JP2012064645A - Organic photoelectric conversion element and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池に係り、特に基板と透明電極の間に絶縁層を有する太陽電池に関する。 The present invention relates to a solar cell, and more particularly to a solar cell having an insulating layer between a substrate and a transparent electrode.
太陽電池の実用化検討として、大電流を得るために光電変換素子を大きくする事が行われている。光電変換素子が大きくなるにつれて、電流取出し部と光電変換素子中央部との距離も長くなる。これに伴い、光電変換素子を大きくした際の、透明電極の表面抵抗による変換効率の低下が問題となる。また太陽電池基板にガラスを用いる場合には、大面積化するにしたがって重量が重くなる欠点がある。 As a practical application study of a solar cell, a photoelectric conversion element is enlarged to obtain a large current. As the photoelectric conversion element becomes larger, the distance between the current extraction part and the photoelectric conversion element central part also becomes longer. In connection with this, the fall of the conversion efficiency by the surface resistance of a transparent electrode when a photoelectric conversion element is enlarged becomes a problem. In addition, when glass is used for the solar cell substrate, there is a drawback that the weight increases as the area increases.
従来、有機光電変換素子用の透明電極として、スズをドープしたインジウム酸化物電極(ITO)が用いられてきた。ITOは、結晶化させると、導電率が著しく上昇して表面抵抗は低下し、また化学的安定性も向上する。ITOを結晶化させるには、基板を通常150℃以上の高温に加熱してスパッタリング法等により真空成膜するか、あるいは低温で成膜した後に150℃以上に加熱して得ることができる。しかしながら、結晶化したITOの表面には、最大50nm程度の突起がある。 Conventionally, tin-doped indium oxide electrodes (ITO) have been used as transparent electrodes for organic photoelectric conversion elements. When ITO is crystallized, the conductivity is remarkably increased, the surface resistance is lowered, and the chemical stability is also improved. In order to crystallize ITO, it can be obtained by heating the substrate to a high temperature of usually 150 ° C. or higher and forming a vacuum film by a sputtering method or the like, or by heating to 150 ° C. or higher after forming the film at a low temperature. However, there are protrusions of about 50 nm at the maximum on the surface of the crystallized ITO.
ところで有機光電変換素子の光電変換層厚みは100nm程度であり、電極に大きな突起があると上下電極間の漏れ電流が大きくなって、変換効率の低下が起こる。したがって、有機光電変換素子には、表面の凹凸が小さい電極を用いることが重要である。
表面の凹凸が小さい透明電極として、非晶性のITOを用いた酸化物系透明導電薄膜が知られている。しかし有機光電変換素子は、発電効率向上のため、作成中に150℃程度の高温で処理されることがある。この場合、非晶性のITOは結晶化してしまい、表面に凹凸が生じる恐れがある。
By the way, the thickness of the photoelectric conversion layer of the organic photoelectric conversion element is about 100 nm, and if there are large protrusions on the electrode, the leakage current between the upper and lower electrodes increases, resulting in a decrease in conversion efficiency. Therefore, it is important to use an electrode having a small surface irregularity for the organic photoelectric conversion element.
An oxide-based transparent conductive thin film using amorphous ITO is known as a transparent electrode having a small surface unevenness. However, the organic photoelectric conversion element may be processed at a high temperature of about 150 ° C. during production in order to improve power generation efficiency. In this case, amorphous ITO crystallizes, and there is a possibility that irregularities are generated on the surface.
結晶化温度が150℃よりも高く、導電性が高い非晶性の酸化物系透明導電薄膜が知られている。このようなものには、亜鉛をドープしたインジウム酸化物電極(IZO、特許文献1)やタングステンをドープしたインジウム酸化物電極(IWO、特許文献2)がある。
しかし、IZOやIWOを用いても、低抵抗な電極を得るためには通常膜厚は200nm程度必要となるが、酸化物系透明導電薄膜を厚膜化すると加熱により亀裂が入りやすいことが知られている。この欠点を解決するため、銀薄膜の両側を酸化物系透明導電薄膜で挟んだ透明薄膜電極を用いることが提案されている(非特許文献1)。
An amorphous oxide-based transparent conductive thin film having a crystallization temperature higher than 150 ° C. and high conductivity is known. Such a device includes an indium oxide electrode doped with zinc (IZO, Patent Document 1) and an indium oxide electrode doped with tungsten (IWO, Patent Document 2).
However, even if IZO or IWO is used, in order to obtain a low-resistance electrode, a film thickness of about 200 nm is usually required, but it is known that if the oxide-based transparent conductive thin film is thickened, cracks are likely to occur due to heating. It has been. In order to solve this drawback, it has been proposed to use a transparent thin film electrode in which both sides of a silver thin film are sandwiched between oxide-based transparent conductive thin films (Non-Patent Document 1).
しかしながら、太陽電池の軽量化のために基板にプラスチックフィルムのような軽量のものを使う場合は、無機物である酸化物系透明導電薄膜と基板との密着性が悪く、透明導電薄膜の剥離等が起こった結果として、光電変換効率が低下し、耐久性に劣る懸念がある。
さらにプラスチックフィルムは、ガラス基板に比べ、水蒸気や酸素などの透過率が高い性質がある。有機光電変換素子が水蒸気や酸素に接触すると、有機光電変換素子の光電変換効率が低下することが知られているため、基板として使用する場合にはこのような性質は好ましくないため、改良の必要性がある。
However, when using a lightweight substrate such as a plastic film to reduce the weight of the solar cell, the adhesion between the inorganic oxide-based transparent conductive thin film and the substrate is poor, and the transparent conductive thin film may be peeled off. As a result of this, there is a concern that the photoelectric conversion efficiency is lowered and the durability is inferior.
Furthermore, a plastic film has a property of having higher transmittance of water vapor, oxygen, and the like than a glass substrate. Since it is known that the photoelectric conversion efficiency of the organic photoelectric conversion element decreases when the organic photoelectric conversion element comes into contact with water vapor or oxygen, such a property is not preferable when used as a substrate, and thus needs to be improved. There is sex.
本発明は上記従来の実状に鑑みてなされたものであって、150度程度の高温処理による有機光電変換素子の透明電極の劣化抑制、透明プラスチック基板と透明電極の密着性向上、透明プラスチック基板の水蒸気及び酸素少なくとも一方の浸透抑制により、発電効率や耐久性の高い軽量大面積の有機光電変換素子を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and suppresses deterioration of the transparent electrode of the organic photoelectric conversion element by high-temperature treatment of about 150 degrees, improves the adhesion between the transparent plastic substrate and the transparent electrode, It is an object of the present invention to provide a light-weight and large-area organic photoelectric conversion element with high power generation efficiency and durability by suppressing permeation of at least one of water vapor and oxygen.
本発明者が鋭意検討した結果、表面抵抗の低い透明電極として透明導電薄膜層、金属層、透明導電薄膜層をその順に積層したものを用い、かつ透明プラスチック基板と該透明電極の間に無機化合物層を設けることにより、上記課題を解決できることがわかり本発明に到達した。
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
[1]少なくとも透明プラスチック基板、透明電極、有機半導体層、対向電極をその順に積層した有機光電変換素子において、該透明電極が少なくとも透明導電薄膜層、金属薄膜層、透明導電薄膜層をその順に積層されてなり、該基板と該透明電極との間に、バリア層が設けられていることを特徴とする有機光電変換素子。
[2]透明電極と有機半導体層との間に、金属酸化物層が設けられていることを特徴とする[1]に記載の有機光電変換素子。
[3]透明導電薄膜層の結晶転移温度(Tc)が150℃以上であり、比抵抗が5×10−3Ω/m以下であることを特徴とする[1]または[2]に記載の有機光電変換素子。
[4]透明電極の表面抵抗が10Ω/□以下であることを特徴とする[1]乃至[3]のいずれか1項に記載の有機光電変換素子。
[5]透明導電薄膜層が亜鉛をドープしたインジウム酸化物またはタングステンをドープしたインジウム酸化物であることを特徴とする[1]乃至[4]のいずれか1項に記載の有機光電変換素子。
[6]請求項1乃至5に記載の有機光電変換素子を含有する太陽電池モジュール。
As a result of intensive studies by the present inventors, a transparent electrode having a low surface resistance, a transparent conductive thin film layer, a metal layer, and a transparent conductive thin film layer laminated in that order, and an inorganic compound between the transparent plastic substrate and the transparent electrode are used. It has been found that the above problem can be solved by providing a layer, and the present invention has been achieved.
That is, the present invention is as follows.
[1] In an organic photoelectric conversion element in which at least a transparent plastic substrate, a transparent electrode, an organic semiconductor layer, and a counter electrode are stacked in that order, the transparent electrode has at least a transparent conductive thin film layer, a metal thin film layer, and a transparent conductive thin film layer stacked in that order. An organic photoelectric conversion element, wherein a barrier layer is provided between the substrate and the transparent electrode.
[2] The organic photoelectric conversion device according to [1], wherein a metal oxide layer is provided between the transparent electrode and the organic semiconductor layer.
[3] The crystal transition temperature (Tc) of the transparent conductive thin film layer is 150 ° C. or more, and the specific resistance is 5 × 10 −3 Ω / m or less, according to [1] or [2] Organic photoelectric conversion element.
[4] The organic photoelectric conversion element according to any one of [1] to [3], wherein the transparent electrode has a surface resistance of 10Ω / □ or less.
[5] The organic photoelectric conversion element according to any one of [1] to [4], wherein the transparent conductive thin film layer is indium oxide doped with zinc or indium oxide doped with tungsten.
[6] A solar cell module comprising the organic photoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 5.
本発明によれば、150度程度の高温処理による有機光電変換素子の透明電極の劣化抑制、透明プラスチック基板と透明電極の密着性向上及び透明プラスチック基板の水蒸気及び酸素少なくとも一方の浸透抑制により、発電効率良く、かつ耐久性、特にPCE変化率かつ繰り返し曲げ耐性、の向上した軽量大面積の有機光電変換素子を提供することを可能にした。 According to the present invention, by suppressing deterioration of the transparent electrode of the organic photoelectric conversion element by high-temperature treatment of about 150 degrees, improving adhesion between the transparent plastic substrate and the transparent electrode, and suppressing permeation of at least one of water vapor and oxygen of the transparent plastic substrate, It has become possible to provide a light-weight, large-area organic photoelectric conversion element that is efficient and has improved durability, particularly PCE change rate and repeated bending resistance.
以下、本発明について実施形態及び例示物等を示して詳細に説明するが、本発明は以下
の実施形態及び例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。
<有機光電変換素子>
本発明に係る有機光電変換素子は、少なくとも透明プラスチック基板、バリア層、透明電極、有機半導体層、対向電極を含む。図1は一般的な有機薄膜太陽電池に用いられる有機光電変換素子を表すが、これに限るわけではない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments, examples, etc., but the present invention is not limited to the following embodiments, examples, etc., and can be arbitrarily set within the scope of the present invention. Can be changed and implemented.
<Organic photoelectric conversion element>
The organic photoelectric conversion device according to the present invention includes at least a transparent plastic substrate, a barrier layer, a transparent electrode, an organic semiconductor layer, and a counter electrode. Although FIG. 1 shows the organic photoelectric conversion element used for a general organic thin film solar cell, it is not necessarily restricted to this.
<透明プラスチック基板>
透明プラスチック基板は有機光電変換素子を支持する支持部材である。基板を形成する材料としては、透明プラスチックであり、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン、セルロース、アセチルセルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリ(メタ)アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアリレート、ポリノルボルネン等の有機材料などが挙げられる。
<Transparent plastic substrate>
The transparent plastic substrate is a support member that supports the organic photoelectric conversion element. The material for forming the substrate is transparent plastic, specifically, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyimide, nylon, polystyrene, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol copolymer, fluororesin film, poly Organic materials such as vinyl chloride, polyethylene, polypropylene, cyclic polyolefin, cellulose, acetyl cellulose, polyvinylidene chloride, aramid, polyphenylene sulfide, polyurethane, polycarbonate, poly (meth) acrylic resin, phenol resin, epoxy resin, polyarylate, polynorbornene Etc.
これらの中でも、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリ(メタ)アクリル樹脂フィルムが有機光電変換素子の形成しやすさの点で好ましい。
なお、透明プラスチック基板の材料は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。また、これらプラスチック材料に炭素繊維、ガラス繊維などの強化繊維を含ませ、機械的強度を補強させても良い。
Among these, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyimide, and poly (meth) acrylic resin film are preferable from the viewpoint of easy formation of the organic photoelectric conversion element.
In addition, the material of a transparent plastic substrate may use 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. Further, these plastic materials may contain reinforcing fibers such as carbon fibers and glass fibers to reinforce the mechanical strength.
透明プラスチック基板の透明度は、JIS R 3106で定義される可視光線透過率が70%以上、好ましくは80%以上である。
透明プラスチック基板の厚さは、上記透明度を満たせば特段の制限はないが、取り扱いの容易さの観点からは、通常20μm以上、好ましくは50μm以上であり、一方、通常1000μm以下、好ましくは500μm以下、より好ましくは200μm以下である。
As for the transparency of the transparent plastic substrate, the visible light transmittance defined by JIS R 3106 is 70% or more, preferably 80% or more.
The thickness of the transparent plastic substrate is not particularly limited as long as the transparency is satisfied, but from the viewpoint of ease of handling, it is usually 20 μm or more, preferably 50 μm or more, and usually 1000 μm or less, preferably 500 μm or less. More preferably, it is 200 μm or less.
<バリア層>
本発明に係る有機光電変換素子は、透明プラスチック基板と後述する透明電極との間にバリア層を有する。該バリア層を有することにより、後述する透明導電薄膜層の成膜時の透明プラスチック基板からの脱ガスが抑えられ、透明導電薄膜層の成膜性が改善し、かつ透明プラスチック基板の耐熱性、耐プラズマ性が生じるため好ましい。
<Barrier layer>
The organic photoelectric conversion element according to the present invention has a barrier layer between a transparent plastic substrate and a transparent electrode described later. By having the barrier layer, degassing from the transparent plastic substrate during film formation of the transparent conductive thin film layer described later is suppressed, the film formability of the transparent conductive thin film layer is improved, and the heat resistance of the transparent plastic substrate is Since plasma resistance arises, it is preferable.
透明プラスチック基板の透明電極とは反対面に、少なくとも1層のバリア層が形成されていてもよい。当該構成にすることにより、該バリア層により、外部から水分や酸素が浸入するのを抑える効果を有するとともに、成膜時の応力による基材の変形を抑え、且つ、フレキシビリティを兼ね備えたものとすることができるため、好ましい。
バリア層の材料としては、緻密な膜を形成できるものであればよく、特段の制限はないが、具体的には、酸化珪素、窒化珪素、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛等の透明無機化合物、あるいは、その混合化合物からなるものが挙げられる。そのなかでも好ましくは、酸化珪素や窒化珪素およびその混合物、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムおよびその混合物である。
At least one barrier layer may be formed on the surface of the transparent plastic substrate opposite to the transparent electrode. With this configuration, the barrier layer has an effect of suppressing the ingress of moisture and oxygen from the outside, suppresses deformation of the substrate due to stress during film formation, and has flexibility. This is preferable.
