(57)【要約】【課題】簡易な工程で製造できる有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法は、第１電極２０及び第２電極７０からなる一対の電極、及び前記一対の電極間に挟持される活性層５０を備える有機光電変換素子１００Ａ１及び１００Ａ２が、基板１０上に複数配置された有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、基板上に複数の第１電極を形成する工程と、複数の第１電極それぞれの一部分に撥液性パターン３０ａを形成する工程とを含む。【選択図】図４−２
2011119677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極及び第２電極からなる一対の電極、及び前記一対の電極間に挟持される活性層を備える有機光電変換素子が、基板上に複数配置された有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、
基板上に、複数の第１電極を形成する工程と、
複数の第１電極それぞれの一部分に撥液性パターンを形成する工程と
を含む、有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項２】
第１電極及び第２電極からなる一対の電極、及び前記一対の電極間に挟持される活性層を備える有機光電変換素子が、基板上に複数配置された有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、
基板上に、複数の第１電極を形成する工程と、
複数の第１電極外の基板上に撥液性パターンを形成する工程と
を含む、有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項３】
撥液性パターンを形成する工程が、複数の第１電極が形成された基板上全面に、撥液性部を形成する工程と、第１電極が形成された基板上の一部分を覆うマスクパターンを形成し、該マスクパターンをマスクとして第１電極が形成された基板全面を親液性処理し、該マスクパターンを除去して撥液性パターンを形成する工程と、を含む請求項１に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項４】
複数の第１電極を基板上に形成する工程と、
第１電極が形成された基板上全面に、撥液性部を形成する工程と、
第１電極が形成された基板上の一部分を覆うマスクパターンを形成し、該マスクパターンをマスクとして第１電極が形成された基板全面を親液化処理し、該マスクパターンを除去して撥液性パターンを形成する工程と、
該撥液性パターンが形成された基板上全面に、撥液性パターンにより撥液される塗工液を塗布して、撥液性パターンを露出する第１露出部を有する第１電荷輸送層、該第１電荷輸送層上を覆う活性層、該活性層上を覆う第２電荷輸送層を形成する工程と、
第２電荷輸送層、活性層及び第１電荷輸送層を貫通して、撥液性パターン外である第１電極の一部分が露出する第２露出部を形成する工程と、
第２電荷輸送層上を覆い、第２露出部を埋め込み、かつ撥液性パターンを非被覆とする第２電極を、塗工液を塗布して形成する工程と、
第２電極、第２電荷輸送層及び活性層を貫通して、撥液性パターン外である第１電荷輸送層の一部分を露出させる第３露出部を形成して、複数の有機光電変換素子に素子分離する工程と
を備える有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項５】
撥液性パターンを形成する工程が、基板に含まれる材料と撥液性部に含まれる材料との結合強度と、第１電極に含まれる材料と撥液性部に含まれる材料との結合強度との差を利用して、基板全面に対する親液化処理により、第１電極の表面から撥液性部を除去し、かつ基板の表面のうち第１電極が非形成とされた領域には撥液性部に含まれる材料を残存させることにより撥液性パターンを形成する工程である、請求項４に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項６】
撥液性パターンを形成する工程が、ケイ素、アルミニウム及びチタンからなる群から選ばれる１種の金属を含むカップリング剤を用いて撥液性パターンを形成する工程である、請求項１に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項７】
撥液性パターンを形成する工程が、チオール化合物を含む材料を用いて撥液性パターンを形成する工程である、請求項１に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項８】
撥液性パターンを形成する工程が、フッ素を含む材料を用いて撥液性パターンを形成する工程である、請求項１に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項９】
撥液性パターンを形成する工程が、ＣＦ４、ＮＦ３、及びＣＦ４とメタノールとの混合物からなる群から選ばれる１種以上を用いて蒸気処理により撥液性パターンを形成する工程である、請求項８に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の製造方法により製造することができる、有機薄膜太陽電池モジュール。
【請求項１１】
撥液性パターンを形成する工程が、ケイ素、アルミニウム及びチタンからなる群から選ばれる１種の金属を含むカップリング剤を用いて撥液性パターンを形成する工程である、請求項４に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１２】
撥液性パターンを形成する工程が、チオール化合物を含む材料を用いて撥液性パターンを形成する工程である、請求項４に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１３】
撥液性パターンを形成する工程が、フッ素を含む材料を用いて撥液性パターンを形成する工程である、請求項４に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１４】
撥液性パターンを形成する工程が、ＣＦ４、ＮＦ３、及びＣＦ４とメタノールとの混合物からなる群から選ばれる１種以上を用いて蒸気処理により撥液性パターンを形成する工程である、請求項１３に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１５】
請求項４に記載の製造方法により製造することができる、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、有機光電変換素子を同一基板上に複数個集積した有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機薄膜太陽電池モジュールは、通常、（１）基板を準備する工程と、（２）基板上に第１電極を形成する工程と、（３）第１電極上に第１電荷輸送層を形成する工程と、（４）第１電荷輸送層上に活性層を形成する工程と、（５）活性層上に第２電荷輸送層を形成する工程と、（６）第２電荷輸送層上に第２電極を形成する工程とを含む製造方法により製造される。
【０００３】
すなわち有機薄膜太陽電池モジュールは、電荷輸送層、活性層などの複数層の機能層を順次に成膜することにより製造される。各機能層は、その材料などに応じた任意好適なパターニング工程により所期の形状にパターニングされる。
【０００４】
従来、活性層を所期の形状とするには、（ｉ）印刷法などのダイレクトパターニング工程が実施されるか、又は（ｉｉ）成膜工程後に不要部分を除去して所期の形状にパターニングする、ウェットエッチング工程、ドライエッチング工程、レーザパターニング工程、メカニカルパターニング工程が、成膜工程とは別に実施されている。
