良い。
【０１０７】
塗布液にはさらに界面活性剤も含有させてもよい。界面活性剤の使用により、紫外線吸収色素の樹脂への分散性が向上する。これにより、紫外線吸収層において、微小な泡によるヌケ、異物などの付着による凹み、乾燥工程でのハジキなどの発生が抑制される。
【０１０８】
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およびノニオン系界面活性剤）を用いることができる。中でも、シリコン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤が好ましい。なお、界面活性剤は、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。
【０１０９】
なお、塗布液を基材フィルムに塗布した後の乾燥は、例えば、熱風乾燥および赤外線ヒーターによる乾燥など、公知の乾燥方法が採用できる。中でも、乾燥速度が速い熱風乾燥が好適である。
【０１１０】
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）などが挙げられる。
【０１１１】
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良い。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。
【０１１２】
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以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましく、１５μｍ以上がさらに好ましい。また、通常２００μｍ以下が好ましく、１８０μｍ以下がより好ましく、１５０μｍ以下がさらに好ましい。厚みを５μｍ以上とすることで紫外線の吸収が高まりかつ機械的強度が高まる傾向にあり、２００μｍ以下とすることで可視光の透過率を増加させかつ柔軟性が増す傾向にある。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
＜３．３ 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。
【０１１６】
太陽電池素子６は湿気及び酸素に弱い傾向があり、特に、ＺｎＯ：Ａｌ等の透明電極や、化合物半導体系太陽電池素子及び有機太陽電池素子が水分及び酸素により劣化することがある。そこで、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。
【０１１７】
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の種類などに応じて様々である。例えば、太陽電池素子６が化合物半導体系太陽電池素子である場合には、単位面積（１ｍ２）の１日あたりの水蒸気透過率が、１×１０−１ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが好ましく、１×１０−２ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることがより好ましく、１×１０−３ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが更に好ましく、１×１０−４ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが中でも好ましく、１×１０−５ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることがとりわけ好ましく、１×１０−６ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが特に好ましい。水蒸気が透過しなければしないほど、水分と反応することによる太陽電池素子６の劣化、特に活性層及び電極の劣化が抑えられるので、発電効率が上がると共に寿命が延びる。
【０１１８】
また、太陽電池素子６が有機太陽電池素子である場合には、単位面積（１ｍ２）の１日あたりの水蒸気透過率が、１×１０−１ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが好ましく、１×１０−２ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることがより好ましく、１×１０−３ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが更に好ましく、１×１０−４ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが中でも好ましく、１×１０−５ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることがとりわけ好ましく、１×１０−６ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが特に好ましい。水蒸気が透過しなければしないほど、水分と反応することによる太陽電池素子６の劣化、特に活性層及び電極の劣化が抑えられるので、発電効率が上がると共に寿命が延びる。
【０１１９】
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の種類などに応じて様々である。例えば、太陽電池素子６が化合物半導体系太陽電池素子である場合には、単位面積（１ｍ２）の１日あたりの酸素透過率が、１×１０−１ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが好ましく、１×１０−２ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることがより好ましく、１×１０−３ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが更に好ましく、１×１０−４ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが中でも好ましく、１×１０−５ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることがとりわけ好ましく、１×１０−６ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが特に好ましい。酸素が透過しなければしないほど、酸素と反応することによる太陽電池素子６の劣化、特に活性層及び電極の劣化が抑えられるので、発電効率が上がると共に寿命が延びる。
【０１２０】
また、例えば、太陽電池素子６が有機太陽電池素子である場合には、単位面積（１ｍ２）の１日あたりの酸素透過率が、１×１０−１ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが好ましく、１×１０−２ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることがより好ましく、１×１０−３ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが更に好ましく、１×１０−４ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが中でも好ましく、１×１０−５ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることがとりわけ好ましく、１×１０−６ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが特に好ましい。酸素が透過しなければしないほど、酸素と反応することによる太陽電池素子６の劣化、特に活性層及び電極の劣化が抑えられるので、発電効率が上がると共に寿命が延びる。
【０１２１】
従来はこのように高い防湿及び酸素遮断能力を有するガスバリアフィルム３の実装が困難であったため、化合物半導体系太陽電池素子及び有機太陽電池素子のように優れた太陽電池素子を備えた太陽電池を実現することが困難であったが、このようなガスバリアフィルム３を適用することにより、化合物半導体系太陽電池素子及び有機太陽電池素子等の優れた性質を活かした薄膜太陽電池１４を実現することが容易となる。
【０１２２】
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６０％以上が好ましく、好ましくは７０％以上がより好ましく、７５％以上がさらに好ましく、８０％以上が中でも好ましく、８５％以上がとりわけ好ましく、とりわけ好ましくは９０％以上が特に好ましく、９５％以上が中でも特に好ましく、９７％以上が最も好ましい。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。
【０１２３】
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℃以上が好ましく、１２０℃以上がより好ましく、１３０℃以上がさらに好ましい。また、通常３５０℃以下が好ましく、３２０℃以下がより好ましく、３００℃以下がさらに好ましい。融点を１００℃以上とすることで薄膜太陽電池１４の使用時にガスバリアフィルム３が融解・劣化する可能性を低減できる。
【０１２４】
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。
【０１２５】
以下、ガスバリアフィルム３の構成について、例を挙げて説明する。
【０１２６】
ガスバリアフィルム３の構成として好ましいものは２例が挙げられる。
【０１２７】
一つ目の例は、プラスチックフィルム基材に無機バリア層を配置したフィルムである。
【０１２８】
この際、無機バリア層は、プラスチックフィルム基材の片面のみに形成してもよいし、プラスチックフィルム基材の両面に形成してもよい。両面に形成するときは、両面に形成する無機バリア層の数が、それぞれ一致していていもよく、異なっていてもよい。
【０１２９】
二つ目の例は、プラスチックフィルム基材に、無機バリア層とポリマー層とが互いに隣接して配置された２層からなるユニット層が形成されたフィルムである。この際、無機バリア層とポリマー層とが互いに隣接して配置された２層からなるユニット層を１単位として、１単位のユニット層を、プラスチックフィルム基材上に形成してもよい（無機バリア層１層とポリマー層１層とを合わせて１単位のユニット層と呼ぶ）また、２単位以上のユニット層をプラスチックフィルム基材上に形成してもよく、例えば２〜５単位のユニット層を積層してもよい。
【０１３０】
ユニット層は、プラスチックフィルム基材の片面のみに形成してもよいし、プラスチックフィルム基材の両面に形成してもよい。両面に形成するときは、両面に形成する無機バリア層及びポリマー層の数が、それぞれ一致していていもよく、異なっていてもよい。
【０１３１】
また、プラスチックフィルム基材上にユニット層を形成する場合、無機バリア層を形成してからその上にポリマー層を形成してもよいし、ポリマー層を形成してから無機バリア層を形成してもよい。
【０１３２】
（プラスチックフィルム基材）
ガスバリアフィルム３に使用されるプラスチックフィルム基材は、上記の無機バリア層及びポリマー層を保持しうるフィルムであれば特に制限はなく、ガスバリアフィルム３の使用目的等から適宜選択することができる。
【０１３３】
プラスチックフィルム基材の材料の例を挙げると、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、フルオレン環変性ポリカーボネート樹脂、脂環変性ポリカーボネート樹脂およびアクリロイル化合物が挙げられる。
【０１３４】
また、スピロビインダンおよびスピロビクロマンを含む縮合ポリマーを用いるのも好ましい。ポリエステル樹脂の中でも、二軸延伸を施したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）および同じく二軸延伸したポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）は、熱的寸度安定性に優れるため、プラスチックフィルム基材として好ましく用いられる。
【０１３５】
なおプラスチックフィルム基材の材料は、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。
【０１３６】
プラスチックフィルム基材の厚みは特に規定されないが、通常１０μｍ以上が好ましく、１５μｍ以上がより好ましく、好ましくは２０μｍ以上がさらに好ましい。また、通常２００μｍ以下が好ましく、１８０μｍ以下がより好ましく、１５０μｍ以下がさらに好ましい。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。
【０１３７】
プラスチックフィルム基材は、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６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましく、７５％以上がさらに好ましく、８０％以上が中でも好ましく、８５％以上がとりわけ好ましく、９０％以上が特に好ましく、９５％以上がその中でも特に好ましく、９７％以上が最も好ましい。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。
【０１３８】
プラスチックフィルム基材には、無機バリア層との密着性向上のため、アンカーコート剤の層（アンカーコート層）を形成してもよい。通常、アンカーコート層はアンカーコート剤を塗布して形成される。
【０１３９】
アンカーコート剤としては、例えば、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、オキサゾリン基含有樹脂、カルボジイミド基含有樹脂、エポキシ基含有樹脂およびイソシアネート含有樹脂並びにこれらの共重合体などが挙げられる。
【０１４０】
中でも、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂およびアクリル樹脂の１種類以上と、オキサゾリン基含有樹脂、カルボジイミド基含有樹脂、エポキシ基含有樹脂およびイソシアネート基含有樹脂の１種類以上とを組み合わせたものが好ましい。なお、アンカーコート剤は、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良い。
【０１４１】
アンカーコート層の厚さは、通常０．００５μｍ以上が好ましく、０．０１μｍ以上がより好ましく、通常５μｍ以下が好ましく、１μｍ以下がより好ましい。この範囲の上限値以下の厚さであれば滑り性が良好であり、アンカーコート層自体の内部応力によるプラスチックフィルム基材からの剥離もほとんどない。また、この範囲の下限値以上の厚さであれば、均一な厚さを保つことができ好ましい。
【０１４２】
また、プラスチックフィルム基材へのアンカーコート剤の塗布性、接着性を改良するため、アンカーコート剤の塗布前に、プラスチックフィルム基材に通常の化学処理、放電処理などの表面処理を施してもよい。
【０１４３】
（無機バリア層）
無機バリア層は通常は金属酸化物、窒化物または酸化窒化物により形成される層である。なお、無機バリア層を形成する金属酸化物、窒化物及び酸化窒化物は、１種でもよく、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。
【０１４４】
金属酸化物としては、例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｕ、ＣｅおよびＴａ等の酸化物、窒化物並びに酸化窒化物などが挙げられる。中でも、高いバリア性と高透明性とを両立させるために、酸化アルミニウムまたは酸化ケイ素を含むことが好ましく、特に水分の透過性、光線透過性の観点から、酸化ケイ素を含むことが好ましい。
【０１４５】
各々の金属原子と酸素原子との比率も任意であるが、無機バリア層の透明度を向上させ着色を防ぐためには、酸素原子の比率が酸化物の化学量論的な比率から極端に少なくないことが好ましい。一方、無機バリア層の緻密性を向上させバリア性を高くするためには、酸素原子を少なくすることが好ましい。
【０１４６】
この観点から、例えば金属酸化物としてＳｉＯｘを用いる場合には前記ｘの値は１．５〜１．８が特に好ましい。また、例えば金属酸化物としてＡｌＯｘを用いる場合には前記ｘの値は１．０〜１．４が特に好ましい。
【０１４７】
また、２種以上の金属酸化物より無機バリア層を構成する場合、金属酸化物としては酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素を含むことが好ましい。中でも無機バリア層が酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素からなる場合、無機バリア層中のアルミニウムとケイ素との比率は任意に設定することができる。しかしながら、高いバリア性と高い透明性とを両立するためには、Ｓｉ／Ａｌの比率は、通常１／９以上が好ましく、２／８以上がより好ましい。また、通常９／１以下が好ましく、２／８以下がより好ましい。
【０１４８】
無機バリア層の厚みを厚くするとバリア性が高まる傾向にあるが、曲げた際にクラックを生じにくくし割れを防ぐためには、厚みを薄くすることが好ましい。そこで無機バリア層の適正な厚みとしては、通常５ｎｍ以上が好ましく、１０ｎｍ以上がより好ましい。また、通常１０００ｎｍ以下が好ましく、２００ｎｍ以下がより好ましい。
【０１４９】
無機バリア層の成膜方法に制限は無いが、一般的にスパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法およびプラズマＣＶＤ法などで行うことができる。例えばスパッタリング法では１種類または複数の金属ターゲットと酸素ガスを原料とし、プラズマを用いた反応性スパッタ方式で形成することができる。
【０１５０】
（ポリマー層）
ポリマー層にはいずれのポリマーでも使用することができ、例えば真空チャンバー内で成膜できるものも用いることができる。なお、ポリマー層を構成するポリマーは、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良い。
【０１５１】
前記ポリマー層を形成するためには、多種多様な化合物を用いることができる。ここでは例として、以下の（ｉ）〜（ｖｉｉ）のようなモノマーを用いてポリマー層を形成する場合について説明する。なお、モノマーは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良い。
【０１５２】
（ｉ）例えば、ヘキサメチルジシロキサン等のシロキサンが挙げられる。ヘキサメチルジシロキサンを用いる場合のポリマー層の形成方法の例を挙げると、ＲＦ電極を用いた平行平板型のプラズマ装置にヘキサメチルジシロキサンを蒸気として導入し、プラズマ中で重合反応を起こさせ、プラスチックフィルム基材上に堆積させることでポリマー層をポリシロキサン薄膜として形成できる。
【０１５３】
（ｉｉ）例えば、ジパラキシリレン等のパラキシリレンが挙げられる。ジパラキシリレンを用いる場合のポリマー層の形成方法の例を挙げると、まず高真空中でジパラキシリレンの蒸気を６５０℃〜７００℃で加熱することで熱分解させて熱ラジカルを発生させる。そして、そのラジカルモノマー蒸気をチャンバー内に導いて、プラスチックフィルム基材へ吸着させると同時にラジカル重合反応を進行させてポリパラキシリレンを堆積させることでポリマー層を形成できる。
【０１５４】
（ｉｉｉ）例えば、二種のモノマーを交互に繰り返し付加重合させることができるモノマーが挙げられる。これにより得られるポリマーは重付加ポリマーである。重付加ポリマーとしては、例えば、ポリウレタン（ジイソシアナート／グリコール）、ポリ尿素（ジイソシアナート／ジアミン）、ポリチオ尿素（ジチオイソシアナート／ジアミン）、ポリチオエーテルウレタン（ビスエチレンウレタン／ジチオール）、ポリイミン（ビスエポキシ／第一アミン）、ポリペプチドアミド（ビスアゾラクトン／ジアミン）およびポリアミド（ジオレフィン／ジアミド）などが挙げられる。
【０１５５】
（ｉｖ）例えば、アクリレートモノマーが挙げられる。アクリレートモノマーには、単官能、２官能および多官能のアクリレートモノマーがあるが、いずれを用いてもよい。ただし、適切な蒸発速度、硬化度、硬化速度等を得るために、前記のアクリレートモノマーを２種以上組み合わせて併用することが好ましい。
【０１５６】
また、単官能アクリレートモノマーとしては、例えば、脂肪族アクリレートモノマー、脂環式アクリレートモノマー、エーテル系アクリレートモノマー、環状エーテル系アクリレートモノマー、芳香族系アクリレートモノマー、水酸基含有アクリレートモノマーおよびカルボキシ基含有アクリレートモノマー等があるが、いずれも用いることができる。
【０１５７】
（ｖ）例えば、エポキシ系およびオキセタン系等の、光カチオン硬化ポリマーが得られるモノマーが挙げられる。エポキシ系モノマーとしては、例えば、脂環式エポキシ系モノマー、２官能性モノマーおよび多官能性オリゴマーなどが挙げられる。また、オキセタン系モノマーとしては、例えば、単官能オキセタン、２官能オキセタンおよびシルセスキオキサン構造を有するオキセタン等が挙げられる。
【０１５８】
（ｖｉ）例えば、酢酸ビニルが挙げられる。モノマーとして酢酸ビニルを用いると、その重合体をケン化することでポリビニルアルコールが得られ、このポリビニルアルコールをポリマーとして使用できる。
【０１５９】
（ｖｉｉ）例えば、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、無水マレイン酸および無水イタコン酸などの不飽和カルボン酸などが挙げられる。
【０１６０】
これらは、エチレンとの共重合体を構成させ、該共重合体をポリマーとして使用できる。さらに、これらの混合物、グリシジルエーテル化合物を混合した混合物、およびエポキシ化合物との混合物もポリマーとして用いることができる。
【０１６１】
前記のモノマーを重合してポリマーを生成させる際、モノマーの重合方法に制限は無い。ただし、通常は、モノマーを含む組成物を塗布または蒸着して成膜した後で重合を行うようにする。重合方法の例を挙げると、熱重合開始剤を用いたときはヒーター等による接触加熱；赤外線およびマイクロ波等の放射加熱；などにより重合を開始させる。また、光重合開始剤を用いたときは活性エネルギー線を照射して重合を開始させる。
【０１６２】
活性エネルギー線を照射する場合には様々な光源を使用することができ、例えば、水銀アークランプ、キセノンアークランプ、蛍光ランプ、炭素アークランプ、タングステンーハロゲン輻射ランプおよび日光による照射光などを用いることができる。また、電子線照射や大気圧プラズマ処理を行うこともできる。
【０１６３】
ポリマー層の形成方法は、例えば、塗布法および真空成膜法等が挙げられる。
【０１６４】
塗布法でポリマー層を形成する場合、例えば、スピンコート、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、カーテンフローコート、スプレーコートおよびバーコート等の方法を用いることができる。また、ポリマー層形成用の塗布液をミスト状で塗布するようにしてもよい。この場合の液滴の平均粒径は適切な範囲に調整すればよく、例えば重合性モノマーを含有する塗布液をミスト状でプラスチックフィルム基材上に成膜して形成する場合には、液滴の平均粒径は５μｍ以下が好ましく、１μｍ以下がより好ましい。液滴の平均粒径を小さくすることにより、均一なポリマー層を形成することができる。
【０１６５】
他方、真空成膜法でポリマー層を形成する場合、例えば、蒸着およびプラズマＣＶＤ等の成膜方法が挙げられる。
【０１６６】
ポリマー層の厚みについては特に限定はないが、通常１０ｎｍ以上が好ましい。また、通常５０００ｎｍ以下が好ましく、２０００ｎｍ以下がより好ましく、１０００ｎｍ以下が特に好ましい。
【０１６７】
ポリマー層の厚みを１０ｎｍ以上とすることで、厚みの均一性が得やすくなり無機バリア層の構造欠陥を効率よくポリマー層で埋めることができ、バリア性が向上する傾向にある。また、ポリマー層の厚みを５０００ｎｍ以下とすることで、曲げ等の外力によりポリマー層自身がクラックを発生しにくくなるためバリア性が向上しうる。
【０１６８】
中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）およびポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の基材フィルムにＳｉＯｘを真空蒸着したフィルムなどが挙げられる。
【０１６９】
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良い。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。
【０１７０】
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以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましく、１５μｍ以上がさらに好ましい。また、通常２００μｍ以下が好ましく、１８０μｍ以下がより好ましく、１５０μｍ以下がさらに好ましい。厚みを５μｍ以上とすることでガスバリア性が高まる傾向にあり、２００μｍ以下とすることで柔軟性が高まり、また可視光の透過率が向上する傾向にある。
【０１７１】
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６ａ側の面。図２では下側の面）及び背面（受光面６ａ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。
【０１７２】
そして、ガスバリアフィルム３，９の縁部をシール材１１でシールし、ガスバリアフィルム３，９及びシール材１１で囲まれた空間内に太陽電池素子６を納めることにより、太陽電池素子６を湿気及び酸素から保護できるようになっている。なお、後述するバックシート１０としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシートなど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及びガスバリアフィルム９のうちの少なくとも１つを用いなくてもよい。
【０１７３】
＜３．４ ゲッター材フィルム４＞
ゲッター材フィルム４は水分及び酸素のうちの少なくとも１つを吸収するフィルムである。太陽電池素子６の構成部品のなかには前記のように水分で劣化するものがあり、また、酸素によって劣化するものもある。そこで、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等を水分及び酸素のうちの少なくとも１つから保護し、発電能力を高く維持するようにしている。
【０１７４】
ここで、ゲッター材フィルム４は前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３，９及びシール材１１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。
【０１７５】
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／ｃｍ２以上が好ましく、０．５ｍｇ／ｃｍ２以上がより好ましく、１ｍｇ／ｃｍ２以上がさらに好ましい。この数値が高いほど水分吸収能力が高く太陽電池素子６の劣化を抑制しうる。また、上限に制限は無いが、通常１０ｍｇ／ｃｍ２以下である。
【０１７６】
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３，９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３，９及びシール材１１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、酸素による太陽電池素子６への影響を排除できる。
【０１７７】
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６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましく、７５％以上がさらに好ましく、８０％以上が中でも好ましく、８５％以上がとりわけ好ましく、９０％以上が特に好ましく、９５％以上がその中でも特に好ましく、９７％以上が最も好ましい。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。
【０１７８】
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℃以上が好ましく、１２０℃以上がより好ましく、１３０℃以上でがさらに好ましい。また、通常３５０℃以下が好ましく、３２０℃以下がより好ましく、３００℃以下がさらに好ましい。融点を高くすることで薄膜太陽電池１４の使用時にゲッター材フィルム４が融解・劣化する可能性を低減できる。
【０１７９】
ゲッター材フィルム４を構成する材料は、水分及び酸素のうちの少なくとも１つを吸収することができるものであれば任意である。その材料としては、例えば、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、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ金属および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、硫酸ナトリウムおよび硫酸ニッケル等の硫酸塩、並びにアルミニウム金属錯体およびアルミニウムオキシドオクチレート等の有機金属化合物などが挙げられる。
【０１８０】
具体的には、アルカリ土類金属としては、Ｃａ、ＳｒおよびＢａなどが挙げられる。アルカリ土類金属の酸化物としては、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯ等が挙げられる。その他にＺｒ−Ａｌ−ＢａＯおよび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。
【０１８１】
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、酸化マグネシウムおよび酸化鉄等が挙げられる。またＦｅ、ＭｎおよびＺｎ並びにこれら金属の硫酸塩、塩化物塩および硝酸塩等の無機塩も挙げられる。
【０１８２】
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良い。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。
