JP2012009518A - Organic solar cell module - Google Patents
Organic solar cell module Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012009518A JP2012009518A JP2010142141A JP2010142141A JP2012009518A JP 2012009518 A JP2012009518 A JP 2012009518A JP 2010142141 A JP2010142141 A JP 2010142141A JP 2010142141 A JP2010142141 A JP 2010142141A JP 2012009518 A JP2012009518 A JP 2012009518A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solar cell
- cell module
- layer
- resin
- buffer layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 63
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 63
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 49
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 claims description 8
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 8
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 7
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 claims description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 4
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 128
- 239000010408 film Substances 0.000 description 42
- 239000000463 material Substances 0.000 description 29
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 21
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 21
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 16
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 10
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 9
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 8
- STTGYIUESPWXOW-UHFFFAOYSA-N 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline Chemical compound C=12C=CC3=C(C=4C=CC=CC=4)C=C(C)N=C3C2=NC(C)=CC=1C1=CC=CC=C1 STTGYIUESPWXOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 7
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 7
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 7
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 7
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 6
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 5
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 4
- XJHCXCQVJFPJIK-UHFFFAOYSA-M caesium fluoride Chemical compound [F-].[Cs+] XJHCXCQVJFPJIK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 4
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 4
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 4
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229920000301 poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) polymer Polymers 0.000 description 4
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 4
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 4
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 4
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 3
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 3
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical class N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920005668 polycarbonate resin Polymers 0.000 description 3
- 239000004431 polycarbonate resin Substances 0.000 description 3
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 3
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 3
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 238000001542 size-exclusion chromatography Methods 0.000 description 3
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 3
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UUIQMZJEGPQKFD-UHFFFAOYSA-N Methyl butyrate Chemical compound CCCC(=O)OC UUIQMZJEGPQKFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000144 PEDOT:PSS Polymers 0.000 description 2
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- FJDQFPXHSGXQBY-UHFFFAOYSA-L caesium carbonate Chemical compound [Cs+].[Cs+].[O-]C([O-])=O FJDQFPXHSGXQBY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000024 caesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 2
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 2
- 229920000172 poly(styrenesulfonic acid) Polymers 0.000 description 2
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 2
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 2
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 2
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 description 2
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 2
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 2
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 1,1-Diethoxyethane Chemical compound CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AHFMSNDOYCFEPH-UHFFFAOYSA-N 1,2-difluoroethane Chemical compound FCCF AHFMSNDOYCFEPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethanol Chemical compound CCOCCO ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GSOFREOFMHUMMZ-UHFFFAOYSA-N 3,4-dicarbamoylnaphthalene-1,2-dicarboxylic acid Chemical class C1=CC=CC2=C(C(O)=N)C(C(=N)O)=C(C(O)=O)C(C(O)=O)=C21 GSOFREOFMHUMMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GZEFZLXJPGMRSP-UHFFFAOYSA-N 37,38,39,40-tetrazanonacyclo[28.6.1.13,10.112,19.121,28.04,9.013,18.022,27.031,36]tetraconta-1(37),2,4,6,8,10,12(39),13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,35-nonadecaene Chemical compound c1ccc2c3cc4[nH]c(cc5nc(cc6[nH]c(cc(n3)c2c1)c1ccccc61)c1ccccc51)c1ccccc41 GZEFZLXJPGMRSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003026 Acene Polymers 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBDYBAVJXHJMNQ-UHFFFAOYSA-N Tetrahydroanthracene Natural products C1=CC=C2C=C(CCCC3)C3=CC2=C1 XBDYBAVJXHJMNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011354 acetal resin Substances 0.000 description 1
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 1
- 229920001893 acrylonitrile styrene Polymers 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000402 bisphenol A polycarbonate polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000012461 cellulose resin Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005536 corrosion prevention Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- RAABOESOVLLHRU-UHFFFAOYSA-N diazene Chemical compound N=N RAABOESOVLLHRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000071 diazene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- XUCNUKMRBVNAPB-UHFFFAOYSA-N fluoroethene Chemical compound FC=C XUCNUKMRBVNAPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- RBTKNAXYKSUFRK-UHFFFAOYSA-N heliogen blue Chemical compound [Cu].[N-]1C2=C(C=CC=C3)C3=C1N=C([N-]1)C3=CC=CC=C3C1=NC([N-]1)=C(C=CC=C3)C3=C1N=C([N-]1)C3=CC=CC=C3C1=N2 RBTKNAXYKSUFRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 229910052806 inorganic carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N lithium oxide Chemical compound [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- MZYHMUONCNKCHE-UHFFFAOYSA-N naphthalene-1,2,3,4-tetracarboxylic acid Chemical compound C1=CC=CC2=C(C(O)=O)C(C(=O)O)=C(C(O)=O)C(C(O)=O)=C21 MZYHMUONCNKCHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LKKPNUDVOYAOBB-UHFFFAOYSA-N naphthalocyanine Chemical class N1C(N=C2C3=CC4=CC=CC=C4C=C3C(N=C3C4=CC5=CC=CC=C5C=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=C2C(C=CC=C2)=C2)C2=C1N=C1C2=CC3=CC=CC=C3C=C2C4=N1 LKKPNUDVOYAOBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- SLIUAWYAILUBJU-UHFFFAOYSA-N pentacene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC4=CC5=CC=CC=C5C=C4C=C3C=C21 SLIUAWYAILUBJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- FVDOBFPYBSDRKH-UHFFFAOYSA-N perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid Chemical compound C=12C3=CC=C(C(O)=O)C2=C(C(O)=O)C=CC=1C1=CC=C(C(O)=O)C2=C1C3=CC=C2C(=O)O FVDOBFPYBSDRKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002979 perylenes Chemical class 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920002493 poly(chlorotrifluoroethylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000553 poly(phenylenevinylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920003050 poly-cycloolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000005023 polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) polymer Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920013716 polyethylene resin Polymers 0.000 description 1
- 229920002098 polyfluorene Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229920005990 polystyrene resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N prop-2-enenitrile;styrene Chemical compound C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 150000003967 siloles Chemical class 0.000 description 1
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 150000000000 tetracarboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- IFLREYGFSNHWGE-UHFFFAOYSA-N tetracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC4=CC=CC=C4C=C3C=C21 IFLREYGFSNHWGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004711 α-olefin Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、太陽電池モジュール、特に、太陽電池素子に有機薄膜を用いた有機薄膜太陽電池モジュールに関する。 The present invention relates to a solar cell module, and more particularly to an organic thin film solar cell module using an organic thin film as a solar cell element.
有機太陽電池は、塗布法により有機太陽電池素子を形成できることから、大量生産に適した太陽電池として注目されている。また、有機太陽電池としては、ボトム入射構造とトップ入射構造が知られており、トップ入射構造は、空気中で塗布成膜が可能なことから実用的な構造として要求が高い。 An organic solar cell is attracting attention as a solar cell suitable for mass production because an organic solar cell element can be formed by a coating method. Further, as an organic solar cell, a bottom incidence structure and a top incidence structure are known, and the top incidence structure is highly demanded as a practical structure because it can be coated and formed in air.
