(57)【要約】  本発明は、太陽電池の特性を阻害することなく、太陽電池が黄色や赤色を呈するのを抑制しつつ、有機活性層の色調に関わらず太陽電池表面の外観色を青系の色に調整し、意匠性を向上させ得る有機光電変換素子及び有機薄膜太陽電池モジュールを提供する。  透明基板上と金属層を含む下部透明電極と、有機活性層と、上部電極と、が順次積層された有機光電変換素子であって、  前記透明基板と前記金属層間の距離ｄ及び屈折率ｎで表される、前記透明基板と前記金属層間の光路長（ｎ×ｄ）が、ｍが０以上の整数のいずれかにおいて下記式（１）を満たすことを特徴とする有機光電変換素子。４８０ｎｍ≧４×（ｎ×ｄ）÷（２×ｍ＋１）≧３８０ｎｍ・・・（１）
2017065251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上と金属層を含む下部透明電極と、有機活性層と、上部電極と、が順次積層された有機光電変換素子であって、
前記透明基板と前記金属層間の距離ｄ及び屈折率ｎで表される、前記透明基板と前記金属層間の光路長（ｎ×ｄ）が、ｍが０以上の整数のいずれかにおいて下記式（１）を満たすことを特徴とする有機光電変換素子。
４８０ｎｍ≧４×（ｎ×ｄ）÷（２×ｍ＋１）≧３８０ｎｍ・・・（１）
【請求項２】
前記透明基板と前記金属層との間にアンダーコート層を含む、請求項１に記載の有機光電変換素子。
【請求項３】
前記下部透明電極は透明導電層を含み、前記透明導電層が、前記透明基板と前記金属層との間に配置されている、請求項１又は２に記載の有機光電変換素子。
【請求項４】
前記アンダーコート層の厚さは、１０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下である、請求項２又は３に記載の有機光電変換素子。
【請求項５】
前記透明導電層の厚さは、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、請求項３又は４に記載の有機光電変換素子。
【請求項６】
前記金属層の厚さは、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機光電変換素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機光電変換素子を含む、有機薄膜太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機光電変換素子及び該有機光電変換素子を含む有機薄膜太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機薄膜太陽電池が盛んに検討されている。特に、有機薄膜太陽電池は、可撓性を有する透明樹脂基板を用いることが可能となる。そのため、有機薄膜太陽電池は、従来の結晶シリコン基板やガラス基板を用いた太陽電池と比較して、柔軟・軽量であるという利点を生かして、建築物の壁面、窓ガラス等へ設置することが検討されている。有機薄膜太陽電池を建築物の壁面や窓ガラス等に設置することを想定すると、建築物の壁面や窓ガラス等は、人目に付き易いことから、有機薄膜太陽電池モジュールも色調等の外観色を重要視する必要があると考えられる。【０００３】
有機薄膜太陽電池の色調を調整する方法として、例えば、特許文献１には、受光面側から目視した場合における光電変換層の背後に光吸収層を配置して、特定の波長を吸収させる方法が開示されている。また、特許文献２には、透明電極と光電変換層の屈折率と厚みを特定の値にして、文字盤の幅広い色選択が可能になることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７８８７８号公報
【特許文献２】特開２００１−２１７４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
有機薄膜太陽電池はそもそも実用化のためには、高い変換効率が要求される。また、上記のとおり柔軟・軽量であるという利点を生かして、建築物の壁面、窓ガラス等へ設置することが検討されており、意匠性も重視されるのが現状である。
高効率の観点からは、有機薄膜太陽電池を構成する下部透明電極を、抵抗が高い透明酸化物導電体のみで形成するのではなく、抵抗の低い金属層を用いて形成することが好ましい。しかしながら金属層を用いると、金属層の反射光により、一般的に窓や建材等への設置を想定した場合に望ましくない赤色や黄色の干渉色が目立つ場合があるという、新たな問題が生じた。【０００６】
当該新たな問題は、色調の調整方法を開示する特許文献１や２に開示の技術では解決できるものではなかった。更に、特許文献１では、太陽電池の内部（透明電極層及び対向電極層間）に光吸収層を配置するため、例えば、光吸収層が太陽電池の内部抵抗として働き、太陽電池の発電効率や寿命が低下するなど、太陽電池の特性を阻害するおそれがあった。また、特許文献２では、外観色を調整するために透明電極と光電変換層の厚みを決定するため、太陽電池としての性能を発揮するために透明電極や光電変換層の最適な膜厚を選択できず、例えば、透明電極の抵抗が高くなる、光電変換層での光吸収量が少なくなる、などにより太陽電池の発電効率が低下し、太陽電池の特性を阻害するおそれがあった。【０００７】
本発明はこのような新たな課題を解決するものであり、太陽電池の特性を阻害することなく、特に太陽電池が黄色や赤色を呈すのを防ぎつつ、一方で、有機活性層の色に関わらず、太陽電池表面の外観色として望ましい青系色に調整し、意匠性を向上させ得る有機光電変換素子及び有機薄膜太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討したところ、透明基板側から有機薄膜太陽電池モジュールを正面から目視した場合に、黄色や赤色を呈する意匠性の不良は、有機光電変換素子の透明基板と有機活性層との間に存在する透明電極に起因し、特に、透明電極が金属層を含む場合に顕著になることを見出した。【０００９】
すなわち、有機光電変換素子の透明基板に入射した光の一部が透明電極の金属層で反射され、入射光と反射光との間で光干渉が起こり、特定の条件の場合に黄色や赤色を呈する干渉色が生じる。【００１０】
この干渉色は、有機活性層の外部で発生し、かつ、光強度の大きい光入射面側で発生するため、有機活性層で発生する反射色よりも光強度が大きい。そのため、有機薄膜太陽電池モジュールの外観色は、有機光電変換素子の透明基板と透明電極、特に、透明基板と金属層との間で生じる光干渉によって強く影響されると考えられる。【００１１】
従って、有機光電変換素子の透明基板と金属層との間の距離を調整することにより、黄色や赤色の干渉色により有光電変換素子の外観色が黄色や赤色を呈するのを防ぐことができる。さらには、青系の干渉色を目立たせることによって、有機活性層の色調に関わらず、有機光電変換素子の外観色を望ましい青系の色に容易に調整できることを見出し、本発明を完成させるに至った。さらに、本発明は、発電効率に直接的に寄与する有機活性層ではない層の膜厚を調整しているため、太陽電池の特性を大幅に低下することを防ぐことができる。【００１２】
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
［１］透明基板と、金属層を含む下部透明電極と、有機活性層と、上部電極と、が順次積層された有機光電変換素子であって、
前記透明基板と前記金属層間の距離ｄ及び屈折率ｎで表される、前記透明基板と前記金属層間の光路長（ｎ×ｄ）が、ｍが０以上の整数のいずれかにおいて、下記式（１）を満たすことを特徴とする有機光電変換素子。
４８０ｎｍ≧４×（ｎ×ｄ）÷（２×ｍ＋１）≧３８０ｎｍ……（１）
