導電性基板、太陽電池、及び表示装置
【課題】大型化した場合であってもその比抵抗が問題となることがなく、光を効率的に透過させることができ、且つ機能層の選定が容易な導電性基板を提供すること。
【解決手段】透明な支持基板と、この支持基板上に形成された透明導電層とを有する導電性基板であって、前記透明導電層の表面には凹溝が形成されている。
【解決手段】透明な支持基板と、この支持基板上に形成された透明導電層とを有する導電性基板であって、前記透明導電層の表面には凹溝が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性基板、太陽電池、及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などに代表される各種表示装置や太陽電池などには、透明な支持基材上に支持基板ＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電層が形成された導電性基板が用いられている。しかしながら、これらの透明導電層の比抵抗は１０-6〜１０-5Ω・ｍであり、銀や金などの金属の比抵抗の約１０００倍程度の抵抗を示す。したがって、近年の各種表示装置や太陽電池に対する大型化の要請に応えようとした場合、当該透明導電層の抵抗によるロスが大きな問題となる。
【０００３】
このような問題に対して、透明導電層の表面にメッシュ状の金属からなる補助電極を設けることが行われている（特許文献１参照）。しかしながら、透明な支持基材側から光を照射していった場合に、金属の補助電極が存在している領域においては、該金属の補助電極が光を遮光し、補助電極上に形成される各種の機能層に十分に光を照射させることができなくなる。そうすると、例えば、機能層として光電変換層を備える太陽電池等では、光電変換層での光吸収量が減少し、出力電流が低下する問題が生じうる。
【０００４】
また、透明導電層上に金属からなる補助電極を形成し、さらにこの上に光電変換層などの機能層を形成する場合、当該機能層は、透明導電層および金属の両方との接着性が要求されることとなる。しかしながら、機能層としての役割を満たしつつ、透明導電層との接着性と、金属との接着性の双方の接着性を満たすことができる機能層を選定することは現実的に困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２０３６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような状況においてなされたものであり、大型化した場合であってもその比抵抗が問題となることがなく、光を効率的に透過させることができ、且つ機能層の選定が容易な導電性基板を提供するとともに、これを用いた太陽電池および表示装置を提供することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明は、透明な支持基板と、この支持基板上に形成された透明導電層とを有する導電性基板であって、前記透明導電層の表面には凹溝が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、前記支持基板の表面から前記透明導電層の表面までの距離のうち最大となる部分が、前記支持基板の表面から前記凹溝の底面までの距離の２倍以上であってもよい。また、前記透明導電層の厚みが、その部位によって異なっていてもよい。
【０００９】
また、前記透明導電層の表面と凹溝の側面とは、なだらかなＲ形状により連続していてもよく、また、凹溝の側面と底面もなだらかなＲ形状により連続していてもよい。
【００１０】
また、前記透明導電層が、導電性金属酸化物であってもよい。また、前記透明導電層の表面の表面抵抗率が５Ω／ｓｑ以下であってもよい。また、前記凹溝の底面における透過率が８０％以上であってもよい。
【００１１】
また、上記課題を解決するための本発明は、対向する２枚の導電性基板と、その間に設けられる光電変換層とを有する太陽電池であって、前記２枚の導電性基板のうちの少なくとも一方の導電性基板が、透明な支持基板と、この支持基板上に形成された透明導電層とを有し、該透明導電層の表面には凹溝が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、上記課題を解決するための本発明は、対向する２枚の導電性基板と、その間に設けられる発光層とを有する表示装置であって、前記２枚の導電性基板のうちの少なくとも一方の導電性基板が、透明な支持基板と、この支持基板上に形成された透明導電層とを有し、該透明導電層の表面には凹溝が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、大型化した場合であってもその比抵抗が問題となることとがなく、光を効率的に透過させることができ、且つ機能層の選定が容易な導電性基板を提供するとともに、これを用いた太陽電池および表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の導電性基板の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の導電性基板の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の導電性基板の一例を示す概略断面図である。
【図４】凹溝の開口形状の一例を示す図である。
【図５】凹溝の開口形状の一例を示す図である。
【図６】凹溝の開口形状の一例を示す図である。
【図７】凹溝の開口形状の一例を示す図である。
【図８】凹溝の開口形状の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の導電性基板について、図面を用いて具体的に説明する。なお、図１〜図３は、本発明の導電性基板の一例を示す概略断面図である。
【００１６】
＜導電性基板＞
図１に示すように、本発明の導電性基板１０は、透明な支持基板１と、この支持基板上に形成された透明導電層２とから構成されている。そして、本発明では、透明導電層２の表面に凹溝５が形成されている点に特徴を有する。つまり、本発明の導電性基板１０は、一つの透明導電層によって、従来の導電性基板に形成された金属の補助電極としての機能を発揮させている。したがって、透明導電層を透過する光が遮光されることがなく、その上部に形成される各種機能層に効率よく照射させることができ、高透過率化と、透明導電層２の低抵抗化を達成することができる。さらに、各種の機能層と接する界面が、同一の材料であることから、機能層の材料の選択の幅を広げることができる。
【００１７】
以下に、導電性基板１０の各構成について詳細に説明する。
【００１８】
＜＜支持基板＞＞
支持基板１は、上記の透明導電層２を支持するための基板であり、透明性を有するとの条件を満たす各種基板を適宜選択して用いることができ、その材料について特に限定はないが、例えば、ガラス基板等のリジッドな基板や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂等の可撓性を有する樹脂材料を有する基板を好適に使用することができる。
【００１９】
支持基板１の厚みについても特に限定はないが、耐久性を考慮すると、１０μｍ〜５００μｍ程度であることが好ましく、５０μｍ〜３００μｍ程度であることが特に好ましい。
【００２０】
＜＜透明導電層＞＞
図１に示すように、支持基板１上には透明導電層２が形成されており、透明導電層２の表面には凹溝５が形成されている。透明導電層２の材料については、特に限定されることはなく、従来から太陽電池や各種表示装置などで用いられてきた透明導電層、いわゆる透明電極を適宜用いることができる。
【００２１】
