(57)【要約】【課題】安価で耐久性が向上し、かつ軽量化・薄層化可能な有機薄膜太陽電池およびその製造方法を提供する。【解決手段】基板１０と、基板上に配置された第１電極層１１と、第１電極層上に配置された正孔輸送層１２と、正孔輸送層上に配置されたバルクへテロ接合有機活性層１４と、バルクへテロ接合有機活性層上に配置された第２電極層１６と、基板と対向し、第１電極層、正孔輸送層、バルクへテロ接合有機活性層、および第２電極層からなる積層構造を封止する封止ガラス４０と、封止ガラスと基板との間に配置され、積層構造を封止するガラスフリット３６とを備える有機薄膜太陽電池１およびその製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に配置された第１電極層と、
前記第１電極層上に配置された正孔輸送層と、
前記正孔輸送層上に配置されたバルクへテロ接合有機活性層と、
前記バルクへテロ接合有機活性層上に配置された第２電極層と、
前記基板と対向し、前記第１電極層、前記正孔輸送層、前記バルクへテロ接合有機活性層、および前記第２電極層からなる積層構造を封止する封止ガラスと、
前記封止ガラスと前記基板との間に配置され、前記積層構造を封止するガラスフリットと
を備えることを特徴とする有機薄膜太陽電池。
【請求項２】
前記ガラスフリットは、前記封止ガラス上に配置され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】
前記ガラスフリットは、紫外線に対して透明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４】
前記ガラスフリットは、亜鉛系ガラスを主成分とす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】
前記ガラスフリットは、楔形形状、テーパー形状、もしくは前記封止ガラスから離れるに従って断面積が小さくなる紡錘形のテーパー形状を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項６】
前記ガラスフリットは、複数本形成され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。
【請求項７】
前記ガラスフリットと前記基板とを接続する樹脂を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項８】
前記ガラスフリットは、前記樹脂で被覆されることを特徴とする請求項７に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項９】
前記樹脂は、紫外線硬化樹脂若しくは熱硬化樹脂で形成されたことを特徴とする請求項８に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項１０】
前記ガラスフリットは、多孔質性を有し、前記樹脂は、前記ガラスフリット内に浸み込み可能であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項１１】
前記第２電極層の表面に配置された不動態膜を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項１２】
前記不動態膜は、前記第２電極層の酸化膜であることを特徴とする請求項１１に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項１３】
前記酸化膜は、前記第２電極層の表面を酸素プラズマ処理により形成されることを特徴とする請求項１２に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項１４】
前記酸化膜上に配置されたパッシベーション膜を備えることを特徴とする請求項１２または１３に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項１５】
前記パッシベーション膜は、ＳｉＮ膜若しくはＳｉＯＮ膜であることを特徴とする請求項１４に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項１６】
前記基板と前記封止ガラスで封止された内部にゲッタリング用シート乾燥剤を備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項１７】
前記封止ガラスの前記基板と対向する内壁面にゲッタリング用シート乾燥剤を備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項１８】
前記基板と前記封止ガラスで封止された内部の前記基板上にゲッタリング用シート乾燥剤を備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池からなるセルを複数個直列接続したことを特徴とする有機薄膜太陽電池。
【請求項２０】
前記封止ガラスの前記基板と対向する内壁面に撓み防止用のガラス支持台を備えることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項２１】
前記ガラス支持台は、前記第２電極層に接して配置されたことを特徴とする請求項２０に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項２２】
前記ガラス支持台は、前記第１電極層に接して配置されたことを特徴とする請求項２０に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項２３】
前記ガラス支持台は、複数個配置されたセル間に配置されたことを特徴とする請求項２０に記載の有機薄膜太陽電池。
【請求項２４】
基板上に第１電極を形成する工程と、
前記第１電極層上に正孔輸送層を形成する工程と、
前記正孔輸送層上にバルクへテロ接合有機活性層を形成する工程と、
前記バルクへテロ接合有機活性層上に第２電極層を形成する工程と、
封止ガラス上にガラスフリットを形成する工程と、
前記ガラスフリットの先端部分に樹脂を形成する工程と、
前記封止ガラスおよび前記基板を対向させ、前記ガラスフリットと前記樹脂によって、前記第１電極層、前記正孔輸送層、前記バルクへテロ接合有機活性層、および前記第２電極層からなる積層構造を封止する工程と
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２５】
前記ガラスフリットを形成する工程は、前記封止ガラス上にスクリーン印刷により実施されることを特徴とする請求項２４に記載の有機薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項２６】
前記ガラスフリットは、紫外線に対して透明であることを特徴とする請求項２４または２５に記載の有機薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項２７】
前記ガラスフリットは、亜鉛系ガラスを主成分とすることを特徴とする請求項２６に記載の有機薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項２８】
前記樹脂は、紫外線硬化樹脂で形成されたことを特徴とする請求項２４〜２７のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項２９】
前記紫外線硬化樹脂を硬化するための紫外線照射は、前記封止ガラス側から実施されることを特徴とする請求項２８に記載の有機薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項３０】
前記樹脂は、熱硬化樹脂で形成されたことを特徴とする請求項２４〜２７のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項３１】
前記第２電極層を形成する工程は、
前記バルクへテロ接合有機活性層上に金属を蒸着して形成する工程を有することを特徴とする請求項２４〜３０のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項３２】
前記第２電極層の表面に不動態膜を形成する工程を更に有することを特徴とする請求項２４〜３１のいずれか１項に記載の有機薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項３３】
前記不動態膜を形成する工程は、
