有機薄膜太陽電池素子、太陽電池モジュールおよび有機薄膜太陽電池素子の製造方法
【課題】有機半導体層からなる光電位誘起層の水分に起因する劣化を抑制でき、長寿命で信頼性の高い有機薄膜太陽電池素子、太陽電池モジュールおよび有機薄膜太陽電池素子の製造方法を提供する。
【解決手段】有機薄膜太陽電池素子１は、導電性を有する線条体１１と、線条体の表面に形成された光電位誘起層とを夫々含む複数の線状の有機太陽電池コア１０と、一方の表面に複数の溝２１，３１を夫々有し、表面全体を覆うように透明導電膜４１，４２が夫々形成された第１，第２のガラス基板２０，３０と、透明導電膜４１上に形成された補助電極５０とを備える。有機太陽電池コア１０を両ガラス基板の溝で挟み込んだ状態で、両ガラス基板が接着剤により貼り合わされて一体化されている。水分に起因する光電位誘起層の劣化を抑制できる。
【解決手段】有機薄膜太陽電池素子１は、導電性を有する線条体１１と、線条体の表面に形成された光電位誘起層とを夫々含む複数の線状の有機太陽電池コア１０と、一方の表面に複数の溝２１，３１を夫々有し、表面全体を覆うように透明導電膜４１，４２が夫々形成された第１，第２のガラス基板２０，３０と、透明導電膜４１上に形成された補助電極５０とを備える。有機太陽電池コア１０を両ガラス基板の溝で挟み込んだ状態で、両ガラス基板が接着剤により貼り合わされて一体化されている。水分に起因する光電位誘起層の劣化を抑制できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体を用いた有機薄膜太陽電池素子、太陽電池モジュールおよび有機薄膜太陽電池素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機半導体を用いた太陽電池として、導体繊維表面に高分子光電位誘起層を形成し、有機導電性繊維としたものがある。この場合、高分子光電位誘起層の外側に透明導電膜を形成することによって導体繊維との間に電位が発生し、太陽電池として動作する。
しかし、この構成においては、次のような問題点がある。
（１）透明導電膜は長手方向の電気抵抗が大きく、電極間の距離により効率が低下する。
（２）有機半導体膜は水分で劣化しやすく、水分透過防止のためのバリア膜が必要になる。
（３）繊維上の透明導電膜は微細構成を有するため、電極の取り出しが難しい。
【０００３】
これに対して、有機導電性繊維と導電性繊維を格子状編むことによって織物を構成する高分子太陽電池や太陽電池繊維が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。これらの太陽電池では、有機導電性繊維を電気的に、長手方向に細分化することで上記（１）、（３）の問題を解決しつつ、全体を樹脂でラミネートすることで上記（２）の問題が解決される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３６９９９号公報
【特許文献２】特表２００５−５１６３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１、２に開示された太陽電池には次のようないくつかの問題点がある。
（１）有機導電体繊維と導電性繊維による織物を作成するため、製造が面倒である。
（２）織物は柔軟性を有する半面、有機導電体繊維の表面にある有機半導体膜がむき出しになっているため、使用時に導電性繊維とこすれあうために、摩耗しやすく寿命が短くなる。
（３）樹脂でラミネートしただけでは、ガスバリア性が不十分で有機半導体膜が劣化しやすい。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたもので、その目的は、有機半導体層からなる光電位誘起層の水分に起因する劣化を抑制でき、長寿命で信頼性の高い有機薄膜太陽電池素子、太陽電池モジュールおよび有機薄膜太陽電池素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、導電性を有する線条体と、該線条体の表面に形成され、複数の有機半導体層からなる光電位誘起層とをそれぞれ含む複数の線状の有機太陽電池コアと、表面全体を覆うように透明導電膜がそれぞれ形成された第１および第２のガラス基板と、を備え、前記複数の有機太陽電池コアを前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板とで挟み込んだ状態で、前記第１および第２のガラス基板が一体化されていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記第１および第２のガラス基板の少なくとも一方の表面には溝が形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記複数の有機太陽電池コアを前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板とで挟み込んだ状態で、前記導電性線条体が変形することにより前記第１のガラス基板と第２のガラス基板とが密着するように構成されている。
【０００８】
請求項４に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記複数の有機太陽電池コアを前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板とで挟み込んだ状態で、前記第１のガラス基板と第２のガラス基板とが密着しており、前記有機太陽電池コアと前記第１のガラス基板及び前記第２のガラス基板とは導電性高分子を介して接触するように構成されていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記第１および第２のガラス基板が、前記複数の有機太陽電池コアの外側の接触面で接着剤により接合されることで該両ガラス基板が一体化されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項６に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記第１および第２のガラス基板が、前記複数の有機太陽電池コアの外側の接触面でハーメチックシールにより接合されることで該両ガラス基板が一体化されていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記第１および第２のガラス基板の周囲全体を樹脂でラミネートすることで該両ガラス基板が一体化されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項８に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記線条体は前記光電位誘起層の端面から突出していることを特徴とする。
請求項９に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記第１および第２のガラス基板の長手方向の両端部には、前記線条体の通る複数の孔の開いたガラス部材が接着されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項１０に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記光電位誘起層は、電子供与材料であるｐ型有機半導体からなる電子供与体層と電子受容材料であるｎ型有機半導体からなる電子受容体層を有するｐｎ構造、或いは、前記電子供与体層と、前記ｐ型有機半導体と前記ｎ型有機半導体からなる中間層と、前記電子受容体層とを有するｐｉｎ構造の有機半導体層からなることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記線状の有機太陽電池コアは、前記線条体の表面と前記光電位誘起層との間に形成された表面の凹凸を緩和するためのバッファ層と、前記光電位誘起層の表面に形成された表面の凹凸を緩和するためのバッファ層とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項１２に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記溝は、断面形状が長方形の溝であることを特徴とする。
請求項１３に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記溝は、互いに平行な複数の断面形状が長方形の溝であることを特徴とする。
請求項１４に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記溝は、互いに平行な複数のＶ溝であることを特徴とする特徴とする。
【００１３】
請求項１５に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記溝は、互いに平行な複数の断面形状が半円形の溝であることを特徴とする。
請求項１６に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記第１のガラス基板表面の前記透明導電膜上と、前記第２のガラス基板表面の前記透明導電膜上との少なくとも一方には補助電極が形成されていることを特徴とする。
請求項１７に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記補助電極が、前記第１のガラス基板表面の前記透明導電膜上に形成されており、前記第２のガラス基板表面の前記透明導電膜上には、該透明導電膜の全面に裏面電極が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項１８に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記補助電極が、前記ガラス基板の長手方向に延びる一辺近傍にあって、該一辺に沿って帯状に形成されていることを特徴とする。
請求項１９に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記線条体が円形の断面を有し、前記有機太陽電池コアの外径が０．１〜０．３ｍｍであることを特徴とする。
請求項２０に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記ガラス基板の厚さが０．１〜０．２ｍｍであることを特徴とする。
請求項２１に記載の発明に係る太陽電池モジュールは、請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の前記有機薄膜太陽電池素子が複数並べて配置され、隣接する２つの前記有機薄膜太陽電池素子間を電気的に接続したことを特徴とする。
【００１５】
請求項２２に記載の発明に係る太陽電池モジュールは、複数の前記有機薄膜太陽電池素子がマトリックス状に配置されており、行方向と列方向の一方に並べて配置された複数の前記有機薄膜太陽電池素子が電気的に並列に接続されており、かつ、電気的に並列に接続された複数の前記有機薄膜太陽電池素子群同士が電気的に直列に接続されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項２３に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子の製造方法は、導電性を有する長尺の線条体を供給装置から巻取り装置へ送りつつ、前記線条体の表面に、複数の有機半導体層からなる光電位誘起層を順次形成して、線状でかつ長尺の有機太陽電池コアを作製する工程と、一方の表面に互いに平行な複数の溝が形成された母材ガラス板を、リドロー法によって加熱溶融・線引きして長尺のガラス基板を作製する工程と、前記長尺のガラス基板を第２の巻取り装置へ送りつつ、前記溝の表面を含む前記ガラス基板の表面全体に透明導電膜を成膜し、さらに、前記透明導電膜上に補助電極を形成して、第１の長尺のガラス基板を作製する工程と、前記長尺のガラス基板を第３の巻取り装置へ送りつつ、前記溝の表面を含む前記ガラス基板の表面全体に透明導電膜を成膜して、第２の長尺のガラス基板を作製する工程と、複数の前記長尺の有機太陽電池コアを前記第１および第２の長尺のガラス基板の前記複数の溝で挟み込んだ状態で、前記第１および第２の長尺のガラス基板を一体化して長尺の有機薄膜太陽電池を作製する工程と、前記長尺の有機薄膜太陽電池を所定の長さに切断する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項２４に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子の製造方法は、導電性を有する長尺の線条体を供給装置から巻取り装置へ送りつつ、前記線条体の表面に、複数の有機半導体層からなる光電位誘起層を含む線状の有機太陽電池コアの各層を順次形成して、線状でかつ長尺の有機太陽電池コアを作製する工程と、一方の表面に互いに平行な複数の溝が形成された母材ガラス板を、リドロー法によって加熱溶融・線引きして長尺のガラス基板を作製する工程と、前記長尺のガラス基板を第２の巻取り装置へ送りつつ、前記溝の表面を含む前記ガラス基板の表面全体に透明導電膜を成膜し、さらに、前記透明導電膜上に補助電極を形成して、長尺の補助電極付きガラス基板を作製する工程と、複数の前記有機太陽電池コアを、一対の前記補助電極付きガラス基板の前記複数の溝で挟み込んだ状態で、一対の前記補助電極付きガラス基板を一体化して長尺の有機薄膜太陽電池を作製する工程と、前記長尺の有機薄膜太陽電池を所定の長さに切断する工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、（１）有機太陽電池コアの光電位誘起層を両側のガラス基板でほぼ完全に密封できるため、水分に起因する光電位誘起層の劣化を抑制することができる。その結果、信頼性の高い長寿命の有機薄膜太陽電池素子が得られる。また、（２）上記特許文献１，２等に記載された従来技術のような編物と比べ、導電体繊維によってこすれて膜（光電位誘起層）が損傷するといった懸念がなく、信頼性の高い有機薄膜太陽電池素子が得られる。
請求項２１に記載の発明によれば、信頼性の高い長寿命の太陽電池モジュールが得られる。
請求項２３或いは請求項２４に記載の発明によれば、全ての工程を大気圧プロセスで行うことができ、高い量産性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子を示す斜視図。
【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図。
【図３】図１に示す有機薄膜太陽電池素子の有機太陽電池コアを示す斜視図。
【図４】図３に示す有機太陽電池コアの縦断面図。
【図５】有機薄膜太陽電池素子の製造工程の一部を示す説明図。