【０００５】
有機薄膜太陽電池（有機光電変換素子）の薄膜形成プロセスに用いられているダイレクトパターニング工程としては、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法等を含む印刷法が知られている（非特許文献１参照）。
【０００６】
有機薄膜太陽電池の製造工程におけるレーザパターニング工程としては、波長５３２ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザを用いて活性層（ＭＤＭＯ−ＰＰＶ：ＰＣＢＭ層）を層分離する例が知られている（非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Solar  Energy  Materials  and  Solar  Cells  93  (2009)  394-412
【非特許文献２】Journal  of  Materials  Research.,  20  (2005)  3224
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ダイレクトパターニング工程として例えば塗布法を用いる場合には、塗布された塗工液が滲んで不所望な領域にまではみ出して、結果として隣り合う有機光電変換素子同士が電気的に短絡し、動作不良を起こす場合がある。またウェットエッチング工程、ドライエッチング工程、レーザパターニング工程を用いる場合には、工程数が増加してしまうばかりでなく、真空系のような大規模かつ高価な設備が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、有機薄膜太陽電池モジュール及びその製造方法について鋭意研究を進めたところ、撥液性パターンを設けることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
すなわち本発明は、下記の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法及び有機薄膜太陽電池モジュールを提供する。
〔１〕  第１電極及び第２電極からなる一対の電極、及び前記一対の電極間に挟持される活性層を備える有機光電変換素子が、基板上に複数配置された有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、基板上に複数の第１電極を形成する工程と、複数の第１電極それぞれの一部分に撥液性パターンを形成する工程とを含む、有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔２〕  第１電極及び第２電極からなる一対の電極、及び前記一対の電極間に挟持される活性層を備える有機光電変換素子が、基板上に複数配置された有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法において、基板上に複数の第１電極を形成する工程と、複数の第１電極外の基板上に撥液性パターンを形成する工程とを含む、有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔３〕  撥液性パターンを形成する工程が、複数の第１電極が形成された基板上全面に、撥液性部を形成する工程と、第１電極が形成された基板上の一部分を覆うマスクパターンを形成し、該マスクパターンをマスクとして第１電極が形成された基板全面を親液性処理し、該マスクパターンを除去して撥液性パターンを形成する工程と、を含む〔１〕又は〔２〕に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔４〕  複数の第１電極を基板上に形成する工程と、第１電極が形成された基板上全面に、撥液性部を形成する工程と、第１電極が設けられた基板上の一部分を覆うマスクパターンを形成し、該マスクパターンをマスクとして第１電極が形成された基板全面を親液化処理し、該マスクパターンを除去して撥液性パターンを形成する工程と、該撥液性パターンが形成された基板上全面に、撥液性パターンにより撥液される塗工液を塗布して、撥液性パターンを露出する第１露出部を有する第１電荷輸送層、該第１電荷輸送層上を覆う活性層、該活性層上を覆う第２電荷輸送層を形成する工程と、第２電荷輸送層、活性層及び第１電荷輸送層を貫通して、撥液性パターン外である第１電極の一部分が露出する第２露出部を形成する工程と、第２電荷輸送層上を覆い、第２露出部を埋め込み、かつ撥液性パターンを非被覆とする第２電極を、塗工液を塗布して形成する工程と、第２電極、第２電荷輸送層及び活性層を貫通して、撥液性パターン外である第１電荷輸送層の一部分を露出させる第３露出部を形成して、複数の有機光電変換素子に素子分離する工程とを備える有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔５〕  撥液性パターンを形成する工程が、基板に含まれる材料と撥液性部に含まれる材料との結合強度と、第１電極に含まれる材料と撥液性部に含まれる材料との結合強度との差を利用して、基板全面に対する親液化処理により、第１電極の表面から撥液性部を除去し、かつ基板の表面のうち第１電極が非形成とされた領域には撥液性部に含まれる材料を残存させることにより撥液性パターンを形成する工程である、〔４〕に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔６〕  撥液性パターンを形成する工程が、ケイ素、アルミニウム及びチタンからなる群から選ばれる１種の金属を含むカップリング剤を用いて撥液性パターンを形成する工程である、〔１〕〜〔５〕のいずれか一項に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔７〕  撥液性パターンを形成する工程が、チオール化合物を含む材料を用いて撥液性パターンを形成する工程である、〔１〕〜〔５〕のいずれか一項に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔８〕  撥液性パターンを形成する工程が、フッ素を含む材料を用いて撥液性パターンを形成する工程である、〔１〕〜〔５〕のいずれか一項に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔９〕  撥液性パターンを形成する工程が、ＣＦ４、ＮＦ３、及びＣＦ４とメタノールとの混合物からなる群から選ばれる１種以上を用いて蒸気処理により撥液性パターンを形成する工程である、〔８〕に記載の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法。
〔１０〕  〔１〕〜〔９〕のいずれか一項に記載の製造方法により製造することができる、有機薄膜太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法によれば、撥液性の撥水部パターンを形成して、撥水部パターンによりはじかれる（撥液される）機能層の材料を含む塗工液を用いて電荷輸送層、活性層のような機能層を形成する。よって機能層を撥液性部パターン外の領域に自己整合的に形成することができるので、塗布法のようなダイレクトパターニング工程によって形成する場合に、別途機能層のパターニング工程を実施することなく、機能層のパターンを極めて簡易に、かつ所期の領域に精度よく形成することができる。よって隣り合う有機光電変換素子同士が電気的に短絡してしまうなどの動作不良の発生を効果的に抑制できる。したがって製品歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１−１】図１−１は、第１の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（１）である。
