(57)【要約】【課題】有機薄膜太陽電池を歩留まり良く、かつ安価に製造することのできる技術を提供する。【解決手段】吐出幅ＬＡのシム１７Ａを有するダイ１３Ａを用いて、透明電極が付された基板１６の上に第１溶液を塗布して正孔輸送層を形成し、吐出幅ＬＡよりも狭い吐出幅ＬＢのシム１７Ｂを有するダイ１３Ｂを用いて、正孔輸送層の上に第２溶液を塗布して発電層を形成し、吐出幅ＬＢよりも狭い吐出幅ＬＣのシム１７Ｃを有するダイ１３Ｃを用いて、発電層の上に第３溶液を塗布して電子輸送層を形成する。【選択図】図２
2012199273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含むことを特徴とする有機薄膜太陽電池の製造方法：
（ａ）基板を用意する工程；
（ｂ）前記基板の上に、透明電極を形成する工程；
（ｃ）前記基板と第１スリットコータとを、前記基板の走行する第１方向に相対移動させながら、前記透明電極の上に、前記第１スリットコータに備わる第１ダイを用いて第１溶液を塗布し、第１有機層を形成する工程；
（ｄ）前記基板と第２スリットコータとを前記第１方向に相対移動させながら、前記第１有機層の上に、前記第２スリットコータに備わる第２ダイを用いて第２溶液を塗布し、第２有機層を形成する工程；
（ｅ）前記基板と第３スリットコータとを前記第１方向に相対移動させながら、前記第２有機層の上に、前記第３スリットコータに備わる第３ダイを用いて第３溶液を塗布し、第３有機層を形成する工程；
（ｆ）前記第３有機層の上に、金属電極を形成する工程、
ここで、
前記第１ダイは、前記第１方向と垂直な方向である第２方向に沿って設けられた前記第１溶液を吐出するスリット状の吐出口と、第１吐出幅の第１シムとを有し、
前記第２ダイは、前記第２方向に沿って設けられた前記第２溶液を吐出するスリット状の吐出口と、前記第１吐出幅よりも狭い第２吐出幅の第２シムとを有し、
前記第３ダイは、前記第２方向に沿って設けられた前記第３溶液を吐出するスリット状の吐出口と、前記第２吐出幅よりも狭い第３吐出幅の第３シムとを有し、
前記第１有機層の前記第２方向の両端面よりも、前記第２有機層の前記第２方向の両端面が内側に位置し、
前記第２有機層の前記第２方向の両端面よりも、前記第３有機層の前記第２方向の両端面が内側に位置している。
【請求項２】
請求項１記載の有機薄膜太陽電池の製造方法において、前記（ｆ）工程は、さらに以下の下位工程を含むことを特徴とする有機薄膜太陽電池の製造方法：
（ｆ１）前記基板と第４スリットコータとを前記第１方向に相対移動させながら、前記第３有機層の上に、前記第４スリットコータに備わる第４ダイを用いて第４溶液を塗布する工程、
ここで、
前記第４ダイは、前記第２方向に沿って設けられた前記第４溶液を吐出するスリット状の吐出口と、前記第３吐出幅よりも狭い第４吐出幅の第４シムとを有し、
前記第３有機層の前記第２方向の両端面よりも、前記金属電極の前記第２方向の両端面が内側に位置している。
【請求項３】
請求項１記載の有機薄膜太陽電池の製造方法において、前記第２有機層の前記第２方向に沿った寸法は前記第１有機層の前記第２方向に沿った寸法よりも１．０ｍｍ以上短く、前記第３有機層の前記第２方向に沿った寸法は前記第２有機層の前記第２方向に沿った寸法よりも１．０ｍｍ以上短いことを特徴とする有機薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の有機薄膜太陽電池の製造方法において、
前記基板の前記第１方向の前端面から前記第１溶液の塗布が開始される位置までの第１距離よりも、前記基板の前記第１方向の前記前端面から前記第２溶液の塗布が開始される位置までの第２距離が長く、
前記基板の前記第１方向の前記前端面から前記第２溶液の塗布が開始される位置までの前記第２距離よりも、前記基板の前記第１方向の前記前端面から前記第３溶液の塗布が開始される位置までの第３距離が長く、
前記第１有機層の前記第１方向の両端面よりも、前記第２有機層の前記第１方向の両端面が内側に位置し、
前記第２有機層の前記第１方向の両端面よりも、前記第３有機層の前記第１方向の両端面が内側に位置してい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５】
請求項４記載の有機薄膜太陽電池の製造方法において、前記第２有機層の前記第１方向に沿った寸法は前記第１有機層の前記第１方向に沿った寸法よりも１．０ｍｍ以上短く、前記第３有機層の前記第１方向に沿った寸法は前記第２有機層の前記第１方向に沿った寸法よりも１．０ｍｍ以上短いことを特徴とする有機薄膜太陽電池の製造方法。
【請求項６】
請求項１記載の有機薄膜太陽電池の製造方法において、前記第１有機層は正孔輸送層、前記第２有機層は発電層、前記第３有機層は電子輸送層であ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７】
請求項１記載の有機薄膜太陽電池の製造方法において、前記（ｆ）工程の後、さらに以下の工程を含むことを特徴とする有機薄膜太陽電池の製造方法：
（ｇ）前記基板の上に積層された前記第１有機層、前記第２有機層、前記第３有機層、および前記金属層にアニール処理を施す工程。
【請求項８】
固定テーブルと、
前記固定テーブルの上に、第１方向に順次配置された複数のスリットコータと、
前記複数のスリットコータにそれぞれ備わり、前記第１方向と垂直な方向である第２方向に沿って設けられた溶液を吐出するスリット状の吐出口を有する複数のダイと、
前記複数のダイにそれぞれ備わり、前記溶液の吐出幅を規定する複数のシムと、
を含む有機薄膜太陽電池の製造装置であって、
前記基板と前記複数のスリットコータとは前記第１方向に相対移動し、前記複数のシムのそれぞれの吐出幅が、後続のシムになるに従って順に狭くなっていることを特徴とする有機薄膜太陽電池の製造装置。
【請求項９】
請求項８記載の有機薄膜太陽電池の製造装置において、後に使用されるシムの吐出幅が、先に使用されるシムの吐出幅よりも１．０ｍｍ以上短いことを特徴とする有機薄膜太陽電池の製造装置。
【請求項１０】
請求項８記載の有機薄膜太陽電池の製造装置において、前記複数のダイの前記溶液の塗布位置を、互いに異なる値に設定できることを特徴とする有機薄膜太陽電池の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機薄膜太陽電池の製造方法およびその製造装置に関し、特に、間歇スリットコート法を用いた有機薄膜太陽電池の製造に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の太陽電池として、有機薄膜太陽電池が着目されている。有機薄膜太陽電池は、シリコン系太陽電池と比較して軽量化、薄型化、またはフレキシブル化が可能であり、様々な新しい用途にも対応できるという利点を有している。
【０００３】
有機薄膜太陽電池を構成する各有機層の形成方法としては、例えばスピンコート法、インクジェット法、印刷法、または金属蒸着法などが検討されている。
【０００４】
しかし、スピンコート法は、例えば表示装置の画素に用いられるような小面積のパターンの製造には適しているが、太陽電池に用いられるＧ６（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）サイズのベタ塗りには不適である。さらに、スピンコート法は材料の使用効率が低く、材料のほとんどが再利用されずに廃棄されている。また、インクジェット法も小面積でかつ高精細なパターンの製造には適しているが、Ｇ６サイズのベタ塗りには不適である。また、印刷法としては、例えばオフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、またはスクリーン印刷などがある。しかし、これらの印刷法も高精細なパターンの製造には適しているが、Ｇ６サイズのベタ塗りには不適である。また、金属蒸着法は雰囲気が高温となるため、耐熱性の低い有機材料には不適である。さらに、金属蒸着法は真空技術であるため、Ｇ６サイズの適用を可能とする蒸着装置は高価格となってしまう。
【０００５】
