(57)【要約】      （修正有）【課題】光電変換層における発電効率及び量子効率を向上させることができる太陽電池用基板を提供する。【解決手段】太陽電池１は、太陽電池用基板１０と、有機発電層１１と、透明電極層１２と、を備える。有機発電層１１で生成された正孔は、正の電荷として基板１０から外部装置１３の第１電極１３ａに出力される。太陽電池用基板１０は、基板本体が導電性樹脂により形成され、基板本体は、積層される光電変換層１１との界面に、断面が略矩形状の凹部及び凸部からなる樹脂電極層１００が形成されている。【選択図】図１
2017135327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板本体が導電性樹脂により形成され、
前記基板本体は、積層される光電変換層との界面に、断面が略矩形状の凹部及び凸部からなる樹脂電極層が形成されていること、
を特徴とする太陽電池用基板。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池用基板において、
前記樹脂電極層は、前記凸部が平面視で格子状に形成されていること、
を特徴とする太陽電池用基板。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の太陽電池用基板と、
前記太陽電池用基板に積層された光電変換層と、
前記光電変換層に積層された透明電極層と、
を備える太陽電池。
【請求項４】
請求項３に記載の太陽電池において、
前記透明電極層の外側にメッシュ電極層を備えること、
を特徴とする太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池用基板及び太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池用基板として、ガラス基板上にエッチング、熱ＣＶＤ、スパッタリング等の手法によりテクスチャ構造の透明導電膜を形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−２４４４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記太陽電池用基板では、透明導電膜がピラミッド型又はこれに近い形状のテクスチャ構造のため、光電変換層における発電効率及び量子効率を向上させることが難しいという課題があった。
【０００５】
本発明の課題は、発電効率及び量子効率を向上させることができる太陽電池用基板及び太陽電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により、課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。また、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
・第１の発明は、基板本体が導電性樹脂により形成され、前記基板本体は、積層される光電変換層（１１）との界面に、断面が略矩形状の凹部（１００ａ）及び凸部（１００ｂ）からなる樹脂電極層が形成されていること、を特徴とする太陽電池用基板（１０）である。
・第２の発明は、第１の発明の太陽電池用基板（１０）において、前記樹脂電極層（１１）は、前記凸部（１００ｂ）が平面視で格子状に形成されていること、を特徴とする太陽電池用基板である。
・第３の発明は、第１又は第２の発明の太陽電池用基板（１０）と、前記太陽電池用基板に積層された光電変換層（１１）と、前記光電変換層に積層された透明電極層（１２）と、を備える太陽電池である。
・第４の発明は、第３の発明の太陽電池（１）において、前記透明電極層（１２）の外側にメッシュ電極層（１４）を備えること、を特徴とする太陽電池である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発電効率及び量子効率を向上させることができる太陽電池用基板及び太陽電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１における太陽電池１の構成を説明する図である。
【図２】基板１０の構成を説明する図である。
【図３】ロール版２０の外観を概略的に示した斜視図である。
