(57)【要約】【課題】光電変換効率の高い光電変換層を有する有機太陽電池を提供すること。【解決手段】基板４上に透明な第１電極３を形成する第１電極形成ステップと、この第１電極３上に、電界紡糸法によりＰ型材料及びＮ型材料の少なくとも一方を線状化して光電変換層５を形成する光電変換層形成ステップと、この光電変換層５上に第２電極７を形成する電極形成ステップとを有する。また、光電変換層５の形成にあたり、一例としてＰ型材料を含む溶媒を線状化してＮ型材料を塗布しているが、Ｎ型材料を含む溶媒を線状化してＰ型材料を塗布しても良い。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に透明な第１電極を形成する第１電極形成ステップと、
前記第１電極上に、電界紡糸法によりＰ型材料及びＮ型材料の少なくとも一方を線状化して光電変換層を形成する光電変換層形成ステップと、
前記光電変換層上に第２電極を形成する電極形成ステップと
を有することを特徴とする有機太陽電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の有機太陽電池の製造方法において、
前記光電変換層形成ステップでは、前記電界紡糸法により前記Ｐ型材料及び前記Ｎ型材料の両方を線状化して前記光電変換層を形成することを特徴とする有機太陽電池。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の有機太陽電池の製造方法において、
前記光電変換層形成ステップでは、
前記電界紡糸法によって線状化した前記Ｐ型材料及び前記Ｎ型材料の少なくとも一方に対して前記基板を相対的に回転させながら、前記Ｐ型材料及び前記Ｎ型材料の少なくとも一方を塗布することを特徴とする有機太陽電池の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか記載の有機太陽電池の製造方法において、
前記基板上に前記第１電極を形成した後、前記光電変換層を形成する前に、前記第１電極上にＰ型材料を塗布して短絡防止層を形成する短絡防止層形成ステップを有することを特徴とする有機太陽電池の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか記載の有機太陽電池の製造方法において、
前記光電変換層を形成した後、前記第２電極を形成する前に、前記光電変換層上にＮ型材料を塗布して他の短絡防止層を形成する他の短絡防止形成ステップを有することを特徴とする有機太陽電池の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか記載の有機太陽電池の製造方法において、
前記光電変換層形成ステップでは、
前記第１電極と前記第２電極とが対向する向きに沿ってＰ型材料又はＮ型材料を線状化して形成することを特徴とする有機太陽電池の製造方法。
【請求項７】
基板上に透明な第１電極を形成する第１電極形成ステップと、
前記第１電極上に、電界紡糸法によりＰ型材料及びＮ型材料の少なくとも一方を線状化して光電変換層を形成する光電変換層形成ステップと、
前記光電変換層上に第２電極を形成する電極形成ステップと
を有する有機太陽電池の製造方法により製造されたことを特徴とする有機太陽電池。
【請求項８】
基板と、
前記基板上に形成された透明な第１電極と、
前記第１電極上に形成されており線状化したＰ型材料及びＮ型材料の少なくとも一方を含む光電変換層と、
前記光電変換層上に形成された第２電極と
を有することを特徴とする有機太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収した光に基づく光電変換によって発電する有機太陽電池の製造方法及び有機太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護活動が活発であり、環境に優しく無尽蔵に供給される太陽光を利用した太陽光発電の拡大が待望まれている。このような太陽光発電を行う太陽電池としては、コスト的に採用の難しいシリコン太陽電池の代わりとして有機太陽電池が有力視されている。この有機太陽電池の特長としては，シリコン太陽電池などよりもはるかに軽量で低コスト、しかも加工性が良く、いかなる形状や用途にも対応可能な点を挙げることができる。
【０００３】
従来の有機太陽電池としては、一例として高分子バルクへテロ型の有機太陽電池を挙げることができる。この高分子バルクヘテロ型の有機太陽電池では、Ｐ型材料とＮ型材料を混ぜた溶液を、透明な第１電極を形成済みの基板に塗布して光電変換膜を形成した後、その上に第２電極を形成しただけという簡単な構成とすることができる。
【０００４】