The material of the barrier layer is not particularly limited as long as it can form a dense film, and specifically, silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, aluminum oxide, aluminum nitride, indium oxide, oxide Examples thereof include transparent inorganic compounds such as tin and zinc oxide, or mixed compounds thereof. Among these, silicon oxide, silicon nitride and a mixture thereof, and aluminum oxide, aluminum nitride and a mixture thereof are preferable.
バリア層の厚みに関しては、特に限定するものではないが、透明性を損ねない範囲で、かつ、ガスバリア性を保ち、透明プラスチック基板との密着性を確保できる厚さであればよく、通常10nm以上、好ましくは20nm以上であり、一方、通常500nm以下、好ましくは100nm以下である。バリア層が薄すぎると均一で連続した膜を得ることが
難しく、バリア層が厚すぎると基体との密着力が低下したり、該薄膜層が割れ易くなったり、光の干渉により着色したりして好ましくない。
The thickness of the barrier layer is not particularly limited as long as the thickness is such that the transparency is not impaired, the gas barrier property is maintained, and the adhesion with the transparent plastic substrate is ensured, and usually 10 nm or more. , Preferably 20 nm or more, while usually 500 nm or less, preferably 100 nm or less. If the barrier layer is too thin, it is difficult to obtain a uniform and continuous film. If the barrier layer is too thick, the adhesion to the substrate is reduced, the thin film layer is easily broken, or it is colored by light interference. It is not preferable.
バリア層を100nmつけた透明プラスチック基板の水蒸気透過率は、通常1×10−5g/m2/day以上であり、一方、通常1g/m2/day以下、好ましくは1×10−1g/m2/day以下、更に好ましくは1×10−2g/m2/day以下である。バリア層の水蒸気透過率が1×10−5g/m2/day以上であることは、バリアフィルムの製造コストの点から好ましい。また、バリア層の水蒸気透過率が1g/m2/day以下であることは、有機光電変換素子の耐久性の点から好ましい。水蒸気透過率は、JIS K7129に準じた感湿センサ、赤外線センサ、ガスクロマトグラフを備えた装置による測定、又はカップ法(JIS Z0208)により、40度90%RH環境下で測定する。 The water vapor permeability of a transparent plastic substrate with a barrier layer of 100 nm is usually 1 × 10 −5 g / m 2 / day or more, while usually 1 g / m 2 / day or less, preferably 1 × 10 −1 g. / M 2 / day or less, more preferably 1 × 10 −2 g / m 2 / day or less. It is preferable from the point of the manufacturing cost of a barrier film that the water-vapor-permeation rate of a barrier layer is 1 * 10 < -5 > g / m < 2 > / day or more. Moreover, it is preferable from the point of durability of an organic photoelectric conversion element that the water vapor transmission rate of a barrier layer is 1 g / m < 2 > / day or less. The water vapor transmission rate is measured in a 40 degree 90% RH environment by a measurement using an apparatus equipped with a humidity sensor, an infrared sensor, a gas chromatograph according to JIS K7129, or by a cup method (JIS Z0208).
バリア層の形成には、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等の従来公知の手法によればよい。
さらに、透明プラスチック基板とバリア層の間に、アンカー層を有してもよい。応力が緩和されフレキシビリティを兼ね備えることができ、また表面形状を平坦にすることが可能となり、高度なガスバリア性が得られるため、好ましい。また、バリア層と基板との密着性を改善することもできる。
The barrier layer may be formed by a conventionally known method such as a vacuum deposition method, an ion plating method, or a sputtering method.
Further, an anchor layer may be provided between the transparent plastic substrate and the barrier layer. Since stress can be relaxed and flexibility can be obtained, the surface shape can be flattened, and high gas barrier properties can be obtained. In addition, the adhesion between the barrier layer and the substrate can be improved.
アンカー層の材料としては、アクリレート基を少なくとも含んだ化合物の重合体が挙げられるが、ウレタン基、イソシアネート基、エポキシ基、メタクリレート基、アミド基、イミド基等を含んだ化合物の重合体、有機シロキサン系化合物の重合体等の平坦性が得られるものであれば種類を問わない。これら重合体のなかで、成膜作業性やガスバリア性、基板との密着性の観点から好適に用いられるものは、ウレタンアクリレート系重合体や、ポリオールとイソシアネート基を含む化合物とからなる重合体である。 Examples of the material for the anchor layer include a polymer of a compound containing at least an acrylate group, but a polymer of a compound containing a urethane group, an isocyanate group, an epoxy group, a methacrylate group, an amide group, an imide group, or the like, an organic siloxane Any type can be used as long as flatness such as a polymer of a polymer is obtained. Among these polymers, those suitably used from the viewpoint of film forming workability, gas barrier properties, and adhesion to the substrate are urethane acrylate polymers and polymers comprising a polyol and a compound containing an isocyanate group. is there.
アンカー層の厚みに関しては、特に限定するものではないが、透明性を損ねない範囲で、かつ、ガスバリア性を保ち、透明プラスチック基板及びバリア層両者との密着性を確保できる厚さであればよく、通常10nm以上、好ましくは20nm以上であり、一方、通常3μm以下、好ましくは1μm以下である。アンカー層の厚さを10nm以上3μm以下とすることで、密着性、ガスバリア性、透明性を確保しながら、内部応力による剥がれを防止することとなり好ましい。
アンカー層の形成には、マイクログラビア塗工等の従来公知の手法によればよい。
The thickness of the anchor layer is not particularly limited as long as the thickness is such that the transparency is not impaired and the gas barrier property is maintained and the adhesion between the transparent plastic substrate and the barrier layer is ensured. Usually, it is 10 nm or more, preferably 20 nm or more, and is usually 3 μm or less, preferably 1 μm or less. By setting the thickness of the anchor layer to 10 nm or more and 3 μm or less, it is preferable to prevent peeling due to internal stress while ensuring adhesion, gas barrier properties, and transparency.
The anchor layer may be formed by a conventionally known method such as microgravure coating.
<透明電極>
本発明の透明電極は、透明導電薄膜層、金属層、透明導電薄膜層をその順に積層されるものである。金属層を挟み込む透明導電薄膜層の材料は、同一でも、異なっていてもよい。透明導電薄膜層に用いられる材料としては、できるだけ透明性及び導電性に優れたものであることが好ましい。ここで透明性に優れるとは、膜厚100nm程度の薄膜を形成したときに、その薄膜の可視光線透過率が60%以上であることを指し、導電性に優れるとは、膜厚100nm程度の薄膜を形成した時に、その薄膜の表面抵抗値が1×107Ω/□以下であることを表す。これらには、用途に応じて不純物を混入させても良い。透明導電薄膜層用に好適に用いることができる材料を例示すると、スズをドープしたインジウム酸化物(ITO)、亜鉛をドープしたインジウム酸化物(IZO)、タングステンをドープしたインジウム酸化物(IWO)、カドミウムとスズとの酸化物(CTO)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化亜鉛(ZnO)、亜鉛とアルミニウムとの酸化物(AZO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化トリウム(ThO2)、酸化スズ(SnO2)、酸化ランタン(La2O3)、酸化インジウム(In2O3)、酸化ニオブ(Nb2O3)、酸化アンチモン(Sb2O3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化セリウム(C
eO2)、酸化チタン(TiO2)、酸化ビスマス(BiO2)等である。また、透明高屈折率硫化物を用いても良い。具体的に例示すると、硫化亜鉛(ZnS)、硫化カドミウム(CdS)、硫化アンチモン(Sb2S3)等があげられる。等である。その中でも好ましくは、亜鉛をドープしたインジウム酸化物(IZO)、タングステンをドープしたインジウム酸化物(IWO)等の非晶折性酸化物であり、150℃程度の高温処理においても結晶化せずに、表面に凹凸が生じる可能性が低いため好ましい。
<Transparent electrode>
In the transparent electrode of the present invention, a transparent conductive thin film layer, a metal layer, and a transparent conductive thin film layer are laminated in that order. The material of the transparent conductive thin film layer that sandwiches the metal layer may be the same or different. As a material used for a transparent conductive thin film layer, it is preferable that it is as excellent in transparency and conductivity as possible. Here, excellent transparency means that when a thin film having a thickness of about 100 nm is formed, the visible light transmittance of the thin film is 60% or more, and excellent conductivity means that the thickness is about 100 nm. When the thin film is formed, the surface resistance value of the thin film is 1 × 10 7 Ω / □ or less. These may be mixed with impurities depending on the application. Examples of materials that can be suitably used for the transparent conductive thin film layer include indium oxide doped with tin (ITO), indium oxide doped with zinc (IZO), indium oxide doped with tungsten (IWO), Cadmium and tin oxide (CTO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zinc oxide (ZnO), zinc and aluminum oxide (AZO), magnesium oxide (MgO), thorium oxide (ThO 2 ), Tin oxide (SnO 2 ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), indium oxide (In 2 O 3 ), niobium oxide (Nb 2 O 3 ), antimony oxide (Sb 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), Cerium oxide (C
eO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), bismuth oxide (BiO 2 ), and the like. A transparent high refractive index sulfide may be used. Specific examples include zinc sulfide (ZnS), cadmium sulfide (CdS), antimony sulfide (Sb 2 S 3 ), and the like. Etc. Among them, amorphous oxides such as zinc-doped indium oxide (IZO) and tungsten-doped indium oxide (IWO) are preferable, and do not crystallize even at a high temperature treatment of about 150 ° C. It is preferable because the possibility of unevenness on the surface is low.
透明導電薄膜層の結晶転移温度(Tc)は、通常150度以上、好ましくは180度以上、さらに好ましくは200度以上であり、一方、通常300度以下、好ましくは250度以下である。透明導電薄膜層の結晶転移温度(Tc)が150度以上250度以下であることにより、透明プラスチック基板上に有機光電変換素子を形成する際に透明導電薄膜層の表面凹凸が生じない点で好ましい。結晶転移温度は、示差熱量分析等の測定方法で測定できる。 The crystal transition temperature (Tc) of the transparent conductive thin film layer is usually 150 ° C. or higher, preferably 180 ° C. or higher, more preferably 200 ° C. or higher, and usually 300 ° C. or lower, preferably 250 ° C. or lower. The crystal transition temperature (Tc) of the transparent conductive thin film layer is preferably 150 ° C. or more and 250 ° C. or less, which is preferable in that the surface unevenness of the transparent conductive thin film layer does not occur when an organic photoelectric conversion element is formed on a transparent plastic substrate. . The crystal transition temperature can be measured by a measuring method such as differential calorimetry.
透明導電薄膜層の厚さに関しては、透明電極全体の透過性及び電気伝導性を考慮して決定される。通常10nm以上、好ましくは20nm以上、一方、通常60nm以下、好ましくは50nm以下である。本発明の透明導電薄膜層は、その比抵抗が通常1×10−7Ω/m以上、好ましくは1×10−6Ω/m以上であり、一方、通常5×10−3Ω/m
以下、好ましくは5×10−3 Ω/m以下、さらに好ましくは1×10−4Ω/m以下
である。予め、ガラス基板上に透明導電性高屈折率薄膜層を形成し、膜厚及び面抵抗から比抵抗値を求めることによって成膜条件を決定し、その成膜条件で、金属薄膜層の上に積層することによって形成される。本発明における透明導電性薄膜層の比抵抗は、透明電極の表面抵抗を調べることによって容易に推定することが可能である。薄膜層の比抵抗値が1×102 Ω・cmより大きい場合には、透明電極の表面抵抗が1×106 Ω・cm以上となり、表面が絶縁状態になる。
The thickness of the transparent conductive thin film layer is determined in consideration of the transparency and electrical conductivity of the entire transparent electrode. Usually 10 nm or more, preferably 20 nm or more, on the other hand, usually 60 nm or less, preferably 50 nm or less. The transparent conductive thin film layer of the present invention has a specific resistance of usually 1 × 10 −7 Ω / m or more, preferably 1 × 10 −6 Ω / m or more, and usually 5 × 10 −3 Ω / m.
Hereinafter, it is preferably 5 × 10 −3 Ω / m or less, more preferably 1 × 10 −4 Ω / m or less. In advance, a transparent conductive high-refractive-index thin film layer is formed on a glass substrate, and a film formation condition is determined by obtaining a specific resistance value from the film thickness and surface resistance. It is formed by stacking. The specific resistance of the transparent conductive thin film layer in the present invention can be easily estimated by examining the surface resistance of the transparent electrode. When the specific resistance value of the thin film layer is larger than 1 × 10 2 Ω · cm, the surface resistance of the transparent electrode is 1 × 10 6 Ω · cm or more, and the surface is in an insulating state.
透明電極の表面抵抗が通常 0.01Ω/□以上、好ましくは0.1Ω/□以上、一方、通常50Ω/□以下、好ましくは10Ω/□以下であり、透明電極の表面抵抗を0.1Ω/□以上10Ω/□以下とすることで、有機光電変換素子をモノリシック直列化する際にコストをかけずに効率損失を生じさせない点で好ましい。
透明導電薄膜層の比抵抗は、三菱化学アナリティックス社製ロレスタ(商標)等の測定装置により測定できる。
The surface resistance of the transparent electrode is usually 0.01Ω / □ or more, preferably 0.1Ω / □ or more, and usually 50Ω / □ or less, preferably 10Ω / □ or less. The surface resistance of the transparent electrode is 0.1Ω / □ or less. The value of □ or more and 10 Ω / □ or less is preferable in that the organic photoelectric conversion element is monolithically serialized and does not cause cost loss and cause no efficiency loss.
The specific resistance of the transparent conductive thin film layer can be measured by a measuring device such as Loresta (trademark) manufactured by Mitsubishi Chemical Analytics.
透明電極の粗度(Ra)は、Veeco社製Dektak(商標)6M装置等を用いて測定できる。
透明電極の表面粗度が通常0.01nm以上、好ましくは0.1nm以上、一方、通常10nm以下、好ましくは5nm以下であり、透明電極の粗度(Ra)を0.1nm以上5nm以下とすることで、有機光電変換素子の短絡を防止する点で好ましい。
The roughness (Ra) of the transparent electrode can be measured using a Detek (trademark) 6M apparatus manufactured by Veeco.
The surface roughness of the transparent electrode is usually 0.01 nm or more, preferably 0.1 nm or more, on the other hand, usually 10 nm or less, preferably 5 nm or less, and the roughness (Ra) of the transparent electrode is 0.1 nm or more and 5 nm or less. By this, it is preferable at the point which prevents the short circuit of an organic photoelectric conversion element.