【０１８３】
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以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましく、１５μｍ以上がさらに好ましい。また、通常２００μｍ以下が好ましく、１８０μｍ以下がより好ましく、１５０μｍ以下がさらに好ましい。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。
【０１８４】
ゲッター材フィルム４は、ガスバリアフィルム３，９及びシール材１１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６ａ側の面。図２では下側の面）及び背面（受光面６ａ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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
なお、後述するバックシート１０としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシートなど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及びガスバリアフィルム９のうちの少なくとも１つを用いなくてもよい。
【０１８８】
ゲッター材フィルム４は吸水剤又は乾燥剤の種類に応じて任意の方法で形成することができるが、例えば、吸水剤又は乾燥剤を分散したフィルムを粘着剤で添付する方法、吸水剤又は乾燥剤の溶液をスピンコート法、インクジェット法、ディスペンサー法等で塗布する方法などを用いることができる。また真空蒸着法、スパッタリング法などの成膜法を使用してもよい。
【０１８９】
吸水剤又は乾燥剤のためのフィルムとしては、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂およびポリカーボネート系樹脂等を用いることができる。
【０１９０】
中でも、ポリエチレン系樹脂、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂およびポリカーボネート系樹脂のフィルムが好ましい。なお、前記樹脂は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良い。
【０１９１】
＜３．５ 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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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またはバックシート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好ましい。
【０１９４】
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６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましく、７５％以上がさらに好ましく、８０％以上が中でも好ましく、８５％以上がとりわけ好ましく、９０％以上が特に好ましく、９５％以上がその中でも特に好ましく、９７％以上が最も好ましい。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。
【０１９５】
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、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℃以上が好ましく、１２０℃以上がより好ましく、１３０℃以上がさらに好ましい。また、通常３５０℃以下が好ましく、３２０℃以下がより好ましく、３００℃以下がさらに好ましい。融点を高くすることで薄膜太陽電池１４の使用時に封止材５が融解・劣化する可能性を低減できる。
【０１９６】
封止材５の厚みは特に規定されないが、通常１００μｍ以上が好ましく、１５０μｍ以上がより好ましく、２００μｍ以上がさらに好ましい。また、通常７００μｍ以下が好ましく、６００μｍ以下がより好ましく、５００μｍ以下がさらに好ましい。厚みを厚くすることで薄膜太陽電池１４全体の強度が高まる傾向にあり、薄くすることで柔軟性が高まりまた可視光の透過率が向上する傾向にある。
【０１９７】
封止材５を構成する材料としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂組成物をフィルムにしたもの（ＥＶＡフィルム）などを用いることができる。耐候性の向上のため、通常は、ＥＶＡフィルムには架橋剤を配合して架橋構造を構成させる。
【０１９８】
この架橋剤としては、一般に、１００℃以上でラジカルを発生する有機過酸化物が用いられる。このような有機過酸化物としては、例えば、２，５−ジメチルヘキサン；２，５−ジハイドロペルオキシド；２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン；３−ジ−ｔ−ブチルペルオキシド等を用いることができる。封止材５として用いるためにより好適な耐候性、透明性、接着力、及び強度を得るためには、これらの有機過酸化物の配合量は、ＥＶＡ樹脂１００重量部に対して、通常５重量部以下が好ましく、３重量部以下がより好ましく、通常１重量部以上が好ましい。なお、架橋剤は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良い。
【０１９９】
このＥＶＡ樹脂組成物には、接着力向上の目的で、シランカップリング剤を含有させてもよい。この目的に供されるシランカップリング剤としては、例えば、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン；ビニルトリクロロシラン；ビニルトリエトキシシラン；ビニル−トリス−（β−メトキシエトキシ）シラン；γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン；β−（３，４−エトキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等を挙げることができる。封止材５として用いるためにより好適な耐候性、透明性、接着力、及び強度を得るためには、これらのシランカップリング剤の配合量は、ＥＶＡ樹脂１００重量部に対して、通常５重量部以下が好ましく、２重量部以下がより好ましく、通常０．１重量部以上が好ましい。
【０２００】
なお、シランカップリング剤は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良い。
【０２０１】
更に、ＥＶＡ樹脂のゲル分率を向上させ、耐久性を向上するために、ＥＶＡ樹脂組成物に架橋助剤を含有させてもよい。この目的に供される架橋助剤としては、例えば、トリアリルイソシアヌレート等の３官能の架橋助剤、およびアリルイソシアネート等の単官能の架橋助剤、等が挙げられる。
【０２０２】
封止材５として用いるためにより好適な耐久性、耐候性、透明性、及び強度を得るためには、これらの架橋助剤の配合量は、ＥＶＡ樹脂１００重量部に対して、通常１０重量部以下が好ましく、５重量部以下がより好ましい。また、通常１重量部以上が好ましい。なお、架橋助剤は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。
【０２０３】
更に、ＥＶＡ樹脂の安定性を向上する目的で、ＥＶＡ樹脂組成物に、例えばハイドロキノン；ハイドロキノンモノメチルエーテル；ｐ−ベンゾキノン；メチルハイドロキノンなどを含有させてもよい。封止材５として用いるためにより好適な安定性、耐候性、透明性、及び強度を得るためには、これらの配合量は、ＥＶＡ樹脂１００重量部に対して、通常５重量部以下が好ましい。
【０２０４】
しかし、ＥＶＡ樹脂の架橋処理には１〜２時間程度の比較的長時間を要するため、薄膜太陽電池１４の生産速度および生産効率を低下させる原因となる場合がある。また、長期間使用の際には、ＥＶＡ樹脂組成物の分解ガス（酢酸ガス）またはＥＶＡ樹脂自体が有する酢酸ビニル基が、太陽電池素子６に悪影響を与えて発電効率を低下させる場合がある。
【０２０５】
そこで、封止材５としては、ＥＶＡフィルムの他に、プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体からなる共重合体のフィルムを用いることもできる。この共重合体としては、例えば、下記成分１および成分２が配合された熱可塑性樹脂組成物が挙げられる。
【０２０６】
・成分１：プロピレン系重合体が、通常０重量部以上が好ましく、１０重量部以上がより好ましい。また、通常７０重量部以下が好ましく、５０重量部以下がより好ましい。
【０２０７】
・成分２：軟質プロピレン系共重合体が、３０重量部以上が好ましく、５０重量部以上がより好ましい。また、通常１００重量部以下が好ましく、９０重量部以下がより好ましい。
【０２０８】
なお、成分１および成分２の合計量は１００重量部である。上記のように、成分１および成分２が好ましい範囲にあると、封止材５のシートへの成形性が良好であるとともに、得られる封止材５の耐熱性、透明性および柔軟性が良好となり、薄膜太陽電池１４に好適である。
【０２０９】
上記の成分１および成分２が配合された熱可塑性樹脂組成物は、メルトフローレート（ＡＳＴＭ Ｄ １２３８、２３０度、荷重２．１６ｇ）が、通常０．０００１ｇ／１０分以上であることが好ましい。また、通常１０００ｇ／１０分以下が好ましく、９００ｇ／１０分以下がより好ましく、８００ｇ／１０分以下がさらに好ましい。メルトフローレートがこの範囲にあると、シートへの成形がより容易となる。
【０２１０】
成分１および成分２が配合された熱可塑性樹脂組成物の融点は、通常１００℃以上が好ましく、１１０℃以上がより好ましい。また通常１４０℃以下が好ましく、１３５℃以下がより好ましい。融点がこの範囲にあると、シートへの成形がより容易となる。
【０２１１】
また成分１および成分２が配合された熱可塑性樹脂組成物の密度は、０．９８ｇ／ｃｍ３以下が好ましく、０．９５ｇ／ｃｍ３以下がより好ましく、０．９４ｇ／ｃｍ３以下がさらに好ましい。密度がこの範囲にあることにより、例えば機械的強度を含めた封止材５の物性を、より適したものにすることができる。
【０２１２】
この封止材５においては、上記成分１および成分２に、プラスチックなどに対する接着促進剤としてカップリング剤を配合することが可能である。カップリング剤は、シラン系、チタネート系およびクロム系の各カップリング剤が好ましく用いられ、特にシラン系のカップリング剤（シランカップリング剤）が好適に用いられる。
【０２１３】
上記シランカップリング剤としては公知のものが使用でき、特に制限はないが、例えば、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシーエトキシシラン）、γ−グリシドキシプロピルートリピルトリーメトキシシランおよびγ−アミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。なお、カップリング剤は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良い。
【０２１４】
また、熱可塑性樹脂組成物（成分１および成分２の合計量）１００重量部に対する、上記シランカップリング剤の含有量は通常０．１重量部以上が好ましく、また、通常５重量部以下が好ましく、３重量部以下含むことがより好ましい。含有量をこの範囲とすることにより、封止材５として用いるためにより好適な耐候性、透明性、接着力、及び強度を得ることができる。
【０２１５】
また、上記カップリング剤は、有機過酸化物を用いて、当該熱可塑性樹脂組成物にグラフト反応させてもよい。この場合、熱可塑性樹脂組成物（成分１および成分２の合計量）１００重量部に対して、上記カップリング剤を０．１〜５重量部含むことが好ましい。シラングラフト化された熱可塑性樹脂組成物を用いても、ガラス、プラスチックに対して、シランカップリング剤ブレンドと同等以上の接着性が得られる。
【０２１６】
有機過酸化物を用いる場合、有機過酸化物は、熱可塑性樹脂組成物（成分１および成分２の合計量）１００重量部に対して、通常０．００１重量部以上が好ましく、０．０１重量部以上がより好ましい。また、通常５重量部以下が好ましく、３重量部以下がより好ましい。含有量をこの範囲とすることにより、封止材５として用いるためにより好適な耐候性、透明性、接着力、及び強度を得ることができる。
【０２１７】
また、封止材５としてエチレン・α−オレフィン共重合体からなる共重合体を用いることもできる。この共重合体としては、下記に示す成分Ａおよび成分Ｂからなる封止材用樹脂組成物と基材とを積層してなる、ホットタック性が５〜２５℃のラミネートフィルムが例示される。
【０２１８】
・成分Ａ：エチレン系樹脂。
【０２１９】
・成分Ｂ：以下の（ａ）〜（ｄ）の性状を有するエチレンとα−オレフィンとの共重合体。
（ａ）密度が０．８６〜０．９３５ｇ／ｃｍ３。
（ｂ）メルトフローレート（ＭＦＲ）が１〜５０ｇ／１０分。
（ｃ）温度上昇溶離分別（ＴＲＥＦ）によって得られる溶出曲線のピークが１つであり；該ピーク温度が１００℃以下である。
（ｄ）温度上昇溶離分別（ＴＲＥＦ）による積分溶出量が、９０℃のとき９０％以上である。
【０２２０】
成分Ａと成分Ｂとの配合割合（成分Ａ／成分Ｂ）は、重量比で、通常５０／５０以上が好ましく、５５／４５以上がより好ましく、６０／４０以上がさらに好ましい。また、通常９９／１以下が好ましく、９０／１０以下がより好ましく、８５／１５以下がさらに好ましい。成分Ｂの配合量を多くすることで透明性やヒートシール性が高まる傾向にあり、成分Ｂの配合量を少なくすることでフィルムの作業性が高まる傾向にある。
【０２２１】
成分Ａと成分Ｂを配合して生成される封止材用樹脂組成物のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、通常２ｇ／１０分以上が好ましく、３ｇ／１０分以上がより好ましく、通常５０ｇ／１０分以下が好ましく、４０ｇ／１０分以下がより好ましい。なおＭＦＲの測定と評価は、ＪＩＳ Ｋ７２１０（１９０℃、２．１６ｋｇ荷重）に準拠する方法によって実施することができる。メルトフローレートがこの範囲にあることにより、樹脂組成物の成形をより容易にすることができる。
【０２２２】
封止材用樹脂組成物の融点は、５０℃以上が好ましく、５５℃以上がより好ましく、また、通常３００℃以下が好ましく、２５０℃以下がより好ましく、２００℃以下がさらに好ましい。融点を高くすることで薄膜太陽電池１４の使用時に融解・劣化する可能性を低減できる。
【０２２３】
封止材用樹脂組成物の密度は、０．８０ｇ／ｃｍ３以上が好ましく、０．８５ｇ／ｃｍ３以上がより好ましく、また、０．９８ｇ／ｃｍ３以下が好ましく、０．９５ｇ／ｃｍ３以下がより好ましく、０．９４ｇ／ｃｍ３以下がさらに好ましい。密度がこの範囲にあることにより、例えば耐熱性及び機械的強度を含めた封止材５の物性を、より適したものにすることができる。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。
【０２２４】
さらに、エチレン・α−オレフィン共重合体を用いた封止材５において、前記プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体を用いた場合と同様に、カップリング剤を用いることが可能である。
【０２２５】
上述した封止材５は、材料由来の分解ガスを発生することがないため、太陽電池素子６への悪影響がなく、良好な耐熱性、機械強度、柔軟性（太陽電池封止性）および透明性を有する。また、材料の架橋工程を必要としないため、シート成形時および薄膜太陽電池１００の製造時間が大きく短縮できるとともに、使用後の薄膜太陽電池１４のリサイクルも容易となる。
【０２２６】
なお、封止材５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、封止材５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。
【０２２７】
封止材５の厚みは、通常２μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がより好ましく、１０μｍ以上がさらに好ましい。また、通常５００μｍ以下が好ましく、３００μｍ以下がより好ましく、１００μｍ以下がさらに好ましい。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りまた光線透過率が高まる傾向にある。
【０２２８】
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。
【０２２９】
＜３．６ 太陽電池素子６＞
太陽電池素子６としては、本発明に係る光電変換素子を用いることができる。
【０２３０】
（太陽電池素子同士の接続）
太陽電池素子６は、薄膜太陽電池１４の１個あたり１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ることができる。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ることが多い。複数の太陽電池素子を用いる場合、本発明に係る光電変換素子と、他の任意の光電変換素子を併用することもできる。
【０２３１】
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る。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。もっとも、太陽電池素子の接続方法は任意であり、並列に接続されてもよい。
【０２３２】
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。
【０２３３】
＜３．７ 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５と同様のものを同様に用いることができる。
【０２３４】
また、太陽電池素子６の受光面６ａ側にない構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要がない。したがって図２に示す薄膜太陽電池１４において、封止材７としては可視光を透過させない材料を用いることもできる。
【０２３５】
＜３．８ 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。
【０２３６】
また、太陽電池素子６の受光面６ａ側にない構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要がない。したがって図２に示す薄膜太陽電池１４において、ゲッター材フィルム８としては可視光を透過させない材料を用いることもできる。また、ゲッター材フィルム８として、使用する水分吸収剤若しくは酸素吸収剤をゲッター材フィルム４よりも多く含有するフィルムを用いることも可能となる。このような吸収剤としては、水分吸収剤としてＣａＯ、ＢａＯ、Ｚｒ−Ａｌ−ＢａＯが挙げられる。また、酸素吸収剤として活性炭、モレキュラーシーブなどが挙げられる。
【０２３７】
＜３．９ 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３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。
【０２３８】
また、太陽電池素子６の受光面６ａ側にない構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要がない。したがって図２に示す薄膜太陽電池１４において、ガスバリアフィルム９としては可視光を透過させない材料を用いることもできる。
【０２３９】
＜３．１０ 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。
【０２４０】
また、太陽電池素子６の受光面６ａ側にない構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要がない。したがって図２に示す薄膜太陽電池１４において、バックシート１０としては可視光を透過させない材料を用いることもできる。例えば、バックシート１０として、以下に説明するもの（ｉ）〜（ｉｖ）を用いることが特に好ましい。
【０２４１】
（ｉ）バックシート１０としては、強度に優れ、耐候性、耐熱性、耐水性、耐光性に優れた各種の樹脂のフィルム又はシートを使用することができる。例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリルースチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリルーブタジエンースチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂並びにセルロース系樹脂、その他等の各種の樹脂のシートを使用することができる。
【０２４２】
これらの樹脂のシートの中でも、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂およびポリエステル系樹脂のシートを使用することが好ましい。なお、これらは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。
【０２４３】
（ｉｉ）バックシート１０としては、金属薄膜を用いることもできる。例えば、腐蝕防止処理を施したアルミニウム金属箔又はステンレス製薄膜などが挙げられる。なお、金属薄膜の材料として、１種の金属のみを用いてもよく、２種以上の金属を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
【０２４４】
（ｉｉｉ）バックシート１０としては、例えばアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着した防水性の高いシートを用いても良い。フッ素系樹脂としては、例えば、一弗化エチレン（商品名：テドラー，デュポン社製）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとエチレンとのコポリマー（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとプロピレンとのコポリマー、フッ化ビニリデン系樹脂（ＰＶＤＦ）およびフッ化ビニル系樹脂（ＰＶＦ）等が挙げられる。なお、１種のフッ素系樹脂をバックシート１０に用いてもよく、２種以上のフッ素系樹脂を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
【０２４５】
（ｉｖ）バックシート１０としては、例えば、基材フィルムの片面あるは両面に、無機酸化物の蒸着膜を設け、更に、上記の無機酸化物の蒸着膜を設けた基材フィルムの両面に、耐熱性のポリプロピレン系樹脂フィルムを積層したものを用いてもよい。なお、通常は、基材フィルムにポリプロピレン系樹脂フィルムを積層する場合には、ラミネート用接着剤で張り合わせることで積層する。無機酸化物の蒸着膜を設けることで、水分、酸素等の浸入を防止する防湿性に優れたバックシート１０を実現することができる。
【０２４６】
（基材フィルム）
基材フィルムとしては、基本的には、無機酸化物の蒸着膜等との密接着性に優れ、強度に優れ、耐候性、耐熱性、耐水性および耐光性に優れた各種の樹脂のフィルムを使用することができる。
【０２４７】
例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリルースチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリルーブタジエンースチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂、並びにその他の各種の樹脂のフィルムを使用することができる。
【０２４８】
中でも、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂およびポリエステル系樹脂のフィルムを使用することが好ましい。
【０２４９】
上記のような各種の樹脂のフィルムのなかでも、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化ビニリデン系樹脂（ＰＶＤＦ）およびフッ化ビニル系樹脂（ＰＶＦ）等のフッ素系樹脂のフィルムを使用することがより好ましい。
【０２５０】
更に、このフッ素系樹脂のフィルムの中でも、特に、ポリフッ化ビニル系樹脂（ＰＶＦ）、テトラフルオロエチレンとエチレンとのコポリマー（ＥＴＦＥ）、又はテトラフルオロエチレンとプロピレンとのコポリマーを含むフッ素系樹脂のフィルムが、強度等の観点から特に好ましい。なお、基材フィルムには１種のフッ素系樹脂を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
【０２５１】
また、上記のような各種の樹脂のフィルムのなかでも、シクロペンタジエン及びその誘導体、シクロヘキサジエン及びその誘導体等の環状ポリオレフィン系樹脂のフィルムを使用することもより好ましい。
【０２５２】
基材フィルムの膜厚としては、通常１２μｍ以上が好ましく、２０μｍ以上がより好ましく、また、通常３００μｍ以下が好ましく、２００μｍ以下がより好ましい。膜厚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。
【０２５３】
（無機酸化物の蒸着膜）
無機酸化物の蒸着膜としては、金属の酸化物を蒸着した薄膜であれば、任意のものを使用可能である。例えば、ケイ素（Ｓｉ）又はアルミニウム（Ａｌ）の酸化物の蒸着膜を使用することができる。この際、酸化ケイ素としては例えばＳｉＯｘ（ｘ＝１．０〜２．０）を用いることができ、酸化アルミニウムとしては例えばＡｌＯｘ（ｘ＝０．５〜１．５）を用いることができる。
【０２５４】
なお、蒸着膜には１種類の無機酸化物が蒸着されていてもよいし、２種以上が任意の組み合わせ及び比率で併用されていてもよい。
【０２５５】
無機酸化物の蒸着膜の膜厚としては、通常５０Å以上が好ましく、１００Å以上がより好ましい。また、通常４０００Å以下が好ましく、１０００Å以下がより好ましい。膜厚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。
【０２５６】
蒸着膜の作製方法としては、プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法および光化学気相成長法等の化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法、ＣＶＤ法）等を用いることができる。具体的には例えば、有機ケイ素化合物等の蒸着用モノマーガスを原料とし、キャリヤーガスとしてアルゴンガスおよびヘリウムガス等の不活性ガスを使用し、更に、酸素供給ガスとして酸素ガス等を使用し、低温プラズマ発生装置等を利用する低温プラズマ化学気相成長法を用いることにより、基材フィルムの一方の面に酸化ケイ素等の無機酸化物の蒸着膜を形成することができる。
【０２５７】
（ポリプロピレン系樹脂フィルム）
ポリプロピレン系樹脂としては、例えば、プロピレンの単独重合体、又はプロピレンと他のモノマー（例えばα−オレフィン等）との共重合体を使用することができる。また、ポリプロピレン系樹脂としては、アイソタクチック重合体を用いることもできる。
【０２５８】
バックシート１０として用いるためにより適した耐候性及び強度を得るためには、ポリプロピレン系樹脂の融点は通常１６４℃〜１７０℃が好ましく、比重は通常０．９０〜０．９１が好ましく、分子量は通常１０万〜２０万が好ましい。
【０２５９】
ポリプロピレン系樹脂は、その結晶性により性質が大きく支配されるが、アイソタクチックの高いポリマーは、引っ張り強さ、衝撃強度に優れ、耐熱性、耐屈曲疲労強度を良好であり、かつ、加工性は極めて良好なものである。
【０２６０】
（接着剤）
基材フィルムにポリプロピレン系樹脂フィルムを積層する場合には、通常はラミネート用接着剤を用いる。これにより、基材フィルムとポリプロピレン系樹脂フィルムとはラミネート用接着剤層を介して積層されることになる。
【０２６１】
ラミネート用接着剤層を構成する接着剤としては、例えば、ポリ酢酸ビニル系接着剤、ポリアクリル酸エステル系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、エチレン共重合体系接着剤、セルロース系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリイミド系接着剤、アミノ樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリウレタン系接着剤、反応型（メタ）アクリル系接着剤およびシリコン系接着剤等が挙げられる。なお、１種の接着剤を用いてもよく、２種以上の接着剤を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
【０２６２】
上記の接着剤の組成系は、水性型、溶液型、エマルジョン型および分散型等のうちのいずれの形態でもよい。また、その形状は、フィルム・シート状、粉末状および固形状等のいずれの形態でもよい。さらに、接着機構については、化学反応型、溶剤揮発型、熱溶融型、又は熱圧型等のうちのいずれの形態でもよい。
【０２６３】
例えば、スピンコート法、ロールコート法、グラビアロールコート法、キスコート法およびその他等のコート法、並びに印刷法等の、任意の方法を用いて、上記の接着剤をフィルムにコーティングすることができる。バックシート１０として用いるためにより適した強度及び接着力を得るためには、接着剤のコーティング量が、乾燥状態で０．１ｇ／ｍ２〜１０ｇ／ｍ２であることが好ましい。
【０２６４】
＜３．１１ シール材１１＞
シール材１１は、上述した耐候性保護フィルム１、紫外線カットフィルム２、ガスバリアフィルム３、ゲッター材フィルム４、封止材５、封止材７、ゲッター材フィルム８、ガスバリアフィルム９及びバックシート１０の縁部をシールして、これらのフィルムで被覆された空間内に湿気及び酸素が浸入しないようにシールする部材である。
【０２６５】
シール材１１に要求される防湿能力の程度は、単位面積（１ｍ２）の１日あたりの水蒸気透過率が０．１ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが好ましく、０．０５ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることがより好ましい。水蒸気透過率を低くすることにより、太陽電池素子６を含む薄膜太陽電池１４内の各部の劣化を抑えることができる。
