有機薄膜太陽電池およびその製造方法
【課題】本発明は、電極間での短絡が起こり難く、大面積であっても光電変換効率の良好な有機薄膜太陽電池を提供することを主目的とする。
【解決手段】本発明は、透明基板と、上記透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い第１補助電極と、上記透明基板の他方の面にパターン状に形成された第２補助電極と、上記第２補助電極上に形成された透明電極と、上記透明基板を貫通し、上記第１補助電極および上記第２補助電極を電気的に接続する接続導電部と、上記透明電極上に形成された光電変換層と、上記光電変換層上に形成された対向電極とを有することを特徴とする有機薄膜太陽電池を提供することにより、上記課題を解決する。
【解決手段】本発明は、透明基板と、上記透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い第１補助電極と、上記透明基板の他方の面にパターン状に形成された第２補助電極と、上記第２補助電極上に形成された透明電極と、上記透明基板を貫通し、上記第１補助電極および上記第２補助電極を電気的に接続する接続導電部と、上記透明電極上に形成された光電変換層と、上記光電変換層上に形成された対向電極とを有することを特徴とする有機薄膜太陽電池を提供することにより、上記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大面積化が可能な有機薄膜太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機薄膜太陽電池は、２つの異種電極間に、電子供与性および電子受容性の機能を有する有機薄膜を配置してなる太陽電池であり、シリコンなどに代表される無機太陽電池に比べて製造工程が容易であり、かつ低コストで大面積化が可能であるという利点を持つ。
【０００３】
太陽電池において、受光側の電極は透明電極とされる。従来、この透明電極には、ＩＴＯ等の金属酸化物などが用いられており、中でも、導電性や透明性が高く、仕事関数が高いことから、ＩＴＯが主に使用されている。
しかしながら、有機薄膜太陽電池に用いられるＩＴＯ電極は、厚みが１５０ｎｍ程度と薄く、シート抵抗が２０Ω／□程度と大きいため、発生した電流がＩＴＯ電極を通過する際に消費され、発電効率が低下するという問題がある。この現象は、有機薄膜太陽電池の面積が大きくなるにつれて顕著に現れる。
【０００４】
近年、シリコン太陽電池や色素増感太陽電池において、透明電極上に金属メッシュを積層することが提案されている（例えば特許文献１〜３参照）。これにより、電極の導電性が向上する。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２４３９８９号公報
【特許文献２】特開２０００−２４３９９０号公報
【特許文献３】特開２００７−７８９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、有機薄膜太陽電池においても、発電効率向上のために、透明電極上に金属メッシュを積層することが考えられる。
しかしながら、シリコン太陽電池や色素増感太陽電池に用いられる金属メッシュの厚みは２μｍ〜２０μｍ程度と非常に厚い。一方、有機薄膜太陽電池では、光電変換層等の有機層の厚みは１００ｎｍ〜２００ｎｍと非常に薄い。そのため、有機薄膜太陽電池に、シリコン太陽電池や色素増感太陽電池に用いられる金属メッシュをそのまま適用すると、光電変換層等の有機層の厚みが薄いために、厚い金属メッシュによる凹凸を有機材料で均一にコーティングすることが難しく、結果として電極間で短絡が生じるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電極間での短絡が起こり難く、大面積であっても光電変換効率の良好な有機薄膜太陽電池を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、透明基板と、上記透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い第１補助電極と、上記透明基板の他方の面にパターン状に形成された第２補助電極と、上記第２補助電極上に形成された透明電極と、上記透明基板を貫通し、上記第１補助電極および上記第２補助電極を電気的に接続する接続導電部と、上記透明電極上に形成された光電変換層と、上記光電変換層上に形成された対向電極とを有することを特徴とする有機薄膜太陽電池を提供する。
【０００９】
本発明によれば、接続導電部により第１補助電極と第２補助電極と透明電極とが電気的に接続されているので、透明電極のシート抵抗が比較的高くても、第１補助電極の抵抗値が十分に低ければ、電極全体としての抵抗を十分に低くすることが可能となる。したがって、本発明の有機薄膜太陽電池は大面積であっても、発生した電力を効率良く集電することが可能となり、高い発電効率を得ることができる。また本発明によれば、第１補助電極の厚みは電極間での短絡に影響しないので、厚みを比較的厚く、また線幅を比較的小さくし、開口面積を大きくすることが可能であり、電極間での短絡が生じることなく、採光性に優れ、且つ集電機能の高い太陽電池とすることが可能となる。
【００１０】
上記発明においては、上記第１補助電極および上記第２補助電極のパターン形状がメッシュ状であることが好ましい。第１補助電極および第２補助電極の抵抗値をより低くすることができるからである。
【００１１】
また、本発明は、透明基板と、上記透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い第１補助電極と、上記透明基板の他方の面に形成された透明電極と、上記透明基板を貫通し、上記第１補助電極および上記透明電極を電気的に接続する接続導電部と、上記透明電極上に形成された光電変換層と、上記光電変換層上に形成された対向電極とを有することを特徴とする有機薄膜太陽電池を提供する。
【００１２】
本発明によれば、接続導電部により第１補助電極と透明電極とが電気的に接続されているので、透明電極のシート抵抗が比較的高くても、第１補助電極の抵抗値が十分に低ければ、電極全体としての抵抗を十分に低くすることが可能となる。したがって、本発明の有機薄膜太陽電池は大面積であっても、発生した電力を効率良く集電することが可能となり、高い発電効率を得ることができる。また本発明によれば、第１補助電極の厚みは電極間での短絡に影響しないために、厚みを比較的厚く、また線幅を比較的小さくし、開口面積を大きくすることができるので、かつ、透明基板および光電変換層の間に金属メッシュは形成されていないので、電極間での短絡が生じることなく、採光性に優れ且つ、集電機能の高い太陽電池とすることが可能となる。
【００１３】
上記発明においては、上記第１補助電極のパターン形状がメッシュ状であることが好ましい。第１補助電極の抵抗値をより低くすることができるからである。
【００１４】
さらに、本発明は、透明基板に貫通孔を形成し、上記貫通孔に導電ペーストを充填して、上記透明基板を貫通する接続導電部を形成する接続導電部形成工程と、上記接続導電部が形成された透明基板の一方の面に第１金属薄膜を形成し、上記第１金属薄膜上にレジストを配置し、フォトエッチング法により上記第１金属薄膜をパターニングして、上記透明基板の一方の面に上記接続導電部と接するように第１導電パターンを形成するパターン形成工程、および、上記透明基板の他方の面に保護層を配置し、上記第１導電パターン上にめっきを施すめっき工程を有し、上記透明基板の一方の面に第１補助電極を形成する補助電極形成工程と、上記補助電極形成工程後、上記透明基板の他方の面に透明電極を形成する透明電極形成工程とを有することを特徴とする有機薄膜太陽電池の製造方法を提供する。
【００１５】
本発明によれば、接続導電部により透明電極と第１補助電極とが電気的に接続され、発生した電力を効率良く集電することができる有機薄膜太陽電池を得ることができる。したがって、大面積であっても良好な発電効率を示す有機薄膜太陽電池を製造することが可能である。
【００１６】
上記発明においては、上記補助電極形成工程のパターン形成工程にて、上記透明基板の一方の面に上記第１金属薄膜を形成し、上記透明基板の他方の面に第２金属薄膜を形成し、上記第１金属薄膜および上記第２金属薄膜上に上記レジストを配置し、フォトエッチング法により上記第１金属薄膜および上記第２金属薄膜をパターニングして、上記透明基板の一方の面に上記接続導電部と接するように上記第１導電パターンを形成し、上記透明基板の他方の面に上記接続導電部と接するように第２導電パターンを形成し、上記補助電極形成工程のめっき工程にて、上記第２導電パターン上に上記保護層を配置し、上記第１導電パターン上にめっきを施し、上記補助電極形成工程にて、上記透明基板の一方の面に上記第１補助電極を形成し、上記透明基板の他方の面に第２補助電極を形成することが好ましい。
フォトエッチング法により第２補助電極を構成する第２導電パターンを形成するので、第２金属薄膜の厚みが薄い場合であっても所望の形状にパターニングすることができ、また第２導電パターンの端部にバリの無い形状を形成することができる。よって、第２補助電極の厚みを、電極間で短絡が生じない厚みとすることが可能であり、第２導電パターンを、第２導電パターンの端部のバリに起因する短絡が生じない形状とすることが可能である。これにより、電極間で短絡が生じ難い有機薄膜太陽電池を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、電極間での短絡の発生を防ぐとともに、第１補助電極の開口率を大きくした場合でも第１補助電極の抵抗値を低く抑制することが可能であり、有機薄膜太陽電池を大面積化したとしても高い発電効率を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の有機薄膜太陽電池およびその製造方法について詳細に説明する。
【００１９】
Ａ．有機薄膜太陽電池
本発明の有機薄膜太陽電池は、補助電極の構成により２つの実施態様に分けることができる。以下、各実施態様に分けて説明する。
【００２０】
Ｉ．有機薄膜太陽電池の第１実施態様
本発明の有機薄膜太陽電池の第１実施態様は、透明基板と、上記透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い第１補助電極と、上記透明基板の他方の面にパターン状に形成された第２補助電極と、上記第２補助電極上に形成された透明電極と、上記透明基板を貫通し、上記第１補助電極および上記第２補助電極を電気的に接続する接続導電部と、上記透明電極上に形成された光電変換層と、上記光電変換層上に形成された対向電極とを有することを特徴とするものである。
【００２１】
本実施態様の有機薄膜太陽電池について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施態様の有機薄膜太陽電池の一例を示す概略断面図である。図１に示す例において、有機薄膜太陽電池１は、透明基板２と、透明基板２の一方の面にパターン状に形成され、透明電極５よりも抵抗値の低い第１補助電極３と、透明基板２の他方の面にメッシュ状に形成された第２補助電極４と、第２補助電極４上に形成された透明電極５と、透明基板２を貫通し、第１補助電極３および第２補助電極４を電気的に接続する接続導電部６と、透明電極５上に形成された正孔取出し層７と、正孔取出し層７上に形成された光電変換層８と、光電変換層８上に形成された対向電極９とを有している。
【００２２】
なお、透明基板の一方の面に第１補助電極が形成され、透明基板の他方の面に第２補助電極および透明電極が形成されているとは、透明基板の第１補助電極が形成されている面とは反対側の面に第２補助電極および透明電極が形成されていることを意味する。
【００２３】
有機薄膜太陽電池１においては、まず、第１補助電極３および第２補助電極４の開口部からの入射光１１により光電変換層８内で電荷が発生する。次いで、発生した電荷（正孔）は、光電変換層８の膜厚方向に移動して正孔取出し層７へと取り出され、正孔取出し層７および透明電極５の接触界面にて透明電極５へと取り出される。一方、発生した電荷（電子）は、光電変換層８の膜厚方向に移動して光電変換層８および対向電極９の接触界面にて対向電極９へと取り出される。
【００２４】
本実施態様によれば、第１補助電極および第２補助電極が接続導電部により電気的に接続されており、陽極側の電極が第１補助電極と第２補助電極と透明電極とから構成されるので、透明電極のシート抵抗が比較的高い場合であっても、陽極全体としての抵抗を低減することができる。すなわち、第１補助電極により、発生した電力を効率良く集電することができる。したがって、有機薄膜太陽電池を大面積化したとしても、高い発電効率を維持することが可能である。
【００２５】
また本実施態様によれば、第１補助電極は透明基板の受光面側に形成されているので、第１補助電極の厚みは電極間での短絡に影響しない。そのため、第１補助電極の厚みを比較的厚くすることもできる。したがって、第１補助電極の開口率および厚みを調整することで、大きな開口率を確保した状態で陽極全体としての抵抗を制御することが可能である。
【００２６】
さらに、透明基板上に第２補助電極および透明電極が積層されているので、接続導電部と第２補助電極と透明電極との界面の接合を良好なものとすることができる。
以下、本実施態様の有機薄膜太陽電池における各構成について説明する。
【００２７】
１．接続導電部
本実施態様に用いられる接続導電部は、透明基板を貫通し、第１補助電極および第２補助電極を電気的に接続するものである。
【００２８】
接続導電部の形成材料としては、通常、金属が用いられる。接続導電部に用いられる金属としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム合金等を挙げることができる。
【００２９】
接続導電部の形状としては、透明基板を貫通する形状であれば特に限定されるものではなく、例えば、円柱状、円錐状などとすることができる。
接続導電部が金属箔上に形成された導電性バンプ（突起物）を由来とするものである場合、導電性バンプの形成工程に依拠して、接続導電部の形状は厚み方向に径が変化した円錐状となる。この場合、図２に例示するように、接続導電部６の形状は、第２補助電極４側が小径、第１補助電極３側が大径となる円錐状であることが好ましい。導電性バンプが形成されている金属箔をパターニングすることにより、第１補助電極を形成することができるからである。
【００３０】
接続導電部６は、図１および図２に例示するように透明基板２に設けられた貫通孔をすべて埋めるように形成されていてもよく、図３に例示するように透明基板２に設けられた貫通孔の壁面を覆うように形成されていてもよい。
図３に例示するように接続導電部６が透明基板２に設けられた貫通孔の壁面を覆うように形成されている場合、貫通孔の壁面以外の部分は、例えば樹脂１２等で充填されていることが好ましい。第２補助電極を形成するために透明基板全面にスパッタリング法等の蒸着法により金属薄膜を成膜する場合には、樹脂等が充填されていないと、金属薄膜の形成材料が孔を通過してしまい、透明基板全面に金属薄膜を形成するのが困難になるからである。
中でも、接続導電部は、透明基板に設けられた貫通孔をすべて埋めるように形成されていることが好ましい。導電性を高めることができるからである。
【００３１】
接続導電部の形成位置としては、接続導電部により第１補助電極および第２補助電極が電気的に接続されるように配置されていればよい。中でも、接続導電部、第１補助電極および第２補助電極自体が基本的に光を透過せず、第１補助電極および第２補助電極の開口部から光電変換層に光が入射するので、光電変換層に入射する光量を十分に確保するために、接続導電部は、第１補助電極および第２補助電極が設けられた領域に配置されていることが好ましい。
【００３２】
また、接続導電部は、第１補助電極および第２補助電極を電気的に接続していればよいので、通常、接続導電部の密度は、第１補助電極および第２補助電極の密度より小さくなる。接続導電部の密度としては、所望の抵抗値や、接続導電部の径等に応じて適宜選択される。
【００３３】
接続導電部の径としては、光電変換層に入射する光量を十分に確保するため、第１補助電極および第２補助電極の線幅等に応じて適宜設定される。
【００３４】
なお、接続導電部の形成方法については、後述の「Ｂ．有機薄膜太陽電池の製造方法」の項に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。
【００３５】
２．第１補助電極
本実施態様に用いられる第１補助電極は、透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低いものである。
【００３６】
第１補助電極の形成材料としては、通常、金属が用いられる。第１補助電極に用いられる金属としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム合金、ステンレス系金属、鉄（Ｆｅ）および鉄−ニッケル合金等の導電性金属を挙げることができる。これらの導電性金属の中でも、電気抵抗値が比較的低いものが好ましい。このような導電性金属としては、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等が挙げられる。
【００３７】
また、対向電極の形成材料の仕事関数等に応じて、好ましい金属を選択してもよい。例えば、対向電極の形成材料の仕事関数等を考慮する場合には、透明電極は正孔取出し電極であるので、第１補助電極に用いられる金属は仕事関数の高いものであることが好ましい。具体的には、Ａｌが好ましく用いられる。
【００３８】
第１補助電極は、単層であってもよく、複数層から構成されるものであってもよい。例えば、金属箔上に接続導電部となる導電性バンプ（突起物）を形成し、導電性バンプを透明基板に押し当てて貫通させ、導電性バンプが形成されている金属箔をパターニングする場合には、第１補助電極は金属箔に由来する単層となる。また例えば、第１金属薄膜をパターニングして第１導電パターンを形成した後に、第１導電パターンにめっきを施す場合には、第１補助電極は第１導電パターンおよびめっき層から構成されるものとなる。
【００３９】
第１補助電極が第１導電パターンおよびめっき層から構成される場合、第１導電パターンは、上述の導電性金属からなる単層であってもよく、また透明基板との付着強度を確保するために導電性金属層の透明基板側にコンタクト層が積層されたものであってもよい。コンタクト層に用いられる金属としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）等を挙げることができる。
【００４０】
第１補助電極のパターン形状としては、開口部を有するパターンであれば特に限定されるものではなく、所望の導電性、透過性、強度等により適宜選択される。例えば、多角形や円形の格子状などのメッシュ状、ストライプ状、櫛歯状等が挙げられる。中でも、メッシュ状が好ましい。第１補助電極の抵抗値をより低くすることができるからである。
【００４１】
第１補助電極の形成位置としては、第１補助電極および第２補助電極自体が基本的に光を透過せず、第１補助電極および第２補助電極の開口部から光電変換層に光が入射するので、光電変換層に入射する光量を十分に確保するために、第１補助電極は第２補助電極が設けられた領域に配置されていることが好ましい。
【００４２】
また、第１補助電極の厚みは電極間の短絡に影響しないので比較的厚くすることができるのに対し、第２補助電極の厚みは電極間の短絡に影響するため比較的薄いことが好ましい。そのため、第１補助電極が第２補助電極が設けられた領域に配置されている場合、第１補助電極の密度は第２補助電極の密度より小さくてもよい。すなわち、図４に例示するように、第１補助電極３が、第２補助電極４が設けられた領域に配置され、第２補助電極４よりも粗に形成されていてもよい。この場合、例えば図５（ａ）、（ｂ）に示すように第２補助電極４の形状が六角形の格子状（ハニカム状）である場合には、第１補助電極３の形状は図５（ａ）のような櫛歯状や図５（ｂ）のような格子状とすることができる。また例えば図６（ａ）、（ｂ）に示すように第２補助電極４の形状が四角形の格子状である場合には、第１補助電極３の形状は図６（ａ）のようなストライプ状や図６（ｂ）のような格子状とすることができる。
【００４３】
上述したように第１補助電極自体は基本的に光を透過しないので、第１補助電極の開口部から光電変換層に光が入射する。そのため、第１補助電極の開口部は比較的大きいことが好ましい。具体的には、第１補助電極の開口部の比率は、５０％〜９５％程度であることが好ましく、より好ましくは７０％〜９５％の範囲内である。開口部の比率が上記範囲未満であると、充分に光を透過させることができないからである。また、開口部の比率が上記範囲を超えると、第１補助電極に所望の抵抗値を付与するために、第１補助電極の厚みを大きくする必要が生じ、生産効率が低下するからである。
【００４４】
第１補助電極の開口部のピッチおよび第１補助電極の線幅は、第１補助電極が第２補助電極が設けられた領域に配置されるように設定されていることが好ましく、第１補助電極全体の面積等に応じて適宜選択される。
【００４５】
第１補助電極の厚みとしては、特に限定されるものではないが、0.5μｍ〜10μｍの範囲内であることが好ましく、中でも1μｍ〜7μｍの範囲内、特に3μｍ〜5μｍの範囲内であることが好ましい。第１補助電極の厚みが薄すぎると、陽極全体としての抵抗を低減する効果が十分に得られない場合があるからである。また、第１補助電極の厚みが厚すぎると形成が困難になる場合があるからである。