本発明において用いられる金属薄膜層の材料としては、できるだけ電気伝導性の良い材料が好ましく、銀または銀の合金が用いられる。銀は、比抵抗が1.59×10-6Ω・cmであり、あらゆる材料の中で最も電気伝導性に優れる上に、薄膜の可視光線透過率が優れるため、最も好適に用いられる。但し、銀は、薄膜とした時に安定性を欠き、硫化や塩素化を受け易いという問題を持っている。この為、安定性を増すために、銀の代わりに、銀と金の合金、銀と銅の合金、銀とパラジウムの合金、銀と銅とパラジウムの合金、銀と白金の合金等を用いてもよい。金属薄膜層の厚さに関しては、透明電極全体の透過性及び電気伝導性を考慮して決定される。通常0.5nm以上、30nm以下である。 The material for the metal thin film layer used in the present invention is preferably a material having as good electrical conductivity as possible, and silver or a silver alloy is used. Silver has a specific resistance of 1.59 × 10 −6 Ω · cm, and is most preferably used because it has the highest electrical conductivity among all materials and the visible light transmittance of the thin film. However, silver lacks stability when formed into a thin film and has a problem that it is susceptible to sulfidation and chlorination. Therefore, in order to increase the stability, instead of silver, an alloy of silver and gold, an alloy of silver and copper, an alloy of silver and palladium, an alloy of silver, copper and palladium, an alloy of silver and platinum, etc. are used. Also good. The thickness of the metal thin film layer is determined in consideration of the transparency and electrical conductivity of the entire transparent electrode. Usually 0.5 nm or more and 30 nm or less.
透明導電薄膜層、銀又は銀合金からなる金属薄膜層及び透明導電薄膜層の積層によりなる透明電極の合計膜厚は、光学特性及び電気特性を考慮した上で、各層の膜厚を決定し、
その合計として得られる。本発明の透明電極の膜厚は通常60nm以上、100nm以下である。透明電極の膜厚を60nm以上、100nm以下とすることで、表面の凹凸が大きくなることはなく、透明電極最表面と透明電極接面間の接触抵抗値が比較的小さくなり好ましい。
The total film thickness of the transparent conductive thin film layer, the metal thin film layer made of silver or silver alloy, and the transparent electrode formed by laminating the transparent conductive thin film layer is determined in consideration of optical characteristics and electrical characteristics, and the film thickness of each layer is determined.
It is obtained as the sum. The film thickness of the transparent electrode of the present invention is usually 60 nm or more and 100 nm or less. By setting the film thickness of the transparent electrode to 60 nm or more and 100 nm or less, the unevenness of the surface is not increased, and the contact resistance value between the transparent electrode outermost surface and the transparent electrode contact surface is relatively small, which is preferable.
透明プラスチック基板と少なくとも透明導電薄膜層、金属薄膜層、透明導電薄膜層をその順に積層された透明電極との間にバリア層が設けられることにより、透明導電薄膜層と透明プラスチック基板との間の密着性の向上や有機光電変換素子の耐久性の向上する点で好ましい。 By providing a barrier layer between the transparent plastic substrate and the transparent electrode in which at least the transparent conductive thin film layer, the metal thin film layer, and the transparent conductive thin film layer are laminated in that order, the gap between the transparent conductive thin film layer and the transparent plastic substrate is provided. It is preferable at the point which improves the adhesiveness and durability of an organic photoelectric conversion element.
<対向電極>
対向電極としては導電性を有する任意の材料により形成することが可能である。電極の材料の例を挙げると、白金、金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ナトリウム等の金属あるいはそれらの合金;酸化インジウムや酸化錫等の金属酸化物、あるいはその合金(ITO等);ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン等の導電性高分子;前記導電性高分子に、塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸、FeCl3等のルイス酸、ヨウ素等のハロゲン原子、ナトリウム、カリウム等の金属原子などのドーパントを含有させたもの;金属粒子、カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ等の導電性粒子をポリマーバインダー等のマトリクスに分散した導電性の複合材料などが挙げられる。なかでも、正孔の捕集する電極には、Au、ITO等の深い仕事関数を有する材料が好ましい。一方、電子の捕集する電極には、Al、Agのような浅い仕事関数を有する材料が好ましい。仕事関数を最適化することにより、光吸収により生じた正孔及び電子を良好に捕集する利点がある。
<Counter electrode>
The counter electrode can be formed of any material having conductivity. Examples of electrode materials include metals such as platinum, gold, silver, aluminum, chromium, nickel, copper, titanium, magnesium, calcium, barium, sodium, and alloys thereof; metal oxides such as indium oxide and tin oxide. Or alloys thereof (ITO, etc.); conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, etc .; acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, sulfonic acid, Lewis acids such as FeCl 3 , iodine, etc. Containing dopants such as halogen atoms, metal atoms such as sodium and potassium; conductive composite materials in which conductive particles such as metal particles, carbon black, fullerene and carbon nanotubes are dispersed in a matrix such as a polymer binder Can be mentioned. Especially, the material which has a deep work function, such as Au and ITO, is preferable for the electrode which collects holes. On the other hand, a material having a shallow work function such as Al or Ag is preferable for the electrode for collecting electrons. By optimizing the work function, there is an advantage of favorably collecting holes and electrons generated by light absorption.
なお、透明導電薄膜層、金属薄膜層、対向電極の形成方法に制限はない。例えば、真空蒸着、スパッタ等のドライプロセスにより形成することができる。また、例えば、導電性インク等を用いたウェットプロセスにより形成することもできる。この際、導電性インクとしては任意のものを使用することができ、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。
さらに、電極は2層以上積層してもよく、表面処理により、電気特性やぬれ特性等の特性を改良してもよい。
In addition, there is no restriction | limiting in the formation method of a transparent conductive thin film layer, a metal thin film layer, and a counter electrode. For example, it can be formed by a dry process such as vacuum deposition or sputtering. Further, for example, it can be formed by a wet process using a conductive ink or the like. At this time, any conductive ink can be used. For example, a conductive polymer, a metal particle dispersion, or the like can be used.
Furthermore, two or more electrodes may be laminated, and characteristics such as electrical characteristics and wetting characteristics may be improved by surface treatment.
<有機半導体層>
本発明に係る有機半導体層は、後述する活性層以外に、その他の層を備えてもよい。なお、その他の層を形成する位置は太陽電池素子の発電を阻害しない限り任意である。その他の層としては、バッファ層が例示される。
<Organic semiconductor layer>
The organic semiconductor layer according to the present invention may include other layers in addition to the active layer described later. In addition, the position which forms other layers is arbitrary unless the electric power generation of a solar cell element is inhibited. As the other layers, buffer layers are exemplified.
<活性層>
任意の有機半導体により形成できる。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、以下に有機半導体の例を挙げるが、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。
<Active layer>
It can be formed of any organic semiconductor. Organic semiconductors are classified into p-type and n-type depending on semiconductor characteristics. The p-type and n-type indicate whether it is a hole or an electron that contributes to electrical conduction, and depends on the electronic state, doping state, and trap state of the material. Accordingly, examples of organic semiconductors will be given below. However, p-type and n-type may not always be clearly classified, and some of the same substances exhibit 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。
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.
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 fullerene (C60, C70, C76); octaazaporphyrin; perfluoro compound of the above p-type semiconductor; naphthalenetetracarboxylic acid anhydride, naphthalenetetracarboxylic acid diimide, perylenetetracarboxylic acid anhydride, perylene. And aromatic carboxylic acid anhydrides such as tetracarboxylic acid diimides 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。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. It 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
。
As a specific configuration example of the organic semiconductor layer, 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層各層の厚みに制限はないが、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。層厚を厚くすることで膜の均一性が高まる傾向にあり、薄くすることで透過率が向上する、直列抵抗が低下する傾向にある。
Although there is no restriction | limiting in the thickness of each layer of the p layer of the organic-semiconductor layer, i layer, and n layer, Usually, it is preferable to set it as 3 nm or more, especially 10 nm or more, and usually 200 nm or less, especially 100 nm or less. Increasing the layer thickness tends to increase the uniformity of the film, and decreasing the thickness tends to improve the transmittance and decrease the series resistance.
<バッファ層>
バッファ層は、例えば有機半導体層側に面した電極界面に電気特性等の改良のために設ける層である。正孔取り出し層及び電子取り出し層に分類することができ、それぞれ、活性層と正孔の捕集する電極もしくは電子の捕集する電極との間に設けることができる。
バッファ層の材料として、具体的には、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)、フッ化リチウム、2,9ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン、ホスフィンオキサイド化合物、ホスフィンスルフィド化合物、金属酸化物などが挙げられる。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)、ホスフィンオキサイド化合物、ホスフィンスルフィド化合物、金属酸化物である。
<Buffer layer>
The buffer layer is a layer provided, for example, at the electrode interface facing the organic semiconductor layer in order to improve electrical characteristics. They can be classified into a hole extraction layer and an electron extraction layer, and can be provided between the active layer and an electrode for collecting holes or an electrode for collecting electrons, respectively.
Specific examples of the material for the buffer layer include poly (ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonic acid) (PEDOT: PSS), lithium fluoride, 2,9 dimethyl-4,7-diphenyl-1,10- Examples include phenanthroline, phosphine oxide compounds, phosphine sulfide compounds, metal oxides, and the like. Preferred are poly (ethylenedioxythiophene): poly (styrene sulfonic acid) (PEDOT: PSS), phosphine oxide compound, phosphine sulfide compound, and metal oxide.
ホスフィンオキサイド化合物、ホスフィンスルフィド化合物としては、アリール基で置換されたホスフィンオキサイド化合物、アリール基で置換されたホスフィンスルフィド化合物であり、より好ましくは、トリアリールホスフィンオキサイド化合物、トリアリールホスフィンスルフィド化合物、ジアリールホスフィンオキシドユニットを2つ以上有する芳香族炭化水素化合物、ジアリールホスフィンスルフィドユニットを2つ以上有する芳香族炭化水素化合物、フッ素原子もしくはパーフルオロアルキル基で置換されたアリールからなるトリアリールホスフィンオキサイド化合物、ジアリールホスフィンオキシドユニットを2つ以上有する芳香族炭化水素化合物である。上記材料に加えてアルカリ金属又はアルカリ土類金属をドープしてもよい。 As the phosphine oxide compound and phosphine sulfide compound, a phosphine oxide compound substituted with an aryl group and a phosphine sulfide compound substituted with an aryl group, more preferably a triarylphosphine oxide compound, a triarylphosphine sulfide compound, and a diarylphosphine Aromatic hydrocarbon compounds having two or more oxide units, aromatic hydrocarbon compounds having two or more diarylphosphine sulfide units, triarylphosphine oxide compounds composed of aryl substituted with fluorine atoms or perfluoroalkyl groups, diarylphosphine An aromatic hydrocarbon compound having two or more oxide units. In addition to the above materials, alkali metal or alkaline earth metal may be doped.
金属酸化物としては、酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)およびアルミニウムをドープした酸化亜鉛(AZO)、酸化インジウム(In2O3)、酸化ニッケル(N
iO)、酸化モリブデン(MoO3)、ガリウムと亜鉛をドープした酸化インジウム(IGZO)などが挙げられる。その中でも、電子取り出し層としては、酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)およびアルミニウムをドープした酸化亜鉛(AZO)、酸化インジウムが好ましく、正孔取り出し層としては、酸化ニッケル(NiO)、酸化モリブデン(MoO3)、ガリウムと亜鉛をドープした酸化インジウム(IGZO)が好ましい。
Examples of the metal oxide include titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), zinc oxide doped with aluminum (AZO), indium oxide (In 2 O 3 ), nickel oxide (N
iO), molybdenum oxide (MoO 3 ), indium oxide doped with gallium and zinc (IGZO), and the like. Among these, as the electron extraction layer, titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO) and zinc oxide doped with aluminum (AZO) and indium oxide are preferable, and as the hole extraction layer, nickel oxide (NiO), Molybdenum oxide (MoO 3 ), indium oxide doped with gallium and zinc (IGZO) are preferable.
PEDOT:PSSは、通常、強酸性の水分散液を塗布して用いられ、酸化インジウム等の透明導電薄膜層を溶かしてしまい太陽電池として作動しないか、変換効率が時間と共に低下したり、水分に弱い有機半導体の劣化を促進するおそれがあるが、金属酸化物は上記の問題は生じないことから、好ましい。 PEDOT: PSS is usually used by applying a strongly acidic aqueous dispersion, which dissolves the transparent conductive thin film layer such as indium oxide and does not operate as a solar cell, or the conversion efficiency decreases with time, Although there is a possibility of accelerating the deterioration of a weak organic semiconductor, a metal oxide is preferable because the above problem does not occur.
<有機光電変換素子の層構成>
本発明の有機光電変換素子の層構成は、特段の制限はないが、透明プラスチック基板/バリア層/透明電極/有機半導体層/対向電極、透明プラスチック基板/アンカー層/バリア層/透明電極/有機半導体層/対向電極、バリア層/透明プラスチック基板/バリア層/透明電極/有機半導体層/対向電極、バリア層/アンカー層/透明プラスチック基板/アンカー層/バリア層/透明電極/有機半導体層/対向電極としてもよい。また、上記構成において、透明電極もしくは対向電極と有機半導体層との間にバッファ層(正孔取り出し層もしくは電子取り出し層)を適宜入ってもよい。
<Layer structure of organic photoelectric conversion element>
The layer structure of the organic photoelectric conversion element of the present invention is not particularly limited, but is transparent plastic substrate / barrier layer / transparent electrode / organic semiconductor layer / counter electrode, transparent plastic substrate / anchor layer / barrier layer / transparent electrode / organic. Semiconductor layer / counter electrode, barrier layer / transparent plastic substrate / barrier layer / transparent electrode / organic semiconductor layer / counter electrode, barrier layer / anchor layer / transparent plastic substrate / anchor layer / barrier layer / transparent electrode / organic semiconductor layer / opposite It may be an electrode. In the above structure, a buffer layer (a hole extraction layer or an electron extraction layer) may be appropriately inserted between the transparent electrode or the counter electrode and the organic semiconductor layer.