【０２６６】
従来はこのように高い防湿能力を有するシール材１１の実装が困難であったため、化合物半導体系太陽電池素子及び有機太陽電池素子のように優れた太陽電池素子を備えた太陽電池を実現することが困難であったが、このようなシール材１１を適用することにより化合物半導体系太陽電池素子及び有機太陽電池素子の優れた性質を活かした薄膜太陽電池１４の実現が容易となる。
【０２６７】
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、シール材１１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、シール材１１の構成材料の融点は、通常１００℃以上が好ましく、１２０℃以上がより好ましく、１３０℃以上がさらに好ましい。また、通常２５０℃以下が好ましく、２００℃以下がより好ましく、１８０℃以下がさらに好ましい。融点を１００℃以上とすることにより、薄膜太陽電池１４の使用時にシール材１１が融解するのを防ぐことができる。
【０２６８】
シール材１１を構成する材料としては、例えば、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂およびアクリル系樹脂等のポリマーが挙げられる。
【０２６９】
なお、シール材１１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。
【０２７０】
シール材１１は、少なくともガスバリアフィルム３，９の縁部をシールできる位置に設ける。これにより、少なくともガスバリアフィルム３，９及びシール材１１で囲まれた空間を密閉し、この空間内に湿気及び酸素が浸入しないようにすることができる。
【０２７１】
このシール材１１を形成する方法に制限は無いが、例えば、材料を耐候性保護フィルム１とバックシート１０との間に注入することにより形成できる。形成方法の具体例を挙げると、以下の方法が挙げられる。
【０２７２】
即ち、例えば封止材５の硬化が進行する途中で、半硬化状態の薄膜太陽電池１４を前記ラミネート装置から取り出し、太陽電池素子６の外周部であって耐候性保護フィルム１とバックシート１０との間の部分に液状のポリマーを注入し、このポリマーを封止材５と共に硬化させればよい。
【０２７３】
また、封止材５の硬化が終了した後にラミネート装置から取り出し、その後に注入したポリマーを単独で硬化させることにより、シール材１１を形成してもよい。なお、前記のポリマーを架橋・硬化させるための温度範囲は通常１３０℃以上が好ましく、１４０℃以上がより好ましい。また、通常１８０℃以下が好ましく、１７０℃以下がより好ましい。この温度範囲でポリマーを硬化させることにより、太陽電池素子６を含む薄膜太陽電池１４の各部の劣化を防ぎながら、ポリマーの十分な硬化を比較的短時間のうちに行うことができる。
【０２７４】
＜３．１２ 薄膜太陽電池の寸法＞
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、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る。また、薄膜太陽電池１４は曲面にも設置可能であるため、更に多くの用途に使用しうる。本実施形態の薄膜太陽電池１４は薄くて軽いため輸送や保管など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。
【０２７５】
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、機械的強度を増す観点から、通常３００μｍ以上が好ましく、５００μｍ以上がより好ましく、７００μｍ以上がさらに好ましい。また、柔軟性を増す観点から、通常３０００μｍ以下が好ましく、２０００μｍ以下がより好ましく、１５００μｍ以下がさらに好ましい。
【０２７６】
＜３．１３ 薄膜太陽電池の製造方法＞
本実施形態の薄膜太陽電池１４の製造方法に制限は無い。一例として、耐候性保護フィルム１とバックシート１０との間に、１個又は２個以上の太陽電池素子６を直列または並列接続したものを、紫外線カットフィルム２、ガスバリアフィルム３，９、ゲッター材フィルム４，８及び封止材５，７と共に、一般的な真空ラミネート装置でラミネートすることで製造できる。
【０２７７】
この際、ラミネートを十分なものとして密着性を増す観点から、加熱温度は通常１３０℃以上が好ましく、１４０℃以上がより好ましい。また、太陽電池素子６を含む薄膜太陽電池１４の各部の劣化を防ぐ観点から、通常１８０℃以下が好ましく、１７０℃以下がより好ましい。
【０２７８】
また、ラミネートを十分なものとして密着性を増す観点から、加熱時間は通常１０分以上が好ましく、２０分以上がより好ましい。また、太陽電池素子６を含む薄膜太陽電池１４の各部の劣化を防ぐ観点から、加熱時間は通常１００分以下が好ましく、９０分以下がより好ましい。
【０２７９】
圧力は通常０．００１ＭＰａ以上が好ましく、０．０１ＭＰａ以上がより好ましい。また、通常０．２ＭＰａ以下が好ましく、０．１ＭＰａ以下がより好ましい。圧力をこの範囲とすることで封止を確実に行うことができる。また、端部から封止材５，７がはみ出すこと、及び過加圧による膜厚低減を抑え、寸法安定性を確保しうる。
【０２８０】
＜３．１４ 太陽電池の用途＞
本発明の太陽電池、特には上述した薄膜太陽電池１４の用途に制限はなく、任意の用途に用いることができる。本発明の太陽電池、特に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、基板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。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。この太陽電池パネルは、建物の外壁等に設置することができる。
【０２８１】
基材１２は太陽電池素子６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、サファイアおよ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、ポリアリレートおよびポリノルボルネン等の有機材料；紙および合成紙等の紙材料；ステンレス、チタンおよびアルミニウム等の金属；ステンレス、チタンおよびアルミニウム等の金属に、絶縁性を付与するために表面をコートまたはラミネートしたもの等の複合材料；などが挙げられる。
【０２８２】
なお、基材１２としては、１種の材料を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。また、これら有機材料また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良い。基材の形状はどのようなものでもよく、剛体であってもよいし、例えばシートのように柔軟性を有してもよい。
【０２８３】
本発明に係る薄膜太陽電池を適用する分野の例としては、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および玩具用太陽電池などが挙げられる。具体例として以下のようなものを挙げることができる。
【０２８４】
（Ｉ．建築用途）
（Ｉ−１ ハウス屋根材）
基材として屋根用板材等を使用する場合、この板材の表面に薄膜太陽電池を設けて太陽電池モジュールである太陽電池パネルを作製し、この太陽電池パネルをハウスの屋根の上に設置すればよい。また、基材として瓦を直接用いることもできる。本発明に係る太陽電池が柔軟性を有するという特性を生かし、瓦の曲線に密着させることができるので好適である。
【０２８５】
（Ｉ−２ 屋上）
ビルの屋上に薄膜太陽電池を取り付けることもできる。基材上に薄膜太陽電池を設けた太陽電池モジュールを用意し、これをビルの屋上に設置することもできる。この時基材とともに防水シートを併用し、防水性を付与することが好ましい。さらに、本発明に係る薄膜太陽電池が柔軟性を有するという特性を生かし、平面ではない屋根、例えば折半屋根に密着させることもできる。この場合も防水シートを併用するのが好ましい。
【０２８６】
（Ｉ−３ トップライト）
エントランスや吹き抜け部分に外装として本発明に係る薄膜太陽電池を用いることもできる。何らかのデザイン処理を施されたエントランス等は曲線が用いられている場合が多く、そのような場合において本発明に係る薄膜太陽電池の柔軟性が生かされる。またエントランス等にはシースルー部材が用いられる場合がある。このような場合、環境対策が重要視される時代において、有機太陽電池の緑色系の色合いによって意匠的な美観も得られるので好適である。
【０２８７】
（Ｉ−４ 壁）
基材として建材用板材を使用した場合、この板材の表面に薄膜太陽電池を設けて太陽電池モジュールとして太陽電池パネルを作製し、この太陽電池パネルを建物の外壁等に設置して使用すればよい。また、カーテンウオールに設置することもできる。その他、スパンドレルおよび方立等への取り付けも可能である。
【０２８８】
この場合、基材の形状に制限はないが、通常は板材を使用する。また、基材の材料および寸法等は、その使用環境に応じて任意に設定すればよい。このような基材の例を挙げると、アルポリック（登録商標；三菱樹脂製）などが挙げられる。
【０２８９】
（Ｉ−５ 窓）
本発明に係る薄膜太陽電池は、シースルーの窓に使用することもできる。環境対策が重要視される時代において、有機太陽電池の緑色系の色合いによって意匠的な美観も得られるので好適である。
【０２９０】
（Ｉ−６ その他）
本発明に係る薄膜太陽電池は、建築の外装として、ひさし、ルーバー、手摺等にも使用できる。このような場合においても、本発明に係る薄膜太陽電池の柔軟性が、これらの用途にとって好適である。
【０２９１】
（ＩＩ 内装）
本発明に係る薄膜太陽電池はブラインドのスラットに取り付けることもできる。本発明に係る薄膜太陽電池は軽量であり、柔軟性に富むことから、このような用途で用いることが可能となる。また、有機太陽電池素子がシースルーであるという特性のために、本発明に係る薄膜太陽電池は内装用の窓としても使用することができる。
【０２９２】
（ＩＩＩ 野菜工場）
蛍光灯などの照明光を活用する植物工場の設置件数は増えているが、照明に掛かる電気代や光源の交換費用などによって栽培コストを引き下げにくいというのが現状である。そこで本発明に係る薄膜太陽電池を野菜工場に設置し、ＬＥＤまたは蛍光灯と組み合わせた照明システムを構築することができる。
【０２９３】
このとき蛍光灯よりも寿命が長いＬＥＤと本発明に係る太陽電池を組み合わせた照明システムを用いることで、照明に要するコストを現状に比べて３０％程度減らせることができるので好適である。また、野菜等を一定温度で輸送するリーファー・コンテナ（ｒｅｅｆｅｒ ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）の屋根及び側壁などに本発明に係る太陽電池を用いることもできる。
【０２９４】
（ＩＶ 道路資材・土木）
本発明に係る薄膜太陽電池は、駐車場の外壁、高速道路の遮音壁および浄水場の外壁等にも用いることができる。
【０２９５】
（Ｖ 自動車）
本発明に係る薄膜太陽電池は、自動車のボンネット、ルーフ、トランクリッド、ドア、フロントフェンダー、リアフェンダー、ピラー、バンパーおよびバックミラーなどの表面に用いることができる。得られた電力は走行用モータ、モータ駆動用バッテリー、電装品及び電装品用バッテリーのいずれにも供給することができる。太陽電池パネルにおける発電状況と、走行用モータ、モータ駆動用バッテリー、電装品及び電装品用バッテリーにおける電力使用状況とを考慮して、電力供給源を薄膜太陽電池とするか、その他の電池または発電機とするか、これらの双方とするかを選択する制御手段を、さらに設置してもよい。こうして、得られた電力を適正かつ効率的に使用することができる。
【０２９６】
本発明に係る薄膜太陽電池を自動車に用いる場合、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の材料および寸法等は、その使用環境に応じて任意に設定すればよい。
【０２９７】
このような基材１２の例を挙げると、アルポリック（登録商標；三菱樹脂製）などが挙げられる。
【０２９８】
＜３．１５ 薄膜太陽電池の性能評価＞
本発明に係る薄膜太陽電池は、以下のような性能を有することが好ましい。すなわち、下記に示す加速試験を行った際に、試験後の光電変換特性が十分に高いことが好ましい。
【０２９９】
評価方法：加速試験は、環境試験機（例えば、エスペック社製ＳＨ−２４１）中の高温高湿環境に薄膜太陽電池を置くことにより行うことができる。高温高湿環境としては、４０℃９０％ＲＨもしくは８５℃８５％ＲＨを用いることができる。試験期間は、適宜選択することができるが、２４時間以上は試験を行うことが好ましい。光電変換特性は、ソーラシュミレーターを用い、ＡＭ１．５Ｇ条件の光を照射強度１００ｍＷ／ｃｍ２で薄膜太陽電池に対して照射し、電流・電圧特性の測定を測定することにより調べることができる。かかる測定から得られる電流・電圧曲線から、エネルギー変換効率（ＰＣＥ）、短絡電流、開放電圧、ＦＦ（フィルファクター）、直列抵抗、及びシャント抵抗などを求めることができる。
【０３００】
光電変換特性の加速試験前後を比較する式としては、例えば下式、
ＰＣＥ変化率＝（加速試験後のＰＣＥ）／（加速試験前のＰＣＥ）
に従って定義されるエネルギー変換効率（ＰＣＥ）を用いることができる。
【０３０１】
本発明に係る薄膜太陽電池のエネルギー変換効率（ＰＣＥ）変化率は、０．８６以上であることが好ましく、さらに好ましくは０．８８以上であり、より好ましくは０．９０以上である。上のように定義されるＰＣＥ変化率の数値が大きいことは耐候性が高いことを意味するから、ＰＣＥ変化率の数値を大きくすることにより、薄膜太陽電池の寿命を延ばすことができる。
【０３０２】
本発明に係る薄膜太陽電池の好適な実施形態においては、荷重がかかった時にも、酸素／水分の捕捉剤を含む層と太陽電池素子の電極とが接触しない。このような構成をとることにより、太陽電池素子の劣化を防ぐことができる。酸素／水分の捕捉剤を含む層と太陽電池素子の電極とが接触するか否かは、ガスバリアフィルム側から捕捉剤を含む層を有機光電変換素子方向に押しつけることにより確認できる。
【０３０３】
本発明に係る薄膜太陽電池は、その好適な実施形態において、良好な耐候性を実現する。この実施形態に係る薄膜太陽電池は、屋外暴露試験、耐候性試験機などにより耐候性試験を実施しても、性能を維持できる。上記のガスバリアフィルムとゲッター材フィルムとの少なくとも一方を有する、本発明に係る好適な実施形態に係る薄膜太陽電池は、電極の劣化を抑制することができるため、耐候性が高くなるものと考えられる。本発明に係る一実施形態に係る薄膜太陽電池は、耐候性保護シートを有することにより、より高い耐候性を実現しうる。
【実施例】
【０３０４】
以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
【０３０５】
［実施例１：ホスホール化合物の合成例］
＜実施例１−１：ＫＵＭ−１の合成例＞
【化３−１】
【０３０６】
（化合物（Ｅ１−１）の合成）
【化３−２】
１，２−ジブロモアセナフチレン（Ｅ１−０）(929 mg, 3.0 mmol)のテトラヒドロフラン溶液(6.0 mL)に、ｎ−ブチルリチウムのヘキサン溶液(1.67 M, 1.80 mL, 3.0 mmol)を−７８℃で加え、反応混合物を１時間攪拌した。引き続き、塩化銅(II)(CuCl2) (580 mg, 4.3 mmol)を加え、得られた懸濁液を０℃で１時間攪拌し、さらに室温で１８．５時間攪拌した。飽和塩化アンモニウム水溶液を加えてから、不溶物をセライト濾過で除いた。有機層を分離し、さらにジエチルエーテルで水層からの抽出を行った。有機層を合わせて飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した後、濃縮した。残渣に対してシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶媒：トルエン／ヘキサン）を行い、得られたオレンジ色のフラクションを濃縮した。ジクロロメタン／ヘキサンから再結晶することにより、化合物（Ｅ１−１）をオレンジ色の固体として得た(221 mg, 32%)。
【０３０７】
２，２’−ジブロモ−１，１’−ジアセナフテン（Ｅ１−１）：m.p. 193-194 ℃ (dec); 1H NMR (300 MHz, CD2Cl2): δ 7.54 (dd, J = 7.0, 8.1 Hz, 1H), 7.64 (d, J = 6.6 Hz, 1H), 7.70 (dd, J = 7.0, 8.1 Hz, 1H), 7.83 (d, J = 6.6 Hz, 1H), 7.89 (dd, J = 0.7, 8.1 Hz, 1H), 7.97 (dd, J = 0.7, 8.1 Hz, 1H); 13C NMR (75 MHz, CDCl3): δ 120.9, 123.7, 124.5, 127.4, 127.6, 127.9, 127.9, 128.7, 133.8, 138.4, 138.5. （１３Ｃピークの１つはおそらくピークのオーバーラッピングのために発見されなかった。）; HRMS (EI): calcd. for C24H12Br2: 457.9306. Found: m/z 457.9306 [M]+. Anal. calcd. for C24H12Br2: C, 62.64; H, 2.63. Found: C, 62.92; H, 2.59.
【０３０８】
（化合物（Ｅ１−２）の合成）
【化３−３】
【０３０９】
化合物（Ｅ１−１）(45.2 mg, 0.098 mmol) のテトラヒドロフラン溶液(1.0 mL)にｎ−ブチルリチウムのヘキサン溶液(1.67 M, 0.12 mL, 0.20 mmol)を−７８℃で加え、１時間攪拌した後、ジクロロフェニルホスフィン(PhPCl2)(16 mL, 0.12 mmol)を加えた。反応混合物を０℃で３０分、さらに室温で１時間攪拌した後、塩化金ジメチルスルフィド(AuCl(SMe2))(70.7 mg, 0.24 mmol)を加えた。１０分間攪拌した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、有機層を分離し、ジクロロメタンで水層からの抽出を行った。有機層を合わせて飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した後、濃縮した。残渣に対してシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶媒：ジクロロメタン）を行い、得られた紫色のフラクションを濃縮した。ジクロロメタン／メタノールから再結晶することにより、化合物（Ｅ１−２）を黒紫色の固体として得た(48.4 mg, 77 %)。
【０３１０】
フェニルジアセナフテノ[１，２−ｂ：１’，２’−ｄ］ホスホール−塩化金錯体（Ｅ１−２）：m.p. 245 ℃ (dec); 1H NMR (400 MHz, CD2Cl2): δ 7.41-7.46 (m, 2H), 7.48-7.53 (m, 1H), 7.62 (dd, J = 6.8, 7.8 Hz, 2H), 7.83-7.89 (m, 6H), 7.92 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 8.09 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 8.45 (d, J = 6.8 Hz, 2H); 31P NMR (162 MHz, CD2Cl2): δ -4.4; HRMS (FAB): calcd. for C30H17AuClP: 640.0422. Found: m/z 640.0428 [M]+.
【０３１１】
（化合物（Ｅ１−３）の合成）
【化３−４】
【０３１２】
化合物（Ｅ１−２）(319 mg, 0.50 mmol)のクロロホルム溶液(50 mL)に、トリス（ジメチルアミノ）ホスフィン(P(NMe2)3)(0.27 mL, 1.5 mmol)を加え、１０分間攪拌した後、濃縮した。残渣をメタノールで数回洗浄することにより、化合物（Ｅ１−３）を赤茶色の固体として得た(163.4 mg, 80 %)。
【０３１３】
σ３−フェニルジアセナフト［１，２−ｂ：１’，２’−ｄ］ホスホール（Ｅ１−３）：m.p. 187-189 ℃; 1H NMR (400 MHz, CD2Cl2): δ 7.33 (bs, 3H), 7.57 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 7.69-7.76 (m, 6H), 7.82 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 7.92 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 8.29 (d, J = 6.8 Hz, 2H); 13C NMR (75 MHz, CDCl3): δ 122.8, 124.1 (d, J = 2.5 Hz), 126.9, 127.6, 127.9 (d, J = 2.5 Hz), 128.2, 129.1 (d, J = 8.1 Hz), 129.1, 129.2 (d, J = 1.2 Hz), 132.9 (d, J = 19.9 Hz), 133.2 (d, J = 11.2 Hz), 133.3 (d, J = 6.2 Hz), 134.5 (d, J = 1.2 Hz), 137.8 (d, J = 14.3 Hz), 147.4 (d, J = 8.1 Hz), 149.1 (d, J = 3.7 Hz); 31P NMR (162 MHz, CDCl3): δ -27.7; HRMS (APCI): calcd. for C30H18P: 409.1146. Found: m/z 409.1134 [M+H]+.
【０３１４】
（化合物ＫＵＭ−１の合成）
【化３−５】
【０３１５】
化合物（Ｅ１−３）(39.7 mg, 0.097 mmol)のクロロホルム溶液(2.5 mL)に、硫黄粉末(S8)(35.3 mg, 1.1 mmol)を数回に分けて加え、室温で３９時間攪拌した後、濃縮した。残渣に対してシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶媒：トルエン／クロロホルム）を行うことにより得られた濃紺色のフラクションを濃縮した。ジクロロメタン／ヘキサンから再結晶することにより、化合物ＫＵＭ−１を暗緑色の固体として得た（34.2 mg, 80 %）。
【０３１６】
フェニルジアセナフト［１，２−ｂ：１’，２’−ｄ］ホスホールスルフィド（ＫＵＭ−１）：m.p. 250 ℃ (dec); 1H NMR (400 MHz, CD2Cl2): δ 7.39-7.44 (m, 2H; PPh), 7.47-7.51 (m, 1H; PPh), 7.62 (dd, J = 7.3, 8.3 Hz, 2H; Ar), 7.82 (dd, J = 6.8, 7.8 Hz. 2H; Ar), 7.84 (d, J = 6.8 Hz, 2H; Ar), 7.92 (d, J = 8.3 Hz, 2H; Ar), 8.02-8.07 (m, 2H; PPh), 8.07 (d, J = 8.1 Hz, 2H; Ar), 8.45 (d, J = 7.3 Hz, 2H; Ar); 13C NMR (100 MHz, CDCl2CDCl2): δ 124.9, 127.2, 128.1, 128.7, 129.0 (d, J(P,C) = 2.5 Hz), 129.1 (d, J(P,C) = 13.3 Hz), 130.6 (d, J(P,C) = 12.3 Hz), 130.7 (d, J(P,C) = 85.9 Hz), 130.7, 132.1 (d, J(P,C) = 6.6 Hz), 132.1, 132.4 (d, J(P,C) = 13.3 Hz), 134.2 (d, J(P,C) = 12.4 Hz), 140.7 (d, J(P,C) = 95.1 Hz), 148.7 (d, J(P,C) = 19.0 Hz). （１３Ｃピークの１つはおそらくピークのオーバーラッピングのために発見されなかった。）; 31P NMR (162 MHz, CD2Cl2): δ +19.2; HRMS (APCI): calcd. for C30H18PS: 441.0867. Found: m/z 441.0843 [M+H]+.
ジクロロメタン中における吸収極大（吸光係数）：λab = 587 nm (log ε = 3.54)
ジクロロメタン中における発光極大（蛍光量子収率）：λem = 678 nm (ΦF = ＜0.01)
【０３１７】
＜実施例１−２：ＫＵＭ−２の合成例＞
【化３−６】
【０３１８】
（化合物（Ｅ２−２）の合成）
【化３−７】
ジクロロフェニルホスフィンの代わりにジクロロシクロヘキシルホスフィン(cC6H11PCl2)を用いる他は、実施例１−１における化合物（Ｅ１−２）の合成と同様の手順を用いることにより、化合物（Ｅ２−２）を黒紫色の固体として得た（収率62 %）。
【０３１９】
シクロヘキシルジアセナフテノ［１，２−ｂ：１’，２’−ｄ］ホスホール−塩化金錯体（Ｅ２−２）：m.p. 268 ℃ (dec); 1H NMR (400 MHz, CD2Cl2): δ 1.20-1.33 (m, 3H), 1.67-1.72 (m, 3H), 1.83-1.85 (m, 2H), 2.29-2.30 (m, 3H), 7.66 (pseudo t, J = 7.3 Hz, 2H), 7.78 (pseudo t, J = 7.6 Hz, 2H), 7.89-7.90 (m, 4H), 8.03 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 8.34 (d, J = 6.8 Hz, 2H); 13C NMR (100 MHz, CDCl2CDCl2): δ 25.3 (d, J = 1.7 Hz), 26.3 (d, J = 15.7 Hz), 29.4, 38.3 (d, J = 37.2 Hz), 124.9, 126.7, 128.0, 128.7 (d, J = 5.0 Hz), 129.0 (d, J = 1.7 Hz), 130.4, 132.2 (d, J = 8.3 Hz), 132.6 (d, J = 9.1 Hz), 135.3, 135.9 (d, J = 99.2 Hz), 137.0, 150.8 (d, J = 11.6 Hz); 31P NMR (162 MHz, CD2Cl2): δ +7.0; HRMS (ESI): calcd. for C30H23AuClNaP: 669.0789. Found: m/z 669.0778 [M+Na]+.
【０３２０】
（化合物（Ｅ２−３）の合成）
【化３−８】
化合物（Ｅ２−２）を用いて、実施例１−１における化合物（Ｅ１−３）の合成と同様の処理を行うことにより、化合物（Ｅ２−３）を赤茶色の固体として得た(収率93 %)。
【０３２１】
σ３−シクロヘキシルジアセナフト［１，２−ｂ：１’，２’−ｄ］ホスホール（Ｅ２−３）：m.p. 195-198 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl2CDCl2, 90 ℃): δ 1.19-1.38 (m, 3H), 1.62-1.70 (m, 3H), 1.81-1.84 (m, 2H), 2.25-2.26 (m, 2H), 2.42 (tt, J = 3.4, 11.7 Hz, 1H), 7.57 (pseudo t, J = 7.6 Hz, 2H), 7.74 (pseudo t, J = 7.6 Hz, 2H), 7.75 (d, J = 6.8 Hz, 2H), 7.81 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 7.94 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 8.21 (d, J = 6.8 Hz. 2H); 31P NMR (162 MHz, CDCl2CDCl2, 90 ℃): δ -8.41; HRMS (APCI): calcd. for C30H24P: 415.1616, Found: m/z 415.1613 [M+H]+.
【０３２２】
（化合物ＫＵＭ−２の合成）
【化３−９】
【０３２３】
化合物（Ｅ２−３）を用いて、実施例１−１における化合物ＫＵＭ−１の合成と同様の処理を行うことにより、化合物ＫＵＭ−２を暗紫色の固体として得た(収率69 %)。
【０３２４】
シクロヘキシルジアセナフト［１，２−ｂ：１’，２’−ｄ］ホスホールスルフィド（ＫＵＭ−２）：m.p. 255 ℃ (dec); 1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 1.13-1.31 (m, 3H), 1.66-1.68 (m, 3H), 1.81-1.84 (m, 2H), 2.21-2.27 (m, 3H), 7.64 (pseudo t, J = 7.6 Hz, 2H), 7.73 (pseudo t, J = 7.6 Hz, 2H), 7.87 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 7.94 (d, J = 6.8, 2H), 7.98 (d, J = 7.8 Hz), 8.32 (d, J = 6.8 Hz, 2H); 13C NMR (100 MHz, CDCl2CDCl2): δ 25.9 (d, J = 1.7 Hz), 26.4 (d, J = 1.7 Hz), 26.6 (d, J = 30.9 Hz), 41.5 (d, J = 45.8 Hz), 125.6, 127.4, 128.4, 129.0 (d, J = 18.2 Hz), 129.4, 130.8, 132.7 (d, J = 71.1 Hz), 132.7 (d, J = 49.6 Hz), 135.5 (d, J = 11.6 Hz), 139.5, 140.3, 149.2 (d, J = 16.5 Hz); 31P NMR (162 MHz, CDCl3): δ +35.4; HRMS (APCI): calcd. For C30H24PS: 447.1336. Found: m/z 447.1315 [M+H]+. Anal. calcd. for C30H23PS: C, 80.69; H, 5.19. Found: C, 80.43; H, 5.24.
