(57)【要約】【課題】見栄えのよい太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供する。【解決手段】実施形態によれば、基板と第１、２上部電極と第１、２下部電極と第１、２光電変換層と第１〜３下部中間層とを含む太陽電池モジュールが提供される。第１下部電極は、第１上部電極と基板との間に設けられ、第１光電変換層は第１上部電極と第１下部電極との間に設けられ、第１下部中間層は第１光電変換層と第１下部電極との間に設けられる。第２上部電極は、第１上部電極と離間する。第２下部電極は第２上部電極と基板との間に設けられ、第２光電変換層は第２上部電極と第２下部電極との間に設けられ、第２下部中間層は第２光電変換層と第２下部電極との間に設けられる。第２上部電極は、第１光電変換層と第２光電変換層との間の第１部分を含む。第３下部中間層は、第１部分と基板との間に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
第１上部電極と、
前記第１上部電極と前記基板との間に設けられた第１下部電極と、
前記第１上部電極と前記第１下部電極との間に設けられ有機半導体を含む第１光電変換層と、
前記第１光電変換層と前記第１下部電極との間に設けられた第１下部中間層と、
前記第１下部電極から前記第１上部電極へ向かう第１方向と交差する方向において前記第１上部電極と離間した第２上部電極と、
前記第２上部電極と前記基板との間に設けられた第２下部電極と、
前記第２上部電極と前記第２下部電極との間に設けられ有機半導体を含む第２光電変換層と、
前記第２光電変換層と前記第２下部電極との間に設けられた第２下部中間層と、
と、
第３下部中間層と、
を備え、
前記第２上部電極は、前記第１光電変換層と前記第２光電変換層との間に設けられた第１部分を含み、
前記第３下部中間層は、前記第１部分と前記基板との間に配置された太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記第３下部中間層は、前記第１下部中間層および前記第２下部中間層と連続した、請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記第２光電変換層は、前記第１下部電極と前記第２下部電極との間に位置する、前記交差する方向における端部を有し、
前記端部と前記第２下部電極との間の距離は、前記第３下部中間層の厚さの１０００倍以上である、請求項１または２記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記第１部分の前記交差する方向に沿った抵抗値は、前記第３下部中間層の前記交差する方向に沿った抵抗値よりも低い、請求項１〜３のいずれか１つに記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記第１上部電極と前記第１光電変換層との間に設けられた第１上部中間層と、
前記第２上部電極と前記第２光電変換層との間に設けられた第２上部中間層と、
前記第１部分と前記第３下部中間層との間に設けられた第３上部中間層と、
をさらに備えた、請求項１〜４のいずれか１つに記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記第３上部中間層は、前記第１上部中間層と前記第２上部中間層と連続した、請求項５記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記第３下部中間層は、前記第１下部中間層に含まれる材料と同じ材料を含み、前記第２下部中間層に含まれる材料と同じ材料を含む、請求項１〜６のいずれか１つに記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
基板の上に、第１下部電極と、前記第１下部電極と離間した第２下部電極と、を形成する下部電極形成工程と、
前記第１下部電極の上に第１下部中間層を形成し、前記第２下部電極の上に第２下部中間層を形成する下部中間層形成工程と、
前記第１下部中間層の表面状態および前記第２下部中間層の表面状態を変化させる処理工程と、
前記１下部中間層の上に有機半導体を含む第１光電変換層を形成し、前記第２下部中間層の上に有機半導体を含む第２光電変換層を形成する光電変換層形成工程と、
前記第１光電変換層の上に第１上部電極を形成し、前記第２光電変換層の上に第２上部電極を形成する上部電極形成工程と、
を備えた太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記下部中間層形成工程は、前記第１下部電極と前記第２下部電極との間に第３下部中間層を形成することを含む、請求項８記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記第３下部中間層は、前記第１下部中間層および前記第２下部中間層と連続した、請求項９記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記第３下部中間層は、前記第１下部中間層に含まれる材料と同じ材料を含み、前記第２下部中間層に含まれる材料と同じ材料を含む、請求項９または１０記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１２】
光電変換層形成工程は、第１下部中間層および第２下部中間層の上に有機半導体を含む液体を塗布することを含む、請求項８〜１１のいずれか１つに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１３】
前記処理工程は、前記第１下部中間層の表面の前記液体に対する濡れ性、および、前記第２下部中間層の表面の前記液体に対する濡れ性、を変化させることを含む、請求項１２記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、太陽電池モジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
導電性ポリマーやフラーレンなどを組み合わせた有機半導体を用いた太陽電池がある。有機半導体を用いた太陽電池においては、塗布法や印刷法などの簡便な方法で光電変換膜を形成できる。このような太陽電池を用いた太陽電池モジュールにおいて、見栄えを良くすることが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１５６４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、見栄えのよい太陽電池モジュールおよびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、基板と、第１上部電極と、第１下部電極と、第１光電変換層と、第１下部中間層と、第２上部電極と、第２下部電極と、第２光電変換層と、第２下部中間層と、第３下部中間層と、を含む太陽電池モジュールが提供される。前記第１下部電極は、前記第１上部電極と前記基板との間に設けられる。前記第１光電変換層は、前記第１上部電極と前記第１下部電極との間に設けられ有機半導体を含む。前記第１下部中間層は、前記第１光電変換層と前記第１下部電極との間に設けられる。前記第２上部電極は、前記第１下部電極から前記第１上部電極へ向かう第１方向と交差する方向において前記第１上部電極と離間する。前記第２下部電極は、前記第２上部電極と前記基板との間に設けられる。前記第２光電変換層は、前記第２上部電極と前記第２下部電極との間に設けられ有機半導体を含む。前記第２下部中間層は、前記第２光電変換層と前記第２下部電極との間に設けられる。前記第２上部電極は、前記第１光電変換層と前記第２光電変換層との間に設けられた第１部分を含む。前記第３下部中間層は、前記第１部分と前記基板との間に配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、実施形態に係る太陽電池モジュールを例示する模式的断面図である。