トップ入射構造の有機太陽電池としては、特許文献1の図1に記載された太陽電池が知られている。この太陽電池は、太陽光の受光面側から、ガラス基板、透明電極としてITO電極、正孔受取り層p層、光起電性吸収層、電子受取り層n層、及び電極領域Enの順に積層されている。透明電極として用いられるITO電極などの結晶性透明導電膜は、高い透明性と導電性を有するが、シート抵抗が高いため光が通過する際のロスが大きい。そのため、結晶性透明導電膜のシート抵抗を下げるために、基板の温度をある程度高くして成膜する必要があり、ガラス基板などの軟化点の高い金属基板が必要であった。しかしながら、金属基板は表面平滑性が悪く、実用化のためには平滑化層を設ける必要があり、大きな表面積を有する太陽電池を製造する際には、コスト上問題となっていた。 As an organic solar cell having a top incidence structure, a solar cell described in FIG. In this solar cell, a glass substrate, an ITO electrode as a transparent electrode, a hole receiving layer p layer, a photovoltaic absorbing layer, an electron receiving layer n layer, and an electrode region En are laminated in this order from the sunlight receiving surface side. ing. A crystalline transparent conductive film such as an ITO electrode used as a transparent electrode has high transparency and conductivity, but has a large loss when light passes because of its high sheet resistance. Therefore, in order to reduce the sheet resistance of the crystalline transparent conductive film, it is necessary to form the film at a certain temperature, and a metal substrate having a high softening point such as a glass substrate is required. However, the metal substrate has poor surface smoothness, and it is necessary to provide a smoothing layer for practical use, which has been a problem in cost when manufacturing a solar cell having a large surface area.
一方、平滑性の良い基板としては樹脂基板が存在し、樹脂基板を用いることで、平滑化層を省略することができる。しかしながら樹脂基板は、一般的に軟化点が低く、基板の温度をある程度高くして結晶性透明導電膜を成膜することはできなかった。 On the other hand, a resin substrate exists as a substrate having good smoothness, and the smoothing layer can be omitted by using the resin substrate. However, the resin substrate generally has a low softening point, and it has not been possible to form a crystalline transparent conductive film by raising the temperature of the substrate to some extent.
他方、特許文献2には、シリコンを主成分とする薄膜半導体を有する光電変換層を具備する薄膜太陽電池において、光電変換層と裏面金属電極層の間に、バリア層として、比較的低い基板温度で成膜可能な透明導電膜であるガリウム含有酸化インジウム膜を設けた薄膜太陽電池が開示されている。
On the other hand, in
本発明では、金属基板を用いる場合に必要となる平滑化層を省略することができるよう、樹脂基板を用いた太陽電池モジュールを提供することを課題とし(第1の課題)、鋭意検討を重ねた。本発明者らの検討によれば、上記特許文献2に開示のガリウム含有酸化インジウム膜は、非結晶性透明導電膜であり、電極にも使用できることに想到した。そして、平滑性の良い樹脂基板で比較的低い基板温度で成膜可能な非結晶性透明導電膜を透明電極として用い太陽電池を作成したが、太陽電池を製造する工程の加熱により、透明導電膜が劣化し易いことが判明した。本発明では、非結晶性透明導電膜を透明電極として用いた太陽電池を製造する際、透明電極の劣化を防ぐことができる太陽電池モジュールを提供することを課題とする(第2の課題)。
In the present invention, an object is to provide a solar cell module using a resin substrate so that a smoothing layer required when using a metal substrate can be omitted (first problem), and earnest studies are repeated. It was. According to studies by the present inventors, the gallium-containing indium oxide film disclosed in
本発明者らは、上記第1の課題、及び第2の課題を解決すべく鋭意研究を重ね、太陽電池モジュールの有機半導体層と無機透明電極の間にバッファー層を設けることにより、透明電極の劣化を防ぐことができることに想到し、本発明を完成させた。本発明は、
樹脂基板上に下部電極、有機半導体層、バッファー層、無機透明電極をその順に積層する太陽電池素子を含むことを特徴とする太陽電池モジュールである。
The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the first problem and the second problem, and by providing a buffer layer between the organic semiconductor layer and the inorganic transparent electrode of the solar cell module, The inventors have conceived that deterioration can be prevented and completed the present invention. The present invention
A solar cell module comprising a solar cell element in which a lower electrode, an organic semiconductor layer, a buffer layer, and an inorganic transparent electrode are laminated in this order on a resin substrate.
また、前記無機透明電極が非晶質であることが好ましい態様であり、インジウム(In)、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)、タングステン(W)、ガリウム(Ga)の酸化物、またはこれらの混合酸化物であることがより好ましい態様である。 In addition, it is a preferable aspect that the inorganic transparent electrode is amorphous, an oxide of indium (In), tin (Sn), zinc (Zn), tungsten (W), gallium (Ga), or these It is a more preferred embodiment that it is a mixed oxide.
また、前記バッファー層が導電性ポリマー、または金属酸化物であることが好ましい態様であり、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)、または三酸化モリブデンであることがより好ましい態様であり、前記バッファー層の膜厚が10nm以上であることが好ましい態様である。 In addition, the buffer layer is preferably a conductive polymer or a metal oxide, and is preferably a poly (3,4-ethylenedioxythiophene) or molybdenum trioxide. It is a preferred embodiment that the thickness of the buffer layer is 10 nm or more.
また、前記樹脂基板のガラス転移点Tgが130℃以下であることが好ましい態様である。 Moreover, it is a preferable aspect that the glass transition point Tg of the said resin substrate is 130 degrees C or less.
本発明により、金属基板を用いた場合に必要となる平滑化層を省略することができ、安価な太陽電池モジュールを提供することができる。また、無機透明電極の劣化を防ぐことができ、かつ低温での成膜が可能となる太陽電池モジュールを提供することができる。 According to the present invention, a smoothing layer required when a metal substrate is used can be omitted, and an inexpensive solar cell module can be provided. In addition, it is possible to provide a solar cell module that can prevent deterioration of the inorganic transparent electrode and can form a film at a low temperature.
本発明の太陽電池モジュールは、樹脂基板上に下部電極、有機半導体層、バッファー層、無機透明電極をその順に積層する太陽電池素子を含む。 The solar cell module of the present invention includes a solar cell element in which a lower electrode, an organic semiconductor layer, a buffer layer, and an inorganic transparent electrode are stacked in that order on a resin substrate.
<樹脂基板>
本発明の太陽電池モジュールは、平滑化層を必要とする金属基板ではなく、樹脂基板を用いる。樹脂基板は、広く汎用されている樹脂を用いることができる。具体的な樹脂の種類としては、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)、ナイロン、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ウレタン、フッ素系樹脂等のプラスチックが例示できる。このうち、安価でかつ強度に優れ、透明性と柔軟性も兼ね備えている等の観点からポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナナフタレート(PEN)が好ましい。
<Resin substrate>
The solar cell module of the present invention uses a resin substrate instead of a metal substrate that requires a smoothing layer. As the resin substrate, a widely used resin can be used. Specific types of resin include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), nylon, polyethersulfone (PES), polycarbonate (PC), polyethylene (PE), polypropylene (PP), urethane, fluorine-based Examples thereof include plastics such as resins. Among these, polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene nanaphthalate (PEN) are preferable from the viewpoints of being inexpensive, excellent in strength, having both transparency and flexibility.
樹脂基板に用いる樹脂は、ガラス転移点Tgが130℃以下であることが好ましく、120℃以下であることがより好ましい。また、樹脂のTgが70℃以上であることが好ましい。Tgが上記範囲にある場合には、太陽電池モジュール製造後、建材等と一体化し湾曲形状とする際の加熱処理時に適度な柔軟性を有し、加工性に優れる。なお、ガラス転移点TgはDSC測定により測定する。 The resin used for the resin substrate preferably has a glass transition point Tg of 130 ° C. or lower, and more preferably 120 ° C. or lower. Moreover, it is preferable that Tg of resin is 70 degreeC or more. When Tg is in the above-mentioned range, it has appropriate flexibility during heat treatment when it is integrated with a building material or the like to form a curved shape after manufacturing the solar cell module, and is excellent in workability. The glass transition point Tg is measured by DSC measurement.