そこで、広範囲に均一な厚さの有機層を効率的に形成する方法として、様々な印刷プロセスまたは塗布プロセスが提案されている。
【０００６】
例えば国際特許公開ＷＯ  ０９／０５７４６４号パンフレット（特許文献１）には、長尺状の支持体に、複数の塗布液を塗布することにより重層塗布膜を形成する塗布方法が開示されており、支持体を挟み、バックアップロールと対向する位置に複数の塗布手段を配設し、塗布手段で複数の塗布液を支持体に塗布することにより重層塗布膜を形成する塗布方法が記載されている。
【０００７】
また、特開２０１０−２５１３０３号公報（特許文献２）には、塗布液を上方に吐出するノズルに対して上方に配置される被塗布体に塗布液を塗布する塗布方法が開示されており、ノズルから吐出される塗布液が被塗布体に接液した状態で、ノズルと被塗布体とを所定の塗布方向に相対移動する塗布工程と、塗布液を被塗布体から離液させた状態で、ノズルと被塗布体とを塗布方向に相対移動する非塗布工程とを含み、複数のスリット状吐出口を備えるノズルを用いて、上記塗布工程と上記非塗布工程との２つの工程を交互に繰返す塗布方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際特許公開ＷＯ  ０９／０５７４６４号パンフレット
【特許文献２】特開２０１０−２５１３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図３５に示すように、有機薄膜太陽電池は、例えば透明電極５２を付けた基板５１の上に、正孔輸送層５３、バルクヘテロ層（ｐ−ｎ混合層（ｉ層））５４、電子輸送層５５、および金属電極５６が順次積層された多層構造を有している。
【００１０】
有機薄膜太陽電池に光が照射されると、バルクへテロ層（ｉ層）５４を構成するｐ型半導体材料の中に励起子と呼ばれる正孔と電子の対が生成される。生成された励起子はｐ型半導体材料とｎ型半導体材料との界面まで移動し、界面のエネルギー差により正孔と電子とが分離する。正孔はｐ型半導体材料を通じて陽極へ流れ、電子はｎ型半導体材料を通じて陰極へ流れる。そしてこの電極同士を結べば、電流が流れる。正孔輸送層５３および電子輸送層５５は、正孔と電子とが再結合しないように、また励起子に戻らないように、正孔と電子とを分離するために設けられている。
【００１１】
また、有機薄膜太陽電池の効率を上げるためには、ｐ型半導体材料とｎ型半導体材料との界面で正孔と電子とが分離した後に、正孔が再結合せずに素早く陽極へ移動するように、また、電子が再結合せずに素早く陰極へ移動するようにする必要がある。
【００１２】
そこで、図３６に示すように、正孔輸送層５３とバルクヘテロ層（ｉ層）５４ｉとの間にｐ型有機半導体５４ｐを設け、バルクヘテロ層５４ｉと電子輸送層５５との間にｎ型有機半導体５４ｎを設けたｐ−ｉ−ｎ構造（ｐ層−ｉ層−ｎ層）の有機薄膜太陽電池もある。
【００１３】
さらに、図３７に示すように、正孔輸送層５３とｐ型有機半導体５４ｐとの間に、インターレイヤ層５７を設けても良く、これにより、強酸性のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳによる有機薄膜太陽電池の劣化を防止できるという効果が得られる。
【００１４】
このように、前述の図３５〜図３７に示すように、有機薄膜太陽電池は複数の有機層が重なることにより構成されている。従って、有機薄膜太陽電池を製造する場合は、透明電極を付けた基板の上に各有機層を順次重ねていくことになる。しかし、印刷プロセスまたは塗布プロセスを用いて、基板の上に各有機層を順次重ねていくと、印刷精度または塗布精度の点から、複数の有機層が積層された多層構造の側面においていずれかの有機層が形状不良を生じ、本来は接触してはいけない層同士、例えばバルクへテロ層と透明電極または金属電極、あるいは正孔輸送層と電子輸送層とが接触する場合がある。接触してはいけない層同士が接触すると、正孔および電子の移動が阻害されて電流が流れなくなり、有機薄膜太陽電池として機能しなくなる。そのため、複数の有機層が積層された多層構造の側面における有機層の形状不良は、製品の製造歩留まりの低下を招く要因となる。
【００１５】
基板の上に各有機層を順次重ねた後に、例えばレーザスクライブを用いて多層構造の側面を切り取り、接触してはいけない層同士の接触を防ぐ方法もあるが、設備投資の増加等により有機薄膜太陽電池を安価に製造できなくなるなどの課題を有している。
【００１６】
本発明の目的は、有機薄膜太陽電池を歩留まり良く、かつ安価に製造することのできる技術を提供することにある。
【００１７】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの一実施の形態を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１９】
この実施の形態は、基板と第１スリットコータとを相対移動させながら、透明電極を付けた基板の上に、第１スリットコータに備わり、第１吐出幅の第１シムを有する第１ダイを用いて第１溶液を塗布し、正孔輸送層を形成する工程と、基板と第２スリットコータとを相対移動させながら、正孔輸送層の上に、第２スリットコータに備わり、第１吐出幅よりも狭い第２吐出幅の第２シムを有する第２ダイを用いて第２溶液を塗布し、発電層を形成する工程と、基板と第３スリットコータとを相対移動させながら、発電層の上に、第３スリットコータに備わり、第２吐出幅よりも狭い第３吐出幅の第３シムを有する第３ダイを用いて第３溶液を塗布し、電子輸送層を形成する工程と、基板と第４スリットコータとを相対移動させながら、電子輸送層の上に、第４スリットコータに備わり、第３吐出幅よりも狭い第４吐出幅の第４シムを有する第４ダイを用いて第４溶液を塗布し、金属電極を形成する工程と、を含む有機薄膜太陽電池の製造方法であって、基板の走行方向と垂直な方向において、正孔輸送層の両端面よりも発電層の両端面が内側に位置し、発電層の両端面よりも電子輸送層の両端面が内側に位置し、電子輸送層の両端面よりも金属電極の両端面が内側に位置している。
【００２０】
また、この実施の形態は、固定テーブルの上に置かれた基板の走行方向に順次配置された複数のスリットコータと、複数のスリットコータにそれぞれ備わり、溶液を吐出するスリット状の吐出口を有する複数のダイと、複数のダイにそれぞれ備わり、溶液の吐出幅を規定する複数のシムとを含む有機薄膜太陽電池の製造装置であって、基板と複数のスリットコータとは基板の走行方向に相対移動し、複数のシムのそれぞれの吐出幅が、後続のシムになるに従って順に狭くなっている。
【発明の効果】
【００２１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの一実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２２】
有機薄膜太陽電池を歩留まり良く、かつ安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１による有機薄膜太陽電池の具体的構造の一例を示す要部断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１による間歇スリットコート法により有機層を塗工する装置の塗工部の側面からみた概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１による間歇スリットコート法により有機層を塗工する装置の塗工部の上面からみた概略構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１による間歇スリットコート法により有機層を塗工する装置の制御部の概略構成図である。
【図５】本発明の実施の形態１による間歇スリットコート法により有機層を塗工する装置の溶液供給部の概略構成図である。
【図６】本発明の実施の形態１による有機薄膜太陽電池の製造プロセスを説明する工程図である。
【図７】本発明の実施の形態１による有機薄膜太陽電池の製造方法を説明する有機薄膜太陽電池の製造工程中（工程Ｐ１００）の要部斜視図である。
【図８】図７に続く、有機薄膜太陽電池の製造工程中（工程Ｐ１０１）の図７と同じ箇所の要部斜視図である。
