JP2012160677A - 有機太陽電池の製造方法及び有機太陽電池 - Google Patents

Abstract

【課題】有機光電変換層上の電極層の加工深さを正確に制御しなくても、良好な性能を有する有機太陽電池を製造できる有機太陽電池の製造方法を提供する。
【解決手段】有機太陽電池を製造する際に、各有機太陽電池素子の有機光電変換層１３の端部下に第１絶縁体部３２を設け、有機光電変換層１３上に形成した第２電極層２２の第１絶縁体部３２上の部分をレーザ等で切断することによって第２電極層２２を複数の第２電極に分割する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、第１電極と第２電極との間に有機光電変換層が挟まれた複数の有機太陽電池素子が基板上で電気的に接合された有機太陽電池と、そのような有機太陽電池の製造方法とに関する。

有機太陽電池としては、具体的な製造手順の異なる様々なものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ただし、既存の有機太陽電池の製造手順は、基本的には、図２４（Ａ）、（Ｂ）に示したように、複数の第１電極４１と複数の有機光電変換層４３とを基板４０上に形成した後に第２電極層４５を形成し、形成した第２電極層４５をレーザで（又は機械的に）分割することにより複数の第２電極４２を形成するものとなっている。

国際公開第２０１０／００９２６８号

良好な性能を有する有機太陽電池を得るべく鋭意研究した結果、発明者らは、上記したような既存の有機太陽電池の製造手順は、有機光電変換層上の電極層の切断（加工）深さを正確に制御しないと、有機光電変換層を挟んでいる２電極（第１電極、第２電極）の短絡等が生じてしまうものとなっていることを見出した。

そこで、本発明の課題は、有機光電変換層上の電極層の加工深さをさほど正確に制御しなくても、各有機太陽電池素子の第１電極、第２電極間が短絡しない有機太陽電池を製造できる有機太陽電池の製造方法を提供することにある。また、本発明の他の課題は、各有機太陽電池素子の第１電極、第２電極間が短絡しにくいものを製造しやすい構成を有する有機太陽電池を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の、第１電極と第２電極との間に有機光電変換層が挟まれた構成を有する複数の有機太陽電池素子が基板上で電気的に接合された有機太陽電池の製造方法は、
基板と、前記基板の一方の面上に並設された複数の第１電極とを含み、第１電極の並び方向と直交する方向に延びた帯状の第１絶縁体部が各第１電極上に設けられている部材を製造する部材製造工程と、
前記部材製造工程により製造された前記部材の第１電極側の面上に有機光電変換層を形成する有機光電変換層形成工程と、
前記有機光電変換層形成工程により形成された前記有機光電変換層上に第２電極層を形成する第２電極層形成工程と、
前記第２電極層形成工程により形成された前記第２電極層の，前記部材の各第１絶縁体部上の部分を加工することにより前記第２電極層を複数の第２電極に分割する第２電極層分割工程とを、含む。

すなわち、本発明の有機太陽電池の製造方法は、第２電極層の，レーザ等による各切断（加工）部分下に、有機光電変換層のみならず、第１絶縁体部が存在することになる手順で、有機太陽電池が製造されるものとなっている。そして、切断による第１電極と第２電
極の短絡は、原則として、切断による第２電極の埋没や、第２電極の構成材料の有機光電変換層ヘのマイグレーション（拡散）によって起こるのであるから、本発明の有機太陽電池の製造方法によれば、有機光電変換層上の第２電極層の加工深さをさほど正確に制御しなくても、各有機太陽電池素子の第１電極、第２電極間が短絡しない有機太陽電池を製造できることになる。

本発明の有機太陽電池の製造方法を実施するに際しては、部材製造工程として、基板と、前記基板の一方の面上に並設された複数の第１電極とを含み、それぞれ、第１電極の並び方向と直交する方向に延びた帯状の第１絶縁体部及び帯状の導電体部が各第１電極上に設けられている部材を製造する工程を採用し、前記有機光電変換層形成工程として、前記部材の各導電体部上の部分が除去されている有機光電変換層を形成する工程を採用することが出来る。

また、部材製造工程として、基板と、前記基板の一方の面上に並設された複数の第１電極と、前記複数の第１電極の中の，隣接する各２つの第１電極の境界毎に設けられた補助構造であって、対応する境界を覆う帯状の第２絶縁体部、当該第２絶縁体部により一方の側面が覆われた帯状の導電体部、及び、当該導電体部の他方の側面を覆う帯状の第１絶縁体部を含む補助構造とを備えた部材を製造する工程を採用することも出来る。