<太陽電池モジュール>
本発明の有機光電変換素子は、太陽電池素子として薄膜太陽電池として使用されることが好ましい。
図2は本発明の一実施形態としての薄膜太陽電池の構成を模式的に示す断面図である。
図2に示すように、本実施形態の薄膜太陽電池14は、耐候性保護フィルム1と、紫外線カットフィルム2と、ガスバリアフィルム3と、ゲッター材フィルム4と、封止材5と、太陽電池素子6と、封止材7と、ゲッター材フィルム8と、ガスバリアフィルム9と、バックシート10とをこの順に備え、更に、耐候性保護フィルム1とバックシート10の縁部をシールするシール材11を備えている。そして、耐候性保護フィルム1が形成された側(図中下方)から光が照射されて、太陽電池素子6が発電するようになっている。なお、後述するバックシート10としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシートなど防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム8及びガスバリアフィルム9の少なくとも一方を用いなくてもよい。
<Solar cell module>
The organic photoelectric conversion device of the present invention is preferably used as a thin film solar cell as a solar cell device.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a thin film solar cell as one embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, the thin film
[耐候性保護フィルム1]
耐候性保護フィルム1は天候変化から太陽電池素子6を保護するフィルムである。太陽電池素子6の構成部品のなかには、温度変化、湿度変化、自然光、風雨による侵食などにより劣化するものがある。そこで、耐候性保護フィルム1で太陽電池素子6を覆うことにより、太陽電池素子6等を天候変化などから保護し、発電能力を高く維持するようにしている。
[Weather-resistant protective film 1]
The weather-resistant protective film 1 is a film that protects the
耐候性保護フィルム1は、薄膜太陽電池14の最表層に位置するため、耐候性、耐熱性、透明性、撥水性、耐汚染性および機械強度などの、薄膜太陽電池14の表面被覆材として好適な性能を備え、しかもそれを屋外暴露において長期間維持する性質を有することが好ましい。
また、耐候性保護フィルム1は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率が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、95%が特に好ましい。
Since the weather-resistant protective film 1 is located on the outermost layer of the thin-film
Moreover, the weather-resistant protective film 1 is preferably one that transmits visible light from the viewpoint of not preventing the
さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、耐候性保護フィルム1も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、耐候性保護フィルム1の構成材料の融点は、通常100℃以上が好ましく、120℃以上がより好ましく、130℃以上がさらに好ましい、また、通常350℃以下が好ましく、320℃以下がより好ましく、300℃以下がさらに好ましい。融点を高くすることで薄膜太陽電池14の使用時に耐候性保護フィルム1が融解・劣化する可能性を低減できる。
Furthermore, since the thin-film
耐候性保護フィルム1を構成する材料は、天候変化から太陽電池素子6を保護することができるものであれば任意である。その材料としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、AS(アクリロニトリル−スチレン)樹脂、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリアクリル系樹脂、各種ナイロン等のポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド−イミド樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース系樹脂、シリコン系樹脂およびポリカーボネート樹脂などが挙げられる。
The material which comprises the weather-resistant protective film 1 is arbitrary as long as it can protect the
中でもフッ素系樹脂が好ましく、その具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、4−フッ化エチレン−パークロロアルコキシ共重合体(PFA)、4−フッ化エチレン−6−フッ化プロピレン共重合体(FEP)、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)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)及びポリフッ化ビニル(PVF)等が挙げられる。 Of these, fluorine resins are preferred, and specific examples thereof include polytetrafluoroethylene (PTFE), 4-fluorinated ethylene-perchloroalkoxy copolymer (PFA), 4-fluorinated ethylene-6-fluoropropylene copolymer. Examples thereof include coalescence (FEP), 2-ethylene-4-fluorinated ethylene copolymer (ETFE), poly-3-fluoroethylene chloride (PCTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), and polyvinyl fluoride (PVF).
なお、耐候性保護フィルム1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、耐候性保護フィルム1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。
耐候性保護フィルム1の厚みは特に規定されないが、通常10μm以上が好ましく、15μm以上がより好ましく、20μm以上がさらに好ましい。また、通常200μm以下が好ましく、180μm以下がより好ましく、150μm以下がさらに好ましい。厚みを10μm以上とすることで機械的強度が高まる傾向にあり、200μm以下とすることで柔軟性が高まる傾向にある。
In addition, the weather-resistant protective film 1 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials. Moreover, although the weather-resistant protective film 1 may be formed with the single layer film, the laminated | multilayer film provided with the film of two or more layers may be sufficient as it.
Although the thickness of the weather-resistant protective film 1 is not particularly defined, it is usually preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more, and further preferably 20 μm or more. Further, it is usually preferably 200 μm or less, more preferably 180 μm or less, and further preferably 150 μm or less. When the thickness is 10 μm or more, the mechanical strength tends to increase, and when the thickness is 200 μm or less, the flexibility tends to increase.
また耐候性保護フィルム1には、他のフィルムとの接着性の改良のために、コロナ処理、プラズマ処理等の表面処理を行なってもよい。
耐候性保護フィルム1は、薄膜太陽電池14においてできるだけ外側に設けることが好ましい。薄膜太陽電池14の構成部材のうちより多くのものを保護できるようにするためである。
Moreover, you may perform surface treatments, such as a corona treatment and a plasma treatment, for the weather-resistant protective film 1 in order to improve adhesiveness with another film.
The weatherproof protective film 1 is preferably provided on the outer side as much as possible in the thin-film
[紫外線カットフィルム2]
紫外線カットフィルム2は紫外線の透過を防止するフィルムである。
薄膜太陽電池14の構成部品のなかには紫外線により劣化するものがある。また、ガスバリアフィルム3,9などは種類によっては紫外線により劣化するものがある。そこで、紫外線カットフィルム2を薄膜太陽電池14の受光部分に設け、紫外線カットフィルム2で太陽電池素子6の受光面6aを覆うことにより、太陽電池素子6及び必要に応じてガスバリアフィルム3,9等を紫外線から保護し、発電能力を高く維持することができるようになっている。
[UV cut film 2]
The ultraviolet cut film 2 is a film that prevents the transmission of ultraviolet rays.
Some components of the thin film
紫外線カットフィルム2に要求される紫外線の透過抑制能力の程度は、紫外線(例えば、波長300nm)の透過率が50%以下であることが好ましく、30%以下であることがより好ましく、10%以下が特に好ましい。
また、紫外線カットフィルム2は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光
を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率が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、95%以上が特に好ましい。
The degree of the ability to suppress the transmission of ultraviolet rays required for the ultraviolet cut film 2 is such that the transmittance of ultraviolet rays (for example,
Further, the ultraviolet cut film 2 is preferably one that transmits visible light from the viewpoint of not preventing the
さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、紫外線カットフィルム2も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、紫外線カットフィルム2の構成材料の融点は、通常100℃以上が好ましく、120℃以上がより好ましく、130℃以上がさらに好ましい。また、通常350℃以下が好ましく、320℃以下がより好ましく、300℃以下が特に好ましい。融点を100℃以上とすることにより、薄膜太陽電池14の使用時に紫外線カットフィルム2が融解するのを防ぐことができる。
Furthermore, since the thin film
また、紫外線カットフィルム2は、柔軟性が高く、隣接するフィルムとの接着性が良好であり、水蒸気や酸素をカットしうるものが好ましい。
紫外線カットフィルム2を構成する材料は、紫外線の強度を弱めることができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系およびエステル系の樹脂に紫外線吸収剤を配合して成膜したフィルムなどが挙げられる。また、紫外線吸収剤を樹脂中に分散または溶解させたものの層(以下、適宜「紫外線吸収層」という)を基材フィルム上に形成したフィルムを用いても良い。
Moreover, the ultraviolet cut film 2 has a high softness | flexibility, its adhesiveness with an adjacent film is favorable, and what can cut water vapor | steam and oxygen is preferable.
The material which comprises the ultraviolet cut film 2 is arbitrary if the intensity | strength of an ultraviolet-ray can be weakened. Examples of the material include a film formed by blending an ultraviolet absorber with an epoxy, acrylic, urethane, or ester resin. Alternatively, a film in which a layer of an ultraviolet absorbent dispersed or dissolved in a resin (hereinafter referred to as “ultraviolet absorbing layer” as appropriate) is formed on a base film may be used.
紫外線吸収剤としては、例えば、サリチル酸系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系およびシアノアクリレート系のものを用いることができる。中でもベンゾフェノン系およびベンゾトリアゾール系が好ましい。
この例としては、ベンゾフェノン系およびベンゾトリアゾール系の種々の芳香族系有機化合物などが挙げられる。なお、紫外線吸収剤は、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。
As the ultraviolet absorber, for example, salicylic acid-based, benzophenone-based, benzotriazole-based, and cyanoacrylate-based ones can be used. Of these, benzophenone and benzotriazole are preferred.
Examples of this include various aromatic organic compounds such as benzophenone and benzotriazole. In addition, a ultraviolet absorber may use 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
前記したように、紫外線吸収フィルムとしては紫外線吸収層を基材フィルム上に形成したフィルムを用いることもできる。このようなフィルムは、例えば、紫外線吸収剤を含む塗布液を基材フィルム上に塗布し、乾燥させることで作製できる。
基材フィルムの材質は特に限定されないが、耐熱性、柔軟性のバランスが良好なフィルムが得られる点で、例えばポリエステルが挙げられる。
As described above, a film in which an ultraviolet absorbing layer is formed on a base film can be used as the ultraviolet absorbing film. Such a film can be produced, for example, by applying a coating solution containing an ultraviolet absorber on a substrate film and drying it.
Although the material of a base film is not specifically limited, For example, polyester is mentioned at the point from which the balance of heat resistance and a softness | flexibility is obtained.
塗布は任意の方法で行うことができる。例えば、リバースロールコート法、グラビアコート法、キスコート法、ロールブラッシュ法、スプレーコート法、エアナイフコート法、ワイヤーバーバーコート法、パイプドクター法、含浸・コート法およびカーテンコート法などが挙げられる。また、これらの方法は1種を単独で行なってもよく、2種以上を任意に組み合わせて行うこともできる。 Application | coating can be performed by arbitrary methods. Examples include reverse roll coating, gravure coating, kiss coating, roll brushing, spray coating, air knife coating, wire barber coating, pipe doctor method, impregnation / coating method, and curtain coating method. In addition, these methods may be performed alone or in any combination of two or more.
塗布液に用いる溶剤は、紫外線吸収剤を均一に溶解または分散できるものであれば特に限定されない。例えば液状の樹脂を溶剤として用いることができ、例えば、ポリエステル系、アクリル系、ポリアミド系、ポリウレタン系、ポリオレフィン系、ポリカ−ボネ−ト系およびポリスチレン系などの各種合成樹脂などが挙げられる。
また、例えば、ゼラチンおよびセルロース誘導体などの天然高分子、水並びに水とエタノール等のアルコール混合溶液なども溶剤として用いることができる。さらに、溶剤として有機溶剤を使用してもよい。有機溶剤を使用すれば、色素や樹脂を溶解または分散させることが可能となり、塗工性を向上させることが可能となる。なお、溶剤は1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
The solvent used in the coating solution is not particularly limited as long as it can uniformly dissolve or disperse the UV absorber. For example, a liquid resin can be used as a solvent, and examples thereof include various synthetic resins such as polyester-based, acrylic-based, polyamide-based, polyurethane-based, polyolefin-based, polycarbonate-based, and polystyrene-based resins.
Further, for example, natural polymers such as gelatin and cellulose derivatives, water, and alcohol mixed solutions such as water and ethanol can also be used as the solvent. Further, an organic solvent may be used as the solvent. If an organic solvent is used, it becomes possible to dissolve or disperse the pigment and the resin, and to improve the coatability. In addition, 1 type may be used for a solvent and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
塗布液にはさらに界面活性剤も含有させてもよい。界面活性剤の使用により、紫外線吸収色素の樹脂への分散性が向上する。これにより、紫外線吸収層において、微小な泡によ
るヌケ、異物などの付着による凹み、乾燥工程でのハジキなどの発生が抑制される。
界面活性剤としては、公知の界面活性剤(カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤およびノニオン系界面活性剤)を用いることができる。中でも、シリコン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤が好ましい。なお、界面活性剤は、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。
The coating solution may further contain a surfactant. Use of the surfactant improves the dispersibility of the ultraviolet absorbing dye in the resin. Thereby, in an ultraviolet absorption layer, generation | occurrence | production of the dent by adhesion of foreign matters etc. by a fine bubble, the repelling in a drying process, etc. are suppressed.
As the surfactant, known surfactants (cationic surfactants, anionic surfactants, and nonionic surfactants) can be used. Of these, silicon surfactants and fluorine surfactants are preferable. In addition, 1 type may be used for surfactant and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
なお、塗布液を基材フィルムに塗布した後の乾燥は、例えば、熱風乾燥および赤外線ヒーターによる乾燥など、公知の乾燥方法が採用できる。中でも、乾燥速度が速い熱風乾燥が好適である。
紫外線カットフィルム2の具体的な商品の例を挙げると、カットエース(MKVプラスティック株式会社)などが挙げられる。
In addition, the drying after apply | coating a coating liquid to a base film can employ | adopt well-known drying methods, such as hot air drying and drying by an infrared heater, for example. Among these, hot air drying with a high drying speed is preferable.
Examples of specific products of the ultraviolet cut film 2 include Cut Ace (MKV Plastic Co., Ltd.).
なお、紫外線カットフィルム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良い。また、紫外線カットフィルム2は単層フィルムにより形成されていても良いが、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。
紫外線カットフィルム2の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましく、15μm以上がさらに好ましい。また、通常200μm以下が好ましく、180μm以下がより好ましく、150μm以下がさらに好ましい。厚みを5μm以上とすることで紫外線の吸収が高まる傾向にあり、200μm以下とすることで可視光の透過率を増加させられる傾向にある。
The ultraviolet cut film 2 may be formed of one kind of material or may be formed of two or more kinds of materials. Further, the ultraviolet cut film 2 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers.
The thickness of the ultraviolet cut film 2 is not particularly limited, but is usually preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and further preferably 15 μm or more. Further, it is usually preferably 200 μm or less, more preferably 180 μm or less, and further preferably 150 μm or less. When the thickness is 5 μm or more, the absorption of ultraviolet rays tends to be increased, and when the thickness is 200 μm or less, the visible light transmittance tends to be increased.
紫外線カットフィルム2は、太陽電池素子6の受光面6aの少なくとも一部を覆う位置に設ければよいが、好ましくは太陽電池素子6の受光面6aの全てを覆う位置に設ける。
ただし、太陽電池素子6の受光面6aを覆う位置以外の位置にも紫外線カットフィルム2が設けられていてもよい。
Although the ultraviolet cut film 2 should just be provided in the position which covers at least one part of the light-receiving
However, the ultraviolet cut film 2 may be provided at a position other than the position covering the
[ガスバリアフィルム3]
ガスバリアフィルム3は水及び酸素の透過を防止するフィルムである。
太陽電池素子6は湿気及び酸素に弱い傾向があり、特に、ZnO:Al等の透明電極や、化合物半導体系太陽電池素子及び有機太陽電池素子が水分及び酸素により劣化することがある。そこで、ガスバリアフィルム3で太陽電池素子6を被覆することにより、太陽電池素子6を水及び酸素から保護し、発電能力を高く維持することができる。
ガスバリアフィルム3に要求される防湿能力の程度は、太陽電池素子6の種類などに応じて様々である。例えば、太陽電池素子6が化合物半導体系太陽電池素子である場合には、単位面積(1m2)の1日あたりの水蒸気透過率が、1×10−1g/m2/day以下であることが好ましく、1×10−2g/m2/day以下であることがより好ましく、1×10−3g/m2/day以下であることが更に好ましく、1×10−4g/m2/day以下であることが中でも好ましく、1×10−5g/m2/day以下であることがとりわけ好ましく、1×10−6g/m2/day以下であることが特に好ましい。
[Gas barrier film 3]
The gas barrier film 3 is a film that prevents permeation of water and oxygen.
