(57)【要約】【課題】  本発明は、太陽電池モジュールに影が発生しても欠陥の発生が少ない、高い意匠性を備えた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。【解決手段】  少なくとも、素子基板上に、有機太陽電池素子と、封止層と、バリア層とをこの順に有する太陽電池モジュールであって、前記封止層は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）において８０℃以上１６０℃以下の範囲に融解ピーク温度を有することを特徴とする太陽電池モジュール。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、素子基板上に、有機太陽電池素子と、封止層と、バリア層とをこの順に有する太陽電池モジュールであって、
前記封止層は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）において８０℃以上１６０℃以下の範囲に融解ピーク温度を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記封止層は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）において３０℃以上７５℃以下の範囲に融解ピーク温度を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記バリア層の線膨張率が１０ｐｐｍ／Ｋ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記バリア層の厚みが１０μｍ以上３００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
開放電圧が５Ｖ以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機太陽電池素子を用いた太陽電池モジュールの開発が行われている。例えば、特許文献１、２及び非特許文献には、フレキシブルな基板上に形成された有機太陽電池素子が封止された太陽電池モジュールの例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０６５８１４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８６３１０号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｓｏｌａｒ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌｓ  １１６（２０１３）１８７−１９６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような有機太陽電池モジュールは、建物の壁面や窓ガラス等の人目に近いところに設置されることが想定されるために、実用化のためには、高い意匠性が求められる。しかしながら、本発明者らの検討によると、例えば、公知文献１，２及び非特許文献１に記載の有機太陽電池を窓ガラス等に設置して使用した際に太陽電池モジュールの一部に影が発生すると、影になった太陽電池素子に欠陥が発生し、太陽電池モジュールの意匠性が著しく損なわれる場合があることが判明した。本発明は、上記問題を解決するものであり、太陽電池モジュールに影が発生しても欠陥の発生が少ない、高い意匠性を備えた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討したところ、特定の封止層を用いることにより上記課題を解決することができ、本発明を達成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の要旨は、以下のとおりである。
［１］少なくとも、素子基板上に、有機太陽電池素子と、封止層と、バリア層とをこの順に有する太陽電池モジュールであって、前記封止層は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）において８０℃以上１６０℃以下の範囲に融解ピーク温度を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
［２］前記封止層は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）において３０℃以上７５℃以下の範囲に融解ピーク温度を有することを特徴とする［１］に記載の太陽電池モジュール。
［３］前記バリア層の線膨張率が１０ｐｐｍ／Ｋ以上であることを特徴とする［１］又は［２］に記載の太陽電池モジュール。
［４］前記バリア層の厚みが１０μｍ以上３００μｍ以下であることを特徴とする［１］〜［３］のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
［５］開放電圧が５Ｖ以上である［１］〜［４］のいずれかに記載の太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【０００８】
太陽電池モジュールに部分的に影が生じても、欠陥の発生が少ない、高い意匠性を備えた太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態としての太陽電池モジュールの断面模式図である。
【図２】本発明の他の実施形態としての太陽電池モジュールの断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明について実施形態を詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、これらの内容に限定されない。
【００１１】
＜１．太陽電池モジュール＞
本発明に係る太陽電池モジュールは、少なくとも、素子基板と、有機太陽電池素子と、封止層と、バリア層とをこの順に有する。なお、本発明に係る太陽電池モジュールは、さらに別の層を有していてもよい。また、太陽電池モジュールは、封止層及びバリア層を複数有していてもよい。例えば、素子基板の有機太陽電池素子が形成されている反対側にも封止層及びバリア層を有していてもよい。また、一般的に、太陽電池モジュールは出力を上げるために、複数の太陽電池素子（太陽電池セルと称す場合もある）が直列に接続された構造を有する。
以下、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの構成について説明する。
【００１２】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールは、第１のバリア層１と、第１の封止層２と、有機太陽電池素子３と、太陽電子素子基板４と、第２の封止層５と、第２のバリア層６と、を有する。なお、本明細書において、太陽電池モジュールが有機太陽電池素子３と素子基板４が２つの封止層により挟まれた構造となっている場合、有機太陽電池素子側に位置する封止層を便宜上、第１の封止層と称し、素子基板側に位置する封止層を第２の封止層と称す。同様に、第１の封止層側に位置するバリア層を第１のバリア層と称し、第２の封止層側に位置するバリア層を第２のバリア層と称す。
【００１３】
＜１−１．封止層２、５＞
第１の封止層２及び第２の封止層５は、有機太陽電池素子を封止するための層である。一般的に有機太陽電池は、水分や酸素等により劣化しやすい傾向があるために、封止層及びバリア層により有機太陽電池素子を封止することが好ましい。なお、封止層により有機太陽電池素子の補強や耐衝撃性も向上させることができる。
【００１４】
第１の封止層２及び第２の封止層５は、図１に示すように、有機太陽電池素子３を完全に覆うように設けられていてもよいし、有機太陽電池素子３の上部面及び下部面のみを覆うように設けられていてもよい。但し、有機太陽電池素子３は、水分や酸素により劣化しやすい傾向があるために、第１の封止層２及び第２の封止層５は、有機太陽電池素子を完全に覆うように設けられていることが好ましい。
【００１５】
