(57)【要約】      （修正有）【課題】電極間での短絡が生じにくく、大面積で高効率な太陽電池および太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】従太陽電池セル１と、従太陽電池セル１上に形成された主太陽電池セル２とを有し、フレキシブル性を有する太陽電池１００であって、従太陽電池セル１は、下部透明電極層１０と、下部透明電極層１０上に形成された従光電変換層１１と、従光電変換層１１上に形成された第一中間透明電極層１２とを有し、主太陽電池セル２は、第一中間透明電極層１２上にパターン状に形成された集電電極２０と、集電電極２０上に形成された第二中間透明電極層２１と、第二中間透明電極層２１上に形成された主光電変換層２２と、主光電変換層上に形成された上部電極層２３とを有し、下部透明電極層１０と、第一中間透明電極層１２、集電電極２０および第二中間透明電極層２１を有する中間電極部材３と、上部電極層２３とが電力変換装置に接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
従太陽電池セルと、前記従太陽電池セル上に形成された主太陽電池セルとを有し、フレキシブル性を有する太陽電池であって、
前記従太陽電池セルは、下部透明電極層と、前記下部透明電極層上に形成された従光電変換層と、前記従光電変換層上に形成された第一中間透明電極層とを有し、
前記主太陽電池セルは、前記第一中間透明電極層上にパターン状に形成された集電電極と、前記集電電極上に形成された第二中間透明電極層と、前記第二中間透明電極層上に形成された主光電変換層と、前記主光電変換層上に形成された上部電極層とを有し、
前記下部透明電極層と、前記第一中間透明電極層、前記集電電極および前記第二中間透明電極層を有する中間電極部材と、前記上部電極層とが電力変換装置に接続されていることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
請求項１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な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、集電電極を有する太陽電池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、アモルファスシリコン型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、および色素増感型太陽電池、有機薄膜太陽電池等の有機系太陽電池等が挙げられる。
【０００３】
このような太陽電池においては、従来、基材としてガラス基板が用いられているが、近年、太陽電池のフレキシブル化が望まれているところ、基材としてフレキシブルな基板を用いたフレキシブル太陽電池が注目されている。
【０００４】
太陽電池において、受光側の電極は透明電極とされる。従来、この透明電極には、ＩＴＯ等の金属酸化物が用いられており、中でも、導電性や透明性が高く、仕事関数が高いことから、ＩＴＯが主に使用されている。
しかしながら、ＩＴＯ電極は、シート抵抗が比較的大きいため、発生した電流がＩＴＯ電極を通過する際に消費され、光電変換効率が低下するという問題がある。この現象は、太陽電池の面積が大きくなるにつれて顕著に現れる。
特に、上記フレキシブル太陽電池においては、プラスチック等の耐熱性が低いフレキシブル基材が用いられるため、上記フレキシブル基材上に金属酸化物等の透明電極を形成する際に、上記透明電極を十分に焼成することが出来ず、上記透明電極の抵抗値が高くなってしまい、光電変換効率がさらに低下してしまう。
【０００５】
そこで、電極の導電性を補う方法として、透明電極上にパターン状の集電電極を積層することが提案されている（特許文献１〜４参照）。
しかしながら、例えば、特許文献１に記載されているように、光入射面側にある基板と光電変換層との間に集電電極が形成されている場合には、集電効率が高くなったとしても、光電変換層の一部が集電電極により遮光され、その領域が発電に寄与できず、結果として光電変換効率が低下するといった課題があった。
【０００６】
ところで、特許文献５には、高効率、低コストの発電システムおよび発電装置を得ることを目的として、基板上に下部透明電極層と第二光電変換層と中間電極層と第一光電変換層と上部電極層とが順次積層された太陽電池の構成について開示されている。また、特許文献５には、上部電極層や中間電極層に集電電極を形成してもよいことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１５７６８１号公報
【特許文献２】特開２０００−２４３９８９号公報
【特許文献３】特開２０００−２４３９９０号公報
【特許文献４】特開２００８−２４３４２５号公報
【特許文献５】特開２００４−７９９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献５に記載の太陽電池において、中間電極層に集電電極を形成した場合、このような構成をなすことにより、基板から入射した光が集電電極により遮光され、第一光電変換層の一部が、発電に寄与しない非発電領域となっても、第二光電変換層が、その非発電領域における発電を補うことができると考えられる。すなわち、光電変換層における発電に寄与する面積を維持しつつ、高い集電効率を有する太陽電池とすることができると考えられる。
【０００９】
しかしながら、本来、集電電極は、その機能を十分に発揮するために所定の厚みを必要とする。そのため、光電変換層の厚みが薄いフレキシブル太陽電池に、上記特許文献５に開示された構造を適用すると、太陽電池が撓んだ際にパターン状に形成された集電電極の厚さの分に相当する段差によって、電極間で短絡が生じるといった課題がある。
【００１０】
また、有機薄膜太陽電池や色素増感型太陽電池、またはアモルファスシリコン型太陽電池では、結晶シリコン型太陽電池と異なり、主に電荷が光電変換層の厚み方向に移動するため、光電変換層の面内方向への電荷の移動を確保するために、光電変換層全面に電極が形成されていることが好ましい。特許文献５に記載されているように、パターン状の集電電極と光電変換層とが直接接する構造である場合には、集電電極が形成されていない領域からの集電が困難となり、集電効率が低下してしまうといった課題がある。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、集電電極を有し、フレキシブル性を有する太陽電池および太陽電池モジュールであって、電極間での短絡が生じにくく、大面積で高効率な太陽電池および太陽電池モジュールを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、従太陽電池セルと、上記従太陽電池セル上に形成された主太陽電池セルとを有し、フレキシブル性を有する太陽電池であって、上記従太陽電池セルは、下部透明電極層と、上記下部透明電極層上に形成された従光電変換層と、上記従光電変換層上に形成された第一中間透明電極層とを有し、上記主太陽電池セルは、上記第一中間透明電極層上にパターン状に形成された集電電極と、上記集電電極上に形成された第二中間透明電極層と、上記第二中間透明電極層上に形成された主光電変換層と、上記主光電変換層上に形成された上部電極層とを有し、上記下部透明電極層と、上記第一中間透明電極層、上記集電電極および上記第二中間透明電極層を有する中間電極部材と、上記上部電極層とが電力変換装置に接続されていることを特徴とする太陽電池を提供する。
【００１３】
本発明においては、主太陽電池セルの光入射側に従太陽電池セルを有することで、従太陽電池セルにおける従光電変換層によって、集電電極により遮光された主光電変換層の一部領域での発電を補うことができる。すなわち、集電電極による遮光よって主太陽電池セルにおける光電変換効率が低下しても、従太陽電池セルにおいて発電することができるので、太陽電池全体として高い光電変換効率を維持することが可能となる。これにより、大面積で高効率な太陽電池とすることができる。
また、フレキシブル性を有する本発明の太陽電池においては、集電電極が第一中間透明電極層と第二中間透明電極層との間に形成されていることにより、パターン状に形成された集電電極の厚さ分に相当する段差が平坦化されるので、電極間での短絡を防ぐことができる。また、集電電極と主光電変換層または従光電変換層との間にそれぞれ第二中間透明電極層または第一中間透明電極層を有することにより、第二中間透明電極層または第一中間透明電極層と集電電極とを通じて効率的に集電することができ、集電効率を上昇させることが可能となる。
【００１４】
本発明は、上記本発明に係る太陽電池が複数個直列または並列に接続されてなることを特徴とする太陽電池モジュールを提供する。上述した太陽電池が複数個接続されてなることにより、大面積で高効率であり、電極間での短絡が生じにくいフレキシブル性を有する太陽電池モジュールとすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明においては、電極間での短絡が生じにくく、大面積で高効率であり、かつ様々な種類のフレキシブル性を有する太陽電池に適用できる太陽電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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他の例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ｉ．太陽電池
本発明の太陽電池について説明する。
本発明の太陽電池は、従太陽電池セルと、上記従太陽電池セル上に形成された主太陽電池セルとを有し、フレキシブル性を有する太陽電池であって、上記従太陽電池セルは、下部透明電極層と、上記下部透明電極層上に形成された従光電変換層と、上記従光電変換層上に形成された第一中間透明電極層とを有し、上記主太陽電池セルは、上記第一中間透明電極層上にパターン状に形成された集電電極と、上記集電電極上に形成された第二中間透明電極層と、上記第二中間透明電極層上に形成された主光電変換層と、上記主光電変換層上に形成された上部電極層とを有し、上記下部透明電極層と、上記第一中間透明電極層、上記集電電極および上記第二中間透明電極層を有する中間電極部材と、上記上部電極層とが電力変換装置に接続されていることを特徴とするものである。
以下、図を参照しながら説明する。
【００１８】
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に示すように、本発明の太陽電池１００は、従太陽電池セル１と、上記従太陽電池セル１上に形成された主太陽電池セル２とを有するものである。
従太陽電池セル１は、下部透明電極層１０と、上記下部透明電極層１０上に形成された従光電変換層１１と、上記従光電変換層１１上に形成された第一中間透明電極層１２とを有するものである。
主太陽電池セル２は、上記第一中間透明電極層１２上にパターン状に形成された集電電極２０と、上記集電電極２０上に形成された第二中間透明電極層２１と、上記第二中間透明電極層２１上に形成された主光電変換層２２と、上記主光電変換層２２上に形成された上部電極層２３とを有するものである。
なお、第一中間透明電極層１２と集電電極２０と第二中間透明電極層２１とを合わせて中間電極部材３と呼ぶ。
