(57)【要約】【課題】基板として安価な樹脂基板を用い、かつ、透明電極の劣化を防ぐことができる太陽電池モジュールを提供することを課題とする【解決手段】樹脂基板上に下部電極、有機半導体層、バッファー層、無機透明電極をその順に積層することで、課題を解決することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂基板上に下部電極、有機半導体層、バッファー層、無機透明電極をその順に積層する太陽電池素子を含むことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記無機透明電極は、非晶質無機透明電極であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記無機透明電極は、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、ガリウム（Ｇａ）の酸化物、またはこれらの混合酸化物を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記バッファー層は、導電性ポリマーまたは金属酸化物であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記バッファー層は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、または三酸化モリブデンであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記バッファー層は、膜厚が１０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記樹脂基板は、Ｔｇが１３０℃以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の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、太陽電池モジュール、特に、太陽電池素子に有機薄膜を用いた有機薄膜太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機太陽電池は、塗布法により有機太陽電池素子を形成できることから、大量生産に適した太陽電池として注目されている。また、有機太陽電池としては、ボトム入射構造とトップ入射構造が知られており、トップ入射構造は、空気中で塗布成膜が可能なことから実用的な構造として要求が高い。
【０００３】
トップ入射構造の有機太陽電池としては、特許文献１の図１に記載された太陽電池が知られている。この太陽電池は、太陽光の受光面側から、ガラス基板、透明電極としてＩＴＯ電極、正孔受取り層ｐ層、光起電性吸収層、電子受取り層ｎ層、及び電極領域Ｅｎの順に積層されている。透明電極として用いられるＩＴＯ電極などの結晶性透明導電膜は、高い透明性と導電性を有するが、シート抵抗が高いため光が通過する際のロスが大きい。そのため、結晶性透明導電膜のシート抵抗を下げるために、基板の温度をある程度高くして成膜する必要があり、ガラス基板などの軟化点の高い金属基板が必要であった。しかしながら、金属基板は表面平滑性が悪く、実用化のためには平滑化層を設ける必要があり、大きな表面積を有する太陽電池を製造する際には、コスト上問題となっていた。
【０００４】
一方、平滑性の良い基板としては樹脂基板が存在し、樹脂基板を用いることで、平滑化層を省略することができる。しかしながら樹脂基板は、一般的に軟化点が低く、基板の温度をある程度高くして結晶性透明導電膜を成膜することはできなかった。
【０００５】
他方、特許文献２には、シリコンを主成分とする薄膜半導体を有する光電変換層を具備する薄膜太陽電池において、光電変換層と裏面金属電極層の間に、バリア層として、比較的低い基板温度で成膜可能な透明導電膜であるガリウム含有酸化インジウム膜を設けた薄膜太陽電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００５−５１００６５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明では、金属基板を用いる場合に必要となる平滑化層を省略することができるよう、樹脂基板を用いた太陽電池モジュールを提供することを課題とし（第１の課題）、鋭意検討を重ねた。本発明者らの検討によれば、上記特許文献２に開示のガリウム含有酸化インジウム膜は、非結晶性透明導電膜であり、電極にも使用できることに想到した。そして、平滑性の良い樹脂基板で比較的低い基板温度で成膜可能な非結晶性透明導電膜を透明電極として用い太陽電池を作成したが、太陽電池を製造する工程の加熱により、透明導電膜が劣化し易いことが判明した。本発明では、非結晶性透明導電膜を透明電極として用いた太陽電池を製造する際、透明電極の劣化を防ぐことができる太陽電池モジュールを提供することを課題とする（第２の課題）。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記第１の課題、及び第２の課題を解決すべく鋭意研究を重ね、太陽電池モジュールの有機半導体層と無機透明電極の間にバッファー層を設けることにより、透明電極の劣化を防ぐことができることに想到し、本発明を完成させた。本発明は、
