(57)【要約】【課題】本発明は、太陽電池の受光面において樹脂基材とバリアフィルムの接着信頼性を向上させることを主目的とする。【解決手段】本発明は、透明樹脂基材と、上記透明樹脂基材上に形成された光電変換素子と、上記透明樹脂基材の上記光電変換素子側とは反対側の表面に形成された接着用無機層と、上記透明樹脂基材の上記接着用無機層側の表面に配置された接着剤層と、上記接着剤層上に配置され、無機バリア層を有するバリアフィルムとを有し、上記透明樹脂基材の上記接着用無機層側の表面と上記バリアフィルムの上記無機バリア層とが上記接着剤層を介して貼合されていることを特徴とする太陽電池を提供することにより、上記課題を解決する。【選択図】図１
2012054493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明樹脂基材と、
前記透明樹脂基材上に形成された光電変換素子と、
前記透明樹脂基材の前記光電変換素子側とは反対側の表面に形成された接着用無機層と、
前記透明樹脂基材の前記接着用無機層側の表面に配置された接着剤層と、
前記接着剤層上に配置され、無機バリア層を有するバリアフィルムと
を有し、前記透明樹脂基材の前記接着用無機層側の表面と前記バリアフィルムの前記無機バリア層とが前記接着剤層を介して貼合されていることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記接着用無機層が光透過性を有し、前記透明樹脂基材の全面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記接着用無機層が、酸化窒化ケイ素または酸化ケイ素からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記接着用無機層の厚みが１０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の太陽電池。
【請求項５】
前記光電変換素子が有機化合物を含む光電変換層を有する有機系太陽電池素子であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の太陽電池。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれかに記載の太陽電池が複数個直列または並列に接続されていることを特徴とする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、バリアフィルムを用いた太陽電池および太陽電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の増加が原因とされる地球温暖化等の環境問題が深刻となり、世界的にその対策が進められている。中でも環境に対する負荷が小さく、クリーンなエネルギー源として、太陽光エネルギーを利用した太陽電池に関する積極的な研究開発が進められている。このような太陽電池としては、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池等のシリコン系太陽電池、化合物半導体系太陽電池、および有機薄膜太陽電池、色素増感型太陽電池等の有機系太陽電池などが挙げられる。
【０００３】
従来、太陽電池においては、素子が形成される支持基材としてガラス基板が用いられていたが、近年ではフレキシブル化が望まれており、フレキシブル性を有する樹脂基材を用いることが検討されている。フレキシブル性を有する樹脂基材を用いることで、ロール・ツー・ロール（Roll to Roll）による生産が可能となり、生産性・量産性の向上、低コスト化、大面積化が実現可能であり、さらには軽量化、薄型化を図ることもできる。
しかし、樹脂基材はフレキシブル性を有するものの、ガラス基板と比較してバリア性に劣るという問題がある。そこで、バリアフィルムやバリアフィルムを用いた太陽電池の開発が盛んになされている（例えば特許文献１および特許文献２参照）。
【０００４】
また、環境負荷が小さく、かつ製造コストが削減できる可能性がある太陽電池として注目され研究開発が進められている有機薄膜太陽電池や色素増感型太陽電池などの有機系太陽電池においては、長期間の出力安定性・耐久性が重要な課題となっている。有機薄膜太陽電池では有機半導体材料、色素増感型太陽電池では色素増感剤、酸化物半導体材料、電解質材料などが、水分や酸素などの外部要因により劣化し、経時的に性能が低下しやすいので、バリアフィルムを用いる必要性が高いといえる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１２４２４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４３０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、バリアフィルムとしては、プラスチックフィルムの片面もしくは両面に無機バリア層が形成されたものが一般的に知られている。
【０００７】
素子が形成される支持基材側からの透湿を防ぐためには、フレキシブル性を有する支持基材としてバリアフィルムを使用することが考えられる。しかしながら、バリアフィルム上に直接素子を形成すると、プラスチックフィルムと無機バリア層とでは膨張率に差があることから、製造過程での加熱・冷却時の膨張・収縮により、バリアフィルムにクラックなどの損傷が生じ、バリア性が低下することが懸念される。また、製造過程にてバリアフィルムを固定したり搬送したりする際に物理的な要因により、バリアフィルムにスクラッチなどの損傷が発生し、バリア性が低下するおそれもある。
この問題を解決するためには、フレキシブル性を有する支持基材として樹脂基材を用い、樹脂基材上に直接素子を形成した後、樹脂基材の素子側とは反対側の表面にバリアフィルムを貼合することが考えられる。
【０００８】
ここで、プラスチックフィルムの片面に無機バリア層が形成されているバリアフィルムを用いる場合、無機バリア層が最表面（素子側とは反対側の最表面）に存在し露出していると、使用時に損傷してバリア性が低下するおそれがあることから、無機バリア層が素子側になるようにバリアフィルムを配置するのが一般的である。そのため、支持基材である樹脂基材の素子側とは反対側の表面にバリアフィルムを貼合する場合には、無機バリア層がプラスチックフィルムの片面および両面のいずれに形成されていても、無機バリア層が素子側になるようにバリアフィルムが配置されることになり、バリアフィルムの無機バリア層と支持基材である樹脂基材とが貼合されることになる。
【０００９】
しかしながら、一般的な接着剤は、無機物同士や樹脂同士の接着性に優れるものの、無機物と樹脂との接着性に関してはいずれか一方の接着力が著しく低く、特に樹脂と接着剤の界面で接着性に劣る傾向がある。
上記の場合には、バリアフィルムの無機バリア層と支持基材である樹脂基材とが貼合されることから、樹脂基材と接着剤の界面での接着力が著しく弱くなる傾向にある。接着信頼性に乏しいと、接着界面から水分や酸素が侵入し、太陽電池の耐久性が低下する。
【００１０】
また、無機物および樹脂の両方に良好な接着性を有する特殊な接着剤の開発も行われているが、支持基材側が受光面である場合には、バリアフィルムと支持基材である樹脂基材との間に配置される接着剤が光透過性を有する必要があり、無機物および樹脂の両方に良好な接着性を有し、かつ光透過性を有する接着剤は極めて少ないのが現状である。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、太陽電池の受光面において樹脂基材とバリアフィルムの接着信頼性を向上させることを主目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、透明樹脂基材と、上記透明樹脂基材上に形成された光電変換素子と、上記透明樹脂基材の上記光電変換素子側とは反対側の表面に形成された接着用無機層と、上記透明樹脂基材の上記接着用無機層側の表面に配置された接着剤層と、上記接着剤層上に配置され、無機バリア層を有するバリアフィルムとを有し、上記透明樹脂基材の上記接着用無機層側の表面と上記バリアフィルムの上記無機バリア層とが上記接着剤層を介して貼合されていることを特徴とする太陽電池を提供する。
【００１３】
本発明によれば、透明樹脂基材の光電変換素子側とは反対側の表面に接着用無機層が形成されており、透明樹脂基材の接着用無機層側の表面とバリアフィルムの無機バリア層とが接着剤層を介して貼合されているので、接着用無機層と無機バリア層とが接着剤層を介して貼合されることになり、良好な接着性を得ることができる。したがって、接着信頼性を改善することができ、接着界面からの水分や酸素の侵入を防ぎ、太陽電池の耐久性を向上させることが可能となる。また本発明によれば、透明樹脂基材およびバリアフィルムをフレキシブル性を有するものとすることが可能であり、Roll to Rollにより、透明樹脂基材上に光電変換素子を形成したり、光電変換素子および接着用無機層が形成された透明樹脂基材の接着用無機層側の表面とバリアフィルムの無機バリア層とを貼合したりすることができるので、低コスト化および生産性・量産性の向上を実現することが可能となる。
【００１４】
上記発明においては、上記接着用無機層が光透過性を有し、上記透明樹脂基材の全面に形成されていることが好ましい。透明樹脂基材とバリアフィルムとをより強固に接着することが可能となり、接着界面からの水分や酸素の侵入を防ぎ、太陽電池の耐久性をさらに向上させることが可能となる。
【００１５】
また本発明においては、上記接着用無機層が、酸化窒化ケイ素または酸化ケイ素からなることが好ましい。酸化窒化ケイ素または酸化ケイ素からなる膜は、光透過性およびバリア性に優れるからである。
【００１６】
さらに本発明においては、上記接着用無機層の厚みが１０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内であることが好ましい。接着用無機層の厚みが薄いと応力が小さくなるため、密着性を高めることができるからである。
【００１７】
また本発明においては、上記光電変換素子が有機化合物を含む光電変換層を有する有機系太陽電池素子であることが好ましい。有機系太陽電池素子は水分による劣化が顕著であることから、上述の構成とすることにより、耐久性をより一層向上させることが可能となる。
【００１８】
本発明は、上述の太陽電池が複数個直列または並列に接続されていることを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明においては、透明樹脂基材の光電変換素子側とは反対側の表面に接着用無機層が形成されており、透明樹脂基材の接着用無機層側の表面とバリアフィルムの無機バリア層とが接着剤層を介して貼合されているので、接着信頼性を高めることができ、太陽電池の耐久性を向上させることが可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の太陽電池の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の太陽電池の一例を示す概略平面図および断面図である。
【図３】本発明の太陽電池の他の例を示す概略平面図である。
【図４】本発明の太陽電池の他の例を示す概略平面図である。
【図５】本発明の太陽電池の他の例を示す概略断面図である。
【図６】本発明の太陽電池の他の例を示す概略断面図である。
【図７】本発明の太陽電池の他の例を示す概略断面図である。