［２］前記透明基板と前記金属層との間にアンダーコート層を含む、［１］に記載の有機光電変換素子。
［３］前記下部透明電極は、透明導電層を含み、前記透明導電層が、前記透明基板と、前記金属層との間に配置されている［１］又は［２］に記載の有機光電変換素子。
［４］前記アンダーコート層の厚さは、１０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下である、［２］又は［３］に記載の有機光電変換素子。
［５］前記透明導電層の厚さは、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする［３］又は［４］に記載の有機光電変換素子。
［６］前記金属層の厚さは、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である、［１］〜［５］のいずれかに記載の有機光電変換素子。
［７］［１］〜［６］のいずれかに記載の有機光電変換素子を含む、有機薄膜太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、太陽電池の特性を阻害することなく、太陽電池が黄色や赤色を呈するのを抑制しつつ、太陽電池表面の外観色を青系の色に調整し、意匠性を向上させ得る有機光電変換素子を提供することができる。また、該有機光電変換素子を含む、黄色や赤色を呈するのを抑制して意匠性を向上させた有機薄膜太陽電池モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態における有機光電変換素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、光路長と光の位相の関係を示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態における有機薄膜太陽電池モジュールの構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明について実施形態及び例示物等を示して詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態及び例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。
【００１６】
＜有機光電変換素子１＞
図１は、本発明の一実施形態における有機光電変換素子１の構成を模式的に示す断面図である。有機光電変換素子１は、透明基板２と、アンダーコート層３と、第１透明導電層４、金属層５及び第２透明導電層６とが順次積層された下部透明電極７と、有機活性層８と、上部電極９とが順次積層されている。
本実施形態に係る有機光電変換素子は、透明基板２側から観察した際に、有機光電変換素子の外観色が黄色や赤色を呈するのを抑制しつつ、有機活性層の色調に関わらず、有機光電変換素子の外観色を青系の色に調整でき、意匠性を向上させ得るものである。
【００１７】
通常、有機光電変換素子の外観色は、有機活性層８の色が支配的になると考えられる。この理由は、有機活性層８は可視光領域の光を吸収するために着色されている一方で、有機活性層８が光を効率良く吸収できるように有機活性層８以外の層は無色透明の方が好ましいと考えられるからである。しかしながら、本発明者らの検討によると、実際には、透明基板２側から有機光電変換素子を観察した場合、光の干渉により有機光電変換素子が赤色や黄色等、好ましくない外観色を呈している場合があることが判明した。この理由としては、以下の理由が考えられる。
【００１８】
後述するように下部透明電極７が一般的に反射率の高い金属層５を有して形成されている場合、金属層５において、多くの反射光が発生する。さらには、金属層５と透明基板２との間にはいくつかの層が形成されている場合がある。例えば、図１に係る実施態様においては、透明基板２と金属層５との間には、アンダーコート層３、下部透明電極を構成する透明導電層６が形成されている。そのため、これらの層の膜厚によっては、該層内において、金属層５の反射光による光干渉効果が発生する場合がある。具体的に、本実施形態の有機光電変換素子１において、入射する光の干渉の例について、図２を用いて説明する。
【００１９】
有機光電変換素子１の透明基板２に対して垂直方向に光が入射すると、透明基板２と、金属層５との間の距離（膜厚）ｄ及び屈折率ｎで表される、透明基板２と、金属層５との間の光路長（ｎ×ｄ）を、以下の式（ａ）に代入して算出される波長λの反射光が光干渉条件により増強されることになる。すなわち、波長λの反射光が、有機光電変換素子の外観色に影響を及ぼすことになる。
２×ｎ×ｄ＝（２×ｍ＋１）×λ÷２  （ｍは０以上の整数）……（ａ）
なお、金属層５は一般的に、金属層５の表面に存在するアンダーコート層３や第１の透明導電層４よりも屈折率が高いために、式（ａ）は、金属層５における反射光の位相が１８０°ずれることを想定した式である。
【００２０】
透明基板２とアンダーコート層３との界面で反射しない入射光が金属層５で反射した場合（入射光１）、透明基板２とアンダーコート層３との界面で反射した入射光（入射光２）との光路差は式（ａ）の左に表されるように２×ｎ×ｄとなり、これが（２ｍ＋１）×λ／２の場合に光の位相が一致して、光が強め合うこととなる。本実施形態において、有機光電変換素子の外観の色味を帯びて見えることは可視光の範囲において光が強め合うことを意味する。つまりは、上記式（ａ）において、理論上、λ＝３８０ｎｍ〜７８０ｎｍとなるように、透明基板２と金属層５との間の光路長（ｎ×ｄ）が選択された場合に可視光領域内の光が干渉することになるために、当該干渉色により有機光電変換素子の外観色は影響を受けることになる。
【００２１】
例えば、上記式（ａ）において、λが３８０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下となるように該光路長（ｎ×ｄ）が選択された場合、有機光電変換素子は青系色の干渉色が目立つことになる。一方、該光路長（ｎ×ｄ）が大きくなるにつれて、望ましくない黄色や赤色等の干渉色が目立つことになる。すなわち、透明基板２と金属層５との間の光路長（ｎ×ｄ）が特定の値となる場合に、特定の可視光内の干渉色が目立つことになり、当該干渉色が有機光電変換素子の外観色に影響を及ぼすことになる。
【００２２】
なお、上記式（ａ）においてｍが大きくなる、すなわちｎ×ｄの値が大きくなるにつれて可視光領域に現れる干渉波の数は多くなり、反射率の極大ピークは多くなることになる。つまり、ｍが大きくなるにつれて、多くの反射色が混色される傾向にあり、特定の原色の干渉色が目立たなくなる。特に、ｍが４以上の場合、特定の原色の干渉色が目立たなくなるために、ｍが０以上３以下のいずれかの整数の場合について外観色が青系色になるようにｎ×ｄの値を調整すれば、有機光電変換素子及び有機薄膜太陽電池モジュールの外観が望ましい青系色に調整できると考えられる。
【００２３】
上記式（ａ）及び実施例を含む各種検討の結果、有機光電変換素子１は、透明基板２と金属層５間の距離（膜厚の総和）ｄ及び屈折率ｎで表される、透明基板と金属層間の光路長（ｎ×ｄ）が、ｍが０以上の整数のいずれかにおいて下記式（１）を満たすことで、太陽電池の特性を阻害することなく、太陽電池が黄色や赤色を呈するのを抑制しつつ、さらには、有機活性層の色調に関わらず、太陽電池表面の外観色を望ましい青系色に調整できることを見出した。
４８０ｎｍ≧４×（ｎ×ｄ）÷（２×ｍ＋１）≧３８０ｎｍ……（１）
【００２４】
なお、ｍが０以上の整数のいずれかにおいて式（１）を満たすが、上述の通り、ｍの値が４以上の場合には特定の原色の干渉色が目立たなくなる。そのため、ｍが０以上３以下の整数のいずれかの場合に上記式（１）を満たすことにより、有機光電変換素子が黄色や赤色を呈するのを抑制しつつ、有機光電変換素子の外観色を青系色に調整することが可能となる。