また、樹脂基板に用いる樹脂は、通常、重量平均分子量(Mw)が10000以上である。上限は70000以下であり、20000以下であることが好ましい。本発明におけ
る重量平均分子量はSEC(サイズ排除クロマトグラフィー)測定により決定される。SEC測定では高分子量成分ほど溶出時間が短く、低分子量成分ほど溶出時間が長くなるが、分子量既知のポリスチレン(標準試料)の溶出時間から算出した校正曲線を用いて、サンプルの溶出時間を分子量に換算することによって、重量平均分子量が算出される。
The resin used for the resin substrate usually has a weight average molecular weight (Mw) of 10,000 or more. The upper limit is 70000 or less, and preferably 20000 or less. The weight average molecular weight in the present invention is determined by SEC (size exclusion chromatography) measurement. In SEC measurement, the elution time is shorter for higher molecular weight components and the elution time is longer for lower molecular weight components, but using the calibration curve calculated from the elution time of polystyrene (standard sample) with a known molecular weight, the elution time of the sample is changed to the molecular weight. The weight average molecular weight is calculated by conversion.
樹脂基板の膜厚は50μm以上であることが好ましい。膜厚を50μm以上とすることで、フィルム状基板の剛性を維持することができるため、各種フレキシブル機能性素子の製造工程での取り扱いが可能となり、樹脂基板をカールさせることも可能となる。より好ましくは75μm以上であり、更に好ましくは100μm以上である。
また、樹脂基板の膜厚は250μm以下であることが好ましく、200μm以下であることがより好ましい。膜厚をこの範囲とすることで、樹脂基板を軽量とすることができ、取り扱いやすくなると同時にコスト的にも好ましい。
The film thickness of the resin substrate is preferably 50 μm or more. By setting the film thickness to 50 μm or more, the rigidity of the film-like substrate can be maintained, so that it becomes possible to handle various flexible functional elements in the manufacturing process and to curl the resin substrate. More preferably, it is 75 micrometers or more, More preferably, it is 100 micrometers or more.
Further, the film thickness of the resin substrate is preferably 250 μm or less, and more preferably 200 μm or less. By setting the film thickness within this range, the resin substrate can be reduced in weight, which is easy to handle and at the same time is preferable in terms of cost.
樹脂基板は、太陽電池モジュールの製造の際、アニール工程で120℃から150℃に加熱されるが、アニール工程の前後における樹脂基板の縦方向(MD)および横方向(TD)の寸法変化が、それぞれ0.3%以下であることが好ましく、0.15%以下であることがより好ましく、0.1%以下であることが更に好ましい。又、寸法変化は小さいほど好ましいが、通常0.01%以上である。樹脂基板のアニール工程の前後における寸法変化がこの範囲であることで、太陽電池モジュールを製造する際の、印刷、乾燥、加熱を繰り返す積層工程で寸法の変化が生じず、印刷ズレが発生しにくくなる。 The resin substrate is heated from 120 ° C. to 150 ° C. in the annealing process during the production of the solar cell module, but the dimensional change in the vertical direction (MD) and the horizontal direction (TD) of the resin substrate before and after the annealing step is Each is preferably 0.3% or less, more preferably 0.15% or less, and further preferably 0.1% or less. Further, the smaller the dimensional change, the better, but it is usually 0.01% or more. Because the dimensional change before and after the annealing process of the resin substrate is in this range, the dimensional change does not occur in the lamination process that repeats printing, drying, and heating when manufacturing a solar cell module, and printing misalignment is unlikely to occur. Become.
<下部電極>
本発明の太陽電池モジュールを構成する下部電極は、樹脂基板と後述する有機半導体層の間に積層され、導電性を有するものである。その材料は、導電性を有する限りどのようなものであっても良く、金、アルミニウム、銀等の金属;インジウムスズ酸化物、ガリウム含有酸化インジウム、タングステン含有酸化インジウム等の金属酸化物と金属の合金;フッ化リチウム、フッ化セシウム等の無機塩;酸化ニッケル、酸化アルミニウム、酸化リチウム、フッ化セシウム等の金属酸化物等の蒸着膜またはスパッタ膜、などを例示することができる。また、上記材料で製造された層を積層することもできる。
<Lower electrode>
The lower electrode which comprises the solar cell module of this invention is laminated | stacked between the resin substrate and the organic-semiconductor layer mentioned later, and has electroconductivity. The material may be any material as long as it has conductivity, such as metal such as gold, aluminum, and silver; metal oxide such as indium tin oxide, gallium-containing indium oxide, tungsten-containing indium oxide, and metal. Examples include alloys; inorganic salts such as lithium fluoride and cesium fluoride; vapor deposited films or sputtered films of metal oxides such as nickel oxide, aluminum oxide, lithium oxide, and cesium fluoride. Moreover, the layer manufactured with the said material can also be laminated | stacked.
下部電極の製造方法も特段限定されず、公知の方法に従って行うことができる。例えば印刷方式、真空蒸着、スパッタリング、CVD、プラズマCVDなどが挙げられる。電極は2層以上積層しても良く、表面処理により特性(電気特性や濡れ特性)を改良してもよい。また、下部電極の膜厚は、通常0.01μm以上であり、0.1μm以上であることが好ましい。上限は通常1.0μm以下であり、0.2μm以下であることが好ましい。 The manufacturing method of the lower electrode is not particularly limited, and can be performed according to a known method. For example, a printing method, vacuum deposition, sputtering, CVD, plasma CVD, etc. are mentioned. Two or more electrodes may be laminated, and characteristics (electric characteristics and wetting characteristics) may be improved by surface treatment. The film thickness of the lower electrode is usually 0.01 μm or more and preferably 0.1 μm or more. The upper limit is usually 1.0 μm or less, and preferably 0.2 μm or less.
<有機半導体膜>
本発明の太陽電池モジュールを構成する有機半導体は、前記下部電極と後述するバッファー層の間に積層される。
有機半導体は半導体特性により、p型、n型に分けられる。p型、n型は、電気伝導に寄与するのが正孔、電子のいずれであるかを示しており、材料の電子状態、ドーピング状態、トラップ状態に依存する。したがって、p型、n型は必ずしも明確に分類できない場合があり、同一物質でp型、n型両方の特性を示すものもある。
<Organic semiconductor film>
The organic semiconductor constituting the solar cell module of the present invention is laminated between the lower electrode and a buffer layer described later.
Organic semiconductors are classified into p-type and n-type depending on semiconductor characteristics. The p-type and n-type indicate whether holes or electrons contribute to electrical conduction, and depend on the electronic state, doping state, and trap state of the material. Therefore, there are cases where p-type and n-type cannot always be clearly classified, and there are cases where the same substance exhibits both p-type and n-type characteristics.
p型半導体の例として、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;セキシチオフェン等のオリゴチオフェンおよびこれら化合物を骨格として含む誘導体が挙げられる。さらに、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が例示される。高分子を用いる場合には、その平均分子量は特段限定されず、通常太陽電池のp型半導体に用いられているものを使用することができる。
Examples of p-type semiconductors include porphyrin compounds such as tetrabenzoporphyrin, tetrabenzocopper porphyrin, tetrabenzozinc porphyrin; phthalocyanine compounds such as phthalocyanine, copper phthalocyanine, zinc phthalocyanine; naphthalocyanine compounds; polyacenes of tetracene and pentacene; Examples thereof include oligothiophene and derivatives containing these compounds as a skeleton. Furthermore, polymers such as polythiophene, polyfluorene, polyphenylene vinylene, polytriallylamine, polyacetylene, polyaniline, polypyrrole and the like including poly (3-alkylthiophene) are exemplified. When a polymer is used, its average molecular weight is not particularly limited, and those usually used for p-type semiconductors of solar cells can be used.
n型半導体の例として、フラーレン(C60、C70、C76);オクタアザポルフィリン;上記p型半導体のパーフルオロ体;ナフタレンテトラカルボン酸無水物、ナフタ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物;及び、これら化合物を骨格として含む誘導体などが挙げられる。 Examples of n-type semiconductors include fullerenes (C60, C70, C76); octaazaporphyrins; perfluoro compounds of the above p-type semiconductors; naphthalenetetracarboxylic acid anhydrides, naphthalenetetracarboxylic acid diimides, perylenetetracarboxylic acid anhydrides, perylenes And aromatic carboxylic acid anhydrides such as tetracarboxylic acid diimide and imidized products thereof; and derivatives containing these compounds as a skeleton.
