(57)【要約】【課題】太陽電池セルをタンデム化することで得られる理想的な電気特性を達成する、太陽電池セルを提供する。【解決手段】異なる光吸収帯域を有する光電変換層を積層してなるタンデム型太陽電池において、光電変換層間に、反射や透過の波長依存性を有する光学制御層を導入することで、各光電変換層の光吸収量を増やすことができるため、各光電変換層の発電量を上げることが可能となり、結果として直列化での発電特性の向上に寄与する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の光電変換層、特定波長域の光を反射し得る光学制御層、及び第二の光電変換層を順次積層してなる太陽電池セルであって、
前記第一の光電変換層と第二の光電変換層とが異なる光吸収帯域を有し、
前記光学制御層が反射し得る光の特定波長域が、第一の光電変換層の光吸収帯域と重複する、及び／又は、第二の光電変換層の光吸収帯域と重複しない、太陽電池セル。
【請求項２】
前記光学制御層は、平均粒径が２ｎｍ以上８００ｎｍ以下の金属粒子を含有する、請求項１に記載の太陽電池セル。
【請求項３】
前記光学制御層は、波長６５０ｎｍ以下の光の反射率が１０％以上であり、且つ、波長８００ｎｍ以上の光の透過率が７０％以上である、請求項１又は２に記載の太陽電池セル。
【請求項４】
前記第一の光電変換層の光吸収帯域における吸収ピーク波長と、前記第二の光電変換層の光吸収帯域における吸収ピーク波長の差が５０ｎｍ以上である、請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池セル。
【請求項５】
前記第一及び／又は第二の光電変換層は、電子移動度が３ｃｍ2／Ｖｓ以下である、請
求項１から４のいずれか１項に記載の太陽電池セル。
【請求項６】
前記第一及び／又は第二の光電変換層と光学制御層との距離が１０μｍ以下である、請求項１から５のいずれか１項に記載の太陽電池セル。
【請求項７】
前記第一及び／又は第二の光電変換層と光学制御層との距離が５００ｎｍ以下である、請求項１から６のいずれか１項に記載の太陽電池セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルに関する。より詳細には、光学制御層を有することで、発電効率が向上した太陽電池セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機太陽電池は、次世代太陽電池の一つとして注目されている一方、現在の性能（変換効率）では、実用化には不十分である。
有機太陽電池の変換効率が上がらない最も大きな要因は二つあると考えられる。一つめの要因は、キャリア拡散長が短いため膜厚を厚くする事ができず、結果として、光を十分に吸収できないため光の透過ロスが大きいことである。二つめの要因は、太陽電池セルが備える有機半導体の光吸収帯域が狭く、吸収できない波長の光が存在するために、太陽光の未吸収ロスが大きいことである。例えば、現在よく用いられているポリチオフェン系材料の場合、４００ｎｍ〜６００ｎｍの短波長域しか吸収できない。また、最近、長波長光を吸収させるためにエネルギー準位が調整された低バンドギャップ有機半導体の開発が盛んであるが、その技術では６００ｎｍ〜８００ｎｍの長波長域を中心に吸収するので、短波長域での吸収が少ない。いずれにせよ一種の有機半導体（光電変換層）を有する有機太陽電池単セルを用いた太陽電池では、太陽光の未吸収ロスが大きい。
そこで、複数の有機半導体（光電変換層）を積層化したタンデム型有機太陽電池の開発が検討されている。
【０００３】
非特許文献１にはタンデム型有機太陽電池の一例が開示されている。このタンデム型有機太陽電池は同じ構成の単セルを２層積層したものである。このように有機太陽電池単セルを積層することによって、一方の有機太陽電池単セルを通過した光は他方の有機太陽電池単セルで吸収され、タンデム化（複層化）によって透過ロスを低減させることができ、全体として光吸収を増加させて光変換効率を高めることができる。ただし、この有機太陽電池では同一の構成を有する有機太陽電池単セルを積層しており、各有機太陽電池単セルでは同じ帯域の光を吸収して発電を行うものであるため、同じ帯域の光を２分することになるので未吸収ロスは依然改善されていない。
【０００４】
そこで、異なる光吸収帯域を有する有機半導体（光電変換層）を積層することで、未吸収ロスを低減する検討も報告されている（非特許文献２参照）。こうしたタンデム型有機太陽電池の設計には多くの課題が存在し、理想的な発電特性を得ることができない現状がある。
例えば、タンデム型有機太陽電池に用いる２つの光電変換層のうち、第一の光電変換層と第二の光電変換層の吸収は重複しないことが好ましいが、実際には吸収スペクトルは一部重複することが多い。そのため、単純に第一の光電変換層の膜厚を厚くすることで第一の光電変換層の吸収を増やそうとすると、重複した部分の吸収により、第二の光電変換層の吸収が小さくなる。そして、タンデム型有機太陽電池は第一の光電変換層と第二の光電変換層を直列で積層するため、電流値は低い光電変換層に依存してタンデム型有機太陽電池全体としての光電変換効率が低下してしまう。
【０００５】
特許文献１及び非特許文献３では、光電変換層間を接合する領域に中間層を設けることで、両光電変換層から発生した正孔と電子をバランスよく再結合させ、高い電圧を維持している。
しかしながら、この方法では、上記課題に対する対策にはなっていないため、タンデム化することによる光電変換効率の低下を抑制することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−８２３９６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Applied Physics Letters Vol80 No.9 March 2002 page 1667
【非特許文献２】Apply Physics Letters Vol89,073502-1, 2006
【非特許文献３】Advanced functional materials 2006, vol.16, 1897
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記タンデム型太陽電池が有する課題を解決するものであり、タンデム型太陽電池の光電変換効率を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、タンデム型太陽電池の様な複数の光電変換層を積層した太陽電池において、特定の波長の光を選択的に反射させる光学制御層を、第一の光電変換層と第二の光電変換層との間に設置することによって、第二の光電変換層の光吸収量の低下を抑制しつつ第一の光電変換層の光吸収量を増加させることができ、その結果、光電変換層を積層した太陽電池として光電変換効率を向上できることに想到した。
そして、第一の光電変換層と第二の光電変換層とが積層された太陽電池において、第一の光電変換層と第二の光電変換層とが異なる光吸収帯域を有し、光学制御層が第一の光電変換層の光吸収帯域の光を反射すること、及び／又は第二の光電変換層の光吸収帯域の光を透過すること、を充足することで上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】
本発明の概要は以下のとおりである。
第一の光電変換層、特定波長域の光を反射し得る光学制御層、及び第二の光電変換層を順次積層してなる太陽電池セルであって、
前記第一の光電変換層と第二の光電変換層とが異なる光吸収帯域を有し、
前記光学制御層が反射し得る光の特定波長域が、第一の光電変換層の光吸収帯域と重複する、及び／又は、第二の光電変換層の光吸収帯域と重複しない、太陽電池セル。
【００１１】
前記光学制御層は、平均粒径が２ｎｍ以上８００ｎｍ以下の金属粒子を含有することが好ましい。また、前記光学制御層は、波長６５０ｎｍ以下の光の反射率が１０％以上であり、且つ、波長８００ｎｍ以上の光の透過率が７０％以上であることが好ましい。
【００１２】
前記第一の光電変換層の光吸収帯域における吸収ピーク波長と、前記第二の光電変換層の光吸収帯域における吸収ピーク波長の差が５０ｎｍ以上であることが好ましい。また、前記第一及び／又は第二の光電変換層は、電子移動度が３ｃｍ2／Ｖ／ｓ以下であること
が好ましい。
【００１３】
前記第一及び／又は第二の光電変換層と光学制御層との距離が１０μｍ以下であることが好ましく、５００ｎｍ以下であることがより好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
異なる光吸収帯域を有す光電変換層を積層してなるタンデム型太陽電池において、光電変換層間に、反射や透過の波長依存性を有する光学制御層を導入することで、各光電変換層の光吸収量を増やすことができるため、各光電変換層の発電量を上げることが可能とな
り、結果として直列化での発電特性の向上に寄与する。
また、好ましい態様として、光学制御層として金属微粒子を含有させることで、光電変換層間の抵抗ロスもなく、同時にプラズモン吸収が発生し、電場の局在化により周辺の光電変換層でより効率的に光吸収が行われるため、さらなる発電量の向上が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の太陽電池セルの断面図を示す図である。
【図２】本発明の太陽電池セルを用いた太陽電池モジュールの層構成を表す模式図である。
【図３】本発明の太陽電池セルを用いた太陽電池パネルの層構成を表す模式図である。
【図４】本発明の実施例におけるＡｇＮＰを用いた光電変換層の反射スペクトルを表すグラフである。
【図５】本発明の実施例におけるＡｇＮＰを用いた光電変換層の透過スペクトルを表すグラフである。
【図６】本発明の実施例におけるＡｕＮＰを用いた光電変換層の反射スペクトルを算出するための計算方法である。
【図７】本発明の実施例におけるＡｕＮＰを用いた光電変換層の反射スペクトルの計算結果を示す図である。
【図８】本発明の実施例におけるＡｇＮＰを用いた光電変換層のシミュレーション方法（ａ）及び該シミュレーションにより得られた反射スペクトル（ｂ）を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明について、具体的な態様を示しながら詳細に説明するが、本発明は例示する具体的態様に限定されないことはいうまでもない。
【００１７】
１  太陽電池セル
本発明の太陽電池セルは、第一の光電変換層、特定波長域の光を反射し得る光学制御層、及び第二の光電変換層を順次積層してなる太陽電池セルである。これらの層が順に積層されていれば、その間に別の層が挿入されていても良い。
【００１８】
１−１  光電変換層及び光学制御層の特性
本発明の太陽電池セルは、第一の光電変換層と第二の光電変換層が異なる光吸収帯域を有する。そして、光学制御層は、特定波長域の光を反射し得るものであり、光学制御層が反射し得る光の特定波長域が、少なくとも、第一の光電変換層の光吸収帯域と重複する、または、第二の光電変換層の光吸収帯域と重複しないこと、のいずれかを充足することを特徴とし、上記２つの要件を共に充足することが好ましい。
【００１９】
ここで、光学制御層が反射し得る光の特定波長域が、第一の光電変換層の光吸収帯域と重複するとは、後述する光学制御層が反射し得る光の特定波長域のうち、５％以上、好ましくは１０％以上、より好ましくは１５％以上の反射率を有する波長域と第一の光電変換層の光吸収帯域とが、通常１０ｎｍ以上、好ましくは２０ｎｍ以上、より好ましくは５０ｎｍ以上の波長の領域で重複することである。
また、光学制御層が反射し得る光の特定波長域が第二の光電変換層の光吸収帯域と重複しないとは、後述する光学制御層が反射し得る光の特定波長域のうち、５％以上、好ましくは１０％以上、より好ましくは１５％以上の反射率を有する波長域と第二の光電変換層の光吸収帯域とが重複する波長の領域が通常５０ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以下、さらに好ましくは０ｎｍであることである。吸収ピーク波長を複数有する場合、吸収ピーク波長とは最大吸収ピーク波長である。
【００２０】
本発明では、光電変換層を２層以上積層した太陽電池、具体的には例えばタンデム型太陽電池における太陽光の吸収ロスを低減させることで、発電効率を上昇させるものである。具体的には、光学制御層が反射し得る光の特定波長域が、第一の光電変換層の光吸収帯域と重複することで、第一の光電変換層で吸収されなかった太陽光のうち第一の光電変換層の光吸収帯域にあるものを反射させ、再度第一の光電変換層に吸収させることで発電効率を向上させることが可能となる。
また、光学制御層が反射し得る光の特定波長域が、第二の光電変換層の光吸収帯域と重複しないことで、第二の光電変換層が有する光吸収帯域の光を第二の光電変換層に十分に到達させることが可能となり、反射層を有するにもかかわらず第二の光電変換層の発電効率が低下しづらい。加えて、第一の光電変換層と第二の光電変換層とが異なる光吸収帯域を有することから、上記２つの要件を併せて満たすことで、さらなる発電効率の向上が達成可能となる。
【００２１】
具体的には例えば、各光電変換層の吸光度を縦軸、波長を横軸にとった吸収スペクトルの面積において、第一の光電変換層の吸収スペクトルの面積が、第二の光電変換層の吸収スペクトルの面積より小さい場合、光学制御層が反射し得る光の特定波長域を第一の光電変換層の光吸収帯域に合わせることにより、第一の光電変換層へ到達する光の量を増加させ、第一の光電変換層の起電流を増加させることができる。
【００２２】
通常、陽電池の発電に使用される波長領域は通常３００ｎｍ〜２０００ｎｍである。３００ｎｍ以下の波長の光はエネルギーが強すぎて、太陽電池の光電変換層を構成している材料を破壊する可能性があるため、通常、紫外線吸収剤等を用いて太陽電池の光電変換層に到達させない。一方、２０００ｎｍ以上の波長の光はエネルギーが弱すぎて、光電変換層の電子を励起することができず、太陽電池を構成している材料の熱運動に変換されてしまうことが多い。
従って、光電変換層の光吸収帯域とは、上記３００〜２０００ｎｍの波長領域の吸収スペクトルのピーク波長の吸光度と比較して１０％以上の吸光度を有する領域をさす。
【００２３】
中でも、本発明の効果をより奏するためには、光電変換層の光吸収帯域は、３００〜２０００ｎｍの波長領域の吸収スペクトルの面積の短波長側１０％と長波長側の１０％を除いた８０％が含まれる領域であることが好ましい。さらに本発明の効果を奏するためには、光電変換層の光吸収帯域は、吸収ピーク波長から通常±１００ｎｍ以内、好ましくは±７５ｎｍ以内、より好ましくは±５０ｎｍ以内、さらに好ましくは±２０ｎｍ以内とするのがよい。
なお、本発明の太陽電池セルは、受光面側から順に第一の光電変換層、光学制御層、第二の光電変換層を有することで発明の効果を奏するものである。
【００２４】
１−２  光電変換層
本発明の太陽電池セルが有する第一の光電変換層、光学制御層、及び第二の光電変換層は、上記要件を充足する構成とするかぎり、その他の要件は特段限定されないが、第一の光電変換層は、エネルギーギャップの大きい、すなわち光吸収帯域が短波長側である光電変換層を用いて、第二の光電変換層は第一の光電変換層よりもエネルギーギャップの小さい、すなわち光吸収帯域が長波長側である光電変換層を用いることが好ましい。
複数の光電変換層の光吸収帯域が短波長側か長波長側かは、各光電変換層の３００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長領域の吸収スペクトルの重心の波長を比較することで判断する。該吸収スペクトルの重心の波長は、ＪＩＳ Ｚ８７２２に準拠して求めることができる。
【００２５】
本発明では、このように太陽電池セルの各光電変換層に異なるエネルギーギャップの光電変換層を用いて、吸収スペクトルの位置をコントロールし、光学的マッチングを行うことが好ましい。
光学的マッチングの方法は特に制限されないが、例えば、各光電変換層の材料を選択することで行うことができる。材料の選択は、後述する光電変換層の材料の説明や、公知の材料の吸収スペクトルを参考に、各光電変換層の材料の吸収スペクトルの重複を小さくするように行う。
【００２６】
また、積層型太陽電池に含まれる各光電変換層は直列に接続されていると、各光電変換層を流れる電流量は、最も光電変換量が少ない光電変換層に一致する。そのため、最も光電変換量が少ない光電変換層の発電能力を向上させることが、太陽電池全体の発電量の向上に繋がる。理想的には、全ての光電変換層の発電量を一致させる、電流マッチングを行うことが好ましい。
電流マッチングの方法は特に制限されないが、例えば、２つ光電変換層を有するタンデム型太陽電池の場合には、上記の光学マッチングにより選択された各光電変換層の膜厚を、第一の光電変換層の起電流が第二の光電変換層の起電流よりも小さくなるように設定し、光学制御層の反射スペクトルが第一の光電変換層の起電流と第二の光電変換層の起電流とが同等になるように行う。光学制御層の反射スペクトルは、光学制御層の材料の選択および膜厚等により制御する。