この太陽電池１００では、従太陽電池セル１側から光Ｌが入射する。
また、本発明の太陽電池１００は、上記下部透明電極層１０と、上記中間電極部材３と、上部電極層２３とが電力変換装置Ｗに接続されたものである。
【００１９】
本発明によれば、主太陽電池セルの光入射側に従太陽電池セルを有することで、従太陽電池セルにおける従光電変換層によって、集電電極により遮光された主光電変換層の一部領域での発電を補うことができる。すなわち、従太陽電池セル側から入射した光は、一部、従光電変換層に吸収され、さらに主太陽電池セルにおける主光電変換層に吸収される。その際、主光電変換層よりも受光面側に設けられた集電電極によって入射光の一部が遮られ、主光電変換層に、発電に寄与しない非発電領域が生じてしまう。しかしながら、本発明においては、主光電変換層に加え、従光電変換層において光吸収を行うことができるため、集電電極による主太陽電池セルでの光電変換効率の低下を補い、太陽電池全体として高い光電変換効率を維持することが可能となる。これにより、大面積で高効率な太陽電池とすることができる。
また、フレキシブル性を有する本発明の太陽電池においては、集電電極が第一中間透明電極層と第二中間透明電極層との間に形成されていることにより、上記集電電極の厚みに相当する段差が平坦化され、電極間での短絡を防ぐことができる。
さらに、従来では、集電電極によって光電変換層の一部が遮光され、発電に寄与しない非発電領域が生じるといった課題に対して、集電電極のパターンを微細化して非発電領域を狭める試みがされてきた。しかしながら、本発明においては、従太陽電池セルを有することで、集電電極による主光電変換層での発電に寄与する領域の低減を補うことができるため、集電電極のパターンを大きく設計しても、太陽電池全体として高い光電変換効率を得ることが可能である。
また、集電電極と主光電変換層および従光電変換層との間に第二中間透明電極層および第一中間透明電極層を有することにより、第二中間透明電極層または第一中間透明電極層と集電電極とを通じて効率的に集電することができ、集電効率を上昇させることが可能となる。
以下、本発明の太陽電池を構成する従太陽電池セルおよび主太陽電池セルに分けてそれぞれ説明する。
【００２０】
Ａ．従太陽電池セル
本発明の太陽電池セルを構成する従太陽電池セルは、下部透明電極層と、上記下部透明電極層上に形成された従光電変換層と、上記従光電変換層上に形成された第一中間透明電極層とを有するものである。
【００２１】
また、このような従太陽電池セルは、後述する主太陽電池セルにおいて、集電電極を設けることによって主光電変換層の一部が遮光され、発電に寄与しない非発電領域となり、光電変換効率が低下してしまうといった課題に対し、その分の発電を補い、太陽電池全体としての光電変換効率を上昇させる効果を奏するものである。
【００２２】
本発明における従太陽電池セルは、本発明の太陽電池全体の発電量に対する発電量の割合が、５０％未満であるものを指す。
また、本発明の太陽電池全体の発電量に対する従太陽電池セルの発電量の割合としては、上記範囲内であり、さらに後述する主太陽電池セルによる発電を十分に補うことができる程度であれば特に限定されるものではないが、例えば、５％以上５０％未満の範囲内であることが好ましく、中でも１０％以上４０％以下の範囲内であることが好ましく、特に１５％以上３０％以下の範囲内であることが好ましい。
本発明の太陽電池全体の発電量に対する従太陽電池セルの発電量の割合が上記割合であることにより、後述する主太陽電池セルによる発電を十分に補うことができるからである。
【００２３】
なお、上述した発電量の測定方法としては、従太陽電池セルの場合には、下部透明電極層と、第一中間透明電極層、集電電極および第二中間透明電極層が積層された中間電極部材とを測定端子とし、後述する主太陽電池セルの場合には、上記中間電極部材と上部電極とを測定端子とし、セルソーラーシュミレーターを用いて１００ｍＷ／ｃｍ２、１．５Ｇの条件下で太陽電池特性を評価することで発電量を算出することができる。
【００２４】
上述した従太陽電池セルとしては、フレキシブル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、有機薄膜太陽電池セル、色素増感型太陽電池セル、またはアモルファスシリコン型太陽電池セル等が挙げられる。本発明においては、有機薄膜太陽電池セルを用いることが好ましい。有機薄膜太陽電池セルは光透過性に優れているため、主太陽電池セルにおける主光電変換層がより多くの光を吸収することができるからでる。
以下、従太陽電池セルが有機薄膜太陽電池セル（第１態様）、色素増感型太陽電池セル（第２態様）、およびアモルファスシリコン型太陽電池セル（第３態様）である場合に分けてそれぞれ説明する。
【００２５】
１．第１態様
本発明に用いられる従太陽電池セルが有機薄膜太陽電池セルである態様について説明する。
【００２６】
従来、有機薄膜太陽電池セルにおいて、有機材料からなる光電変換層と集電電極とが直接接すると、仕事関数が合わなかったり、集電電極形成時に有機材料が劣化したりするので、上記光電変換層と上記集電電極との間における電気的な接続が不安定になり、特性が低下してしまうといった課題がある。
また、光電変換層上に集電電極を形成する方法としては、シリコン系太陽電池セルの場合、シリコン材料からなる光電変換層表面を、レーザー光の照射により削ることで上記光電変換層表面に所定の大きさの溝を形成し、その溝に無電解メッキ法を用いて集電電極を形成している。しかしながら、有機薄膜太陽電池セルの場合には、有機材料からなる光電変換層は機械的、化学的な強度が低いため、有機材料からなる光電変換層上に集電電極を形成する方法として、上述したシリコン系太陽電池セルの場合における方法を適用することは困難である。
【００２７】
本態様においては、主光電変換層および従光電変換層と集電電極とが直接接していないため、光電変換層と集電電極との間での電気的な接続が不安定になるといった課題を解消することができる。また、集電電極が主光電変換層および従光電変換層と直接接していないため、主光電変換層および従光電変換層に影響を与えることなく集電電極を形成することが可能となる。
さらに、有機薄膜太陽電池セルは光透過性に優れているため、本発明の太陽電池の受光面側にある従太陽電池セルが有機薄膜太陽電池セルであることにより、後述する主太陽電池セルにおける主光電変換層が多くの光を吸収することができる。また、有機薄膜太陽電池セルは、折り曲げに対する耐性が比較的高いので、フレキシブル太陽電池セルとして適しており、有用性がある。そのため、従太陽電池セルとして好適に用いられる。
以下、有機薄膜太陽電池セルを構成する各部材について説明する。
【００２８】
（１）下部透明電極層
本態様に用いられる下部透明電極層の構成材料としては、導電性および透明性を有するものであれば特に限定されるものではなく、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ（ＩＺＯ）、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ（ＩＴＯ）、ＺｎＯ−Ａｌ、Ｚｎ−Ｓｎ−Ｏ等を挙げることができる。導電性および透明性を有し、かつ仕事関数の高い材料としては、ＩＴＯが好ましく用いられる。
【００２９】
下部透明電極層の全光線透過率は、８５％以上であることが好ましく、中でも９０％以上、特に９２％以上であることが好ましい。下部透明電極層の全光線透過率が上記範囲であることにより、下部透明電極層にて光を十分に透過することができ、従光電変換層にて光を効率的に吸収することができるからである。また、下部透明電極層が光を十分に透過することで、主太陽電池セルにおける主光電変換層にて光を効率的に吸収することができるからである。
なお、上記全光線透過率は、可視光領域において、スガ試験機株式会社製  ＳＭカラーコンピュータ（型番：ＳＭ−Ｃ）を用いて測定した値である。
【００３０】
下部透明電極層は、単層であってもよく、また異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
この下部透明電極層の膜厚としては、単層である場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、１０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
膜厚が上記範囲より薄いと、下部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、膜厚が上記範囲より厚いと、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。
【００３１】
下部透明電極層の形成方法としては、一般的な電極層の形成方法を用いることができる。
【００３２】
（２）従光電変換層
本態様に用いられる従光電変換層は、下部透明電極層と第一中間透明電極層との間に形成されるものである。なお、「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。
【００３３】
従光電変換層は、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（Ａの態様）、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（Ｂの態様）。以下、各態様について説明する。
【００３４】
（ａ）Ａの態様
本態様における従光電変換層のＡの態様は、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。この従光電変換層では、従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、単独で従光電変換層として機能する。
【００３５】
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、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
従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、２０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内で設定することができ、好ましくは５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内である。
膜厚が上記範囲より厚いと、従光電変換層と主光電変換層とが有する吸収波長領域が重複する場合に、多くの光が従光電変換層で吸収されてしまい、主光電変換層が光を十分に吸収できない場合があるからである。また、従光電変換層における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。
【００４３】
従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、大気中で従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。
【００４４】
（ｂ）Ｂの態様
本態様における従光電変換層のＢの態様は、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。
【００４５】