【図２】実施形態に係る太陽電池モジュールの一部を例示する模式的断面図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を例示する模式的断面図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は、実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を例示する模式的断面図である。
【図５】実施形態に係る太陽電池モジュールを例示する模式的平面図である。
【図６】実施形態に係る太陽電池モジュールを用いた太陽光発電パネルを例示する模式的平面図である。
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は、実施形態に係る別の太陽電池モジュールを例示する模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、実施形態に係る太陽電池モジュールを例示する模式的断面図である。  
図１（ａ）に表したように、本実施形態に係る太陽電池モジュール１１０は、基板５と、第１下部電極１１と、第１上部電極２１と、第１光電変換層３１と、第１下部中間層４１と、第２下部電極１２と、第２上部電極２２と、第２光電変換層３２と、第２下部中間層４２と、第３下部中間層４３と、を含む。この例では、太陽電池モジュール１１０は、第１上部中間層５１と、第２上部中間層５２と、をさらに含む。
図１（ｂ）は、図１（ａ）の第１光電変換層３１と第２光電変換層３２との間の領域を拡大して表している。
【０００９】
第１上部電極２１は、基板５の上に設けられる。第１下部電極１１は、第１上部電極２１と基板５との間に設けられる。第１光電変換層３１は、第１上部電極２１と第１下部電極１１との間に設けられる。第１下部中間層４１は、第１下部電極１１と第１光電変換層３１との間に設けられる。第１上部中間層５１は、第１上部電極２１と第１光電変換層３１との間に設けられる。
【００１０】
以下の説明において、第１下部電極１１から第１上部電極２１へ向かう第１方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向は、例えば、基板５の主面に対して垂直である。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸方向およびＺ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００１１】
第２上部電極２２は、Ｚ軸方向と交差する方向（例えばＸ軸方向）において、第１上部電極２１と離間している。第２下部電極１２は、第２上部電極２２と基板５との間に設けられる。第２光電変換層３２は、第２下部電極１２と第２上部電極２２との間に設けられる。第２下部中間層４２は、第２下部電極１２と第２光電変換層３２との間に設けられる。第２上部中間層５２は、第２光電変換層３２と第２上部電極２２との間に設けられる。
【００１２】
第２上部電極２２は、第１光電変換層３１と第２光電変換層３２との間に設けられた第１部分２２ａを含む。  
第３下部中間層４３は、第１部分２２ａと基板５との間、および、第１部分２２ａと第１下部電極１１との間、に設けられる。
【００１３】
第３下部中間層４３は、第１下部中間層４１および第２下部中間層４２と連続している。例えば、第１〜第３下部中間層４１〜４３のそれぞれは、１つの膜に含まれた一部分であってもよい。例えば、第３下部中間層４３は、第１下部中間層４１の材料と同じ材料を含み、第２下部中間層４２の材料と同じ材料を含む。
【００１４】
例えば、第１下部電極１１と、第１上部電極２１と、第１光電変換層３１と、第１下部中間層４１と、第１上部中間層５１と、によって、第１太陽電池セル８１が形成される。  同様に、第２下部電極１２と、第２上部電極２２と、第２光電変換層３２と、第２下部中間層４２と、第２上部中間層５２と、によって、第２太陽電池セル８２が形成される。  第２上部電極２２と第１下部電極１１とは、電気的に接続されている。第１太陽電池セル８１と第２太陽電池セル８２とは、例えば、互いに直列に接続された太陽電池である。
【００１５】
第１太陽電池セル８１および第２太陽電池セル８２の上には、図示しない封止フィルムが設けられる。
【００１６】
太陽電池セルは、入射した光の光量に応じた電圧を、上部電極と下部電極との間に生じさせる光電変換装置である。実施形態において光電変換層は、有機半導体を含む。太陽電池モジュール１１０は、例えば、有機薄膜太陽電池モジュールである。
【００１７】
この例では、基板５、第１下部電極１１および第２下部電極１２は、光透過性を有する。基板５は、例えば、透明基板である。第１下部電極１１および第２下部電極１２は、例えば、透明電極である。ここで、光透過性とは、例えば、第１光電変換層３１または第２光電変換層３２が吸収することによってエキシトンを生じ得る各波長の光を７０％以上の透過率で透過させる性質である。
【００１８】
例えば、基板５に入射した光は、第１下部電極１１を透過して第１光電変換層３１に入射する。これにより、第１光電変換層３１においてエキシトンが生じる。エキシトンは、電子と正孔とに分離される。
【００１９】
第１下部中間層４１は、例えば、第１の電荷輸送層である。この例において、第１下部中間層４１は、電子輸送層である。電子輸送層は、例えば、電子を効率的に輸送し、正孔をブロックする。第１下部電極１１は、陰極である。第１光電変換層３１中に生じた電子は、第１下部中間層４１を介して第１下部電極１１から外部に取り出される。
【００２０】
第１上部中間層５１は、例えば、第２の電荷輸送層である。この例において、第１上部中間層５１は、正孔輸送層である。正孔輸送層は、例えば、正孔を効率的に輸送し、電子をブロックする。第１上部電極２１は、陽極である。第１光電変換層３１中に生じた正孔は、第１上部中間層５１を介して第１上部電極２１から外部に取り出される。
【００２１】
同様に、この例では、第２下部中間層４２は、電子輸送層であり、第２下部電極１２は、陰極であり、第２上部中間層５２は、正孔輸送層であり、第２上部電極２２は、陽極である。これにより、第１太陽電池セル８１と同様に、第２太陽電池セル８２においても、第２光電変換層３２から電子及び正孔が取り出される。
【００２２】
光を、第１上部電極２１側および第２上部電極２２側から第１光電変換層３１および第２光電変換層３２に入射させてもよい。この場合には、第１上部電極２１および第２上部電極２２が透明電極となる。
【００２３】
実施形態においては、第１下部中間層４１および第２下部中間層４２を、正孔輸送層とし、第１上部中間層５１および第２上部中間層５２を電子輸送層としてもよい。第１下部電極１１および第２下部電極１２を陽極とし、第１上部電極２１および第２上部電極２２を陰極としてもよい。
【００２４】
太陽電池モジュール１１０の発電に寄与する光は、太陽光に限らない。太陽電池モジュール１１０は、例えば、電球などの光源から発せられる光でも発電する。
【００２５】
以下、本実施形態に係る太陽電池モジュールに用いられる部材について説明する。
【００２６】
（基板）
基板５は、他の構成部材を支持する。基板５には、例えば、下部電極などの形成にともなう熱や有機溶剤によって変質しない材料が用いられる。基板５の材料には、例えば、無アルカリガラス、石英ガラス等の無機材料が用いられる。基板５の材料は、例えば、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、液晶ポリマー、シクロオレフィンポリマー等のプラスチック、または、高分子フィルムでもよい。基板５には、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、または、シリコンなどの金属基板を用いてもよい。基板５には、光透過性を有する材料が用いられる。第１上部電極２１から光を入射させる場合には、光透過性を有しない材料を基板５に用いてもよい。その他の構成部材を支持するために十分な強度を有していれば、基板５の厚さは、特に限定されない。
【００２７】