【図８】本発明の太陽電池の製造方法の一例を示す工程図である。
【図９】本発明の太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の太陽電池および太陽電池モジュールについて詳細に説明する。
【００２２】
Ａ．太陽電池
本発明の太陽電池は、透明樹脂基材と、上記透明樹脂基材上に形成された光電変換素子と、上記透明樹脂基材の上記光電変換素子側とは反対側の表面に形成された接着用無機層と、上記透明樹脂基材の上記接着用無機層側の表面に配置された接着剤層と、上記接着剤層上に配置され、無機バリア層を有するバリアフィルムとを有し、上記透明樹脂基材の上記接着用無機層側の表面と上記バリアフィルムの上記無機バリア層とが上記接着剤層を介して貼合されていることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の太陽電池について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の太陽電池の一例を示す概略断面図である。図１に示す太陽電池１は、透明樹脂基材２と、透明樹脂基材２上に形成され、第１電極層１１、光電変換層１２および第２電極層１３が順に積層された光電変換素子１０と、透明樹脂基材２の光電変換素子１０側とは反対側の表面に形成された接着用無機層３と、接着用無機層３上に配置された接着剤層４と、接着剤層４上に配置され、プラスチックフィルム６上に無機バリア層５が形成されたバリアフィルム７とを有している。接着用無機層３と、バリアフィルム７の無機バリア層５とは、接着剤層４を介して貼合されている。この太陽電池１は透明樹脂基材２およびバリアフィルム７側が受光面となっている。なお、光電変換素子を構成する第１電極層、光電変換層および第２電極層は、図１に示す順番で積層されていなくてもよく、また、積層されずに並んで配置されていてもよい。
【００２４】
図１に示す例において、接着用無機層３および無機バリア層５はいずれも無機物からなるので、接着用無機層３および無機バリア層５の界面では良好な接着強度を確保することができる。したがって、接着界面からの透湿を防ぐことができる。
【００２５】
このように本発明によれば、透明樹脂基材の光電変換素子側とは反対側の表面に接着用無機層が形成されており、透明樹脂基材の接着用無機層側の表面とバリアフィルムの無機バリア層とが接着剤層を介して貼合されているので、接着用無機層と無機バリア層とが接着剤層を介して貼合されることになり、接着界面からの水分や酸素の侵入を防ぐことができ、接着信頼性を高め、太陽電池の耐久性を向上させることが可能となる。
【００２６】
また本発明によれば、透明樹脂基材およびバリアフィルムのいずれもフレキシブル性を有するものとすることが可能であり、Roll to Rollにより、透明樹脂基材上に光電変換素子を形成したり、光電変換素子および接着用無機層が形成された透明樹脂基材の接着用無機層側の表面とバリアフィルムの無機バリア層とを貼合したりすることができ、信頼性の高い太陽電池を安価に効率良く製造することが可能となる。
【００２７】
また、バリアフィルムがいずれか一方の最外層に無機バリア層を有するものである場合には、無機バリア層が素子側になるようにバリアフィルムが配置されるので、太陽電池の受光面側の最表面には無機バリア層が存在しないことになり、製造時や使用時におけるスクラッチなどの外的要因によるバリアフィルムの損傷を軽減することが可能となる。
【００２８】
以下、本発明の太陽電池における各構成について説明する。
【００２９】
１．接着用無機層
本発明における接着用無機層は、透明樹脂基材の光電変換素子側とは反対側の表面に形成されるものである。
【００３０】
接着用無機層に用いられる材料としては、無機物であれば特に限定されるものではなく、例えば、導電性を有していてもよく絶縁性を有していてもよい。具体的には、金属、合金、酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物、硫化物、フッ化物、炭素などが挙げられる。これらの材料は１種単独で用いてもよく２種以上を併用してもよい。
【００３１】
また、接着用無機層は、光透過性を有していてもよく有さなくてもよく、接着用無機層の形成位置に応じて適宜選択される。図１に例示するように、接着用無機層３が光電変換素子１０が設けられている光電変換素子形成領域に形成されている場合、特に接着用無機層３が透明樹脂基材２の全面に形成されている場合には、本発明では透明樹脂基材２およびバリアフィルム７側が受光面となるため、接着用無機層３に用いられる材料は光透過性を有する必要がある。一方、後述する図２（ａ）、（ｂ）に例示するように、接着用無機層３が光電変換素子１０が設けられている光電変換素子形成領域２０の周囲を囲うように形成されており、光電変換素子形成領域２０に形成されていない場合には、接着用無機層３に用いられる材料は光透過性を有さなくてもかまわない。なお、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、図２（ａ）において光電変換素子、接着剤層およびバリアフィルムは省略されており、光電変換素子形成領域は破線で示されている。
中でも、接着用無機層は、光透過性を有することが好ましい。後述するように接着用無機層は透明樹脂基材の全面に形成されていることが好ましく、この場合、上述のように光透過性を有する必要があるからである。
【００３２】
光透過性を有する接着用無機層に用いられる材料としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、カリウム（Ｋ）、スズ（Ｓｎ）、ナトリウム（Ｎａ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、鉛（Ｐｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）などを含有する化合物が挙げられる。中でも、これらの元素および酸素を含有する酸化物が好ましく用いられる。酸化物は、光透過性を有し、大気雰囲気で安定だからである。また、ケイ素化合物またはアルミニウム化合物が好ましく、特にケイ素化合物が好ましい。
ケイ素化合物としては、例えば、酸化窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化窒化炭化ケイ素（ＳｉＯＮＣ）、酸化炭化ケイ素（ＳｉＯＣ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、窒化炭化ケイ素（ＳｉＮＣ）などが挙げられる。中でも、酸化窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）または酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が好適である。これらの材料は、光透過性だけでなくバリア性にも優れるからである。
アルミニウム化合物としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、酸化窒化炭化アルミニウム（ＡｌＯＮＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化炭化アルミニウム（ＡｌＮＣ）などが挙げられる。
【００３３】
また、接着用無機層の材料は、バリアフィルムの無機バリア層の材料と同一であってもよく異なっていてもよい。
中でも、接着性を考慮すると、接着用無機層の材料は、バリアフィルムの無機バリア層の材料と同一であることが好ましい。同一の材料からなる接着用無機層および無機バリア層が接着剤層を介して貼合されることになり、より強固な接着が可能となるからである。
一方、バリア性を考慮すると、接着用無機層の材料は、バリアフィルムの無機バリア層の材料と異なることが好ましい。異なる材料からなる接着用無機層および無機バリア層が形成されていることにより、各層が互いに異なるバリア性を発揮し、透明樹脂基材側からの水分、酸素、その他のガスの侵入を防ぐことが期待できるからである。
【００３４】
接着用無機層の形成位置としては、接着用無機層が透明樹脂基材の光電変換素子側とは反対側の表面に形成されており、接着用無機層によって透明樹脂基材およびバリアフィルムの接着信頼性を高めることができれば特に限定されるものではなく、接着用無機層は透明樹脂基材上に全面に形成されていてもよくパターン状に形成されていてもよい。中でも、接着用無機層は透明樹脂基材の全面に形成されていることが好ましい。透明樹脂基材とバリアフィルムとをより強固に接着することが可能となり、接着界面からの水分や酸素の侵入を防ぎ、太陽電池の耐久性をさらに向上させることができるからである。
【００３５】
また、接着用無機層が透明樹脂基材上にパターン状に形成されている場合には、図２（ａ）、（ｂ）に例示するように、接着用無機層３が光電変換素子１０が設けられている光電変換素子形成領域２０の周囲を囲うように形成されていることが好ましい。本発明においては接着界面からの水分や酸素の侵入を防ぐことができるので、接着用無機層が光電変換素子形成領域の周囲を囲うように形成されていることにより、光電変換素子形成領域では接着界面からの水分や酸素の侵入を防ぐことができ、バリアフィルムによって透明樹脂基材側からのバリア性を確保することが可能となる。
上記の場合、通常、光電変換素子形成領域の周囲全てを囲うように接着用無機層が形成される。
【００３６】
また、上記の場合であって、透明樹脂基材上に複数個の光電変換素子が形成されている場合、図３に例示するように複数の光電変換素子形成領域２０を一群として一群の光電変換素子形成領域２０の周囲を囲うように接着用無機層３が形成されていてもよく、図４に例示するように複数の光電変換素子形成領域２０の周囲をそれぞれ囲うように接着用無機層３が形成されていてもよい。
なお、図３および図４において、光電変換素子、接着剤層およびバリアフィルムは省略されており、光電変換素子形成領域は破線で示されている。
【００３７】
接着用無機層の形状としては、接着用無機層の形成位置に応じて適宜選択される。
【００３８】
接着用無機層の厚みとしては、バリアフィルムの無機バリア層との接着強度を確保することができる厚みであれば特に限定されるものではないが、中でも、６０ｎｍ以下であることが好ましく、３０ｎｍ以下であることがより好ましい。接着用無機層の厚みが薄いと応力が小さくなるため、密着性を高めることができるからである。一般的に蒸着膜は厚いほど厚さのばらつきが大きくなり表面粗さが大きくなるので、接着用無機層が蒸着膜である場合には、接着用無機層の厚みが薄いことで応力がより小さくなり、密着性をさらに向上させることができる。接着用無機層の厚みの下限は、バリアフィルムの無機バリア層との接着強度が確保されれば特に限定されるものではないが、通常は１０ｎｍ以上とされる。なお、本発明において接着用無機層はバリア性を有する必要はないので、厚みが薄くても構わない。
【００３９】
また、接着用無機層が透明樹脂基材上にパターン状に形成されている場合、接着用無機層の幅としては、バリアフィルムの無機バリア層との接着強度を確保することができる幅であれば特に限定されるものではない。
【００４０】