このような高分子バルクヘテロ型の有機太陽電池の製造方法においては、混合して形成した光電変換膜中のＰ型材料とＮ型材料との分布制御が困難であり、この分布状況次第では光電変換効率が大きく変わってしまう。そこで従来、有機太陽電池を製造した後にアニール処理を行うことで、特殊な材質を採用したＰ型材料とＮ型材料との層分離を利用した自己組織化により光電変換膜中の構造をある程度制御して光電変換効率を高めようとしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２３６２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の有機太陽電池の製造方法では、上記アニール処理の結果次第でＰ型材料とＮ型材料との分布制御が左右される場合があり、それらの分布を完全に制御することができなかった。よって、製造された有機太陽電池は、一部については光電変換効率を高くすることができたものが存在する場合もあったが、その一方、不確実な電荷などの輸送経路が生じてしまい光電変換効率が低いものが存在してしまう場合もあった。これは、上述した有機太陽電池の製造方法では、一般的な材料を用いることができないという材料に起因する問題などが存在するためであり、製造された有機太陽電池における光電変換膜の光電変換効率は依然として低くなる傾向があった。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題には、上記した問題が一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、基板上に透明な第１電極を形成する第１電極形成ステップと、前記第１電極上に、電界紡糸法によりＰ型材料及びＮ型材料の少なくとも一方を線状化して光電変換層を形成する光電変換層形成ステップと、前記光電変換層上に第２電極を形成する電極形成ステップとを有する。
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項７記載の発明は、基板上に透明な第１電極を形成する第１電極形成ステップと、前記第１電極上に、電界紡糸法によりＰ型材料及びＮ型材料の少なくとも一方を線状化して光電変換層を形成する光電変換層形成ステップと、前記光電変換層上に第２電極を形成する電極形成ステップとを有する有機太陽電池の製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項８記載の発明は、基板と、前記基板上に形成された透明な第１電極と、前記第１電極上に形成されており線状化したＰ型材料及びＮ型材料の少なくとも一方を含む光電変換層と、前記光電変換層上に形成された第２電極とを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態における有機太陽電池１の構成例を示す断面図である。
有機太陽電池１は、基板４、第１電極３、光電変換層５及び第２電極７を有する。
この基板４は、ガラスまたはフィルムなどの透明な部材である。この基板４上には透明な第１電極３が形成されている。この第１電極３上には光電変換層５が形成されている。この光電変換層５は、Ｐ型材料及びＮ型材料のうち少なくとも一方が線状化（以下「ナノファイバー化」ともいう）されたものが複雑に絡み合った構成となっている。このためこの光電変換層５においては、Ｐ型材料とＮ型材料との接触面積が広くなっている。この光電変換層５上には第２電極７が形成されている。この光電変換層５は、電子供与性材料及び電子受容性材料を有する。
【００１２】
このような構成の有機太陽電池１は、その外部から入射した光（以下「外部光」という）Ｌが透明な基板４及び第１電極３を透過し、光電変換層５に到達する。この光電変換層５では、太陽光スペクトル領域に吸収スペクトルを持つ電子供与性材料または、電子受容性材料を用いることにより、太陽光スペクトル領域の光Ｌを吸収するようになる。
【００１３】
たとえば電子供与性材料で光Ｌが吸収されると、励起子が生成され、Ｐ型材料とＮ型材料の接触界面で電荷分離を起こし電子と正孔（ホール）を発生させる。このうち電子は電子受容性材料に移動し、第２電極７から外部の電気回路を通って第１電極３に移動する。この第１電極３に移動した電子は、電子供与性材料に発生した正孔（ホール）と結合し、元の状態に戻る。このような電子の移動の繰り返しにより、有機太陽電池１は、その第１電極３及び第２電極７から電気エネルギーが取り出される。
【００１４】
図２は、図１に示す光電変換層５の一部を拡大して表した構成例を示す断面図である。