前記第２電極層を酸素プラズマ処理する工程を有することを特徴とする請求項３２に記載の有機薄膜太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機薄膜太陽電池およびその製造方法に関し、特に安価で耐久性が向上し、かつ軽量化・薄層化可能な有機薄膜太陽電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
極薄、軽量、フレキシブルを特徴とする有機薄膜太陽電池は、常温、大気圧下で製膜が可能であるため、安価な太陽電池として注目されている。
【０００３】
有機薄膜太陽電池においては、有機活性層若しくは電極の表面に微細なパターンを施すことで有機活性層内部に効果的に入射光を閉じ込め、集電効果を高め、光電変換効率の向上が実現されている。
【０００４】
従来の表面プラズモン共鳴を利用した有機薄膜太陽電池では、ｐ型／ｎ型有機層界面や、有機層／電極界面に、有機合成により粒径制御を行った銀（Ａｇ）若しくは金（Ａｕ）ナノ粒子に、分散を促すためにアルキル基やチオール基で修飾したものを溶液状態で用いて、スピンコート法により、それぞれの界面上で塗布していた（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２４６０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
有機薄膜太陽電池は、他の方式の太陽電池と比較して、光電変換効率が極端に低いことが課題となっていたが、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイで用いられている掘り込みガラスとシート乾燥剤を用いた封止を用いると高い耐久性が得られることがわかっている。
【０００７】
しかし、この掘り込みガラスとシート乾燥剤を用いた封止手法は、掘り込みガラスを厚く形成しなければならず、さらに非常に高価であることが課題となっていた。
【０００８】
本発明の目的は、安価で耐久性が向上し、かつ軽量化・薄層化可能な有機薄膜太陽電池およびそ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】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、基板と、前記基板上に配置された第１電極層と、前記第１電極層上に配置された正孔輸送層と、前記正孔輸送層上に配置されたバルクへテロ接合有機活性層と、前記バルクへテロ接合有機活性層上に配置された第２電極層と、前記基板と対向し、前記第１電極層、前記正孔輸送層、前記バルクへテロ接合有機活性層、および前記第２電極層からなる積層構造を封止する封止ガラスと、前記封止ガラスと前記基板との間に配置され、前記積層構造を封止するガラスフリットとを備える有機薄膜太陽電池が提供される。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、基板上に第１電極を形成する工程と、前記第１電極層上に正孔輸送層を形成する工程と、前記正孔輸送層上にバルクへテロ接合有機活性層を形成する工程と、前記バルクへテロ接合有機活性層上に第２電極層を形成する工程と、封止ガラス上にガラスフリットを形成する工程と、前記ガラスフリットの先端部分に樹脂を形成する工程と、前記封止ガラスおよび前記基板を対向させ、前記ガラスフリットと前記樹脂によって、前記第１電極層、前記正孔輸送層、前記バルクへテロ接合有機活性層、および前記第２電極層からなる積層構造を封止する工程とを有する有機薄膜太陽電池の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、安価で耐久性が向上し、かつ軽量化・薄層化可能な有機薄膜太陽電池およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の模式的断面構造図。
【図２】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の別の模式的断面構造図。
【図３】比較例に係る有機薄膜太陽電池の模式的断面構造図。
【図４】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の原理的な構成および動作を説明する模式図。
【図５】図４に示された有機薄膜太陽電池の各種材料のエネルギーバンド構造図。
【図６】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池において適用する、（ａ）ＰＥＤＯＴの化学構造式、（ｂ）ＰＳＳの化学構造式。
【図７】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池において適用する、（ａ）ｐ型材料となるＰ３ＨＴの化学構造式、（ｂ）ｎ型材料となるＰＣＢＭの化学構造式。
【図８】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池において、真空蒸着で使用する材料の化学構造式であって、（ａ）Ｐｃ：フタロシアニンの例、（ｂ）ＺｎＰｃ：亜鉛フタロシアニンの例、（ｃ）Ｍｅ−Ｐｔｃｄｉの例、（ｄ）Ｃ60 ：フラーレンの例。
【図９】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池において、溶液プロセスで使用する材料の化学構造式であって、（ａ）ＭＤＭＯ−ＰＰＶの例、（ｂ）ＰＦＢの例、（ｃ）ＣＮ−ＭＤＭＯ−ＰＰＶの例、（ｄ）ＰＦＯ−ＤＢＴの例、（ｅ）Ｆ８ＢＴの例、（ｆ）ＰＣＤＴＢＴの例、（ｇ）ＰＣ 60 ＢＭの例、（ｈ）ＰＣ 70 ＢＭの例。
【図１０】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の積層構造部分の模式的断面構造図。
【図１１】実施の形態の変形例に係る有機薄膜太陽電池の積層構造部分の模式的断面構造図。
【図１２】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の製造方法の一工程であって、（ａ）基板上に透明電極層を形成したＩＴＯ基板を準備する工程図、（ｂ）透明電極層をパターニング後、透明電極層上に正孔輸送層をパターン形成する工程図、（ｃ）正孔輸送層上にバルクへテロ接合有機活性層をパターン形成する工程図、（ｄ）バルクへテロ接合有機活性層上に第２電極層をパターン形成する工程図。
【図１３】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の製造方法の一工程であって、（ａ）封止ガラスを準備する工程図、（ｂ）封止ガラス上にガラスフリットを形成する工程図、（ｃ）ガラスフリットの先端部分にＵＶ硬化樹脂を形成する工程図。
【図１４】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の製造方法の一工程であって、（ａ）図１２（ｄ）に示された工程後のＩＴＯ基板と、図１３（ｃ）に示された工程後の封止ガラスを対向させる工程図、（ｂ）図１４（ａ）に示された工程後、ガラスフリットとＵＶ硬化樹脂を介して、ＩＴＯ基板と封止ガラスを接着し、封止する工程図。
【図１５】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の封止部の構成であって、（ａ）ガラスフリットがＵＶ硬化樹脂で被覆された構成を示す模式的断面構造図、（ｂ）ガラスフリットがＵＶ硬化樹脂で被覆された別の構成を示す模式的断面構造図。
【図１６】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の封止部の構成であって、多孔質性のガラスフリットがＵＶ硬化樹脂で被覆された構成を示す模式的断面構造図。
【図１７】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の封止部の構成であって、（ａ）２本形成されるガラスフリットが楔形形状を有する構成を示す模式的断面構造図、（ｂ）２本形成されるガラスフリットがテーパー形状を有する構成を示す模式的断面構造図、（ｃ）２本形成されるガラスフリットの断面形状が、封止ガラスから離れるに従って断面積が小さくなる紡錘形のテーパー形状を有する構成を示す模式的断面構造図。
【図１８】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の封止部の構成であって、（ａ）２本形成されるガラスフリットが楔形形状を有し、かつＵＶ硬化樹脂で被覆された構成を示す模式的断面構造図、（ｂ）２本形成されるガラスフリットがテーパー形状を有し、かつＵＶ硬化樹脂で被覆された構成を示す模式的断面構造図、（ｃ）２本形成されるガラスフリットの断面形状が、封止ガラスから離れるに従って断面積が小さくなる紡錘形のテーパー形状を有し、かつＵＶ硬化樹脂で被覆された構成を示す模式的断面構造図。