【００２７】
また、第一の光電変換層の光吸収帯域における吸収ピーク波長と、第二の光電変換層における吸収ピーク波長の差が５０ｎｍ以上であることが好ましい。このように第一の光電変換層の吸収ピーク波長と第二の光電変換層の吸収ピーク波長との差を設けることで、光学制御層の機能を十分に発揮させることができ、発電効率が向上する。上記吸収ピーク波長の差は７０ｎｍ以上であることがより好ましく、１００ｎｍ以上であることが更に好ましい。また、吸収ピーク波長の差は２０００ｎｍ以下であることが好ましく１５００ｎｍ以下であることがさらに好ましく、１０００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
吸収ピーク波長の差を上記範囲とすることで、太陽電池の通常使用される波長範囲である３００〜２０００ｎｍの領域の範囲内にしやすいこと、また、ピーク間の波長領域の光をロスしづらい点で好ましい。
【００２８】
また、第一の光電変換層、第二の光電変換層のいずれかについて、電子移動度が３ｃｍ2／Ｖ／ｓ以下であることが好ましい。また、両方において、電子移動度が３ｃｍ2／Ｖ／ｓ以下であることがより好ましい。光電変換層において電子移動度が低い場合には、光電変換層の膜厚を厚くできないことから効率の良い発電が難しく、このような場合に本発明は有効となる。上記電子移動度は１ｃｍ2／Ｖ／ｓ以下であることがより好ましい。
また、電子移動度は１０-6  ｃｍ２／Ｖ／ｓ以上であることが好ましい。この値より電子移動度が低い場合、光電変換層内で光電変換によって得られた電子を外部に取り出すのが難しく、従って、効率の良い発電が難しい。
光電変換層の電子移動度の制御は公知の方法で行うことができ、例えば、ドーピング、結晶ドメインサイズ、結晶粒界、共役高分子の配向制御などの方法が挙げられる。
【００２９】
１−２−１  種類
本発明において、光電変換層の種類は無機系光電変換層でも有機系光電変換層でも良いが、薄膜系太陽電池に用いられる薄膜系光電変換層が好ましい。具体的には、アモルファスシリコン系光電変換層、ＩＩＩ−Ｖ族多接合、ＣＩＧＳ系、ＣｄＴｅ等の化合物半導体系光電変換層、有機半導体を用いた有機光電変換層等の公知の光電変換層を用いることができる。光電変換層の材料によらず本発明の効果を奏するものである。
【００３０】
１−２−２  有機光電変換層
これらの中でも、特に有機光電変換層を用いることが好ましい。
有機光電変換層は、通常ｐ型半導体化合物とｎ型半導体化合物を含む。有機活性層の層構成は、薄膜積層型、バルクヘテロ接合型、及びＰＩＮ型等が挙げられる。中でも、ｐ型
半導体化合物とｎ型半導体化合物が混合したバルクヘテロ接合型が好ましい。
有機光電変換層に用いられる有機半導体は一般的に結晶性が低いため電子移動度が低い。そのため、光をより吸収させるために膜厚を厚くすると、抵抗が上がり、光電変換特性が下がる傾向がある。そのため、有機光電変換層の膜厚で光吸収を制御するには限界がある。したがって、本発明は、特に有機光電変換層に対して好ましく適用される。
以下、有機光電変換層、特にバルクヘテロ接合型の光電変換層について説明する。
【００３１】
第一の光電変換層と第二の光電変換層は、従来のバルクヘテロ接合型の有機太陽電池に適用されている構造とすることができ、電子供与性を有するドナー材料と電子受容性を有するアクセプター材料とをブレンドして形成される。また、ドナー材料とアクセプター材料をブレンドして形成されたｉ層を含むｐｉｎ接合型であってもよい。
【００３２】
第一の光電変換層と、第二の光電変換層とは、それぞれ吸収波長帯域の異なるブレンド材料により形成される。各光電変換層は、ポリマー半導体などの有機高分子化合物を用いたドナー材料と、フラーレン誘導体などを用いたアクセプター材料とを溶媒に溶かし、後述する基板等に塗布して形成することができる。第一の光電変換層と、第二の光電変換層とで吸収波長帯域が異なる材料とする場合として、例えば、一方における光電変換層が、ドナー材料として有機高分子化合物を含み、また他方における光電変換層が、ドナー材料としてフタロシアニンを含んでいるものが挙げられる。
【００３３】
各光電変換層に含有されるドナー材料としては、ポリマー半導体などの有機高分子化合物を使用することができ、具体的にはｐ型半導体高分子化合物、ポルフィリン化合物、およびフタロシアニン化合物が好ましく用いられる。なお、本発明に用いられるｐ型半導体化合物は一種の化合物でも複数種の化合物の混合物でもよい。
ｐ型半導体高分子化合物としては、例えば、ポリリオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフラン、ポリピリジン、ポリカルバゾール、ポリフェニレンビニレンなどの芳香族を有するものを用いることが可能である。これらの中でも、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフラン、ポリフェニレンピニレンは、種々の置換基が結合しているものが存在するために、多種多様なポリマーを合成できることで好ましい。
【００３４】
ポルフィリン化合物としては、例えば、５，１０，１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン、５，１０，１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリンコバルト（ＩＩ）、５，１０，１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン銅（ＩＩ）、５，１０，１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン亜鉛（ＩＩ）、５，１０，１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリンバナジウム（ＩＶ）オキシド、５，１０，１５，２０−テトラ（４−ピリジル）−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリンが挙げられる。その中でも、好ましくは、５，１０，１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリンである。なお、上記一種の化合物でも複数種の化合物の混合物でもよい。
【００３５】
フタロシアニン化合物としては、例えば、２９Ｈ，３１Ｈ−フタロシアニン、銅フタロシアニン錯体、亜鉛フタロシアニン錯体、チタンフタロシアニンオキシド錯体、マグネシウムフタロシアニン錯体、鉛フタロシアニン錯体、銅４，４’，４’’，４’’’−テトラアザ−２９Ｈ，３１Ｈ−フタロシアニン錯体が挙げられる。その中でも、好ましくは、２９Ｈ，３１Ｈ−フタロシアニン、銅フタロシアニン錯体である。なお、上記一種の化合物でも複数種の化合物の混合物でもよい。
【００３６】
これらのうち、第一の光電変換層に含有されるドナー材料としては、６００ｎｍ以下、中でも４００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲に光吸収帯域を有する材料が好ましく、特に、Poly3-hexylthiophene（Ｐ３ＨＴ）といった、ポリ（３−アルキルチオフェン）等のポリチオ
フェン誘導体、（２−メトキシ−５−（３’，７’−ジメチルオクチルオキシ）−１，４−フェニレン−ビニレン）（ＭＤＭＯ−ＰＰＶ）等のポリ（ｐ−フェニレン）−ビニレン誘導体などのようにトルエン、ジクロロベンゼン、クロロホルム等の有機溶媒に可溶なものが挙げられる。
【００３７】
また、第二の光電変換層に含有されるドナー材料としては、６００ｎｍ以上、中でも６００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲に光吸収帯域を有するものが好ましく、特にＣｕ，Ｚｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｐｔ，Ｆｅ，Ｍｇ等の２価の金属を含むフタロシアニン、無金属フタロシアニン、アルミニウムクロロフタロシアニン、インジウムクロロフタロシアニン、ガリウムクロロフタロシアニン等のハロゲン原子が配位した３価金属のフタロシアニン、その他バナジルフタロシアニン、チタニルフタロシアニン等の酸素が配位したフタロシアニン等が挙げられる。
【００３８】
各光電変換層に含有されるアクセプター材料としては、具体的には、フラーレンおよびフラーレン誘導体、ペリレンおよびペリレン誘導体、キノリンおよびキノリン誘導体、ナフタレンおよびナフタレン誘導体、フルオレンおよびフルオレン誘導体、多環キノン、キナクリドン、カーボンナノチューブなどの材料が挙げられる。また、上記骨格を持つオリゴマーやポリマー、シアノポリフェニレンビニレンなどのポリマーを挙げられる。その中でも、好ましくは、フラーレン誘導体であり、より好ましくはＣ60フラーレン誘導体である。特に好ましくは、それぞれ独立して炭素数１〜５０の有機基を２個有するＣ60フラーレン誘導体である。 又、２個の有機基が連結して環を形成していても良い。それぞれ独
立して炭素数１〜５０の有機基を２個有するＣ60フラーレン誘導体の具体例としては、有機基が芳香環基で置換したシリルアルキル基であるフラーレン、有機基が連結して環を形成する場合には、環がインデン類であるフラーレン、１−（３−メトキシカルボニル）プロピル−１−フェニル（６，６）−Ｃ ６０）、１−（３−ブトキシカルボニル）プロピ
ル−１−フェニル（６，６）−Ｃ ６０）等が挙げられる。なお、本発明に用いられるｎ
型半導体化合物は一種の化合物でも複数種の化合物の混合物でもよい。
【００３９】
これらのうち、第一の光電変換層に含有されるアクセプター材料としては、ドナー材料の種類により適宜設定されるが、例えば、Poly3-hexylthiophene（Ｐ３ＨＴ）といった、ポリ（３−アルキルチオフェン）等のポリチオフェン誘導体、（２−メトキシ−５−（３’，７’−ジメチルオクチルオキシ）−１，４−フェニレン−ビニレン）（ＭＤＭＯ−ＰＰＶ）等のポリ（ｐ−フェニレン）−ビニレン誘導体が挙げられ、Ｐ３ＨＴであることが好ましい。
【００４０】
また、第二の光電変換層に含有されるアクセプター材料としては、ドナー材料の種類により適宜設定されるが、例えばＣｕ，Ｚｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ｐｔ，Ｆｅ，Ｍｇ等の２価の金属を含むフタロシアニン、無金属フタロシアニン、アルミニウムクロロフタロシアニン、インジウムクロロフタロシアニン、ガリウムクロロフタロシアニン等のハロゲン原子が配位した３価金属のフタロシアニン、その他バナジルフタロシアニン、チタニルフタロシアニン等の酸素が配位したフタロシアニン等が挙げられ、ＺｎＰｃ，またはＣｕＰｃであることが好ましい。
【００４１】
本発明に用いる光電変換層の形成方法は特に限定されず、具体的には蒸着法、塗布法などが挙げられる。蒸着法については、特段の制限はないが、抵抗加熱法、電子衝撃法などが用いられ得る。蒸着の条件については、化合物によって異なるので、好ましい条件は一概に言えないが、蒸着速度は０．１Å／ｓｅｃ．から１０Å／ｓｅｃ．の範囲で実施されることが多い。また、蒸着時に基板を加熱することもあり、その温度は５０℃から２００℃の範囲が好ましく用いられる。上記蒸着法によって成膜された膜の厚さは、通常、１ｎｍ以上、好ましくは５ｎｍ以上、より好ましくは１０ｎｍ以上であり、通常５００ｎｍ以
下、好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下である。薄すぎると、膜が形成されず、厚すぎると膜の中まで十分に光が届かないことがあり、好ましくない傾向がある。
【００４２】
塗布法については、以下の任意の方法で行うことができる。例えば、リバースロールコート法、グラビアコート法、キスコート法、ロールブラッシュ法、スプレーコート法、エアナイフコート法、ワイヤーバーバーコート法、パイプドクター法、含浸・コート法、カーテンコート法などが挙げられる。具体的には、上記のドナー材料とアクセプター材料とを所定の比率でクロロベンゼン、クロロホルム溶液等の適宜の溶媒中に混合、溶解させた混合液をスピンコート法等により塗布した後、溶媒を揮散させることにより成膜することができる。塗布法により作成された膜厚は、通常、１ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上、より好ましくは５０ｎｍ以上であり、通常、２０００ｎｍ以下、好ましくは１０００ｎｍ以下、より好ましくは５００ｎｍ以下である。薄すぎると、膜が形成されず、厚すぎると膜の中まで十分に光が届かないことがあり、好ましくない傾向がある。
【００４３】
光電変換層中におけるドナー材料とアクセプター材料との含有比率は、ドナー材料及びアクセプター材料の種類等に応じ、所望の光電変換特性を発揮するように適宜設定すれば良いが、好ましくはドナー材料の含有重量に対するアクセプター材料の重量比率が３０〜６０％の範囲となるように含有させることが好ましい。
【００４４】
１−３  光学制御層
本発明の太陽電池セルが備える光学制御層は、特定波長域の光を反射し得るものであり、光学制御層が反射し得る光の特定波長域が、第一の光電変換層の光吸収帯域と重複する、及び／又は、第二の光電変換層の光吸収帯域と重複しないことを特徴とする。なお、光学制御層が反射し得る光の特定波長域とは、光学制御層が光の全量に対し１％以上、好ましくは５％以上、より好ましくは１０％以上、さらに好ましくは１５％以上であり、１００％以下、好ましくは９５％以下、より好ましくは９０％以下、更に好ましくは８０％以下反射することが可能である波長を含む領域である。一方、上限は通常また、特定波長域の波長の幅についても特段限定されない。
なお、光学制御層が反射し得る光の特定波長域が、第一の光電変換層の光吸収帯域と重複する領域は、通常２０ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ以上、より好ましくは１００ｎｍ以上であり、通常５００ｎｍ以下、好ましくは４００ｎｍ以下、より好ましくは３００ｎｍ以下である。
【００４５】
また、光学制御層は、第一の光電変換層の光吸収帯域における吸収ピーク波長から２０ｎｍ以内の波長の光を通常１％以上、好ましくは５％以上、より好ましくは１０％以上、更に好ましくは２０％以上であって、通常１００％以下、好ましくは９５％以下、より好ましくは９０％以下、更に好ましくは８０％以下反射し、第二の光電変換層の光吸収帯域における吸収ピーク波長から２０ｎｍ以内の波長の光を１０％以上、好ましくは３０％以上、より好ましくは５０％以上、更に好ましくは８０％以上、通常１００％以下、好ましくは９９％以下、より好ましくは９５％以下、更に好ましくは９０％以下透過する層である。
【００４６】
光学制御層は、波長６５０ｎｍ以下の光の反射率が通常１０％以上、好ましくは１５％以上、更に好ましくは２０％以上であり、通常１００％以下、好ましくは９５％以下、より好ましくは９０％以下、更に好ましくは８０％以下である。且つ、波長８００ｎｍ以上の光の透過率が通常７０％以上、好ましくは７５％以上、更に好ましくは８０％以上であり、通常１００％以下、好ましくは９９％以下、より好ましくは９７％以下、更に好ましくは９５％以下である。このような特性を有する光学制御層を用いることで、太陽電池セルの発電効率が向上する。
【００４７】
このような光学制御層に対する光電変換層の組み合わせとしては、第一の光電変換層の吸収スペクトルの重心波長が６５０ｎｍ以下であるものを選択することで本発明の効果を得やすく、光学制御層にて６５０ｎｍ以下の波長の光を反射させることで、第一の光電変換層の起電流を向上させることが出来る。また、第二の光電変換層の重心波長は８００ｎｍ以上であるものを選択することで本発明の効果を得やすく、８００ｎｍ以上の波長の光を第二の光電変換層に出来るだけ透過させることで、第二の光電変換層の起電流が低下しにくくなる。
また、光学制御層の層厚についても特段限定されず、通常１ｎｍ以上、好ましくは３ｎｍ以上、より好ましくは１０ｎｍ以上、また、通常５０００ｎｍ以下、好ましくは１０００ｎｍ以下、より好ましくは５００ｎｍ以下、さらに好ましくは１００ｎｍ以下である。
【００４８】
なお、本発明において、吸収ピーク波長、反射率、透過率は日本分光製  UV/VIS/NIR Spectrophotometer 紫外可視近赤外分光光度計  V-570を用いて測定したものを表す。
【００４９】
本発明の太陽電池セルに用いられる光学制御層は、特定波長域の光を反射し得るように、及び／又は、特定波長域の光を透過し得るように製造すれば良く、そのように製造する限りにおいて、任意の製造方法を適用することが可能である。特定波長域の光を反射し得る機能を付与する方法として、その表面を粗すことで、特定波長域の光を反射させる方法、金属粒子を含有させることで、特定波長域の光を反射させる方法等が挙げられる。