透明導電層２の材料としては、透明性を有する導電性金属酸化物であることが好ましい。導電性金属酸化物としては、例えば、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ（ＩＺＯ）、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ（ＩＴＯ）、ＺｎＯ−Ａｌ、Ｚｎ−Ｓｎ−Ｏ等を挙げることができる。
【００２２】
透明導電層２の表面には凹溝５が形成されている。本発明では、透明導電層２の表面に凹溝５を形成することで、透明導電層２には、支持基板１の表面から透明導電層の表面までの距離に相当する厚膜部２Ａと、支持基板１の表面から凹溝５の底面までの距離に相当する薄膜部２Ｂが存在することとなる。そして、この厚膜部２Ａによって透明導電層２の低抵抗化を図っている。以下、本願明細書において、支持基板１の表面から透明導電層の表面までの距離に相当する部分を厚膜部２Ａと、支持基板１の表面から凹溝５の底面までの距離に相当する部分を薄膜部２Ｂと区別する場合がある。
【００２３】
凹溝５の開口形状、すなわち凹溝５の底面の形状については特に限定はなく、透明導電層２の表面を網目状やストライプ状とすることができる、任意の形状を適宜選択することができる。例えば、図４〜図８に例示される開口形状の凹溝５とすることができる。なお、図４（ａ），（ｂ）では三角形の開口部がストレートに配列され、図４（ｃ）では三角形の開口部がジグザグに配列されている。図５（ａ）では矩形の開口部がストレートに配列され、図５（ｂ）では矩形の開口部がジグザグに配列され、図５（ｃ）では菱形（角度≠９０°）の開口部が配列され、図５（ｄ）では菱形（正方形）の開口部が配列されている。また、図６（ａ）では六角形の開口部がストレートに配列され、図６（ｂ）では六角形の開口部がジグザグに、すなわちいわゆるハニカム状に配列されている。また、図７（ａ）では円形の開口部がストレートに配列され、図７（ｂ）では円形の開口部がジグザグに配列されている。図８（ａ）では、透明導電層２の表面がストライプ状となるように、矩形の開口部が配列され、図８（ｂ）に示すように凹溝５によって透明導電層２の表面はストライプ状となっている。なお、図８（ｂ）は、図８（ａ）の斜視図である。また、本願明細書において、多角形や円形の「格子状」とは、多角形や円形が周期的に配列されている形状をいう。
【００２４】
中でも、凹溝５の開口形状は、六角形の格子状または平行四辺形の格子状であることが好ましい。この形状とすることで、透明導電層２を流れる電流が局所的に集中するのを効果的に防止することができる。
【００２５】
六角形の格子状の場合、特に、図６（ｂ）に例示するように六角形の開口部がハニカム状に配列されていることが好ましい。一方、平行四辺形の格子状の場合、平行四辺形の鋭角が４０°〜８０°の範囲内であることが好ましく、より好ましくは５０°〜７０°の範囲内、さらに好ましくは５５°〜６５°の範囲内である。また、平行四辺形の４辺の長さは、太陽電池の外形形状に合わせて適宜設定される。すなわち、平行四辺形が鋭角６０°、鈍角１２０°で４辺の長さが等しい菱形である場合、電流分布が比較的均一になる均電流エリアの形状は平行四辺形の鋭角の頂点を結ぶ対角線方向に電流が流れやすい楕円形状となる。そのため、導電性基板１０の中心部から外周部電極となり得る透明導電層２の外周部までの距離を勘案して、平行四辺形の４辺の長さは適宜設定される。
【００２６】
本発明では、透明導電層２の全領域で光を透過させることができ、凹溝５の開口部全体の面積について特に限定はないが、凹溝５の底面における光の透過率と、透明導電層２の光の透過率とを比較すると、支持基板１からの距離が近い分だけ、凹溝５の光の透過率は高い。換言すれば、薄膜部２Ｂの方が光の透過率は高い。この点を考慮すると、凹溝５の開口形状や、凹溝５によって形成される透明導電層２の表面形状、例えば、透明導電層２の表面形状が格子状であるかストライプ状であるかにかかわらず、凹溝５の開口面積は比較的大きいことが好ましい。具体的には、凹溝５が形成されていないとした場合の透明導電層２の全表面積を１００％としたときに、凹溝５の開口部の比率は、５０％〜９８％程度であることが好ましく、より好ましくは７０％〜９８％の範囲内、さらに好ましくは８０％〜９８％の範囲内である。
【００２７】
中でも、透明導電層２の厚み、すなわち、支持基板１の表面から透明導電層２の表面までの距離が、２００ｎｍ〜３００ｎｍの場合、凹溝５の開口部の比率は８０％〜９８％の範囲内であることが好ましく、より好ましくは８５％〜９８％の範囲内である。一方、透明導電層２の厚みが１００ｎｍ〜２００ｎｍの場合、凹溝５の開口部の比率は７０％〜８０％の範囲内であることが好ましく、より好ましくは７５％〜８０％の範囲内である。
【００２８】
また、凹溝５の開口部の形状が六角形の格子状である場合、開口部の比率は７０％〜８０％の範囲内であることが好ましく、より好ましくは７５％〜８０％の範囲内である。一方、凹溝５の開口部の形状が平行四辺形の格子状である場合、開口部の比率は８０％〜９８％の範囲内であることが好ましく、より好ましくは８５％〜９８％の範囲内である。凹溝５の開口部の比率が上述の範囲未満であると、透明導電層２全体としての抵抗を小さくすることができるものの、厚膜部２Ａが多くなり、その分透明導電層２全体としての光の透過率が低下するおそれがあるからである。また、凹溝５の開口部の比率が上述の範囲を超えると、透明導電層２全体としての光の透過率は向上するものの、透明導電層２全体としての抵抗が大きくなるおそれがあるからである。
【００２９】
また、透明導電層２の厚みは、支持基板１の表面から凹溝５の底面までの距離の２倍以上であることが好ましい。換言すれば、厚膜部２Ａの厚みは、薄膜部２Ｂの２倍以上であることが好ましい。このような厚みの関係を満たす透明導電層２とすることで、透明導電層２全体としての低抵抗化をさらに向上させることができる。
【００３０】
透明導電層２である厚膜部２Ａの厚みは、１００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。一方、支持基板１の表面から凹溝５の底面までの距離である薄膜部２Ｂの厚みは１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが特に好ましい。さらに好ましくは、厚膜部２Ａと薄膜部２Ｂとが当該好ましい厚みの範囲内であるとともに、厚膜部２Ａと薄膜部２Ｂとの厚みの関係が上記で説明した範囲内であることが好ましい。
【００３１】
また、透明導電層２の表面抵抗率、すなわち厚膜部２Ａの表面抵抗率は、５Ω／ｓｑ以下であることが好ましく、中でも３Ω／ｓｑ以下、特に１Ω／ｓｑ以下であることが好ましい。透明導電層２の表面抵抗率をこの範囲内に調整することで、例えば、本発明の導電性基板１０を太陽電池に適用した場合に、高い発電効率を得ることができる。
【００３２】
また、透明導電層２の表面抵抗率を上記の好ましい範囲とした場合には、透明導電層２全体として上記のように、太陽電池に適用した場合などに高い発電効率を得ることができ、凹溝５の底面の表面抵抗率、すわなち薄膜部２Ｂの表面抵抗率について、特に限定されることはないが、凹溝５の底面の表面抵抗率が５００Ω／ｓｑを超えると、透明導電層２全体としての低抵抗化の妨げとなるおそれがある。したがって、この点を考慮すると、凹溝５の底面の表面抵抗率は５００Ω／ｓｑ以下であることが好ましい。
【００３３】
なお、透明導電層２の表面抵抗率は、三菱化学株式会社製 表面抵抗計（ロレスタＭＣＰ：四端子プローブ）を用い、ＪＩＳ Ｒ１６３７（ファインセラミックス薄膜の抵抗率試験方法：４探針法による測定方法）に基づき、測定した値である。
【００３４】
