太陽光発電フィルム
【課題】高い発電効率を維持しながら、透明性と遮熱効果を有する太陽光発電フィルムを提供すること。
【解決手段】一対のプラスチックフィルムと、前記一対のプラスチックフィルム間に設けられた有機太陽電池部と、前記有機太陽電池部の受光面側において前記プラスチックフィルムよりも外側に設けられた粘着剤層とを備え、前記有機太陽電池部が、青色又は緑色の有機色素及びフラーレン誘導体を含有するバルクへテロ接合型の光電変換層を有し、前記光電変換層の厚みが１００〜２００ｎｍである太陽光発電フィルム。
【解決手段】一対のプラスチックフィルムと、前記一対のプラスチックフィルム間に設けられた有機太陽電池部と、前記有機太陽電池部の受光面側において前記プラスチックフィルムよりも外側に設けられた粘着剤層とを備え、前記有機太陽電池部が、青色又は緑色の有機色素及びフラーレン誘導体を含有するバルクへテロ接合型の光電変換層を有し、前記光電変換層の厚みが１００〜２００ｎｍである太陽光発電フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
色素増感型太陽電池又は有機薄膜太陽電池に代表されるような、比較的薄い太陽電池が開発されている。例えば、特許文献１には、両面から光の入射を可能とすることで発電効率の向上等を図った透明フィルム型太陽電池モジュールが開示されている。特許文献２には、フィルムの間に電極層及び電解液を封入した、可撓性の色素増感型太陽電池が開示されている。また、特許文献３には、２つの電極の間に光電材料を含む典型的な光電セル（サンドイッチ型）であって、露光側にメッシュ電極を利用した色素増感太陽電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４３９８９号公報
【特許文献２】特開２００５−０５６６２７号公報
【特許文献３】特表２００６−５２３３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
意匠性や採光の目的で、壁面をガラス張りにした建物の他、ガラス製の屋根や天井を有する建造物が増加している。これら建造物のガラスに、薄型の太陽電池を取り付けることができれば、太陽光を効果的に利用して発電することができる。しかし従来の薄型の太陽電池では、発電に用いる色素化合物のため、太陽電池の色が濃くなる傾向があり、建造物のガラスに取り付けたり貼付したりすると、視界が遮られる、室内の採光が不足する、あるいは建造物の外観が悪くなるという問題がある。
【０００５】
また、ガラスを多用した建造物や車両では、太陽光により室内の温度が上昇するという問題がある。
【０００６】
さらに、太陽電池に使用される色素は、太陽光のうち特定の波長を吸収することにより、太陽電池本体が熱を吸収する傾向がある。このような太陽電池をガラスに貼りつけて使用すると、ガラスが熱くなって割れる（熱割れ）という問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、高い発電効率を維持しながら、視界や室内の採光を妨げない透明性、及び室内の温度低下に寄与しガラスの熱割れを防止する遮熱効果を有する太陽光発電フィルム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】
本発明は、一対のプラスチックフィルムと、一対のプラスチックフィルム間に設けられた有機太陽電池部と、有機太陽電池部の受光面側においてプラスチックフィルムよりも外側に設けられた粘着剤層とを備え、有機太陽電池部が、青色又は緑色の有機色素及びフラーレン誘導体を含有するバルクへテロ接合型の光電変換層を有し、光電変換層の厚みが１００〜２００ｎｍである、太陽光発電フィルムを提供するものである。
【０００９】
上記構成の有機太陽電池部を備えることにより、高い発電効率を維持しながら、透明性と遮熱効果を有する太陽光発電フィルムを提供できる。また、太陽光発電フィルムは粘着剤層を備えるため、建物のガラス等にそのまま貼付することができ、地震や災害等によりガラスが破損した場合に、ガラスの飛散や落下を防止することができる。
【００１０】
本発明の太陽光発電フィルムは、可視光線の透過率が２０〜４０％であることが好ましい。可視光線の透過率が２０％以上である場合、太陽光発電フィルムの透明性を確保でき、太陽光発電フィルムを窓ガラス等に貼り付けても視界や室内の採光が妨げられずに済む。可視光線の透過率が２０％未満である場合、遮熱効果が十分でなく、室内の温度を十分に下げることができない。また、可視光線の透過率が４０％を超えると、十分な発電効率が得られにくくなる傾向がある。
【００１１】
本発明の太陽光発電フィルムは、プラスチックフィルムと粘着剤層との間に設けられた赤外線反射層を更に備えることができる。この場合、太陽光のうち赤外線を効果的に反射させることが可能なため、遮熱効果をより高められる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高い発電効率を維持しながら、透明性と遮熱効果を有する太陽光発電フィルムを提供できる。さらに、本発明によれば、ガラスの飛散や落下を防止する機能（ガラス飛散防止機能）を有する太陽光発電フィルムを提供できる。さらにまた、本発明によれば、被着体から剥離することができ、被着体の現状復帰をすることが可能な太陽光発電フィルムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る太陽光発電フィルムの一実施形態を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の太陽光発電フィルムの好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。図面において、同一の要素については同一の符号を付し、同一の要素の符号の一部は省略する。太陽光発電フィルムの寸法比は図面に示すものに限定されない。
【００１５】
図１は、太陽光発電フィルムの一実施形態を示す模式断面図である。図１に示す太陽光発電フィルム１００は、対向する一対のプラスチックフィルム２０ａ、２０ｂと、かかる一対のプラスチックフィルム間に設けられた有機太陽電池部１０と、有機太陽電池部１０の受光面Ｓ１側においてプラスチックフィルム２０ｂよりも外側に設けられた赤外線反射層３０と粘着剤層４０とを備える。太陽光発電フィルム１００は、粘着剤層４０を窓ガラス等のような被着体に貼着して使用する。太陽光発電フィルム１００の厚み方向における可視光線の透過率は、好ましくは２０〜４０％である。
【００１６】
一対のプラスチックフィルム２０ａ及び２０ｂは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム又はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムを含む。すなわち、一対のプラスチックフィルムのうち、少なくともいずれか一方が、ＰＥＴフィルム又はＰＥＮフィルムである。当該プラスチックフィルム基材は、引張り張力で約１００Ｎ／２５ｍｍ以上、伸び率で約６０％以上の強度を有するものを使用することが、飛散防止の観点から好ましい。当該一対のプラスチックフィルムは互いに同じ素材であっても、異なる素材であっても良い。例えば、一対のうちいずれかがＰＥＴ又はＰＥＮフィルムであり、他方がＰＥＮフィルムである場合、一対のいずれもがＰＥＴフィルム、あるいはいずれもがＰＥＮフィルムである場合を挙げることができる。「他の素材のフィルム」としては、例えば、シンジオタクチックプリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアリレート（ＰＡｒ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエステルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、又は透明ポリイミド（ＰＩ）等からなるフィルムを挙げることができる。
【００１７】