金属粒子を含有させる場合、具体的な金属粒子としてはＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｐｄから選択される少なくとも１種を含むことが好ましく、これらの合金等であってもよい。
【００５０】
光学制御層を形成する方法としては特に制限は無く、真空蒸着、スパッタリング等の真空中で薄膜を形成する乾式成膜法や湿式製膜法が挙げられる。
湿式成膜法としては、例えば、スロットダイコート法、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法、フレキソ法、スクリーン印刷等が挙げられる。
【００５１】
金属粒子を含有させる場合の分散媒としては、水、メタノール、エタノール、あるいはイソプロピルアルコール等のアルコール系溶媒；アセトン、メチルエチルケトン、あるいはメチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒；ギ酸エチル、酢酸エチル、あるいは酢酸ｎ−ブチル等のエステル系溶媒；ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、あるいはジオキサン等のエーテル系溶媒；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、あるいはＮ−メチル−２−ピロリドン等のアミド系溶媒；ジクロロメタン、クロロホルム、ブロモホルム、ヨウ化メチル、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、フルオロベンゼン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、あるいは１−クロロナフタレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒；ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−オクタン、１，５−ヘキサジエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサジエン、ベンゼン、トルエン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン、エチルベンゼン、あるいはクメン等の炭化水素系溶媒；を挙げることができる。これらは単独、あるいは２種以上の混合溶媒として用いることができる。
【００５２】
金属粒子を含有させる場合、その平均粒径は２ｎｍ以上であることが好ましく、１０ｎｍ以上であることがより好ましい。また、８００ｎｍ以下であることが好ましく、２００ｎｍ以下であることがより好ましい。粒径を上記範囲とすることで、プラズモン共鳴の効果を奏し、光制御を適切に行うことが可能となる。
本発明における平均粒径は、例えば原子間力顕微鏡（AFM）により観察した値をいう。
金属粒子の粒径や形状は、公知の方法で制御することができる。例えば、液相で金属粒子製造する場合には、金属粒子の表面に吸着および／または配位し、金属粒子の凝集を防ぐ機能を有する保護剤を使用し、保護財の種類を任意に調整することで金属粒子の粒径や形状を制御することができる。
【００５３】
また、金属粒子の形状は任意であり、球状、立方体、棒状、円柱状、回転楕円状等が挙げられ、さらに、各粒子の形状は一律でなくてもよい。
また、光学制御層の金属粒子は樹脂に埋抱されていてもよく、樹脂の種類としてはスチレン、酢酸ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等によるビニル化合物の重合体や共重合体、シリコン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリエステル樹脂、セルロースエステル樹脂、セルロースエーテル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、などが挙げられる。
光学制御層の厚みは特に限定されないが、通常使用される金属ナノ粒子の粒子径は２ｎｍ〜８００ｎｍであることから、通常２ｎｍ以上であり、好ましくは５ｎｍ以上、より好ましくは１０ｎｍ以上であり、厚すぎると太陽電池の内部抵抗が増大する恐れがあるため、通常２０００ｎｍ以下、好ましくは１５００ｎｍ以下、より好ましくは１０００ｎｍ以下である。
【００５４】
光学制御層の光学特性を制御するためには、金属ナノ粒子の種類、平均粒径、分散状態、配列状態、金属ナノ粒子間の距離等、及び、表面修飾化合物の誘電率、金属ナノ粒子が分散されるマトリックスである有機又は無機材料の誘電率、「金属ナノ粒子」と「有機又は無機材料」の比率、金属ナノ粒子分散膜の膜厚、塗布液の粘度等を任意に制御すればよい。これらを制御することにより、電場増強効果、プラズモン吸収ピーク波長、吸光度、反射率等を制御できるので、太陽光の波長領域において、吸光度と反射率をバランスよく制御することが可能である。
【００５５】
２．太陽電池セルの具体例
以下、本発明の太陽電池セルの構成と製造方法の一例を、図１を用いて説明する。
本発明の太陽電池セルは、通常は支持体となる基板１を有する。そして、基板１上に電極２Ａ、２Ｂ、光電変換層４Ａ、４Ｂ、光学制御層６等が形成される。
図１には基板/透明電極/正孔輸送層/第一光電変換層/電子輸送層/光学制御層/正孔輸送層/第二光電変換層/電子輸送層/裏面電極の順に積層した構造を有するが、本発明の太陽
電池セルは図１の構造に限定されるものではなく、第一の光電変換相、光学制御層、及び第二の光電変換層が順次積層されていればよい。
以下、本発明の太陽電池セルの構成を例示する。
【００５６】
（１）各々２層以上含まれる正孔輸送層と電子輸送層は、それぞれ異なる材料及び層厚を有してもよい。（以下の例示は、層構成の順序を示すものである）
基板/透明電極/正孔輸送層１/第一光電変換層/電子輸送層１/光学制御層/正孔輸送層２/
第二光電変換層/電子輸送層２/裏面電極
（２）正孔輸送層と電子輸送
層が逆になってもよい。
基板/透明電極/電子輸送層１/第一光電変換層/正孔輸送層１/光学制御層/電子輸送層２/
第二光電変換層/正孔輸送層２/裏面電極
（３）基板を裏面電極側に有してもよい。
透明電極/正孔輸送層１/第一光電変換層/電子輸送層１/光学制御層/正孔輸送層２/第二光電変換層/電子輸送層２/裏面電極/基板
（４）第一光電変換層と第二光電変換層の間に透明電極があってもよい。
基板/透明電極/正孔輸送層１/第一光電変換層/電子輸送層１/透明電極/光学制御層/正孔
輸送層２/第二光電変換層/電子輸送層２/裏面電極
（５）各正孔輸送層、電子輸送層の一部または全てが無くてもよい。また、第一の光電変換層と第二の光電変換層の間にある電子輸送層、透明電極、正孔輸送層のいずれかあるいは全てが光学制御層を兼ねてもよい。
【００５７】
２−１  基板
基板１の材料は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。基板材料の好適な例を挙げると、石英、ガラス、サファイア、チタニア等の無機材料；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、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂フィルム、塩化ビニル、ポリエチレン等のポリオレフィン、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリノルボルネン、エポキシ樹脂等の有機材料；紙、合成紙等の紙材料；ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属に、絶縁性を付与するために表面をコート或いはラミネートしたもの等の複合材料等が挙げられる。 ガラスとしてはソーダガラスや青板
ガラスや無アルカリガラスなどが挙げられる。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましい。
【００５８】
基板１の形状に制限はなく、例えば、板、フィルム、シート等の形状を用いることができる。基板の厚みに制限はない。ただし、通常５μｍ以上、中でも２０μｍ以上、また、通常２０ｍｍ以下、中でも１０ｍｍ以下に形成することが好ましい。基板が薄すぎると半導体デバイスの強度が不足する可能性があり、基板が厚すぎるとコストが高くなったり重量が重くなりすぎたりする可能性がある。又、基板がガラスの場合は、薄すぎると機械的強度が低下し、割れやすくなるため、好ましくは０．０１ｍｍ以上、より好ましくは０．１ｍｍ以上がよい。また、厚すぎると重量が重くなるため、好ましくは１ｃｍ以下、より好ましくは０．５ｃｍ以下である。
【００５９】
２−２  電極
本発明に係る太陽電池セルにおいて、電極２Ａ、２Ｂは、いずれか一方が透光性であればよく、両方が透光性であっても構わないが、少なくとも受光面側の電極は透光性である。透光性があるとは、太陽光が４０％以上透過する程度のものである。又、透光性電極の太陽光線透過率が７０％以上であることが、透光性電極を透過させて活性層に光を到達させるためには、好ましい。なお、本明細書において、波長の規定がない場合の光の透過率は、分光光度計で測定した全光線透過率をさす。該全光線透過率とは３００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長の透過率である。
【００６０】
透光性電極に用いられる材料は、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いが、例えば、酸化ニッケル、酸化錫、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、インジウム−ジルコニウム酸化物（ＩＺＯ）、金属の薄膜を導電性金属酸化物などの透明酸化物薄膜にて挟持した３層構造の透明導電膜（ＩＭＩ）、酸化チタン、酸化インジウム、酸化亜鉛などの導電性金属酸化物、あるいは金、白金、銀、クロムなどの金属およびその合金，ポリチオフェン誘導体にポリスチレンスルフォン酸をドーピングしたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳや、ポリピロールおよびポリアニリンなどにヨウ素などのドーピングした導電性ポリマーなどが挙げられる。これらの電極材料は、単独で用いてもよいが、複数の材料を混合して用いてもよい。なかでも、光が透過する位置にある電極は、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の酸化物等の透明電極を用いることが好ましい。また、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、酸化スズ、酸化亜鉛、金、コバルト、ニッケル、白金等の仕事関数の高い材料と、アルミニウム、銀、リチウム、インジウム、カルシウム、マグネシウム等を組み合わせて用いてもよい。
【００６１】
また、電極の中でもアノードとして用いる電極の材料としては例えば、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの導電性金属酸化物、銀、金及びアルミニウムなどの金属、金属の薄膜を導電性金属酸化物などの透明酸化物薄膜にて挟持した３層構造の透明導電膜（ＩＭＩ）、カーボンナノチューブやグラフェンなどの炭素材料、並びに、ヘテロ原子をドープした導電性高分子などが使用される。
一方、カソードの材料としては例えば、銀やアルミニウム等の金属など、アノードと同様のものを用いることができるが、それに加えて、カルシウムやバリウム、セシウム等の仕事関数の小さい金属も好適に使用される。電極は２層以上積層してもよく、表面処理により特性（電気特性やぬれ特性等）を改良してもよい。
【００６２】
電極の膜厚に制限はなく、抵抗値に合わせて任意に選ぶことが出来る。ただし、通常１０ｎｍ以上、中でも５０ｎｍ以上、また、通常１０００ｎｍ以下、中でも５００ｎｍ以下、さらには３００ｎｍ以下とすることが好ましい。電極が厚すぎると透明性が低下し、高コストとなる可能性があり、薄すぎると直列抵抗が大きく、性能が低下する可能性がある。
本発明に用いる電極の形成方法は特に限定されず、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の真空中で薄膜を形成する乾式成膜法や湿式製膜法が挙げられる。湿式成膜法としては、例えば、スロットダイコート法、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法、フレキソ法、スクリーン印刷等が挙げられる。
【００６３】
２−３  正孔輸送層
また、光電変換層４と電極２との間に、正孔輸送層５を介在させても良い。正孔輸送層５を形成する材料としては、正孔を輸送する能力を有し、更に電子の正孔輸送層５への移動を防止し、且つ薄膜形成能力に優れた化合物を挙げることができる。具体的にはフタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）等の芳香族ジアミン化合物、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、及びポリビニルカルバゾール、ポリシラン、ポリエチレンジオキシチオフェン：ポリスチレンスルフォネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）等の導電性高分子などの高分子材料を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００６４】
正孔輸送層の厚みは特に限定されないが、０．１ｎｍ以上、２０００ｎｍ以下であることが好ましく、さらには０．５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であることが好ましい。この範囲より薄い場合、分子あるいは原子のサイズより小さく、膜がない状態と同じであり、正孔輸送層として機能しない。この範囲より膜厚が厚いと太陽電池の内部抵抗が増大する恐れがある。
本発明に用いる正孔輸送層の形成方法は特に限定されず、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の真空中で薄膜を形成する乾式成膜法や湿式製膜法が挙げられる。湿式成膜法としては、例えば、スロットダイコート法、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法、フレキソ法、スクリーン印刷等が挙げられる。
【００６５】
２−４  電子輸送層
また、光電変換層４と電極２との間に、電子輸送層３を介在させても良い。電子輸送層３を形成する材料としては、電子を輸送する能力を有し、更に正孔の電子輸送層３への移
動を防止し、且つ薄膜形成能力に優れた化合物を挙げることができる。具体的には例えばフッ化リチウムからなる層で形成することができる。
【００６６】
電子輸送層の厚みは特に限定されないが、０．１ｎｍ以上、２０００ｎｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であることが好ましい。０．１ｎｍより薄い場合、分子あるいは原子のサイズより小さく、膜がない状態と同じであり、電子輸送層として機能しない。２０００ｎｍより膜厚が厚いと太陽電池の内部抵抗が増大する恐れがある。
本発明に用いる電子輸送層の形成方法は特に限定されず、真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等の真空中で薄膜を形成する乾式成膜法や湿式製膜法が挙げられる。  湿式成膜法としては、例えば、スロットダイコート法、ディップ法、スプレー法、ワイヤーバー法、スピンコート法、ローラーコート法、ブレードコート法、グラビアコート法、フレキソ法、スクリーン印刷等が挙げられる。
【００６７】
２−５  層構成
また、図１の太陽電池セルは単セル７が２つ積層したものであるが、更に別の光学制御層を介して別の単セルを積層し、単セルを三層以上にしてもよい。
また、光電変換層４と光学制御層６との間の距離は制限されないが、１０μｍ以下であることが好ましい。このような場合には、光学制御層６の散乱を利用することが可能である。なお、ここでいう距離とは、光電変換層における光学制御層側の面と、光学制御層の光電変換層側の面との平均距離を意味する。
中でも、上記、光電変換層４と光学制御層６との間の距離が５００ｎｍ以下であることが好ましく、４００ｎｍ以下であることがより好ましく、３００ｎｍ以下であることが更に好ましい。このような距離である場合には、光学制御層６に金属粒子を含む場合に、
近接場光により発電層に光を注入することが可能となり、発電効率を向上させることが可能となる。
また、上記光電変換層と光学制御層間の距離の下限については制限は無く、０ｎｍつまり接していてもよい。
【００６８】
３  太陽電池モジュール
本発明の太陽電池セルは、更に複数の層を積層して太陽電池モジュールとして用いることができる。
太陽電池モジュールの模式図の一例を図２に示す。
【００６９】