この光電変換層５は、Ｐ型材料及びＮ型材料として特別な材料を用いずに一般的な材料を用いている。この光電変換層５は、上述のように電子供与性材料及び電子受容性材料を有している。
【００１５】
このうち電子供与性材料としては、例えばチオフェン及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、フェニレン−ビニレン及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、チエニレン−ビニレン及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、カルバゾール及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ビニルカルバゾール及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ピロール及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、アセチレン及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、イソチアナフェン及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ヘプタジエン及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマーなどの高分子、無金属フタロシアニン、金属フタロシアニン類およびそれらの誘導体、ジアミン類、フェニルジアミン類およびそれらの誘導体、ペンタセンなどのアセン類およびその誘導体、ポルフィリン、テトラメチルポルフィリン、テトラフェニルポルフィリン、テトラベンズポルフィリン、モノアゾテトラベンズポルフィリン、ジアゾテトラベンズポルフィン、トリアゾテトラベンズポルフィリン、オクタエチルポルフィリン、オクタアルキルチオポルフィラジン、オクタアルキルアミノポルフィラジン、ヘミポルフィラジン、クロロフィル等の無金属ポルフィリンや金属ポルフィリン及びそれらの誘導体、シアニン色素、メロシアニン色素、スクアリリウム色素、キナクリドン色素、アゾ色素、アントラキノン、ベンゾキノン、ナフトキノン等のキノン系色素などの低分子が利用されうる。金属フタロシアニンや金属ポルフィリンの中心金属としては、例えばマグネシウム、亜鉛、銅、銀、アルミニウム、ケイ素、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、スズ、白金、鉛などの金属、金属酸化物、金属ハロゲン化物が用いられる。なお、上記電子供与性材料としては、これらに限定されず、電子供与性のある材料であればいかなるものを採用しても良い。
【００１６】
上記電子受容性材料としては、例えばピリジン及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、キノリン及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ベンゾフェナンスロリン類およびその誘導体によるラダーポリマー、シアノ−ポリフェニレンビニレンなどの高分子、フッ素化無金属フタロシアニン、フッ素化金属フタロシアニン類及びその誘導体、ペリレン及びその誘導体（ＰＴＣＤＡ、ＰＴＣＤＩなど）、ナフタレン誘導体（ＮＴＣＤＡ、ＮＴＣＤＡなど）、バソキュプロイン及びその誘導体などの低分子が利用されうる。また、上記電子受容性材料としては、例えばＰＣＢＭなどのフラーレン誘導体、カーボンナノチューブの誘導体なども利用される。なお、上記電子受容性材料としては、これらに限定されず、電子受容性のある材料であればいかなるものを採用しても良い。
【００１７】
この光電変換層５は、後述するようにＰ型材料及びＮ型材料の少なくとも一方が電界紡糸法（エレクトロスプレー法）により線状化されている。このため、この光電変換層５においては、Ｐ型材料とＮ型材料との接触面積が大きくなっている。
【００１８】
従って、この光電変換層５では、吸収した光に基づいて発生させた電子及び正孔を、線状化されたＰ型材料とＮ型材料をキャリア輸送経路として、効率よく上記第１電極３などに供給することができる。よって、有機太陽電池１は、吸収した光Ｌに基づいて効率よく発電を行うことができる。
【００１９】
有機太陽電池１の構成については以上のようであり、次にこの有機太陽電池１の製造方法の一例について説明する。
図３〜図５は、それぞれ有機太陽電池１の製造方法の一例を示す断面図である。
図３に示すように基板４上には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を材質とする第１電極３が形成されている。この第１電極３上には、必要に応じていわゆるＰＥＤＯＴなどの図示しないバッファ層を塗布しても良い。