（上部中間層）  
第１上部中間層５１（正孔輸送層）は、第１上部電極２１（陽極）と第１光電変換層３１（光活性層）との間に配置される。第１上部中間層５１は、正孔を効率的に輸送する。第１上部中間層５１は、第１光電変換層３１の界面近傍で発生した励起子の消滅を抑制する。
【００２８】
第１上部中間層５１には、例えば、ポリチオフェン系ポリマー、ポリアニリン、または、ポリピロール等の有機導電性ポリマーが用いられる。ポリチオフェン系ポリマーには、例えば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ(３，４−エチレンジオキシチオフェン)−ポリ(スチレンスルホネート)）などが用いられる。ポリチオフェン系ポリマーの代表的な製品としては、例えば、スタルク社のＣｌｅｖｉｏｓ ＰＨ５００、ＣｌｅｖｉｏｓＰＨ、ＣｌｅｖｉｏｓＰＶ Ｐ Ａｌ ４０８３、及び、ＣｌｅｖｉｏｓＨＩＬ１．１が挙げられる。無機物では、酸化モリブテンが好適な材料である。
【００２９】
第１上部中間層５１の材料としてＣｌｅｖｉｏｓ ＰＨ５００を使用する場合、第１上部中間層５１の厚さは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。薄すぎる場合は、電子をブロックする作用が低下する。厚すぎる場合は、膜抵抗が大きくなり、第１光電変換層３１で発生した電流を制限してしまうため、光変換効率が低下する。
【００３０】
第１上部中間層５１の形成方法は、薄膜を形成できる方法であれば特に限定されない。例えば、スピンコート法などの塗布によって、第１上部中間層５１を形成できる。
第１上部中間層５１の材料を所望の厚さに塗布した後、ホットプレート等で加熱および乾燥する。例えば、１４０〜２００℃で、１分間以上１０分間以下程度、加熱および乾燥することが好ましい。塗布する溶液は、予めフィルターでろ過したものを使用することが望ましい。上記の第１上部中間層５１についての説明は、第２上部中間層５２についても同様である。
【００３１】
（下部中間層）
第１下部中間層４１（電子輸送層）は、第１下部電極１１（陰極）と第１光電変換層３１（光活性層）との間に配置される。第１下部中間層４１は、例えば、第１下部電極１１の凹凸をレベリング（平滑化）して太陽電池セルの短絡を防ぐ。第１下部中間層４１は、正孔をブロックして電子を効率的に輸送する。第１下部中間層４１は、第１光電変換層３１と第１下部中間層４１との界面近傍で生じたエキシトンの消滅を抑制する。
【００３２】
第１下部中間層４１の材料には、金属酸化物が用いられる。金属酸化物としては、例えば、ゾルゲル法にてチタンアルコキシドを加水分解して得たアモルファス性の酸化チタンなどが挙げられる。第１下部中間層４１の形成方法は、薄膜を形成できる方法であれば特に限定されない。例えば、第１下部中間層４１の形成には、スピンコート法が用いられる。第１下部中間層４１の材料として酸化チタンを使用する場合、第１下部中間層４１の厚さは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下が望ましい。第１下部中間層４１の厚さが上記の範囲よりも薄い場合には、ホールブロック効果が低下する。このため、第１光電変換層３１で発生したエキシトンが電子とホールとに解離する前に失活してしまい、効率的に電流を取り出すことができない。第１下部中間層４１が厚すぎる場合は、膜抵抗が大きくなり、第１光電変換層３１で発生した電流を制限してしまうため、光変換効率が低下する。塗布する溶液は、あらかじめフィルターで濾過されていることが好ましい。所望の厚さとなるように溶液を塗布した後、ホットプレートなどを用いて加熱および乾燥する。５０℃以上１００℃以下の温度において、１分間以上１０分間以下程度、加熱および乾燥する。加熱および乾燥は、空気中において加水分解を促進しながら行われる。無機物を用いる場合、金属カルシウムなどが好適な材料である。上記の第１下部中間層４１についての説明は、第２下部中間層４２についても同様である。第３下部中間層４３には、第１下部中間層４１と同様の材料および形成方法を用いることができる。
【００３３】
（上部電極および下部電極）
以下の第１下部電極１１、第１上部電極２１、第２下部電極１２および第２上部電極２２に関する説明において、単に「電極」という場合は、第１下部電極１１、第１上部電極２１、第２下部電極１２および第２上部電極２２の少なくともいずれかをいうものとする。
【００３４】
電極の材料は、導電性を有するものであれば特に限定されない。電極の形成には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法、または、塗布法等が用いられる。これにより、電極として導電性を有する材料を含む膜を形成することができる。電極の材料としては、導電性の金属薄膜や、導電性の金属酸化物膜などが挙げられる。
【００３５】
光透過性を有する電極には、透明または半透明の導電性を有する材料が用いられる。透明または半透明の導電性を有する材料として、導電性の金属酸化物膜や半透明の金属薄膜等が挙げられる。具体的には、金属酸化物膜として、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、それらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、または、インジウム・亜鉛・オキサイドなどからなる導電性ガラスを用いて作製された膜、などが挙げられる。金属薄膜の材料には、金、白金、銀、または、銅などが用いられる。光透過性を有する電極の材料は、ＩＴＯまたはＦＴＯが好ましい。光透過性を有する電極の材料には、有機系の導電性ポリマーであるポリアニリンおよびその誘導体や、ポリチオフェンおよびその誘導体などを用いてもよい。
【００３６】
電極の材料としてＩＴＯを用いた場合、電極の厚さは、３０ナノメートル（ｎｍ）以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。３０ｎｍより薄くすると、導電性が低下して抵抗が高くなり、光電変換効率低下の原因となる。３００ｎｍよりも厚くすると、ＩＴＯの可撓性が低下し、応力が作用するとＩＴＯが割れる場合がある。電極のシート抵抗は低いことが好ましく、電極例えば、１０Ω／□以下である。
【００３７】
陽極として用いられる電極は、例えば仕事関数の高い材料を用いて形成される。この場合、陰極として用いられる電極には、例えば、仕事関数の低い材料を用いることが好ましい。仕事関数の低い材料としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属等が挙げられる。具体的には、Ｌｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｚｒ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂａ、およびこれらの合金を挙げることができる。また、これらの仕事関数の低い材料のうちの少なくともいずれかと、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、または、錫などとの合金でもよい。合金の例としては、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、および、カルシウム−アルミニウム合金等が挙げられる。
【００３８】
電極は、単層であってもよく、異なる仕事関数の材料で構成される層を積層したものであってもよい。
【００３９】
上部電極（上部電極２１または第２上部電極２２）の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。上部電極が上記範囲よりも薄い場合は、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。上部電極が上記範囲よりも厚い場合には、電極の形成に長時間を要するため材料温度が上昇し、光電変換層（有機層）にダメージを与えて性能が劣化してしまうことがある。さらに、材料を大量に使用するため、製造装置の占有時間が長くなり、コストアップに繋がる。