【図１９】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の製造方法の一工程であって、（ａ）基板上に透明電極層を形成した状態を示す模式的平面パターン構成図、（ｂ）図１８（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造図。
【図２０】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の製造方法の一工程であって、（ａ）透明電極層上に正孔輸送層を製膜した状態を示す模式的平面パターン構成図、（ｂ）図１９（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。
【図２１】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の製造方法の一工程であって、（ａ）正孔輸送層上にバルクへテロ接合有機活性層を製膜した状態を示す模式的平面パターン構成図、（ｂ）図２１（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。
【図２２】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の製造方法の一工程であって、（ａ）バルクへテロ接合有機活性層上に第２電極層を形成した状態を示す模式的平面パターン構成図、（ｂ）図２２（ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。
【図２３】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の製造方法の一工程であって、（ａ）酸素プラズマ処理によって、余分な有機層をエッチングすると共に、第２電極層の表面に酸化被膜を形成した状態を示す模式的平面パターン構成図、（ｂ）図２３（ａ）のＶ−Ｖ線に沿う模式的断面構造図。
【図２４】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の製造工程の一工程であって、（ａ）封止ガラス・ガラスフリットおよびＵＶ硬化樹脂で封止した状態を示す模式的平面パターン構成図、（ｂ）図２４（ａ）のＶＩ−ＶＩ線に沿う模式的断面構造図。
【図２５】図２４（ｂ）に示された構造において、封止ガラスが撓んだ状態を示す模式的断面構造図。
【図２６】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の模式的断面構造図であって、（ａ）封止ガラスの内側に、ガラス支持台を備え、封止ガラスの撓みを抑制可能な構成例１、（ｂ）封止ガラスの内側に、ガラス支持台を備え、封止ガラスの撓みを抑制可能な別の構成例２。
【図２７】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の模式的断面構造図であって、（ａ）封止ガラスの内側に、ガラス支持台を備え、封止ガラスの撓みを抑制可能な構成例３、（ｂ）封止ガラスの内側に、ガラス支持台を備え、封止ガラスの撓みを抑制可能な別の構成例４。
【図２８】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池であって、封止ガラスの内側および封止ガラスとＩＴＯ基板との間のスペースに酸素（Ｏ2）ゲッタリングシートを配置した模式的断面構造図。
【図２９】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池において、セルを７個直列接続して配置した例を示す模式的平面パターン図。
【図３０】（ａ）図２９のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う模式的断面構造図、（ｂ）図３０（ａ）に対応する等価回路構成図。
【図３１】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の作成手順を示すフローチャート。
【図３２】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の量産化製造工程の一工程であって、基板上に透明電極層のストライプパターンを形成した状態を示す模式的鳥瞰構造図。
【図３３】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の量産化製造工程の一工程であって、ストライプ状の透明電極層上に正孔輸送層をスピンコートにより製膜した状態を示す模式的鳥瞰構造図。
【図３４】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の量産化製造工程の一工程であって、正孔輸送層上にバルクへテロ接合有機活性層をスピンコートにより製膜した状態を示す模式的鳥瞰構造図。
【図３５】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の量産化製造工程の一工程であって、バルクへテロ接合有機活性層上にストライプ状の透明電極層と直交させて第２電極層のストライプパターンを形成した状態を示す模式的鳥瞰構成図。
【図３６】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池において、複数のセルＣijをマトリックス状に配置した例を示す模式的平面パターン構成図。
【図３７】実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の製造方法において、（ａ）正孔輸送層およびバルクへテロ接合有機活性層を形成する際のスピンコート法を示す概略図、（ｂ）形成された正孔輸送層およびバルクへテロ接合有機活性層の例を示す模式的鳥瞰構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１４】
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１５】
以下の実施の形態に係る有機薄膜太陽電池において、「透明」とは、透過率が約５０％以上であるものと定義する。また「透明」とは、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池において、可視光線に対して、無色透明という意味でも使用する。可視光線は波長約３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ程度、エネルギー約３．４５ｅＶ〜１．４９ｅＶ程度に相当し、この領域で透過率が５０％以上あれば透明である。
【００１６】
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池１は、図１に示すように、基板１０と、基板１０上に配置された透明電極層（第１電極層）１１と、第１電極層１１上に配置された正孔輸送層１２と、正孔輸送層１２上に配置されたバルクヘテロ接合有機活性層１４と、バルクヘテロ接合有機活性層１４上に配置されたカソード電極層（第２電極層）１６と、基板１０と対向し、第１電極層１１、正孔輸送層１２、バルクへテロ接合有機活性層１４、および第２電極層１６からなる積層構造を封止する封止ガラス４０と、封止ガラス４０と基板１０との間に配置され、上記の積層構造を封止するガラスフリット３６とを備える。
【００１７】
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池１は、図１に示すように、ＩＴＯ付きガラス基板１０上に発電層となる約数１００ｎｍ程度の厚さを有する有機層（１２・１４）を積層し、第２電極層１６として、アルミニウムなどの金属層を蒸着して作られる。第２電極層１６として形成された純アルミニウムは、酸化され易いため、耐久性を持たせるために、不動態膜を形成したり、ＳｉＮやＳｉＯＮなどのパッシベーション膜を積層したりしても良い。
【００１８】
ここで、ガラスフリット３６は、封止ガラス４０上に配置される。基板１０上には、正孔輸送層１２・バルクヘテロ接合有機活性層１４などの有機層が配置されるため、ガラスフリットを高温焼結する際に、これらの有機層に損傷を与えないためである。
【００１９】
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池１においては、スクリーン印刷技術やディスペンサーを用いて塗布可能なガラスフリットペーストを任意のパターンで塗布・高温焼成し、ガラスフリット３６を形成可能である。