各プラスチックフィルム２０ａまたは２０ｂの厚さはとくに限定されない。各プラスチックフィルムの厚さが同一であっても異なっていてもよい。具体的には、各プラスチックの厚さを、たとえば、約５０μｍ以上、かつ約５００μｍ以下、約２００μｍ以下、または約１００μｍ以下とすることができる。ガラス飛散防止の観点から、好ましくは約５０μｍ以上とすることができる。
【００１８】
粘着剤層４０とは反対側のプラスチックフィルム２０ａの外側の表面には、必要に応じて、耐擦傷性向上などのために耐擦傷性コーティングを施したり、保護フィルムを積層することができる。これら耐擦傷性コーティングまたは保護フィルムとしては、装飾フィルムやガラス飛散防止フィルムの分野で公知のプラスチックフィルム又はコーティングを用いることができる。
【００１９】
次に、有機太陽電池部１０について順に説明する。
【００２０】
本実施形態に係る有機太陽電池部１０は、図１に示すように、受光面Ｓ１を有する光電変換層１と、光電変換層１の受光面Ｓ１側に設けられた導電層２ｂと、導電層２ｂの光電変換層１とは反対側の面に設けられたグリッド電極３と、光電変換層１の受光面Ｓ１と反対側の面Ｓ２に設けられた導電層２ａと、導電層２ａの光電変換層１とは反対側の面に設けられた透明電極層４と、透明電極層４の導電層２ａとは反対側の面に設けられた基材層１１を有する。
【００２１】
光電変換層１は、電子受容性材料（ｎ型有機半導体）及び電子供与性材料（ｐ型有機半導体）の混合物から形成されたバルクヘテロ接合型の光電変換層である。
【００２２】
ｎ型有機半導体は、電子受容体としての機能を有するフラーレン誘導体であれば特に限定されるものではない。中でも、フラーレン（Ｃ６０）と、これを置換するアリール基及び脂肪酸アルキルエステル基を含む置換基とを有するフラーレン誘導体が好ましい。特に、フェニル-Ｃ６１-酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）が好ましい。
【００２３】
ｐ型有機半導体としては、青色又は緑色の有機色素を用いることができる。ここでいう青色の有機色素は、波長４５０〜４９５ｎｍ以外の光を吸収する色素をいう。このような色素として、具体的にはたとえば、下記化学式（１）に示すポリマ（ＰＢ３ＯＴＢ）を挙げることができる。また、ここでいう緑色の有機色素は、波長が４９５〜５７０ｎｍ以外の光を吸収する色素をいう。緑色の有機色素としては、下記化学式（２）に示すポリマ（ＡＰＦＯ Ｇｒｅｅｎ１）または下記化学式（３）に示すポリマ（ＡＰＦＯ Ｇｒｅｅｎ２）を好ましいものとしてあげることができる。青色又は緑色の有機色素は、一種類または二種類以上を混合して用いることができる。このとき、さらに他の色素を混合してもよい。光電変換層１で用いる、電子受容性材料（ｎ型有機半導体）及び電子供与性材料（ｐ型有機半導体）の好ましい組み合わせとして、フェニル-Ｃ６１-酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）と下記化学式（１）に示すポリマ（ＰＢ３ＯＴＢ）、フェニル-Ｃ６１-酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）と下記化学式（２）に示すポリマ（ＡＰＦＯ Ｇｒｅｅｎ１）、および、フェニル-Ｃ６１-酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）と下記化学式（３）に示すポリマ（ＡＰＦＯ Ｇｒｅｅｎ２）を挙げることができる。
【００２４】
青色又は緑色の有機色素を用いることにより、４５０〜４９５ｎｍ以外の波長および／または４９５〜５７０ｎｍ以外の波長を有する光を吸収するため、太陽光発電フィルムにより、熱を吸収（遮熱効果）し、太陽光の熱による室内の温度上昇を防ぐことができる。さらに、フラーレン誘導体と青色又は緑色の有機色素とを用いることにより、遮熱効果はより大きくなる。
【００２５】
【化１】
【００２６】
【化２】
【００２７】
【化３】
【００２８】
光電変換層１の厚みは、１００〜２００ｎｍである。光電変換層１の厚みが１００ｎｍ未満である場合、太陽光発電フィルムの透明性を維持しながら高い光電変換率を確保するのが難しくなる傾向があり、また遮熱効果も低下するので室内の温度を十分に下げることができなくなる。一方、光電変換層１の厚みが２００ｎｍより厚い場合、太陽光発電フィルムの透明性が低下して、視野が低下しまた、より多くの熱を吸収することになるため被着体であるガラスが熱割れを起こす可能性がある。すなわち、光電変換層１の厚みが上記範囲にあることで高い光電変換率を確保しながら透明性を維持し、十分な遮熱効果を有する太陽光発電フィルム１００を提供できる。
【００２９】
光電変換層１は、受光面Ｓ１と、受光面と反対側の面Ｓ２を有する。受光面Ｓ１とは、図１に示されるように、被着体である窓ガラスＧ側の面、すなわち主に太陽光Ｌ１を受ける面を示す。そして、受光面と反対側の面Ｓ２とは、Ｓ１と反対側の面を示す。しかし、太陽光発電フィルムは透明性を有するので、Ｓ１側のみならずＳ２の側からも室内の照明器具等による光や太陽光の散乱光Ｌ２を受けて発電に利用することができる。
【００３０】
導電層２ａおよび２ｂは、光電変換層１に設けられる導電性高分子からなる層である。図１に示す実施形態においては、光電変換層１の両側に導電層２ａおよび２ｂが設けられているが、かかる形態に限定されず、例えばグリッド電極３側の導電層２ｂは省略して、光電変換層１に直接グリッド電極３を設けることも可能である。導電性高分子は、太陽光発電フィルムの透明性を維持するため、透明性を有するものが好ましい。このような導電性高分子としては、例えば太陽電池の対向電極として用いられる導電性の高分子を用いることができ、とくに限定されない。具体的には、ポリ３，４エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とポリ４−スチレンスルホン酸（ＰＳＳ）との混合物を用いることができる。
【００３１】
グリッド電極３は、発電した電流を集めて太陽光発電フィルム１００の外部に取り出す機能を有する。グリッド電極３の材料としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、及び白金（Ｐｔ）等が挙げられる。中でも、比抵抗が低く、コストが抑えられる点から銀を好ましいものとして挙げることができる。
【００３２】
グリッド電極３は、グラビア印刷法などにより、格子状（グリッド）に設けることができる。グリッドを構成する線の太さは、とくに限定されないが、例えば約１０μｍ〜約５０μｍとすることができる。またグリッドのピッチ（格子間の距離）は、とくに限定されないが、太陽光フィルムの透明性、意匠性の観点から、例えば、約２００μｍ〜約３００μｍ（グリッド線間の内側、線を含まない距離）とすることができる。
【００３３】
透明電極層４は、発電した電流を集めて太陽光発電フィルム１００の外部に取り出す機能を有する。透明電極層４に用いられる透明電極としては、有機太陽電池に通常用いられているものから適宜選択することが可能であり、特に限定されない。例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウムなどの金属、黒鉛、カーボンブラック、グラッシーカーボン、カーボンナノチューブ、フラーレンなどの炭素又はＴＩＯ２、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、インジウム−スズ複合酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、インジウム塩酸化亜鉛（ＩＺＯ）、酸化スズ、酸化亜鉛、アンチモンをドープした酸化スズなどの導電性金属酸化物などを用いることができる。中でもインジウム−スズ複合酸化物（ＩＴＯ）、またはインジウム塩酸化亜鉛（ＩＺＯ）を好ましいものとして用いることができる。
【００３４】
透明電極層４の表面抵抗は、例えば、約１５Ω／□以下、または約１０Ω／□以下であることが好ましい。透明電極層４の厚さはとくに限定されないが、例えば約１０ｎｍ〜約１５０００ｎｍ、約２０ｎｍ〜約５０００ｎｍ、または約３０ｎｍ〜約５００ｎｍとすることができる。