なお、そのような部材製造工程を採用する場合、その具体的な内容を、前記基板の一方の面上に第１電極層を形成する第１電極層形成工程と、第１電極層形成工程により形成された第１電極層の複数の第１電極への分割箇所毎に、分割箇所を覆う帯状の第２絶縁体部、帯状の導電体部及び帯状の第１絶縁体部を、第１絶縁体部、第２絶縁体部間に導電体部が位置するように、且つ、各分割箇所における各部の並び順が同一となるように形成する絶縁体部等形成工程と、前記絶縁体部等形成工程により形成された各第２絶縁体部を通して前記第１電極層の各第２絶縁体部下の部分にレーザを照射することにより前記第１電極層を複数の第１電極に分割する第１電極層分割工程とを含むものとしておくことが好ましい。何故ならば、そのようにしておけば、第１電極層から除去された物質により第１電極層が汚染されるのを防止できることになるからである。

また、そのような部材製造工程中の絶縁体部等形成工程としては、複数の補助構造を容易に製造できるようにするために、複数の導電体部を塗布法により形成した後、複数の第１絶縁体部及び第２絶縁体部を一括して塗布法により形成する工程を採用しておくことが好ましい。また、絶縁体部等形成工程としては、界面活性剤を添加した導電性ペーストを第１電極層上に塗布することにより複数の導電体部を形成する工程を採用しておくことも好ましい。何故ならば、そのような導電性ペーストを用いておけば、各導電体部上に堆積する物質量が低減し、その結果として、各導電体部上に堆積した物質を容易に除去できるようになるからである。

また、本発明の有機太陽電池の製造方法を、有機光電変換層形成工程により形成された有機光電変換層上に第１バッファ層を形成する工程を、さらに含み、第２電極層形成工程が、有機光電変換層上に形成された第１バッファ層上に第２電極層を形成する工程である方法や、部材製造工程が、各第１電極上に第２バッファ層が形成されている部材を製造する工程である方法としておくことも出来る。

また、本発明の、第１電極と第２電極との間に有機光電変換層が挟まれた構成を有する複数の有機太陽電池素子が基板上で電気的に接合された有機太陽電池は、
基板と、
前記基板の一方の面上に並設された複数の第１電極と、
各第１電極上に設けられた、前記複数の第１電極の並び方向に直交する方向に延びた帯
状の第１絶縁体部と、
前記複数の第１電極上に設けられた、複数の部分に分割されている有機光電変換層と、
前記有機光電変換層上に設けられた第２電極層であって、各第１絶縁体部上の部分で複数の第２電極に分割されている第２電極層と、
を含む。

すなわち、本発明の有機太陽電池は、第２電極層のレーザ等による各切断（加工）箇所下に、有機光電変換層と第１絶縁体部とが存在する構成を有している。そして、切断による第１電極と第２電極の短絡は、原則として、切断による第２電極の埋没や、第２電極の構成材料の有機光電変換層ヘのマイグレーション（拡散）によって起こるのであるから、本発明の有機太陽電池に採用されている構成は、各有機太陽電池素子の第１電極、第２電極間が短絡しにくいものを製造しやすい構成となっていると言うことが出来る。

本発明によれば、有機光電変換層上の電極層の加工深さをさほど正確に制御しなくても、各有機太陽電池素子の第１電極、第２電極間が短絡しない有機太陽電池を製造することができる。また、各有機太陽電池素子の第１電極、第２電極間が短絡しにくいものを製造しやすい有機太陽電池を提供できる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る有機太陽電池の製造方法にて製造される有機太陽電池の断面図である。 図２は、第１実施形態に係る有機太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。 図３は、第１実施形態に係る有機太陽電池の製造方法を説明するための斜視図である。 図４は、第１実施形態に係る有機太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。 図５は、第１実施形態に係る有機太陽電池の製造方法を説明するための斜視図である。 図６は、第１実施形態に係る有機太陽電池の製造方法を説明するための工程図である。 図７は、第１実施形態に係る有機太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。 図８は、第１実施形態に係る有機太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。 図９は、第１実施形態に係る有機太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。 図１０は、第１実施形態に係る有機太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。 図１１は、第１実施形態に係る有機太陽電池の製造方法を説明するための斜視図である。 図１２は、第１実施形態に係る有機太陽電池の製造方法を説明するための工程図である。 図１３は、本発明の第２実施形態に係る有機太陽電池の製造方法にて製造される有機太陽電池の断面図である。 図１４は、第２実施形態に係る有機太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。 図１５は、第２実施形態に係る有機太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。 図１６は、第２実施形態に係る有機太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。 図１７は、本発明の第３実施形態に係る有機太陽電池の製造方法にて製造される有機太陽電池の断面図である。 図１８は、第３実施形態に係る有機太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。 図１９は、第３実施形態に係る有機太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。 図２０は、第３実施形態に係る有機太陽電池の製造方法を説明するための断面図である。 図２１は、第１実施形態に係る有機太陽電池の製造方法にて製造できる他の有機太陽電池の断面図である。 図２２は、第１実施形態に係る有機太陽電池の製造方法にて製造できる他の有機太陽電池の断面図である。 図２３は、第１実施形態に係る有機太陽電池の製造方法にて製造できる他の有機太陽電池の断面図である。 図２４は、従来の有機太陽電池の製造方法の説明図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照して詳細に説明する。