【００２０】
ガラスフリット３６の高さは、例えば、約１μｍ〜約１００μｍであり、ガラスフリット３６の幅は、例えば、約０．２ｍｍ〜約２．０ｍｍである。ガラスフリット３６を配置することによって、封止ガラス４０と内部の素子との接触を避けることができる。
【００２１】
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池１においては、図１に示すように、封止ガラス４０と素子を形成した基板１０とを貼り合わせるために、ガラスフリット３６表面に接着するための樹脂３６Ｕを備える。
【００２２】
樹脂３６Ｕとしては、熱硬化性樹脂若しくはＵＶ硬化樹脂を適用可能である。素子へ与える熱ショックを回避するためには、ＵＶ硬化樹脂を使用することが望ましい。また、ＵＶ硬化樹脂を用いる場合は、紫外線を透過する透明ガラスフリットを用いると良い。ＵＶ光に対する全線透過率（例えば、９０％以上）の高いガラスフリット材料としては、例えば、Ｚｎ系のガラスを適用可能である。また、ガラスフリットは、Ｂｉ−Ｂ−Ｓｉ系の酸化物の粉末で構成することもできる。このＢｉ−Ｂ−Ｓｉ系の酸化物からなるガラスフリットは赤外線を吸収して発熱し、融解する性質を備える。そのため、このガラスフリットを含有するペーストの焼成体に赤外線レーザ（例えば、波長１０６４ｎｍ）を照射することにより融着させることが可能である。
【００２３】
また、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池は、図２に示すように、封止ガラス４０の内壁面にゲッタリング用シート乾燥剤３８ＧＵを設けることによって、酸素（Ｏ2）ゲッター作用を高めても良い。ゲッタリング用シート乾燥剤としては、酸素（Ｏ2）系のゲッター剤として、例えば、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）などを適用可能である。
【００２４】
（比較例）
比較例に係る有機薄膜太陽電池１Ｂにおいては、図３に示すように、封止用に掘り込みガラス４０Ａを適用する。掘り込みガラス４０Ａの外形の厚さは、例えば、約０．７ｍｍ程度、素子部を内蔵する掘り込み部分の深さは、例えば、約０．３ｍｍ程度である。この掘り込みガラス４０Ａでは、任意のパターンの掘り込みを行う場合、パターン毎に掘り込みを作成するためのマスクの版を作成する必要がある。また、掘り込み部分を形成するために、フッ酸によるエッチングが必要になり、費用と手間が掛かる。また、掘り込みガラス４０Ａを用いた封止は、高価で、モジュールの厚みが厚く、重くなる。
【００２５】
一方、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池においては、封止用に封止ガラス４０と封止ガラス４０上に焼成した透明ガラスフリット３６とを使用する。封止ガラス４０としては、例えば、厚さ約０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の無アルカリ強化ガラスを適用可能である。
【００２６】
また、ガラスフリット３６は、封止ガラス４０に対して、ガラスフリットペースト（有機溶剤＋ガラスフリット）をスクリーン印刷によって塗布し、約１００℃で有機溶剤を乾燥した後、約５００℃〜５９０℃で、約３０分焼結して形成する。ガラスフリット３６の厚さは、例えば、約５μｍ〜２０μｍ程度である。また、ガラスフリット３６と基板１０とを接着するための樹脂３６Ｕの厚さも、例えば、約５μｍ〜２０μｍ程度である。
【００２７】
ガラスフリット３６は、ディスペンサー塗布を用いることで、自由にパターンを描画可能であり、危険な薬品を使用することなく、封止ガラス４０上に形成可能である。また、掘り込みガラス４０Ａに比べて相対的に薄いカバーガラス（封止ガラス４０）を用いることで、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池のモジュールをより軽量化・薄層化することができる。
【００２８】
（動作原理）
有機薄膜太陽電池１Ａの動作原理を説明する模式図は、図４に示すように表される。また、図４に示された有機薄膜太陽電池１Ａの各種材料のエネルギーバンド構造は、図５に示すように表される。図４および図５を参照して、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池１Ａの原理的な構成と、その動作について説明する。
【００２９】
図４の左図に示すように、有機薄膜太陽電池１Ａは、基板１０と、基板１０上に配置された透明電極層１１と、透明電極層１１上に配置された正孔輸送層１２と、正孔輸送層１２上に配置されたバルクへテロ接合有機活性層１４と、バルクへテロ接合有機活性層１４上に配置された第２電極層１６とを備える。第２電極層１６は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）で形成され、カソード電極層となる。
【００３０】
ここで、バルクへテロ接合有機活性層１４は、図４の右図に示すように、ｐ型有機活性層領域とｎ型有機活性層領域が混在し、複雑なバルクへテロｐｎ接合を形成している。ここで、ｐ型有機活性層領域は、例えば、Ｐ３ＨＴ（poly(3-hexylthiophene-2,5diyl)）で形成され、ｎ型有機活性層領域は、例えば、ＰＣＢＭ（6,6-phenyl-C61-butyric acid methyl ester）で形成されている。
【００３１】
（ａ）まず、光を吸収すると、バルクへテロ接合有機活性層１４内で、励起子が生成される。
【００３２】
（ｂ）次に、励起子は、バルクへテロ接合有機活性層１４内のｐｎ接合界面において、自発分極によって、電子（ｅ−）と正孔（ｈ＋）の自由キャリアに解離する。
【００３３】
（ｃ）次に、解離した正孔（ｈ＋）は、アノード電極となる透明電極層１１に向けて走行し、解離した電子（ｅ−）は、カソード電極層１６に向けて走行する。
【００３４】
（ｄ）結果として、カソード電極層１６・透明電極層１１間には、逆方向電流が導通して、開放電圧Ｖocが発生し、有機薄膜太陽電池１Ａが得られる。
【００３５】
有機薄膜太陽電池１Ａにおいて、正孔輸送層１２に適用するＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの内、ＰＥＤＯＴの化学構造式は、図６（ａ）に示すように表され、ＰＳＳの化学構造式は、図６（ｂ）に示すように表される。
【００３６】
有機薄膜太陽電池１Ａにおいて、バルクヘテロ接合有機活性層１４に適用されるＰ３ＨＴの化学構造式は、図７（ａ）に示すように表され、バルクヘテロ接合有機活性層１４に適用されるＰＣＢＭの化学構造式は、図７（ｂ）に示すように表される。
【００３７】
有機薄膜太陽電池１Ａにおいて、真空蒸着で使用する材料の化学構造式の例は、以下の通りである。すなわち、フタロシアニン(Ｐｃ：Phthalocyanine)の例は、図８（ａ）に示すように表され、亜鉛フタロシアニン(ＺｎＰｃ：Zinc- phthalocyanine)の例は、図８（ｂ）に示すように表され、Ｍｅ−Ｐｔｃｄｉ（N,N’-dimethyl perylene-3,4,9,10-dicarboximide）の例は、図８（ｃ）に示すように表され、フラーレン(Ｃ 60 ：Buckminster fullerene)の例は、図８（ｄ）に示すように表される。
【００３８】
有機薄膜太陽電池１Ａにおいて、溶液プロセスで使用する材料の化学構造式の例は、以下の通りである。すなわち、ＭＤＭＯ-ＰＰＶ（poly[2-methoxy-5-(3,7-dimethyl octyloxy)]-1,4-phenylene vinylene）の例は、図９（ａ）に示すように表される。ＰＦＢ（poly (9,9’-dioctylfluorene-co-bis-N,N’-(4-butylphenyl)-bis-N,N’-phenyl-1,4-phenylenediamine)の例は、図９（ｂ）に示すように表される。ＣＮ-ＭＤＭＯ-ＰＰＶ (poly-[2-methoxy-5-(2’-ethylhexyloxy)-1,4-(1-cyanovinylene)-phenylene]) の例は、図９（ｃ）に示すように表される。ＰＦＯ-ＤＢＴ (poly[2,7-(9,9-dioctyl-fluorene)-alt-5,5-(4,7’-di-2-thienyl-2’,1’,3’-benzothiadiazole)])の例は、図９（ｄ）に示すように表される。
【００３９】