【００２５】
式（１）中の膜厚ｄは、例えば、分光エリプソメーター、光干渉式膜厚計、触針式段差計、原子間力顕微鏡、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡等により測定することができる。
式（１）中の屈折率ｎは、例えば、ＪＩＳ Ｋ  ００６２記載の方法に従って、アッベ屈折率計やプルフリッヒ屈折率計、ディジタル屈折率計などを用いて測定することができる。また、プリズムカップラ法や液浸法、分光学的方法によっても測定することができる。波長によって屈折率ｎに変動が生じるが、アンダーコート層や透明導電層に使用されるような透明材料は屈折率の波長依存性は小さいために、本発明において、屈折率ｎは４８５ｎｍの波長における屈折率ｎを使用するものとする。分光学的方法の具体的な例は、応用物理第６５巻第１１号１１２５頁〜１１３０頁に記載に従って、ａ）分光反射率や分光透過率を用いて光学シミュレーションによって求める方法や、ｂ）分光エリプソメトリによって求める方法等がある。
【００２６】
なお、透明基板２と、金属層５との間に、アンダーコート層３と第１の透明導電層４等、２種類以上の層が積層されている場合、上記式（１）におけるｎ×ｄは下記式（ｂ）に従って算出することができる。
ｎ×ｄ＝Σ（ｎｉ×ｄｉ）……（ｂ）
（ｎｉおよびｄｉは、それぞれ、透明基板２側からｉ番目の層の材料の屈折率及び膜厚を意味する。）
【００２７】
すなわち、透明基板２と金属層５との間に複数の層が存在する場合、ｍが０以上の整数のいずれかにおいて下記式（２）を満たすことが好ましい。
４８０≧４×Σ（ｎｉ×ｄｉ）÷（２×ｍ＋１）≧３８０……（２）  
【００２８】
なお、上述の通り、ｍの値が４以上の場合には、特定の干渉色が目立ちにくくなる傾向があるために、黄色や赤色の干渉色を抑えつつ、有機活性層の色調に関わらず、有機光電変換素子の外観色を青系色に調整したい場合は、ｍは０以上３以下の整数の場合に、光路長Σ（ｎｉ×ｄｉ）が上記式（２）を充足することが好ましい。
【００２９】
なかでも、本発明においては、後述するように、透明基板２と下部透明電極７との密着性を高めるためにアンダーコート層３を有することが好ましい。また、下部透明電極７を構成する金属層５の耐久性を向上させるために、金属層５の下方には第１の透明導電層４を有することが好ましい。すなわち、透明基板２と、金属層５との間には、透明基板２側から、アンダーコート層３と、第１の透明導電層４とを有することが特に好ましい。従って、アンダーコート層３の厚みをｄ１、アンダーコート層３の屈折率をｎ１、第１透明導電層４の厚みをｄ２、第１透明導電層４の屈折率をｎ２としたとき、光路長（ｄ１×ｎ１＋ｄ２×ｎ２）が、ｍが０以上の整数のいずれかにおいて以下の式（３）を満たすことによって、太陽電池の特性を阻害することなく、太陽電池が黄色や赤色を呈するのを抑制しつつ、太陽電池表面の外観色を青系色に調整し、意匠性を向上させることができるために好ましい。
４８０≧４×（ｎ１×ｄ１＋ｎ２×ｄ２）÷（２×ｍ＋１）≧３８０……（３）
【００３０】
なお、上記式（２）と同様に、ｍの値が４以上の場合には、特定の干渉色が目立たなくなるために、ｍが０以上３以下のいずれかの整数の場合に、光路長（ｎ１×ｄ１＋ｎ２×ｄ２）が上記式（３）を充足することが好ましい。
【００３１】
以下、図１に示す本発明の一実施形態における有機光電変換素子１の各構成部材又は層について説明する。
【００３２】
＜透明基板２＞
透明基板２は、有機光電変換素子１を支持する部材である。透明基板２の材料は、有機光電変換素子１を構成する層を積層し、支持できる限り制限されない。
【００３３】
透明基板２の材料は、例えば、ガラス、石英、透明樹脂材料等があげられる。透明樹脂材料の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン、セルロース、アセチルセルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリ（メタ）アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアリレート、ポリノルボルネン等の有機材料などが挙げられる。これらの中でも、有機光電変換素子１を含む有機薄膜太陽電池モジュールの設置の自由度の観点から、透明基板２は可撓性を有するものが好ましい。可撓性を有する材料は特に限定されないが、好ましくは、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリ（メタ）アクリル樹脂が、有機光電変換素子１の形成しやすさの点で好ましい。
【００３４】
なお、透明基板２の材料は、１種を用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また、これら透明基板２の材料に炭素繊維、ガラス繊維などの強化繊維を含ませ、機械的強度を補強させてもよい。
【００３５】
透明基板２のＪＩＳ Ｒ ３１０６で定義される可視光線透過率が通常７０％以上、好ましくは８０％以上である。透明基板２の厚さは、上記可視光線透過率を満たせば特段の制限はないが、取り扱いの容易さの観点からは、通常２０μｍ以上、好ましくは５０μｍ以上であり、一方、通常１０００μｍ以下、好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下である。
【００３６】
＜アンダーコート層３＞
アンダーコート層３は、主として、透明基板２と下部透明電極７との間に配置され、透明基板２と下部透明電極７の密着性を向上させる機能を有する。図１に示す有機光電変換素子１は、アンダーコート層３を用いる実施形態ではあるが、必ずしも必須とされるものではない。なお、有機活性層８へ効率良く光を入射せるために、アンダーコート層３は透明であることが好ましい。なお、アンダーコート層３が透明であるとは、ＪＩＳ Ｒ ３１０６で定義される可視光線透過率が７０％以上であることを意味し、好ましくは８０％以上である。
【００３７】
アンダーコート層３の波長４８５ｎｍにおける屈折率ｎ１は、特段の制限はないが、通常、１．４以上であり、２．０以下であり、上記式（１）〜（３）及び後述する式（４）を満たすように適宜設計すればよい。
【００３８】
また、前述の式（１）〜（３）を満たす場合において、アンダーコート層３の波長４８５ｎｍにおける屈折率ｎ１は透明基板２の波長４８５ｎｍにおける屈折率ｎ３及び第１の透明導電層の４８５ｎｍにおける屈折率ｎ２より小さいことが好ましい。この理由は、ファブリペロー干渉により透明基板２と金属層５との間で光干渉が効率的に起こり、アンダーコート層での干渉色が増強されるために、有機光電変換素子の外観色をさらに調整しやすくなるためである。なかでも、光干渉により有機光電変換素子の外観色を適切に調整しつつ、有機活性層８が効率良く光を吸収させるために、アンダーコート層３の屈折率ｎ１は透明基板２の屈折率ｎ３よりも小さく、かつ、アンダーコート層３の屈折率ｎ１と透明基板２の屈折率ｎ３との差（ｎ３−ｎ１）が、０．１以上であることが好ましく、０．２以上であることが好ましく、一方、０．４以下であることが好ましく、０．３以下であることが特に好ましい。
【００３９】
アンダーコート層３の材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂などの樹脂や、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製のハードコート剤ＳＨＣ９００のような有機ケイ素化合物の加水分解により生成する物質（加水分解物）、シリカなどの無機物質微粒子、などがある。