【図６】有機薄膜太陽電池素子の製造工程の一部を示す説明図。
【図７】有機薄膜太陽電池素子の製造工程の一部を示す説明図。
【図８】有機薄膜太陽電池素子の製造工程の一部を示す説明図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子を示す図で、図２と同様の断面図。
【図１０】図９に示す有機薄膜太陽電池素子の使用状態を示す図で、補助電極の外面を覆う樹脂の一部が剥がされた状態を示す断面図。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子を示す図で、図２と同様の断面図。
【図１２】図１１に示す第３の実施形態において補助電極を省略した有機薄膜太陽電池素子を示す断面図。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子を示す図で、補助電極の外面を覆う樹脂の一部が剥がされた使用状態を示す断面図。
【図１４】本発明の第５の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子を示す図で、補助電極および裏面電極の外面を覆う樹脂の一部が剥がされた使用状態を示す断面図。
【図１５】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの概略構成を示す平面図。
【図１６】断面形状が長方形の溝を用いた一つの変形例に係る有機薄膜太陽電池素子の主要部を示す断面図。
【図１７】断面形状が半円形の溝を用いた別の変形例に係る有機薄膜太陽電池素子の主要部を示す断面図。
【図１８】本発明の第６の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子の概略構成を示す図で、図２と同様の断面図。
【図１９】本発明の第７の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子の概略構成を示す図で、図２と同様の断面図。
【図２０】端部封止ガラスの一例を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明において、同様の部位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
＜有機薄膜太陽電池素子の第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子１を図１乃至図４に基づいて説明する。
有機薄膜太陽電池素子１は、図１および図２に示すように、導電性を有する線条体１１と、線条体１１の表面に形成され、複数の有機半導体層からなる光電位誘起層１３（図４参照）とをそれぞれ含む複数の線状の有機太陽電池コア１０と、表面全体を覆うように透明導電膜４１，４２がそれぞれ形成された第１および第２のガラス基板２０，３０と、を備えている。また、この有機薄膜太陽電池素子１では、複数の有機太陽電池コア１０を第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とで挟み込んだ状態で、第１および第２のガラス基板２０，３０が一体化されている。
【００２１】
第１のガラス基板２０は、直方体形状を有する。また、第１のガラス基板２０は、一方の表面に互いに平行な複数の溝２１を有し、これらの溝２１の表面を含む表面全体を覆うように透明導電膜４１が形成されている。この透明導電膜４１上には、補助電極５０が、第１のガラス基板の長手方向に延びる一辺近傍にあって、該一辺に沿って帯状に形成されている（図１参照）。補助電極５０は、銀ペーストなどを用いて形成される。このように、第１のガラス基板２０は、「補助電極付きのガラス基板」である。
第２のガラス基板３０は、第１のガラス基板２０と同様の寸法および形状を有する。また、第２のガラス基板３０は、一方の表面に互いに平行な複数の溝３１を有し、これらの溝３１の表面を含む表面全体を覆うように透明導電膜４２が形成されている。このように、第２のガラス基板３０は、「補助電極無しのガラス基板」である。
【００２２】
溝２１，３１は、それぞれＶ溝である。
なお、本実施形態では、溝２１，３１は、一例としてそれぞれ４つずつ設けられている。各溝２１，３１は略平行に形成され、各溝２１，３１のサイズは、片側の溝に断面が円形の有機太陽電池コア１０の半円部分が入る程度の大きさに形成される。溝２１，溝３１のピッチＹ（図２参照）は、それぞれ約０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。
また、各ガラス基板２０，３０の厚さは０．１〜０．２ｍｍ程度である。
ガラス基板の厚さが０．１〜０．２ｍｍであれば柔軟性が高く、フレキシブルな有機薄膜太陽電池素子に適する。
【００２３】
線状の有機太陽電池コア１０は、図３および図４に示すように、導電性を有する線条体１１と、線条体１１の表面に順に積層されたバッファ層１２、光電位誘起層１３およびバッファ層１４とをそれぞれ有する。
線条体１１は、銅線等の高い導電性を有する金属線、或いは、カーボン繊維などのような導電性を有する材料（導電性繊維）で構成されている。線条体１１は円形の断面を有し、外径が１００μｍ〜２００μｍ程度である。また、線条体１１は、外部の配線との電気的接続を容易にするために、図１および図３に示すように、線状の有機太陽電池コア１０の端面から突出しているのが好ましい。なお、線条体１１は、有機太陽電池コア１０の端面から突出していない構成であってもよい。
【００２４】
有機太陽電池コア１０の外径は０．１〜０．３ｍｍ程度である。有機太陽電池コア１０の厚さが０．１〜０．３ｍｍであれば柔軟性が高く、フレキシブルな有機薄膜太陽電池素子に適する。
バッファ層１２，１４は、表面の凹凸を緩和するための層であり、導電性高分子材料、例えばＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）をドーパントに用いたＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）／ＰＳＳ等からなる。
このように、線状の有機太陽電池コア１０は、導電性を有する線条体１１と、線条体１１の表面と光電位誘起層１３との間に形成された表面の凹凸を緩和するためのバッファ層１２と、光電位誘起層１３の表面に形成された表面の凹凸を緩和するためのバッファ層１４とを有する。
【００２５】
光電位誘起層１３は、電子供与材料であるｐ型有機半導体からなる電子供与体層(ｐ層)１５と、ｐ型有機半導体と電子受容材料であるｎ型有機半導体からなる中間層（ｉ層）１６と、ｎ型有機半導体からなる電子受容体層(ｎ層)１７とを有するｐｉｎ構造の有機半導体層からなる。
ここで、「電子供与材料」は、電子を放出する性質を持つ有機半導体材料であり、「電子受容材料」は電子を受け取る性質を持つ有機半導体材料である。また、光電位誘起層１３の厚さは、１００ｎｍ〜数百ｎｍ程度である。
【００２６】
電子供与体層(ｐ層)１５と電子受容体層(ｎ層)１７は、例えば、テトラベンゾボルフィリン前駆体やテトラベンゾボルフィリン等からなる。
なお、光電位誘起層１３は、ｐ-ｉ-ｎ層が明確に分かれていても良いし、それぞれが混成されていても良い。例えば、光電位誘起層１３は、電子供与体層(ｐ層)と電子受容体層(ｎ層)とを有するｐｎ構造の有機半導体層からなる構成であってもよい。
【００２７】
透明導電膜４１，４２は、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＳｎＯ2（酸化スズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などの透明導電酸化物(Transparent Conductive Oxide; TCO)からなる。
【００２８】
有機薄膜太陽電池素子１は、複数の有機太陽電池コア１０を第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とで挟み込んだ状態で、複数の導電性を有する線条体１１が変形することにより第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とが密着するように構成されている。以下の他の実施形態においても同様である。
【００２９】
また、有機薄膜太陽電池素子１は、複数の有機太陽電池コア１０を第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とで挟み込んだ状態で、第１及び第２のガラス基板２０，３０が密着しており、各有機太陽電池コア１０と第１及び第２のガラス基板２０，３０とが導電性高分子を介して接触するように構成されている。
本例では、第１のガラス基板２０の透明導電膜４１と第２のガラス基板３０の透明導電膜４２とが密着している。また、各有機太陽電池コア１０と第１及び第２のガラス基板２０，３０（透明導電膜４１、４２）とが、上述した導電性高分子材料からなる表面の凹凸を緩和するための層であるバッファ層１４を介して接触するように構成されている。
【００３０】
また、有機薄膜太陽電池素子１は、第１および第２のガラス基板２０，３０が、複数の有機太陽電池コア１０の外側の接触面で接着剤４０により接合されることで両ガラス基板２０，３０が一体化されている。
つまり、有機薄膜太陽電池素子１は、図１および図２に示すように、複数の有機太陽電池コア１０を第１のガラス基板２０の複数の溝２１と、第２のガラス基板３０の複数の溝３１とで挟み込んだ状態で、第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とを接着剤４０により貼り合わせて一体化されている。接着剤４０としては、例えば、ＵＶ硬化接着剤を使用する。
このように、複数の有機太陽電池コア１０を第１のガラス基板２０の複数の溝２１と第２のガラス基板３０の複数の溝３１とで両側から挟み込んで両ガラス基板２０，３０が固定され、有機薄膜太陽電池素子１が形成されている。
【００３１】
この有機薄膜太陽電池素子１では、各有機太陽電池コア１０のバッファ層１４が、第１のガラス基板２０の各溝２１上の透明導電膜４１と、第２のガラス基板３０の各溝３１上の透明導電膜４２とにそれぞれ電気的に接触した状態が確保されている。これにより、各有機太陽電池コア１０の光電位誘起層１３が、バッファ層１４を介して各透明導電膜４１，４２と電気的に接続されている。
【００３２】
次に、上記構成を有する有機薄膜太陽電池素子１の動作を説明する。
太陽光が図１の矢印で示すように第１のガラス基板２０および第２のガラス基板３０に両側から入射すると、この光は各溝２１上の透明導電膜４１および各溝３１上の透明導電膜４２をそれぞれ通って各有機太陽電池コア１０の光電位誘起層１３に入射する。これにより、光電位誘起層１３では、光の吸収による内部光電効果（ HYPERLINK "http://www.aist.go.jp/aist#j/press#release/pr2005/pr20050127/pr20050127.html" \l "g" 光起電力効果）によってキャリアが発生し、発生したキャリア（電子と正孔）が光電位誘起層１３のｐｉｎ構造の界面に存在する内蔵電場によって拡散する。これにより、電子が電子供与体層１５から電子受容体層１７へ移動し、さらにバッファ層１４を介して透明導電膜４１，４２へ移動して、補助電極５０に集電されると共に、正孔が電子供与体層１５からバッファ層１２を介して導電性を有する線条体１１へ移動する。これにより、発電された電力が外部に取り出される。
【００３３】
以上の構成を有する第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）有機薄膜太陽電池素子１は、複数の有機太陽電池コア１０を第１のガラス基板２０の複数の溝２１と、第２のガラス基板３０の複数の溝３１とで挟み込んだ状態で、複数の導電性を有する線条体１１が変形することにより第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とが密着するように構成されている。また、その挟み込んだ状態で、第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とが接着剤４０により貼り合わせて一体化されている。このような構成により、各有機太陽電池コア１０の光電位誘起層１３を両側のガラス基板２０，３０および接着剤４０でほぼ完全に密封できるため、水分に起因する光電位誘起層１３の劣化を抑制することができる。その結果、信頼性の高い長寿命の有機薄膜太陽電池素子が得られる。
【００３４】
（２）上記特許文献１，２等に記載された従来技術のような編物と比べ、導電体繊維によってこすれて膜（光電位誘起層１３）が損傷するといった懸念がなく、信頼性の高い有機薄膜太陽電池素子が得られる。
（３）各有機太陽電池コア１０を両ガラス基板２０，３０の各溝２１，３１で挟み込んだ状態で、複数の線条体１１が変形することにより両ガラス基板２０，３０が密着するように構成されている。このため、有機太陽電池コア１０の外表面と透明導電膜４１，４２とを確実に接触させることができ、信頼性の高い有機薄膜太陽電池素子が得られる。
（４）両ガラス基板２０，３０が接着剤４０により貼り合わせて一体化されているため、水分に起因する光電位誘起層１３の劣化を接着剤４０により抑制することができる。
（５）線条体１１は有機太陽電池コア１０の端面から突出しているので、外部との電気的接続が容易になる。
（６）第１のガラス基板２０の溝２１と、第２のガラス基板３０の溝３１をそれぞれＶ溝にしているので、溝加工が容易になる。
（７）有機太陽電池コアの外径が０．１〜０．３ｍｍ程度であるので、柔軟性が高く、フレキシブルな有機薄膜太陽電池素子を実現することができる。
【００３５】
（８）各ガラス基板２０，３０の厚さが０．１〜０．３ｍｍ程度であるので、柔軟性が高く、フレキシブルな有機薄膜太陽電池素子を実現することができる。
（９）補助電極５０が第１のガラス基板２０を覆う透明導電膜４１上に設けられているので、透明導電膜４１の長手方向の電気抵抗を小さくして、電流を取り出し易くなり、変換効率を高めることができる。
また、補助電極付きのガラス基板である第１のガラス基板２０にあっては、補助電極５０のある部分が光を遮り非発電領域となる。しかし、補助電極５０は、第１のガラス基板２０表面の透明導電膜４１上において、第１のガラス基板２０の長手方向に延びる一辺近傍にあって、該一辺に沿って帯状に形成されているので、補助電極５０により光を遮る面積が少なくなる。このため、変換効率の高い有機薄膜太陽電池素子１が得られる。このような効果は、多数の有機薄膜太陽電池素子１を電気的に接続して太陽電池モジュールを作製する際に有効となる。