第１の封止層２及び第２の封止層５の可視光（波長３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ）の透過率は、特段の制限はないが、有機太陽電池素子３の光吸収を妨げない観点から、第１の封止層２及び第２の封止層５のうち、太陽電池モジュールの受光面側に位置する封止層の可視光線透過率は７５％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましく、８５％以上であることがさらに好ましく、９０％以上であることが特に好ましい。なお、太陽電池モジュールをシースルー型の太陽電池とする場合は、透明性を上げるために、第１の封止層２及び第２の封止層５の両方の封止層の可視光線透過率が上記の範囲内であることが好ましい。
【００１６】
第１の封止層２の示差走査熱量測定（ＤＳＣ）における融解ピーク温度は、８０℃以上１６０℃に範囲に融解ピーク温度を有する。第１封止層２が、当該範囲に融解ピーク温度を有することにより、以下の効果を達成することができる。
【００１７】
一般的に、太陽電池モジュールは、複数の太陽電池素子が電気的に直列に接続された構造を有している。このような太陽電池モジュールは、使用中に受光面の一部に影が発生すると、影が発生した太陽電池素子に逆バイアスが印可されてしまう。その際に、当該太陽電池素子が局所的に８０℃〜１６０℃程度に発熱され（ホットスポット）、その結果、封止層及びバリア層が膨張してしまう場合がある。ここで、活性層材料として、シリコン等の無機材料を用いた太陽電池素子の場合、太陽電池素子を構成する層どうしの密着性は非常に高いために、上記のように封止層及びバリア層が膨張しても、封止層やバリア層に追随して太陽電池素子内部で層間剥離するといった問題はほとんど発生しない。しかしながら、本発明者らの検討によると、活性層材料として有機化合物を用いた有機太陽電池素子の場合、有機太陽電池素子を構成する層どうしの密着性が弱いために、上述のように封止層及びバリア層が膨張した場合、封止層及びバリア層の膨張に追随して有機太陽電池素子内部において層間剥離が発生してしまい、その結果、直径が数ｍｍの欠陥部が生じる場合があることが判明した。特に、有機太陽電池素子の場合、活性層が着色されているために、欠陥部分は、剥離していない部分と比較して、大きく色調が異なる。そのため、このような欠陥が発生することで太陽電池モジュールの意匠性が著しく損なわれることになる。
【００１８】
一方、本発明によれば、第１の封止層２が、上述の融解ピーク温度を有するために、
太陽電池モジュールを構成する一部の有機太陽電池素子に影が発生し、当該素子が局所的に発熱されたとしても、封止層が軟化するために、封止層の熱膨張を抑えることができる。そのため、有機太陽電池素子内部における層剥離を防ぐことができるために欠陥の発生を抑えることができる。そのため、高い意匠性を維持することができる。
【００１９】
なお、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）における融解ピーク温度は、ＪＩＳ  Ｋ７１２１に準拠した方法により測定することができ、例えば、試料約５ｍｇを加熱速度１０℃／分で、０℃から２００℃まで昇温した時に測定されるサーモグラムから融解ピーク温度を求めることができる。
【００２０】
なお、上記の範囲のなかでも、第１の封止層２は、９０℃以上の範囲に融解ピーク温度を有することがさらに好ましく、１００℃以上の範囲に融解ピーク温度を有することが特に好ましく、一方、１５０℃以下の範囲に融解ピーク温度を有することがさらに好ましく、１３０℃以下の範囲に融解ピーク温度を有することが特に好ましい。特に、太陽電池モジュールの作製時の封止層の貼り合せ工程は、通常、封止層の融解ピーク温度以上で実施する。そのため、第１の封止層２の融解ピーク温度を上限値以下とすることにより、当該貼り合わせ工程時に、有機太陽電池素子、素子基板、バリア層等への熱ダメージを抑えることが出来る。
【００２１】
また、第１の封止層２は、差走査熱量測定（ＤＳＣ）において、３０℃以上７５℃以下の範囲にも融解ピーク温度を有することが好ましい。太陽電池モジュールの温度は、その使用時に、３０℃〜７５℃となることが想定される。そのため、第１の封止層が当該範囲に融解ピーク温度を有することにより、太陽電池モジュールに影が生じていない場合にも、第１の封止層は適度に軟化しているため、有機太陽電池素子及び／又は第１のバリア層との密着性が担保され、太陽電池モジュールの性能を維持することができる。また、第１の封止層が３０℃以上の範囲で、融解ピーク温度を有することにより、太陽電池モジュールの製造時の第１の封止層のべたつきを抑えることが可能であり、歩留りの向上が期待できる。なお、上記のなかでも、第１の封止層は、４０℃以上の範囲に融解ピーク温度を有することがさらに好ましく、一方、７０℃以下に融解ピーク温度を有することがさらに好ましい。
【００２２】
上述のような融解ピーク温度を有する限りにおいて、第１の封止層２を構成する材料は特段の制限はない。例えば、架橋剤を含む酢酸ビニル−エチレン共重合体組成物、ポリウレタン、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリオレフィン、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、アイオノマーなどの熱可塑性樹脂、ブチルゴム、シリコーンゴム等のエラストマー系樹脂が挙げられる。なかでも融解ピーク温度の制御がしやすいポリオレフィン、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、アイオノマー等の熱可塑性樹脂が特に好ましい。
【００２３】
なお、有機太陽電池素子３が発熱された場合に、素子基板４も変形する場合がある。しかしながら、この場合も、有機太陽電池素子３と直接接触する第１の封止層２が軟化することにより、発生した熱応力を緩和することができ、有機太陽電池素子内の層間剥離を防ぐことができる。そのため、第２の封止層５は、封止層として機能する限りにおいて、特段の制限はなく、公知の封止材を用いて形成することができる。但し、太陽電池モジュールの反りの発生等を防ぐために、第１の封止層と同じ材料により形成することが好ましい。
【００２４】
なお、各封止層は１種の材料で形成されていてもよく、２種以上の材料で形成されていても良い。また、各封止層は単層により形成されていても良いが、２層以上を備えた積層であってもよい。
【００２５】
第１の封止層２の厚さは、１０μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以上であることがより好ましく、３０μｍ以上であることが更に好ましい。一方、１０００μｍ以下であることが好ましく、８００μｍ以下であることがより好ましく、５００μｍ以下であることが更に好ましい。第１の封止層２の厚さを上記範囲とすることで、適度な耐衝撃性を得ることができると共に、耐電圧特性、耐久性、コストおよび重量の観点からも好ましく、発電特性も十分に発揮することができる。また、第１の封止層２の厚さが、上記の下限値以上であることにより、ホットスポット発生時の有機太陽電池素子の活性層及び素子基板の熱膨張応力を緩和でき、影発生時の層剥離をより防止することができる。また第１の封止層２の厚さが、上記の上限以下である場合に、剛性不足によりホットスポット発生時の熱変形が起きやすくなるために、本発明が特に有効となる。
【００２６】
第２の封止層５の厚さは、特段の制限はなく、任意で設定すればよいが、好ましくは、上記の第１の封止層２に記載した範囲であることが好ましい。但し、太陽電池モジュールの反りを防止するために、第１封止層の同程度の膜厚とすることが好ましい。
【００２７】
第１の封止層２及び第２の封止層５の水蒸気透過率は、特段の制限はないが、それぞれの４０℃９０％ＲＨ環境下で１００μｍにおける水蒸気透過率は、通常１０-1ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下、好ましくは１０-2ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下、より好ましくは１０-3ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下、さらに好ましくは１０-4ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下である。水蒸気透過率は、ＪＩＳ  Ｋ７１２９に準じた感湿センサ、赤外線センサ、ガスクロマトグラフを備えた装置による測定、カップ法（ＪＩＳ  Ｚ０２０８）により、４０℃９０％ＲＨ環境で測定することができる。