ジクロロメタン中における吸収極大（吸光係数）λab = 579 nm (log ε = 3.57)
ジクロロメタン中における発光極大（蛍光量子収率）λem = 670 nm (ΦF = ＜0.01)
【０３２５】
＜比較例１−３：ＤＢＰＳＢの合成例＞
【化３−１０】
ＤＢＰＳＢは、特開２０１０−１２９９１９号公報に記載の方法に従って合成した。
【０３２６】
［実施例２：ホスホール化合物の還元電位測定］
各ホスホール化合物（ＫＵＩ−１，ＫＵＩ−２，及びＤＢＰＳＢ）の還元電位を測定した。具体的には、各ホスホール化合物をジクロロメタン中に溶解し、支持電解質としてnBu4N/PF6を使用し、ＤＰＶ（微分パルスボルタメトリー）により還元電位を測定した。
【０３２７】
【表１】
【０３２８】
表１に示されるように、本発明に係る光電変換素子材料が含有しうるホスホール化合物（ＫＵＭ−１，ＫＵＭ−２）は、従来のホスホール化合物（ＤＢＰＳＢ）よりも電子受容性が高い。この結果から、このようなホスホール化合物を含有する本発明に係る光電変換素子材料を用いて作製した光電変換素子は、より大きな電圧を生じうるものと考えられる。
【０３２９】
［実施例３：光電変換素子の作製及び評価］
＜実施例３−１：光電変換素子材料としてＫＵＭ−２を用いる光電変換素子の作製＞
ＩＴＯ電極がパターニングされたガラス基板上に、正孔取り出し層として、ポリ（３，４）−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォネート水分散液）（エイチ・シー・スタルク社製 商品名「ＣＬＥＶＩＯＳＴＭ ＰＶＰ ＡＩ４０８３」）をスピンコートにより塗布した後、当該基板を１２０℃のホットプレート上で大気中１０分間、加熱処理を施した。正孔取り出し層の膜厚は約３０ｎｍであった。
【０３３０】
次に、正孔取り出し層上に活性層を形成した。本実施例においては、活性層はｐ型半導体層、混合層（ｉ層）、及びｎ型半導体層によって構成される。具体的にはまず、正孔取り出し層上に、ｐ型半導体層を形成した。すなわち、真空蒸着装置内に配置されたメタルボートに、下式に示すテトラベンゾポルフィリン（ＢＰ）を入れ、加熱することにより、正孔取り出し層上にテトラベンゾポルフィリン（ＢＰ）を蒸着した。その後、テトラベンゾポルフィリン（ＢＰ）が蒸着された基板を１８０℃で２０分間、窒素雰囲気下で加熱処理することにより、正孔取り出し層の上に約２５ｎｍ厚のｐ型半導体層を形成した。
【化４−１】
【０３３１】
続けて、ｐ型半導体層上に混合層を形成した。具体的には、クロロホルム／モノクロロベンゼンの１：１混合溶媒（重量）に、下式に示す化合物ＣＰと化合物ＳＩＭＥＦとを溶解することにより、０．６重量％の化合物ＣＰと１．４重量％の化合物ＳＩＭＥＦとを含む溶液を調製した。調製した液を濾過し、窒素雰囲気下で得られた濾液をｐ型半導体層上に１５００ｒｐｍでスピンコートし、１８０℃で２０分間加熱した。こうして、ｐ型半導体層上にテトラベンゾポルフィリン（ＢＰ）と化合物ＳＩＭＥＦとを含む混合物層を形成した。化合物ＣＰは、特開２００３−３０４０１４号公報に記載の方法に従って合成した。加熱処理によって、化合物ＣＰはテトラベンゾポルフィリン（ＢＰ）へと変換される。また、フラーレン誘導体である化合物ＳＩＭＥＦは、国際公開第２００９／００８３２３号に記載の方法に従って合成した。
【化４−２】
【０３３２】
さらに、混合層上にｎ型半導体層を形成した。具体的には、トルエンに化合物ＳＩＭＥＦを１．２重量％溶解した液を調製した。調製した液を濾過し、窒素雰囲気下で得られた濾液を３０００ｒｐｍで混合層上にスピンコートし、１２０℃で５分間加熱した。こうして、混合物層上にｎ型半導体層を形成した。
【０３３３】
次に、以上のように形成された活性層上に電子取り出し層を形成した。具体的には、真空蒸着装置内に配置されたメタルボートに合成例１−２で得られたＫＵＭ−２を入れ、加熱して、活性層上にＫＵＭ−２を膜厚６ｎｍになるまで蒸着した。
【０３３４】
さらに、電子取り出し層の上に真空蒸着により厚さが８０ｎｍのアルミニウム電極を設けた。こうして、５ｍｍ角の光電変換素子を作製した。
【０３３５】
以上のように作製した光電変換素子について、電流電圧特性を測定した。本実施例においては、作製した光電変換素子について、電流電圧特性を４回測定した。具体的には、光電変換素子の作製直後、８０℃３分間のポストアニーリング後、８０℃５分間のさらなるポストアニーリング後（合計で８０℃８分間）、１２０℃５分間のさらなるポストアニーリング後（合計で８０℃８分間＋１２０℃５分間）のそれぞれに、電流電圧特性を測定した。ポストアニーリングは、ホットプレートを用いて行った。
【０３３６】
電流電圧特性の測定結果を表２に示す。本実施例において、光電変換素子の電流電圧特性の測定は以下のように行った。すなわち、光電変換素子に４ｍｍ角のメタルマスクを付け、照射光源としてエアマス（ＡＭ）１．５Ｇ、放射照度１００ｍＷ／ｃｍ２のソーラシミュレータを用い、ソースメーター（ケイスレー社製、２４００型）により測定した。
【０３３７】
＜比較例３−２：光電変換素子材料としてＤＢＰＳＢを用いる光電変換素子の作製＞
電子取り出し層の材料として、ＫＵＭ−２の代わりにＤＢＰＳＢを用いたこと以外は、実施例３−１と同様にして５ｍｍ角の光電変換素子を作製した。また、作製した光電変換素子について、実施例３−１と同様にして電流電圧特性を測定した。電流電圧特性の測定結果を表２に示す。
【０３３８】
＜比較例３−３：電子取り出し層を設けない光電変換素子の作製＞
電子取り出し層を形成しなかったこと以外は、実施例３−１と同様にして５ｍｍ角の光電変換素子を作製した。また、作製した光電変換素子について、実施例３−１と同様にして電流電圧特性を測定した。電流電圧特性の測定結果を表２に示す。
【０３３９】
【表２】
【０３４０】
表２に示されるように、ポストアニーリングを行わない場合、本発明に係るホスホール化合物（ＫＵＭ−２）を電子取り出し層材料（バッファー材料）として用いて作製された本発明に係る光電変換素子は、従来のホスホール化合物（ＤＢＰＳＢ）を電子取り出し層材料として用いて作製された光電変換素子及び電子取り出し層材料を用いないで作製された光電変換素子よりも、大きな短絡電流及び高い変換効率を示す。また、高温条件（１２０℃）でのポストアニーリングを行わない場合にも、本発明に係るホスホール化合物（ＫＵＭ−２）を電子取り出し層材料として用いて作製された本発明に係る光電変換素子は、従来のホスホール化合物（ＤＢＰＳＢ）を電子取り出し層材料として用いて作製された光電変換素子及び電子取り出し層材料を用いないで作製された光電変換素子よりも、大きな短絡電流、高い変換効率及び高いフィルファクター（ＦＦ）を示す。
【０３４１】
以上のように、本発明に係る光電変換素子材料を用いて作製された光電変換素子は、ポストアニーリングを行わなくても、より高い性能を発揮しうる。具体的には、より大きな電流を生成し、並びにより高い変換効率を示しうる。また、本発明に係る光電変換素子材料を用いて作製された光電変換素子は、より穏和な条件でのポストアニーリングを行う場合においても、より高い性能を発揮しうる。具体的には、より大きな電流を生成し、並びにより大きなフィルファクター及びより高い変換効率を示しうる。
【符号の説明】
【０３４２】
１００ 光電変換素子
１１０ 基板
１２０ 電極
１３０ バッファー層
１４０ 活性層
１５０ バッファー層
１６０ 電極
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 太陽電池素子
１０ バックシート
１１ シール材
１２ 基材
１３ 太陽電池モジュール
１４ 薄膜太陽電池
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子材料、この光電変換素子材料を用いた光電変換素子、太陽電池及び太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機薄膜太陽電池は、電極間にベンゾポルフィリンやフタロシアニン、共役系ポリマー等の有機ｐ型半導体と、ペリレンジイミドやフラーレン誘導体等の有機ｎ型半導体からなる薄膜を挟んだ素子構造を有する。有機薄膜太陽電池の実用化検討はなされているが、現状では、光電変換効率は未だ４〜６％と低く、更なる効率向上が課題となっている。一方、有機薄膜太陽電池の光電変換効率向上を解決する手段として、例えば特許文献１、２及び非特許文献１では、ホスホール環の２，３位に環が縮合し、ホスホール環の４位及び５位にそれぞれ芳香族炭化水素基を有するホスホール化合物を、陰極バッファー材料として用いることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２９９１９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８２９５９号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｃｈｅｍ．Ａｓｉａｎ．Ｊ．２０１０，５，１２９４−１２９７．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本願発明者らの検討により、特許文献１に記載のホスホールオキシド化合物を太陽電池の電極バッファー材料等の光電変換素子材料として適用しても、特にｐ型半導体が高分子材料である場合に、依然として光電変換効率等の面で性能が不十分であることが判明した。
【０００６】
さらには、本願発明者らの検討によれば、特許文献２及び非特許文献１に記載のホスホール化合物を太陽電池の陰極バッファー材料等の光電変換素子材料として適用する場合、最適な光電変換効率を得るためには、光電変換素子を製造する際に、光電変換素子の積層体を加熱する追加工程（ポストアニーリング等）が重要であることが判明した。
【０００７】
本発明は、上記従来の実情に鑑みなされたもので、より簡単な製造工程でより高い変換効率を有する光電変換素子を作製するために使用されうる光電変換素子材料、その光電変換素子材料を用いた光電変換素子、並びにその光電変換素子を用いた太陽電池及び太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らが鋭意検討した結果、特定のホスホール化合物を含有する材料が光電変換素子材料として有用であることが見出され、本発明を完成するに至った。
【０００９】
本発明の１つの態様によれば、下記一般式（１）で表されるホスホール化合物を含有する光電変換素子材料が提供される。
【化１】
（式（１）中、Ｒ１は任意の置換基を表し、Ｘは１６族元素から選ばれる原子を表し、環１及び環２はそれぞれ独立な、置換基を有してもよい縮合多環であり、それぞれの前記縮合多環を形成する少なくとも１つの環は芳香環である。）
【発明の効果】
【００１０】
より簡単な製造工程でより高い変換効率を有する光電変換素子を作製するために使用されうる光電変換素子材料、その光電変換素子材料を用いた光電変換素子、並びにその光電変換素子を用いた太陽電池及び太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る一実施形態としての光電変換素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明に係る一実施形態としての太陽電池の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明に係る一実施形態としての太陽電池モジュールの構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明について実施形態及び例示物等を示して詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態及び例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。
【００１３】
［１．本発明に係る光電変換素子材料］
本発明に係る光電変換素子材料は、下記一般式（１）で表されるホスホール化合物（以下、本発明に係るホスホール化合物と称する）を含有する。
【化２−１】
【００１４】
上式（１）において、Ｒ１は任意の置換基を表し、Ｘは１６族元素から選ばれる原子を表し、環１及び環２はそれぞれ独立な、置換基を有してもよい縮合多環であり、それぞれの前記縮合多環を形成する少なくとも１つの環は芳香環である。これらについては後に詳しく説明する。
【００１５】
式（１）に示されるように、本発明に係るホスホール化合物においては、ホスホール環の２，３位に環１が縮合し、ホスホール環の４，５位に環２が縮合している。
【００１６】
本発明に係る光電変換素子材料は、特に、光電変換素子におけるバッファー材料として好適に用いられうる。ここでバッファー材料とは、光電変換素子において、活性層と電極との間に設けられる層の材料のことを指す。とりわけ本発明に係る光電変換素子材料は、光電変換素子の活性層と、電子を捕集する電極（陰極）との間で電子を輸送するバッファー層（電子取り出し層）として好適に用いられうる。この理由としては、本発明に係る光電変換素子材料が含有する上式（１）のホスホール化合物が、比較的強い分子間相互作用を有しうることが考えられる。
【００１７】
特許文献１、２、及び非特許文献１には、ホスホール環の２，３位にベンゼン環が縮環し、ホスホール環の４位及び５位にそれぞれ芳香族炭化水素を置換基として有するホスホール化合物が開示されている。しかしながらこのような化合物は、４位及び５位の置換基の間の立体反発のために、平面性が低くなることが考えられる。このため、特許文献１、２、及び非特許文献１に記載の化合物は結晶の安定性が低く、アモルファス性の高い材料となる。
【００１８】
一方で２，３位及び４，５位に環が縮合した本発明に係るホスホール化合物は、平面性の高い構造を有しうる。さらには、本発明に係るホスホール化合物は、π−πスタッキング作用も期待される。このように、本発明に係るホスホール化合物は、分子間相互作用が強固な、結晶性の高い材料となりうる。本発明に係る光電変換素子材料はこのようなホスホール化合物を含有するため、従来と比べ、活性層で生じた電荷を電極に移動する能力の向上が期待される。
【００１９】
さらに、上述のように平面性の高い本発明に係るホスホール化合物は、活性層に用いられる半導体材料との間にも強固な分子間相互作用を有することが期待される。上述のように、光電変換素子に対してポストアニーリングを行うことにより、光電変換素子の変換効率を向上させる方法が知られている。ポストアニーリングによって、バッファー層と活性層との間の接触抵抗が低下し、バッファー層と活性層との間の相互作用が強化されることが、変換効率が向上する理由であると考えられる。しかしながら本発明に係る光電変換素子材料は以上のようなホスホール化合物を含有するため、光電変換素子を作製する際にポストアニーリングを行わない又は最小限行う程度で、活性層で生じた電荷を電極へと運ぶ高い能力を発揮することが期待される。
【００２０】
ポストアニーリングを行う場合、余分の工程が必要となることから、製品コストが増大する可能性がある。また、ポストアニーリングを行う場合、特に過酷な条件下での、すなわち高温又は長時間のポストアニーリングを行う場合、光電変換素子の構成要素が劣化し、製品寿命が短くなりうる。しかしながら本発明に係る光電変換素子材料を用いて光電変換素子を作製する場合は、ポストアニーリング工程を省略し、又はポストアニーリングを最小限としうるため、より長寿命の光電変換素子をより低コストで作製しうる。
【００２１】
以上のように、本発明に係る光電変換素子材料を用いて作製したバッファー層は、電極及び活性層との相互作用と、電子移動度とを維持しうる。このように、本発明に係る光電変換素子材料を用いて作製した光電変換素子は、より大きな電流を生成し、かつより大きなフィルファクターを示しうる。
【００２２】
また、２，３位及び４，５位に環が縮合した本発明に係るホスホール化合物は、４位及び５位にそれぞれ芳香族炭化水素を置換基として有するホスホール化合物よりも、還元電位が高いことが期待される。したがって、このようなホスホール化合物を含有する本発明に係る光電変換素子材料を用いて作製した光電変換素子は、より大きな電圧を生じうる。
【００２３】
環１及び環２はそれぞれ独立に、任意の環状構造でありうる。特に、環１及び環２はそれぞれ独立に、置換基を有してもよい縮合多環であり、この縮合多環を形成する少なくとも１つの環が芳香環であることが好ましい。環１及び環２とホスホール環とが縮合して形成される縮合環は、芳香族性を有することが好ましい。また、環１及び環２はさらに置換基を有してもよい。本明細書において、「置換基を有してもよい」とは、置換基を１以上有してもよいことを意味する。その中で、環１及び環２が、同一の芳香環であることが、平面性の高い構造を有しうる点で、より好ましい。
【００２４】
環１は、例えば、ホスホール環の２，３位に２価の置換基が結合することにより構成されうる。また環２は、例えば、ホスホール環の４，５位に２価の置換基が結合することにより構成されうる。この２価の置換基は芳香族基であることが好ましく、具体的には芳香族炭化水素基又は複素環基であることが好ましい。その中でも、芳香族炭化水素基であることが、π−πスタッキング作用が期待される点で、より好ましい。
【００２５】
ホスホール環の２，３位又は４，５位に結合する２価の置換基の具体的な例としては、ナフタレンジイル基、フェナントレンジイル基、トリフェニレンジイル基、アントラセンジイル基、ピレンジイル基、フルオレンジイル基、アズレンジイル基、アセナフテンジイル基、フルオランテンジイル基、ナフタセンジイル基、ペリレンジイル基、ペンタセンジイル基、ビナフチル基、フェニルナフタレンジイル基、ジフェニルナフタレンジイル基、フェニルフェナントレンジイル基等の芳香族炭化水素基；ベンゾチアジアゾールジイル基、ベンゾチエフェンジイル基、ジベンゾフランジイル基、ジベンゾチオフェンジイル基、フェニルカルバゾールジイル、フェノキサチインジイル基、キサンテンジイル基、ベンゾフランジイル基、チアントレンジイル基、インドリジンジイル基、フェノキサジンジイル基、フェノチアジンジイル基、アクリジンジイル基、フェナントリジンジイル基、キノリンジイル基、イソキノリンジイル基、インドリンジイル基等の複素環基；フェニルベンゾチオフェンジイル基が挙げられる。好ましくは、ナフタレンジイル基、フェナントレンジイル基、トリフェニレン基、アントラセンジイル基、ピレンジイル基、フルオレンジイル基、アセナフテンジイル基、フルオランテンジイル基、ペリレンジイル基、トリフェニレンジイル基等の芳香族炭化水素基；キノリンジイル基、イソキノリンジイル基、アクリジンジイル基、フェナントリジンジイル基、キノキサリンジイル基、ジベンゾフランジイル基、ジベンゾチオフェンジイル基、フェニルカルバゾールジイル基、キサンテンジイル基、フェノキサジンジイル基等複素環基である。特に好ましくは、ナフタレン−１，８−ジイル基、及びフェナントレン−４，５−ジイル基である。後述するように、ナフタレン−１，８−ジイル基及びフェナントレン−４，５−ジイル基は、さらなる置換基を有していてもよいし、ナフタレン−１，８−ジイル基及びフェナントレン−４，５−ジイル基には、さらなる環が縮合していてもよい。
【００２６】
本発明に係るホスホール化合物においては、環１の縮合多環及び環２の縮合多環のそれぞれについて、ホスホール環と直接縮合している環が、５員環又は６員環であることが好ましい。例えば、ホスホール環の２位及び３位の炭素を含む５員環又は６員環がホスホール環以外に存在すること、並びに、ホスホール環の４位及び５位の炭素を含む５員環又は６員環がホスホール環以外に存在することが好ましい。ホスホール環の２位及び３位の炭素を含むこの５員環又は６員環、並びに、ホスホール環の４位及び５位の炭素を含む５員環又は６員環は、ホスホール環と共に共役構造を形成することがさらに好ましい。環１の縮合多環及び環２の縮合多環のそれぞれについて、ホスホール環と直接縮合している環が５員環であることが、ホスホール環と共に共役構造を形成しやすいことから好ましい。
【００２７】
ホスホール環と直接縮合する５員環は、例えば、炭素からなり、二重結合を１つ含む環でありうる。ホスホール環と直接縮合する６員環は、例えば、炭素からなり、二重結合を１つ又は２つ含む環でありうる。ホスホール環と直接縮合する５員環又は６員環の骨格が炭素原子で構成されることにより、ホスホール化合物の安定性が向上しうる。溶解性を向上させる観点から、環１及び環２は２つ以上の炭化水素環が互いに縮合して得られる縮合多環を含んでいることが好ましく、２つ以上の炭化水素環が互いに縮合して得られる縮合多環がホスホール環に直接縮合していることがより好ましい。ここで炭化水素環とは、骨格が炭素原子で構成された環のことを指す。
【００２８】
式（１）中、Ｒ１は任意の置換基を表し、例えば、置換基を有しても良いアルキル基、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基又は置換基を有してもよい複素環基でありうる。Ｒ１は、置換基を有してもよい芳香族基であることが好ましく、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基又は置換基を有してもよい複素環基であることが特に好ましい。
【００２９】
芳香族炭化水素基としては、炭素数６〜２０のものが好ましい。芳香族炭化水素基は単環基に何ら限定されず、縮合多環式炭化水素基、又は環縮合炭化水素基であってもよい。例えば、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、ビフェニレニル基、トリフェニレニル基、アントリル基、ピレニル基、フルオレニル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオランテニル基、ナフタセニル基、ペリレニル基、ペンタセニル基、クオーターフェニル基、ビフェニル基、等が挙げられる。これらの中でも、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、トリフェニレニル基、アントリル基、ピレニル基、フルオレニル基、アセナフテニル基、フルオランテニル基、ペリレニル基が好ましく、フェニル基が特に好ましい。
【００３０】
複素環基としては、炭素数２〜２０のものが好ましい。例えば、ピリジル基、チエニル基、フリル基、ピロリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ピラジル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピラゾリル基、ピペリジニル基、ピペラジニル基、イミダゾリル基、インドリニル基、クロマニル基、ピラニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾチエニル基、フェニルカルバゾリル、フェノキサチイニル基、キサンテニル基、ベンゾフラニル基、チアントレニル基、インドリジニル基、フェノキサジニル基、フェノチアジニル基、アクリジニル基、フェナントリジニル基、フェナントロリニル基、キノリル基、イソキノリル基、インドリル基およびキノキサリニル基等が挙げられる。このように、窒素原子を含む複素環基、酸素原子を含む複素環基、その他の原子を含む複素環基、のうちの何れでもよい。これらの中でも、ピリジル基、チエニル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピラゾリル基、ピペリジニル基、クロマニル基、キノリル基、イソキノリル基、イミダゾリル基、アクリジニル基、フェナントリジニル基、フェナントリル基、フェナントロリニル基、キノキサリニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾチエニル基、フェニルカルバゾリル、キサンテニル基およびフェノキサジニル基が好ましい。
【００３１】
アルキル基としては、炭素数１〜２０のものが好ましく、具体例としてはメチル基、エチル基、ｉ−プロピル基、ｔ−ブチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
【００３２】
Ｘは１６族元素から選ばれる原子を表し、特に酸素原子、硫黄原子、セレン原子又はテルル原子を示す。Ｘは酸素原子又は硫黄原子であることが好ましく、酸素原子であることが特に好ましい。
【００３３】
環１、環２、及びＲ１は、上述のように、さらに置換基を有してもよい。有しても良い置換基としては特に限定はないが、好ましくはハロゲン原子、水酸基、シアノ基、アミノ基、カルボキシル基、カルボニル基、アセチル基、スルホニル基、シリル基、ボリル基、ニトリル基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、及び複素環基から選択される。これらの置換基同士、特に隣接する置換基同士が、連結してさらなる環を形成してもよい。以下に、環１、環２、及びＲ１が有してもよい置換基の例を挙げる。
【００３４】
シリル基としては、炭素数２〜２０のものが好ましく、具体例としてはトリメチルシリル基、トリフェニルシリル基などの、置換基としてアルキル基及び／又はアリール基を有するシリル基が挙げられる。
【００３５】
アミノ基としては、アリール基で置換されたジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、カルバゾイル基等のアリールアミノ基が挙げられる。
【００３６】
ボリル基としては、アリール基で置換されたジメシチルボリル基などが挙げられる。
【００３７】
アルキル基としては、炭素数１〜２０のものが好ましく、具体例としてはメチル基、エチル基、ｉ−プロピル基、ｔ−ブチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
【００３８】
アルケニル基としては、炭素数２〜２０のものが好ましく、具体例としてはビニル基、スチリル基、ジフェニルビニル基等が挙げられる。
【００３９】
アルキニル基としては、炭素数２〜２０のものが好ましく、具体例としてはメチルエチニル基、フェニルエチニル基、トリメチルシリルエチニル基等が挙げられる。
【００４０】
アルコキシ基としては、炭素数１〜２０のものが好ましく、具体例としてはメトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｉ−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｉ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基などの、直鎖または分岐のアルコキシ基が挙げられる。
【００４１】
芳香族炭化水素基及び複素環基としては、Ｒ１の例として示したのと同様の芳香族炭化水素基及び複素環基を、置換基として有することができる。芳香族炭化水素基としては、炭素数６〜２０のものが好ましく、さらに好ましくは、フェニル基及びナフチル基である。複素環基としては、炭素数３〜２０のものが好ましく、さらに好ましくは、ピリジル基、チエニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾチエニル基、及びフェナントリル基である。
【００４２】
これらの置換基は更に置換基を有しても良い。更に有しても良い置換基としては、アリールアミノ基、アルキル基、パーフルオロアルキル基、ハライド基、カルボキシル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、カルボニル基、オキシカルボニル基、カルボン酸基、芳香族炭化水素基、及び複素環基などが挙げられる。
【００４３】
好ましくは、炭素数１２〜３０のアリールアミノ基、炭素数１〜１２のアルキル基、炭素数１〜１２のパーフルオロアルキル基、フルオライド基、炭素数１〜１０のオキシカルボニル基、シアノ基、炭素数１〜１０のアルコキシ基、炭素数６〜１６のアリールオキシ基、炭素数２〜１６のカルボニル基、炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基、炭素数３〜２０の複素環基などが挙げられる。
【００４４】
更に有しても良い置換基のうち、炭素数１２〜３０のアリールアミノ基の例としては、ジフェニルアミノ基、カルバゾイル基、フェニルカルバゾイル基などが挙げられる。炭素数１〜１２のアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、ブチル基、ｔ−ブチル基などが挙げられる。炭素数１〜１２のパーフルオロアルキル基の例としては、トリフルオロメチル基などが挙げられる。
【００４５】
炭素数１〜１０のオキシカルボニル基の例としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基などが挙げられる。炭素数１〜１０のアルコキシ基の例としては、メトキシ基、エトキシ基などが挙げられる。炭素数６〜１６のアリールオキシ基の例としては、フェニルオキシ基などが挙げられる。炭素数２〜１６のカルボニル基の例としては、アセチル基、フェニルカルボニル基などが挙げられる。
【００４６】
芳香族炭化水素基及び複素環基としては、Ｒ１の例として示したのと同様の芳香族炭化水素基及び複素環基を、置換基に対するさらなる置換基として有してもよい。例えば、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、アントリル基などが挙げられる。
【００４７】
式（１）で示されるホスホール化合物の具体例を以下に示す。もっとも、本発明に係るホスホール化合物が以下の例に限定されるわけではない。
【００４８】
【化２−２】
【００４９】
【化２−３】
【００５０】
［１．１ 本発明に係る光電変換素子材料が含有するホスホール化合物の物性］
本発明に係るホスホール化合物の最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギー準位は、特段制限はないが、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、−５．０ｅＶ以上が好ましく、−４．０ｅＶ以上がより好ましく、−３.９ｅＶ以上がさらに好ましい。一方、通常−０．９ｅＶ以下が好ましく、−１．０ｅＶ以下がより好ましく、−１．１ｅＶ以下がさらに好ましい。ＬＵＭＯエネルギー準位がこの範囲にあることにより、本発明に係る光電変換素子材料の電子の輸送効率を上げることができる。
【００５１】
本発明に係るホスホール化合物の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挙げられる。実際に測定する方法としては、例えば、紫外可視吸収スペクトル測定法および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、サイクリックボルタモグラム測定法が好ましく、本明細書においてはサイクリックボルタモグラム測定法を採用する。
【００５２】
本発明に係る光電変換素子材料の還元電位の値は、特段制限はない。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、−２．０Ｖ以上であることが好ましく、−１．９Ｖ以上であることがより好ましい。一方、通常−１．０Ｖ以下が好ましく、−１．１Ｖ以下がより好ましく、−１．２Ｖ以下がさらに好ましい。還元電位の値がこの範囲にあることにより、本発明に係る光電変換素子材料の電子の輸送効率を上げることができる。
【００５３】
光電変換素子材料の電子移動度は特に限定はないが、通常１０−８ｃｍ２／Ｖｓ以上である。好ましくは１０−７ｃｍ２／Ｖｓ以上、より好ましくは１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である。電子移動度が低すぎると、電流が取り出しにくくなり、光電変換効率が低くなるといった問題点がある。
【００５４】
［１．２ 本発明に係る光電変換素子材料が含有するホスホール化合物の製造方法］
一般式（１）で表される化合物の製造方法としては特に限定はない。例えば、以下の式に従って、種々のホスホール化合物を合成することが出来る。
【化２−４】
【００５５】
上式のように、適当な出発物質を化合物（２）として用い、さらに適当なリン試薬（Ｒ１ＰＣｌ２）を用いることにより、一般式（１）で表される種々の化合物（５）〜（６）を合成することができる。例えば化合物（２ａ）を出発物質として、さらにＰｈＰＣｌ２をリン試薬として用い、上式に従って反応を行うことにより、下式の化合物（５ａ）及び（６ａ）を合成することができる。
【化２−５】
【００５６】
［２．本発明に係る光電変換素子１００］
本発明に係る光電変換素子は、１対の電極間に少なくとも活性層とバッファー層とを含む。また、本発明に係る光電変換素子のバッファー層には、本発明に係る光電変換素子材料を少なくとも含む。以下で、本発明に係る光電変換素子の一実施形態を説明する。図１に、本発明に係る一実施形態である光電変換素子１００を示す。図１は一般的な有機薄膜太陽電池に用いられる光電変換素子を表すが、本発明に係る光電変換素子は図１の構造に限られるわけではない。図１の光電変換素子１００は、電極１２０，１６０と、活性層１４０と、バッファー層１５０とを有する。さらに本実施形態に係る光電変換素子は、図１に示されるように、基板１１０と、バッファー層１３０とを有してもよい。図１においては、電極１２０は正孔を捕集する電極（陽極）であり、電極１６０は電子を捕集する電極（陰極）である。もちろん、本発明に係る他の実施形態において、陽極１２０と陰極１６０とが逆であってもよく、この場合バッファー層１３０とバッファー層１５０とが逆であってもよい。以下、これらの各部について説明する。
【００５７】
＜２．１ 活性層１４０＞
本実施形態に係る光電変換素子１００の活性層１４０は、任意の有機半導体により形成できる。有機半導体は半導体特性により、ｐ型又はｎ型に分けられる。ｐ型半導体では、正孔が電気伝導に寄与する。また、ｎ型半導体では、電子が電気伝導に寄与する。ｐ型とｎ型との区別は、材料の電子状態、ドーピング状態、又はトラップ状態に依存する。以下に有機半導体の例を挙げるが、ｐ型とｎ型とは必ずしも明確に分類できない場合がある。すなわち、ｐ型特性及びｎ型特性の双方を示す半導体材料もある。
【００５８】
ｐ型半導体の例として、テトラベンゾポルフィリン、テトラベンゾ銅ポルフィリン、テトラベンゾ亜鉛ポルフィリン等のポルフィリン化合物；フタロシアニン、銅フタロシアニン、亜鉛フタロシアニン等のフタロシアニン化合物；ナフタロシアニン化合物；テトラセンやペンタセンのポリアセン；セキシチオフェン等のオリゴチオフェンおよびこれら化合物を骨格として含む誘導体が挙げられる。さらに、ポリ（３−アルキルチオフェン）などを含むポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン、ポリトリアリルアミン、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール等の高分子等を用いることもできる。