凹溝５の底面における全光線透過率、すなわち薄膜部２Ｂの全光透過率は、８０％以上であることが好ましく、中でも９０％以上、特に９２％以上であることが好ましい。凹溝５の底面における全光線透過率が上記範囲である場合には、透明導電層２にて光を十分に透過することができ、例えば太陽電池において用いられる場合には、光電変換層にて光を効率的に吸収することができるからである。
【００３５】
また、透明導電層２の表面における全光線透過率、すなわち厚膜部２Ａの全光透過率は、１０％以上であることが好ましく、中でも３０％以上、特に５０％以上であることが好ましい。１０％未満である場合には、凹溝５の底面の全光透過率を上記範囲とした場合であっても、透明導電層２全体としての全光透過率が低下し、例えば太陽電池に用いられる場合に、光電変換層における光の吸収効率が低下する傾向となるからである。
【００３６】
なお、上記全光線透過率は、可視光領域において、スガ試験機株式会社製 ＳＭカラーコンピュータ（型番：ＳＭ−Ｃ）を用いて測定した値である。
【００３７】
また、本発明では、図１に示すように透明導電層２の厚みを一定としてもよいが、図２に示すようにその部位によって透明導電層２の厚みが異なるようにすることもできる。
【００３８】
以下、導電性基板上に光電変換層が形成され、導電性基板の外周部に外部回路との接点が設置される太陽電池に、本発明の導電性基板を適用した場合を例に挙げ、透明導電層２の厚みと集電効率との関係について説明する。
【００３９】
太陽電池において発電した電量を熱損失なく集電するためには、透明導電層２の低抵抗化が重要である。ここで、図１に示すように透明導電層２の厚みが一定である場合の、外部回路との接点から最も遠い位置にある中央部と、外部回路との接点から近い位置にある外周部における集電効率についてみると、外部回路との接点から遠い位置にある中央部ほど、発熱による損失の影響は大きく、外部回路との接点に近い位置である外周部ほど、発熱による損失の影響は小さい。つまり、中央部に近づくほど熱損失によって集電効率が低下することとなる。
【００４０】
かかる点を考慮すると、透明導電層２の厚みを一定とする場合には、中央部での熱損失の影響を受けないところまで厚くし低抵抗化を図ることが好ましい。ところで、透明導電層２の厚み、つまり厚膜部２Ａの厚みを厚くしていった場合には、低抵抗化の向上は図れるものの、厚膜部２Ａにおける透明性は徐々に低下していき、厚膜部２Ａにおける光透過度は低下する傾向となる。したがって、透明導電層２の厚みは必要以上に厚くすることは好ましくなく、低抵抗化が必要とされる位置についてのみ透明導電層２の厚みを厚くする、つまり、部位によって透明導電層２の厚みを異ならせ、光透過度と低抵抗化とのバランスをとることが好ましい。つまり、熱損失の影響が少ない位置では、透明導電層２の厚みを厚くすることによる低抵抗化の向上よりも、厚みを薄くすることによる光透過率の向上を図ることが好ましく、熱損失の影響が大きい位置では、透明導電層２の厚みを薄くすることによる光透過率の向上よりも、透明導電層２の厚みを厚くすることによる低抵抗化を図ることが好ましい。
【００４１】
つまり、上記の例では、図２に示すように、熱損失の影響が大きい中央部から熱損失の影響が少ない外周部にわたって、段階的に透明導電層２の厚みが薄くなるように設定することが好ましい。このように、熱損失の影響を考慮して、透明導電層２の厚みを部位によって異ならせることで、例えば、大面積の太陽電池に適用した場合であっても、高い出力電流を示す良好な太陽電池特性を得ることができる。
【００４２】
さらに、本発明においては、図３に示すように透明導電層２の表面と凹溝５の側面、さらには凹溝５の側面と底面をなだらかなＲ形状により連続させることもできる。このような形状とすることにより、当該透明導電層２上に光電交換層に代表される各種機能層を形成した場合において、透明導電層の表面と凹溝５の側面、および凹溝５の側面と底面のそれぞれで形成されるエッジ部分によって各種機能層が損傷することを防止することができる。
【００４３】
ここで、Ｒ形状の曲率半径や当該Ｒ形状の形成方法については特に限定することはなく、曲率半径については透明導電層の厚さや凹溝５のピッチや深さなど各部分の寸法を考慮して適宜設計可能であり、形成方法にあっても所望のＲ形状を形成可能な方法を選択して採用すればよい。
【００４４】
また、透明導電層２の形成方法としては、透明導電層２の表面に所望の凹溝５を形成することができる一般的な形成方法を適宜選択して用いることができる。このような方法としては、例えば、一般的な蒸着方法等により凹溝５が形成されていない透明導電層を支持基板１上に形成したのちに、凹溝５の開口部形状で薄膜部の厚みとなるようにハーフエッチングすることにより形成することができる。
【００４５】
また、これ以外の方法としては、支持基板１上に厚膜部に相当する透明電極膜をパターンニングしたのちに、この上から薄膜部に相当する透明電極膜を蒸着する方法や、支持基板１上に薄膜部に相当する透明電極膜を形成した後に、厚膜部に相当する透明電極膜をパターン状に形成する方法を挙げることができる。
【００４６】
＜太陽電池＞
以上で説明した導電性基板１０は、たとえば、対向する２枚の導電性基板と、その間に設けられる光電変換層とを有する太陽電池において、前記２枚の導電性基板のうちの少なくとも一方の導電性基板として好適に用いることができる。
【００４７】
＜表示装置＞
また、以上で説明した導電性基板１０は、対向する２枚の導電性基板と、その間に設けられる発光層とを有する表示装置において、前記２枚の導電性基板のうちの少なくとも一方の導電性基板としても好適に用いることができる。
【００４８】
以上、本発明の導電性基板、太陽電池、及び表示装置について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００４９】
また、本発明の導電性基板１０の利用分野についていかなる限定もされることはなく、上記で説明した太陽電池以外にも、例えば、ＯＬＥＤディスプレイ、タッチパネル等のディスプレイや、ＯＬＥＤ照明等にも適用可能である。
【実施例】
【００５０】
次に、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する。なお、文中の「％」は特に断りのない限り質量基準である。
【００５１】
（実施例１）
外形サイズ５０ｍｍ□・膜厚１２５μｍのＰＥＮフィルム基材の片面全面に、圧力勾配型プラズマガンを用いた反応性イオンプレーティング法（パワー：３．７ｋＷ、酸素分圧：７３％、製膜圧力：０．３Ｐａ、製膜レート：１５０ｎｍ／ｍｉｎ、基板温度：２０℃）により透明電極であるＩＴＯ膜(膜厚：８００ｎｍ、シート抵抗：１Ω／ｓｑ)を成膜した。次に、ポジ型フォトレジスト（東京応化社製；ＯＦＰＲ−８００）を用い、ＩＴＯエッチャント（塩酸：硝酸＝３：１の液）によりハーフエッチングを行い、厚膜部の膜厚が８００ｎｍ、薄膜部の膜厚が１５０ｎｍであり、厚膜部の平面形状が所定の開口部を有するメッシュ形状となるようにパターニングを行ない実施例１の導電性基板を得た。
【００５２】
次に、実施例１の導電性基板上に、導電性高分子ペースト（ポリ−（３，４−エチレンジオキシチオフェン）分散品）をスピンコート法にて製膜した後に、１５０℃で３０分間乾燥させ、正孔取出し層（膜厚：１００ｎｍ）を形成した。次に、ポリチオフェン（Ｐ３ＨＴ：ｐｏｌｙ（３−ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−２,５−ｄｉｙｌ））とＣ６０ＰＣＢＭ（［６，６］−ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒ）をブロモベンゼンに溶解させ、固形分濃度１．４ｗｔ％の光電変換層用塗工液を準備した。次いで、光電変換層用塗工液を正孔取出し層上にスピンコート法にて回転数６００ｒｐｍの条件で塗布して、光電変換層を形成した。次に、光電変換層上にＣａ／Ａｌ（厚み：３０ｎｍ／２００ｎｍ）を真空蒸着法にて形成して、実施例１の導電性基板を備えた有機薄膜太陽電池を作製した。