図２において、太陽電池モジュール１０は、耐候性保護フィルム１１と、紫外線カットフィルム１２と、ガスバリアフィルム１３と、ゲッター材フィルム１４と、封止材１５と、太陽電池セル１６と、封止材１７と、ゲッター材フィルム１８と、ガスバリアフィルム１９と、バックシート２０とをこの順に備える。図２において、太陽電池セル１６は１層として記載しているが、太陽電池セル１６の受光面側（光学制御層に対して第一の光電変換層が設置された側）は、耐候性保護フィルム１１が形成された側であえる。
そして、耐候性保護フィルム１１が形成された側とから光が照射されて、太陽電池セル１６が発電するようになっている。なお、後述するバックシート２０としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシートなどの防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム１８及び／又はガスバリアフィルム１９を用いなくてもよい。
【００７０】
［耐候性保護フィルム１１］
耐候性保護フィルム１１は天候変化から太陽電池セル１６を保護するフィルムである。
太陽電池セル１６の構成部材のなかには、温度変化、湿度変化、自然光及び／又は風雨による侵食などにより劣化するものがある。そこで、耐候性保護フィルム１１で太陽電池
セル１６を覆うことにより、太陽電池セル１６などを天候変化などから保護し、発電能力を高く維持するようにしている。
耐候性保護フィルム１１は、太陽電池モジュール１０の最表層に位置するため、耐候性、耐熱性、透明性、撥水性、耐汚染性及び／又は機械強度などの、太陽電池モジュール１０の表面被覆材として好適な性能を備え、しかもそれを屋外暴露において長期間維持する性質を有することが好ましい。
【００７１】
また、耐候性保護フィルム１１は、太陽電池セル１６の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光（波長３６０〜８３０ｎｍ）の光の透過率が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、特に好ましくは９５％である。
さらに、太陽電池モジュール１０は光を受けて熱せられることが多いため、耐候性保護フィルム１１も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、耐候性保護フィルム１１の構成材料の融点は、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℃以下である。融点を高くすることで太陽電池モジュール１０の使用時に耐候性保護フィルム１１が融解・劣化する可能性を低減できる。
【００７２】
耐候性保護フィルム１１を構成する材料は、天候変化から太陽電池セル１６を保護することができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ＡＳ（アクリロニトリル−スチレン）樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリアクリル系樹脂、各種ナイロンなどのポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド−イミド樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース系樹脂、シリコーン系樹脂又はポリカーボネート樹脂などが挙げられる。
中でも好ましくはフッ素系樹脂が挙げられ、その具体例を挙げるとポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、４−フッ化エチレン−パークロロアルコキシ共重合体（ＰＦＡ）、４−フッ化エチレン−６−フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、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）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）又はポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）などが挙げられる。
【００７３】
なお、耐候性保護フィルム１１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、耐候性保護フィルム１１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。
耐候性保護フィルム１１の厚みは特に規定されないが、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。
また耐候性保護フィルム１１には、他のフィルムとの接着性の改良のために、コロナ処理及び／又はプラズマ処理などの表面処理を行なってもよい。
耐候性保護フィルム１１は、太陽電池モジュール１０においてできるだけ外側に設けることが好ましい。太陽電池モジュール１０の構成部材のうちより多くのものを保護できるようにするためである。
【００７４】
［紫外線カットフィルム１２］
紫外線カットフィルム１２は紫外線の透過を防止するフィルムである。太陽電池モジュール１０の構成部品のなかには紫外線により劣化するものがある。また、ガスバリアフィルム１３、１９などは種類によっては紫外線により劣化するものがある。そこで、紫外線カットフィルム１２を太陽電池モジュール１０の受光部分に設け、紫外線カットフィルム
１２で太陽電池セル１６の受光面を覆うことにより、太陽電池セル１６及び必要に応じてガスバリアフィルム１３、１９などを紫外線から保護し、発電能力を高く維持することができるようになっている。
【００７５】
紫外線カットフィルム１２に要求される紫外線の透過抑制能力の程度は、紫外線（例えば、波長３００ｎｍ）の透過率が５０％以下であることが好ましく、３０％以下であることがより好ましく、特に好ましくは１０％以下である。
また、紫外線カットフィルム１２は、太陽電池セル１６の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光（波長３６０〜８３０ｎｍ）の光の透過率が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、特に好ましくは９５％以上である。
【００７６】
さらに、太陽電池モジュール１０は光を受けて熱せられることが多いため、紫外線カットフィルム１２も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、紫外線カットフィルム１２の構成材料の融点は、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℃以下である。融点が低すぎると太陽電池モジュール１０の使用時に紫外線カットフィルム１２が融解する可能性がある。
また、紫外線カットフィルム１２は、柔軟性が高く、隣接するフィルムとの接着性が良好であり、水蒸気や酸素をカットしうるものが好ましい。
【００７７】
紫外線カットフィルム１２を構成する材料は、紫外線の強度を弱めることができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系又はエステル系の樹脂に紫外線吸収剤を配合して成膜したフィルムなどが挙げられる。また、紫外線吸収剤を樹脂中に分散あるいは溶解させたものの層（以下、適宜「紫外線吸収層」という）を基材フィルム上に形成したフィルムを用いてもよい。
紫外線吸収剤としては、例えば、サリチル酸系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系のものを用いることができる。中でもベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系が好ましい。この例としては、ベンゾフェノン系やベンゾトリアゾール系の種々の芳香族系有機化合物などが挙げられる。なお、紫外線吸収剤は、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。
前記したように、紫外線吸収フィルムとしては紫外線吸収層を基材フィルム上に形成したフィルムを用いることもできる。このようなフィルムは、例えば、紫外線吸収剤を含む塗布液を基材フィルム上に塗布し、乾燥させることで作製できる。
【００７８】
基材フィルムの材質は特に限定されないが、耐熱性、柔軟性のバランスが良好なフィルムが得られる点で、例えばポリエステルが挙げられる。
塗布は任意の方法で行うことができる。例えば、リバースロールコート法、グラビアコート法、キスコート法、ロールブラッシュ法、スプレーコート法、エアナイフコート法、ワイヤーバーバーコート法、パイプドクター法、含浸・コート法又はカーテンコート法などが挙げられる。また、これらの方法は１種を単独で行なってもよく、２種以上を任意に組み合わせて行うこともできる。
【００７９】
塗布液に用いる溶剤は、紫外線吸収剤を均一に溶解あるいは分散できるものであれば特に限定されない。例えば液状の樹脂を溶剤として用いることができ、その例を挙げると、ポリエステル系、アクリル系、ポリアミド系、ポリウレタン系、ポリオレフィン系、ポリカーボネート系又はポリスチレン系などの各種合成樹脂などが挙げられる。また、例えば、ゼラチンやセルロース誘導体などの天然高分子；水、水とエタノールなどのアルコール混合溶液なども溶剤として用いることができる。さらに、溶剤として有機溶剤を使用してもよい。有機溶剤を使用すれば、色素や樹脂を溶解又は分散させることが可能となり、塗
工性を向上させることが可能となる。なお、溶剤は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。
【００８０】
塗布液にはさらに界面活性剤も含有させてもよい。界面活性剤の使用により、紫外線吸収色素の樹脂への分散性が向上する。これにより、紫外線吸収層において、微小な泡によるヌケ、異物などの付着による凹み及び／又は乾燥工程でのハジキなどの発生が抑制される。界面活性剤としては、公知の界面活性剤（カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤又はノニオン系界面活性剤）を用いることができる。中でも、シリコーン系界面活性剤又はフッ素系界面活性剤が好ましい。なお、界面活性剤は、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。
なお、塗布液を基材フィルムに塗布した後の乾燥は、例えば熱風乾燥、赤外線ヒーターによる乾燥などの公知の乾燥方法が採用できる。中でも、乾燥速度が速い熱風乾燥が好適である。
【００８１】
紫外線カットフィルム１２の具体的な商品の例を挙げると、カットエース（ＭＫＶプラスティック株式会社）などが挙げられる。
なお、紫外線カットフィルム１２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、紫外線カットフィルム１２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。
紫外線カットフィルム１２の厚みは特に規定されないが、通常５μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは１５μｍ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紫外線の吸収が高まる傾向にあり、薄くすることで可視光の透過率を増加させられる傾向にある。
紫外線カットフィルム１２は、太陽電池セル１６の受光面の少なくとも一部を覆う位置に設ければよいが、好ましくは太陽電池セル１６の受光面の全てを覆う位置に設ける。ただし、太陽電池セル１６の受光面を覆う位置以外の位置にも紫外線カットフィルム１２が設けられていてもよい。
【００８２】
［ガスバリアフィルム１３］
ガスバリアフィルム１３は水及び酸素の透過を防止するフィルムである。
太陽電池セル１６は湿気及び酸素に弱い傾向があり、特に、ＺｎＯ：Ａｌなどの透明電極や、化合物半導体系光電変換層及び有機光電変換層を用いた場合、これらが水分及び酸素により劣化することがある。そこで、ガスバリアフィルム１３で太陽電池セル１６を被覆することにより、太陽電池セル１６を水及び酸素から保護し、発電能力を高く維持することができる。
【００８３】
ガスバリアフィルム１３に要求される防湿能力の程度は、太陽電池セル１６の種類などに応じて様々である。例えば、太陽電池セル１６に化合物半導体系光電変換層を用いた場合には、単位面積（１ｍ２）の１日あたりの水蒸気透過率が、１×１０−１ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが好ましく、１×１０−２ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることがより好ましく、１×１０−３ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが更に好ましく、１×１０−４ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが中でも好ましく、１×１０−５ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることがとりわけ好ましく、１×１０−６ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが特に好ましい。
【００８４】
また、太陽電池セル１６に有機光電変換層を用いた場合には、単位面積（１ｍ２）の１日あたりの水蒸気透過率が、１×１０−１ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが好ましく、１×１０−２ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることがより好ましく、１×１０−３ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが更に好ましく、１×１０−４ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが
中でも好ましく、１×１０−５ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることがとりわけ好ましく、１×１０−６ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下であることが特に好ましい。水蒸気が透過しなければしないほど、太陽電池セル１６及び当該太陽電池セル１６のＺｎＯ：Ａｌなどの透明電極の水分との反応に起因する劣化が抑えられるので、発電効率が上がると共に寿命が延びる。
【００８５】
ガスバリアフィルム１３に要求される酸素透過性の程度は、太陽電池セル１６の種類などに応じて様々である。例えば、太陽電池セル１６に化合物半導体系光電変換層を用いた場合には、単位面積（１ｍ２）の１日あたりの酸素透過率が、１×１０−１ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが好ましく、１×１０−２ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることがより好ましく、１×１０−３ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが更に好ましく、１×１０−４ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが中でも好ましく、１×１０−５ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることがとりわけ好ましく、１×１０−６ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが特に好ましい。
【００８６】
また、例えば、太陽電池セル１６に有機光電変換層を用いた場合には、単位面積（１ｍ２）の１日あたりの酸素透過率が、１×１０−１ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが好ましく、１×１０−２ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることがより好ましく、１×１０−３ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが更に好ましく、１×１０−４ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが中でも好ましく、１×１０−５ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることがとりわけ好ましく、１×１０−６ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが特に好ましい。酸素が透過しなければしないほど、太陽電池セル１６及び当該太陽電池セル１６のＺｎＯ：Ａｌなどの透明電極の酸化による劣化が抑えられる。