【図４】マスター版３４の作製過程を説明する図である。
【図５】電鋳版３７の作製過程を説明する図である。
【図６】スタンパー版２２の作製過程を説明する図である。
【図７】シリンダ２１にスタンパー版２２を巻き付ける様子を説明する図である。
【図８】ロール版２０を用いた基板１０の作製工程を説明する図である。
【図９】太陽電池１の作製過程を説明する図である。
【図１０】実施形態２における太陽電池１Ａの構成を説明する図である。
【図１１】メッシュ電極層１４の構成を説明する図である。
【図１２】樹脂電極層１００の他の形状を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。ただし、本発明の技術的範囲は、下記の実施形態に限定されるものではない。なお、各実施形態の説明に用いる図面において、部材の大きさ、比率等は、必要に応じて変更又は誇張されている。
【００１０】
［実施形態１］
図１は、実施形態１における太陽電池１の構成を説明する図である。図２は、基板１０の構成を説明する図である。
図１に示すように、実施形態１の太陽電池１は、太陽電池用基板（以下、「基板」ともいう）１０と、有機発電層（光電変換層）１１と、透明電極層１２と、を備える。
【００１１】
基板（基板本体）１０は、太陽電池１における基材であり、導電性樹脂により形成されている。基板１０を形成する導電性樹脂として、例えば、ポリピロール、ポリチオフェン、及びポリアニリン等の導電性ポリマー、ポリアニリン系、スルホン酸基、ホスホン酸基、４級アンモニウム塩基等のイオン性官能基を有する導電性ポリマー、銅、銅合金、銀、ニッケル、低融点合金（ハンダ等）の金属微粒子、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム等の金属酸化物微粒子、各種のカーボンブラック、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性ポリマー粒子、金属を被覆したポリマー微粒子、貴金属を被覆した銅や銀の微粒子、金属繊維、炭素繊維等の導電性フィラーを練りこんだフィラー系導電性樹脂組成物、アクリレート系ポリマー電解質、カーボネート系ポリマー電解質、ポリアクリルニトリル系ポリマー電解質、フッ素樹脂系ポリマー電解質等の電解質とポリマーの混合系としての化合物系導電性高分子組成物等を用いることができる。
【００１２】
基板１０は、有機発電層１１（後述）との界面に樹脂電極層１００を備える。樹脂電極層１００は、有機発電層１１で生成された正孔を取り出す電極層である。樹脂電極層１００は、図２（ｂ）に示すように、複数の凹部１００ａ及び凸部１００ｂ（以下、適宜に「凹凸部」ともいう）を備える。凹部１００ａは、図２（ａ）に示すように、平面視で矩形状（本実施形態では正方形）に形成されている。また、凸部１００ｂは、平面視で格子状に形成されている。図１に示すように、有機発電層１１は、凹部１００ａの内部にも形成されている。
【００１３】
また、基板１０は、図１に示すように、外部装置１３の第１電極１３ａと電気的に接続されている。有機発電層１１で生成された正孔は、正の電荷として基板１０の樹脂電極層１００から外部装置１３の第１電極１３ａに出力される。なお、樹脂電極層１００における光の封じ込め作用等については後述する。
【００１４】
本実施形態において、樹脂電極層１００の凹凸部は、図２（ｂ）に示すように、断面が矩形状のテクスチャ構造となる。樹脂電極層１００において、凹部１００ａの間隔ｓ及び凸部１００ｂの幅ｗは、例えば、１００〜２５０ｎｍの範囲が好ましい。凸部１００ｂの高さｈは、例えば、２００ｎｍ程度が好ましい。また、基板１０において、樹脂電極層１００を除いた部分の厚みｔｈは、例えば、５０〜１００ｎｍの範囲が好ましい。
【００１５】
有機発電層１１は、入射した光のエネルギーを電気エネルギー（正孔及び電子）に変換し、それぞれ反対方向の電極層に輸送する層であり、樹脂電極層１００の上に積層される。有機発電層１１は、ｐ型の有機半導体とｎ型の有機半導体（いずれも不図示）とが積層された構造を有する。本実施形態において、ｐ型の有機半導体は、有機発電層１１の上層（透明電極層１２側）に形成される。また、ｎ型の有機半導体は、有機発電層１１において、ｐ型の有機半導体の下層（樹脂電極層１００側）に形成される。なお、有機発電層１１は、ｐ型の有機半導体とｎ型の有機半導体とが混在した構造を有するものであってもよい。