【００５３】
（実施例２）
外形サイズ５０ｍｍ□・膜厚１２５μｍのＰＥＮフィルム基材の片面全面に、圧力勾配型プラズマガンを用いた反応性イオンプレーティング法（パワー：３．７ｋＷ、酸素分圧：７３％、製膜圧力：０．３Ｐａ、製膜レート：１５０ｎｍ／ｍｉｎ、基板温度：２０℃）により透明電極であるＩＴＯ膜を成膜した。始めの２分間は基板全体にＩＴＯ膜を成膜し、後の４分間は基板の中央部に相当する位置に所定の形状で開口部を有するシャドウマスクを用いて、基板の中央部にのみＩＴＯ膜を成膜した。これにより、基板中央部では膜厚９００ｎｍでシート抵抗１Ω／ｓｑ、基板外周部では膜厚３００ｎｍでシート抵抗３Ω／ｓｑのＩＴＯ膜を得た。
【００５４】
次に、上記ＩＴＯ膜の表面にポジ型フォトレジスト（東京応化社製；ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、ＩＴＯ膜の中央部のみに露光および現像処理を実施し、ＩＴＯエッチャント（塩酸：硝酸＝３：１の液）によりハーフエッチングを行い、厚膜部の膜厚が９００ｎｍ、薄膜部の膜厚が１５０ｎｍであり、厚膜部の平面形状が所定の開口部を有するメッシュ形状となるようにパターニングを行なった。次に、上記パターニング済みＩＴＯ膜の表面に再びポジ型フォトレジスト（東京応化社製；ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、ＩＴＯ膜の外周部のみに露光および現像処理を実施し、ＩＴＯエッチャント（塩酸：硝酸＝３：１の液）によりハーフエッチングを行い、厚膜部の膜厚が３００ｎｍ、薄膜部の膜厚が１５０ｎｍであり、厚膜部の平面形状が所定の開口部を有するメッシュ形状となるようにパターニングを行ない実施例２の導電性基板を得た。
【００５５】
次に、実施例２の導電性基板上に、導電性高分子ペースト（ポリ−（３，４−エチレンジオキシチオフェン）分散品）をスピンコート法にて製膜した後に、１５０℃で３０分間乾燥させ、正孔取出し層（膜厚：１００ｎｍ）を形成した。次に、ポリチオフェン（Ｐ３ＨＴ：Ｐｏｌｙ（３−Ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−２，５−ｄｉｙｌ））とＣ６０ＰＣＢＭ（［６，６］−ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒ）をブロモベンゼンに溶解させ、固形分濃度１．４ｗｔ％の光電変換層用塗工液を準備した。次いで、光電変換層用塗工液を正孔取出し層上にスピンコート法にて回転数６００ｒｐｍの条件で塗布して、光電変換層を形成した。次に、光電変換層上にＣａ／Ａｌ（厚み：３０ｎｍ／２００ｎｍ）を真空蒸着法にて形成して、実施例２の導電性基板を備えた有機薄膜太陽電池を作製した。
【００５６】
（実施例３）
外形サイズ５０ｍｍ□・膜厚１２５μｍのＰＥＮフィルム基材の片面全面に、圧力勾配型プラズマガンを用いた反応性イオンプレーティング法（パワー：３．７ｋＷ、酸素分圧：７３％、製膜圧力：０．３Ｐａ、製膜レート：１５０ｎｍ／ｍｉｎ、基板温度：２０℃）により透明電極であるＩＴＯ膜(膜厚：８００ｎｍ、シート抵抗：１Ω／ｓｑ)を成膜した。次に、上記ＩＴＯ膜の表面にレジストを塗布し、比較的低エネルギーで矩形状のマスクを使って露光し、現像後のレジストをガラス転移点以上の温度でベーキングしてレジストを軟化させて波形状とした後に、低圧力高密度プラズマエッチングをレジスト面に行うことで、レジストとＩＴＯ膜が削られて断面形状が角を有さない波形状である凹凸構造の表面を有する実施例３の導電性基板を得た。
【００５７】
次に、実施例３の導電性基板上に、導電性高分子ペースト（ポリ−（３，４−エチレンジオキシチオフェン）分散品）をスピンコート法にて製膜した後に、１５０℃で３０分間乾燥させ、正孔取出し層（膜厚：１００ｎｍ）を形成した。次に、ポリチオフェン（Ｐ３ＨＴ：Ｐｏｌｙ（３−Ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−２，５−ｄｉｙｌ））とＣ６０ＰＣＢＭ（［６，６］−ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒ）をブロモベンゼンに溶解させ、固形分濃度１．４ｗｔ％の光電変換層用塗工液を準備した。次いで、光電変換層用塗工液を正孔取出し層上にスピンコート法にて回転数６００ｒｐｍの条件で塗布して、光電変換層を形成した。次に、光電変換層上にＣａ／Ａｌ（厚み：３０ｎｍ／２００ｎｍ）を真空蒸着法にて形成して、実施例３の導電性基板を備えた有機薄膜太陽電池を作製した。
【００５８】
実施例１〜実施例３の導電性基板を備える有機薄膜太陽電池をソーラーシミュレーターにより１００ｍＷ／ｃｍ2、Ａ.Ｍ.１．５Ｇの条件で太陽電池性能を評価したところ、実施例１〜実施例３の導電性基板を備える有機薄膜太陽電池の変換効率はいずれも２．５％であり、良好な電池特性を示した。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・支持基板
２・・・透明導電層
２Ａ・・・厚膜部
２Ｂ・・・薄膜部
５・・・凹溝
１０・・・導電性基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性基板、太陽電池、及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などに代表される各種表示装置や太陽電池などには、透明な支持基材上に支持基板ＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電層が形成された導電性基板が用いられている。しかしながら、これらの透明導電層の比抵抗は１０-6〜１０-5Ω・ｍであり、銀や金などの金属の比抵抗の約１０００倍程度の抵抗を示す。したがって、近年の各種表示装置や太陽電池に対する大型化の要請に応えようとした場合、当該透明導電層の抵抗によるロスが大きな問題となる。
【０００３】
このような問題に対して、透明導電層の表面にメッシュ状の金属からなる補助電極を設けることが行われている（特許文献１参照）。しかしながら、透明な支持基材側から光を照射していった場合に、金属の補助電極が存在している領域においては、該金属の補助電極が光を遮光し、補助電極上に形成される各種の機能層に十分に光を照射させることができなくなる。そうすると、例えば、機能層として光電変換層を備える太陽電池等では、光電変換層での光吸収量が減少し、出力電流が低下する問題が生じうる。
【０００４】
また、透明導電層上に金属からなる補助電極を形成し、さらにこの上に光電変換層などの機能層を形成する場合、当該機能層は、透明導電層および金属の両方との接着性が要求されることとなる。しかしながら、機能層としての役割を満たしつつ、透明導電層との接着性と、金属との接着性の双方の接着性を満たすことができる機能層を選定することは現実的に困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２０３６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような状況においてなされたものであり、大型化した場合であってもその比抵抗が問題となることがなく、光を効率的に透過させることができ、且つ機能層の選定が容易な導電性基板を提供するとともに、これを用いた太陽電池および表示装置を提供することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明は、透明な支持基板と、この支持基板上に形成された透明導電層とを有する導電性基板であって、前記透明導電層の表面には凹溝が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、前記支持基板の表面から前記透明導電層の表面までの距離のうち最大となる部分が、前記支持基板の表面から前記凹溝の底面までの距離の２倍以上であってもよい。また、前記透明導電層の厚みが、その部位によって異なっていてもよい。