【図１−２】図１−２は、第１の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（２）である。
【図１−３】図１−３は、第１の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（３）である。
【図２−１】図２−１は、第１の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（４）である。
【図２−２】図２−２は、第１の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（５）である。
【図３−１】図３−１は、第１の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（６）である。
【図３−２】図３−２は、第１の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（７）である。
【図４−１】図４−１は、第１の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（８）である。
【図４−２】図４−２は、第１の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（９）である。
【図５−１】図５−１は、第２の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（１）である。
【図５−２】図５−２は、第２の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（２）である。
【図５−３】図５−３は、第２の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（３）である。
【図６−１】図６−１は、第２の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（４）である。
【図６−２】図６−２は、第２の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（５）である。
【図７−１】図７−１は、第２の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（６）である。
【図７−２】図７−２は、第２の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（７）である。
【図８−１】図８−１は、第２の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（８）である。
【図８−２】図８−２は、第２の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（９）である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜有機薄膜太陽電池モジュール＞
本発明の有機薄膜太陽電池モジュールは、従来の太陽電池モジュールと基本的には同様のモジュール構造をとりうる。有機薄膜太陽電池モジュールは、一般的には金属、セラミック等の基板（支持基板）の上に複数の有機光電変換素子（セル）が構成され、有機光電変換素子を充填樹脂や保護ガラス等で覆い、基板の反対側から光を取り込む構造をとるが、基板に強化ガラス等の透明材料を用い、その上に有機光電変換素子を構成してその透明の基板側から光を取り込む構造としてもよい。
【００１４】
有機薄膜太陽電池モジュールの構造の例としては、具体的には、スーパーストレートタイプ、サブストレートタイプ、ポッティングタイプと呼ばれるモジュール構造、アモルファスシリコン太陽電池などで用いられる基板一体型モジュール構造等が知られている。
【００１５】
本発明の有機薄膜太陽電池モジュールの構造は、使用目的、使用場所および環境により、適宜これらのモジュール構造のうちから選択するのがよい。
【００１６】
代表的なスーパーストレートタイプあるいはサブストレートタイプのモジュール構造は、片側又は両側が透明で反射防止処理を施された基板の間に一定間隔に有機光電変換素子が配置され、隣り合う有機光電変換素子同士が、コンタクト電極（埋込み電極）、金属リード、フレキシブル配線等によって接続され、外縁部に集電電極が配置されており、発生した電力が外部に取り出される構造となっている。
【００１７】
基板と有機光電変換素子との間には、有機光電変換素子の保護、集電効率向上のため、目的に応じエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）等様々な種類のプラスチック材料をフィルムまたは充填樹脂の形で用いてもよい。また外部からの衝撃が少ないところなど表面を硬い素材で覆う必要のない場所で使用する場合には、表面保護層を透明プラスチックフィルムで構成し、また上記充填樹脂を硬化させることによって保護機能を付与し、片側の基板をなくしてもよい。基板の周囲は、内部の密封およびモジュールの剛性を確保するため金属製のフレームで挟持して固定し、基板とフレームとの間は封止材料で密封シールする。また、有機光電変換素子自体、基板、充填材料及び封止材料に可撓性の素材を用いれば、曲面の上に有機光電変換素子を構成することもできる。
【００１８】
ポリマーフィルム等のフレキシブル支持体を用いた太陽電池モジュールの場合には、太陽電池モジュールは、ロール状の支持体を送り出しながら順次に支持体上に光電変換素子を形成し、所望のサイズに切断した後、周縁部をフレキシブルで防湿性のある素材でシールすることにより作製すればよい。
【００１９】
またSolar  Energy  Materials  and  Solar  Cells,  48,  p383-391記載の「SCAF」とよばれるモジュール構造とすることもできる。さらに、フレキシブル支持体を用いた太陽電池モジュールは曲面ガラス等に接着固定して使用するのがよい。
【００２０】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。上述の構成を備える有機薄膜太陽電池モジュールのうち、フレーム、保護部材のような外装部材については本発明の要旨ではないのでこれらの説明を省略し、有機光電変換素子及びその製造方法を中心に説明する。
【００２１】
なお以下の説明において、各図は発明が理解できる程度に構成要素の形状、大きさ及び配置が概略的に示されているに過ぎず、これにより本発明が特に限定されるものではない。また各図において、同様の構成成分については同一の符号を付して示し、その重複する説明を省略する場合がある。
【００２２】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法は、第１電極及び第２電極からなる一対の電極、及び前記一対の電極間に挟持される活性層を備える有機光電変換素子が、基板上に複数配列された有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法であって、基板上に複数の第１電極を形成する工程と、複数の第１電極それぞれの一部分に撥液性パターンを形成する工程とを含む。
【００２３】