《第１実施形態》
本発明の第１実施形態に係る有機太陽電池の製造方法は、図１に示したような有機太陽電池、すなわち、第１電極１１と第２電極１２との間に有機光電変換層１３が挟まれた構成を有する複数の有機太陽電池素子２０が基板１０上で電気的に直列に接続された有機太陽電池を製造するための方法である。なお、この図１及び以下で説明に用いる各図面は、有機太陽電池の各部を認識しやすい大きさとするために、各部の縮尺を適宜変更したものとなっている。

本製造方法にて有機太陽電池を製造する際には、まず、図２に示してあるように、透明な基板１０上に、スパッタ法等により、透明な導電性材料からなる第１電極層２１が形成される。

この工程に用いる基板１０は、基板側より太陽光が入射する場合は、透明な（透光性がある），適度な強度を有する絶縁性板状部材（ガラス板、有機フィルム等）でありさえすれば良い。ただし、出力の高い有機太陽電池（有機太陽電池素子２０）を得るためには、基板１０として、波長５００ｎｍにおける透過率が５０％以上である部材を採用しておくことが望ましい。また、基板１０に柔軟性を持たせておけば、外力に対して強い有機太陽電池が得ることが出来る。そのため、基板１０としては、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、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、トリアセチルセルロース、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアリレート、環状ポリオレフィン、アラミド等の有機フィルムを採用しておくことが望ましい。又、基板側より太陽光が入射しない場合は、不透明な材料でも良く、例えば、ステンレス、アルミ、銅などの金属箔の他に、透光性の低い有機フィルムも使用できる。

また、基板１０の厚さが厚すぎると、有機太陽電池の重量が増えると共に、有機太陽電池の製造コストが高くなってしまうことになる。逆に、基板１０の厚さが薄すぎると、機械的強度が弱い有機太陽電池が得られてしまうことになる。そのため、基板１０の厚さは、１μｍ以上、２０ｍｍ以下としておくことが好ましく、５μｍ以上、１０ｍｍ以下とし
ておくことが望ましい。

基板１０上に形成する第１電極層２１は、基板１０が透明な場合、透明な導電性材料からなる層でありさえすれば良い。ただし、出力の高い有機太陽電池を得るためには、この第１電極層２１を、波長５００ｎｍにおける透過率が５０％以上の層としておくべきである。なお、そのような第１電極層２１を実現できる材料としては、酸化ニッケル、酸化スズ、酸化インジウム、酸化スズインジウム（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物、或いは、金、白金、銀、クロム等の金属及びその合金、ポリチオゲン誘導体にポリスリレンスルフォン酸をドーピングしたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳや、ポリピロール及びポリアニリン等にヨウ素等をドーピングした導電性ポリマー等を例示できる。また、ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯ等の積層膜を第１電極層２１とすることも出来る。又、基板１０が不透明な場合、例えば、１００ｎｍ程度の厚さのＡｇ層が、真空蒸着法、スパッタリング法、スクリーン印刷等により形成される。

第１電極層２１の形成完了後には、複数の補助構造を第１電極層２１上に形成するための補助構造形成工程が行われる。

補助構造形成工程により形成される補助構造は、図３及び図４に模式的に示してあるように、基板１０上に製造する有機太陽電池素子２０の並び方向（図３等における左右方向；以下、単に左右方向と表記する）と直交する方向に延びた第１絶縁体ライン３２、導電体ライン３１及び第２絶縁体ライン３３からなる構造である。なお、図３等には、導電体ライン３１が第１絶縁体ライン３２及び第２絶縁体ライン３３により挟まれた構成を有する補助構造を示したが、各ライン間に間隔がある補助構造を第１電極層２１上に形成することも出来る。