【００２０】
＜電界紡糸法による光電変換層の形成＞
このように第１電極３上には、光電変換層５が次のように電界紡糸法（エレクトロスプレー法）により形成される。この光電変換層５は、Ｐ型材料及びＮ型材料として、各々、例えばＰ３ＨＴ及びＰＣＢＭを採用している。
【００２１】
この電界紡糸法においては、まず、図４に示すように第１電極３が形成済みの基板４を対向電極１５上に配置しておく。この対向電極１５の上部には、図示しない支持部によって支持されたキャピラリー１１が配置されている。このキャピラリー１１は、所定の溶媒に溶かしたＰ型材料１１ａを線状化（ナノファイバー化）して吐出する。電源１４は、キャピラリー１１と対向電極１５との間に、それぞれ例えば５ｋＶ〜１００ＫＶの高電圧を印加する。
【００２２】
この対向電極１５は、第１電極３が形成された基板４が配置された状態で、例えば両キャピラリー１１に対して相対的にＲ方向に回転する。ここで本実施形態では、キャピラリー１１が、固定された対向電極１５に対してＲ方向に回転しても良いし、対向電極１５が、固定されたキャピラリー１１に対してＲ方向に回転しても良い。本実施形態では、後者を採用して説明する。
【００２３】
キャピラリー１１は、そのノズルから、所定の溶媒に溶かしたＰ型材料１１ａを線状化して、例えば１ｎｌ／分〜１００ｎｌ／分の量を吹き出す。なお、高速成膜をする場合には、そのノズルの数を増やしても良い。すると、Ｐ型材料１１ａを含む溶媒は、線状化された状態で、電源１５によって印加された電圧によって対向電極１５に引き寄せられる。この対向電極１５には、上述のように第１電極３が形成された基板４が配置されており、このように線状化されたＰ型材料１１ａを含む溶媒が、空中で揮発しつつ第１電極３の表面に付着する。
【００２４】
このとき、上述したようにキャピラリー１１が対向電極１５に対して相対的にＲ方向に回転しているため、キャピラリー１１から吐出されたＰ型材料１１ａを含む溶媒が空中で線状化した状態で複雑な形状となっていく。すると、この溶媒は空中で揮発するため、線状化されたＰ型材料１１ａが複雑な形状となったまま第１電極３の表面に所定の厚さとなるように積層される。
【００２５】
次に、例えば液体状のＮ型材料が、このように線状化されたＰ型材料１１ａの隙間を埋めるように塗布される。すると、この液体状のＮ型材料は、線状化されているＰ型材料の表面を覆うようになるため、Ｐ型材料１１ａとの接触面積が大きくなる。
【００２６】
従って、これらＰ型材料１１ａ及びＮ型材料によって、図５に示すように光電変換層５が第１電極３上に形成される。このように光電変換層５が形成されると、次にこの光電変換層５上に酸化チタンなどを材質とするバッファ層を形成しても良い。以上のように光電変換層５が形成されると、この光電変換層５上には、図１に示すように第２電極７が形成される。このようにして有機太陽電池１が完成する。
【００２７】
上記実施形態における有機太陽電池１の製造方法は、基板４上に透明な第１電極３を形成する第１電極形成ステップと、上記第１電極３上に、電界紡糸法によりＰ型材料及びＮ型材料の少なくとも一方を線状化（ナノファイバー化）して光電変換層５を形成する光電変換層形成ステップと、上記光電変換層５上に第２電極７を形成する電極形成ステップとを有する。本実施形態では、光電変換層５の形成にあたり、一例としてＰ型材料を含む溶媒を線状化してＮ型材料を塗布しているが、Ｎ型材料を含む溶媒を線状化してＰ型材料を塗布しても良い。
【００２８】
つまり、この光電変換層５においては、Ｐ型材料及びＮ型材料が微細なナノレベルのファイバー状態で混ざり合うとともに密着して接触しているため、これらＰ型材料及びＮ型材料との接触面積が大きくなる。従って、光電変換層５が光を吸収して電荷分離しやすく、かつ電子とホールが、各電極まで到達するためのキャリア輸送経路を確実に確保できるため、各々、各電極に到達する前に再結合してしまうことがなくなり、各電極において確実に取り出すことができる。このため有機太陽電池１は、このような光電変換層５の作用によって光電変換効率が向上する。なお、本実施形態では、光電変換層５の材料として有機材料を例示しているが、この有機材料は、無機材料に比べて電子及び正孔の移動度が低いことが知られている。本実施形態は、有機材料でありながらＰ型材料及びＮ型材料の接触面積が大きい構成となっているため、このような有機材料の移動度の低さを補完し、光電変換効率を向上させることに貢献する。
【００２９】