より具体的には、第１の実施形態の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法は、複数の第１電極を基板上に形成する工程と、第１電極が形成された基板上全面に、撥液性部を形成する工程と、第１電極が設けられた基板上の一部分を覆うマスクパターンを形成し、マスクパターンをマスクとして第１電極が形成された基板全面を親液化処理し、マスクパターンを除去して撥液性パターンを形成する工程と、撥液性パターンが形成された基板上全面に、撥液性パターンにより撥液される塗工液を塗布して、撥液性パターンを露出する第１露出部を有する第１電荷輸送層、第１電荷輸送層上を覆う活性層、活性層上を覆う第２電荷輸送層を形成する工程と、第２電荷輸送層、活性層及び第１電荷輸送層を貫通して、撥液性パターン外である第１電極の一部分が露出する第２露出部を形成する工程と、第２電荷輸送層上を覆い、第２露出部を埋め込み、かつ撥液性パターンを非被覆とする第２電極を、塗工液を塗布して形成する工程と、第２電極、第２電荷輸送層及び活性層を貫通して、撥液性パターン外である第１電荷輸送層の一部分を露出させる第３露出部を形成して、複数の有機光電変換素子に素子分離する工程とを備える。
【００２４】
ここで図１から図４を参照して、第１の実施形態の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法について具体的に説明する。
【００２５】
図１−１は、第１の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（１）である。図１−２は、第１の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（２）である。図１−３は、第１の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（３）である。図２−１は、第１の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（４）である。図２−２は、第１の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（５）である。図３−１は、第１の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（６）である。図３−２は、第１の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（７）である。図４−１は、第１の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（８）である。図４−２は、第１の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（９）である。
【００２６】
図１−１に示すように、まず基板１０を準備する。基板１０は対向する２面の主面を有する平板状の基板である。基板１０を準備するにあたり、基板１０の一方の主面には例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯという場合がある。）のような電極の材料となり得る導電性材料の薄膜が予め設けられている基板を準備してもよい。
【００２７】
基板１０に導電性材料の薄膜が設けられていない場合には、基板１０の一方の主面上に導電性材料の薄膜を任意好適な方法により形成する。次いで導電性材料の薄膜をパターニングする。このパターニングに際し、予め電極形成領域１０Ａ及びこの電極形成領域１０Ａ外である非電極形成領域１０Ｂが設定される。導電性材料の薄膜をフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程のような任意好適な方法によりパターニングして、電極形成領域１０Ａに、互いに電気的に分離された複数のパターンからなる第１電極２０を形成する。この工程により、第１電極２０が非形成とされた非電極形成領域１０Ｂでは基板１０の主面の一部分が露出する。
【００２８】
図１−２に示すように、第１電極２０の表面２０ａを含む、第１電極２０が形成された基板１０上全面に、撥液性である撥液性部３０を形成する。
【００２９】
図１−３に示すように、第１電極２０が設けられた基板１０上の一部分を覆うマスクパターンを形成し（図示せず。）、このマスクパターンをマスクとして第１電極２０が形成された基板１０全面を親液化処理Ｒにより親液化する。
親液化処理Ｒとしては、好ましくは常法に従うプラズマ処理、ＵＶオゾン処理、コロナ放電処理が挙げられる。
【００３０】
次いでマスクパターンを除去し、撥液性パターン３０ａを形成する。この撥液性パターン３０ａを形成する工程の例としては、カップリング剤を用いてまず撥液性部３０を形成し、引き続き撥液性パターン３０ａを形成する工程、又はチオール化合物を含む材料を用いてまず撥液性部３０を形成し、引き続き撥液性パターン３０ａを形成する工程が挙げられる。
【００３１】
金属をＳｉとするカップリング剤の例としては、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（ビニルベンジル）−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキシルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ブチルトリクロロシラン、シクロヘキシルトリクロロシラン、デシルトリクロロシラン、ドデシルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、テトラデシルトリクロロシラン等が挙げられる。
【００３２】
金属をＡｌとするカップリング剤の例としては、アルミニウムイソプロピレート、モノｓｅｃ−ブトキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムｓｅｃ−ブチレート、アルミニウムエチレート、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリス（エチルアセトアセテート）、アルキルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス（エチルアセトアセテート）、アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）、アルミニウムモノイソプロポキシモノオレオキシエチルアセトアセテート、環状アルミニウムオキサイドイソプロピレート、環状アルミニウムオキサイドオクチレート、環状アルミニウムオキサイドステアレート等が挙げられる。
【００３３】
金属をＴｉとするカップリング剤の例としては、テトライソプロピルチタネート、テトラノルマルブチルチタネート、ブチルチタネートダイマー、テトラ（２−エチルヘキシル）チタネート、テトラメチルチタネート、チタンアセチルアセトネート、チタンテトラアセチルアセトネート、チタンエチルアセトアセテート、チタンオクタンジオレート、チタンラクテート、チタントリエタノールアミネート、ポリヒドロキシチタンステアレート等が挙げられる。
【００３４】
チオール化合物の例としては、オクタデカンチオール、アゾフェノキシドデカンチオール、ペルフルオロオクチルペンタンチオール、ブタンチオール、ヘキサンチオール、オクタンチオール、ドデカンチオール等が挙げられる。第１電極２０がＩＴＯ等の酸化物の場合には、カップリング剤を用いることが好ましい。
【００３５】
さらに撥液性パターン３０ａを形成する工程は、ＣＦ４、ＮＦ３、及びＣＦ４とメタノールとの混合物からなる群から選ばれる１種以上を用いる蒸気処理によりまずフッ素化された撥液性部３０を形成し、引き続き撥液性部３０をパターニングする工程とすればよい。