また、Ｆ８ＢＴ(poly(9,9’-dioctyl fluoreneco-benzothiadiazole))の例は、図９（ｅ）に示すように表され、ＰＣＤＴＢＴ(poly[N-9’-hepta-decanyl-2,7-carbazole-alt-5,5-(4’,7’-di-thienyl-2’1’,3’-b3nzothiadizaole)])の例は、図９（ｆ）に示すように表される。
【００４０】
また、ＰＣ６０ＢＭ （6,6-phenyl-C61-butyric acid methyl ester）の例は、図９（ｇ）に示すように表され、ＰＣ７０ＢＭ（6,6-phenyl-C71-butyric acid methyl ester）の例は、図９（ｈ）に示すように表される。
【００４１】
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池１の積層構造部分は、図１０に示すように、基板１０と、基板１０上に配置された透明電極層（第１電極層）１１と、第１電極層１１上に配置された正孔輸送層１２と、正孔輸送層１２上に配置されたバルクヘテロ接合有機活性層１４と、バルクヘテロ接合有機活性層１４上に配置されたカソード電極層（第２電極層）１６とを備える。
【００４２】
また、実施の形態の変形例に係る有機薄膜太陽電池１の積層構造部分は、図１１に示すように、第２電極層１６の表面に配置された不動態膜２４をさらに備える。ここで、不動態膜２４は、第２電極層１６の酸化膜で構成される。また、第２電極層１６の酸化膜は、第２電極層１６の表面を酸素プラズマ処理することによって、形成可能である。不動態膜２４の厚さは、例えば、約１０オングストローム〜約１００オングストロームである。なお、図示は省略するが、不動態膜２４上に配置されたパッシベーション膜を備えていても良い。このパッシベーション膜は、例えば、ＳｉＮ膜若しくはＳｉＯＮ膜で構成可能である。
【００４３】
第２電極層１６は、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｍｇの何れかの金属で構成されていても良い。第２電極層１６をＡｌで形成する場合には、不動態膜２４は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜となる。
【００４４】
図１１に示すように、第２電極層１６の表面に不動態膜２４を備える有機薄膜太陽電池１は、バルクヘテロ接合有機活性層１４内に水分や酸素が侵入した場合であっても、第２電極層１６がその水分・酸素によって酸化する事態を防止することができる。これにより、有機太陽電池の劣化を抑制することができ、耐久性を高めることができる。
【００４５】
（製造方法）
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の製造方法の一工程であって、基板１０上に透明電極層１１を形成したＩＴＯ基板を準備する工程は、図１２（ａ）に示すように表され、透明電極層１１をパターニング後、透明電極層１１上に正孔輸送層１２をパターン形成する工程は、図１２（ｂ）に示すように表され、正孔輸送層１２上にバルクへテロ接合有機活性層１４をパターン形成する工程は、図１２（ｃ）に示すように表され、バルクへテロ接合有機活性層１４上に第２電極層１６をパターン形成する工程は、図１２（ｄ）に示すように表される。
【００４６】
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の製造方法の一工程であって、封止ガラス４０を準備する工程は、図１３（ａ）に示すように表され、封止ガラス４０上にガラスフリット３６を形成する工程は、図１３（ｂ）に示すように表され、ガラスフリット３６の先端部分に樹脂３６Ｕを形成する工程は、図１３（ｃ）に示すように表される。
【００４７】
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の製造方法の一工程であって、図１２（ｄ）に示された工程後のＩＴＯ基板１０と、図１３（ｃ）に示された工程後の封止ガラス４０を対向させる工程は、図１４（ａ）に示すように表され、図１４（ａ）に示された工程後、ガラスフリット３６とＵＶ硬化樹脂３６Ｕを介して、ＩＴＯ基板１０と封止ガラス４０を接着し、封止する工程は、図１４（ｂ）に示すように表される。
【００４８】
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池１の製造方法は、図１２〜図１４に示すように、基板１０を準備する工程と、基板１０上に第１電極層１１を形成する工程と、第１電極層１１上に正孔輸送層１２を形成する工程と、正孔輸送層１２上にバルクヘテロ接合有機活性層１４を形成する工程と、バルクヘテロ接合有機活性層１４上に第２電極層１６を形成する工程と、封止ガラス４０上にガラスフリット３６を形成する工程と、ガラスフリット３６の先端部分に樹脂３６Ｕを形成する工程と、封止ガラス４０および基板１０を対向させ、ガラスフリット３６と樹脂３６Ｕによって、第１電極層１１、正孔輸送層１２、バルクへテロ接合有機活性層１４、および第２電極層１６からなる積層構造を封止する工程とを有する。
【００４９】
図１２〜図１４を参照して、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の製造方法について説明する。
【００５０】
（ａ）まず、図１２（ａ）に示すように、基板１０上に、例えば、ＩＴＯからなる透明電極層１１を形成する。
【００５１】
（ｂ）次に、図１２（ｂ）に示すように、透明電極層１１をパターニング後、透明電極層１１上に正孔輸送層１２をパターン形成する。透明電極層１１のパターニングには、ウエットエッチング技術、酸素プラズマエッチング技術、レーザパターニング技術、ナノインプリント技術などを適用可能である。正孔輸送層１２の形成には、スピンコート技術、スプレー技術、スクリーン印刷技術などを適用可能である。ここで、正孔輸送層１２の形成工程では、例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳをスピンコートによって形成し、水分除去のために、アニ−ルを１２０℃で約１０分間行うと良い。
【００５２】
（ｃ）次に、図１２（ｃ）に示すように、正孔輸送層１２上に、発電層となるバルクヘテロ接合有機活性層１４を形成する。バルクヘテロ接合有機活性層１４の形成工程においては、例えば、Ｐ３ＨＴをスピンコートによって形成する。また、バルクへテロ接合有機活性層１４の形成においては、インクジェット法を用いてフィルム状に形成した後、有機溶剤を乾燥させるために、約１００℃〜１２０℃で約１０分〜３０分加熱する。
【００５３】
（ｄ）次に、図１２（ｄ）に示すように、バルクヘテロ接合有機活性層１４上に、カソード電極層１６を形成する。カソード電極層１６の形成には、例えばＡｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｍｇなどの金属層を真空加熱蒸着法により形成可能である。また、スクリーン印刷技術を適用しても良い。
【００５４】
（ｅ）次に、図１３（ａ）に示すように、封止ガラス４０を準備する。封止ガラス４０としては、例えば、厚さ約０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の無アルカリ強化ガラスを適用可能である。
【００５５】
（ｆ）次に、図１３（ｂ）に示すように、封止ガラス４０上にガラスフリット３６を形成する。ガラスフリット３６は、封止ガラス４０に対して、ガラスフリットペースト（有機溶剤＋ガラスフリット）をスクリーン印刷によって塗布し、約１００℃で有機溶剤を乾燥した後、約５００℃〜５９０℃で、約３０分焼結して形成する。ガラスフリット３６の厚さは、例えば、約５μｍ〜２０μｍ程度である。ガラスフリット３６は、ディスペンサー塗布を用いることで、自由にパターンを描画可能であり、危険な薬品を使用することなく、封止ガラス４０上に形成可能である。
【００５６】
（ｇ）次に、図１３（ｃ）に示すように、ガラスフリット３６と基板１０とを接着するための樹脂３６Ｕをガラスフリット３６の先端部分に形成する。樹脂３６Ｕの厚さも、例えば、約５μｍ〜２０μｍ程度である。また、樹脂３６Ｕは、紫外線硬化樹脂で形成されていても良い。また、樹脂３６Ｕは、熱硬化樹脂で形成されていても良い。但し、熱硬化の温度は、正孔輸送層１２、バルクへテロ接合有機活性層１４を損傷しない程度の温度、例えば、約１００℃〜約１２０℃以下であることが望ましい。
【００５７】
（ｈ）次に、図１４（ａ）に示すように、図１２（ｄ）に示された工程後のＩＴＯ基板１０と、図１３（ｃ）に示された工程後の封止ガラス４０を対向させる。
【００５８】