ここで、このような電界紡糸法を用いると、Ｐ型材料（及びＮ型材料の少なくとも一方）が基板４の第１電極３が到達する時点では溶媒が揮発して固体状態で、光電変換層５を成膜することが可能となる。一般に塗布側太陽電池では、１層目を塗布した後、２層目を塗布すると、この２層目の溶媒が１層目を溶解させてしまい、好ましいＰＮ接合界面を得ることが難しい場合もあった。しかしながら、このような電界紡糸法を用いると、溶媒が揮発した状態でＰ型材料が第１電極３に到達し、光電変換層５を成膜することができるため、好ましいＰＮ接合界面を得ることが可能となる。よって、このような有機太陽電池１の製造方法によれば、光電変換層５に多数のＰＮ接合界面を自由に形成でき、光電変換効率の良い有機太陽電池１を製造することができる。
【００３０】
上記実施形態における有機太陽電池１の製造方法は、上記手法に加えてさらに、上記光電変換層形成ステップでは、上記電界紡糸法によって線状化した上記Ｐ型材料及び上記Ｎ型材料の少なくとも一方に対して上記基板４を相対的に回転させながら、これらＰ型材料及びＮ型材料の少なくとも一方を塗布する。
【００３１】
このようにすると、線状化したＰ型材料及びＮ型材料が回転により互いにより複雑に絡み合うことになり、Ｐ型材料とＮ型材料との接触面積が大きくなる。すると、有機太陽電池１は、光を吸収した光電変換層５が放出した電子及び正孔を効率よく各第１電極３などに送り込むことができる。
【００３２】
上記実施形態における有機太陽電池１の製造方法は、上記基板４上に上記第１電極３を形成した後、上記光電変換層５を形成する前に、上記第１電極３上にＰ型材料を塗布して短絡防止層を形成する短絡防止形成ステップを有する。
【００３３】
このようにすると、光電変換層５を形成した後において第１電極３と第２電極７が短絡しないようにすることができる。
【００３４】
上記実施形態における有機太陽電池１は、基板４上に透明な第１電極３を形成する第１電極形成ステップと、上記第１電極３上に、電界紡糸法によりＰ型材料及びＮ型材料の少なくとも一方を線状化して光電変換層５を形成する光電変換層形成ステップと、上記光電変換層５上に第２電極７を形成する電極形成ステップとを有する有機太陽電池１の製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００３５】
上記実施形態における有機太陽電池１は、基板４と、上記基板４上に形成された透明な第１電極３と、上記第１電極３上に形成されており線状化したＰ型材料及びＮ型材料の少なくとも一方により構成された光電変換層５と、上記光電変換層５上に形成された第２電極７とを有する。
【００３６】
この光電変換層５においては、Ｐ型材料及びＮ型材料が微細なナノレベルのファイバー状態で接触しているため、これらＰ型材料及びＮ型材料との接触面積が大きくなる。従って、光電変換層５が光を吸収して電荷分離した電子とホールが、それぞれ各電極３などに到達する前に再結合してしまうことがなくなり、各電極３において確実に取り出すことができる。このため有機太陽電池１は、このような光電変換層５の作用によって光電変換効率が向上する。
【００３７】
＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態における有機太陽電池１の製造方法の一部の変形例を示す断面図である。
第２実施形態における有機太陽電池１の製造方法は、第１実施形態における太陽電池１の製造方法とほぼ同様の手順でありほぼ同様の構成であることから、同一の手順及び構成については第１実施形態における図１乃至図５と同一の符号を用いるとともに、その説明を省略し、以下の説明では異なる点を中心として説明する。
【００３８】
第１実施形態では、光電変換層５の形成にあたり、Ｐ型材料又はＮ型材料を電界紡糸法を用いて線状化して、その上からＮ型材料又はＰ型材料をコートする手法を例示したが、第２実施形態では、これらＰ型材料及びＮ型材料の両方を電界紡糸法で線状化して形成している。
【００３９】
すなわち、第２実施形態では、上述した電界紡糸法を用いた光電変換層５の形成にあたり、図６に示すように一方のキャピラリー１１がＰ型材料１１ａを含む溶媒を線状化して吐出している一方、他方のキャピラリー１３がＮ型材料１３ａを含む溶媒を線状化して、例えば１ｎｌ／ｍｉｎ〜１００ｎｌ／ｍｉｎの量を吹き出す。なお、高速成膜をする場合には、そのノズルの数を増やしても良い。
【００４０】
他方のキャピラリー１３は、所定の溶媒に溶かしたＮ型材料１３ａを線状化して吐出する。また電源１７は、キャピラリー１３と対向電極１７との間に、それぞれ例えば５ｋＶ〜１００ＫＶの高電圧を印加している。この対向電極１５は、第１電極３が形成された基板４が配置された状態で、例えば両キャピラリー１１，１３に対して相対的にＲ方向に回転する。
【００４１】