【００２８】
第１の封止層２及び第２の封止層５の１００μｍにおける酸素透過性は、２５℃環境下で、通常１ｃｃ／ｍ2／ｄａｙ／ａｔｍ以下であり、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以下であることがさらに好ましく、１×１０-4ｃｃ／ｍ2／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることがとりわけ好ましく、１×１０-5ｃｃ／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、有機太陽電池素子の酸化による劣化が抑えられる利点がある。なお、酸素透過率は、ＪＩＳ  Ｋ７１２６Ａに準じた差圧法に基づく装置、あるいはＪＩＳ  Ｋ７１２６Ｂに準じた等圧法に基づく赤外線センサ、ガスクロマトグラフを備えた装置で測定することができる。
【００２９】
＜１−２．バリア層１、６＞
【００３０】
第１のバリア層１及び第２のバリア層６は、水及び酸素の透過を防止する層である。有機太陽電池素子は湿気及び酸素に弱い傾向があり、特に、有機太陽電池素子を構成するＺｎＯ：Ａｌ等の透明電極や有機層が水分及び酸素により劣化することがある。そのため、第１のバリア層１及び第２のバリア層６で有機太陽電池素子を被覆することにより、有機太陽電池素子を水及び酸素から保護し、発電性能を高く維持することができる。
【００３１】
第１のバリア層１及び第２のバリア層６の水蒸気透過率は、特段の制限はないが、それぞれ単位面積（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。水蒸気の透過を抑制するほど、有機太陽電池素子及び当該素子のＺｎＯ：Ａｌ等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、発電効率が維持されることにより寿命が延びる。このようなバリア層を適用することにより有機太陽電池素子の優れた性質を活かした太陽電池モジュールの実施が容易となる。
【００３２】
また、第１のバリア層１及び第２のバリア層６の可視光線透過率は、特段の制限はないが、有機太陽電池素子の光吸収を妨げない観点から可視光（波長３６０〜８３０ｎｍ）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。
【００３３】
さらに、太陽電池モジュールは光を受けて熱せられることが多いため、第１のバリア層１及び第２のバリア層６は、熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、第１のバリア層１及び第２のバリア層６の構成材料の融点は、それぞれ、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の使用時にガスバリア層が融解・劣化する可能性を低減できる。
【００３４】
第１のバリア層１及び第２のバリア層６の具体的な構成は、有機太陽電池素子３を水から保護できる限り任意である。ただし、第１のバリア層１及び第２のバリア層６を透過しうる水蒸気や酸素の量を少なくできる構成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。
【００３５】
第１のバリア層１及び第２のバリア層６は、樹脂材料を含んで構成される。具体的には、樹脂基材に無機層を積層させた構成とすることが好ましい。
【００３６】
樹脂基材を形成する材料は、特段の制限はなく、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン等の単独重合体又は共重合体等のポリオレフィン系樹脂；環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン系樹脂；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）等のポリエステル系樹脂；ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、共重合ナイロン等のポリアミド系樹脂；エチレン−酢酸ビニル共重合体部分加水分解物（ＥＶＯＨ）、ポリイミド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルブチラール系樹脂、ポリアリレート系樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、生分解性樹脂等が挙げられる。これらのなかでも、フィルム物性の点から、ポリエステル系樹脂が好ましく、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）が特に好ましい。なお、樹脂層は複数の材料により形成されていてもよい。また、積層構造であってもよい。
【００３７】
無機層を形成する材料は、珪素、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、錫、ニッケル、チタン、あるいは、これらの酸化物、炭化物、窒化物、酸化炭化物、酸化窒化物、酸化炭化窒化物、ダイヤモンドライクカーボン又はこれらの混合物等が挙げられる。これらのなかでも、太陽電池モジュール中における電流のリークを防ぐために、無機材料はとして、酸化珪素、酸化炭化珪素、酸化窒化珪素、酸化炭化窒化珪素、酸化アルミニウム、酸化炭化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化アルミニウム、ダイヤモンドライクカーボン並びにこれらの混合物が好ましい。これらのなかでも、高い防湿性が安定に維持できるために、酸化珪素、酸化炭化珪素、酸化窒化珪素、酸化炭化窒化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウム、酸化炭化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化アルミニウム及びこれらの混合物が特に好ましい。なお、無機層は複数の無機材料により構成されていてもよい。
【００３８】
第１のバリア層１及び第２のバリア層６の厚みは特段の制限はないが、それぞれ、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは１５μｍ以上、特に好ましくは２０μｍ以上であり、また、好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下、さらに好ましくは１８０μｍ以下、特に好ましくは１５０μｍ以下である。バリア層を厚くすることで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、さらには可視光の透過率が向上する傾向にある。また、第１のバリア層１の厚みが薄いほど、ホットスポット発生時に熱変形による有機太陽電池素子内部で層間剥離が起きやすい傾向がある。そのため、特に、第１のバリア層の厚みが、上記の上限以下の場合に、本発明は有効となる。
【００３９】
また、第１のバリア層１の線膨張率は特段の制限はないが、線膨張率が大きい場合に、ホットスポット発生時に熱変形により有機太陽電池素子内の層間剥離が発生しやすい傾向がある。そのため、第１のガスバリア層１の線膨張率が１０ｐｐｍ／Ｋ以上の場合に本発明はより有効であり、１５ｐｐｍ／Ｋ以上の場合にさらに有効であり、２０ｐｐｍ／Ｋ以上の場合に特に有効である。なお、線膨張率はＪＩＳＫ７１９７に準拠して測定することができる。なお、第２のバリア層６の線膨張率は特段の制限はないが、好ましくは、上記の第１のバリア層２で挙げた線膨張率の範囲であることが好ましい。
【００４０】