【００１６】
透明電極層１２は、有機発電層１１で生成された電子を取り出す電極層であり、有機発電層１１の上に積層される。透明電極層１２は、図１に示すように、外部装置１３の第２電極１３ｂと電気的に接続されている。第２電極１３ｂは、上述した第１電極１３ａとは極性の異なる電極である。
なお、図１に示す層構成において、有機発電層１１と透明電極層１２との界面に、反射防止層（不図示）を設けてもよい。反射防止層は、透明電極層１２を介して入射した光が、有機発電層１１の表面で反射するのを低減させるための層である。
【００１７】
外部装置１３は、太陽電池１に接続される負荷装置である。外部装置１３の第２電極１３ｂは、透明電極層１２と電気的に接続されている。また、外部装置１３の第１電極１３ａは、樹脂電極層１００（基板１０）と電気的に接続されている。外部装置１３は、太陽電池１により駆動される電子機器であってもよいし、太陽電池１で生成された電荷を電力として蓄積する蓄電池であってもよい。
【００１８】
実施形態１の太陽電池１において、有機発電層１１に光Ｌ（図１参照）が入射すると、主にｎ型の有機半導体が励起され、電子がｐ型の有機半導体へ移動し、電荷分離状態となる。ｎ型の有機半導体では、電子がｐ型の有機半導体に移動することで正孔が生成される。この正孔は、樹脂電極層１００から正の電荷として取り出され、外部装置１３の第１電極１３ａに出力される。一方、ｐ型の有機半導体では、ｎ型の有機半導体から移動した電子が、透明電極層１２から負の電荷として取り出され、外部装置１３の第２電極１３ｂに出力される。このような電荷の移動により、図１に示すように、太陽電池１と外部装置１３との間に電流Ｉが流れる。
【００１９】
なお、樹脂電極層１００及び透明電極層１２から取り出される電荷の極性は、有機発電層１１を構成するｐ型の有機半導体及びｎ型の有機半導体の材料、構成等により異なる。そのため、太陽電池１と外部装置１３との間を流れる電流Ｉの向きは、図１とは逆になることもある。
【００２０】
次に、実施形態１における太陽電池１の作製方法について説明する。
まず、基板１０の作製方法について説明する。本実施形態において、基板１０は、後述するスタンパー版２２を含むロール版２０を用いて作製される。図３は、ロール版２０の外観を概略的に示した斜視図である。
【００２１】
図３に示すように、ロール版２０は、シリンダ２１と、スタンパー版２２と、を備える。シリンダ２１は、円柱状のシリンダ本体２１ａと、シリンダ本体２１ａの端面から軸線に沿って突出する回転軸２１ｂと、を有する。シリンダ２１は、回転軸２１ｂを中心に回動することができる。シリンダ本体２１ａは、スタンパー版２２が巻付けられる部分である。シリンダ本体２１ａは、剛性を確保する必要があるため、機械構造用の鉄系材料で構成することが好ましい。また、シリンダ本体２１ａは、必要な剛性を確保しつつも軽量化をする観点から、両側に底面を有する円筒状であってもよい。更に、シリンダ本体２１ａには、表面の温度調節ができるように、シリンダ本体内部に冷水、温水、蒸気又は高温の油の循環機構（不図示）が設けられる。
【００２２】
スタンパー版２２は、図１及び図２（ｂ）に示す樹脂電極層１００の凹凸部の矩形状を賦型できるシート状の型である。図３に示すように、スタンパー版２２の表面には、樹脂電極層１００の表面形状に対応した凹凸パターンが形成されている。図３では、その凹凸パターンを破線により模式的に示している。本実施形態において、樹脂電極層１００の凹凸部は、この凹凸部と対応した凹凸パターンを有するスタンパー版２２の形状を賦型する賦型工程（後述）により形成される。
【００２３】
なお、スタンパー版２２は、１枚であってもよいし、複数枚を繋ぎ合わせたものでもよい。スタンパー版２２を構成する枚数は、１枚のスタンパー版の大きさ、巻付けるシリンダ２１の外周長等により適宜に選択される。図３に示すように、シリンダ２１の外周面にスタンパー版２２を巻きつけて固定することにより、ロール版２０となる。なお、本実施形態では、図３に示すように、スタンパー版２２の端部同士が突き合わされた突き合わせ部２３が継ぎ目となる。