【００４６】
第１補助電極のシート抵抗としては、透明電極のシート抵抗よりも低ければよいが、中でも第２補助電極のシート抵抗よりも低いことが好ましい。具体的に、第１補助電極のシート抵抗は1Ω／□以下であることが好ましく、中でも0.5Ω／□以下、特に0.1Ω／□以下であることが好ましい。第１補助電極のシート抵抗が上記範囲より大きいと、所望の発電効率が得られない場合があるからである。
なお、上記シート抵抗は、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低効率試験方法：４探針法による測定方法）に基づき、測定した値である。
【００４７】
なお、第１補助電極の形成方法については、後述の「Ｂ．有機薄膜太陽電池の製造方法」の項に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。
【００４８】
３．第２補助電極
本実施態様に用いられる第２補助電極は、透明基板の他方の面にパターン状に形成されるものである。
【００４９】
第２補助電極の形成材料としては、通常、金属が用いられる。
なお、第２補助電極に用いられる金属については、上記第１補助電極に用いられる金属と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００５０】
第２補助電極は、上述の導電性金属からなる単層であってもよく、また透明基板や透明電極との付着強度を確保するために導電性金属層とコンタクト層とが積層されたものであってもよい。コンタクト層の形成材料としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）等が挙げられる。コンタクト層は、付着強度を確保するために導電性金属層に積層するものであり、導電性金属層のいずれか一方の面に積層してもよく、また導電性金属層の両方の面に積層してもよい。
【００５１】
第２補助電極のパターン形状としては、開口部を有するパターンであれば特に限定されるものではなく、所望の導電性、透過性、強度等により適宜選択される。例えば、多角形や円形の格子状などのメッシュ状、ストライプ状、櫛歯状等が挙げられる。中でも、メッシュ状が好ましい。第２補助電極の抵抗値をより低くすることができるからである。
【００５２】
第２補助電極自体は基本的に光を透過しないので、第２補助電極の開口部から光電変換層に光が入射する。そのため、第２補助電極の開口部は比較的大きいことが好ましい。具体的には、第２補助電極の開口部の比率は、５０％〜９５％程度であることが好ましく、より好ましくは７０％〜９５％の範囲内である。開口部の比率が上記範囲未満であると、充分に光を透過させることができないからである。また、開口部の比率が上記範囲を超えると、第２補助電極の面積が小さくなって、第２補助電極での電荷の移動効率が低下するおそれがあるからである。
【００５３】
第２補助電極の開口部のピッチおよび第２補助電極の線幅は、第２補助電極が設けられた領域に第１補助電極が配置されるように設定されていることが好ましく、第２補助電極全体の面積等に応じて適宜選択される。
【００５４】
第２補助電極の厚みは、透明電極および対向電極の間で短絡が生じない厚みであれば特に限定されるものではなく、光電変換層、正孔取出し層、電子取出し層等の厚みに応じて適宜選択される。具体的には、光電変換層、正孔取出し層、電子取出し層などの、透明電極および対向電極の間に形成される層の総膜厚を１とすると、第２補助電極の厚みは、1以下であることが好ましく、より好ましくは0.5以下、さらに好ましくは0.3以下である。第２補助電極の厚みが上記範囲より厚いと、電極間で短絡が生じるおそれがあるからである。より具体的には、第２補助電極の厚みは、500ｎｍ以下であることが好ましく、中でも300ｎｍ以下、特に100ｎｍ以下であることが好ましい。第２補助電極の厚みが上記範囲より厚いと、電極間で短絡が生じるおそれがあるからである。一方、第２補助電極の厚みの下限は30ｎｍであることが好ましい。膜厚30nm以下の膜厚の場合、金属薄膜が連続膜になっておらず、抵抗値が非常に大きくなる可能性があるからである。
【００５５】
第２補助電極の形成方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、金属薄膜を全面に成膜した後にメッシュ状にパターニングする方法、メッシュ状の導電体を直接形成する方法等が挙げられる。これらの方法は、第２補助電極の形成材料や厚み等に応じて適宜選択される。
【００５６】
金属薄膜の成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の真空成膜法であることが好ましい。すなわち、第２補助電極は真空成膜法にて形成された金属薄膜であることが好ましい。真空成膜法により成膜した金属種は、めっき膜に比べ介在物が少なく比抵抗を小さくでき、Ａｇペースト等を用いて成膜したものと比較しても比抵抗を小さくできるからである。また、1000nm以下の金属薄膜を制御良く、均一な厚みにて成膜する方法としても、真空製膜法が好適である。
金属薄膜のパターニング方法としては、所望のパターンに精度良く形成することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えばフォトエッチング法等を挙げることができる。
【００５７】
４．透明電極
本実施態様に用いられる透明電極は、上記第２補助電極上に形成されるものである。本発明においては、第１補助電極側が受光面となるため、透明電極は、通常、光電変換層で発生した正孔を取り出すための電極（正孔取出し電極）とされる。
【００５８】
透明電極の構成材料としては、導電性および透明性を有するものであれば特に限定されなく、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ（ＩＺＯ）、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ（ＩＴＯ）、ＺｎＯ−Ａｌ、Ｚｎ−Ｓｎ−Ｏ等を挙げることができる。中でも、後述する対向電極の構成材料の仕事関数等を考慮して適宜選択することが好ましい。例えば対向電極の構成材料を仕事関数の低い材料とした場合には、透明電極の構成材料は仕事関数の高い材料であることが好ましい。導電性および透明性を有し、かつ仕事関数の高い材料としては、ＩＴＯが好ましく用いられる。
【００５９】
透明電極の全光線透過率は、８５％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。透明電極の全光線透過率が上記範囲であることにより、透明電極にて光を十分に透過することができ、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。
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。
【００６０】
透明電極のシート抵抗は、２０Ω／□以下であることが好ましく、中でも１０Ω／□以下、特に５Ω／□以下であることが好ましい。シート抵抗が上記範囲より大きいと、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性があるからである。
なお、上記シート抵抗は、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低効率試験方法：４探針法による測定方法）に基づき、測定した値である。
【００６１】
透明電極は、単層であってもよく、また異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
この透明電極の膜厚としては、単層である場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記範囲より薄いと、透明電極のシート抵抗が大きくなりすぎ、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性があり、一方、膜厚が上記範囲より厚いと、全光線透過率が低下し、光電変換効率を低下させる可能性があるからである。
【００６２】
透明電極は、基板上に全面に形成されていてもよく、パターン状に形成されていてもよい。
【００６３】
透明電極の形成方法としては、一般的な電極の形成方法を用いることができる。
【００６４】
５．光電変換層
本実施態様に用いられる光電変換層は、透明電極および対向電極の間に形成されるものである。なお、「光電変換層」とは、有機薄膜太陽電池の電荷分離に寄与し、生じた電子および正孔を各々反対方向の電極に向かって輸送する機能を有する部材をいう。
【００６５】
光電変換層は、電子受容性および電子供与性の両機能を有する単一の層であってもよく（第１態様）、また電子受容性の機能を有する電子受容性層と電子供与性の機能を有する電子供与性層とが積層されたものであってもよい（第２態様）。以下、各態様について説明する。
【００６６】
（１）第１態様
本実施態様における光電変換層の第１態様は、電子受容性および電子供与性の両機能を有する単一の層であり、電子供与性材料および電子受容性材料を含有するものである。この光電変換層では、光電変換層内で形成されるｐｎ接合を利用して電荷分離が生じるため、単独で光電変換層として機能する。
【００６７】
電子供与性材料としては、電子供与体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法により成膜可能なものであることが好ましく、中でも電子供与性の導電性高分子材料であることが好ましい。
導電性高分子はいわゆるπ共役高分子であり、炭素−炭素またはヘテロ原子を含む二重結合または三重結合が、単結合と交互に連なったπ共役系から成り立っており、半導体的性質を示すものである。導電性高分子材料は、高分子主鎖内にπ共役が発達しているため主鎖方向への電荷輸送が基本的に有利である。また、導電性高分子の電子伝達機構は、主にπスタッキングによる分子間のホッピング伝導であるため、高分子の主鎖方向のみならず、光電変換層の膜厚方向への電荷輸送も有利である。さらに、導電性高分子材料は、導電性高分子材料を溶媒に溶解もしくは分散させた塗工液を用いることで湿式塗工法により容易に成膜可能であることから、大面積の有機薄膜太陽電池を高価な設備を必要とせず低コストで製造できるという利点がある。
【００６８】
電子供与性の導電性高分子材料としては、例えば、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリシラン、ポリチオフェン、ポリカルバゾール、ポリビニルカルバゾール、ポルフィリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、およびこれらの誘導体、ならびにこれらの共重合体、あるいは、フタロシアニン含有ポリマー、カルバゾール含有ポリマー、有機金属ポリマー等を挙げることができる。
【００６９】
上記の中でも、チオフェン−フルオレン共重合体、ポリアルキルチオフェン、フェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体、フェニレンエチニレン−チオフェン共重合体、フェニレンエチニレン−フルオレン共重合体、フルオレン−フェニレンビニレン共重合体、チオフェン−フェニレンビニレン共重合体等が好ましく用いられる。これらは、多くの電子受容性材料に対して、エネルギー準位差が適当であるからである。
なお、例えばフェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体（Poly[1,4-phenyleneethynylene-1,4-(2,5-dioctadodecyloxyphenylene)-1,4-phenyleneethene-1,2-diyl-1,4-(2,5-dioctadodecyloxyphenylene)ethene-1,2-diyl]）の合成方法については、Macromolecules, 35, 3825 (2002) や、Mcromol. Chem. Phys., 202, 2712 (2001) に詳しい。
【００７０】
また、電子受容性材料としては、電子受容体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法により成膜可能なものであることが好ましく、中でも電子供与性の導電性高分子材料であることが好ましい。導電性高分子材料は、上述したような利点を有するからである。
【００７１】
電子受容性の導電性高分子材料としては、例えば、ポリフェニレンビニレン、ポリフルオレン、およびこれらの誘導体、ならびにこれらの共重合体、あるいは、カーボンナノチューブ、フラーレン誘導体、ＣＮ基またはＣＦ３基含有ポリマーおよびそれらの−ＣＦ３置換ポリマー等を挙げることができる。ポリフェニレンビニレン誘導体の具体例としては、ＣＮ−ＰＰＶ（Poly[2-Methoxy-5-(2´-ethylhexyloxy)-1,4-(1-cyanovinylene)phenylene]）、ＭＥＨ−ＣＮ−ＰＰＶ（Poly[2-Methoxy-5-(2´-ethylhexyloxy)-1,4-(1-cyanovinylene)phenylene]）等が挙げられる。
【００７２】
また、電子供与性化合物がドープされた電子受容性材料や、電子受容性化合物がドープされた電子供与性材料等を用いることもできる。中でも、電子供与性化合物もしくは電子受容性化合物がドープされた導電性高分子材料が好ましく用いられる。導電性高分子材料は、高分子主鎖内にπ共役が発達しているため主鎖方向への電荷輸送が基本的に有利であり、また、電子供与性化合物や電子受容性化合物をドープすることによりπ共役主鎖中に電荷が発生し、電気伝導度を大きく増大させることが可能であるからである。
【００７３】
電子供与性化合物がドープされる電子受容性の導電性高分子材料としては、上述した電子受容性の導電性高分子材料を挙げることができる。ドープされる電子供与性化合物としては、例えばＬｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｃｓ等のアルカリ金属やアルカリ土類金属のようなルイス塩基を用いることができる。なお、ルイス塩基は電子供与体として作用する。
また、電子受容性化合物がドープされる電子供与性の導電性高分子材料としては、上述した電子供与性の導電性高分子材料を挙げることができる。ドープされる電子受容性化合物としては、例えばＦｅＣｌ３（III）、ＡｌＣｌ３、ＡｌＢｒ３、ＡｓＦ６やハロゲン化合物のようなルイス酸を用いることができる。なお、ルイス酸は電子受容体として作用する。
【００７４】
光電変換層の膜厚としては、一般的にバルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池において採用されている膜厚を採用することができる。具体的には、０．２ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内で設定することができ、好ましくは１ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内である。膜厚が上記範囲より厚いと、光電変換層における体積抵抗が高くなる場合があるからである。一方、膜厚が上記範囲より薄いと、光を十分に吸収できない場合があるからである。
【００７５】
電子供与性材料および電子受容性材料の混合比は、使用する材料の種類により最適な混合比に適宜調整される。
【００７６】
光電変換層を形成する方法としては、所定の膜厚に均一に形成することができる方法であれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法が好ましく用いられる。湿式塗工法であれば、大気中で光電変換層を形成することができ、コストの削減が図れるとともに、大面積化が容易だからである。
【００７７】
光電変換層用塗工液の塗布方法としては、光電変換層用塗工液を均一に塗布することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、ダイコート法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法、ビードコート法、スプレーコート法、バーコート法、グラビアコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法等を挙げることができる。
【００７８】
光電変換層用塗工液の塗布後は、形成された塗膜を乾燥する乾燥処理を施してもよい。光電変換層用塗工液に含まれる溶媒等を早期に除去することにより、生産性を向上させることができるからである。
乾燥処理の方法として、例えば、加熱乾燥、送風乾燥、真空乾燥等、一般的な方法を用いることができる。
【００７９】
（２）第２態様
本実施態様における光電変換層の第２態様は、電子受容性の機能を有する電子受容性層と電子供与性の機能を有する電子供与性層とが積層されたものである。以下、電子受容性層および電子供与性層について説明する。
【００８０】
（電子受容性層）
本態様に用いられる電子受容性層は、電子受容性の機能を有するものであり、電子受容性材料を含有するものである。
【００８１】
電子受容性材料としては、電子受容体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法により成膜可能なものであることが好ましく、中でも電子受容性の導電性高分子材料であることが好ましい。導電性高分子材料は、上述したような利点を有するからである。具体的には、上記第１態様の光電変換層に用いられる電子受容性の導電性高分子材料と同様のものを挙げることができる。
【００８２】
電子受容性層の膜厚としては、一般的にバイレイヤー型有機薄膜太陽電池において採用されている膜厚を採用することができる。具体的には、０．１ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲内で設定することができ、好ましくは１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内である。膜厚が上記範囲より厚いと、電子受容性層における体積抵抗が高くなる可能性があるからである。一方、膜厚が上記範囲より薄いと、光を十分に吸収できない場合があるからである。
【００８３】
電子受容性層の形成方法としては、上記第１態様の光電変換層の形成方法と同様とすることができる。
【００８４】
（電子供与性層）
本態様に用いられる電子供与性層は、電子供与性の機能を有するものであり、電子供与性材料を含有するものである。
【００８５】
電子供与性材料としては、電子供与体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法により成膜可能なものであることが好ましく、中でも電子供与性の導電性高分子材料であることが好ましい。導電性高分子材料は、上述したような利点を有するからである。具体的には、上記第１態様の光電変換層に用いられる電子供与性の導電性高分子材料と同様のものを挙げることができる。
【００８６】
電子供与性層の膜厚としては、一般的にバイレイヤー型有機薄膜太陽電池において採用されている膜厚を採用することができる。具体的には、０．１ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲内で設定することができ、好ましくは１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内である。膜厚が上記範囲より厚いと、電子供与性層における体積抵抗が高くなる可能性があるからである。一方、膜厚が上記範囲より薄いと、光を十分に吸収できない場合があるからである。
【００８７】
電子供与性層の形成方法としては、上記第１態様の光電変換層の形成方法と同様とすることができる。
【００８８】
６．対向電極
本実施態様に用いられる対向電極は、上記透明電極と対向する電極である。通常、対向電極は、光電変換層で発生した電子を取り出すための電極（電子取出し電極）とされる。本発明においては、第１補助電極側が受光面となるので、対向電極は透明性を有さなくともよい。
【００８９】
対向電極の形成材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されるものではないが、対向電極は電子取出し電極であるので、仕事関数の低いものであることが好ましい。具体的に仕事関数の低い材料としては、Ｌｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｚｒ、ＬｉＦ等を挙げることができる。
【００９０】
対向電極は、単層であってもよく、また、異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
対向電極の膜厚は、単層である場合にはその膜厚が、複数層からなる場合には各層を合わせた総膜厚が、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内、中でも１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記範囲より薄い場合は、対向電極のシート抵抗が大きくなりすぎ、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性があり、一方、膜厚が上記範囲より厚い場合には全光線透過率が低下し、光電変換効率を低下させる可能性があるからである。