（１０）線条体１１の表面と光電位誘起層１３との間に表面の凹凸を緩和するためのバッファ層１２が形成されており、かつ、光電位誘起層１３の表面に表面の凹凸を緩和するためのバッファ層１４が形成されている。バッファ層１２，１４により表面の凹凸が緩和されることで、光電位誘起層１０で発生したキャリアが界面の凹凸により捕捉されるのが抑制され、変換効率が向上する。
【００３６】
＜有機薄膜太陽電池素子の製造方法＞
次に、上記有機薄膜太陽電池素子１の製造方法を、図５乃至図８に基づいて説明する。
この製造方法は、以下の工程を備える。
（工程１）
導電性を有する長尺の線条体１１Ａを供給装置６１から巻取り装置６２へ送りつつ、線条体１１Ａの表面に、複数の有機半導体層からなる光電位誘起層１３を順次形成して、線状かつ長尺の有機太陽電池コア１０Ａを作製する（図５参照）。
この（工程１）では、上記線条体１１（図３、図４参照）の母材となる導電性を有する長尺の線条体１１Ａ、例えば、外径が１００μｍ〜２００μｍ程度の長尺の銅線を予め作製して、ボビン等の供給装置６１（図５参照）に巻き取っておく。
この線条体１１Ａを、図５に示すように、供給装置６１からボビン等の巻取り装置６２へ送りつつ、線条体１１Ａの表面に、上記有機太陽電池コア１０の各層の材料を、コーティングダイス（樹脂塗布ダイス）６３乃至６７によって順次塗布し、塗布された各層の材料を乾燥機６８乃至７２によって順次焼結し、作製された長尺の有機太陽電池コア１０Ａを巻取り装置６２に巻き取る（図５参照）。
【００３７】
また、この（工程１）では、コーティングダイス６３と乾燥機６８によりバッファ層１２が、コーティングダイス６４と乾燥機６９により電子供与体層（ｐ層）１５が、コーティングダイス６５と乾燥機７０により中間層（ｉ層）１６が、コーティングダイス６６と乾燥機７１により電子受容層（ｎ層）１７が、コーティングダイス６７と乾燥機７２によりバッファ層１４がそれぞれ形成される。
【００３８】
（工程２）
あらかじめ一方の表面に互いに平行な複数の溝が形成された平板状の母材ガラス板７５を、リドロー法によって加熱溶融・線引きすることで、長尺でかつ帯状のガラス基板（図１に示す第１のガラス基板２０となる長尺のガラス基板）２０Ａを作製する（図６参照）。
この（工程２）では、所定の大きさを有する平板状の母材ガラス板７５を用意する。次に、母材ガラス板７５をリドロー法などによって延伸する。つまり、母材ガラス板７５を加熱炉７６にセットし、図示しないカーボンヒータ等の加熱手段により母材ガラス板７５を加熱し、軟化させて所定の幅と厚さを有する長尺のガラス基板２０Ａに延伸する。ガラス基板２０Ａの幅と厚さの調整は、延伸速度の調整により適宜行うことができる。
【００３９】
ガラス基板２０Ａの厚さは、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度が好ましい。その厚さが０．１ｍｍより薄いガラスは、基本的に製造が困難である上、あまりに薄くしすぎると十分な強度が得られない。逆に、その厚さが０．２ｍｍより厚いガラスは、十分なフレキシブル性を有しない。
【００４０】
（工程３）
長尺のガラス基板２０Ａを第２の巻取り装置７７へ送りつつ、溝２１の表面を含むガラス基板２０Ａの表面全体に透明導電膜４１を成膜し、さらに、透明導電膜４１上に補助電極５０を形成して、第１の長尺のガラス基板２０Ｂを作製する。
この（工程３）では、長尺のガラス基板２０Ａを第２の巻取り装置７７へ送りつつ、溝２１（図１参照）の表面を含むガラス基板２０Ａの表面全体に透明導電膜４１（図１参照）を熱ＣＶＤ（Thermal Chemical Vapor Deposition）法などによって成膜装置７８により成膜する。
成膜装置７８による透明導電膜４１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物理気相成長法（ＰＶＤ法）や、プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等の化学気相成長法（ＣＶＤ法）が利用できる。しかし、リドロー法などによる母材ガラス板７５の延伸と連続して透明導電膜４１の成膜を大気圧プロセスで行い、量産性を向上させるためには、熱ＣＶＤ法や大気圧プラズマを用いた成膜方法が好ましい。
【００４１】
この後、透明導電膜４１上に帯状の補助電極５０（図１参照）、例えば銀ペーストからなる補助電極を補助電極形成装置７９により形成し、補助電極付きガラス基板である第１の長尺のガラス基板２０Ｂを第２の巻取り装置７７に巻き取る（図６参照）。
なお、図６で符号「８０」はキャプスタンである。
【００４２】
（工程４）
上記（工程２）と同様に、あらかじめ一方の表面に互いに平行な複数の溝３１が形成された平板状の母材ガラス板７５を、リドロー法によって加熱溶融・線引きすることで、長尺でかつ帯状のガラス基板（図１に示す第２のガラス基板３０となる長尺のガラス基板）３０Ａを形成する（図７参照）。
（工程５）
長尺のガラス基板３０Ａを第３の巻取り装置８１へ送りつつ、溝３１の表面を含むガラス基板３０Ａの表面全体に透明導電膜４２を成膜して、第２の長尺のガラス基板３０Ｂを作製する（図７参照）。
この（工程５）では、上記（工程４）で作製した長尺のガラス基板３０Ａを第３の巻取り装置８１へ送りつつ、溝３１（図１参照）の表面を含むガラス基板３０Ａの表面全体に透明導電膜４２（図１参照）を熱CVD法などによって成膜装置７８により成膜する。この後、作製された補助電極無しガラス基板である第２の長尺のガラス基板３０Ｂを第３の巻取り装置８１に巻き取る（図７参照）。
【００４３】
（工程６）
次に、上記（工程１）で作製し巻取り装置６２に巻き取った長尺の有機太陽電池コア１０Ａを長尺のガラス基板２０Ｂの各溝２１と長尺のガラス基板３０Ｂの各溝３１とで挟み込んだ状態で、長尺のガラス基板２０Ｂ，３０Ｂを貼り合わせて一体化し、長尺の有機薄膜太陽電池２を作製する（図８参照）。
この（工程６）では、図８に示すように、長尺のガラス基板２０Ｂ，３０Ｂのどちらかの短手方向の両端部における貼り合わせ面４３（図１参照）に接着剤４０を塗布する。この塗布を行いながら、長尺のガラス基板２０Ｂ，３０Ｂの各溝２１，３１が長尺の有機太陽電池コア１０Ａを挟み込むように、長尺のガラス基板２０Ｂ，３０Ｂおよび有機太陽電池コア１０を長手方向（図８で左方向）へ送りつつ、上下のローラ８２，８３間に通す。これにより、長尺のガラス基板２０Ｂ，３０Ｂの各溝２１，３１が長尺の有機太陽電池コア１０Ａを挟み込んだ状態で、両ガラス基板２０Ｂ，３０Ｂがローラ８２，８３により加圧される。
この加圧により、各有機太陽電池コア１０の外表面と透明導電膜４１，４２とが確実に接触し、さらに各有機太陽電池コア１０（線条体１１）が変形することにより、両ガラス基板２０Ｂ，３０Ｂが密着できる。
この後、接着剤４０を硬化させることにより両ガラス基板２０Ｂ，３０Ｂを貼り合わせる。これにより、長尺の両ガラス基板２０Ｂ，３０Ｂが貼り合わされて一体化され、長尺の有機薄膜太陽電池２（図８参照）が出来上がる。
【００４４】
（工程７）
この後、長尺の有機薄膜太陽電池２を所定の長さに切断する。
これにより、図１に示す一つの有機薄膜太陽電池素子１が完成する。
上述した有機薄膜太陽電池素子の製造方法によれば、全ての工程を大気圧プロセスで行うことができ、高い量産性を有する。
【００４５】
＜有機薄膜太陽電池素子の第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子１Ａを図９および図１０に基づいて説明する。
図９に示す有機薄膜太陽電池素子１Ａの特徴は、図１および図２に示す上記有機薄膜太陽電池素子１において、第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とを接着剤４０により貼り合わせると共に、両ガラス基板２０，３０の周囲全体を樹脂４４でラミネートして両ガラス基板を一体化している点にある。有機薄膜太陽電池素子１Ａのその他の構成は、上記有機薄膜太陽電池素子１と同様である。
この有機薄膜太陽電池素子１Ａでは、図９に示すように、補助電極５０の外面および両ガラス基板２０，３０の周囲全体が樹脂４４でラミネートされている。なお、樹脂４４としては、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオレフィン等が使用される。
【００４６】
また、有機薄膜太陽電池素子１Ａでは、その使用状態において、図１０に示すように、補助電極５０の外面全体を覆う樹脂４４の一部、つまり、補助電極５０の外部配線と電気的に接続される部分を覆う樹脂４４の一部を剥がしたり、孔を開けたりして補助電極５０を露出させる。補助電極５０の露出した部分に配線を半田付けする。
この有機薄膜太陽電池素子１Ａによれば、各有機太陽電池コア１０の光電位誘起層１３を、両側のガラス基板２０，３０、接着剤４０および樹脂４４でほぼ完全に密封できるため、水分に起因する光電位誘起層１３の劣化を更に抑制することができる。その結果、より信頼性の高い長寿命の有機薄膜太陽電池素子が得られる。
また、両ガラス基板２０，３０の周囲全体を樹脂４４でラミネートすることで、貼り合わせた両ガラス基板２０，３０を固定することができると共に、両ガラス基板２０，３０および透明導電膜４１，４２を保護することができる。
【００４７】
＜有機薄膜太陽電池素子の第３の実施形態＞
図１１に示す有機薄膜太陽電池素子１Ｂの特徴は、図１および図２に示す上記有機薄膜太陽電池素子１において、両ガラス基板２０，３０を接着剤４０により貼り合わせる代わりに、両ガラス基板２０，３０の周囲全体をハーメチックシールして両ガラス基板を一体化している点にある。図１１で、符号「６０」は、ハーメチックシール部である。
ハーメチックシールの方法としては、例えば、リドロー時にガラス基板２０，３０の溝部２１，３１の外側に溝（例えば半円形の溝６１）をそれぞれ形成し、大気圧マイクロプラズマジェット等を用いて、溝６１内に選択的にTiやNiを成膜しておく。貼り合せの際にCuワイヤーを溝６１の中に入れ、貼り合せ後にレーザーを当ててCuを溶かしてハーメチックシール部６０とすることができる。この場合、ハーメチックシール部６０が補助電極を兼ねることにもなるので、図１２に示すように、図１１に示す有機薄膜太陽電池素子１Ｂにおいて、補助電極５０をなくすこともできる。
この有機薄膜太陽電池素子１Ｂによれば、両ガラス基板２０，３０の周囲全体をハーメチックシール部６０によりハーメチックシールして、両ガラス基板２０，３０を貼り合わせているので、より確実に密封ができ、水分に起因する光電位誘起層１３の劣化を更に抑制することができる。その結果、より信頼性の高い長寿命の有機薄膜太陽電池素子が得られる。
【００４８】
＜有機薄膜太陽電池素子の第４の実施形態＞
図１３に示す有機薄膜太陽電池素子１Ｃの一つの特徴は、図１および図２に示す上記有機薄膜太陽電池素子１において、補助電極５０が、第１のガラス基板２０表面の透明導電膜４１上と、第２のガラス基板３０表面の透明導電膜４２上とにそれぞれ形成されている点にある。もう一つの特徴は、上記有機薄膜太陽電池素子１において、両ガラス基板２０，３０を接着剤４０により貼り合わせると共に、両ガラス基板２０，３０の周囲全体を樹脂４４でラミネートして両ガラス基板を一体化している点にある。有機薄膜太陽電池素子１Ｃのその他の構成は、上記有機薄膜太陽電池素子１と同様である。
【００４９】
この有機薄膜太陽電池素子１Ｃによれば、補助電極５０が、透明導電膜４１上と透明導電膜４２上とに形成されているので、各透明導電膜４１，４２の長手方向の電気抵抗をそれぞれ小さくして、電流を取り出し易くなり、変換効率を更に高めることができる。また、水分に起因する光電位誘起層１３の劣化を更に抑制することができる。その結果、より信頼性の高い長寿命の有機薄膜太陽電池素子が得られる。
さらに、この有機薄膜太陽電池素子１Ｃを作製する際には、上記有機薄膜太陽電池素子１の製造方法のように、補助電極付き長尺のガラス基板２０Ｂと補助電極無し長尺のガラス基板３０Ｂの２種類のガラス基板を作製する必要がない。つまり、上記（工程２）と（工程３）により、補助電極付きの長尺のガラス基板のみを作製すれば良いので、上記（工程４）と（工程５）が不要になり、工程を削減でき、製造時間を短縮することができる。
【００５０】
＜有機薄膜太陽電池素子の第５の実施形態＞
図１４に示す有機薄膜太陽電池素子１Ｄの一つの特徴は、図１に示す上記有機薄膜太陽電池素子１において、第２のガラス基板３０表面の透明導電膜４２上に、該透明導電膜４２の全面に裏面電極５１が形成されている点にある。
つまり、上記有機薄膜太陽電池素子１は、両ガラス基板２０，３０の両面から太陽光が入射する全面受光型の太陽電池である。これに対し、有機薄膜太陽電池素子１Ｄは、ガラス基板２０側からのみ太陽光が入射し、その入射光の一部が裏面電極５１で反射されて有機太陽電池コア１０の光電位誘起層１３に入射する裏面反射型の太陽電池である。
有機薄膜太陽電池素子１Ｄのもう一つの特徴は、上記有機薄膜太陽電池素子１において、両ガラス基板２０，３０を接着剤４０により貼り合わせると共に、両ガラス基板２０，３０の周囲全体を樹脂４４でラミネートして両ガラス基板を一体化している点にある。有機薄膜太陽電池素子１Ｄのその他の構成は、上記有機薄膜太陽電池素子１と同様である。
【００５１】
この有機薄膜太陽電池素子１Ｄでは、第１のガラス基板２０側から入射する太陽光の一部は、透明導電膜４１、ガラス基板２０および透明導電膜４１を通って各有機太陽電池コア１０の光電位誘起層１３に入射する。これと共に、第１のガラス基板２０側から入射する太陽光の一部は、透明導電膜４１、ガラス基板２０、透明導電膜４１，４２およびガラス基板３０を通って裏面電極５１に入射し、裏面電極５１で反射された後、各有機太陽電池コア１０の光電位誘起層１３に入射する。
これにより、上記有機薄膜太陽電池素子１のような全面受光型の太陽電池と同等の変換効率を有する裏面反射型の太陽電池が得られる。
【００５２】
＜太陽電池モジュール＞
図１５は、図１に示す一つの有機薄膜太陽電池素子１が複数並べて配置され、隣接する２つの有機薄膜太陽電池素子１間を電気的に接続した太陽電池モジュール１００の一例を示している。
この太陽電池モジュール１００は、図１５に示すように、マトリックス状に配置された複数（ｍ×ｎ個）の有機薄膜太陽電池素子１を備えている。つまり、行方向にはｍ個の有機薄膜太陽電池素子１が並べて配置されていると共に、列方向にはｎ個の有機薄膜太陽電池素子１が並べて配置されている。なお、図１５では、簡略化のために６個（（ｍ＝３）×（ｎ＝２）個）の有機薄膜太陽電池素子１がマトリックス状に配置された太陽電池モジュール１００を示している。
【００５３】
この太陽電池モジュール１００では、列方向に並べて配置されたｎ個の有機薄膜太陽電池素子１が電気的に並列に接続されている。また、各列方向に並べて配置されたｎ個の有機薄膜太陽電池素子１が、電気的に直列に接続されている。