樹脂基板上に下部電極、有機半導体層、バッファー層、無機透明電極をその順に積層する太陽電池素子を含むことを特徴とする太陽電池モジュールである。
【０００９】
また、前記無機透明電極が非晶質であることが好ましい態様であり、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、ガリウム（Ｇａ）の酸化物、またはこれらの混合酸化物であることがより好ましい態様である。
【００１０】
また、前記バッファー層が導電性ポリマー、または金属酸化物であることが好ましい態様であり、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、または三酸化モリブデンであることがより好ましい態様であり、前記バッファー層の膜厚が１０ｎｍ以上であることが好ましい態様である。
【００１１】
また、前記樹脂基板のガラス転移点Ｔｇが１３０℃以下であることが好ましい態様である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、金属基板を用いた場合に必要となる平滑化層を省略することができ、安価な太陽電池モジュールを提供することができる。また、無機透明電極の劣化を防ぐことができ、かつ低温での成膜が可能となる太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の太陽電池モジュールの一実施形態を表す概念図である。
【図２】本発明に用いる太陽電池素子の一実施形態を表す概念図である。
【図３】本発明に用いる太陽電池素子の一実施形態を表す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の太陽電池モジュールは、樹脂基板上に下部電極、有機半導体層、バッファー層、無機透明電極をその順に積層する太陽電池素子を含む。
【００１５】
＜樹脂基板＞
本発明の太陽電池モジュールは、平滑化層を必要とする金属基板ではなく、樹脂基板を用いる。樹脂基板は、広く汎用されている樹脂を用いることができる。具体的な樹脂の種類としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ナイロン、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ウレタン、フッ素系樹脂等のプラスチックが例示できる。このうち、安価でかつ強度に優れ、透明性と柔軟性も兼ね備えている等の観点からポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナナフタレート（ＰＥＮ）が好ましい。
【００１６】
樹脂基板に用いる樹脂は、ガラス転移点Ｔｇが１３０℃以下であることが好ましく、１２０℃以下であることがより好ましい。また、樹脂のＴｇが７０℃以上であることが好ましい。Ｔｇが上記範囲にある場合には、太陽電池モジュール製造後、建材等と一体化し湾曲形状とする際の加熱処理時に適度な柔軟性を有し、加工性に優れる。なお、ガラス転移点ＴｇはＤＳＣ測定により測定する。
【００１７】
また、樹脂基板に用いる樹脂は、通常、重量平均分子量（Ｍｗ）が１００００以上である。上限は７００００以下であり、２００００以下であることが好ましい。本発明におけ
る重量平均分子量はＳＥＣ（サイズ排除クロマトグラフィー）測定により決定される。ＳＥＣ測定では高分子量成分ほど溶出時間が短く、低分子量成分ほど溶出時間が長くなるが、分子量既知のポリスチレン（標準試料）の溶出時間から算出した校正曲線を用いて、サンプルの溶出時間を分子量に換算することによって、重量平均分子量が算出される。
【００１８】
樹脂基板の膜厚は５０μｍ以上であることが好ましい。膜厚を５０μｍ以上とすることで、フィルム状基板の剛性を維持することができるため、各種フレキシブル機能性素子の製造工程での取り扱いが可能となり、樹脂基板をカールさせることも可能となる。より好ましくは７５μｍ以上であり、更に好ましくは１００μｍ以上である。
また、樹脂基板の膜厚は２５０μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以下であることがより好ましい。膜厚をこの範囲とすることで、樹脂基板を軽量とすることができ、取り扱いやすくなると同時にコスト的にも好ましい。
【００１９】
樹脂基板は、太陽電池モジュールの製造の際、アニール工程で１２０℃から１５０℃に加熱されるが、アニール工程の前後における樹脂基板の縦方向（ＭＤ）および横方向（ＴＤ）の寸法変化が、それぞれ０．３％以下であることが好ましく、０．１５％以下であることがより好ましく、０．１％以下であることが更に好ましい。又、寸法変化は小さいほど好ましいが、通常０．０１％以上である。樹脂基板のアニール工程の前後における寸法変化がこの範囲であることで、太陽電池モジュールを製造する際の、印刷、乾燥、加熱を繰り返す積層工程で寸法の変化が生じず、印刷ズレが発生しにくくなる。