【００３５】
透明電極層４は、例えば基材層１１にスパッタリングや真空蒸着などにより設けることができる。
【００３６】
本明細書中において、「透明」とは、太陽光又は人工照明光を透過すること、例えば約３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ波長の可視光領域における平均光線透過率が約５％以上であることをいう。
【００３７】
基材層１１は、有機太陽電池部１０の基体となるものである。基材層１１の素材は、とくに限定されないが、例えば上述の一対のプラスチックフィルムと同様のプラスチックフィルムを用いることができる。
【００３８】
基材層１１の厚さは、とくに限定されないが、例えば約５０μｍ〜約２５０μｍとすることができる。
【００３９】
太陽光発電フィルム１００は、有機太陽電池部１０の受光面Ｓ１側に設けられた赤外線反射層３０及び粘着剤層４０を有する。
【００４０】
赤外線反射層３０は、太陽光のうち赤外線を選択的に反射する層である。赤外線反射層３０としては、例えば、特表平１１−５０８３８０号公報に開示されている透明多層デバイスを用いることができる。この透明多層デバイスは、例えば、第１のポリマ材料の層と、第２のポリマ材料の層とを含む多層ポリマフィルムである。第１および第２のポリマ材料の屈折率の差は、３つの互いに垂直な軸の第１の軸に沿って約０．０５未満であることが好ましい。第１および第２のポリマ材料の屈折率の差は、該３つの互いに垂直な軸の第２の軸に沿って少なくとも約０．０５であることが好ましい。該３つの互いに垂直な軸の該第１の軸は、多層ポリマフィルムの面に直交する。より具体的には、この多層ポリマフィルムは、例えば、半結晶質のナフタレンジカルボン酸ポリエステルの層と、所定の他のポリマの層とから構成される。ナフタレンジカルボン酸ポリエステルの層が、他のポリマの層よりも、面内の少なくとも１つの軸に関して大きい屈折率を有することが好ましい。好ましい半結晶質のナフタレンジカルボン酸ポリエステルとしては、例えば、２，６−ポリエチレンナフタレート（「ＰＥＮ」）が挙げられる。特に好ましい所定の他のポリマとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）が挙げられる。好ましくは０．５μｍ以下である。多層ポリマフィルムは、少なくとも１つの方向に延伸され、かつ延伸前のその方向の寸法の少なくとも２倍の長さに引き伸ばされていてもよい。
【００４１】
本発明においては、光電変換層が遮熱効果を有するため、赤外線反射層３０を設けなくても、室内の温度低下及び熱割れ防止に寄与することができる。そして赤外線反射層３０を設けることにより、さらに赤外線（主に８５０〜１１００ｎｍの光）をカットすることができるので、遮熱効果がさらに付与され太陽光による室内の気温上昇をより抑えることが可能となる。
【００４２】
粘着剤層４０は、太陽光発電フィルム１００の最外層に設けられ、太陽光発電フィルムをガラス等の被着体に貼着するための層である。粘着剤層４０は、従来公知の粘着剤を使用することができる。このような粘着剤としては、例えば、アクリル系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコーン粘着剤、及びポリウレタン系粘着剤等を挙げることができる。中でも、耐候性の観点からアクリル系粘着剤が好ましい。
【００４３】
粘着剤層４０の外側には、さらに太陽光発電フィルムを使用する際に剥離可能な、剥離ライナーを設けることができる。
【００４４】
粘着剤層４０は、公知の方法で有機太陽電池部１０に、直接あるいは赤外線反射層３０を介して設けることができる。例えば、剥離紙上に設けられた粘着剤を、赤外線反射層３０にドライラミネートしたのち剥離紙を剥がすことにより設けることができる。
【００４５】
粘着剤層４０は、ガラス破損時にガラスが飛び散らないために充分な接着力や粘着力を有することが好ましい。具体的には、ＪＩＳ Ａ５７５９に示された方法で、約４．０Ｎ／２５ｍｍ以上の剥離力を有するものを用いることができる。
【００４６】
粘着剤層４０の厚さは、とくに限定されないが、例えば約３０μｍ〜約３００μｍとすることができる。
【００４７】
太陽光発電フィルム１００の厚さは、ガラス等の被着体に貼付または剥離する際の作業性や有機太陽電池部を安全に保持できる程度であればよくとくに限定されない。具体的には例えば、約１００μｍ〜約２０００μｍ、約１８０μｍ〜約１６００μｍ、または約２００μｍ〜約５００μｍとすることができる。
【００４８】
以上、太陽光発電フィルム１００の実施形態について説明したが、本発明の太陽光発電フィルムはこの実施形態に限定されない。
【００４９】
太陽光発電フィルムは、上述の各部の作成方法を含めて、公知の方法により作成することが可能である。具体的な作成方法の例は実施例に示すとおりである。
【００５０】
太陽光発電フィルムは、建物や車両等の、窓、ドア、壁面、又は天井等のガラス等、パーティション等のガラス等の被着体に貼りつけて使用することができる。この際、太陽光、室内の照明、室内の太陽光の散乱光等を利用して発電し、透明電極層４とグリッド電極３から取り出した電力を、公知の電流電圧変換回路、蓄電池等を利用して充電、利用することができる。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５２】
（実施例１）
図１は、実施例１で作成する太陽光発電フィルム１００を示す模式断面図である。図１を参照しながら、太陽光発電フィルム１００の製造方法について説明する。
【００５３】
有機太陽電池部の作成（有機太陽電池（ＯＰＶ）タイプ）
まず、１２５μｍ厚の透明ポリエステルフイルム基材１１上に、透明電極層４としてのＩＴＯ膜（表面シート抵抗１０Ω/□）をスパッタリングにより蒸着し、アセトンで洗浄後得られたＩＴＯ膜の上に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（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イト）の水分散液（Ｂａｙｅｒ社製、Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ）を塗布し、１２０℃で１０分乾燥させて、厚さ８０ｎｍの導電層２ａを形成した。得られた導電層２ａに、ＡＰＦＯ Ｇｒｅｅｎ １（化学式（２）のポリマ）及びＰＣＢＭ（［６，６］−フェニル−Ｃ６１ブチリックアシッドメチルエステル）（重量比１：４）をクロロホルムとトルエンの混合液（重量比１：１）に溶解した溶液を塗布し、９０℃で１０分間乾燥させて、厚さ１００ｎｍ（乾燥後）のバルクへテロ接合型の光電変換層１を形成した。
【００５４】
得られた光電変換層１の上から再度ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（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イト）の水分散液（Ｂａｙｅｒ社製、Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ）を塗布し、１２０℃で１０分して厚さ８０ｎｍ（乾燥後）の導電層２ｂを形成した。さらに導電層２ｂ上に、グラビア用導電性銀インク（東洋インク社製）を用い、グリッド線の太さが２５μｍ、グリッドのピッチ（グリッド線の内側の距離）が２５０μｍのマイクログリッドをグラビア印刷で印刷してグリッド電極３を形成し、有機太陽電池部１０を得た。
【００５５】
太陽光発電フィルムの作成
５０μｍのＰＥＴフイルム（帝人デュポンフィルム社製）を２枚用意し、各々のフィルムの一方の面にＳｉＯ２をスパッタリングし（防湿性付与）、他方の面に、ポリビニルブチラール（電気化学工業(株)製 ＃３０００−１）をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）とトルエンの混合溶媒（ＭＥＫ:トルエン＝１：１（重量比））に溶解した溶液を塗布し、乾燥して厚さ２０μｍ（乾燥後）の粘着剤層を形成した。この粘着剤層を介して、２枚のＰＥＴフィルムを上記で得られた有機太陽電池部の両面に貼り合わせた。