【００２４】
このようなスタンパー版２２は、例えば、電鋳版により作製することができる。詳しくは後述するが、電鋳版は、導電層上に電解ニッケルメッキ層が形成された積層体により構成されている。電鋳版の導電層は、表面に樹脂電極層１００に対応した凹凸パターンが形成されている。また、ここではニッケルによる電解メッキ層及び導電層で説明するが、他の材料によるものであってもよい。
【００２５】
（スタンパー版２２の作製）
次に、図４〜図６を参照しながら、スタンパー版２２の作製方法について説明する。本実施形態では、マスター版３４（レジスト版）から電鋳版３７を作製し、その電鋳版３７からスタンパー版２２を作製する例について説明する。ただし、スタンパー版２２の作製方法は、本実施形態の例に限定されるものではなく、他の作製方法により作製されたものを用いてもよい。
【００２６】
（マスター版３４の作製）
図４は、マスター版３４の作製過程を説明する図である。
まず、図４（ａ）に示すように、基板３０上に、レジスト層３２を薄膜状に形成する。基板３０は、必要な強度、面精度を有する板状部材であり、ガラス、金属、セラミック、合成石英、プラスチック等により構成される。レジスト層３２となるレジストとしては、公知のものを用いることができる。例えば、ナガセケムテックス株式会社製のＧＲＸ−Ｍ２２０、ＧＲＸ−Ｍ１００等を用いることができる。以下、基板３０とレジスト層３２とを備えた積層体を、マスター版作製用積層体３３とする。
【００２７】
次に、図４（ｂ）に示すように、マスター版作製用積層体３３のレジスト層３２に対して、樹脂電極層１００の凹凸部に基づいたパターンで露光する。本実施形態では、レーザービームＬＢの走査により露光を行っているが、露光方法は、特に限定されない。この他に、電子線の走査をしてもよい。この露光により、レジスト層３２を構成するレジスト樹脂において、硬化した易溶化部分３２ａと、未露光部分３２ｂとが形成される。そして、図４（ｃ）に示すように、現像液を噴霧して行なうスプレー現像等によって、現像して易溶化部分３２ａを除去する。これにより、未露光部分３２ｂによりパターン化されたレジスト層（以下、「レジストパターン層」ともいう）３２０を有するマスター版３４が得られる。
【００２８】
なお、ここでは、レジストパターン層３２０の作製過程として、露光された部分が除去される、いわゆるポジレジストによる過程を説明したが、これに限定されない。レジスト材料を変更することにより、露光された部分が残り、露光されなかった部分が除去されるネガレジストによる過程を採用することもできる。
【００２９】
また、本実施形態では、基板３０上にレジスト層３２を直接に積層する例を説明したが、これに限定されない。基板３０とレジスト層３２との間に、レジスト層３２の密着性を高める中間層を配置してもよい。例えば、基板３０をガラス（クォーツ）とした場合に、レジスト層３２との間にクロム層（表面低反射クロム層等）を設ける形態であってもよい。中間層としてクロム層を設けた場合は、従来のエッチングを含むフォトレジスト用の積層体をそのまま適用することができ、またレジスト層３２の密着性も高めることができる。
【００３０】
（電鋳版３７の作製）
次に、得られたマスター版３４を用いて電鋳版３７を作製する。図５は、電鋳版３７の作製過程を説明する図である。
まず、図５（ａ）に示すように、基板３０において、レジストパターン層３２０が形成された側に、無電解ニッケルメッキ層３５（導電層）を電鋳により形成する。この無電解ニッケルメッキ層３５の厚みは、１０ｎｍ以上、１μｍ以下とすることが好ましい。
【００３１】
次に、図５（ｂ）に示すように、無電解ニッケルメッキ層３５の上に、電解ニッケルメッキ層３６を電鋳により形成する。このとき、無電解ニッケルメッキ層３５と電解ニッケルメッキ層３６との総厚みが０．３ｍｍ程度となるように電解ニッケルメッキ層３６を形成する。そして、マスター版３４を剥離することにより、図５（ｃ）に示すように、電鋳版３７を得ることができる。この電鋳版３７には、基板１０（樹脂電極層１００）の凹凸部に対応した凹凸パターン３８が形成されている。
【００３２】
次に、得られた電鋳版３７を用いてスタンパー版２２を作製する。図６は、スタンパー版２２の作製過程を説明する図である。