【００２０】
＜下部電極＞
本発明の太陽電池モジュールを構成する下部電極は、樹脂基板と後述する有機半導体層の間に積層され、導電性を有するものである。その材料は、導電性を有する限りどのようなものであっても良く、金、アルミニウム、銀等の金属；インジウムスズ酸化物、ガリウム含有酸化インジウム、タングステン含有酸化インジウム等の金属酸化物と金属の合金；フッ化リチウム、フッ化セシウム等の無機塩；酸化ニッケル、酸化アルミニウム、酸化リチウム、フッ化セシウム等の金属酸化物等の蒸着膜またはスパッタ膜、などを例示することができる。また、上記材料で製造された層を積層することもできる。
【００２１】
下部電極の製造方法も特段限定されず、公知の方法に従って行うことができる。例えば印刷方式、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤなどが挙げられる。電極は２層以上積層しても良く、表面処理により特性（電気特性や濡れ特性）を改良してもよい。また、下部電極の膜厚は、通常０．０１μｍ以上であり、０．１μｍ以上であることが好ましい。上限は通常１．０μｍ以下であり、０．２μｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
＜有機半導体膜＞
本発明の太陽電池モジュールを構成する有機半導体は、前記下部電極と後述するバッファー層の間に積層される。
有機半導体は半導体特性により、ｐ型、ｎ型に分けられる。ｐ型、ｎ型は、電気伝導に寄与するのが正孔、電子のいずれであるかを示しており、材料の電子状態、ドーピング状態、トラップ状態に依存する。したがって、ｐ型、ｎ型は必ずしも明確に分類できない場合があり、同一物質でｐ型、ｎ型両方の特性を示すものもある。
【００２３】
ｐ型半導体の例として、テトラベンゾポルフィリン、テトラベンゾ銅ポルフィリン、テトラベンゾ亜鉛ポルフィリン等のポルフィリン化合物；フタロシアニン、銅フタロシアニン、亜鉛フタロシアニン等のフタロシアニン化合物；ナフタロシアニン化合物；テトラセンやペンタセンのポリアセン；セキシチオフェン等のオリゴチオフェンおよびこれら化合物を骨格として含む誘導体が挙げられる。さらに、ポリ（３−アルキルチオフェン）などを含むポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン、ポリトリアリルアミ
ン、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール等の高分子等が例示される。高分子を用いる場合には、その平均分子量は特段限定されず、通常太陽電池のｐ型半導体に用いられているものを使用することができる。
【００２４】
ｎ型半導体の例として、フラーレン（Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６）；オクタアザポルフィリン；上記ｐ型半導体のパーフルオロ体；ナフタレンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の芳香族カルボン酸無水物やそのイミド化物；及び、これら化合物を骨格として含む誘導体などが挙げられる。
【００２５】
少なくともｐ型の半導体およびｎ型の半導体が含有されていれば、有機半導体層の具体的な構成は任意である。有機半導体層は単層の膜のみによって構成されていてもよく、２以上の積層膜によって構成されていてもよい。例えば、ｎ型の半導体とｐ型の半導体とを別々の膜に含有させるようにしても良く、ｎ型の半導体とｐ型の半導体とを同じ膜に含有させても良い。また、ｎ型の半導体及びｐ型の半導体は、それぞれ、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良い。
【００２６】
有機半導体層の具体的な構成例としては、ｐ型半導体とn型半導体が層内で相分離した層（ｉ層）を有するバルクヘテロ接合型、それぞれｐ型半導体を含む層（ｐ層）とｎ型半導体を含む層（ｐ層）が界面を有する積層型（ヘテロｐｎ接合型）、ショットキー型およびそれらの組合せが挙げられる。これらの中でもバルクへテロ接合型およびバルクへテロ接合型と積層型を組み合わせた（ｐ−ｉ−ｎ接合型）が高い性能を示すことから好ましい。
【００２７】
有機半導体層のｐ層、ｉ層、ｎ層各層の厚みは、通常３ｎｍ以上、中でも１０ｎｍ以上、また、通常２００ｎｍ以下、中でも１００ｎｍ以下とすることが好ましい。層厚を上記範囲とすることで、膜の均一性が高まることに加え、透過率も向上し、直列抵抗が低下する。
【００２８】
＜バッファー層＞
本発明の太陽電池モジュールを構成するバッファー層は、前記有機半導体層と後述する無機透明電極の間に積層される。既に述べたように、無機透明電極として特に非晶質の無機透明電極を用いた場合、熱により無機透明電極が劣化し易いことを本発明者らは見出した。そして、太陽電池モジュールの有機半導体層と無機透明電極の間にバッファー層を設けることにより、無機透明電極の劣化を防ぐことができることに想到した。