【００４０】
アンダーコート層３は、これらの中でも、下部透明電極７との密着性をより向上する目的で、有機ケイ素化合物の加水分解生成物により形成することが好ましい。有機ケイ素化合物の加水分解生成物を用いる場合は、透明基板２との密着強度改善やアンダーコート層３の機械強度を向上する目的で、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂を共に用いてもよい。
【００４１】
また、アンダーコート層３と下部透明電極７との密着性を向上する目的で、１００ｎｍ以下の直径を有する無機物質微粒子を含むことも好ましい。１００ｎｍ以下の直径を有する無機物質微粒子を用いる場合は、透明基板２との密着強度改善やアンダーコート層３の機械強度を向上する目的で、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂と共に用いることが望ましい。
１００ｎｍ以下の直径を有する無機物質微粒子は、特に、シリカが望ましい。この理由は、シリカの屈折率はアクリル樹脂のそれと近いので乱反射が少なく、透明なアンダーコート層３を得やすいためである。
なお、アクリル樹脂やポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂などを用いる場合は、架橋させて用いてもよい。
【００４２】
アンダーコート層３の厚さは、上述の通り、透明基板１と金属層５間の光路長を考慮した上で、選択すればよい。本実施形態においては、下部透明電極７との密着性を向上させるために、アンダーコート層３の膜厚は、好ましくは１０ｎｍ以上であり、さらに好ましくは５０ｎｍ以上であり、一方、亀裂が生じるのを防ぐために、好ましくは５μｍ以下であり、より好ましくは１μｍ以下であり、さらに好ましくは、５００ｎｍ以下であり、特に好ましくは３００ｎｍ以下であり、最も好ましくは２００ｎｍ以下である。
【００４３】
＜下部透明電極７及び上部電極９＞
下部透明電極７及び上部電極９は、一方が有機活性層８において発生した正孔を捕集するアノードであり、他方が有機活性層８において発生した電子を捕集するカソードである。下部透明電極７をアノードとし、上部電極９をカソードとしてもよいし、下部透明電極７をカソードとし、上部電極９をアノードとしてもよい。
【００４４】
図１に係る実施態様において、下部透明電極７は、第１透明導電層４、金属層５及び第２透明導電層６が順次積層されてなる。すなわち、第１透明導電層４は、アンダーコート層３と金属層５との間に積層されており、第２透明導電層６は、金属層５と有機活性層８との間に積層されている。なお、通常、下部透明電極７は、単層の透明導電層により形成することができるが、金属酸化物により形成される透明導電層は、抵抗が高い傾向がある。そのために、本発明においては、導電性向上のために、下部透明電極７は金属層５を有して形成される。すなわち、本発明において、下部透明電極７は、少なくとも金属層を含んでいればよく、金属層５の単層又は金属層５と透明導電層との積層であってもよいが、下部透明電極７の耐久性を向上させるために、金属層及び透明導電層の積層構造であることが好ましく、なかでも、図１に示すように、金属層の両側に透明導電層が配置された積層構造であることが好ましい。
【００４５】
＜第１透明導電層４及び第２透明導電層６＞
第１透明導電層４及び第２透明導電層６の材料は、同一でも異なっていてもよい。第１透明導電層４及び第２透明導電層６に用いられる材料としては、透明性及び導電性に優れたものであることが好ましい。ここで、透明性に優れるとは、膜厚１００ｎｍ程度の薄膜を形成したときに、その薄膜の可視光線透過率が６０％以上であることを指し、導電性に優れるとは、膜厚１００ｎｍ程度の薄膜を形成したときに、その薄膜の表面抵抗値が１×１０７Ω／□以下であることを意味する。なお、不純物をドープすることで表面抵抗値を調整してもよい。
【００４６】
第１透明導電層４及び第２透明導電層６に好適に用いることができる材料としては、金属酸化物が挙げられる。例えば、スズをドープしたインジウム酸化物（ＩＴＯ）、亜鉛をドープしたインジウム酸化物（ＩＺＯ）、タングステンをドープしたインジウム酸化物（ＩＷＯ）、ガリウムをドープしたインジウム酸化物（ＩＧＯ）、カドミウムとスズとの酸化物（ＣＴＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、亜鉛とアルミニウムとの酸化物（ＡＺＯ）、スズと亜鉛の酸化物（ＺＴＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化トリウム（ＴｈＯ２）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ３）、酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ビスマス（ＢｉＯ２）等である。
また、透明性の高い高屈折率硫化物を用いてもよい。具体的には、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３）等があげられる。特に、スズをドープしたインジウム酸化物（ＩＴＯ）、亜鉛をドープしたインジウム酸化物（ＩＺＯ）、タングステンをドープしたインジウム酸化物（ＩＷＯ）、ガリウムをドープしたインジウム酸化物（ＩＧＯ）、スズと亜鉛の酸化物（ＺＴＯ）等の酸化物の非晶質が好ましい。
【００４７】
第１透明導電層４及び第２透明導電層６の結晶転移温度（Ｔｃ）は、通常１５０℃以上、好ましくは１８０℃以上、さらに好ましくは２００℃以上である。透明導電薄膜層の結晶転移温度（Ｔｃ）が１５０℃以上であることにより、透明プラスチック基板上に有機光電変換素子を形成する際に透明導電層の表面凹凸が生じない点で好ましい。結晶転移温度は、示差熱量分析等の測定方法で測定できる。
【００４８】
第１透明導電層４及び第２透明導電層６の厚さは、下部透明電極７及び有機光電変換素子１全体の透過率及び／又は反射率、並びに下部透明電極７の電気伝導性を考慮して任意で調整することができる。特に、有機光電変換素子１を透過型（シースルー型）の光電変換素子とする場合には、下部透明電極７及び有機光電変換素子１全体の透過率及び反射率を考慮して選択することが好ましい。
【００４９】
特に、下部透明電極が第１の透明導電層４を有する場合、第１透明導電層４の厚さは、上述の通り、金属層５と、透明基板２間の光の干渉を考慮して選択する必要がある。特に、有機光電変換素子が、アンダーコート層３と、第１の透明導電層を有する場合は、第１の透明導電層４の膜厚は、アンダーコート層３の膜厚との関係性を考慮して、設計すればよい。但し、以下の理由により、第１の透明導電層４の膜厚は、好ましくは５ｎｍ以上であり、さらに好ましくは１０ｎｍ以上であり、より好ましくは２０ｎｍ以上であり、一方、好ましくは２００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１００ｎｍ以下であり、特に好ましくは６０ｎｍ以下である。第１透明導電層４の膜厚が小さすぎると、第１透明導電層４が均一に成膜されずに金属層５が酸化劣化して光沢を失い、光干渉効果を損ないやすくなる傾向があると同時に、電気抵抗が増大する場合がある。一方、第１の透明導電層４の膜厚が大きすぎると、通常、第１の透明導電層４はスパッタ法又はＣＶＤ法等の真空蒸着法により形成されるが、この場合、密度の大きい透明導電層が形成されることになるため応力により第１透明導電層４に亀裂が入りやすくなる。その結果、第１の下部透明電極７内に酸素が浸入し、金属層５が酸化劣化してしまう傾向がある。
【００５０】