接着用無機層の形成方法としては、透明樹脂基材上に接着用無機層を形成できる方法であれば特に限定されるものではなく、ウェットプロセスおよびドライプロセスのいずれも採用することができ、材料の種類や形成位置などに応じて適宜選択される。中でも、ドライプロセスが好ましい。ドライプロセスとしては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、プラズマＣＶＤ法などの真空成膜法が挙げられる。すなわち、接着用無機層は蒸着膜であることが好ましい。蒸着膜は、緻密で隙間の少ないフレキシブル性に富む連続膜となるため、バリア性を付与することができるからである。真空成膜法の中でも、スパッタリング法が好適である。
【００４１】
２．バリアフィルム
本発明に用いられるバリアフィルムは、無機バリア層を有するものであり、接着剤層上に配置され、接着剤層を介して透明樹脂基材の接着用無機層側の表面と貼合されるものである。
【００４２】
本発明においては、接着剤層を介して透明樹脂基材の接着用無機層側の表面とバリアフィルムの無機バリア層とが貼合されることから、バリアフィルムは、少なくともいずれか一方の最外層に無機バリア層を有する。バリアフィルムとしては、少なくともいずれか一方の最外層に無機バリア層を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば図１に示すようにプラスチックフィルム６の片面に無機バリア層５が形成されたものであってもよく、図示しないがプラスチックフィルムの両面に無機バリア層が形成されたものであってもよく、プラスチックフィルムの片面もしくは両面に複数種類の無機バリア層が積層されたものであってもよく、プラスチックフィルムの片面もしくは両面に有機層と無機バリア層とが交互に積層されたものであってもよい。
【００４３】
本発明においては透明樹脂基材側が受光面となることから、無機バリア層は光透過性を有する。また、無機バリア層は導電性を有していてもよく絶縁性を有していてもよい。
バリアフィルムを構成する無機バリア層に用いられる材料としては、バリア性を発揮する無機物であれば特に限定されるものではなく、一般的な無機バリア層の材料を用いることができ、例えば、金属、合金、酸化物、窒化物などが挙げられる。これらの材料は１種単独で用いてもよく２種以上を併用してもよい。
具体的には、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、カリウム（Ｋ）、スズ（Ｓｎ）、ナトリウム（Ｎａ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、鉛（Ｐｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）などを含有する化合物が挙げられる。中でも、ケイ素化合物またはアルミニウム化合物が好ましい。なお、ケイ素化合物およびアルミニウム化合物については、上記接着用無機層の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
また、酸化物が好ましい。酸化物は、光透過性を有し、大気雰囲気で安定だからである。具体的には、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、酸化窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、アンチモンスズ酸化物（ＡＴＯ）、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、ガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）などを用いることができる。
特にケイ素化合物が好ましく、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、酸化窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）が好適である。これらの材料は、光透過性およびバリア性に優れるからである。
【００４４】
上述したように本発明においては透明樹脂基材側が受光面となることから、バリアフィルムは光透過性を有する。また、バリアフィルムは導電性を有していてもよく絶縁性を有していてもよい。
【００４５】
また、バリアフィルムはフレキシブル性を有することが好ましい。Roll to Rollにより、透明樹脂基材の接着用無機層側の表面とバリアフィルムの無機バリア層とを貼合することができ、生産性・量産性の向上および低コスト化を図ることが可能となるからである。
なお、バリアフィルムが「フレキシブル性を有する」とは、JIS R 1601のファインセラミックスの曲げ試験方法で、５ＫＮの力をかけたときに曲がることを指す。
【００４６】
バリアフィルムとしては、少なくともいずれか一方の最外層に無機バリア層を有するものであれば特に限定されるものではなく、一般的なバリアフィルムを用いることができる。市販品のバリアフィルムを使用することもできる。中でも、バリアフィルムはいずれか一方の最外層に無機バリア層を有することが好ましい。本発明においては無機バリア層が素子側になるようにバリアフィルムが配置されるので、バリアフィルムがいずれか一方の最外層に無機バリア層を有する場合には、太陽電池の受光面側の最表面には無機バリア層が存在しないことになり、製造時や使用時におけるスクラッチなどの外的要因によるバリアフィルムの損傷を軽減することができるからである。
【００４７】
バリアフィルムの厚みは、太陽電池の用途等に応じて適宜選択されるが、通常、１０μｍ〜２０００μｍ程度であり、好ましくは５０μｍ〜１８００μｍの範囲内、さらに好ましくは１００μｍ〜１５００μｍの範囲内である。
【００４８】
３．透明樹脂基材
本発明に用いられる透明樹脂基材は、光電変換素子などを支持するものである。
【００４９】
本発明においては透明樹脂基材側が受光面となることから、透明樹脂基材は光透過性を有している。
また、透明樹脂基材はフレキシブル性を有することが好ましい。Roll to Rollにより、透明樹脂基材上に光電変換素子を作製することができるとともに、透明樹脂基材の接着用無機層側の表面とバリアフィルムの無機バリア層とを貼合することができ、生産性・量産性の向上および低コスト化を図ることが可能となるからである。また、フレキシブル性を有する透明樹脂基材は、加工性に優れており、軽量化、薄型化、割れにくい太陽電池の実現において有用であり、曲面への適用等、種々のアプリケーションへの適用可能性が広がるからである。
【００５０】
このような透明樹脂基材に用いられる樹脂としては、例えば、フッ素系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエステル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、液晶性ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリミクロイキシレンジメチレンテレフタレート、ポリオキシメチレン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアクリレート、アクリロニトリル−スチレン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シリコーン樹脂、非晶質ポリオレフィン等が挙げられる。これらを１種または２種以上の共重合体として用いてもよい。
【００５１】
透明樹脂基材の厚みは、太陽電池の用途等に応じて適宜選択されるが、通常、５０μｍ〜２０００μｍ程度であり、好ましくは１００μｍ〜１８００μｍの範囲内、さらに好ましくは１００μｍ〜２００μｍの範囲内である。
【００５２】
４．接着剤層
本発明における接着剤層は、透明樹脂基材の接着用無機層側の表面に配置されるものである。本発明においては、接着剤層を介して透明樹脂基材の接着用無機層側の表面とバリアフィルムの無機バリア層とが貼合される。
【００５３】
本発明においては透明樹脂基材側が受光面となることから、接着剤層は光透過性を有している。
接着剤層に用いられる接着剤としては、透明樹脂基材の接着用無機層側の表面とバリアフィルムの無機バリア層とを貼合することができ、光透過性を有する接着剤層を得ることができるものであれば特に限定されるものではなく、太陽電池の封止に用いられる一般的な接着剤を使用することができるが、中でも、合成樹脂系接着剤が好ましい。合成樹脂系接着剤としては、例えば、熱硬化型接着剤、光硬化型接着剤を用いることができる。例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アイオノマー樹脂、ウレタン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂などが挙げられ、具体的には、三井・デュポンポリケミカル（株）製のハイミラン（熱硬化型接着剤）、（株）スリーボンド製の3021J(ＵＶ硬化型接着剤)などが挙げられる。
【００５４】
接着剤層の形成位置としては、接着剤層が透明樹脂基材の接着用無機層側の表面に配置されていれば特に限定されるものではないが、透明樹脂基材またはバリアフィルムの全面に配置されることが好ましい。
【００５５】
接着剤の配置方法としては、透明樹脂基材またはバリアフィルムの全面に接着剤を配置することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、液状の接着剤を塗布する方法、シート状の接着剤を配置する方法が挙げられる。
【００５６】
液状の接着剤の塗布方法としては、透明樹脂基材またはバリアフィルムの全面に液状の接着剤を塗布することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、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、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法等が挙げられる。
【００５７】
接着剤を配置する対象としては、バリアフィルムの無機バリア層上であってもよく、透明樹脂基材の接着用無機層側の表面であってもよい。
【００５８】
５．光電変換素子
本発明における光電変換素子は、透明樹脂基材上に形成されるものである。
【００５９】
光電変換素子としては、太陽電池を構成し、封止が必要または好適であるものであればよく、例えば、単結晶シリコン太陽電池素子、多結晶シリコン太陽電池素子、アモルファスシリコン太陽電池素子等のシリコン系太陽電池素子、化合物半導体系太陽電池素子、有機薄膜太陽電池素子、色素増感型太陽電池素子等の有機系太陽電池素子が挙げられる。中でも、水分による劣化が顕著であることから、有機化合物を含む光電変換層を有する有機系太陽電池素子が好ましく、有機系太陽電池素子としては、上述のように、例えば、有機薄膜太陽電池素子や色素増感型太陽電池素子が挙げられる。特に、有機薄膜太陽電池素子が好適である。
【００６０】
図５は、一般的な有機薄膜太陽電池素子を備える本発明の太陽電池の一例を示す概略断面図である。図５に示す光電変換素子１０は有機薄膜太陽電池素子３０であり、有機薄膜太陽電池素子３０において、透明樹脂基材２上に、第１電極層１１と、正孔取出し層３１と、光電変換層１２と、電子取出し層３２と、第２電極層１３とが順に積層されている。なお、光電変換素子以外の構成は、図１に示す太陽電池と同様である。
【００６１】