バッファー層を設けることにより、無機透明電極の劣化を防ぐことができるメカニズムは明らかではないが、本発明者らは次のように予測している。
【００２９】
半導体層が有機系の場合には疎水性が高いため、有機半導体層と無機透明電極との界面において濡れ性が悪く密着性が低い。しかし、有機半導体層と無機透明電極の間に、濡れ性を改善する極性官能基含有導電性ポリマー、金属酸化物などのバッファー層を設けることで、有機半導体層と無機透明電極の間の密着性が改善され、その結果無機透明電極の耐久性が上がるものと予測している。
【００３０】
本発明の太陽電池モジュールを構成するバッファー層としては、導電性ポリマー、金属酸化物などが例示される。なお、導電性ポリマーとしては極性官能基含有導電性ポリマーが好ましい。極性官能基としては、カルボキシル基、水酸基、エポキシ基、アミノ基等が挙げられ、水酸基であることが好ましい。極性官能基含有導電性ポリマーとしては、ポリ（３，４−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）、２，９ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリンなどが挙
げられ、金属酸化物としては、酸化モリブデン、フッ化リチウムなどが挙げられる。好ましくは、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）または三酸化モリブデンである。
【００３１】
本発明におけるバッファー層が、上記例示したバッファー層である場合には、上記濡れ性の改善に加えて、有機半導体層に面した電極界面の電気特性を向上させる効果も有する。
【００３２】
本発明におけるバッファー層の層厚は、通常１０ｎｍ以上、好ましくは１５ｎｍ以上、さらに好ましくは２０ｎｍ以上である。又、通常２００ｎｍ以下、好ましくは１５０ｎｍ以下、さらに好ましくは１００ｎｍ以下である。バッファー層の層厚が上記範囲となる場合、成膜性がよくなり、均一な層を形成し易い。また、バッファー層の製造方法は特段限定されず、例えば昇華性を有する材料を用いる場合には真空蒸着法等により製造することができ、溶媒に可溶な材料を用いる場合にはスピンコートやインクジェット等の湿式塗布法等により製造することができる。
【００３３】
＜無機透明電極＞
本発明の太陽電池モジュールを構成する無機透明電極は、有機半導体膜において光電変換される光を透過させることが可能な電極である。材料としては、例えば１３族の酸化物、１４族の酸化物、１２族の酸化物、６族の酸化物が挙げられ、具体的にはインジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、タングステン（Ｗ）、ガリウム（Ｇａ）の酸化物、またはこれらの混合酸化物が挙げられ、好ましくは酸化インジウムを主成分とする混合物である。主成分とするとは、９０重量％以上、好ましくは９５重量％以上含有する。好ましくは９９％重量以下である。より好ましくは酸化インジウム、酸化タングステン、酸化亜鉛の混合物である。また、無機透明電極は、ガリウム、インジウム、スズ、チタン、タングステン、モリブデン、ジルコニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種類を含むことができる。
より好ましくは、タングステンの含有量がＷ／Ｉｎ原子数比で０．００５以上であるタングステン含有酸化インジウム膜である。一方Ｗ／Ｉｎ原子数比の上限は０．５５であることが好ましく、０．１以下であることがより好ましく、０．０１以下であることが更に好ましい。
【００３４】
本発明の無機透明電極は、好ましくは非晶質である。本発明において非晶質とは、結晶構造を完全にもたない状態でＸ線回折が観察されないものをいう。非晶質にすることで、無機透明電極製造時に、低温や常温で焼成が可能であり、太陽電池モジュールに対するダメージが最小に留めることができる。
また、本発明において透明とは、波長３８０〜７８０ｎｍでの光線透過率が５０％以上のものをいい、８０％以上であることが好ましい。又、通常９８％以下であり、好ましくは９５％以下、さらに好ましくは９０％以下である。
【００３５】
本発明の無機透明電極の膜厚は、上記透明度を確保できる範囲内であれば良いが、１００ｎｍ以上であることが好ましく、１５０ｎｍ以上であることがより好ましい。又、通常５００ｎｍ以下が好ましく、さらに好ましくは３００ｎｍ以下、より好ましくは２００ｎｍ以下である。膜厚が上記範囲であることで、電極の導電率が良好となるため、電極の面積を大きくすることにも対応が可能となる。また、電極に適度な透明性を付与することができる。無機透明電極の製造方法は特段制限されず、例えば、真空蒸着、スパッタ等のドライプロセスにより製造することもできる。また、導電性インク等を用いたウェットプロセスにより製造することもできる。導電性インクとしては、例えば、導電性高分子、金属粒子分散液等を用いることができる。