少なくともp型の半導体およびn型の半導体が含有されていれば、有機半導体層の具体的な構成は任意である。有機半導体層は単層の膜のみによって構成されていてもよく、2以上の積層膜によって構成されていてもよい。例えば、n型の半導体とp型の半導体とを別々の膜に含有させるようにしても良く、n型の半導体とp型の半導体とを同じ膜に含有させても良い。また、n型の半導体及びp型の半導体は、それぞれ、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。 The specific configuration of the organic semiconductor layer is arbitrary as long as at least a p-type semiconductor and an n-type semiconductor are contained. The organic semiconductor layer may be constituted only by a single layer film or may be constituted by two or more laminated films. For example, an n-type semiconductor and a p-type semiconductor may be contained in separate films, or an n-type semiconductor and a p-type semiconductor may be contained in the same film. In addition, each of the n-type semiconductor and the p-type semiconductor may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
有機半導体層の具体的な構成例としては、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(p層)が界面を有する積層型(ヘテロpn接合型)、ショットキー型およびそれらの組合せが挙げられる。これらの中でもバルクへテロ接合型およびバルクへテロ接合型と積層型を組み合わせた(p−i−n接合型)が高い性能を示すことから好ましい。 Specific examples of the structure of the organic semiconductor layer include a bulk heterojunction type having a layer (i layer) in which a p-type semiconductor and an n-type semiconductor are phase-separated in the layer, a layer containing a p-type semiconductor (p layer), and n, respectively. Examples include a stacked type (hetero pn junction type) in which a layer containing a p-type semiconductor (p layer) has an interface, a Schottky type, and a combination thereof. Among these, a bulk heterojunction type and a combination of a bulk heterojunction type and a stacked type (p-i-n junction type) are preferable because they exhibit high performance.
有機半導体層のp層、i層、n層各層の厚みは、通常3nm以上、中でも10nm以上、また、通常200nm以下、中でも100nm以下とすることが好ましい。層厚を上記範囲とすることで、膜の均一性が高まることに加え、透過率も向上し、直列抵抗が低下する。 The thicknesses of the p-layer, i-layer and n-layer of the organic semiconductor layer are usually 3 nm or more, preferably 10 nm or more, and usually 200 nm or less, preferably 100 nm or less. By setting the layer thickness within the above range, the uniformity of the film is increased, the transmittance is also improved, and the series resistance is lowered.
<バッファー層>
本発明の太陽電池モジュールを構成するバッファー層は、前記有機半導体層と後述する無機透明電極の間に積層される。既に述べたように、無機透明電極として特に非晶質の無機透明電極を用いた場合、熱により無機透明電極が劣化し易いことを本発明者らは見出した。そして、太陽電池モジュールの有機半導体層と無機透明電極の間にバッファー層を設けることにより、無機透明電極の劣化を防ぐことができることに想到した。
バッファー層を設けることにより、無機透明電極の劣化を防ぐことができるメカニズムは明らかではないが、本発明者らは次のように予測している。
<Buffer layer>
The buffer layer which comprises the solar cell module of this invention is laminated | stacked between the said organic-semiconductor layer and the inorganic transparent electrode mentioned later. As described above, the present inventors have found that when an amorphous inorganic transparent electrode is used as the inorganic transparent electrode, the inorganic transparent electrode is easily deteriorated by heat. Then, it was conceived that the deterioration of the inorganic transparent electrode can be prevented by providing a buffer layer between the organic semiconductor layer and the inorganic transparent electrode of the solar cell module.
Although the mechanism by which the deterioration of the inorganic transparent electrode can be prevented by providing the buffer layer is not clear, the present inventors predict as follows.
半導体層が有機系の場合には疎水性が高いため、有機半導体層と無機透明電極との界面において濡れ性が悪く密着性が低い。しかし、有機半導体層と無機透明電極の間に、濡れ性を改善する極性官能基含有導電性ポリマー、金属酸化物などのバッファー層を設けることで、有機半導体層と無機透明電極の間の密着性が改善され、その結果無機透明電極の耐久性が上がるものと予測している。 When the semiconductor layer is organic, the hydrophobicity is high, so that the wettability is poor and the adhesion is low at the interface between the organic semiconductor layer and the inorganic transparent electrode. However, adhesion between the organic semiconductor layer and the inorganic transparent electrode is achieved by providing a buffer layer such as a conductive polymer or metal oxide containing a polar functional group that improves wettability between the organic semiconductor layer and the inorganic transparent electrode. Is expected to improve the durability of the inorganic transparent electrode.
本発明の太陽電池モジュールを構成するバッファー層としては、導電性ポリマー、金属酸化物などが例示される。なお、導電性ポリマーとしては極性官能基含有導電性ポリマーが好ましい。極性官能基としては、カルボキシル基、水酸基、エポキシ基、アミノ基等が挙げられ、水酸基であることが好ましい。極性官能基含有導電性ポリマーとしては、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン):ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT:PSS)、2,9ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリンなどが挙
げられ、金属酸化物としては、酸化モリブデン、フッ化リチウムなどが挙げられる。好ましくは、ポリ(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)または三酸化モリブデンである。
Examples of the buffer layer constituting the solar cell module of the present invention include conductive polymers and metal oxides. In addition, as a conductive polymer, a polar functional group containing conductive polymer is preferable. Examples of the polar functional group include a carboxyl group, a hydroxyl group, an epoxy group, and an amino group, and a hydroxyl group is preferable. As the polar functional group-containing conductive polymer, poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonic acid) (PEDOT: PSS), 2,9dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline Examples of the metal oxide include molybdenum oxide and lithium fluoride. Preferable is poly (ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonic acid) (PEDOT: PSS) or molybdenum trioxide.
本発明におけるバッファー層が、上記例示したバッファー層である場合には、上記濡れ性の改善に加えて、有機半導体層に面した電極界面の電気特性を向上させる効果も有する。 When the buffer layer in the present invention is the above-exemplified buffer layer, in addition to the improvement of the wettability, it also has the effect of improving the electrical characteristics of the electrode interface facing the organic semiconductor layer.
本発明におけるバッファー層の層厚は、通常10nm以上、好ましくは15nm以上、さらに好ましくは20nm以上である。又、通常200nm以下、好ましくは150nm以下、さらに好ましくは100nm以下である。バッファー層の層厚が上記範囲となる場合、成膜性がよくなり、均一な層を形成し易い。また、バッファー層の製造方法は特段限定されず、例えば昇華性を有する材料を用いる場合には真空蒸着法等により製造することができ、溶媒に可溶な材料を用いる場合に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製造することができる。 The layer thickness of the buffer layer in the present invention is usually 10 nm or more, preferably 15 nm or more, more preferably 20 nm or more. Moreover, it is 200 nm or less normally, Preferably it is 150 nm or less, More preferably, it is 100 nm or less. When the thickness of the buffer layer is in the above range, the film formability is improved and a uniform layer is easily formed. Further, the method for producing the buffer layer is not particularly limited. For example, when a material having sublimation properties is used, the buffer layer can be produced by a vacuum deposition method or the like. When a material soluble in a solvent is used, spin coating or ink jetting is used. It can be manufactured by a wet coating method such as.