下部透明電極７が第２の透明導電層６を有する場合、第２透明導電層６の厚さは、特段の制限はないが、通常２０ｎｍ以上、好ましくは３０ｎｍ以上、一方、通常６０ｎｍ以下である。一方、上記上限以下であると、可撓性が担保でき、かつ、生産速度が低下することがないので好ましい。
【００５１】
第１透明導電層４及び第２透明導電層６の４８５ｎｍにおける屈折率は、特段の制限はないが、それぞれ、通常１．３以上であり、一方、界面反射率を抑えて有機活性層８が効率良く光を吸収できるようにするために、２．５以下が好ましく、２．２以下がさらに好ましい。特に、第１の透明導電層４の屈折率ｎ２は、上記式（１）〜（３）及び後述の式（４）を満たすように選択することが好ましい。
【００５２】
第１透明導電層４及び第２透明導電層６は、その比抵抗が通常１×１０−７Ω・ｃｍ以上、好ましくは１×１０−６Ω・ｃｍ以上であり、一方、通常５×１０−３Ω・ｃｍ以下、好ましくは１×１０−４Ω・ｃｍ以下である。
【００５３】
下部透明電極７は透明であるが、変換効率の観点から透過性が高いことが好ましく、通常６０％以上であり、７０％以上であることが好ましい。上限は特段限定されないが、通常９０％以下である。
【００５４】
下部透明電極７の透過率は、紫外可視近赤外分光光度計とフィルムサンプルホルダーを用いて測定できる。測定結果は、ＪＩＳ  Ｒ  ３１０６：１９９８に従って波長３８０ｎｍ〜９００ｎｍまでの透過率が算出され、これらの波長領域の透過率の平均として、下部透明電極７の透過率が算出される。
【００５５】
＜金属層５＞
金属層５の材料としては、特段の制限はなく、例えば、白金、金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ナトリウム等の金属又はそれらの金属の合金が挙げられる。なかでも、電気伝導性の高い材料が好ましく、銀であることが特に好ましい。銀は、比抵抗が約１．５９×１０−６Ω・ｃｍであり、電気伝導性に優れる上に、薄膜における可視光線透過率が優れるため、最も好適に用いられる。
【００５６】
金属層５の厚さは、電導度の向上のために、好ましくは１ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ以上であり、一方、有機活性層８が効率良く光を吸収し、変換効率を向上させるために、好ましくは２０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１０ｎｍ以下である。
【００５７】
下部透明電極７全体の厚さは、光学特性及び電気特性を考慮した上で、各層の膜厚を決定して調整すればよいが、通常１０ｎｍ以上、好ましくは６０ｎｍ以上であり、一方、通常、３００ｎｍ以下であり、好ましくは２００ｎｍ以下であり、特に好ましくは１００ｎｍ以下である。
【００５８】
＜上部電極９＞
上部電極９は、導電性を有する任意の材料により形成することが可能である。上部電極９の材料の例を挙げると、白金、金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ナトリウム等の金属あるいはそれらの合金；酸化インジウムや酸化錫等の金属酸化物、あるいはその合金（ＩＴＯ等）；ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン等の導電性高分子；前記導電性高分子に、塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸、ＦｅＣｌ３等のルイス酸、ヨウ素等のハロゲン原子、ナトリウム、カリウム等の金属原子などのドーパントを含有させたもの；金属粒子、カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ等の導電性粒子をポリマーバインダー等のマトリクスに分散した導電性の複合材料、前記下部透明電極７に例示した材料などが挙げられる。
【００５９】
特に、下部透明電極８を電子を捕集するカソードとし、上部電極９を正孔を捕集するアノードとする場合には、上部電極９を構成する材料は、深い仕事関数を有する材料を用いることが好ましい。一方、下部透明電極８をアノードとし、上部電極９を電子を捕集するカソードとする場合には、上部電極９を構成する材料は、浅い仕事関数を有する材料を用いることが好ましい。仕事関数を最適化することにより、光吸収により生じた正孔及び電子を良好に捕集することができる。なお、後述するようなバッファ層を設けることにより、下部透明電極７と、上部電極９と、を同じ材料により形成することもできる。
また、上部電極９を下部透明電極７と同様に透明性を有する電極とすることにより、透過型（シースルー型）の有機光電変換素子とすることができる。特に、本発明においては高い意匠性が求められる透過型の有機光電変換素子において有効となる。
【００６０】
なお、下部透明電極７及び上部電極９を構成する各層の形成方法に特段の制限はなく、公知の方法により形成することができる。例えば、真空蒸着、スパッタ等のドライプロセスにより形成することができる。また、導電性インク等を用いたウェットプロセス等により形成することもできる。この際、導電性インクとしては任意のものを使用することができ、例えば、金属粒子分散液等を用いることができる。また、下部透明電極７及び／又は上部電極９は、表面処理により、電気特性や、ぬれ特性等の特性を改良してもよい。
【００６１】
＜有機活性層８＞
有機活性層８は、通常、ｐ型有機半導体化合物と、ｎ型半導体化合物と、を含む。ｐ型半導体化合物とは、ｐ型半導体材料として働く化合物であり、ｎ型半導体化合物とは、ｎ型半導体材料として働く化合物である。有機光電変換素子が光を受けると、光が有機活性層に吸収され、ｐ型半導体化合物とｎ型半導体化合物との界面で電気が発生し、発生した電気が電極から取り出される。
【００６２】
有機活性層の層構成としては、ｐ型半導体化合物層とｎ型半導体化合物層とが積層された薄膜積層型、ｐ型半導体化合物とｎ型半導体化合物とが混合した層（ｉ層）を有するバルクヘテロ接合型、ｐ型半導体化合物とｎ型半導体化合物とが混合した層（ｉ層）と、ｐ型半導体化合物層及び／又はｎ型半導体化合物層とが積層された構成等が挙げられる。なかでも、ｐ型半導体化合物とｎ型半導体化合物が混合した層（ｉ層）を有するバルクヘテロ接合型が好ましい。
【００６３】
有機活性層８の膜厚は特に限定されないが、通常１０ｎｍ以上であり、好ましくは５０ｎｍ以上であり、さらに好ましくは１００ｎｍ以上であり、一方、通常１０００ｎｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下、より好ましくは４００ｎｍ以下であり、特に好ましくは２００ｎｍ以下である。有機活性層８の膜厚が１０ｎｍ以上であれば、膜の均一性が保たれ、短絡を起こしにくくなるため、好ましい。また、有機活性層８の厚さが１０００ｎｍ以下であれば、内部抵抗が小さくなる点、及び電極間が離れすぎず電荷の拡散が良好となる点で、好ましい。
【００６４】
有機活性層８の色調に特段の制限はないが、本発明は、有機光電変換素子の外観色として望ましくない黄色〜赤色の際に特に有効となる。具体的には、Ｚ  ８７８１−４：２０１３で定義される色相角が−６０°から１１０°の範囲である有機活性層を用いる際に本発明は特に有効である。この理由は、上述の通り、本発明においては、有機活性層がこのような色調を示していても透明基板２と金属層５間の光路長を調整することにより外観色を青系色に調整できるためである。
【００６５】
ｐ型有機半導体化合物は、特段の制限はないが、ｐ型の低分子有機半導体化合物又はｐ型の有機半導体ポリマーが挙げられる。なかでも、有機活性層８をバルクヘテロ接合型とする場合は、成膜性に優れるｐ型の有機半導体ポリマーを用いることが好ましい。
【００６６】