【００３６】
また例えばインクジェット法により、第１電極２０が設けられた基板上に直接的に撥液性パターン３０ａを形成してもよい。この場合には撥液性部３０の形成工程及び撥液性部３０のパターニング工程が不要となる。
【００３７】
図２−１に示すように、次に撥液性パターン３０ａが形成された基板１０上全面に、撥液性パターン３０ａにより撥液される塗工液を塗布して、撥液性パターン３０ａを露出する第１露出部Ｘを有する第１電荷輸送層４０を形成する。
【００３８】
図２−２に示すように、引き続き第１電荷輸送層４０上を覆う活性層５０を形成する。
この活性層５０の形成工程についても、撥液性パターン３０ａが形成された基板１０上全面に、撥液性パターン３０ａにより撥液される塗工液を塗布して形成する。
【００３９】
図３−１に示すように、さらに活性層５０上を覆う第２電荷輸送層６０を形成する。この第２電荷輸送層６０の形成工程についても、撥液性パターン３０ａが形成された基板１０上全面に、撥液性パターン３０ａにより撥液される塗工液を塗布して形成する。
【００４０】
以上の工程により、撥液性パターン３０ａ外の領域に、自己整合的に島状の第１電荷輸送層４０、活性層５０及び第２電荷輸送層６０の積層構造が形成され、かつ撥液性パターン３０ａを露出する第１露出部Ｘが形成される。
【００４１】
図３−２に示すように、第１電荷輸送層４０、活性層５０及び第２電荷輸送層６０を貫通して、撥液性パターン３０ａ外である第１電極２０の一部分が露出する、第２露出部Ｙを形成する。
【００４２】
図４−１に示すように、次いで第２電荷輸送層６０上を覆い、第２露出部Ｙを埋め込んで第１電極２０に接触し、かつ撥液性パターン３０ａを非被覆とする第２電極７０を形成する。この工程も撥液性パターン３０ａにより撥液される塗工液を塗布することにより形成する。この工程により、撥液性パターン３０ａと第２電極７０との間には、間隙が生じる。第２露出部Ｙを埋め込む第２電極の一部分は第１電極２０と第２電極７０とを導通させるコンタクト（電極）７０ａとして機能する。
【００４３】
なお、第２電極７０を塗布法ではなく、例えば蒸着法のような方法により形成する場合には、撥液性パターン３０ａ上にも第２電極７０の材料が堆積するため、第２露出部Ｙを形成するまでもなく、撥液性パターン３０ａの直上にコンタクトが形成されることになる。よってこの場合には、第２露出部Ｙを形成しなくともよい。
【００４４】
上述したように、第２露出部Ｙは第１電極２０と第２電極７０とを導通させるコンタクト溝又はコンタクトホールであるため、その形状は特に限定されず、例えば溝状、円柱状のような柱状の形状として形成することができる。
【００４５】
このようにしてコンタクト７０ａを形成することにより、隣り合う有機光電変換素子同士が電気的に接続され、複数の有機光電変換素子が互いに接続された有機薄膜太陽電池モジュールが製造される。
【００４６】
上述の通り、第１電荷輸送層４０、活性層５０、第２電荷輸送層６０及び第２電極７０は、塗工液、すなわち溶液を塗布し、塗布形成された層を窒素ガス雰囲気のような任意好適な雰囲気下において、材料及び溶媒に好適な条件で乾燥する成膜方法により形成される。
【００４７】
成膜方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法、ノズルコート法、キャピラリーコート法等の塗布法を用いてもよく、スピンコート法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法が好ましい。
【００４８】
これらの溶液を用いる成膜方法に用いられる溶媒は、各層の材料を溶解させ、かつ撥液性パターンによりはじかれて、撥液性パターン上に濡れ広がらないものであれば特に制限はない。
【００４９】
このような溶媒の例としては、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、ビシクロヘキシル、ブチルベンゼン、ｓｅｃ−ブチルベンゼン、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン等の不飽和炭化水素系溶媒、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、ブロモペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサン等のハロゲン化飽和炭化水素系溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化不飽和炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル類系溶媒が挙げられる。
【００５０】
図４−２に示すように、第２電極７０、第２電荷輸送層６０及び活性層５０を貫通して、撥液性パターン３０ａ外である第１電荷輸送層４０の一部分を露出させる第３露出部Ｚを形成する。
【００５１】
この第３露出部Ｚは、フォトリソグラフィ工程及びこれに続くエッチング工程、回転刃を用いる切削工程のような従来公知のパターニング工程により形成することができる。
【００５２】
第３露出部Ｚは、第１有機光電変換素子１００Ａ１と、第２有機光電変換素子１００Ａ２とを、素子間部１００Ｂにより、電気的に分離するための構成である。第３露出部Ｚを形成することにより、複数の有機光電変換素子が素子分離されることにより形成される。素子間部１００Ｂは線溝状であって、この例では第１電極の周縁部近傍で周縁部の形状（この例では直線状）に沿って隣り合う素子同士を分断している。素子間部１００Ｂは、光電変換素子としては機能しない領域であるので、できる限り小さい領域とするのがよい。よって第３露出部Ｚは、素子間部１００Ｂの大きさを可能な限り小さくすることができる形状及び配置位置として形成するのがよい。例えばこの例では可能な限り第１電極の周縁部に近く、かつ可能な限り細幅である直線状の溝として構成すればよい。
【００５３】
（第２の実施形態）
第２の実施の形態の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法は、第１電極及び第２電極からなる一対の電極、及び一対の電極間に挟持される活性層を備える有機光電変換素子が、基板上に複数配列された複数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の製造方法において、基板上に、複数の第１電極を形成する工程と、基板上に設けられた複数の第１電極外の基板上に撥液性パターンを形成する工程とを含む。
【００５４】
より具体的には、撥液性パターンを形成する工程が、基板に含まれる材料と撥液性部に含まれる材料との結合強度と、第１電極に含まれる材料と撥液性部に含まれる材料との結合強度との差を利用して、基板全面に対する親液化処理により、第１電極の表面から撥液性部を除去し、かつ基板の表面のうち第１電極が非形成とされた領域には撥液性部に含まれる材料を残存させることにより撥液性パターンを形成する工程である。
【００５５】
図５から図８を参照して、第２の実施形態の有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法について具体的に説明する。なお既に説明した第１の実施形態と共通する工程については条件等の詳細な説明を省略する場合がある。
【００５６】