【００９１】
対向電極は、光電変換層上に全面に形成されていてもよく、パターン状に形成されていてもよい。
【００９２】
対向電極の形成方法としては、一般的な電極の形成方法を用いることができ、例えば真空蒸着法、メタルマスクによるパターン蒸着法を使用することができる。
【００９３】
７．透明基板
本実施態様に用いられる透明基板としては、特に限定されるものではなく、例えば石英ガラス、パイレックス（登録商標）、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を挙げることができる。
【００９４】
上記の中でも、透明基板が透明樹脂フィルム等のフレキシブル材であることが好ましい。透明樹脂フィルムは、加工性に優れており、製造コスト低減や軽量化、割れにくい有機薄膜太陽電池の実現において有用であり、曲面への適用等の種々のアプリケーションへの適用可能性が広がるからである。
【００９５】
８．正孔取出し層
本実施態様においては、図１に例示するように、光電変換層８と透明電極５（正孔取出し電極）との間に正孔取出し層７が形成されていることが好ましい。正孔取出し層は、光電変換層から正孔取出し電極への正孔の取出しが容易に行われるように設けられる層である。これにより、光電変換層から正孔取出し電極への正孔取出し効率が高められるため、光電変換効率を向上させることが可能となる。
【００９６】
正孔取出し層に用いられる材料としては、光電変換層から正孔取出し電極への正孔の取出しを安定化させる材料であれば特に限定されるものではない。具体的には、ドープされたポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン、トリフェニルジアミン（ＴＰＤ）等の導電性有機化合物、またはテトラチオフルバレン、テトラメチルフェニレンジアミン等の電子供与性化合物と、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン等の電子受容性化合物とからなる電荷移動錯体を形成する有機材料等を挙げることができる。また、Ａｕ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｐｄ等の金属等の薄膜も使用することができる。さらに、金属等の薄膜は、単独で形成してもよく、上記の有機材料と組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、特にポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、トリフェニルジアミン（ＴＰＤ）が好ましく用いられる。
【００９７】
正孔取出し層の膜厚としては、上記有機材料を用いた場合は、１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましく、上記金属薄膜である場合は、０．１ｎｍ〜５ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００９８】
９．電子取出し層
本実施態様においては、光電変換層と対向電極（電子取出し電極）との間に電子取出し層が形成されていてもよい。電子取出し層は、光電変換層から電子取出し電極への電子の取出しが容易に行われるように設けられる層である。これにより、光電変換層から電子取出し電極への電子取出し効率が高められるため、光電変換効率を向上させることが可能となる。
【００９９】
電子取出し層に用いられる材料としては、光電変換層から電子取出し電極への電子の取出しを安定化させる材料であれば特に限定されない。具体的には、ドープされたポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン、トリフェニルジアミン（ＴＰＤ）等の導電性有機化合物、またはテトラチオフルバレン、テトラメチルフェニレンジアミン等の電子供与性化合物と、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン等の電子受容性化合物とからなる電荷移動錯体を形成する有機材料等を挙げることができる。また、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属との金属ドープ層が挙げられる。好適な材料としては、バソキュプロイン（ＢＣＰ）または、バソフェナントロン（Ｂｐｈｅｎ）と、Ｌｉ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｓｒなどの金属ドープ層が挙げられる。
【０１００】
１０．その他の構成
本実施態様の有機薄膜太陽電池は、大面積であっても良好な発電効率を示すものである。有機薄膜太陽電池の面積としては、特に限定されるものではないが、５０ｍｍ□以上であることが好ましい。
【０１０１】
本実施態様の有機薄膜太陽電池は、上述した構成部材の他にも、必要に応じて後述する構成部材を有していてもよい。例えば、本発明の有機薄膜太陽電池は、保護シート、充填材層、バリア層、保護ハードコート層、強度支持層、防汚層、高光反射層、光封じ込め層、封止材層等の機能層を有していてもよい。また、層構成に応じて、各機能層間に接着層が形成されていてもよい。
なお、これらの機能層については、特開２００７−７３７１７号公報等に記載のものと同様とすることができる。
【０１０２】
II．有機薄膜太陽電池の第２実施態様
本発明の有機薄膜太陽電池の第２実施態様は、透明基板と、上記透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い第１補助電極と、上記透明基板の他方の面に形成された透明電極と、上記透明基板を貫通し、上記第１補助電極および上記透明電極を電気的に接続する接続導電部と、上記透明電極上に形成された光電変換層と、上記光電変換層上に形成された対向電極とを有することを特徴とするものである。
【０１０３】
本実施態様の有機薄膜太陽電池について図面を参照しながら説明する。
図７は、本実施態様の有機薄膜太陽電池の一例を示す概略断面図である。図７に示す例において、有機薄膜太陽電池１は、透明基板２と、透明基板２の一方の面にメッシュ状に形成され、透明電極５よりも抵抗値の低い第１補助電極３と、透明基板２の他方の面に形成された透明電極５と、透明基板２を貫通し、第１補助電極３および透明電極５を電気的に接続する接続導電部６と、透明電極５上に形成された正孔取出し層７と、正孔取出し層７上に形成された光電変換層８と、光電変換層８上に形成された対向電極９とを有している。
【０１０４】
なお、透明基板の一方の面に第１補助電極が形成され、透明基板の他方の面に透明電極が形成されているとは、透明基板の第１補助電極が形成されている面とは反対側の面に透明電極が形成されていることを意味する。
【０１０５】
有機薄膜太陽電池１においては、まず、第１補助電極３の開口部からの入射光１１により光電変換層８内で電荷が発生する。次いで、発生した電荷（正孔）は、光電変換層８の膜厚方向に移動して正孔取出し層７へと取り出され、正孔取出し層７および透明電極５の接触界面にて透明電極５へと取り出される。一方、発生した電荷（電子）は、光電変換層８の膜厚方向に移動して光電変換層８および対向電極９の接触界面にて対向電極９へと取り出される。
【０１０６】
本実施態様によれば、第１補助電極および透明電極が接続導電部により電気的に接続されており、陽極側の電極が第１補助電極と透明電極とから構成されるので、透明電極のシート抵抗が比較的高い場合であっても、陽極全体としての抵抗を低減することができる。すなわち、第１補助電極により、発生した電力を効率良く集電することができる。したがって、有機薄膜太陽電池を大面積化したとしても、高い発電効率を維持することが可能である。
【０１０７】
また本実施態様によれば、第１補助電極は透明基板の受光面側に形成されているので、第１補助電極の厚みは電極間での短絡に影響しない。そのため、第１補助電極の厚みを比較的厚くすることもできる。したがって、第１補助電極の開口面積を大きくした場合でも、第１補助電極の厚みを大きくすることで、所望の抵抗値を容易に得ることが可能である。第１補助電極の厚みを調整することで、陽極全体としての抵抗を制御することができるのである。
【０１０８】
なお、透明基板、透明電極、光電変換層、対向電極、正孔取出し層、電子取出し層等については、上記第１実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。以下、本実施態様の有機薄膜太陽電池における他の構成について説明する。
【０１０９】
１．接続導電部
本実施態様に用いられる接続導電部は、透明基板を貫通し、第１補助電極および透明電極を電気的に接続するものである。
【０１１０】
なお、接続導電部の形成材料、形状、形成位置、径、および形成方法等については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１１】
接続導電部は、第１補助電極および透明電極を電気的に接続していればよいので、通常、接続導電部の密度は、第１補助電極の密度より小さくなる。接続導電部の密度としては、所望の抵抗値や、接続導電部の径等に応じて適宜選択される。
【０１１２】
２．第１補助電極
本実施態様に用いられる第１補助電極は、透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低いものである。
【０１１３】
なお、第１補助電極の形成材料、構成、パターン形状、開口部の比率、厚み、シート抵抗、および形成方法等については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１４】
第１補助電極の開口部のピッチおよび第１補助電極の線幅は、第１補助電極全体の面積等に応じて適宜選択される。
【０１１５】
Ｂ．有機薄膜太陽電池の製造方法
本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法は、接続導電部の形成工程により２つの実施態様に分けることができる。以下、各実施態様に分けて説明する。
【０１１６】
Ｉ．有機薄膜太陽電池の製造方法の第１実施態様
本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の第１実施態様は、透明基板に貫通孔を形成し、上記貫通孔に導電ペーストを充填して、上記透明基板を貫通する接続導電部を形成する接続導電部形成工程と、上記接続導電部が形成された透明基板の一方の面に第１金属薄膜を形成し、上記第１金属薄膜上にレジストを配置し、フォトエッチング法により上記第１金属薄膜をパターニングして、上記透明基板の一方の面に上記接続導電部と接するように導電パターンを形成するパターン形成工程、および、上記透明基板の他方の面に保護層を配置し、上記第１導電パターン上にめっきを施すめっき工程を有し、上記透明基板の一方の面に第１補助電極を形成する補助電極形成工程と、上記補助電極形成工程後、上記透明基板の他方の面に透明電極を形成する透明電極形成工程とを有することを特徴とするものである。
【０１１７】
図８および図９は、本実施態様の有機薄膜太陽電池の製造方法の一例を示す工程図である。
まず、透明基板２にレーザーにより貫通孔２１を形成する（図８（ａ）、（ｂ））。次いで、貫通孔２１にスクリーン印刷法により導電ペースト６ａを充填し、透明基板を貫通する接続導電部６を形成する（図８（ｃ））。
次に、接続導電部６が設けられた透明基板２の一方の面に第１金属薄膜３ａを形成する（図８（ｄ））。次いで、第１金属薄膜３ａ上にレジスト２２ａを配置し、透明基板２の他方の面に保護層２４を配置し（図８（ｅ））、レジスト２２ａに対してパターン露光および現像を行い、レジスト画像２２ｂを形成する（図８（ｆ））。続いて、レジスト画像２２ｂをマスクとして露出している第１金属薄膜３ａをエッチングし（図８（ｇ））、レジスト画像２２ｂおよび保護層２４を除去して、透明基板２の一方の面に接続導電部６に接するようにメッシュ状の第１導電パターン３ｂを形成する（図９（ａ））。
次に、透明基板２の他方の面に再度保護層２５を配置し（図９（ｂ））、第１導電パターン３ｂ上に電解めっきを施してめっき層３ｃを形成し、第１導電パターン３ｂおよびめっき層３ｃから構成される第１補助電極３を得る（図９（ｃ））。続いて、保護層２５を除去する（図９（ｄ））。
次に、透明基板２の他方の面に透明電極５を形成する（図９（ｅ））。
【０１１８】
その後、図示しないが、透明電極上に正孔取出し層および光電変換層を形成し、光電変換層上に対向電極を形成して、図４に例示するような有機薄膜太陽電池８が得られる。また、必要に応じて、光電変換層上に電子取出し層を形成し、電子取出し層上に対向電極を形成してもよい。
【０１１９】
図１０および図１１は、本実施態様の有機薄膜太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
まず、透明基板２にレーザーにより貫通孔２１を形成する（図１０（ａ）、（ｂ））。次いで、貫通孔２１にスクリーン印刷法により導電ペースト６ａを充填し、透明基板を貫通する接続導電部６を形成する（図１０（ｃ））。
次に、接続導電部６が設けられた透明基板２の一方の面に第１金属薄膜３ａを形成し、透明基板２の他方の面に第２金属薄膜４ａを形成する（図１０（ｄ））。次いで、第１金属薄膜３ａおよび第２金属薄膜４ａの上にそれぞれレジスト２２ａ，２３ａを配置し（図１０（ｅ））、露光および現像を行い、レジスト画像２２ｂ，２３ｂを形成する（図１０（ｆ））。続いて、レジスト画像２２ｂ，２３ｂをマスクとして露出している第１金属薄膜３ａおよび第２金属薄膜４ａをエッチングし（図１０（ｇ））、レジスト画像２２ｂ，２３ｂを除去して、透明基板２の一方の面に接続導電部６に接するようにメッシュ状の第１導電パターン３ｂを形成し、透明基板２の他方の面に接続導電部６に接するようにメッシュ状の第２導電パターン４ｂを形成し、第２導電パターン４ｂから構成される第２補助電極４を得る（図１１（ａ））。
次に、透明基板２の他方の面に形成された第２補助電極４上に保護層２５を配置し（図１１（ｂ））、透明基板２の一方の面に形成された第１導電パターン３ｂ上に電解めっきを施してめっき層３ｃを形成し、第１導電パターン３ｂおよびめっき層３ｃから構成される第１補助電極３を得る（図１１（ｃ））。続いて、保護層２５を除去する（図１１（ｄ））。
次に、第２補助電極４上に透明電極５を形成する（図１１（ｅ））。
【０１２０】
その後、図示しないが、透明電極上に正孔取出し層および光電変換層を形成し、光電変換層上に対向電極を形成して、図１に例示するような有機薄膜太陽電池１が得られる。また、必要に応じて、光電変換層上に電子取出し層を形成し、電子取出し層上に対向電極を形成してもよい。
【０１２１】
本実施態様によれば、接続導電部により第１補助電極と透明電極とが電気的に接続されている、または接続導電部により第１補助電極と第２補助電極と透明電極とが電気的に接続されている有機薄膜太陽電池を得ることができる。第１補助電極はめっき層を含み、めっき層の厚みは比較的厚くすることが可能であるため、第１補助電極によって発生した電力を効率良く集電することができる。したがって、有機薄膜太陽電池を大面積化したとしても、高い発電効率を維持することが可能である。
【０１２２】
第１補助電極は、透明基板の光電変換層等が形成される面とは反対側の面に形成されるので、厚膜にしても電極間での短絡には影響がない。また、上述したように第１補助電極はめっき層を含んでおり、このめっき層の厚みは容易に調整することができる。よって、第１補助電極の厚みを調整することで、電極全体としての抵抗を制御することが可能である。
【０１２３】
本実施態様においては、図１０および図１１に例示するように、第１補助電極を形成するための第１金属薄膜のパターニングと同時に、第２補助電極を形成するための第２金属薄膜のパターニングを行うことが好ましい。すなわち、補助電極形成工程のパターン形成工程にて、透明基板の一方の面に第１金属薄膜を形成し、透明基板の他方の面に第２金属薄膜を形成し、第１金属薄膜および第２金属薄膜上にレジストを配置し、フォトエッチング法により第１金属薄膜および第２金属薄膜をメッシュ状にパターニングして、透明基板の一方の面に接続導電部と接するように第１導電パターンを形成し、透明基板の他方の面に接続導電部と接するように第２導電パターンを形成し、補助電極形成工程のめっき工程にて、第２導電パターン上に保護層を配置し、第１導電パターン上にめっきを施し、補助電極形成工程にて、透明基板の一方の面に第１補助電極を形成し、透明基板の他方の面に第２補助電極を形成することが好ましい。
【０１２４】
この場合、フォトエッチング法により第２導電パターンを形成するので、第２金属薄膜の厚みが薄い場合であっても、第２金属薄膜を所望の形状にパターニングすることができ、厚みの薄い第２導電パターンを形成することができる。また、第２導電パターンの端部にバリの無い形状を形成することができる。よって、第２導電パターンから構成される第２補助電極の厚みを、透明電極および対向電極の間で短絡が生じない厚みとすることが可能であり、第２導電パターンを、第２導電パターンの端部のバリに起因する短絡が生じない形状とすることが可能である。これにより、電極間で短絡が生じ難い有機薄膜太陽電池を得ることができる。
【０１２５】
以下、本実施態様の有機薄膜太陽電池の製造方法における各工程について説明する。
【０１２６】
１．接続導電部形成工程
本実施態様における接続導電部形成工程は、透明基板に貫通孔を形成し、上記貫通孔に導電ペーストを充填して、上記透明基板を貫通する接続導電部を形成する工程である。
【０１２７】
透明基板に貫通孔を形成する方法としては、一般的な貫通孔の形成方法を適用することができ、透明基板の種類に応じて適宜選択される。透明基板が透明樹脂フィルム等の透明なフレキシブル材である場合、貫通孔の形成方法としては、レーザーを用いる方法等が挙げられる。一方、透明基板が石英ガラス等の透明なリジット材である場合、貫通孔の形成方法としては、ドリルを用いる方法、サンドブラスト法等が挙げられる。
レーザーとしては、エキシマレーザー、ＹＡＧレーザー等の短波長のレーザーを用いることができる。
【０１２８】
貫通孔の径としては、所望の接続導電部の径に応じて適宜設定される。
【０１２９】
導電ペーストは、樹脂中に金属微細粒を分散させたものである。金属微細粒としては、上記「Ａ．有機薄膜太陽電池」の項に記載の接続導電部に用いられる金属を使用することができる。
【０１３０】
貫通孔に導電ペーストを充填する方法としては、貫通孔のすべてを導電ペーストで埋めることができる方法であればよく、例えば、スクリーン印刷法等が挙げられる。
【０１３１】
接続導電部形成工程においては、貫通孔に導電ペーストを充填して接続導電部を形成する方法に替えて、めっきにより貫通孔を埋める方法（ビアフィリング）や、めっきにより貫通孔の壁面を覆うように接続導電部を形成する方法（スルーホールめっき）を適用することもできる。
【０１３２】
２．補助電極形成工程
本実施態様における補助電極形成工程は、上記接続導電部が形成された透明基板の一方の面に第１金属薄膜を形成し、上記第１金属薄膜上にレジストを配置し、フォトエッチング法により上記第１金属薄膜をパターニングして、上記透明基板の一方の面に上記接続導電部と接するように第１導電パターンを形成するパターン形成工程と、上記透明基板の他方の面に保護層を配置し、上記第１導電パターン上にめっきを施すめっき工程とを有しており、上記透明基板の一方の面に第１補助電極を形成する工程である。
【０１３３】
補助電極形成工程は、少なくとも透明基板の一方の面に第１補助電極を形成する工程であればよく、透明基板の一方の面に第１補助電極を形成する工程であってもよく、透明基板の一方の面に第１補助電極を形成し、透明基板の他方の面に第２補助電極を形成する工程であってもよい。中でも、補助電極形成工程において、透明基板の一方の面に第１補助電極を形成し、透明基板の他方の面に第２補助電極を形成することが好ましい。接続導電部と第２補助電極と透明電極との界面の接合を良好なものとすることができるからである。
以下、補助電極形成工程における各工程について説明する。
【０１３４】
（１）パターン形成工程
本実施態様におけるパターン形成工程は、上記接続導電部が形成された透明基板の一方の面に第１金属薄膜を形成し、上記第１金属薄膜上にレジストを配置し、フォトエッチング法により上記第１金属薄膜をパターニングして、上記透明基板の一方の面に上記接続導電部と接するように第１導電パターンを形成する工程である。
【０１３５】
パターン形成工程においては、図１０（ｄ）〜（ｇ）に例示するように、透明基板の一方の面に第１金属薄膜を形成し、透明基板の他方の面に第２金属薄膜を形成し、第１金属薄膜および第２金属薄膜上にレジストを配置し、フォトエッチング法により第１金属薄膜および第２金属薄膜をメッシュ状にパターニングして、透明基板の一方の面に接続導電部と接するように第１導電パターンを形成し、透明基板の他方の面に接続導電部と接するように第２導電パターンを形成することが好ましい。これにより、補助電極形成工程において、透明基板の一方の面に第１補助電極を形成し、透明基板の他方の面に第２補助電極を形成することができる。
【０１３６】
図１０（ｄ）〜（ｇ）に示す例においては、第１金属薄膜および第２金属薄膜を同一形状にパターニングしているが、これに限定されるものではなく、第１金属薄膜および第２金属薄膜を異なる形状にパターニングしてもよい。
【０１３７】
第１金属薄膜の形成材料については、上記「Ａ．有機薄膜太陽電池」の第１補助電極の項に記載した第１補助電極の形成材料と同様であり、第２金属薄膜の形成材料については、上記「Ａ．有機薄膜太陽電池」の第２補助電極の項に記載した第２補助電極の形成材料と同様である。