ここで本実施形態では、キャピラリー１１，１３が、固定された対向電極１５に対してＲ方向に回転しても良いし、対向電極１５が、固定されたキャピラリー１１，１３に対してＲ方向に回転しても良い。本実施形態では、後者を採用している。
【００４２】
他のキャピラリー１３は、キャピラリー１１が第１実施形態のように所定の溶媒に溶かしたＰ型材料１１ａを線状化して吐出するのと並列して、所定の溶媒に溶かしたＮ型材料１３ａを線状化して吐出する。すると、Ｎ型材料１３ａを含む溶媒は、線状化された状態で、電源１７によって印加された電圧によって対向電極１５に引き寄せられる。この対向電極１５には、上述のように第１電極３が形成された基板４が配置されており、このように線状化されたＮ型材料１３ａを含む溶媒が、空中で揮発しつつ第１電極３の表面に付着する。
【００４３】
このとき、上述のようにキャピラリー１１，１３が対向電極１５に対して相対的にＲ方向に回転しているため、キャピラリー１１，１３から各々吐出されたＰ型材料１１ａを含む溶媒及びＮ型材料１３ａを含む溶媒が空中で複雑に絡み合う。すると、これら溶媒は空中で揮発しつつ複雑に絡み合うため、これらの溶媒が揮発した線状のＰ型材料１１ａ及び線状のＮ型材料１３ａが、接触面積を増加させながら第１電極３の表面に所定の厚さとなるように積層される。
【００４４】
上記実施形態における有機太陽電池１の製造方法は、上記光電変換層形成ステップでは、電界紡糸法（エレクトロスプレー法）により上記Ｐ型材料１１ａ及び上記Ｎ型材料１３ａの両方を線状化して上記光電変換層５を形成している。
【００４５】
このようにすると、電界紡糸法によって線状化したＰ型材料１１ａ及びＮ型材料１３ａを第１電極３上に形成することで光電変換層５が形成されている。このため、この光電変換層５の内部においては、これらＰ型材料１１ａとＮ型材料１３ａとが複雑に絡み合って接触面積が大きくなる。
【００４６】
すると、この光電変換層５は、光を吸収した際に電荷分離した電子及びホールは線状化したＰ型材料などを通って確実に各電極３などに向かうため、いわゆるバルクへテロ型の太陽電池のように電荷の通過経路（パス）の形成が不十分なために途中で再結合するようなことがなくなる。従って、このような光電変換層５を有する有機太陽電池１は光電変換効率が向上する。
【００４７】
＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態における有機太陽電池の製造方法によって製造された有機太陽電池１ａの構成例を示す断面図である。
第３実施形態における有機太陽電池１の製造方法は、第１実施形態及び第２実施形態における太陽電池１の製造方法とほぼ同様の手順でありほぼ同様の構成であることから、同一の手順及び構成については第１実施形態及び第２実施形態における図１乃至図５と同一の符号を用いるとともに、その説明を省略し、以下の説明では異なる点を中心として説明する。
【００４８】
この有機太陽電池１ａは、上記各実施形態における有機太陽電池１とほぼ同様の構成であるが、第１電極３と光電変換層５との間にＰ型材料層６が形成されているとともに、この光電変換層５と第２電極７との間にＮ型材料層８が形成されている。なお、これらＰ型材料層６及びＮ型材料層８は、少なくとも一方が形成されている形態であっても良い。
【００４９】
＜短絡防止層形成ステップ＞
上記実施形態における有機太陽電池１ａの製造方法は、上記各実施形態における有機太陽電池１の製造方法に加えてさらに、上記基板４上に上記第１電極を形成した後、上記光電変換層５を形成する前に、上記第１電極３上にＰ型材料を塗布して第１短絡防止層６（Ｐ型材料層）を形成する短絡防止形成ステップを有する。
【００５０】
このようにすると、製造された有機太陽電池１ａは、第１電極３と第２電極７が確実に直接的に接触しないようにすることができるため、第１電極３と第２電極７とが短絡しないようにすることができる。
【００５１】
＜他の短絡防止層形成ステップ＞
上記実施形態における有機太陽電池１ａの製造方法は、上記有機太陽電池１ａの製造方法に加えてさらに、上記光電変換層５を形成した後、上記第２電極７を形成する前に、上記光電変換層５上にＮ型材料を塗布して他の短絡防止層８（第２短絡防止層）を形成する他の短絡防止形成ステップを有する。
【００５２】
このようにすると、製造された有機太陽電池１ａは、第１電極３と第２電極７が確実に直接的に接触しないようにすることができるため、第１電極３と第２電極７とが短絡しないようにすることができる。
【００５３】
なお、本実施形態は、上記に限られず、種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。