（ｉ）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。
【００４６】
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Ａの態様の従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。
【００４７】
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、２０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内で設定することができ、好ましくは５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内である。
膜厚が上記範囲より厚いと、従光電変換層と主光電変換層とが有する吸収波長領域が重複する場合に、多くの光が従光電変換層で吸収されてしまい、主光電変換層が光を十分に吸収できない場合があるからである。また、電子受容性層における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。
【００４８】
電子受容性層の形成方法としては、上記Ａの態様の従光電変換層の形成方法と同様とすることができる。
【００４９】
（ｉｉ）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。
【００５０】
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、２０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内で設定することができ、好ましくは５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内である。
膜厚が上記範囲より厚いと、従光電変換層と主光電変換層とが有する吸収波長領域が重複する場合に、多くの光が従光電変換層で吸収されてしまい、主光電変換層が光を十分に吸収できない場合があるからである。また、電子供与性層における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。
【００５１】
電子供与性層の形成方法としては、上記Ａの態様の従光電変換層の形成方法と同様とすることができる。
【００５２】
（３）第一中間透明電極層
本態様に用いられる第一中間透明電極層は、上述した従光電変換層上に形成され、かつ後述する主太陽電池セルとの接触面側に形成されるものである。
【００５３】
第一中間透明電極層は、単層であってもよく、また異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
この第一中間透明電極層の膜厚としては、単層である場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、１０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
膜厚が上記範囲より薄いと、第一中間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、膜厚が上記範囲より厚いと、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。
【００５４】
なお、本態様における第一中間透明電極層としては、上記「１．第１態様  （１）下部透明電極層」の項に記載したもの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。
【００５５】
（４）バッファー層
本態様においては、上記下部透明電極層と従光電変換層との間、あるいは従光電変換層と第一中間透明電極層との間にバッファー層が形成されていてもよい。バッファー層は、従光電変換層から下部透明電極層または第一中間透明電極層への電荷の取出しが容易に行われるように設けられる層である。バッファー層が形成されていることにより、従光電変換層から下部透明電極層または第一中間透明電極層への電荷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できる。
【００５６】
バッファー層の膜厚としては、所望の効果を得られ、従太陽電池セルにおける従光電変換層と、後述する主太陽電池セルにおける主光電変換層とが十分に光を吸収することができる程度の光透過性を有する厚みであれば特に限定されるものではないが、例えば、１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００５７】
このようなバッファー層としては、正孔取出し層であってもよく、あるいは電子取出し層であってもよい。
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。
【００５８】
（ａ）正孔取出し層
本態様においては、正孔取出し層が形成されていてもよい。正孔取出し層は、従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、従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。
【００５９】
正孔取出し層に用いられる材料としては、従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。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。
【００６０】
（ｂ）電子取出し層
本発明においては、電子取出し層が形成されていても良い。電子取出し層は、従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、従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。
【００６１】
電子取出し層に用いられる材料としては、従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。
【００６２】
２．第２態様
本発明に用いられる従太陽電池セルが色素増感型太陽電池セルである態様について説明する。
【００６３】
色素増感型太陽電池セルは光透過性に優れているため、本発明の太陽電池の受光面側にある従太陽電池セルが色素増感型太陽電池セルであることにより、後述する主太陽電池セルにおける主光電変換層が多くの光を吸収することができる。また、色素増感型太陽電池セルは、折り曲げに対する耐性が比較的高いので、フレキシブル太陽電池セルとして適しており、有用性がある。そのため、従太陽電池セルとして好適に用いられる。
【００６４】
（１）下部透明電極層
本態様に用いられる下部透明電極層は、透光性を有するものである。以下、本態様における下部透明電極層について説明する。
【００６５】
本態様に用いられる下部透明電極層は、透明導電膜からなるものである。以下、本態様に用いられる透明導電膜について説明する。
【００６６】
本態様に用いられる透明導電膜としては、透明性を有し、所定の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い。このような透明導電膜に用いられる材料としては、金属酸化物、導電性高分子化合物材料等を挙げることができる。
【００６７】
上記金属酸化物としては、例えば、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、酸化インジウムにＳｎＯ２を添加した化合物（ＩＴＯ）、フッ素ドープしたＳｎＯ２（ＦＴＯ）、酸化インジウムにＺｎＯを添加した化合物（ＩＺＯ）、を挙げることができる。
一方、上記導電性高分子化合物材料としては、例えば、ポリチオフェン、ポリスチレンスルフォン酸（ＰＳＳ）、ポリアニリン（ＰＡ）、ポリピロール、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等を挙げることができる。また、これらを２種以上混合して用いることもできる。
【００６８】
本態様に用いられる透明導電膜は、単一の層からなる構成であってもよく、また、複数の層が積層された構成であってもよい。複数の層が積層された構成としては、例えば、仕事関数が互いに異なる材料からなる層が積層された態様や、互いに異なる金属酸化物からなる層が積層された態様を挙げることができる。
【００６９】
このような下部透明電極層の膜厚としては、単層である場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、１０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
膜厚が上記範囲より薄いと、下部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、膜厚が上記範囲より厚いと、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。
【００７０】
（２）従光電変換層
本態様に用いられる従光電変換層は、表面に増感色素が担持された金属酸化物半導体微粒子と、電解質層とを有するものであり、上述した下部透明電極層上に形成されるものである。
【００７１】
従光電変換層の膜厚としては、一般的な光電変換層の膜厚を採用することができる。具体的には、１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましく、中でも３μｍ〜３０μｍの範囲内であることが好ましい。
膜厚が上記範囲より厚いと、従光電変換層と主光電変換層とが有する吸収波長領域が重複する場合に、多くの光が従光電変換層で吸収されてしまい、主光電変換層が光を十分に吸収できない場合があるからである。また、従光電変換層における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。
以下、本態様における金属酸化物半導体微粒子、増感色素、および電解質層について説明する。
【００７２】
（ａ）金属酸化物半導体微粒子
本態様に用いられる金属酸化物半導体微粒子としては、半導体特性を備える金属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。本態様に用いられる金属酸化物半導体微粒子を構成する金属酸化物としては、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。なかでも本態様においては、ＴｉＯ２からなる金属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。
【００７３】
（ｂ）増感色素
本態様に用いられる増感色素としては、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はされない。このような増感色素としては、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、インドリン、カルバゾール系の色素が挙げられる。本態様においては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。
【００７４】
（ｃ）電解質層
本態様に用いられる電解質層について説明する。本態様に用いられる電解質層は、酸化還元対を含むものである。