具体的に、ｐ型半導体ポリマーとしては、二種以上のモノマー単位を共重合させた半導体ポリマーであることが好ましく、具体的には、アクセプター性構成単位と、ドナー性構成単位を含むπ電子共役重であることが好ましい。
【００６７】
より具体的な、ｐ型半導体ポリマーの例としては、Ｎａｔｕｒｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００６，５，３２８に記載のポリチオフェン−チエノチオフェン共重合体、国際公開第２００８／０００６６４号パンフレットに記載のポリチオフェン−ジケトピロロピロール共重合体、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２００７，４１６０に記載のポリチオフェン−チアゾロチアゾール共重合体、Ｎａｔｕｒｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００７，６，４９７に記載のＰＣＰＤＴＢＴ等のようなポリチオフェン共重合体、国際公開第２０１１／０２８８２７号パンフレットに記載のイミドチオフェンを含む共重合体、国際公開第２０１１／０１１５４５号パンフレットに記載のチエノチオフェンとベンゾジチオフェンとの共重合体等が挙げられる。また、国際公開第２０１３／１８０２４３号パンフレット、国際公開第２０１３／０６５８５５号パンフレット等に記載の共役高分子化合物も挙げられる。また、これらのポリマーの誘導体や、ここに挙げたモノマーの組み合わせで合成し得るポリマーも同様に用いることができる。これらポリマーやモノマーの置換基は、溶解性、結晶性、成膜性、ＨＯＭＯエネルギー準位、ＬＵＭＯエネルギー準位等を制御するために適宜選択しうる。
【００６８】
ｎ型半導体化合物としては、特段の制限はないが、具体的には、フラーレン；フラーレン化合物；８−ヒドロキシキノリンアルミニウムに代表されるキノリノール誘導体金属錯体；ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド又はペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の縮合環テトラカルボン酸ジイミド類；ペリレンジイミド誘導体、ターピリジン金属錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体、ペリノン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、アルダジン誘導体、ビススチリル誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、キノキサリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、ビピリジン誘導体、ボラン誘導体；アントラセン、ピレン、ナフタセン又はペンタセン等の縮合多環芳香族炭化水素の全フッ化物；単層カーボンナノチューブ、ｎ型ポリマー（ｎ型高分子半導体材料）等が挙げられる。
【００６９】
これらの中でも、ｎ型半導体化合物は、フラーレン化合物であることが好ましい。フラーレン化合物としては、特段の制限はないが、例えば、国際公開第２０１１／０１６４３０号又は日本国特開２０１２−１９１１９４号公報等の公知文献に記載のものを使用することができる。フラーレン化合物のなかでも、ＰＣ６１ＢＭ又はＰＣ７１ＢＭが好ましい。なお、上記のうち一種の化合物を用いてもよいし、複数種の化合物の混合物を用いてもよい。
【００７０】
有機活性層８の作成方法としては、特段に制限はなく、使用する材料に合わせて任意の方法により形成することができる。例えば、蒸着法、スパッタ法等の真空成膜法、又は塗布法が挙げられる。なかでも、生産性の向上のために、塗布法を用いることが好ましい。塗布法としては、任意の方法を用いることができるが、例えば、スピンコート法、リバースロールコート法、グラビアコート法、キスコート法、ロールブラッシュ法、スプレーコート法、エアナイフコート法、ワイヤーバーバーコート法、パイプドクター法、含浸・コート法、カーテンコート法等が挙げられる。
【００７１】
例えば、有機活性層８をｐ型半導体化合物層及びｎ型半導体化合物層の積層型とする場合は、ｐ型半導体化合物を含む塗布液、及びｎ型半導体化合物を含む塗布液をそれぞれ塗布することにより作製することができる。また、有機活性層８をｐ型半導体化合物とｎ型半導体化合物とが混合した層を有するベルクヘテロ接合型とする場合は、予め、ｐ型半導体化合物及びｎ型半導体化合物を含む塗布液を作製しておき、当該塗布液を塗布することにより作製することができる。
なお、有機活性層は、ロール・ツー・ロールにより製造されることが好ましく、その場合には、塗布法により形成されることが好ましい。
【００７２】
有機光電変換素子は、下部透明電極７、有機活性層８、上部電極９以外の層を有していてもよく、例えば、下部透明電極７と有機活性層８及び／又は有機活性層８と上部電極９との間にバッファ層を有していてもよい。なお、バッファ層とは、有機活性層８からアノード及び／又はカソードへの電荷の取り出し効率を向上させる機能を有する層である。バッファ層は、正孔の取り出し効率を向上させる正孔取り出し層及び電子の取り出し効率を向上させる電子取り出し層に分類することができる。すなわち、下部透明電極７をカソードとし、上部電極９をアノードとする場合、下部透明電極７と有機活性層８との間に設けるバッファ層を電子取り出し層とし、有機活性層８と上部電極９との間に設けるバッファ層を正孔取り出し層とすることが好ましい。一方、下部透明電極７をアノードとし、上部電極９をカソードとする場合、下部透明電極７と有機活性層８との間に設けるバッファ層を正孔取り出し層とし、有機活性層８と上部電極９との間に設けるバッファ層を電子取り出し層とすることが好ましい。なお、有機光電変換素子は、電子取り出し層及び正孔取り出し層のうち、１層のみ有していてもよい。
【００７３】
バッファ層（正孔取り出し層及び電子取り出し層）の膜厚は、特段の制限はなく、使用する材料等に合わせて任意で設計すればよいが、電荷の取り出し効率を向上させるために、０．１ｎｍ以上であることが好ましく、１ｎｍ以上であることがさらに好ましく、１０ｎｍ以上であることが特に好ましく、一方、４００ｎｍ以下であることが好ましく、２００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【００７４】
正孔取り出し層の材料として、特段の制限はないが、具体的には、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等にスルホン酸／及び又はヨウ素等がドーピングされた導電性ポリマー、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化銅等が挙げられる。なかでも、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）が好ましい。
【００７５】
電子取り出し層の材料として、特段の制限はないが、フッ化リチウム、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、ホスフィンオキサイド化合物、ホスフィンスルフィド化合物、酸化亜鉛、又は酸化チタンが挙げられる。なかでも、電子取り出し層の材料として酸化亜鉛又は酸化チタンが好ましい。
【００７６】
電子取り出し層及び正孔取り出し層の形成方法は特段の制限はなく、使用する材料に合わせて任意の方法により形成することができる。例えば、真空蒸着法、塗布法等が挙げられる。
【００７７】
＜その他の層＞