図６は、一般的な色素増感型太陽電池素子を備える本発明の太陽電池の一例を示す概略断面図である。図６に示す光電変換素子１０は色素増感型太陽電池素子４０であり、色素増感型太陽電池素子４０は、透明樹脂基材２上に形成された第１電極層１１と、第１電極層１１上に形成され、色素増感剤が担持された酸化物半導体微粒子を含有する多孔質層４１（光電変換層１２）と、多孔質層４１に接触するように形成された電解質層４２と、対向基材４５上に形成され、多孔質層４１および電解質層４２上に配置された第２電極層１３と、封止のためのシール剤層４３とを有している。なお、光電変換素子および対向基材以外の構成は、図１に示す太陽電池と同様である。
【００６２】
以下、光電変換素子の各構成について説明する。なお、以下の説明では、光電変換素子を構成する第１電極層、光電変換層および第２電極層がこの順番に形成された場合について述べるが、光電変換素子として用いることができるものであれば、各層は必ずしもこの順番で積層されていなくてもよく、また、各層は積層されずに並んで配置されていてもよい。さらに、第１電極層、光電変換層または第２電極層のいずれかの層がその他の層を兼ねていてもよい。
【００６３】
（１）第１電極層
本発明に用いられる第１電極層は、透明樹脂基材上に形成されるものである。
本発明においては透明樹脂基材側が受光面となることから、第１電極層は受光面側の電極となるものであれば特に限定されるものではなく、透明電極層であってもよく、パターン状の金属電極層であってもよく、透明電極層とパターン状の金属電極層とが順不同に積層されたものであってもよい。第１電極層がパターン状の金属電極層である場合または透明電極層とパターン状の金属電極層とが積層されたものである場合には、抵抗を低減することができ、発生した電力を効率良く集電することができる。
以下、透明電極層およびパターン状の金属電極層について説明する。
【００６４】
（ａ）透明電極層
本発明に用いられる透明電極層の材料としては、導電性および光透過性を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、フッ素含有スズ酸化物（ＦＴＯ）、酸化スズ、酸化亜鉛などの導電性無機酸化物、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、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）などの導電性高分子が挙げられる。
【００６５】
透明電極層は、単層であってもよく、異なる仕事関数の材料が積層された多層であってもよい。
透明電極層の厚みとしては、光電変換素子の種類に応じて適宜選択される。
光電変換素子が有機薄膜太陽電池素子である場合、透明電極層の厚みは、単層の場合はその膜厚が、多層の場合は総膜厚が、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。透明電極層の厚みが上記範囲よりも薄いと、透明電極層のシート抵抗が大きくなりすぎ、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性があり、一方、透明電極層の厚みが上記範囲よりも厚いと、全光線透過率が低下し、光電変換効率を低下させる可能性があるからである。
光電変換素子が色素増感型太陽電池素子である場合、透明電極層の厚みは、単層の場合はその膜厚が、多層の場合は総膜厚が、５ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。透明電極層の厚みが上記範囲よりも薄いと、導電性が不足する可能性があり、一方、透明電極層の厚みが上記範囲よりも厚いと、均質な膜を形成することが困難となる場合や全光線透過率が低下して良好な光電変換効率を得ることが難しくなる場合があるからである。
【００６６】
透明電極層は、透明樹脂基材上に一面に形成されていてもよくパターン状に形成されていてもよい。
透明電極層の形成方法としては、一般的な電極の形成方法を用いることができる。
【００６７】
（ｂ）パターン状の金属電極層
本発明に用いられる金属電極層は、透明樹脂基材上にパターン状に形成されるものである。金属電極層は、通常、上記透明電極層よりも抵抗が小さい。
【００６８】
金属電極層の材料としては、通常、金属または合金が用いられ、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム合金、銅合金、チタン合金、鉄−ニッケル合金、ニッケル−クロム合金（Ｎｉ−Ｃｒ）などを挙げることができる。これらの中でも、抵抗が低いものが好ましく、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕが好ましい。
【００６９】
また、金属電極層は、上述の金属または合金からなる単層であってもよく、また透明樹脂基材や透明電極層との密着性向上のために、上述の金属または合金からなる層とコンタクト層とを適宜積層したものであってもよい。コンタクト層の材料としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケルクロム（Ｎｉ−Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）などが挙げられる。コンタクト層は金属電極層と透明樹脂基材や透明電極層との密着性を得るために設けられるものであり、上述の金属または合金からなる層の片面のみに形成されていてもよく両面に形成されていてもよい。
【００７０】
金属電極層の形状としては、パターン状であれば特に限定されるものではなく、所望の導電性、光透過性、強度等により適宜選択される。例えば、金属電極層は、メッシュ状のメッシュ部と、このメッシュ部の周囲に配置されたフレーム部とを有するものであってもよく、メッシュ状のメッシュ部からなるものであってもよい。
【００７１】
金属電極層がメッシュ部とフレーム部とを有する場合、メッシュ部およびフレーム部の配置としては、例えば金属電極層が矩形である場合、フレーム部が、メッシュ部の四方を囲むように配置されていてもよく、メッシュ部の三方を囲むように配置されていてもよく、メッシュ部の二方を囲むように配置されていてもよく、メッシュ部の一方に配置されていてもよい。中でも、フレーム部は、メッシュ部の四方または三方を囲むように配置されていることが好ましい。効率良く集電することができるからである。
【００７２】
メッシュ部の形状としては、メッシュ状であれば特に限定されるものではなく、所望の導電性、光透過性、強度等により適宜選択される。例えば、三角形、四角形、六角形等の多角形や円形の格子状等が挙げられる。なお、多角形や円形の「格子状」とは、多角形や円形の開口部が周期的に配列されている形状をいう。多角形や円形の格子状としては、例えば多角形の開口部がストレートに配列されていてもよく、ジグザグに配列されていてもよい。
【００７３】
中でも、メッシュ部の形状は、六角形の格子状または平行四辺形の格子状であることが好ましい。メッシュ部を流れる電流が局所的に集中するのを防止することができるからである。六角形の格子状の場合、特に、六角形の開口部がジグザグに（いわゆるハニカム状に）配列されていることが好ましい。一方、平行四辺形の格子状の場合、平行四辺形の鋭角が４０°〜８０°の範囲内であることが好ましく、より好ましくは５０°〜７０°の範囲内、さらに好ましくは５５°〜６５°の範囲内である。
【００７４】
金属電極層自体は基本的に光を透過しないので、金属電極層のメッシュ部の開口部から光電変換層に光が入射する。そのため、金属電極層のメッシュ部の開口部は比較的大きいことが好ましい。具体的には、金属電極層のメッシュ部の開口部の比率は、５０％〜９８％程度であることが好ましく、より好ましくは７０％〜９８％の範囲内、さらに好ましくは８０％〜９８％の範囲内である。
【００７５】
金属電極層のメッシュ部の開口部のピッチおよびメッシュ部の線幅は、金属電極層全体の面積等に応じて適宜選択される。
また、フレーム部の線幅は、金属電極層全体の面積等に応じて適宜選択される。
【００７６】
金属電極層の厚みは、第１電極層と第２電極層との間で短絡が生じない厚みであれば限定されるものではなく、第１電極層および第２電極層の間に形成される光電変換層等の厚みや、光電変換素子の種類に応じて適宜選択される。
光電変換素子が有機薄膜太陽電池素子である場合、金属電極層の厚みは、１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも２００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内、さらには２００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内、特に２００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましい。金属電極層の厚みが上記範囲より薄いと、金属電極層のシート抵抗が大きくなりすぎる場合があるからである。また、金属電極層の厚みが上記範囲より厚いと、電極間で短絡が生じるおそれがあるからである。
光電変換素子が色素増感型太陽電池素子である場合、金属電極層の厚みは、１０ｎｍ〜１００００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも１００ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲内、さらには２００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。金属電極層の厚みが上記範囲より薄いと、金属電極層のシート抵抗が大きくなりすぎる場合があるからである。また、金属電極層の厚みが上記範囲より厚いと、成膜に長時間を要するので製造効率が低下したり、製造コストが高くなる場合があるからである。
【００７７】
第１電極層が透明電極層とパターン状の金属電極層とが順不同に積層されたものである場合、透明電極層およびパターン状の金属電極層の積層順としては特に限定されるものではなく、透明樹脂基材上に透明電極層およびパターン状の金属電極層の順に積層されていてもよく、透明樹脂基材上にパターン状の金属電極層および透明電極層の順に積層されていてもよい。中でも、透明樹脂基材上にパターン状の金属電極層および透明電極層の順に積層されていることが好ましい。透明電極層と光電変換層との接触面積が大きい方が、界面の接合性が良く、電荷の移動効率を高くすることができるからである。
【００７８】
金属電極層の形成方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、金属薄膜を一面に成膜した後に網目状にパターニングする方法、網目状の導電体を直接形成する方法等が挙げられる。これらの方法は、金属電極層の材料や構成等に応じて適宜選択される。
【００７９】
金属薄膜の成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の真空成膜法であることが好ましい。真空成膜法により成膜した金属種は、めっき膜に比べ介在物が少なく比抵抗を小さくでき、またＡｇペースト等を用いて成膜したものと比較しても比抵抗を小さくできる。また、厚み１μｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下の金属薄膜を、膜厚を精密に制御し、均一な厚みに成膜する方法としても、真空成膜法が好適である。
金属薄膜のパターニング方法としては、所望のパターンに精度良く形成することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えばフォトエッチング法等を挙げることができる。
【００８０】
（２）第２電極層
本発明に用いられる第２電極層は、上記第１電極層と対向する電極である。