第１のバリア層１と第１の封止層２及び第２のバリア層６と第２の封止層５の位置関係、相対的大きさに特段の制限はないが、通常は第１の封止層２と第１のバリア層１は同一の大きさ、および同一の形状で端部を揃えて積層されるか、あるいは第１のバリア層１が第１の封止層２の全面を覆いかつ、第１のバリア層１が第１の封止層２よりも大きく積層される。同様に、通常、第２の封止層５と第２のバリア層６は同一の大きさ、および同一の形状で端部を揃えて積層されるか、あるいは第２のバリア層６が第２の封止層５の全面を覆いかつ、第２のバリア層６が第２の封止層５よりも大きく積層される。
【００４１】
また、水分又は酸素による劣化を防止し、長期にわたって有機太陽電池素子の性能を維持するためには、第１のバリア層１の端面と、第２のバリア層６の端面と、を素子基板４の端面との距離が５ｍｍ以上になるように第１のバリア層１の端面及び第２のバリア層６の端面を素子基板４の端面の外側に設置するのが好ましい。
【００４２】
＜３．有機太陽電池素子＞
有機太陽電池素子は、少なくとも、一対の電極と、該一対の電極間に活性層を有し、活性層は有機半導体化合物を含有している。
【００４３】
一対の電極は、下部電極及び上部電極により構成され、一対の電極のうち一方の電極は活性層が光を吸収することにより発生する正孔を捕集する機能を有する電極（以下、アノードと称す）であり、他方の電極は、活性層が光を吸収することにより発生する電子を捕集する機能を有する電極である（以下、カソードと称す）。下部電極１０１をアノードとする場合、上部電極１０５をカソードとし、下部電極１０１をカソードとする場合、上部電極１０５をアノードとすることが好ましい。なお、活性層が光を吸収するために一対の電極のうち少なくとも一方の電極は透光性を有することが好ましく、一対の電極がともに透光性を有していてもよい。一対の電極がともに透光性を有していれば、シースルー型の太陽電池モジュールとすることができる。なお、本発明において、透光性を有するとは、太陽光のうち波長３６０〜８３０ｎｍの波長の光が透過する割合が４０％以上であることを意味する。なお、該波長の光が透過する割合は、５０％以上であることがより好ましく、６０％以上であることが更に好ましく、７０％以上であることが特に好ましい。これらの透過率は、ＪＩＳ７３７５：２００８に準拠して測定した値である。
【００４４】
下部電極１０１及び上部電極１０５としては、導電性を有する材料により形成することが可能であり、例えば、白金、金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ナトリウム等の金属あるいはそれらの合金；酸化ニッケル、酸化インジウム、酸化タングステン、酸化錫、酸化亜鉛等の金属酸化物、あるいはインジウ−スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−酸化亜鉛（ＺｎＯ）、インジウム−タングステン酸化物（ＩＷＯ）等の複合酸化物；金属粒子、カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ等の導電性粒子をポリマーバインダー等のマトリクスに分散した導電性の複合材料などが挙げられる。なお、これらの材料は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上の材料を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。また、下部電極１０１及び上部電極１０５は、それぞれ、単層であってもよいし、積層構造であってもよい。
【００４５】
上記のなかでも、アノードとする電極は、比較的仕事関数の大きい材料により形成することが好ましく、カソードとする電極は、比較的仕事関数の小さい材料により形成することが好ましい。なお、上述の通り、太陽電池モジュールの受光面側の電極は、透光性を有する必要があるが、透光性を有する電極は、上述の金属酸化物又は複合酸化物により形成することが好ましい。なお、これらの酸化物により形成した酸化物層と、薄い金属層を積層させた構成であってもよい。
【００４６】
下部電極１０１及び上部電極１０５の形成方法は特段の制限はなく、使用する材料に合わせて公知の方法により形成することができる。例えば、真空蒸着、スパッタ等のドライプロセス；又は導電性インク等を用いたウェットプロセスにより形成することができる。なお、下部電極１０１及び上部電極１０５は、表面処理を行うことにより電気特性及び／又は濡れ性を改善することができる。
【００４７】
下部電極１０１及び上部電極１０５の厚さは特段の制限はないが、シート抵抗を抑えるために、５ｎｍ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く、２０ｎｍ以上であることがさらに好ましく、５０ｎｍ以上であることが特に好ましく、一方、柔軟性を維持するために４００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましく、１μｍ以下であることがさらに好ましく、５００ｎｍ以下であることが特に好ましい。なお、下部電極１０１及び上部電極１０５のシート抵抗は特段の制限はないが、通常１Ω／□以上であり、１０００Ω／□以下であることが好ましく、５００Ω／□以下であることがさらに好ましく、１００Ω／□以下であることが特に好ましい。
【００４８】
＜３−２．活性層＞
本発明に係る活性層１０３は有機半導体化合物を含有して形成される。具体的に、活性層１０３は、ｐ型の有機半導体化合物とｎ型の半導体化合物を含有し、太陽電池素子が光を受けると光が活性層に吸収されてｐ型の有機半導体化合物とｎ型の半導体化合物との界面において電気が発生し、発生した電気が電極から取り出される。
【００４９】
活性層の層構成としては、ｐ型の有機半導体化合物を含有する層とｎ型の半導体化合物を含有する層とが積層された薄膜積層型、又はｐ型の有機半導体化合物とｎ型の半導体化合物が混合した層（混合層）であるバルクヘテロ型接合型が挙げられる。なお、バルクヘテロ接合型の活性層は、該混合層の他にｐ型の半導体化合物を含有する層及び／又はｎ型の半導体化合物を含有する層がさらに積層された構造であってもよい。これらのなかでも、積層数が少なく活性層内の光環境効果の小さくできることから、活性層はバルクヘテロ接合型であることが好ましい。
【００５０】
ｐ型の有機半導体化合物は、特段の制限はなく、ｐ型の低分子有機半導体化合物、ｐ型の有機半導体オリゴマー、及びｐ型の有機半導体ポリマーが挙げられる。
【００５１】
ｐ型の低分子有機半導体化合物は、特段の制限はないが、テトラベンゾポルフィリン、テトラベンゾ銅ポルフィリン、テトラベンゾ亜鉛ポルフィリン等のポルフィリン化合物；フタロシアニン、銅フタロシアニン、亜鉛フタロシアニン等のフタロシアニン化合物；ナフタロシアニン化合物；テトラセンやペンタセンのポリアセン等が挙げられる。
【００５２】
ｐ型の有機半導体オリゴマーは特段の制限はないが、セキシチオフェン等のオリゴチオフェン又はこれら化合物を骨格として含む誘導体等が挙げられる。
【００５３】
ｐ型の有機半導体ポリマーは、特段の制限はないが、ポリ（３−アルキルチオフェン）などを含むポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン、ポリトリアリルアミン、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、チオフェン環又はチオフェン縮合環を含むポリマー等が挙げられる。より具体的には、国際公開第２０１１／０１６４３０号、国際公開第２０１３／１８０２４３号、日本国特開２０１２−１９１１９４号公報等に記載される公知のｐ型半導体ポリマーが挙げられる。
【００５４】