補助構造は、通常、補助構造の形成周期（隣接する２つの補助構造の左右方向の中心間隔）が１０ｍｍ程度となるように、第１電極層２１上に形成される。

また、補助構造は、第１電極層２１、第２電極層２２の分割（図６、図１１参照；詳細は後述）を容易に行えるようにするために、通常、その全幅が１ｍｍ程度となるように、かつ、導電体ライン３１の幅が全幅の１／２〜１／３程度となるように製造される。なお、補助構造の全幅とは、補助構造の，第１電極層２１と接している側の左右方向の長さのことであり、導電体ライン３１の幅とは、導電体ライン３１の，第１電極層２１と接している部分の左右方向の長さのことである。

補助構造の各部の構成材料としては、様々なものを採用することが出来る。例えば、第１絶縁体ライン３２及び第２絶縁体ライン３３の構成材料は、レーザ照射により加工されにくい（除去されない）絶縁体材料であれば良い。従って、ＵＶ（紫外線）硬化樹脂等の一般的な有機物を第１絶縁体ライン３２及び第２絶縁体ライン３３の構成材料として使用することが出来る。また、導電体ライン３１の構成材料は、導電性が比較的に高い材料でありさえすれば良い。従って、金、銀（Ａｇ）、銅等の金属を、導電体ライン３１の構成材料として使用することが出来る。

補助構造の厚さ（第１絶縁体ライン３２の厚さ）の下限値は、主として、第２電極層２２の分割工程における深さ方向（厚さ方向）の加工精度から定まるものである。換言すれば、補助構造の厚さは、当該下限値以上でありさえすれば良い。ただし、過度に薄い補助構造は、形成しにくいもの（形成法が限定されるもの）である。また、補助構造が過度に厚いと、有機光電変換層１３の形成面の凹凸が大きくなる結果として、有機光電変換層１３の形成が困難になる。そのため、補助構造は、０．１μｍ〜１．０μｍ程度の厚さのものであることが好ましく、０．２μｍ〜０．５μｍ程度の厚さのものあることがより好ま
しい。

補助構造の各部の実際の形成法は、第１電極層２１を劣化させずに導電性／絶縁性が良いライン３１〜３３を形成できるように定めればものでありさえすれば良い。そして、上記したように、補助構造は、各ライン間に間隔があるものであっても良いのであるが、ライン３１〜３３が接触した構成を採用しておけば、印刷（スクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷等の塗布法）により補助構造を簡単に製造できることになる。

そのため、本実施形態に係る製造方法は、補助構造形成工程として、『導電性ペーストの印刷により複数の導電体ライン３１を第１電極層２１上に形成した後にＵＶ硬化樹脂の印刷により複数の第１絶縁体ライン３２及び第２絶縁体ライン３３を第１電極層２１（及び導電体ライン３１）上に形成することによって、導電体ライン３１が第１絶縁体ライン３２及び第２絶縁体ライン３３により挟まれた補助構造を形成する工程』を採用したものとなっている。

また、本実施形態に係る製造方法に採用されている補助構造形成工程は、『界面活性剤を添加した導電性ペースト（本実施形態では、Ａｇペースト）の印刷により複数の導電体ライン３１を第１電極層２１上に形成する』ものともなっている。説明の便宜上、そのような導電性ペーストを導電体ライン３１の形成に用いている理由は、後述することにする。

補助構造の形成完了後には、図５及び図６に模式的に示してあるように、各補助構造の第２絶縁体ライン３３下の第１電極層２１に、各第２絶縁体ライン３３を透過させる形でＩＲレーザ光（図では、レーザ光）を照射することにより、第１電極層２１が複数の第１電極１１に分割される。なお、この工程に使用するレーザ光は、５０μｍ−３００μｍ程度の幅の溝（導電性を有さない部分；図６において、黒く塗りつぶしてある部分）を第１電極層２１内に形成できるものであれば良い。

次いで、上記手順で製造された部材の第１電極１１側の面上に、図７に模式的に示してあるように、有機光電変換層１３が塗布法（ダイコート、グラビアコート）等により形成される。