【０１３８】
第１金属薄膜および第２金属薄膜の成膜方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等を挙げることができる。
【０１３９】
レジストとしては、電極の形成に用いられる一般的なレジストを使用することができる。
第１金属薄膜および第２金属薄膜の上にレジストを配置する方法としては、例えば、第１金属薄膜および第２金属薄膜の上にレジスト材料を塗布してもよく、第１金属薄膜および第２金属薄膜の上にドライレジストフィルムを積層してもよい。
レジストの露光方法および現像方法としては、一般的な方法を適用することができる。
【０１４０】
レジストの露光および現像後は、露出している第１金属薄膜および第２金属薄膜をエッチング除去する。
【０１４１】
第１金属薄膜および第２金属薄膜のエッチング後は、レジストを除去する。レジストの除去方法としては、一般的な方法を適用することができる。
【０１４２】
図８（ｄ）〜（ｇ）に例示するように、透明基板の一方の面に第１導電パターンを形成し、透明基板の他方の面に第２導電パターンを形成しない場合には、透明基板の他方の面には保護層を形成する。これは、透明基板に設けられた接続導電部が第１金属薄膜のエッチング時に除去されるのを防ぐためである。
保護層としては、上記レジストを用いることができる。
【０１４３】
（２）めっき工程
本実施態様におけるめっき工程は、上記透明基板の他方の面に保護層を配置し、上記第１導電パターン上にめっきを施す工程である。
【０１４４】
透明基板の他方の面に配置される保護層としては、上記レジストを用いることができる。
【０１４５】
めっき方法としては、第１導電パターンにめっきを施すことができる方法であれば特に限定されるものではなく、通常は電解めっきが用いられる。
【０１４６】
電解めっきの条件としては、所望の厚みのめっき層を形成することが可能であれば特に限定されるものではなく、一般的な条件とすることができる。
【０１４７】
めっきの厚みとしては、特に限定されるものではないが、0.5μｍ〜20μｍの範囲内であることが好ましく、中でも0.7μｍ〜5μｍの範囲内、特に0.5μｍ〜2μｍの範囲内であることが好ましい。めっきの厚みが薄すぎると、電極全体としての抵抗を低減する効果が十分に得られない場合があるからである。また、めっきの厚みが厚すぎると形成が困難になる場合があるからである。
【０１４８】
３．透明電極形成工程
本実施態様における透明電極形成工程は、上記補助電極形成工程後、上記透明基板の他方の面に透明電極を形成する工程である。
【０１４９】
なお、透明電極の形成方法については、上記「Ａ．有機薄膜太陽電池」の透明電極の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
【０１５０】
II．有機薄膜太陽電池の製造方法の第２実施態様
本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の第２実施態様は、金属箔上に導電性バンプを形成し、上記金属箔の上記導電性バンプが形成された面に透明基板を積層して、上記導電性バンプを上記透明基板に貫通させ、上記透明基板を貫通する接続導電部を形成する接続導電部形成工程と、上記金属箔上にレジストを配置し、フォトエッチング法により上記金属箔をパターニングして、上記透明基板の一方の面に上記接続導電部と接するように第１補助電極を形成する補助電極形成工程と、上記透明基板の他方の面に透明電極を形成する透明電極形成工程とを有することを特徴とするものである。
【０１５１】
図１２および図１３は、本実施態様の有機薄膜太陽電池の製造方法の一例を示す工程図である。
まず、金属箔３ｄ上に導電ペーストを用いてスクリーン印刷法により導電性バンプ６ｂを形成する（図１２（ａ））。次いで、金属箔３ｄの導電性バンプ６ｂが形成された面に透明基板２を積層して、加圧し、導電性バンプ６ｂの頂部が露出するように導電性バンプ６ｂを透明基板２に貫通させる（図１２（ｂ））。続いて、導電性バンプ６ｂの頂部を研磨し、透明基板２表面を平坦化し、接続導電部６を形成する（図１２（ｃ））。
次に、金属箔３ｄ上にレジスト２２ａを配置し、透明基板２の他方の面に保護層２４を配置し（図１２（ｄ））、レジスト２２ａに対して露光および現像を行い、レジスト画像２２ｂを形成する（図１２（ｅ））。続いて、レジスト画像２２ｂをマスクとして露出している金属箔３ｄをエッチングし（図１３（ａ））、レジスト画像２２ｂおよび保護層２４を除去して、透明基板２の一方の面に接続導電部６に接するようにメッシュ状の第１補助電極３を形成する（図１３（ｂ））。
次に、透明基板２の他方の面に透明電極５を形成する（図１３（ｃ））。
【０１５２】
その後、図示しないが、透明電極上に正孔取出し層および光電変換層を形成し、光電変換層上に対向電極を形成する。また、必要に応じて、光電変換層上に電子取出し層を形成し、電子取出し層上に対向電極を形成してもよい。
【０１５３】
図１４および図１５は、本実施態様の有機薄膜太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
まず、金属箔３ｄ上に導電ペーストを用いてスクリーン印刷法により導電性バンプ６ｂを形成する（図１４（ａ））。次いで、金属箔３ｄの導電性バンプ６ｂが形成された面に透明基板２を積層して、加圧し、導電性バンプ６ｂの頂部が露出するように導電性バンプ６ｂを透明基板２に貫通させる（図１４（ｂ））。続いて、導電性バンプ６ｂの頂部を研磨し、透明基板２表面を平坦化し、接続導電部６を形成する（図１４（ｃ））。
次に、透明基板２の金属箔３ｄが形成された面とは反対側の面に第２金属薄膜４ａを形成する（図１４（ｄ））。次いで、金属箔３ｄおよび第２金属薄膜４ａの上にそれぞれレジスト２２ａ，２３ａを配置し（図１４（ｅ））、パターン露光および現像を行い、レジスト画像２２ｂ、２３ｂを形成する（図１５（ａ））。続いて、レジスト画像２２ｂ，２３ｂをマスクとして露出している金属箔３ｄおよび第２金属薄膜４ａをエッチングし（図１５（ｂ））、レジスト画像２２ｂ，２３ｂを除去して、透明基板２の一方の面に接続導電部６に接するようにメッシュ状の第１補助電極３を形成し、透明基板２の他方の面に接続導電部６に接するようにメッシュ状の第２補助電極４を形成する（図１５（ｃ））。
次に、第２補助電極４上に透明電極５を形成する（図１５（ｄ））。
【０１５４】
その後、図示しないが、透明電極上に正孔取出し層および光電変換層を形成し、光電変換層上に対向電極を形成して、図２に例示するような有機薄膜太陽電池１が得られる。また、必要に応じて、光電変換層上に電子取出し層を形成し、電子取出し層上に対向電極を形成してもよい。
【０１５５】
本実施態様によれば、接続導電部により第１補助電極と透明電極とが電気的に接続されている、または接続導電部により第１補助電極と第２補助電極と透明電極とが電気的に接続されている有機薄膜太陽電池を得ることができる。第１補助電極は金属箔をパターニングすることにより形成されるので、第１補助電極の厚みを比較的厚くすることが可能であるため、第１補助電極によって発生した電力を効率良く集電することができる。したがって、有機薄膜太陽電池を大面積化したとしても、高い発電効率を維持することが可能である。
【０１５６】
第１補助電極は、透明基板の光電変換層等が形成される面とは反対側の面に形成されるので、厚膜にしても電極間での短絡には影響がない。よって、第１補助電極の厚みを調整することで、電極全体としての抵抗を制御することが可能である。
【０１５７】
本実施態様においては、図１４および図１５に例示するように、第１補助電極を形成するための金属箔のパターニングと同時に、第２補助電極を形成するための第２金属薄膜のパターニングを行うことが好ましい。すなわち、補助電極形成工程にて、透明基板の金属箔が設けられている面とは反対側の面に第２金属薄膜を形成し、金属箔および第２金属薄膜上にレジストを配置し、フォトエッチング法により金属箔および第２金属薄膜をメッシュ状にパターニングして、透明基板の一方の面に接続導電部と接するように第１補助電極を形成し、透明基板の他方の面に接続導電部と接するように第２補助電極を形成することが好ましい。
【０１５８】
この場合、フォトエッチング法により第２補助電極を形成するので、第２金属薄膜の厚みが薄い場合であっても、第２金属薄膜を所望の形状にパターニングすることができ、厚みの薄い第２補助電極を形成することができる。また、第２補助電極の端部にバリの無い形状を形成することができる。よって、第２補助電極の厚みを、透明電極および対向電極の間で短絡が生じない厚みとすることが可能であり、第２補助電極を、第２補助電極の端部のバリに起因する短絡が生じない形状とすることが可能である。これにより、電極間で短絡が生じ難い有機薄膜太陽電池を得ることができる。
【０１５９】
以下、本実施態様の有機薄膜太陽電池の製造方法における各工程について説明する。
【０１６０】
１．接続導電部形成工程
本実施態様における接続導電部形成工程は、金属箔上に導電性バンプを形成し、上記金属箔の上記導電性バンプが形成された面に透明基板を積層して、上記導電性バンプを上記透明基板に貫通させ、上記透明基板を貫通する接続導電部を形成する工程である。
【０１６１】
金属箔を構成する金属としては、導電性バンプを形成することが可能なものであればよく、上記「Ａ．有機薄膜太陽電池」の第１補助電極の項に記載した第１補助電極に用いられる金属を挙げることができる。
【０１６２】
導電性バンプの形成方法としては、例えば、導電ペーストを用いたスクリーン印刷法が挙げられる。
導電性ペーストとしては、上記第１実施態様に記載のものを用いることができる。
【０１６３】
導電性バンプを透明基板に貫通させる際には、金属箔の導電性バンプが形成された面に透明基板を積層して、加熱・加圧し、導電性バンプの頂部が露出するようにすることが好ましい。さらに、導電性バンプを透明基板に貫通させた後は、露出した導電性バンプの頂部を研磨し、透明基板表面を平坦化することが好ましい。
【０１６４】
透明基板としては、導電性バンプが貫通できるものであればよく、透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材が好ましく用いられる。
【０１６５】
２．補助電極形成工程
本実施態様における補助電極形成工程は、上記金属箔上にレジストを配置し、フォトエッチング法により上記金属箔をパターニングして、上記透明基板の一方の面に上記接続導電部と接するように第１補助電極を形成する工程である。
【０１６６】
なお、レジスト、レジストの配置方法、レジストの露光方法、レジストの現像方法、金属箔のエッチング方法、レジストの除去方法等については、上記第１実施態様に記載したものと同様である。
【０１６７】
３．透明電極形成工程
本実施態様における透明電極形成工程は、上記透明基板の他方の面に透明電極を形成する工程である。
【０１６８】
なお、透明電極の形成方法については、上記「Ａ．有機薄膜太陽電池」の透明電極の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
【０１６９】
本実施態様において、透明基板の他方の面に第２補助電極を形成しない場合には、補助電極形成工程後に透明電極形成工程を行ってもよく、接続導電部形成工程後で補助電極形成工程前に透明電極形成工程を行ってもよい。
【０１７０】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１７１】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
［実施例１］
外形サイズ５０ｍｍ□・膜厚１２５μｍのＰＥＮフィルム基材の所望の位置にエキシマレーザーを照射し、貫通孔を形成した。次に、スクリーン印刷により、Ａｇペーストを貫通孔に充填し、接続導電部を形成した。
次に、基材両面にスパッタリング法（成膜圧力：０．１Ｐａ、成膜パワー：１８０Ｗ、時間：３分／１２分／３分）にて厚み２０ｎｍ／３００ｎｍ／２０ｎｍでＮｉ／Ｃｕ／Ｎｉを積層した。両面のＮｉ／Ｃｕ／Ｎｉ膜の全面にドライフィルムレジスト（旭化成、サンフォートＡＱ-1558、ネガ型）を０．４ｋｇｆ／ｃｍ2のラミネート圧、温度１２０℃にてラミネートし、所定の形状のフォトマスクを介してＵＶ照射を行い、両面のドライフィルムレジスト上に同じ位置に所望の形状を転写した。その後、０．５ｗｔ％の炭酸ナトリウム水溶液中にてレジストの未露光部を除去し、所望の形状のレジスト画像を形成した。レジスト画像をマスクとして露出しているＮｉ／Ｃｕ／Ｎｉ膜を塩化第２鉄溶液（４５ボーメ）で液温５０℃にてエッチング除去した。Ｎｉ／Ｃｕ／Ｎｉ膜をエッチングするために要した時間は、３秒であった。その後、２ｗｔ％の水酸化ナトリウム溶液を用いて液温５０℃でレジスト除去を行い、所定の開口部を有するＮｉ／Ｃｕ／Ｎｉの金属メッシュを形成した。
その後、基材の受光面の裏面側に形成されたＮｉ／Ｃｕ／Ｎｉの金属メッシュ上にレジスト材料をラミネートし、基材の受光面のみを露出させた状態とした。基材の受光面側のＮｉ／Ｃｕ／Ｎｉの金属メッシュ上に電解めっきによりＣｕを積層し、１０μｍ程度の厚い金属メッシュを得た。
【０１７２】
次に、基材の受光面の裏面側のＮｉ／Ｃｕ／Ｎｉの金属メッシュ表面に、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、透明電極となるＩＴＯ膜(膜厚：１５０ｎｍ、シート抵抗：２０Ω／□)を成膜した。次いで、上記ＩＴＯ膜が形成された基板をアセトン、基板洗浄液、ＩＰＡを用いて洗浄した。これにより、ＩＴＯ電極の見かけシート抵抗（ＩＴＯ電極および基材両面の金属メッシュの積層体としてのシート抵抗）が0.01Ω／□にまで低減した。
【０１７３】
次に、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上記ＩＴＯが形成された基板上に製膜した後に、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 mettric 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、この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。その後、上記光電変換層が形成された基板を大気曝露した。
【０１７４】
次に、上記光電変換層上にＣａ／Ａｌ（厚み：６０ｎｍ／２００ｎｍ）を真空蒸着法にて形成して、金属電極とした。
次に、温度１５０℃のホットプレート上で上記光電変換層等が形成された基板を加熱乾燥した。最後に、封止用ガラス材および接着性封止材により金属電極上から封止して有機薄膜太陽電池とした。
【０１７５】
［実施例２］
ＰＥＮフィルム基材の受光面側のみにＮｉ／Ｃｕ／Ｎｉの金属メッシュを形成した以外は、実施例１と同様にして有機薄膜太陽電池を作製した。
【０１７６】
［比較例１］
金属メッシュを形成しない以外は、実施例１と同様にして有機薄膜太陽電池を作製した。
【０１７７】
［評価］
実施例１、２の有機薄膜太陽電池（ＩＴＯ電極の見かけシート抵抗：0.01Ω／□）と、比較例１の有機薄膜太陽電池（ＩＴＯ電極のシート抵抗：２０Ω／□）とについて、発電評価を実施した。評価方法として、Ａ．Ｍ１．５、擬似太陽光（１００ｍＷ／ｃｍ2）を照射光源とし、ソースメジャーユニット（ＨＰ社製、ＨＰ４１００）で電圧印加により電流電圧特性の評価を行った。
比較例１の有機薄膜太陽電池の発電効率が０．０５％であったのに対し、実施例１の有機薄膜太陽電池の発電効率は２．０％にまで向上した。基材とＩＴＯ電極との間に極薄の金属メッシュを配置し、基材のＩＴＯ電極裏面側に更なる低抵抗化のための厚膜の金属メッシュを配置し、これらの金属メッシュを接続導電部により電気的に接続することで、光透過性は低減するが、ＩＴＯ電極の見かけシート抵抗が低減したことによる電力ロスは低減され、結果として変換効率が向上することが確認された。
また、実施例２の有機薄膜太陽電池の発電効率は１．２％であった。基材のＩＴＯ電極裏面側に低抵抗化のための厚膜の金属メッシュを配置し、ＩＴＯ電極および金属メッシュを接続導電部により電気的に接続することで、光透過性は低減するが、ＩＴＯ電極の見かけシート抵抗が低減したことによる電力ロスは低減され、結果として変換効率が向上することが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【図１】本発明の有機薄膜太陽電池の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の有機薄膜太陽電池の他の例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の有機薄膜太陽電池の他の例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の有機薄膜太陽電池の他の例を示す概略断面図である。
【図５】本発明の有機薄膜太陽電池の他の例を示す概略断面図である。
【図６】本発明の有機薄膜太陽電池の他の例を示す概略断面図である。
【図７】本発明の有機薄膜太陽電池の他の例を示す概略断面図である。
【図８】本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の一例を示す工程図である。
【図９】本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
【図１０】本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
【図１１】本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
【図１２】本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
【図１３】本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
【図１４】本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
【図１５】本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
【符号の説明】
【０１７９】
１ … 有機薄膜太陽電池
２ … 透明基板
３ … 第１補助電極
４ … 第１補助電極
５ … 透明電極
６ … 接続導電部
７ … 正孔取出し層
８ … 光電変換層
９ … 対向電極
１１ … 入射光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大面積化が可能な有機薄膜太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機薄膜太陽電池は、２つの異種電極間に、電子供与性および電子受容性の機能を有する有機薄膜を配置してなる太陽電池であり、シリコンなどに代表される無機太陽電池に比べて製造工程が容易であり、かつ低コストで大面積化が可能であるという利点を持つ。
【０００３】
太陽電池において、受光側の電極は透明電極とされる。従来、この透明電極には、ＩＴＯ等の金属酸化物などが用いられており、中でも、導電性や透明性が高く、仕事関数が高いことから、ＩＴＯが主に使用されている。
しかしながら、有機薄膜太陽電池に用いられるＩＴＯ電極は、厚みが１５０ｎｍ程度と薄く、シート抵抗が２０Ω／□程度と大きいため、発生した電流がＩＴＯ電極を通過する際に消費され、発電効率が低下するという問題がある。この現象は、有機薄膜太陽電池の面積が大きくなるにつれて顕著に現れる。
【０００４】
近年、シリコン太陽電池や色素増感太陽電池において、透明電極上に金属メッシュを積層することが提案されている（例えば特許文献１〜３参照）。これにより、電極の導電性が向上する。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２４３９８９号公報
【特許文献２】特開２０００−２４３９９０号公報
【特許文献３】特開２００７−７８９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、有機薄膜太陽電池においても、発電効率向上のために、透明電極上に金属メッシュを積層することが考えられる。
しかしながら、シリコン太陽電池や色素増感太陽電池に用いられる金属メッシュの厚みは２μｍ〜２０μｍ程度と非常に厚い。一方、有機薄膜太陽電池では、光電変換層等の有機層の厚みは１００ｎｍ〜２００ｎｍと非常に薄い。そのため、有機薄膜太陽電池に、シリコン太陽電池や色素増感太陽電池に用いられる金属メッシュをそのまま適用すると、光電変換層等の有機層の厚みが薄いために、厚い金属メッシュによる凹凸を有機材料で均一にコーティングすることが難しく、結果として電極間で短絡が生じるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電極間での短絡が起こり難く、大面積であっても光電変換効率の良好な有機薄膜太陽電池を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、透明基板と、上記透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い第１補助電極と、上記透明基板の他方の面にパターン状に形成された第２補助電極と、上記第２補助電極上に形成された透明電極と、上記透明基板を貫通し、上記第１補助電極および上記第２補助電極を電気的に接続する接続導電部と、上記透明電極上に形成された光電変換層と、上記光電変換層上に形成された対向電極とを有することを特徴とする有機薄膜太陽電池を提供する。