ｎ型半導体化合物としては、特段の制限はないが、例えば、フラーレン；フラーレン誘導体；８−ヒドロキシキノリンアルミニウムに代表されるキノリノール誘導体金属錯体；ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド又はペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の縮合環テトラカルボン酸ジイミド類；ペリレンジイミド誘導体、ターピリジン金属錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体、ペリノン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、アルダジン誘導体、ビススチリル誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、キノキサリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、ビピリジン誘導体、ボラン誘導体；アントラセン、ピレン、ナフタセン又はペンタセン等の縮合多環芳香族炭化水素の全フッ化物；単層カーボンナノチューブ、ｎ型ポリマー（ｎ型高分子半導体材料）等が挙げられる。これらのなかでも、フラーレン化合物が特に好ましい。フラーレン化合物としては、特段の制限はないが、例えば、国際公開第２０１１／０１６４３０号又は日本国特開２０１２−１９１１９４号公報等の公知文献に記載のものが挙げられる。なお、上記のうち一種の化合物を用いてもよいし、複数種の化合物の混合物を用いてもよい。
【００５５】
活性層の膜厚は、特段の制限はないが、通常５０ｎｍ以上、好ましくは１００ｎｍ以上であり、一方、通常１０００ｎｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下である。活性層１０３の膜厚が５０ｎｍ以上であることは、膜の均一性が保たれ、短絡を起こしにくくなるため、好ましい。また、活性層１０３の厚さが１０００ｎｍ以下であることは、内部抵抗が小さくなる点、及び電極間が離れすぎず電荷の拡散が良好となる点で、好ましい。
【００５６】
活性層１０３の形成方法は、特段の制限はく、使用する材料を考慮して、公知の方法により形成することができる。具体的には、蒸着法、スパッタ法等の真空成膜法又は該ｐ型半導体化合物及び／又はｎ型半導体化合物と、溶媒を含有するインクを用いた湿式成膜法により形成することができる。
【００５７】
湿式成膜法としては、特段の制限はなく、スピンコート法、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、カーテンコート法等が挙げられる。
【００５８】
溶媒は、特段の制限はないが、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、ノナン、テトラリン若しくはデカン等の脂肪族炭化水素類；トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン、クロロベンゼン若しくはオルトジクロロベンゼン等の芳香族炭化水素類；シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、テトラリン若しくはデカリン等の脂環式炭化水素類；メタノール、エタノール若しくはプロパノール等の低級アルコール類；アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン若しくはシクロヘキサノン等の脂肪族ケトン類；アセトフェノン若しくはプロピオフェノン等の芳香族ケトン類；酢酸エチル、酢酸ブチル若しくは乳酸メチル等のエステル類；クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン若しくはトリクロロエチレン等のハロゲン炭化水素類；エチルエーテル、テトラヒドロフラン若しくはジオキサン等のエーテル類；又は、ジメチルホルムアミド若しくはジメチルアセトアミド等のアミド類等が挙げられる。なお、溶媒は１種の溶媒を単独で用いてもよいし、任意の２種以上の溶媒を任意の比率で併用してもよい。
【００５９】
活性層をｐ型の有機半導体化合物を含む層とｎ型の半導体化合物とを含む層の薄膜積層型とする場合、特段の制限はないが、上述のような方法により各層を成膜することにより形成すればよい。また、活性層をバルクヘテロ接合型とする場合、特段の制限はないが、ｐ型の有機半導体化合物と、ｎ型の半導体化合物と、溶媒とを含むインクを作製しておき、該インクを用いて湿式成膜法により形成することが好ましい。
【００６０】
＜３−３．バッファ層１０２、１０４＞
バッファ層１０２及び１０４はそれぞれ活性層１０３からカソードへの電子取り出し効率を向上させる電子取り出し層又は活性層１０３からアノードへの正孔取り出し効率を向上させる正孔取り出し層に分類される。なお、本発明において、便宜上、活性層１０３と上部電極１０５との間に設けるバッファ層を上部バッファ層と称し、活性層１０３と下部バッファ層１０１との間に設けるバッファ層と称す。なお、下部電極１０１をアノードとし、上部電極１０５をカソードとする場合、下部バッファ層１０２を正孔取り出し層とし、上部バッファ層１０４を電子取り出し層とすればよい。一方、下部電極１０１をカソードとし、上部電極１０５をアノードとする場合、下部バッファ層１０２を電子取り出し層とし、上部バッファ層１０４を正孔取り出し層とすればよい。なお、下部バッファ層１０２及び上部バッファ層１０４は、必須の構成ではなく、任意で設ければよい。また、有機太陽電池素子は、一方のバッファ層のみを有していてもよい。
【００６１】
電子取り出し層の材料は、活性層１０３からカソードへの電子取り出し効率を向上させることができる材料であれば特段の制限はなく、無機化合物又は有機化合物が挙げられる。
【００６２】
無機化合物の例としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ又はＣｓ等のアルカリ金属の塩；酸化チタン（ＴｉＯｘ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）のようなｎ型半導体酸化物等が挙げられる。なかでも、アルカリ金属の塩としては、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ又はＣｓＦのようなフッ化物塩が好ましく、ｎ型半導体酸化物としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）が好ましい。このような材料の動作機構は不明であるが、Ａｌ等で構成されるカソードと組み合わされた際にカソードの仕事関数を小さくし、太陽電池素子内部に印加される電圧を上げる事が考えられる。
【００６３】
有機化合物の例としては、例えば、トリアリールホスフィンオキシド化合物のようなリン原子と第１６族元素との二重結合を有するホスフィン化合物；バソキュプロイン（ＢＣＰ）又はバソフェナントレン（Ｂｐｈｅｎ）のような、置換基を有してもよく、１位及び１０位がヘテロ原子で置き換えられていてもよいフェナントレン化合物；トリアリールホウ素のようなホウ素化合物；（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）のような有機金属酸化物；オキサジアゾール化合物又はベンゾイミダゾール化合物のような、置換基を有していてもよい１又は２の環構造を有する化合物；ナフタレンテトラカルボン酸無水物（ＮＴＣＤＡ）又はペリレンテトラカルボン酸無水物（ＰＴＣＤＡ）のような、ジカルボン酸無水物のような縮合ジカルボン酸構造を有する芳香族化合物等が挙げられる。
【００６４】
正孔取り出し層の材料としては、活性層１０３からアノードへの正孔の取り出し効率を向上させることが可能な材料であれば、特段の制限はないが、例えば、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、トリフェニレンジアミン又はポリアニリン等に、スルホン酸及び／又はヨウ素等がドーピングされた導電性ポリマー、スルホニル基を置換基に有するポリチオフェン誘導体、アリールアミン等の導電性有機化合物等の導電性化合物；酸化銅、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化バナジウム又は酸化タングステン等の金属酸化物半導体、ナフィオン、後述のｐ型半導体等の半導体化合物；が挙げられる。好ましくは、スルホン酸をドーピングした導電性ポリマーであり、より好ましくは、ポリチオフェン誘導体にポリスチレンスルホン酸をドーピングした（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）である。
【００６５】