（ｉ）次に、図１４（ｂ）に示すように、封止ガラス（カバーガラス）４０およびガラスフリット３６・樹脂３６Ｕによって素子全体を封止する。樹脂３６Ｕによって、ガラスフリット３６と透明電極層（ＩＴＯ）１１とを接着する。なお、封止工程は、大気中の水分や酸素による劣化を防ぐために、窒素雰囲気中で行うと良い。
【００５９】
以上の工程により、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池１を得ることができる。
【００６０】
なお、第２電極層１６の表面に酸化膜（不動態膜）２４を形成しても良い。また、不動態膜２４は、第２電極層１６を酸素プラズマ処理することによって形成することができる。酸素プラズマにより、余分な有機層を除去するとともに、アルミニウムの再表面に対して酸化被膜処理を行う。なお、アルミニウム表面上に、パッシベーション膜として、シリコン窒化膜などを化学的気相堆積法（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）で形成しても良い。シリコン窒化膜の厚さ、例えば、約０．５μｍ〜１．５μｍ程度である。内部の素子をシリコン窒化膜で被服保護することで、さらに耐久性を向上可能である。
【００６１】
また、封止ガラス４０の内壁面にゲッタリング用シート乾燥剤３８ＧＵを設け、水分や酸素による影響をより一層排除するようにしても良い。封止部周辺に樹脂乾燥剤や酸素ゲッターを塗布・形成することで、さらに高い耐久性を確保することができる。
【００６２】
真空蒸着法によって、アルミニウムを形成した後、内部Ｎ2若しくは真空減圧化で、ＵＶ照射によって、ＵＶ硬化樹脂３６Ｕを硬化させる場合、ＵＶ照射は、封止ガラス４０側から実施すると良い。ＵＶ照射に対して、アルミニウムは反射層となるため、素子部を保護可能となるためである。
【００６３】
（封止部の構成例）
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池における封止部は、図１５（ａ）に示すように、ガラスフリット３６がＵＶ硬化樹脂３６Ｕで被覆された構成を備えていても良い。さらに、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池における封止部は、図１５（ｂ）に示すように、ガラスフリット３６がＵＶ硬化樹脂３６Ｕで被覆され、かつＵＶ硬化樹脂３６Ｕと基板１０との接触面積を、図１５（ａ）の構成に比べ、増大させた構成を備えていても良い。
【００６４】
また、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池における封止部は、図１６に示すように、多孔質性のガラスフリット３６ＰがＵＶ硬化樹脂３６Ｕで被覆された構成を備えていても良い。すなわち、ガラスフリットには、多孔質のものを用いても良い。多孔質性のガラスフリット３６Ｐを適用する場合には、ガラスフリット３６Ｐ内部に樹脂３６Ｕが浸み込み、“アンカー効果”が働くため、より強固な接着を実現可能である。
【００６５】
また、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池におけるガラスフリット３６は、楔形形状、テーパー形状、もしくは封止ガラス４０から離れるに従って断面積が小さくなる紡錘形のテーパー形状を有していても良い。
【００６６】
また、ガラスフリット３６は、複数本形成されていても良い。
【００６７】
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の封止部であって、２本形成されるガラスフリット３６が楔形形状を有する構成例は、図１７（ａ）に示すように表される。また、２本形成されるガラスフリット３６がテーパー形状を有する構成例は、図１７（ｂ）に示すように表される。また、２本形成されるガラスフリット３６の断面形状が、封止ガラス４０から離れるに従って断面積が小さくなる紡錘形のテーパー形状を有する構成例は、図１７（ｃ）に示すように表される。
【００６８】
また、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の封止部であって、２本形成されるガラスフリット３６が楔形形状を有し、かつＵＶ硬化樹脂３６Ｕで被覆された構成例は、図１８（ａ）に示すように表される。また、２本形成されるガラスフリット３６がテーパー形状を有し、かつＵＶ硬化樹脂３６Ｕで被覆された構成例は、図１８（ｂ）に示すように表される。また、２本形成されるガラスフリット３６の断面形状が、封止ガラス４０から離れるに従って断面積が小さくなる紡錘形のテーパー形状を有し、かつＵＶ硬化樹脂３６で被覆された構成例は、図１８（ｃ）に示すように表される。
【００６９】
（製造方法）
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の製造方法の一工程であって、基板１０上に透明電極層１１を形成した状態を示す模式的平面パターン構成は、図１９（ａ）に示すように表され、図１９（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造は、図１９（ｂ）に示すように表される。
【００７０】
また、透明電極層１１上に正孔輸送層１２を製膜した状態を示す模式的平面パターン構成は、図２０（ａ）に示すように表され、図２０（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図２０（ｂ）に示すように表される。
【００７１】
また、正孔輸送層１２上にバルクへテロ接合有機活性層１４を製膜した状態を示す模式的平面パターン構成は、図２１（ａ）に示すように表され、図２１（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図２１（ｂ）に示すように表される。
【００７２】
また、バルクへテロ接合有機活性層１４上に第２電極層１６を形成した状態を示す模式的平面パターン構成は、図２２（ａ）に示すように表され、図２２（ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿う模式的断面構造は、図２２（ｂ）に示すように表される。
【００７３】
また、酸素プラズマ処理によって、正孔輸送層１２、バルクへテロ接合有機活性層１４の内、パターン上において、余分な有機層をエッチングすると共に、第２電極層１６の表面に不動態膜（酸化膜）２４を形成した状態を示す模式的平面パターン構成は、図２３（ａ）に示すように表され、図２３（ａ）のＶ−Ｖ線に沿う模式的断面構造は、図２３（ｂ）に示すように表される。
【００７４】
また、封止ガラス４０・ガラスフリット３６およびＵＶ硬化樹脂３６Ｕで封止した状態を示す模式的平面パターン構成は、図２４（ａ）に示すように表され、図２４（ａ）のＶＩ−ＶＩ線に沿う模式的断面構造は、図２４（ｂ）に示すように表される。
【００７５】
図１９〜図２４を参照して、複数個（図の例では３個）直列に配置された実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の製造方法について説明する。
【００７６】
（ａ）まず、純水、アセトン、エタノールで洗浄したガラス基板１０（例えば、長さ約５０ｍｍ×幅約５０ｍｍ×厚さ約１０.４ｍｍ）をＩＣＰエッチャ−に入れ、Ｏ２プラズマにより、表面の付着物を取り除く（ガラス基板表面処理）。なお、基板１０をガラス基板で形成し、有機活性層へ光を効率的に誘導するために、ガラス表面に反射防止処理を実施しても良い。
【００７７】
（ｂ）次に、図１９に示すように、ガラス基板１０上に、例えば、ＩＴＯからなる透明電極層１１を形成する。図１９に示すように、透明電極層１１は溝部を挟んだストライプパターンで複数形成される。溝部の形成には、酸素プラズマエッチング技術、レーザパターニング技術、ナノインプリント技術などを適用することができる。
【００７８】
（ｃ）次に、図２０に示すように、各透明電極層１１上に、正孔輸送層１２を形成する。正孔輸送層１２の形成には、スピンコート技術、スプレー技術、スクリーン印刷技術などを適用することができる。ここで、正孔輸送層１２の形成工程では、例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳをスピンコートによって製膜を行い、水分除去のために、アニ−ルを１２０℃で約１０分間行う。溝部の形成には、酸素プラズマエッチング技術、レーザパターニング技術、ナノインプリント技術などを適用することができる。
【００７９】