【００７５】
本態様における電解質層に用いられる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はされるものではない。なかでも本態様に用いられる酸化還元対は、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。
【００７６】
上記酸化還元対として本態様に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。さらに、上記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。
【００７７】
本態様における電解質層には、上記酸化還元対以外のその他の化合物として、架橋剤、光重合開始剤、増粘剤、常温融解塩等の添加剤を含有していてもよい。
【００７８】
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電解質層であってもよい。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により室温付近でゲル化しているものであり、化学ゲルは架橋反応等により化学結合でゲルを形成しているものである。また、電解質層を液体状とした場合には、例えば、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、炭酸プロピレン等を溶媒とし、酸化還元対を含んだものや、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。さらに、電解質層を固体状とした場合には、酸化還元対を含まずにそれ自身が正孔輸送剤として機能するものであればよく、例えばＣｕＩ、ポリピロール、ポリチオフェン等を含む正孔輸送剤であってもよい。
【００７９】
（ｄ）任意の成分
本態様に用いられる従光電変換層には、上記の他に任意の成分が含まれていてもよい。本態様に用いられる任意の成分としては、例えば、樹脂を挙げることができる。上記従光電変換層に樹脂が含有されることにより、本態様に用いられる従光電変換層の脆性を改善することができるからである。
【００８０】
（３）第一中間透明電極層
本態様に用いられる第一中間透明電極層は、上記従光電変換層上に形成され、かつ後述する主太陽電池セルとの接触面側に形成されるものである。
【００８１】
第一中間透明電極層は、単層であってもよく、また異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
この第一中間透明電極層の膜厚としては、単層である場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、１０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
膜厚が上記範囲より薄いと、第一中間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、膜厚が上記範囲より厚いと、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。
【００８２】
なお、本態様における第一中間透明電極層としては、上記「２．第２態様  （１）下部透明電極層」の項に記載したもの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。
【００８３】
３．第３態様
本発明に用いられる従太陽電池セルがアモルファスシリコン型太陽電池セルである態様について説明する。
【００８４】
（１）下部透明電極層
本態様に用いられる下部透明電極層は、透光性を有するものである。以下、本態様における下部透明電極層について説明する。
【００８５】
本態様に用いられる下部透明電極層は、透明導電膜からなるものである。以下、本態様に用いられる透明導電膜について説明する。
【００８６】
本態様に用いられる透明導電膜としては、透明性を有し、所定の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い。このような透明導電膜に用いられる材料としては、金属酸化物、導電性高分子化合物材料等を挙げることができる。
【００８７】
上記金属酸化物としては、例えば、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、酸化インジウムにＳｎＯ２を添加した化合物（ＩＴＯ）、フッ素ドープしたＳｎＯ２（ＦＴＯ）、酸化インジウムにＺｎＯを添加した化合物（ＩＺＯ）、を挙げることができる。
一方、上記導電性高分子化合物材料としては、例えば、ポリチオフェン、ポリスチレンスルフォン酸（ＰＳＳ）、ポリアニリン（ＰＡ）、ポリピロール、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等を挙げることができる。また、これらを２種以上混合して用いることもできる。
【００８８】
本態様に用いられる透明導電膜は、単一の層からなる構成であってもよく、また、複数の層が積層された構成であってもよい。複数の層が積層された構成としては、例えば、仕事関数が互いに異なる材料からなる層が積層された態様や、互いに異なる金属酸化物からなる層が積層された態様を挙げることができる。
【００８９】
このような下部透明電極層の膜厚としては、単層である場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、１０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
膜厚が上記範囲より薄いと、下部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、膜厚が上記範囲より厚いと、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。
【００９０】
（２）従光電変換層
本態様に用いられる従光電変換層は、ｎ型アモルファスシリコン層と、ｉ型アモルファスシリコン層と、ｐ型アモルファスシリコン層とを有するものであり、上述した下部透明電極層上に形成されるものである。
【００９１】
本態様における従光電変換層としては、一般的なアモルファスシリコン型太陽電池の光電変換層と同様のものを用いることができる。
【００９２】
本態様における従光電変換層の膜厚としては、一般的な光電変換層の膜厚を採用することができる。具体的には、１５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
膜厚が上記範囲より厚いと、従光電変換層と主光電変換層とが有する吸収波長領域が重複する場合に、多くの光が従光電変換層で吸収されてしまい、主光電変換層が光を十分に吸収できない場合があるからである。また、従光電変換層における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。
【００９３】
このような従光電変換層の形成方法としては、所望の従光電変換層を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、例えば、シランガス（ＳｉＨ４）を真空炉中に導入し、電界を印加してプラズマ放電することにより、アモルファスシリコン層を形成する方法が挙げられる。このとき、シランガスに不純物を添加しない場合はｉ型アモルファスシリコン層が、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）を不純物として添加するとｐ型アモルファスシリコン層が、フォスヒン（ＰＨ３）を添加するとｎ型アモルファスシリコン層が形成される。
【００９４】
（３）第一中間透明電極層
本態様に用いられる第一中間透明電極層は、上記従光電変換層上に形成され、かつ後述する主太陽電池セルとの接触面側に形成されるものである。
【００９５】
第一中間透明電極層は、単層であってもよく、また異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
この第一中間透明電極層の膜厚としては、単層である場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、１０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
膜厚が上記範囲より薄いと、第一中間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、膜厚が上記範囲より厚いと、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。
【００９６】
なお、本態様における第一中間透明電極層としては、上記「３．第３態様  （１）下部透明電極層」の項に記載したもの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。
【００９７】
Ｂ．主太陽電池セル
本発明の太陽電池セルを構成する主太陽電池セルは、第一中間透明電極層上にパターン状に形成された集電電極と、上記集電電極上に形成された第二中間透明電極層と、上記第二中間透明電極層上に形成された主光電変換層と、上記主光電変換層上に形成された上部電極層とを有するものである。
【００９８】
上記主太陽電池セルは、本発明の太陽電池として主に発電するものである。
【００９９】
本発明における主太陽電池セルは、本発明の太陽電池全体の発電量に対する発電量の割合が、５０％以上であるものを指す。
また、本発明の太陽電池全体の発電量に対する主太陽電池セルの発電量の割合としては、上記範囲内であり、さらに十分に発電することができる程度であれば特に限定されるものではないが、例えば、５０％〜９５％の範囲内であることが好ましく、中でも６０％〜９０％の範囲内であることが好ましく、特に７０％〜８５％の範囲内であることが好ましい。
本発明の太陽電池全体の発電量に対する主太陽電池セルの発電量の割合が上記割合であることにより、本発明の太陽電池全体として十分な発電量を得ることができるからである。
なお、上記発電量の測定方法としては、従太陽電池セルの項に記載したものと同様とすることができる。
【０１００】
本発明に用いられる主太陽電池セルとしては、フレキシブル性を有する太陽電池セルであれば特に限定されるものではないが、例えば、有機薄膜太陽電池セル、色素増感型太陽電池セル、またはアモルファスシリコン型太陽電池セル等が挙げられる。
以下、主太陽電池セルが有機薄膜太陽電池セル（第１態様）、色素増感型太陽電池セル（第２態様）、およびアモルファスシリコン型太陽電池セル（第３態様）である場合に分けてそれぞれ説明する。
【０１０１】
１．第１態様
本発明に用いられる主太陽電池セルが有機薄膜太陽電池セルである態様について説明する。
【０１０２】
本態様においては、上述したように、主光電変換層および従光電変換層と集電電極とが直接接していないため、光電変換層と集電電極との間での電気的な接続が不安定になるといった課題を解消することができる。また、集電電極が主光電変換層および従光電変換層と直接接していないため、主光電変換層および従光電変換層に影響を与えることなく集電電極を形成することが可能となる。