具体的には、第１列目にあるｎ個の有機薄膜太陽電池素子１の各線条体１１は、配線９０1により電極９５1と電気的に接続している。第２列目にあるｎ個の有機薄膜太陽電池素子１の各線条体１１は、配線９０2より電極９５2と電気的に接続している。第３列目にあるｎ個の有機薄膜太陽電池素子１（図示省略）の各線条体１１は、配線９０3により、電極９５3と電気的に接続している。同様に、第ｍ列目にあるｎ個の有機薄膜太陽電池素子１の各線条体１１は、配線９０1、配線９０2と同様の配線９０m（図示省略）により、電極９５m（図示省略）と電気的に接続している。
【００５４】
また、第１列目にあるｎ個の有機薄膜太陽電池素子１の各補助電極５０は、配線９１乃至９３により電極９５2と電気的に接続されている。これにより、第１列目と第２列目にあるｎ個の有機薄膜太陽電池素子１が電気的に直列に接続されている。第２列目にあるｎ個の有機薄膜太陽電池素子１の各補助電極５０は、配線９１乃至９３により電極９５3と電気的に接続されている。これにより、第２列目と第３列目にあるｎ個の有機薄膜太陽電池素子１が電気的に直列に接続されている。同様にして、隣接するｎ個の有機薄膜太陽電池素子１が電気的に直列に接続されている。
上記構成を有する太陽電池モジュール１００によれば、マトリックス状に配置された複数（ｍ×ｎ個）の各有機薄膜太陽電池素子１で発生した電圧を積算して取り出すことができるので、電圧値を大きくすることができる。
【００５５】
なお、図１に示す有機薄膜太陽電池素子１において、上記溝２１，３１はＶ溝に限らない。
例えば、図１６に示すように、断面形状が長方形(両側で断面正方形)の溝２１Ａ，３１Ａであってもよい。この場合、各溝２１Ａ，３１Ａは、第１および第２のガラス基板２０，３０を貼り合わせて一体化した状態で、有機太陽電池コア１０が透明導電膜４１，４２と３箇所で接触する大きさを有し、かつ溝２１Ａと溝３１Ａで断面正方形になるようにするのが望ましい。
【００５６】
また、図１に示す有機薄膜太陽電池素子１において、上記溝２１，３１は、図１７に示すように、断面形状が半円形の溝２１Ａ，３１Ａであってもよい。この場合、半円形の溝２１Ａ，３１Ａの半径と有機太陽電池コア１０の半径を略一致させることで、非常に高い電気的接触性を確保することができ、電池の高効率化に貢献する。
【００５７】
図１８は、第６の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子１Ｄの概略構成を示している。この有機薄膜太陽電池素子１Ｄでは、第１および第２のガラス基板２０，３０に、断面形状が長方形の溝２１Ｃ,３１Ｃがそれぞれ設けられている。各溝２１Ｃ,３１Ｃは略平行に形成され、各溝２１Ｃ,３１Ｃのサイズは、複数の有機太陽電池コア１０が入る大きさに形成されている。
この有機薄膜太陽電池素子１Ｄは、上記各実施形態と同様に、複数の有機太陽電池コア１０を第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とで挟み込んだ状態で、両ガラス基板が一体化されるように構成されている。また、複数の有機太陽電池コア１０を第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とで挟み込んだ状態で、各有機太陽電池コア１０が各溝２１Ｃ,３１Ｃの内面で押されて変形することにより、両ガラス基板２０，３０が密着するように構成されている。
なお、図１８では、簡略化のために、ガラス基板２０，３０及び複数個の有機太陽電池コア１０のみを示し、その他の構成は省略してある。
【００５８】
図１９は、第７の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子１Ｅの概略構成を示している。この有機薄膜太陽電池素子１Ｅでは、第１のガラス基板２０の表面が平坦面２０ａになっており、第２のガラス基板３０にのみ、複数の有機太陽電池コア１０が入る大きさを有し、断面形状が長方形の溝３１Ｄが設けられている。
この有機薄膜太陽電池素子１Ｅも、上記各実施形態と同様に、複数の有機太陽電池コア１０を第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とで挟み込んだ状態で、両ガラス基板が一体化されるように構成されている。また、複数の有機太陽電池コア１０を第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とで挟み込んだ状態で、各有機太陽電池コア１０が第１のガラス基板２０の平坦面２０ａと第２のガラス基板３０の溝３１Ｄとで押されて変形することにより、両ガラス基板２０，３０が密着するように構成されている。
この有機薄膜太陽電池素子１Ｅのように、第１および第２のガラス基板の一方の表面には溝が形成されている有機薄膜太陽電池素子にも本発明は適用可能である。
【００５９】
図２０は、上記各実施形態における第１および第２のガラス基板の長手方向の両端部（両端面）に接着される端部封止ガラス（ガラス部材）２００を示している。この端部封止ガラス２００には、複数個の有機太陽電池コア１０の各線条体１１が通る複数の孔２０１が設けられている。
この端部封止ガラス２００を用いた有機薄膜太陽電池素子は、上記各実施形態における第１および第２のガラス基板の長手方向の両端部に端部封止ガラス２００をそれぞれ接着する。
【符号の説明】
【００６０】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ：有機薄膜太陽電池
２：長尺の有機薄膜太陽電池
１０：有機太陽電池コア
１１：導電性を有する線条体
１１Ａ：導電性を有する長尺の線条体
１２：バッファ層
１３：光電位誘起層
１４：バッファ層
１５：電子供与体層（ｐ層）
１６：中間層（ｉ層）
１７：電子受容体層（ｎ層）
２０：第１のガラス基板
２０Ａ：補助電極付き長尺のガラス基板
２０Ｂ：第１の長尺のガラス基板
３０Ａ：補助電極無し長尺のガラス基板
３０Ｂ：第２の長尺のガラス基板
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ：溝
３０：第２のガラス基板
３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ：溝
４１，４２：透明導電膜
４４：樹脂４４
５０：補助電極
５１：裏面電極
７５：母材ガラス板
１００：太陽電池モジュール
２００：端部封止ガラス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体を用いた有機薄膜太陽電池素子、太陽電池モジュールおよび有機薄膜太陽電池素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機半導体を用いた太陽電池として、導体繊維表面に高分子光電位誘起層を形成し、有機導電性繊維としたものがある。この場合、高分子光電位誘起層の外側に透明導電膜を形成することによって導体繊維との間に電位が発生し、太陽電池として動作する。
しかし、この構成においては、次のような問題点がある。
（１）透明導電膜は長手方向の電気抵抗が大きく、電極間の距離により効率が低下する。
（２）有機半導体膜は水分で劣化しやすく、水分透過防止のためのバリア膜が必要になる。
（３）繊維上の透明導電膜は微細構成を有するため、電極の取り出しが難しい。
【０００３】
これに対して、有機導電性繊維と導電性繊維を格子状編むことによって織物を構成する高分子太陽電池や太陽電池繊維が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。これらの太陽電池では、有機導電性繊維を電気的に、長手方向に細分化することで上記（１）、（３）の問題を解決しつつ、全体を樹脂でラミネートすることで上記（２）の問題が解決される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３６９９９号公報
【特許文献２】特表２００５−５１６３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１、２に開示された太陽電池には次のようないくつかの問題点がある。
（１）有機導電体繊維と導電性繊維による織物を作成するため、製造が面倒である。
（２）織物は柔軟性を有する半面、有機導電体繊維の表面にある有機半導体膜がむき出しになっているため、使用時に導電性繊維とこすれあうために、摩耗しやすく寿命が短くなる。
（３）樹脂でラミネートしただけでは、ガスバリア性が不十分で有機半導体膜が劣化しやすい。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたもので、その目的は、有機半導体層からなる光電位誘起層の水分に起因する劣化を抑制でき、長寿命で信頼性の高い有機薄膜太陽電池素子、太陽電池モジュールおよび有機薄膜太陽電池素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、導電性を有する線条体と、該線条体の表面に形成され、複数の有機半導体層からなる光電位誘起層とをそれぞれ含む複数の線状の有機太陽電池コアと、表面全体を覆うように透明導電膜がそれぞれ形成された第１および第２のガラス基板と、を備え、前記複数の有機太陽電池コアを前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板とで挟み込んだ状態で、前記第１および第２のガラス基板が一体化されていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記第１および第２のガラス基板の少なくとも一方の表面には溝が形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記複数の有機太陽電池コアを前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板とで挟み込んだ状態で、前記導電性線条体が変形することにより前記第１のガラス基板と第２のガラス基板とが密着するように構成されている。
【０００８】
請求項４に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記複数の有機太陽電池コアを前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板とで挟み込んだ状態で、前記第１のガラス基板と第２のガラス基板とが密着しており、前記有機太陽電池コアと前記第１のガラス基板及び前記第２のガラス基板とは導電性高分子を介して接触するように構成されていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記第１および第２のガラス基板が、前記複数の有機太陽電池コアの外側の接触面で接着剤により接合されることで該両ガラス基板が一体化されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項６に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記第１および第２のガラス基板が、前記複数の有機太陽電池コアの外側の接触面でハーメチックシールにより接合されることで該両ガラス基板が一体化されていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記第１および第２のガラス基板の周囲全体を樹脂でラミネートすることで該両ガラス基板が一体化されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項８に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記線条体は前記光電位誘起層の端面から突出していることを特徴とする。
請求項９に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記第１および第２のガラス基板の長手方向の両端部には、前記線条体の通る複数の孔の開いたガラス部材が接着されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項１０に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記光電位誘起層は、電子供与材料であるｐ型有機半導体からなる電子供与体層と電子受容材料であるｎ型有機半導体からなる電子受容体層を有するｐｎ構造、或いは、前記電子供与体層と、前記ｐ型有機半導体と前記ｎ型有機半導体からなる中間層と、前記電子受容体層とを有するｐｉｎ構造の有機半導体層からなることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記線状の有機太陽電池コアは、前記線条体の表面と前記光電位誘起層との間に形成された表面の凹凸を緩和するためのバッファ層と、前記光電位誘起層の表面に形成された表面の凹凸を緩和するためのバッファ層とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項１２に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記溝は、断面形状が長方形の溝であることを特徴とする。
請求項１３に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記溝は、互いに平行な複数の断面形状が長方形の溝であることを特徴とする。
請求項１４に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記溝は、互いに平行な複数のＶ溝であることを特徴とする特徴とする。
【００１３】
請求項１５に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記溝は、互いに平行な複数の断面形状が半円形の溝であることを特徴とする。
請求項１６に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記第１のガラス基板表面の前記透明導電膜上と、前記第２のガラス基板表面の前記透明導電膜上との少なくとも一方には補助電極が形成されていることを特徴とする。
請求項１７に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記補助電極が、前記第１のガラス基板表面の前記透明導電膜上に形成されており、前記第２のガラス基板表面の前記透明導電膜上には、該透明導電膜の全面に裏面電極が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項１８に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記補助電極が、前記ガラス基板の長手方向に延びる一辺近傍にあって、該一辺に沿って帯状に形成されていることを特徴とする。