【００５９】
ｎ型半導体の例として、フラーレン（Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６等）化合物；オクタアザポルフィリン；上記ｐ型半導体のパーフルオロ体；ナフタレンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の芳香族カルボン酸無水物やそのイミド化物；及び、これらの化合物を骨格として含む誘導体などが挙げられる。その中でも好ましくはフラーレン化合物であり、さらに好ましくはインデン類が付加されたフラーレン化合物、シリルアルキル基を有するフラーレン化合物、又はシリルメチル基を有するフラーレン化合物である。インデン類が付加されたフラーレン化合物は、特段の制限はないが、例えば国際公開第２００８／０１８９３１号に記載のものが挙げられる。シリルアルキル基を有するフラーレン化合物は、特段の制限はないが、本発明に係るホスホール化合物との相互作用を増加させる観点から、シリルアルキル基が有するアルキル基の炭素数は１〜６であることが好ましい。シリルアルキルが有するシリル基としては、トリメチルシリル基等のトリアルキルシリル基、トリフェニルシリル基等のトリアリールシリル基、又はジメチルフェニルシリル基等のジアルキルアリールシリル基等が挙げられる。シリルメチル基を有するフラーレン化合物は、特段の制限はないが、例えば国際公開第２００９／００８３２３号に記載の、ジメチルフェニルシリルメチル基を有するフラーレンが挙げられる。
【００６０】
活性層１４０は、ｎ型半導体及びｐ型半導体を含有する。少なくともｐ型半導体およびｎ型半導体が含有されていれば、活性層の具体的な構成は任意である。すなわち活性層１４０は、単層の膜のみによって構成されていてもよく、２以上の積層膜によって構成されていてもよい。例えば、ｎ型半導体とｐ型半導体とを別々の膜に含有させるようにしても良く、ｎ型半導体とｐ型半導体とを同じ膜に含有させても良い。また、ｎ型半導体及びｐ型半導体は、それぞれ、１種の半導体材料で構成されていてもよく、任意の２種以上の半導体材料を任意の比率で併用しても良い。
【００６１】
具体例として、活性層１４０は、ｐ型半導体とｎ型半導体とが層内で相分離した層（ｉ層）を有するバルクヘテロ接合型であってもよい。また活性層１４０は、ｐ型半導体を含む層（ｐ層）とｎ型半導体を含む層（ｎ層）との間の界面を有する積層型（ヘテロｐｎ接合型）であってもよい。さらには、活性層１４０はショットキー型であってもよく、以上の種類の組み合わせであってもよい。これらの中でもバルクへテロ接合型、およびバルクへテロ接合型と積層型とを組み合わせた形式（ｐ−ｉ−ｎ接合型）が、高い性能を示すことから好ましい。
【００６２】
活性層のｐ層、ｉ層、ｎ層各層の厚みに制限はないが、通常３ｎｍ以上、中でも１０ｎｍ以上、また、通常２００ｎｍ以下、中でも１００ｎｍ以下とすることが好ましい。層厚を厚くすることにより、膜の均一性が高まる傾向がある。また、層厚を薄くすることで透過率が向上し、直列抵抗が低下する傾向がある。
【００６３】
＜２．２ 電極１２０，１６０＞
電極１２０，１６０は導電性を有する任意の材料により形成することが可能である。電極１２０，１６０の材料の例を挙げると、白金、金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ナトリウム等の金属あるいはそれらの合金；酸化インジウムや酸化錫等の金属酸化物、あるいはこれらの合金（ＩＴＯ）；ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン等の導電性高分子；前記導電性高分子に、塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸、ＦｅＣｌ３等のルイス酸、ヨウ素等のハロゲン原子、ナトリウム、カリウム等の金属原子などのドーパントを含有させたもの；金属粒子、カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ等の導電性粒子をポリマーバインダー等のマトリクスに分散した導電性の複合材料、などが挙げられる。なかでも、正孔を捕集する電極１２０には、Ａｕ、ＩＴＯ等の高い仕事関数を有する材料が好ましい。一方、電子を捕集する電極１６０には、Ａｌのような低い仕事関数を有する材料が好ましい。仕事関数を最適化することにより、光吸収により生じた正孔及び電子を良好に捕集することができる。
【００６４】
一対の電極１２０，１６０のうち、少なくとも受光面側の電極は、発電のために光透過性を有していることが好ましい。但し、発電層の面積に比べて電極の面積が小さいなど、電極が透明でなくても発電性能に著しく悪影響を与えない場合は必ずしも透明でなくてもよい。透明な電極の材料を挙げると、例えば、ＩＴＯ、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の酸化物；金属薄膜などが挙げられる。また、この際、光の透過率の具体的範囲に制限は無いが、光学界面での部分反射によるロスを除いて８０％以上であることが好ましい。透過率が高くすることにより、太陽電池素子の発電効率を高くすることができる。
【００６５】
なお、電極１２０，１６０のそれぞれは、１種の材料により構成されてもよく、任意の組み合わせ比率の任意の２種以上の材料で構成されてもよい。電極１２０，１６０の形成方法に制限はない。例えば、真空蒸着、スパッタ等のドライプロセスにより形成することができる。また、例えば、導電性インク等を用いたウェットプロセスにより形成することもできる。この際、導電性インクとしては任意のものを使用することができ、例えば、導電性高分子、金属粒子分散液等を用いることができる。
【００６６】
さらに、電極１２０，１６０の少なくとも一方が、２層以上の層からなる積層構造であってもよい。また、電極１２０，１６０の少なくとも一方は、表面処理により、電気特性やぬれ特性等の特性が改良されていてもよい。
【００６７】
＜２．３ バッファー層１３０，１５０＞
バッファー層１３０，１５０は、例えば、活性層１４０と電極１２０，１６０との界面に設けられる層である。バッファー層を設けることにより、電気特性等を改良することができる。バッファー層は、活性層と正孔を捕集する電極との間に設けられる正孔取り出し層と、活性層と電子を捕集する電極との間に設けられる電子取り出し層とに分類されうる。本実施形態においては電極１２０が正孔を捕集する電極であるから、バッファー層１３０が正孔取り出し層である。また、電極１６０が電子を捕集する電極であるから、バッファー層１５０が電子取り出し層である。上述の通り正孔を捕集する電極１２０と電子を捕集する電極１６０の配置は逆であってもよく、この場合正孔取り出し層１３０と電子取り出し層１５０も逆に配置される。
【００６８】
バッファー層１３０，１５０の材料としては、本発明に係る光電変換素子材料、すなわち本発明に係るホスホール化合物を含有する材料を用いることができる。その他のバッファー層１３０，１５０の材料の例としては、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ホスフィンオキシド化合物、ホスフィンスルフィド化合物、金属酸化物などが挙げられる。好ましくは、上述した光電変換素子材料、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ホスフィンオキシド化合物、ホスフィンスルフィド化合物、及び金属酸化物が挙げられる。バッファー層１３０，１５０は、１種類の材料によって構成されていてもよいし、任意の比率で組み合わせられた２種類以上の材料によって構成されていてもよい。
【００６９】
電子取り出し層１５０としては、本発明に係るホスホール化合物、ホスフィンオキシド化合物、ホスフィンスルフィド化合物、及び金属酸化物のうちの少なくとも１種を用いることが、変換効率の面で好ましい。
【００７０】
正孔取り出し層１３０としては、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、及び金属酸化物のうちの少なくとも１種を用いることが、変換効率の面で好ましい。
【００７１】
上述のホスフィンオキシド化合物及びホスフィンスルフィド化合物は、アリール基で置換されたホスフィンオキシド化合物及びアリール基で置換されたホスフィンスルフィド化合物でありうる。ホスフィンオキシド化合物及びホスフィンスルフィド化合物は、トリアリールホスフィンオキシド化合物、トリアリールホスフィンスルフィド化合物、ジアリールホスフィンオキシド構造を２つ以上有する芳香族炭化水素化合物、又はジアリールホスフィンスルフィド構造を２つ以上有する芳香族炭化水素化合物であることが好ましい。上記のアリールホスフィンオキシド化合物又はアリールホスフィンスルフィド化合物のアリール基は、フッ素原子もしくはパーフルオロアルキル基で置換されていてもよい。上記のホスフィンオキシド化合物及びホスフィンスルフィド化合物で構成される材料は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属がドープされていてもよい。
【００７２】
上述の金属酸化物としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウムをドープした酸化亜鉛（ＡＺＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）などが挙げられる。その中でも、電子取り出し層１５０には、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウムをドープした酸化亜鉛（ＡＺＯ）、又は酸化インジウムを用いることが好ましい。また、正孔取り出し層１３０には、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、又は酸化タングステン（ＷＯ３）を用いることが好ましい。
【００７３】
ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを用いる場合は、通常、強酸性の水分散液を塗布することによりバッファー層を形成する。したがって、酸化インジウム等の透明導電薄膜層が溶ける可能性がある。この場合、太陽電池が作動しないか、変換効率が時間と共に低下するか、又は水分に弱い有機半導体の劣化が促進される可能性がある。金属酸化物を用いることは、このような問題を引き起こさないため、より好ましい。
【００７４】
バッファー層１３０，１５０は、種々の方法で成膜することができる。本発明に係る光電変換素子材料をバッファー層材料として用いる場合、例えば蒸着法を用いてバッファー層を成膜することができる。特に、抵抗加熱型真空蒸着法を用いることが好ましい。バッファー層１３０，１５０の膜厚も任意である。特に、本発明に係る光電変換素子材料をバッファー層材料として用いる場合、１ｎｍ以上が好ましく、３ｎｍ以上であることがさらに好ましく、１０ｎｍ以上であることが特に好ましい。また、２００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以下であることがさらに好ましく、５０ｎｍ以下であることが特に好ましい。適切な膜厚とすることにより、膜の均一性を向上させることができるとともに、電子輸送性能を上げ、光電変換素子の性能を上げることができる。
【００７５】
＜２．４ 基板１１０＞
本実施形態に係る光電変換素子１００は、通常は支持体となる基板１１０を有する。すなわち、基板上１００に、電極１２０，１６０と、活性層１４０と、バッファー層１３０，１５０とが形成される。基板１１０の材料（基板材料）は本実施形態の効果を著しく損なわない限り任意である。基板材料の好適な例を挙げると、石英、ガラス、サファイア、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、フッ素樹脂フィルム、塩化ビニル、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、エポキシ樹脂等の有機材料；紙、合成紙等の紙材料；ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属に、絶縁性を付与するために表面をコート或いはラミネートしたもの等の複合材料等が挙げられる。ガラスとしてはソーダガラスや青板ガラスや無アルカリガラスなどが挙げられる。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましい。
【００７６】
基板の形状に制限はなく、例えば、板、フィルム、シート等の形状を用いることができる。基板の厚みに制限はない。ただし、通常５μｍ以上、中でも２０μｍ以上、また、通常２０ｍｍ以下、中でも１０ｍｍ以下に形成することが好ましい。基板が薄すぎると光電変換素子の強度が不足する可能性があり、基板が厚すぎるとコストが高くなったり重量が重くなりすぎたりする可能性がある。又、基板がガラスの場合は、薄すぎると機械的強度が低下し、割れやすくなるため、好ましくは０．０１ｍｍ以上、より好ましくは０．１ｍｍ以上がよい。また、厚すぎると重量が重くなるため、１０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がさらに好ましい。
＜２．５ 本発明に係る光電変換素子の特性＞
【００７７】
先に述べたように、作製された光電変換素子に対して加熱処理（ポストアニーリング）を行うことにより、光電変換素子の特性を向上させることが行われている。しかしながら本発明に係る光電変換素子は、このようなポストアニーリングを行わなくても良好な特性を示しうる。
【００７８】
以上のように作製された本発明に係る光電変換素子は、ポストアニーリングを行わない場合に、好ましくは以下のような特性を示しうる。例えば短絡電流は、好ましくは５．０ｍＡ／ｃｍ２以上であり、より好ましくは６．０ｍＡ／ｃｍ２以上であり、さらに好ましくは７．０ｍＡ／ｃｍ２以上であり、特に好ましくは８．１ｍＡ／ｃｍ２以上である。短絡電流が大きいことにより、光電変換素子からより大きな電流を取り出すことができる。また、変換効率は、好ましくは０．５％以上であり、より好ましくは１．０％以上であり、さらに好ましくは１．５％以上であり、特に好ましくは２．１％以上である。変換効率が高いことにより、光電変換素子からより大きな電力を取り出すことができる。
【００７９】
また、本発明に係る光電変換素子は、最小限のポストアニーリングしか行わない場合にも、良好な特性を示しうる。すなわち、以上のように作製された本発明に係る光電変換素子は、８０℃３分間のポストアニーリングを行った場合に、好ましくは以下のような特性を示しうる。例えば開放電圧は、好ましくは０．６５Ｖ以上であり、より好ましくは０．７０Ｖ以上であり、特に好ましくは０．７４Ｖ以上である。開放電圧が大きいことにより、光電変換素子からより大きな電圧を得ることができる。また、フィルファクターは、好ましくは０．４０以上であり、より好ましくは０．４５以上であり、さらに好ましくは０．５０以上であり、特に好ましくは０．５５以上である。フィルファクターが大きいことにより、光電変換素子からより効率的に電力を取り出すことができる。また、変換効率は、好ましくは１．０％以上であり、より好ましくは２．０％以上であり、さらに好ましくは３．０％以上であり、特に好ましくは３．３％以上である。変換効率が高いことにより、光電変換素子からより大きな電力を取り出すことができる。
【００８０】
［３． 本発明に係る太陽電池］
本発明に係る光電変換素子は、太陽電池、中でも薄膜太陽電池の太陽電池素子として使用されることが好ましい。
【００８１】
図２は本発明に係る一実施形態としての薄膜太陽電池の構成を模式的に示す断面図である。図２に示される薄膜太陽電池は、本発明に係る太陽電池の一例に過ぎない。本発明に係る太陽電池が、図２に示されるのとは異なる構成をとりうることは、当業者には明らかであろう。例えば、図２に示される構成要素の一部は存在しなくてもよいし、同種の働きを有する別の要素で置き換えられてもよい。また、さらなる構成要素が、図２に示される太陽電池に対して追加されてもよい。
【００８２】
図２に示すように、本実施形態の薄膜太陽電池１４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、更に、耐候性保護フィルム１とバックシート１０の縁部をシールするシール材１１を備えている。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。なお、後述するバックシート１０としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシートなど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及びガスバリアフィルム９の少なくとも一方を用いなくてもよい。
【００８３】
＜３．１ 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。太陽電池素子６の構成部品のなかには、温度変化、湿度変化、自然光、風雨による侵食などにより劣化するものがある。そこで、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等を天候変化などから保護し、発電能力を高く維持するようにしている。
【００８４】
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、耐汚染性および機械強度などの、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。
【００８５】
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ものが好ましい。例えば、可視光（波長３６０〜８３０ｎｍ）の光の透過率が８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９５％が特に好ましい。光の透過率を高くすることにより、薄膜太陽電池１４の発電効率を高めることができる。
【００８６】
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℃以上が好ましく、１２０℃以上がより好ましく、１３０℃以上がさらに好ましい、また、通常３５０℃以下が好ましく、３２０℃以下がより好ましく、３００℃以下がさらに好ましい。融点を高くすることで薄膜太陽電池１４の使用時に耐候性保護フィルム１が融解・劣化する可能性を低減できる。
【００８７】
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。その材料としては、例えば、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レート、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、シリコン系樹脂およびポリカーボネート樹脂などが挙げられる。
【００８８】
中でもフッ素系樹脂が好ましく、その具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、４−フッ化エチレン−パークロロアルコキシ共重合体（ＰＦＡ）、４−フッ化エチレン−６−フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、２−エチレン−４−フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリ３−フッ化塩化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及びポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等が挙げられる。
【００８９】
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。
【００９０】
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以上が好ましく、１５μｍ以上がより好ましく、２０μｍ以上がさらに好ましい。また、通常２００μｍ以下が好ましく、１８０μｍ以下がより好ましく、１５０μｍ以下がさらに好ましい。厚みを１０μｍ以上とすることで機械的強度が高まる傾向にあり、２００μｍ以下とすることで柔軟性が高まる傾向にある。
【００９１】
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、プラズマ処理等の表面処理を行なってもよい。
【００９２】
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。
【００９３】
＜３．２ 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。
【００９４】
薄膜太陽電池１４の構成部品のなかには紫外線により劣化するものがある。また、ガスバリアフィルム３，９などは種類によっては紫外線により劣化するものがある。そこで、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。
【００９５】
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、３０％以下であることがより好ましく、１０％以下が特に好ましい。紫外線の透過を抑えることにより、薄膜太陽電池１４の劣化を防ぐことができる。
【００９６】
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ものが好ましい。例えば、可視光（波長３６０〜８３０ｎｍ）の光の透過率が８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９５％以上が特に好ましい。透過率が高いことにより、より多くの太陽光を電気へと変換することができる。
【００９７】
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℃以上が好ましく、１２０℃以上がより好ましく、１３０℃以上がさらに好ましい。また、通常３５０℃以下が好ましく、３２０℃以下がより好ましく、３００℃以下が特に好ましい。融点を１００℃以上とすることにより、薄膜太陽電池１４の使用時に紫外線カットフィルム２が融解するのを防ぐことができる。
【００９８】
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ものが好ましい。
【００９９】
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、ウレタン系および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などが挙げられる。また、紫外線吸収剤を樹脂中に分散また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良い。
【０１００】
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およびシアノアクリレート系のものを用いることができる。中でもベンゾフェノン系およびベンゾトリアゾール系が好ましい。
【０１０１】
この例としては、ベンゾフェノン系およびベンゾトリアゾール系の種々の芳香族系有機化合物などが挙げられる。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。
【０１０２】
前記したように、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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
塗布は任意の方法で行うことができる。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・コート法およびカーテンコート法などが挙げられる。また、これらの方法は１種を単独で行なってもよく、２種以上を任意に組み合わせて行うこともできる。
【０１０５】
塗布液に用いる溶剤は、紫外線吸収剤を均一に溶解または分散できるものであれば特に限定されない。例えば液状の樹脂を溶剤として用いることができ、例えば、ポリエステル系、アクリル系、ポリアミド系、ポリウレタン系、ポリオレフィン系、ポリカーボネート系およびポリスチレン系などの各種合成樹脂などが挙げられる。
【０１０６】
また、例えば、ゼラチンおよびセルロース誘導体などの天然高分子、水並びに水とエタノール等のアルコール混合溶液なども溶剤として用いることができる。さらに、溶剤として有機溶剤を使用してもよい。有機溶剤を使用すれば、色素や樹脂を溶解または分散させることが可能となり、塗工性を向上させることが可能となる。なお、溶剤は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良い。
【０１０７】
塗布液にはさらに界面活性剤も含有させてもよい。界面活性剤の使用により、紫外線吸収色素の樹脂への分散性が向上する。これにより、紫外線吸収層において、微小な泡によるヌケ、異物などの付着による凹み、乾燥工程でのハジキなどの発生が抑制される。
【０１０８】
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およびノニオン系界面活性剤）を用いることができる。中でも、シリコン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤が好ましい。なお、界面活性剤は、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。
【０１０９】
なお、塗布液を基材フィルムに塗布した後の乾燥は、例えば、熱風乾燥および赤外線ヒーターによる乾燥など、公知の乾燥方法が採用できる。中でも、乾燥速度が速い熱風乾燥が好適である。
【０１１０】
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）などが挙げられる。
【０１１１】
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良い。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。
【０１１２】
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以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましく、１５μｍ以上がさらに好ましい。また、通常２００μｍ以下が好ましく、１８０μｍ以下がより好ましく、１５０μｍ以下がさらに好ましい。厚みを５μｍ以上とすることで紫外線の吸収が高まりかつ機械的強度が高まる傾向にあり、２００μｍ以下とすることで可視光の透過率を増加させかつ柔軟性が増す傾向にある。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
＜３．３ 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。
【０１１６】
太陽電池素子６は湿気及び酸素に弱い傾向があり、特に、ＺｎＯ：Ａｌ等の透明電極や、化合物半導体系太陽電池素子及び有機太陽電池素子が水分及び酸素により劣化することがある。そこで、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。
【０１１７】
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の種類などに応じて様々である。例えば、太陽電池素子６が化合物半導体系太陽電池素子である場合には、単位面積（１ｍ２）の１日あたりの水蒸気透過率が、１×１０−１ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが好ましく、１×１０−２ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることがより好ましく、１×１０−３ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが更に好ましく、１×１０−４ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが中でも好ましく、１×１０−５ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることがとりわけ好ましく、１×１０−６ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが特に好ましい。水蒸気が透過しなければしないほど、水分と反応することによる太陽電池素子６の劣化、特に活性層及び電極の劣化が抑えられるので、発電効率が上がると共に寿命が延びる。
【０１１８】
また、太陽電池素子６が有機太陽電池素子である場合には、単位面積（１ｍ２）の１日あたりの水蒸気透過率が、１×１０−１ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが好ましく、１×１０−２ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることがより好ましく、１×１０−３ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが更に好ましく、１×１０−４ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが中でも好ましく、１×１０−５ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることがとりわけ好ましく、１×１０−６ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが特に好ましい。水蒸気が透過しなければしないほど、水分と反応することによる太陽電池素子６の劣化、特に活性層及び電極の劣化が抑えられるので、発電効率が上がると共に寿命が延びる。
【０１１９】
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の種類などに応じて様々である。例えば、太陽電池素子６が化合物半導体系太陽電池素子である場合には、単位面積（１ｍ２）の１日あたりの酸素透過率が、１×１０−１ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが好ましく、１×１０−２ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることがより好ましく、１×１０−３ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが更に好ましく、１×１０−４ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが中でも好ましく、１×１０−５ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることがとりわけ好ましく、１×１０−６ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが特に好ましい。酸素が透過しなければしないほど、酸素と反応することによる太陽電池素子６の劣化、特に活性層及び電極の劣化が抑えられるので、発電効率が上がると共に寿命が延びる。
【０１２０】
また、例えば、太陽電池素子６が有機太陽電池素子である場合には、単位面積（１ｍ２）の１日あたりの酸素透過率が、１×１０−１ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが好ましく、１×１０−２ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることがより好ましく、１×１０−３ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが更に好ましく、１×１０−４ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが中でも好ましく、１×１０−５ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることがとりわけ好ましく、１×１０−６ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが特に好ましい。酸素が透過しなければしないほど、酸素と反応することによる太陽電池素子６の劣化、特に活性層及び電極の劣化が抑えられるので、発電効率が上がると共に寿命が延びる。
【０１２１】
従来はこのように高い防湿及び酸素遮断能力を有するガスバリアフィルム３の実装が困難であったため、化合物半導体系太陽電池素子及び有機太陽電池素子のように優れた太陽電池素子を備えた太陽電池を実現することが困難であったが、このようなガスバリアフィルム３を適用することにより、化合物半導体系太陽電池素子及び有機太陽電池素子等の優れた性質を活かした薄膜太陽電池１４を実現することが容易となる。
【０１２２】
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６０％以上が好ましく、好ましくは７０％以上がより好ましく、７５％以上がさらに好ましく、８０％以上が中でも好ましく、８５％以上がとりわけ好ましく、とりわけ好ましくは９０％以上が特に好ましく、９５％以上が中でも特に好ましく、９７％以上が最も好ましい。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。
【０１２３】
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℃以上が好ましく、１２０℃以上がより好ましく、１３０℃以上がさらに好ましい。また、通常３５０℃以下が好ましく、３２０℃以下がより好ましく、３００℃以下がさらに好ましい。融点を１００℃以上とすることで薄膜太陽電池１４の使用時にガスバリアフィルム３が融解・劣化する可能性を低減できる。
【０１２４】
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。
【０１２５】
以下、ガスバリアフィルム３の構成について、例を挙げて説明する。
【０１２６】
ガスバリアフィルム３の構成として好ましいものは２例が挙げられる。
【０１２７】
一つ目の例は、プラスチックフィルム基材に無機バリア層を配置したフィルムである。