【図９】図８に続く、有機薄膜太陽電池の製造工程中（工程Ｐ１０２）の図７と同じ箇所の要部斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態１によるダイを拡大して示す要部斜視図である。
【図１１】図９に続く、有機薄膜太陽電池の製造工程中（工程Ｐ１０３）の図７と同じ箇所の要部斜視図である。
【図１２】図１１に続く、有機薄膜太陽電池の製造工程中（工程Ｐ１０４）の図７と同じ箇所の要部斜視図である。
【図１３】図１２に続く、有機薄膜太陽電池の製造工程中（工程Ｐ１０５）の図７と同じ箇所の要部斜視図である。
【図１４】図１３に続く、有機薄膜太陽電池の製造工程中（工程Ｐ１０６）の図７と同じ箇所の要部斜視図である。
【図１５】本発明の実施の形態１による有機薄膜太陽電池の製造工程（工程Ｐ１０２）における間歇スリットコータの動作を説明する概略構成図である。
【図１６】本発明の実施の形態１による有機薄膜太陽電池の製造工程（工程Ｐ１０３）における間歇スリットコータの動作を説明する概略構成図である。
【図１７】本発明の実施の形態１による有機薄膜太陽電池の製造工程（工程Ｐ１０５）における間歇スリットコータの動作を説明する概略構成図である。
【図１８】本発明の実施の形態１による有機薄膜太陽電池の製造工程における間歇スリットコータの動作を説明する概略構成図である。
【図１９】本発明の実施の形態１による有機薄膜太陽電池の製造工程（工程Ｐ１０６）における間歇スリットコータの動作を説明する概略構成図である。
【図２０】図１４に続く、有機薄膜太陽電池の製造工程中（工程Ｐ１０７）の図７と同じ箇所の要部斜視図である。
【図２１】本発明の実施の形態２による有機薄膜太陽電池の具体的構造の一例を示す要部断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態２による有機薄膜太陽電池の製造プロセスを説明する工程図である。
【図２３】本発明の実施の形態２による有機薄膜太陽電池の製造方法を説明する有機薄膜太陽電池の製造工程中（工程Ｐ２００）の要部斜視図である。
【図２４】図２３に続く、有機薄膜太陽電池の製造工程中（工程Ｐ２０１）の図２３と同じ箇所の要部斜視図である。
【図２５】図２４に続く、有機薄膜太陽電池の製造工程中（工程Ｐ２０２）の図２３と同じ箇所の要部斜視図である。
【図２６】図２５に続く、有機薄膜太陽電池の製造工程中（工程Ｐ２０３）の図２３と同じ箇所の要部斜視図である。
【図２７】図２６に続く、有機薄膜太陽電池の製造工程中（工程Ｐ２０４）の図２３と同じ箇所の要部斜視図である。
【図２８】図２７に続く、有機薄膜太陽電池の製造工程中（工程Ｐ２０５）の図２３と同じ箇所の要部斜視図である。
【図２９】図２８に続く、有機薄膜太陽電池の製造工程中（工程Ｐ２０６）の図２３と同じ箇所の要部斜視図である。
【図３０】図２９に続く、有機薄膜太陽電池の製造工程中（工程Ｐ２０７）の図２３と同じ箇所の要部斜視図である。
【図３１】図３０に続く、有機薄膜太陽電池の製造工程中（工程Ｐ２０８）の図２３と同じ箇所の要部斜視図である。
【図３２】図３１に続く、有機薄膜太陽電池の製造工程中（工程Ｐ２０９）の図２３と同じ箇所の要部斜視図である。
【図３３】図３２に続く、有機薄膜太陽電池の製造工程中（工程Ｐ２１０）の図２３と同じ箇所の要部斜視図である。
【図３４】図３３に続く、有機薄膜太陽電池の製造工程中（工程Ｐ２１１）の図２３と同じ箇所の要部斜視図である。
【図３５】本発明者によって検討された有機薄膜太陽電池の基本構造の一例を示す要部断面図である。
【図３６】本発明者によって検討された有機薄膜太陽電池の基本構造の他の例を示す要部断面図である。
【図３７】本発明者によって検討された有機薄膜太陽電池の基本構造の他の例を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下の実施の形態において、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００２５】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２６】
また、以下の実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。また、以下の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
また、本願において、溶液というときは、液体のみではなく、塗布できる材料であればペースト状の固体も含むものとする。
【００２８】
（実施の形態１）
本実施の形態１によるコーティング技術である間歇スリットコート法を用いた有機薄膜太陽電池の製造方法、および有機薄膜太陽電池の製造装置について説明する。
【００２９】
＜有機薄膜太陽電池の構造＞
本実施の形態１による有機薄膜太陽電池の具体的構造の一例を、図１に示す要部断面図を用いて説明する。好ましい有機薄膜太陽電池の構成の具体例を以下に示すが、これに限定されるものではない。
【００３０】
本実施の形態１による有機薄膜太陽電池は、一対の電極（陽極および陰極）と、この一対の電極の間に配置される積層された複数の有機層とを含んでおり、複数の有機層は、陽極側に設けられた正孔輸送層と、陰極側に設けられた電子輸送層と、両者に挟まれた発電層（ｉ構造）とから構成される。
【００３１】
基板１の上には陽極側の電極である透明電極２が形成されている。基板１には、例えばガラスまたはプラスチックなどが用いられ、透明電極２には、例えばＳｎＯ２（酸化錫）などが用いられる。
【００３２】
透明電極２の上には、例えばＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（poly(3,4-ethylenedioxythiophene）：poly(styrenesulfonate)）からなる正孔輸送層３が形成されている。正孔輸送層３は、分離した後の正孔と電子とが再結合して、再び励起子に戻らないように、正孔と電子とを分離するために設けられている。すなわち、正孔輸送層３は、正孔を選択的に透過させて、正孔注入効率を改善する機能を有している。
【００３３】
正孔輸送層３の上には、例えばＰ３ＨＴ：ＰＣＢＭ（3-hexylthiophene：Phenyl-C61-Butyric Acid Methyl Ester）からなる発電層４が形成されている。ここでは、発電層４にｐ型半導体材料とｎ型半導体材料とを混合し、ミクロ層分離構造を有した所謂バルクへテロ層を用いるが、これに限定されるものではない。例えばｐ型半導体材料とｎ型半導体材料とを積層したヘテロ層を用いることもできる。
【００３４】
発電層４の上には、例えばＴｉＯｘ（酸化チタン）からなる電子輸送層５が形成されている。電子輸送層５は、分離した後の正孔と電子とが再結合して、再び励起子に戻らないように、正孔と電子とを分離するために設けられている。すなわち、電子輸送層５は、電子を選択的に透過させて、電子注入効率を改善する機能を有している。
【００３５】
電子輸送層５の上には陰極側の電極である金属電極６が形成されている。金属電極６には、例えばＡｌ（アルミニウム）またはＡｇ（銀）などが用いられている。
【００３６】
正孔輸送層３と発電層４との間に、電子の輸送を堰き止める機能を有する電子阻止層を設けても良い。同様に、発電層４と電子輸送層５との間に、正孔の輸送を堰き止める機能を有する正孔阻止層を設けても良い。
【００３７】
さらに、透明電極２と正孔輸送層３との間に、正孔の注入効率を改善する機能を有する正孔注入層を設けても良い。同様に、電子輸送層５と金属電極６との間に、電子の注入効率を改善する機能を有する電子注入層を設けても良い。
【００３８】
但し、このような電子阻止層または正孔阻止層等を重ね合わせることにより、有機薄膜太陽電池の効率を上げることができるが、安価な有機薄膜太陽電池の製造のためには、層数は少ないことが好ましい。
【００３９】
＜製造装置の構成＞