図５−１は、第２の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（１）である。図５−２は、第２の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（２）である。図５−３は、第２の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（３）である。図６−１は、第２の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（４）である。図６−２は、第２の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（５）である。図７−１は、第２の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（６）である。図７−２は、第２の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（７）である。図８−１は、第２の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（８）である。図８−２は、第２の実施形態の製造方法を示す概略的な断面図（９）である。
【００５７】
図５−１に示すように、まず、基板１０を準備する。基板１０に導電性材料の薄膜が設けられていない場合には、導電性材料の膜を任意好適な方法により形成する。次いで導電性材料の薄膜をパターニングする。このパターニングに際しては、予め電極形成領域１０Ａ及び該電極形成領域１０Ａ外である非電極形成領域１０Ｂが設定される。導電性材料の薄膜をパターニングして、電極形成領域１０Ａに、互いに電気的に分離された複数のパターンからなる第１電極２０を形成する。この工程により、非電極形成領域１０Ｂでは基板１０の主面の一部分が露出する。
【００５８】
図５−２に示すように、第１電極２０の表面２０ａを含む、第１電極２０が形成された基板１０上全面に、撥液性である撥液性部３０を形成する。
【００５９】
撥液性部３０を形成する工程は、第１の実施形態と同様にして実施すればよい。好ましくはケイ素、アルミニウム及びチタンからなる群から選ばれる１種の金属を含むカップリング剤を用いて撥液性部３０を形成すればよい。
【００６０】
また撥液性部３０を形成する工程は、ＣＦ４、ＮＦ３、及びＣＦ４とメタノールとの混合物からなる群から選ばれる１種以上を用いる蒸気処理によりフッ素化された撥液性部３０を形成する工程とすればよい。
【００６１】
図５−３に示すように、第１電極２０が形成された基板１０全面を親液化処理Ｒにより親液化する。親液化は、第１の実施形態と同様にして実施すればよい。親液化処理Ｒとしては、好ましくは常法に従うプラズマ処理、ＵＶオゾン処理、コロナ放電処理、水洗処理が挙げられる。この工程により、第１電極２０の露出面、すなわち電極形成領域１０Ａが親液化され、第１電極２０から露出する非電極形成領域１０Ｂのみに撥液性パターン３０ａが残存する。
【００６２】
このように第２の実施形態では、第１電極２０の表面の性質（第１電極２０に含まれる材料の性質）と、この第１電極２０から露出した基板１０の表面の性質（基板１０に含まれる材料の性質）、すなわち第１電極２０の表面と第１電極２０が非形成とされた基板１０の表面の一部分（領域）の両方とに形成された撥液性部３０の材料の親液化処理Ｒによる除去速度の違いを利用することにより実施することができる。
【００６３】
例えば、ＣＦ４プラズマ処理によりフッ素化処理された撥液性部３０を好適な程度に水洗すると、第１電極２０上のフッ素成分であるフッ化物のみを選択的に除去することができ、第１電極２０外の領域のみに撥液性パターン３０ａを形成する（残存させる）ことができる。
【００６４】
このようにすれば、マスクパターンの形成工程、マスクパターンをマスクとして用いるパターニング工程、マスクパターンの除去工程が不要となる。
【００６５】
なお、第１の実施形態で説明したように、マスクパターンを用いて形成するか、又はインクジェット法により撥液性パターン３０ａを形成してももちろんよい。
【００６６】
図６−１に示すように、次に撥液性パターン３０ａが形成された基板１０上全面に、撥液性パターン３０ａにより撥液される塗工液を塗布して、撥液性パターン３０ａを露出する第１露出部Ｘを有する第１電荷輸送層４０を形成する。
【００６７】
図６−２に示すように、引き続き第１電荷輸送層４０上を覆う活性層５０を形成する。この活性層５０の形成工程についても、撥液性パターン３０ａが形成された基板１０上全面に、撥液性パターン３０ａにより撥液される塗工液を塗布して形成する。
【００６８】
図７−１に示すように、さらに活性層５０上を覆う第２電荷輸送層６０を形成する。この第２電荷輸送層６０の形成工程についても、撥液性パターン３０ａが形成された基板１０上全面に、撥液性パターン３０ａにより撥液される塗工液を塗布して形成する。
【００６９】
以上の工程により、撥液性パターン３０ａ外の領域に、自己整合的に島状の第１電荷輸送層４０、活性層５０及び第２電荷輸送層６０の積層構造が形成され、かつ撥液性パターン３０ａを露出する第１露出部Ｘが形成される。
【００７０】
図７−２に示すように、第１電荷輸送層４０、活性層５０及び第２電荷輸送層６０を貫通して、撥液性パターン３０ａ外である第１電極２０の一部分が露出する、第２露出部Ｙを形成する。
【００７１】
図８−１に示すように、次いで第２電荷輸送層６０上を覆い、第２露出部Ｙを埋め込んで第１電極２０に接触し、かつ撥液性パターン３０ａを非被覆とする第２電極７０を形成する。この工程も撥液性パターン３０ａにより撥液される塗工液を塗布することにより形成する。
【００７２】
第２露出部Ｙを埋め込む第２電極の一部分は第１電極２０と第２電極７０とを導通させるコンタクト７０ａとして機能する。
【００７３】
なお、第２電極７０を塗布法ではなく、例えば蒸着法のような方法により形成する場合には、撥液性パターン３０ａ上にも第２電極７０の材料が堆積するため、第２露出部Ｙを形成するまでもなく、撥液性パターン３０ａの直上にコンタクトが形成されることになる。よってこの場合には、第２露出部Ｙを形成しなくともよい。
【００７４】
上述したように、第２露出部Ｙは第１電極２０と第２電極７０とを導通させるコンタクト溝であるため、その形状は特に限定されず、例えば溝状、穴状の形状として形成すればよい。
【００７５】
図８−２に示すように、第２電極７０、第２電荷輸送層６０及び活性層５０を貫通して、撥液性パターン３０ａ外である第１電荷輸送層４０の一部分を露出させる第３露出部Ｚを形成する。
【００７６】
＜有機光電変換素子＞
ここで、本発明の製造方法により製造される有機薄膜太陽電池モジュールが備える有機光電変換素子について図４−２を参照して説明する。
【００７７】
有機光電変換素子は、陽極及び陰極からなる一対の電極と、一対の電極間に挟持された活性層とを備える。
【００７８】
この一対の電極のうち、少なくとも光が入射する側の電極、すなわち少なくとも一方の電極は、発電に必要な波長の入射光(太陽光)を透過させことができる透明又は半透明の電極とされる。
【００７９】
図４−２に示すように、有機光電変換素子（第１素子１００Ａ１及び第２素子１００Ａ２）は、例えば陽極である第１電極２０及び例えば陰極である第２電極７０からなる一対の電極と、該一対の電極間に挟持された活性層５０とを備えている。第１電極２０及び第２電極７０の極性は素子構造に対応した任意好適な極性とすればよく、第１電極２０を陰極とし、かつ第２電極７０を陽極とすることもできる。
【００８０】