<無機透明電極>
本発明の太陽電池モジュールを構成する無機透明電極は、有機半導体膜において光電変換される光を透過させることが可能な電極である。材料としては、例えば13族の酸化物、14族の酸化物、12族の酸化物、6族の酸化物が挙げられ、具体的にはインジウム(In)、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)、タングステン(W)、ガリウム(Ga)の酸化物、またはこれらの混合酸化物が挙げられ、好ましくは酸化インジウムを主成分とする混合物である。主成分とするとは、90重量%以上、好ましくは95重量%以上含有する。好ましくは99%重量以下である。より好ましくは酸化インジウム、酸化タングステン、酸化亜鉛の混合物である。また、無機透明電極は、ガリウム、インジウム、スズ、チタン、タングステン、モリブデン、ジルコニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種類を含むことができる。
より好ましくは、タングステンの含有量がW/In原子数比で0.005以上であるタングステン含有酸化インジウム膜である。一方W/In原子数比の上限は0.55であることが好ましく、0.1以下であることがより好ましく、0.01以下であることが更に好ましい。
<Inorganic transparent electrode>
The inorganic transparent electrode which comprises the solar cell module of this invention is an electrode which can permeate | transmit the light photoelectrically converted in an organic-semiconductor film. Examples of the material include
More preferably, the tungsten-containing indium oxide film has a tungsten content of 0.005 or more in terms of the W / In atomic ratio. On the other hand, the upper limit of the W / In atomic ratio is preferably 0.55, more preferably 0.1 or less, and still more preferably 0.01 or less.
本発明の無機透明電極は、好ましくは非晶質である。本発明において非晶質とは、結晶構造を完全にもたない状態でX線回折が観察されないものをいう。非晶質にすることで、無機透明電極製造時に、低温や常温で焼成が可能であり、太陽電池モジュールに対するダメージが最小に留めることができる。
また、本発明において透明とは、波長380〜780nmでの光線透過率が50%以上のものをいい、80%以上であることが好ましい。又、通常98%以下であり、好ましくは95%以下、さらに好ましくは90%以下である。
The inorganic transparent electrode of the present invention is preferably amorphous. In the present invention, the term “amorphous” means a material in which X-ray diffraction is not observed in a state where the crystal structure is completely absent. By making it amorphous, the inorganic transparent electrode can be fired at a low temperature or normal temperature, and damage to the solar cell module can be minimized.
In the present invention, the term “transparent” means that the light transmittance at a wavelength of 380 to 780 nm is 50% or more, and preferably 80% or more. Moreover, it is 98% or less normally, Preferably it is 95% or less, More preferably, it is 90% or less.
本発明の無機透明電極の膜厚は、上記透明度を確保できる範囲内であれば良いが、100nm以上であることが好ましく、150nm以上であることがより好ましい。又、通常500nm以下が好ましく、さらに好ましくは300nm以下、より好ましくは200nm以下である。膜厚が上記範囲であることで、電極の導電率が良好となるため、電極の面積を大きくすることにも対応が可能となる。また、電極に適度な透明性を付与することができる。無機透明電極の製造方法は特段制限されず、例えば、真空蒸着、スパッタ等のドライプロセスにより製造することもできる。また、導電性インク等を用いたウェットプロセスにより製造することもできる。導電性インクとしては、例えば、導電性高分子、金属粒子分散液等を用いることができる。 The film thickness of the inorganic transparent electrode of the present invention may be within the range in which the transparency can be ensured, but is preferably 100 nm or more, and more preferably 150 nm or more. Moreover, 500 nm or less is preferable normally, More preferably, it is 300 nm or less, More preferably, it is 200 nm or less. When the film thickness is in the above range, the conductivity of the electrode is improved, so that the area of the electrode can be increased. Moreover, moderate transparency can be provided to the electrode. The manufacturing method of an inorganic transparent electrode is not specifically limited, For example, it can also manufacture by dry processes, such as vacuum evaporation and a sputtering. It can also be manufactured by a wet process using conductive ink or the like. As the conductive ink, for example, a conductive polymer, a metal particle dispersion, or the like can be used.
本発明の無機透明電極は、このうちスパッタリングにより製造することが好ましく、さらには製造時に基板の温度が100℃以下であることが好ましく、常温であることがより好ましい。製造時の基板の温度が適度であることで、樹脂基板の変形が生じにくい。
また、電極は2層以上積層してもよく、表面処理を施し表面特性(電気特性や濡れ特性等)を改良することもできる。
Of these, the inorganic transparent electrode of the present invention is preferably produced by sputtering, and the temperature of the substrate is preferably 100 ° C. or less during production, more preferably at room temperature. Since the temperature of the substrate at the time of manufacture is moderate, the resin substrate is hardly deformed.
Further, two or more electrodes may be laminated, and surface treatment (such as electrical properties and wetting properties) can be improved by surface treatment.
<第2バッファー層>
本発明の太陽電池モジュールは、下部電極と有機半導体層の間に、第2バッファー層を設けることが好ましい。第2バッファー層を設けることで、電極への電子の取り出し効率を向上させることができ、電気特性が改善する。
第2のバッファー層は、電極へ電子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に限定されない。具体的には、バソキュプロイン(BCP)又は、バソフェナントレン(Bphen)、及びこれらにアルカリ金属又はアルカリ土類金属をドープした層が挙げられる。また、フラーレン類等のn型半導体材料やシロール類等を用いることも可能である。上記のバソキュプロイン(BCP)層、バソフェナントレン(Bphen)層、及びバソキュプロイン(BCP)又はバソフェナントレン(Bphen)にアルカリ金属又はアルカリ土類金属をドープした層から、いくつかを組み合わせて用いることもできる。また無機酸化物、無機炭酸化物も可能である。例えば炭酸セシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、インジウム酸化物、スズ酸化物などである。これらをいくつか組み合わせることができる。
<Second buffer layer>
In the solar cell module of the present invention, it is preferable to provide a second buffer layer between the lower electrode and the organic semiconductor layer. By providing the second buffer layer, the efficiency of extracting electrons to the electrode can be improved, and the electrical characteristics are improved.
The second buffer layer is not particularly limited as long as it is a material capable of improving the efficiency of extracting electrons to the electrode. Specifically, bathocuproine (BCP) or bathophenanthrene (Bphen) and a layer doped with an alkali metal or an alkaline earth metal can be given. It is also possible to use n-type semiconductor materials such as fullerenes or siloles. Several combinations can be used from the above bathocuproin (BCP) layer, bathophenanthrene (Bphen) layer, and a layer of bathocuproin (BCP) or bathophenanthrene (Bphen) doped with an alkali metal or an alkaline earth metal. Inorganic oxides and inorganic carbonates are also possible. For example, cesium carbonate, titanium oxide, zinc oxide, indium oxide, tin oxide and the like. Several of these can be combined.
第2バッファー層の製造方法は特段限定されず、例えば、昇華性を有する材料を用いる場合は真空蒸着法等により製造することができる。また、例えば、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製造することができる。第2バッファー層の膜厚は0.1nm以上であることが好ましく、20nm以下であることが好ましい。 The method for producing the second buffer layer is not particularly limited. For example, when a material having sublimation properties is used, the second buffer layer can be produced by a vacuum deposition method or the like. Further, for example, when a material soluble in a solvent is used, it can be produced by a wet coating method such as spin coating or inkjet. The film thickness of the second buffer layer is preferably 0.1 nm or more, and preferably 20 nm or less.
<太陽電池モジュール>
本発明の太陽電池モジュールは、樹脂基板上に下部電極、有機半導体層、バッファー層、無機透明電極をその順に積層する太陽電池素子以外に、表面保護シート、封止層、裏面保護シートなどを含む。以下、本発明の太陽電池モジュールを、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面で表される態様は、本発明の実施態様の一つであり、これに限定されないことはいうまでもない。
<Solar cell module>
The solar cell module of the present invention includes a surface protection sheet, a sealing layer, a back surface protection sheet, and the like in addition to a solar cell element in which a lower electrode, an organic semiconductor layer, a buffer layer, and an inorganic transparent electrode are laminated in that order on a resin substrate. . Hereinafter, the solar cell module of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the aspect represented with drawing is one of the embodiments of this invention, and it cannot be overemphasized that it is not limited to this.
図1は、本発明の太陽電池モジュールの構成を示す。
太陽電池モジュールの太陽光1の受光面には表面保護シート2が設けられ、表面保護シート2は、温度変化、湿度変化、風雨から太陽電池素子4(太陽電池素子4の受光面側)を保護するためのシート状部材である。したがって、表面保護シート2は、耐候性、耐熱性、透明性、撥水性、耐汚染性、機械強度などの表面被覆材として好適な性能を備え、しかも、当該性能が屋外暴露において長期間維持される性質を有することが好ましい。
FIG. 1 shows the configuration of the solar cell module of the present invention.