本実施の形態１による有機薄膜太陽電池に含まれる複数の有機層を形成する製造装置（間歇スリットコート法により有機層を塗工する装置）の一例を図２〜図５を用いて説明する。図２は、間歇スリットコート法により有機層を塗工する装置の塗工部の側面からみた概略構成図、図３は、間歇スリットコート法により有機層を塗工する装置の塗工部の上面からみた概略構成図、図４は、間歇スリットコート法により有機層を塗工する装置の制御部の概略構成図、図５は、間歇スリットコート法により有機層を塗工する装置の溶液供給部の概略構成図である。
【００４０】
図２および図３に、間歇スリットコート法により有機層を塗工する装置（以下、間歇スリットコータという）の概略構成図を示す。
【００４１】
間歇スリットコータ１０は、主に、吸着機構を有する固定テーブル（定盤）１１と、固定テーブル１１に設けられたスリットコータ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃと、固定テーブル１１に設けられたガイド１１ａと、各スリットコータ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃにそれぞれ備わるダイ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃと、各スリットコータ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃにそれぞれ備わるカメラ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃと、制御部１５とにより構成されている。間歇スリットコータ１０は、さらに、溶液供給部などを備えている。
【００４２】
スリットコータ１２Ａ、ダイ１３Ａ、およびカメラ１４Ａは、例えば前述した正孔輸送層３を形成するために用いられる設備であり、スリットコータ１２Ｂ、ダイ１３Ｂ、およびカメラ１４Ｂは、例えば前述した発電層４を形成するために用いられる設備であり、スリットコータ１２Ｃ、ダイ１３Ｃ、およびカメラ１４Ｃは、例えば前述した電子輸送層５を形成するために用いられる設備である。
【００４３】
間歇スリットコータ１０は、吸着機構を有する固定テーブル１１の上面に基板１６を吸着し、スリットコータ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃにそれぞれ備わるダイ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの先端と基板１６の上面との間隔を所定値に保持し、溶液を供給しながら溶液を基板１６の上に塗布して、有機層を形成する装置である。有機層の塗布工程は、大気中または窒素雰囲気中において行う。
【００４４】
ここでは、３台のスリットコータ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを記載しているが、これに限定されるものではない。４台以上のスリットコータが必要な場合は、例えば有機薄膜太陽電池に必要な有機層の枚数分のスリットコータが連結される、または有機薄膜太陽電池に必要な有機層の枚数分のスリットコータが固定テーブル１１の上面に増設される。
【００４５】
固定テーブル１１は、電動機または油圧器などの変位駆動手段によって走行方向（塗布方向、図２および図３に示すＸ方向：第１方向）に往復運動をする。従って、固定テーブル１１に置かれた基板１６と各スリットコータ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃとは、それぞれ基板１６の走行方向（Ｘ方向）に相対移動することができる。
【００４６】
溶液の塗布を開始する前は、固定テーブル１１の走行方向（Ｘ方向）に沿って、基板１６と向かい合うように、スリットコータ１２Ａを先頭に、スリットコータ１２Ｂ、スリットコータ１２Ｃの順に設置されている。各スリットコータ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、走行方向（Ｘ方向）における各ダイ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの塗布速度、および鉛直方向（図２および図３に示すＺ方向）における各ダイ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの高さを制御する機構であり、走行機構および昇降機構は制御部１５により制御される。各スリットコータ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの走行機構および昇降機構を制御することにより、各ダイ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃのそれぞれの塗布開始時の有機層の厚さと塗布終了時の有機層の厚さ、塗布開始位置などとが精密に制御される。
【００４７】
各ダイ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、それぞれ吐出幅方向（走行方向（Ｘ方向）および鉛直方向（Ｚ方向）に垂直な方向、図２および図３に示すＹ方向：第２方向）に沿って設けられたスリット状の溶液が吐出する吐出口を有している。後に図５を用いて説明するように、各ダイ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃにはそれぞれ溶液タンクから溶液が供給され、また、塗布に使用されなかった余分な溶液は各ダイ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃにそれぞれ設けられた吸込口から溶液タンクに戻される。
【００４８】
さらに、各ダイ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、それぞれ吐出幅方向（Ｙ方向）に沿った溶液の吐出幅を規定するシム１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃを有している。図２に示す各シム１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの形状は、図２に示す基板１６側からみた形状を示し、ダイ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃから抜き出した形状を示している。シム１７Ａは吐出幅方向（Ｙ方向）に沿った溶液の吐出幅ＬＡを有し、ダイ１３Ａの中に挟まれている。同様に、シム１７Ｂは吐出幅方向（Ｙ方向）に沿った溶液の吐出幅ＬＢを有し、ダイ１３Ｂの中に挟まれており、シム１７Ｃは吐出幅方向（Ｙ方向）に沿った溶液の吐出幅ＬＣを有し、ダイ１３Ｃの中に挟まれている。各シム１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの厚さは、溶液の性質、溶液の状態、および有機層の厚さなどに応じて適宜調整されるが、例えば０．０１〜１ｍｍ程度である。
【００４９】
各シム１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの吐出幅方向（Ｙ方向）に沿ったそれぞれの溶液の吐出幅ＬＡ，ＬＢ，ＬＣは、後続のシムになるに従って順に狭くなっている。すなわち、シム１７Ａの吐出幅ＬＡよりもシム１７Ｂの吐出幅ＬＢは狭く、シム１７Ｂの吐出幅ＬＢよりもシム１７Ｃの吐出幅ＬＣは狭くなっており、ＬＡ＞ＬＢ＞ＬＣの順に吐出幅が設定されている。
【００５０】
従って、シム１７Ａを用いて塗布された有機層の吐出幅方向（Ｙ方向）の幅よりもシム１７Ｂを用いて塗布された有機層の吐出幅方向（Ｙ方向）の幅は狭く、シム１７Ｂを用いて塗布された有機層の吐出幅方向（Ｙ方向）の幅よりもシム１７Ｃを用いて塗工された有機層の吐出幅方向（Ｙ方向）の幅は狭くなる。さらに、シム１７Ａを用いて塗布された有機層の吐出幅方向（Ｙ方向）の両端面よりもシム１７Ｂを用いて塗布された有機層の吐出幅方向（Ｙ方向）の両端面は内側に位置し、シム１７Ｂを用いて塗布された有機層の吐出幅方向（Ｙ方向）の両端面よりもシム１７Ｃを用いて塗布された有機層の吐出幅方向（Ｙ方向）の両端面は内側に位置する。
【００５１】