【００８７】
従来はこのように高い防湿及び酸素遮断能力を有するガスバリアフィルム１３の実装が困難であったため、化合物半導体系光電変換層及び有機光電変換層のように優れた光電変換層を備えた太陽電池を実現することが困難であったが、このようなガスバリアフィルム１３を適用することにより化合物半導体系光電変換層及び有機光電変換層などの優れた性質を活かした太陽電池モジュール１０の実施が容易となる。
また、ガスバリアフィルム１３は、太陽電池セル１６の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光（波長３６０〜８３０ｎｍ）の光の透過率は、通常６０％以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは７５％以上、更に好ましくは８０％以上、中でも好ましくは８５％以上、とりわけ好ましくは９０％以上、特に好ましくは９５％以上、その中でも特に好ましくは９７％以上である。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。
【００８８】
さらに、太陽電池モジュール１０は光を受けて熱せられることが多いため、ガスバリアフィルム１３も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、ガスバリアフィルム１３の構成材料の融点は、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℃以下である。融点を高くすることで太陽電池モジュール１０の使用時にガスバリアフィルム１３が融解・劣化する可能性を低減できる。
ガスバリアフィルム１３の具体的な構成は、太陽電池セル１６を水から保護できる限り任意である。ただし、ガスバリアフィルム１３を透過しうる水蒸気や酸素の量を少なくできるフィルムほど製造コストが高くなるため、これらの点を総合的に勘案して適切なものを使用することが好ましい。
【００８９】
以下、ガスバリアフィルム１３の構成について、例を挙げて説明する。ガスバリアフィルム１３の構成として好ましいものは以下の２例が挙げられる。一つ目の例は、プラスチックフィルム基材に無機バリア層を配置したフィルムである。この際、無機バリア層は、
プラスチックフィルム基材の片面のみに形成してもよいし、プラスチックフィルム基材の両面に形成してもよい。両面に形成するときは、両面に形成する無機バリア層の数が、それぞれ一致していていもよく、異なっていてもよい。
二つ目の例は、プラスチックフィルム基材に、無機バリア層とポリマー層とが互いに隣接して配置された２層からなるユニット層が形成されたフィルムである。この際、無機バリア層とポリマー層とが互いに隣接して配置された２層からなるユニット層を１単位として、このユニット層が１単位（無機バリア層１層とポリマー層１層を合わせて１単位の意味）のみを形成してもよいが、２単位以上形成してもよい。例えば２〜５単位、積層してもよい。
【００９０】
ユニット層は、プラスチックフィルム基材の片面のみに形成してもよいし、プラスチックフィルム基材の両面に形成してもよい。両面に形成するときは、両面に形成する無機バリア層及びポリマー層の数が、それぞれ一致していていもよく、異なっていてもよい。また、プラスチックフィルム基材上にユニット層を形成する場合、無機バリア層を形成してからその上にポリマー層を形成してもよいし、ポリマー層を形成してから無機バリア層を形成してもよい。
【００９１】
（プラスチックフィルム基材）
ガスバリアフィルム１３に使用されるプラスチックフィルム基材は、上記の無機バリア層及びポリマー層を保持しうるフィルムであれば特に制限はなく、ガスバリアフィルム１３の使用目的などから適宜選択することができる。
プラスチックフィルム基材の材料の例を挙げると、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、フルオレン環変性ポリカーボネート樹脂、脂環変性ポリカーボネート樹脂又はアクリロイル化合物が挙げられる。また、スピロビインダン、スピロビクロマンを含む縮合ポリマーを用いるのも好ましい。ポリエステル樹脂の中でも、二軸延伸を施したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又は同じく二軸延伸したポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）は、熱的寸度安定性に優れるため、プラスチックフィルム基材として好ましく用いられる。なおプラスチックフィルム基材の材料は、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。
【００９２】
プラスチックフィルム基材の厚みは特に規定されないが、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。
プラスチックフィルム基材は、太陽電池セル１６の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光（波長３６０〜８３０ｎｍ）の光の透過率は、通常６０％以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは７５％以上、更に好ましくは８０％以上、中でも好ましくは８５％以上、とりわけ好ましくは９０％以上、特に好ましくは９５％以上、その中でも特に好ましくは９７％以上である。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。
【００９３】
プラスチックフィルム基材には、無機バリア層との密着性向上のため、アンカーコート剤の層（アンカーコート層）を形成してもよい。通常、アンカーコート層はアンカーコート剤を塗布して形成される。アンカーコート剤としては、例えば、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、オキサゾリン基含有樹脂、カルボジイミド基含有樹脂、エポキシ基含有樹脂、イソシアネート含有樹脂及びこれらの共重合体などが挙げられる。中でも、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂及びアクリル樹脂の中から選ばれる少なくとも１種類以上の樹脂と、オキサゾリン基含有樹脂、カルボジイミド基含有樹脂、エポキシ基含有樹脂及びイソシアネート基含有樹脂の中から選ばれる少なくとも１種類以上の樹脂とを組み合わせたものが好ましい。なお、アンカーコート剤は、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。
【００９４】
アンカーコート層の厚さは、通常０．００５μｍ以上、好ましくは０．０１μｍ以上であり、通常５μｍ以下、好ましくは１μｍ以下である。この範囲の上限値以下の厚さであれば滑り性が良好であり、アンカーコート層自体の内部応力によるプラスチックフィルム基材からの剥離もほとんどない。また、この範囲の下限値以上の厚さであれば、均一な厚さを保つことができ好ましい。
また、プラスチックフィルム基材へのアンカーコート剤の塗布性、接着性を改良するため、アンカーコート剤の塗布前に、プラスチックフィルム基材に通常の化学処理、放電処理などの表面処理を施してもよい。
【００９５】
（無機バリア層）
無機バリア層は通常は金属酸化物、窒化物又は酸化窒化物により形成される層である。なお、無機バリア層を形成する金属酸化物、窒化物及び酸化窒化物は、１種でもよく、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。
金属酸化物としては、例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｃｅ又はＴａなどの酸化物が挙げられる。中でも、高いバリア性と高透明性とを両立させるために、酸化アルミニウム又は酸化ケイ素を含むことが好ましく、特に水分の透過性、光線透過性の観点から、酸化ケイ素を含むことが好ましい。
【００９６】
各々の金属原子と酸素原子との比率も任意であるが、無機バリア層の透明度を向上させ着色を防ぐためには、酸素原子の比率が酸化物の化学量論的な比率から極端に少なくないことが望ましい。一方、無機バリア層の緻密性を向上させバリア性を高くするためには、酸素原子を少なくすることが望ましい。この観点から、例えば金属酸化物としてＳｉＯｘを用いる場合には前記ｘの値は１．５〜１．８が特に好ましい。また、例えば金属酸化物としてＡｌＯｘを用いる場合には前記ｘの値は１．０〜１．４が特に好ましい。
【００９７】
また、２種以上の金属酸化物より無機バリア層を構成する場合、金属酸化物としては酸化アルミニウム及び酸化ケイ素を含むことが望ましい。中でも無機バリア層が酸化アルミニウム及び酸化ケイ素からなる場合、無機バリア層中のアルミニウムとケイ素との比率は任意に設定することができるが、Ｓｉ／Ａｌの比率は、通常１／９以上、好ましくは２／８以上であり、また、通常９／１以下、好ましくは２／８以下である。
【００９８】
無機バリア層の厚みを厚くするとバリア性が高まる傾向にあるが、曲げた際にクラックを生じにくくし割れを防ぐためには、厚みを薄くすることが望ましい。そこで無機バリア層の適正な厚みとしては、通常５ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上であり、また、通常１０００ｎｍ以下、好ましくは２００ｎｍ以下である。
無機バリア層の成膜方法に制限は無いが、一般的にスパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマＣＶＤ法などで行うことができる。例えばスパッタリング法では１種類のあるいは複数の金属ターゲットと酸素ガスを原料とし、プラズマを用いた反応性スパッタ方式で形成することができる。
【００９９】
（ポリマー層）
ポリマー層にはいずれのポリマーでも使用することができ、例えば真空チャンバー内で成膜できるものも用いることができる。なお、ポリマー層を構成するポリマーは、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。
【０１００】
前記ポリマーを与える化合物としては多種多様なものを用いることができるが、例えば以下の（ｉ）〜（ｖｉｉ）のようなものが例示される。なお、モノマーは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。
（ｉ）例えばヘキサメチルジシロキサンなどのシロキサンが挙げられる。ヘキサメチルジシロキサンを用いる場合のポリマー層の形成方法の例を挙げると、ＲＦ電極を用いた平行平板型のプラズマ装置にヘキサメチルジシロキサンを蒸気として導入し、プラズマ中で重合反応を起こさせ、プラスチックフィルム基材上に堆積させることでポリマー層をポリシロキサン薄膜として形成できる。
【０１０１】
（ｉｉ）例えばジパラキシリレンなどのパラキシリレンが挙げられる。ジパラキシリレンを用いる場合のポリマー層の形成方法の例を挙げると、まず高真空中でジパラキシリレンの蒸気を６５０℃〜７００℃で加熱することで熱分解させて熱ラジカルを発生させる。そして、そのラジカルモノマー蒸気をチャンバー内に導いて、プラスチックフィルム基材へと吸着させると同時にラジカル重合反応を進行させてポリパラキシリレンを堆積させることでポリマー層を形成できる。
【０１０２】
（ｉｉｉ）
例えば二種のモノマーを交互に繰り返し付加重合させることができるモノマーが挙げられる。これにより得られるポリマーは重付加ポリマーである。重付加ポリマーとしては、例えば、ポリウレタン（ジイソシアナート／グリコール）、ポリ尿素（ジイソシアナート／ジアミン）、ポリチオ尿素（ジチオイソシアナート／ジアミン）、ポリチオエーテルウレタン（ビスエチレンウレタン／ジチオール）、ポリイミン（ビスエポキシ／第一アミン）、ポリペプチドアミド（ビスアゾラクトン／ジアミン）又はポリアミド（ジオレフィン／ジアミド）などが挙げられる。
【０１０３】
（ｉｖ）例えばアクリレートモノマーが挙げられる。アクリレートモノマーには単官能、２官能又は多官能のアクリレートモノマーがあるが、いずれを用いてもよい。ただし、適切な蒸発速度、硬化度及び／又は硬化速度などを得るために、前記のアクリレートモノマーを２種以上組み合わせて併用することが好ましい。また、単官能アクリレートモノマーとしては、例えば脂肪族アクリレートモノマー、脂環式アクリレートモノマー、エーテル系アクリレートモノマー、環状エーテル系アクリレートモノマー、芳香族系アクリレートモノマー、水酸基含有アクリレートモノマー又はカルボキシ基含有アクリレートモノマーなどがあるが、いずれも用いることができる。
【０１０４】
（ｖ）例えばエポキシ系やオキセタン系などの、光カチオン硬化ポリマーが得られるモノマーが挙げられる。エポキシ系モノマーとしては、例えば、脂環式エポキシ系モノマー、２官能性モノマー又は多官能性オリゴマーなどが挙げられる。また、オキセタン系モノマーとしては、例えば、単官能オキセタン、２官能オキセタン又はシルセスキオキサン構造を有するオキセタンなどが挙げられる。
【０１０５】
（ｖｉ）例えば酢酸ビニルが挙げられる。モノマーとして酢酸ビニルを用いると、その重合体をケン化することでポリビニルアルコールが得られ、このポリビニルアルコールをポリマーとして使用できる。
【０１０６】
（ｖｉｉ）例えば、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、無水マレイン酸又は無水イタコン酸などの不飽和カルボン酸などが挙げられる。これらは、エチレンとの共重合体を構成させ、この共重合体をポリマーとして使用できる。さらに、これらの混合物、あるいはグリシジルエーテル化合物を混合した混合物、さらにはエポキシ化合物との混合物もポリマーとして用いることができる。
【０１０７】
前記のモノマーを重合してポリマーを生成させる際、モノマーの重合方法に制限は無い。ただし、通常は、モノマーを含む組成物を塗布又は蒸着して成膜した後で重合を行うよ
うにする。重合方法の例を挙げると、熱重合開始剤を用いたときはヒーターなどによる接触加熱又は赤外線若しくはマイクロ波などの放射加熱などにより重合を開始させる。また、光重合開始剤を用いたときは活性エネルギー線を照射して重合を開始させる。活性エネルギー線を照射する場合には様々な光源を使用することができ、例えば、水銀アークランプ、キセノンアークランプ、蛍光ランプ、炭素アークランプ、タングステンーハロゲン輻射ランプ又は日光による照射光などを用いることができる。また、電子線照射や大気圧プラズマ処理を行うこともできる。
【０１０８】
ポリマー層の形成方法は、例えば、塗布法、真空成膜法などが挙げられる。塗布法でポリマー層を形成する場合、例えば、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、カーテンフローコート、スプレーコート、バーコートなどの方法を用いることができる。また、ポリマー層形成用の塗布液をミスト状で塗布するようにしてもよい。この場合の液滴の平均粒径は適切な範囲に調整すればよく、例えば重合性モノマーを含有する塗布液をミスト状でプラスチックフィルム基材上に成膜して形成する場合には、液滴の平均粒径は通常５μｍ以下、好ましくは１μｍ以下である。他方、真空成膜法でポリマー層を形成する場合、例えば、蒸着やプラズマＣＶＤなどの成膜方法が挙げられる。
ポリマー層の厚みについては特に限定はないが、通常１０ｎｍ以上であり、また、通常５０００ｎｍ以下、好ましくは２０００ｎｍ以下、より好ましくは１０００ｎｍ以下である。ポリマー層の厚みを厚くすることで、厚みの均一性が得やすくなり無機バリア層の構造欠陥を効率よくポリマー層で埋めることができ、バリア性が向上する傾向にある。また、ポリマー層の厚みを薄くする事で、曲げなどの外力によりポリマー層自身がクラックを発生しにくくなるためバリア性が向上しうる。
【０１０９】
中でも好適なガスバリアフィルム１３としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）或いはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの基材フィルムにＳｉＯｘを真空蒸着したフィルムなどが挙げられる。
なお、ガスバリアフィルム１３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、ガスバリアフィルム１３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。
ガスバリアフィルム１３の厚みは特に規定されないが、通常５μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは１５μｍ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ガスバリア性が高まる傾向にあり、薄くすることで柔軟性が高まりまた可視光の透過率が向上する傾向にある。