A
表面保護シート2は、太陽電池素子4を何らかの形で保護できるものであればよい。従って、表面保護シート2としては、例えば、ソーダ石灰ガラス、白板ガラス、無アルカリガラスなどのガラスおよびこれらの強化ガラス;ポリメチルメタクリレート、架橋アクリレート等のアクリル樹脂;ビスフェノールAポリカーボネート等の芳香族ポリカーボネート樹脂;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等のポリエステル樹脂;ポリシクロオレフィン等の非晶性ポリオレフィン樹脂;エポキシ樹脂;ポリスチレン等のスチレン樹脂;ポリエーテルスルホン等のポリスルホン樹脂;ポリエーテルイミド樹脂;4−フッ化エチレン−パークロロアルコキシ共重合体(PFA)、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)等の
フッ素樹脂等の合成樹脂からなるものを採用することができる。ただし、耐候性の観点からは、表面保護シート2として、ガラスや、フッ素樹脂からなるものを用いておくことが好ましい。
The
表面保護シート2の構成材料として使用するガラスは、光透過性の高さから白板ガラス、無アルカリガラスが好ましく、耐衝撃強度が優れた白板強化ガラスが望ましい。また、表面保護シート2の構成材料として使用するフッ素樹脂は、光透過性の高さからETFEが好ましい。また、太陽電池モジュールの軽量化の観点からも、ETFEが好ましい。なお、表面保護シート2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、表面保護シート2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。
The glass used as the constituent material of the surface
また、表面保護シート2は、より多くの発電量を得るために、太陽光を透過されるものが好ましい。従って、表面保護シート2としては、JIS R3106記載の方法により波長域300〜2100nmから算出される日射透過率が、通常75%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上であるものを採用しておくべきである。
Further, the surface
さらに、太陽電池モジュールは、太陽光にさらされるものであるため、表面保護シート2は、耐熱性を有することが好ましい。従って、表面保護シート2の構成材料としては、その融点が、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℃以下の材料を使用しておくべきである。
Furthermore, since the solar cell module is exposed to sunlight, the surface
表面保護シート2の厚みは特に規定されないが、樹脂材料の場合、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、ガラス材料の場合は、機械強度と重量のバランスから、通常0.8mm以上、好ましくは1.0mm以上、より好ましくは1.5mm以上であり、また、通常5mm以下、好ましくは4mm以下である。
The thickness of the surface
In the case of a glass material, from the balance of mechanical strength and weight, it is usually at least 0.8 mm, preferably at least 1.0 mm, more preferably at least 1.5 mm, and usually at most 5 mm, preferably at most 4 mm. is there.
表面保護シート2には、接する他の層との接着性の改良のために、コロナ処理、UVオゾン処理、プラズマ処理等の表面処理、またはプライマー層を積層してもよい。
The surface
また、表面保護シート2に、紫外線遮断、熱線遮断、防汚性、防曇性、耐擦性、導電性、反射防止、防眩性、光拡散、光散乱、ガスバリア性等の機能を付与してもよい。特に、太陽電池モジュールが、太陽光からの強い紫外線にさらされるものであるという観点からは、表面保護シート2に、紫外線遮断機能を持たせておくことが好ましい。なお、紫外線遮断機能の表面保護シート2への付与は、紫外線遮断機能を有する層を塗工成膜等により表面保護シート2上に積層することや、紫外線遮断機能を発現する材料を溶解・分散させるなどして表面保護シート2に含有させることにより、行うことができる。
In addition, the surface
図1に記載の本発明の太陽電池モジュールには、表面保護シート2と太陽電池素子4の間に積層して、太陽電池モジュールの補強や太陽電池素子4の保護のために、封止層3aを設けることができる。また、太陽電池素子4の封止層3aと反対側には封止層3bを設けることができる。
The solar cell module according to the present invention shown in FIG. 1 is laminated between the
封止層3a、3bの構成材料としては、太陽電池モジュールを補強することや、太陽電池素子4を何らかの形で保護できるものであれば、どのような材料も使用することができ
る。例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)フィルム、プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体などのポリオレフィンフィルムなどを封止層3の構成材料として用いることができる。なお、封止層3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、封止層3は積層フィルムにより形成されてもよいが、2層以上のフィルムからなるものであってもよい。
As a constituent material of the sealing layers 3a and 3b, any material can be used as long as it can reinforce the solar cell module or can protect the
太陽電池素子4の受光面側に設ける封止層3aとしては、発電量が低くなることを防止するために、光透過性が高いものを採用しておくべきである。具体的には、封止層3aとしては、日射透過率が、通常75%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上の層を採用しておくべきである。当然、太陽電池素子4の受光面と反対側に設ける封止層3bは、光を透過するものである必要はなく、不透明なものであってもよい。
As the sealing layer 3a provided on the light receiving surface side of the
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、封止層13も耐熱性を有することが好ましい。従って、封止層3の構成材料としては、その融点が、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℃以下であるものを採用しておくべきである。
Furthermore, since the solar cell module is often heated by receiving light, the
封止層3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1000μm以下、好ましくは800μm以下、より好ましくは600μm以下である。厚くすると、太陽電池モジュール全体の強度が高まるが、厚くしすぎると、柔軟性が低下するためである。 The thickness of the sealing layer 3 is not particularly limited, but is usually 100 μm or more, preferably 150 μm or more, more preferably 200 μm or more, and usually 1000 μm or less, preferably 800 μm or less, more preferably 600 μm or less. When the thickness is increased, the strength of the entire solar cell module is increased. However, when the thickness is excessively increased, flexibility is decreased.
また、封止層3に、紫外線遮断、熱線遮断、導電性、易接着性、防眩性、光反射、光拡散、光散乱、ガスバリア性等の機能を付与してもよい。なお、太陽電池モジュールは、太陽光からの強い紫外線にさらされるものであるため、封止層3(特に、封止層3a)には、紫外線遮断機能を持たせておくことが好ましい。なお、紫外線遮断機能の封止層3への付与は、紫外線遮断機能を有する層を塗工成膜等により封止層3上に積層することや、紫外線遮断機能を発現する材料を溶解・分散させるなどして封止層3に含有させることにより、行うことができる。 Further, the sealing layer 3 may be provided with functions such as ultraviolet ray blocking, heat ray blocking, conductivity, easy adhesion, antiglare property, light reflection, light diffusion, light scattering, and gas barrier properties. In addition, since a solar cell module is exposed to the strong ultraviolet rays from sunlight, it is preferable to give the sealing layer 3 (especially sealing layer 3a) the ultraviolet blocking function. In addition, the UV blocking function is imparted to the sealing layer 3 by laminating a layer having an UV blocking function on the sealing layer 3 by coating film formation or the like, and dissolving / dispersing a material that exhibits the UV blocking function. It can carry out by making it contain in the sealing layer 3, for example.