上層の有機層の塗布に用いるシムの吐出幅は、下層の有機層の塗布に用いるシムの吐出幅よりも塗布精度の２倍または２乗平方根以上狭く設定される。例えば塗布精度が±０．５ｍｍであれば、シム１７Ａの吐出幅ＬＡよりもシム１７Ｂの吐出幅ＬＢは１．０ｍｍ以上短く、シム１７Ｂの吐出幅ＬＢよりもシム１７Ｃの吐出幅ＬＣは１．０ｍｍ以上短くする。
【００５２】
また、各ダイ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃから溶液を吐出する際、それぞれの塗布開始位置（溶液の吐出開始位置）ＰＡ，ＰＢ，ＰＣは、後続のダイになる従って順に基板１６の前端面（図２および図３に符号ＰＦＬで示す基板１６の走行方向（Ｘ方向）に向いた端面）からは遠くなっている。さらに、それぞれの塗布終了位置ＥＡ，ＥＢ，ＥＣは、後続のダイになるに従って順に基板１６の前端面ＰＦＬからは近くなっている。すなわち、ダイ１３Ａの塗布開始位置ＰＡよりもダイ１３Ｂの塗布開始位置ＰＢは基板１６の前端面ＰＦＬから遠く、ダイ１３Ｂの塗布開始位置ＰＢよりもダイ１３Ｃの塗布開始位置ＰＣは基板１６の前端面ＰＦＬから遠くなっており、基板１６の前端面ＰＦＬに近い順に、ＰＡ、ＰＢ、ＰＣとなるように塗布開始位置が設定されている。さらに、ダイ１３Ａの塗布終了位置ＥＡよりもダイ１３Ｂの塗布終了位置ＥＢは基板１６の前端面ＰＦＬから近く、ダイ１３Ｂの塗布終了位置ＥＢよりもダイ１３Ｃの塗布終了位置ＥＣは基板１６の前端面ＰＦＬから近くなっており、基板１６の前端面ＰＦＬに近い順に、ＥＣ、ＥＢ、ＥＡとなるように塗布終了位置が設定されている。
【００５３】
従って、ダイ１３Ａを用いて塗布された有機層の走行方向（Ｘ方向）の幅よりもダイ１３Ｂを用いて塗布された有機層の走行方向（Ｘ方向）の幅は狭く、ダイ１３Ｂを用いて塗布された有機層の走行方向（Ｘ方向）の幅よりもダイ１３Ｃを用いて塗布された有機層の走行方向（Ｘ方向）の幅は狭くなる。さらに、ダイ１３Ａを用いて塗布された有機層の走行方向（Ｘ方向）の両端面よりもダイ１３Ｂを用いて塗布された有機層の走行方向（Ｘ方向）の両端面は内側に位置し、ダイ１３Ｂを用いて塗布された有機層の走行方向（Ｘ方向）の両端面よりもダイ１３Ｃを用いて塗布された有機層の走行方向（Ｘ方向）の両端面は内側に位置する。
【００５４】
上層の有機層と、これに接する下層の有機層との走行方向（Ｘ方向）の幅の差は、塗布精度を考慮して決めることができる。例えば塗布精度が±０．５ｍｍであれば、ダイ１３Ａを用いて形成された有機層の走行方向（Ｘ方向）の幅よりもダイ１３Ｂを用いて形成された有機層の走行方向（Ｘ方向）の幅は１．０ｍｍ以上短く、ダイ１３Ｂを用いて形成された有機層の走行方向（Ｘ方向）の幅よりもダイ１３Ｃを用いて形成された有機層の走行方向（Ｘ方向）の幅は１．０ｍｍ以上短くする。
【００５５】
このように、本実施の形態１による間歇スリットコータ１０により積層した有機層を形成すると、有機層の吐出幅方向（Ｙ方向）の幅および走行方向（Ｘ方向）の幅は、上層の有機層になるに従って順に狭くなるように形成され、かつ、下層の全端面（４つの端面）よりも内側に上層の全端面（４つの端面）が位置するので、各有機層をピラミット状に積層することができる。
【００５６】
図４に、間歇スリットコータの制御部の概略構成図を示す。ここでは、１台のスリットコータ１２Ａおよびこれに備わる各設備のみを記載し、他のスリットコータ１２Ｂ，１２Ｃについての記載は省略しているが、スリットコータ１２Ａと同様である。
【００５７】
スリットコータ１２Ａは、走行方向（Ｘ方向）と、鉛直方向（Ｚ方向）とに動くことができる。これらの動きは、２台のカメラ１４Ａにより得られる画像に基づき、その駆動部１８を介して制御部１５により制御される。ダイ１３Ａの吐出口１９と基板１６の上面との鉛直方向（Ｚ方向）の距離（ギャップ）Ｇは、レーザ変位計測量等を使用したクローズドループにより制御される。
【００５８】
また、固定テーブル１１は、走行方向（Ｘ方向）と、吐出幅方向（Ｙ方向）と、θ方向（回転方向）とに動くことができる。これらの動きは、２台のカメラ１４Ａにより得られる基板１６に設けられたアライメントマーク（前述の図３に符号２０で示すアライメントマーク）に基づき、その駆動部２１を介して制御部１５により制御される。固定テーブル１１を動かすことにより、基板１６の位置調整を行った後、固定テーブル１１に基板１６を吸着して、基板１６の反りを矯正する。
【００５９】
図５に、間歇スリットコータの溶液供給部の概略構成図を示す。ここでは、１台のダイ１３Ａのみを記載し、他のダイ１３Ｂ，１３Ｃについての記載は省略しているが、ダイ１３Ａと同様である。
【００６０】
溶液は、溶液タンク２２からポンプＰ１を介して三方弁２３の一方を経由し、ダイ１３Ａに供給される。ダイ１３Ａに溶液を供給しないときは、溶液タンク２２からポンプＰ１を介して三方弁２３の他方を経由し、さらに背圧弁２４を経由して、溶液は溶液タンク２２に戻される。基板１６への塗布が終了した時には、溶液の吸込動作を行う。吸込動作では、溶液は、ダイ１３Ａの吸込み口から電磁弁２５を経由してポンプＰ２に吸込まれ、さらに、溶液タンク２２に戻される。
【００６１】
＜有機薄膜太陽電池の製造方法＞
本実施の形態１による有機薄膜太陽電池の製造方法の一例を図６〜図２０を用いて順次説明する。図６は、有機薄膜太陽電池の製造プロセスを説明する工程図、図７〜図９、図１１〜図１４、および図２０は、有機薄膜太陽電池の各製造工程における有機薄膜太陽電池の要部斜視図、図１０は、ダイを拡大して示す要部斜視図、図１５〜図１９は、間歇スリットコータの塗工部を側面からみた概略構成図である。ここでは、前述した間歇スリットコータ１０と同様の装置を用いて有機薄膜太陽電池に含まれる複数の有機層、および電極層を形成している。
【００６２】
（工程Ｐ１００）  透明電極パターニング
図７に示すように、基板１を用意する。基板１には、例えばガラスまたはプラスチックなどが用いられる。基板１の上には陽極側の電極である、例えばＳｎＯ２からなる透明電極２が形成されている。本実施の形態１では透明電極２にＳｎＯ２を用いたが、他の透明導電膜（例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム酸化錫）またはＩＺＯ（Indium Zinc Oxide：インジウム酸化亜鉛））などを用いても良い。
【００６３】
次に、レーザスクライブ２６により透明電極２を所定の大きさにパターニングする。
【００６４】
（工程Ｐ１０１）  洗浄
図８に示すように、溶液洗浄を行う。
【００６５】
（工程Ｐ１０２）  ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ形成
図９に示すように、ダイ１３Ａを用いた間歇スリットコート法により透明電極２の上にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶液を塗布して、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層３ａを形成する。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶液の濃度は、例えば１％、塗布厚さは、例えば２μｍである。
【００６６】
また、図１０に示すように、ダイ１３Ａに挟まれるシム１７Ａａは、吐出幅方向（Ｙ方向）のほぼ真ん中に仕切り部ＨＰを有しており、２つの塗布領域が吐出幅方向（Ｙ方向）に形成される。仕切り部ＨＰで分けられたそれぞれの吐出幅が前述した吐出幅ＬＡである。ここでは、シム１７Ａａに１つの仕切り部ＨＰを設けたが、仕切り部を設けないシム、２つ以上の仕切り部を設けたシムを用いることもできる。
【００６７】
（工程Ｐ１０３）  Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ形成