【００４０】
（光電変換層）
図２は、実施形態に係る太陽電池モジュールの一部を例示する模式的断面図である。  
図２は、第１太陽電池セル８１の一部を表している。  
図２に表したように、第１光電変換層３１（光活性層）は、第１上部電極２１（陽極）と第１下部電極１１（陰極）との間に配置されている。第１光電変換層３１は、第１導電形の半導体層３１ｎと、第２導電形の半導体層３１ｐと、を含む。半導体層３１ｎは、例えば、第１下部中間層４１と半導体層３１ｐとの間に設けられる。例えば、第１導電形はｎ形であり、第２導電形はｐ形である。第１導電形がｐ形であり、第２導電形がｎ形でもよい。
【００４１】
第１光電変換層３１は、例えば、半導体層３１ｎと半導体層３１ｐとがバルクヘテロ接合した構造の薄膜である。バルクへテロ接合型の光電変換層の特徴は、ｎ形半導体と第２ｐ形半導体とがブレンドされ、ナノオーダーのｐｎ接合が光電変換層の全体に広がっていることである。この構造は、例えば、ミクロ層分離構造と呼ばれる。
【００４２】
バルクへテロ接合型の第１光電変換層３１では、混合されたｐ形半導体とｎ形半導体との接合面において生じる光電荷分離を利用して電流を得る。そして、バルクへテロ接合型の第１光電変換層３１では、従来の積層型有機薄膜太陽電池よりもｐｎ接合領域が広く、実際に発電に寄与する領域も第１光電変換層３１の全体に広がっている。従って、バルクへテロ接合型有機薄膜太陽電池における発電に寄与する領域は、積層型有機薄膜太陽電池と比べて厚くなる。これにより、光子の吸収効率も向上し、取り出せる電流も増加する。
【００４３】
ｐ形半導体には、電子供与性の性質を有する材料が用いられる。一方、ｎ形半導体には、電子受容性の性質を有する材料が用いられる。実施形態においては、ｐ形半導体およびｎ形半導体の少なくともいずれかに有機半導体が用いられる。
【００４４】
第１光電変換層３１では、例えば、半導体層３１ｎまたは半導体層３１ｐが光Ｌｉｎを吸収することにより、エキシトンＥＸが発生する。発生したエキシトンＥＸは、ｐｎ接合面３０ｆ（半導体層３１ｎと半導体層３１ｐとの接合面）へ拡散により移動する。ｐｎ接合面３０ｆに到達したエキシトンＥＸは、電子Ｃｅと正孔Ｃｈとに分離される。正孔Ｃｈは、第１上部電極２１に輸送される。電子Ｃｅは、第１下部電極１１に輸送される。これにより、電子Ｃｅ及び正孔Ｃｈ（光キャリア）が、外部に取り出される。
【００４５】
ｐ形有機半導体としては、例えば、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリピロールおよびその誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、オリゴチオフェンおよびその誘導体、ポリビニルカルバゾールおよびその誘導体、ポリシランおよびその誘導体、側鎖または主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリンおよびその誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリンおよびその誘導体、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、または、ポリチエニレンビニレンおよびその誘導体などを使用することができる。これらを併用してもよい。また、これらの共重合体を使用してもよい。例えば、共重合体としては、チオフェン−フルオレン共重合体、フェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体等が挙げられる。
【００４６】
好ましいｐ形有機半導体は、π共役を有する導電性高分子であるポリチオフェンおよびその誘導体である。ポリチオフェンおよびその誘導体は、優れた立体規則性を確保することができ、溶媒への溶解性が比較的高い。ポリチオフェンおよびその誘導体は、チオフェン骨格を有する化合物であれば特に限定されない。ポリチオフェンおよびその誘導体の具体例としては、例えば、ポリアルキルチオフェン、ポリアリールチオフェン、ポリアルキルイソチオナフテンおよびポリエチレンジオキシチオフェン等が挙げられる。ポリアルキルチオフェンとしては、ポリ３−メチルチオフェン、ポリ３−ブチルチオフェン、ポリ３−ヘキシルチオフェン、ポリ３−オクチルチオフェン、ポリ３−デシルチオフェンおよびポリ３−ドデシルチオフェンなどが挙げられる。ポリアリールチオフェンとしては、ポリ３−フェニルチオフェンおよびポリ３−（ｐ−アルキルフェニルチオフェン）などが挙げられる。ポリアルキルイソチオナフテンとしては、ポリ３−ブチルイソチオナフテン、ポリ３−ヘキシルイソチオナフテン、ポリ３−オクチルイソチオナフテンおよびポリ３−デシルイソチオナフテンなどが挙げられる。
【００４７】
また近年では、カルバゾール、ベンゾチアジアゾールおよびチオフェンからなる共重合体であるＰＣＤＴＢＴ(ポリ[Ｎ−９”−ヘプタ−デカニル−２，７−カルバゾール−アルト−５，５−(４’，７’−ジ−２−チエニル−２’，１’，３’−ベンゾチアジアゾール)])などの誘導体が、優れた光電変換効率を得られる化合物として知られている。
【００４８】
溶媒に溶解させた溶液を塗布することによって、これらの導電性高分子の膜を形成することができる。従って、大面積の有機薄膜太陽電池を、印刷法等により、安価な設備にて低コストで製造できる。
【００４９】
ｎ形有機半導体としては、フラーレンおよびその誘導体を用いることが好ましい。ここで使用されるフラーレン誘導体は、フラーレン骨格を有する誘導体であれば特に限定されない。具体的には、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８及びＣ８４などを基本骨格として構成される誘導体が挙げられる。フラーレン誘導体では、フラーレン骨格における炭素原子が任意の官能基で修飾されていてもよい。この官能基同士が互いに結合して環を形成していてもよい。フラーレン誘導体には、フラーレン結合ポリマーも含まれる。溶剤に親和性の高い官能基を有し、溶媒への可溶性が高いフラーレン誘導体が好ましい。
【００５０】
フラーレン誘導体における官能基としては、例えば、水素原子、水酸基、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、シアノ基、アルコキシ基、及び、芳香族複素環基などが挙げられる。ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子や塩素原子などが挙げられる。アルキル基としは、例えば、メチル基やエチル基などが挙げられる。アルケニル基としては、例えば、ビニル基などが挙げられる。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基やエトキシ基などが挙げられる。芳香族複素環基としては、例えば、芳香族炭化水素基、チエニル基、及び、ピリジル基などが挙げられる。また、芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基やナフチル基などが挙げられる。より具体的には、水素化フラーレン、オキサイドフラーレン、及び、フラーレン金属錯体などが挙げられる。水素化フラーレンとしては、例えば、Ｃ６０Ｈ３６やＣ７０Ｈ３６などが挙げられる。オキサイドフラーレンとしては、例えば、Ｃ６０やＣ７０などが挙げられる。上述した中でも、フラーレン誘導体として、６０ＰＣＢＭ（[６，６]-フェニルＣ６１酪酸メチルエステル）または７０ＰＣＢＭ（[６，６]-フェニルＣ７１酪酸メチルエステル）を使用することが特に好ましい。未修飾のフラーレンを使用する場合、Ｃ７０を使用することが好ましい。フラーレンＣ７０は、光キャリアの発生効率が高く、有機薄膜太陽電池に使用するのに適している。
【００５１】
ｐ形半導体がＰ３ＡＴ系である場合、第１光電変換層３１におけるｎ形有機半導体とｐ形有機半導体との混合比率は、およそｎ：ｐ＝１：１であることが好ましい。また、ｐ形半導体がＰＣＤＴＢＴ系である場合、混合比率は、およそｎ：ｐ＝４：１であることが好ましい。