請求項１９に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記線条体が円形の断面を有し、前記有機太陽電池コアの外径が０．１〜０．３ｍｍであることを特徴とする。
請求項２０に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子は、前記ガラス基板の厚さが０．１〜０．２ｍｍであることを特徴とする。
請求項２１に記載の発明に係る太陽電池モジュールは、請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の前記有機薄膜太陽電池素子が複数並べて配置され、隣接する２つの前記有機薄膜太陽電池素子間を電気的に接続したことを特徴とする。
【００１５】
請求項２２に記載の発明に係る太陽電池モジュールは、複数の前記有機薄膜太陽電池素子がマトリックス状に配置されており、行方向と列方向の一方に並べて配置された複数の前記有機薄膜太陽電池素子が電気的に並列に接続されており、かつ、電気的に並列に接続された複数の前記有機薄膜太陽電池素子群同士が電気的に直列に接続されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項２３に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子の製造方法は、導電性を有する長尺の線条体を供給装置から巻取り装置へ送りつつ、前記線条体の表面に、複数の有機半導体層からなる光電位誘起層を順次形成して、線状でかつ長尺の有機太陽電池コアを作製する工程と、一方の表面に互いに平行な複数の溝が形成された母材ガラス板を、リドロー法によって加熱溶融・線引きして長尺のガラス基板を作製する工程と、前記長尺のガラス基板を第２の巻取り装置へ送りつつ、前記溝の表面を含む前記ガラス基板の表面全体に透明導電膜を成膜し、さらに、前記透明導電膜上に補助電極を形成して、第１の長尺のガラス基板を作製する工程と、前記長尺のガラス基板を第３の巻取り装置へ送りつつ、前記溝の表面を含む前記ガラス基板の表面全体に透明導電膜を成膜して、第２の長尺のガラス基板を作製する工程と、複数の前記長尺の有機太陽電池コアを前記第１および第２の長尺のガラス基板の前記複数の溝で挟み込んだ状態で、前記第１および第２の長尺のガラス基板を一体化して長尺の有機薄膜太陽電池を作製する工程と、前記長尺の有機薄膜太陽電池を所定の長さに切断する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項２４に記載の発明に係る有機薄膜太陽電池素子の製造方法は、導電性を有する長尺の線条体を供給装置から巻取り装置へ送りつつ、前記線条体の表面に、複数の有機半導体層からなる光電位誘起層を含む線状の有機太陽電池コアの各層を順次形成して、線状でかつ長尺の有機太陽電池コアを作製する工程と、一方の表面に互いに平行な複数の溝が形成された母材ガラス板を、リドロー法によって加熱溶融・線引きして長尺のガラス基板を作製する工程と、前記長尺のガラス基板を第２の巻取り装置へ送りつつ、前記溝の表面を含む前記ガラス基板の表面全体に透明導電膜を成膜し、さらに、前記透明導電膜上に補助電極を形成して、長尺の補助電極付きガラス基板を作製する工程と、複数の前記有機太陽電池コアを、一対の前記補助電極付きガラス基板の前記複数の溝で挟み込んだ状態で、一対の前記補助電極付きガラス基板を一体化して長尺の有機薄膜太陽電池を作製する工程と、前記長尺の有機薄膜太陽電池を所定の長さに切断する工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、（１）有機太陽電池コアの光電位誘起層を両側のガラス基板でほぼ完全に密封できるため、水分に起因する光電位誘起層の劣化を抑制することができる。その結果、信頼性の高い長寿命の有機薄膜太陽電池素子が得られる。また、（２）上記特許文献１，２等に記載された従来技術のような編物と比べ、導電体繊維によってこすれて膜（光電位誘起層）が損傷するといった懸念がなく、信頼性の高い有機薄膜太陽電池素子が得られる。
請求項２１に記載の発明によれば、信頼性の高い長寿命の太陽電池モジュールが得られる。
請求項２３或いは請求項２４に記載の発明によれば、全ての工程を大気圧プロセスで行うことができ、高い量産性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子を示す斜視図。
【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図。
【図３】図１に示す有機薄膜太陽電池素子の有機太陽電池コアを示す斜視図。
【図４】図３に示す有機太陽電池コアの縦断面図。
【図５】有機薄膜太陽電池素子の製造工程の一部を示す説明図。
【図６】有機薄膜太陽電池素子の製造工程の一部を示す説明図。
【図７】有機薄膜太陽電池素子の製造工程の一部を示す説明図。
【図８】有機薄膜太陽電池素子の製造工程の一部を示す説明図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子を示す図で、図２と同様の断面図。
【図１０】図９に示す有機薄膜太陽電池素子の使用状態を示す図で、補助電極の外面を覆う樹脂の一部が剥がされた状態を示す断面図。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子を示す図で、図２と同様の断面図。
【図１２】図１１に示す第３の実施形態において補助電極を省略した有機薄膜太陽電池素子を示す断面図。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子を示す図で、補助電極の外面を覆う樹脂の一部が剥がされた使用状態を示す断面図。
【図１４】本発明の第５の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子を示す図で、補助電極および裏面電極の外面を覆う樹脂の一部が剥がされた使用状態を示す断面図。
【図１５】本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの概略構成を示す平面図。
【図１６】断面形状が長方形の溝を用いた一つの変形例に係る有機薄膜太陽電池素子の主要部を示す断面図。
【図１７】断面形状が半円形の溝を用いた別の変形例に係る有機薄膜太陽電池素子の主要部を示す断面図。
【図１８】本発明の第６の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子の概略構成を示す図で、図２と同様の断面図。
【図１９】本発明の第７の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子の概略構成を示す図で、図２と同様の断面図。
【図２０】端部封止ガラスの一例を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明において、同様の部位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
＜有機薄膜太陽電池素子の第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子１を図１乃至図４に基づいて説明する。
有機薄膜太陽電池素子１は、図１および図２に示すように、導電性を有する線条体１１と、線条体１１の表面に形成され、複数の有機半導体層からなる光電位誘起層１３（図４参照）とをそれぞれ含む複数の線状の有機太陽電池コア１０と、表面全体を覆うように透明導電膜４１，４２がそれぞれ形成された第１および第２のガラス基板２０，３０と、を備えている。また、この有機薄膜太陽電池素子１では、複数の有機太陽電池コア１０を第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とで挟み込んだ状態で、第１および第２のガラス基板２０，３０が一体化されている。
【００２１】
第１のガラス基板２０は、直方体形状を有する。また、第１のガラス基板２０は、一方の表面に互いに平行な複数の溝２１を有し、これらの溝２１の表面を含む表面全体を覆うように透明導電膜４１が形成されている。この透明導電膜４１上には、補助電極５０が、第１のガラス基板の長手方向に延びる一辺近傍にあって、該一辺に沿って帯状に形成されている（図１参照）。補助電極５０は、銀ペーストなどを用いて形成される。このように、第１のガラス基板２０は、「補助電極付きのガラス基板」である。
第２のガラス基板３０は、第１のガラス基板２０と同様の寸法および形状を有する。また、第２のガラス基板３０は、一方の表面に互いに平行な複数の溝３１を有し、これらの溝３１の表面を含む表面全体を覆うように透明導電膜４２が形成されている。このように、第２のガラス基板３０は、「補助電極無しのガラス基板」である。
【００２２】
溝２１，３１は、それぞれＶ溝である。
なお、本実施形態では、溝２１，３１は、一例としてそれぞれ４つずつ設けられている。各溝２１，３１は略平行に形成され、各溝２１，３１のサイズは、片側の溝に断面が円形の有機太陽電池コア１０の半円部分が入る程度の大きさに形成される。溝２１，溝３１のピッチＹ（図２参照）は、それぞれ約０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。
また、各ガラス基板２０，３０の厚さは０．１〜０．２ｍｍ程度である。
ガラス基板の厚さが０．１〜０．２ｍｍであれば柔軟性が高く、フレキシブルな有機薄膜太陽電池素子に適する。
【００２３】
線状の有機太陽電池コア１０は、図３および図４に示すように、導電性を有する線条体１１と、線条体１１の表面に順に積層されたバッファ層１２、光電位誘起層１３およびバッファ層１４とをそれぞれ有する。
線条体１１は、銅線等の高い導電性を有する金属線、或いは、カーボン繊維などのような導電性を有する材料（導電性繊維）で構成されている。線条体１１は円形の断面を有し、外径が１００μｍ〜２００μｍ程度である。また、線条体１１は、外部の配線との電気的接続を容易にするために、図１および図３に示すように、線状の有機太陽電池コア１０の端面から突出しているのが好ましい。なお、線条体１１は、有機太陽電池コア１０の端面から突出していない構成であってもよい。
【００２４】
有機太陽電池コア１０の外径は０．１〜０．３ｍｍ程度である。有機太陽電池コア１０の厚さが０．１〜０．３ｍｍであれば柔軟性が高く、フレキシブルな有機薄膜太陽電池素子に適する。
バッファ層１２，１４は、表面の凹凸を緩和するための層であり、導電性高分子材料、例えばＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）をドーパントに用いたＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）／ＰＳＳ等からなる。
このように、線状の有機太陽電池コア１０は、導電性を有する線条体１１と、線条体１１の表面と光電位誘起層１３との間に形成された表面の凹凸を緩和するためのバッファ層１２と、光電位誘起層１３の表面に形成された表面の凹凸を緩和するためのバッファ層１４とを有する。
【００２５】
光電位誘起層１３は、電子供与材料であるｐ型有機半導体からなる電子供与体層(ｐ層)１５と、ｐ型有機半導体と電子受容材料であるｎ型有機半導体からなる中間層（ｉ層）１６と、ｎ型有機半導体からなる電子受容体層(ｎ層)１７とを有するｐｉｎ構造の有機半導体層からなる。
ここで、「電子供与材料」は、電子を放出する性質を持つ有機半導体材料であり、「電子受容材料」は電子を受け取る性質を持つ有機半導体材料である。また、光電位誘起層１３の厚さは、１００ｎｍ〜数百ｎｍ程度である。
【００２６】
電子供与体層(ｐ層)１５と電子受容体層(ｎ層)１７は、例えば、テトラベンゾボルフィリン前駆体やテトラベンゾボルフィリン等からなる。
なお、光電位誘起層１３は、ｐ-ｉ-ｎ層が明確に分かれていても良いし、それぞれが混成されていても良い。例えば、光電位誘起層１３は、電子供与体層(ｐ層)と電子受容体層(ｎ層)とを有するｐｎ構造の有機半導体層からなる構成であってもよい。
【００２７】
透明導電膜４１，４２は、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＳｎＯ2（酸化スズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などの透明導電酸化物(Transparent Conductive Oxide; TCO)からなる。
【００２８】
有機薄膜太陽電池素子１は、複数の有機太陽電池コア１０を第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とで挟み込んだ状態で、複数の導電性を有する線条体１１が変形することにより第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とが密着するように構成されている。以下の他の実施形態においても同様である。
【００２９】
また、有機薄膜太陽電池素子１は、複数の有機太陽電池コア１０を第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とで挟み込んだ状態で、第１及び第２のガラス基板２０，３０が密着しており、各有機太陽電池コア１０と第１及び第２のガラス基板２０，３０とが導電性高分子を介して接触するように構成されている。
本例では、第１のガラス基板２０の透明導電膜４１と第２のガラス基板３０の透明導電膜４２とが密着している。また、各有機太陽電池コア１０と第１及び第２のガラス基板２０，３０（透明導電膜４１、４２）とが、上述した導電性高分子材料からなる表面の凹凸を緩和するための層であるバッファ層１４を介して接触するように構成されている。
【００３０】
また、有機薄膜太陽電池素子１は、第１および第２のガラス基板２０，３０が、複数の有機太陽電池コア１０の外側の接触面で接着剤４０により接合されることで両ガラス基板２０，３０が一体化されている。
つまり、有機薄膜太陽電池素子１は、図１および図２に示すように、複数の有機太陽電池コア１０を第１のガラス基板２０の複数の溝２１と、第２のガラス基板３０の複数の溝３１とで挟み込んだ状態で、第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とを接着剤４０により貼り合わせて一体化されている。接着剤４０としては、例えば、ＵＶ硬化接着剤を使用する。
このように、複数の有機太陽電池コア１０を第１のガラス基板２０の複数の溝２１と第２のガラス基板３０の複数の溝３１とで両側から挟み込んで両ガラス基板２０，３０が固定され、有機薄膜太陽電池素子１が形成されている。