【００３６】
本発明の無機透明電極は、このうちスパッタリングにより製造することが好ましく、さらには製造時に基板の温度が１００℃以下であることが好ましく、常温であることがより好ましい。製造時の基板の温度が適度であることで、樹脂基板の変形が生じにくい。
また、電極は２層以上積層してもよく、表面処理を施し表面特性（電気特性や濡れ特性等）を改良することもできる。
【００３７】
＜第２バッファー層＞
本発明の太陽電池モジュールは、下部電極と有機半導体層の間に、第２バッファー層を設けることが好ましい。第２バッファー層を設けることで、電極への電子の取り出し効率を向上させることができ、電気特性が改善する。
第２のバッファー層は、電極へ電子の取り出し効率を向上させることが可能な材料であれば特に限定されない。具体的には、バソキュプロイン（ＢＣＰ）又は、バソフェナントレン（Ｂｐｈｅｎ）、及びこれらにアルカリ金属又はアルカリ土類金属をドープした層が挙げられる。また、フラーレン類等のｎ型半導体材料やシロール類等を用いることも可能である。上記のバソキュプロイン（ＢＣＰ）層、バソフェナントレン（Ｂｐｈｅｎ）層、及びバソキュプロイン（ＢＣＰ）又はバソフェナントレン（Ｂｐｈｅｎ）にアルカリ金属又はアルカリ土類金属をドープした層から、いくつかを組み合わせて用いることもできる。また無機酸化物、無機炭酸化物も可能である。例えば炭酸セシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、インジウム酸化物、スズ酸化物などである。これらをいくつか組み合わせることができる。
【００３８】
第２バッファー層の製造方法は特段限定されず、例えば、昇華性を有する材料を用いる場合は真空蒸着法等により製造することができる。また、例えば、溶媒に可溶な材料を用いる場合は、スピンコートやインクジェット等の湿式塗布法等により製造することができる。第２バッファー層の膜厚は０．１ｎｍ以上であることが好ましく、２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３９】
＜太陽電池モジュール＞
本発明の太陽電池モジュールは、樹脂基板上に下部電極、有機半導体層、バッファー層、無機透明電極をその順に積層する太陽電池素子以外に、表面保護シート、封止層、裏面保護シートなどを含む。以下、本発明の太陽電池モジュールを、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面で表される態様は、本発明の実施態様の一つであり、これに限定されないことはいうまでもない。
【００４０】
図１は、本発明の太陽電池モジュールの構成を示す。
太陽電池モジュールの太陽光１の受光面には表面保護シート２が設けられ、表面保護シート２は、温度変化、湿度変化、風雨から太陽電池素子４（太陽電池素子４の受光面側）を保護するためのシート状部材である。したがって、表面保護シート２は、耐候性、耐熱性、透明性、撥水性、耐汚染性、機械強度などの表面被覆材として好適な性能を備え、しかも、当該性能が屋外暴露において長期間維持される性質を有することが好ましい。
【００４１】
表面保護シート２は、太陽電池素子４を何らかの形で保護できるものであればよい。従って、表面保護シート２としては、例えば、ソーダ石灰ガラス、白板ガラス、無アルカリガラスなどのガラスおよびこれらの強化ガラス；ポリメチルメタクリレート、架橋アクリレート等のアクリル樹脂；ビスフェノールＡポリカーボネート等の芳香族ポリカーボネート樹脂；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等のポリエステル樹脂；ポリシクロオレフィン等の非晶性ポリオレフィン樹脂；エポキシ樹脂；ポリスチレン等のスチレン樹脂；ポリエーテルスルホン等のポリスルホン樹脂；ポリエーテルイミド樹脂；４−フッ化エチレン−パークロロアルコキシ共重合体（ＰＦＡ）、２−エチレン−４−フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリ３−フッ化塩化エチレン（ＰＣＴＦＥ）等の
フッ素樹脂等の合成樹脂からなるものを採用することができる。ただし、耐候性の観点からは、表面保護シート２として、ガラスや、フッ素樹脂からなるものを用いておくことが好ましい。
【００４２】
表面保護シート２の構成材料として使用するガラスは、光透過性の高さから白板ガラス、無アルカリガラスが好ましく、耐衝撃強度が優れた白板強化ガラスが望ましい。また、表面保護シート２の構成材料として使用するフッ素樹脂は、光透過性の高さからＥＴＦＥが好ましい。また、太陽電池モジュールの軽量化の観点からも、ＥＴＦＥが好ましい。なお、表面保護シート２は、１種の材料で形成されていてもよく、２種以上の材料で形成されていてもよい。また、表面保護シート２は単層フィルムにより形成されていてもよいが、２層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。