【００５２】
有機半導体を溶媒に溶解することによって、有機半導体を塗布することができる。塗布に用いる溶媒としては、不飽和炭化水素系溶媒、ハロゲン化芳香族炭化水素系溶媒、ハロゲン化飽和炭化水素系溶媒、および、エーテル類などが挙げられる。不飽和炭化水素系溶媒としては、トルエン、キシレン、テトラリン、デカリン、メシチレン、ｎ−ブチルベンゼン、ｓｅｃ−ブチルベンゼン、および、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼンなどが挙げられる。ハロゲン化芳香族炭化水素系溶媒としては、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、および、トリクロロベンゼンなどが挙げられる。ハロゲン化飽和炭化水素系溶媒としては、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、および、クロロシクロヘキサンなどが挙げられる。エーテル類としては、テトラヒドロフランおよびテトラヒドロピランなどが挙げられる。特に、ハロゲン系の芳香族溶剤が好ましい。これらの溶剤を単独、もしくは混合して使用することが可能である。
【００５３】
溶液を塗布して膜を形成する方法としては、スピンコート法、ディップコート法、キャスティング法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、スプレー法、スクリーン印刷、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、グラビア・オフセット印刷、ディスペンサー塗布、ノズルコート法、キャピラリーコート法、および、インクジェット法などが挙げられる。これらの塗布法を単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。なお、上記の第１光電変換層３１についての説明は、第２光電変換層３２についても同様である。
【００５４】
有機薄膜太陽電池モジュールに用いられる透明電極の抵抗値は、金属と比較すると高い。このため、例えば複数の太陽電池セルを設け、それらを直列に接続する。これにより、例えば、透明電極の面積の増大にともなう透明電極の抵抗値の増加を抑えることができる。例えば、１つの太陽電池セルの大きさは、１０〜１５ｍｍ程度であり、１０ｃｍ〜１５ｃｍ程度の大きさの基板上に、１０個〜４０個ほどの太陽電池セルが直列に接続される。
【００５５】
基板上に並べられた複数の太陽電池セル同士の間には、接続領域Ｒ１が設けられている。この接続領域Ｒ１において、太陽電池セルの透明電極と、隣接する太陽電池セルの対向電極（上部電極）とを電気的に接続する。例えば、接続領域Ｒ１において、第１下部電極１１の一部と第２上部電極２２の一部とが電気的に接続している。このようにして複数の太陽電池セルを直列に接続することができる。
【００５６】
有機薄膜太陽電池では、既に述べたように、光電変換層、下部中間層および上部中間層などを塗布によって形成することができる。塗布によって層を形成する際には、太陽電池セルのそれぞれに対応するように、層を分離させる。例えば、１つの太陽電池セルの下部中間層は、隣接する太陽電池セルの下部中間層と、接続領域Ｒ１を介して分離するように設けられる。これにより、複数の太陽電池セルを互いに分離して形成し、それらを直列に接続することができる。
【００５７】
しかしながら、このように接続領域Ｒ１で層を分離した場合には、使用者が太陽電池モジュールを見たときに、接続領域Ｒ１の見え方と、太陽電池セルが設けられた領域の見え方と、が異なってしまう。例えば、接続領域Ｒ１が目立って、太陽電池モジュールの見栄えが悪くなることがある。
【００５８】
これに対して、実施形態に係る太陽電池モジュールにおいては、接続領域Ｒ１に第３下部中間層４３が設けられている。第３下部中間層４３は、第１下部中間層４１および第２下部中間層４２と連続している。このため、太陽電池セルの見え方と、接続領域Ｒ１の見え方と、の差を小さくすることができる。これにより、例えば、接続領域Ｒ１が目立たなくなり、太陽電池モジュールの見栄えを良くすることができる。
【００５９】
実施形態においては、第３下部中間層４３の抵抗値（Ｘ軸方向に沿った抵抗値）は、第１部分２２ａの抵抗値よりも十分高いことが望ましい。第３下部中間層４３のシート抵抗は、第１部分２２ａのシート抵抗よりも十分高いことが望ましい。これにより、第３下部中間層４３に、第１下部中間層４１及び第２下部中間層４２と同じ材料を用いても、第１下部電極１１と第２下部電極１２との短絡の発生を抑制することができる。これにより、第１太陽電池セル８１と第２太陽電池セル８２とを実質的に直列に接続することができる。
【００６０】
一方、第３下部中間層４３に第１下部中間層４１と同じ材料を用いた場合、第１下部中間層４１が電荷輸送層として働くために、第３下部中間層４３の抵抗率は、高すぎないことが望ましい。
【００６１】
例えば、第３下部中間層４３の抵抗値は、第１部分２２ａの抵抗値の１×１０６倍以上１×１０１１倍以下である。例えば、第３下部中間層４３のシート抵抗値は、１×１０５Ω／□以上１×１０１０Ω／□以下である。例えば、第３下部中間層４３の抵抗率は、第１部分２２ａの抵抗率の１×１０５倍以上１×１０１０倍以下である。抵抗率は、例えば、ＳＩＭＳなどによって材料を分析することによって求めることができる。
【００６２】
図１（ｂ）に表したように、第２光電変換層３２は、第１下部電極１１と第２下部電極１２との間に位置する端部３２ｅを有する。端部３２ｅは、第１方向（Ｚ軸方向）と交差する方向（例えばＸ軸方向）における端部である。端部３２ｅと第２下部電極１２との間の距離Ｌ１（Ｘ軸方向に沿った距離）は、第３下部中間層４３の厚さＴ１（Ｚ軸方向に沿った膜の長さ）よりも長いことが望ましい。例えば、距離Ｌ１は、厚さＴ１の１０００倍以上５００００倍以下である。これにより、第３下部中間層４３の抵抗値を高くすることができる。例えば、厚さＴ１は、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、距離Ｌ１は、５０μｍ以上２５０μｍ以下である。厚さＴ１や距離Ｌ１は、例えば、電子顕微鏡などで、太陽電池モジュール１１０の断面を観察することによって求めることができる。
【００６３】
以上説明したような第３下部中間層４３を設けることによって、第１太陽電池セル８１と第２太陽電池セル８２とを実質的に直列に接続し、太陽電池モジュールの見栄えを向上させることができる。
【００６４】
次に、実施形態に係る太陽電池モジュール１１０の製造方法の例について説明する。
【００６５】
図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）、図４（ａ）、図４（ｂ）および図４（ｃ）は、実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法を例示する模式的断面図である。
【００６６】
図３（ａ）に表したように、基板５の上に、第１下部電極１１および第２下部電極１２を形成する（下部電極形成工程）。例えば、基板５には、透明基板としてガラスが用いられる。基板５上に、第１下部電極１１および第２下部電極１２となるＩＴＯ膜を、スパッタによって形成する。その後、エッチングによってＩＴＯ膜をパターニングして、第１下部電極１１および第２下部電極１２を形成する。
【００６７】
その後、図３（ｂ）に表したように、第１下部中間層４１、第２下部中間層４２および第３下部中間層４３を形成する（下部中間層形成工程）。後述するように、第１〜第３下部中間層４１〜４３の上には、光電変換層が塗布により形成される。ここで、第１〜第３下部中間層４１〜４３には、光電変換層の塗布に用いられる有機半導体を含む液体（光活性層インク）に対して撥液性を有する材料が用いられる。
【００６８】