図1に記載の太陽電池素子4の構成をさらに詳しく表したものが図2である。既に説明したように、本発明の太陽電池モジュールを構成する太陽電池素子4は、樹脂基板15上に、下部電極14、有機半導体層13、バッファー層12、無機透明電極11をその順に積層する。また、図3に示すように、下部電極14と有機半導体層13の間に、第2バッファー層16を設けることが好ましい態様である。
FIG. 2 shows the configuration of the
裏面保護シート5としては、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および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−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、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等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、その他等の各種の樹脂のシートを裏面保護シート5として使用することができる。
As the back surface
これらの樹脂のシートの中でも、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニル(PVF)、テトラフルオロエチレンとエチレンまたはプロピレン共重合体(ETFE)等のフッ素系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、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、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。 Among these resin sheets, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride (PVF), fluororesin such as tetrafluoroethylene and ethylene or propylene copolymer (ETFE), polyethylene, etc. It is preferable to use a sheet of a resin, a polypropylene resin, a polyvinyl chloride resin, a polycarbonate resin, a poly (meth) acrylic resin, a polyamide resin, or a polyester resin. In addition, these may use 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
裏面保護シート5として、金属材料からなるシートを用いることもできる。例えば、アルミニウム箔および板、ステンレス製薄膜及び剛板などが挙げられる。かかる金属材料には、腐食防止を施していることが好ましい。なお、前記の金属は1種を用いても良く、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。
As the back
さらに、裏面保護シート5として、樹脂と金属の複合材料からなるシートを用いることができる。例えば、アルミニウム箔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裏面保護シート5として用いることができる。フッ素系樹脂としては、例えば、一弗化エチレン(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又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)、フッ化ビニル系樹脂(PVF)等が挙げられる。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。
Furthermore, a sheet made of a composite material of resin and metal can be used as the back
裏面保護シート5の薄膜は、通常50μm以上、好ましくは100μm以上である。また、通常5cm以下、好ましくは3cm以下、より好ましくは1cm以下、さらに好ましくは500μm以下である。上記範囲より薄いと太陽電池モジュールの強度不足や防湿性が担保できない恐れがあり、厚いと太陽電池モジュール重量が増加してしまうが故に、設置時の固定方法を従来より強固にする必要が生じる恐れがあるからである。
The thin film of the back surface
また、裏面保護シート5に紫外線遮断、熱線遮断、防汚性、耐擦性、易接着性、導電性、光反射、防眩性、光拡散、光散乱、耐候性、ガスバリア性等の機能を付与してもよい。特に、防湿性の観点から、裏面保護シート5には、ガスバリア性能を付与しておくことが好ましい。
In addition, the back
本発明の太陽電池モジュールは、発電量を多くする観点から、表面保護シート2から太陽電池素子4までの日射透過率を80%以上とすることが好ましく、83%以上とすることがより好ましく、86%以上とすることがさらに好ましく、90%以上とすることが特に好ましい。なお、理想的には100%であるが、太陽電池モジュール表面での反射を考慮すると通常99%以下である。
From the viewpoint of increasing the amount of power generation, the solar cell module of the present invention preferably has a solar transmittance from the surface
また、本発明の太陽電池モジュールの耐熱温度は、樹脂基板の機械的連続使用温度で表されるが、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、100℃以上であることが更に好ましい。ポリエチレンナフタレートを樹脂基板に用いた場合には130℃であり、ポリエチレンテレフタレートを樹脂基板に用いた場合には105℃である。 Moreover, although the heat-resistant temperature of the solar cell module of this invention is represented by the mechanical continuous use temperature of a resin substrate, it is preferable that it is 80 degreeC or more, it is more preferable that it is 90 degreeC or more, and it is 100 degreeC or more. More preferably it is. When polyethylene naphthalate is used for the resin substrate, the temperature is 130 ° C., and when polyethylene terephthalate is used for the resin substrate, the temperature is 105 ° C.
また、本発明の太陽電池モジュールはトップ入射構造であるため、大気中にて製造することが可能である。そして、水分及び酸素に対するバリア性を有するフィルム等を用いることなく使用することができる。
本発明の太陽電池モジュールの引っ張り強度は、JIS K7133に記載の方法において230MPa以上であることが好ましく、280MPaであることがより好ましい。
Moreover, since the solar cell module of the present invention has a top incidence structure, it can be manufactured in the atmosphere. And it can be used without using a film having a barrier property against moisture and oxygen.
The tensile strength of the solar cell module of the present invention is preferably 230 MPa or more and more preferably 280 MPa in the method described in JIS K7133.
以下、本発明の太陽電池モジュールについて、実施例を用いて更に詳細に説明するが、本発明が実施例の形態のみに限定されないのはいうまでもない。 Hereinafter, although the solar cell module of this invention is demonstrated still in detail using an Example, it cannot be overemphasized that this invention is not limited only to the form of an Example.
<実施例1>
一辺が40mmのポリエチレンナフタレート(PEN)基板上に、銀を100nmの厚さで蒸着させ、更に住友金属鉱山社製IWZO(タングステン含有酸化インジウム:WO3を1.0Wt%、ZnOを0.5wt%含有する酸化インジウム)を常温にて140nmの厚さとなるようにスパッタリングによりパターン成膜し、下部電極を製造した。
次に、炭酸セシウムをエトキシエタノールに溶解させた溶液を調製し、下部電極上にスピンコーターを用いて該溶液を塗布した。塗布後、速やかにオーブンに移動し、160℃で15分加熱し、下部電極上に約1nmの膜厚の第2バッファー層を成膜した。
大気下において、P3HT(ポリ(3−ヘキシルチオフェン))とPCBM(フェニルC61酪酸メチルエステル)を3:5の割合で、モノクロロベンゼンに溶解させた溶液を調製し、第2バッファー層上にスピンコーターを用いて該溶液を塗布した。塗布後、速やかにオーブンに移動し、50℃で15分間加熱し、第2バッファー層上に200nmの膜厚の有機半導体層を成膜した。
次に、有機半導体層上に、三酸化モリブデンを20nmの厚さで蒸着装置を用いて蒸着させ、バッファー層を成膜した。
そして、バッファー層上に、住友金属鉱山社製IWZOを常温にて140nmの厚さとなるようにスパッタリングによりパターン成膜し、無機透明電極を製造した。そして、窒素雰囲気下140℃で10分間加熱して、太陽電池モジュールを製造した。
<Example 1>
Silver is deposited at a thickness of 100 nm on a polyethylene naphthalate (PEN) substrate having a side of 40 mm, and further IWZO (tungsten-containing indium oxide: WO 3 is 1.0 Wt%, ZnO is 0.5 wt. % Of indium oxide) was formed into a pattern by sputtering so as to have a thickness of 140 nm at room temperature to manufacture a lower electrode.
Next, a solution in which cesium carbonate was dissolved in ethoxyethanol was prepared, and the solution was applied on the lower electrode using a spin coater. After the coating, it was immediately moved to an oven and heated at 160 ° C. for 15 minutes to form a second buffer layer having a thickness of about 1 nm on the lower electrode.
In the atmosphere, a solution in which P3HT (poly (3-hexylthiophene)) and PCBM (phenyl C 61 butyric acid methyl ester) were dissolved in monochlorobenzene at a ratio of 3: 5 was prepared, and the solution was spun onto the second buffer layer. The solution was applied using a coater. After the application, the film was immediately moved to an oven and heated at 50 ° C. for 15 minutes to form an organic semiconductor layer having a thickness of 200 nm on the second buffer layer.
Next, molybdenum trioxide was vapor-deposited with a thickness of 20 nm on the organic semiconductor layer using a vapor deposition apparatus, and a buffer layer was formed.
And on the buffer layer, IWZO made by Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. was formed into a pattern by sputtering so as to have a thickness of 140 nm at room temperature, thereby producing an inorganic transparent electrode. And it heated at 140 degreeC for 10 minute (s) under nitrogen atmosphere, and manufactured the solar cell module.
製造した太陽電池モジュールに、ソーラーシミュレーター(AM1.5G)を用いて100mW/cm2の強度の光を照射した。ソースメーター(ケイスレー社製、2400型)にて、下部電極と無機透明電極との間における電流−電圧特性を測定し、光電変換効率を算出したところ、0.65%(Voc:0.51V Jsc:4.84mA/cm2 FF:0.25)であった。なお、太陽電池素子の面積は7mm×7mmである。 The manufactured solar cell module was irradiated with light having an intensity of 100 mW / cm 2 using a solar simulator (AM1.5G). When the current-voltage characteristic between the lower electrode and the inorganic transparent electrode was measured with a source meter (Keisley, Model 2400) and the photoelectric conversion efficiency was calculated, it was 0.65% (Voc: 0.51 V Jsc). : 4.84 mA / cm 2 FF: 0.25). The area of the solar cell element is 7 mm × 7 mm.