本発明においては透明樹脂基材側が受光面となることから、第２電極層は光透過性を有していてもよく有さなくてもよい。
【００８１】
また、第２電極層は金属基材であってもよい。第２電極層が金属基材である場合には、第２電極層側からの水分や酸素の透過を防ぐことができるからである。また、この場合、第２電極層の上から封止基材を用いて封止を行う必要がなく、太陽電池の構造を単純化するとともに、製造工程を簡素化することが可能である。
【００８２】
第２電極層が金属基材である場合、金属基材はフレキシブル性を有することが好ましい。Roll to Rollにより、光電変換層上に金属基材である第２電極層を配置することができ、生産性・量産性の向上および低コスト化を図ることが可能となるからである。
なお、金属基材がフレキシブル性を有するとは、JIS Z 2248の金属材料曲げ試験方法で、５ＫＮの力をかけたときに曲がることを指す。
このような金属基材としては、金属箔が好ましく用いられる。
【００８３】
第２電極層の材料は、導電性を有するものであれば特に限定されるものではなく、第２電極層の形態に応じて適宜選択される。
第２電極層が金属基材ではない場合、第２電極層の材料としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｌｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｚｒ、ＬｉＦなどが挙げられる。この場合、第２電極層は、単層であってもよく、異なる仕事関数の材料が積層された多層であってもよい。異なる材料が積層されている第２電極層としては、例えば、Ｃａ、ＬｉＦ、ＬｉＣａ、ＭｏＯ３またはＶＯ５のいずれかと、ＡｌまたはＡｇのいずれかとが積層されたものが挙げられる。
また、第２電極層が金属基材である場合、第２電極層の材料としては、電極として機能し、金属箔になり得るものであれば特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、銅、チタン、クロム、タングステン、モリブデン、白金、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、亜鉛、銀、金、各種ステンレスおよびそれらの合金等が挙げられる。
【００８４】
第２電極層の厚みは、第２電極層の形態や光電変換素子の種類に応じて適宜選択される。
第２電極層が金属基材ではない場合であって、光電変換素子が有機薄膜太陽電池素子である場合、第２電極層の厚みは、単層の場合にはその膜厚が、多層の場合には総膜厚が、０．１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内、中でも１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。第２電極層の厚みが上記範囲より薄い場合は、第２電極層のシート抵抗が大きくなりすぎ、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性がある。
第２電極層が金属基材ではない場合であって、光電変換素子が色素増感型太陽電池素子である場合、第２電極層の厚みは、単層の場合にはその膜厚が、多層の場合には総膜厚が、５ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内、中でも、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
また、第２電極層が金属基材である場合、第２電極層の厚みは、電極として機能し、バリア性を有する厚みであれば特に限定されるものではなく、具体的には１０μｍ以上であればよい。金属基材の厚みが厚いほど、導電性やバリア性に優れたものとなる。一方、金属基材の厚みが薄いほど、フレキシブル性に富んだものとなる。フレキシブル性を考慮すると、金属基材の厚みは、１０μｍ〜３００μｍの範囲内であることが好ましく、３０μｍ〜３００μｍの範囲内であることがより好ましい。
【００８５】
第２電極層は、光電変換層上に一面に形成されていてもよくパターン状に形成されていてもよい。
第２電極層の形成方法は、第２電極層の形態に応じて適宜選択される。第２電極層が金属基材ではない場合、第２電極層の形成方法としては、一般的な電極の形成方法を用いることができる。一方、第２電極層が金属基材である場合、第２電極層を光電変換層上に配置する方法としては、金属基材からなる第２電極層を光電変換層上に密着性良く配置することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、光電変換層上に金属基材を熱圧着する方法が挙げられる。
【００８６】
（３）光電変換層
本発明に用いられる光電変換層は、光電変換素子の種類に応じて適宜選択される。例えば、光電変換素子が、単結晶シリコン太陽電池素子、多結晶シリコン太陽電池素子、アモルファスシリコン太陽電池素子等のシリコン系太陽電池素子である場合、光電変換層はそれぞれ、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンを含有する層である。光電変換素子が化合物半導体系太陽電池素子である場合、光電変換層は、ガリウム−ヒ素、銅−インジウム−セレン、銅−インジウム−ガリウム−セレン、又はカドミウム−テルルなどを含有する層である。光電変換素子が有機薄膜太陽電池素子である場合、光電変換層は有機半導体を含有する層であり、光電変換層に含まれる有機化合物は有機半導体である。光電変換素子が色素増感型太陽電池素子である場合、光電変換層は色素増感剤が担持された酸化物半導体を含有する層であり、光電変換層に含まれる有機化合物は色素増感剤である。
本発明に用いられる光電変換素子の光電変換層は、光電変換素子の種類に応じて公知のものを適宜用いることができる。以下、光電変換層について、光電変換素子が有機薄膜太陽電池素子である場合および色素増感型太陽電池素子である場合を例として説明する。
【００８７】
（ａ）有機薄膜太陽電池素子における光電変換層
有機薄膜太陽電池素子における「光電変換層」とは、有機薄膜太陽電池の電荷分離に寄与し、生じた電子および正孔を各々反対方向の電極に向かって輸送する機能を有する部材をいう。
【００８８】
光電変換層は、電子受容性および電子供与性の両機能を有する単一の層であってもよく（第１態様）、また電子受容性の機能を有する電子受容性層と電子供与性の機能を有する電子供与性層とが積層されたものであってもよい（第２態様）。以下、各態様について説明する。
【００８９】
（ｉ）第１態様
有機薄膜太陽電池素子における光電変換層の第１態様は、電子受容性および電子供与性の両機能を有する単一の層であり、電子供与性材料および電子受容性材料を含有するものである。この光電変換層では、光電変換層内で形成されるｐｎ接合を利用して電荷分離が生じるため、単独で光電変換層として機能する。
【００９０】
電子供与性材料としては、電子供与体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法により成膜可能なものであることが好ましく、中でも電子供与性の導電性高分子材料であることが好ましい。
導電性高分子はいわゆるπ共役高分子であり、炭素−炭素またはヘテロ原子を含む二重結合または三重結合が、単結合と交互に連なったπ共役系から成り立っており、半導体的性質を示すものである。導電性高分子材料は、高分子主鎖内にπ共役が発達しているため主鎖方向への電荷輸送が基本的に有利である。また、導電性高分子の電子伝達機構は、主にπスタッキングによる分子間のホッピング伝導であるため、高分子の主鎖方向のみならず、光電変換層の膜厚方向への電荷輸送も有利である。さらに、導電性高分子材料は、導電性高分子材料を溶媒に溶解もしくは分散させた塗工液を用いることで湿式塗工法により容易に成膜可能であることから、大面積の有機薄膜太陽電池を高価な設備を必要とせず低コストで製造できるという利点がある。
【００９１】
電子供与性の導電性高分子材料としては、例えば、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリシラン、ポリチオフェン、ポリカルバゾール、ポリビニルカルバゾール、ポルフィリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、およびこれらの誘導体、ならびにこれらの共重合体、あるいは、フタロシアニン含有ポリマー、カルバゾール含有ポリマー、有機金属ポリマー等を挙げることができる。
【００９２】
上記の中でも、チオフェン−フルオレン共重合体、ポリアルキルチオフェン、フェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体、フェニレンエチニレン−チオフェン共重合体、フェニレンエチニレン−フルオレン共重合体、フルオレン−フェニレンビニレン共重合体、チオフェン−フェニレンビニレン共重合体等が好ましく用いられる。これらは、多くの電子受容性材料に対して、エネルギー準位差が適当であるからである。
なお、例えばフェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体（Poly[1,4-phenyleneethynylene-1,4-(2,5-dioctadodecyloxyphenylene)-1,4-phenyleneethene-1,2-diyl-1,4-(2,5-dioctadodecyloxyphenylene)ethene-1,2-diyl]）の合成方法については、Macromolecules, 35, 3825 (2002) や、Mcromol. Chem. Phys., 202, 2712 (2001) に詳しい。
【００９３】
また、電子受容性材料としては、電子受容体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法により成膜可能なものであることが好ましく、中でも電子受容性の導電性高分子材料であることが好ましい。導電性高分子材料は、上述したような利点を有するからである。
【００９４】
電子受容性の導電性高分子材料としては、例えば、ポリフェニレンビニレン、ポリフルオレン、およびこれらの誘導体、ならびにこれらの共重合体、あるいは、カーボンナノチューブ、フラーレン誘導体、ＣＮ基またはＣＦ３基含有ポリマーおよびそれらの−ＣＦ３置換ポリマー等を挙げることができる。ポリフェニレンビニレン誘導体の具体例としては、ＣＮ−ＰＰＶ（Poly[2-Methoxy-5-(2´-ethylhexyloxy)-1,4-(1-cyanovinylene)phenylene]）、ＭＥＨ−ＣＮ−ＰＰＶ（Poly[2-Methoxy-5-(2´-ethylhexyloxy)-1,4-(1-cyanovinylene)phenylene]）等が挙げられる。
【００９５】
また、電子供与性化合物がドープされた電子受容性材料や、電子受容性化合物がドープされた電子供与性材料等を用いることもできる。中でも、電子供与性化合物もしくは電子受容性化合物がドープされた導電性高分子材料が好ましく用いられる。導電性高分子材料は、高分子主鎖内にπ共役が発達しているため主鎖方向への電荷輸送が基本的に有利であり、また、電子供与性化合物や電子受容性化合物をドープすることによりπ共役主鎖中に電荷が発生し、電気伝導度を大きく増大させることが可能であるからである。
【００９６】