さらに、有機薄膜太陽電池セルは、折り曲げに対する耐性が比較的高いので、フレキシブル太陽電池セルとして適しており、有用性がある。そのため、主太陽電池セルとして好適に用いられる。また、有機薄膜太陽電池セルは光透過性に優れているため、主太陽電池セルが有機薄膜太陽電池セルであり、後述する上記主太陽電池セル側からも光が入射する場合には、上述した従太陽電池セルにおいて光を十分に吸収することができる。
以下、有機薄膜太陽電池セルを構成する各部材について説明する。
【０１０３】
（１）集電電極
本態様における集電電極は、上述した従太陽電池セルと接触する面側に形成されるものである。集電電極は、通常、後述する第二中間透明電極層よりも抵抗値が低い。
【０１０４】
上記集電電極の形成材料としては、通常、金属が用いられる。集電電極に用いられる金属としては、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）、ステンレス系金属、アルミニウム合金、銅合金、チタン合金、鉄−ニッケル合金およびニッケル−クロム合金（Ｎｉ−Ｃｒ）等の導電性金属を挙げることができる。
【０１０５】
また、集電電極は、上述のような導電性金属からなる単層であってもよく、また第二中間透明電極層との密着性向上のために、導電性金属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。コンタクト層の形成材料としては、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）等が挙げられる。コンタクト層は所望の集電電極と第二中間透明電極層との密着性を得るために導電性金属層に積層されるものであり、導電性金属層の片側にのみ積層してもよく、導電性金属層の両側に積層してもよい。
【０１０６】
また、集電電極の形成材料には、上部電極層の形成材料の仕事関数等に応じて、好ましい金属を選択してもよい。例えば、上部電極層の形成材料の仕事関数が低い場合には、集電電極に用いられる金属は仕事関数の高いものであることが好ましい。
【０１０７】
本態様に用いられる上記集電電極の形状としては、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、透過性、強度等により適宜選択される。例えば、メッシュ状であってもよく、あるいはストライプ状であってもよい。上記集電電極がメッシュ状である場合には、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。
【０１０８】
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、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。
【０１０９】
集電電極自体は基本的に光を透過しないので、集電電極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、集電電極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、集電電極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。
【０１１０】
集電電極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、集電電極全体の面積等に応じて適宜選択される。さらに、フレーム部の線幅は、集電電極全体の面積等に応じて適宜選択される。
また、本態様は、集電電極により主光電変換層の一部が遮光され、主光電変換層において非発電領域が生じても、従太陽電池セルによって発電を補うことができる。したがって、本態様においては、上記集電電極のパターンの線幅等が大きくてもよい。
【０１１１】
集電電極の厚みは、第二中間透明電極層と上部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、主光電変換層等の厚みに応じて適宜選択される。具体的には、１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも２００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
集電電極の厚みが上記範囲より薄いと、集電電極のシート抵抗が大きくなりすぎたりする場合があるからである。また、集電電極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。
【０１１２】
集電電極のシート抵抗としては、第二中間透明電極層のシート抵抗よりも低ければよい。
【０１１３】
従来、光電変換層上に集電電極を形成する方法としては、シリコン系太陽電池セルの場合、シリコン材料からなる光電変換層表面を、レーザー光の照射により削ることで上記光電変換層表面に所定の大きさの溝を形成し、その溝に無電解メッキ法を用いて集電電極を形成している。しかしながら、有機薄膜太陽電池セルの場合には、有機材料からなる光電変換層は機械的、化学的な強度が低いため、有機材料からなる光電変換層上に集電電極を形成する方法として、上述したシリコン系太陽電池セルの場合における方法を適用することは困難である。
これに対し、本発明においては、集電電極と光電変換層との間に、機械的、化学的な強度が高い第一中間透明電極層が設けられていることにより、上記のような不具合を解消することができる。
そのため、本発明における集電電極の形成方法は、従来のように、使用する光電変換層の材料によって制限されるものではなく、選択肢の幅が広いという利点を有する。例えば、金属薄膜を全面に成膜した後にパターニングする方法、パターン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、集電電極の形成材料や構成等に応じて適宜選択される。
【０１１４】
（２）第二中間透明電極層
本態様における第二中間透明電極層は、集電電極上に形成されるものであり、上記集電電極と後述する主光電変換層との間に形成されるものである。
【０１１５】
第二中間透明電極層は、単層であってもよく、また異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
この第二中間透明電極層の膜厚としては、単層である場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、１０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
膜厚が上記範囲より薄いと、第二中間透明電極層のシート抵抗が大きくなりすぎ、一方、膜厚が上記範囲より厚いと、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。
【０１１６】
本態様における第二中間透明電極層については、上記「Ａ．従太陽電池セル  １．第１態様  （１）下部透明電極層」の項に記載した内容と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１１７】
（３）主光電変換層
本態様における主光電変換層は、第二中間透明電極層と後述する上部電極層との間に形成されるものである。
【０１１８】
本態様における主光電変換層の膜厚としては、一般的に有機薄膜太陽電池セルにおいて採用されている膜厚を採用することができる。本態様においては、上記従光電変換層の膜厚よりも主光電変換層の膜厚が厚いことが好ましく、具体的には、２０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内で設定することができ、好ましくは５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内である。
主光電変換層の膜厚が、上述した従光電変換層の膜厚より厚いことにより、主光電変換層が従光電変換層に比べて多くの光を吸収することができ、これにより主太陽電池セルが本発明の太陽電池として主に発電することができるからである。また、膜厚が上記範囲より厚いと、主光電変換層における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。
【０１１９】
なお、主光電変換層についての詳しい説明は、上記「Ａ．従太陽電池セル  １．第１態様  （２）従光電変換層」の項に記載したもの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。
【０１２０】
（４）上部電極層
本態様における上部電極層は、主光電変換層上に形成され、上述した第二中間透明電極層と対向する電極である。通常、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。
【０１２１】
本発明に用いられる上部電極層としては、金属電極層からなるものであってもよく、あるいは、第二集電電極と透明電極層とを有するものであってもよい。
以下、図を参照しながら説明する。
【０１２２】
図２に示すように、上記上部電極層２３が、第二集電電極２５と透明電極層２４とが積層されたものである場合には、従太陽電池セル１側からだけでなく、主太陽電池セル２側からも光Ｌを入射することができる。そのため、従太陽電池セル１側から入射した光Ｌが、第一中間透明電極層１２と第二中間透明電極層２１との間に形成された集電電極２０によって遮光され、それによって主光電変換層２２に、発電に寄与しない非発電領域が生じたとしても、その非発電領域に主太陽電池セル２側から光Ｌが入射される。これにより、太陽電池全体としての光電変換効率を高めることが可能となる。
なお、図２におけるその他の符号については図１と同様であるので、ここでの説明は省略する。
本態様において、上部電極層は金属電極層であることが好ましい。低抵抗化することができるからである。
以下、上部電極層が金属電極層である場合（Ａの態様）と、第二集電電極と透明電極層とが積層された電極層である場合（Ｂの態様）とに分けて説明する。
【０１２３】
（ａ）Ａの態様
本態様は、上部電極層が金属電極層である態様である。
【０１２４】
本態様における上記上部電極層の形成材料としては、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いが、金属電極は電子取出し電極であるので、仕事関数の低いものであることが好ましい。具体的に仕事関数の低い材料としては、Ｌｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｚｒ、ＬｉＦ等を挙げることができる。
【０１２５】
本態様における上部電極層は、単層であってもよく、また、異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
また、上記上部電極層の膜厚としては、単層である場合にはその膜厚が、複数層からなる場合には各層を合わせた総膜厚が、２０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
膜厚が上記範囲より薄い場合は、上記上部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、上記範囲より厚い場合は、太陽電池のフレキシブル性が損なわれる場合があるからである。
【０１２６】
上記上部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。
【０１２７】