この工程で形成する有機光電変換層１３は、ｐ型半導体とｎ型半導体が層内で相分離した層（ｉ層）を有するバルクヘテロ接合型、それぞれｐ型半導体を含む層（ｐ層）とｎ型半導体を含む層（ｎ層）を積層した積層型（ヘテロｐｎ接合型）、ショットキー型およびそれらの組み合わせのいずれであっても良い。また、有機光電変換層１３の厚みに特に制限はない。ただし、均一性が比較的良く、或る程度高い光電変換効率を得るためには、有機光電変換層１３の膜厚を、３ｎｍ以上、３００ｎｍ以下としておくことが好ましく、５０ｎｍ以上、２５０ｎｍ以下としておくことが望ましい。

なお、有機光電変換層１３用のｐ型の半導体としては、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リフィリン等のプルフィリン化合物；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；テトラセンやペンタセンのポリアセン；セキシチオフェン等のオリゴチオフェン及びこれら化合物を骨格として含む誘導体が例示できる。さらに、有機半導体層を構成し得るｐ型の半導体として、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、ポリピロール等の高分子等も例示できる。

また、有機光電変換層１３用のｎ型の半導体としては、フラーレン（Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６）；オクタアポフィリン；上記ｐ型半導体のパーフルオロ体；ナフラレンテトラカルボン酸無水物、ナフラレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の芳香族カルボン酸無水物やそのイミド化合物；及び、これら化合物を骨格として含む誘導体などを例示できる。

有機光電変換層１３の形成完了後には、図８及び図９に模式的に示したように、レーザ光（例えば、波長５３２ｎｍのレーザ光）の照射により、有機光電変換層１３の各導電体ライン３１上の部分（及び、ライン３１〜３３の最上端部分）が除去される。

本実施形態に係る製造方法に『界面活性剤を添加したＡｇペーストの印刷により複数の導電体ライン３１を第１電極層２１上に形成する補助構造形成工程』を採用しているのは、この除去工程を簡単に行えるようにするためである。

すなわち、界面活性剤を添加したＡｇペーストを用いておけば、通常のＡｇペーストを用いた場合よりも、表面に有機物が堆積しにくい導電体ライン３１を形成できる。そして、表面に堆積している有機物の厚さが薄い方が、レーザ光による有機物の除去が簡単に行えるので、本実施形態に係る製造方法に『界面活性剤を添加したＡｇペーストの印刷により複数の導電体ライン３１を第１電極層２１上に形成する補助構造形成工程』を採用しているのである。

有機光電変換層１３の各導電体ライン３１上の部分の除去後には、図１０に模式的に示してあるように、残っている有機光電変換層１３上及び各導電体ライン３１上に、第２電極層２２が形成される。この第２電極層２２としては、例えば、基板１０が透明な場合、１００ｎｍ程度の厚さのＡｇ層が、真空蒸着法、スパッタリング法、スクリーン印刷等により形成される。又、基板１０が不透明な場合、第２電極層２２としては、基板１０が透明な場合における前述の第１電極層２１と同様のものが形成される。

第２電極層２２の形成完了後には、図１１及び図１２に模式的に示してあるように、レーザ光（例えば、波長５３２ｎｍのレーザ光）の照射により第２電極層２２の各第１絶縁体ライン３２上の，２００μｍ程度の幅の部分が、除去される。すなわち、第２電極層２２を複数の第２電極１２に分割するために、第２電極層２２をレーザで加工する工程が行われる。そして、その結果として、複数の直列接続された有機太陽電池素子２０（図１参照）が基板１０上に形成されることになる。

以上、説明したように、本実施形態に係る有機太陽電池の製造方法は、
『基板１０と、基板１０の一方の面上に並設された複数の第１電極１１と、それらの第１電極１１中の，隣接する各２つの第１電極１１の境界毎に設けられた補助構造であって、対応する境界を覆う帯状の第２絶縁体ライン３３、第２絶縁体ライン３３により一方の側面が覆われた帯状の導電体ライン３１、及び、当該導電体ライン３１の他方の側面を覆う帯状の第１絶縁体ライン３２を含む補助構造とを備えた部材』（図６）を製造し、
製造した部材の第１電極１１側の面上に有機光電変換層１３（図７、図９）を形成し、
当該有機光電変換層１３上に第２電極層２２（図１０）を形成し、
形成した第２電極層２２の，各補助構造の第１絶縁体ライン３２の部分を加工することにより第２電極層２２を複数の第２電極１２に分割する（図１１、図１２）
といった手順で、複数の有機太陽電池素子２０が基板１０上で電気的に接続（接合）された有機太陽電池（図１）を製造するものとなっている。