この例では、第１〜３下部中間層４１〜４３として、Ｃｓ２ＣＯ３膜が用いられる。例えば、Ｃｓ２ＣＯ３膜を複数のセル（複数の下部電極）にわたって連続的に塗布する。Ｃｓ２ＣＯ３膜を用いる場合には、溶媒にＣｓ２ＣＯ３を溶かした溶液を、バーコート法を用いて複数のセルにわたって連続的に塗る。このようにして形成されたＣｓ２ＣＯ３膜のうち、第１下部電極１１上に形成された部分が第１下部中間層４１となり、第２下部電極１２上に形成された部分が第２下部中間層４２となり、第１下部電極１１と第２下部電極１２との間において基板５上に形成された部分が第３下部中間層４３となる。
【００６９】
その後、第１下部中間層４１の表面状態および第２下部中間層４２の表面状態を変化させる（表面処理工程）。例えば、図３（ｃ）に表したように、太陽電池セルの端部に対応する領域に遮光部６０（マスク）を形成する。例えば、第３下部中間層４３の上に遮光部６０を形成する。そして、遮光部６０の上からＵＶオゾン処理を行う。これにより、マスクの開口部に対応した第１下部中間層４１および第２下部中間層４２は、ＵＶオゾン処理される。遮光部６０の下に設けられた第３下部中間層４３は、ＵＶオゾン処理されない。ＵＶオゾン処理によって、第１下部中間層４１の表面の光活性層インクに対する濡れ性、および、第２下部中間層４２の表面の光活性層インクに対する濡れ性が変化する。第１下部中間層４１の表面および第２下部中間層４２の表面は、有機半導体を含む液体に対して親液性となる。第３下部中間層４３は、有機半導体を含む液体をはじく特性を維持する。その後、遮光部６０を除去する。
【００７０】
図４（ａ）に表したように、第１光電変換層３１および第２光電変換層３２を形成する（光電変換層形成工程）。第１光電変換層３１および第２光電変換層３２は、有機半導体を含む液体を塗布することによって形成される。有機半導体を含む液体を複数のセルにわたって連続的に塗布する。ここで、図３（ｃ）において説明したように、ＵＶオゾン処理が行われていない領域では、有機半導体を含む液体がはじかれる。したがって、光電変換層は、セル毎に分離される。すなわち、第１下部中間層４１の上に第１光電変換層３１が形成され、第２下部中間層４２の上に第２光電変換層３２が形成される。そして、第３下部中間層４３の上には、光電変換層が形成されない。このように第３下部中間層４３に有機半導体を含む液体をはじく特性を持つ材料を用いることで、有機半導体を含む液体の塗布範囲を制限することができる。
【００７１】
その後、図４（ｂ）に表したように、第１光電変換層３１の上に第１上部中間層５１を形成し、第２光電変換層３２の上に第２上部中間層５２を形成する（上部中間層形成工程）。第１上部中間層５１および第２上部中間層５２には、例えば、Ｖ２Ｏ５膜が用いられる。
【００７２】
さらに、図４（ｃ）に表したように、塗布又は蒸着などを用いて、第１上部中間層５１の上に第１上部電極２１を形成し、第２上部中間層５２の上に第２上部電極２２を形成する（上部電極形成工程）。第１上部電極２１および第２上部電極２２には、例えば、Ａｇ膜が用いられる。
【００７３】
以上説明したようにして、実施形態に係る太陽電池モジュール１１０が完成する。
【００７４】
下部中間層や光電変換層の塗布には、バーコート法の他にも、ダイコート法、ワイアーバーコート法、スプレー法、スクリーン印刷、ディスペンサー塗布、ノズルコート法またはキャピラリーコート法を用いてもよい。これらの方法でも、下部中間層や光電変換層を複数のセルにわたって連続的に塗布することができる。
【００７５】
以上説明した有機薄膜太陽電池モジュールは、シリコン、ＣＩＧＳまたはＣｄＴｅなどの無機系材料をベースとした太陽電池モジュールに比べて、塗布や印刷という簡便な方法で生産することができる。このため、製造コストを低くすることができる。高分子有機材料を用いる場合、有機材料を溶媒に溶かし、これを塗布することによって膜を形成する。この手法は、蒸着やスパッタを用いた場合に比べて、真空装置を用いないため初期コストを抑制することができる。
【００７６】
例えば、太陽電池セル毎に、光電変換層や下部中間層を塗布によって形成する参考例の方法がある。この方法では、接続領域Ｒ１の幅を狭くし過ぎると、セル毎に光電変換層を塗り分けることが難しく、歩留まりの低下に繋がることがある。
【００７７】
これに対して、実施形態に係る太陽電池モジュール１１０の製造方法においては、接続領域Ｒ１に対応した第３下部中間層４３を、有機半導体を含む液体に対して撥液性とする。そして複数の太陽電池セルにわたって有機半導体を含む液体を塗布する。これにより、接続領域Ｒ１の幅を狭くしやすい。また、例えば、太陽電池モジュールの平坦性を向上させることができる。例えば、接続領域Ｒ１の幅を狭くすることで、使用者が太陽電池モジュール１１０を見たときに、接続領域Ｒ１が目立ちにくくなる。これにより、太陽電池モジュールの見栄えを良くすることができる。
【００７８】
有機薄膜太陽電池モジュールの光電変換効率は、無機系太陽電池モジュールと比べて、低い場合がある。  
例えば、前述の接続領域Ｒ１には、光電変換層が設けられない。このため接続領域Ｒ１は、発電に寄与しない。このため、接続領域Ｒ１が大きいと、有機薄膜太陽電池モジュールの開口率（太陽電池モジュールの面積に対する発電に寄与する領域の面積の割合）が低下する。
【００７９】
太陽電池セルの発電特性が向上し発生電流が増加すると、第１下部電極１１および第２下部電極１２に用いられる透明電極に流れる電流も増加する。透明電極内で生じる電位差が大きいと、太陽電池モジュールの光電特性が劣化する。そこで、例えば、太陽電池セルの幅を狭くすることで、透明電極内に生じる電位差を小さくすることができる。一方、太陽電池セルの幅を狭くした場合には、それに伴って接続領域Ｒ１の幅を狭くしないと、太陽電池モジュールの開口率が低下する。しかしながら、セル毎に光電変換層などを塗布する場合、接続領域Ｒ１を狭めることは、歩留まりの低下に繋がる場合がある。
【００８０】
これに対して、実施形態に係る太陽電池モジュール１１０の製造方法によれば、第３下部中間層４３の表面を有機半導体を含む液体に対して撥液性とすることで、狭い接続領域Ｒ１を形成することができる。
【００８１】
図５は、実施形態に係る別の太陽電池モジュールを例示する模式的平面図である。  
図５に表したように、実施形態に係る太陽電池モジュール１１１は、基板上に設けられた複数の太陽電池セル８０を含む。複数の太陽電池セル８０は、例えば、第１太陽電池セル８１および第２太陽電池セル８２を含む。複数の太陽電池セル８０のそれぞれには、第１太陽電池セル８１または第２太陽電池セル８２と同様の説明を適用することができる。太陽電池モジュール１１１は、例えば、腕時計に用いられる太陽電池モジュールである。
【００８２】
複数の太陽電池セル８０のそれぞれの平面形状（Ｘ−Ｙ平面に投影した形状）は、互いに異なっている。例えば第１太陽電池セル８１の平面形状は、第２太陽電池セル８２の平面形状と異なる。第１太陽電池セル８１の面積は、第２太陽電池セル８２の面積と異なっていてもよい。
【００８３】
例えば、第１太陽電池セル８１は、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、接続領域Ｒ１が延在する方向（Ｙ軸方向）とは異なる方向に延在する端部８１ｅを有する。第２太陽電池セル８２は、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、接続領域Ｒ１が延在する方向および端部８１ｅが延在する方向とは異なる方向に延在する端部８２ｅを有する。端部８１ｅおよび端部８２ｅは、曲線状であってもよい。
【００８４】
腕時計などに用いられる太陽電池モジュールにおいても、第３下部中間層４３を設けることによって、太陽電池セルの見え方と、接続領域Ｒ１の見え方と、の差を小さくすることができる。太陽電池モジュールの見栄えを良くすることができる。これにより、腕時計の装飾性を向上させることができる。
【００８５】