まず、図６（ａ）に示すように、電鋳版３７の凹凸パターン３８と基材層２５との間に未硬化の紫外線硬化樹脂を充填して、樹脂パターン層２４を形成する。これにより、充填された未硬化の紫外線硬化樹脂は、マスター版３４に形成されたレジストパターン層３２０（図４（ｃ）参照）の凹凸に対応した形状となる。
【００３３】
ここで、基材層２５としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、メタクリル酸メチル・ブタジエン・スチレン（ＭＢＳ）樹脂、メタクリル酸メチル・スチレン（ＭＳ）樹脂、アクリル・スチレン（ＡＳ）樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂等の透明樹脂を用いることができる。
【００３４】
樹脂パターン層２４としては、例えば、ウレタンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、エポキシアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、ポリチオール系、ブタジエンアクリレート等の紫外線硬化樹脂を用いることができる。
なお、未硬化の紫外線硬化樹脂には、離型剤が添加される。離型剤は、電鋳版３７からスタンパー版２２を容易に離型できるようにするために添加される材料である。離型剤としては、フッ素系、シリコン系、リン酸エステル系等の離型剤を用いることができる。
【００３５】
次に、図６（ａ）に示すように、基材層２５側から樹脂パターン層２４に向けて紫外線ＵＶを照射して、紫外線硬化樹脂を硬化させる。紫外線ＵＶの照射により、凹凸を有する樹脂パターン層２４の形状が固定される。
続いて、図６（ｂ）に示すように、基材層２５及び樹脂パターン層２４を電鋳版３７から離型して、スタンパー版２２を得る。このスタンパー版２２の表面には、基板１０（樹脂電極層１００）の凹凸部の形状を賦型できる型が形成されている。
【００３６】
図７は、シリンダ２１にスタンパー版２２を巻き付ける様子を説明する図である。図７に示すように、シリンダ本体２１ａの外周面にスタンパー版２２を巻き付けることにより、ロール版２０が完成する。
【００３７】
（基板１０の作製）
次に、ロール版２０を用いた基板１０の作製について説明する。図８は、ロール版２０を用いた基板１０の作製工程（賦形工程）を説明する図である。
図８に示すように、第１ロール４１と、この第１ロール４１に対して所定の間隙を有して配置されるロール版２０との間に、矢印Ｂの方向から基材シート５０を順次送り出す。また、基材シート５０とロール版２０との間に、溶融した導電性樹脂組成物６１をノズル６２から流入させる。導電性樹脂組成物６１は、第１ロール４１及びロール版２０の幅方向の大きさと同程度の大きさ（幅）を有する帯状に供給することが好ましい。これにより、ロール版２０の幅方向において、均一に材料を供給することが可能となる。
【００３８】
導電性樹脂組成物６１は、第１ロール４１とロール版２０との間に所定の圧力で流入させる。これにより、導電性樹脂組成物６１は、ロール版２０の表面に形成された凹凸パターンに充填され、ロール版２０及び大気（外気、製造装置の作業環境等）で冷却されることにより硬化し、ロール版２０の凹凸パターンに沿った形状となる。そして、導電性樹脂組成物６１は、第２ロール４２及び第３ロール４３を経て更に冷却され、最終的に形状が固定される。これにより、基板用帯状シート１１０を得ることができる。そして、剥離ロール４４により、基板用帯状シート１１０と基材シート５０とが分離される。
【００３９】
最終的に得られた基板用帯状シート１１０に対して、打ち抜き、切断等の加工を施すことにより、分離されたそれぞれの基板１０を得ることができる。このようにして作製された基板１０の樹脂電極層１００は、ガラス基板上にエッチング等を施す手法では作製が難しい精度の高い矩形状のテクスチャ構造となる。後述する太陽電池１は、このような矩形状のテクスチャ構造の樹脂電極層１００を備えた基板１０により構成されるため、ピラミッド型のテクスチャ構造の基板により構成される太陽電池に比べて発電効率及び量子効率が向上する。
【００４０】
（太陽電池１の作製）
次に、太陽電池１の作製過程について説明する。図９は、太陽電池１の作製過程を説明する図である。