図１１に示すように、ダイ１３Ｂを用いた間歇スリットコート法によりＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層３ａの上にＰ３ＨＴ：ＰＣＢＭ溶液を塗布して、Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ層４ａを形成する。Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ溶液の濃度は、例えば１０％、塗布厚さは、例えば２μｍである。
【００６８】
（工程Ｐ１０４）  ＴｉＯｘ形成
図１２に示すように、ダイ１３Ｃを用いた間歇スリットコート法によりＰ３ＨＴ：ＰＣＢＭ層４ａの上にＴｉＯｘ溶液を塗布して、ＴｉＯｘ層５ａを形成する。ＴｉＯｘ溶液の濃度は、例えば１％、塗布厚さは、例えば２μｍである。
【００６９】
（工程Ｐ１０５）  金属電極形成
図１３に示すように、ダイ１３Ｄを用いた間歇スリットコート法によりＴｉＯｘ層５ａの上にＡｌ材料またはＡｇ材料（溶液またはペースト）を塗布して、Ａｌ層またはＡｇ層６ａを形成する。
【００７０】
（工程Ｐ１０６）  アニール処理
図１４に示すように、基板１の上に積層された各有機層（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層３ａ、Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ層４ａ、およびＴｉＯｘ層５ａ）および電極層（Ａｌ層またはＡｇ層６ａ）にアニール処理を施し、溶剤を揮発させる。アニール処理には、例えばステージ加熱または炉体加熱を用いる。アニール処理の温度は、例えば１５０℃、アニール時間は、例えば１０分である。なお、ここではアニール処理を行わず、有機薄膜太陽電池を樹脂封止する際の加熱と兼用しても良い。
【００７１】
上記（工程Ｐ１０２）〜（工程Ｐ１０６）では、前述した間歇スリットコータ１０を用いて、各有機層（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層３ａ、Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ層４ａ、およびＴｉＯｘ層５ａ）および電極層（Ａｌ層またはＡｇ層６ａ）を形成する。本実施の形態１では、電極層（Ａｌ層またはＡｇ層６ａ）も間歇スリットコート法により形成する。
【００７２】
以下に、上記（工程Ｐ１０２）〜（工程Ｐ１０６）における間歇スリットコータ１０の各機構の動作について図１５〜図１９を用いて説明する。
【００７３】
図１５に示すように、固定テーブル１１の上に固定された基板１の位置合わせを行った後、基板１を走行方向（Ｘ方向）に移動させる。基板１の上には透明電極２が形成されている。スリットコータ１２Ａを基板１が移動する方向とは反対方向に移動させながら、スリットコータ１２Ａに備わるダイ１３Ａの吐出口からＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶液を基板１に間歇塗布する。これにより、基板１の上にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層３ａを形成する。
【００７４】
次に、図１６に示すように、スリットコータ１２Ｂを基板１が移動する方向とは反対方向に移動させながら、スリットコータ１２Ｂに備わるダイ１３Ｂの吐出口からＰ３ＨＴ：ＰＣＢＭ溶液を基板１に間歇塗布する。これにより、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層３ａの上にＰ３ＨＴ：ＰＣＢＭ層４ａを形成する。
【００７５】
同様に、スリットコータ１２Ｃを基板１が移動する方向とは反対方向に移動させながら、スリットコータ１２Ｃに備わるダイ１３Ｃの吐出口からＴｉＯｘ溶液を基板１に間歇塗布する。これにより、Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ層４ａの上にＴｉＯｘ層５ａを形成する。
【００７６】
次に、図１７に示すように、スリットコータ１２Ｄを基板１が移動する方向とは反対方向に移動させながら、スリットコータ１２Ｄに備わるダイ１３Ｄの吐出口からＡｌ材料またはＡｇ材料を基板１に間歇塗布する。これにより、ＴｉＯｘ層５ａの上にＡｌ層またはＡｇ層６ａを形成する。
【００７７】
その後、図１８に示すように、各有機層（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層３ａ、Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ層４ａ、およびＴｉＯｘ層５ａ）および電極層（Ａｌ層またはＡｇ層６ａ）が積層された基板１は、アニール処理装置２８へ搬送される。
【００７８】
次に、図１９に示すように、各有機層（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層３ａ、Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ層４ａ、およびＴｉＯｘ層５ａ）および電極層（Ａｌ層またはＡｇ層６ａ）が積層された基板１はアニール処理装置２８において、アニール処理されて、溶剤を揮発させる。
【００７９】
前述したように、各ダイ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの吐出口にはそれぞれシム１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄが備わっているが、各シム１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄの吐出幅方向（Ｙ方向）のそれぞれの吐出幅ＬＡ，ＬＢ，ＬＣ，ＬＤは、後続のシムになるに従って順に狭くなっている。すなわち、各シム１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄでは、ＬＡ＞ＬＢ＞ＬＣ＞ＬＤの順に吐出幅が設定されている。
【００８０】
さらに、前述したように、各ダイ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄから溶液を吐出する際、各ダイのそれぞれの塗布開始位置ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，ＰＤは、後続のダイになる従って順に基板１の前端面（基板１の走行方向（Ｘ方向）に向いた端面）からは遠くなっており、各ダイのそれぞれの塗布終了位置ＥＡ，ＥＢ，ＥＣ，ＥＤは、後続のダイになる従って順に基板１の前端面（基板１の走行方向（Ｘ方向）に向いた端面）からは近くなっている。すなわち、各ダイ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄでは、基板１の前端面に近い順に、ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤとなるように塗布開始位置が設定され、基板１の前端面に近い順に、ＥＤ、ＥＣ、ＥＢ、ＥＡとなるように塗布終了位置が設定されている。
【００８１】
従って、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層３ａの４つの端面よりも内側にＰ３ＨＴ：ＰＣＢＭ層４ａの４つの端面が位置し、Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ層４ａの４つの端面よりも内側にＴｉＯｘ層５ａの４つの端面が位置し、ＴｉＯｘ層５ａの４つの端面よりも内側にＡｌ層またはＡｇ層６ａの４つの端面が位置して、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層３ａ、Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ層４ａ、ＴｉＯｘ層５ａ、およびＡｌ層またはＡｇ層６ａが基板１側から順に積層されている。これにより、間歇スリットコータ１０により、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層３ａ、Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ層４ａ、ＴｉＯｘ層５ａ、およびＡｌ層またはＡｇ層６ａを順次積層しても、積層されたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層３ａ、Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ層４ａ、ＴｉＯｘ層５ａ、およびＡｌ層またはＡｇ層６ａの側面において、本来は接触してはいけない層同士の接触を防止できるので、有機薄膜太陽電池の製造歩留まりが向上する。