【００５６】
さらに、有機太陽電池部の受光面Ｓ１側のＰＥＴフィルムに、３Ｍ Ｓｃｏｔｃｈｔｉｎｔ Ｎａｎｏ９０フィルム（赤外線反射層３０、住友スリーエム社製）を貼り合わせ、更ににアクリル系粘着剤（スリーエム製粘着剤転写テープ）をドライラミネートにより積層して粘着剤層４０（厚さ１２５μｍ）を形成し太陽光発電フィルム１００を作成した。電極はＩＴＯ膜（透明電極層）及び銀ペーストのマイクログリッド（グリッド電極）からバスバーにより取り出した。
【００５７】
（実施例２)
３Ｍ Ｓｃｏｔｃｈｔｉｎｔ Ｎａｎｏ９０フィルムを貼り合わせないこと以外は、実施例１と同様に太陽光発電フィルムを作成した。
【００５８】
（実施例３)
光電変換層１の厚さを１００ｎｍから１５０ｎｍに変更したこと以外は実施例２と同様に太陽光発電フィルムを作成した。
【００５９】
（実施例４）
光電変換層１の厚さを１００ｎｍから２００ｎｍに変更したこと以外は実施例２と同様に太陽光発電フィルムを作成した。
【００６０】
（実施例５）
ｐ型有機半導体のドナー材料であるＡＰＦＯ Ｇｒｅｅｎ 1（化学式（１）のポリマ）を、ＰＢ３ＯＴＰ（化学式（１）のポリマ）に変更したこと以外は実施例４と同様に太陽光発電フィルムを作成した。
【００６１】
（比較例１）
ｐ型有機半導体のドナー材料であるＡＰＦＯ Ｇｒｅｅｎ １（化学式（２）のポリマ）を、下記化学式（４）に示す赤色の有機色素であるＰＴＰＴＢに変更したこと以外は実施例４と同様に太陽光発電フィルムを作成した。
【００６２】
【化４】
【００６３】
（比較例２）
グレイの染料により着色した２５０μｍのポリエステルフイルム（東洋紡社製着色フィルム）にアクリル系粘着剤をドライラミネートにより積層して１２５μｍの粘着剤層を形成して、着色ポリエステルフィルムと粘着剤層との積層体を作成した。
【００６４】
（比較例３）
光電変換層１の厚さを１００ｎｍから８０ｎｍに変更したこと以外は実施例２と同様に太陽光発電フィルムを作成した。
【００６５】
（比較例４）
太陽光発電フィルム（色素増感型太陽電池（ＤＳＳＣ）タイプ）
プラスチックフィルムと透明電極の積層体（ペクセルテクノロジーズ(株)社製ＰＥＣＰ−ＩＰ）に、スリーエム社製シルクスクリーン印刷機を用いて、８０ｍｍ×８ｍｍ×６列のパターン（長方形）を湿潤膜厚１２５μｍでシルクスクリーン印刷した。インクは、ＴｉＯ２インク（ペクセルテクノロジーズ(株)社製ＰＥＣＣ−Ｋ１）を用いた。３０分間自然乾燥した後、さらに乾燥機で乾燥した（１５０℃で３０分）。続いて、Ｒｕ錯体色素（ペクセルテクノロジーズ(株)社製ＰＥＣＤ−０７）０．３５７ｇを、ｔ−ブチルアルコール：エチルアルコール：アセトニトリル＝２５：２５：５０の溶媒１０００ｍｌに溶かした色素吸着液中に、浸漬（４０℃１２０分）して、ＴｉＯ２の表面に色素を吸着させた後、アセトニトリルで洗浄し自然乾燥した。
【００６６】
印刷面に、上記印刷パターン（８０ｍｍ×８ｍｍ×６列の長方形）と同じ形を事前に切り抜いておいたホットメルトフィルム（スリーエム社製ＴＢＦ−６１５）を、印刷パターンと切り抜きの形が合わさるようにして重ね、ヒートシールラミネーターにより接着した。
【００６７】
続いて、印刷パターンが露出しているホットメルトフィルムの切り抜き部分に電解液（電荷輸送層、ペクセルテクノロジーズ（株）社製ＰＥＣＥ−Ｋ０１）をピペッターを用いて流し込みながら、対向電極層付きプラスチックフィルム（ペクセルテクノロジーズ（株）社製 対極触媒付フィルムＰＥＣＦ−ＣＡＴ）を、ヒートシールラミネーターで接着して太陽電池部（色素増感型）を作成した。
【００６８】
粘着剤（ビッグテクノス(株)社製ＡＲ−２３２７）１００質量部に、イソホロンジイソシアネート系架橋剤（ビッグテクノス(株)社製ＮＶ３１５Ｅ）１.０質量部を加えて、カウレスミキサーで攪拌後、厚さ２５μｍの剥離処理ＰＥＴフィルム（東レフィルム加工（株）社製 セラピール）にナイフコーターを用いて、乾燥後の厚さが２５μｍとなるようにコーティングし、粘着剤層を作成した。
【００６９】
得られた粘着剤層の表面と、上記で得られた太陽電池部の対向電極層付きプラスチックフィルムとをラミネートして太陽光発電フィルムを得た。
【００７０】
（比較例５）
光電変換層１の厚さを２００ｎｍから８０ｎｍに変更したこと以外は比較例１と同様に太陽光発電フィルムを作成した。
【００７１】
（比較例６）
ルテニウム錯体系色素（商品名Ｎ７１９、ダイソル社製）を用いたこと以外は、比較例４と同様にして太陽光発電フィルムを作成した。
【００７２】
（比較例７）
光電変換層１の厚さを２００ｎｍから８０ｎｍに変更したこと以外は実施例５と同様に太陽光発電フィルムを作成した。
【００７３】
（比較例８）
シャ−プ(株)製のシースルータイプ薄膜シリコンタイプ太陽電池を使用した。この製品は、合わせガラス（強化ガラス）に太陽電池部が挟持されていた。
【００７４】
（比較例９）
富士電機製造(株)製アモルファスフイルム型太陽電池を用いて、太陽光発電フィルムを作成した。
【００７５】
実施例及び比較例で得られた太陽光発電フィルムおよび積層体の粘着剤層を市販の窓ガラス（旭硝子（株）社製フロート板ガラス）に貼り付けてサンプルとし、可視光透過率、日射反射率、日射透過率、温度差、赤外線カット率、熱割れ性、飛散防止、発電効率を測定又は評価した。得られた結果を作成した太陽光発電フィルムの条件とともに表１及び表２に示す。これらの特性は、下記の評価方法により求めた。
【００７６】
（ａ）可視光透過率；ＪＩＳ Ｒ３１０６に準じ日立製作所製 分光光度計Ｕ−４１００にて測定した
（ｂ）日射反射率：ＪＩＳ Ｒ３１０６に準じて日立製作所製分光光度計Ｕ−４１００にて測定した
（ｃ）日射吸収率：ＪＩＳ Ｒ３１０６に準じて日立製作所製 分光光度計Ｕ−４１００にて測定した
（ｄ）温度差：スリーエム製スコッチティント（ＴＭ）窓用フイルム用体感デモキットＭＤＴＳ００１で１５０Ｗ電球を３０分点灯した後の、サンプルを貼り付けたガラスの、電球と反対側の温度を、ガラスから１００ｍｍ離した位置で測定し、通常のガラスの場合との温度差を計算した。
（ｅ）赤外線カット率 ：ＪＩＳ Ｒ３１０６に準じて日立製作所製 分光光度計Ｕ−４１００にて測定した
（ｆ）熱割れ性：１５０Ｗ電球を３０分点灯した後のガラスを目視で判断し、熱割れが観測されないものを「Ａ」、熱割れが観察されたものを「Ｃ」と評価した。
（ｇ）飛散防止：ＪＩＳ Ｒ３１０６に準じて測定し、飛散防止性が特に優れているものを「ＡＡ」、飛散防止性が優れているものを「Ａ」、飛散防止性が劣っているものを「Ｃ」と評価した。
（ｈ）発電効率：以下の測定装置により、光量ＡＭ１．５、１ＳＵＮの条件で、０．２８ｃｍ２あたりの発電効率（η）を測定した。
使用装置：
ソーラーシミュレータ：ペクセルテクノロジーズ株式会社製ＰＥＣ−Ｌ１１
ＩＶカーブアナライザー：ペクセルテクノロジーズ株式会社製ＰＥＣＫ２４００−Ｎ
使用測定ソフト：
Ｐｅｃｃｅｌｌ Ｉ−Ｖ ｃｕｒｖｅ ａｎａｌｙｚｅｒ（ペクセルテクノロジーズ株式会社製）
【００７７】
【表１】
【００７８】
【表２】
【符号の説明】
【００７９】
１…光電変換層、２ａ，２ｂ…導電層、３…グリッド電極、４…透明電極層、１０…有機太陽電池部、１１…基材層、２０ａ、２０ｂ…プラスチックフィルム、３０…赤外線反射層、４０…粘着剤層、１００…太陽光発電フィルム、Ｓ１…受光面、Ｓ２…受光面と反対側の面、Ｌ１…太陽光、Ｌ２…室内照明及び太陽光の散乱光。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
色素増感型太陽電池又は有機薄膜太陽電池に代表されるような、比較的薄い太陽電池が開発されている。例えば、特許文献１には、両面から光の入射を可能とすることで発電効率の向上等を図った透明フィルム型太陽電池モジュールが開示されている。特許文献２には、フィルムの間に電極層及び電解液を封入した、可撓性の色素増感型太陽電池が開示されている。また、特許文献３には、２つの電極の間に光電材料を含む典型的な光電セル（サンドイッチ型）であって、露光側にメッシュ電極を利用した色素増感太陽電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４３９８９号公報