The
The degree of moisture resistance required for the gas barrier film 3 varies depending on the type of the
また、太陽電池素子6が有機太陽電池素子である場合には、単位面積(1m2)の1日あたりの水蒸気透過率が、1×10−1g/m2/day以下であることが好ましく、1×10−2g/m2/day以下であることがより好ましく、1×10−3g/m2/day以下であることが更に好ましく、1×10−4g/m2/day以下であることが中でも好ましく、1×10−5g/m2/day以下であることがとりわけ好ましく、1×10−6g/m2/day以下であることが特に好ましい。水蒸気が透過しなければしないほど、太陽電池素子6及び当該素子6のZnO:Al等の透明電極の水分との反応に起因する劣化が抑えられるので、発電効率が上がると共に寿命が延びる。
Moreover, when the
ガスバリアフィルム3に要求される酸素透過性の程度は、太陽電池素子6の種類などに
応じて様々である。例えば、太陽電池素子6が化合物半導体系太陽電池素子である場合には、単位面積(1m2)の1日あたりの酸素透過率が、1×10−1cc/m2/day/atm以下であることが好ましく、1×10−2cc/m2/day/atm以下であることがより好ましく、1×10−3cc/m2/day/atm以下であることが更に好ましく、1×10−4cc/m2/day/atm以下であることが中でも好ましく、1×10−5cc/m2/day/atm以下であることがとりわけ好ましく、1×10−6cc/m2/day/atm以下であることが特に好ましい。
The degree of oxygen permeability required for the gas barrier film 3 varies depending on the type of the
また、例えば、太陽電池素子6が有機太陽電池素子である場合には、単位面積(1m2)の1日あたりの酸素透過率が、1×10−1cc/m2/day/atm以下であることが好ましく、1×10−2cc/m2/day/atm以下であることがより好ましく、1×10−3cc/m2/day/atm以下であることが更に好ましく、1×10−4cc/m2/day/atm以下であることが中でも好ましく、1×10−5cc/m2/day/atm以下であることがとりわけ好ましく、1×10−6cc/m2/day/atm以下であることが特に好ましい。酸素が透過しなければしないほど、太陽電池素子6及び当該素子6のZnO:Al等の透明電極の酸化による劣化が抑えられる。
For example, when the
従来はこのように高い防湿及び酸素遮断能力を有するガスバリアフィルム3の実装が困難であったため、化合物半導体系太陽電池素子及び有機太陽電池素子のように優れた太陽電池素子を備えた太陽電池を実現することが困難であったが、このようなガスバリアフィルム3を適用することにより化合物半導体系太陽電池素子及び有機太陽電池素子等の優れた性質を活かした薄膜太陽電池14の実施が容易となる。
Conventionally, it has been difficult to mount the gas barrier film 3 having such a high moisture-proof and oxygen-blocking capability, so that a solar cell including an excellent solar cell element such as a compound semiconductor solar cell element and an organic solar cell element is realized. Although it was difficult to carry out, implementation of the thin film
また、ガスバリアフィルム3は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率は、通常60%以上が好ましく、好ましくは70%以上がより好ましく、75%以上がさらに好ましく、80%以上が中でも好ましく、85%以上がとりわけ好ましく、とりわけ好ましくは90%以上が特に好ましく、95%以上が中でも特に好ましく、97%以上が最も好ましい。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。
Further, the gas barrier film 3 is preferably one that transmits visible light from the viewpoint of not preventing the light absorption of the
さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、ガスバリアフィルム3も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、ガスバリアフィルム3の構成材料の融点は、通常100℃以上が好ましく、120℃以上がより好ましく、130℃以上がさらに好ましい。また、通常350℃以下が好ましく、320℃以下がより好ましく、300℃以下がさらに好ましい。融点を100℃以上とすることで薄膜太陽電池14の使用時にガスバリアフィルム3が融解・劣化する可能性を低減できる。
Furthermore, since the thin film
ガスバリアフィルム3の具体的な構成は、太陽電池素子6を水から保護できる限り任意である。ただし、ガスバリアフィルム3を透過しうる水蒸気や酸素の量を少なくできるフィルムほど製造コストが高くなるため、これらの点を総合的に勘案して適切なものを使用することが好ましい。
以下、ガスバリアフィルム3の構成について、例を挙げて説明する。
ガスバリアフィルム3の構成として好ましいものは2例が挙げられる。
The specific configuration of the gas barrier film 3 is arbitrary as long as the
Hereinafter, the configuration of the gas barrier film 3 will be described with examples.
Two examples of the configuration of the gas barrier film 3 are preferable.
一つ目の例は、プラスチックフィルム基材に無機バリア層を配置したフィルムである。
この際、無機バリア層は、プラスチックフィルム基材の片面のみに形成してもよいし、プラスチックフィルム基材の両面に形成してもよい。両面に形成するときは、両面に形成する無機バリア層の数が、それぞれ一致していていもよく、異なっていてもよい。
The first example is a film in which an inorganic barrier layer is disposed on a plastic film substrate.
In this case, the inorganic barrier layer may be formed only on one side of the plastic film substrate, or may be formed on both sides of the plastic film substrate. When forming on both surfaces, the number of inorganic barrier layers formed on both surfaces may be the same or different.
二つ目の例は、プラスチックフィルム基材に、無機バリア層とポリマー層とが互いに隣
接して配置された2層からなるユニット層が形成されたフィルムである。この際、無機バリア層とポリマー層とが互いに隣接して配置された2層からなるユニット層を1単位として、このユニット層が1単位(無機バリア層1層とポリマー層1層を合わせて1単位の意味)のみを形成してもよいが、2単位以上形成してもよい。例えば2〜5単位、積層してもよい。
The second example is a film in which a unit layer composed of two layers in which an inorganic barrier layer and a polymer layer are arranged adjacent to each other is formed on a plastic film substrate. At this time, a unit layer composed of two layers in which an inorganic barrier layer and a polymer layer are arranged adjacent to each other is regarded as one unit, and this unit layer is composed of one unit (one inorganic barrier layer and one polymer layer are combined into one unit). (Meaning of unit) may be formed, but two or more units may be formed. For example, 2 to 5 units may be laminated.
ユニット層は、プラスチックフィルム基材の片面のみに形成してもよいし、プラスチックフィルム基材の両面に形成してもよい。両面に形成するときは、両面に形成する無機バリア層及びポリマー層の数が、それぞれ一致していていもよく、異なっていてもよい。
また、プラスチックフィルム基材上にユニット層を形成する場合、無機バリア層を形成してからその上にポリマー層を形成してもよいし、ポリマー層を形成してから無機バリア層を形成してもよい。
The unit layer may be formed only on one side of the plastic film substrate, or may be formed on both sides of the plastic film substrate. When forming on both surfaces, the numbers of inorganic barrier layers and polymer layers formed on both surfaces may be the same or different.
In addition, when forming a unit layer on a plastic film substrate, an inorganic barrier layer may be formed and then a polymer layer may be formed thereon, or after forming a polymer layer and forming an inorganic barrier layer. Also good.
(プラスチックフィルム基材)
ガスバリアフィルム3に使用されるプラスチックフィルム基材は、上記の無機バリア層及びポリマー層を保持しうるフィルムであれば特に制限はなく、ガスバリアフィルム3の使用目的等から適宜選択することができる。
プラスチックフィルム基材の材料の例を挙げると、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、フルオレン環変性ポリカーボネート樹脂、脂環変性ポリカーボネート樹脂およびアクリロイル化合物が挙げられる。
(Plastic film substrate)
The plastic film substrate used for the gas barrier film 3 is not particularly limited as long as it is a film capable of holding the above-described inorganic barrier layer and polymer layer, and can be appropriately selected from the purpose of use of the gas barrier film 3 and the like.
Examples of the plastic film base material include polyester resin, polyarylate resin, polyethersulfone resin, fluorene ring-modified polycarbonate resin, alicyclic modified polycarbonate resin, and acryloyl compound.
また、スピロビインダンおよびスピロビクロマンを含む縮合ポリマーを用いるのも好ましい。ポリエステル樹脂の中でも、二軸延伸を施したポリエチレンテレフタレート(PET)および同じく二軸延伸したポリエチレンナフタレート(PEN)は、熱的寸度安定性に優れるため、プラスチックフィルム基材として好ましく用いられる。
なおプラスチックフィルム基材の材料は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
It is also preferable to use a condensation polymer containing spirobiindane and spirobichroman. Among the polyester resins, biaxially stretched polyethylene terephthalate (PET) and biaxially stretched polyethylene naphthalate (PEN) are preferably used as a plastic film substrate because they are excellent in thermal dimensional stability.
In addition, 1 type may be used for the material of a plastic film base material, and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.
プラスチックフィルム基材の厚みは特に規定されないが、通常10μm以上が好ましく、15μm以上がより好ましく、好ましくは20μm以上がさらに好ましい。また、通常200μm以下が好ましく、180μm以下がより好ましく、150μm以下がさらに好ましい。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。 The thickness of the plastic film substrate is not particularly defined, but is usually preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more, and further preferably 20 μm or more. Further, it is usually preferably 200 μm or less, more preferably 180 μm or less, and further preferably 150 μm or less. Increasing the thickness tends to increase mechanical strength, and decreasing the thickness tends to increase flexibility.
プラスチックフィルム基材は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率は、通常60%以上が好ましく、70%以上がより好ましく、75%以上がさらに好ましく、80%以上が中でも好ましく、85%以上がとりわけ好ましく、90%以上が特に好ましく、95%以上がその中でも特に好ましく、97%以上が最も好ましい。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。
The plastic film substrate is preferably one that transmits visible light from the viewpoint of not preventing the
プラスチックフィルム基材には、無機バリア層との密着性向上のため、アンカーコート剤の層(アンカーコート層)を形成してもよい。通常、アンカーコート層はアンカーコート剤を塗布して形成される。
アンカーコート剤としては、例えば、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、オキサゾリン基含有樹脂、カルボジイミド基含有樹脂、エポキシ基含有樹脂およびイソシアネート含有樹脂並びにこれらの共重合体などが挙げられる。
An anchor coat agent layer (anchor coat layer) may be formed on the plastic film substrate in order to improve adhesion to the inorganic barrier layer. Usually, the anchor coat layer is formed by applying an anchor coat agent.
Examples of the anchor coating agent include polyester resins, urethane resins, acrylic resins, oxazoline group-containing resins, carbodiimide group-containing resins, epoxy group-containing resins and isocyanate-containing resins, and copolymers thereof.
中でも、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂およびアクリル樹脂の1種類以上と、オキサゾリン基含有樹脂、カルボジイミド基含有樹脂、エポキシ基含有樹脂およびイソシアネー
ト基含有樹脂の1種類以上とを組み合わせたものが好ましい。なお、アンカーコート剤は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
アンカーコート層の厚さは、通常0.005μm以上が好ましく、0.01μm以上がより好ましく、通常5μm以下が好ましく、1μm以下がより好ましい。この範囲の上限値以下の厚さであれば滑り性が良好であり、アンカーコート層自体の内部応力によるプラスチックフィルム基材からの剥離もほとんどない。また、この範囲の下限値以上の厚さであれば、均一な厚さを保つことができ好ましい。
Among them, a combination of at least one of a polyester resin, a urethane resin, and an acrylic resin and at least one of an oxazoline group-containing resin, a carbodiimide group-containing resin, an epoxy group-containing resin, and an isocyanate group-containing resin is preferable. In addition, an anchor coat agent may use 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
The thickness of the anchor coat layer is usually preferably 0.005 μm or more, more preferably 0.01 μm or more, usually 5 μm or less, and more preferably 1 μm or less. If the thickness is less than or equal to the upper limit of this range, the slipperiness is good, and there is almost no peeling from the plastic film substrate due to the internal stress of the anchor coat layer itself. Moreover, if it is the thickness more than the lower limit of this range, a uniform thickness can be maintained and it is preferable.
また、プラスチックフィルム基材へのアンカーコート剤の塗布性、接着性を改良するため、アンカーコート剤の塗布前に、プラスチックフィルム基材に通常の化学処理、放電処理などの表面処理を施してもよい。 In addition, in order to improve the applicability and adhesion of the anchor coating agent to the plastic film substrate, the plastic film substrate may be subjected to a surface treatment such as normal chemical treatment or electric discharge treatment before application of the anchor coating agent. Good.
(無機バリア層)
無機バリア層は通常は金属酸化物、窒化物または酸化窒化物により形成される層である。なお、無機バリア層を形成する金属酸化物、窒化物及び酸化窒化物は、1種でもよく、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。
(Inorganic barrier layer)
The inorganic barrier layer is usually a layer formed of a metal oxide, nitride or oxynitride. In addition, the metal oxide, nitride, and oxynitride which form an inorganic barrier layer may be 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
金属酸化物としては、例えば、Si、Al、Mg、In、Ni、Sn、Zn、Ti、Cu、CeおよびTa等の酸化物、窒化物並びに酸化窒化物などが挙げられる。中でも、高いバリア性と高透明性とを両立させるために、酸化アルミニウムまたは酸化珪素を含むことが好ましく、特に水分の透過性、光線透過性の観点から、酸化珪素を含むことが好ましい。 Examples of the metal oxide include oxides such as Si, Al, Mg, In, Ni, Sn, Zn, Ti, Cu, Ce, and Ta, nitrides, and oxynitrides. Among these, in order to achieve both high barrier properties and high transparency, it is preferable to include aluminum oxide or silicon oxide, and it is particularly preferable to include silicon oxide from the viewpoint of moisture permeability and light transmittance.
各々の金属原子と酸素原子との比率も任意であるが、無機バリア層の透明度を向上させ着色を防ぐためには、酸素原子の比率が酸化物の化学量論的な比率から極端に少なくないことが好ましい。一方、無機バリア層の緻密性を向上させバリア性を高くするためには、酸素原子を少なくすることが好ましい。
この観点から、例えば金属酸化物としてSiOxを用いる場合には前記xの値は1.5〜1.8が特に好ましい。また、例えば金属酸化物としてAlOxを用いる場合には前記xの値は1.0〜1.4が特に好ましい。
The ratio of each metal atom to oxygen atom is also arbitrary, but in order to improve the transparency of the inorganic barrier layer and prevent coloring, the oxygen atom ratio should be extremely small from the stoichiometric ratio of the oxide. Is preferred. On the other hand, in order to improve the denseness of the inorganic barrier layer and increase the barrier property, it is preferable to reduce oxygen atoms.
From this viewpoint, for example, when SiO x is used as the metal oxide, the value of x is particularly preferably 1.5 to 1.8. For example, when AlO x is used as the metal oxide, the value of x is particularly preferably 1.0 to 1.4.
また、2種以上の金属酸化物より無機バリア層を構成する場合、金属酸化物としては酸化アルミニウムおよび酸化珪素を含むことが好ましい。中でも無機バリア層が酸化アルミニウムおよび酸化珪素からなる場合、無機バリア層中のアルミニウムとケイ素との比率は任意に設定することができるが、Si/Alの比率は、通常1/9以上が好ましく、2/8以上がより好ましい。また、通常9/1以下が好ましく、2/8以下がより好ましい。
Moreover, when an inorganic barrier layer is comprised from 2 or more types of metal oxides, it is preferable that an aluminum oxide and a silicon oxide are included as a metal oxide. Among them, when the inorganic barrier layer is made of aluminum oxide and silicon oxide, the ratio of aluminum and silicon in the inorganic barrier layer can be arbitrarily set, but the ratio of Si / Al is usually preferably 1/9 or more, 2/8 or more is more preferable. Moreover, 9/1 or less is preferable normally and 2/8 or less is more preferable.