まず、図９（ａ）に示すように、基板１０の樹脂電極層１００が形成された側に、有機発電層１１となる材料を塗布する。有機発電層１１において、ｐ型の有機半導体の材料として、例えば、ＭＥＨ―ＰＰＶ、ＰＢＤＴＢＯ−ＴＰＤＯ、ＰＢＤＴ（ＥＨ）−ＴＰＤ（Ｏｃｔ）、ＰＢＤＴ−ＴＰＤ、ＰＢＤＴＴＴ−ＣＦ、ＰＢＴＴＰＤ、ＰＣＤＴＢＴ、ＰＤＴＳＴＰＤ、ＰＦＯ−ＤＢＴ、ＰＴＢ７、ＰＳｉＦ−ＤＢＴ、ＴＱ１、Ｐ３ＯＴ、Ｐ３ＤＤＴ、Ｐ３ＨＴ、ＭＤＭＯ−ＰＰＶ等を用いることができる。また、ｎ型の有機半導体の材料として、例えば、ＩＣＢＡ、ｄ５−［６０］ＰＣＢＭ、ＰＣＢＢ（６，６）、ＰＣＢＭ、［７０］ＰＣＢＭ、ＰＣＢＯ、ＰＩ−ＢＴ、［６０］ＴｈＰＣＢＭ、Ｂｉｓ［６０］ＰＣＢＭ、フラーレン−ｃ７０、フラーレン−ｃ６０、フラーレン−ｃ８４、ＰＴＣＤＡ、ＢＢＬ、Ｆ１６ＣｕＰｃ等を用いることができる。有機発電層１１の膜厚は、例えば、４５０〜５００ｎｍの範囲が好ましい。
【００４１】
次に、図９（ｂ）に示すように、有機発電層１１の上に透明電極層１２となる材料を塗布する。透明電極層１２の厚みは、使用する材料の種類により異なるが、およそ数十ｎｍ〜数百ｎｍである。透明電極層１２の材料として、ＩＴＯ（インジウムドープ酸化スズ）、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ）等を用いることができる。なお、透明電極層１２は、入射しようとする光の乱反射を抑制するため、表面が出来る限り平坦面となるように形成することが望ましい。なお、透明電極層１２の外側に、バリア層（不図示）等を積層してもよい。
このようにして作製された太陽電池１は、本実施形態の基板１０を備えるため、発電効率及び量子効率が向上する。
【００４２】
以上説明した実施形態１の基板１０は、以下のような効果を奏する。
実施形態１の基板１０において、樹脂電極層１００は、断面が矩形状のテクスチャ構造を有するため、ピラミッド型等のテクスチャ構造に比べて、光の封じ込め効果を高めることができる。すなわち、有機発電層１１に入射した光は、有機発電層１１と基板１０との界面に設けられた樹脂電極層１００の凹凸部で乱反射し、有機発電層１１の内部により長く留まるため、光の封じ込め効果が高まる。これによれば、有機発電層１１の内部において、光の励起が促進されるため、より多くの正孔及び電子が生成される。したがって、実施形態１の基板１０は、これを備えた太陽電池１の発電効率を向上させることができる。
【００４３】
実施形態１の基板１０において、樹脂電極層１００は、断面が矩形状のテクスチャ構造を有するため、ピラミッド型等のテクスチャ構造に比べて、電荷の取出し量を増やすことができる。すなわち、有機発電層１１で生成された電荷は、移動距離が長くなるにつれてエネルギーが小さくなり、電荷量が低下する。実施形態１の基板１０は、有機発電層１１で生成された電荷を、樹脂電極層１００を形成する凹凸部のいずれかの領域において、より少ない移動距離で取り込むことができる。したがって、実施形態１の基板１０は、これを備えた太陽電池１において、量子効率を向上させることができる。
【００４４】
また、実施形態１の基板１０において、樹脂電極層１００は、賦型により微細な凹凸部が形成されているため、表面に積層される有機発電層１１に対してアンカー効果が得られる。実施形態１の基板１０を備えた太陽電池１は、このアンカー効果により、有機発電層１１との密着性が向上するため、基板１０からの有機発電層１１の剥離を抑制できる。
【００４５】
また、実施形態１の基板１０において、樹脂電極層１００は、凸部１００ｂが平面視で格子状に形成されている。これによれば、樹脂電極層１００の凹凸部において光の乱反射がより促進されるため、上述した光の封じ込め効果による太陽電池１の発電効率をより向上させることができる。また、有機発電層１１で生成された電荷が樹脂電極層１００に取り込まれるまでの移動距離を短くできるので、量子効率をより向上させることができる。
【００４６】
また、従来のガラス基板上にエッチング等を施してテクスチャ構造の透明導電膜を形成する手法では、電極となる透明導電膜の形状が不安定なため、部分的に抵抗値が高くなる場合がある。基板上において、部分的に抵抗値が高い箇所が存在していると、その部分が発熱して有機発電層１１にダメージを与えるおそれがある。しかし、実施形態１の基板１０は、賦型により正確な形状のテクスチャ構造を作製できるため、樹脂電極層１００における抵抗値のバラつきが減少し、発熱による有機発電層１１へのダメージを抑制できる。