【特許文献２】特開２００５−０５６６２７号公報
【特許文献３】特表２００６−５２３３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
意匠性や採光の目的で、壁面をガラス張りにした建物の他、ガラス製の屋根や天井を有する建造物が増加している。これら建造物のガラスに、薄型の太陽電池を取り付けることができれば、太陽光を効果的に利用して発電することができる。しかし従来の薄型の太陽電池では、発電に用いる色素化合物のため、太陽電池の色が濃くなる傾向があり、建造物のガラスに取り付けたり貼付したりすると、視界が遮られる、室内の採光が不足する、あるいは建造物の外観が悪くなるという問題がある。
【０００５】
また、ガラスを多用した建造物や車両では、太陽光により室内の温度が上昇するという問題がある。
【０００６】
さらに、太陽電池に使用される色素は、太陽光のうち特定の波長を吸収することにより、太陽電池本体が熱を吸収する傾向がある。このような太陽電池をガラスに貼りつけて使用すると、ガラスが熱くなって割れる（熱割れ）という問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、高い発電効率を維持しながら、視界や室内の採光を妨げない透明性、及び室内の温度低下に寄与しガラスの熱割れを防止する遮熱効果を有する太陽光発電フィルム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】
本発明は、一対のプラスチックフィルムと、一対のプラスチックフィルム間に設けられた有機太陽電池部と、有機太陽電池部の受光面側においてプラスチックフィルムよりも外側に設けられた粘着剤層とを備え、有機太陽電池部が、青色又は緑色の有機色素及びフラーレン誘導体を含有するバルクへテロ接合型の光電変換層を有し、光電変換層の厚みが１００〜２００ｎｍである、太陽光発電フィルムを提供するものである。
【０００９】
上記構成の有機太陽電池部を備えることにより、高い発電効率を維持しながら、透明性と遮熱効果を有する太陽光発電フィルムを提供できる。また、太陽光発電フィルムは粘着剤層を備えるため、建物のガラス等にそのまま貼付することができ、地震や災害等によりガラスが破損した場合に、ガラスの飛散や落下を防止することができる。
【００１０】
本発明の太陽光発電フィルムは、可視光線の透過率が２０〜４０％であることが好ましい。可視光線の透過率が２０％以上である場合、太陽光発電フィルムの透明性を確保でき、太陽光発電フィルムを窓ガラス等に貼り付けても視界や室内の採光が妨げられずに済む。可視光線の透過率が２０％未満である場合、遮熱効果が十分でなく、室内の温度を十分に下げることができない。また、可視光線の透過率が４０％を超えると、十分な発電効率が得られにくくなる傾向がある。
【００１１】
本発明の太陽光発電フィルムは、プラスチックフィルムと粘着剤層との間に設けられた赤外線反射層を更に備えることができる。この場合、太陽光のうち赤外線を効果的に反射させることが可能なため、遮熱効果をより高められる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高い発電効率を維持しながら、透明性と遮熱効果を有する太陽光発電フィルムを提供できる。さらに、本発明によれば、ガラスの飛散や落下を防止する機能（ガラス飛散防止機能）を有する太陽光発電フィルムを提供できる。さらにまた、本発明によれば、被着体から剥離することができ、被着体の現状復帰をすることが可能な太陽光発電フィルムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る太陽光発電フィルムの一実施形態を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の太陽光発電フィルムの好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。図面において、同一の要素については同一の符号を付し、同一の要素の符号の一部は省略する。太陽光発電フィルムの寸法比は図面に示すものに限定されない。
【００１５】
図１は、太陽光発電フィルムの一実施形態を示す模式断面図である。図１に示す太陽光発電フィルム１００は、対向する一対のプラスチックフィルム２０ａ、２０ｂと、かかる一対のプラスチックフィルム間に設けられた有機太陽電池部１０と、有機太陽電池部１０の受光面Ｓ１側においてプラスチックフィルム２０ｂよりも外側に設けられた赤外線反射層３０と粘着剤層４０とを備える。太陽光発電フィルム１００は、粘着剤層４０を窓ガラス等のような被着体に貼着して使用する。太陽光発電フィルム１００の厚み方向における可視光線の透過率は、好ましくは２０〜４０％である。
【００１６】
一対のプラスチックフィルム２０ａ及び２０ｂは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム又はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムを含む。すなわち、一対のプラスチックフィルムのうち、少なくともいずれか一方が、ＰＥＴフィルム又はＰＥＮフィルムである。当該プラスチックフィルム基材は、引張り張力で約１００Ｎ／２５ｍｍ以上、伸び率で約６０％以上の強度を有するものを使用することが、飛散防止の観点から好ましい。当該一対のプラスチックフィルムは互いに同じ素材であっても、異なる素材であっても良い。例えば、一対のうちいずれかがＰＥＴ又はＰＥＮフィルムであり、他方がＰＥＮフィルムである場合、一対のいずれもがＰＥＴフィルム、あるいはいずれもがＰＥＮフィルムである場合を挙げることができる。「他の素材のフィルム」としては、例えば、シンジオタクチックプリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアリレート（ＰＡｒ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエステルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、又は透明ポリイミド（ＰＩ）等からなるフィルムを挙げることができる。
【００１７】
各プラスチックフィルム２０ａまたは２０ｂの厚さはとくに限定されない。各プラスチックフィルムの厚さが同一であっても異なっていてもよい。具体的には、各プラスチックの厚さを、たとえば、約５０μｍ以上、かつ約５００μｍ以下、約２００μｍ以下、または約１００μｍ以下とすることができる。ガラス飛散防止の観点から、好ましくは約５０μｍ以上とすることができる。
【００１８】
粘着剤層４０とは反対側のプラスチックフィルム２０ａの外側の表面には、必要に応じて、耐擦傷性向上などのために耐擦傷性コーティングを施したり、保護フィルムを積層することができる。これら耐擦傷性コーティングまたは保護フィルムとしては、装飾フィルムやガラス飛散防止フィルムの分野で公知のプラスチックフィルム又はコーティングを用いることができる。
【００１９】
次に、有機太陽電池部１０について順に説明する。
【００２０】
本実施形態に係る有機太陽電池部１０は、図１に示すように、受光面Ｓ１を有する光電変換層１と、光電変換層１の受光面Ｓ１側に設けられた導電層２ｂと、導電層２ｂの光電変換層１とは反対側の面に設けられたグリッド電極３と、光電変換層１の受光面Ｓ１と反対側の面Ｓ２に設けられた導電層２ａと、導電層２ａの光電変換層１とは反対側の面に設けられた透明電極層４と、透明電極層４の導電層２ａとは反対側の面に設けられた基材層１１を有する。
【００２１】
光電変換層１は、電子受容性材料（ｎ型有機半導体）及び電子供与性材料（ｐ型有機半導体）の混合物から形成されたバルクヘテロ接合型の光電変換層である。
【００２２】