換言すれば、上記製造方法は、第２電極層２２のレーザ等による各切断（加工）部分下に、有機光電変換層１３のみならず、第１絶縁体部３２が存在することになる手順で、有
機太陽電池が製造されるものとなっている。そして、切断による第１電極１１と第２電極１２の短絡は、原則として、切断による第２電極１２の埋没や、第２電極１２の構成材料の有機光電変換層１３ヘのマイグレーションによって起こるのであるから、本実施形態に係る有機太陽電池の製造方法によれば、有機光電変換層１３上の第２電極層２２の加工深さをさほど正確に制御しなくても、各有機太陽電池素子２０の第１電極１１、第２電極１２間が短絡しない有機太陽電池を製造できることになる。

《第２実施形態》
本発明の第２実施形態に係る“有機太陽電池の製造方法”（以下、単に、製造方法とも表記する）は、図１３に示したような構成を有する有機太陽電池を製造するための方法である。

すなわち、この第２実施形態に係る製造方法も、上記した第１実施形態に係る製造方法と同様に、第１電極１１と第２電極１２との間に有機光電変換層１３が挟まれた構成を有する複数の有機太陽電池素子２０が基板１０上で電気的に直列に接続された有機太陽電池を製造するための方法となっている。ただし、本製造方法により製造される有機太陽電池は、各第２電極１２上に導電体ライン３１及び第２絶縁体ライン３３（図１参照）が設けられていないものとなっている。

以下、第２実施形態に係る製造方法を、第１実施形態に係る製造方法と異なる部分を中心に、説明する。なお、本実施形態に係る製造方法は、基板１０や、各層の構成材料、形成法として、第１実施形態に係る製造方法のそれと同じものを使用できるものである。

本製造方法にて有機太陽電池を製造する際には、まず、透明な基板１０上に、スパッタ法等により、透明な導電性材料からなる第１電極層２１が形成される（図２参照）。

その後、『レーザ加工等により、基板１０上の第１電極層２１を複数の第１電極１１に分割して、各第１電極層２１上に第１絶縁体ライン３２を形成する』、『第１電極層２１上に、複数の第１絶縁体ライン３２を形成してから、レーザ加工等により、基板１０上の第１電極層２１を複数の第１電極１１に分割する』といったような手順により、図１４に示したような構成を有する部材が製造される。

すなわち、基板１０上に複数の第１電極１１が併設されている部材であって、各第１電極１１の、他の第１電極１１と対向している側の一方（図１３、１４における右方向）の端近傍に、第１電極１１の並び方向に直交する方向に延びた第１絶縁体ライン３２が形成されている部材が製造される。なお、第１絶縁体ライン３２の構成材料、形成法、幅は、特に制限されない。例えば、ＵＶ硬化樹脂等の印刷により、０．３ｍｍ程度の幅の第１絶縁体ライン３２を形成するようにしておくことが出来る。

次いで、製造した部材の第１電極１１側の面上に、有機光電変換層１３が塗布法（ダイコート、グラビアコート）等により形成される。そして、有機光電変換層１３の，第１電極１１の右端近傍上の部分（第１絶縁体ライン３２よりも端に近い部分）がレーザ光照射等により除去されることにより、図１５に示したような構成の部材が製造される。なお、図１５に示した部材は、有機光電変換層１３の，第１絶縁体ライン３２上の部分が全く除去されていないものであるが、第１絶縁体ライン３２の右端側上の部分まで有機光電変換層１３が除去されるようにしておくことも出来る。

その後、有機光電変換層１３上及び露出している各第１電極１１上に、第２電極層２２が形成される。そして、図１６に模式的に示してあるように、レーザ光（例えば、波長５３２ｎｍのレーザ光）の照射により第２電極層２２の各第１絶縁体ライン３２上の，２０
０μｍ程度の幅の部分が除去されることにより、有機太陽電池（図１３）が製造される。

以上、説明したように、この第２実施形態に係る製造方法（有機太陽電池の製造方法）も、第２電極層２２のレーザ等による各切断（加工）部分下に、有機光電変換層１３のみならず、第１絶縁体部３２が存在することになる手順で、有機太陽電池が製造されるものとなっている。そして、切断による第１電極１１と第２電極１２の短絡は、原則として、切断による第２電極１２の埋没や、第２電極１２の構成材料の有機光電変換層１３ヘのマイグレーションによって起こる。従って、本実施形態に係る製造方法によっても、有機光電変換層１３上の第２電極層２２の加工深さをさほど正確に制御しなくても各有機太陽電池素子２０の第１電極１１、第２電極１２間が短絡しない有機太陽電池を製造できることになる。