【００８２】
（工程Ｐ１０７）  モジュール化
図２０に示すように、所定の大きさに分けられた有機薄膜太陽電池をそれぞれ、例えば樹脂シート２７などにより封止する。以上説明した製造過程により、有機薄膜太陽電池が略完成する。
【００８３】
このように、本実施の形態１によれば、間歇スリットコート法により複数の有機層および電極層を基板の上に積層しても、下層の全端面（４つの端面）よりも内側に上層の全端面（４つの端面）が位置するので、複数の有機層および電極層が積層された多層構造の側面において、本来は接触してはいけない同士の接触を防止できて、有機薄膜太陽電池の製造歩留まりを向上させることができる。また、真空技術を使用せずに、間接スリットコート法およびアニール処理法のみで有機薄膜太陽電池を製造できるので、安価な有機薄膜太陽電池を提供することができる。
【００８４】
（実施の形態２）
本実施の形態２によるコーティング技術である間歇スリットコート法を用いた有機薄膜太陽電池の製造方法について説明する。
【００８５】
＜有機薄膜太陽電池の構造＞
本実施の形態２による有機薄膜太陽電池の具体的構造の一例を、図２１に示す要部断面図を用いて説明する。好ましい有機薄膜太陽電池の構成の具体例を以下に示すが、これに限定されるものではない。
【００８６】
本実施の形態２による有機薄膜太陽電池は、一対の電極（陽極および陰極）と、この一対の電極の間に配置される積層された複数の有機層とを含んでおり、複数の有機層は、陽極側に設けられた正孔輸送層と、陰極側に設けられた電子輸送層と、両者に挟まれた発電層（ｐ−ｉ−ｎ構造）とから構成される。
【００８７】
基板３１の上には陽極側の電極である透明電極３２が形成されている。透明電極３２には、例えばＳｎＯ２などが用いられる。
【００８８】
透明電極３２の上には、例えばＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（poly(3,4-ethylenedioxythiophene）：poly(styrenesulfonate)）からなる正孔輸送層３３が形成されている。正孔輸送層３３は、分離した後の正孔と電子とが再結合して、再び励起子に戻らないように、正孔と電子とを分離するために設けられている。すなわち、正孔輸送層３３は、正孔を選択的に透過させて、正孔注入効率を改善する機能を有している。
【００８９】
正孔輸送層３３の上には、ｐ型有機半導体３４ｐ、ｉ層（バルクへテロ層）３４ｉ、およびｎ型有機半導体３４ｎが積層されてなる発電層３４が形成されている。ｐ型有機半導体３４ｐは、例えばＢＰ（Tetrabenzoporphyrin）からなり、ｉ層（バルクへテロ層）３４ｉは、例えばＰＣＢＮＢ：ＢＰ（フラーレン誘電体（phenyl C61-butyric acid n-butyl ester）：Tetrabenzoporphyrin）からなり、ｎ型有機半導体３４ｎは、例えばＰＣＢＭ（Phenyl-C61-Butyric Acid Methyl Ester）からなる。発電層３４をｐ−ｉ−ｎ構造とすることにより、分離した後の正孔と電子とが再結合して、再び励起子に戻さないようにすることができる。
【００９０】
発電層３４の上には、例えばＢＣＰ（2,9-dimenthyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline）からなる電子輸送層３５が形成されている。電子輸送層３５は、分離した後の正孔と電子とが再結合して、再び励起子に戻らないように、正孔と電子とを分離するために設けられている。すなわち、電子輸送層３５は、電子を選択的に透過させて、電子注入効率を改善する機能を有している。
【００９１】
電子輸送層３５の上には陰極側の電極である金属電極３６が形成されている。金属電極３６には、例えばＡｌまたはＡｇなどが用いられる。
【００９２】
正孔輸送層３３と発電層３４との間に、電子の輸送を堰き止める機能を有する電子阻止層を設けても良い。同様に、発電層３４と電子輸送層３５との間に、正孔の輸送を堰き止める機能を有する正孔阻止層を設けても良い。
【００９３】
さらに、透明電極３２と正孔輸送層３３と間に、正孔の注入効率を改善する機能を有する正孔注入層を設けても良い。同様に、電子輸送層３５と金属電極３６との間に、電子の注入効率を改善する機能を有する電子注入層を設けても良い。
【００９４】
但し、このような電子阻止層または正孔阻止層等を重ね合わせることにより、有機薄膜太陽電池の効率を上げることができるが、安価な有機薄膜太陽電池の製造のためには、層数は少ないことが好ましい。
【００９５】
＜有機薄膜太陽電池の製造方法＞
本実施の形態２による有機薄膜太陽電池の製造方法の一例を図２２〜図３４を用いて順次説明する。図２２は、有機薄膜太陽電池の製造プロセスを説明する工程図、図２３〜図３４は、有機薄膜太陽電池の各製造工程における有機薄膜太陽電池の要部斜視図である。ここでは、前述した実施の形態１において説明した間歇スリットコータ１０と同様の装置を用いて有機薄膜太陽電池に含まれる複数の有機層、および電極層を形成している。
【００９６】
（工程Ｐ２００）  透明電極パターニング
図２３に示すように、基板３１を用意する。基板３１には、例えばガラスまたはプラスチックなどが用いられる。基板３１の上には陽極側の電極である、例えばＳｎＯ２からなる透明電極３２が形成されている。本実施の形態２では透明電極３２にＳｎＯ２を用いたが、他の透明導電膜（例えばＩＴＯまたはＩＺＯなど）を用いても良い。
【００９７】
次に、レーザスクライブ３７により透明電極３２を所定の大きさにパターニングする。
【００９８】
（工程Ｐ２０１）  洗浄
図２４に示すように、溶液洗浄を行う。
【００９９】
（工程Ｐ２０２）  ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ形成
図２５に示すように、ダイ１３Ａを用いた間歇スリットコート法により透明電極３２の上にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶液を塗布して、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層３３ａを形成する。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶液の濃度は、例えば１％、塗布厚さは、例えば２μｍである。
【０１００】
（工程Ｐ２０３）  ＢＰ形成
図２６に示すように、ダイ１３Ｂｐを用いた間歇スリットコート法によりＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層３３ａの上にＢＰ溶液を塗布して、ＢＰ層３４ｐａを形成する。ＢＰ溶液の濃度は、例えば１％、塗布厚さは、例えば３μｍである。
【０１０１】
（工程Ｐ２０４）  変性処理
図２７に示すように、アニール処理を施して、ＢＰ層３４ｐａの変性処理を行う。アニール処理の温度は、例えば１８０℃、アニール時間は、例えば２０分である。
【０１０２】
（工程Ｐ２０５）  ＰＣＢＮＢ：ＢＰ形成
図２８に示すように、ダイ１３Ｂｉを用いた間歇スリットコート法によりＢＰ層３４ｐａの上にＰＣＢＮＢ：ＢＰ溶液を塗布して、ＰＣＢＮＢ：ＢＰ層３４ｉａを形成する。ＰＣＢＮＢ：ＢＰ溶液の濃度は、例えば１０％、塗布厚さは、例えば１μｍである。
【０１０３】
（工程Ｐ２０６）  変性処理
図２９に示すように、アニール処理を施して、ＰＣＢＮＢ：ＢＰ層３４ｉａの変性処理を行う。アニール処理の温度は、例えば１８０℃、アニール時間は、例えば２０分である。
【０１０４】