（ｂ）Ｂの態様
本態様は、上部電極層が第二集電電極および透明電極層が積層されてなる態様である。
以下、第二集電電極と透明電極層とに分けて説明する。
【０１２８】
（ｉ）第二集電電極
本態様に用いられる第二集電電極は、後述する透明電極層上に形成されるものである。
【０１２９】
また、上部電極層が第二集電電極と透明電極層とを有する場合、上述した第一中間透明電極層と第二中間透明電極層との間に形成された集電電極と、従太陽電池セルの受光面の平面視上本態様における第二集電電極とが、それぞれ重ならないことが好ましい（図２参照）。
これにより、第一中間透明電極層１２と第二中間透明電極層２１との間に形成された集電電極２０によって主光電変換層２２に生じる、発電に寄与しない非発電領域には、主太陽電池セル２側から光Ｌが入射することとなるからである。
【０１３０】
本態様における第二集電電極の厚みとしては特に限定されるものではなく、後述する透明電極層および主光電変換層等の厚みに応じて適宜選択される。具体的には、１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも２００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
第二集電電極の厚みが上記範囲より薄いと、第二集電電極のシート抵抗が大きくなりすぎたりする場合があるからである。また、第二集電電極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。
【０１３１】
なお、第二集電電極についての詳しい説明は、上記「Ｂ．主太陽電池セル  １．第１態様  （１）集電電極」の項に記載したもの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。
【０１３２】
（ｉｉ）透明電極層
本態様における透明電極層は、主光電変換層上に形成されるものであり、第二中間透明電極層と対向する電極である。
【０１３３】
透明電極層は、単層であってもよく、また異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
この透明電極層の膜厚としては、単層である場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、１０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
膜厚が上記範囲より薄いと、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、膜厚が上記範囲より厚いと、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。
【０１３４】
なお、透明電極層についての詳しい説明については、上記「Ａ．従太陽電池セル  １．第１態様  （１）下部透明電極層」の項で説明したもの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。
【０１３５】
（５）バッファー層
本態様においては、上記第二中間透明電極層と主光電変換層との間、あるいは主光電変換層と上部電極層との間にバッファー層が形成されていてもよい。バッファー層は、主光電変換層から第二中間透明電極層または上部電極層への電荷の取出しが容易に行われるように設けられる層である。バッファー層が形成されていることにより、主光電変換層から第二中間透明電極層または上部電極層への電荷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できる。
【０１３６】
バッファー層の膜厚としては、所望の効果を得られる厚みであれば特に限定されるものではないが、例えば、１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【０１３７】
なお、バッファー層については、上記「Ａ．主太陽電池セル  １．第１態様  （４）バッファー層」の項に記載したもの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】
２．第２態様
本発明に用いられる主太陽電池セルが色素増感型太陽電池セルである態様について説明する。
【０１３９】
色素増感型太陽電池セルは、折り曲げに対する耐性が比較的高いので、フレキシブル太陽電池セルとして適しており、有用性がある。そのため、主太陽電池セルとして好適に用いられる。
【０１４０】
（１）集電電極
本態様に用いられる集電電極は、上述した従太陽電池セルと接触する面側に形成されるものである。集電電極は、通常、後述する第二中間透明電極層よりも抵抗値が低い。
【０１４１】
集電電極の厚みとしては、第二中間透明電極層と上部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、主光電変換層等の厚みに応じて適宜選択される。具体的には、１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも２００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
集電電極の厚みが上記範囲より薄いと、集電電極のシート抵抗が大きくなりすぎたりする場合があるからである。また、集電電極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。
【０１４２】
なお、集電電極についての詳しい説明は、上記「Ｂ．主太陽電池セル  １．第１態様  （１）集電電極」の項に記載したもの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。
【０１４３】
（２）第二中間透明電極層
本態様における第二中間透明電極層は、集電電極上に形成されるものであり、上記集電電極と後述する主光電変換層との間に形成されるものである。
【０１４４】
第二中間透明電極層は、単層であってもよく、また異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
この第二中間透明電極層の膜厚としては、単層である場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、１０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
膜厚が上記範囲より薄いと、第二中間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、膜厚が上記範囲より厚いと、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。
【０１４５】
本態様における第二中間透明電極層については、上記「Ａ．従太陽電池セル  ２．第２態様  （１）下部透明電極層」の項に記載した内容と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１４６】
（３）主光電変換層
本態様における主光電変換層は、第二中間透明電極層と後述する上部電極層との間に形成されるものである。
【０１４７】
本態様における主光電変換層の膜厚としては、一般的な色素増感型太陽電池セルにおいて採用されている膜厚を採用することができる。本態様においては、上記従光電変換層の膜厚よりも主光電変換層の膜厚が厚いことが好ましく、具体的には、１μｍ〜１００μｍの範囲内で設定することができ、好ましくは３μｍ〜３０μｍの範囲内である。
主光電変換層の膜厚が、上述した従光電変換層の膜厚より厚いことにより、主光電変換層が従光電変換層に比べて多くの光を吸収することができ、これにより主太陽電池セルが本発明の太陽電池として主に発電することができるからである。また、膜厚が上記範囲より厚いと、主光電変換層における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。
【０１４８】
なお、主光電変換層についての詳しい説明は、上記「Ａ．従太陽電池セル  ２．第２態様  （２）従光電変換層」の項に記載したもの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。
【０１４９】
（４）上部電極層
本態様における上部電極層は、主光電変換層上に形成され、上述した第二中間透明電極層と対向する電極である。通常、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。
【０１５０】
以下、上部電極層が金属電極層である場合（Ａの態様）と、第二集電電極と透明電極層とが積層された電極層である場合（Ｂの態様）とに分けて説明する。
【０１５１】
（ａ）Ａの態様
本態様は、上部電極層が金属電極層である態様である。
【０１５２】
本態様における上部電極層は、単層であってもよく、また、異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
また、上記上部電極層の膜厚としては、単層である場合にはその膜厚が、複数層からなる場合には各層を合わせた総膜厚が、２０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
膜厚が上記範囲より薄い場合は、上記上部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、上記範囲より厚い場合は、太陽電池のフレキシブル性が損なわれる場合があるからである。
【０１５３】
本態様の上部電極層については、上記「Ｂ．主太陽電池セル  １．第１態様  （４）上部電極層  （ａ）Ａの態様」の項に記載したもの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。
【０１５４】
（ｂ）Ｂの態様
本態様は、上部電極層が第二集電電極および透明電極層が積層されてなる態様である。
以下、第二集電電極と透明電極層とに分けて説明する。
【０１５５】
（ｉ）第二集電電極
本態様に用いられる第二集電電極は、後述する透明電極層上に形成されてもよく、あるいは主光電変換層と透明電極層との間に形成されてもよい。
【０１５６】
本態様における第二集電電極の厚みとしては特に限定されるものではなく、後述する透明電極層および主光電変換層等の厚みに応じて適宜選択される。具体的には、１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも２００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
第二集電電極の厚みが上記範囲より薄いと、第二集電電極のシート抵抗が大きくなりすぎたりする場合があるからである。また、第二集電電極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。
【０１５７】
なお、第二集電電極についての詳しい説明は、上記「Ｂ．主太陽電池セル  １．第１態様  （１）集電電極」の項に記載したもの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。
【０１５８】
（ｉｉ）透明電極層
本態様における透明電極層は、主光電変換層上に形成されるものであり、第二中間透明電極層と対向する電極である。
【０１５９】