【００４３】
また、表面保護シート２は、より多くの発電量を得るために、太陽光を透過されるものが好ましい。従って、表面保護シート２としては、ＪＩＳ  Ｒ３１０６記載の方法により波長域３００〜２１００ｎｍから算出される日射透過率が、通常７５％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上、さらに好ましくは９０％以上であるものを採用しておくべきである。
【００４４】
さらに、太陽電池モジュールは、太陽光にさらされるものであるため、表面保護シート２は、耐熱性を有することが好ましい。従って、表面保護シート２の構成材料としては、その融点が、通常１００℃以上、好ましくは１２０℃以上、より好ましくは１３０℃以上であり、また、通常３５０℃以下、好ましくは３２０℃以下、より好ましくは３００℃以下の材料を使用しておくべきである。
【００４５】
表面保護シート２の厚みは特に規定されないが、樹脂材料の場合、通常１０μｍ以上、好ましくは１５μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上であり、また、通常２００μｍ以下、好ましくは１８０μｍ以下、より好ましくは１５０μｍ以下である。厚みを厚くすることで機械的強度が高まる傾向にあり、薄くすることで柔軟性が高まる傾向にある。
また、ガラス材料の場合は、機械強度と重量のバランスから、通常０．８ｍｍ以上、好ましくは１．０ｍｍ以上、より好ましくは１．５ｍｍ以上であり、また、通常５ｍｍ以下、好ましくは４ｍｍ以下である。
【００４６】
表面保護シート２には、接する他の層との接着性の改良のために、コロナ処理、ＵＶオゾン処理、プラズマ処理等の表面処理、またはプライマー層を積層してもよい。
【００４７】
また、表面保護シート２に、紫外線遮断、熱線遮断、防汚性、防曇性、耐擦性、導電性、反射防止、防眩性、光拡散、光散乱、ガスバリア性等の機能を付与してもよい。特に、太陽電池モジュールが、太陽光からの強い紫外線にさらされるものであるという観点からは、表面保護シート２に、紫外線遮断機能を持たせておくことが好ましい。なお、紫外線遮断機能の表面保護シート２への付与は、紫外線遮断機能を有する層を塗工成膜等により表面保護シート２上に積層することや、紫外線遮断機能を発現する材料を溶解・分散させるなどして表面保護シート２に含有させることにより、行うことができる。
【００４８】
図１に記載の本発明の太陽電池モジュールには、表面保護シート２と太陽電池素子４の間に積層して、太陽電池モジュールの補強や太陽電池素子４の保護のために、封止層３ａを設けることができる。また、太陽電池素子４の封止層３ａと反対側には封止層３ｂを設けることができる。
【００４９】
封止層３ａ、３ｂの構成材料としては、太陽電池モジュールを補強することや、太陽電池素子４を何らかの形で保護できるものであれば、どのような材料も使用することができ
る。例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）フィルム、プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体などのポリオレフィンフィルムなどを封止層３の構成材料として用いることができる。なお、封止層３は、１種の材料で形成されていてもよく、２種以上の材料で形成されていても良い。また、封止層３は積層フィルムにより形成されてもよいが、２層以上のフィルムからなるものであってもよい。
【００５０】
太陽電池素子４の受光面側に設ける封止層３ａとしては、発電量が低くなることを防止するために、光透過性が高いものを採用しておくべきである。具体的には、封止層３ａとしては、日射透過率が、通常７５％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上、さらに好ましくは９０％以上の層を採用しておくべきである。当然、太陽電池素子４の受光面と反対側に設ける封止層３ｂは、光を透過するものである必要はなく、不透明なものであってもよい。
【００５１】
さらに、太陽電池モジュールは光を受けて熱せられることが多いため、封止層１３も耐熱性を有することが好ましい。従って、封止層３の構成材料としては、その融点が、１００℃以上、好ましくは１２０℃以上、より好ましくは１３０℃以上であり、また、通常３５０℃以下、好ましくは３２０℃以下、より好ましくは３００℃以下であるものを採用しておくべきである。
【００５２】
封止層３の厚みは特に規定されないが、通常１００μｍ以上、好ましくは１５０μｍ以上、より好ましくは２００μｍ以上であり、また、通常１０００μｍ以下、好ましくは８００μｍ以下、より好ましくは６００μｍ以下である。厚くすると、太陽電池モジュール全体の強度が高まるが、厚くしすぎると、柔軟性が低下するためである。
【００５３】