【０００９】
本発明によれば、接続導電部により第１補助電極と第２補助電極と透明電極とが電気的に接続されているので、透明電極のシート抵抗が比較的高くても、第１補助電極の抵抗値が十分に低ければ、電極全体としての抵抗を十分に低くすることが可能となる。したがって、本発明の有機薄膜太陽電池は大面積であっても、発生した電力を効率良く集電することが可能となり、高い発電効率を得ることができる。また本発明によれば、第１補助電極の厚みは電極間での短絡に影響しないので、厚みを比較的厚く、また線幅を比較的小さくし、開口面積を大きくすることが可能であり、電極間での短絡が生じることなく、採光性に優れ、且つ集電機能の高い太陽電池とすることが可能となる。
【００１０】
上記発明においては、上記第１補助電極および上記第２補助電極のパターン形状がメッシュ状であることが好ましい。第１補助電極および第２補助電極の抵抗値をより低くすることができるからである。
【００１１】
また、本発明は、透明基板と、上記透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い第１補助電極と、上記透明基板の他方の面に形成された透明電極と、上記透明基板を貫通し、上記第１補助電極および上記透明電極を電気的に接続する接続導電部と、上記透明電極上に形成された光電変換層と、上記光電変換層上に形成された対向電極とを有することを特徴とする有機薄膜太陽電池を提供する。
【００１２】
本発明によれば、接続導電部により第１補助電極と透明電極とが電気的に接続されているので、透明電極のシート抵抗が比較的高くても、第１補助電極の抵抗値が十分に低ければ、電極全体としての抵抗を十分に低くすることが可能となる。したがって、本発明の有機薄膜太陽電池は大面積であっても、発生した電力を効率良く集電することが可能となり、高い発電効率を得ることができる。また本発明によれば、第１補助電極の厚みは電極間での短絡に影響しないために、厚みを比較的厚く、また線幅を比較的小さくし、開口面積を大きくすることができるので、かつ、透明基板および光電変換層の間に金属メッシュは形成されていないので、電極間での短絡が生じることなく、採光性に優れ且つ、集電機能の高い太陽電池とすることが可能となる。
【００１３】
上記発明においては、上記第１補助電極のパターン形状がメッシュ状であることが好ましい。第１補助電極の抵抗値をより低くすることができるからである。
【００１４】
さらに、本発明は、透明基板に貫通孔を形成し、上記貫通孔に導電ペーストを充填して、上記透明基板を貫通する接続導電部を形成する接続導電部形成工程と、上記接続導電部が形成された透明基板の一方の面に第１金属薄膜を形成し、上記第１金属薄膜上にレジストを配置し、フォトエッチング法により上記第１金属薄膜をパターニングして、上記透明基板の一方の面に上記接続導電部と接するように第１導電パターンを形成するパターン形成工程、および、上記透明基板の他方の面に保護層を配置し、上記第１導電パターン上にめっきを施すめっき工程を有し、上記透明基板の一方の面に第１補助電極を形成する補助電極形成工程と、上記補助電極形成工程後、上記透明基板の他方の面に透明電極を形成する透明電極形成工程とを有することを特徴とする有機薄膜太陽電池の製造方法を提供する。
【００１５】
本発明によれば、接続導電部により透明電極と第１補助電極とが電気的に接続され、発生した電力を効率良く集電することができる有機薄膜太陽電池を得ることができる。したがって、大面積であっても良好な発電効率を示す有機薄膜太陽電池を製造することが可能である。
【００１６】
上記発明においては、上記補助電極形成工程のパターン形成工程にて、上記透明基板の一方の面に上記第１金属薄膜を形成し、上記透明基板の他方の面に第２金属薄膜を形成し、上記第１金属薄膜および上記第２金属薄膜上に上記レジストを配置し、フォトエッチング法により上記第１金属薄膜および上記第２金属薄膜をパターニングして、上記透明基板の一方の面に上記接続導電部と接するように上記第１導電パターンを形成し、上記透明基板の他方の面に上記接続導電部と接するように第２導電パターンを形成し、上記補助電極形成工程のめっき工程にて、上記第２導電パターン上に上記保護層を配置し、上記第１導電パターン上にめっきを施し、上記補助電極形成工程にて、上記透明基板の一方の面に上記第１補助電極を形成し、上記透明基板の他方の面に第２補助電極を形成することが好ましい。
フォトエッチング法により第２補助電極を構成する第２導電パターンを形成するので、第２金属薄膜の厚みが薄い場合であっても所望の形状にパターニングすることができ、また第２導電パターンの端部にバリの無い形状を形成することができる。よって、第２補助電極の厚みを、電極間で短絡が生じない厚みとすることが可能であり、第２導電パターンを、第２導電パターンの端部のバリに起因する短絡が生じない形状とすることが可能である。これにより、電極間で短絡が生じ難い有機薄膜太陽電池を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、電極間での短絡の発生を防ぐとともに、第１補助電極の開口率を大きくした場合でも第１補助電極の抵抗値を低く抑制することが可能であり、有機薄膜太陽電池を大面積化したとしても高い発電効率を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の有機薄膜太陽電池およびその製造方法について詳細に説明する。
【００１９】
Ａ．有機薄膜太陽電池
本発明の有機薄膜太陽電池は、補助電極の構成により２つの実施態様に分けることができる。以下、各実施態様に分けて説明する。
【００２０】
Ｉ．有機薄膜太陽電池の第１実施態様
本発明の有機薄膜太陽電池の第１実施態様は、透明基板と、上記透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い第１補助電極と、上記透明基板の他方の面にパターン状に形成された第２補助電極と、上記第２補助電極上に形成された透明電極と、上記透明基板を貫通し、上記第１補助電極および上記第２補助電極を電気的に接続する接続導電部と、上記透明電極上に形成された光電変換層と、上記光電変換層上に形成された対向電極とを有することを特徴とするものである。
【００２１】
本実施態様の有機薄膜太陽電池について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施態様の有機薄膜太陽電池の一例を示す概略断面図である。図１に示す例において、有機薄膜太陽電池１は、透明基板２と、透明基板２の一方の面にパターン状に形成され、透明電極５よりも抵抗値の低い第１補助電極３と、透明基板２の他方の面にメッシュ状に形成された第２補助電極４と、第２補助電極４上に形成された透明電極５と、透明基板２を貫通し、第１補助電極３および第２補助電極４を電気的に接続する接続導電部６と、透明電極５上に形成された正孔取出し層７と、正孔取出し層７上に形成された光電変換層８と、光電変換層８上に形成された対向電極９とを有している。
【００２２】
なお、透明基板の一方の面に第１補助電極が形成され、透明基板の他方の面に第２補助電極および透明電極が形成されているとは、透明基板の第１補助電極が形成されている面とは反対側の面に第２補助電極および透明電極が形成されていることを意味する。
【００２３】
有機薄膜太陽電池１においては、まず、第１補助電極３および第２補助電極４の開口部からの入射光１１により光電変換層８内で電荷が発生する。次いで、発生した電荷（正孔）は、光電変換層８の膜厚方向に移動して正孔取出し層７へと取り出され、正孔取出し層７および透明電極５の接触界面にて透明電極５へと取り出される。一方、発生した電荷（電子）は、光電変換層８の膜厚方向に移動して光電変換層８および対向電極９の接触界面にて対向電極９へと取り出される。
【００２４】
本実施態様によれば、第１補助電極および第２補助電極が接続導電部により電気的に接続されており、陽極側の電極が第１補助電極と第２補助電極と透明電極とから構成されるので、透明電極のシート抵抗が比較的高い場合であっても、陽極全体としての抵抗を低減することができる。すなわち、第１補助電極により、発生した電力を効率良く集電することができる。したがって、有機薄膜太陽電池を大面積化したとしても、高い発電効率を維持することが可能である。
【００２５】
また本実施態様によれば、第１補助電極は透明基板の受光面側に形成されているので、第１補助電極の厚みは電極間での短絡に影響しない。そのため、第１補助電極の厚みを比較的厚くすることもできる。したがって、第１補助電極の開口率および厚みを調整することで、大きな開口率を確保した状態で陽極全体としての抵抗を制御することが可能である。
【００２６】
さらに、透明基板上に第２補助電極および透明電極が積層されているので、接続導電部と第２補助電極と透明電極との界面の接合を良好なものとすることができる。
以下、本実施態様の有機薄膜太陽電池における各構成について説明する。
【００２７】
１．接続導電部
本実施態様に用いられる接続導電部は、透明基板を貫通し、第１補助電極および第２補助電極を電気的に接続するものである。
【００２８】
接続導電部の形成材料としては、通常、金属が用いられる。接続導電部に用いられる金属としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム合金等を挙げることができる。
【００２９】
接続導電部の形状としては、透明基板を貫通する形状であれば特に限定されるものではなく、例えば、円柱状、円錐状などとすることができる。
接続導電部が金属箔上に形成された導電性バンプ（突起物）を由来とするものである場合、導電性バンプの形成工程に依拠して、接続導電部の形状は厚み方向に径が変化した円錐状となる。この場合、図２に例示するように、接続導電部６の形状は、第２補助電極４側が小径、第１補助電極３側が大径となる円錐状であることが好ましい。導電性バンプが形成されている金属箔をパターニングすることにより、第１補助電極を形成することができるからである。
【００３０】
接続導電部６は、図１および図２に例示するように透明基板２に設けられた貫通孔をすべて埋めるように形成されていてもよく、図３に例示するように透明基板２に設けられた貫通孔の壁面を覆うように形成されていてもよい。
図３に例示するように接続導電部６が透明基板２に設けられた貫通孔の壁面を覆うように形成されている場合、貫通孔の壁面以外の部分は、例えば樹脂１２等で充填されていることが好ましい。第２補助電極を形成するために透明基板全面にスパッタリング法等の蒸着法により金属薄膜を成膜する場合には、樹脂等が充填されていないと、金属薄膜の形成材料が孔を通過してしまい、透明基板全面に金属薄膜を形成するのが困難になるからである。
中でも、接続導電部は、透明基板に設けられた貫通孔をすべて埋めるように形成されていることが好ましい。導電性を高めることができるからである。
【００３１】
接続導電部の形成位置としては、接続導電部により第１補助電極および第２補助電極が電気的に接続されるように配置されていればよい。中でも、接続導電部、第１補助電極および第２補助電極自体が基本的に光を透過せず、第１補助電極および第２補助電極の開口部から光電変換層に光が入射するので、光電変換層に入射する光量を十分に確保するために、接続導電部は、第１補助電極および第２補助電極が設けられた領域に配置されていることが好ましい。
【００３２】
また、接続導電部は、第１補助電極および第２補助電極を電気的に接続していればよいので、通常、接続導電部の密度は、第１補助電極および第２補助電極の密度より小さくなる。接続導電部の密度としては、所望の抵抗値や、接続導電部の径等に応じて適宜選択される。
【００３３】
接続導電部の径としては、光電変換層に入射する光量を十分に確保するため、第１補助電極および第２補助電極の線幅等に応じて適宜設定される。
【００３４】
なお、接続導電部の形成方法については、後述の「Ｂ．有機薄膜太陽電池の製造方法」の項に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。
【００３５】
２．第１補助電極
本実施態様に用いられる第１補助電極は、透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低いものである。
【００３６】
第１補助電極の形成材料としては、通常、金属が用いられる。第１補助電極に用いられる金属としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム合金、ステンレス系金属、鉄（Ｆｅ）および鉄−ニッケル合金等の導電性金属を挙げることができる。これらの導電性金属の中でも、電気抵抗値が比較的低いものが好ましい。このような導電性金属としては、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等が挙げられる。
【００３７】
また、対向電極の形成材料の仕事関数等に応じて、好ましい金属を選択してもよい。例えば、対向電極の形成材料の仕事関数等を考慮する場合には、透明電極は正孔取出し電極であるので、第１補助電極に用いられる金属は仕事関数の高いものであることが好ましい。具体的には、Ａｌが好ましく用いられる。
【００３８】
第１補助電極は、単層であってもよく、複数層から構成されるものであってもよい。例えば、金属箔上に接続導電部となる導電性バンプ（突起物）を形成し、導電性バンプを透明基板に押し当てて貫通させ、導電性バンプが形成されている金属箔をパターニングする場合には、第１補助電極は金属箔に由来する単層となる。また例えば、第１金属薄膜をパターニングして第１導電パターンを形成した後に、第１導電パターンにめっきを施す場合には、第１補助電極は第１導電パターンおよびめっき層から構成されるものとなる。
【００３９】
第１補助電極が第１導電パターンおよびめっき層から構成される場合、第１導電パターンは、上述の導電性金属からなる単層であってもよく、また透明基板との付着強度を確保するために導電性金属層の透明基板側にコンタクト層が積層されたものであってもよい。コンタクト層に用いられる金属としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）等を挙げることができる。
【００４０】
第１補助電極のパターン形状としては、開口部を有するパターンであれば特に限定されるものではなく、所望の導電性、透過性、強度等により適宜選択される。例えば、多角形や円形の格子状などのメッシュ状、ストライプ状、櫛歯状等が挙げられる。中でも、メッシュ状が好ましい。第１補助電極の抵抗値をより低くすることができるからである。
【００４１】
第１補助電極の形成位置としては、第１補助電極および第２補助電極自体が基本的に光を透過せず、第１補助電極および第２補助電極の開口部から光電変換層に光が入射するので、光電変換層に入射する光量を十分に確保するために、第１補助電極は第２補助電極が設けられた領域に配置されていることが好ましい。
【００４２】
また、第１補助電極の厚みは電極間の短絡に影響しないので比較的厚くすることができるのに対し、第２補助電極の厚みは電極間の短絡に影響するため比較的薄いことが好ましい。そのため、第１補助電極が第２補助電極が設けられた領域に配置されている場合、第１補助電極の密度は第２補助電極の密度より小さくてもよい。すなわち、図４に例示するように、第１補助電極３が、第２補助電極４が設けられた領域に配置され、第２補助電極４よりも粗に形成されていてもよい。この場合、例えば図５（ａ）、（ｂ）に示すように第２補助電極４の形状が六角形の格子状（ハニカム状）である場合には、第１補助電極３の形状は図５（ａ）のような櫛歯状や図５（ｂ）のような格子状とすることができる。また例えば図６（ａ）、（ｂ）に示すように第２補助電極４の形状が四角形の格子状である場合には、第１補助電極３の形状は図６（ａ）のようなストライプ状や図６（ｂ）のような格子状とすることができる。
【００４３】
上述したように第１補助電極自体は基本的に光を透過しないので、第１補助電極の開口部から光電変換層に光が入射する。そのため、第１補助電極の開口部は比較的大きいことが好ましい。具体的には、第１補助電極の開口部の比率は、５０％〜９５％程度であることが好ましく、より好ましくは７０％〜９５％の範囲内である。開口部の比率が上記範囲未満であると、充分に光を透過させることができないからである。また、開口部の比率が上記範囲を超えると、第１補助電極に所望の抵抗値を付与するために、第１補助電極の厚みを大きくする必要が生じ、生産効率が低下するからである。
【００４４】
第１補助電極の開口部のピッチおよび第１補助電極の線幅は、第１補助電極が第２補助電極が設けられた領域に配置されるように設定されていることが好ましく、第１補助電極全体の面積等に応じて適宜選択される。
【００４５】
第１補助電極の厚みとしては、特に限定されるものではないが、0.5μｍ〜10μｍの範囲内であることが好ましく、中でも1μｍ〜7μｍの範囲内、特に3μｍ〜5μｍの範囲内であることが好ましい。第１補助電極の厚みが薄すぎると、陽極全体としての抵抗を低減する効果が十分に得られない場合があるからである。また、第１補助電極の厚みが厚すぎると形成が困難になる場合があるからである。
【００４６】
第１補助電極のシート抵抗としては、透明電極のシート抵抗よりも低ければよいが、中でも第２補助電極のシート抵抗よりも低いことが好ましい。具体的に、第１補助電極のシート抵抗は1Ω／□以下であることが好ましく、中でも0.5Ω／□以下、特に0.1Ω／□以下であることが好ましい。第１補助電極のシート抵抗が上記範囲より大きいと、所望の発電効率が得られない場合があるからである。
なお、上記シート抵抗は、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低効率試験方法：４探針法による測定方法）に基づき、測定した値である。
【００４７】
なお、第１補助電極の形成方法については、後述の「Ｂ．有機薄膜太陽電池の製造方法」の項に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。
【００４８】
３．第２補助電極
本実施態様に用いられる第２補助電極は、透明基板の他方の面にパターン状に形成されるものである。
【００４９】
第２補助電極の形成材料としては、通常、金属が用いられる。
なお、第２補助電極に用いられる金属については、上記第１補助電極に用いられる金属と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００５０】
第２補助電極は、上述の導電性金属からなる単層であってもよく、また透明基板や透明電極との付着強度を確保するために導電性金属層とコンタクト層とが積層されたものであってもよい。コンタクト層の形成材料としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）等が挙げられる。コンタクト層は、付着強度を確保するために導電性金属層に積層するものであり、導電性金属層のいずれか一方の面に積層してもよく、また導電性金属層の両方の面に積層してもよい。
【００５１】
第２補助電極のパターン形状としては、開口部を有するパターンであれば特に限定されるものではなく、所望の導電性、透過性、強度等により適宜選択される。例えば、多角形や円形の格子状などのメッシュ状、ストライプ状、櫛歯状等が挙げられる。中でも、メッシュ状が好ましい。第２補助電極の抵抗値をより低くすることができるからである。
【００５２】
第２補助電極自体は基本的に光を透過しないので、第２補助電極の開口部から光電変換層に光が入射する。そのため、第２補助電極の開口部は比較的大きいことが好ましい。具体的には、第２補助電極の開口部の比率は、５０％〜９５％程度であることが好ましく、より好ましくは７０％〜９５％の範囲内である。開口部の比率が上記範囲未満であると、充分に光を透過させることができないからである。また、開口部の比率が上記範囲を超えると、第２補助電極の面積が小さくなって、第２補助電極での電荷の移動効率が低下するおそれがあるからである。
【００５３】
第２補助電極の開口部のピッチおよび第２補助電極の線幅は、第２補助電極が設けられた領域に第１補助電極が配置されるように設定されていることが好ましく、第２補助電極全体の面積等に応じて適宜選択される。
【００５４】
第２補助電極の厚みは、透明電極および対向電極の間で短絡が生じない厚みであれば特に限定されるものではなく、光電変換層、正孔取出し層、電子取出し層等の厚みに応じて適宜選択される。具体的には、光電変換層、正孔取出し層、電子取出し層などの、透明電極および対向電極の間に形成される層の総膜厚を１とすると、第２補助電極の厚みは、1以下であることが好ましく、より好ましくは0.5以下、さらに好ましくは0.3以下である。第２補助電極の厚みが上記範囲より厚いと、電極間で短絡が生じるおそれがあるからである。より具体的には、第２補助電極の厚みは、500ｎｍ以下であることが好ましく、中でも300ｎｍ以下、特に100ｎｍ以下であることが好ましい。第２補助電極の厚みが上記範囲より厚いと、電極間で短絡が生じるおそれがあるからである。一方、第２補助電極の厚みの下限は30ｎｍであることが好ましい。膜厚30nm以下の膜厚の場合、金属薄膜が連続膜になっておらず、抵抗値が非常に大きくなる可能性があるからである。
【００５５】