透明電極層は、単層であってもよく、また異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
この透明電極層の膜厚としては、単層である場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、１０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
膜厚が上記範囲より薄いと、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、膜厚が上記範囲より厚いと、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。
【０１６０】
なお、透明電極層についての詳しい説明については、上記「Ａ．従太陽電池セル  ２．第２態様  （１）下部透明電極層」の項で説明したもの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。
【０１６１】
３．第３態様
本発明に用いられる主太陽電池セルがアモルファスシリコン型太陽電池セルである態様について説明する。
【０１６２】
アモルファスシリコン型太陽電池セルにおける主光電変換層は、吸収波長領域が広いため、様々な波長の光を吸収することができる。そのため、高い光電変換効率が得られ、主太陽電池セルとして好適に用いられる。
【０１６３】
（１）集電電極
本態様に用いられる集電電極は、上述した従太陽電池セルと接触する面側に形成されるものである。集電電極は、通常、後述する第二中間透明電極層よりも抵抗値が低い。
【０１６４】
集電電極の厚みとしては、第二中間透明電極層と上部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、主光電変換層等の厚みに応じて適宜選択される。具体的には、１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも２００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
集電電極の厚みが上記範囲より薄いと、集電電極のシート抵抗が大きくなりすぎたりする場合があるからである。また、集電電極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。
【０１６５】
なお、集電電極についての詳しい説明は、上記「Ｂ．主太陽電池セル  １．第１態様  （１）集電電極」の項に記載したもの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。
【０１６６】
（２）第二中間透明電極層
本態様における第二中間透明電極層は、集電電極上に形成されるものであり、上記集電電極と後述する主光電変換層との間に形成されるものである。
【０１６７】
第二中間透明電極層は、単層であってもよく、また異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
この第二中間透明電極層の膜厚としては、単層である場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、１０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
膜厚が上記範囲より薄いと、第二中間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、膜厚が上記範囲より厚いと、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。
【０１６８】
本態様における第二中間透明電極層については、上記「Ａ．従太陽電池セル  ３．第３態様  （１）下部透明電極層」の項に記載した内容と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１６９】
（３）主光電変換層
本態様における主光電変換層は、第二中間透明電極層と後述する上部電極層との間に形成されるものである。
【０１７０】
本態様における主光電変換層の膜厚としては、一般的なアモルファスシリコン型太陽電池セルにおいて採用されている膜厚を採用することができる。本態様においては、上記従光電変換層の膜厚よりも主光電変換層の膜厚が厚いことが好ましく、具体的には、１５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内で設定することができる。
主光電変換層の膜厚が、上述した従光電変換層の膜厚より厚いことにより、主光電変換層が従光電変換層に比べて多くの光を吸収することができ、これにより主太陽電池セルが本発明の太陽電池として主に発電することができるからである。また、膜厚が上記範囲より厚いと、主光電変換層における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。
【０１７１】
なお、主光電変換層についての詳しい説明は、上記「Ａ．従太陽電池セル  ３．第３態様  （２）従光電変換層」の項に記載したもの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。
【０１７２】
（４）上部電極層
本態様における上部電極層は、主光電変換層上に形成され、上述した第二中間透明電極層と対向する電極である。通常、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。
【０１７３】
以下、上部電極層が金属電極層である場合（Ａの態様）と、第二集電電極と透明電極層とが積層された電極層である場合（Ｂの態様）とに分けて説明する。
【０１７４】
（ａ）Ａの態様
本態様は、上部電極が金属電極層である態様である。
【０１７５】
本態様における上部電極層は、単層であってもよく、また、異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
また、上記上部電極層の膜厚としては、単層である場合にはその膜厚が、複数層からなる場合には各層を合わせた総膜厚が、２０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
膜厚が上記範囲より薄い場合は、上記上部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からである。
【０１７６】
本態様の上部電極層については、上記「Ｂ．主太陽電池セル  １．第１態様  （４）上部電極層  （ａ）Ａの態様」の項に記載したもの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。
【０１７７】
（ｂ）Ｂの態様
本態様は、上部電極層が第二集電電極および透明電極層が積層されてなる態様である。
以下、第二集電電極と透明電極層とに分けて説明する。
【０１７８】
（ｉ）第二集電電極
本態様に用いられる第二集電電極は、後述する透明電極層上に形成されてもよく、あるいは主光電変換層と透明電極層との間に形成されてもよい。
【０１７９】
本態様における第二集電電極の厚みとしては特に限定されるものではなく、後述する透明電極層および主光電変換層等の厚みに応じて適宜選択される。具体的には、１００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも２００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
第二集電電極の厚みが上記範囲より薄いと、第二集電電極のシート抵抗が大きくなりすぎたりする場合があるからである。また、第二集電電極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。
【０１８０】
なお、第二集電電極についての詳しい説明は、上記「Ｂ．主太陽電池セル  １．第１態様  （１）集電電極」の項に記載したもの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。
【０１８１】
（ｉｉ）透明電極層
本態様における透明電極層は、主光電変換層上に形成されるものであり、第二中間透明電極層と対向する電極である。
【０１８２】
透明電極層は、単層であってもよく、また異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
この透明電極層の膜厚としては、単層である場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、１０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内であることが好ましく、中でも５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
膜厚が上記範囲より薄いと、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、膜厚が上記範囲より厚いと、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。
【０１８３】
なお、透明電極層についての詳しい説明については、上記「Ａ．従太陽電池セル  １．第２態様  （１）下部透明電極層」の項で説明したもの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。
【０１８４】
Ｃ．主太陽電池セルおよび従太陽電池セルの組合せ
本発明の太陽電池は、主太陽電池セルと、上記主太陽電池セルにおける発電を補助するための従太陽電池セルとを有するものである。上記主太陽電池セルと上記従太陽電池セルとに用いられる太陽電池セルとしては、フレキシブル性を有する太陽電池セルであれば特に限定されるものではなく、例えば、有機薄膜太陽電池セル、色素増感型太陽電池セル、アモルファスシリコン型太陽電池セル等が挙げられる。
【０１８５】
なお、主太陽電池セルおよび従太陽電池セルに用いられる太陽電池セルの種類としては、主太陽電池セルと従太陽電池セルとで同一の種類の太陽電池セルを用いてもよく、あるいは主太陽電池セルと従太陽電池セルとでそれぞれ異なる種類の太陽電池セルを用いてもよい。
【０１８６】
本発明における主太陽電池セルと従太陽電池セルの好ましい組合せ（主太陽電池セル／従太陽電池セル）としては、有機薄膜太陽電池セル／有機薄膜太陽電池セル、色素増感型太陽電池セル／有機薄膜太陽電池セル、アモルファスシリコン型太陽電池セル／有機薄膜太陽電池セル、有機薄膜太陽電池セル／色素増感型太陽電池セル、色素増感型太陽電池セル／色素増感型太陽電池セル、アモルファスシリコン型太陽電池セル／色素増感型太陽電池セル等が挙げられる。
有機薄膜太陽電池セルおよび色素増感型太陽電池セルは高い光透過率を有するため、従太陽電池セルに有機薄膜太陽電池セルまたは色素増感型太陽電池セルを用いることにより、従太陽電池セル側から入射した光が十分に主太陽電池セルに吸収されるからである。また、有機薄膜太陽電池セルおよび色素増感型太陽電池セルは折り曲げに対する耐性が比較的高いため、フレキシブル太陽電池セルとして適しているからである。
中でも、主太陽電池セルおよび従太陽電池セルの組合せが、有機薄膜太陽電池セル／有機薄膜太陽電池セルである場合には、光透過率に優れているため主太陽電池セルの主光電変換層が十分に光を吸収することができる。また、有機薄膜太陽電池セルは、折り曲げに対する耐性が比較的高いので、フレキシブル太陽電池セルとして適しており、有用性がある。