【００３１】
この有機薄膜太陽電池素子１では、各有機太陽電池コア１０のバッファ層１４が、第１のガラス基板２０の各溝２１上の透明導電膜４１と、第２のガラス基板３０の各溝３１上の透明導電膜４２とにそれぞれ電気的に接触した状態が確保されている。これにより、各有機太陽電池コア１０の光電位誘起層１３が、バッファ層１４を介して各透明導電膜４１，４２と電気的に接続されている。
【００３２】
次に、上記構成を有する有機薄膜太陽電池素子１の動作を説明する。
太陽光が図１の矢印で示すように第１のガラス基板２０および第２のガラス基板３０に両側から入射すると、この光は各溝２１上の透明導電膜４１および各溝３１上の透明導電膜４２をそれぞれ通って各有機太陽電池コア１０の光電位誘起層１３に入射する。これにより、光電位誘起層１３では、光の吸収による内部光電効果（ HYPERLINK "http://www.aist.go.jp/aist#j/press#release/pr2005/pr20050127/pr20050127.html" \l "g" 光起電力効果）によってキャリアが発生し、発生したキャリア（電子と正孔）が光電位誘起層１３のｐｉｎ構造の界面に存在する内蔵電場によって拡散する。これにより、電子が電子供与体層１５から電子受容体層１７へ移動し、さらにバッファ層１４を介して透明導電膜４１，４２へ移動して、補助電極５０に集電されると共に、正孔が電子供与体層１５からバッファ層１２を介して導電性を有する線条体１１へ移動する。これにより、発電された電力が外部に取り出される。
【００３３】
以上の構成を有する第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）有機薄膜太陽電池素子１は、複数の有機太陽電池コア１０を第１のガラス基板２０の複数の溝２１と、第２のガラス基板３０の複数の溝３１とで挟み込んだ状態で、複数の導電性を有する線条体１１が変形することにより第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とが密着するように構成されている。また、その挟み込んだ状態で、第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とが接着剤４０により貼り合わせて一体化されている。このような構成により、各有機太陽電池コア１０の光電位誘起層１３を両側のガラス基板２０，３０および接着剤４０でほぼ完全に密封できるため、水分に起因する光電位誘起層１３の劣化を抑制することができる。その結果、信頼性の高い長寿命の有機薄膜太陽電池素子が得られる。
【００３４】
（２）上記特許文献１，２等に記載された従来技術のような編物と比べ、導電体繊維によってこすれて膜（光電位誘起層１３）が損傷するといった懸念がなく、信頼性の高い有機薄膜太陽電池素子が得られる。
（３）各有機太陽電池コア１０を両ガラス基板２０，３０の各溝２１，３１で挟み込んだ状態で、複数の線条体１１が変形することにより両ガラス基板２０，３０が密着するように構成されている。このため、有機太陽電池コア１０の外表面と透明導電膜４１，４２とを確実に接触させることができ、信頼性の高い有機薄膜太陽電池素子が得られる。
（４）両ガラス基板２０，３０が接着剤４０により貼り合わせて一体化されているため、水分に起因する光電位誘起層１３の劣化を接着剤４０により抑制することができる。
（５）線条体１１は有機太陽電池コア１０の端面から突出しているので、外部との電気的接続が容易になる。
（６）第１のガラス基板２０の溝２１と、第２のガラス基板３０の溝３１をそれぞれＶ溝にしているので、溝加工が容易になる。
（７）有機太陽電池コアの外径が０．１〜０．３ｍｍ程度であるので、柔軟性が高く、フレキシブルな有機薄膜太陽電池素子を実現することができる。
【００３５】
（８）各ガラス基板２０，３０の厚さが０．１〜０．３ｍｍ程度であるので、柔軟性が高く、フレキシブルな有機薄膜太陽電池素子を実現することができる。
（９）補助電極５０が第１のガラス基板２０を覆う透明導電膜４１上に設けられているので、透明導電膜４１の長手方向の電気抵抗を小さくして、電流を取り出し易くなり、変換効率を高めることができる。
また、補助電極付きのガラス基板である第１のガラス基板２０にあっては、補助電極５０のある部分が光を遮り非発電領域となる。しかし、補助電極５０は、第１のガラス基板２０表面の透明導電膜４１上において、第１のガラス基板２０の長手方向に延びる一辺近傍にあって、該一辺に沿って帯状に形成されているので、補助電極５０により光を遮る面積が少なくなる。このため、変換効率の高い有機薄膜太陽電池素子１が得られる。このような効果は、多数の有機薄膜太陽電池素子１を電気的に接続して太陽電池モジュールを作製する際に有効となる。
（１０）線条体１１の表面と光電位誘起層１３との間に表面の凹凸を緩和するためのバッファ層１２が形成されており、かつ、光電位誘起層１３の表面に表面の凹凸を緩和するためのバッファ層１４が形成されている。バッファ層１２，１４により表面の凹凸が緩和されることで、光電位誘起層１０で発生したキャリアが界面の凹凸により捕捉されるのが抑制され、変換効率が向上する。
【００３６】
＜有機薄膜太陽電池素子の製造方法＞
次に、上記有機薄膜太陽電池素子１の製造方法を、図５乃至図８に基づいて説明する。
この製造方法は、以下の工程を備える。
（工程１）
導電性を有する長尺の線条体１１Ａを供給装置６１から巻取り装置６２へ送りつつ、線条体１１Ａの表面に、複数の有機半導体層からなる光電位誘起層１３を順次形成して、線状かつ長尺の有機太陽電池コア１０Ａを作製する（図５参照）。
この（工程１）では、上記線条体１１（図３、図４参照）の母材となる導電性を有する長尺の線条体１１Ａ、例えば、外径が１００μｍ〜２００μｍ程度の長尺の銅線を予め作製して、ボビン等の供給装置６１（図５参照）に巻き取っておく。
この線条体１１Ａを、図５に示すように、供給装置６１からボビン等の巻取り装置６２へ送りつつ、線条体１１Ａの表面に、上記有機太陽電池コア１０の各層の材料を、コーティングダイス（樹脂塗布ダイス）６３乃至６７によって順次塗布し、塗布された各層の材料を乾燥機６８乃至７２によって順次焼結し、作製された長尺の有機太陽電池コア１０Ａを巻取り装置６２に巻き取る（図５参照）。
【００３７】
また、この（工程１）では、コーティングダイス６３と乾燥機６８によりバッファ層１２が、コーティングダイス６４と乾燥機６９により電子供与体層（ｐ層）１５が、コーティングダイス６５と乾燥機７０により中間層（ｉ層）１６が、コーティングダイス６６と乾燥機７１により電子受容層（ｎ層）１７が、コーティングダイス６７と乾燥機７２によりバッファ層１４がそれぞれ形成される。
【００３８】
（工程２）
あらかじめ一方の表面に互いに平行な複数の溝が形成された平板状の母材ガラス板７５を、リドロー法によって加熱溶融・線引きすることで、長尺でかつ帯状のガラス基板（図１に示す第１のガラス基板２０となる長尺のガラス基板）２０Ａを作製する（図６参照）。
この（工程２）では、所定の大きさを有する平板状の母材ガラス板７５を用意する。次に、母材ガラス板７５をリドロー法などによって延伸する。つまり、母材ガラス板７５を加熱炉７６にセットし、図示しないカーボンヒータ等の加熱手段により母材ガラス板７５を加熱し、軟化させて所定の幅と厚さを有する長尺のガラス基板２０Ａに延伸する。ガラス基板２０Ａの幅と厚さの調整は、延伸速度の調整により適宜行うことができる。
【００３９】
ガラス基板２０Ａの厚さは、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度が好ましい。その厚さが０．１ｍｍより薄いガラスは、基本的に製造が困難である上、あまりに薄くしすぎると十分な強度が得られない。逆に、その厚さが０．２ｍｍより厚いガラスは、十分なフレキシブル性を有しない。
【００４０】
（工程３）
長尺のガラス基板２０Ａを第２の巻取り装置７７へ送りつつ、溝２１の表面を含むガラス基板２０Ａの表面全体に透明導電膜４１を成膜し、さらに、透明導電膜４１上に補助電極５０を形成して、第１の長尺のガラス基板２０Ｂを作製する。
この（工程３）では、長尺のガラス基板２０Ａを第２の巻取り装置７７へ送りつつ、溝２１（図１参照）の表面を含むガラス基板２０Ａの表面全体に透明導電膜４１（図１参照）を熱ＣＶＤ（Thermal Chemical Vapor Deposition）法などによって成膜装置７８により成膜する。
成膜装置７８による透明導電膜４１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物理気相成長法（ＰＶＤ法）や、プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等の化学気相成長法（ＣＶＤ法）が利用できる。しかし、リドロー法などによる母材ガラス板７５の延伸と連続して透明導電膜４１の成膜を大気圧プロセスで行い、量産性を向上させるためには、熱ＣＶＤ法や大気圧プラズマを用いた成膜方法が好ましい。
【００４１】
この後、透明導電膜４１上に帯状の補助電極５０（図１参照）、例えば銀ペーストからなる補助電極を補助電極形成装置７９により形成し、補助電極付きガラス基板である第１の長尺のガラス基板２０Ｂを第２の巻取り装置７７に巻き取る（図６参照）。
なお、図６で符号「８０」はキャプスタンである。
【００４２】
（工程４）
上記（工程２）と同様に、あらかじめ一方の表面に互いに平行な複数の溝３１が形成された平板状の母材ガラス板７５を、リドロー法によって加熱溶融・線引きすることで、長尺でかつ帯状のガラス基板（図１に示す第２のガラス基板３０となる長尺のガラス基板）３０Ａを形成する（図７参照）。
（工程５）
長尺のガラス基板３０Ａを第３の巻取り装置８１へ送りつつ、溝３１の表面を含むガラス基板３０Ａの表面全体に透明導電膜４２を成膜して、第２の長尺のガラス基板３０Ｂを作製する（図７参照）。
この（工程５）では、上記（工程４）で作製した長尺のガラス基板３０Ａを第３の巻取り装置８１へ送りつつ、溝３１（図１参照）の表面を含むガラス基板３０Ａの表面全体に透明導電膜４２（図１参照）を熱CVD法などによって成膜装置７８により成膜する。この後、作製された補助電極無しガラス基板である第２の長尺のガラス基板３０Ｂを第３の巻取り装置８１に巻き取る（図７参照）。
【００４３】
（工程６）
次に、上記（工程１）で作製し巻取り装置６２に巻き取った長尺の有機太陽電池コア１０Ａを長尺のガラス基板２０Ｂの各溝２１と長尺のガラス基板３０Ｂの各溝３１とで挟み込んだ状態で、長尺のガラス基板２０Ｂ，３０Ｂを貼り合わせて一体化し、長尺の有機薄膜太陽電池２を作製する（図８参照）。
この（工程６）では、図８に示すように、長尺のガラス基板２０Ｂ，３０Ｂのどちらかの短手方向の両端部における貼り合わせ面４３（図１参照）に接着剤４０を塗布する。この塗布を行いながら、長尺のガラス基板２０Ｂ，３０Ｂの各溝２１，３１が長尺の有機太陽電池コア１０Ａを挟み込むように、長尺のガラス基板２０Ｂ，３０Ｂおよび有機太陽電池コア１０を長手方向（図８で左方向）へ送りつつ、上下のローラ８２，８３間に通す。これにより、長尺のガラス基板２０Ｂ，３０Ｂの各溝２１，３１が長尺の有機太陽電池コア１０Ａを挟み込んだ状態で、両ガラス基板２０Ｂ，３０Ｂがローラ８２，８３により加圧される。
この加圧により、各有機太陽電池コア１０の外表面と透明導電膜４１，４２とが確実に接触し、さらに各有機太陽電池コア１０（線条体１１）が変形することにより、両ガラス基板２０Ｂ，３０Ｂが密着できる。
この後、接着剤４０を硬化させることにより両ガラス基板２０Ｂ，３０Ｂを貼り合わせる。これにより、長尺の両ガラス基板２０Ｂ，３０Ｂが貼り合わされて一体化され、長尺の有機薄膜太陽電池２（図８参照）が出来上がる。
【００４４】
（工程７）
この後、長尺の有機薄膜太陽電池２を所定の長さに切断する。
これにより、図１に示す一つの有機薄膜太陽電池素子１が完成する。
上述した有機薄膜太陽電池素子の製造方法によれば、全ての工程を大気圧プロセスで行うことができ、高い量産性を有する。
【００４５】
＜有機薄膜太陽電池素子の第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子１Ａを図９および図１０に基づいて説明する。
図９に示す有機薄膜太陽電池素子１Ａの特徴は、図１および図２に示す上記有機薄膜太陽電池素子１において、第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とを接着剤４０により貼り合わせると共に、両ガラス基板２０，３０の周囲全体を樹脂４４でラミネートして両ガラス基板を一体化している点にある。有機薄膜太陽電池素子１Ａのその他の構成は、上記有機薄膜太陽電池素子１と同様である。
この有機薄膜太陽電池素子１Ａでは、図９に示すように、補助電極５０の外面および両ガラス基板２０，３０の周囲全体が樹脂４４でラミネートされている。なお、樹脂４４としては、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオレフィン等が使用される。
【００４６】
また、有機薄膜太陽電池素子１Ａでは、その使用状態において、図１０に示すように、補助電極５０の外面全体を覆う樹脂４４の一部、つまり、補助電極５０の外部配線と電気的に接続される部分を覆う樹脂４４の一部を剥がしたり、孔を開けたりして補助電極５０を露出させる。補助電極５０の露出した部分に配線を半田付けする。
この有機薄膜太陽電池素子１Ａによれば、各有機太陽電池コア１０の光電位誘起層１３を、両側のガラス基板２０，３０、接着剤４０および樹脂４４でほぼ完全に密封できるため、水分に起因する光電位誘起層１３の劣化を更に抑制することができる。その結果、より信頼性の高い長寿命の有機薄膜太陽電池素子が得られる。
また、両ガラス基板２０，３０の周囲全体を樹脂４４でラミネートすることで、貼り合わせた両ガラス基板２０，３０を固定することができると共に、両ガラス基板２０，３０および透明導電膜４１，４２を保護することができる。
【００４７】
＜有機薄膜太陽電池素子の第３の実施形態＞
図１１に示す有機薄膜太陽電池素子１Ｂの特徴は、図１および図２に示す上記有機薄膜太陽電池素子１において、両ガラス基板２０，３０を接着剤４０により貼り合わせる代わりに、両ガラス基板２０，３０の周囲全体をハーメチックシールして両ガラス基板を一体化している点にある。図１１で、符号「６０」は、ハーメチックシール部である。
ハーメチックシールの方法としては、例えば、リドロー時にガラス基板２０，３０の溝部２１，３１の外側に溝（例えば半円形の溝６１）をそれぞれ形成し、大気圧マイクロプラズマジェット等を用いて、溝６１内に選択的にTiやNiを成膜しておく。貼り合せの際にCuワイヤーを溝６１の中に入れ、貼り合せ後にレーザーを当ててCuを溶かしてハーメチックシール部６０とすることができる。この場合、ハーメチックシール部６０が補助電極を兼ねることにもなるので、図１２に示すように、図１１に示す有機薄膜太陽電池素子１Ｂにおいて、補助電極５０をなくすこともできる。