【００５４】
＜電界紡糸法（スプレー法）による光電変換層の形成方法の変形例＞
上記実施形態では、図４においてキャピラリー１１，１３から各々Ｐ型材料及びＮ型材料を含む溶媒を吐出しているが、これに代えて、これらのうち一方のみをキャピラリー１１などから吐出し、他方をスピンコート法及びブレード法、印刷法などで第１電極３上に成膜するようにしてもよい。この場合、キャピラリー１１などによて線状化する材料は、後からコートする溶媒に溶けにくい材料が望ましい。なお、このように線状化（ナノファイバー化）する材料は、仮に後からコートする溶媒に溶けたとしても、短時間であれば、ある程度のファイバー形状やドット形状を維持することができると考えられる。
【００５５】
上記実施形態では、光電変換層５の形成にあたり、線状化したＰ型材料などを用いているが、これに限られず、第１電極３上に微細なＰ型材料などのドットを形成するようにしても良い。つまり電界紡糸法は、線状化させつつ吹き出した後に空中で溶媒が揮発するため、基板４上の第１電極３に付着する時点でＰ型材料などが固体状態で付着するように制御することもできる。よって、このようなドットを形成する手法でＰ型材料とＮ型材料とを積層した場合には、両材料が混ざり合うことはなくＰ型材料とＮ型材料との積層構造となり、その積層構造の製造制御が容易となる。この場合、必要に応じて、光電変換層５の積層後にはアニール処理を施すことで、これらＰ型材料とＮ型材料との接触界面に混合層を形成するようにしても良い。
【００５６】
また、上記第１実施形態では、第１電極３上に、線状化したＰ型材料を形成した後にＮ型材料を塗布しているが、これに限られず、線状化したＮ型材料を形成した後にＰ型材料を塗布しても良い。また、さらに第１実施形態では、第１電極３上に、Ｎ型材料を塗布した後に、線状化したＰ型材料を埋め込むようにしてもよい。同様に第１実施形態では、第１電極３上に、Ｐ型材料を塗布した後に、線状化したＮ型材料を埋め込むようにしても良い。
【００５７】
図８は、上記各実施形態を応用して製造された有機太陽電池１ｂの構成例を示す断面図である。
この有機太陽電池１ｂは、第１実施形態における有機太陽電池１とほぼ同様の構成であるが、第１実施形態の光電変換層５とほぼ同様の構成である光電変換層５ａにおけるＰ型材料及びＮ型材料の状態が異なっている。
【００５８】
すなわち、この光電変換層５ａは、例えばＰ型材料及びＮ型材料を基板４に対して多数本垂直に（第１電極３及び第２電極７の配列方向に沿って）、紡糸した構成となっている（以下「垂直配向構造」という）。このような垂直配向構造を実現するには、第１電極３上に線状化したＮ型材料を形成しておき、その上からＰ型材料を成膜することで、Ｐ型材料とＮ型材料の垂直配向構造としてもよいし、第１電極３上に線状化したＰ型材料を形成しておき、その上から、Ｎ型材料を成膜するようにしてもよい。
【００５９】
上記実施形態における有機太陽電池１の製造方法では、上記光電変換層形成ステップでは、上記第１電極３と上記第２電極７とが対向する向きに沿ってＰ型材料又はＮ型材料を線状化して形成する。
【００６０】
このようにすると、有機太陽電池１は、光電変換層５などが理想的な構造となり最も光電変換効率が良くなる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１実施形態における有機太陽電池の構成例を示す断面図である。
【図２】図１に示す光電変換層の一部を拡大して表した構成例を示す断面図である。
【図３】有機太陽電池の製造方法の一例を示す断面図である。
【図４】有機太陽電池の製造方法の一例を示す断面図である。
【図５】有機太陽電池の製造方法の一例を示す断面図である。
【図６】第２実施形態における有機太陽電池の製造方法の一部の変形例を示す断面図である。
【図７】第３実施形態における有機太陽電池の製造方法によって製造された有機太陽電池の構成例を示す断面図である。
【図８】上記各実施形態を応用して製造された有機太陽電池の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１                有機太陽電池
１ａ              有機太陽電池
３                第１電極
４                基板
５                光電変換層
５ａ              光電変換層
７                第２電極
【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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