【０１２８】
この際、無機バリア層は、プラスチックフィルム基材の片面のみに形成してもよいし、プラスチックフィルム基材の両面に形成してもよい。両面に形成するときは、両面に形成する無機バリア層の数が、それぞれ一致していていもよく、異なっていてもよい。
【０１２９】
二つ目の例は、プラスチックフィルム基材に、無機バリア層とポリマー層とが互いに隣接して配置された２層からなるユニット層が形成されたフィルムである。この際、無機バリア層とポリマー層とが互いに隣接して配置された２層からなるユニット層を１単位として、１単位のユニット層を、プラスチックフィルム基材上に形成してもよい（無機バリア層１層とポリマー層１層とを合わせて１単位のユニット層と呼ぶ）また、２単位以上のユニット層をプラスチックフィルム基材上に形成してもよく、例えば２〜５単位のユニット層を積層してもよい。
【０１３０】
ユニット層は、プラスチックフィルム基材の片面のみに形成してもよいし、プラスチックフィルム基材の両面に形成してもよい。両面に形成するときは、両面に形成する無機バリア層及びポリマー層の数が、それぞれ一致していていもよく、異なっていてもよい。
【０１３１】
また、プラスチックフィルム基材上にユニット層を形成する場合、無機バリア層を形成してからその上にポリマー層を形成してもよいし、ポリマー層を形成してから無機バリア層を形成してもよい。
【０１３２】
（プラスチックフィルム基材）
ガスバリアフィルム３に使用されるプラスチックフィルム基材は、上記の無機バリア層及びポリマー層を保持しうるフィルムであれば特に制限はなく、ガスバリアフィルム３の使用目的等から適宜選択することができる。
【０１３３】
プラスチックフィルム基材の材料の例を挙げると、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、フルオレン環変性ポリカーボネート樹脂、脂環変性ポリカーボネート樹脂およびアクリロイル化合物が挙げられる。
【０１３４】
また、スピロビインダンおよびスピロビクロマンを含む縮合ポリマーを用いるのも好ましい。ポリエステル樹脂の中でも、二軸延伸を施したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）および同じく二軸延伸したポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）は、熱的寸度安定性に優れるため、プラスチックフィルム基材として好ましく用いられる。
【０１３５】
なおプラスチックフィルム基材の材料は、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。
【０１３６】
プラスチックフィルム基材の厚みは特に規定されないが、通常１０μｍ以上が好ましく、１５μｍ以上がより好ましく、好ましくは２０μｍ以上がさらに好ましい。また、通常２００μｍ以下が好ましく、１８０μｍ以下がより好ましく、１５０μｍ以下がさらに好ましい。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。
【０１３７】
プラスチックフィルム基材は、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６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましく、７５％以上がさらに好ましく、８０％以上が中でも好ましく、８５％以上がとりわけ好ましく、９０％以上が特に好ましく、９５％以上がその中でも特に好ましく、９７％以上が最も好ましい。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。
【０１３８】
プラスチックフィルム基材には、無機バリア層との密着性向上のため、アンカーコート剤の層（アンカーコート層）を形成してもよい。通常、アンカーコート層はアンカーコート剤を塗布して形成される。
【０１３９】
アンカーコート剤としては、例えば、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、オキサゾリン基含有樹脂、カルボジイミド基含有樹脂、エポキシ基含有樹脂およびイソシアネート含有樹脂並びにこれらの共重合体などが挙げられる。
【０１４０】
中でも、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂およびアクリル樹脂の１種類以上と、オキサゾリン基含有樹脂、カルボジイミド基含有樹脂、エポキシ基含有樹脂およびイソシアネート基含有樹脂の１種類以上とを組み合わせたものが好ましい。なお、アンカーコート剤は、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良い。
【０１４１】
アンカーコート層の厚さは、通常０．００５μｍ以上が好ましく、０．０１μｍ以上がより好ましく、通常５μｍ以下が好ましく、１μｍ以下がより好ましい。この範囲の上限値以下の厚さであれば滑り性が良好であり、アンカーコート層自体の内部応力によるプラスチックフィルム基材からの剥離もほとんどない。また、この範囲の下限値以上の厚さであれば、均一な厚さを保つことができ好ましい。
【０１４２】
また、プラスチックフィルム基材へのアンカーコート剤の塗布性、接着性を改良するため、アンカーコート剤の塗布前に、プラスチックフィルム基材に通常の化学処理、放電処理などの表面処理を施してもよい。
【０１４３】
（無機バリア層）
無機バリア層は通常は金属酸化物、窒化物または酸化窒化物により形成される層である。なお、無機バリア層を形成する金属酸化物、窒化物及び酸化窒化物は、１種でもよく、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。
【０１４４】
金属酸化物としては、例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｕ、ＣｅおよびＴａ等の酸化物、窒化物並びに酸化窒化物などが挙げられる。中でも、高いバリア性と高透明性とを両立させるために、酸化アルミニウムまたは酸化ケイ素を含むことが好ましく、特に水分の透過性、光線透過性の観点から、酸化ケイ素を含むことが好ましい。
【０１４５】
各々の金属原子と酸素原子との比率も任意であるが、無機バリア層の透明度を向上させ着色を防ぐためには、酸素原子の比率が酸化物の化学量論的な比率から極端に少なくないことが好ましい。一方、無機バリア層の緻密性を向上させバリア性を高くするためには、酸素原子を少なくすることが好ましい。
【０１４６】
この観点から、例えば金属酸化物としてＳｉＯｘを用いる場合には前記ｘの値は１．５〜１．８が特に好ましい。また、例えば金属酸化物としてＡｌＯｘを用いる場合には前記ｘの値は１．０〜１．４が特に好ましい。
【０１４７】
また、２種以上の金属酸化物より無機バリア層を構成する場合、金属酸化物としては酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素を含むことが好ましい。中でも無機バリア層が酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素からなる場合、無機バリア層中のアルミニウムとケイ素との比率は任意に設定することができる。しかしながら、高いバリア性と高い透明性とを両立するためには、Ｓｉ／Ａｌの比率は、通常１／９以上が好ましく、２／８以上がより好ましい。また、通常９／１以下が好ましく、２／８以下がより好ましい。
【０１４８】
無機バリア層の厚みを厚くするとバリア性が高まる傾向にあるが、曲げた際にクラックを生じにくくし割れを防ぐためには、厚みを薄くすることが好ましい。そこで無機バリア層の適正な厚みとしては、通常５ｎｍ以上が好ましく、１０ｎｍ以上がより好ましい。また、通常１０００ｎｍ以下が好ましく、２００ｎｍ以下がより好ましい。
【０１４９】
無機バリア層の成膜方法に制限は無いが、一般的にスパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法およびプラズマＣＶＤ法などで行うことができる。例えばスパッタリング法では１種類または複数の金属ターゲットと酸素ガスを原料とし、プラズマを用いた反応性スパッタ方式で形成することができる。
【０１５０】
（ポリマー層）
ポリマー層にはいずれのポリマーでも使用することができ、例えば真空チャンバー内で成膜できるものも用いることができる。なお、ポリマー層を構成するポリマーは、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良い。
【０１５１】
前記ポリマー層を形成するためには、多種多様な化合物を用いることができる。ここでは例として、以下の（ｉ）〜（ｖｉｉ）のようなモノマーを用いてポリマー層を形成する場合について説明する。なお、モノマーは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良い。
【０１５２】
（ｉ）例えば、ヘキサメチルジシロキサン等のシロキサンが挙げられる。ヘキサメチルジシロキサンを用いる場合のポリマー層の形成方法の例を挙げると、ＲＦ電極を用いた平行平板型のプラズマ装置にヘキサメチルジシロキサンを蒸気として導入し、プラズマ中で重合反応を起こさせ、プラスチックフィルム基材上に堆積させることでポリマー層をポリシロキサン薄膜として形成できる。
【０１５３】
（ｉｉ）例えば、ジパラキシリレン等のパラキシリレンが挙げられる。ジパラキシリレンを用いる場合のポリマー層の形成方法の例を挙げると、まず高真空中でジパラキシリレンの蒸気を６５０℃〜７００℃で加熱することで熱分解させて熱ラジカルを発生させる。そして、そのラジカルモノマー蒸気をチャンバー内に導いて、プラスチックフィルム基材へ吸着させると同時にラジカル重合反応を進行させてポリパラキシリレンを堆積させることでポリマー層を形成できる。
【０１５４】
（ｉｉｉ）例えば、二種のモノマーを交互に繰り返し付加重合させることができるモノマーが挙げられる。これにより得られるポリマーは重付加ポリマーである。重付加ポリマーとしては、例えば、ポリウレタン（ジイソシアナート／グリコール）、ポリ尿素（ジイソシアナート／ジアミン）、ポリチオ尿素（ジチオイソシアナート／ジアミン）、ポリチオエーテルウレタン（ビスエチレンウレタン／ジチオール）、ポリイミン（ビスエポキシ／第一アミン）、ポリペプチドアミド（ビスアゾラクトン／ジアミン）およびポリアミド（ジオレフィン／ジアミド）などが挙げられる。
【０１５５】
（ｉｖ）例えば、アクリレートモノマーが挙げられる。アクリレートモノマーには、単官能、２官能および多官能のアクリレートモノマーがあるが、いずれを用いてもよい。ただし、適切な蒸発速度、硬化度、硬化速度等を得るために、前記のアクリレートモノマーを２種以上組み合わせて併用することが好ましい。
【０１５６】
また、単官能アクリレートモノマーとしては、例えば、脂肪族アクリレートモノマー、脂環式アクリレートモノマー、エーテル系アクリレートモノマー、環状エーテル系アクリレートモノマー、芳香族系アクリレートモノマー、水酸基含有アクリレートモノマーおよびカルボキシ基含有アクリレートモノマー等があるが、いずれも用いることができる。
【０１５７】
（ｖ）例えば、エポキシ系およびオキセタン系等の、光カチオン硬化ポリマーが得られるモノマーが挙げられる。エポキシ系モノマーとしては、例えば、脂環式エポキシ系モノマー、２官能性モノマーおよび多官能性オリゴマーなどが挙げられる。また、オキセタン系モノマーとしては、例えば、単官能オキセタン、２官能オキセタンおよびシルセスキオキサン構造を有するオキセタン等が挙げられる。
【０１５８】
（ｖｉ）例えば、酢酸ビニルが挙げられる。モノマーとして酢酸ビニルを用いると、その重合体をケン化することでポリビニルアルコールが得られ、このポリビニルアルコールをポリマーとして使用できる。
【０１５９】
（ｖｉｉ）例えば、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、無水マレイン酸および無水イタコン酸などの不飽和カルボン酸などが挙げられる。
【０１６０】
これらは、エチレンとの共重合体を構成させ、該共重合体をポリマーとして使用できる。さらに、これらの混合物、グリシジルエーテル化合物を混合した混合物、およびエポキシ化合物との混合物もポリマーとして用いることができる。
【０１６１】
前記のモノマーを重合してポリマーを生成させる際、モノマーの重合方法に制限は無い。ただし、通常は、モノマーを含む組成物を塗布または蒸着して成膜した後で重合を行うようにする。重合方法の例を挙げると、熱重合開始剤を用いたときはヒーター等による接触加熱；赤外線およびマイクロ波等の放射加熱；などにより重合を開始させる。また、光重合開始剤を用いたときは活性エネルギー線を照射して重合を開始させる。
【０１６２】
活性エネルギー線を照射する場合には様々な光源を使用することができ、例えば、水銀アークランプ、キセノンアークランプ、蛍光ランプ、炭素アークランプ、タングステンーハロゲン輻射ランプおよび日光による照射光などを用いることができる。また、電子線照射や大気圧プラズマ処理を行うこともできる。
【０１６３】
ポリマー層の形成方法は、例えば、塗布法および真空成膜法等が挙げられる。
【０１６４】
塗布法でポリマー層を形成する場合、例えば、スピンコート、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、カーテンフローコート、スプレーコートおよびバーコート等の方法を用いることができる。また、ポリマー層形成用の塗布液をミスト状で塗布するようにしてもよい。この場合の液滴の平均粒径は適切な範囲に調整すればよく、例えば重合性モノマーを含有する塗布液をミスト状でプラスチックフィルム基材上に成膜して形成する場合には、液滴の平均粒径は５μｍ以下が好ましく、１μｍ以下がより好ましい。液滴の平均粒径を小さくすることにより、均一なポリマー層を形成することができる。
【０１６５】
他方、真空成膜法でポリマー層を形成する場合、例えば、蒸着およびプラズマＣＶＤ等の成膜方法が挙げられる。
【０１６６】
ポリマー層の厚みについては特に限定はないが、通常１０ｎｍ以上が好ましい。また、通常５０００ｎｍ以下が好ましく、２０００ｎｍ以下がより好ましく、１０００ｎｍ以下が特に好ましい。
【０１６７】
ポリマー層の厚みを１０ｎｍ以上とすることで、厚みの均一性が得やすくなり無機バリア層の構造欠陥を効率よくポリマー層で埋めることができ、バリア性が向上する傾向にある。また、ポリマー層の厚みを５０００ｎｍ以下とすることで、曲げ等の外力によりポリマー層自身がクラックを発生しにくくなるためバリア性が向上しうる。
【０１６８】
中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）およびポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の基材フィルムにＳｉＯｘを真空蒸着したフィルムなどが挙げられる。
【０１６９】
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良い。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。
【０１７０】
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以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましく、１５μｍ以上がさらに好ましい。また、通常２００μｍ以下が好ましく、１８０μｍ以下がより好ましく、１５０μｍ以下がさらに好ましい。厚みを５μｍ以上とすることでガスバリア性が高まる傾向にあり、２００μｍ以下とすることで柔軟性が高まり、また可視光の透過率が向上する傾向にある。
【０１７１】
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６ａ側の面。図２では下側の面）及び背面（受光面６ａ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。
【０１７２】
そして、ガスバリアフィルム３，９の縁部をシール材１１でシールし、ガスバリアフィルム３，９及びシール材１１で囲まれた空間内に太陽電池素子６を納めることにより、太陽電池素子６を湿気及び酸素から保護できるようになっている。なお、後述するバックシート１０としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシートなど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及びガスバリアフィルム９のうちの少なくとも１つを用いなくてもよい。
【０１７３】
＜３．４ ゲッター材フィルム４＞
ゲッター材フィルム４は水分及び酸素のうちの少なくとも１つを吸収するフィルムである。太陽電池素子６の構成部品のなかには前記のように水分で劣化するものがあり、また、酸素によって劣化するものもある。そこで、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等を水分及び酸素のうちの少なくとも１つから保護し、発電能力を高く維持するようにしている。
【０１７４】
ここで、ゲッター材フィルム４は前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３，９及びシール材１１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。
【０１７５】
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／ｃｍ２以上が好ましく、０．５ｍｇ／ｃｍ２以上がより好ましく、１ｍｇ／ｃｍ２以上がさらに好ましい。この数値が高いほど水分吸収能力が高く太陽電池素子６の劣化を抑制しうる。また、上限に制限は無いが、通常１０ｍｇ／ｃｍ２以下である。
【０１７６】
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３，９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３，９及びシール材１１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、酸素による太陽電池素子６への影響を排除できる。
【０１７７】
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６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましく、７５％以上がさらに好ましく、８０％以上が中でも好ましく、８５％以上がとりわけ好ましく、９０％以上が特に好ましく、９５％以上がその中でも特に好ましく、９７％以上が最も好ましい。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。
【０１７８】
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℃以上が好ましく、１２０℃以上がより好ましく、１３０℃以上でがさらに好ましい。また、通常３５０℃以下が好ましく、３２０℃以下がより好ましく、３００℃以下がさらに好ましい。融点を高くすることで薄膜太陽電池１４の使用時にゲッター材フィルム４が融解・劣化する可能性を低減できる。
【０１７９】
ゲッター材フィルム４を構成する材料は、水分及び酸素のうちの少なくとも１つを吸収することができるものであれば任意である。その材料としては、例えば、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、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ金属および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、硫酸ナトリウムおよび硫酸ニッケル等の硫酸塩、並びにアルミニウム金属錯体およびアルミニウムオキシドオクチレート等の有機金属化合物などが挙げられる。
【０１８０】
具体的には、アルカリ土類金属としては、Ｃａ、ＳｒおよびＢａなどが挙げられる。アルカリ土類金属の酸化物としては、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯ等が挙げられる。その他にＺｒ−Ａｌ−ＢａＯおよび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。
【０１８１】
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、酸化マグネシウムおよび酸化鉄等が挙げられる。またＦｅ、ＭｎおよびＺｎ並びにこれら金属の硫酸塩、塩化物塩および硝酸塩等の無機塩も挙げられる。
【０１８２】
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良い。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。
【０１８３】
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以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましく、１５μｍ以上がさらに好ましい。また、通常２００μｍ以下が好ましく、１８０μｍ以下がより好ましく、１５０μｍ以下がさらに好ましい。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。
【０１８４】
ゲッター材フィルム４は、ガスバリアフィルム３，９及びシール材１１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６ａ側の面。図２では下側の面）及び背面（受光面６ａ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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
なお、後述するバックシート１０としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシートなど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及びガスバリアフィルム９のうちの少なくとも１つを用いなくてもよい。
【０１８８】
ゲッター材フィルム４は吸水剤又は乾燥剤の種類に応じて任意の方法で形成することができるが、例えば、吸水剤又は乾燥剤を分散したフィルムを粘着剤で添付する方法、吸水剤又は乾燥剤の溶液をスピンコート法、インクジェット法、ディスペンサー法等で塗布する方法などを用いることができる。また真空蒸着法、スパッタリング法などの成膜法を使用してもよい。
【０１８９】
吸水剤又は乾燥剤のためのフィルムとしては、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂およびポリカーボネート系樹脂等を用いることができる。
【０１９０】
中でも、ポリエチレン系樹脂、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂およびポリカーボネート系樹脂のフィルムが好ましい。なお、前記樹脂は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良い。
【０１９１】
＜３．５ 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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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またはバックシート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好ましい。
【０１９４】
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６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましく、７５％以上がさらに好ましく、８０％以上が中でも好ましく、８５％以上がとりわけ好ましく、９０％以上が特に好ましく、９５％以上がその中でも特に好ましく、９７％以上が最も好ましい。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。
【０１９５】
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、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℃以上が好ましく、１２０℃以上がより好ましく、１３０℃以上がさらに好ましい。また、通常３５０℃以下が好ましく、３２０℃以下がより好ましく、３００℃以下がさらに好ましい。融点を高くすることで薄膜太陽電池１４の使用時に封止材５が融解・劣化する可能性を低減できる。
【０１９６】
封止材５の厚みは特に規定されないが、通常１００μｍ以上が好ましく、１５０μｍ以上がより好ましく、２００μｍ以上がさらに好ましい。また、通常７００μｍ以下が好ましく、６００μｍ以下がより好ましく、５００μｍ以下がさらに好ましい。厚みを厚くすることで薄膜太陽電池１４全体の強度が高まる傾向にあり、薄くすることで柔軟性が高まりまた可視光の透過率が向上する傾向にある。
【０１９７】
封止材５を構成する材料としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂組成物をフィルムにしたもの（ＥＶＡフィルム）などを用いることができる。耐候性の向上のため、通常は、ＥＶＡフィルムには架橋剤を配合して架橋構造を構成させる。
【０１９８】
この架橋剤としては、一般に、１００℃以上でラジカルを発生する有機過酸化物が用いられる。このような有機過酸化物としては、例えば、２，５−ジメチルヘキサン；２，５−ジハイドロペルオキシド；２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン；３−ジ−ｔ−ブチルペルオキシド等を用いることができる。封止材５として用いるためにより好適な耐候性、透明性、接着力、及び強度を得るためには、これらの有機過酸化物の配合量は、ＥＶＡ樹脂１００重量部に対して、通常５重量部以下が好ましく、３重量部以下がより好ましく、通常１重量部以上が好ましい。なお、架橋剤は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良い。
【０１９９】
このＥＶＡ樹脂組成物には、接着力向上の目的で、シランカップリング剤を含有させてもよい。この目的に供されるシランカップリング剤としては、例えば、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン；ビニルトリクロロシラン；ビニルトリエトキシシラン；ビニル−トリス−（β−メトキシエトキシ）シラン；γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン；β−（３，４−エトキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等を挙げることができる。封止材５として用いるためにより好適な耐候性、透明性、接着力、及び強度を得るためには、これらのシランカップリング剤の配合量は、ＥＶＡ樹脂１００重量部に対して、通常５重量部以下が好ましく、２重量部以下がより好ましく、通常０．１重量部以上が好ましい。
【０２００】
なお、シランカップリング剤は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良い。
【０２０１】
更に、ＥＶＡ樹脂のゲル分率を向上させ、耐久性を向上するために、ＥＶＡ樹脂組成物に架橋助剤を含有させてもよい。この目的に供される架橋助剤としては、例えば、トリアリルイソシアヌレート等の３官能の架橋助剤、およびアリルイソシアネート等の単官能の架橋助剤、等が挙げられる。
【０２０２】
封止材５として用いるためにより好適な耐久性、耐候性、透明性、及び強度を得るためには、これらの架橋助剤の配合量は、ＥＶＡ樹脂１００重量部に対して、通常１０重量部以下が好ましく、５重量部以下がより好ましい。また、通常１重量部以上が好ましい。なお、架橋助剤は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。
【０２０３】
更に、ＥＶＡ樹脂の安定性を向上する目的で、ＥＶＡ樹脂組成物に、例えばハイドロキノン；ハイドロキノンモノメチルエーテル；ｐ−ベンゾキノン；メチルハイドロキノンなどを含有させてもよい。封止材５として用いるためにより好適な安定性、耐候性、透明性、及び強度を得るためには、これらの配合量は、ＥＶＡ樹脂１００重量部に対して、通常５重量部以下が好ましい。
【０２０４】
しかし、ＥＶＡ樹脂の架橋処理には１〜２時間程度の比較的長時間を要するため、薄膜太陽電池１４の生産速度および生産効率を低下させる原因となる場合がある。また、長期間使用の際には、ＥＶＡ樹脂組成物の分解ガス（酢酸ガス）またはＥＶＡ樹脂自体が有する酢酸ビニル基が、太陽電池素子６に悪影響を与えて発電効率を低下させる場合がある。
【０２０５】
そこで、封止材５としては、ＥＶＡフィルムの他に、プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体からなる共重合体のフィルムを用いることもできる。この共重合体としては、例えば、下記成分１および成分２が配合された熱可塑性樹脂組成物が挙げられる。
【０２０６】
・成分１：プロピレン系重合体が、通常０重量部以上が好ましく、１０重量部以上がより好ましい。また、通常７０重量部以下が好ましく、５０重量部以下がより好ましい。
【０２０７】
・成分２：軟質プロピレン系共重合体が、３０重量部以上が好ましく、５０重量部以上がより好ましい。また、通常１００重量部以下が好ましく、９０重量部以下がより好ましい。
【０２０８】
なお、成分１および成分２の合計量は１００重量部である。上記のように、成分１および成分２が好ましい範囲にあると、封止材５のシートへの成形性が良好であるとともに、得られる封止材５の耐熱性、透明性および柔軟性が良好となり、薄膜太陽電池１４に好適である。
【０２０９】
上記の成分１および成分２が配合された熱可塑性樹脂組成物は、メルトフローレート（ＡＳＴＭ Ｄ １２３８、２３０度、荷重２．１６ｇ）が、通常０．０００１ｇ／１０分以上であることが好ましい。また、通常１０００ｇ／１０分以下が好ましく、９００ｇ／１０分以下がより好ましく、８００ｇ／１０分以下がさらに好ましい。メルトフローレートがこの範囲にあると、シートへの成形がより容易となる。
【０２１０】
成分１および成分２が配合された熱可塑性樹脂組成物の融点は、通常１００℃以上が好ましく、１１０℃以上がより好ましい。また通常１４０℃以下が好ましく、１３５℃以下がより好ましい。融点がこの範囲にあると、シートへの成形がより容易となる。
【０２１１】
また成分１および成分２が配合された熱可塑性樹脂組成物の密度は、０．９８ｇ／ｃｍ３以下が好ましく、０．９５ｇ／ｃｍ３以下がより好ましく、０．９４ｇ／ｃｍ３以下がさらに好ましい。密度がこの範囲にあることにより、例えば機械的強度を含めた封止材５の物性を、より適したものにすることができる。
【０２１２】
この封止材５においては、上記成分１および成分２に、プラスチックなどに対する接着促進剤としてカップリング剤を配合することが可能である。カップリング剤は、シラン系、チタネート系およびクロム系の各カップリング剤が好ましく用いられ、特にシラン系のカップリング剤（シランカップリング剤）が好適に用いられる。
【０２１３】
上記シランカップリング剤としては公知のものが使用でき、特に制限はないが、例えば、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシーエトキシシラン）、γ−グリシドキシプロピルートリピルトリーメトキシシランおよびγ−アミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。なお、カップリング剤は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良い。
【０２１４】
また、熱可塑性樹脂組成物（成分１および成分２の合計量）１００重量部に対する、上記シランカップリング剤の含有量は通常０．１重量部以上が好ましく、また、通常５重量部以下が好ましく、３重量部以下含むことがより好ましい。含有量をこの範囲とすることにより、封止材５として用いるためにより好適な耐候性、透明性、接着力、及び強度を得ることができる。
【０２１５】
また、上記カップリング剤は、有機過酸化物を用いて、当該熱可塑性樹脂組成物にグラフト反応させてもよい。この場合、熱可塑性樹脂組成物（成分１および成分２の合計量）１００重量部に対して、上記カップリング剤を０．１〜５重量部含むことが好ましい。シラングラフト化された熱可塑性樹脂組成物を用いても、ガラス、プラスチックに対して、シランカップリング剤ブレンドと同等以上の接着性が得られる。
【０２１６】
有機過酸化物を用いる場合、有機過酸化物は、熱可塑性樹脂組成物（成分１および成分２の合計量）１００重量部に対して、通常０．００１重量部以上が好ましく、０．０１重量部以上がより好ましい。また、通常５重量部以下が好ましく、３重量部以下がより好ましい。含有量をこの範囲とすることにより、封止材５として用いるためにより好適な耐候性、透明性、接着力、及び強度を得ることができる。
【０２１７】
また、封止材５としてエチレン・α−オレフィン共重合体からなる共重合体を用いることもできる。この共重合体としては、下記に示す成分Ａおよび成分Ｂからなる封止材用樹脂組成物と基材とを積層してなる、ホットタック性が５〜２５℃のラミネートフィルムが例示される。
【０２１８】
・成分Ａ：エチレン系樹脂。
【０２１９】
・成分Ｂ：以下の（ａ）〜（ｄ）の性状を有するエチレンとα−オレフィンとの共重合体。
（ａ）密度が０．８６〜０．９３５ｇ／ｃｍ３。
（ｂ）メルトフローレート（ＭＦＲ）が１〜５０ｇ／１０分。
（ｃ）温度上昇溶離分別（ＴＲＥＦ）によって得られる溶出曲線のピークが１つであり；該ピーク温度が１００℃以下である。
（ｄ）温度上昇溶離分別（ＴＲＥＦ）による積分溶出量が、９０℃のとき９０％以上である。
【０２２０】