【０００９】
また、前記透明導電層の表面と凹溝の側面とは、なだらかなＲ形状により連続していてもよく、また、凹溝の側面と底面もなだらかなＲ形状により連続していてもよい。
【００１０】
また、前記透明導電層が、導電性金属酸化物であってもよい。また、前記透明導電層の表面の表面抵抗率が５Ω／ｓｑ以下であってもよい。また、前記凹溝の底面における透過率が８０％以上であってもよい。
【００１１】
また、上記課題を解決するための本発明は、対向する２枚の導電性基板と、その間に設けられる光電変換層とを有する太陽電池であって、前記２枚の導電性基板のうちの少なくとも一方の導電性基板が、透明な支持基板と、この支持基板上に形成された透明導電層とを有し、該透明導電層の表面には凹溝が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、上記課題を解決するための本発明は、対向する２枚の導電性基板と、その間に設けられる発光層とを有する表示装置であって、前記２枚の導電性基板のうちの少なくとも一方の導電性基板が、透明な支持基板と、この支持基板上に形成された透明導電層とを有し、該透明導電層の表面には凹溝が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、大型化した場合であってもその比抵抗が問題となることとがなく、光を効率的に透過させることができ、且つ機能層の選定が容易な導電性基板を提供するとともに、これを用いた太陽電池および表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の導電性基板の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の導電性基板の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の導電性基板の一例を示す概略断面図である。
【図４】凹溝の開口形状の一例を示す図である。
【図５】凹溝の開口形状の一例を示す図である。
【図６】凹溝の開口形状の一例を示す図である。
【図７】凹溝の開口形状の一例を示す図である。
【図８】凹溝の開口形状の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の導電性基板について、図面を用いて具体的に説明する。なお、図１〜図３は、本発明の導電性基板の一例を示す概略断面図である。
【００１６】
＜導電性基板＞
図１に示すように、本発明の導電性基板１０は、透明な支持基板１と、この支持基板上に形成された透明導電層２とから構成されている。そして、本発明では、透明導電層２の表面に凹溝５が形成されている点に特徴を有する。つまり、本発明の導電性基板１０は、一つの透明導電層によって、従来の導電性基板に形成された金属の補助電極としての機能を発揮させている。したがって、透明導電層を透過する光が遮光されることがなく、その上部に形成される各種機能層に効率よく照射させることができ、高透過率化と、透明導電層２の低抵抗化を達成することができる。さらに、各種の機能層と接する界面が、同一の材料であることから、機能層の材料の選択の幅を広げることができる。
【００１７】
以下に、導電性基板１０の各構成について詳細に説明する。
【００１８】
＜＜支持基板＞＞
支持基板１は、上記の透明導電層２を支持するための基板であり、透明性を有するとの条件を満たす各種基板を適宜選択して用いることができ、その材料について特に限定はないが、例えば、ガラス基板等のリジッドな基板や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂等の可撓性を有する樹脂材料を有する基板を好適に使用することができる。
【００１９】
支持基板１の厚みについても特に限定はないが、耐久性を考慮すると、１０μｍ〜５００μｍ程度であることが好ましく、５０μｍ〜３００μｍ程度であることが特に好ましい。
【００２０】
＜＜透明導電層＞＞
図１に示すように、支持基板１上には透明導電層２が形成されており、透明導電層２の表面には凹溝５が形成されている。透明導電層２の材料については、特に限定されることはなく、従来から太陽電池や各種表示装置などで用いられてきた透明導電層、いわゆる透明電極を適宜用いることができる。
【００２１】
透明導電層２の材料としては、透明性を有する導電性金属酸化物であることが好ましい。導電性金属酸化物としては、例えば、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ（ＩＺＯ）、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ（ＩＴＯ）、ＺｎＯ−Ａｌ、Ｚｎ−Ｓｎ−Ｏ等を挙げることができる。
【００２２】
透明導電層２の表面には凹溝５が形成されている。本発明では、透明導電層２の表面に凹溝５を形成することで、透明導電層２には、支持基板１の表面から透明導電層の表面までの距離に相当する厚膜部２Ａと、支持基板１の表面から凹溝５の底面までの距離に相当する薄膜部２Ｂが存在することとなる。そして、この厚膜部２Ａによって透明導電層２の低抵抗化を図っている。以下、本願明細書において、支持基板１の表面から透明導電層の表面までの距離に相当する部分を厚膜部２Ａと、支持基板１の表面から凹溝５の底面までの距離に相当する部分を薄膜部２Ｂと区別する場合がある。
【００２３】
凹溝５の開口形状、すなわち凹溝５の底面の形状については特に限定はなく、透明導電層２の表面を網目状やストライプ状とすることができる、任意の形状を適宜選択することができる。例えば、図４〜図８に例示される開口形状の凹溝５とすることができる。なお、図４（ａ），（ｂ）では三角形の開口部がストレートに配列され、図４（ｃ）では三角形の開口部がジグザグに配列されている。図５（ａ）では矩形の開口部がストレートに配列され、図５（ｂ）では矩形の開口部がジグザグに配列され、図５（ｃ）では菱形（角度≠９０°）の開口部が配列され、図５（ｄ）では菱形（正方形）の開口部が配列されている。また、図６（ａ）では六角形の開口部がストレートに配列され、図６（ｂ）では六角形の開口部がジグザグに、すなわちいわゆるハニカム状に配列されている。また、図７（ａ）では円形の開口部がストレートに配列され、図７（ｂ）では円形の開口部がジグザグに配列されている。図８（ａ）では、透明導電層２の表面がストライプ状となるように、矩形の開口部が配列され、図８（ｂ）に示すように凹溝５によって透明導電層２の表面はストライプ状となっている。なお、図８（ｂ）は、図８（ａ）の斜視図である。また、本願明細書において、多角形や円形の「格子状」とは、多角形や円形が周期的に配列されている形状をいう。
【００２４】
中でも、凹溝５の開口形状は、六角形の格子状または平行四辺形の格子状であることが好ましい。この形状とすることで、透明導電層２を流れる電流が局所的に集中するのを効果的に防止することができる。
【００２５】