ｎ型有機半導体は、電子受容体としての機能を有するフラーレン誘導体であれば特に限定されるものではない。中でも、フラーレン（Ｃ６０）と、これを置換するアリール基及び脂肪酸アルキルエステル基を含む置換基とを有するフラーレン誘導体が好ましい。特に、フェニル-Ｃ６１-酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）が好ましい。
【００２３】
ｐ型有機半導体としては、青色又は緑色の有機色素を用いることができる。ここでいう青色の有機色素は、波長４５０〜４９５ｎｍ以外の光を吸収する色素をいう。このような色素として、具体的にはたとえば、下記化学式（１）に示すポリマ（ＰＢ３ＯＴＢ）を挙げることができる。また、ここでいう緑色の有機色素は、波長が４９５〜５７０ｎｍ以外の光を吸収する色素をいう。緑色の有機色素としては、下記化学式（２）に示すポリマ（ＡＰＦＯ Ｇｒｅｅｎ１）または下記化学式（３）に示すポリマ（ＡＰＦＯ Ｇｒｅｅｎ２）を好ましいものとしてあげることができる。青色又は緑色の有機色素は、一種類または二種類以上を混合して用いることができる。このとき、さらに他の色素を混合してもよい。光電変換層１で用いる、電子受容性材料（ｎ型有機半導体）及び電子供与性材料（ｐ型有機半導体）の好ましい組み合わせとして、フェニル-Ｃ６１-酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）と下記化学式（１）に示すポリマ（ＰＢ３ＯＴＢ）、フェニル-Ｃ６１-酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）と下記化学式（２）に示すポリマ（ＡＰＦＯ Ｇｒｅｅｎ１）、および、フェニル-Ｃ６１-酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）と下記化学式（３）に示すポリマ（ＡＰＦＯ Ｇｒｅｅｎ２）を挙げることができる。
【００２４】
青色又は緑色の有機色素を用いることにより、４５０〜４９５ｎｍ以外の波長および／または４９５〜５７０ｎｍ以外の波長を有する光を吸収するため、太陽光発電フィルムにより、熱を吸収（遮熱効果）し、太陽光の熱による室内の温度上昇を防ぐことができる。さらに、フラーレン誘導体と青色又は緑色の有機色素とを用いることにより、遮熱効果はより大きくなる。
【００２５】
【化１】
【００２６】
【化２】
【００２７】
【化３】
【００２８】
光電変換層１の厚みは、１００〜２００ｎｍである。光電変換層１の厚みが１００ｎｍ未満である場合、太陽光発電フィルムの透明性を維持しながら高い光電変換率を確保するのが難しくなる傾向があり、また遮熱効果も低下するので室内の温度を十分に下げることができなくなる。一方、光電変換層１の厚みが２００ｎｍより厚い場合、太陽光発電フィルムの透明性が低下して、視野が低下しまた、より多くの熱を吸収することになるため被着体であるガラスが熱割れを起こす可能性がある。すなわち、光電変換層１の厚みが上記範囲にあることで高い光電変換率を確保しながら透明性を維持し、十分な遮熱効果を有する太陽光発電フィルム１００を提供できる。
【００２９】
光電変換層１は、受光面Ｓ１と、受光面と反対側の面Ｓ２を有する。受光面Ｓ１とは、図１に示されるように、被着体である窓ガラスＧ側の面、すなわち主に太陽光Ｌ１を受ける面を示す。そして、受光面と反対側の面Ｓ２とは、Ｓ１と反対側の面を示す。しかし、太陽光発電フィルムは透明性を有するので、Ｓ１側のみならずＳ２の側からも室内の照明器具等による光や太陽光の散乱光Ｌ２を受けて発電に利用することができる。
【００３０】
導電層２ａおよび２ｂは、光電変換層１に設けられる導電性高分子からなる層である。図１に示す実施形態においては、光電変換層１の両側に導電層２ａおよび２ｂが設けられているが、かかる形態に限定されず、例えばグリッド電極３側の導電層２ｂは省略して、光電変換層１に直接グリッド電極３を設けることも可能である。導電性高分子は、太陽光発電フィルムの透明性を維持するため、透明性を有するものが好ましい。このような導電性高分子としては、例えば太陽電池の対向電極として用いられる導電性の高分子を用いることができ、とくに限定されない。具体的には、ポリ３，４エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とポリ４−スチレンスルホン酸（ＰＳＳ）との混合物を用いることができる。
【００３１】
グリッド電極３は、発電した電流を集めて太陽光発電フィルム１００の外部に取り出す機能を有する。グリッド電極３の材料としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、及び白金（Ｐｔ）等が挙げられる。中でも、比抵抗が低く、コストが抑えられる点から銀を好ましいものとして挙げることができる。
【００３２】
グリッド電極３は、グラビア印刷法などにより、格子状（グリッド）に設けることができる。グリッドを構成する線の太さは、とくに限定されないが、例えば約１０μｍ〜約５０μｍとすることができる。またグリッドのピッチ（格子間の距離）は、とくに限定されないが、太陽光フィルムの透明性、意匠性の観点から、例えば、約２００μｍ〜約３００μｍ（グリッド線間の内側、線を含まない距離）とすることができる。
【００３３】
透明電極層４は、発電した電流を集めて太陽光発電フィルム１００の外部に取り出す機能を有する。透明電極層４に用いられる透明電極としては、有機太陽電池に通常用いられているものから適宜選択することが可能であり、特に限定されない。例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウムなどの金属、黒鉛、カーボンブラック、グラッシーカーボン、カーボンナノチューブ、フラーレンなどの炭素又はＴＩＯ２、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、インジウム−スズ複合酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、インジウム塩酸化亜鉛（ＩＺＯ）、酸化スズ、酸化亜鉛、アンチモンをドープした酸化スズなどの導電性金属酸化物などを用いることができる。中でもインジウム−スズ複合酸化物（ＩＴＯ）、またはインジウム塩酸化亜鉛（ＩＺＯ）を好ましいものとして用いることができる。
【００３４】
透明電極層４の表面抵抗は、例えば、約１５Ω／□以下、または約１０Ω／□以下であることが好ましい。透明電極層４の厚さはとくに限定されないが、例えば約１０ｎｍ〜約１５０００ｎｍ、約２０ｎｍ〜約５０００ｎｍ、または約３０ｎｍ〜約５００ｎｍとすることができる。
【００３５】
透明電極層４は、例えば基材層１１にスパッタリングや真空蒸着などにより設けることができる。
【００３６】
本明細書中において、「透明」とは、太陽光又は人工照明光を透過すること、例えば約３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ波長の可視光領域における平均光線透過率が約５％以上であることをいう。
【００３７】
基材層１１は、有機太陽電池部１０の基体となるものである。基材層１１の素材は、とくに限定されないが、例えば上述の一対のプラスチックフィルムと同様のプラスチックフィルムを用いることができる。
【００３８】
基材層１１の厚さは、とくに限定されないが、例えば約５０μｍ〜約２５０μｍとすることができる。
【００３９】
太陽光発電フィルム１００は、有機太陽電池部１０の受光面Ｓ１側に設けられた赤外線反射層３０及び粘着剤層４０を有する。
【００４０】