（ｄ）次に、図２１に示すように、各正孔輸送層１２上に、バルクヘテロ接合有機活性層１４を形成する。バルクヘテロ接合有機活性層１４の形成工程においては、例えば、Ｐ３ＨＴをスピンコートによって製膜を行う。
【００８０】
（ｅ）次に、図２２に示すように、各バルクヘテロ接合有機活性層１４上に、カソード電極層１６を形成する。カソード電極層１６の形成には、例えばＡｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｍｇなどの金属層を真空加熱蒸着法により堆積することによって行われる。真空加熱蒸着法の代わりに、スクリーン印刷技術を適用しても良い。
【００８１】
（ｆ）次に、図２３に示すように、バルクヘテロ接合有機活性層１４および正孔輸送層１２をエッチング処理した後、カソード電極層１６の表面に酸化膜（不動態膜）２４を形成する。バルクヘテロ接合有機活性層１４および正孔輸送層１２をエッチング処理することによって、各セルを分離することができる。また、不動態膜２４は、第２電極層１６を酸素プラズマ処理することによって形成することができる。不動態膜２４の形成は、例えば、高密度プラズマエッチング装置を用いて行うことができる。なお、第２電極層１６を酸素プラズマ処理することによって不動態膜２４を形成すると同時に、バルクヘテロ接合有機活性層１４および正孔輸送層１２をエッチング処理することも可能である。
【００８２】
（ｇ）次に、図２４に示すように、封止ガラス（カバーガラス）４０およびガラスフリット３６・ＵＶ硬化樹脂３６Ｕによって素子全体を封止する。ＵＶ硬化樹脂３６Ｕによって、ガラスフリット３６と透明電極層（ＩＴＯ）１１とを接着する。なお、封止工程は、大気中の水分や酸素による劣化を防ぐために、窒素雰囲気中で行うと良い。また、封止ガラス４０の内壁面にゲッタリング用シート乾燥剤３８ＧＵを設け、水分や酸素による影響をより一層排除するようにしても良い。
【００８３】
以上の工程により、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池１を得ることができる。
【００８４】
（封止ガラスが撓んだ状態）
図２４に示された構造において、封止ガラス４０が撓んだ状態を示す模式的断面構造例は、図２５に示すように表される。封止ガラス４０に撓みが発生した場合、有機薄膜太陽電池を構成するセルが押しつぶされ、アノード電極層１１・カソード電極層１６間に短絡状態が発生する可能性がある。
【００８５】
（ガラス支持台）
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池のモジュールを作製後に外部からの圧力でカバーガラス４０若しくは基板１０が撓み、カバーガラス４０が内部の素子に接触し、破損することがないように、ガラス支持台１８を設けても良い。ガラス支持台１８は、ガラスフリット３６と同様に形成可能である。
【００８６】
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池であって、封止ガラス４０の内側に、ガラス支持台１８を備え、封止ガラス４０の撓みを抑制可能な構成例１は、図２６（ａ）に示すように表される。また、別の構成例２は、図２６（ｂ）に示すように表される。
【００８７】
さらに、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池であって、封止ガラス４０の内側に、ガラス支持台１８を備え、封止ガラス４０の撓みを抑制可能な構成例３は、図２７（ａ）に示すように表され、別の構成例４は、図２７（ｂ）に示すように表される。
【００８８】
ガラス支持台１８は、図２６（ａ）に示すように、第２電極層１６に接して配置されていても良い。
【００８９】
また、ガラス支持台１８は、図２６（ｂ）、図２７（ａ）および図２７（ｂ）に示すように、隣接するセル間の第１電極層１１Ｂに接して配置されていても良い。第１電極層１１Ａは、隣接するセルの左側のセルの透明電極層を表し、第１電極層１１Ｂは、隣接するセルの右側のセルの透明電極層を表す。
【００９０】
このように、ガラス支持台１８は、複数個配置されたセル間に配置されていても良い。
【００９１】
また、ガラス支持台１８は、基板１０の表面上にドットパターン、若しくはストライプパターンなどを有するように形成可能である。
【００９２】
（ゲッタリングシート）
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池であって、封止ガラス４０の内側および封止ガラス４０とＩＴＯ基板１０との間のスペースに酸素（Ｏ2）のゲッタリング用シート乾燥剤３８ＧＵ・３８ＧＳを配置した模式的断面構造は、図２８に示すように表される。
【００９３】
ゲッタリング用シート乾燥剤３８ＧＵ・３８ＧＳは、基板１０と封止ガラス４０で封止された内部に配置される。
【００９４】
また、ゲッタリング用シート乾燥剤３８ＧＵは、封止ガラス４０の基板１０と対向する内壁面に配置可能である。
【００９５】
また、ゲッタリング用シート乾燥剤３８ＧＳは、基板１０と封止ガラス４０で封止された内部の基板１０上に配置可能である。
【００９６】
（直列配置構成）
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池１において、セルを７個直列接続した模式的平面パターン構成は、図２９に示すように表される。また、図２９のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図３０（ａ）に示すように表され、図３０（ａ）に対応する等価回路構成は、図３０（ｂ）に示すように表される。
【００９７】
各セルは、基板１０と、基板１０上に配置されたアノード電極層１１と、アノード電極層１１上に配置された正孔輸送層１２と、正孔輸送層１２上に配置されたバルクヘテロ接合有機活性層１４と、バルクヘテロ接合有機活性層１４上に配置されたカソード電極層１６とを備える。さらに７個のセル全体が、封止ガラス４０・ガラスフリット３６・ＵＶ硬化樹脂３６Ｕによって、中空封止されている。封止ガラス４０の内壁面には、ゲッタリング用シート乾燥剤３８ＧＵが配置されている。なお、図示は省略するが、カソード電極層１６の表面には、不動態膜が形成されている。
【００９８】
図３０（ａ）から明らかなように、アノード電極層１１（Ａ１）は、アノード端子Ａに接続され、カソード電極層１６（Ｋ１）は、アノード電極層１１（Ａ２）とセル周辺部において接続され、同様に、カソード電極層１６（Ｋ２）は、アノード電極層１１（Ａ３）とセル周辺部において接続され、…、カソード電極層１６（Ｋ６）は、アノード電極層１１（Ａ７）とセル周辺部において接続され、カソード電極層１６（Ｋ７）は、第１電極層１１（Ｋ１）とセル周辺部において接続され、第１電極層１１（Ｋ１）はカソード端子Ｋに接続されている。
【００９９】
結果として、有機薄膜太陽電池のセルを７個直列接続した構造が得られる。
【０１００】
このようにセルを複数個直列接続することによって、各セルに発生する起電力の総和としての高い開放電圧Ｖocを得ることができる。
【０１０１】
また、封止ガラス４０の基板１０と対向する内壁面に撓み防止用のガラス支持台を備えていても良い。ガラス支持台は、第２電極層に接して配置されていても良く、第１電極層に接して配置されていても良い。ガラス支持台は、複数個配置されたセル間に配置されていても良い。
【０１０２】
（有機薄膜太陽電池の作成手順）
図２９に示すフローチャートに基づいて、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池１の作成手順について説明する。
【０１０３】
（ａ）ステップＳ１では、基板１０上に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを塗布する。例えば、０．４５μｍＰＴＦＥメンブレンフィルターでＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ水溶液を濾過し、溶け残りや不純物を取り除き、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ水溶液をＩＴＯ基板１０上に塗布し、スピンコート（例えば、４０００ｒｐｍ，３０ｓｅｃ）する。
【０１０４】
（ｂ）ステップＳ２では、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを焼結する。即ち、製膜後、水分除去のために１２０℃、１０分間加熱処理をする。なお、基板１０全体に熱が伝わるように予めホットプレートで温めておいたシャーレを被せると良い。
【０１０５】