電子供与性化合物がドープされる電子受容性の導電性高分子材料としては、上述した電子受容性の導電性高分子材料を挙げることができる。ドープされる電子供与性化合物としては、例えばＬｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｃｓ等のアルカリ金属やアルカリ土類金属のようなルイス塩基を用いることができる。なお、ルイス塩基は電子供与体として作用する。
また、電子受容性化合物がドープされる電子供与性の導電性高分子材料としては、上述した電子供与性の導電性高分子材料を挙げることができる。ドープされる電子受容性化合物としては、例えばＦｅＣｌ３（III）、ＡｌＣｌ３、ＡｌＢｒ３、ＡｓＦ６やハロゲン化合物のようなルイス酸を用いることができる。なお、ルイス酸は電子受容体として作用する。
【００９７】
光電変換層の膜厚としては、一般的にバルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池において採用されている膜厚を採用することができる。具体的には、０．２ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内で設定することができ、好ましくは１ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内である。膜厚が上記範囲より厚いと、光電変換層における体積抵抗が高くなる場合があるからである。一方、膜厚が上記範囲より薄いと、光を十分に吸収できない場合があるからである。
【００９８】
電子供与性材料および電子受容性材料の混合比は、使用する材料の種類により最適な混合比に適宜調整される。
【００９９】
光電変換層を形成する方法としては、所定の膜厚に均一に形成することができる方法であれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法が好ましく用いられる。湿式塗工法であれば、大気中で光電変換層を形成することができ、コストの削減が図れるとともに、大面積化が容易だからである。
【０１００】
光電変換層形成用塗工液の塗布方法としては、光電変換層形成用塗工液を均一に塗布することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、ダイコート法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法、ビードコート法、スプレーコート法、バーコート法、グラビアコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法等を挙げることができる。
中でも、光電変換層形成用塗工液の塗布方法は、主に塗布量に応じて厚みを調整することが可能な方法であることが好ましい。主に塗布量に応じて厚みを調整することが可能な方法としては、例えば、ダイコート法、ビードコート法、バーコート法、グラビアコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法などの印刷法を挙げることができる。印刷法は有機薄膜太陽電池の大面積化に好適である。
【０１０１】
光電変換層形成用塗工液の塗布後は、形成された塗膜を乾燥する乾燥処理を施してもよい。光電変換層形成用塗工液に含まれる溶媒等を早期に除去することにより、生産性を向上させることができるからである。
乾燥処理の方法として、例えば、加熱乾燥、送風乾燥、真空乾燥、赤外線加熱乾燥等、一般的な方法を用いることができる。
【０１０２】
（ii）第２態様
有機薄膜太陽電池素子における光電変換層の第２態様は、電子受容性の機能を有する電子受容性層と電子供与性の機能を有する電子供与性層とが積層されたものである。以下、電子受容性層および電子供与性層について説明する。
【０１０３】
（電子受容性層）
本態様に用いられる電子受容性層は、電子受容性の機能を有するものであり、電子受容性材料を含有するものである。
【０１０４】
電子受容性材料としては、電子受容体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法により成膜可能なものであることが好ましく、中でも電子受容性の導電性高分子材料であることが好ましい。導電性高分子材料は、上述したような利点を有するからである。具体的には、上記第１態様の光電変換層に用いられる電子受容性の導電性高分子材料と同様のものを挙げることができる。
【０１０５】
電子受容性層の膜厚としては、一般的にバイレイヤー型有機薄膜太陽電池において採用されている膜厚を採用することができる。具体的には、０．１ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲内で設定することができ、好ましくは１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内である。膜厚が上記範囲より厚いと、電子受容性層における体積抵抗が高くなる可能性があるからである。一方、膜厚が上記範囲より薄いと、光を十分に吸収できない場合があるからである。
【０１０６】
電子受容性層の形成方法としては、上記第１態様の光電変換層の形成方法と同様とすることができる。
【０１０７】
（電子供与性層）
本態様に用いられる電子供与性層は、電子供与性の機能を有するものであり、電子供与性材料を含有するものである。
【０１０８】
電子供与性材料としては、電子供与体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、湿式塗工法により成膜可能なものであることが好ましく、中でも電子供与性の導電性高分子材料であることが好ましい。導電性高分子材料は、上述したような利点を有するからである。具体的には、上記第１態様の光電変換層に用いられる電子供与性の導電性高分子材料と同様のものを挙げることができる。
【０１０９】
電子供与性層の膜厚としては、一般的にバイレイヤー型有機薄膜太陽電池において採用されている膜厚を採用することができる。具体的には、０．１ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲内で設定することができ、好ましくは１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内である。膜厚が上記範囲より厚いと、電子供与性層における体積抵抗が高くなる可能性があるからである。一方、膜厚が上記範囲より薄いと、光を十分に吸収できない場合があるからである。
【０１１０】
電子供与性層の形成方法としては、上記第１態様の光電変換層の形成方法と同様とすることができる。
【０１１１】
（ｂ）色素増感型太陽電池素子における光電変換層
色素増感型太陽電池素子における光電変換層としては、例えば、表面に色素増感剤が担持された酸化物半導体微粒子を含有する多孔質層が用いられる。
以下、多孔質層の各構成について説明する。
【０１１２】
（酸化物半導体微粒子）
色素増感型太陽電池素子に用いられる酸化物半導体微粒子としては、半導体特性を備える酸化物からなるものであれば特に限定されるものではない。酸化物半導体微粒子を構成する酸化物としては、例えば、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＩＴＯ、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４、Ｙ２Ｏ３、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３等を挙げることができる。これらの酸化物半導体微粒子は、多孔性の多孔質層を形成するのに適しており、エネルギー変換効率の向上、コストの削減を図ることができるため好適に用いられる。
【０１１３】
酸化物半導体微粒子は、すべて同一の酸化物からなるものであってもよく、異なる酸化物からなるものが２種類以上用いられていてもよい。また、酸化物半導体微粒子は、一種をコア微粒子とし、他の酸化物半導体により、コア微粒子を包含してシェルを形成するコアシェル構造としてもよい。
中でも、ＴｉＯ２からなる酸化物半導体微粒子を用いることが最も好ましい。ＴｉＯ２は特に半導体特性に優れるからである。
【０１１４】
酸化物半導体微粒子の平均粒径としては、多孔質層の比表面積を所望の範囲内にできる程度であれば特に限定されるものではないが、１ｎｍ〜１０μｍの範囲内が好ましく、特に１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。平均粒径が上記範囲よりも小さいと各々の酸化物半導体微粒子が凝集し二次粒子を形成してしまう場合があり、また平均粒径が上記範囲より大きいと、多孔質層が厚膜化してしまうだけではなく、多孔質層の多孔度、すなわち比表面積が減少してしまう可能性があるからである。ここで、多孔質層の比表面積が小さくなると、例えば、光電変換するのに十分な色素増感剤を多孔質層に担持させることが困難になる場合がある。
なお、酸化物半導体微粒子の平均粒径は一次粒径を意味するものとする。
【０１１５】
また、上記酸化物半導体微粒子として、すべて同一の平均粒径のものを用いてもよく、平均粒径の異なる複数の酸化物半導体微粒子を２種類以上用いてもよい。平均粒径の異なる酸化物半導体微粒子を併用することにより、多孔質層における光散乱効果を高めることができ、色素増感型太陽電池をより発電効率に優れたものにできるという利点がある。
【０１１６】
平均粒径の異なる酸化物半導体微粒子を２種類以上用いる場合、異なる平均粒径の組み合わせとしては、例えば、平均粒径が１０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内にある酸化物半導体微粒子と、平均粒径が５０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内にある酸化物半導体微粒子との組み合わせを例示することができる。
【０１１７】
（色素増感剤）
色素増感型太陽電池素子に用いられる色素増感剤としては、光を吸収して起電力を生じさせることが可能なものであれば特に限定されない。このような色素増感剤としては、有機色素または金属錯体色素を挙げることができる。上記有機色素としては、アクリジン系、アゾ系、インジゴ系、キノン系、クマリン系、メロシアニン系、フェニルキサンテン系の色素が挙げられる。これらの有機色素の中でも、クマリン系色素を用いることが好ましい。また、上記金属錯体色素としてはルテニウム系色素を用いることが好ましく、特にルテニウム錯体であるルテニウムビピリジン色素およびルテニウムターピリジン色素を用いることが好ましい。このようなルテニウム錯体は吸収する光の波長範囲が広いため、光電変換できる光の波長領域を大幅に広げることができるからである。
【０１１８】
（任意の成分）
色素増感型太陽電池素子における多孔質層には、上記酸化物半導体微粒子の他に任意の成分が含まれていてもよい。任意の成分としては、例えば、バインダー樹脂を挙げることができる。多孔質層にバインダー樹脂が含有されることにより、多孔質層を脆性の低いものにできるからである。
【０１１９】
バインダー樹脂としては、多孔質層の脆性を所望の程度にできるものであれば特に限定されるものではない。もっとも、後述するように多孔質層が電解質層と接するように形成されることから電解質層に対する耐性を備えるバインダー樹脂が用いられることが必要になる。このようなバインダー樹脂としては、例えば、ポリビニルピロリドン、エチルセルロース、カプロラクタン等を挙げることができる。
バインダー樹脂は１種類のみであってもよく２種類以上であってもよい。
【０１２０】