また、封止層３に、紫外線遮断、熱線遮断、導電性、易接着性、防眩性、光反射、光拡散、光散乱、ガスバリア性等の機能を付与してもよい。なお、太陽電池モジュールは、太陽光からの強い紫外線にさらされるものであるため、封止層３（特に、封止層３ａ）には、紫外線遮断機能を持たせておくことが好ましい。なお、紫外線遮断機能の封止層３への付与は、紫外線遮断機能を有する層を塗工成膜等により封止層３上に積層することや、紫外線遮断機能を発現する材料を溶解・分散させるなどして封止層３に含有させることにより、行うことができる。
【００５４】
図１に記載の太陽電池素子４の構成をさらに詳しく表したものが図２である。既に説明したように、本発明の太陽電池モジュールを構成する太陽電池素子４は、樹脂基板１５上に、下部電極１４、有機半導体層１３、バッファー層１２、無機透明電極１１をその順に積層する。また、図３に示すように、下部電極１４と有機半導体層１３の間に、第２バッファー層１６を設けることが好ましい態様である。
【００５５】
裏面保護シート５としては、強度に優れ、耐候性、耐熱性、耐水性、耐光性に優れた各種の樹脂のフィルムおよびシートを使用することができる。例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂、その他等の各種の樹脂のシートを裏面保護シート５として使用することができる。
【００５６】
これらの樹脂のシートの中でも、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、テトラフルオロエチレンとエチレンまたはプロピレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂のシートを使用することが好ましい。なお、これらは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。
【００５７】
裏面保護シート５として、金属材料からなるシートを用いることもできる。例えば、アルミニウム箔および板、ステンレス製薄膜及び剛板などが挙げられる。かかる金属材料には、腐食防止を施していることが好ましい。なお、前記の金属は１種を用いても良く、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。
【００５８】
さらに、裏面保護シート５として、樹脂と金属の複合材料からなるシートを用いることができる。例えば、アルミニウム箔にフッ素系樹脂フィルムを接着した防水性の高いシートを裏面保護シート５として用いることができる。フッ素系樹脂としては、例えば、一弗化エチレン（商品名：テドラー、デュポン社製）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとエチレン又はプロピレンとのコポリマー（ＥＴＦＥ）、フッ化ビニリデン系樹脂（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニル系樹脂（ＰＶＦ）等が挙げられる。なお、フッ素系樹脂は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。
【００５９】
裏面保護シート５の薄膜は、通常５０μｍ以上、好ましくは１００μｍ以上である。また、通常５ｃｍ以下、好ましくは３ｃｍ以下、より好ましくは１ｃｍ以下、さらに好ましくは５００μｍ以下である。上記範囲より薄いと太陽電池モジュールの強度不足や防湿性が担保できない恐れがあり、厚いと太陽電池モジュール重量が増加してしまうが故に、設置時の固定方法を従来より強固にする必要が生じる恐れがあるからである。
【００６０】
また、裏面保護シート５に紫外線遮断、熱線遮断、防汚性、耐擦性、易接着性、導電性、光反射、防眩性、光拡散、光散乱、耐候性、ガスバリア性等の機能を付与してもよい。特に、防湿性の観点から、裏面保護シート５には、ガスバリア性能を付与しておくことが好ましい。
【００６１】
本発明の太陽電池モジュールは、発電量を多くする観点から、表面保護シート２から太陽電池素子４までの日射透過率を８０％以上とすることが好ましく、８３％以上とすることがより好ましく、８６％以上とすることがさらに好ましく、９０％以上とすることが特に好ましい。なお、理想的には１００％であるが、太陽電池モジュール表面での反射を考慮すると通常９９％以下である。
【００６２】
また、本発明の太陽電池モジュールの耐熱温度は、樹脂基板の機械的連続使用温度で表されるが、８０℃以上であることが好ましく、９０℃以上であることがより好ましく、１００℃以上であることが更に好ましい。ポリエチレンナフタレートを樹脂基板に用いた場合には１３０℃であり、ポリエチレンテレフタレートを樹脂基板に用いた場合には１０５℃である。
【００６３】
また、本発明の太陽電池モジュールはトップ入射構造であるため、大気中にて製造することが可能である。そして、水分及び酸素に対するバリア性を有するフィルム等を用いることなく使用することができる。
本発明の太陽電池モジュールの引っ張り強度は、ＪＩＳ  Ｋ７１３３に記載の方法において２３０ＭＰａ以上であることが好ましく、２８０ＭＰａであることがより好ましい。