第２補助電極の形成方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、金属薄膜を全面に成膜した後にメッシュ状にパターニングする方法、メッシュ状の導電体を直接形成する方法等が挙げられる。これらの方法は、第２補助電極の形成材料や厚み等に応じて適宜選択される。
【００５６】
金属薄膜の成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の真空成膜法であることが好ましい。すなわち、第２補助電極は真空成膜法にて形成された金属薄膜であることが好ましい。真空成膜法により成膜した金属種は、めっき膜に比べ介在物が少なく比抵抗を小さくでき、Ａｇペースト等を用いて成膜したものと比較しても比抵抗を小さくできるからである。また、1000nm以下の金属薄膜を制御良く、均一な厚みにて成膜する方法としても、真空製膜法が好適である。
金属薄膜のパターニング方法としては、所望のパターンに精度良く形成することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えばフォトエッチング法等を挙げることができる。
【００５７】
４．透明電極
本実施態様に用いられる透明電極は、上記第２補助電極上に形成されるものである。本発明においては、第１補助電極側が受光面となるため、透明電極は、通常、光電変換層で発生した正孔を取り出すための電極（正孔取出し電極）とされる。
【００５８】
透明電極の構成材料としては、導電性および透明性を有するものであれば特に限定されなく、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ（ＩＺＯ）、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ（ＩＴＯ）、ＺｎＯ−Ａｌ、Ｚｎ−Ｓｎ−Ｏ等を挙げることができる。中でも、後述する対向電極の構成材料の仕事関数等を考慮して適宜選択することが好ましい。例えば対向電極の構成材料を仕事関数の低い材料とした場合には、透明電極の構成材料は仕事関数の高い材料であることが好ましい。導電性および透明性を有し、かつ仕事関数の高い材料としては、ＩＴＯが好ましく用いられる。
【００５９】
透明電極の全光線透過率は、８５％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。透明電極の全光線透過率が上記範囲であることにより、透明電極にて光を十分に透過することができ、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。
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。
【００６０】
透明電極のシート抵抗は、２０Ω／□以下であることが好ましく、中でも１０Ω／□以下、特に５Ω／□以下であることが好ましい。シート抵抗が上記範囲より大きいと、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性があるからである。
なお、上記シート抵抗は、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低効率試験方法：４探針法による測定方法）に基づき、測定した値である。
【００６１】
透明電極は、単層であってもよく、また異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
この透明電極の膜厚としては、単層である場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記範囲より薄いと、透明電極のシート抵抗が大きくなりすぎ、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性があり、一方、膜厚が上記範囲より厚いと、全光線透過率が低下し、光電変換効率を低下させる可能性があるからである。
【００６２】
透明電極は、基板上に全面に形成されていてもよく、パターン状に形成されていてもよい。
【００６３】
透明電極の形成方法としては、一般的な電極の形成方法を用いることができる。
【００６４】
５．光電変換層
本実施態様に用いられる光電変換層は、透明電極および対向電極の間に形成されるものである。なお、「光電変換層」とは、有機薄膜太陽電池の電荷分離に寄与し、生じた電子および正孔を各々反対方向の電極に向かって輸送する機能を有する部材をいう。
【００６５】
光電変換層は、電子受容性および電子供与性の両機能を有する単一の層であってもよく（第１態様）、また電子受容性の機能を有する電子受容性層と電子供与性の機能を有する電子供与性層とが積層されたものであってもよい（第２態様）。以下、各態様について説明する。
【００６６】
（１）第１態様
本実施態様における光電変換層の第１態様は、電子受容性および電子供与性の両機能を有する単一の層であり、電子供与性材料および電子受容性材料を含有するものである。この光電変換層では、光電変換層内で形成されるｐｎ接合を利用して電荷分離が生じるため、単独で光電変換層として機能する。
【００６７】
電子供与性材料としては、電子供与体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法により成膜可能なものであることが好ましく、中でも電子供与性の導電性高分子材料であることが好ましい。
導電性高分子はいわゆるπ共役高分子であり、炭素−炭素またはヘテロ原子を含む二重結合または三重結合が、単結合と交互に連なったπ共役系から成り立っており、半導体的性質を示すものである。導電性高分子材料は、高分子主鎖内にπ共役が発達しているため主鎖方向への電荷輸送が基本的に有利である。また、導電性高分子の電子伝達機構は、主にπスタッキングによる分子間のホッピング伝導であるため、高分子の主鎖方向のみならず、光電変換層の膜厚方向への電荷輸送も有利である。さらに、導電性高分子材料は、導電性高分子材料を溶媒に溶解もしくは分散させた塗工液を用いることで湿式塗工法により容易に成膜可能であることから、大面積の有機薄膜太陽電池を高価な設備を必要とせず低コストで製造できるという利点がある。
【００６８】
電子供与性の導電性高分子材料としては、例えば、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリシラン、ポリチオフェン、ポリカルバゾール、ポリビニルカルバゾール、ポルフィリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、およびこれらの誘導体、ならびにこれらの共重合体、あるいは、フタロシアニン含有ポリマー、カルバゾール含有ポリマー、有機金属ポリマー等を挙げることができる。
【００６９】
上記の中でも、チオフェン−フルオレン共重合体、ポリアルキルチオフェン、フェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体、フェニレンエチニレン−チオフェン共重合体、フェニレンエチニレン−フルオレン共重合体、フルオレン−フェニレンビニレン共重合体、チオフェン−フェニレンビニレン共重合体等が好ましく用いられる。これらは、多くの電子受容性材料に対して、エネルギー準位差が適当であるからである。
なお、例えばフェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体（Poly[1,4-phenyleneethynylene-1,4-(2,5-dioctadodecyloxyphenylene)-1,4-phenyleneethene-1,2-diyl-1,4-(2,5-dioctadodecyloxyphenylene)ethene-1,2-diyl]）の合成方法については、Macromolecules, 35, 3825 (2002) や、Mcromol. Chem. Phys., 202, 2712 (2001) に詳しい。
【００７０】
また、電子受容性材料としては、電子受容体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法により成膜可能なものであることが好ましく、中でも電子供与性の導電性高分子材料であることが好ましい。導電性高分子材料は、上述したような利点を有するからである。
【００７１】
電子受容性の導電性高分子材料としては、例えば、ポリフェニレンビニレン、ポリフルオレン、およびこれらの誘導体、ならびにこれらの共重合体、あるいは、カーボンナノチューブ、フラーレン誘導体、ＣＮ基またはＣＦ３基含有ポリマーおよびそれらの−ＣＦ３置換ポリマー等を挙げることができる。ポリフェニレンビニレン誘導体の具体例としては、ＣＮ−ＰＰＶ（Poly[2-Methoxy-5-(2´-ethylhexyloxy)-1,4-(1-cyanovinylene)phenylene]）、ＭＥＨ−ＣＮ−ＰＰＶ（Poly[2-Methoxy-5-(2´-ethylhexyloxy)-1,4-(1-cyanovinylene)phenylene]）等が挙げられる。
【００７２】
また、電子供与性化合物がドープされた電子受容性材料や、電子受容性化合物がドープされた電子供与性材料等を用いることもできる。中でも、電子供与性化合物もしくは電子受容性化合物がドープされた導電性高分子材料が好ましく用いられる。導電性高分子材料は、高分子主鎖内にπ共役が発達しているため主鎖方向への電荷輸送が基本的に有利であり、また、電子供与性化合物や電子受容性化合物をドープすることによりπ共役主鎖中に電荷が発生し、電気伝導度を大きく増大させることが可能であるからである。
【００７３】
電子供与性化合物がドープされる電子受容性の導電性高分子材料としては、上述した電子受容性の導電性高分子材料を挙げることができる。ドープされる電子供与性化合物としては、例えばＬｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｃｓ等のアルカリ金属やアルカリ土類金属のようなルイス塩基を用いることができる。なお、ルイス塩基は電子供与体として作用する。
また、電子受容性化合物がドープされる電子供与性の導電性高分子材料としては、上述した電子供与性の導電性高分子材料を挙げることができる。ドープされる電子受容性化合物としては、例えばＦｅＣｌ３（III）、ＡｌＣｌ３、ＡｌＢｒ３、ＡｓＦ６やハロゲン化合物のようなルイス酸を用いることができる。なお、ルイス酸は電子受容体として作用する。
【００７４】
光電変換層の膜厚としては、一般的にバルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池において採用されている膜厚を採用することができる。具体的には、０．２ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内で設定することができ、好ましくは１ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内である。膜厚が上記範囲より厚いと、光電変換層における体積抵抗が高くなる場合があるからである。一方、膜厚が上記範囲より薄いと、光を十分に吸収できない場合があるからである。
【００７５】
電子供与性材料および電子受容性材料の混合比は、使用する材料の種類により最適な混合比に適宜調整される。
【００７６】
光電変換層を形成する方法としては、所定の膜厚に均一に形成することができる方法であれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法が好ましく用いられる。湿式塗工法であれば、大気中で光電変換層を形成することができ、コストの削減が図れるとともに、大面積化が容易だからである。
【００７７】
光電変換層用塗工液の塗布方法としては、光電変換層用塗工液を均一に塗布することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、ダイコート法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法、ビードコート法、スプレーコート法、バーコート法、グラビアコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法等を挙げることができる。
【００７８】
光電変換層用塗工液の塗布後は、形成された塗膜を乾燥する乾燥処理を施してもよい。光電変換層用塗工液に含まれる溶媒等を早期に除去することにより、生産性を向上させることができるからである。
乾燥処理の方法として、例えば、加熱乾燥、送風乾燥、真空乾燥等、一般的な方法を用いることができる。
【００７９】
（２）第２態様
本実施態様における光電変換層の第２態様は、電子受容性の機能を有する電子受容性層と電子供与性の機能を有する電子供与性層とが積層されたものである。以下、電子受容性層および電子供与性層について説明する。
【００８０】
（電子受容性層）
本態様に用いられる電子受容性層は、電子受容性の機能を有するものであり、電子受容性材料を含有するものである。
【００８１】
電子受容性材料としては、電子受容体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法により成膜可能なものであることが好ましく、中でも電子受容性の導電性高分子材料であることが好ましい。導電性高分子材料は、上述したような利点を有するからである。具体的には、上記第１態様の光電変換層に用いられる電子受容性の導電性高分子材料と同様のものを挙げることができる。
【００８２】
電子受容性層の膜厚としては、一般的にバイレイヤー型有機薄膜太陽電池において採用されている膜厚を採用することができる。具体的には、０．１ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲内で設定することができ、好ましくは１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内である。膜厚が上記範囲より厚いと、電子受容性層における体積抵抗が高くなる可能性があるからである。一方、膜厚が上記範囲より薄いと、光を十分に吸収できない場合があるからである。
【００８３】
電子受容性層の形成方法としては、上記第１態様の光電変換層の形成方法と同様とすることができる。
【００８４】
（電子供与性層）
本態様に用いられる電子供与性層は、電子供与性の機能を有するものであり、電子供与性材料を含有するものである。
【００８５】
電子供与性材料としては、電子供与体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法により成膜可能なものであることが好ましく、中でも電子供与性の導電性高分子材料であることが好ましい。導電性高分子材料は、上述したような利点を有するからである。具体的には、上記第１態様の光電変換層に用いられる電子供与性の導電性高分子材料と同様のものを挙げることができる。
【００８６】
電子供与性層の膜厚としては、一般的にバイレイヤー型有機薄膜太陽電池において採用されている膜厚を採用することができる。具体的には、０．１ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲内で設定することができ、好ましくは１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内である。膜厚が上記範囲より厚いと、電子供与性層における体積抵抗が高くなる可能性があるからである。一方、膜厚が上記範囲より薄いと、光を十分に吸収できない場合があるからである。
【００８７】
電子供与性層の形成方法としては、上記第１態様の光電変換層の形成方法と同様とすることができる。
【００８８】
６．対向電極
本実施態様に用いられる対向電極は、上記透明電極と対向する電極である。通常、対向電極は、光電変換層で発生した電子を取り出すための電極（電子取出し電極）とされる。本発明においては、第１補助電極側が受光面となるので、対向電極は透明性を有さなくともよい。
【００８９】
対向電極の形成材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されるものではないが、対向電極は電子取出し電極であるので、仕事関数の低いものであることが好ましい。具体的に仕事関数の低い材料としては、Ｌｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｚｒ、ＬｉＦ等を挙げることができる。
【００９０】
対向電極は、単層であってもよく、また、異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
対向電極の膜厚は、単層である場合にはその膜厚が、複数層からなる場合には各層を合わせた総膜厚が、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内、中でも１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記範囲より薄い場合は、対向電極のシート抵抗が大きくなりすぎ、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性があり、一方、膜厚が上記範囲より厚い場合には全光線透過率が低下し、光電変換効率を低下させる可能性があるからである。
【００９１】
対向電極は、光電変換層上に全面に形成されていてもよく、パターン状に形成されていてもよい。
【００９２】
対向電極の形成方法としては、一般的な電極の形成方法を用いることができ、例えば真空蒸着法、メタルマスクによるパターン蒸着法を使用することができる。
【００９３】
７．透明基板
本実施態様に用いられる透明基板としては、特に限定されるものではなく、例えば石英ガラス、パイレックス（登録商標）、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を挙げることができる。
【００９４】
上記の中でも、透明基板が透明樹脂フィルム等のフレキシブル材であることが好ましい。透明樹脂フィルムは、加工性に優れており、製造コスト低減や軽量化、割れにくい有機薄膜太陽電池の実現において有用であり、曲面への適用等の種々のアプリケーションへの適用可能性が広がるからである。
【００９５】
８．正孔取出し層
本実施態様においては、図１に例示するように、光電変換層８と透明電極５（正孔取出し電極）との間に正孔取出し層７が形成されていることが好ましい。正孔取出し層は、光電変換層から正孔取出し電極への正孔の取出しが容易に行われるように設けられる層である。これにより、光電変換層から正孔取出し電極への正孔取出し効率が高められるため、光電変換効率を向上させることが可能となる。
【００９６】
正孔取出し層に用いられる材料としては、光電変換層から正孔取出し電極への正孔の取出しを安定化させる材料であれば特に限定されるものではない。具体的には、ドープされたポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン、トリフェニルジアミン（ＴＰＤ）等の導電性有機化合物、またはテトラチオフルバレン、テトラメチルフェニレンジアミン等の電子供与性化合物と、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン等の電子受容性化合物とからなる電荷移動錯体を形成する有機材料等を挙げることができる。また、Ａｕ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｐｄ等の金属等の薄膜も使用することができる。さらに、金属等の薄膜は、単独で形成してもよく、上記の有機材料と組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、特にポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、トリフェニルジアミン（ＴＰＤ）が好ましく用いられる。
【００９７】
正孔取出し層の膜厚としては、上記有機材料を用いた場合は、１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましく、上記金属薄膜である場合は、０．１ｎｍ〜５ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００９８】
９．電子取出し層
本実施態様においては、光電変換層と対向電極（電子取出し電極）との間に電子取出し層が形成されていてもよい。電子取出し層は、光電変換層から電子取出し電極への電子の取出しが容易に行われるように設けられる層である。これにより、光電変換層から電子取出し電極への電子取出し効率が高められるため、光電変換効率を向上させることが可能となる。
【００９９】
電子取出し層に用いられる材料としては、光電変換層から電子取出し電極への電子の取出しを安定化させる材料であれば特に限定されない。具体的には、ドープされたポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン、トリフェニルジアミン（ＴＰＤ）等の導電性有機化合物、またはテトラチオフルバレン、テトラメチルフェニレンジアミン等の電子供与性化合物と、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン等の電子受容性化合物とからなる電荷移動錯体を形成する有機材料等を挙げることができる。また、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属との金属ドープ層が挙げられる。好適な材料としては、バソキュプロイン（ＢＣＰ）または、バソフェナントロン（Ｂｐｈｅｎ）と、Ｌｉ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｓｒなどの金属ドープ層が挙げられる。