腕時計用の太陽電池モジュールは、設置される場所の面積が限定されるため、モジュール面積が比較的小さい。このため、接続領域Ｒ１を小さくすることが望ましい。しかしながら、複数の太陽電池セルの平面形状が互いに異なる場合には、太陽電池セル毎に光電変換層を塗布することは難しい。例えば、複数の太陽電池セルの平面形状が互いに異なる場合には、バーコート法やダイコート法などの塗布法を用いたパターニングは困難な場合がある。
【００８６】
これに対して、実施形態に係る太陽電池モジュールの製造方法では、第３下部中間層４３の表面を有機半導体を含む液体に対して撥液性とすることで、狭い接続領域Ｒ１を形成することができる。
【００８７】
図６は、実施形態に係る太陽電池モジュールを用いた太陽光発電パネルを例示する模式的平面図である。  
図６に表したように、太陽光発電パネル２００は、複数の太陽電池モジュール１１０を含む。複数の太陽電池モジュール１１０は、Ｘ−Ｙ平面上に並べて設けられている。この例では、１つの太陽電池モジュール１１０は、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに一辺が２０ｃｍ〜３０ｃｍ程度の矩形状である。このような太陽電池モジュール１１０がＸ軸方向に３枚、Ｙ軸方向に４枚並べられている。これにより、１ｍ程度×１．２ｍ程度の太陽光発電パネルが形成されている。
【００８８】
１つの太陽電池モジュール１１０においては、基板５上に、複数の太陽電池セル８０が並べて設けられる。基板５のＸ−Ｙ平面に投影した形状は、例えば、矩形状である。この例において、太陽電池セル８０のＸ−Ｙ平面に投影した形状は、Ｙ軸方向に沿って延びる長方形状である。複数の太陽電池セル８０は、Ｘ軸方向に並べられている。複数の太陽電池セル８０は、例えば、直列に接続される。
【００８９】
なお、太陽電池モジュール１１０の平面形状や太陽光発電パネル２００の平面形状は、矩形状に限らず、任意の形状でよい。太陽電池セル８０の数は、基板５のサイズなどに応じた任意の数でよい。複数の太陽電池セル８０の一部は、並列に接続されていてもよい。
【００９０】
このような太陽光発電パネルにおいて、太陽電池セル８０間の接続領域Ｒ１を小さくすることで、太陽電池モジュール１１０の開口率を高めることができる。これにより、効率の高い太陽光発電パネルを得ることができる。
【００９１】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、実施形態に係る別の太陽電池モジュールを例示する模式的断面図である。
【００９２】
図７（ａ）に表したように、実施形態に係る太陽電池モジュール１１２においても、基板５と、第１下部電極１１と、第１上部電極２１と、第１光電変換層３１と、第１下部中間層４１と、第１上部中間層５１と、第２下部電極１２と、第２上部電極２２と、第２光電変換層３２と、第２下部中間層４２と、第３下部中間層４３と、第２上部中間層５２と、が設けられる。これらについては、太陽電池モジュール１１０における説明と同様の説明を適用することができる。  
図７（ｂ）は、図７（ａ）の第１光電変換層３１と第２光電変換層３２との間の領域を拡大して表している。
【００９３】
太陽電池モジュール１１２は、さらに第３上部中間層５３を含む。第３上部中間層５３は、第３下部中間層４３と、第１部分２２ａとの間に設けられる。
【００９４】
第３上部中間層５３は、第１上部中間層５１および第２上部中間層５２と連続している。例えば、第１〜第３上部中間層５１〜５３のそれぞれは、１つの膜に含まれた一部分であってもよい。第３上部中間層５３の材料や形成方法は、第１上部中間層５１についての説明と同様である。例えば、第３上部中間層５３は、第１上部中間層５１の材料と同じ材料を含み、第２上部中間層５２の材料と同じ材料を含む。
【００９５】
太陽電池モジュール１１２においては、接続領域Ｒ１に、第１上部中間層５１および第２上部中間層５２と連続した第３上部中間層５３が設けられている。これにより、第１太陽電池セル８１の見え方と、接続領域Ｒ１の見え方と、の差を小さくすることができる。これにより、太陽電池モジュールの見栄えを良くすることができる。例えば、腕時計用の太陽電池モジュールなどに用いることで、腕時計の装飾性を向上させることができる。
【００９６】
第３上部中間層５３の抵抗値（Ｘ軸方向に沿った抵抗値）は、第１部分２２ａの抵抗値よりも十分高いことが望ましい。第３上部中間層５３のシート抵抗は、第１部分２２ａのシート抵抗よりも十分高いことが望ましい。これにより、第３下部中間層４３に、第１上部中間層５１及び第２上部中間層５２と同じ材料を用いても、第１上部電極２１と第２上部電極２２との短絡の発生を抑制することができる。これにより、第１太陽電池セル８１と第２太陽電池セル８２とを実質的に直列に接続することができる。
【００９７】
一方、第３上部中間層５３に第１上部中間層５１と同じ材料を用いた場合、第１上部中間層５１が正孔輸送層として働くために、第３上部中間層５３の抵抗率は、高すぎないことが望ましい。
【００９８】
例えば、第３上部中間層５３の抵抗値は、第１部分２２ａの抵抗値の２×１０５倍以上２×１０１０倍以下である。例えば、第３上部中間層５３のシート抵抗値は、２×１０４Ω／□以上２×１０９Ω／□以下である。例えば、第３上部中間層５３の抵抗率は、第１部分２２ａの抵抗率の１×１０５倍以上１×１０１０倍以下である。例えば、第３上部中間層５３の厚さＴ２（Ｚ軸方向に沿った膜の長さ）は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。第１上部電極２１と第２上部電極２２との間の、Ｘ軸方向に沿った距離Ｌ２は、例えば、５０μｍ以上２５０μｍ以下である。
【００９９】
以上説明したような第３上部中間層５３を設けることによって、太陽電池モジュールの見栄えをさらに向上させることができる。
【０１００】
実施形態によれば、見栄えのよい太陽電池モジュールが提供できる。
【０１０１】
本願明細書において、「電気的に接続」には、直接接触して接続される場合の他に、他の導電性部材などを介して接続される場合も含む。
【０１０２】
なお、本願明細書において、「垂直」は、厳密な垂直だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直であれば良い。
【０１０３】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、基板、上部電極、下部電極、光電変換層、下部中間層、上部中間層などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。  
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１０４】
その他、本発明の実施の形態として上述した太陽電池モジュールおよびその製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての太陽電池モジュールおよびその製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１０５】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１０６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０７】
５…基板、  １１…第１下部電極、  １２…第２下部電極、  ２１…第１上部電極、  ２２…第２上部電極、  ２２ａ…第１部分、  ３０ｆ…ｐｎ接合面、  ３１…第１光電変換層、  ３１ｎ、３１ｐ…半導体層、  ３２…第２光電変換層、  ４１…第１下部中間層、  ４２…第２下部中間層、  ４３…第３下部中間層、  ５１…第１上部中間層、  ５２…第２上部中間層、  ５３…第３上部中間層、  ６０…遮光部、  ８０…太陽電池セル、  ８１…第１太陽電池セル、  ８１ｅ…端部、  ８２…第２太陽電池セル、  ８２ｅ…端部、  １１０、１１１、１１２…太陽電池モジュール、  ２００…太陽光発電パネル、  Ｌ１…距離、  Ｒ１…接続領域、  Ｔ１、Ｔ２…厚さ
【図１】
2016167520.tif 000003
【図２】
2016167520.tif 000004
【図３】