【実施例】
【００６４】
以下、本発明の太陽電池モジュールについて、実施例を用いて更に詳細に説明するが、本発明が実施例の形態のみに限定されないのはいうまでもない。
【００６５】
＜実施例１＞
一辺が４０ｍｍのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）基板上に、銀を１００ｎｍの厚さで蒸着させ、更に住友金属鉱山社製ＩＷＺＯ（タングステン含有酸化インジウム：ＷＯ3を１．０Ｗｔ％、ＺｎＯを０．５ｗｔ％含有する酸化インジウム）を常温にて１４０ｎｍの厚さとなるようにスパッタリングによりパターン成膜し、下部電極を製造した。
次に、炭酸セシウムをエトキシエタノールに溶解させた溶液を調製し、下部電極上にスピンコーターを用いて該溶液を塗布した。塗布後、速やかにオーブンに移動し、１６０℃で１５分加熱し、下部電極上に約１ｎｍの膜厚の第２バッファー層を成膜した。
大気下において、Ｐ３ＨＴ（ポリ（３−ヘキシルチオフェン））とＰＣＢＭ（フェニルＣ61酪酸メチルエステル）を３：５の割合で、モノクロロベンゼンに溶解させた溶液を調製し、第２バッファー層上にスピンコーターを用いて該溶液を塗布した。塗布後、速やかにオーブンに移動し、５０℃で１５分間加熱し、第２バッファー層上に２００ｎｍの膜厚の有機半導体層を成膜した。
次に、有機半導体層上に、三酸化モリブデンを２０ｎｍの厚さで蒸着装置を用いて蒸着させ、バッファー層を成膜した。
そして、バッファー層上に、住友金属鉱山社製ＩＷＺＯを常温にて１４０ｎｍの厚さとなるようにスパッタリングによりパターン成膜し、無機透明電極を製造した。そして、窒素雰囲気下１４０℃で１０分間加熱して、太陽電池モジュールを製造した。
【００６６】
製造した太陽電池モジュールに、ソーラーシミュレーター（ＡＭ１．５Ｇ）を用いて１００ｍＷ／ｃｍ2の強度の光を照射した。ソースメーター（ケイスレー社製、２４００型）にて、下部電極と無機透明電極との間における電流−電圧特性を測定し、光電変換効率を算出したところ、０．６５％（Ｖｏｃ：０．５１Ｖ  Ｊｓｃ：４．８４ｍＡ／ｃｍ2  ＦＦ：０．２５）であった。なお、太陽電池素子の面積は７ｍｍ×７ｍｍである。
【００６７】
＜比較例１＞
バッファー層（酸化モリブデン）を設けなかった以外は実施例１と同様にして太陽電池モジュールを製造した。実施例１と同様に光電変換効率を算出したところ、０％であり、発電しなかった。
【００６８】
＜参考実施例＞
ガラス基板（コーニング１７３７）に、銀を１００ｎｍの厚さで蒸着させ、下部電極を製造した。
次に、ポリエチレングリコールをメタノールに溶解させた溶液を調製し、下部電極上にスピンコーターを用いて該溶液を塗布し、下部電極上に５ｎｍ以下の膜厚の第２バッファー層を成膜した。
大気下において、Ｐ３ＨＴ（ポリ（３−ヘキシルチオフェン））とＰＣＢＭ（フェニルＣ61酪酸メチルエステル）を１：１の割合で、モノクロロベンゼンに溶解させた溶液を調製し、第２バッファー層上にスピンコーターを用いて該溶液を塗布し、１６０℃で１０分間加熱することで、第２バッファー層上に２００ｎｍの膜厚の有機半導体層を成膜した。
次に、有機半導体層上に、三酸化モリブデンを１５ｎｍの厚さで蒸着装置を用いて蒸着させ、バッファー層を成膜した。
そして、バッファー層上に、常温にて住友金属鉱山社製ＩＷＺＯを１４０ｎｍの厚さとなるようにスパッタリングによりパターン成膜し、無機透明電極を製造した。そして、窒素雰囲気下１１０℃で１０分間加熱して、太陽電池モジュールを製造した。
【００６９】
製造した太陽電池モジュールに対し、１００℃から１０℃ずつ昇温し、それぞれの温度で１０分間放置し、太陽電池モジュールを観察した。
観察は、光学式顕微鏡（倍率１００倍）を使用し、加えて目視でも確認した。その結果、バッファー層が存在する太陽電池モジュールでは、１８０℃まで昇温しても無機透明電極に劣化は見られなかった。
【００７０】
＜参考比較例＞
バッファー層（酸化モリブデン）を設けなかった以外は参考実施例と同様にして太陽電池モジュールを製造した。参考実施例と同様に昇温し、太陽電池モジュールを観察したところ、バッファー層が存在しない太陽電池モジュールでは、１３０℃での観察で無機透明電極に亀裂が発生し、劣化が生じた。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の太陽電池モジュールは、樹脂基板を用い、加えて低温プロセスにより製造することが可能であり、安価な太陽電池モジュールとして産業上有用である。
【符号の説明】
【００７２】
１    太陽光
２    表面保護シート
３ａ  封止層
３ｂ  封止層
４    太陽電池素子
５    裏面保護シート
１１  無機透明電極
１２  バッファー層
１３  有機半導体層
１４  下部電極
１５  樹脂基板
１６  第２バッファー層
【図１】
2012009518.tif 000003
【図２】
2012009518.tif 000004
【図３】
2012009518.tif 000005