【０１００】
１０．その他の構成
本実施態様の有機薄膜太陽電池は、大面積であっても良好な発電効率を示すものである。有機薄膜太陽電池の面積としては、特に限定されるものではないが、５０ｍｍ□以上であることが好ましい。
【０１０１】
本実施態様の有機薄膜太陽電池は、上述した構成部材の他にも、必要に応じて後述する構成部材を有していてもよい。例えば、本発明の有機薄膜太陽電池は、保護シート、充填材層、バリア層、保護ハードコート層、強度支持層、防汚層、高光反射層、光封じ込め層、封止材層等の機能層を有していてもよい。また、層構成に応じて、各機能層間に接着層が形成されていてもよい。
なお、これらの機能層については、特開２００７−７３７１７号公報等に記載のものと同様とすることができる。
【０１０２】
II．有機薄膜太陽電池の第２実施態様
本発明の有機薄膜太陽電池の第２実施態様は、透明基板と、上記透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い第１補助電極と、上記透明基板の他方の面に形成された透明電極と、上記透明基板を貫通し、上記第１補助電極および上記透明電極を電気的に接続する接続導電部と、上記透明電極上に形成された光電変換層と、上記光電変換層上に形成された対向電極とを有することを特徴とするものである。
【０１０３】
本実施態様の有機薄膜太陽電池について図面を参照しながら説明する。
図７は、本実施態様の有機薄膜太陽電池の一例を示す概略断面図である。図７に示す例において、有機薄膜太陽電池１は、透明基板２と、透明基板２の一方の面にメッシュ状に形成され、透明電極５よりも抵抗値の低い第１補助電極３と、透明基板２の他方の面に形成された透明電極５と、透明基板２を貫通し、第１補助電極３および透明電極５を電気的に接続する接続導電部６と、透明電極５上に形成された正孔取出し層７と、正孔取出し層７上に形成された光電変換層８と、光電変換層８上に形成された対向電極９とを有している。
【０１０４】
なお、透明基板の一方の面に第１補助電極が形成され、透明基板の他方の面に透明電極が形成されているとは、透明基板の第１補助電極が形成されている面とは反対側の面に透明電極が形成されていることを意味する。
【０１０５】
有機薄膜太陽電池１においては、まず、第１補助電極３の開口部からの入射光１１により光電変換層８内で電荷が発生する。次いで、発生した電荷（正孔）は、光電変換層８の膜厚方向に移動して正孔取出し層７へと取り出され、正孔取出し層７および透明電極５の接触界面にて透明電極５へと取り出される。一方、発生した電荷（電子）は、光電変換層８の膜厚方向に移動して光電変換層８および対向電極９の接触界面にて対向電極９へと取り出される。
【０１０６】
本実施態様によれば、第１補助電極および透明電極が接続導電部により電気的に接続されており、陽極側の電極が第１補助電極と透明電極とから構成されるので、透明電極のシート抵抗が比較的高い場合であっても、陽極全体としての抵抗を低減することができる。すなわち、第１補助電極により、発生した電力を効率良く集電することができる。したがって、有機薄膜太陽電池を大面積化したとしても、高い発電効率を維持することが可能である。
【０１０７】
また本実施態様によれば、第１補助電極は透明基板の受光面側に形成されているので、第１補助電極の厚みは電極間での短絡に影響しない。そのため、第１補助電極の厚みを比較的厚くすることもできる。したがって、第１補助電極の開口面積を大きくした場合でも、第１補助電極の厚みを大きくすることで、所望の抵抗値を容易に得ることが可能である。第１補助電極の厚みを調整することで、陽極全体としての抵抗を制御することができるのである。
【０１０８】
なお、透明基板、透明電極、光電変換層、対向電極、正孔取出し層、電子取出し層等については、上記第１実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。以下、本実施態様の有機薄膜太陽電池における他の構成について説明する。
【０１０９】
１．接続導電部
本実施態様に用いられる接続導電部は、透明基板を貫通し、第１補助電極および透明電極を電気的に接続するものである。
【０１１０】
なお、接続導電部の形成材料、形状、形成位置、径、および形成方法等については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１１】
接続導電部は、第１補助電極および透明電極を電気的に接続していればよいので、通常、接続導電部の密度は、第１補助電極の密度より小さくなる。接続導電部の密度としては、所望の抵抗値や、接続導電部の径等に応じて適宜選択される。
【０１１２】
２．第１補助電極
本実施態様に用いられる第１補助電極は、透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低いものである。
【０１１３】
なお、第１補助電極の形成材料、構成、パターン形状、開口部の比率、厚み、シート抵抗、および形成方法等については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１４】
第１補助電極の開口部のピッチおよび第１補助電極の線幅は、第１補助電極全体の面積等に応じて適宜選択される。
【０１１５】
Ｂ．有機薄膜太陽電池の製造方法
本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法は、接続導電部の形成工程により２つの実施態様に分けることができる。以下、各実施態様に分けて説明する。
【０１１６】
Ｉ．有機薄膜太陽電池の製造方法の第１実施態様
本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の第１実施態様は、透明基板に貫通孔を形成し、上記貫通孔に導電ペーストを充填して、上記透明基板を貫通する接続導電部を形成する接続導電部形成工程と、上記接続導電部が形成された透明基板の一方の面に第１金属薄膜を形成し、上記第１金属薄膜上にレジストを配置し、フォトエッチング法により上記第１金属薄膜をパターニングして、上記透明基板の一方の面に上記接続導電部と接するように導電パターンを形成するパターン形成工程、および、上記透明基板の他方の面に保護層を配置し、上記第１導電パターン上にめっきを施すめっき工程を有し、上記透明基板の一方の面に第１補助電極を形成する補助電極形成工程と、上記補助電極形成工程後、上記透明基板の他方の面に透明電極を形成する透明電極形成工程とを有することを特徴とするものである。
【０１１７】
図８および図９は、本実施態様の有機薄膜太陽電池の製造方法の一例を示す工程図である。
まず、透明基板２にレーザーにより貫通孔２１を形成する（図８（ａ）、（ｂ））。次いで、貫通孔２１にスクリーン印刷法により導電ペースト６ａを充填し、透明基板を貫通する接続導電部６を形成する（図８（ｃ））。
次に、接続導電部６が設けられた透明基板２の一方の面に第１金属薄膜３ａを形成する（図８（ｄ））。次いで、第１金属薄膜３ａ上にレジスト２２ａを配置し、透明基板２の他方の面に保護層２４を配置し（図８（ｅ））、レジスト２２ａに対してパターン露光および現像を行い、レジスト画像２２ｂを形成する（図８（ｆ））。続いて、レジスト画像２２ｂをマスクとして露出している第１金属薄膜３ａをエッチングし（図８（ｇ））、レジスト画像２２ｂおよび保護層２４を除去して、透明基板２の一方の面に接続導電部６に接するようにメッシュ状の第１導電パターン３ｂを形成する（図９（ａ））。
次に、透明基板２の他方の面に再度保護層２５を配置し（図９（ｂ））、第１導電パターン３ｂ上に電解めっきを施してめっき層３ｃを形成し、第１導電パターン３ｂおよびめっき層３ｃから構成される第１補助電極３を得る（図９（ｃ））。続いて、保護層２５を除去する（図９（ｄ））。
次に、透明基板２の他方の面に透明電極５を形成する（図９（ｅ））。
【０１１８】
その後、図示しないが、透明電極上に正孔取出し層および光電変換層を形成し、光電変換層上に対向電極を形成して、図４に例示するような有機薄膜太陽電池８が得られる。また、必要に応じて、光電変換層上に電子取出し層を形成し、電子取出し層上に対向電極を形成してもよい。
【０１１９】
図１０および図１１は、本実施態様の有機薄膜太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
まず、透明基板２にレーザーにより貫通孔２１を形成する（図１０（ａ）、（ｂ））。次いで、貫通孔２１にスクリーン印刷法により導電ペースト６ａを充填し、透明基板を貫通する接続導電部６を形成する（図１０（ｃ））。
次に、接続導電部６が設けられた透明基板２の一方の面に第１金属薄膜３ａを形成し、透明基板２の他方の面に第２金属薄膜４ａを形成する（図１０（ｄ））。次いで、第１金属薄膜３ａおよび第２金属薄膜４ａの上にそれぞれレジスト２２ａ，２３ａを配置し（図１０（ｅ））、露光および現像を行い、レジスト画像２２ｂ，２３ｂを形成する（図１０（ｆ））。続いて、レジスト画像２２ｂ，２３ｂをマスクとして露出している第１金属薄膜３ａおよび第２金属薄膜４ａをエッチングし（図１０（ｇ））、レジスト画像２２ｂ，２３ｂを除去して、透明基板２の一方の面に接続導電部６に接するようにメッシュ状の第１導電パターン３ｂを形成し、透明基板２の他方の面に接続導電部６に接するようにメッシュ状の第２導電パターン４ｂを形成し、第２導電パターン４ｂから構成される第２補助電極４を得る（図１１（ａ））。
次に、透明基板２の他方の面に形成された第２補助電極４上に保護層２５を配置し（図１１（ｂ））、透明基板２の一方の面に形成された第１導電パターン３ｂ上に電解めっきを施してめっき層３ｃを形成し、第１導電パターン３ｂおよびめっき層３ｃから構成される第１補助電極３を得る（図１１（ｃ））。続いて、保護層２５を除去する（図１１（ｄ））。
次に、第２補助電極４上に透明電極５を形成する（図１１（ｅ））。
【０１２０】
その後、図示しないが、透明電極上に正孔取出し層および光電変換層を形成し、光電変換層上に対向電極を形成して、図１に例示するような有機薄膜太陽電池１が得られる。また、必要に応じて、光電変換層上に電子取出し層を形成し、電子取出し層上に対向電極を形成してもよい。
【０１２１】
本実施態様によれば、接続導電部により第１補助電極と透明電極とが電気的に接続されている、または接続導電部により第１補助電極と第２補助電極と透明電極とが電気的に接続されている有機薄膜太陽電池を得ることができる。第１補助電極はめっき層を含み、めっき層の厚みは比較的厚くすることが可能であるため、第１補助電極によって発生した電力を効率良く集電することができる。したがって、有機薄膜太陽電池を大面積化したとしても、高い発電効率を維持することが可能である。
【０１２２】
第１補助電極は、透明基板の光電変換層等が形成される面とは反対側の面に形成されるので、厚膜にしても電極間での短絡には影響がない。また、上述したように第１補助電極はめっき層を含んでおり、このめっき層の厚みは容易に調整することができる。よって、第１補助電極の厚みを調整することで、電極全体としての抵抗を制御することが可能である。
【０１２３】
本実施態様においては、図１０および図１１に例示するように、第１補助電極を形成するための第１金属薄膜のパターニングと同時に、第２補助電極を形成するための第２金属薄膜のパターニングを行うことが好ましい。すなわち、補助電極形成工程のパターン形成工程にて、透明基板の一方の面に第１金属薄膜を形成し、透明基板の他方の面に第２金属薄膜を形成し、第１金属薄膜および第２金属薄膜上にレジストを配置し、フォトエッチング法により第１金属薄膜および第２金属薄膜をメッシュ状にパターニングして、透明基板の一方の面に接続導電部と接するように第１導電パターンを形成し、透明基板の他方の面に接続導電部と接するように第２導電パターンを形成し、補助電極形成工程のめっき工程にて、第２導電パターン上に保護層を配置し、第１導電パターン上にめっきを施し、補助電極形成工程にて、透明基板の一方の面に第１補助電極を形成し、透明基板の他方の面に第２補助電極を形成することが好ましい。
【０１２４】
この場合、フォトエッチング法により第２導電パターンを形成するので、第２金属薄膜の厚みが薄い場合であっても、第２金属薄膜を所望の形状にパターニングすることができ、厚みの薄い第２導電パターンを形成することができる。また、第２導電パターンの端部にバリの無い形状を形成することができる。よって、第２導電パターンから構成される第２補助電極の厚みを、透明電極および対向電極の間で短絡が生じない厚みとすることが可能であり、第２導電パターンを、第２導電パターンの端部のバリに起因する短絡が生じない形状とすることが可能である。これにより、電極間で短絡が生じ難い有機薄膜太陽電池を得ることができる。
【０１２５】
以下、本実施態様の有機薄膜太陽電池の製造方法における各工程について説明する。
【０１２６】
１．接続導電部形成工程
本実施態様における接続導電部形成工程は、透明基板に貫通孔を形成し、上記貫通孔に導電ペーストを充填して、上記透明基板を貫通する接続導電部を形成する工程である。
【０１２７】
透明基板に貫通孔を形成する方法としては、一般的な貫通孔の形成方法を適用することができ、透明基板の種類に応じて適宜選択される。透明基板が透明樹脂フィルム等の透明なフレキシブル材である場合、貫通孔の形成方法としては、レーザーを用いる方法等が挙げられる。一方、透明基板が石英ガラス等の透明なリジット材である場合、貫通孔の形成方法としては、ドリルを用いる方法、サンドブラスト法等が挙げられる。
レーザーとしては、エキシマレーザー、ＹＡＧレーザー等の短波長のレーザーを用いることができる。
【０１２８】
貫通孔の径としては、所望の接続導電部の径に応じて適宜設定される。
【０１２９】
導電ペーストは、樹脂中に金属微細粒を分散させたものである。金属微細粒としては、上記「Ａ．有機薄膜太陽電池」の項に記載の接続導電部に用いられる金属を使用することができる。
【０１３０】
貫通孔に導電ペーストを充填する方法としては、貫通孔のすべてを導電ペーストで埋めることができる方法であればよく、例えば、スクリーン印刷法等が挙げられる。
【０１３１】
接続導電部形成工程においては、貫通孔に導電ペーストを充填して接続導電部を形成する方法に替えて、めっきにより貫通孔を埋める方法（ビアフィリング）や、めっきにより貫通孔の壁面を覆うように接続導電部を形成する方法（スルーホールめっき）を適用することもできる。
【０１３２】
２．補助電極形成工程
本実施態様における補助電極形成工程は、上記接続導電部が形成された透明基板の一方の面に第１金属薄膜を形成し、上記第１金属薄膜上にレジストを配置し、フォトエッチング法により上記第１金属薄膜をパターニングして、上記透明基板の一方の面に上記接続導電部と接するように第１導電パターンを形成するパターン形成工程と、上記透明基板の他方の面に保護層を配置し、上記第１導電パターン上にめっきを施すめっき工程とを有しており、上記透明基板の一方の面に第１補助電極を形成する工程である。
【０１３３】
補助電極形成工程は、少なくとも透明基板の一方の面に第１補助電極を形成する工程であればよく、透明基板の一方の面に第１補助電極を形成する工程であってもよく、透明基板の一方の面に第１補助電極を形成し、透明基板の他方の面に第２補助電極を形成する工程であってもよい。中でも、補助電極形成工程において、透明基板の一方の面に第１補助電極を形成し、透明基板の他方の面に第２補助電極を形成することが好ましい。接続導電部と第２補助電極と透明電極との界面の接合を良好なものとすることができるからである。
以下、補助電極形成工程における各工程について説明する。
【０１３４】
（１）パターン形成工程
本実施態様におけるパターン形成工程は、上記接続導電部が形成された透明基板の一方の面に第１金属薄膜を形成し、上記第１金属薄膜上にレジストを配置し、フォトエッチング法により上記第１金属薄膜をパターニングして、上記透明基板の一方の面に上記接続導電部と接するように第１導電パターンを形成する工程である。
【０１３５】
パターン形成工程においては、図１０（ｄ）〜（ｇ）に例示するように、透明基板の一方の面に第１金属薄膜を形成し、透明基板の他方の面に第２金属薄膜を形成し、第１金属薄膜および第２金属薄膜上にレジストを配置し、フォトエッチング法により第１金属薄膜および第２金属薄膜をメッシュ状にパターニングして、透明基板の一方の面に接続導電部と接するように第１導電パターンを形成し、透明基板の他方の面に接続導電部と接するように第２導電パターンを形成することが好ましい。これにより、補助電極形成工程において、透明基板の一方の面に第１補助電極を形成し、透明基板の他方の面に第２補助電極を形成することができる。
【０１３６】
図１０（ｄ）〜（ｇ）に示す例においては、第１金属薄膜および第２金属薄膜を同一形状にパターニングしているが、これに限定されるものではなく、第１金属薄膜および第２金属薄膜を異なる形状にパターニングしてもよい。
【０１３７】
第１金属薄膜の形成材料については、上記「Ａ．有機薄膜太陽電池」の第１補助電極の項に記載した第１補助電極の形成材料と同様であり、第２金属薄膜の形成材料については、上記「Ａ．有機薄膜太陽電池」の第２補助電極の項に記載した第２補助電極の形成材料と同様である。
【０１３８】
第１金属薄膜および第２金属薄膜の成膜方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等を挙げることができる。
【０１３９】
レジストとしては、電極の形成に用いられる一般的なレジストを使用することができる。
第１金属薄膜および第２金属薄膜の上にレジストを配置する方法としては、例えば、第１金属薄膜および第２金属薄膜の上にレジスト材料を塗布してもよく、第１金属薄膜および第２金属薄膜の上にドライレジストフィルムを積層してもよい。
レジストの露光方法および現像方法としては、一般的な方法を適用することができる。
【０１４０】
レジストの露光および現像後は、露出している第１金属薄膜および第２金属薄膜をエッチング除去する。
【０１４１】
第１金属薄膜および第２金属薄膜のエッチング後は、レジストを除去する。レジストの除去方法としては、一般的な方法を適用することができる。
【０１４２】
図８（ｄ）〜（ｇ）に例示するように、透明基板の一方の面に第１導電パターンを形成し、透明基板の他方の面に第２導電パターンを形成しない場合には、透明基板の他方の面には保護層を形成する。これは、透明基板に設けられた接続導電部が第１金属薄膜のエッチング時に除去されるのを防ぐためである。
保護層としては、上記レジストを用いることができる。
【０１４３】
（２）めっき工程
本実施態様におけるめっき工程は、上記透明基板の他方の面に保護層を配置し、上記第１導電パターン上にめっきを施す工程である。
【０１４４】
透明基板の他方の面に配置される保護層としては、上記レジストを用いることができる。
【０１４５】
めっき方法としては、第１導電パターンにめっきを施すことができる方法であれば特に限定されるものではなく、通常は電解めっきが用いられる。
【０１４６】
電解めっきの条件としては、所望の厚みのめっき層を形成することが可能であれば特に限定されるものではなく、一般的な条件とすることができる。
【０１４７】
めっきの厚みとしては、特に限定されるものではないが、0.5μｍ〜20μｍの範囲内であることが好ましく、中でも0.7μｍ〜5μｍの範囲内、特に0.5μｍ〜2μｍの範囲内であることが好ましい。めっきの厚みが薄すぎると、電極全体としての抵抗を低減する効果が十分に得られない場合があるからである。また、めっきの厚みが厚すぎると形成が困難になる場合があるからである。
【０１４８】
３．透明電極形成工程
本実施態様における透明電極形成工程は、上記補助電極形成工程後、上記透明基板の他方の面に透明電極を形成する工程である。
【０１４９】
なお、透明電極の形成方法については、上記「Ａ．有機薄膜太陽電池」の透明電極の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
【０１５０】
II．有機薄膜太陽電池の製造方法の第２実施態様
本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の第２実施態様は、金属箔上に導電性バンプを形成し、上記金属箔の上記導電性バンプが形成された面に透明基板を積層して、上記導電性バンプを上記透明基板に貫通させ、上記透明基板を貫通する接続導電部を形成する接続導電部形成工程と、上記金属箔上にレジストを配置し、フォトエッチング法により上記金属箔をパターニングして、上記透明基板の一方の面に上記接続導電部と接するように第１補助電極を形成する補助電極形成工程と、上記透明基板の他方の面に透明電極を形成する透明電極形成工程とを有することを特徴とするものである。
【０１５１】
図１２および図１３は、本実施態様の有機薄膜太陽電池の製造方法の一例を示す工程図である。
まず、金属箔３ｄ上に導電ペーストを用いてスクリーン印刷法により導電性バンプ６ｂを形成する（図１２（ａ））。次いで、金属箔３ｄの導電性バンプ６ｂが形成された面に透明基板２を積層して、加圧し、導電性バンプ６ｂの頂部が露出するように導電性バンプ６ｂを透明基板２に貫通させる（図１２（ｂ））。続いて、導電性バンプ６ｂの頂部を研磨し、透明基板２表面を平坦化し、接続導電部６を形成する（図１２（ｃ））。