<比較例1>
バッファー層(酸化モリブデン)を設けなかった以外は実施例1と同様にして太陽電池モジュールを製造した。実施例1と同様に光電変換効率を算出したところ、0%であり、発電しなかった。
<Comparative Example 1>
A solar cell module was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the buffer layer (molybdenum oxide) was not provided. When the photoelectric conversion efficiency was calculated in the same manner as in Example 1, it was 0%, and no power was generated.
<参考実施例>
ガラス基板(コーニング1737)に、銀を100nmの厚さで蒸着させ、下部電極を製造した。
次に、ポリエチレングリコールをメタノールに溶解させた溶液を調製し、下部電極上にスピンコーターを用いて該溶液を塗布し、下部電極上に5nm以下の膜厚の第2バッファー層を成膜した。
大気下において、P3HT(ポリ(3−ヘキシルチオフェン))とPCBM(フェニルC61酪酸メチルエステル)を1:1の割合で、モノクロロベンゼンに溶解させた溶液を調製し、第2バッファー層上にスピンコーターを用いて該溶液を塗布し、160℃で10分間加熱することで、第2バッファー層上に200nmの膜厚の有機半導体層を成膜した。
次に、有機半導体層上に、三酸化モリブデンを15nmの厚さで蒸着装置を用いて蒸着させ、バッファー層を成膜した。
そして、バッファー層上に、常温にて住友金属鉱山社製IWZOを140nmの厚さとなるようにスパッタリングによりパターン成膜し、無機透明電極を製造した。そして、窒素雰囲気下110℃で10分間加熱して、太陽電池モジュールを製造した。
<Reference Example>
Silver was vapor-deposited with a thickness of 100 nm on a glass substrate (Corning 1737) to produce a lower electrode.
Next, a solution in which polyethylene glycol was dissolved in methanol was prepared, and the solution was applied onto the lower electrode using a spin coater, and a second buffer layer having a thickness of 5 nm or less was formed on the lower electrode.
In the atmosphere, a solution in which P3HT (poly (3-hexylthiophene)) and PCBM (phenyl C 61 butyric acid methyl ester) are dissolved in monochlorobenzene at a ratio of 1: 1 is prepared, and spin on the second buffer layer. The solution was applied using a coater and heated at 160 ° C. for 10 minutes to form an organic semiconductor layer having a thickness of 200 nm on the second buffer layer.
Next, on the organic semiconductor layer, molybdenum trioxide was vapor-deposited with a thickness of 15 nm using a vapor deposition apparatus to form a buffer layer.
And on the buffer layer, IWZO manufactured by Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. was formed into a pattern by sputtering so as to have a thickness of 140 nm, thereby producing an inorganic transparent electrode. And it heated at 110 degreeC for 10 minute (s) under nitrogen atmosphere, and manufactured the solar cell module.
製造した太陽電池モジュールに対し、100℃から10℃ずつ昇温し、それぞれの温度で10分間放置し、太陽電池モジュールを観察した。
観察は、光学式顕微鏡(倍率100倍)を使用し、加えて目視でも確認した。その結果、バッファー層が存在する太陽電池モジュールでは、180℃まで昇温しても無機透明電極に劣化は見られなかった。
The manufactured solar cell module was heated from 100 ° C. to 10 ° C., left at each temperature for 10 minutes, and the solar cell module was observed.
The observation was confirmed by visual observation using an optical microscope (magnification 100 times). As a result, in the solar cell module having the buffer layer, the inorganic transparent electrode was not deteriorated even when the temperature was raised to 180 ° C.
<参考比較例>
バッファー層(酸化モリブデン)を設けなかった以外は参考実施例と同様にして太陽電池モジュールを製造した。参考実施例と同様に昇温し、太陽電池モジュールを観察したところ、バッファー層が存在しない太陽電池モジュールでは、130℃での観察で無機透明電極に亀裂が発生し、劣化が生じた。
<Reference Comparative Example>
A solar cell module was manufactured in the same manner as in the reference example except that the buffer layer (molybdenum oxide) was not provided. When the temperature was raised in the same manner as in the reference example and the solar cell module was observed, in the solar cell module having no buffer layer, the inorganic transparent electrode was cracked and deteriorated when observed at 130 ° C.
本発明の太陽電池モジュールは、樹脂基板を用い、加えて低温プロセスにより製造することが可能であり、安価な太陽電池モジュールとして産業上有用である。 The solar cell module of the present invention can be manufactured by a low temperature process using a resin substrate, and is industrially useful as an inexpensive solar cell module.
1 太陽光
2 表面保護シート
3a 封止層
3b 封止層
4 太陽電池素子
5 裏面保護シート
11 無機透明電極
12 バッファー層
13 有機半導体層
14 下部電極
15 樹脂基板
16 第2バッファー層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010142141A JP2012009518A (en) | 2010-06-23 | 2010-06-23 | Organic solar cell module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010142141A JP2012009518A (en) | 2010-06-23 | 2010-06-23 | Organic solar cell module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012009518A true JP2012009518A (en) | 2012-01-12 |
Family
ID=45539772
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010142141A Pending JP2012009518A (en) | 2010-06-23 | 2010-06-23 | Organic solar cell module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012009518A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014049624A (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method of manufacturing organic thin film solar cell element |
US9070888B2 (en) | 2013-02-22 | 2015-06-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photoelectronic device and image sensor |
KR20160096495A (en) * | 2015-02-05 | 2016-08-16 | 삼성전자주식회사 | Optoelectronic device and image sensor and electronic device including the same |
-
2010
- 2010-06-23 JP JP2010142141A patent/JP2012009518A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014049624A (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method of manufacturing organic thin film solar cell element |
US9070888B2 (en) | 2013-02-22 | 2015-06-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photoelectronic device and image sensor |
KR20160096495A (en) * | 2015-02-05 | 2016-08-16 | 삼성전자주식회사 | Optoelectronic device and image sensor and electronic device including the same |
KR102395050B1 (en) * | 2015-02-05 | 2022-05-04 | 삼성전자주식회사 | Optoelectronic device and image sensor and electronic device including the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101700989B1 (en) | Organic electronic device and method for producing the same | |
US20120125437A1 (en) | Solar cell module | |
JP2012064645A (en) | Organic photoelectric conversion element and method for manufacturing the same | |
JP2010021498A (en) | Thin film solar cell, solar cell unit, and solar cell structure | |
US20120305080A1 (en) | Solar cell module and method of manufacturing solar cell module | |
JP2010021502A (en) | Solar cell panel for blind, and vertical blind | |
JP6094572B2 (en) | Method for manufacturing organic thin film solar cell module, and organic thin film solar cell module | |
JP2012099592A (en) | Organic photoelectric conversion element, solar cell and method for manufacturing the same | |
JP2010021499A (en) | Solar cell panel for vehicle, vehicle with solar cell, and solar cell sheet | |
JP2010021501A (en) | Solar cell panel for blind, and blind | |
JP2014207321A (en) | Organic thin film solar cell element | |
JP2012009518A (en) | Organic solar cell module | |
WO2014003187A1 (en) | Organic thin film solar cell module | |
JP2012080060A (en) | Organic solar battery module | |
JP5870722B2 (en) | Organic photoelectric conversion element and solar cell | |
JP2010049998A (en) | Electrical receptacle and power source supply switching apparatus | |
JP5303828B2 (en) | Organic thin film solar cell | |
JP2011254073A (en) | Roll screen system | |
JP5944120B2 (en) | ORGANIC PHOTOELECTRIC CONVERSION DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND ORGANIC SOLAR CELL USING THE SAME | |
JP2016189466A (en) | Organic Thin Film Solar Cell Module | |
JP2015194072A (en) | Thin membrane solar battery module | |
JP2010021500A (en) | Power supply system | |
JP2014011320A (en) | Solar cell module | |
JP6458591B2 (en) | Solar cell device | |
JP2012099613A (en) | Solar cell module |