無機バリア層の厚みを厚くするとバリア性が高まる傾向にあるが、曲げた際にクラックを生じにくくし割れを防ぐためには、厚みを薄くすることが好ましい。そこで無機バリア層の適正な厚みとしては、通常5nm以上が好ましく、10nm以上がより好ましい。また、通常1000nm以下が好ましく、200nm以下がより好ましい。 When the thickness of the inorganic barrier layer is increased, the barrier property tends to be increased. However, in order to prevent cracking and prevent cracking when bent, it is preferable to reduce the thickness. Therefore, the appropriate thickness of the inorganic barrier layer is usually preferably 5 nm or more, and more preferably 10 nm or more. Moreover, 1000 nm or less is preferable normally and 200 nm or less is more preferable.
無機バリア層の成膜方法に制限は無いが、一般的にスパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法およびプラズマCVD法などで行うことができる。例えばスパッタリング法では1種類または複数の金属ターゲットと酸素ガスを原料とし、プラズマを用いた反応性スパッタ方式で形成することができる。 Although there is no restriction | limiting in the film-forming method of an inorganic barrier layer, Generally, it can carry out by sputtering method, a vacuum evaporation method, an ion plating method, plasma CVD method, etc. For example, the sputtering method can be formed by a reactive sputtering method using plasma using one or more metal targets and oxygen gas as raw materials.
(ポリマー層)
ポリマー層にはいずれのポリマーでも使用することができ、例えば真空チャンバー内で
成膜できるものも用いることができる。なお、ポリマー層を構成するポリマーは、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
前記ポリマーを与える化合物としては多種多様なものを用いることができるが、例えば以下の(i)〜(vii)のようなものが例示される。なお、モノマーは1種を用いてもよ
く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
(Polymer layer)
Any polymer can be used for the polymer layer, and for example, a film that can be formed in a vacuum chamber can be used. In addition, the polymer which comprises a polymer layer may use 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
A wide variety of compounds can be used as the compound that gives the polymer, and examples include the following (i) to (vii). In addition, 1 type may be used for a monomer and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
(i)例えば、ヘキサメチルジシロキサン等のシロキサンが挙げられる。ヘキサメチルジシロキサンを用いる場合のポリマー層の形成方法の例を挙げると、RF電極を用いた平行平板型のプラズマ装置にヘキサメチルジシロキサンを蒸気として導入し、プラズマ中で重合反応を起こさせ、プラスチックフィルム基材上に堆積させることでポリマー層をポリシロキサン薄膜として形成できる。 (I) Examples include siloxanes such as hexamethyldisiloxane. An example of a method for forming a polymer layer in the case of using hexamethyldisiloxane is to introduce hexamethyldisiloxane as a vapor into a parallel plate type plasma apparatus using an RF electrode, to cause a polymerization reaction in the plasma, The polymer layer can be formed as a polysiloxane thin film by being deposited on a plastic film substrate.
(ii)例えば、ジパラキシリレン等のパラキシリレンが挙げられる。ジパラキシリレンを用いる場合のポリマー層の形成方法の例を挙げると、まず高真空中でジパラキシリレンの蒸気を650℃〜700℃で加熱することで熱分解させて熱ラジカルを発生させる。そして、そのラジカルモノマー蒸気をチャンバー内に導いて、プラスチックフィルム基材へ吸着させると同時にラジカル重合反応を進行させてポリパラキシリレンを堆積させることでポリマー層を形成できる。 (Ii) Examples include paraxylylene such as diparaxylylene. As an example of a method for forming a polymer layer in the case of using diparaxylylene, first, the vapor of diparaxylylene is heated at 650 ° C. to 700 ° C. in a high vacuum to generate thermal radicals. Then, the radical monomer vapor is introduced into the chamber and adsorbed to the plastic film substrate, and at the same time, the radical polymerization reaction proceeds to deposit polyparaxylylene to form a polymer layer.
(iii)例えば、二種のモノマーを交互に繰り返し付加重合させることができるモノマーが挙げられる。これにより得られるポリマーは重付加ポリマーである。重付加ポリマーとしては、例えば、ポリウレタン(ジイソシアナート/グリコール)、ポリ尿素(ジイソシアナート/ジアミン)、ポリチオ尿素(ジチオイソシアナート/ジアミン)、ポリチオエーテルウレタン(ビスエチレンウレタン/ジチオール)、ポリイミン(ビスエポキシ/第一アミン)、ポリペプチドアミド(ビスアゾラクトン/ジアミン)およびポリアミド(ジオレフィン/ジアミド)などが挙げられる。 (Iii) For example, a monomer capable of alternately repeating addition polymerization of two kinds of monomers can be mentioned. The polymer thus obtained is a polyaddition polymer. Examples of the polyaddition polymer include polyurethane (diisocyanate / glycol), polyurea (diisocyanate / diamine), polythiourea (dithioisocyanate / diamine), polythioether urethane (bisethyleneurethane / dithiol), polyimine ( Bisepoxy / primary amine), polypeptide amide (bisazolactone / diamine) and polyamide (diolefin / diamide).
(iv)例えば、アクリレートモノマーが挙げられる。アクリレートモノマーには、単官能、2官能および多官能のアクリレートモノマーがあるが、いずれを用いてもよい。ただし、適切な蒸発速度、硬化度、硬化速度等を得るために、前記のアクリレートモノマーを2種以上組み合わせて併用することが好ましい。
また、単官能アクリレートモノマーとしては、例えば、脂肪族アクリレートモノマー、脂環式アクリレートモノマー、エーテル系アクリレートモノマー、環状エーテル系アクリレートモノマー、芳香族系アクリレートモノマー、水酸基含有アクリレートモノマーおよびカルボキシ基含有アクリレートモノマー等があるが、いずれも用いることができる。
(Iv) Examples include acrylate monomers. The acrylate monomer includes monofunctional, bifunctional and polyfunctional acrylate monomers, and any of them may be used. However, in order to obtain an appropriate evaporation rate, degree of cure, cure rate, and the like, it is preferable to use a combination of two or more of the above acrylate monomers.
Examples of the monofunctional acrylate monomer include aliphatic acrylate monomers, alicyclic acrylate monomers, ether acrylate monomers, cyclic ether acrylate monomers, aromatic acrylate monomers, hydroxyl group-containing acrylate monomers, and carboxy group-containing acrylate monomers. Any of these can be used.
(v)例えば、エポキシ系およびオキセタン系等の、光カチオン硬化ポリマーが得られるモノマーが挙げられる。エポキシ系モノマーとしては、例えば、脂環式エポキシ系モノマー、2官能性モノマーおよび多官能性オリゴマーなどが挙げられる。また、オキセタン系モノマーとしては、例えば、単官能オキセタン、2官能オキセタンおよびシルセスキオキサン構造を有するオキセタン等が挙げられる。 (V) For example, a monomer capable of obtaining a photocationically cured polymer such as an epoxy-based resin and an oxetane-based polymer can be used. As an epoxy-type monomer, an alicyclic epoxy-type monomer, a bifunctional monomer, a polyfunctional oligomer, etc. are mentioned, for example. Examples of the oxetane monomer include monofunctional oxetane, bifunctional oxetane, and oxetane having a silsesquioxane structure.
(vi)例えば、酢酸ビニルが挙げられる。モノマーとして酢酸ビニルを用いると、その重合体をケン化することでポリビニルアルコールが得られ、このポリビニルアルコールをポリマーとして使用できる。
(vii)例えば、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、無水マレイン酸および無水イタコン酸などの不飽和カルボン酸などが挙げられる。
(Vi) An example is vinyl acetate. When vinyl acetate is used as a monomer, polyvinyl alcohol is obtained by saponifying the polymer, and this polyvinyl alcohol can be used as a polymer.
(Vii) Examples thereof include unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, monomethyl maleate, monoethyl maleate, maleic anhydride and itaconic anhydride.
これらは、エチレンとの共重合体を構成させ、該共重合体をポリマーとして使用できる
。さらに、これらの混合物、グリシジルエーテル化合物を混合した混合物、およびエポキシ化合物との混合物もポリマーとして用いることができる。
前記のモノマーを重合してポリマーを生成させる際、モノマーの重合方法に制限は無い。ただし、通常は、モノマーを含む組成物を塗布または蒸着して成膜した後で重合を行うようにする。重合方法の例を挙げると、熱重合開始剤を用いたときはヒーター等による接触加熱;赤外線およびマイクロ波等の放射加熱;などにより重合を開始させる。また、光重合開始剤を用いたときは活性エネルギー線を照射して重合を開始させる。
These constitute a copolymer with ethylene, and the copolymer can be used as a polymer. Furthermore, a mixture thereof, a mixture obtained by mixing a glycidyl ether compound, and a mixture with an epoxy compound can also be used as the polymer.
There is no restriction | limiting in the polymerization method of a monomer when superposing | polymerizing the said monomer and producing | generating a polymer. However, the polymerization is usually carried out after a composition containing a monomer is applied or deposited to form a film. As an example of the polymerization method, when a thermal polymerization initiator is used, the polymerization is started by contact heating with a heater or the like; radiation heating with infrared rays or microwaves; Moreover, when a photoinitiator is used, an active energy ray is irradiated and polymerization is started.
活性エネルギー線を照射する場合には様々な光源を使用することができ、例えば、水銀アークランプ、キセノンアークランプ、蛍光ランプ、炭素アークランプ、タングステンーハロゲン輻射ランプおよび日光による照射光などを用いることができる。また、電子線照射や大気圧プラズマ処理を行うこともできる。
ポリマー層の形成方法は、例えば、塗布法および真空成膜法等が挙げられる。
Various light sources can be used when irradiating active energy rays, such as mercury arc lamps, xenon arc lamps, fluorescent lamps, carbon arc lamps, tungsten-halogen radiation lamps, and sunlight irradiation light. Can do. Further, electron beam irradiation or atmospheric pressure plasma treatment can also be performed.
Examples of the method for forming the polymer layer include a coating method and a vacuum film forming method.
塗布法でポリマー層を形成する場合、例えば、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、カーテンフローコート、スプレーコートおよびバーコート等の方法を用いることができる。また、ポリマー層形成用の塗布液をミスト状で塗布するようにしてもよい。この場合の液滴の平均粒径は適切な範囲に調整すればよく、例えば重合性モノマーを含有する塗布液をミスト状でプラスチックフィルム基材上に成膜して形成する場合には、液滴の平均粒径は5μm以下が好ましく、1μm以下がより好ましい。 When the polymer layer is formed by a coating method, for example, methods such as roll coating, gravure coating, knife coating, dip coating, curtain flow coating, spray coating, and bar coating can be used. Moreover, you may make it apply | coat the coating liquid for polymer layer formation in mist form. In this case, the average particle diameter of the droplets may be adjusted to an appropriate range. For example, in the case of forming a coating liquid containing a polymerizable monomer in the form of a mist on a plastic film substrate, the droplets The average particle size is preferably 5 μm or less, and more preferably 1 μm or less.
他方、真空成膜法でポリマー層を形成する場合、例えば、蒸着およびプラズマCVD等の成膜方法が挙げられる。
ポリマー層の厚みについては特に限定はないが、通常10nm以上が好ましい。また、通常5000nm以下が好ましく、2000nm以下がより好ましく、1000nm以下が特に好ましい。
On the other hand, when forming a polymer layer by a vacuum film-forming method, film-forming methods, such as vapor deposition and plasma CVD, are mentioned, for example.
Although there is no limitation in particular about the thickness of a polymer layer, 10 nm or more is preferable normally. Moreover, 5000 nm or less is preferable normally, 2000 nm or less is more preferable, and 1000 nm or less is especially preferable.
ポリマー層の厚みを10nm以上とすることで、厚みの均一性が得やすくなり無機バリア層の構造欠陥を効率よくポリマー層で埋めることができ、バリア性が向上する傾向にある。また、ポリマー層の厚みを5000nm以下とすることで、曲げ等の外力によりポリマー層自身がクラックを発生しにくくなるためバリア性が向上しうる。
中でも好適なガスバリアフィルム3としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)およびポリエチレンナフタレート(PEN)等の基材フィルムにSiOxを真空蒸着したフィルムなどが挙げられる。
By setting the thickness of the polymer layer to 10 nm or more, the uniformity of the thickness can be easily obtained, and structural defects of the inorganic barrier layer can be efficiently filled with the polymer layer, and the barrier property tends to be improved. Moreover, since the polymer layer itself becomes difficult to generate | occur | produce a crack by external force, such as a bending, by making the thickness of a polymer layer 5000 nm or less, barrier property can improve.
Particularly suitable gas barrier film 3 includes, for example, a film obtained by vacuum-depositing SiO x on a base film such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN).
なお、ガスバリアフィルム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、ガスバリアフィルム3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。
ガスバリアフィルム3の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましく、15μm以上がさらに好ましい。また、通常200μm以下が好ましく、180μm以下がより好ましく、150μm以下がさらに好ましい。厚みを5μm以上とすることでガスバリア性が高まる傾向にあり、200μm以下とすることで柔軟性が高まり、また可視光の透過率が向上する傾向にある。
In addition, the gas barrier film 3 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials. The gas barrier film 3 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers.
The thickness of the gas barrier film 3 is not particularly defined, but is usually preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and further preferably 15 μm or more. Further, it is usually preferably 200 μm or less, more preferably 180 μm or less, and further preferably 150 μm or less. When the thickness is 5 μm or more, gas barrier properties tend to be increased, and when the thickness is 200 μm or less, flexibility is increased and visible light transmittance tends to be improved.