したがって、実施形態１の基板１０は、これを備えた太陽電池１の発電効率及び量子効率を向上させることができる。また、実施形態１の基板１０は、これを備えた太陽電池１の耐久性をより向上させることができる。
【００４７】
また、電極の他の構成例として、ガラス基板上に金属蒸着膜のエッチングにより櫛形電極を形成する手法がある。しかし、このような櫛形電極には、電荷を取り出す構造が複雑になるという難点がある。これに対して、実施形態１の基板１０では、樹脂電極層１００で電荷を取り出すため、内部に電極を配置する必要がない。そのため、実施形態１の基板１０は、電荷の取り出し構造を簡素化できる。また、実施形態１の基板１０は、ガラス基板を用いた場合に比べて重量を軽くできる。
【００４８】
［実施形態２］
図１０は、実施形態２における太陽電池１Ａの構成を説明する図である。図１１は、メッシュ電極層１４の構成を説明する図である。
実施形態２の太陽電池１Ａは、透明電極層１２の上にメッシュ電極層１４を備える点が実施形態１と異なる。その他の構成は、実施形態１の太陽電池１と同じである。以下、実施形態１の構成要件と対応する構成要件に同一符号を付して説明する。
【００４９】
透明電極層１２の上に形成されるメッシュ電極層１４は、図１１に示すように、網目状に形成された電極であり、金属薄膜により形成される。メッシュ電極層１４を形成する材料として、例えば、アルミニウム、銀、金、白金、ニッケル、コバルト、クロム、銅、チタン等の金属材料を用いることができる。
【００５０】
図１０に示すように、平坦な透明電極層１２を備えた太陽電池１Ａを大面積化すると、透明電極層１２の抵抗値が高くなるため、電荷の移動距離が短くなる。その結果、電荷の取出し量が減少し、発電効率が低下する。また、透明電極層１２の抵抗値を低くするために、透明電極層１２の膜厚を増やすと、透明電極層１２の透過率が低下するため、入射光量が減少する。一方、実施形態２の太陽電池１Ａを大面積化した場合、有機発電層１１で生成された電荷は、透明電極層１２よりも抵抗値の低いメッシュ電極層１４を移動するため、より長い距離を移動できる。したがって、実施形態２の太陽電池１Ａにおいては、大面積化した場合でも電荷の取出し量が減少することがなく、発電効率の低下を抑制できる。また、実施形態２の太陽電池１Ａにおいて、メッシュ電極層１４は、網目状のため、入射光量の減少を最小限に抑えることができる。
【００５１】
（実施例）
以下、実施例及び比較例について説明する。
１．実施例として、実施形態２の構成（導電性基板／有機発電層／透明電極／メッシュ電極）を備えた基板を、以下の手順により作製した。
（１−１）所望のパターン形状に従い、電子線描画手法を用いて、マスター版（レジスト版）を形成した（図４参照）。
（１−２）上記レジスト版から、ニッケルを用いた電鋳により、電鋳版を形成した（図５参照）。
（１−３）上記電鋳版を用いて、スタンパー版を形成した（図６参照）。
（１−４）上記スタンバー版をシリンダに巻き付けることにより、ロール版を形成した（図７参照）。
（１−５）上記ロール版と鏡面ロール（第１ロール）との間に導電性樹脂組成物を挟み込むように供給し、溶融押し出し成形を実施した（図８参照）。
ここでは、導電性樹脂組成物として、Ｃｕの微粒子を練りこんだアニリン系の導電性ポリマーを用いた。また、厚み５０ミクロンに成形された基板用帯状シートをロール状に巻き上げて、ロール状基板とした。
（１−６）上記ロール状基板の樹脂電極層が形成された側に、マイクログラビアを用いたＷｅｔコートにより有機発電層を形成して、発電層付きロール状基板とした（図９（ａ）参照）。
ここでは、有機発電層として、Ｐ３ＨＴとフラーレンＣ６０の混合物を用い、乾燥後の発電層付きロール状基板の厚みを１００ｎｍとした。
（１−７）上記発電層付きロール状基板の有機発電層の上に、スパッタ蒸着により、透明導電膜を形成して、透明電極層とした（図９（ｂ）参照）。蒸着する材料として、ＩＴＯを用い、厚み４００ｎｍとした。