成分Ａと成分Ｂとの配合割合（成分Ａ／成分Ｂ）は、重量比で、通常５０／５０以上が好ましく、５５／４５以上がより好ましく、６０／４０以上がさらに好ましい。また、通常９９／１以下が好ましく、９０／１０以下がより好ましく、８５／１５以下がさらに好ましい。成分Ｂの配合量を多くすることで透明性やヒートシール性が高まる傾向にあり、成分Ｂの配合量を少なくすることでフィルムの作業性が高まる傾向にある。
【０２２１】
成分Ａと成分Ｂを配合して生成される封止材用樹脂組成物のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、通常２ｇ／１０分以上が好ましく、３ｇ／１０分以上がより好ましく、通常５０ｇ／１０分以下が好ましく、４０ｇ／１０分以下がより好ましい。なおＭＦＲの測定と評価は、ＪＩＳ Ｋ７２１０（１９０℃、２．１６ｋｇ荷重）に準拠する方法によって実施することができる。メルトフローレートがこの範囲にあることにより、樹脂組成物の成形をより容易にすることができる。
【０２２２】
封止材用樹脂組成物の融点は、５０℃以上が好ましく、５５℃以上がより好ましく、また、通常３００℃以下が好ましく、２５０℃以下がより好ましく、２００℃以下がさらに好ましい。融点を高くすることで薄膜太陽電池１４の使用時に融解・劣化する可能性を低減できる。
【０２２３】
封止材用樹脂組成物の密度は、０．８０ｇ／ｃｍ３以上が好ましく、０．８５ｇ／ｃｍ３以上がより好ましく、また、０．９８ｇ／ｃｍ３以下が好ましく、０．９５ｇ／ｃｍ３以下がより好ましく、０．９４ｇ／ｃｍ３以下がさらに好ましい。密度がこの範囲にあることにより、例えば耐熱性及び機械的強度を含めた封止材５の物性を、より適したものにすることができる。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。
【０２２４】
さらに、エチレン・α−オレフィン共重合体を用いた封止材５において、前記プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体を用いた場合と同様に、カップリング剤を用いることが可能である。
【０２２５】
上述した封止材５は、材料由来の分解ガスを発生することがないため、太陽電池素子６への悪影響がなく、良好な耐熱性、機械強度、柔軟性（太陽電池封止性）および透明性を有する。また、材料の架橋工程を必要としないため、シート成形時および薄膜太陽電池１００の製造時間が大きく短縮できるとともに、使用後の薄膜太陽電池１４のリサイクルも容易となる。
【０２２６】
なお、封止材５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、封止材５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。
【０２２７】
封止材５の厚みは、通常２μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がより好ましく、１０μｍ以上がさらに好ましい。また、通常５００μｍ以下が好ましく、３００μｍ以下がより好ましく、１００μｍ以下がさらに好ましい。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りまた光線透過率が高まる傾向にある。
【０２２８】
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。
【０２２９】
＜３．６ 太陽電池素子６＞
太陽電池素子６としては、本発明に係る光電変換素子を用いることができる。
【０２３０】
（太陽電池素子同士の接続）
太陽電池素子６は、薄膜太陽電池１４の１個あたり１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ることができる。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ることが多い。複数の太陽電池素子を用いる場合、本発明に係る光電変換素子と、他の任意の光電変換素子を併用することもできる。
【０２３１】
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る。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。もっとも、太陽電池素子の接続方法は任意であり、並列に接続されてもよい。
【０２３２】
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。
【０２３３】
＜３．７ 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５と同様のものを同様に用いることができる。
【０２３４】
また、太陽電池素子６の受光面６ａ側にない構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要がない。したがって図２に示す薄膜太陽電池１４において、封止材７としては可視光を透過させない材料を用いることもできる。
【０２３５】
＜３．８ 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。
【０２３６】
また、太陽電池素子６の受光面６ａ側にない構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要がない。したがって図２に示す薄膜太陽電池１４において、ゲッター材フィルム８としては可視光を透過させない材料を用いることもできる。また、ゲッター材フィルム８として、使用する水分吸収剤若しくは酸素吸収剤をゲッター材フィルム４よりも多く含有するフィルムを用いることも可能となる。このような吸収剤としては、水分吸収剤としてＣａＯ、ＢａＯ、Ｚｒ−Ａｌ−ＢａＯが挙げられる。また、酸素吸収剤として活性炭、モレキュラーシーブなどが挙げられる。
【０２３７】
＜３．９ 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３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。
【０２３８】
また、太陽電池素子６の受光面６ａ側にない構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要がない。したがって図２に示す薄膜太陽電池１４において、ガスバリアフィルム９としては可視光を透過させない材料を用いることもできる。
【０２３９】
＜３．１０ 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。
【０２４０】
また、太陽電池素子６の受光面６ａ側にない構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要がない。したがって図２に示す薄膜太陽電池１４において、バックシート１０としては可視光を透過させない材料を用いることもできる。例えば、バックシート１０として、以下に説明するもの（ｉ）〜（ｉｖ）を用いることが特に好ましい。
【０２４１】
（ｉ）バックシート１０としては、強度に優れ、耐候性、耐熱性、耐水性、耐光性に優れた各種の樹脂のフィルム又はシートを使用することができる。例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリルースチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリルーブタジエンースチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂並びにセルロース系樹脂、その他等の各種の樹脂のシートを使用することができる。
【０２４２】
これらの樹脂のシートの中でも、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂およびポリエステル系樹脂のシートを使用することが好ましい。なお、これらは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。
【０２４３】
（ｉｉ）バックシート１０としては、金属薄膜を用いることもできる。例えば、腐蝕防止処理を施したアルミニウム金属箔又はステンレス製薄膜などが挙げられる。なお、金属薄膜の材料として、１種の金属のみを用いてもよく、２種以上の金属を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
【０２４４】
（ｉｉｉ）バックシート１０としては、例えばアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着した防水性の高いシートを用いても良い。フッ素系樹脂としては、例えば、一弗化エチレン（商品名：テドラー，デュポン社製）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとエチレンとのコポリマー（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとプロピレンとのコポリマー、フッ化ビニリデン系樹脂（ＰＶＤＦ）およびフッ化ビニル系樹脂（ＰＶＦ）等が挙げられる。なお、１種のフッ素系樹脂をバックシート１０に用いてもよく、２種以上のフッ素系樹脂を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
【０２４５】
（ｉｖ）バックシート１０としては、例えば、基材フィルムの片面あるは両面に、無機酸化物の蒸着膜を設け、更に、上記の無機酸化物の蒸着膜を設けた基材フィルムの両面に、耐熱性のポリプロピレン系樹脂フィルムを積層したものを用いてもよい。なお、通常は、基材フィルムにポリプロピレン系樹脂フィルムを積層する場合には、ラミネート用接着剤で張り合わせることで積層する。無機酸化物の蒸着膜を設けることで、水分、酸素等の浸入を防止する防湿性に優れたバックシート１０を実現することができる。
【０２４６】
（基材フィルム）
基材フィルムとしては、基本的には、無機酸化物の蒸着膜等との密接着性に優れ、強度に優れ、耐候性、耐熱性、耐水性および耐光性に優れた各種の樹脂のフィルムを使用することができる。
【０２４７】
例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリルースチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリルーブタジエンースチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂、並びにその他の各種の樹脂のフィルムを使用することができる。
【０２４８】
中でも、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂およびポリエステル系樹脂のフィルムを使用することが好ましい。
【０２４９】
上記のような各種の樹脂のフィルムのなかでも、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化ビニリデン系樹脂（ＰＶＤＦ）およびフッ化ビニル系樹脂（ＰＶＦ）等のフッ素系樹脂のフィルムを使用することがより好ましい。
【０２５０】
更に、このフッ素系樹脂のフィルムの中でも、特に、ポリフッ化ビニル系樹脂（ＰＶＦ）、テトラフルオロエチレンとエチレンとのコポリマー（ＥＴＦＥ）、又はテトラフルオロエチレンとプロピレンとのコポリマーを含むフッ素系樹脂のフィルムが、強度等の観点から特に好ましい。なお、基材フィルムには１種のフッ素系樹脂を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
【０２５１】
また、上記のような各種の樹脂のフィルムのなかでも、シクロペンタジエン及びその誘導体、シクロヘキサジエン及びその誘導体等の環状ポリオレフィン系樹脂のフィルムを使用することもより好ましい。
【０２５２】
基材フィルムの膜厚としては、通常１２μｍ以上が好ましく、２０μｍ以上がより好ましく、また、通常３００μｍ以下が好ましく、２００μｍ以下がより好ましい。膜厚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。
【０２５３】
（無機酸化物の蒸着膜）
無機酸化物の蒸着膜としては、金属の酸化物を蒸着した薄膜であれば、任意のものを使用可能である。例えば、ケイ素（Ｓｉ）又はアルミニウム（Ａｌ）の酸化物の蒸着膜を使用することができる。この際、酸化ケイ素としては例えばＳｉＯｘ（ｘ＝１．０〜２．０）を用いることができ、酸化アルミニウムとしては例えばＡｌＯｘ（ｘ＝０．５〜１．５）を用いることができる。
【０２５４】
なお、蒸着膜には１種類の無機酸化物が蒸着されていてもよいし、２種以上が任意の組み合わせ及び比率で併用されていてもよい。
【０２５５】
無機酸化物の蒸着膜の膜厚としては、通常５０Å以上が好ましく、１００Å以上がより好ましい。また、通常４０００Å以下が好ましく、１０００Å以下がより好ましい。膜厚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。
【０２５６】
蒸着膜の作製方法としては、プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法および光化学気相成長法等の化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法、ＣＶＤ法）等を用いることができる。具体的には例えば、有機ケイ素化合物等の蒸着用モノマーガスを原料とし、キャリヤーガスとしてアルゴンガスおよびヘリウムガス等の不活性ガスを使用し、更に、酸素供給ガスとして酸素ガス等を使用し、低温プラズマ発生装置等を利用する低温プラズマ化学気相成長法を用いることにより、基材フィルムの一方の面に酸化ケイ素等の無機酸化物の蒸着膜を形成することができる。
【０２５７】
（ポリプロピレン系樹脂フィルム）
ポリプロピレン系樹脂としては、例えば、プロピレンの単独重合体、又はプロピレンと他のモノマー（例えばα−オレフィン等）との共重合体を使用することができる。また、ポリプロピレン系樹脂としては、アイソタクチック重合体を用いることもできる。
【０２５８】
バックシート１０として用いるためにより適した耐候性及び強度を得るためには、ポリプロピレン系樹脂の融点は通常１６４℃〜１７０℃が好ましく、比重は通常０．９０〜０．９１が好ましく、分子量は通常１０万〜２０万が好ましい。
【０２５９】
ポリプロピレン系樹脂は、その結晶性により性質が大きく支配されるが、アイソタクチックの高いポリマーは、引っ張り強さ、衝撃強度に優れ、耐熱性、耐屈曲疲労強度を良好であり、かつ、加工性は極めて良好なものである。
【０２６０】
（接着剤）
基材フィルムにポリプロピレン系樹脂フィルムを積層する場合には、通常はラミネート用接着剤を用いる。これにより、基材フィルムとポリプロピレン系樹脂フィルムとはラミネート用接着剤層を介して積層されることになる。
【０２６１】
ラミネート用接着剤層を構成する接着剤としては、例えば、ポリ酢酸ビニル系接着剤、ポリアクリル酸エステル系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、エチレン共重合体系接着剤、セルロース系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリイミド系接着剤、アミノ樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリウレタン系接着剤、反応型（メタ）アクリル系接着剤およびシリコン系接着剤等が挙げられる。なお、１種の接着剤を用いてもよく、２種以上の接着剤を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
【０２６２】
上記の接着剤の組成系は、水性型、溶液型、エマルジョン型および分散型等のうちのいずれの形態でもよい。また、その形状は、フィルム・シート状、粉末状および固形状等のいずれの形態でもよい。さらに、接着機構については、化学反応型、溶剤揮発型、熱溶融型、又は熱圧型等のうちのいずれの形態でもよい。
【０２６３】
例えば、スピンコート法、ロールコート法、グラビアロールコート法、キスコート法およびその他等のコート法、並びに印刷法等の、任意の方法を用いて、上記の接着剤をフィルムにコーティングすることができる。バックシート１０として用いるためにより適した強度及び接着力を得るためには、接着剤のコーティング量が、乾燥状態で０．１ｇ／ｍ２〜１０ｇ／ｍ２であることが好ましい。
【０２６４】
＜３．１１ シール材１１＞
シール材１１は、上述した耐候性保護フィルム１、紫外線カットフィルム２、ガスバリアフィルム３、ゲッター材フィルム４、封止材５、封止材７、ゲッター材フィルム８、ガスバリアフィルム９及びバックシート１０の縁部をシールして、これらのフィルムで被覆された空間内に湿気及び酸素が浸入しないようにシールする部材である。
【０２６５】
シール材１１に要求される防湿能力の程度は、単位面積（１ｍ２）の１日あたりの水蒸気透過率が０．１ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが好ましく、０．０５ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることがより好ましい。水蒸気透過率を低くすることにより、太陽電池素子６を含む薄膜太陽電池１４内の各部の劣化を抑えることができる。
【０２６６】
従来はこのように高い防湿能力を有するシール材１１の実装が困難であったため、化合物半導体系太陽電池素子及び有機太陽電池素子のように優れた太陽電池素子を備えた太陽電池を実現することが困難であったが、このようなシール材１１を適用することにより化合物半導体系太陽電池素子及び有機太陽電池素子の優れた性質を活かした薄膜太陽電池１４の実現が容易となる。
【０２６７】
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、シール材１１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、シール材１１の構成材料の融点は、通常１００℃以上が好ましく、１２０℃以上がより好ましく、１３０℃以上がさらに好ましい。また、通常２５０℃以下が好ましく、２００℃以下がより好ましく、１８０℃以下がさらに好ましい。融点を１００℃以上とすることにより、薄膜太陽電池１４の使用時にシール材１１が融解するのを防ぐことができる。
【０２６８】
シール材１１を構成する材料としては、例えば、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂およびアクリル系樹脂等のポリマーが挙げられる。
【０２６９】
なお、シール材１１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。
【０２７０】
シール材１１は、少なくともガスバリアフィルム３，９の縁部をシールできる位置に設ける。これにより、少なくともガスバリアフィルム３，９及びシール材１１で囲まれた空間を密閉し、この空間内に湿気及び酸素が浸入しないようにすることができる。
【０２７１】
このシール材１１を形成する方法に制限は無いが、例えば、材料を耐候性保護フィルム１とバックシート１０との間に注入することにより形成できる。形成方法の具体例を挙げると、以下の方法が挙げられる。
【０２７２】
即ち、例えば封止材５の硬化が進行する途中で、半硬化状態の薄膜太陽電池１４を前記ラミネート装置から取り出し、太陽電池素子６の外周部であって耐候性保護フィルム１とバックシート１０との間の部分に液状のポリマーを注入し、このポリマーを封止材５と共に硬化させればよい。
【０２７３】
また、封止材５の硬化が終了した後にラミネート装置から取り出し、その後に注入したポリマーを単独で硬化させることにより、シール材１１を形成してもよい。なお、前記のポリマーを架橋・硬化させるための温度範囲は通常１３０℃以上が好ましく、１４０℃以上がより好ましい。また、通常１８０℃以下が好ましく、１７０℃以下がより好ましい。この温度範囲でポリマーを硬化させることにより、太陽電池素子６を含む薄膜太陽電池１４の各部の劣化を防ぎながら、ポリマーの十分な硬化を比較的短時間のうちに行うことができる。
【０２７４】
＜３．１２ 薄膜太陽電池の寸法＞
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、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る。また、薄膜太陽電池１４は曲面にも設置可能であるため、更に多くの用途に使用しうる。本実施形態の薄膜太陽電池１４は薄くて軽いため輸送や保管など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。
【０２７５】
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、機械的強度を増す観点から、通常３００μｍ以上が好ましく、５００μｍ以上がより好ましく、７００μｍ以上がさらに好ましい。また、柔軟性を増す観点から、通常３０００μｍ以下が好ましく、２０００μｍ以下がより好ましく、１５００μｍ以下がさらに好ましい。
【０２７６】
＜３．１３ 薄膜太陽電池の製造方法＞
本実施形態の薄膜太陽電池１４の製造方法に制限は無い。一例として、耐候性保護フィルム１とバックシート１０との間に、１個又は２個以上の太陽電池素子６を直列または並列接続したものを、紫外線カットフィルム２、ガスバリアフィルム３，９、ゲッター材フィルム４，８及び封止材５，７と共に、一般的な真空ラミネート装置でラミネートすることで製造できる。
【０２７７】
この際、ラミネートを十分なものとして密着性を増す観点から、加熱温度は通常１３０℃以上が好ましく、１４０℃以上がより好ましい。また、太陽電池素子６を含む薄膜太陽電池１４の各部の劣化を防ぐ観点から、通常１８０℃以下が好ましく、１７０℃以下がより好ましい。
【０２７８】
また、ラミネートを十分なものとして密着性を増す観点から、加熱時間は通常１０分以上が好ましく、２０分以上がより好ましい。また、太陽電池素子６を含む薄膜太陽電池１４の各部の劣化を防ぐ観点から、加熱時間は通常１００分以下が好ましく、９０分以下がより好ましい。
【０２７９】
圧力は通常０．００１ＭＰａ以上が好ましく、０．０１ＭＰａ以上がより好ましい。また、通常０．２ＭＰａ以下が好ましく、０．１ＭＰａ以下がより好ましい。圧力をこの範囲とすることで封止を確実に行うことができる。また、端部から封止材５，７がはみ出すこと、及び過加圧による膜厚低減を抑え、寸法安定性を確保しうる。
【０２８０】
＜３．１４ 太陽電池の用途＞
本発明の太陽電池、特には上述した薄膜太陽電池１４の用途に制限はなく、任意の用途に用いることができる。本発明の太陽電池、特に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、基板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。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。この太陽電池パネルは、建物の外壁等に設置することができる。
【０２８１】
基材１２は太陽電池素子６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、サファイアおよ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、ポリアリレートおよびポリノルボルネン等の有機材料；紙および合成紙等の紙材料；ステンレス、チタンおよびアルミニウム等の金属；ステンレス、チタンおよびアルミニウム等の金属に、絶縁性を付与するために表面をコートまたはラミネートしたもの等の複合材料；などが挙げられる。
【０２８２】
なお、基材１２としては、１種の材料を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。また、これら有機材料また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良い。基材の形状はどのようなものでもよく、剛体であってもよいし、例えばシートのように柔軟性を有してもよい。
【０２８３】
本発明に係る薄膜太陽電池を適用する分野の例としては、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および玩具用太陽電池などが挙げられる。具体例として以下のようなものを挙げることができる。
【０２８４】
（Ｉ．建築用途）
（Ｉ−１ ハウス屋根材）
基材として屋根用板材等を使用する場合、この板材の表面に薄膜太陽電池を設けて太陽電池モジュールである太陽電池パネルを作製し、この太陽電池パネルをハウスの屋根の上に設置すればよい。また、基材として瓦を直接用いることもできる。本発明に係る太陽電池が柔軟性を有するという特性を生かし、瓦の曲線に密着させることができるので好適である。
【０２８５】
（Ｉ−２ 屋上）
ビルの屋上に薄膜太陽電池を取り付けることもできる。基材上に薄膜太陽電池を設けた太陽電池モジュールを用意し、これをビルの屋上に設置することもできる。この時基材とともに防水シートを併用し、防水性を付与することが好ましい。さらに、本発明に係る薄膜太陽電池が柔軟性を有するという特性を生かし、平面ではない屋根、例えば折半屋根に密着させることもできる。この場合も防水シートを併用するのが好ましい。
【０２８６】
（Ｉ−３ トップライト）
エントランスや吹き抜け部分に外装として本発明に係る薄膜太陽電池を用いることもできる。何らかのデザイン処理を施されたエントランス等は曲線が用いられている場合が多く、そのような場合において本発明に係る薄膜太陽電池の柔軟性が生かされる。またエントランス等にはシースルー部材が用いられる場合がある。このような場合、環境対策が重要視される時代において、有機太陽電池の緑色系の色合いによって意匠的な美観も得られるので好適である。
【０２８７】
（Ｉ−４ 壁）
基材として建材用板材を使用した場合、この板材の表面に薄膜太陽電池を設けて太陽電池モジュールとして太陽電池パネルを作製し、この太陽電池パネルを建物の外壁等に設置して使用すればよい。また、カーテンウオールに設置することもできる。その他、スパンドレルおよび方立等への取り付けも可能である。
【０２８８】
この場合、基材の形状に制限はないが、通常は板材を使用する。また、基材の材料および寸法等は、その使用環境に応じて任意に設定すればよい。このような基材の例を挙げると、アルポリック（登録商標；三菱樹脂製）などが挙げられる。
【０２８９】
（Ｉ−５ 窓）
本発明に係る薄膜太陽電池は、シースルーの窓に使用することもできる。環境対策が重要視される時代において、有機太陽電池の緑色系の色合いによって意匠的な美観も得られるので好適である。
【０２９０】
（Ｉ−６ その他）
本発明に係る薄膜太陽電池は、建築の外装として、ひさし、ルーバー、手摺等にも使用できる。このような場合においても、本発明に係る薄膜太陽電池の柔軟性が、これらの用途にとって好適である。
【０２９１】
（ＩＩ 内装）
本発明に係る薄膜太陽電池はブラインドのスラットに取り付けることもできる。本発明に係る薄膜太陽電池は軽量であり、柔軟性に富むことから、このような用途で用いることが可能となる。また、有機太陽電池素子がシースルーであるという特性のために、本発明に係る薄膜太陽電池は内装用の窓としても使用することができる。
【０２９２】
（ＩＩＩ 野菜工場）
蛍光灯などの照明光を活用する植物工場の設置件数は増えているが、照明に掛かる電気代や光源の交換費用などによって栽培コストを引き下げにくいというのが現状である。そこで本発明に係る薄膜太陽電池を野菜工場に設置し、ＬＥＤまたは蛍光灯と組み合わせた照明システムを構築することができる。
【０２９３】
このとき蛍光灯よりも寿命が長いＬＥＤと本発明に係る太陽電池を組み合わせた照明システムを用いることで、照明に要するコストを現状に比べて３０％程度減らせることができるので好適である。また、野菜等を一定温度で輸送するリーファー・コンテナ（ｒｅｅｆｅｒ ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）の屋根及び側壁などに本発明に係る太陽電池を用いることもできる。
【０２９４】
（ＩＶ 道路資材・土木）
本発明に係る薄膜太陽電池は、駐車場の外壁、高速道路の遮音壁および浄水場の外壁等にも用いることができる。
【０２９５】
（Ｖ 自動車）
本発明に係る薄膜太陽電池は、自動車のボンネット、ルーフ、トランクリッド、ドア、フロントフェンダー、リアフェンダー、ピラー、バンパーおよびバックミラーなどの表面に用いることができる。得られた電力は走行用モータ、モータ駆動用バッテリー、電装品及び電装品用バッテリーのいずれにも供給することができる。太陽電池パネルにおける発電状況と、走行用モータ、モータ駆動用バッテリー、電装品及び電装品用バッテリーにおける電力使用状況とを考慮して、電力供給源を薄膜太陽電池とするか、その他の電池または発電機とするか、これらの双方とするかを選択する制御手段を、さらに設置してもよい。こうして、得られた電力を適正かつ効率的に使用することができる。
【０２９６】
本発明に係る薄膜太陽電池を自動車に用いる場合、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の材料および寸法等は、その使用環境に応じて任意に設定すればよい。
【０２９７】
このような基材１２の例を挙げると、アルポリック（登録商標；三菱樹脂製）などが挙げられる。
【０２９８】
＜３．１５ 薄膜太陽電池の性能評価＞
本発明に係る薄膜太陽電池は、以下のような性能を有することが好ましい。すなわち、下記に示す加速試験を行った際に、試験後の光電変換特性が十分に高いことが好ましい。
【０２９９】
評価方法：加速試験は、環境試験機（例えば、エスペック社製ＳＨ−２４１）中の高温高湿環境に薄膜太陽電池を置くことにより行うことができる。高温高湿環境としては、４０℃９０％ＲＨもしくは８５℃８５％ＲＨを用いることができる。試験期間は、適宜選択することができるが、２４時間以上は試験を行うことが好ましい。光電変換特性は、ソーラシュミレーターを用い、ＡＭ１．５Ｇ条件の光を照射強度１００ｍＷ／ｃｍ２で薄膜太陽電池に対して照射し、電流・電圧特性の測定を測定することにより調べることができる。かかる測定から得られる電流・電圧曲線から、エネルギー変換効率（ＰＣＥ）、短絡電流、開放電圧、ＦＦ（フィルファクター）、直列抵抗、及びシャント抵抗などを求めることができる。
【０３００】
光電変換特性の加速試験前後を比較する式としては、例えば下式、
ＰＣＥ変化率＝（加速試験後のＰＣＥ）／（加速試験前のＰＣＥ）
に従って定義されるエネルギー変換効率（ＰＣＥ）を用いることができる。
【０３０１】
本発明に係る薄膜太陽電池のエネルギー変換効率（ＰＣＥ）変化率は、０．８６以上であることが好ましく、さらに好ましくは０．８８以上であり、より好ましくは０．９０以上である。上のように定義されるＰＣＥ変化率の数値が大きいことは耐候性が高いことを意味するから、ＰＣＥ変化率の数値を大きくすることにより、薄膜太陽電池の寿命を延ばすことができる。
【０３０２】
本発明に係る薄膜太陽電池の好適な実施形態においては、荷重がかかった時にも、酸素／水分の捕捉剤を含む層と太陽電池素子の電極とが接触しない。このような構成をとることにより、太陽電池素子の劣化を防ぐことができる。酸素／水分の捕捉剤を含む層と太陽電池素子の電極とが接触するか否かは、ガスバリアフィルム側から捕捉剤を含む層を有機光電変換素子方向に押しつけることにより確認できる。
【０３０３】
本発明に係る薄膜太陽電池は、その好適な実施形態において、良好な耐候性を実現する。この実施形態に係る薄膜太陽電池は、屋外暴露試験、耐候性試験機などにより耐候性試験を実施しても、性能を維持できる。上記のガスバリアフィルムとゲッター材フィルムとの少なくとも一方を有する、本発明に係る好適な実施形態に係る薄膜太陽電池は、電極の劣化を抑制することができるため、耐候性が高くなるものと考えられる。本発明に係る一実施形態に係る薄膜太陽電池は、耐候性保護シートを有することにより、より高い耐候性を実現しうる。
【実施例】
【０３０４】
以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
【０３０５】
［実施例１：ホスホール化合物の合成例］
＜実施例１−１：ＫＵＭ−１の合成例＞
【化３−１】
【０３０６】
（化合物（Ｅ１−１）の合成）
【化３−２】
１，２−ジブロモアセナフチレン（Ｅ１−０）(929 mg, 3.0 mmol)のテトラヒドロフラン溶液(6.0 mL)に、ｎ−ブチルリチウムのヘキサン溶液(1.67 M, 1.80 mL, 3.0 mmol)を−７８℃で加え、反応混合物を１時間攪拌した。引き続き、塩化銅(II)(CuCl2) (580 mg, 4.3 mmol)を加え、得られた懸濁液を０℃で１時間攪拌し、さらに室温で１８．５時間攪拌した。飽和塩化アンモニウム水溶液を加えてから、不溶物をセライト濾過で除いた。有機層を分離し、さらにジエチルエーテルで水層からの抽出を行った。有機層を合わせて飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した後、濃縮した。残渣に対してシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶媒：トルエン／ヘキサン）を行い、得られたオレンジ色のフラクションを濃縮した。ジクロロメタン／ヘキサンから再結晶することにより、化合物（Ｅ１−１）をオレンジ色の固体として得た(221 mg, 32%)。
【０３０７】
２，２’−ジブロモ−１，１’−ジアセナフテン（Ｅ１−１）：m.p. 193-194 ℃ (dec); 1H NMR (300 MHz, CD2Cl2): δ 7.54 (dd, J = 7.0, 8.1 Hz, 1H), 7.64 (d, J = 6.6 Hz, 1H), 7.70 (dd, J = 7.0, 8.1 Hz, 1H), 7.83 (d, J = 6.6 Hz, 1H), 7.89 (dd, J = 0.7, 8.1 Hz, 1H), 7.97 (dd, J = 0.7, 8.1 Hz, 1H); 13C NMR (75 MHz, CDCl3): δ 120.9, 123.7, 124.5, 127.4, 127.6, 127.9, 127.9, 128.7, 133.8, 138.4, 138.5. （１３Ｃピークの１つはおそらくピークのオーバーラッピングのために発見されなかった。）; HRMS (EI): calcd. for C24H12Br2: 457.9306. Found: m/z 457.9306 [M]+. Anal. calcd. for C24H12Br2: C, 62.64; H, 2.63. Found: C, 62.92; H, 2.59.