赤外線反射層３０は、太陽光のうち赤外線を選択的に反射する層である。赤外線反射層３０としては、例えば、特表平１１−５０８３８０号公報に開示されている透明多層デバイスを用いることができる。この透明多層デバイスは、例えば、第１のポリマ材料の層と、第２のポリマ材料の層とを含む多層ポリマフィルムである。第１および第２のポリマ材料の屈折率の差は、３つの互いに垂直な軸の第１の軸に沿って約０．０５未満であることが好ましい。第１および第２のポリマ材料の屈折率の差は、該３つの互いに垂直な軸の第２の軸に沿って少なくとも約０．０５であることが好ましい。該３つの互いに垂直な軸の該第１の軸は、多層ポリマフィルムの面に直交する。より具体的には、この多層ポリマフィルムは、例えば、半結晶質のナフタレンジカルボン酸ポリエステルの層と、所定の他のポリマの層とから構成される。ナフタレンジカルボン酸ポリエステルの層が、他のポリマの層よりも、面内の少なくとも１つの軸に関して大きい屈折率を有することが好ましい。好ましい半結晶質のナフタレンジカルボン酸ポリエステルとしては、例えば、２，６−ポリエチレンナフタレート（「ＰＥＮ」）が挙げられる。特に好ましい所定の他のポリマとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）が挙げられる。好ましくは０．５μｍ以下である。多層ポリマフィルムは、少なくとも１つの方向に延伸され、かつ延伸前のその方向の寸法の少なくとも２倍の長さに引き伸ばされていてもよい。
【００４１】
本発明においては、光電変換層が遮熱効果を有するため、赤外線反射層３０を設けなくても、室内の温度低下及び熱割れ防止に寄与することができる。そして赤外線反射層３０を設けることにより、さらに赤外線（主に８５０〜１１００ｎｍの光）をカットすることができるので、遮熱効果がさらに付与され太陽光による室内の気温上昇をより抑えることが可能となる。
【００４２】
粘着剤層４０は、太陽光発電フィルム１００の最外層に設けられ、太陽光発電フィルムをガラス等の被着体に貼着するための層である。粘着剤層４０は、従来公知の粘着剤を使用することができる。このような粘着剤としては、例えば、アクリル系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコーン粘着剤、及びポリウレタン系粘着剤等を挙げることができる。中でも、耐候性の観点からアクリル系粘着剤が好ましい。
【００４３】
粘着剤層４０の外側には、さらに太陽光発電フィルムを使用する際に剥離可能な、剥離ライナーを設けることができる。
【００４４】
粘着剤層４０は、公知の方法で有機太陽電池部１０に、直接あるいは赤外線反射層３０を介して設けることができる。例えば、剥離紙上に設けられた粘着剤を、赤外線反射層３０にドライラミネートしたのち剥離紙を剥がすことにより設けることができる。
【００４５】
粘着剤層４０は、ガラス破損時にガラスが飛び散らないために充分な接着力や粘着力を有することが好ましい。具体的には、ＪＩＳ Ａ５７５９に示された方法で、約４．０Ｎ／２５ｍｍ以上の剥離力を有するものを用いることができる。
【００４６】
粘着剤層４０の厚さは、とくに限定されないが、例えば約３０μｍ〜約３００μｍとすることができる。
【００４７】
太陽光発電フィルム１００の厚さは、ガラス等の被着体に貼付または剥離する際の作業性や有機太陽電池部を安全に保持できる程度であればよくとくに限定されない。具体的には例えば、約１００μｍ〜約２０００μｍ、約１８０μｍ〜約１６００μｍ、または約２００μｍ〜約５００μｍとすることができる。
【００４８】
以上、太陽光発電フィルム１００の実施形態について説明したが、本発明の太陽光発電フィルムはこの実施形態に限定されない。
【００４９】
太陽光発電フィルムは、上述の各部の作成方法を含めて、公知の方法により作成することが可能である。具体的な作成方法の例は実施例に示すとおりである。
【００５０】
太陽光発電フィルムは、建物や車両等の、窓、ドア、壁面、又は天井等のガラス等、パーティション等のガラス等の被着体に貼りつけて使用することができる。この際、太陽光、室内の照明、室内の太陽光の散乱光等を利用して発電し、透明電極層４とグリッド電極３から取り出した電力を、公知の電流電圧変換回路、蓄電池等を利用して充電、利用することができる。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５２】
（実施例１）
図１は、実施例１で作成する太陽光発電フィルム１００を示す模式断面図である。図１を参照しながら、太陽光発電フィルム１００の製造方法について説明する。
【００５３】
有機太陽電池部の作成（有機太陽電池（ＯＰＶ）タイプ）
まず、１２５μｍ厚の透明ポリエステルフイルム基材１１上に、透明電極層４としてのＩＴＯ膜（表面シート抵抗１０Ω/□）をスパッタリングにより蒸着し、アセトンで洗浄後得られたＩＴＯ膜の上に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（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イト）の水分散液（Ｂａｙｅｒ社製、Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ）を塗布し、１２０℃で１０分乾燥させて、厚さ８０ｎｍの導電層２ａを形成した。得られた導電層２ａに、ＡＰＦＯ Ｇｒｅｅｎ １（化学式（２）のポリマ）及びＰＣＢＭ（［６，６］−フェニル−Ｃ６１ブチリックアシッドメチルエステル）（重量比１：４）をクロロホルムとトルエンの混合液（重量比１：１）に溶解した溶液を塗布し、９０℃で１０分間乾燥させて、厚さ１００ｎｍ（乾燥後）のバルクへテロ接合型の光電変換層１を形成した。
【００５４】
得られた光電変換層１の上から再度ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（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イト）の水分散液（Ｂａｙｅｒ社製、Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ）を塗布し、１２０℃で１０分して厚さ８０ｎｍ（乾燥後）の導電層２ｂを形成した。さらに導電層２ｂ上に、グラビア用導電性銀インク（東洋インク社製）を用い、グリッド線の太さが２５μｍ、グリッドのピッチ（グリッド線の内側の距離）が２５０μｍのマイクログリッドをグラビア印刷で印刷してグリッド電極３を形成し、有機太陽電池部１０を得た。
【００５５】
太陽光発電フィルムの作成
５０μｍのＰＥＴフイルム（帝人デュポンフィルム社製）を２枚用意し、各々のフィルムの一方の面にＳｉＯ２をスパッタリングし（防湿性付与）、他方の面に、ポリビニルブチラール（電気化学工業(株)製 ＃３０００−１）をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）とトルエンの混合溶媒（ＭＥＫ:トルエン＝１：１（重量比））に溶解した溶液を塗布し、乾燥して厚さ２０μｍ（乾燥後）の粘着剤層を形成した。この粘着剤層を介して、２枚のＰＥＴフィルムを上記で得られた有機太陽電池部の両面に貼り合わせた。
【００５６】
さらに、有機太陽電池部の受光面Ｓ１側のＰＥＴフィルムに、３Ｍ Ｓｃｏｔｃｈｔｉｎｔ Ｎａｎｏ９０フィルム（赤外線反射層３０、住友スリーエム社製）を貼り合わせ、更ににアクリル系粘着剤（スリーエム製粘着剤転写テープ）をドライラミネートにより積層して粘着剤層４０（厚さ１２５μｍ）を形成し太陽光発電フィルム１００を作成した。電極はＩＴＯ膜（透明電極層）及び銀ペーストのマイクログリッド（グリッド電極）からバスバーにより取り出した。
【００５７】
（実施例２)
３Ｍ Ｓｃｏｔｃｈｔｉｎｔ Ｎａｎｏ９０フィルムを貼り合わせないこと以外は、実施例１と同様に太陽光発電フィルムを作成した。
【００５８】
（実施例３)
光電変換層１の厚さを１００ｎｍから１５０ｎｍに変更したこと以外は実施例２と同様に太陽光発電フィルムを作成した。
【００５９】
（実施例４）
光電変換層１の厚さを１００ｎｍから２００ｎｍに変更したこと以外は実施例２と同様に太陽光発電フィルムを作成した。
【００６０】
（実施例５）
ｐ型有機半導体のドナー材料であるＡＰＦＯ Ｇｒｅｅｎ 1（化学式（１）のポリマ）を、ＰＢ３ＯＴＰ（化学式（１）のポリマ）に変更したこと以外は実施例４と同様に太陽光発電フィルムを作成した。
【００６１】
（比較例１）
ｐ型有機半導体のドナー材料であるＡＰＦＯ Ｇｒｅｅｎ １（化学式（２）のポリマ）を、下記化学式（４）に示す赤色の有機色素であるＰＴＰＴＢに変更したこと以外は実施例４と同様に太陽光発電フィルムを作成した。