透明又は半透明である電極の例としては、導電性の金属酸化物膜、半透明の金属薄膜等が挙げられる。電極としては、具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、及びそれらの複合体であるインジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の導電性材料を用いて作製された膜、ＮＥＳＡ等、金、白金、銀、銅等の膜が用いられ、ＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物、酸化スズの膜が好ましい。電極の作製方法の例としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。また、電極として、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の有機の透明導電膜を用いてもよい。
【００８１】
不透明である電極の電極材料としては、金属、導電性高分子等を用いることができる。不透明である電極の電極材料の具体例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム等の金属、及びそれらのうち２つ以上の合金、又は、１種以上の前記金属と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン及び錫からなる群から選ばれる１種以上の金属との合金、グラファイト、グラファイト層間化合物、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体が挙げられる。合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金等が挙げられる。
【００８２】
有機光電変換素子は、通常、基板上に形成される。すなわち第１素子１００Ａ１及び第２素子１００Ａ２は、基板１０の主面上に設けられている。
【００８３】
この基板１０の材料は、電極を形成し、有機物を含有する層を形成する際に化学的に変化しないものであればよい。基板１０の材料の例としては、ガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコン等が挙げられる。
【００８４】
基板１０が入射光を不透過とする不透明である場合には、第１電極２０と対向する、基板側とは反対側に設けられる第２電極７０（すなわち基板１０から遠い方の電極）が透明であるか、又は所要の入射光を透過できる半透明であることが好ましい。
【００８５】
活性層５０は、第１電極２０と第２電極７０とに挟持されている。第２の実施形態の活性層５０は、電子受容性化合物（ｎ型半導体）と電子供与性化合物（ｐ型半導体）とが混合されて含有される、バルクヘテロ型の有機層であって、入射光のエネルギーを利用して電荷（正孔及び電子）を生成することができる、光電変換機能にとって本質的な機能を有する層である。
【００８６】
有機光電変換素子に含まれる活性層は、上述のとおり、電子供与性化合物と電子受容性化合物とを含む。
なお、電子供与性化合物と電子受容性化合物とは、これらの化合物のエネルギー準位のエネルギーレベルから相対的に決定され、１つの化合物が電子供与性化合物、電子受容性化合物のいずれともなり得る。
【００８７】
電子供与性化合物の例としては、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、オリゴチオフェン及びその誘導体、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体等が挙げられる。
【００８８】
電子受容性化合物の例としては、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン及びその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン誘導体、８−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、Ｃ６０フラーレン等のフラーレン類及びその誘導体、バソクプロイン等のフェナントレン誘導体、酸化チタンなどの金属酸化物、カーボンナノチューブ等が挙げられる。電子受容性化合物としては、好ましくは酸化チタン、カーボンナノチューブ、フラーレン、フラーレン誘導体であり、特に好ましくはフラーレン、フラーレン誘導体である。
【００８９】
フラーレンの例としては、Ｃ６０フラーレン、Ｃ７０フラーレン、Ｃ７６フラーレン、Ｃ７８フラーレン、Ｃ８４フラーレンなどが挙げられる。
【００９０】
フラーレン誘導体の例としてはＣ６０フラーレン、Ｃ７０フラーレン、Ｃ７６フラーレン、Ｃ７８フラーレン、Ｃ８４フラーレンそれぞれの誘導体が挙げられる。フラーレン誘導体の具体的構造の例としては、下記のような構造が挙げられる。
【００９１】
【化１】
2011119677.tif 000003
【００９２】
【化２】
2011119677.tif 000004
【００９３】
また、フラーレン誘導体の例としては、[６，６]フェニル−Ｃ６１酪酸メチルエステル（Ｃ６０ＰＣＢＭ、[6,6]-Phenyl  C61  butyric  acid  methyl  ester）、[６，６]フェニル−Ｃ７１酪酸メチルエステル（Ｃ７０ＰＣＢＭ、[6,6]-Phenyl  C71  butyric  acid  methyl  ester）、[６，６]フェニル−Ｃ８５酪酸メチルエステル（Ｃ８４ＰＣＢＭ、[6,6]-Phenyl  C85  butyric  acid  methyl  ester）、[６，６]チエニル−Ｃ６１酪酸メチルエステル（[6,6]-Thienyl  C61  butyric  acid  methyl  ester）などが挙げられる。
【００９４】
電子受容性化合物としてフラーレン誘導体を用いる場合には、フラーレン誘導体の割合が、電子供与性化合物１００重量部に対して、１０重量部〜１０００重量部であることが好ましく、２０重量部〜５００重量部であることがより好ましい。
電子受容性化合物及び電子供与性化合物を含有するバルクヘテロ型の活性層における電子受容性化合物の割合は、電子供与性化合物１００重量部に対して、１０重量部〜１０００重量部とすることが好ましく、５０重量部〜５００重量部とすることがより好ましい。
【００９５】
活性層の厚さは、通常、１ｎｍ〜１００μｍが好ましく、より好ましくは２ｎｍ〜１０００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜５００ｎｍであり、特に好ましくは２０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００９６】
ここで有機光電変換素子の動作機構を簡単に説明する。透明又は半透明の電極を透過して活性層に入射した入射光のエネルギーが、電子受容性化合物及び／又は電子供与性化合物で吸収され、電子と正孔とが結合した励起子を生成する。生成した励起子が移動して、電子受容性化合物と電子供与性化合物とが接合しているヘテロ接合界面に達すると、界面でのそれぞれのＨＯＭＯエネルギー及びＬＵＭＯエネルギーの違いにより電子と正孔とが分離し、独立に動くことができる電荷（電子及び正孔）が発生する。発生した電荷がそれぞれ電極（陰極、陽極）に移動することにより素子外部へ電気エネルギー（電流）として取り出すことができる。
【００９７】
有機光電変換素子には、第１電極及び第２電極のうちの少なくとも一方の電極と活性層との間に光電変換効率を向上させるための手段として活性層以外の付加的な層（中間層）を設けてもよい。付加的な中間層として用いられる材料の例としては、フッ化リチウム等のアルカリ金属及びアルカリ土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の酸化物等を用いることができる。また、付加的な中間層として用いられる材料の例としては、酸化チタン等無機半導体の微粒子、ＰＥＤＯＴ（ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン）などが挙げられる。