【０１１０】
ガスバリアフィルム１３は、太陽電池セル１６を被覆して湿気及び酸素から保護できればその形成位置に制限は無いが、太陽電池セル１６の正面（受光面側の面。図２では下側の面）及び背面（受光面とは反対側の面。図２では上側の面）を覆うことが好ましい。太陽電池モジュール１０においてはその正面及び背面が他の面よりも大面積に形成されることが多いためである。本実施形態ではガスバリアフィルム１３が太陽電池セル１６の正面を覆い、後述するガスバリアフィルム１９が太陽電池セル１６の背面を覆うようになっている。なお、後述するバックシート２０としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシートなどの防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム１８及び／又はガスバリアフィルム１９を用いなくてもよい。
【０１１１】
［ゲッター材フィルム１４］
ゲッター材フィルム１４は水分及び／又は酸素を吸収するフィルムである。太陽電池セル１６の構成部品のなかには前記のように水分で劣化するものがあり、また、酸素によって劣化するものもある。そこで、ゲッター材フィルム１４で太陽電池セル１６を覆うことにより、太陽電池セル１６などを水分及び／又は酸素から保護し、発電能力を高く維持す
るようにしている。
ここで、ゲッター材フィルム１４は前記のようなガスバリアフィルム１３とは異なり、水分の透過を妨げるものではなく、水分を吸収するものである。水分を吸収するフィルムを用いることにより、ガスバリアフィルム１３などで太陽電池セル１６を被覆した場合に、ガスバリアフィルム１３及び１９で形成される空間に僅かに浸入する水分をゲッター材フィルム１４が捕捉して水分による太陽電池セル１６への影響を排除できる。
【０１１２】
ゲッター材フィルム１４の水分吸収能力の程度は、通常０．１ｍｇ／ｃｍ２以上、好ましくは０．５ｍｇ／ｃｍ２以上、より好ましくは１ｍｇ／ｃｍ２以上である。この数値が高いほど水分吸収能力が高く太陽電池セル１６の劣化を抑制しうる。また、上限に制限は無いが、通常１０ｍｇ／ｃｍ２以下である。
また、ゲッター材フィルム１４が酸素を吸収することにより、ガスバリアフィルム１３及び１９などで太陽電池セル１６を被覆した場合に、ガスバリアフィルム１３及び１９で形成される空間に僅かに浸入する酸素をゲッター材フィルム１４が捕捉して酸素による太陽電池セル１６への影響を排除できる。
【０１１３】
さらに、ゲッター材フィルム１４は、太陽電池セル１６の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光（波長３６０〜８３０ｎｍ）の光の透過率は、通常６０％以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは７５％以上、更に好ましくは８０％以上、中でも好ましくは８５％以上、とりわけ好ましくは９０％以上、特に好ましくは９５％以上、その中でも特に好ましくは９７％以上である。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。
【０１１４】
さらに、太陽電池モジュール１０は光を受けて熱せされることが多いため、ゲッター材フィルム１４も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、ゲッター材フィルム１４の構成材料の融点は、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℃以下である。融点を高くすることで太陽電池モジュール１０の使用時にゲッター材フィルム１４が融解・劣化する可能性を低減できる。
【０１１５】
ゲッター材フィルム１４を構成する材料は、水分及び／又は酸素を吸収することができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、水分を吸収する物質としてアルカリ金属、アルカリ土類金属又はアルカリ土類金属の酸化物；アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物；シリカゲル、ゼオライト系化合物、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム又は硫酸ニッケルなどの硫酸塩；アルミニウム金属錯体又はアルミニウムオキサイドオクチレートなどの有機金属化合物などが挙げられる。具体的には、アルカリ土類金属としては、Ｃａ、Ｓｒ又はＢａなどが挙げられる。アルカリ土類金属の酸化物としては、ＣａＯ、ＳｒＯ又はＢａＯなどが挙げられる。その他にＺｒ−Ａｌ−ＢａＯやアルミニウム金属錯体なども挙げられる。具体的な商品名を挙げると、例えば、ＯｌｅＤｒｙ（双葉電子社製）などが挙げられる。
【０１１６】
酸素を吸収する物質としては、活性炭、シリカゲル、活性アルミナ、モレキュラーシーブ、酸化マグネシウム又は酸化鉄などが挙げられる。またＦｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、及びこれら金属の硫酸塩・塩化物塩・硝酸塩などの無機塩も挙げられる。
なお、ゲッター材フィルム１４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、ゲッター材フィルム１４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。
【０１１７】
ゲッター材フィルム１４の厚みは特に規定されないが、通常５μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは１５μｍ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。
【０１１８】
ゲッター材フィルム１４は、ガスバリアフィルム１３及び１９で形成される空間内であればその形成位置に制限は無いが、太陽電池セル１６の正面（受光面側の面。図２では下側の面）及び背面（受光面とは反対側の面。図２では上側の面）を覆うことが好ましい。太陽電池モジュール１０においてはその正面及び背面が他の面よりも大面積に形成されることが多いため、これらの面を介して水分及び酸素が浸入する傾向があるからである。この観点から、ゲッター材フィルム１４はガスバリアフィルム１３と太陽電池セル１６との間に設けることが好ましい。本実施形態ではゲッター材フィルム１４が太陽電池セル１６の正面を覆い、後述するゲッター材フィルム１８が太陽電池セル１６の背面を覆い、ゲッター材フィルム１４、１８がそれぞれ太陽電池セル１６とガスバリアフィルム１３、１９との間に位置するようになっている。なお、後述するバックシート２０としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシートなど防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム１８及び／又はガスバリアフィルム１９を用いなくてもよい。
【０１１９】
ゲッター材フィルム１４は吸水剤又は乾燥剤の種類に応じて任意の方法で形成することができるが、例えば、吸水剤又は乾燥剤を分散したフィルムを粘着剤で添付する方法、吸水剤又は乾燥剤の溶液をスピンコート法、インクジェット法又はディスペンサー法などで塗布する方法などを用いることができる。また真空蒸着法やスパッタリング法などの成膜法を使用してもよい。
吸水剤又は乾燥剤のためのフィルムとしては、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）アクリル系樹脂又はポリカーボネート系樹脂などを用いることができる。中でも、ポリエチレン系樹脂、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂又はポリカーボネート系樹脂のフィルムが好ましい。なお、前記樹脂は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。
【０１２０】
［封止材１５］
封止材１５は、太陽電池セル１６を補強するフィルムである。太陽電池セル１６は薄いため通常は強度が弱く、ひいては太陽電池モジュールの強度が弱くなる傾向があるが、封止材１５により強度を高く維持することが可能である。
また、封止材１５は、太陽電池モジュール１０の強度保持の観点から強度が高いことが好ましい。具体的強度については、封止材１５以外の耐候性保護フィルム１１やバックシート２０の強度とも関係することになり一概には規定しにくいが、太陽電池モジュール１０全体が良好な曲げ加工性を有し、折り曲げ部分の剥離を生じないような強度を有するのが望ましい。
【０１２１】
また、封止材１５は、太陽電池セル１６の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光（波長３６０〜８３０ｎｍ）の光の透過率は、通常６０％以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは７５％以上、更に好ましくは８０％以上、中でも好ましくは８５％以上、とりわけ好ましくは９０％以上、特に好ましくは９５％以上、その中でも特に好ましくは９７％以上である。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。
【０１２２】
さらに、太陽電池モジュール１０は光を受けて熱せられることが多いため、封止材１５も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、封止材１５の構成材料の融点
は、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℃以下である。融点を高くすることで太陽電池モジュール１０の使用時に封止材１５が融解・劣化する可能性を低減できる。
封止材１５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７００μｍ以下、好ましくは６００μｍ以下、より好ましくは５００μｍ以下である。厚みを厚くすることで太陽電池モジュール１０全体の強度が高まる傾向にあり、薄くすることで柔軟性が高まりまた可視光の透過率が向上する傾向にある。
【０１２３】
封止材１５を構成する材料としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂組成物をフィルムにしたもの（ＥＶＡフィルム）などを用いることができる。ＥＶＡフィルムには通常は耐候性の向上のために架橋剤を配合して架橋構造を構成させる。この架橋剤としては、一般に、１００℃以上でラジカルを発生する有機過酸化物が用いられる。このような有機過酸化物としては、例えば、２，５−ジメチルヘキサン、２，５−ジハイドロパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン又は３−ジ−ｔ−ブチルパーオキサイドなどを用いることができる。これらの有機過酸化物の配合量は、ＥＶＡ樹脂１００重量部に対して、通常５重量部以下、好ましくは３重量部以下であり、通常１重量部以上である。なお、架橋剤は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。
【０１２４】
このＥＶＡ樹脂組成物には、接着力向上の目的で、シランカップリング剤を含有させてもよい。この目的に供されるシランカップリング剤としては、例えば、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル−トリス−（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン又はβ−（３，４−エトキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランなどを挙げることができる。これらのシランカップリング剤の配合量は、ＥＶＡ樹脂１００重量部に対して、通常５重量部以下、好ましくは２重量部以下であり、通常０．１重量部以上である。なお、シランカップリング剤は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。
【０１２５】
更に、ＥＶＡ樹脂のゲル分率を向上させ、耐久性を向上するために、ＥＶＡ樹脂組成物に架橋助剤を含有させてもよい。この目的に供される架橋助剤としては、例えば、トリアリルイソシアヌレート又はトリアリルイソシアネートなどの３官能の架橋助剤などの単官能の架橋助剤などが挙げられる。これらの架橋助剤の配合量は、ＥＶＡ樹脂１００重量部に対して、通常１０重量部以下、好ましくは５重量部以下であり、また、通常１重量部以上である。なお、架橋助剤は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。
【０１２６】
更に、ＥＶＡ樹脂の安定性を向上する目的で、ＥＶＡ樹脂組成物に、例えばハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ｐ−ベンゾキノン又はメチルハイドロキノンなどを含有させてもよい。これらの配合量は、ＥＶＡ樹脂１００重量部に対して、通常５重量部以下である。
しかし、ＥＶＡ樹脂の架橋処理には１〜２時間程度の比較的長時間を要するため、太陽電池モジュール１０の生産速度及び生産効率を低下させる原因となる場合がある。また、長期間使用の際には、ＥＶＡ樹脂組成物の分解ガス（酢酸ガス）又はＥＶＡ樹脂自体が有する酢酸ビニル基が、太陽電池セル１６に悪影響を与えて発電効率が低下させる場合がある。
【０１２７】
そこで、封止材１５としては、ＥＶＡフィルムの他に、プロピレン・エチレン・α−オ
レフィン共重合体からなる共重合体のフィルムを用いることもできる。この共重合体としては、例えば、下記成分１及び成分２が配合された熱可塑性樹脂組成物が挙げられる。
・成分１：プロピレン系重合体が、通常０重量部以上、好ましくは１０重量部以上であり、また、通常７０重量部以下、好ましくは５０重量部以下である。
・成分２：軟質プロピレン系共重合体が、３０重量部以上、好ましくは５０重量部以上であり、また、通常１００重量部以下、好ましくは９０重量部以下である。
【０１２８】
なお、成分１及び成分２の合計量は１００重量部である。上記のように、成分１及び成分２が好ましい範囲にあると、封止材１５のシートへの成形性が良好であるとともに、得られる封止材１５の耐熱性、透明性及び柔軟性が良好となり、太陽電池モジュール１０に好適である。
上記の成分１及び成分２が配合された熱可塑性樹脂組成物は、メルトフローレート（ＡＳＴＭ  Ｄ  １２３８、２３０度、荷重２．１６ｋｇ）が、通常０．０００１ｇ／１０分以上であり、また、通常１０００ｇ／１０分以下、好ましくは９００ｇ／１０分以下、より好ましくは８００ｇ／１０分以下である。
【０１２９】
成分１及び成分２が配合された熱可塑性樹脂組成物の融点は、通常１００℃以上、好ましくは１１０℃以上である。また通常１４０℃以下、好ましくは１３５℃以下である。
また成分１及び成分２が配合された熱可塑性樹脂組成物の密度は、０．９８ｇ／ｃｍ３以下が好ましく、０．９５ｇ／ｃｍ３以下がより好ましく、０．９４ｇ／ｃｍ３以下がさらに好ましい。
【０１３０】
この封止材１５においては、上記成分１及び成分２に、プラスチックなどに対する接着促進剤としてカップリング剤を配合することが可能である。カップリング剤は、シラン系、チタネート系、クロム系の各カップリング剤が好ましく用いられ、特にシラン系のカップリング剤（シランカップリング剤）が好適に用いられる。
上記シランカップリング剤としては公知のものが使用でき、特に制限はないが、例えば、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシーエトキシシラン）、γ−グリシドキシプロピルートリピルトリーメトキシシラン又はγ−アミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。なお、カップリング剤は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。
【０１３１】
また、これらは熱可塑性樹脂組成物（成分１及び成分２の合計量）１００重量部に対して、上記シランカップリング剤を通常０．１重量部以上含み、また、通常５重量部以下、好ましくは３重量部以下含むことが望ましい。
また、上記カップリング剤は、有機過酸化物を用いて、当該熱可塑性樹脂組成物にグラフト反応させてもよい。この場合、熱可塑性樹脂組成物（成分１及び成分２の合計量）１００重量部に対して、上記カップリング剤を０．１〜５重量部含むことが望ましい。シラングラフト化された熱可塑性樹脂組成物を用いても、ガラスやプラスチックに対して、シランカップリング剤ブレンドと同等以上の接着性が得られる。
【０１３２】