【００６２】
【化４】
【００６３】
（比較例２）
グレイの染料により着色した２５０μｍのポリエステルフイルム（東洋紡社製着色フィルム）にアクリル系粘着剤をドライラミネートにより積層して１２５μｍの粘着剤層を形成して、着色ポリエステルフィルムと粘着剤層との積層体を作成した。
【００６４】
（比較例３）
光電変換層１の厚さを１００ｎｍから８０ｎｍに変更したこと以外は実施例２と同様に太陽光発電フィルムを作成した。
【００６５】
（比較例４）
太陽光発電フィルム（色素増感型太陽電池（ＤＳＳＣ）タイプ）
プラスチックフィルムと透明電極の積層体（ペクセルテクノロジーズ(株)社製ＰＥＣＰ−ＩＰ）に、スリーエム社製シルクスクリーン印刷機を用いて、８０ｍｍ×８ｍｍ×６列のパターン（長方形）を湿潤膜厚１２５μｍでシルクスクリーン印刷した。インクは、ＴｉＯ２インク（ペクセルテクノロジーズ(株)社製ＰＥＣＣ−Ｋ１）を用いた。３０分間自然乾燥した後、さらに乾燥機で乾燥した（１５０℃で３０分）。続いて、Ｒｕ錯体色素（ペクセルテクノロジーズ(株)社製ＰＥＣＤ−０７）０．３５７ｇを、ｔ−ブチルアルコール：エチルアルコール：アセトニトリル＝２５：２５：５０の溶媒１０００ｍｌに溶かした色素吸着液中に、浸漬（４０℃１２０分）して、ＴｉＯ２の表面に色素を吸着させた後、アセトニトリルで洗浄し自然乾燥した。
【００６６】
印刷面に、上記印刷パターン（８０ｍｍ×８ｍｍ×６列の長方形）と同じ形を事前に切り抜いておいたホットメルトフィルム（スリーエム社製ＴＢＦ−６１５）を、印刷パターンと切り抜きの形が合わさるようにして重ね、ヒートシールラミネーターにより接着した。
【００６７】
続いて、印刷パターンが露出しているホットメルトフィルムの切り抜き部分に電解液（電荷輸送層、ペクセルテクノロジーズ（株）社製ＰＥＣＥ−Ｋ０１）をピペッターを用いて流し込みながら、対向電極層付きプラスチックフィルム（ペクセルテクノロジーズ（株）社製 対極触媒付フィルムＰＥＣＦ−ＣＡＴ）を、ヒートシールラミネーターで接着して太陽電池部（色素増感型）を作成した。
【００６８】
粘着剤（ビッグテクノス(株)社製ＡＲ−２３２７）１００質量部に、イソホロンジイソシアネート系架橋剤（ビッグテクノス(株)社製ＮＶ３１５Ｅ）１.０質量部を加えて、カウレスミキサーで攪拌後、厚さ２５μｍの剥離処理ＰＥＴフィルム（東レフィルム加工（株）社製 セラピール）にナイフコーターを用いて、乾燥後の厚さが２５μｍとなるようにコーティングし、粘着剤層を作成した。
【００６９】
得られた粘着剤層の表面と、上記で得られた太陽電池部の対向電極層付きプラスチックフィルムとをラミネートして太陽光発電フィルムを得た。
【００７０】
（比較例５）
光電変換層１の厚さを２００ｎｍから８０ｎｍに変更したこと以外は比較例１と同様に太陽光発電フィルムを作成した。
【００７１】
（比較例６）
ルテニウム錯体系色素（商品名Ｎ７１９、ダイソル社製）を用いたこと以外は、比較例４と同様にして太陽光発電フィルムを作成した。
【００７２】
（比較例７）
光電変換層１の厚さを２００ｎｍから８０ｎｍに変更したこと以外は実施例５と同様に太陽光発電フィルムを作成した。
【００７３】
（比較例８）
シャ−プ(株)製のシースルータイプ薄膜シリコンタイプ太陽電池を使用した。この製品は、合わせガラス（強化ガラス）に太陽電池部が挟持されていた。
【００７４】
（比較例９）
富士電機製造(株)製アモルファスフイルム型太陽電池を用いて、太陽光発電フィルムを作成した。
【００７５】
実施例及び比較例で得られた太陽光発電フィルムおよび積層体の粘着剤層を市販の窓ガラス（旭硝子（株）社製フロート板ガラス）に貼り付けてサンプルとし、可視光透過率、日射反射率、日射透過率、温度差、赤外線カット率、熱割れ性、飛散防止、発電効率を測定又は評価した。得られた結果を作成した太陽光発電フィルムの条件とともに表１及び表２に示す。これらの特性は、下記の評価方法により求めた。
【００７６】
（ａ）可視光透過率；ＪＩＳ Ｒ３１０６に準じ日立製作所製 分光光度計Ｕ−４１００にて測定した
（ｂ）日射反射率：ＪＩＳ Ｒ３１０６に準じて日立製作所製分光光度計Ｕ−４１００にて測定した
（ｃ）日射吸収率：ＪＩＳ Ｒ３１０６に準じて日立製作所製 分光光度計Ｕ−４１００にて測定した
（ｄ）温度差：スリーエム製スコッチティント（ＴＭ）窓用フイルム用体感デモキットＭＤＴＳ００１で１５０Ｗ電球を３０分点灯した後の、サンプルを貼り付けたガラスの、電球と反対側の温度を、ガラスから１００ｍｍ離した位置で測定し、通常のガラスの場合との温度差を計算した。
（ｅ）赤外線カット率 ：ＪＩＳ Ｒ３１０６に準じて日立製作所製 分光光度計Ｕ−４１００にて測定した
（ｆ）熱割れ性：１５０Ｗ電球を３０分点灯した後のガラスを目視で判断し、熱割れが観測されないものを「Ａ」、熱割れが観察されたものを「Ｃ」と評価した。
（ｇ）飛散防止：ＪＩＳ Ｒ３１０６に準じて測定し、飛散防止性が特に優れているものを「ＡＡ」、飛散防止性が優れているものを「Ａ」、飛散防止性が劣っているものを「Ｃ」と評価した。
（ｈ）発電効率：以下の測定装置により、光量ＡＭ１．５、１ＳＵＮの条件で、０．２８ｃｍ２あたりの発電効率（η）を測定した。
使用装置：
ソーラーシミュレータ：ペクセルテクノロジーズ株式会社製ＰＥＣ−Ｌ１１
ＩＶカーブアナライザー：ペクセルテクノロジーズ株式会社製ＰＥＣＫ２４００−Ｎ
使用測定ソフト：
Ｐｅｃｃｅｌｌ Ｉ−Ｖ ｃｕｒｖｅ ａｎａｌｙｚｅｒ（ペクセルテクノロジーズ株式会社製）
【００７７】
【表１】
【００７８】
【表２】
【符号の説明】
【００７９】
１…光電変換層、２ａ，２ｂ…導電層、３…グリッド電極、４…透明電極層、１０…有機太陽電池部、１１…基材層、２０ａ、２０ｂ…プラスチックフィルム、３０…赤外線反射層、４０…粘着剤層、１００…太陽光発電フィルム、Ｓ１…受光面、Ｓ２…受光面と反対側の面、Ｌ１…太陽光、Ｌ２…室内照明及び太陽光の散乱光。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のプラスチックフィルムと、
前記一対のプラスチックフィルム間に設けられた有機太陽電池部と、
前記有機太陽電池部の受光面側において前記プラスチックフィルムよりも外側に設けられた粘着剤層と、
を備え、
前記有機太陽電池部が、青色又は緑色の有機色素及びフラーレン誘導体を含有するバルクへテロ接合型の光電変換層を有し、
前記光電変換層の厚みが１００〜２００ｎｍである、太陽光発電フィルム。
【請求項２】
可視光線の透過率が２０〜４０％である、請求項１に記載の太陽光発電フィルム。
【請求項３】
前記一対のプラスチックフィルムのうち受光面側のプラスチックフィルムと前記粘着剤層との間に設けられた赤外線反射層を更に備える、請求項１又は２に記載の太陽光発電フィルム。
【請求項１】
一対のプラスチックフィルムと、
前記一対のプラスチックフィルム間に設けられた有機太陽電池部と、
前記有機太陽電池部の受光面側において前記プラスチックフィルムよりも外側に設けられた粘着剤層と、
を備え、
前記有機太陽電池部が、青色又は緑色の有機色素及びフラーレン誘導体を含有するバルクへテロ接合型の光電変換層を有し、
前記光電変換層の厚みが１００〜２００ｎｍである、太陽光発電フィルム。
【請求項２】
可視光線の透過率が２０〜４０％である、請求項１に記載の太陽光発電フィルム。
【請求項３】
前記一対のプラスチックフィルムのうち受光面側のプラスチックフィルムと前記粘着剤層との間に設けられた赤外線反射層を更に備える、請求項１又は２に記載の太陽光発電フィルム。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−１８６３１０（Ｐ２０１２−１８６３１０Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４８２７３（Ｐ２０１１−４８２７３）
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
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