下部バッファ層１０２及び上部バッファ層１０４の膜厚は、それぞれ、特段の制限はないが、バッファ層材料として半導体化合物を用いる場合、電子又は正孔取り出し効率を向上させるために、１０ｎｍ以上であることが好ましく、３０ｎｍ以上であることがさらに好ましく、５０ｎｍ以上であることが特に好ましく、一方、光電変換素子の内部抵抗を低く保ち、光電変換素子の変換効率を向上させるために、３００ｎｍ以下であることが好ましく、２００ｎｍ以下であることがさらに好ましく、１００ｎｍ以下であることが特に好ましい。一方、バッファ層材料として導電性化合物を用いる場合、電子又は正孔取り出し効率を向上させるために、１０ｎｍ以上であることが好ましく、５０ｎｍ以上であることがさらに好ましく、１００ｎｍ以上であることが特に好ましく、一方、光電変換素子の内部抵抗を低く保ち、光電変換素子の変換効率を向上させるために１０００ｎｍ以下であることが好ましく、７００ｎｍ以下であることがさらに好ましく、５００ｎｍ以下であることが特に好ましい。
【００６６】
電子取り出し層及び正孔取り出し層の形成方法は特段の制限は無く、使用する材料に合わせて公知の方法により形成することができる。例えば、昇華性を有する材料を用いる場合は蒸着法、スパッタ法等の真空蒸着法により形成することができる。また、溶媒に可溶な材料を用いる場合は、スピンコートやインクジェット等の湿式塗布法等により形成することができる。また、半導体材料を用いる場合は、活性層の低分子有機半導体化合物と同様に、前駆体を用いて層を形成した後に前駆体を半導体化合物に変換してもよい。
【００６７】
＜３−４．素子基板４＞
素子基板４は、有機太陽電池素子３を支持する部材である。基板の材料としては、本発明を適用できる限り特に限定されず、無機材料、有機材料、紙材料および複合材料等の公知の材料を使用することができる。
【００６８】
無機材料としては、例えば、石英、ガラス、サファイア、チタニア等が挙げられる。
【００６９】
有機材料としては、例えば、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、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン、セルロース、アセチルセルロース、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（メタ）アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアリレート、ポリノルボルネン等が挙げられる。
【００７０】
複合材料としては、ステンレス、チタン又は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又はラミネートしたものが挙げられる。
【００７１】
これらのなかでも、素子基板４は、可撓性を有する（フレキシブル）基板であることが好ましい。
【００７２】
また、プロセス性を考えた場合、素子基板４に使用される樹脂材料のガラス転移温度は１００℃以上であることが好ましい。
【００７３】
なお、素子基板４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良い。また、素子基板４はこれらの樹脂材料に炭素繊維、ガラス繊維などの強化繊維を含ませ、機械的強度を補強させても良い。
【００７４】
素子基板４の厚さは、上記の透光性を有する限りにおいて特段の制限はないが、取り扱いの容易さの観点からは、通常２０μｍ以上、好ましくは５０μｍ以上であり、一方、通常１０００μｍ以下、好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下である。
【００７５】
素子基板４の線膨張率は特段の制限はないが、素子基板４の線膨張率が大きい場合に、ホットスポット発生時に熱変形により有機太陽電池素子内の層間剥離が発生しやすい傾向がある。そのため、第１のガスバリア層１の線膨張率が１０ｐｐｍ／Ｋ以上の場合に本発明はより有効であり、１５ｐｐｍ／Ｋ以上の場合にさらに有効であり、２０ｐｐｍ／Ｋ以上の場合に特に有効である。なお、線膨張率はＪＩＳＫ７１９７に準拠して測定することができる。
【００７６】
また、本発明は、開放電圧が大きな太陽電池モジュールにおいて特に有効である。通常、開放電圧の大きい太陽電池モジュールの場合、太陽電池モジュールの一部に影が発生した際に、逆バイアスが大きくなり、影が生じた有機太陽電池素子に欠陥が生じやすくなる。そのため、このような開放電圧の高い太陽電池モジュールにおいて本発明を適用することで、高い出力と高い意匠性を備えた太陽電池モジュールを提供することができる。具体的に、本発明は、開放電圧が５Ｖ以上の太陽電池モジュールにおいてより有効であり、１０Ｖ以上の太陽電池モジュールにおいてさらに有効であり、１５Ｖ以上の太陽電池モジュールにおいて殊更有効であり、２０Ｖ以上の太陽電池モジュールにおいて特に有効である。ここで開放電圧とは、太陽電池モジュールにソーラーシミュレータ（ＡＭ１．５Ｇ）で１０００Ｗ／ｍ２の照度の光を均一に照射し、電流−電圧特性を測定した際に電流がゼロとなる電圧値のことである。
【００７７】
以下、本発明に係る太陽電池モジュールの製造方法について説明するが、本発明に係る太陽電池モジュールが製造できる限りにおいては、どのように製造してもよいが、例えば、下記の（１）〜（３）の方法が挙げられる。
【００７８】
（１）第１のバリア層と第１封止層の積層体１、及び第２のバリア層と第２の封止層の積層体２を用意しその後、積層体１、積層体２及び有機太陽電池素子を積層する方法。
（２）有機太陽電池素子に第１の封止層及び第２の封止層を積層しておき、その後、第１のバリア層と第２のバリア層を積層する方法。
（３）第１のバリア層と、第１の封止層と、有機太陽電池素子と、第２の封止層と、第２のバリア層と、をまとめて積層する方法。
【００７９】
これらの中でも、特に、封止層の厚みが薄い、粘着力が高い、又は封止層を形成する材料の凝集が小さい場合、封止層の剥離フィルムを両面同時に剥離してしまうと、折れ、シワ等が発生しやすくなり、封止層を単独で自立させることが難しい場合がある。このような場合、上記の（１）又は（２）の方法により太陽電池モジュールを製造することが好ましい。なかでも、一般的に、第１のバリア層又は第２のバリア層に比べて、有機太陽電池素子は、機械的又は化学的にダメージを受けやすい傾向がある。そのため、有機太陽電池素子がダメージを受けやすいプロセスをできるだけ少なくするために、（１）の方法により太陽電池モジュールを製造することが好ましい。
また、各部材を積層する方法は、特に限定されず、例えば、ロールラミネート、真空ラミネート等を用いて貼合する方法、各部材上に封止層を溶剤塗工、押し出し成型などで成膜して積層する方法などが挙げられる。
【００８０】
さらに、上記の（１）の好適な方法として、第１のバリア層及び／又は第２のバリア層に封止層の高タック面をロールラミネートにてあらかじめ貼合した後、封止層の低タック面を真空ラミネートにて有機太陽電池素子側に貼合する方法が挙げられる。この方法によりロールラミネート時に第１のバリア層と第１の封止層、及び第２のバリア層と第２の封止層との接着性を確保し、かつ真空ラミネート時に気泡がなく、かつ段差追従が良好な太陽電池モジュールを得ることが出来る。
【００８１】
第１のバリア層、第２のバリア層にそれぞれ封止層をロールラミネートで積層する際の条件として、ロール温度は通常１０℃以上、好ましくは２０℃以上であり、通常１８０℃以下、好ましくは１７０℃以下である。下限以上であることにより積層体の接着強度が得られる点で好ましい。また、上限以下であることにより封止層の分解、変形等が抑制できるため好ましい。
【００８２】
また、積層時の搬送速度は通常０．１ｍ／分以上、好ましくは０．５ｍ／分、さらに好ましくは１．０ｍ／分以上である。また、通常１０００ｍ／分以下、好ましくは８００ｍ／分以上、さらに好ましくは５００ｍ／分以下である。下限以上であることにより、生産性の確保及び熱のかかり過ぎによる封止層の変形を抑制し、また上限以下であることにより、搬送時の封止層のべたつきを抑え、気泡・シワのない積層体を作成することが出来る。
【００８３】