有機過酸化物を用いる場合、有機過酸化物は、熱可塑性樹脂組成物（成分１及び成分２の合計量）１００重量部に対して、通常０．００１重量部以上、好ましくは０．０１重量部以上であり、また、通常５重量部以下、好ましくは３重量部以下である。
【０１３３】
また、封止材１５としてエチレン・α−オレフィン共重合体からなる共重合体を用いることもできる。この共重合体としては、下記に示す成分Ａ及び成分Ｂからなる封止材用樹脂組成物と基材とを積層してなる、ホットタック性が５〜２５℃のラミネートフィルムが例示される。
・成分Ａ：エチレン系樹脂。
・成分Ｂ：以下の（ａ）〜（ｄ）の性状を有するエチレンとα−オレフィンとの共重合体。  
（ａ）密度が０．８６〜０．９３５ｇ／ｃｍ３。
（ｂ）メルトフローレート（ＭＦＲ）が１〜５０ｇ／１０分。
（ｃ）温度上昇溶離分別（ＴＲＥＦ）によって得られる溶出曲線のピークが１つであり、かつ該ピーク温度が１００℃以下である。
（ｄ）温度上昇溶離分別（ＴＲＥＦ）による積分溶出量が、９０℃のとき９０％以上である。
【０１３４】
成分Ａと成分Ｂとの配合割合（成分Ａ／成分Ｂ）は、重量比で、通常５０／５０以上、好ましくは５５／４５以上、より好ましくは６０／４０以上であり、また、通常９９／１以下、好ましくは９０／１０以下、より好ましくは８５／１５以下である。成分Ｂの配合量を多くすることで透明性やヒートシール性が高まる傾向にあり、成分Ｂの配合量を少なくすることでフィルムの作業性が高まる傾向にある。
成分Ａと成分Ｂを配合して生成される封止材用樹脂組成物のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、通常２ｇ／１０分以上、好ましくは３ｇ／１０分以上であり、通常５０ｇ／１０分以下、好ましくは４０ｇ／１０分以下である。なおＭＦＲの測定と評価は、ＪＩＳ  Ｋ７２１０（１９０℃、２．１６ｋｇ荷重）に準拠する方法によって実施することができる。
【０１３５】
封止材用樹脂組成物の融点は、好ましくは５０℃以上、より好ましくは５５℃以上であり、また、通常３００℃以下、好ましくは２５０℃以下、さらに好ましくは２００℃以下である。融点を高くすることで太陽電池モジュール１０の使用時に融解・劣化する可能性を低減できる。
封止材用樹脂組成物の密度は、０．８０ｇ／ｃｍ３以上が好ましく、０．８５ｇ／ｃｍ３以上がより好ましく、また、０．９８ｇ／ｃｍ３以下が好ましく、０．９５ｇ／ｃｍ３以下がより好ましく、０．９４ｇ／ｃｍ３以下がさらに好ましい。なお、密度の測定と評価は、ＪＩＳ  Ｋ７１１２に準拠する方法によって実施することができる。
【０１３６】
さらに、エチレン・α−オレフィン共重合体を用いた封止材１５において、前記プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体を用いた場合と同様に、カップリング剤を用いることが可能である。
上述した封止材１５は、材料由来の分解ガスを発生することがないため、太陽電池セル１６への悪影響がなく、良好な耐熱性、機械強度、柔軟性（太陽電池封止性）及び透明性を有する。また、材料の架橋工程を必要としないため、シート成形時及び太陽電池モジュール１０の製造時間が大きく短縮できるとともに、使用後の太陽電池モジュール１０のリサイクルも容易となる。
【０１３７】
なお、封止材１５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、封止材１５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。
封止材１５の厚みは、通常２μｍ以上、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上であり、また、通常５００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ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りまた光線透過率が高まる傾向にある。
【０１３８】
封止材１５を設ける位置に制限は無いが、通常は太陽電池セル１６を挟み込むように設ける。太陽電池セル１６を確実に保護するためである。本実施形態では、太陽電池セル１６の正面及び背面にそれぞれ封止材１５及び封止材１７を設けるようにしている。
【０１３９】
［太陽電池セル１６］
太陽電池セル１６は、図１の太陽電池セルと同様である。
・太陽電池セル同士の接続
太陽電池セル１６は、太陽電池モジュール１０の１個あたり１個だけを設けてもよいが、通常は２個以上の太陽電池セル１６を設ける。具体的な太陽電池セル１６の個数は任意に設定すればよい。太陽電池セル１６を複数設ける場合、太陽電池セル１６はアレイ状に並べて設けられていることが多い。
【０１４０】
太陽電池セル１６を複数設ける場合、通常は、太陽電池セル１６同士は電気的に接続され、接続された一群の太陽電池セル１６から生じた電気を端子（図示せず）から取り出すようになっていて、この際、電圧を高めるため通常は太陽電池素子は直列に接続される。
このように太陽電池セル１６同士を接続する場合には、太陽電池セル１６間の距離は小さいことが好ましく、ひいては、太陽電池セル１６と太陽電池セル１６との間の隙間は狭いことが好ましい。太陽電池セル１６の受光面積を広くして受光量を増加させ、太陽電池モジュール１０の発電量を増加させるためである。
【０１４１】
［封止材１７］
封止材１７は、上述した封止材１５と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他は封止材１５と同様のものを同様に用いることができる。また、太陽電池セル１６よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
【０１４２】
［ゲッター材フィルム１８］
ゲッター材フィルム１８は、上述したゲッター材フィルム１４と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他はゲッター材フィルム１４と同様のものを同様に必要に応じて用いることができる。また、太陽電池セル１６よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。また使用する水分あるいは酸素吸収剤をゲッター材フィルム１４よりも多く含有するフィルムを用いることも可能となる。このような吸収剤としては、水分吸収剤としてＣａＯ、ＢａＯ又はＺｒ−Ａｌ−ＢａＯなどが挙げられ、酸素の吸収剤として活性炭やモレキュラーシーブなどが挙げられる。
【０１４３】
［ガスバリアフィルム１９］
ガスバリアフィルム１９は、上述したガスバリアフィルム１３と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他はガスバリアフィルム１９と同様のものを同様に必要に応じて用いることができる。また、太陽電池セル１６よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
【０１４４】
［バックシート２０］
バックシート２０は、上述した耐候性保護フィルム１１と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他は耐候性保護フィルム１１と同様のものを同様に用いることができる。また、このバックシート２０が水及び酸素を透過させ難いものであれば、バックシート２０をガスバリア層として機能させることも可能である。
また、太陽電池セル１６よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。このため、バックシート２０としては、以下に説明するもの（ｉ）〜（ｉｖ）を用いることが特に好ましい。
【０１４５】
（ｉ）バックシート２０としては、強度に優れ、耐候性、耐熱性、耐水性及び／又は耐光性に優れた各種の樹脂のフィルム又は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
、アクリロニトリルースチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリルーブタジエンースチレン共重合体（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若しくはポリエチレンナフタレートなどのポリエステル系樹脂、各種のナイロンなど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、セルロース系樹脂又はその他などの各種の樹脂のシートを使用することができる。これらの樹脂のシートの中でも、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂又は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。
【０１４６】
（ｉｉ）バックシート２０としては、金属薄膜を用いることもできる。例えば、腐蝕防止したアルミニウム金属箔、ステンレス製薄膜などが挙げられる。なお、前記の金属は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。
（ｉｉｉ）バックシート２０としては、例えばアルミ箔の両面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用いてもよい。フッ素系樹脂としては、例えば、一フッ化エチレン（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若しく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）又はフッ化ビニル系樹脂（ＰＶＦ）などが挙げられる。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。
【０１４７】
（ｉｖ）バックシート２０としては、例えば、基材フィルムの片面又は両面に、無機酸化物の蒸着膜を設け、更に、上記の無機酸化物の蒸着膜を設けた基材フィルムの両面に、耐熱性のポリプロピレン系樹脂フィルムを積層したものを用いてもよい。なお、通常は、基材フィルムにポリプロピレン系樹脂フィルムを積層する場合には、ラミネート用接着剤で張り合わせることで積層する。無機酸化物の蒸着膜を設けることで、水分及び／又は酸素などの侵入を防止する防湿性に優れたバックシート２０として使用できる。
【０１４８】
・基材フィルム
基材フィルムとしては、基本的には、無機酸化物の蒸着膜などとの密接着性に優れ、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、アクリロニトリルースチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリルーブタジエンースチレン共重合体（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若しくはポリエチレンナフタレートなどのポリエステル系樹脂、各種のナイロンなど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、セルロース系樹脂又はその他などの各種の樹脂のフィルムを使用することができる。中でも、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂又はポリエステル系樹脂のフィルムを使用することが好ましい。
【０１４９】
上記のような各種の樹脂のフィルムの中でも、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化ビニリデン系樹脂（ＰＶＤＦ）又はフッ化ビニル系樹脂（ＰＶＦ）などのフッ素系樹脂のフィルムを使用することがより好ましい。更に、このフッ素系樹脂の
フィルムの中でも、特に、ポリフッ化ビニル系樹脂（ＰＶＦ）又はテトラフルオロエチレンとエチレン若しくはプロピレンとのコポリマー（ＥＴＦＥ）からなるフッ素系樹脂のフィルムが、強度などの観点から特に好ましい。なお、前記樹脂は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。
【０１５０】
また、上記のような各種の樹脂のフィルムの中でも、シクロペンタジエン及びその誘導体又はシクロヘキサジエン及びその誘導体などの環状ポリオレフィン系樹脂のフィルムを使用することもより好ましい。
基材フィルムの膜厚としては、通常１２μｍ以上、好ましくは２０μｍ以上であり、また、通常３００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下である。
【０１５１】
・無機酸化物の蒸着膜
無機酸化物の蒸着膜としては、基本的に金属の酸化物を蒸着した薄膜であれば使用可能である。例えば、ケイ素（Ｓｉ）やアルミニウム（Ａｌ）の酸化物の蒸着膜を使用することができる。この際、酸化ケイ素としては例えばＳｉＯｘ（ｘ＝１．０〜２．０）を用いることができ、酸化アルミニウムとしては例えばＡｌＯｘ（ｘ＝０．５〜１．５）を用いることができる。なお、使用する金属及び無機酸化物の種類は１種でもよく、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。
【０１５２】
無機酸化物の蒸着膜の膜厚としては、通常５０Å以上、好ましくは１００Å以上であり、また、通常４０００Å以下、好ましくは１０００Å以下である。
蒸着膜の作製方法としては、プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法などの化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法、ＣＶＤ法）などを用いることができる。具体例を挙げると、基材フィルムの一方の面に、有機ケイ素化合物などの蒸着用モノマーガスを原料とし、キャリヤーガスとして、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性ガスを使用し、更に、酸素供給ガスとして、酸素ガスなどを使用し、低温プラズマ発生装置などを利用する低温プラズマ化学気相成長法を用いて酸化ケイ素などの無機酸化物の蒸着膜を形成することができる。
【０１５３】
・ポリプロピレン系樹脂フィルム
ポリプロピレン系樹脂としては、例えば、プロピレンの単独重合体又はプロピレンと他のモノマー（例えばα−オレフィンなど）との共重合体を使用することができる。また、ポリプロピレン系樹脂としては、アイソタクチック重合体を用いることもできる。
ポリプロピレン系樹脂の融点は通常１６４℃以上であり、一方、通常１７０℃以下である。ポリプロピレン系樹脂の比重は通常０．９０以上であり、一方、通常０．９１以下である。ポリプロピレン系樹脂の分子量は通常１０万以上であり、一方、通常２０万以下である。
ポリプロピレン系樹脂は、その結晶性により性質が大きく支配されるが、アイソタクチックの高いポリマーは、引っ張り強さ、衝撃強度に優れ、耐熱性、耐屈曲疲労強度を良好であり、かつ、加工性は極めて良好なものである。
【０１５４】
・接着剤
基材フィルムにポリプロピレン系樹脂フィルムを積層する場合には、通常はラミネート用接着剤を用いる。これにより、基材フィルムとポリプロピレン系樹脂フィルムとはラミネート用接着剤層を介して積層されることになる。
ラミネート用接着剤層を構成する接着剤としては、例えば、ポリ酢酸ビニル系接着剤、ポリ・BR>Aクリル酸エステル系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、エチレン共重合体系接着剤、セルロース系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリイミド系接着剤、アミノ樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリウレタン系接着剤、反応型（メタ）アクリル系接着剤又はシリコーン系接着剤などが挙げら
れる。なお、接着剤は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。
【０１５５】
上記の接着剤の組成系は、水性型、溶液型、エマルジョン型又は分散型などのいずれの組成物形態でもよい。また、その性状は、フィルム・シート状、粉末状、固形状などのいずれの形態でもよい。さらに、接着機構については、化学反応型、溶剤揮発型、熱溶融型又は熱圧型などのいずれの形態でもよいものである。
上記の接着剤は、例えば、ロールコート法、グラビアロールコート法、キスコート法又はその他などのコート法あるいは印刷法などによって施すことができる。そのコーティング量としては、乾燥状態で通常０．１ｇ／ｍ２以上が望ましく、一方、通常１０ｇ／ｍ２以下が望ましい。
【０１５６】
［寸法など］