次に、アモルファスシリコン型太陽電池セル／有機薄膜太陽電池セルの組合せの場合には、従太陽電池セルが光透過性に優れた有機薄膜太陽電池セルであるので、主太陽電池セルに多くの光が入射される。また、主太陽電池セルが広い吸収波長領域を有するアモルファスシリコン型太陽電池セルであるので、主光電変換層が十分に光を吸収できる。これにより、太陽電池全体の光電変換効率を上げることができる。
【０１８７】
従太陽電池セルおよび主太陽電池セルが共に受光面側である場合には、主太陽電池セルと従太陽電池セルの好ましい組合せ（主太陽電池セル／従太陽電池セル）としては、アモルファスシリコン型太陽電池セル／有機薄膜太陽電池セル、アモルファスシリコン型太陽電池セル／色素増感型太陽電池セル、アモルファスシリコン型太陽電池セル／アモルファスシリコン型太陽電池セル等が挙げられる。
主太陽電池セルがアモルファスシリコン型太陽電池セルであることにより、主太陽電池セルにおいて多くの光を吸収することができ、太陽電池全体としての光電変換効率を上げることができるからである。
【０１８８】
本発明において、主太陽電池セルと従太陽電池セルとが、共に有機薄膜太陽電池セルである場合には、主太陽電池セルにおける主光電変換層と、従太陽電池セルにおける従光電変換層とが同じ光吸収波長領域を有していてもよく、あるいはそれぞれ異なる光吸収波長領域を有していてもよい。本発明においては、上記主光電変換層と上記従光電変換層とがそれぞれ異なる光吸収波長領域を有していることが好ましい。主光電変換層と従光電変換層とが有する光吸収波長領域が異なることにより、従光電変換層における光の吸収が、主光電変換層における光の吸収を妨げることがなく、また太陽電池全体としての光吸収波長領域が広がるため、より多くの光を吸収でき、光電変換効率を上げることができるからである。
また、主太陽電池セルと従太陽電池セルとに、色素増感型太陽電池セルを用いる場合にも、主光電変換層と従光電変換層とが同じ光吸収波長領域を有していてもよく、あるいはそれぞれ異なる光吸収波長領域を有していてもよい。本発明においては、上記主光電変換層と上記従光電変換層とがそれぞれ異なる光吸収波長領域を有していることが好ましい。主光電変換層と従光電変換層とが有する光吸収波長領域が異なることにより、従光電変換層における光の吸収が、主光電変換層における光の吸収を妨げることがなく、また太陽電池全体としての光吸収波長領域が広がるため、より多くの光を吸収でき、光電変換効率を上げることができるからである。
【０１８９】
Ｄ．下部透明電極層、中間電極部材および上部電極の接続
本発明の太陽電池は、下部透明電極層と中間電極部材と上部電極層とが電力変換装置に接続されたものである。
なお、上記中間電極部材は、第一中間透明電極層と集電電極と第二中間透明電極層とが積層された部材である。そのため、中間電極部材に接続するとは、上述した第一中間透明電極層、集電電極および第二中間透明電極層のいずれかに接続することを指す。
また、上部電極層が、第二集電電極と透明電極層とが積層されたものである場合には、上記第二集電電極および上記透明電極層のいずれかに接続されていればよい。
【０１９０】
なお、電力変換装置としては、一般的なものを用いることができる。
【０１９１】
Ｅ．その他の部材
本発明の太陽電池には、上述した構成部材の他にも、必要に応じて後述する構成部材を有していてもよい。例えば、基板、保護シート、防汚層、高光反射層、光封じ込め層、封止材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。
以下、基板について説明する。
【０１９２】
本発明に用いられる基板としては、フレキシブル性を有し、本発明に用いられる主太陽電池セルおよび従太陽電池セルを支持することが可能な程度の自己支持性を有するものであれば特に限定されるものではない。
【０１９３】
基板のフレキシブル性としては、ＪＩＳ  Ｒ１６０１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。
【０１９４】
なお、本発明においては、主太陽電池セル側に基板を設けてもよく、従太陽電池セル側に基板を設けてもよい。
従太陽電池セル側に設けられる基板は透明基板である。
【０１９５】
本発明に用いられる上記透明基板の光透過率としては、８５％以上であることが好ましく、中でも９０％以上、特に９２％以上であることが好ましい。上記透明基板の光透過率が上記範囲であることにより、透明基板にて光を十分に透過することができ、光電変換層にて光を効率的に吸収することができるからである。
なお、上記光透過率は、可視光領域において、スガ試験機株式会社製  ＳＭカラーコンピュータ（型番：ＳＭ−Ｃ）を用いて測定した値である。
【０１９６】
上記透明基板としては透明性およびフレキシブル性を有するものであれば特に限定されるものではなく、具体的には、厚みの薄いガラス製基板や、樹脂製基板を用いることができる。このうち、樹脂製基板は、軽量であり、加工性に優れ、製造コストの低減ができるため、好ましい。
【０１９７】
上記樹脂製基板としては、例えば、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）フィルム、ポリイミド（ＰＩ）フィルム、ポリエステルナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂からなる基板等を挙げることができる、なかでも本発明においては二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）、ポリエステルナフタレートフィルム（ＰＥＮ）、ポリカーボネートフィルム（ＰＣ）が用いられることが好ましい。
【０１９８】
また、本発明に用いられる基板の厚みとしては、太陽電池の用途等に応じて適宜選択することができるものであるが、通常、１０μｍ〜２０００μｍの範囲内であることが好ましく、特に５０μｍ〜１８００μｍの範囲内であることが好ましく、さらに１００μｍ〜１５００μｍの範囲内であることが好ましい。
【０１９９】
また、本発明に用いられる基板は、耐熱性、耐候性、水蒸気、その他のガスバリア性に優れたものであることが好ましい。上記基板がガスバリア性を有することにより、例えば、本発明の太陽電池の経時安定性を向上できるからである。
【０２００】
Ｆ．太陽電池の製造方法
本発明の太陽電池の製造方法としては、所望の効果を有する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、主太陽電性セルまたは従太陽電池セルの片面から順に層を形成してもよく、あるいは主太陽電池セルと従太陽電池セルをそれぞれ形成してから、１つに貼り合せてもよい。
【０２０１】
ＩＩ．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なることを特徴とするものである。
【０２０２】
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「Ｉ．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。
【０２０３】
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】
【０２０４】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
【０２０５】
[実施例１]
（従太陽電池セルの製造工程）
厚み１２５μｍのＰＥＴフィルム基板上にスパッタ法によりＩＴＯ膜（膜厚：１５０ｎｍ）を成膜して下部透明電極層とした。
【０２０６】
次に、スピンコート法により導電性高分子溶液（ポリ−（３，４−エチレンジオキシチオフェン）分散品）を塗工した後に１５０℃で３０分間乾燥させバッファー層（膜厚：１００ｎｍ）を形成した。
【０２０７】
ポリチオフェン（Ｐ３ＨＴ：ｐｏｌｙ（３−ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−２，５−ｄｉｙｌ））とＣ６０ＰＣＢＭ（［６，６］−ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ  ａｃｉｄ  ｍｅｔｔｒｉｃ  ｅｓｔｅｒ：Ｎａｎｏ−Ｃ社製）をブロモベンゼンに溶解させ、固形分濃度１．４ｗｔ％の光電変換層用塗工液を調製した。
【０２０８】
同溶液を上記バッファー層上にスピンコート法により回転数９００ｒｐｍの条件で塗布して従光電変換層（膜厚：１００ｎｍ）を形成した。
【０２０９】
次いで、上記従光電変換層上に真空蒸着法にてカルシウム層を形成してバッファー層（膜厚：３０ｎｍ）とした。
【０２１０】
上記バッファー層上にスパッタ法によりＩＴＯ膜（膜厚：１５０ｎｍ）を成膜して第一中間透明電極層とした。
【０２１１】
（主太陽電池セルの製造工程）
次に、導電性Ａｇペーストを用いてスクリーン印刷法により上記ＩＴＯ膜上に金属メッシュ状の集電電極（膜厚：３００ｎｍ）を形成した。
その後、上記集電電極を形成したＩＴＯ膜上にスパッタ法によりＩＴＯ膜（膜厚：１５０ｎｍ）を形成して第二中間透明電極層とした。
【０２１２】
その後、スピンコート法により導電性高分子溶液（ポリ−（３，４−エチレンジオキシチオフェン）分散品）を塗工した後に１５０℃で３０分間乾燥させバッファー層（膜厚：１００ｎｍ）を形成した。
【０２１３】
次いで、ポリチオフェン（Ｐ３ＨＴ：ｐｏｌｙ（３−ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−２，５−ｄｉｙｌ））とＣ６０ＰＣＢＭ（［６，６］−ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ  ａｃｉｄ  ｍｅｔｔｒｉｃ  ｅｓｔｅｒ：Ｎａｎｏ−Ｃ社製）をブロモベンゼンに溶解させ、固形分濃度１．４ｗｔ％の光電変換層用塗工液を調製した。
【０２１４】
同溶液を上記バッファー層上にスピンコート法により回転数６００ｒｐｍの条件で塗布して主光電変換層（膜厚：２００ｎｍ）を形成した。
【０２１５】
次いで、上記主光電変換層上に真空蒸着法にてカルシウム層（膜厚：３０ｎｍ）およびアルミニウム層（膜厚：２００ｎｍ）を形成して上部電極層とした。
【０２１６】
（接続工程）
上記下部透明電極層と第二中間透明電極層と上部電極層とを電気的に接続し、有機薄膜太陽電池を作製した。
【０２１７】
[比較例]
従太陽電池セルを除いたこと以外は、実施例１と同様にして有機薄膜太陽電池を作製した。
【０２１８】
[評価結果]
ソーラーシミュレーターにより１００ｍＷ／ｃｍ２、Ａ．Ｍ．１．５Ｇの条件で太陽電池性能を評価したところ、実施例より得られた太陽電池の方が、比較例で得られた太陽電池に比べて出力電流が２０％上昇する効果が得られた。
【符号の説明】
【０２１９】
１  …  従太陽電池セル
１０…  下部透明電極層
１１…  従光電変換層
１２…  第一中間透明電極層
２  …  主太陽電池セル
２０…  集電電極
２１…  第二中間透明電極層
２２…  主光電変換層
２３…  上部電極層
２４…  透明電極層
３  …  中間電極部材
Ｗ  …  電力変換装置
１００…  太陽電池
【図１】
2013055216.tif 000003
【図２】
2013055216.tif 000004