この有機薄膜太陽電池素子１Ｂによれば、両ガラス基板２０，３０の周囲全体をハーメチックシール部６０によりハーメチックシールして、両ガラス基板２０，３０を貼り合わせているので、より確実に密封ができ、水分に起因する光電位誘起層１３の劣化を更に抑制することができる。その結果、より信頼性の高い長寿命の有機薄膜太陽電池素子が得られる。
【００４８】
＜有機薄膜太陽電池素子の第４の実施形態＞
図１３に示す有機薄膜太陽電池素子１Ｃの一つの特徴は、図１および図２に示す上記有機薄膜太陽電池素子１において、補助電極５０が、第１のガラス基板２０表面の透明導電膜４１上と、第２のガラス基板３０表面の透明導電膜４２上とにそれぞれ形成されている点にある。もう一つの特徴は、上記有機薄膜太陽電池素子１において、両ガラス基板２０，３０を接着剤４０により貼り合わせると共に、両ガラス基板２０，３０の周囲全体を樹脂４４でラミネートして両ガラス基板を一体化している点にある。有機薄膜太陽電池素子１Ｃのその他の構成は、上記有機薄膜太陽電池素子１と同様である。
【００４９】
この有機薄膜太陽電池素子１Ｃによれば、補助電極５０が、透明導電膜４１上と透明導電膜４２上とに形成されているので、各透明導電膜４１，４２の長手方向の電気抵抗をそれぞれ小さくして、電流を取り出し易くなり、変換効率を更に高めることができる。また、水分に起因する光電位誘起層１３の劣化を更に抑制することができる。その結果、より信頼性の高い長寿命の有機薄膜太陽電池素子が得られる。
さらに、この有機薄膜太陽電池素子１Ｃを作製する際には、上記有機薄膜太陽電池素子１の製造方法のように、補助電極付き長尺のガラス基板２０Ｂと補助電極無し長尺のガラス基板３０Ｂの２種類のガラス基板を作製する必要がない。つまり、上記（工程２）と（工程３）により、補助電極付きの長尺のガラス基板のみを作製すれば良いので、上記（工程４）と（工程５）が不要になり、工程を削減でき、製造時間を短縮することができる。
【００５０】
＜有機薄膜太陽電池素子の第５の実施形態＞
図１４に示す有機薄膜太陽電池素子１Ｄの一つの特徴は、図１に示す上記有機薄膜太陽電池素子１において、第２のガラス基板３０表面の透明導電膜４２上に、該透明導電膜４２の全面に裏面電極５１が形成されている点にある。
つまり、上記有機薄膜太陽電池素子１は、両ガラス基板２０，３０の両面から太陽光が入射する全面受光型の太陽電池である。これに対し、有機薄膜太陽電池素子１Ｄは、ガラス基板２０側からのみ太陽光が入射し、その入射光の一部が裏面電極５１で反射されて有機太陽電池コア１０の光電位誘起層１３に入射する裏面反射型の太陽電池である。
有機薄膜太陽電池素子１Ｄのもう一つの特徴は、上記有機薄膜太陽電池素子１において、両ガラス基板２０，３０を接着剤４０により貼り合わせると共に、両ガラス基板２０，３０の周囲全体を樹脂４４でラミネートして両ガラス基板を一体化している点にある。有機薄膜太陽電池素子１Ｄのその他の構成は、上記有機薄膜太陽電池素子１と同様である。
【００５１】
この有機薄膜太陽電池素子１Ｄでは、第１のガラス基板２０側から入射する太陽光の一部は、透明導電膜４１、ガラス基板２０および透明導電膜４１を通って各有機太陽電池コア１０の光電位誘起層１３に入射する。これと共に、第１のガラス基板２０側から入射する太陽光の一部は、透明導電膜４１、ガラス基板２０、透明導電膜４１，４２およびガラス基板３０を通って裏面電極５１に入射し、裏面電極５１で反射された後、各有機太陽電池コア１０の光電位誘起層１３に入射する。
これにより、上記有機薄膜太陽電池素子１のような全面受光型の太陽電池と同等の変換効率を有する裏面反射型の太陽電池が得られる。
【００５２】
＜太陽電池モジュール＞
図１５は、図１に示す一つの有機薄膜太陽電池素子１が複数並べて配置され、隣接する２つの有機薄膜太陽電池素子１間を電気的に接続した太陽電池モジュール１００の一例を示している。
この太陽電池モジュール１００は、図１５に示すように、マトリックス状に配置された複数（ｍ×ｎ個）の有機薄膜太陽電池素子１を備えている。つまり、行方向にはｍ個の有機薄膜太陽電池素子１が並べて配置されていると共に、列方向にはｎ個の有機薄膜太陽電池素子１が並べて配置されている。なお、図１５では、簡略化のために６個（（ｍ＝３）×（ｎ＝２）個）の有機薄膜太陽電池素子１がマトリックス状に配置された太陽電池モジュール１００を示している。
【００５３】
この太陽電池モジュール１００では、列方向に並べて配置されたｎ個の有機薄膜太陽電池素子１が電気的に並列に接続されている。また、各列方向に並べて配置されたｎ個の有機薄膜太陽電池素子１が、電気的に直列に接続されている。
具体的には、第１列目にあるｎ個の有機薄膜太陽電池素子１の各線条体１１は、配線９０1により電極９５1と電気的に接続している。第２列目にあるｎ個の有機薄膜太陽電池素子１の各線条体１１は、配線９０2より電極９５2と電気的に接続している。第３列目にあるｎ個の有機薄膜太陽電池素子１（図示省略）の各線条体１１は、配線９０3により、電極９５3と電気的に接続している。同様に、第ｍ列目にあるｎ個の有機薄膜太陽電池素子１の各線条体１１は、配線９０1、配線９０2と同様の配線９０m（図示省略）により、電極９５m（図示省略）と電気的に接続している。
【００５４】
また、第１列目にあるｎ個の有機薄膜太陽電池素子１の各補助電極５０は、配線９１乃至９３により電極９５2と電気的に接続されている。これにより、第１列目と第２列目にあるｎ個の有機薄膜太陽電池素子１が電気的に直列に接続されている。第２列目にあるｎ個の有機薄膜太陽電池素子１の各補助電極５０は、配線９１乃至９３により電極９５3と電気的に接続されている。これにより、第２列目と第３列目にあるｎ個の有機薄膜太陽電池素子１が電気的に直列に接続されている。同様にして、隣接するｎ個の有機薄膜太陽電池素子１が電気的に直列に接続されている。
上記構成を有する太陽電池モジュール１００によれば、マトリックス状に配置された複数（ｍ×ｎ個）の各有機薄膜太陽電池素子１で発生した電圧を積算して取り出すことができるので、電圧値を大きくすることができる。
【００５５】
なお、図１に示す有機薄膜太陽電池素子１において、上記溝２１，３１はＶ溝に限らない。
例えば、図１６に示すように、断面形状が長方形(両側で断面正方形)の溝２１Ａ，３１Ａであってもよい。この場合、各溝２１Ａ，３１Ａは、第１および第２のガラス基板２０，３０を貼り合わせて一体化した状態で、有機太陽電池コア１０が透明導電膜４１，４２と３箇所で接触する大きさを有し、かつ溝２１Ａと溝３１Ａで断面正方形になるようにするのが望ましい。
【００５６】
また、図１に示す有機薄膜太陽電池素子１において、上記溝２１，３１は、図１７に示すように、断面形状が半円形の溝２１Ａ，３１Ａであってもよい。この場合、半円形の溝２１Ａ，３１Ａの半径と有機太陽電池コア１０の半径を略一致させることで、非常に高い電気的接触性を確保することができ、電池の高効率化に貢献する。
【００５７】
図１８は、第６の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子１Ｄの概略構成を示している。この有機薄膜太陽電池素子１Ｄでは、第１および第２のガラス基板２０，３０に、断面形状が長方形の溝２１Ｃ,３１Ｃがそれぞれ設けられている。各溝２１Ｃ,３１Ｃは略平行に形成され、各溝２１Ｃ,３１Ｃのサイズは、複数の有機太陽電池コア１０が入る大きさに形成されている。
この有機薄膜太陽電池素子１Ｄは、上記各実施形態と同様に、複数の有機太陽電池コア１０を第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とで挟み込んだ状態で、両ガラス基板が一体化されるように構成されている。また、複数の有機太陽電池コア１０を第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とで挟み込んだ状態で、各有機太陽電池コア１０が各溝２１Ｃ,３１Ｃの内面で押されて変形することにより、両ガラス基板２０，３０が密着するように構成されている。
なお、図１８では、簡略化のために、ガラス基板２０，３０及び複数個の有機太陽電池コア１０のみを示し、その他の構成は省略してある。
【００５８】
図１９は、第７の実施形態に係る有機薄膜太陽電池素子１Ｅの概略構成を示している。この有機薄膜太陽電池素子１Ｅでは、第１のガラス基板２０の表面が平坦面２０ａになっており、第２のガラス基板３０にのみ、複数の有機太陽電池コア１０が入る大きさを有し、断面形状が長方形の溝３１Ｄが設けられている。
この有機薄膜太陽電池素子１Ｅも、上記各実施形態と同様に、複数の有機太陽電池コア１０を第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とで挟み込んだ状態で、両ガラス基板が一体化されるように構成されている。また、複数の有機太陽電池コア１０を第１のガラス基板２０と第２のガラス基板３０とで挟み込んだ状態で、各有機太陽電池コア１０が第１のガラス基板２０の平坦面２０ａと第２のガラス基板３０の溝３１Ｄとで押されて変形することにより、両ガラス基板２０，３０が密着するように構成されている。
この有機薄膜太陽電池素子１Ｅのように、第１および第２のガラス基板の一方の表面には溝が形成されている有機薄膜太陽電池素子にも本発明は適用可能である。
【００５９】
図２０は、上記各実施形態における第１および第２のガラス基板の長手方向の両端部（両端面）に接着される端部封止ガラス（ガラス部材）２００を示している。この端部封止ガラス２００には、複数個の有機太陽電池コア１０の各線条体１１が通る複数の孔２０１が設けられている。
この端部封止ガラス２００を用いた有機薄膜太陽電池素子は、上記各実施形態における第１および第２のガラス基板の長手方向の両端部に端部封止ガラス２００をそれぞれ接着する。
【符号の説明】
【００６０】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ：有機薄膜太陽電池
２：長尺の有機薄膜太陽電池
１０：有機太陽電池コア
１１：導電性を有する線条体
１１Ａ：導電性を有する長尺の線条体
１２：バッファ層
１３：光電位誘起層
１４：バッファ層
１５：電子供与体層（ｐ層）
１６：中間層（ｉ層）
１７：電子受容体層（ｎ層）
２０：第１のガラス基板
２０Ａ：補助電極付き長尺のガラス基板
２０Ｂ：第１の長尺のガラス基板
３０Ａ：補助電極無し長尺のガラス基板
３０Ｂ：第２の長尺のガラス基板
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ：溝
３０：第２のガラス基板
３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ：溝
４１，４２：透明導電膜
４４：樹脂４４
５０：補助電極
５１：裏面電極
７５：母材ガラス板
１００：太陽電池モジュール
２００：端部封止ガラス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する線条体と、該線条体の表面に形成され、複数の有機半導体層からなる光電位誘起層とをそれぞれ含む複数の線状の有機太陽電池コアと、
表面全体を覆うように透明導電膜がそれぞれ形成された第１および第２のガラス基板と、を備え、
前記複数の有機太陽電池コアを前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板とで挟み込んだ状態で、前記第１および第２のガラス基板が一体化されていることを特徴とする有機薄膜太陽電池素子。
【請求項２】
前記第１および第２のガラス基板の少なくとも一方の表面には溝が形成されてい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素子。
【請求項３】
前記複数の有機太陽電池コアを前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板とで挟み込んだ状態で、前記導電性線条体が変形することにより前記第１のガラス基板と第２のガラス基板とが密着するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項４】
前記複数の有機太陽電池コアを前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板とで挟み込んだ状態で、前記第１のガラス基板と第２のガラス基板とが密着しており、前記有機太陽電池コアと前記第１のガラス基板及び前記第２のガラス基板とは導電性高分子を介して接触する ように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項５】
前記第１および第２のガラス基板が、前記複数の有機太陽電池コアの外側の接触面で接着剤により接合されることで該両ガラス基板が一体化されていることを特徴とする請求項３または４に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項６】
前記第１および第２のガラス基板が、前記複数の有機太陽電池コアの外側の接触面でハーメチックシールにより接合されることで該両ガラス基板が一体化されていることを特徴とする請求項３または４に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項７】
前記第１および第２のガラス基板の周囲全体を樹脂でラミネートすることで該両ガラス基板が一体化されていることを特徴とする請求項５または６に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項８】
前記線条体は前記光電位誘起層の端面から突出していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項９】
前記第１および第２のガラス基板の長手方向の両端部には、前記線条体の通る複数の孔の開いたガラス部材が接着されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項１０】
前記光電位誘起層は、電子供与材料であるｐ型有機半導体からなる電子供与体層と電子受容材料であるｎ型有機半導体からなる電子受容体層を有するｐｎ構造、或いは、前記電子供与体層と、前記ｐ型有機半導体と前記ｎ型有機半導体からなる中間層と、前記電子受容体層とを有するｐｉｎ構造の有機半導体層からなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項１１】