有機薄膜半導体素子１は、上記説明した層以外の層を有してもよい。例えば、透明基板２と下部透明電極７との間にバリア層を有してもよい。該バリア層を有することにより、第１透明導電層４の成膜時に、透明基板２からの脱ガスが抑えられ、第１透明導電層４の成膜性が改善し、かつ透明基板２の耐熱性、耐プラズマ性が生じるため好ましい。
【００７８】
バリア層の材料としては、緻密な膜を形成できるものであればよく、特段の制限はないが、具体的には、酸化珪素、窒化珪素、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛等の透明無機化合物、あるいは、その混合化合物からなるものが挙げられる。そのなかでも好ましくは、酸化珪素や窒化珪素およびその混合物、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムおよびその混合物である。
【００７９】
バリア層の厚みに関しては、特に限定するものではないが、透明性を損ねない範囲で、かつ、ガスバリア性を保ち、透明基板２との密着性を確保できる厚さであればよいが、均一な膜とするために、好ましくは１０ｎｍ以上であり、さらに好ましくは２０ｎｍ以上であり、一方、バリア層に亀裂が入りやすくするのを防ぐために、好ましくは５００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは２００ｎｍ以下であり、特に好ましくは１００ｎｍ以下である。一方で、透明基板２と下部透明電極７との間にバリア層を設ける場合、バリア層も透明基板２と金属層５間の光干渉に影響を与えることになる。そのため、上記式（２）を考慮して、透明基板２と下部透明電極７との間の光路長が、ｍが０以上の整数のいずれかにおいて下記式（４）を満たすようにバリア層の膜厚を調整することが好ましい。
４８０≧４×（ｎ１×ｄ１＋ｎ２×ｄ２＋ｎ４×ｄ４）÷（２×ｍ＋１）≧３８０……（４）
上記式（４）中、ｎ１、ｄ１、ｎ２及びｄ２はそれぞれ式（３）中のｎ１、ｄ１、ｎ２及びｄ２と同義であり、ｎ４はバリア層の屈折率を表し、ｄ４はバリア層の膜厚を表す。
【００８０】
なお、バリア層を設ける場合、有機光電変換素子の構成は特段の制限はないが、透明基板２／アンダーコート層３／バリア層／下部透明電極７／有機半導体層８／上部電極９、又は、透明基板２／バリア層／アンダーコート層３／下部透明電極７／有機半導体層８／上部電極９とすることが好ましい。
【００８１】
＜有機薄膜太陽電池モジュール＞
上述の実施形態に係る光電変換素子は、太陽電池モジュールとして使用することが好ましい。なお、太陽電池モジュールは、有機光電変換素子が水や酸素等により劣化するのを防止するために、ガスバリア層等により封止されていることが好ましい。
【００８２】
図３は、本発明の一実施形態における有機薄膜太陽電池モジュール１０の構成を模式的に示す断面図である。有機薄膜太陽電池モジュール１０は、例えば、有機光電変換素子１と、有機光電変換素子１の両面にそれぞれ設けられた封止層１１と、封止層１１の一面側にそれぞれ設けられたガスバリア層１２とを有している。そして、有機薄膜太陽電池モジュール１０は、例えば、図中下方のガスバリア層１２が形成された側から光が照射されることにより、有機光電変換素子１が発電する。
【００８３】
なお、太陽電池モジュール１０を構成するガスバリア層１２及び封止層１１の材料及び有機光電変換素子にこれらの層を積層する方法は特段の制限はなく、周知の技術を用いることができる。例えば、国際公開第２０１１／０１６４３０号又は日本国特開２０１２−１９１１９４号公報等の公知文献に記載のものを使用することができる。
【００８４】
また、太陽電池モジュールの構成は、図３の構造に限定されるものではなく、光電変換素子により発電可能である限りにおいてどのような構造であってもよい。特に、図３においては、有機光電変換素子１の両面に、封止層１１及びバリア層１２の積層体を設けた構造を示しているが、有機光電変換素子１の片面側のみに封止層１１及びバリア層１２の積層体を設けた構造であってもよい。また、有機光電変換素子１で発電した電気を外部に取り出すために、有機光電変換素子上に集電線を設けることが好ましい。
【００８５】
＜用途＞
有機薄膜太陽電池モジュール１０の用途は、制限はなく任意である。有機薄膜太陽電池モジュール１０を適用する分野の例を挙げると、建材用太陽電池、自動車用太陽電池、インテリア用太陽電池、鉄道用太陽電池、船舶用太陽電池、飛行機用太陽電池、宇宙機用太陽電池、家電用太陽電池、携帯電話用太陽電池及び玩具用太陽電池などに用いて好適である。
【００８６】
具体例としては、建材用太陽電池としてハウス屋根材、屋上、トップライト、壁、窓等に適用したり、インテリア用太陽電池として内装等に適用したり、自動車用太陽電池として自動車のボンネット、ルーフ、トランクリッド、ドア、フロントフェンダー、リアフェンダー、ピラー、バンパーおよびバックミラーの表面等に適用したり、その他としてひさし、ルーバー、手摺、野菜工場や駐車場の外壁、高速道路の遮音壁及び浄水場の外壁等に適用することができる。特に、窓に適用したウインドフイルムや、ガラス壁に適用したガラスカーテンウォールとして使用されるのが好ましい。
【実施例】
【００８７】
本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。まず、本実施例で行った測定試験について説明する。【００８８】
＜アンダーコート層の膜厚の測定＞
アンダーコート層の膜厚は、加熱硬化前にスパチュラで傷をつけて段差を設けてから、１４０℃で１５分間加熱硬化した後、段差部に銀を約５ｎｍスパッタリング成膜し、ついで、白色干渉方式表面形状測定装置ＶｅｒｔＳｃａｎ（菱化システム製）を用いて段差部の段差を測定して得た。【００８９】
＜屈折率の測定＞
アンダーコート層及び金属層（酸化インジウム層）の屈折率は、分光エリプソメーターＵＶＩＳＥＬ（ホリバ製作所製）を用いて測定して得た。アンダーコート層の波長４８５ｎｍでの屈折率は、１．６１であった。また、第１導電層（ＩＴＯ層）の波長４８５ｎｍでの屈折率は、１．９５であった。【００９０】
＜外観色の観測＞
有機薄膜太陽電池モジュールの外観色は、照度７００ルクスの昼光色蛍光灯下に１０ｃｍ角の大きさの有機薄膜太陽電池モジュールを置き、有機薄膜太陽電池モジュールに正対する位置で外観色を判定した。【００９１】
＜明度指数Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊の測定＞
外観色および明度指数Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊は、ＪＩＳ Ｚ ８７２２条件Ｃに従って、コニカミノルタ社製分光測色計ＣＭ−７００ｄを用いて行った。【００９２】
＜干渉波長λの算出＞
金属層である銀層と、透明基板であるポリエチレンナフタレートフィルム間の干渉波長λを、上記式（ａ）を変形した以下の式（ｃ）を用いて算出した。
λ＝４×（ｎ×ｄ）÷（２×ｍ＋１）……（ｃ）【００９３】
＜実施例１＞
ポリエチレンナフタレートフィルム（帝人デュポンフィルム社製Ｑ６５、厚さ１２５μｍ、波長４８５ｎｍにおける屈折率１．９）の片面に、厚さ１４０ｎｍのアンダーコート層（モメンティブ社製ハードコート剤ＳＨＣ９００）をバー塗布法により形成し、その後、空気中において１４０℃で１５分間加熱し、硬化させた。【００９４】
次に、アンダーコート層の上に、スパッタリング法により、第１酸化インジウム層を５０ｎｍ、銀層を８ｎｍ、第２酸化インジウム層３０ｎｍをこの順に積層することにより積層型の下部透明電極を形成した。【００９５】