（多孔質層のその他の点）
色素増感型太陽電池素子における多孔質層の厚みは、色素増感型太陽電池の用途に応じて適宜選択されるものであり特に限定されるものではい。中でも、多孔質層の厚みは、１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましく、特に３μｍ〜３０μｍの範囲内であることが好ましい。多孔質層の厚みが上記範囲よりも厚いと、多孔質層自体の凝集破壊が起りやすく、膜抵抗となりやすくなってしまう場合があるからである。また、多孔質層の厚みが上記範囲よりも薄いと厚みが均一な多孔質層を形成するのが困難となったり、色素増感剤が担持される量が少なくなり、太陽光を十分に吸収できないために性能不良になったりする可能性があるからである。
【０１２１】
多孔質層は、透明樹脂基材上に一面に形成されていてもよくパターン状に形成されていてもよい。
多孔質層の形成方法としては、色素増感型太陽電池における一般的な多孔質層の形成方法と同様とすることができる。
【０１２２】
（４）他の層
本発明における光電変換素子は、第１電極層、光電変換層および第２電極層以外に、必要に応じて他の層を有していてもよい。
以下、他の層について、光電変換素子が有機薄膜太陽電池素子である場合および色素増感型太陽電池素子である場合を例として説明する。
【０１２３】
（ａ）有機薄膜太陽電池素子における他の層
有機薄膜太陽電池素子においては、通常、第１電極層が光電変換層で発生した正孔を取り出すための電極（正孔取出し電極）、第２電極層が光電変換層で発生した電子を取り出すための電極（電子取出し電極）とされる。この場合、電荷の取出しを容易にするために、図５に例示するように、光電変換層１２と第１電極層１１との間に正孔取出し層３１が形成されていてもよく、光電変換層１２と第２電極層１３との間に電子取出し層３２が形成されていてもよい。
以下、正孔取出し層および電子取出し層について説明する。
【０１２４】
（ｉ）正孔取出し層
正孔取出し層は、光電変換層から正孔取出し電極への正孔の取出しが容易に行われるように設けられる層である。これにより、光電変換層から正孔取出し電極への正孔取出し効率が高められるため、光電変換効率を向上させることが可能となる。
【０１２５】
正孔取出し層に用いられる材料としては、光電変換層から正孔取出し電極への正孔の取出しを安定化させる材料であれば特に限定されるものではない。具体的には、ドープされたポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン、トリフェニルジアミン（ＴＰＤ）等の導電性有機化合物、またはテトラチオフルバレン、テトラメチルフェニレンジアミン等の電子供与性化合物と、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン等の電子受容性化合物とからなる電荷移動錯体を形成する有機材料等を挙げることができる。また、Ａｕ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｐｄ等の金属等の薄膜も使用することができる。さらに、金属等の薄膜は、単独で形成してもよく、上記の有機材料と組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、特にポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、トリフェニルジアミン（ＴＰＤ）が好ましく用いられる。
【０１２６】
正孔取出し層の膜厚としては、上記有機材料を用いた場合は、１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましく、上記金属薄膜である場合は、０．１ｎｍ〜５ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【０１２７】
（ii）電子取出し層
電子取出し層は、光電変換層から電子取出し電極への電子の取出しが容易に行われるように設けられる層である。これにより、光電変換層から電子取出し電極への電子取出し効率が高められるため、光電変換効率を向上させることが可能となる。
【０１２８】
電子取出し層に用いられる材料としては、光電変換層から電子取出し電極への電子の取出しを安定化させる材料であれば特に限定されない。具体的には、ドープされたポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン、トリフェニルジアミン（ＴＰＤ）等の導電性有機化合物、またはテトラチオフルバレン、テトラメチルフェニレンジアミン等の電子供与性化合物と、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン等の電子受容性化合物とからなる電荷移動錯体を形成する有機材料等を挙げることができる。また、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属との金属ドープ層が挙げられる。好適な材料としては、バソキュプロイン（ＢＣＰ）または、バソフェナントロン（Ｂｐｈｅｎ）と、Ｌｉ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｓｒなどの金属ドープ層が挙げられる。
【０１２９】
（ｂ）色素増感型太陽電池素子における他の層
（ｉ）電解質層
色素増感型太陽電池素子において、電解質層は、第１電極層と第２電極層との間に多孔質層に接するように形成されるものである。
【０１３０】
電解質層は、ゲル状、固体状または液体状のいずれの形態からなるものであってもよい。また、電解質層は、酸化還元対を含有していてもよく含有していなくてもよい。酸化還元対が用いられる場合、酸化還元対としては、一般的に色素増感型太陽電池の電解質層に用いられているものであれば特に限定されるものではないが、中でもヨウ素およびヨウ化物の組合せ、臭素および臭化物の組合せであることが好ましい。
【０１３１】
酸化還元対として用いられるヨウ素およびヨウ化物の組合せとしては、例えば、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、ＣａＩ２等の金属ヨウ化物と、Ｉ２との組合せを挙げることができる。また、臭素および臭化物の組合せとしては、例えば、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＣａＢｒ２等の金属臭化物と、Ｂｒ２との組合せを挙げることができる。
【０１３２】
電解質層を液体状とする場合には、例えばアセトニトリル、メトキシアセトニトリル、炭酸プロピレンなどを溶媒とし、酸化還元対を含有させたものや、同じくイミダゾリウム塩をカチオンとするイオン性液体を溶媒とすることができる。
【０１３３】
一方、電解質層をゲル状とした場合には、物理ゲルと化学ゲルのいずれであってもよい。ここで、物理ゲルは物理的な相互作用で室温付近においてゲル化しているものであり、化学ゲルは架橋反応などにより化学結合でゲルを形成しているものである。
また、固体状の電解質層としては、例えば、ＣｕＩ、ポリピロール、ポリチオフェン等からなるものを挙げることができる。
【０１３４】
（ii）触媒層
色素増感型太陽電池素子においては、第２電極層と多孔質層および電解質層との間に必要に応じて触媒層が形成されていてもよい。第２電極層上に触媒層が形成されていることにより、色素増感型太陽電池素子をより発電効率に優れたものにできる。このような触媒層の例としては、第２電極層上にＰｔを蒸着した態様や、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）、ポリアニリン（ＰＡ）、パラトルエンスルホン酸（ＰＴＳ）およびこれらの混合物から触媒層を形成する態様を挙げることができるが、この限りではない。
【０１３５】
（iii）シール剤層
色素増感型太陽電池素子におけるシール剤層に用いられるシール剤としては、電解質層に対して耐久性を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ヒートシール可能な各種の熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマー、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ１−ブテン、ポリ４−メチル−１−ペンテン、あるいはエチレン、プロピレン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン等のα−オレフィン同士のランダムまたはブロック共重合体等のポリオレフィン系樹脂；エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体等のエチレン−ビニル化合物共重合体樹脂；ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ＡＢＳ、α−メチルスチレン−スチレン共重合体等のスチレン系樹脂；ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等のビニル系樹脂；ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０、ナイロン１１、ナイロン１２等のポリアミド樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブ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；ポリカーボネート；ポリフェニレンオキサイド；カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース誘導体；酸化澱粉、エーテル化澱粉、デキストリンなどの澱粉；およびこれらの混合物からなる樹脂などを使用することができる。
【０１３６】
シール剤層の厚みは、１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましく、１μｍ〜５０μｍの範囲内であることがより好ましい。
【０１３７】
（iv）対向基材
色素増感型太陽電池素子においては、第２電極層が対向基材上に形成されていてもよい。
なお、対向基材については、上記透明樹脂基材と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【０１３８】
（５）光電変換素子
本発明においては、図１に例示するように透明樹脂基材２上に１個の光電変換素子１０が形成されていてもよく、図３および図４に例示するように透明樹脂基材２上に複数個の光電変換素子が形成されていてもよい（図３および図４においては光電変換素子形成領域２０が示されている。）。
透明樹脂基材上に複数個の光電変換素子が形成されている場合、光電変換素子の数としては特に限定されるものではない。また、複数個の光電変換素子の接続としては、所望の起電力を得ることができればよく、直列のみであってもよく、並列のみであってもよく、直列および並列を組み合わせてもよい。
【０１３９】
６．その他の構成部材
本発明においては、光電変換素子が形成された透明樹脂基材上に第２接着剤層が配置され、第２接着剤層上に封止基材が配置され、第２接着剤層を介して光電変換素子が形成された透明樹脂基材と封止基材とが貼合されていてもよい。前面のバリアフィルムと背面の封止基材とによって光電変換素子を封止することができる。
【０１４０】