六角形の格子状の場合、特に、図６（ｂ）に例示するように六角形の開口部がハニカム状に配列されていることが好ましい。一方、平行四辺形の格子状の場合、平行四辺形の鋭角が４０°〜８０°の範囲内であることが好ましく、より好ましくは５０°〜７０°の範囲内、さらに好ましくは５５°〜６５°の範囲内である。また、平行四辺形の４辺の長さは、太陽電池の外形形状に合わせて適宜設定される。すなわち、平行四辺形が鋭角６０°、鈍角１２０°で４辺の長さが等しい菱形である場合、電流分布が比較的均一になる均電流エリアの形状は平行四辺形の鋭角の頂点を結ぶ対角線方向に電流が流れやすい楕円形状となる。そのため、導電性基板１０の中心部から外周部電極となり得る透明導電層２の外周部までの距離を勘案して、平行四辺形の４辺の長さは適宜設定される。
【００２６】
本発明では、透明導電層２の全領域で光を透過させることができ、凹溝５の開口部全体の面積について特に限定はないが、凹溝５の底面における光の透過率と、透明導電層２の光の透過率とを比較すると、支持基板１からの距離が近い分だけ、凹溝５の光の透過率は高い。換言すれば、薄膜部２Ｂの方が光の透過率は高い。この点を考慮すると、凹溝５の開口形状や、凹溝５によって形成される透明導電層２の表面形状、例えば、透明導電層２の表面形状が格子状であるかストライプ状であるかにかかわらず、凹溝５の開口面積は比較的大きいことが好ましい。具体的には、凹溝５が形成されていないとした場合の透明導電層２の全表面積を１００％としたときに、凹溝５の開口部の比率は、５０％〜９８％程度であることが好ましく、より好ましくは７０％〜９８％の範囲内、さらに好ましくは８０％〜９８％の範囲内である。
【００２７】
中でも、透明導電層２の厚み、すなわち、支持基板１の表面から透明導電層２の表面までの距離が、２００ｎｍ〜３００ｎｍの場合、凹溝５の開口部の比率は８０％〜９８％の範囲内であることが好ましく、より好ましくは８５％〜９８％の範囲内である。一方、透明導電層２の厚みが１００ｎｍ〜２００ｎｍの場合、凹溝５の開口部の比率は７０％〜８０％の範囲内であることが好ましく、より好ましくは７５％〜８０％の範囲内である。
【００２８】
また、凹溝５の開口部の形状が六角形の格子状である場合、開口部の比率は７０％〜８０％の範囲内であることが好ましく、より好ましくは７５％〜８０％の範囲内である。一方、凹溝５の開口部の形状が平行四辺形の格子状である場合、開口部の比率は８０％〜９８％の範囲内であることが好ましく、より好ましくは８５％〜９８％の範囲内である。凹溝５の開口部の比率が上述の範囲未満であると、透明導電層２全体としての抵抗を小さくすることができるものの、厚膜部２Ａが多くなり、その分透明導電層２全体としての光の透過率が低下するおそれがあるからである。また、凹溝５の開口部の比率が上述の範囲を超えると、透明導電層２全体としての光の透過率は向上するものの、透明導電層２全体としての抵抗が大きくなるおそれがあるからである。
【００２９】
また、透明導電層２の厚みは、支持基板１の表面から凹溝５の底面までの距離の２倍以上であることが好ましい。換言すれば、厚膜部２Ａの厚みは、薄膜部２Ｂの２倍以上であることが好ましい。このような厚みの関係を満たす透明導電層２とすることで、透明導電層２全体としての低抵抗化をさらに向上させることができる。
【００３０】
透明導電層２である厚膜部２Ａの厚みは、１００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。一方、支持基板１の表面から凹溝５の底面までの距離である薄膜部２Ｂの厚みは１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが特に好ましい。さらに好ましくは、厚膜部２Ａと薄膜部２Ｂとが当該好ましい厚みの範囲内であるとともに、厚膜部２Ａと薄膜部２Ｂとの厚みの関係が上記で説明した範囲内であることが好ましい。
【００３１】
また、透明導電層２の表面抵抗率、すなわち厚膜部２Ａの表面抵抗率は、５Ω／ｓｑ以下であることが好ましく、中でも３Ω／ｓｑ以下、特に１Ω／ｓｑ以下であることが好ましい。透明導電層２の表面抵抗率をこの範囲内に調整することで、例えば、本発明の導電性基板１０を太陽電池に適用した場合に、高い発電効率を得ることができる。
【００３２】
また、透明導電層２の表面抵抗率を上記の好ましい範囲とした場合には、透明導電層２全体として上記のように、太陽電池に適用した場合などに高い発電効率を得ることができ、凹溝５の底面の表面抵抗率、すわなち薄膜部２Ｂの表面抵抗率について、特に限定されることはないが、凹溝５の底面の表面抵抗率が５００Ω／ｓｑを超えると、透明導電層２全体としての低抵抗化の妨げとなるおそれがある。したがって、この点を考慮すると、凹溝５の底面の表面抵抗率は５００Ω／ｓｑ以下であることが好ましい。
【００３３】
なお、透明導電層２の表面抵抗率は、三菱化学株式会社製 表面抵抗計（ロレスタＭＣＰ：四端子プローブ）を用い、ＪＩＳ Ｒ１６３７（ファインセラミックス薄膜の抵抗率試験方法：４探針法による測定方法）に基づき、測定した値である。
【００３４】
凹溝５の底面における全光線透過率、すなわち薄膜部２Ｂの全光透過率は、８０％以上であることが好ましく、中でも９０％以上、特に９２％以上であることが好ましい。凹溝５の底面における全光線透過率が上記範囲である場合には、透明導電層２にて光を十分に透過することができ、例えば太陽電池において用いられる場合には、光電変換層にて光を効率的に吸収することができるからである。
【００３５】
また、透明導電層２の表面における全光線透過率、すなわち厚膜部２Ａの全光透過率は、１０％以上であることが好ましく、中でも３０％以上、特に５０％以上であることが好ましい。１０％未満である場合には、凹溝５の底面の全光透過率を上記範囲とした場合であっても、透明導電層２全体としての全光透過率が低下し、例えば太陽電池に用いられる場合に、光電変換層における光の吸収効率が低下する傾向となるからである。
【００３６】
なお、上記全光線透過率は、可視光領域において、スガ試験機株式会社製 ＳＭカラーコンピュータ（型番：ＳＭ−Ｃ）を用いて測定した値である。
【００３７】
また、本発明では、図１に示すように透明導電層２の厚みを一定としてもよいが、図２に示すようにその部位によって透明導電層２の厚みが異なるようにすることもできる。
【００３８】
以下、導電性基板上に光電変換層が形成され、導電性基板の外周部に外部回路との接点が設置される太陽電池に、本発明の導電性基板を適用した場合を例に挙げ、透明導電層２の厚みと集電効率との関係について説明する。
【００３９】
太陽電池において発電した電量を熱損失なく集電するためには、透明導電層２の低抵抗化が重要である。ここで、図１に示すように透明導電層２の厚みが一定である場合の、外部回路との接点から最も遠い位置にある中央部と、外部回路との接点から近い位置にある外周部における集電効率についてみると、外部回路との接点から遠い位置にある中央部ほど、発熱による損失の影響は大きく、外部回路との接点に近い位置である外周部ほど、発熱による損失の影響は小さい。つまり、中央部に近づくほど熱損失によって集電効率が低下することとなる。
【００４０】
かかる点を考慮すると、透明導電層２の厚みを一定とする場合には、中央部での熱損失の影響を受けないところまで厚くし低抵抗化を図ることが好ましい。ところで、透明導電層２の厚み、つまり厚膜部２Ａの厚みを厚くしていった場合には、低抵抗化の向上は図れるものの、厚膜部２Ａにおける透明性は徐々に低下していき、厚膜部２Ａにおける光透過度は低下する傾向となる。したがって、透明導電層２の厚みは必要以上に厚くすることは好ましくなく、低抵抗化が必要とされる位置についてのみ透明導電層２の厚みを厚くする、つまり、部位によって透明導電層２の厚みを異ならせ、光透過度と低抵抗化とのバランスをとることが好ましい。つまり、熱損失の影響が少ない位置では、透明導電層２の厚みを厚くすることによる低抵抗化の向上よりも、厚みを薄くすることによる光透過率の向上を図ることが好ましく、熱損失の影響が大きい位置では、透明導電層２の厚みを薄くすることによる光透過率の向上よりも、透明導電層２の厚みを厚くすることによる低抵抗化を図ることが好ましい。