次に、下部透明電極の上に、塗布法により、電子取り出し層として酸化亜鉛層を５０ｎｍ、ｐ型半導体ポリマーとして、イミドチオフェン単位と、ジチエノシロール単位と、を有して構成されるコポリマー：ＰＣＢＭ＝２：２．５からなる有機活性層を３２０ｎｍ、正孔取り出し層としてＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層を４００ｎｍをこの順にそれぞれ積層した。なお、有機活性層は、赤みのある灰色を呈した。【００９６】
次に、有機半導体層の上に、スパッタリング法により銀層を８ｎｍ、酸化インジウム層を４０ｎｍの順に積層することにより第２電極を形成して、有機光電変換素子を作製した。【００９７】
次に、エポキシ接着剤層とバリアフィルム（三菱樹脂製ビューバリア（Ｒ））を用いて、バリアフィルム、接着剤層、有機光電変換素子、接着剤層、バリアフィルムとなるように積層させた。その後、この積層体を１４０℃１時間加熱することにより有機光電変換素子を封止して、有機薄膜太陽電池モジュールを作製した。【００９８】
＜実施例２＞
アンダーコート層の厚さを１６２ｎｍとした以外は、実施例１と同様に有機薄膜太陽電池モジュールを作製した。【００９９】
＜比較例１＞
アンダーコート層の厚さを１７８ｎｍとした以外は、実施例１と同様に有機薄膜太陽電池モジュールを作製した。【０１００】
＜比較例２＞
アンダーコート層の厚さを２０５ｎｍとした以外は、実施例１と同様に有機薄膜太陽電池モジュールを作製した。【０１０１】
＜比較例３＞
アンダーコート層の厚さを２２１ｎｍとした以外は、実施例１と同様に有機薄膜太陽電池モジュールを作製した。【０１０２】
実施例１〜実施例２の有機薄膜太陽電池モジュール、並びに比較例１〜比較例３の有機薄膜太陽電池モジュールにおけるｍ０、１、２、３のときの波長λ、明度指数Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊及び外観色を測定した。表１は測定結果である。【０１０３】
【表１】
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【０１０４】
表１において、ａ＊値が大きいほど赤みが強くなり、小さいほど緑みが強くなることを示している。また、ｂ＊値が大きいほど黄みが強くなり、小さいほど青みが強くなることを示している。したがって、有機薄膜太陽電池モジュールの外観色が黄色や赤色になるのを避けるには、なるべくａ＊値とｂ＊値も小さくすればよい。【０１０５】
表１からわかるとおり、ｍ＝１の際に、式（１）を満たす実施例１および実施例２の有機薄膜太陽電池モジュールは、算出したλの値から予想される通り、外観色は鮮やかな青系色を呈し、明度指数ａ＊値、ｂ＊値ともに小さかった。また、比較例３での有機薄膜太陽電池モジュールは、算出したλの値から予想される通り鮮やかな赤みの色を呈し、明度指数ａ＊値は大きくａ＊値は小さくなった。【０１０６】
比較例１および比較例２の有機薄膜太陽電池モジュールでは、望ましくない黄色の色調を呈した。比較例１の明度指数は比較例２と比べｂ＊値はほぼ同じ値ながらａ＊値は小さく、比較例１の方が比較例２よりも緑みが強いことを示している。また、比較例２は比較例１よりもａ＊値は大きく、比較例２の方が比較例１よりも黄みが強いことを示している。このことは、比較例１および比較例２で算出した干渉波長λから予想される色調推移の通りであり、これら実施例および比較例で観察される有機薄膜太陽電池モジュールの外観色は、用いた有機半導体層が赤みの灰色を呈していたにもかかわらず、下部透明電極を構成する金属層と透明基板間の光干渉によって決められていることを示している。【０１０７】
＜実施例３＞
アンダーコート層の厚さを１３９ｎｍとした以外は、実施例１と同様に有機薄膜太陽電池モジュールを作製し、外観色の評価を行った。また、ＪＩＳ  Ｃ８９３４に準拠して、有機薄膜太陽電池モジュールの変換効率（ＰＣＥ）を測定した。得られた結果を表２に示す。【０１０８】
＜比較例４＞
アンダーコート層の厚さを２４０ｎｍとした以外は、実施例１と同様に有機薄膜太陽電池モジュールを作製し、外観色の評価を行った。また、実施例３と同様に、有機薄膜太陽電池モジュールの変換効率（ＰＣＥ）を測定した。得られた結果を表２に示す。【０１０９】
【表２】
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【０１１０】
表１の結果と同様に、ｍ＝１の際に、上記式（１）を満たす実施例３に係る有機薄膜太陽電池モジュールは、有機活性層が赤みのある灰色であるにも関わらず、有機薄膜太陽電池モジュールは鮮やかな青色の外観色を示しており、上記（１）を満たさない比較例４に係る有機薄膜太陽電池モジュールは、鮮やかな赤紫の外観色を示した。一方、実施例３及び比較例４に係る有機薄膜太陽電池モジュールの変換効率は共に、４．０％となり、実施例３のように、青色の外観色を示すように有機薄膜太陽電池モジュールを調整しても変換効率が低下しなかった。従って、本発明により、変換効率を低下させることなく、望ましい青色の外観色を示す有機薄膜太陽電池モジュールを提供できることが分かる。【０１１１】
＜実施例４＞
ｐ型半導体ポリマーとして、ナフトビスチアジアゾール単位及びベンゾジチオフェン単位を含むコポリマーを用い、正孔取り出し層であるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層の膜厚を１５０ｎｍに変更し、さらには、アンダーコート層の膜厚を１４２ｎｍとした以外は、実施例１と同様の方法により有機薄膜太陽電池モジュールを作製し、外観色の評価を行った。なお、有機活性層は緑色を呈していた。また、ＪＩＳ  Ｃ８９３４に準拠して、有機薄膜太陽電池モジュールの変換効率（ＰＣＥ）を測定した。得られた結果を表３に示す。【０１１２】
＜比較例５＞
アンダーコート層の膜厚を１７６ｎｍとした以外は、実施例４と同様に有機薄膜太陽電池モジュールを作製し、外観色の評価、及び変換効率を測定した。得られた結果を表３に示す。【０１１３】
＜比較例６＞
アンダーコート層を設けなかった以外は、実施例４と同様に有機薄膜太陽電池モジュールを作製し、外観色の評価、及び変換効率を測定した。得られた結果を表３に示す。【０１１４】
【表３】
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【０１１５】
表３の結果から、ｍ＝１の際に、式（１）を満たす実施例４に係る有機薄膜太陽電池モジュールは、有機活性層が緑色を呈しているにも関わらず、有機薄膜太陽電池モジュールは緑青色の外観色を呈していることが確認できる。一方、式（１）を満たさない比較例５は、ｍ＝１の際に、緑色の干渉色が目立つことから、有機薄膜太陽電池モジュールの外観色は青系の色にならなかった。同様に、式（１）を満たさない比較例６に係る有機薄膜太陽電池モジュールも、ｍ＝０の際に、黄色の干渉色が目立ち、青系の色に調整することができなかった。従って、表１の結果と同様に、式（１）を満たすことにより、有機薄膜太陽電池モジュールの外観色を青系の色に調整できることが分かる。また、表２の結果と同様に、各有機薄膜太陽電池モジュールの変換効率はほとんど差がないことが分かる。従って、本発明によれば、変換効率の低下を防ぎつつ、有機薄膜太陽電池モジュールの色を青系の色に調整出来る。
【符号の説明】
【０１１６】
１……有機光電変換素子、２……透明基板、３……アンダーコート層、４……第１透明導電層、５……金属層、６……第２透明導電層、７……下部透明電極、８……有機活性層、９……上部電極、１０……有機薄膜太陽電池モジュール、１１……封止層、１２……ガスバリア層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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