2016167520.tif 000005
【図４】
2016167520.tif 000006
【図５】
2016167520.tif 000007
【図６】
2016167520.tif 000008
【図７】
2016167520.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成28年5月6日(2016.5.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
第１上部電極と、
前記第１上部電極と前記基板との間に設けられた第１下部電極と、
前記第１上部電極と前記第１下部電極との間に設けられ有機半導体を含む第１光電変換層と、
前記第１光電変換層と前記第１下部電極との間に設けられた第１下部中間層と、
前記第１上部電極と前記第１光電変換層との間に設けられた第１上部中間層と、
前記第１下部電極から前記第１上部電極へ向かう第１方向と交差する方向において前記第１上部電極と離間した第２上部電極と、
前記第２上部電極と前記基板との間に設けられた第２下部電極と、
前記第２上部電極と前記第２下部電極との間に設けられ有機半導体を含む第２光電変換層と、
前記第２光電変換層と前記第２下部電極との間に設けられた第２下部中間層と、
前記第２上部電極と前記第２光電変換層との間に設けられた第２上部中間層と、
第３下部中間層と、
第３上部中間層と、
を備え、
前記第２上部電極は、前記第１光電変換層と前記第２光電変換層との間に設けられた第１部分を含み、
前記第３下部中間層は、前記第１部分と前記基板との間に配置され、
前記第３上部中間層は、前記第１部分と前記第３下部中間層との間に設けられ、
前記第１部分の一部と前記第１下部電極の一部とは、前記第３下部中間層及び前記第３上部中間層を介して重なる太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記第３下部中間層は、前記第１下部中間層および前記第２下部中間層と連続した、請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記第２光電変換層は、前記第１下部電極と前記第２下部電極との間に位置する、前記交差する方向における端部を有し、
前記端部と前記第２下部電極との間の距離は、前記第３下部中間層の厚さの１０００倍以上である、請求項１または２記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記第１部分の前記交差する方向に沿った抵抗値は、前記第３下部中間層の前記交差する方向に沿った抵抗値よりも低い、請求項１〜３のいずれか１つに記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記第３上部中間層は、前記第１上部中間層と前記第２上部中間層と連続した、請求項１〜４のいずれか１つに記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記第３下部中間層は、前記第１下部中間層に含まれる材料と同じ材料を含み、前記第２下部中間層に含まれる材料と同じ材料を含む、請求項１〜５のいずれか１つに記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
基板の上に、第１下部電極と、前記第１下部電極と離間した第２下部電極と、を形成する下部電極形成工程と、
前記第１下部電極の上に第１下部中間層を形成し、前記第２下部電極の上に第２下部中間層を形成し、前記第１下部電極と前記第２下部電極との間に第３下部中間層を形成する下部中間層形成工程と、
前記第１下部中間層の表面状態および前記第２下部中間層の表面状態を、光の照射によって変化させる処理工程と、
前記１下部中間層の上に有機半導体を含む第１光電変換層を形成し、前記第２下部中間層の上に有機半導体を含む第２光電変換層を形成する光電変換層形成工程と、
前記第１光電変換層の上に第１上部電極を形成し、前記第２光電変換層の上に第２上部電極を形成する上部電極形成工程と、
を備えた太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記第３下部中間層は、前記第１下部中間層および前記第２下部中間層と連続した、請求項７記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記第３下部中間層は、前記第１下部中間層に含まれる材料と同じ材料を含み、前記第２下部中間層に含まれる材料と同じ材料を含む、請求項７または８記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１０】
光電変換層形成工程は、第１下部中間層および第２下部中間層の上に有機半導体を含む液体を塗布することを含む、請求項７〜９のいずれか１つに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記処理工程は、前記第１下部中間層の表面の前記液体に対する濡れ性、および、前記第２下部中間層の表面の前記液体に対する濡れ性、を変化させることを含む、請求項１０記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記第１光電変換層の上に第１上部中間層を形成し、前記第２光電変換層の上に第２上部中間層を形成し、前記第３下部中間層の上に第３上部中間層を形成する上部中間層形成工程をさらに備え、
前記第１上部電極は、前記第１上部中間層の上に設けられ、
前記第２上部電極は、前記第２上部中間層の上に設けられる請求項７〜１１のいずれか１つに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【請求項１３】
前記第１下部電極と、前記第１上部電極と、前記第１光電変換層と、前記第１下部中間層と、を含む第１太陽電池セルは、第１端部を有し、
前記第２下部電極と、前記第２上部電極と、前記第２光電変換層と、前記第２下部中間層と、を含む第２太陽電池セルは、第２端部を有し、
前記第１端部は、前記第１太陽電池セルと前記第２太陽電池セルとの間に設けられ前記第１下部電極と前記第２上部電極とを電気的に接続する接続領域が延在する方向とは異なる方向に延在し、
前記第２端部は、前記接続領域が延在する前記方向および前記第１端部が延在する前記方向とは異なる方向に延在する請求項７〜１２のいずれか１つに記載の太陽電池モジュールの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、基板と、第１上部電極と、第１下部電極と、第１光電変換層と、第１下部中間層と、第１上部中間層と、第２上部電極と、第２下部電極と、第２光電変換層と、第２下部中間層と、第２上部中間層と、第３下部中間層と、第３上部中間層と、を含む太陽電池モジュールが提供される。前記第１下部電極は、前記第１上部電極と前記基板との間に設けられる。前記第１光電変換層は、前記第１上部電極と前記第１下部電極との間に設けられ有機半導体を含む。前記第１下部中間層は、前記第１光電変換層と前記第１下部電極との間に設けられる。前記第１上部中間層は、前記第１上部電極と前記第１光電変換層との間に設けられる。前記第２上部電極は、前記第１下部電極から前記第１上部電極へ向かう第１方向と交差する方向において前記第１上部電極と離間する。前記第２下部電極は、前記第２上部電極と前記基板との間に設けられる。前記第２光電変換層は、前記第２上部電極と前記第２下部電極との間に設けられ有機半導体を含む。前記第２下部中間層は、前記第２光電変換層と前記第２下部電極との間に設けられる。前記第２上部中間層は、前記第２上部電極と前記第２光電変換層との間に設けられる。前記第２上部電極は、前記第１光電変換層と前記第２光電変換層との間に設けられた第１部分を含む。前記第３下部中間層は、前記第１部分と前記基板との間に配置される。前記第３上部中間層は、前記第１部分と前記第３下部中間層との間に設けられる。前記第１部分の一部と前記第１下部電極の一部とは、前記第３下部中間層及び前記第３上部中間層を介して重なる。