（１−８）上記（１−７）の透明電極層／発電層付きのロール上基板へ、パターン蒸着によりメッシュ電極層を形成して、太陽電池を得た（図１０参照）。
２．比較例として、従来の構成（ガラス基板／テクスチャＣＶＤ層／有機発電層／透明電極層／メッシュ電極層）を備えた基板を作製した。
ガラス基板として、青板ガラスを用い、熱ＣＶＤ法により、テクスチャ構造のＩＴＯ層を形成した。このほかは、上記実施例の（１−５）以降の手順に準じて作製し、比較例の太陽電池を得た。
上記実施例及び比較例の太陽電池について、それぞれ発電効率、量子効率、重量について３段階の評価を行った。結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
2017135327.tif 000003
【００５３】
なお、判定は、ＩＥＣ  ６１２１５／ＪＩＳ  Ｃ  ８９９０に従い、実施例、比較例のそれぞれの発電効率η、量子効率Ｅｆｆを導出し、△＝１とした場合において、１．１を超えた場合を「○」、０．９を下回った場合を「×」とした。
表１に示すように、実施例の太陽電池は、すべての評価項目について比較例の太陽電池より優れていることが明らかとなった。
【００５４】
（変形形態）
本発明は、上述した実施形態１及び２（以下、単に「実施形態」ともいう）に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。以下、上述した実施形態の構成要件と対応する構成要件に同一符号を付して説明する。
【００５５】
本実施形態では、樹脂電極層１００の凸部１００ｂが平面視で格子状に形成された例について説明したが、これに限定されない。図１２は、樹脂電極層１００の他の形状を説明する図である。図１２（ａ）に示す樹脂電極層１００は、凸部１００ｂが平面視でハニカム状に形成されている。本例において、凹部１００ａは、平面視で正六角形に形成されている。また、図１２（ｂ）に示す樹脂電極層１００は、凸部１００ｂが平面視でストライプ状に形成されている。本例において、凹部１００ａは、平面視で同じくストライプ状に形成されている。
【００５６】
図１２に示すように、樹脂電極層１００における凸部１００ｂの形状を平面視でハニカム状、ストライプ状とした場合でも、凸部１００ｂの形状を平面視で格子状とした場合と同等の効果を得ることができる。特に、図１２（ｂ）に示すように、凸部１００ｂの形状を平面視でストライプ状とした場合、基板１０上において、樹脂電極層１００を容易に形成できる。
【００５７】
本実施形態では、基板１０と樹脂電極層１００とが一体に形成された例について説明したが、これに限定されない。基板１０において、導電性樹脂からなる基材層の上に樹脂電極層１００が形成された構成としてもよいし、基材層と樹脂電極層１００との間に別の機能を備えた層が形成された構成としてもよい。
本実施形態では、樹脂電極層１００を、断面が矩形状のテクスチャ構造とした例について説明したが、これに限定されない。樹脂電極層１００は、断面が略矩形状のテスクチャ構造であればよく、例えば、断面が台形状のテクスチャ構造であってもよい。樹脂電極層１００を、断面が台形状のテクスチャ構造とした場合でも、ピラミッド型等のテクスチャ構造に比べて、発電効率及び量子効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１，１Ａ  太陽電池
１０  基板（太陽電池用基板）
１１  有機発電層
１２  透明電極層
１４  メッシュ電極層
１００  樹脂電極層
１００ａ  凹部
１００ｂ  凸部
【図１】
2017135327.tif 000004
【図２】
2017135327.tif 000005
【図３】
2017135327.tif 000006
【図４】
2017135327.tif 000007
【図５】
2017135327.tif 000008
【図６】
2017135327.tif 000009
【図７】
2017135327.tif 000010
【図８】
2017135327.tif 000011
【図９】
2017135327.tif 000012
【図１０】
2017135327.tif 000013
【図１１】
2017135327.tif 000014
【図１２】
2017135327.tif 000015