【００４１】
つまり、上記の例では、図２に示すように、熱損失の影響が大きい中央部から熱損失の影響が少ない外周部にわたって、段階的に透明導電層２の厚みが薄くなるように設定することが好ましい。このように、熱損失の影響を考慮して、透明導電層２の厚みを部位によって異ならせることで、例えば、大面積の太陽電池に適用した場合であっても、高い出力電流を示す良好な太陽電池特性を得ることができる。
【００４２】
さらに、本発明においては、図３に示すように透明導電層２の表面と凹溝５の側面、さらには凹溝５の側面と底面をなだらかなＲ形状により連続させることもできる。このような形状とすることにより、当該透明導電層２上に光電交換層に代表される各種機能層を形成した場合において、透明導電層の表面と凹溝５の側面、および凹溝５の側面と底面のそれぞれで形成されるエッジ部分によって各種機能層が損傷することを防止することができる。
【００４３】
ここで、Ｒ形状の曲率半径や当該Ｒ形状の形成方法については特に限定することはなく、曲率半径については透明導電層の厚さや凹溝５のピッチや深さなど各部分の寸法を考慮して適宜設計可能であり、形成方法にあっても所望のＲ形状を形成可能な方法を選択して採用すればよい。
【００４４】
また、透明導電層２の形成方法としては、透明導電層２の表面に所望の凹溝５を形成することができる一般的な形成方法を適宜選択して用いることができる。このような方法としては、例えば、一般的な蒸着方法等により凹溝５が形成されていない透明導電層を支持基板１上に形成したのちに、凹溝５の開口部形状で薄膜部の厚みとなるようにハーフエッチングすることにより形成することができる。
【００４５】
また、これ以外の方法としては、支持基板１上に厚膜部に相当する透明電極膜をパターンニングしたのちに、この上から薄膜部に相当する透明電極膜を蒸着する方法や、支持基板１上に薄膜部に相当する透明電極膜を形成した後に、厚膜部に相当する透明電極膜をパターン状に形成する方法を挙げることができる。
【００４６】
＜太陽電池＞
以上で説明した導電性基板１０は、たとえば、対向する２枚の導電性基板と、その間に設けられる光電変換層とを有する太陽電池において、前記２枚の導電性基板のうちの少なくとも一方の導電性基板として好適に用いることができる。
【００４７】
＜表示装置＞
また、以上で説明した導電性基板１０は、対向する２枚の導電性基板と、その間に設けられる発光層とを有する表示装置において、前記２枚の導電性基板のうちの少なくとも一方の導電性基板としても好適に用いることができる。
【００４８】
以上、本発明の導電性基板、太陽電池、及び表示装置について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００４９】
また、本発明の導電性基板１０の利用分野についていかなる限定もされることはなく、上記で説明した太陽電池以外にも、例えば、ＯＬＥＤディスプレイ、タッチパネル等のディスプレイや、ＯＬＥＤ照明等にも適用可能である。
【実施例】
【００５０】
次に、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する。なお、文中の「％」は特に断りのない限り質量基準である。
【００５１】
（実施例１）
外形サイズ５０ｍｍ□・膜厚１２５μｍのＰＥＮフィルム基材の片面全面に、圧力勾配型プラズマガンを用いた反応性イオンプレーティング法（パワー：３．７ｋＷ、酸素分圧：７３％、製膜圧力：０．３Ｐａ、製膜レート：１５０ｎｍ／ｍｉｎ、基板温度：２０℃）により透明電極であるＩＴＯ膜(膜厚：８００ｎｍ、シート抵抗：１Ω／ｓｑ)を成膜した。次に、ポジ型フォトレジスト（東京応化社製；ＯＦＰＲ−８００）を用い、ＩＴＯエッチャント（塩酸：硝酸＝３：１の液）によりハーフエッチングを行い、厚膜部の膜厚が８００ｎｍ、薄膜部の膜厚が１５０ｎｍであり、厚膜部の平面形状が所定の開口部を有するメッシュ形状となるようにパターニングを行ない実施例１の導電性基板を得た。
【００５２】
次に、実施例１の導電性基板上に、導電性高分子ペースト（ポリ−（３，４−エチレンジオキシチオフェン）分散品）をスピンコート法にて製膜した後に、１５０℃で３０分間乾燥させ、正孔取出し層（膜厚：１００ｎｍ）を形成した。次に、ポリチオフェン（Ｐ３ＨＴ：ｐｏｌｙ（３−ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−２,５−ｄｉｙｌ））とＣ６０ＰＣＢＭ（［６，６］−ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒ）をブロモベンゼンに溶解させ、固形分濃度１．４ｗｔ％の光電変換層用塗工液を準備した。次いで、光電変換層用塗工液を正孔取出し層上にスピンコート法にて回転数６００ｒｐｍの条件で塗布して、光電変換層を形成した。次に、光電変換層上にＣａ／Ａｌ（厚み：３０ｎｍ／２００ｎｍ）を真空蒸着法にて形成して、実施例１の導電性基板を備えた有機薄膜太陽電池を作製した。
【００５３】
（実施例２）
外形サイズ５０ｍｍ□・膜厚１２５μｍのＰＥＮフィルム基材の片面全面に、圧力勾配型プラズマガンを用いた反応性イオンプレーティング法（パワー：３．７ｋＷ、酸素分圧：７３％、製膜圧力：０．３Ｐａ、製膜レート：１５０ｎｍ／ｍｉｎ、基板温度：２０℃）により透明電極であるＩＴＯ膜を成膜した。始めの２分間は基板全体にＩＴＯ膜を成膜し、後の４分間は基板の中央部に相当する位置に所定の形状で開口部を有するシャドウマスクを用いて、基板の中央部にのみＩＴＯ膜を成膜した。これにより、基板中央部では膜厚９００ｎｍでシート抵抗１Ω／ｓｑ、基板外周部では膜厚３００ｎｍでシート抵抗３Ω／ｓｑのＩＴＯ膜を得た。
【００５４】
次に、上記ＩＴＯ膜の表面にポジ型フォトレジスト（東京応化社製；ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、ＩＴＯ膜の中央部のみに露光および現像処理を実施し、ＩＴＯエッチャント（塩酸：硝酸＝３：１の液）によりハーフエッチングを行い、厚膜部の膜厚が９００ｎｍ、薄膜部の膜厚が１５０ｎｍであり、厚膜部の平面形状が所定の開口部を有するメッシュ形状となるようにパターニングを行なった。次に、上記パターニング済みＩＴＯ膜の表面に再びポジ型フォトレジスト（東京応化社製；ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、ＩＴＯ膜の外周部のみに露光および現像処理を実施し、ＩＴＯエッチャント（塩酸：硝酸＝３：１の液）によりハーフエッチングを行い、厚膜部の膜厚が３００ｎｍ、薄膜部の膜厚が１５０ｎｍであり、厚膜部の平面形状が所定の開口部を有するメッシュ形状となるようにパターニングを行ない実施例２の導電性基板を得た。
【００５５】
次に、実施例２の導電性基板上に、導電性高分子ペースト（ポリ−（３，４−エチレンジオキシチオフェン）分散品）をスピンコート法にて製膜した後に、１５０℃で３０分間乾燥させ、正孔取出し層（膜厚：１００ｎｍ）を形成した。次に、ポリチオフェン（Ｐ３ＨＴ：Ｐｏｌｙ（３−Ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−２，５−ｄｉｙｌ））とＣ６０ＰＣＢＭ（［６，６］−ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒ）をブロモベンゼンに溶解させ、固形分濃度１．４ｗｔ％の光電変換層用塗工液を準備した。次いで、光電変換層用塗工液を正孔取出し層上にスピンコート法にて回転数６００ｒｐｍの条件で塗布して、光電変換層を形成した。次に、光電変換層上にＣａ／Ａｌ（厚み：３０ｎｍ／２００ｎｍ）を真空蒸着法にて形成して、実施例２の導電性基板を備えた有機薄膜太陽電池を作製した。