その後、第１のバリア層、第１の封止層、有機太陽電池素子、第２の封止層、第２のバリア層の順になるように積層し、真空ラミネーション装置内に配置、真空引きの後、加熱及び加圧することにより一体化することで太陽電池モジュールを作製することが出来る。この際、真空ラミネーション装置を用いることで、有機太陽電池素子及び封止層の脱水を同時に行うことが出来るため、気泡がなく、耐久性が良好な太陽電池モジュールを得ることができる。また、ダイヤフラムゴムによるプレスにより段差追従が美しい太陽電池モジュールを得ることができるため好ましい。
【００８４】
上記熱プレス条件は特に限定されず、通常行う条件で実施することができる。なお、熱プレスは、真空条件で行うことが好ましく、通常１Ｐａ以上であり、好ましくは５Ｐａ以上であり、より好ましくは１０Ｐａ以上である。一方上限は、通常１５０Ｐａ以下、好ましくは１２０Ｐａ以下、より好ましくは１００Ｐａ以下である。上記範囲とすることで、太陽電池モジュール内の各層において気泡の発生を抑制することができ、生産性も向上するため好ましい。
【００８５】
真空時間としては、通常１分以上、好ましくは２分以上、より好ましくは３分以上である。一方上限は、通常１２０分以下、好ましくは９０分以下、より好ましくは６０分以下である。真空時間を上記範囲とすることで、生産性を確保しながら、太陽電池モジュール内の各層において気泡の発生を抑制することができるため好ましい。
【００８６】
熱プレスの加圧条件は、通常圧力が５０ｋＰａ以上、好ましくは７０ｋＰａ以上、より好ましくは９０ｋＰａ以上である。一方上限値は、１０１ｋＰａ以下であることが好ましい。上記範囲の加圧条件とすることで、太陽電池モジュールを損傷することなく、また適度な接着性を得ることができるため、耐久性の観点からも好ましい。
【００８７】
上記圧力の保持時間は、通常１分以上、好ましくは３分以上、より好ましくは５分以上である。一方上限は、通常６０分以下、好ましくは４５分以下、より好ましくは３０分以下である。上記保持時間とすることで、集電線や素子基板の段差などに追従し、封止性能を十分に発揮することができ、また十分な接着強度を得ることができる。
【００８８】
熱プレスの温度条件は、通常８０℃以上、好ましくは１００℃以上、より好ましくは１１０℃以上である。一方上限値は、通常１８０℃以下、好ましくは１６０℃以下、より好ましくは１５０℃以下である。上記温度範囲とすることで、十分な接着強度を得ることができる。
【００８９】
また、上記温度の加熱時間は、通常５分以上、好ましくは８分以上、より好ましくは１０分以上である。一方上限は６０分以下、好ましくは４５分以下、より好ましくは３０分以下である。上記加熱時間とすることで十分に封止材の流動性を上げて集電線や基材の段差を追従することが出来るため好ましい
【００９０】
また、熱プレス後にオーブン等を用いて追加熱をしてもよい。追加熱を行うことで接着剤の硬化、バリア層と封止層の界面の密着力向上等の効果が期待される。
【００９１】
＜その他の層＞
本発明に係る太陽電池モジュールは、図１に示した構造に限定されない。例えば、図２に示すように第２の封止層５及び第２のバリア層６を省略して、素子基板４と、有機太陽電池素子３と、封止層（第１の封止層）５と、バリア層（第１のバリア層）６と、を順に有する構造であってもよい。なお、図２における素子基板４と、有機太陽電池素子３と、封止層（第１の封止層）５と、バリア層（第１のバリア層）６は、それぞれ、図１において説明した素子基板４と、有機太陽電池素子３と、封止層（第１の封止層）５と、バリア層（第１のバリア層）６で挙げた材料や方法により形成することができる。
【００９２】
なお、図２に示したような太陽電池モジュールの場合、素子基板４側から水分や酸素の透過を抑えるために、素子基板４の表面に無機層を積層させて、水分や酸素等に対するバリア機能を持たせることが好ましい。無機層の材料、形成方法、膜厚は、特段の制限はなく、好適には、上述のバリア層１、６の項目において説明した材料、形成方法、膜厚が挙げられる。
【００９３】
また、太陽電池モジュールは、図１及び図２で示した以外の層を有していてもよい。例えば、表面保護層、紫外線カット層、ゲッター材層等を有していてもよい。なお、表面保護層、紫外線カット層、ゲッター材層は、特段の制限はなく、例えば、特開２０１４−０４９５０７に記載のものを使用することができる。
【００９４】
また、太陽電池モジュールは、通常、有機太陽電池素子から電気を取り出すための集電線を有する。集電線の材料としては、金属や合金などがよく用いられ、その中でも抵抗率の低い銅やアルミ、銀、金、ニッケルなどを用いることが好ましい。その中でも銅やアルミが安価であることから、特に好ましい。また、錆防止のため、集電線の周囲をスズや銀などでメッキしたり、表面を樹脂などでコートしてあったり、フィルムをラミネートしてあってもよい。集電線の形状としては、平角線、箔、平板、ワイヤー状のものがあるが、接着面積の確保などの理由から、平角線や、箔、平板状のものを用いることが好ましい。
なお、ここでいう「箔」は厚みが１００μｍ未満のものをいい、「板」は厚みが１００μｍ以上のものをいう。また「平角線」とは、断面が円形のワイヤーを圧延して、断面の形状を四角形にしたものをいう。
【００９５】
また集電線は、導電性を有する限り特段の限定はされないが、接続する上部電極や下部電極よりも電気抵抗値が低いものが好ましく、特に、上部電極や下部電極より厚みを厚くすることによって、電気抵抗値を低減させることが好ましい。集電線の厚みとしては、５μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１０μｍ以上である。また、２ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは３００μｍ以下、特に好ましくは２００μｍ以下である。上記範囲より厚みが薄いと、集電線の抵抗値が上昇し、発電した電力を効率よく外部に取り出すことができなくなる恐れがある。また、上記範囲より厚みが厚いと、太陽電池モジュールの重量が増加するとともに可撓性が減少したり、モジュール表面に凹凸が発生しやすくなったり、生産コストが増加するなどの問題が生じる恐れがある。
【００９６】
また、集電線の幅としては、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１ｍｍ以上、特に好ましくは２ｍｍ以上である。また、集電線の幅は、５０ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２０ｍｍ以下、特に好ましくは１０ｍｍ以下である。上記範囲より集電線の幅が狭いと、集電線の電気抵抗値が上昇し、発電した電力を効率よく取り出すことができなくなる恐れがある。また、集電線の機械強度が減少し、破断等の原因になる恐れがある。また、上記範囲より集電線の幅が広いと、モジュール全体における開口率が減少し、モジュールの発電量の低下に繋がる恐れがある。
【００９７】
また、集電線の形状をエンボス形状にすることもできる。エンボス形状とは、何らかの凹凸形状を型押しする等により施された形状を意味する。集電線をエンボス形状にすることで、接着層を用いても、エンボス形状の凹凸の一部が電極に直接接するか、または極めて近接することができるため導電性が高まる。
【００９８】
エンボス深さは、通常５〜１００μｍであり、１０〜５０μｍであることが好ましい。なお、エンボス深さとは、エンボス加工によって形成された凸部の高さを意味していて、具体的には凸部を含む厚みから集電線の厚みを差し引いた値である。このようなエンボス深さとすることで、エンボスの凸部が電極に直接接することができるため好ましい。
【００９９】
集電線は、導電接着層を介して電極に接続させる。太陽電池の電極に設置する導電性接着成分として、導電性粒子を含む熱硬化性組成物、導電性粒子を含む熱可塑性塑性物、はんだ、金属ペースト、等が知られており、公知の導電接着層を用いることができる。
【０１００】
本発明に係る太陽電池モジュールは、建物や車両等の、窓、ドア、壁面、又は天井等のガラス等、パーティション等のガラス等の被着体に貼りつけて使用することができる。この際、太陽光、室内の照明、室内の太陽光の散乱光等を利用して発電し、集電線から取り出した電力を、公知の電流電圧変換回路、蓄電池等を利用して充電、利用することができる。特に、本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池一体型ウインドフィルムとして耐久性、意匠性に優れる。