本発明においては透明樹脂基材側が受光面となることから、封止基材は光透過性を有していてもよく有さなくてもよい。また、封止基材は導電性を有していてもよく絶縁性を有していてもよい。
また、封止基材はフレキシブル性を有することが好ましい。Roll to Rollにより、光電変換素子が形成された透明樹脂基材と封止基材とを貼合することができ、生産性・量産性の向上および低コスト化を図ることが可能となるからである。なお、封止基材が「フレキシブル性を有する」とは、JIS R 1601のファインセラミックスの曲げ試験方法またはJIS Z 2248の金属材料曲げ試験方法で、５ＫＮの力をかけたときに曲がることを指す。
このような封止基材としては、例えば、金属箔、バリアフィルムを用いることができる。中でも、バリア性および耐衝撃性に優れることから金属箔が好ましい。
【０１４１】
なお、第２接着剤層については、上記接着剤層と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
【０１４２】
また本発明において、上述したように第２電極層が金属基材である場合には、図７に例示するように、第１電極層１１および第２電極層１３の間に、光電変換層１２の周囲を囲うように絶縁性を有する第３接着剤層２１が形成されていてもよい。第１電極層および第２電極層を第３接着剤層を介して直接貼り合わせることができ、密閉性良く光電変換層を封止することが可能となる。これにより、光電変換層への水分や酸素の侵入を防ぐことができる。なお、第３接着剤層は絶縁性を有するので、第１電極層および第２電極層間で短絡は生じない。
【０１４３】
第３接着剤層に用いられる接着剤としては、絶縁性を有し、第１電極層および第２電極層を貼り合わせることができるものであれば特に限定されるものではなく、太陽電池の封止に用いられる一般的な接着剤を使用することができる。
【０１４４】
第３接着剤層の形成位置としては、第３接着剤層が第１電極層および第２電極層の間に光電変換層の周囲を囲うように形成され、かつ第１電極層および第２電極層間で短絡が生じないように配置されていれば特に限定されるものではない。第１電極層および第２電極層間での短絡を防ぐために、第１電極層および第２電極層の間で光電変換層が形成されていない部分には必ず接着剤層が形成されていることが好ましい。
【０１４５】
第３接着剤層の形成方法としては、所望の位置に接着剤層を配置することができる方法であれば特に限定されるものではなく、通常、接着剤を塗布する方法が用いられる。接着剤の塗布方法としては、例えば、インクジェット法、ディスペンサー法、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、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、ダイコート法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法等が挙げられる。中でも、インクジェット法、ディスペンサー法、スクリーン印刷法が好ましく用いられる。
接着剤は、第１電極層上に塗布してもよく第２電極層上に塗布してもよいが、通常は第１電極層上に塗布する。
【０１４６】
また、本発明の太陽電池は、上述の構成部材の他にも、必要に応じて他の構成部材を有していてもよい。例えば、本発明の太陽電池は、保護シート、充填材層、保護ハードコート層、強度支持層、防汚層、高光反射層、光封じ込め層等の機能層を有していてもよい。また、層構成に応じて、各機能層間に接着層が形成されていてもよい。
なお、これらの機能層については、特開２００７−７３７１７号公報等に記載のものと同様とすることができる。
【０１４７】
７．太陽電池の製造方法
本発明の太陽電池の製造方法は、上述の太陽電池を製造できる方法であれば特に限定されるものではなく、光電変換素子の種類や層構成などに応じて適宜選択される。
【０１４８】
図８（ａ）〜（ｄ）は、本発明の太陽電池の製造方法の一例を示す工程図である。まず、図８（ａ）に示すように、透明樹脂基材２上に接着用無機層３を形成する。次に、図８（ｂ）に示すように、透明樹脂基材２の接着用無機層３側とは反対側の表面に、第１電極層１１、光電変換層１２および第２電極層１３を順に積層して、光電変換素子１０を形成する。次いで、図８（ｃ）に示すように、透明樹脂基材２の接着用無機層３側の表面と、プラスチックフィルム６の片面に無機バリア層５が形成されたバリアフィルム７の無機バリア層５とを対向させ、これらの間にシート状の接着剤４ａを配置して、ラミネートし、接着剤４ａを硬化させる。これにより、図８（ｄ）に示すように、接着剤層４を介して透明樹脂基材２の接着用無機層３側の表面とバリアフィルム７の無機バリア層５とが貼合される。
【０１４９】
図９（ａ）〜（ｄ）は、本発明の太陽電池の製造方法の他の例を示す工程図である。まず、図９（ａ）に示すように、透明樹脂基材２上に、第１電極層１１、光電変換層１２および第２電極層１３を順に積層して、光電変換素子１０を形成する。次に、図９（ｂ）に示すように、透明樹脂基材２の光電変換素子１０側とは反対側の表面に、接着用無機層３を形成する。次いで、図９（ｃ）に示すように、透明樹脂基材２の接着用無機層３側の表面と、プラスチックフィルム６の片面に無機バリア層５が形成されたバリアフィルム７の無機バリア層５とを対向させ、これらの間にシート状の接着剤４ａを配置して、ラミネートし、接着剤４ａを硬化させる。これにより、図９（ｄ）に示すように、接着剤層４を介して透明樹脂基材２の接着用無機層３側の表面とバリアフィルム７の無機バリア層５とが貼合される。
【０１５０】
このように本発明においては、接着用無機層の形成は、光電変換素子形成前であってもよく光電変換素子形成後であってもよい。光電変換素子形成前に接着用無機層を形成する場合には、透明樹脂基材上に接着用無機層を形成する際に透明樹脂基材を十分に洗浄することが可能となることから、特性の良い接着用無機層を形成することができる。一方、光電変換素子形成後に接着用無機層を形成する場合には、光電変換素子形成時に接着用無機層にクラックやスクラッチなどの損傷が発生するのを回避することができる。
【０１５１】
Ｂ．太陽電池モジュール
本発明の太陽電池モジュールは、上述の太陽電池が複数個直列または並列に接続されていることを特徴とするものである。
【０１５２】
複数個の太陽電池の接続としては、所望の起電力を得ることができればよく、直列のみであってもよく、並列のみであってもよく、直列および並列を組み合わせてもよい。
なお、太陽電池については、上記「Ａ．太陽電池」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。
【０１５３】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１５４】
以下、光電変換素子として有機薄膜太陽電池素子を用いた太陽電池の実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
［実験例］
（密着性評価）
厚み125μmのPEN基材の片面をArプラズマ300Wで5分間洗浄した。基材洗浄面に対してスパッタリング法によりSiON（厚み：90nm、60nm、30nm、10nm）を成膜した。アイオノマー樹脂（三井・デュポンポリケミカル社製、ハイミラン、３０μm厚み）を介して、SiON成膜面同士を真空ラミネーター（150℃/10min）により貼合した。
また、比較対照としてSiONを成膜していないPEN基材同士を同条件で貼合したサンプルを準備した。
貼合した基材について、テンシロンによりT字剥離試験を実施し、密着性を評価した。結果を下記表１に示す。
SiON膜の厚みが90nmで10N、60nmで25N、30nmで50N、10nmで20N、SiON膜無しで測定不能（手で剥離）を示した。
【０１５５】
【表１】
2012054493.tif 000003
【０１５６】
［実施例］
（有機薄膜太陽電池の作製）
125μm厚みのPEN基板の片面の全面にCr/Cu層を10nm/300nmの厚みでスパッタリング法により形成した。その後、50mm□の光電変換素子が設けられる光電変換素子形成領域に位置するCr/Cu層が残るようにCr/Cu層をフォトエッチングプロセスによりパターニングし、金属電極を形成した。この際、50mm□の光電変換素子形成領域には開口部の比率が80%のメッシュ形状の金属電極層を形成した。
金属電極層形成後に、50mm□の光電変換素子形成領域の位置する金属電極層上にITOをメタルマスクによるスパッタリング法によりパターン形成した。以上のように、メッシュ形状の金属電極層および透明電極層が積層された第１電極層を形成した。
【０１５７】
続いて、PEN基板の金属電極層形成面とは逆面をArプラズマ300Wで5分間洗浄し、厚み25nmのSiONをスパッタ成膜し、接着用無機層を形成した。
【０１５８】
次に、第１電極層上に正孔取出し層をバーコート塗布により形成した。正孔取出し層としてはPEDOT/PSS（H.C.Starc社、Clevious）を使用し、乾燥後真空中で150℃/40minの焼成を実施した。正孔取出し層形成後に、光電変換層として、大気下で、P3HT/PCBMを2wt%でオルトジクロロベンゼン溶媒に溶解させた塗工液をバーコート塗布した。減圧乾燥を5min実施し、光電変換層を形成した。
光電変換層形成後に、電子取出し層としてCa、第２電極層としてAlを15nm/300nmの厚みでメタルマスクによりパターン蒸着した。以上のように有機薄膜太陽電池素子を作製した。
【０１５９】
次に、厚み100μmのPEN基材上に有機層（アクリル系樹脂）および無機バリア層（SiON）が順次積層されたバリアフィルムを準備した。このバリアフィルムは、10-2g/m2・day程度の水蒸気透過率を示すものであった。また、厚み15μmのアルミニウム箔を準備した。次いで、有機薄膜太陽電池素子を形成したPEN基板のSiON膜面とバリアフィルムの無機バリア層面とをアイオノマー樹脂（三井・デュポンポリケミカル社製、ハイミラン、30μm厚み）を介して、また有機薄膜太陽電池素子を形成したPEN基板の第2電極層面とアルミニウム箔とをアイオノマー樹脂（三井・デュポンポリケミカル社製、ハイミラン、100μm厚み）を介して、真空ラミネーター（150℃/10min）により貼合することで、有機薄膜太陽電池を作製した。
【０１６０】
［比較例］
PEN基板の金属電極層形成面とは反対側の面に接着用無機層を形成しなかった以外は、実施例と同様にして有機薄膜太陽電池を作製した。
【０１６１】
［評価］
接着用無機層を形成した有機薄膜太陽電池（実施例）と、接着用無機層を形成しなかった有機薄膜太陽電池（比較例）とを、６５℃−ＲＨ８５％の高温高湿試験に投入したところ、接着用無機層を形成した有機薄膜太陽電池では、１００ｈの性能維持率９０％であったのに対し、接着用無機層を形成しなかった有機薄膜太陽電池では、１００ｈの性能維持率は１０％であった。
以上より、接着用無機層を形成することで太陽電池の耐久性が向上することを確認した。
【符号の説明】
【０１６２】
１  …  太陽電池
２  …  透明樹脂基材
３  …  接着用無機層
４  …  接着剤層
５  …  無機バリア層
６  …  プラスチックフィルム
７  …  バリアフィルム
１０  …  光電変換素子
１１  …  第１電極層
１２  …  光電変換層
１３  …  第２電極層
【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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