ガスバリアフィルム3は、太陽電池素子6を被覆して湿気及び酸素から保護できればその形成位置に制限は無いが、太陽電池素子6の正面(受光面側の面。図2では下側の面)及び背面(受光面とは反対側の面。図2では上側の面)を覆うことが好ましい。
薄膜太陽電池14においてはその正面及び背面が他の面よりも大面積に形成されることが多いためである。本実施形態ではガスバリアフィルム3が太陽電池素子6の正面を覆い、後述するガスバリアフィルム9が太陽電池素子6の背面を覆うようになっている。
As long as the gas barrier film 3 covers the
This is because the front and back surfaces of the thin film
そして、ガスバリアフィルム3,9の縁部をシール材11でシールし、ガスバリアフィルム3,9及びシール材11で囲まれた空間内に太陽電池素子6を納めることにより、太陽電池素子6を湿気及び酸素から保護できるようになっている。なお、後述するバックシート10としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシートなど防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム8及びガスバリアフィルム9の少なくとも1を用いなくてもよい。
Then, the edges of the
[ゲッター材フィルム4]
ゲッター材フィルム4は水分及び酸素の少なくとも1を吸収するフィルムである。太陽電池素子6の構成部品のなかには前記のように水分で劣化するものがあり、また、酸素によって劣化するものもある。そこで、ゲッター材フィルム4で太陽電池素子6を覆うことにより、太陽電池素子6等を水分及び酸素の少なくとも1から保護し、発電能力を高く維持するようにしている。
[Getter material film 4]
The getter material film 4 is a film that absorbs at least one of moisture and oxygen. Some components of the
ここで、ゲッター材フィルム4は前記のようなガスバリアフィルム3とは異なり、水分の透過を妨げるものではなく、水分を吸収するものである。水分を吸収するフィルムを用いることにより、ガスバリアフィルム3等で太陽電池素子6を被覆した場合に、ガスバリアフィルム3,9及びシール材11で形成される空間に僅かに浸入する水分をゲッター材フィルム4が捕捉して水分による太陽電池素子6への影響を排除できる。
Here, unlike the gas barrier film 3 as described above, the getter material film 4 does not prevent moisture permeation but absorbs moisture. By using a film that absorbs moisture, when the
ゲッター材フィルム4の水分吸収能力の程度は、通常0.1mg/cm2以上が好ましく、0.5mg/cm2以上がより好ましく、1mg/cm2以上がさらに好ましい。この数値が高いほど水分吸収能力が高く太陽電池素子6の劣化を抑制しうる。また、上限に制限は無いが、通常10mg/cm2以下である。
また、ゲッター材フィルム4が酸素を吸収することにより、ガスバリアフィルム3,9等で太陽電池素子6を被覆した場合に、ガスバリアフィルム3,9及びシール材11で形成される空間に僅かに浸入する酸素をゲッター材フィルム4が捕捉して酸素による太陽電池素子6への影響を排除できる。
The degree of water absorption capacity of the getter material film 4 is preferably usually 0.1 mg / cm 2 or more, 0.5 mg / cm 2 or more, more preferably, 1 mg / cm 2 or more is more preferable. The higher this value, the higher the water absorption capacity, and the deterioration of the
Further, when the getter material film 4 absorbs oxygen, when the
さらに、ゲッター材フィルム4は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率は、通常60%以上が好ましく、70%以上がより好ましく、75%以上がさらに好ましく、80%以上が中でも好ましく、85%以上がとりわけ好ましく、90%以上が特に好ましく、95%以上がその中でも特に好ましく、97%以上が最も好ましい。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。
Furthermore, the getter material film 4 is preferably one that transmits visible light from the viewpoint of not preventing the
さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せされることが多いため、ゲッター材フィルム4も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、ゲッター材フィルム4の構成材料の融点は、通常100℃以上が好ましく、120℃以上がより好ましく、130℃以上でがさらに好ましい。また、通常350℃以下が好ましく、320℃以下がより好ましく、300℃以下がさらに好ましい。融点を高くすることで薄膜太陽電池14の使用時にゲッター材フィルム4が融解・劣化する可能性を低減できる。
Furthermore, since the thin film
ゲッター材フィルム4を構成する材料は、水分及び酸素の少なくとも1を吸収することができるものであれば任意である。その材料としては、例えば、水分を吸収する物質として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の水酸化物、シリカゲル、ゼオライト系化合物、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウムおよび硫酸ニッケル等の硫酸塩並びにアルミニウム金属錯体およびアルミニウムオキサイドオクチレート等の有機金属化合物などが挙げられる。 The material constituting the getter material film 4 is arbitrary as long as it can absorb at least one of moisture and oxygen. As the material, for example, as a substance that absorbs moisture, alkali metal, alkaline earth metal, oxide of alkaline earth metal, hydroxide of alkali metal and alkaline earth metal, silica gel, zeolite compound, magnesium sulfate And sulfates such as sodium sulfate and nickel sulfate, and organometallic compounds such as aluminum metal complexes and aluminum oxide octylates.
具体的には、アルカリ土類金属としては、Ca、SrおよびBaなどが挙げられる。アルカリ土類金属の酸化物としては、CaO、SrOおよびBaO等が挙げられる。その他にZr−Al−BaOおよびアルミニウム金属錯体等も挙げられる。具体的な商品名を挙げると、例えば、OleDry(双葉電子社製)等が挙げられる。
酸素を吸収する物質としては、活性炭、シリカゲル、活性アルミナ、モレキュラーシーブ、酸化マグネシウムおよび酸化鉄等が挙げられる。またFe、MnおよびZn並びにこれら金属の硫酸塩、塩化物塩および硝酸塩等の無機塩も挙げられる。
Specifically, examples of the alkaline earth metal include Ca, Sr, and Ba. Examples of the alkaline earth metal oxide include CaO, SrO and BaO. Other examples include Zr—Al—BaO and aluminum metal complexes. Specific product names include, for example, OleDry (Futaba Electronics).
Examples of the substance that absorbs oxygen include activated carbon, silica gel, activated alumina, molecular sieve, magnesium oxide, and iron oxide. In addition, Fe, Mn and Zn and inorganic salts such as sulfate, chloride and nitrate of these metals are also included.
なお、ゲッター材フィルム4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、ゲッター材フィルム4は単層フィルムにより形成されていても良いが、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。
ゲッター材フィルム4の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましく、15μm以上がさらに好ましい。また、通常200μm以下が好ましく、180μm以下がより好ましく、150μm以下がさらに好ましい。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。
In addition, the getter material film 4 may be formed of one type of material or may be formed of two or more types of materials. The getter material film 4 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers.
Although the thickness of the getter material film 4 is not particularly defined, it is usually preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and further preferably 15 μm or more. Further, it is usually preferably 200 μm or less, more preferably 180 μm or less, and further preferably 150 μm or less. Increasing the thickness tends to increase mechanical strength, and decreasing the thickness tends to increase flexibility.
ゲッター材フィルム4は、ガスバリアフィルム3,9及びシール材11で形成される空間内であればその形成位置に制限は無いが、太陽電池素子6の正面(受光面側の面。図2では下側の面)及び背面(受光面とは反対側の面。図2では上側の面)を覆うことが好ましい。
薄膜太陽電池14においてはその正面及び背面が他の面よりも大面積に形成されることが多いため、これらの面を介して水分及び酸素が浸入する傾向があるからである。この観点から、ゲッター材フィルム4はガスバリアフィルム3と太陽電池素子6との間に設けることが好ましい。
If the getter material film 4 is in the space formed by the
This is because, in the thin film
本実施形態ではゲッター材フィルム4が太陽電池素子6の正面を覆い、後述するゲッター材フィルム8が太陽電池素子6の背面を覆い、ゲッター材フィルム4,8がそれぞれ太陽電池素子6とガスバリアフィルム3,9との間に位置するようになっている。
なお、後述するバックシート10としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシートなど防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム8及びガスバリアフィルム9の少なくとも1を用いなくてもよい。
In this embodiment, the getter material film 4 covers the front surface of the
In addition, when using a highly waterproof sheet such as a sheet in which a fluororesin film is bonded to both surfaces of an aluminum foil as the
ゲッター材フィルム4は吸水剤又は乾燥剤の種類に応じて任意の方法で形成することができるが、例えば、吸水剤又は乾燥剤を分散したフィルムを粘着剤で添付する方法、吸水剤又は乾燥剤の溶液をスピンコート法、インクジェット法、ディスペンサー法等で塗布する方法などを用いることができる。また真空蒸着法、スパッタリング法などの成膜法を使用してもよい。 The getter material film 4 can be formed by any method depending on the type of the water-absorbing agent or desiccant. For example, a method of attaching a film in which the water-absorbing agent or desiccant is dispersed with an adhesive, water-absorbing agent or desiccant A method of applying the solution by a spin coating method, an inkjet method, a dispenser method, or the like can be used. A film forming method such as a vacuum evaporation method or a sputtering method may be used.
吸水剤又は乾燥剤のためのフィルムとしては、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)アクリル系樹脂およびポリカーボネート系樹脂等を用いることができる。
中でも、ポリエチレン系樹脂、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂およびポリカーボネート系樹脂のフィルムが好ましい。なお、前記樹脂は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良い。
As a film for a water absorbing agent or a desiccant, for example, polyethylene resin, polypropylene resin, cyclic polyolefin resin, polystyrene resin, acrylonitrile-styrene copolymer (AS resin), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), polyvinyl chloride resin, fluorine resin, poly (meth) acrylic resin, polycarbonate resin, and the like can be used.
Among them, polyethylene resin, fluorine resin, cyclic polyolefin resin, and polycarbonate resin film are preferable. In addition, the said resin may use 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
[封止材5]
封止材5は、太陽電池素子6を補強するフィルムである。太陽電池素子6は薄いため通常は強度が弱く、ひいては薄膜太陽電池の強度が弱くなる傾向があるが、封止材5により強度を高く維持することが可能である。
また、封止材5は、薄膜太陽電池14の強度保持の観点から強度が高いことが好ましい。
具体的強度については、封止材5以外の耐候性保護フィルム1またはバックシート10の強度とも関係することになり一概には規定しにくいが、薄膜太陽電池14全体が良好な曲げ加工性を有し、折り曲げ部分の剥離を生じないような強度を有するのが好ましい。
[Sealing material 5]
The sealing material 5 is a film that reinforces the
Moreover, it is preferable that the sealing material 5 has high strength from the viewpoint of maintaining strength of the thin-film
The specific strength is related to the strength of the weatherproof protective film 1 or the
また、封止材5は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率は、通常60%以上が好ましく、70%以上がより好ましく、75%以上がさらに好ましく、80%以上が中でも好ましく、85%以上がとりわけ好ましく、90%以上が特に好ましく、95%以上がその中でも特に好ましく、97%以上が最も好ましい。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。
In addition, the sealing material 5 is preferably one that transmits visible light from the viewpoint of not preventing the
さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、封止材5も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、封止材5の構成材料の融点は、通常100℃以上が好ましく、120℃以上がより好ましく、130℃以上がさらに好ましい。また、通常350℃以下が好ましく、320℃以下がより好ましく、300℃以下がさらに好ましい。融点を高くすることで薄膜太陽電池14の使用時に封止材5が融解・劣化する可能性を低減できる。
Furthermore, since the thin film
封止材5の厚みは特に規定されないが、通常100μm以上が好ましく、150μm以上がより好ましく、200μm以上がさらに好ましい。また、通常700μm以下が好ましく、600μm以下がより好ましく、500μm以下がさらに好ましい。厚みを厚くすることで薄膜太陽電池14全体の強度が高まる傾向にあり、薄くすることで柔軟性が高まりまた可視光の透過率が向上する傾向にある。
封止材5を構成する材料としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)樹脂組成物をフィルムにしたもの(EVAフィルム)などを用いることができる。EVAフィルムには通常は耐候性の向上のために架橋剤を配合して架橋構造を構成させる。
The thickness of the sealing material 5 is not particularly defined, but is usually preferably 100 μm or more, more preferably 150 μm or more, and further preferably 200 μm or more. Moreover, usually 700 micrometers or less are preferable, 600 micrometers or less are more preferable, and 500 micrometers or less are further more preferable. Increasing the thickness tends to increase the strength of the thin-film
As a material which comprises the sealing material 5, what used the ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) resin composition for the film (EVA film) etc. can be used, for example. In order to improve weather resistance, the EVA film is usually blended with a crosslinking agent to form a crosslinked structure.
この架橋剤としては、一般に、100℃以上でラジカルを発生する有機過酸化物が用いられる。このような有機過酸化物としては、例えば、2,5−ジメチルヘキサン;2,5−ジハイドロパーオキサイド;2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン;3−ジ−t−ブチルパーオキサイド等を用いることができる。これらの有機過酸化物の配合量は、EVA樹脂100重量部に対して、通常5重量部以下が好ましく、3重量部以下がより好ましく、通常1重量部以上が好ましい。なお、架橋剤は1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 As the crosslinking agent, an organic peroxide that generates radicals at 100 ° C. or higher is generally used. Examples of such an organic peroxide include 2,5-dimethylhexane; 2,5-dihydroperoxide; 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane; Di-t-butyl peroxide or the like can be used. The blending amount of these organic peroxides is usually preferably 5 parts by weight or less, more preferably 3 parts by weight or less, and usually 1 part by weight or more with respect to 100 parts by weight of the EVA resin. In addition, 1 type may be used for a crosslinking agent and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
このEVA樹脂組成物には、接着力向上の目的で、シランカップリング剤を含有させてもよい。この目的に供されるシランカップリング剤としては、例えば、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン;ビニルトリクロロシラン;ビニルトリエトキシシラン;ビニル−トリス−(β−メトキシエトキシ)シラン;γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン;β−(3,4−エトキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等を挙げることができる。これらのシランカップリング剤の配合量は、EVA樹脂100重量部に対して、通常5重量部以下が好ましく、2重量部以下がより好ましく、通常0.1重量部以上が好ましい。 This EVA resin composition may contain a silane coupling agent for the purpose of improving the adhesive strength. Examples of silane coupling agents used for this purpose include γ-chloropropyltrimethoxysilane; vinyltrichlorosilane; vinyltriethoxysilane; vinyl-tris- (β-methoxyethoxy) silane; γ-methacryloxypropyltri Methoxysilane; β- (3,4-ethoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane and the like can be mentioned. The blending amount of these silane coupling agents is usually preferably 5 parts by weight or less, more preferably 2 parts by weight or less, and usually 0.1 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of EVA resin.
なお、シランカップリング剤は1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び
比率で併用しても良い。
更に、EVA樹脂のゲル分率を向上させ、耐久性を向上するために、EVA樹脂組成物に架橋助剤を含有させてもよい。この目的に供される架橋助剤としては、例えば、トリアリルイソシアヌレートおよびトリアリルイソシアネート等の3官能の架橋助剤等の単官能の架橋助剤等が挙げられる。
In addition, 1 type may be used for a silane coupling agent and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
Furthermore, in order to improve the gel fraction of the EVA resin and improve the durability, a crosslinking aid may be included in the EVA resin composition. Examples of the crosslinking aid provided for this purpose include monofunctional crosslinking aids such as trifunctional crosslinking aids such as triallyl isocyanurate and triallyl isocyanate.
これらの架橋助剤の配合量は、EVA樹脂100重量部に対して、通常10重量部以下が好ましく、5重量部以下がより好ましい。また、通常1重量部以上が好ましい。なお、架橋助剤は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。
更に、EVA樹脂の安定性を向上する目的で、EVA樹脂組成物に、例えばハイドロキノン;ハイドロキノンモノメチルエーテル;p−ベンゾキノン;メチルハイドロキノンなどを含有させてもよい。これらの配合量は、EVA樹脂100重量部に対して、通常5重量部以下が好ましい。
The amount of these crosslinking aids is usually preferably 10 parts by weight or less and more preferably 5 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the EVA resin. Moreover, usually 1 weight part or more is preferable. In addition, 1 type may be used for a crosslinking adjuvant, and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.
Furthermore, for the purpose of improving the stability of the EVA resin, the EVA resin composition may contain, for example, hydroquinone; hydroquinone monomethyl ether; p-benzoquinone; methyl hydroquinone. These compounding amounts are usually preferably 5 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the EVA resin.