《第３実施形態》
本発明の第３実施形態に係る製造方法（有機太陽電池の製造方法）では、図１７に示したような構成を有する有機太陽電池が製造される。

すなわち、この図１７と、上記した第１、第２実施形態に係る製造方法の内容とから明らかなように、本製造方法では、先ず、透明な基板１０上に透明な第１電極層２１が形成される（図２参照）。

その後、『レーザ加工等により基板１０上の第１電極層２１を複数の第１電極１１に分割してから、各第１電極層２１上に導電性ライン３１及び第１絶縁体ライン３２を形成する』、『第１電極層２１上に、複数の導電性ライン３１及び第１絶縁体ライン３２を形成してから、レーザ加工等により基板１０上の第１電極層２１を複数の第１電極１１に分割する』といったような手順により、図１８に示したような構成を有する部材が製造される。すなわち、基板１０上に複数の第１電極１１が併設されている部材であって、各第１電極１１の、他の第１電極１１と対向している側の一方の端（以下、右端と表記する）近傍に、第１電極１１の並び方向に直交する方向に延びた導電性ライン３１及び第１絶縁体ライン３２が、導電性ライン３１の方が右端に近くなるように形成されている部材が、製造される。

次いで、製造した部材の第１電極１１側の面上に、有機光電変換層１３が塗布法等により形成される。そして、有機光電変換層１３の，導電性ライン３１上の部分がレーザ光照射等により除去されることにより、図１９に示したような構成の部材が製造される。

その後、分割された有機光電変換層１３上及び露出している各第１電極１１上に、第２電極層２２が形成される。そして、図２０に模式的に示してあるように、レーザ光の照射等により第２電極層２２の各第１絶縁体ライン３２上の，２００μｍ程度の幅の部分が除去されることにより、有機太陽電池（図１７）が製造される。

以上、説明したように、この第３実施形態に係る製造方法も、第２電極層２２のレーザ等による各切断（加工）部分下に、有機光電変換層１３のみならず、第１絶縁体部３２が存在することになる手順で、有機太陽電池が製造されるものとなっている。従って、本実施形態に係る製造方法によっても、有機光電変換層１３上の第２電極層２２の加工深さをさほど正確に制御しなくても各有機太陽電池素子２０の第１電極１１、第２電極１２間が短絡しない有機太陽電池を製造できることになる。

《変形形態》
上記した各実施形態に係る製造方法は、図１等に示したものとは異なる構成を有する有機太陽電池の製造にも使用できるものである。例えば、第１実施形態に係る製造方法によ
り、図２１〜図２３に示してあるような構成を有する有機太陽電池、すなわち、有機光電変換層１３の上下に、有機光電変換層１３と電極層との電気的接合性を向上させるとともに、電極材料の拡散等を防ぐためのバッファ層２５（例えば、５０〜１００ｎｍ程度の厚さのＰＥＤＯＴ層）、バッファ層２６（例えば、５０〜１００ｎｍ程度の厚さのＺｎＯ層）が設けられた有機太陽電池を製造することも出来る。また、第２、第３実施形態に係る製造方法により、図１３、図１７の有機太陽電池に、バッファ層２５、２６相当の層を追加した構成を有する有機太陽電池を製造することも出来る。

さらに、第１実施形態に係る製造方法を、補助構造として、導電体ライン３１を含まないもの（第１絶縁体ライン３２と第２絶縁体ライン３３とが所定間隔を以て並んだ構造）を形成するものに変形することも出来る。

また、第１実施形態に係る製造方法を、図６に示した構成の部材を上記したものとは異なる手順、例えば、第１電極層２１を複数の第１電極１１に分割した後に複数の補助構造を形成す手順で製造するものに変形することも出来る。ただし、当該手順を採用した場合、第１電極層２１から除去された物質により第１電極層２１が汚染されてしまうことになる。従って、第１電極層２１から除去された物質により第１電極層２１が汚染されてしまうことがない上記手順を採用しておくことが望ましい。

１０ 基板
１１ 第１電極
１２ 第２電極
１３ 有機光電変換層
２０ 有機太陽電池素子
２１ 第１電極層
２２ 第２電極層
２５、２６ バッファ層
３１ 導電体ライン
３２ 第１絶縁体ライン
３３ 第２絶縁体ライン

Claims (10)