（工程Ｐ２０７）  ＰＣＢＭ形成
図３０に示すように、ダイ１３Ｂｎを用いた間歇スリットコート法によりＰＣＢＮＢ：ＢＰ層３４ｉａの上にＰＣＢＭ溶液を塗布して、ＰＣＢＭ層３４ｎａを形成する。ＰＣＢＭ溶液の濃度は、例えば１％、塗布厚さは、例えば３μｍである。
【０１０５】
（工程Ｐ２０８）  ＢＣＰ形成
図３１に示すように、ダイ１３Ｃを用いた間歇スリットコート法によりＰＣＢＭ層３４ｎａの上にＢＣＰ溶液を塗布して、ＢＣＰ層３５ａを形成する。ＢＣＰ溶液の濃度は、例えば１％、塗布厚さは、例えば２μｍである。
【０１０６】
（工程Ｐ２０９）  金属電極形成
図３２に示すように、ダイ１３Ｄを用いた間歇スリットコート法によりＢＣＰ層３５ａの上にＡｌ材料またはＡｇ材料（溶液またはペースト）を塗布して、Ａｌ層またはＡｇ層３６ａを形成する。
【０１０７】
上記（工程Ｐ２０２）〜（工程Ｐ２０９）では、前述した実施の形態１と同様に、前述した間歇スリットコータ１０を用いて、各有機層（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層３３ａ、ＢＰ層３４ｐａ、ＰＣＢＮＢ：ＢＰ層３４ｉａ、ＰＣＢＭ層３４ｎａ、およびＢＣＰ層３５ａ）および電極層（Ａｌ層またはＡｇ層６ａ）を形成する。本実施の形態２では、電極層（Ａｌ層またはＡｇ層３６ａ）も間歇スリットコート法により形成する。
【０１０８】
上記（工程Ｐ２０２）〜（工程Ｐ２０９）における間歇スリットコータ１０の各機構の動作についての説明は省略するが、前述した実施の形態１と同様に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層３３ａの４つの端面よりも内側にＢＰ層３４ｐａの４つの端面が位置し、ＢＰ層３４ｐａの４つの端面よりも内側にＰＣＢＮＢ：ＢＰ層３４ｉａの４つの端面が位置し、ＰＣＢＮＢ：ＢＰ層３４ｉａの４つの端面よりも内側にＰＣＢＭ層３４ｎａの４つの端面が位置し、ＰＣＢＭ層３４ｎａの４つの端面よりも内側にＢＣＰ層３５ａの４つの端面が位置し、ＢＣＰ層３５ａの４つの端面よりも内側にＡｌ層またはＡｇ層３６ａの４つの端面が位置して、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層３３ａ、ＢＰ層３４ｐａ、ＰＣＢＮＢ：ＢＰ層３４ｉａ、ＰＣＢＭ層３４ｎａ、ＢＣＰ層３５ａ、およびＡｌ層またはＡｇ層３６ａが基板３１側から順に積層されている。これにより、間歇スリットコータ１０により、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層３３ａ、ＢＰ層３４ｐａ、ＰＣＢＮＢ：ＢＰ層３４ｉａ、ＰＣＢＭ層３４ｎａ、ＢＣＰ層３５ａ、およびＡｌ層またはＡｇ層３６ａを順次積層しても、積層されたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層３３ａ、ＢＰ層３４ｐａ、ＰＣＢＮＢ：ＢＰ層３４ｉａ、ＰＣＢＭ層３４ｎａ、ＢＣＰ層３５ａ、およびＡｌ層またはＡｇ層３６ａの側面において、本来は接触してはいけない層同士の接触を防止できるので、有機薄膜太陽電池の製造歩留まりが向上する。
【０１０９】
（工程Ｐ２１０）  アニール処理
図３３に示すように、基板３１の上に積層された各有機層（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層３３ａ、ＢＰ層３４ｐａ、ＰＣＢＮＢ：ＢＰ層３４ｉａ、ＰＣＢＭ層３４ｎａ、およびＢＣＰ層３５ａ）および電極層（Ａｌ層またはＡｇ層３６ａ）にアニール処理を施し、溶剤を揮発させる。アニール処理には、例えばステージ加熱または炉体加熱を用いる。アニールの温度は、例えば１５０℃、アニール時間は、例えば１０分である。なお、ここではアニール処理を行わず、有機薄膜太陽電池を樹脂封止する際の加熱と兼用しても良い。
【０１１０】
（工程Ｐ２１１）  モジュール化
図３４に示すように、所定の大きさに分けられた有機薄膜太陽電池をそれぞれ、例えば樹脂シート３８などにより封止する。以上説明した製造過程により、有機薄膜太陽電池が略完成する。
【０１１１】
このように、本実施の形態２によれば、前述した実施の形態１による有機薄膜太陽電池よりも、さらに積層される有機層が増えても、前述した実施の形態１と同様に、下層の全端面（４つの端面）よりも内側に上層の全端面（４つの端面）が位置するので、複数の有機層および電極層が積層された多層構造の側面において、本来は接触してはいけない層同士の接触を防止できて、有機薄膜太陽電池の製造歩留まりを向上させることができる。また、真空技術を使用せずに、間接スリットコート法およびアニール処理法のみで有機薄膜太陽電池を製造できるので、安価な有機薄膜太陽電池を提供することができる。
【０１１２】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１１３】
例えば前述した実施の形態では、発電層の構成を、「ｉ層」または「ｐ層−ｉ層−ｎ層」としたが、これらに限定されるものではなく、また、これらを構成する各材料についても実施の形態１，２において例示したものに限定されるものではない。また、有機薄膜太陽電池の構造およびこれを構成する各種材料についても、実施の形態１，２において例示したものに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、有機薄膜太陽電池など、複数の有機層が積層されて成る有機素子の製造に適用することができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１  基板
２  透明電極
３  正孔輸送層
３ａ  ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層
４  発電層
４ａ  Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ層
５  電子輸送層
５ａ  ＴｉＯｘ層
６  金属電極
６ａ  Ａｌ層またはＡｇ層
１０  間歇スリットコータ
１１  固定テーブル（定盤）
１１ａ  ガイド
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ  スリットコータ
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｂｉ，１３Ｂｎ，１３Ｂｐ，１３Ｃ，１３Ｄ  ダイ
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ  カメラ
１５  制御部
１６  基板
１７Ａ，１７Ａａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ  シム
１８  駆動部
１９  吐出口
２０  アライメントマーク
２１  駆動部
２２  溶液タンク
２３  三方弁
２４  背圧弁
２５  電磁弁
２６  レーザスクライブ
２７  樹脂シート
２８  アニール処理装置
３１  基板
３２  透明電極
３３  正孔輸送層
３３ａ  ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層
３４  発電層
３４ｉ  ｉ層（バルクヘテロ層）
３４ｉａ  ＰＣＢＮＢ：ＢＰ層
３４ｎ  ｎ型有機半導体
３４ｎａ  ＰＣＢＭ層
３４ｐ  ｐ型有機半導体
３４ｐａ  ＢＰ層
３５  電子輸送層
３５ａ  ＢＣＰ層
３６  金属電極
３６ａ  Ａｌ層またはＡｇ層
３７  レーザスクライブ
３８  ダイ
５１  基板
５２  透明電極
５３  正孔輸送層
５４，５４ｉ  バルクへテロ層（ｉ層）
５４ｎ  ｎ型有機半導体
５４ｐ  ｐ型有機半導体
５５  電子輸送層
５６  金属電極
５７  インターレイヤ層
Ｇ  ギャップ
ＨＰ  仕切り部
ＬＡ，ＬＢ，ＬＣ  吐出幅
Ｐ１，Ｐ２  ポンプ
ＰＦＬ  基板の前端面
【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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