【００９８】
付加的な層の例としては、正孔又は電子を輸送する電荷輸送層（正孔輸送層、電子輸送層）が挙げられる。
【００９９】
上述の電荷輸送層を構成する材料としては、任意好適な材料を用いることができる。電荷輸送層が電子輸送層である場合には、材料の例として２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナンスロリン（ＢＣＰ）が挙げられる。電荷輸送層が正孔輸送層である場合には、材料の例としてはＰＥＤＯＴが挙げられる。
【０１００】
第１電極及び第２電極と、活性層との間に設けてもよい付加的な中間層は、バッファ層であってもよく、バッファ層として用いられる材料としては、フッ化リチウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属のハロゲン化物、酸化チタン等の酸化物等が挙げられる。また、無機半導体を用いる場合には、微粒子の形態で用いることもできる。
【０１０１】
有機光電変換素子の構成をより具体的に説明する。基板１０の主面上には、第１電極２０が設けられている。第１電極２０上には、第１電荷輸送層４０が設けられている。第１電荷輸送層４０は、第１電極２０が陽極である場合には正孔輸送層であり、第１電極２０が陰極である場合には電子輸送層である。
【０１０２】
活性層５０は、第１電荷輸送層４０上に設けられている。活性層５０上には、第２電荷輸送層６０が設けられている。第２電荷輸送層６０は、第１電極２０が陽極である場合には電子輸送層であり、第１電極２０が陰極である場合には正孔輸送層である。第２電極７０は、第２電荷輸送層６０上に設けられている。
【０１０３】
上記構成の有機光電変換素子では、活性層５０を電子受容性化合物と電子供与性化合物とが混合されたバルクヘテロ型とする単層の活性層について説明したが、活性層５０は複数層により構成されていてもよく、例えばフラーレン誘導体のような電子受容性化合物を含有する電子受容性層と、Ｐ３ＨＴのような電子供与性化合物を含有する電子供与性層とが接合されたヘテロジャンクション型としてもよい。
【０１０４】
ここで有機光電変換素子のとりうる層構成の一例を以下に示す。
ａ）陽極／活性層／陰極
ｂ）陽極／正孔輸送層／活性層／陰極
ｃ）陽極／活性層／電子輸送層／陰極
ｄ）陽極／正孔輸送層／活性層／電子輸送層／陰極
ｅ）陽極／電子供給性層／電子受容性層／陰極
ｆ）陽極／正孔輸送層／電子供給性層／電子受容性層／陰極
ｇ）陽極／電子供給性層／電子受容性層／電子輸送層／陰極
ｈ）陽極／正孔輸送層／電子供給性層／電子受容性層／電子輸送層／陰極
（ここで、記号「／」は、記号「／」を挟む層同士が隣接して積層されていることを示す。）
【０１０５】
上記層構成は、陽極が基板により近い側に設けられる形態、及び陰極が基板により近い側に設けられる形態のいずれであってもよい。
上記各層は、単層で構成されるのみならず、２層以上の積層体として構成されていてもよい。
【実施例】
【０１０６】
＜実施例１＞（電極における撥液処理）
ＩＴＯ膜付きポリエチレンナフトレート（ＰＥＮという場合がある。）フィルム基板（トービ社製、商品名：ＯＴＥＣ）の電極が形成される側の面をカプトンテープで保護した後、１ｍｏｌ／Ｌの濃度のＨＮＯ３中に３分間浸漬し、ＩＴＯ膜を、複数の電極（第１電極）が配列され、かつこれら電極外にＰＥＮフィルム基板の主面が露出するパターンにパターニングした。電極がパターニングされた基板を、アセトンにて洗浄した後、低圧水銀ランプを備えた紫外線オゾン照射装置（テクノビジョン社製、型式：ＵＶ−３１２）を用いて、ＵＶオゾン洗浄処理を１５分間施し、清浄な表面をもつ第１電極をＰＥＮ基板上に作製した。次いで、０．５重量％濃度のオクタデシルトリクロロシランをオクタン溶媒中に溶解させた溶液に、第１電極が形成された基板を浸漬した後、１２０℃で３０分間加熱処理した。その後、撥液性パターンとなる第１電極上の部分領域をカプトンテープで保護した後、１５分間ＵＶオゾン処理し、第１電極及び撥液性パターンを備える第１基板１を作製した。
【０１０７】
次いで、基板１上に、正孔輸送性材料であるＰＥＤＯＴ（スタルク社製、商品名Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ  ＡＩ４０８３、ｌｏｔ．ＨＣＤ０７Ｏ１０９）をスピンコート法により塗布した。この塗布工程により撥液性パターン外に、パターニングされたＰＥＤＯＴ層が形成された。その後、大気中、１５０℃で３０分間乾燥を行なった。次いで電子供与性材料である共役高分子化合物としてポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）（メルク社製、商品名ｌｉｓｉｃｏｎ  ＳＰ００１、ｌｏｔ．ＥＦ４３１００２）と、電子受容性材料であるフラーレン誘導体としてＰＣＢＭ（フロンティアカーボン社製、商品名Ｅ１００、ｌｏｔ．７Ｂ０１６８−Ａ）とを、オルトジクロロベンゼン溶媒中に、Ｐ３ＨＴが１．５重量％、ＰＣＢＭが１．２重量％となるよう添加し、７０℃で２時間撹拌を行なった後、孔径０．２μｍのフィルタにてろ過を行い、塗工液を調製する。次にＰＥＤＯＴ層上に、塗工液をスピンコート法により塗布して活性層を成膜した。この塗布工程により撥液性パターン外に、パターニングされた活性層が形成された。
【０１０８】
＜実施例２＞（電極外の領域における撥液処理）
ＩＴＯ膜付きＰＥＮフィルム基板（トービ社製、商品名：ＯＴＥＣ）の第１電極が形成される側の面をカプトンテープで保護した後、１ｍｏｌ／Ｌ濃度のＨＮＯ３中に３分間浸漬し、ＩＴＯ膜を複数の第１電極を含むパターンにパターニング形成した。パターニングされた基板を、アセトンにて洗浄した後、低圧水銀ランプを備えた紫外線オゾン照射装置（テクノビジョン社製、型式：ＵＶ−３１２）を用いて、１５分間ＵＶオゾン洗浄処理して、清浄な表面をもつ第１電極をＰＥＮ基板上に形成した。
【０１０９】
次いで第１電極をカプトンテープにて保護した後、大気圧プラズマ装置に基板を導入し、ＣＦ４雰囲気下でプラズマ処理した。その後、カプトンテープを剥ぎ取り、第２基板２を得た。
その後、第２基板２を用い、実施例１と同じ方法で積層構造を作製した。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、有機薄膜太陽電池モジュールの製造に有用である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０：基板
１０Ａ：電極形成領域
１０Ｂ：非電極形成領域
２０：第１電極
３０：撥液性部
３０ａ：撥液性パターン
４０：第１電荷輸送層
５０：活性層
６０：第２電荷輸送層
７０：第２電極
７０ａ：コンタクト
１００Ａ１：第１素子
１００Ａ２：第２素子
１００Ｂ：素子間部
Ｒ：親液化処理
Ｘ：第１露出部
Ｙ：第２露出部
Ｚ：第３露出部
【図１−１】
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【図１−２】
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【図１−３】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図５−３】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図８−１】
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【図８−２】
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