（ｃ）ステップＳ３では、Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭを塗布する。具体的には、例えば、ジクロロベンゼン（o-dichlorobenzen）にＰ３ＨＴ１６ｍｇとＰＣＢＭ１６ｍｇを溶解させる。溶液は、窒素雰囲気中の５０℃で一晩攪拌を行った後に、５０℃で１分間超音波処理を行う。溶液は窒素置換されたグローブボックス（＜１ｐｐｍＯ２、Ｈ２Ｏ）内で洗浄処理したＩＴＯ基板１０上にスピンコートを行う。回転数は例えば５５０ｒｐｍ・６０ｓｅｃの後に２０００ｒｐｍ・１ｓｅｃである。
【０１０６】
（ｄ）ステップＳ４では、プレアニールを行う。即ち、ステップＳ３の塗布の後、１２０℃で１０分間加熱を行う。なお、基板１０全体に熱が伝わるように予めホットプレートで温めておいたシャーレを被せると良い。
【０１０７】
（ｅ）ステップＳ５では、ＬｉＦ真空蒸着を行う。具体的には、ＬｉＦ（純度：９９．９８％）は、真空度：１．１×１０−６ｔｏｒｒ・蒸着レートが０．１Å／ｓｅｃで真空加熱蒸着を行う。
【０１０８】
（ｆ）ステップＳ６では、Ａｌ真空蒸着を行って第２電極層１６を形成する。具体的には、Ａｌ（純度：９９．９９９％）は、真空度：１．１×１０−６ｔｏｒｒで蒸着レートが〜２Å／ｓｅｃで真空加熱蒸着を行う。
【０１０９】
（ｇ）ステップＳ７では、第２電極層１６について、電極酸化被膜処理を行う。具体的には、高密度プラズマエッチング装置を用いて酸素プラズマにより第２電極層１６表面を酸化し、酸化膜２４を形成する。
【０１１０】
（ｈ）ステップＳ８では、封止を行う。具体的には、ガラスフリットを形成した封止ガラスを用い、ガラスフリットの先端部分にＵＶ硬化樹脂を形成し、基板と対向させて、ＵＶオーブンで例えば、約１０分間露光を行い素子を完全に封止する。
【０１１１】
（量産化工程）
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池は、図３２〜図３６に示すように、複数のセルをマトリックス状に配置し、量産化工程によって製造することもできる。
【０１１２】
以下、図３２〜図３６を参照して説明する。
【０１１３】
（ａ）まず、純水、アセトン、エタノールで洗浄したガラス基板１０をＩＣＰエッチャ−に入れ、Ｏ２プラズマにより、表面の付着物を取り除く（ガラス基板表面処理）。なお、有機活性層へ光を効率的に誘導するために、ガラス基板１０の表面に反射防止処理を実施しても良い。
【０１１４】
（ｂ）次に、図３２に示すように、基板１０上に、例えば、ＩＴＯからなる透明電極層１１を形成する。図３２に示す例では、透明電極層１１は隙間を挟んだ２本のストライプパターンで形成される。隙間の形成には、酸素プラズマエッチング技術、レーザパターニング技術、ナノインプリント技術などを適用することができる。
【０１１５】
（ｃ）次に、図３３に示すように、基板１０および透明電極層１１上に、正孔輸送層１２を形成する。正孔輸送層１２の形成には、スピンコート技術、スプレー技術、スクリーン印刷技術などを適用することができる。ここで、正孔輸送層１２の形成工程では、例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳをスピンコートによって製膜を行い、水分除去のために、アニ−ルを１２０℃で約１０分間行う。
【０１１６】
（ｄ）次に、図３４に示すように、正孔輸送層１２上に、バルクヘテロ接合有機活性層１４を形成する。バルクヘテロ接合有機活性層１４の形成工程においては、例えば、Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭをスピンコートによって製膜を行う。バルクヘテロ接合有機活性層１４の厚さは、例えば、約１００ｎｍ〜約２００ｎｍである。
【０１１７】
（ｅ）次に、図３５に示すように、バルクへテロ接合有機活性層１４上に、２本のストライプパターンのカソード電極層１６を透明電極層１１と直交させて形成する。
【０１１８】
カソード電極層１６の形成には、例えばＡｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｍｇなどを真空加熱蒸着法により堆積することによって行われる。真空加熱蒸着法の代わりに、スクリーン印刷技術を適用しても良い。
【０１１９】
（ｆ）次に、図示は省略するが、カソード電極層１６の表面に酸化膜（不動態膜）を形成する。不動態膜は、カソード電極層１６を酸素プラズマに暴露させて形成することができる。酸素プラズマによる酸化膜の形成は、例えば、プラズマエッチング装置を用いて行うことができる。
【０１２０】
（ｇ）次に、封止ガラス（カバーガラス）およびガラスフリットによって素子全体を封止する。なお、封止工程は、大気中の水分や酸素による劣化を防ぐために、窒素雰囲気中若しくは真空減圧下で行うと良い。
【０１２１】
以上の工程により、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池１を量産化することができる。
【０１２２】
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池において、複数のセルＣijをマトリックス状に配置した模式的平面パターン構成例は、図３６に示すように表される。アノード電極層１１で形成されるアノード電極パターン…,Ａj, Ａj+1,…と、アノード電極パターン…, Ａj, Ａj+1,…と直交し、カソード電極層１６で形成されるカソード電極パターン…,Ｋi-1, Ｋi, Ｋi+1,…の交差部にセル…Ｃij…が配置されている。アノード電極パターン…, Ａj, Ａj+1,…と、カソード電極パターン…, Ｋi-1, Ｋi, Ｋi+1,…を選択することによって、交差部に配置されたセル…Ｃij…の特性をそれぞれ別個に測定することもできる。
【０１２３】
（スピンコート法）
実施の形態に係る有機薄膜太陽電池の製造方法において、正孔輸送層１２およびバルクへテロ接合有機活性層１４を形成する際のスピンコート法を示す概略は図３７（ａ）に示すように表され、形成された正孔輸送層１２およびバルクへテロ接合有機活性層１４の例を示す模式的鳥瞰構成は、図３７（ｂ）に示すように表される。
【０１２４】
例えば、実施の形態に係る有機薄膜太陽電池１において、比較的小面積の素子を作成する場合には、図３７（ａ）に示すようなスピンコート法を適用することができる。
【０１２５】
即ち、図３７（ａ）に示すように、モータ等の駆動源に接続される高速回転可能なスピンドル６２と、スピンドル６２に固設され基板１０を載置するテーブル６３とを備えるスピンコーターが用いられる。
【０１２６】
そして、テーブル６３上に基板１０を載置し、モータ等の駆動源を稼働させてテーブル６３を例えば２０００〜４０００ｒｐｍで矢印Ａ、Ｂ方向に高速回転させる。次いで、スポイト６０を用いて、正孔輸送層１２やバルクへテロ接合有機活性層１４を形成する溶液の液滴６４を落下させる。これにより、液滴６４は遠心力により基板１０上に均一な厚さの正孔輸送層１２およびバルクへテロ接合有機活性層１４（図３７（ｂ）参照）を形成することができる。
【０１２７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、安価で耐久性が向上し、かつ軽量化・薄層化可能な有機薄膜太陽電池およびその製造方法を提供することができる。
【０１２８】
[その他の実施の形態]
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【０１２９】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明の有機薄膜太陽電池は、安価で耐久性が向上し、かつ軽量化・薄層化可能であることから、太陽光発電パネル、モバイル機器用充電装置や太陽エネルギーシステムなど幅広い分野に適用可能である。
【符号の説明】
【０１３１】
１、１Ａ、１Ｂ…有機薄膜太陽電池
１０…基板（ＩＴＯ基板）
１１、１１Ａ、１１Ｂ…第１電極層（アノード電極層、透明電極層）
１２…正孔輸送層
１４…バルクヘテロ接合有機活性層
１６…第２電極層（カソード電極層）
２４…不動態膜（酸化膜）
３６、３６Ｐ…ガラスフリット
３６Ｕ…樹脂（熱硬化性樹脂、ＵＶ硬化樹脂）
３８ＧＵ、３８ＧＳ…ゲッタリング用シート乾燥剤
４０…封止層（封止ガラス、ガラスプレート、カバーガラス）
６０…スポイト
６２…スピンドル
６３…テーブル
６４…液滴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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