前記線状の有機太陽電池コアは、前記線条体の表面と前記光電位誘起層との間に形成された表面の凹凸を緩和するためのバッファ層と、前記光電位誘起層の表面に形成された表面の凹凸を緩和するためのバッファ層とを有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項１２】
前記溝は、断面形状が長方形の溝であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項１３】
前記溝は、互いに平行な複数の断面形状が長方形の溝であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項１４】
前記溝は、互いに平行な複数のＶ溝であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項１５】
前記溝は、互いに平行な複数の断面形状が半円形の溝であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項１６】
前記第１のガラス基板表面の前記透明導電膜上と、前記第２のガラス基板表面の前記透明導電膜上との少なくとも一方には補助電極が形成されていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項１７】
前記補助電極は、前記第１のガラス基板表面の前記透明導電膜上に形成されており、前記第２のガラス基板表面の前記透明導電膜上には、該透明導電膜の全面に裏面電極が形成されていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項１８】
前記補助電極は、前記ガラス基板の長手方向に延びる一辺近傍にあって、該一辺に沿って帯状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項１９】
前記線条体は円形の断面を有し、前記有機太陽電池コアの外径が０．１〜０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項２０】
前記ガラス基板の厚さは０．１〜０．２ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の前記有機薄膜太陽電池素子が複数並べて配置され、隣接する２つの前記有機薄膜太陽電池素子間を電気的に接続したことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２２】
複数の前記有機薄膜太陽電池素子はマトリックス状に配置されており、行方向と列方向の一方に並べて配置された複数の前記有機薄膜太陽電池素子が電気的に並列に接続されており、かつ、電気的に並列に接続された複数の前記有機薄膜太陽電池素子群同士が電気的に直列に接続されていることを特徴とする請求項２１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項２３】
導電性を有する長尺の線条体を供給装置から巻取り装置へ送りつつ、前記線条体の表面に、複数の有機半導体層からなる光電位誘起層を順次形成して、線状でかつ長尺の有機太陽電池コアを作製する工程と、
一方の表面に互いに平行な複数の溝が形成された母材ガラス板を、リドロー法によって加熱溶融・線引きして長尺のガラス基板を作製する工程と、
前記長尺のガラス基板を第２の巻取り装置へ送りつつ、前記溝の表面を含む前記ガラス基板の表面全体に透明導電膜を成膜し、さらに、前記透明導電膜上に補助電極を形成して、第１の長尺のガラス基板を作製する工程と、
前記長尺のガラス基板を第３の巻取り装置へ送りつつ、前記溝の表面を含む前記ガラス基板の表面全体に透明導電膜を成膜して、第２の長尺のガラス基板を作製する工程と、
複数の前記長尺の有機太陽電池コアを前記第１および第２の長尺のガラス基板の前記複数の溝で挟み込んだ状態で、前記第１および第２の長尺のガラス基板を一体化して長尺の有機薄膜太陽電池を作製する工程と、
前記長尺の有機薄膜太陽電池を所定の長さに切断する工程と、を備えることを特徴とする有機薄膜太陽電池素子の製造方法。
【請求項２４】
導電性を有する長尺の線条体を供給装置から巻取り装置へ送りつつ、前記線条体の表面に、複数の有機半導体層からなる光電位誘起層を含む線状の有機太陽電池コアの各層を順次形成して、線状でかつ長尺の有機太陽電池コアを作製する工程と、
一方の表面に互いに平行な複数の溝が形成された母材ガラス板を、リドロー法によって加熱溶融・線引きして長尺のガラス基板を作製する工程と、
前記長尺のガラス基板を第２の巻取り装置へ送りつつ、前記溝の表面を含む前記ガラス基板の表面全体に透明導電膜を成膜し、さらに、前記透明導電膜上に補助電極を形成して、長尺の補助電極付きガラス基板を作製する工程と、
複数の前記有機太陽電池コアを、一対の前記補助電極付きガラス基板の前記複数の溝で挟み込んだ状態で、一対の前記補助電極付きガラス基板を一体化して長尺の有機薄膜太陽電池を作製する工程と、
前記長尺の有機薄膜太陽電池を所定の長さに切断する工程と、を備えることを特徴とする有機薄膜太陽電池素子の製造方法。
【請求項１】
導電性を有する線条体と、該線条体の表面に形成され、複数の有機半導体層からなる光電位誘起層とをそれぞれ含む複数の線状の有機太陽電池コアと、
表面全体を覆うように透明導電膜がそれぞれ形成された第１および第２のガラス基板と、を備え、
前記複数の有機太陽電池コアを前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板とで挟み込んだ状態で、前記第１および第２のガラス基板が一体化されていることを特徴とする有機薄膜太陽電池素子。
【請求項２】
前記第１および第２のガラス基板の少なくとも一方の表面には溝が形成されてい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素子。
【請求項３】
前記複数の有機太陽電池コアを前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板とで挟み込んだ状態で、前記導電性線条体が変形することにより前記第１のガラス基板と第２のガラス基板とが密着するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項４】
前記複数の有機太陽電池コアを前記第１のガラス基板と前記第２のガラス基板とで挟み込んだ状態で、前記第１のガラス基板と第２のガラス基板とが密着しており、前記有機太陽電池コアと前記第１のガラス基板及び前記第２のガラス基板とは導電性高分子を介して接触する ように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項５】
前記第１および第２のガラス基板が、前記複数の有機太陽電池コアの外側の接触面で接着剤により接合されることで該両ガラス基板が一体化されていることを特徴とする請求項３または４に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項６】
前記第１および第２のガラス基板が、前記複数の有機太陽電池コアの外側の接触面でハーメチックシールにより接合されることで該両ガラス基板が一体化されていることを特徴とする請求項３または４に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項７】
前記第１および第２のガラス基板の周囲全体を樹脂でラミネートすることで該両ガラス基板が一体化されていることを特徴とする請求項５または６に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項８】
前記線条体は前記光電位誘起層の端面から突出していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項９】
前記第１および第２のガラス基板の長手方向の両端部には、前記線条体の通る複数の孔の開いたガラス部材が接着されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項１０】
前記光電位誘起層は、電子供与材料であるｐ型有機半導体からなる電子供与体層と電子受容材料であるｎ型有機半導体からなる電子受容体層を有するｐｎ構造、或いは、前記電子供与体層と、前記ｐ型有機半導体と前記ｎ型有機半導体からなる中間層と、前記電子受容体層とを有するｐｉｎ構造の有機半導体層からなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項１１】
前記線状の有機太陽電池コアは、前記線条体の表面と前記光電位誘起層との間に形成された表面の凹凸を緩和するためのバッファ層と、前記光電位誘起層の表面に形成された表面の凹凸を緩和するためのバッファ層とを有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項１２】
前記溝は、断面形状が長方形の溝であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項１３】
前記溝は、互いに平行な複数の断面形状が長方形の溝であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項１４】
前記溝は、互いに平行な複数のＶ溝であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項１５】
前記溝は、互いに平行な複数の断面形状が半円形の溝であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項１６】
前記第１のガラス基板表面の前記透明導電膜上と、前記第２のガラス基板表面の前記透明導電膜上との少なくとも一方には補助電極が形成されていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項１７】
前記補助電極は、前記第１のガラス基板表面の前記透明導電膜上に形成されており、前記第２のガラス基板表面の前記透明導電膜上には、該透明導電膜の全面に裏面電極が形成されていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項１８】
前記補助電極は、前記ガラス基板の長手方向に延びる一辺近傍にあって、該一辺に沿って帯状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項１９】
前記線条体は円形の断面を有し、前記有機太陽電池コアの外径が０．１〜０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項２０】
前記ガラス基板の厚さは０．１〜０．２ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池素子。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の前記有機薄膜太陽電池素子が複数並べて配置され、隣接する２つの前記有機薄膜太陽電池素子間を電気的に接続したことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２２】
複数の前記有機薄膜太陽電池素子はマトリックス状に配置されており、行方向と列方向の一方に並べて配置された複数の前記有機薄膜太陽電池素子が電気的に並列に接続されており、かつ、電気的に並列に接続された複数の前記有機薄膜太陽電池素子群同士が電気的に直列に接続されていることを特徴とする請求項２１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項２３】
導電性を有する長尺の線条体を供給装置から巻取り装置へ送りつつ、前記線条体の表面に、複数の有機半導体層からなる光電位誘起層を順次形成して、線状でかつ長尺の有機太陽電池コアを作製する工程と、
一方の表面に互いに平行な複数の溝が形成された母材ガラス板を、リドロー法によって加熱溶融・線引きして長尺のガラス基板を作製する工程と、
前記長尺のガラス基板を第２の巻取り装置へ送りつつ、前記溝の表面を含む前記ガラス基板の表面全体に透明導電膜を成膜し、さらに、前記透明導電膜上に補助電極を形成して、第１の長尺のガラス基板を作製する工程と、
前記長尺のガラス基板を第３の巻取り装置へ送りつつ、前記溝の表面を含む前記ガラス基板の表面全体に透明導電膜を成膜して、第２の長尺のガラス基板を作製する工程と、
複数の前記長尺の有機太陽電池コアを前記第１および第２の長尺のガラス基板の前記複数の溝で挟み込んだ状態で、前記第１および第２の長尺のガラス基板を一体化して長尺の有機薄膜太陽電池を作製する工程と、
前記長尺の有機薄膜太陽電池を所定の長さに切断する工程と、を備えることを特徴とする有機薄膜太陽電池素子の製造方法。
【請求項２４】
導電性を有する長尺の線条体を供給装置から巻取り装置へ送りつつ、前記線条体の表面に、複数の有機半導体層からなる光電位誘起層を含む線状の有機太陽電池コアの各層を順次形成して、線状でかつ長尺の有機太陽電池コアを作製する工程と、
一方の表面に互いに平行な複数の溝が形成された母材ガラス板を、リドロー法によって加熱溶融・線引きして長尺のガラス基板を作製する工程と、
前記長尺のガラス基板を第２の巻取り装置へ送りつつ、前記溝の表面を含む前記ガラス基板の表面全体に透明導電膜を成膜し、さらに、前記透明導電膜上に補助電極を形成して、長尺の補助電極付きガラス基板を作製する工程と、
複数の前記有機太陽電池コアを、一対の前記補助電極付きガラス基板の前記複数の溝で挟み込んだ状態で、一対の前記補助電極付きガラス基板を一体化して長尺の有機薄膜太陽電池を作製する工程と、
前記長尺の有機薄膜太陽電池を所定の長さに切断する工程と、を備えることを特徴とする有機薄膜太陽電池素子の製造方法。
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１１−２４３８２６（Ｐ２０１１−２４３８２６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１６００７（Ｐ２０１０−１１６００７）
【出願日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【出願人】（３０４０２４４３０）国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 (169)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【出願人】（３０４０２４４３０）国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 (169)
【Ｆターム（参考）】
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