【００５６】
（実施例３）
外形サイズ５０ｍｍ□・膜厚１２５μｍのＰＥＮフィルム基材の片面全面に、圧力勾配型プラズマガンを用いた反応性イオンプレーティング法（パワー：３．７ｋＷ、酸素分圧：７３％、製膜圧力：０．３Ｐａ、製膜レート：１５０ｎｍ／ｍｉｎ、基板温度：２０℃）により透明電極であるＩＴＯ膜(膜厚：８００ｎｍ、シート抵抗：１Ω／ｓｑ)を成膜した。次に、上記ＩＴＯ膜の表面にレジストを塗布し、比較的低エネルギーで矩形状のマスクを使って露光し、現像後のレジストをガラス転移点以上の温度でベーキングしてレジストを軟化させて波形状とした後に、低圧力高密度プラズマエッチングをレジスト面に行うことで、レジストとＩＴＯ膜が削られて断面形状が角を有さない波形状である凹凸構造の表面を有する実施例３の導電性基板を得た。
【００５７】
次に、実施例３の導電性基板上に、導電性高分子ペースト（ポリ−（３，４−エチレンジオキシチオフェン）分散品）をスピンコート法にて製膜した後に、１５０℃で３０分間乾燥させ、正孔取出し層（膜厚：１００ｎｍ）を形成した。次に、ポリチオフェン（Ｐ３ＨＴ：Ｐｏｌｙ（３−Ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−２，５−ｄｉｙｌ））とＣ６０ＰＣＢＭ（［６，６］−ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒ）をブロモベンゼンに溶解させ、固形分濃度１．４ｗｔ％の光電変換層用塗工液を準備した。次いで、光電変換層用塗工液を正孔取出し層上にスピンコート法にて回転数６００ｒｐｍの条件で塗布して、光電変換層を形成した。次に、光電変換層上にＣａ／Ａｌ（厚み：３０ｎｍ／２００ｎｍ）を真空蒸着法にて形成して、実施例３の導電性基板を備えた有機薄膜太陽電池を作製した。
【００５８】
実施例１〜実施例３の導電性基板を備える有機薄膜太陽電池をソーラーシミュレーターにより１００ｍＷ／ｃｍ2、Ａ.Ｍ.１．５Ｇの条件で太陽電池性能を評価したところ、実施例１〜実施例３の導電性基板を備える有機薄膜太陽電池の変換効率はいずれも２．５％であり、良好な電池特性を示した。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・支持基板
２・・・透明導電層
２Ａ・・・厚膜部
２Ｂ・・・薄膜部
５・・・凹溝
１０・・・導電性基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な支持基板と、この支持基板上に形成された透明導電層とを有する導電性基板であって、
前記透明導電層の表面には凹溝が形成されていることを特徴とする導電性基板。
【請求項２】
前記支持基板の表面から前記透明導電層の表面までの距離のうち最大となる部分が、前記支持基板の表面から前記凹溝の底面までの距離の２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の導電性基板。
【請求項３】
前記透明導電層の厚みが、その部位によって異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の導電性基板。
【請求項４】
前記透明導電層の表面と凹溝の側面とは、なだらかなＲ形状により連続しており、また、凹溝の側面と底面もなだらかなＲ形状により連続していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の導電性基板。
【請求項５】
前記透明導電層が、導電性金属酸化物であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の導電性基板。
【請求項６】
前記透明導電層の表面の表面抵抗率が５Ω／ｓｑ以下であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の導電性基板。
【請求項７】
前記凹溝の底面における透過率が８０％以上であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の導電性基板。
【請求項８】
対向する２枚の導電性基板と、その間に設けられる光電変換層とを有する太陽電池であって、
前記２枚の導電性基板のうちの少なくとも一方の導電性基板が、透明な支持基板と、この支持基板上に形成された透明導電層とを有し、該透明導電層の表面には凹溝が形成されていることを特徴とする、太陽電池。
【請求項９】
対向する２枚の導電性基板と、その間に設けられる発光層とを有する表示装置であって、
前記２枚の導電性基板のうちの少なくとも一方の導電性基板が、透明な支持基板と、この支持基板上に形成された透明導電層とを有し、該透明導電層の表面には凹溝が形成されていることを特徴とする、表示装置。
【請求項１】
透明な支持基板と、この支持基板上に形成された透明導電層とを有する導電性基板であって、
前記透明導電層の表面には凹溝が形成されていることを特徴とする導電性基板。
【請求項２】
前記支持基板の表面から前記透明導電層の表面までの距離のうち最大となる部分が、前記支持基板の表面から前記凹溝の底面までの距離の２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の導電性基板。
【請求項３】
前記透明導電層の厚みが、その部位によって異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の導電性基板。
【請求項４】
前記透明導電層の表面と凹溝の側面とは、なだらかなＲ形状により連続しており、また、凹溝の側面と底面もなだらかなＲ形状により連続していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の導電性基板。
【請求項５】
前記透明導電層が、導電性金属酸化物であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の導電性基板。
【請求項６】
前記透明導電層の表面の表面抵抗率が５Ω／ｓｑ以下であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の導電性基板。
【請求項７】
前記凹溝の底面における透過率が８０％以上であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の導電性基板。
【請求項８】
対向する２枚の導電性基板と、その間に設けられる光電変換層とを有する太陽電池であって、
前記２枚の導電性基板のうちの少なくとも一方の導電性基板が、透明な支持基板と、この支持基板上に形成された透明導電層とを有し、該透明導電層の表面には凹溝が形成されていることを特徴とする、太陽電池。
【請求項９】
対向する２枚の導電性基板と、その間に設けられる発光層とを有する表示装置であって、
前記２枚の導電性基板のうちの少なくとも一方の導電性基板が、透明な支持基板と、この支持基板上に形成された透明導電層とを有し、該透明導電層の表面には凹溝が形成されていることを特徴とする、表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２２７４５９（Ｐ２０１２−２２７４５９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９５７９０（Ｐ２０１１−９５７９０）
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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