【０３０８】
（化合物（Ｅ１−２）の合成）
【化３−３】
【０３０９】
化合物（Ｅ１−１）(45.2 mg, 0.098 mmol) のテトラヒドロフラン溶液(1.0 mL)にｎ−ブチルリチウムのヘキサン溶液(1.67 M, 0.12 mL, 0.20 mmol)を−７８℃で加え、１時間攪拌した後、ジクロロフェニルホスフィン(PhPCl2)(16 mL, 0.12 mmol)を加えた。反応混合物を０℃で３０分、さらに室温で１時間攪拌した後、塩化金ジメチルスルフィド(AuCl(SMe2))(70.7 mg, 0.24 mmol)を加えた。１０分間攪拌した後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、有機層を分離し、ジクロロメタンで水層からの抽出を行った。有機層を合わせて飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した後、濃縮した。残渣に対してシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶媒：ジクロロメタン）を行い、得られた紫色のフラクションを濃縮した。ジクロロメタン／メタノールから再結晶することにより、化合物（Ｅ１−２）を黒紫色の固体として得た(48.4 mg, 77 %)。
【０３１０】
フェニルジアセナフテノ[１，２−ｂ：１’，２’−ｄ］ホスホール−塩化金錯体（Ｅ１−２）：m.p. 245 ℃ (dec); 1H NMR (400 MHz, CD2Cl2): δ 7.41-7.46 (m, 2H), 7.48-7.53 (m, 1H), 7.62 (dd, J = 6.8, 7.8 Hz, 2H), 7.83-7.89 (m, 6H), 7.92 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 8.09 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 8.45 (d, J = 6.8 Hz, 2H); 31P NMR (162 MHz, CD2Cl2): δ -4.4; HRMS (FAB): calcd. for C30H17AuClP: 640.0422. Found: m/z 640.0428 [M]+.
【０３１１】
（化合物（Ｅ１−３）の合成）
【化３−４】
【０３１２】
化合物（Ｅ１−２）(319 mg, 0.50 mmol)のクロロホルム溶液(50 mL)に、トリス（ジメチルアミノ）ホスフィン(P(NMe2)3)(0.27 mL, 1.5 mmol)を加え、１０分間攪拌した後、濃縮した。残渣をメタノールで数回洗浄することにより、化合物（Ｅ１−３）を赤茶色の固体として得た(163.4 mg, 80 %)。
【０３１３】
σ３−フェニルジアセナフト［１，２−ｂ：１’，２’−ｄ］ホスホール（Ｅ１−３）：m.p. 187-189 ℃; 1H NMR (400 MHz, CD2Cl2): δ 7.33 (bs, 3H), 7.57 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 7.69-7.76 (m, 6H), 7.82 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 7.92 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 8.29 (d, J = 6.8 Hz, 2H); 13C NMR (75 MHz, CDCl3): δ 122.8, 124.1 (d, J = 2.5 Hz), 126.9, 127.6, 127.9 (d, J = 2.5 Hz), 128.2, 129.1 (d, J = 8.1 Hz), 129.1, 129.2 (d, J = 1.2 Hz), 132.9 (d, J = 19.9 Hz), 133.2 (d, J = 11.2 Hz), 133.3 (d, J = 6.2 Hz), 134.5 (d, J = 1.2 Hz), 137.8 (d, J = 14.3 Hz), 147.4 (d, J = 8.1 Hz), 149.1 (d, J = 3.7 Hz); 31P NMR (162 MHz, CDCl3): δ -27.7; HRMS (APCI): calcd. for C30H18P: 409.1146. Found: m/z 409.1134 [M+H]+.
【０３１４】
（化合物ＫＵＭ−１の合成）
【化３−５】
【０３１５】
化合物（Ｅ１−３）(39.7 mg, 0.097 mmol)のクロロホルム溶液(2.5 mL)に、硫黄粉末(S8)(35.3 mg, 1.1 mmol)を数回に分けて加え、室温で３９時間攪拌した後、濃縮した。残渣に対してシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶媒：トルエン／クロロホルム）を行うことにより得られた濃紺色のフラクションを濃縮した。ジクロロメタン／ヘキサンから再結晶することにより、化合物ＫＵＭ−１を暗緑色の固体として得た（34.2 mg, 80 %）。
【０３１６】
フェニルジアセナフト［１，２−ｂ：１’，２’−ｄ］ホスホールスルフィド（ＫＵＭ−１）：m.p. 250 ℃ (dec); 1H NMR (400 MHz, CD2Cl2): δ 7.39-7.44 (m, 2H; PPh), 7.47-7.51 (m, 1H; PPh), 7.62 (dd, J = 7.3, 8.3 Hz, 2H; Ar), 7.82 (dd, J = 6.8, 7.8 Hz. 2H; Ar), 7.84 (d, J = 6.8 Hz, 2H; Ar), 7.92 (d, J = 8.3 Hz, 2H; Ar), 8.02-8.07 (m, 2H; PPh), 8.07 (d, J = 8.1 Hz, 2H; Ar), 8.45 (d, J = 7.3 Hz, 2H; Ar); 13C NMR (100 MHz, CDCl2CDCl2): δ 124.9, 127.2, 128.1, 128.7, 129.0 (d, J(P,C) = 2.5 Hz), 129.1 (d, J(P,C) = 13.3 Hz), 130.6 (d, J(P,C) = 12.3 Hz), 130.7 (d, J(P,C) = 85.9 Hz), 130.7, 132.1 (d, J(P,C) = 6.6 Hz), 132.1, 132.4 (d, J(P,C) = 13.3 Hz), 134.2 (d, J(P,C) = 12.4 Hz), 140.7 (d, J(P,C) = 95.1 Hz), 148.7 (d, J(P,C) = 19.0 Hz). （１３Ｃピークの１つはおそらくピークのオーバーラッピングのために発見されなかった。）; 31P NMR (162 MHz, CD2Cl2): δ +19.2; HRMS (APCI): calcd. for C30H18PS: 441.0867. Found: m/z 441.0843 [M+H]+.
ジクロロメタン中における吸収極大（吸光係数）：λab = 587 nm (log ε = 3.54)
ジクロロメタン中における発光極大（蛍光量子収率）：λem = 678 nm (ΦF = ＜0.01)
【０３１７】
＜実施例１−２：ＫＵＭ−２の合成例＞
【化３−６】
【０３１８】
（化合物（Ｅ２−２）の合成）
【化３−７】
ジクロロフェニルホスフィンの代わりにジクロロシクロヘキシルホスフィン(cC6H11PCl2)を用いる他は、実施例１−１における化合物（Ｅ１−２）の合成と同様の手順を用いることにより、化合物（Ｅ２−２）を黒紫色の固体として得た（収率62 %）。
【０３１９】
シクロヘキシルジアセナフテノ［１，２−ｂ：１’，２’−ｄ］ホスホール−塩化金錯体（Ｅ２−２）：m.p. 268 ℃ (dec); 1H NMR (400 MHz, CD2Cl2): δ 1.20-1.33 (m, 3H), 1.67-1.72 (m, 3H), 1.83-1.85 (m, 2H), 2.29-2.30 (m, 3H), 7.66 (pseudo t, J = 7.3 Hz, 2H), 7.78 (pseudo t, J = 7.6 Hz, 2H), 7.89-7.90 (m, 4H), 8.03 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 8.34 (d, J = 6.8 Hz, 2H); 13C NMR (100 MHz, CDCl2CDCl2): δ 25.3 (d, J = 1.7 Hz), 26.3 (d, J = 15.7 Hz), 29.4, 38.3 (d, J = 37.2 Hz), 124.9, 126.7, 128.0, 128.7 (d, J = 5.0 Hz), 129.0 (d, J = 1.7 Hz), 130.4, 132.2 (d, J = 8.3 Hz), 132.6 (d, J = 9.1 Hz), 135.3, 135.9 (d, J = 99.2 Hz), 137.0, 150.8 (d, J = 11.6 Hz); 31P NMR (162 MHz, CD2Cl2): δ +7.0; HRMS (ESI): calcd. for C30H23AuClNaP: 669.0789. Found: m/z 669.0778 [M+Na]+.
【０３２０】
（化合物（Ｅ２−３）の合成）
【化３−８】
化合物（Ｅ２−２）を用いて、実施例１−１における化合物（Ｅ１−３）の合成と同様の処理を行うことにより、化合物（Ｅ２−３）を赤茶色の固体として得た(収率93 %)。
【０３２１】
σ３−シクロヘキシルジアセナフト［１，２−ｂ：１’，２’−ｄ］ホスホール（Ｅ２−３）：m.p. 195-198 ℃; 1H NMR (400 MHz, CDCl2CDCl2, 90 ℃): δ 1.19-1.38 (m, 3H), 1.62-1.70 (m, 3H), 1.81-1.84 (m, 2H), 2.25-2.26 (m, 2H), 2.42 (tt, J = 3.4, 11.7 Hz, 1H), 7.57 (pseudo t, J = 7.6 Hz, 2H), 7.74 (pseudo t, J = 7.6 Hz, 2H), 7.75 (d, J = 6.8 Hz, 2H), 7.81 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 7.94 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 8.21 (d, J = 6.8 Hz. 2H); 31P NMR (162 MHz, CDCl2CDCl2, 90 ℃): δ -8.41; HRMS (APCI): calcd. for C30H24P: 415.1616, Found: m/z 415.1613 [M+H]+.
【０３２２】
（化合物ＫＵＭ−２の合成）
【化３−９】
【０３２３】
化合物（Ｅ２−３）を用いて、実施例１−１における化合物ＫＵＭ−１の合成と同様の処理を行うことにより、化合物ＫＵＭ−２を暗紫色の固体として得た(収率69 %)。
【０３２４】
シクロヘキシルジアセナフト［１，２−ｂ：１’，２’−ｄ］ホスホールスルフィド（ＫＵＭ−２）：m.p. 255 ℃ (dec); 1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 1.13-1.31 (m, 3H), 1.66-1.68 (m, 3H), 1.81-1.84 (m, 2H), 2.21-2.27 (m, 3H), 7.64 (pseudo t, J = 7.6 Hz, 2H), 7.73 (pseudo t, J = 7.6 Hz, 2H), 7.87 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 7.94 (d, J = 6.8, 2H), 7.98 (d, J = 7.8 Hz), 8.32 (d, J = 6.8 Hz, 2H); 13C NMR (100 MHz, CDCl2CDCl2): δ 25.9 (d, J = 1.7 Hz), 26.4 (d, J = 1.7 Hz), 26.6 (d, J = 30.9 Hz), 41.5 (d, J = 45.8 Hz), 125.6, 127.4, 128.4, 129.0 (d, J = 18.2 Hz), 129.4, 130.8, 132.7 (d, J = 71.1 Hz), 132.7 (d, J = 49.6 Hz), 135.5 (d, J = 11.6 Hz), 139.5, 140.3, 149.2 (d, J = 16.5 Hz); 31P NMR (162 MHz, CDCl3): δ +35.4; HRMS (APCI): calcd. For C30H24PS: 447.1336. Found: m/z 447.1315 [M+H]+. Anal. calcd. for C30H23PS: C, 80.69; H, 5.19. Found: C, 80.43; H, 5.24.
ジクロロメタン中における吸収極大（吸光係数）λab = 579 nm (log ε = 3.57)
ジクロロメタン中における発光極大（蛍光量子収率）λem = 670 nm (ΦF = ＜0.01)
【０３２５】
＜比較例１−３：ＤＢＰＳＢの合成例＞
【化３−１０】
ＤＢＰＳＢは、特開２０１０−１２９９１９号公報に記載の方法に従って合成した。
【０３２６】
［実施例２：ホスホール化合物の還元電位測定］
各ホスホール化合物（ＫＵＩ−１，ＫＵＩ−２，及びＤＢＰＳＢ）の還元電位を測定した。具体的には、各ホスホール化合物をジクロロメタン中に溶解し、支持電解質としてnBu4N/PF6を使用し、ＤＰＶ（微分パルスボルタメトリー）により還元電位を測定した。
【０３２７】
【表１】
【０３２８】
表１に示されるように、本発明に係る光電変換素子材料が含有しうるホスホール化合物（ＫＵＭ−１，ＫＵＭ−２）は、従来のホスホール化合物（ＤＢＰＳＢ）よりも電子受容性が高い。この結果から、このようなホスホール化合物を含有する本発明に係る光電変換素子材料を用いて作製した光電変換素子は、より大きな電圧を生じうるものと考えられる。
【０３２９】
［実施例３：光電変換素子の作製及び評価］
＜実施例３−１：光電変換素子材料としてＫＵＭ−２を用いる光電変換素子の作製＞
ＩＴＯ電極がパターニングされたガラス基板上に、正孔取り出し層として、ポリ（３，４）−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォネート水分散液）（エイチ・シー・スタルク社製 商品名「ＣＬＥＶＩＯＳＴＭ ＰＶＰ ＡＩ４０８３」）をスピンコートにより塗布した後、当該基板を１２０℃のホットプレート上で大気中１０分間、加熱処理を施した。正孔取り出し層の膜厚は約３０ｎｍであった。
【０３３０】
次に、正孔取り出し層上に活性層を形成した。本実施例においては、活性層はｐ型半導体層、混合層（ｉ層）、及びｎ型半導体層によって構成される。具体的にはまず、正孔取り出し層上に、ｐ型半導体層を形成した。すなわち、真空蒸着装置内に配置されたメタルボートに、下式に示すテトラベンゾポルフィリン（ＢＰ）を入れ、加熱することにより、正孔取り出し層上にテトラベンゾポルフィリン（ＢＰ）を蒸着した。その後、テトラベンゾポルフィリン（ＢＰ）が蒸着された基板を１８０℃で２０分間、窒素雰囲気下で加熱処理することにより、正孔取り出し層の上に約２５ｎｍ厚のｐ型半導体層を形成した。
【化４−１】
【０３３１】
続けて、ｐ型半導体層上に混合層を形成した。具体的には、クロロホルム／モノクロロベンゼンの１：１混合溶媒（重量）に、下式に示す化合物ＣＰと化合物ＳＩＭＥＦとを溶解することにより、０．６重量％の化合物ＣＰと１．４重量％の化合物ＳＩＭＥＦとを含む溶液を調製した。調製した液を濾過し、窒素雰囲気下で得られた濾液をｐ型半導体層上に１５００ｒｐｍでスピンコートし、１８０℃で２０分間加熱した。こうして、ｐ型半導体層上にテトラベンゾポルフィリン（ＢＰ）と化合物ＳＩＭＥＦとを含む混合物層を形成した。化合物ＣＰは、特開２００３−３０４０１４号公報に記載の方法に従って合成した。加熱処理によって、化合物ＣＰはテトラベンゾポルフィリン（ＢＰ）へと変換される。また、フラーレン誘導体である化合物ＳＩＭＥＦは、国際公開第２００９／００８３２３号に記載の方法に従って合成した。
【化４−２】
【０３３２】
さらに、混合層上にｎ型半導体層を形成した。具体的には、トルエンに化合物ＳＩＭＥＦを１．２重量％溶解した液を調製した。調製した液を濾過し、窒素雰囲気下で得られた濾液を３０００ｒｐｍで混合層上にスピンコートし、１２０℃で５分間加熱した。こうして、混合物層上にｎ型半導体層を形成した。
【０３３３】
次に、以上のように形成された活性層上に電子取り出し層を形成した。具体的には、真空蒸着装置内に配置されたメタルボートに合成例１−２で得られたＫＵＭ−２を入れ、加熱して、活性層上にＫＵＭ−２を膜厚６ｎｍになるまで蒸着した。
【０３３４】
さらに、電子取り出し層の上に真空蒸着により厚さが８０ｎｍのアルミニウム電極を設けた。こうして、５ｍｍ角の光電変換素子を作製した。
【０３３５】
以上のように作製した光電変換素子について、電流電圧特性を測定した。本実施例においては、作製した光電変換素子について、電流電圧特性を４回測定した。具体的には、光電変換素子の作製直後、８０℃３分間のポストアニーリング後、８０℃５分間のさらなるポストアニーリング後（合計で８０℃８分間）、１２０℃５分間のさらなるポストアニーリング後（合計で８０℃８分間＋１２０℃５分間）のそれぞれに、電流電圧特性を測定した。ポストアニーリングは、ホットプレートを用いて行った。
【０３３６】
電流電圧特性の測定結果を表２に示す。本実施例において、光電変換素子の電流電圧特性の測定は以下のように行った。すなわち、光電変換素子に４ｍｍ角のメタルマスクを付け、照射光源としてエアマス（ＡＭ）１．５Ｇ、放射照度１００ｍＷ／ｃｍ２のソーラシミュレータを用い、ソースメーター（ケイスレー社製、２４００型）により測定した。
【０３３７】
＜比較例３−２：光電変換素子材料としてＤＢＰＳＢを用いる光電変換素子の作製＞
電子取り出し層の材料として、ＫＵＭ−２の代わりにＤＢＰＳＢを用いたこと以外は、実施例３−１と同様にして５ｍｍ角の光電変換素子を作製した。また、作製した光電変換素子について、実施例３−１と同様にして電流電圧特性を測定した。電流電圧特性の測定結果を表２に示す。
【０３３８】
＜比較例３−３：電子取り出し層を設けない光電変換素子の作製＞
電子取り出し層を形成しなかったこと以外は、実施例３−１と同様にして５ｍｍ角の光電変換素子を作製した。また、作製した光電変換素子について、実施例３−１と同様にして電流電圧特性を測定した。電流電圧特性の測定結果を表２に示す。
【０３３９】
【表２】
【０３４０】
表２に示されるように、ポストアニーリングを行わない場合、本発明に係るホスホール化合物（ＫＵＭ−２）を電子取り出し層材料（バッファー材料）として用いて作製された本発明に係る光電変換素子は、従来のホスホール化合物（ＤＢＰＳＢ）を電子取り出し層材料として用いて作製された光電変換素子及び電子取り出し層材料を用いないで作製された光電変換素子よりも、大きな短絡電流及び高い変換効率を示す。また、高温条件（１２０℃）でのポストアニーリングを行わない場合にも、本発明に係るホスホール化合物（ＫＵＭ−２）を電子取り出し層材料として用いて作製された本発明に係る光電変換素子は、従来のホスホール化合物（ＤＢＰＳＢ）を電子取り出し層材料として用いて作製された光電変換素子及び電子取り出し層材料を用いないで作製された光電変換素子よりも、大きな短絡電流、高い変換効率及び高いフィルファクター（ＦＦ）を示す。
【０３４１】
以上のように、本発明に係る光電変換素子材料を用いて作製された光電変換素子は、ポストアニーリングを行わなくても、より高い性能を発揮しうる。具体的には、より大きな電流を生成し、並びにより高い変換効率を示しうる。また、本発明に係る光電変換素子材料を用いて作製された光電変換素子は、より穏和な条件でのポストアニーリングを行う場合においても、より高い性能を発揮しうる。具体的には、より大きな電流を生成し、並びにより大きなフィルファクター及びより高い変換効率を示しうる。
【符号の説明】
【０３４２】
１００ 光電変換素子
１１０ 基板
１２０ 電極
１３０ バッファー層
１４０ 活性層
１５０ バッファー層
１６０ 電極
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 太陽電池素子
１０ バックシート
１１ シール材
１２ 基材
１３ 太陽電池モジュール
１４ 薄膜太陽電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表されるホスホール化合物を含有する光電変換素子材料。
（式（１）中、Ｒ１は任意の置換基を表し、Ｘは１６族元素から選ばれる原子を表し、環１及び環２はそれぞれ独立な、置換基を有してもよい縮合多環であり、それぞれの前記縮合多環を形成する少なくとも１つの環は芳香環である。）
【請求項２】
環１の縮合多環及び環２の縮合多環のそれぞれについて、ホスホール環と直接縮合している環が、５員環又は６員環であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換素子材料。
【請求項３】
バッファー材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換素子材料。
【請求項４】
一対の電極間に少なくとも活性層とバッファー層とを有する光電変換素子であって、該バッファー層が請求項３に記載の光電変換素子材料を含有することを特徴とする光電変換素子。
【請求項５】
請求項４に記載の光電変換素子を備えることを特徴とする太陽電池。
【請求項６】
請求項５に記載の太陽電池を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１】
下記一般式（１）で表されるホスホール化合物を含有する光電変換素子材料。
（式（１）中、Ｒ１は任意の置換基を表し、Ｘは１６族元素から選ばれる原子を表し、環１及び環２はそれぞれ独立な、置換基を有してもよい縮合多環であり、それぞれの前記縮合多環を形成する少なくとも１つの環は芳香環である。）
【請求項２】
環１の縮合多環及び環２の縮合多環のそれぞれについて、ホスホール環と直接縮合している環が、５員環又は６員環であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換素子材料。
【請求項３】
バッファー材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換素子材料。
【請求項４】
一対の電極間に少なくとも活性層とバッファー層とを有する光電変換素子であって、該バッファー層が請求項３に記載の光電変換素子材料を含有することを特徴とする光電変換素子。
【請求項５】
請求項４に記載の光電変換素子を備えることを特徴とする太陽電池。
【請求項６】
請求項５に記載の太陽電池を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１２６７１２（Ｐ２０１２−１２６７１２Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５５２４３（Ｐ２０１１−２５５２４３）
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【Ｆターム（参考）】
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