1. 第１電極と第２電極との間に有機光電変換層が挟まれた構成を有する複数の有機太陽電池素子が基板上で電気的に接合された有機太陽電池の製造方法において、
   基板と、前記基板の一方の面上に並設された複数の第１電極とを含み、第１電極の並び方向と直交する方向に延びた帯状の第１絶縁体部が各第１電極上に設けられている部材を製造する部材製造工程と、
   前記部材製造工程により製造された前記部材の第１電極側の面上に有機光電変換層を形成する有機光電変換層形成工程と、
   前記有機光電変換層形成工程により形成された前記有機光電変換層上に第２電極層を形成する第２電極層形成工程と、
   前記第２電極層形成工程により形成された前記第２電極層の，前記部材の各第１絶縁体部上の部分を加工することにより前記第２電極層を複数の第２電極に分割する第２電極層分割工程と、
   を含むことを特徴とする有機太陽電池の製造方法。
2. 前記部材製造工程が、
   基板と、前記基板の一方の面上に並設された複数の第１電極とを含み、それぞれ、第１電極の並び方向と直交する方向に延びた帯状の第１絶縁体部及び帯状の導電体部が各第１電極上に設けられている部材を製造する工程であり、
   前記有機光電変換層形成工程が、
   前記部材の各導電体部上の部分が除去されている有機光電変換層を形成する工程である
   ことを特徴とする請求項１に記載の有機太陽電池の製造方法。
3. 前記部材製造工程が、
   基板と、前記基板の一方の面上に並設された複数の第１電極と、前記複数の第１電極の中の，隣接する各２つの第１電極の境界毎に設けられた補助構造であって、対応する境界を覆う帯状の第２絶縁体部、当該第２絶縁体部により一方の側面が覆われた帯状の導電体部、及び、当該導電体部の他方の側面を覆う帯状の第１絶縁体部を含む補助構造とを備えた部材を製造する工程である
   ことを特徴とする請求項１に記載の有機太陽電池の製造方法。
4. 前記部材製造工程が、
   前記基板の一方の面上に第１電極層を形成する第１電極層形成工程と、
   第１電極層形成工程により形成された第１電極層の複数の第１電極への分割箇所毎に、分割箇所を覆う帯状の第２絶縁体部、帯状の導電体部及び帯状の第１絶縁体部を、第１絶縁体部、第２絶縁体部間に導電体部が位置するように、且つ、各分割箇所における各部の並び順が同一となるように形成する絶縁体部等形成工程と、
   前記絶縁体部等形成工程により形成された各第２絶縁体部を通して前記第１電極層の各第２絶縁体部下の部分にレーザを照射することにより前記第１電極層を複数の第１電極に分割する第１電極層分割工程と、
   を含む
   ことを特徴とする請求項３に記載の有機太陽電池の製造方法。
5. 前記絶縁体部等形成工程が、
   複数の導電体部を塗布法により形成した後、複数の第１絶縁体部及び第２絶縁体部を一括して塗布法により形成する工程である
   ことを特徴とする請求項４記載の有機太陽電池の製造方法。
6. 前記絶縁体部等形成工程が、
   界面活性剤を添加した導電性ペーストを前記第１電極層上に塗布することにより前記複数の導電体部を形成する工程である
   ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の有機太陽電池の製造方法。
7. 第２電極層分割工程が、
   前記第２電極層の，前記部材の各第１絶縁体部上の部分にレーザを照射することにより前記第２電極層を複数の第２電極に分割する工程である
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の有機太陽電池の製造方法。
8. 前記有機光電変換層形成工程により形成された前記有機光電変換層上に第１バッファ層を形成する工程を、さらに含み、
   前記第２電極層形成工程が、前記有機光電変換層上に形成された第１バッファ層上に第２電極層を形成する工程である
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の有機太陽電池の製造方法。
9. 前記部材製造工程が、
   各第１電極上に第２バッファ層が形成されている部材を製造する工程である
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の有機太陽電池の製造方法。
10. 第１電極と第２電極との間に有機光電変換層が挟まれた構成を有する複数の有機太陽電池素子が基板上で電気的に接合された有機太陽電池において、
    基板と、
    前記基板の一方の面上に並設された複数の第１電極と、
    各第１電極上に設けられた、前記複数の第１電極の並び方向に直交する方向に延びた帯状の第１絶縁体部と、
    前記複数の第１電極上に設けられた、複数の部分に分割されている有機光電変換層と、
    前記有機光電変換層上に設けられた第２電極層であって、各第１絶縁体部上の部分で複数の第２電極に分割されている第２電極層と、
    を含むことを特徴とする有機太陽電池。

Images