【０１０１】
太陽電池モジュールの施工方法は被施工物により任意に選択することがでるが、本発明の太陽電池モジュールは、太陽電池一体型ウインドフィルムとして好適に用いることができ、その場合は一般的なウインドフィルムと同様の方法で施工することができる。一般的なウインドフィルムは水貼りという方法でガラスに貼られる。この水貼りという貼り方は、フィルムをガラスに貼る際に、フィルムの粘着面およびガラス面に噴霧器で微量の中性洗剤を含む水を噴霧してから仮貼りし、その後スキージでフィルム表面を順次均一に擦り付けて密着させる。その結果、フィルムとガラスの間にある水と気泡がフィルム端部から追い出され、シワおよび気泡のない良好な貼合面を得ることができる。
【０１０２】
本発明の太陽電池モジュールは、窓ガラスに設置するための粘着層を有するのが好ましい。粘着層は太陽電池モジュールの最外層に位置し、太陽電池モジュールをガラス等の被着体に貼着するための層である。
【０１０３】
粘着層としては、公知の透明な粘着剤を用いることができる。例えば、アクリル系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤、及びポリウレタン系粘着剤などが挙げられる。中でも耐候性および透明性の観点からアクリル系粘着材が好ましい。
【０１０４】
粘着層は、太陽電池モジュールの、太陽電池素子の基板側（受光面）又は有機太陽電池素子側（非受光面）の最外層に、公知の方法で設けることができるが、有機太陽電池素子の発電効率の観点から素子基板側（受光面）の最外層に設ける方が好ましい。
【０１０５】
粘着層は、太陽電池モジュールの受光面又は非受光面側の最外層に、公知の方法で設けることができる。例えば、剥離紙上に粘着材を設け、太陽電池の最外層にドライラミネートしたのち、剥離紙を剥がすことにより設けることができる。
粘着層は、窓ガラス破損時にガラスが飛び散らないために充分な接着力や粘着力を有することが好ましい。具体的には、ＪＩＳ  Ａ  ５７５９に示された方法で、約４．０Ｎ／２５ｍｍ以上の剥離力を有するものを用いることができる。
【０１０６】
粘着層の厚さは、特に限定されないが、例えば通常２０μｍ以上、好ましくは３０μｍ以上、より好ましくは５０μｍ以上であり、通常５００μｍ、好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下である。上記下限以上であることで充分な粘着性が担保され、上記上限以下であることで、窓ガラス等の被着体に設置する際のスキージ性が向上する。
【０１０７】
以下、本発明を実施例によって、更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
【０１０８】
＜実施例１：太陽電池モジュールの作製・評価＞
図１の模式断面図に示す構成を有する太陽電池モジュールを以下の手順で作成した。
素子基板として用意したポリエチレンナフタレートフィルム（帝人デュポンフィルム社製Ｑ６５、厚さ１２５μｍ）の片面に、スパッタリング法により、厚さ５０ｎｍの第１の酸化インジウム層、厚さ８ｎｍの銀層、厚さ３０ｎｍの第２の酸化インジウム層をこの順に積層して、下部電極を形成した。
【０１０９】
次に、下部電極の上に、日本国特開２０１５−１２７４０８号公報に記載された方法により、電子取り出し層として、厚さ５０ｎｍの酸化亜鉛層を形成した。
【０１１０】
次に、酸化亜鉛層上に、厚さ３２０ｎｍの活性層を形成した。具体的には、高分子有機半導体化合物とフェニルＣ６１フラーレン酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）を重量比１：２．５で含む混合物を、６質量％となるように有機溶媒に溶解させた溶液を用いて塗布により形成した。
【０１１１】
次に、活性層上に、正孔取り出し層として、厚さ４００ｎｍのＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層を形成した。具体的には、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ分散液をドクターブレード法で活性層上に塗布し、窒素雰囲気化１４５℃、３０分間乾燥して形成した。
【０１１２】
次に、正孔取り出し層上に、スパッタリング法により厚さ８ｎｍの銀層、及び厚さ４０ｎｍの酸化インジウム層をこの順に積層して、上部電極を形成した。なお、下部電極、活性層、及び上部電極の成膜後に、それぞれレーザーパターニングを行い、４６個の有機太陽電池素子が直列に接続された太陽電池セル構造とした。
【０１１３】
次に、導電性熱硬化樹脂組成物付集電線（デクセリアルズ社製  ＤＴ１０１Ｃ４、（導電性粒子としてニッケル粒子を含むエポキシ系導電性硬化樹脂、硬化温度１２０℃）１５μｍ＋銅箔３５μｍ厚、幅４ｍｍ）を上部電極の一部に設置した。
【０１１４】
次に、厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレート基材の一方の面にＳｉＯ2をスパッタリングしてバリア層を作製した。続いて、作製したバリア層のＳｉＯ2形成面に封止層として厚み３０μｍのホットメルト系オレフィン樹脂（ＤＳＣにおける融解ピーク温度：５０℃、１２０℃）を積層した積層体を２つ作製した。なお、ホットメルト系オレフィン樹脂の示差走査熱量測定（ＤＳＣ）における融解ピーク温度は、ＪＩＳ  Ｋ７１２１に準拠した方法により測定した。具体的には、試料約５ｍｇを加熱速度１０℃／分で、０℃から２００℃まで昇温した時に測定されるサーモグラムから結晶融解ピーク温度を求めた。
【０１１５】
次に、これらの積層体を、下から順に、バリア層、封止層、素子基板、太陽電池素子、封止層、バリア層となるように積層体、太陽電池素子及び太陽電池基板を重ねて、真空ラミネーター（ＮＰＣ社製、ＳＬＭ−１００×１８０）に投入した。最初にラミネーター内部を減圧下で１５分間保持した後、積層体を大気圧で圧着状態としつつ、１４０℃で１５分間保持し、その後すぐに室温下まで冷却することで、開放電圧が４１Ｖである太陽電池モジュールを製造した。
【０１１６】
実施例１により得られた太陽電池モジュールの評価を以下の手順で行った。照度を、１Ｓｕｎのソーラシミュレータにて特性のＰｍａｘ値の１／２となるように調整した後、その照度下での、Ｖｐｍ（最大出力電圧）を測定した。その後、１セルが隠れるように遮光板（遮光率７８％）を設置し、再度、上記の照度の光をあて、Ｖｐｍを維持するようにソースメータで一定電圧を印加し、その状態を３０秒間維持した。全ての直列セルに対し上記の操作を実施した後、目視によって、直径２ｍｍ以上の大きさの欠陥の数を計測し、以下の式より欠陥発生確率を求めた。
欠陥発生確率＝欠陥が発生した太陽電池素子数／全ての太陽電池素子数
得られた結果を表１に示す。
【０１１７】
＜比較例１＞
封止層を厚み３０μｍのエポキシ樹脂（ＤＳＣにおける０〜２００℃の範囲に融解ピーク温度：無し）に変更した以外は、実施例１と同様の方法で太陽電池モジュールを作製し、同様の評価を行った。得られた結果を表１に示す。
【０１１８】
【表１】
2017183435.tif 000003
【０１１９】
表１に示すように比較例１に係る太陽電池モジュールは、一部に影が発生すると、有機太陽電池素子に多数の欠陥が発生しているのに対して、実施例１に係る太陽電池モジュールは、一部の有機太陽電池素子に影が発生しても欠陥が発生することはなかった。そのため、特定の封止層を用いることにより、太陽電池モジュールに欠陥が発生するのを抑えることができ、意匠性の高い太陽電池モジュールを提供できることが分かる。
【符号の説明】
【０１２０】
１      第１のバリア層
２      第１の封止層
３      有機太陽電池素子
４      素子基板
５      第２の封止層
６      第２のバリア層
【図１】
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【図２】
2017183435.tif 000005