本実施形態の太陽電池モジュール１０は、通常、膜状の薄い部材である。このように膜状の部材として太陽電池モジュール１０を形成することにより、太陽電池モジュール１０を建材、自動車又はインテリアなどに容易に設置できるようになっている。太陽電池モジュール１０は、軽く、割れにくく、従って安全性の高い太陽電池が得られ、また曲面にも適用可能であるため更に多くの用途に使用しうる。薄くて軽いため輸送や保管など流通面でも好ましい。更に、膜状であるためロール・トゥ・ロール式の製造が可能であり大幅なコストカットが可能である。
太陽電池モジュール１０の具体的な寸法に制限は無いが、その厚みは、通常３００μｍ以上、好ましくは５００μｍ以上、より好ましくは７００μｍ以上であり、また、通常３０００μｍ以下、好ましくは２０００μｍ以下、より好ましくは１５００μｍ以下である。
【０１５７】
［製造方法］
本実施形態の太陽電池モジュール１０の製造方法に制限は無いが、例えば、耐候性保護フィルム１１とバックシート２０との間に、１個又は２個以上の太陽電池セル１６を直列又は並列接続したものを、紫外線カットフィルム１２、ガスバリアフィルム１３、９、ゲッター材フィルム１４、８及び封止材１５、７と共に一般的な真空ラミネート装置でラミネートすることで製造できる。この際、加熱温度は通常１３０℃以上、好ましくは１４０℃以上であり、通常１８０℃以下、好ましくは１７０℃以下である。また、加熱時間は通常１０分以上、好ましくは２０分以上であり、通常１００分以下、好ましくは９０分以下である。圧力は通常０．００１ＭＰａ以上、好ましくは０．０１ＭＰａ以上であり、通常０．２ＭＰａ以下、好ましくは０．１ＭＰａ以下である。圧力をこの範囲とすることで封止を確実に行い、かつ、端部からの封止材１５、１７がはみ出しや過加圧による膜厚低減を抑え、寸法安定性を確保しうる。
【０１５８】
４．用途
上述した太陽電池モジュール１０の用途に制限はなく任意である。例えば、図３に模式的に示すように、何らかの基材２２上に太陽電池モジュール１０を設け、これを使用場所に設置して用いればよい。具定例を挙げると、基材２２として建材用板材を使用した場合、この板材の表面に太陽電池モジュール１０を設けて太陽電池パネル２１を作製し、この太陽電池パネルを建物の外壁などに設置して使用すればよい。
【０１５９】
基材２２は太陽電池モジュール１０を支持する支持部材である。基材２２を形成する材料としては、例えば、ガラス、サファイア又はチタニアなどの無機材料；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、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂フィルム、塩化ビニル、ポリエチレン、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド
、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリノルボルネンなどの有機材料；紙又は合成紙などの紙材料；ステンレス、チタン又はアルミニウムなどの金属に絶縁性を付与するために表面をコート又はラミネートしたものなどの複合材料などが挙げられる。なお、基材の材料は、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。また、これら有機材料あるいは紙材料に炭素繊維を含ませ、機械的強度を補強させてもよい。
【０１６０】
本発明の太陽電池セルを適用する分野の例を挙げると、建材用太陽電池、自動車用太陽電池、インテリア用太陽電池、鉄道用太陽電池、船舶用太陽電池、飛行機用太陽電池、宇宙機用太陽電池、家電用太陽電池、携帯電話用太陽電池又は玩具用太陽電池などに用いて好適である。具体例として以下のようなものを挙げることができる。
【０１６１】
４−１．建築用途
本発明に係る太陽電池モジュール１０は以下に説明するように、建築用途として用いることができる。
【０１６２】
４−１−１．  ハウス屋根材として太陽電池
基材２２として屋根用板材などを使用した場合、この板材の表面に太陽電池モジュール１０を設けて太陽電池ユニットとして太陽電池パネル２１を作製し、この太陽電池パネルをハウスの屋根の上に設置して使用すればよい。また、基材として瓦を直接用いることもできる。本発明の太陽電池が柔軟性を有するという特性を生かし、瓦の曲線に密着させることができるので好適である。
【０１６３】
４−１―２．  屋上
ビルの屋上に取り付けることもできる。基材上に太陽電池モジュール１０を設けた太陽電池ユニットを用意し、これをビルの屋上に設置することもできる。この時基材とともに防水シートを併用し、防水作用を有するのが望ましい。さらに、本発明に係る太陽電池が柔軟性を有するという特性を生かし、平面ではない屋根、例えば折半屋根に密着させることもできる。この場合も防水シートを併用するのが望ましい。
【０１６４】
４−１−３．  トップライト
エントランスや吹き抜け部分に外装として本発明の太陽電池モジュール１０を用いることもできる。何らかのデザイン処理を施されたエントランスなどは曲線が用いられている場合が多く、そのような場合において太陽電池セルの光電変換層として有機光電変換層を用いると柔軟性が生かされる。またエントランスなどではシースルーである場合があり、このような場合には、有機光電変換層を用いるとその色合いが、環境対策が重要視される時代において意匠的な美観も得られるので好適である。
【０１６５】
４−１−４．  壁
基材２２として建材用板材を使用した場合、この板材の表面に太陽電池モジュール１０を設けて太陽電池ユニットとして太陽電池パネル２１を作製し、この太陽電池パネルを建物の外壁などに設置して使用すればよい。また、カーテンウオールに設置することもできる。その他、スパンドレルや方立などへの取り付けも可能である。この場合、基材の形状に制限はないが、通常は板材を使用する。また、基材２２の材料、寸法などは、その使用環境に応じて任意に設定すればよい。このような基材２２の例を挙げると、アルポリック（登録商標；三菱樹脂製）などが挙げられる。
【０１６６】
４−１−５．  窓
また、シースルーの窓に使用することもできる。光電変換層に有機光電変換層を用いるとその色合いが、環境対策が重要視される時代において意匠的な美観も得られるので好適
である。
【０１６７】
４−１−６．  その他
その他建築の外装としてひさし、ルーバー、手摺などにも使用できる。このような場合において、本発明に係る太陽電池モジュール１０を用いるとその柔軟性が、これら用途にとって好適である。
【０１６８】
４−２．内装
本発明に係る太陽電池モジュール１０はブラインドのスラットに取り付けて用いることもできる。本発明に係る太陽電池モジュール１０は、軽量であり、柔軟性に富むことから、このような用途が可能となる。また、内装用窓についても有機光電変換層がシースルーである特性を生かし使用することができる。
【０１６９】
４−３．野菜工場
蛍光灯などの照明光を活用する植物工場の設置件数は増えているが、照明に掛かる電気代や光源の交換費用などによって栽培コストを引き下げにくいというのが現状である。そこで本発明に係る太陽電池モジュールを野菜工場に設置し、ＬＥＤ又は蛍光灯と組み合わせた照明システムを作製することができる。
このとき蛍光灯よりも寿命が長いＬＥＤと本発明に係る太陽電池モジュールを組み合わせた照明システムを用いることで、照明に要するコストを現状に比べて３０％程度減らせることができるので好適である。
また、野菜などを一定温度で輸送するリーファー・コンテナ（ｒｅｅｆｅｒ  ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）の屋根や側壁に本発明に係る太陽電池モジュールを用いることもできる。
【０１７０】
４−４．道路資材・土木
本発明に係る太陽電池モジュールは、駐車場の外壁や高速道路の遮音壁や浄水場の外壁などにも用いることができる。
【０１７１】
４−５．自動車
本発明に係る太陽電池モジュールは、自動車のボンネット、ルーフ、トランクリッド、ドア、フロントフェンダー、リアフェンダー、ピラー、バンパー又はバックミラーなどの表面に用いることができる。なおルーフとしてはトラック車輌の荷台のルーフも含まれる。得られた電力は走行用モータ、モータ駆動用バッテリー、電装品及び電装品用バッテリーのいずれに供給することができる。太陽電池パネルにおける発電状況と該走行用モータ、該モータ駆動用バッテリー、該電装品及び該電装品用バッテリーにおける電力使用状況とに合わせて選択する制御手段とを備えることで、得られた電力が適正にかつ効率的に使用することができる。前記の場合、基材２２の形状に制限はないが、通常は板材を使用する。また、基材２２の材料、寸法などは、その使用環境に応じて任意に設定すればよい。このような基材２２の例を挙げると、アルポリック（登録商標；三菱樹脂製）などが挙げられる。
【実施例】
【０１７２】
以下、実施例により本発明をより詳しく説明するが、本発明は実施例の態様のみに限定されないことはいうまでもない。
【０１７３】
＜光学制御層の製造＞
・銀ナノ粒子（ＡｇＮＰ）、及び金ナノ粒子（ＡｕＮＰ）の合成
液相還元法により金属ナノ粒子を合成した。合成は室温で行った。
銀ナノ粒子の場合ＡｇＮＯ3をイオン源とするが、金ナノ粒子の場合はＨＡｕＣｌ4をイオン源として用いることで製造した。以下、銀ナノ粒子の製造法を示すが、金ナノ粒子の場
合はＨＡｕＣｌ4・３Ｈ２Ｏをイオン源として用いること以外は銀ナノ粒子と同様にして
製造した。
【０１７４】
（ｉ）０．０３ＭのＡｇＮＯ3水溶液３０ｍｌと０．２Ｍの（Ｃ8Ｈ17）4ＮＢｒクロロホ
ルム溶液４０ｍｌをビーカー内で混合し、スターラーにより１時間激しく攪拌した。
（ｉｉ）分液漏斗に（ｉ）で得られた溶液を移し、下相のクロロホルム相のみをビーカーに取り出した。このクロロホルム相に７．９１×１０-4 ｍｏｌのチオール化合物（１１
−メルカプト−１−ウンデカノール修飾ＡｇＮＰを１６−メルカプトヘキサデカン酸）を加えた。
（ｉｉｉ）（ｉｉ）の溶液に０．４３ＭのＮａＢＨ4 水溶液２４ｍｌを加え、攪拌することでＡｇイオンを還元した。３時間攪拌した後、クロロホルム相を分離することでＡｇＮＰコロイド溶液を得た。
（ｉｖ）上記ＡｇＮＰコロイド溶液をろ過することで、１１−メルカプト−１−ウンデカノール修飾ＡｇＮＰの固形分を得た。
なお、用いた試薬は、すべてＡｌｄｒｉｃｈ製のものを用いた。
【０１７５】
・銀ナノ粒子膜の成膜
上記ＡｇＮＰの固形物に溶媒としてｔ−ブタノールを加え、１０ｇ／Ｌの銀ナノコロイド溶液を調整した。このｔ−ブタノールの量で銀ナノ粒子の濃度をコントロールして、スピンコート塗布液を調製した。基材として５０ｍｍ角、厚さ０．７ｍｍの石英基板を用い、スピンコーターで基板を８０００ｒｐｍで回転させながら、調製したスピンコート塗布液を垂らすことで、平均粒径２〜８００ｎｍの範囲内の銀ナノ粒子を含む銀ナノ粒子膜を成膜した。
【０１７６】
・銀ナノ粒子膜の評価
得られた銀ナノ粒子膜の反射スペクトル及び透過スペクトルを、日本分光製ＵＶ／ＶＩＳ／ＮＩＲ Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ紫外可視近赤外分光光度計Ｖ−５７０
を用いて測定した。得られたスペクトルを図４、及び図５に示す。
図４から、銀ナノ粒子膜は、４５０ｎｍ〜６００ｎｍ付近の特定波長域の光反射能が優れており、波長６５０ｎｍ以下の光の反射率が１０％以上であることがわかる。
また、図５から、銀ナノ粒子膜は、６００ｎｍ〜８００ｎｍ付近の特定波長域の光透過能が優れており、波長８００ｎｍの光の透過率が７０％以上であることから、波長８００ｎｍ以上の光の透過率が７０％以上であることがわかる。
【０１７７】
・金ナノ粒子膜の成膜
アモルファスシリコン薄膜を積層した石英ガラス上に、金ナノ粒子膜及びＳｉＯ２膜を順次形成し、石英ガラス／アモルファスシリコン薄膜／金ナノ粒子膜／ＳｉＯ２の構成を有する積層体を作成した。
アモルファスシリコン薄膜は、Ｒｆスパッタリング法により形成した。具体的には、石英ガラス上に、Ａｒ０．７Ｐａ雰囲気下で電力１００Ｗ、スパッタリング時間を１８０秒の条件で、膜厚が約２０ｎｍのアモルファスシリコン膜を形成した。
石英ガラス上のアモルファスシリコン膜上に、前記銀ナノ粒子膜と同様の方法で調製したスピンコート塗布液を３０μｌ滴下した後、３０００ｒｐｍ、１２秒間のスピンコートにより金ナノ粒子膜を積層した。
その上にＲｆスパッタリング法により、ＳｉＯ2膜を保護膜として積層させた。
【０１７８】
・金ナノ粒子膜の評価
金ナノ粒子膜の反射スペクトルは石英ガラス／アモルファスシリコン薄膜／金ナノ粒子膜／ＳｉＯ２及び、金ナノ粒子膜形成前の、石英ガラス／アモルファスシリコン薄膜に対し、薄膜シリコン太陽電池の裏面電極として金ナノ粒子膜を用いた場合の裏面反射スペク
トルを計算することで評価した。
【０１７９】
図６に示す計算方法に従って、Ｒ（ＡｕＮＰ/Ｓｉ）、Ｒ（Ｓｉ）、ＴSi、Ｔ‘Siから
、全入射光基準の裏面反射スペクトルを計算した。算出された反射スペクトルを図７に示す。
図７より、金ナノ粒子膜は、６００ｎｍ〜８００ｎｍ、特に７５０ｎｍ付近の特定波長域の光反射能が優れていることが理解できる。
【０１８０】
・銀ナノ粒子膜の評価
銀ナノ粒子膜の反射スペクトルについて、Finite-Difference Time-Domain(FDTD)法を
用いてシミュレーションを行った。FDTD法とは数値電磁解析法の１つで、Maxwellの方程
式を差分化（Finite-Difference）して、時間領域（Time-Domain）で解く方法である。
シミュレーションはLumerical社の「FDTD Solutions」を用いて行った。
屈折率はLumerical社のMulti-Coefficient Model (MCM)を用いて文献値にフィッティングをかけることで定義した（図８（ａ）参照）。シミュレーション結果を図８（ｂ）に示す。
なお、水平方向には周期境界条件(波線)を用いた。また垂直方向にはPerfect Match Layer(PML)境界条件(最上部、最下部の四角)を用いた。
図８より、銀ナノ粒子膜を積層したシリコン層は、５００ｎｍ〜６５０ｎｍの波長の光については、シリコン層のみの場合と比較して反射能に優れており、逆に７５０ｎｍ以上の波長の光については、シリコン層のみの場合と比較して透過能に優れていることが理解できる。
【０１８１】
以上の実施例より、複数の光電変換層を積層した太陽電池セルにおいて、第一の光電変換層と第二の光電変換層との間に光学制御層を導入することで太陽電池セルの光電変換効率が向上することがわかる。
特に、第一の光電変換層に波長５００ｎｍに重心波長を持ち、第二の光電変換層に波長７００ｎｍに重心波長を持つ材料を用いた場合、特に、第一の光電変換層の光吸収帯域における吸収ピーク波長と、第二の光電変換層の光吸収帯域における吸収ピーク波長の差が５０ｎｍ以上である場合に本発明の効果を奏することが明らかである。
【０１８２】
上記太陽電池セルにおいて、光学制御層で反射された光（波長５００ｎｍ付近）は、第１の発電層で吸収でき、一方、光学制御層でより透過する光（波長７００ｎｍ付近）は、その下にある第２の発電層で吸収することができるために、光学制御層がない場合と比較し、光の吸収ロスが少なく、さらに光学制御層で発生する近接場効果によるタンデム化による高い発電性能が達成できるためである。
更に、前記第一及び／又は第二の光電変換層は、電子移動度が３ｃｍ2／Ｖｓ以下であ
ると効率の良い発電が可能である。また、前記第一及び／又は第二の光電変換層と光学制御層との距離が１０μｍ以下であると光学制御層の散乱光を利用しやすくなるために効率の良い発電が可能であり、５００ｎｍ以下であると、近接場光により発電層に光を注入することが可能になるため、より効率の良い発電が可能である。
すなわち、上記実施例により、異なる光吸収帯域を有す光電変換層を積層してなるタンデム型太陽電池において、光電変換層間に、反射や透過の波長依存性を有する光学制御層を導入することで、各光電変換層の光吸収量を増やすことができるため、各光電変換層の発電量を上げることが可能となり、結果として直列化での発電特性の向上に寄与することがわかる。
【符号の説明】
【０１８３】
１    基板
２Ａ  透明電極
２Ｂ  裏面電極
３    電子輸送層
４Ａ  第一光電変換層
４Ｂ  第二光電変換層
５    正孔輸送層
６    光学制御層
７    単セル
１０        太陽電池モジュール
１１        耐候性保護フィルム
１２        紫外線カットフィルム
１３，１９  ガスバリアフィルム
１４，１８  ゲッター材フィルム
１５，１７  封止材
１６        太陽電池セル
２０        バックシート
２１        太陽電池パネル
２２        基材
【図１】
2013179297.tif 000003
【図２】
2013179297.tif 000004
【図３】
2013179297.tif 000005
【図４】
2013179297.tif 000006
【図５】
2013179297.tif 000007
【図６】
2013179297.tif 000008
【図７】
2013179297.tif 000009
【図８】
2013179297.tif 000010