次に、金属箔３ｄ上にレジスト２２ａを配置し、透明基板２の他方の面に保護層２４を配置し（図１２（ｄ））、レジスト２２ａに対して露光および現像を行い、レジスト画像２２ｂを形成する（図１２（ｅ））。続いて、レジスト画像２２ｂをマスクとして露出している金属箔３ｄをエッチングし（図１３（ａ））、レジスト画像２２ｂおよび保護層２４を除去して、透明基板２の一方の面に接続導電部６に接するようにメッシュ状の第１補助電極３を形成する（図１３（ｂ））。
次に、透明基板２の他方の面に透明電極５を形成する（図１３（ｃ））。
【０１５２】
その後、図示しないが、透明電極上に正孔取出し層および光電変換層を形成し、光電変換層上に対向電極を形成する。また、必要に応じて、光電変換層上に電子取出し層を形成し、電子取出し層上に対向電極を形成してもよい。
【０１５３】
図１４および図１５は、本実施態様の有機薄膜太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
まず、金属箔３ｄ上に導電ペーストを用いてスクリーン印刷法により導電性バンプ６ｂを形成する（図１４（ａ））。次いで、金属箔３ｄの導電性バンプ６ｂが形成された面に透明基板２を積層して、加圧し、導電性バンプ６ｂの頂部が露出するように導電性バンプ６ｂを透明基板２に貫通させる（図１４（ｂ））。続いて、導電性バンプ６ｂの頂部を研磨し、透明基板２表面を平坦化し、接続導電部６を形成する（図１４（ｃ））。
次に、透明基板２の金属箔３ｄが形成された面とは反対側の面に第２金属薄膜４ａを形成する（図１４（ｄ））。次いで、金属箔３ｄおよび第２金属薄膜４ａの上にそれぞれレジスト２２ａ，２３ａを配置し（図１４（ｅ））、パターン露光および現像を行い、レジスト画像２２ｂ、２３ｂを形成する（図１５（ａ））。続いて、レジスト画像２２ｂ，２３ｂをマスクとして露出している金属箔３ｄおよび第２金属薄膜４ａをエッチングし（図１５（ｂ））、レジスト画像２２ｂ，２３ｂを除去して、透明基板２の一方の面に接続導電部６に接するようにメッシュ状の第１補助電極３を形成し、透明基板２の他方の面に接続導電部６に接するようにメッシュ状の第２補助電極４を形成する（図１５（ｃ））。
次に、第２補助電極４上に透明電極５を形成する（図１５（ｄ））。
【０１５４】
その後、図示しないが、透明電極上に正孔取出し層および光電変換層を形成し、光電変換層上に対向電極を形成して、図２に例示するような有機薄膜太陽電池１が得られる。また、必要に応じて、光電変換層上に電子取出し層を形成し、電子取出し層上に対向電極を形成してもよい。
【０１５５】
本実施態様によれば、接続導電部により第１補助電極と透明電極とが電気的に接続されている、または接続導電部により第１補助電極と第２補助電極と透明電極とが電気的に接続されている有機薄膜太陽電池を得ることができる。第１補助電極は金属箔をパターニングすることにより形成されるので、第１補助電極の厚みを比較的厚くすることが可能であるため、第１補助電極によって発生した電力を効率良く集電することができる。したがって、有機薄膜太陽電池を大面積化したとしても、高い発電効率を維持することが可能である。
【０１５６】
第１補助電極は、透明基板の光電変換層等が形成される面とは反対側の面に形成されるので、厚膜にしても電極間での短絡には影響がない。よって、第１補助電極の厚みを調整することで、電極全体としての抵抗を制御することが可能である。
【０１５７】
本実施態様においては、図１４および図１５に例示するように、第１補助電極を形成するための金属箔のパターニングと同時に、第２補助電極を形成するための第２金属薄膜のパターニングを行うことが好ましい。すなわち、補助電極形成工程にて、透明基板の金属箔が設けられている面とは反対側の面に第２金属薄膜を形成し、金属箔および第２金属薄膜上にレジストを配置し、フォトエッチング法により金属箔および第２金属薄膜をメッシュ状にパターニングして、透明基板の一方の面に接続導電部と接するように第１補助電極を形成し、透明基板の他方の面に接続導電部と接するように第２補助電極を形成することが好ましい。
【０１５８】
この場合、フォトエッチング法により第２補助電極を形成するので、第２金属薄膜の厚みが薄い場合であっても、第２金属薄膜を所望の形状にパターニングすることができ、厚みの薄い第２補助電極を形成することができる。また、第２補助電極の端部にバリの無い形状を形成することができる。よって、第２補助電極の厚みを、透明電極および対向電極の間で短絡が生じない厚みとすることが可能であり、第２補助電極を、第２補助電極の端部のバリに起因する短絡が生じない形状とすることが可能である。これにより、電極間で短絡が生じ難い有機薄膜太陽電池を得ることができる。
【０１５９】
以下、本実施態様の有機薄膜太陽電池の製造方法における各工程について説明する。
【０１６０】
１．接続導電部形成工程
本実施態様における接続導電部形成工程は、金属箔上に導電性バンプを形成し、上記金属箔の上記導電性バンプが形成された面に透明基板を積層して、上記導電性バンプを上記透明基板に貫通させ、上記透明基板を貫通する接続導電部を形成する工程である。
【０１６１】
金属箔を構成する金属としては、導電性バンプを形成することが可能なものであればよく、上記「Ａ．有機薄膜太陽電池」の第１補助電極の項に記載した第１補助電極に用いられる金属を挙げることができる。
【０１６２】
導電性バンプの形成方法としては、例えば、導電ペーストを用いたスクリーン印刷法が挙げられる。
導電性ペーストとしては、上記第１実施態様に記載のものを用いることができる。
【０１６３】
導電性バンプを透明基板に貫通させる際には、金属箔の導電性バンプが形成された面に透明基板を積層して、加熱・加圧し、導電性バンプの頂部が露出するようにすることが好ましい。さらに、導電性バンプを透明基板に貫通させた後は、露出した導電性バンプの頂部を研磨し、透明基板表面を平坦化することが好ましい。
【０１６４】
透明基板としては、導電性バンプが貫通できるものであればよく、透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材が好ましく用いられる。
【０１６５】
２．補助電極形成工程
本実施態様における補助電極形成工程は、上記金属箔上にレジストを配置し、フォトエッチング法により上記金属箔をパターニングして、上記透明基板の一方の面に上記接続導電部と接するように第１補助電極を形成する工程である。
【０１６６】
なお、レジスト、レジストの配置方法、レジストの露光方法、レジストの現像方法、金属箔のエッチング方法、レジストの除去方法等については、上記第１実施態様に記載したものと同様である。
【０１６７】
３．透明電極形成工程
本実施態様における透明電極形成工程は、上記透明基板の他方の面に透明電極を形成する工程である。
【０１６８】
なお、透明電極の形成方法については、上記「Ａ．有機薄膜太陽電池」の透明電極の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
【０１６９】
本実施態様において、透明基板の他方の面に第２補助電極を形成しない場合には、補助電極形成工程後に透明電極形成工程を行ってもよく、接続導電部形成工程後で補助電極形成工程前に透明電極形成工程を行ってもよい。
【０１７０】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１７１】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
［実施例１］
外形サイズ５０ｍｍ□・膜厚１２５μｍのＰＥＮフィルム基材の所望の位置にエキシマレーザーを照射し、貫通孔を形成した。次に、スクリーン印刷により、Ａｇペーストを貫通孔に充填し、接続導電部を形成した。
次に、基材両面にスパッタリング法（成膜圧力：０．１Ｐａ、成膜パワー：１８０Ｗ、時間：３分／１２分／３分）にて厚み２０ｎｍ／３００ｎｍ／２０ｎｍでＮｉ／Ｃｕ／Ｎｉを積層した。両面のＮｉ／Ｃｕ／Ｎｉ膜の全面にドライフィルムレジスト（旭化成、サンフォートＡＱ-1558、ネガ型）を０．４ｋｇｆ／ｃｍ2のラミネート圧、温度１２０℃にてラミネートし、所定の形状のフォトマスクを介してＵＶ照射を行い、両面のドライフィルムレジスト上に同じ位置に所望の形状を転写した。その後、０．５ｗｔ％の炭酸ナトリウム水溶液中にてレジストの未露光部を除去し、所望の形状のレジスト画像を形成した。レジスト画像をマスクとして露出しているＮｉ／Ｃｕ／Ｎｉ膜を塩化第２鉄溶液（４５ボーメ）で液温５０℃にてエッチング除去した。Ｎｉ／Ｃｕ／Ｎｉ膜をエッチングするために要した時間は、３秒であった。その後、２ｗｔ％の水酸化ナトリウム溶液を用いて液温５０℃でレジスト除去を行い、所定の開口部を有するＮｉ／Ｃｕ／Ｎｉの金属メッシュを形成した。
その後、基材の受光面の裏面側に形成されたＮｉ／Ｃｕ／Ｎｉの金属メッシュ上にレジスト材料をラミネートし、基材の受光面のみを露出させた状態とした。基材の受光面側のＮｉ／Ｃｕ／Ｎｉの金属メッシュ上に電解めっきによりＣｕを積層し、１０μｍ程度の厚い金属メッシュを得た。
【０１７２】
次に、基材の受光面の裏面側のＮｉ／Ｃｕ／Ｎｉの金属メッシュ表面に、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、透明電極となるＩＴＯ膜(膜厚：１５０ｎｍ、シート抵抗：２０Ω／□)を成膜した。次いで、上記ＩＴＯ膜が形成された基板をアセトン、基板洗浄液、ＩＰＡを用いて洗浄した。これにより、ＩＴＯ電極の見かけシート抵抗（ＩＴＯ電極および基材両面の金属メッシュの積層体としてのシート抵抗）が0.01Ω／□にまで低減した。
【０１７３】
次に、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上記ＩＴＯが形成された基板上に製膜した後に、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 mettric 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、この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。その後、上記光電変換層が形成された基板を大気曝露した。
【０１７４】
次に、上記光電変換層上にＣａ／Ａｌ（厚み：６０ｎｍ／２００ｎｍ）を真空蒸着法にて形成して、金属電極とした。
次に、温度１５０℃のホットプレート上で上記光電変換層等が形成された基板を加熱乾燥した。最後に、封止用ガラス材および接着性封止材により金属電極上から封止して有機薄膜太陽電池とした。
【０１７５】
［実施例２］
ＰＥＮフィルム基材の受光面側のみにＮｉ／Ｃｕ／Ｎｉの金属メッシュを形成した以外は、実施例１と同様にして有機薄膜太陽電池を作製した。
【０１７６】
［比較例１］
金属メッシュを形成しない以外は、実施例１と同様にして有機薄膜太陽電池を作製した。
【０１７７】
［評価］
実施例１、２の有機薄膜太陽電池（ＩＴＯ電極の見かけシート抵抗：0.01Ω／□）と、比較例１の有機薄膜太陽電池（ＩＴＯ電極のシート抵抗：２０Ω／□）とについて、発電評価を実施した。評価方法として、Ａ．Ｍ１．５、擬似太陽光（１００ｍＷ／ｃｍ2）を照射光源とし、ソースメジャーユニット（ＨＰ社製、ＨＰ４１００）で電圧印加により電流電圧特性の評価を行った。
比較例１の有機薄膜太陽電池の発電効率が０．０５％であったのに対し、実施例１の有機薄膜太陽電池の発電効率は２．０％にまで向上した。基材とＩＴＯ電極との間に極薄の金属メッシュを配置し、基材のＩＴＯ電極裏面側に更なる低抵抗化のための厚膜の金属メッシュを配置し、これらの金属メッシュを接続導電部により電気的に接続することで、光透過性は低減するが、ＩＴＯ電極の見かけシート抵抗が低減したことによる電力ロスは低減され、結果として変換効率が向上することが確認された。
また、実施例２の有機薄膜太陽電池の発電効率は１．２％であった。基材のＩＴＯ電極裏面側に低抵抗化のための厚膜の金属メッシュを配置し、ＩＴＯ電極および金属メッシュを接続導電部により電気的に接続することで、光透過性は低減するが、ＩＴＯ電極の見かけシート抵抗が低減したことによる電力ロスは低減され、結果として変換効率が向上することが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【図１】本発明の有機薄膜太陽電池の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の有機薄膜太陽電池の他の例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の有機薄膜太陽電池の他の例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の有機薄膜太陽電池の他の例を示す概略断面図である。
【図５】本発明の有機薄膜太陽電池の他の例を示す概略断面図である。
【図６】本発明の有機薄膜太陽電池の他の例を示す概略断面図である。
【図７】本発明の有機薄膜太陽電池の他の例を示す概略断面図である。
【図８】本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の一例を示す工程図である。
【図９】本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
【図１０】本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
【図１１】本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
【図１２】本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
【図１３】本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
【図１４】本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
【図１５】本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
【符号の説明】
【０１７９】
１ … 有機薄膜太陽電池
２ … 透明基板
３ … 第１補助電極
４ … 第１補助電極
５ … 透明電極
６ … 接続導電部
７ … 正孔取出し層
８ … 光電変換層
９ … 対向電極
１１ … 入射光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い第１補助電極と、
前記透明基板の他方の面にパターン状に形成された第２補助電極と、
前記第２補助電極上に形成された透明電極と、
前記透明基板を貫通し、前記第１補助電極および前記第２補助電極を電気的に接続する接続導電部と、
前記透明電極上に形成された光電変換層と、
前記光電変換層上に形成された対向電極と
を有することを特徴とする有機薄膜太陽電池。
【請求項２】
前記第１補助電極および前記第２補助電極のパターン形状がメッシュ状であることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項３】
透明基板と、
前記透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い第１補助電極と、
前記透明基板の他方の面に形成された透明電極と、
前記透明基板を貫通し、前記第１補助電極および前記透明電極を電気的に接続する接続導電部と、
前記透明電極上に形成された光電変換層と、
前記光電変換層上に形成された対向電極と
を有することを特徴とする有機薄膜太陽電池。
【請求項４】
前記第１補助電極のパターン形状がメッシュ状であることを特徴とする請求項３に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項５】
透明基板に貫通孔を形成し、前記貫通孔に導電ペーストを充填して、前記透明基板を貫通する接続導電部を形成する接続導電部形成工程と、
前記接続導電部が形成された透明基板の一方の面に第１金属薄膜を形成し、前記第１金属薄膜上にレジストを配置し、フォトエッチング法により前記第１金属薄膜をパターニングして、前記透明基板の一方の面に前記接続導電部と接するように第１導電パターンを形成するパターン形成工程、および、前記透明基板の他方の面に保護層を配置し、前記第１導電パターン上にめっきを施すめっき工程を有し、前記透明基板の一方の面に第１補助電極を形成する補助電極形成工程と、
前記補助電極形成工程後、前記透明基板の他方の面に透明電極を形成する透明電極形成工程と
を有することを特徴とする有機薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記補助電極形成工程のパターン形成工程にて、前記透明基板の一方の面に前記第１金属薄膜を形成し、前記透明基板の他方の面に第２金属薄膜を形成し、前記第１金属薄膜および前記第２金属薄膜上に前記レジストを配置し、フォトエッチング法により前記第１金属薄膜および前記第２金属薄膜をパターニングして、前記透明基板の一方の面に前記接続導電部と接するように前記第１導電パターンを形成し、前記透明基板の他方の面に前記接続導電部と接するように第２導電パターンを形成し、
前記補助電極形成工程のめっき工程にて、前記第２導電パターン上に前記保護層を配置し、前記第１導電パターン上にめっきを施し、
前記補助電極形成工程にて、前記透明基板の一方の面に前記第１補助電極を形成し、前記透明基板の他方の面に第２補助電極を形成することを特徴とする請求項５に記載の有機薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い第１補助電極と、
前記透明基板の他方の面にパターン状に形成された第２補助電極と、
前記第２補助電極上に形成された透明電極と、
前記透明基板を貫通し、前記第１補助電極および前記第２補助電極を電気的に接続する接続導電部と、
前記透明電極上に形成された光電変換層と、
前記光電変換層上に形成された対向電極と
を有することを特徴とする有機薄膜太陽電池。
【請求項２】
前記第１補助電極および前記第２補助電極のパターン形状がメッシュ状であることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項３】
透明基板と、
前記透明基板の一方の面にパターン状に形成され、透明電極よりも抵抗値の低い第１補助電極と、
前記透明基板の他方の面に形成された透明電極と、
前記透明基板を貫通し、前記第１補助電極および前記透明電極を電気的に接続する接続導電部と、
前記透明電極上に形成された光電変換層と、
前記光電変換層上に形成された対向電極と
を有することを特徴とする有機薄膜太陽電池。
【請求項４】
前記第１補助電極のパターン形状がメッシュ状であることを特徴とする請求項３に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項５】
透明基板に貫通孔を形成し、前記貫通孔に導電ペーストを充填して、前記透明基板を貫通する接続導電部を形成する接続導電部形成工程と、
前記接続導電部が形成された透明基板の一方の面に第１金属薄膜を形成し、前記第１金属薄膜上にレジストを配置し、フォトエッチング法により前記第１金属薄膜をパターニングして、前記透明基板の一方の面に前記接続導電部と接するように第１導電パターンを形成するパターン形成工程、および、前記透明基板の他方の面に保護層を配置し、前記第１導電パターン上にめっきを施すめっき工程を有し、前記透明基板の一方の面に第１補助電極を形成する補助電極形成工程と、
前記補助電極形成工程後、前記透明基板の他方の面に透明電極を形成する透明電極形成工程と
を有することを特徴とする有機薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項６】
前記補助電極形成工程のパターン形成工程にて、前記透明基板の一方の面に前記第１金属薄膜を形成し、前記透明基板の他方の面に第２金属薄膜を形成し、前記第１金属薄膜および前記第２金属薄膜上に前記レジストを配置し、フォトエッチング法により前記第１金属薄膜および前記第２金属薄膜をパターニングして、前記透明基板の一方の面に前記接続導電部と接するように前記第１導電パターンを形成し、前記透明基板の他方の面に前記接続導電部と接するように第２導電パターンを形成し、
前記補助電極形成工程のめっき工程にて、前記第２導電パターン上に前記保護層を配置し、前記第１導電パターン上にめっきを施し、
前記補助電極形成工程にて、前記透明基板の一方の面に前記第１補助電極を形成し、前記透明基板の他方の面に第２補助電極を形成することを特徴とする請求項５に記載の有機薄膜太陽電池の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−１４１２５０（Ｐ２０１０−１４１２５０Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１８４４１（Ｐ２００８−３１８４４１）
【出願日】平成２０年１２月１５日（２００８．１２．１５）
【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２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１５日（２００８．１２．１５）
【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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