しかし、EVA樹脂の架橋処理には1〜2時間程度の比較的長時間を要するため、薄膜太陽電池14の生産速度および生産効率を低下させる原因となる場合がある。また、長期間使用の際には、EVA樹脂組成物の分解ガス(酢酸ガス)またはEVA樹脂自体が有する酢酸ビニル基が、太陽電池素子6に悪影響を与えて発電効率が低下させる場合がある。
そこで、封止材5としては、EVAフィルムの他に、プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体からなる共重合体のフィルムを用いることもできる。この共重合体としては、例えば、下記成分1および成分2が配合された熱可塑性樹脂組成物が挙げられる。
However, since the EVA resin cross-linking process requires a relatively long time of about 1 to 2 hours, it may cause a reduction in the production rate and production efficiency of the thin-film
Therefore, as the sealing material 5, in addition to the EVA film, a copolymer film made of a propylene / ethylene / α-olefin copolymer can also be used. As this copolymer, the thermoplastic resin composition with which the following component 1 and the component 2 were mix | blended is mentioned, for example.
・成分1:プロピレン系重合体が、通常0重量部以上が好ましく、10重量部以上がより好ましい。また、通常70重量部以下が好ましく、50重量部以下がより好ましい。
・成分2:軟質プロピレン系共重合体が、30重量部以上が好ましく、50重量部以上がより好ましい。また、通常100重量部以下が好ましく、90重量部以下がより好ましい。
Component 1: The propylene polymer is usually preferably 0 part by weight or more, and more preferably 10 parts by weight or more. Moreover, 70 weight part or less is preferable normally, and 50 weight part or less is more preferable.
Component 2: The soft propylene-based copolymer is preferably 30 parts by weight or more, and more preferably 50 parts by weight or more. Moreover, 100 weight part or less is preferable normally, and 90 weight part or less is more preferable.
なお、成分1および成分2の合計量は100重量部である。上記のように、成分1および成分2が好ましい範囲にあると、封止材5のシートへの成形性が良好であるとともに、得られる封止材5の耐熱性、透明性および柔軟性が良好となり、薄膜太陽電池14に好適である。
上記の成分1および成分2が配合された熱可塑性樹脂組成物は、メルトフローレート(ASTM D 1238、230度、荷重2.16g)が、通常0.0001g/10分以上が好ましい。また、通常1000g/10分以下が好ましく、900g/10分以下がより好ましく、800g/10分以下がさらに好ましい。
The total amount of component 1 and component 2 is 100 parts by weight. As described above, when component 1 and component 2 are in a preferred range, the moldability of the encapsulant 5 into a sheet is good, and the resulting encapsulant 5 has good heat resistance, transparency, and flexibility. Therefore, it is suitable for the thin film
The thermoplastic resin composition in which the above component 1 and component 2 are blended preferably has a melt flow rate (ASTM D 1238, 230 degrees, load 2.16 g), usually 0.0001 g / 10 min or more. Moreover, 1000 g / 10min or less is preferable normally, 900 g / 10 min or less is more preferable, and 800 g / 10 min or less is further more preferable.
成分1および成分2が配合された熱可塑性樹脂組成物の融点は、通常100℃以上が好ましく、110℃以上がより好ましい。また通常140℃以下が好ましく、135℃以下がより好ましい。
また成分1および成分2が配合された熱可塑性樹脂組成物の密度は、0.98g/cm3以下が好ましく、0.95g/cm3以下がより好ましく、0.94g/cm3以下がさらに好ましい。
The melting point of the thermoplastic resin composition in which Component 1 and Component 2 are blended is usually preferably 100 ° C. or higher, and more preferably 110 ° C. or higher. Moreover, 140 degrees C or less is preferable normally, and 135 degrees C or less is more preferable.
Density of The thermoplastic resin composition Components 1 and 2 were compounded is preferably from 0.98 g / cm 3 or less, more preferably 0.95 g / cm 3 or less, more preferably 0.94 g / cm 3 or less .
この封止材5においては、上記成分1および成分2に、プラスチックなどに対する接着促進剤としてカップリング剤を配合することが可能である。カップリング剤は、シラン系、チタネート系およびクロム系の各カップリング剤が好ましく用いられ、特にシラン系のカップリング剤(シランカップリング剤)が好適に用いられる。
上記シランカップリング剤としては公知のものが使用でき、特に制限はないが、例えば
、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシーエトキシシラン)、γ−グリシドキシプロピルートリピルトリーメトキシシランおよびγ−アミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。なお、カップリング剤は1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
In this sealing material 5, it is possible to mix | blend a coupling agent with the said component 1 and component 2 as an adhesion promoter with respect to a plastics. As the coupling agent, silane-based, titanate-based, and chromium-based coupling agents are preferably used, and in particular, a silane-based coupling agent (silane coupling agent) is preferably used.
Known silane coupling agents can be used and are not particularly limited. For example, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltris (β-methoxy-ethoxysilane), γ-glycidoxypropyl-tri Examples include piltrimethoxysilane and γ-aminopropyltriethoxysilane. In addition, 1 type may be used for a coupling agent and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
また、これらは熱可塑性樹脂組成物(成分1および成分2の合計量)100重量部に対する、上記シランカップリング剤の含有量は通常0.1重量部以上が好ましく、また、通常5重量部以下が好ましく、3重量部以下含むことがより好ましい。
また、上記カップリング剤は、有機過酸化物を用いて、当該熱可塑性樹脂組成物にグラフト反応させてもよい。この場合、熱可塑性樹脂組成物(成分1および成分2の合計量)100重量部に対して、上記カップリング剤を0.1〜5重量部含むことが好ましい。シラングラフト化された熱可塑性樹脂組成物を用いても、ガラス、プラスチックに対して、シランカップリング剤ブレンドと同等以上の接着性が得られる。
In addition, the content of the silane coupling agent is preferably 0.1 parts by weight or more and usually 5 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin composition (total amount of Component 1 and Component 2). Is preferable, and it is more preferable to contain 3 parts by weight or less.
The coupling agent may be grafted to the thermoplastic resin composition using an organic peroxide. In this case, it is preferable that 0.1-5 weight part of said coupling agents are included with respect to 100 weight part of thermoplastic resin compositions (total amount of component 1 and component 2). Even if a silane-grafted thermoplastic resin composition is used, the same or better adhesiveness as that of the silane coupling agent blend can be obtained for glass and plastic.
有機過酸化物を用いる場合、有機過酸化物は、熱可塑性樹脂組成物(成分1および成分2の合計量)100重量部に対して、通常0.001重量部以上が好ましく、0.01重量部以上がより好ましい。また、通常5重量部以下が好ましく、3重量部以下がより好ましい。
また、封止材5としてエチレン・α−オレフィン共重合体からなる共重合体を用いることもできる。この共重合体としては、下記に示す成分Aおよび成分Bからなる封止材用樹脂組成物と基材とを積層してなる、ホットタック性が5〜25℃のラミネートフィルムが例示される。
When the organic peroxide is used, the organic peroxide is usually preferably 0.001 part by weight or more with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin composition (total amount of Component 1 and Component 2), and 0.01% by weight. Part or more is more preferable. Moreover, 5 weight part or less is preferable normally, and 3 weight part or less is more preferable.
Further, a copolymer made of an ethylene / α-olefin copolymer can be used as the sealing material 5. Examples of the copolymer include a laminate film having a hot tack property of 5 to 25 ° C., which is formed by laminating a resin composition for a sealing material comprising the following components A and B and a substrate.
・成分A:エチレン系樹脂。
・成分B:以下の(a)〜(d)の性状を有するエチレンとα−オレフィンとの共重合体。
(a)密度が0.86〜0.935g/cm3。
(b)メルトフローレート(MFR)が1〜50g/10分。
(c)温度上昇溶離分別(TREF)によって得られる溶出曲線のピークが1つであり;該ピーク温度が100℃以下である。
(d)温度上昇溶離分別(TREF)による積分溶出量が、90℃のとき90%以上である。
Component A: ethylene resin.
Component B: a copolymer of ethylene and an α-olefin having the following properties (a) to (d).
(A) Density is 0.86-0.935 g / cm 3 .
(B) Melt flow rate (MFR) is 1 to 50 g / 10 min.
(C) There is one peak in the elution curve obtained by temperature rising elution fractionation (TREF); the peak temperature is 100 ° C. or lower.
(D) The integrated elution amount by temperature rising elution fractionation (TREF) is 90% or more at 90 ° C.
成分Aと成分Bとの配合割合(成分A/成分B)は、重量比で、通常50/50以上が好ましく、55/45以上がより好ましく、60/40以上がさらに好ましい。また、通常99/1以下が好ましく、90/10以下がより好ましく、85/15以下がさらに好ましい。成分Bの配合量を多くすることで透明性やヒートシール性が高まる傾向にあり、成分Bの配合量を少なくすることでフィルムの作業性が高まる傾向にある。 The blending ratio of component A and component B (component A / component B) is generally preferably 50/50 or more, more preferably 55/45 or more, and still more preferably 60/40 or more in terms of weight ratio. Moreover, 99/1 or less is preferable normally, 90/10 or less is more preferable, and 85/15 or less is further more preferable. Increasing the amount of component B tends to increase transparency and heat sealability, and decreasing the amount of component B tends to increase the workability of the film.
成分Aと成分Bを配合して生成される封止材用樹脂組成物のメルトフローレート(MFR)は、通常2g/10分以上が好ましく、3g/10分以上がより好ましく、通常50g/10分以下が好ましく、40g/10分以下がより好ましい。なおMFRの測定と評価は、JIS K7210(190℃、2.16kg荷重)に準拠する方法によって実施することができる。 The melt flow rate (MFR) of the resin composition for a sealing material produced by blending component A and component B is usually preferably 2 g / 10 min or more, more preferably 3 g / 10 min or more, and usually 50 g / 10. Minutes or less is preferable, and 40 g / 10 minutes or less is more preferable. In addition, the measurement and evaluation of MFR can be implemented by the method based on JISK7210 (190 degreeC, 2.16kg load).
封止材用樹脂組成物の融点は、50℃以上が好ましく、55℃以上がより好ましく、また、通常300℃以下が好ましく、250℃以下がより好ましく、200℃以下がさらに好ましい。融点を高くすることで薄膜太陽電池14の使用時に融解・劣化する可能性を低減できる。
封止材用樹脂組成物の密度は、0.80g/cm3以上が好ましく、0.85g/cm
3以上がより好ましく、また、0.98g/cm3以下が好ましく、0.95g/cm3以下がより好ましく、0.94g/cm3以下がさらに好ましい。なお、密度の測定と評価は、JIS K7112に準拠する方法によって実施することができる。
The melting point of the encapsulant resin composition is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 55 ° C. or higher, usually 300 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower, and further preferably 200 ° C. or lower. By increasing the melting point, the possibility of melting and deterioration during use of the thin-film
The density of the resin composition for a sealing material is preferably 0.80 g / cm 3 or more, and 0.85 g / cm.
3 or more is more preferable, 0.98 g / cm 3 or less is preferable, 0.95 g / cm 3 or less is more preferable, and 0.94 g / cm 3 or less is more preferable. The measurement and evaluation of density can be performed by a method based on JIS K7112.
さらに、エチレン・α−オレフィン共重合体を用いた封止材5において、前記プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体を用いた場合と同様に、カップリング剤を用いることが可能である。
上述した封止材5は、材料由来の分解ガスを発生することがないため、太陽電池素子6への悪影響がなく、良好な耐熱性、機械強度、柔軟性(太陽電池封止性)および透明性を有する。また、材料の架橋工程を必要としないため、シート成形時および薄膜太陽電池100の製造時間が大きく短縮できるとともに、使用後の薄膜太陽電池14のリサイクルも容易となる。
Further, in the encapsulant 5 using the ethylene / α-olefin copolymer, a coupling agent can be used as in the case of using the propylene / ethylene / α-olefin copolymer.
Since the sealing material 5 described above does not generate a decomposition gas derived from the material, the
なお、封止材5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、封止材5は単層フィルムにより形成されていても良いが、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。
封止材5の厚みは、通常2μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましく、10μm以上がさらに好ましい。また、通常500μm以下が好ましく、300μm以下がより好ましく、100μm以下がさらに好ましい。。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りまた光線透過率が高まる傾向にある。
封止材5を設ける位置に制限は無いが、通常は太陽電池素子6を挟み込むように設ける。太陽電池素子6を確実に保護するためである。本実施形態では、太陽電池素子6の正面及び背面にそれぞれ封止材5及び封止材7を設けるようにしている。
In addition, the sealing material 5 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials. Moreover, although the sealing material 5 may be formed with the single layer film, the laminated | multilayer film provided with the film of 2 or more layers may be sufficient as it.
The thickness of the sealing material 5 is usually preferably 2 μm or more, more preferably 5 μm or more, and further preferably 10 μm or more. Moreover, 500 micrometers or less are preferable normally, 300 micrometers or less are more preferable, and 100 micrometers or less are further more preferable. . Increasing the thickness tends to increase mechanical strength, and decreasing the thickness tends to increase flexibility and light transmittance.
Although there is no restriction | limiting in the position which provides the sealing material 5, Usually, it provides so that the
[太陽電池素子6]
太陽電池素子6は、上記の有機光電変換素子と同様である。
・太陽電池素子同士の接続
太陽電池素子6は、薄膜太陽電池14の1個あたり1個だけを設けてもよいが、通常は2個以上の太陽電池素子6を設ける。具体的な太陽電池素子6の個数は任意に設定すればよい。太陽電池素子6を複数設ける場合、太陽電池素子6はアレイ状に並べて設けられていることが多い。
[Solar cell element 6]
The
・ Connection between solar cell elements
Although only one
太陽電池素子6を複数設ける場合、通常は、太陽電池素子6同士は電気的に接続され、接続された一群の太陽電池素子6から生じた電気を端子(図示せず)から取り出すようになっていて、この際、電圧を高めるため、通常は太陽電池素子は直列に接続される。
このように太陽電池素子6同士を接続する場合には、太陽電池素子6間の距離は小さいことが好ましく、ひいては、太陽電池素子6と太陽電池素子6との間の隙間は狭いことが好ましい。太陽電池素子6の受光面積を広くして受光量を増加させ、薄膜太陽電池14の発電量を増加させるためである。
When a plurality of
Thus, when connecting the
[封止材7]
封止材7は、上述した封止材5と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他は封止材7と同様のものを同様に用いることができる。
また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
[Encapsulant 7]
The sealing
Moreover, since the constituent member on the back side of the
[ゲッター材フィルム8]
ゲッター材フィルム8は、上述したゲッター材フィルム4と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他はゲッター材フィルム4と同様のものを同様に必要に応じて用いることができる。
また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。また使用する水分あるいは酸素吸収剤をゲッター材フィルム4よりも多く含有するフィルムを用いることも可能となる。このような吸収剤としては、水分吸収剤としてCaO、BaO、Zr−Al−BaO、酸素の吸収剤として活性炭、モレキュラーシーブなどが挙げられる。
[Getter material film 8]
The
Moreover, since the constituent member on the back side of the
[ガスバリアフィルム9]
ガスバリアフィルム9は、上述したガスバリアフィルム3と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他はガスバリアフィルム9と同様のものを同様に必要に応じて用いることができる。
また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
[Gas barrier film 9]
The
Moreover, since the constituent member on the back side of the
[バックシート10]
バックシート10は、上述した耐候性保護フィルム1と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他は耐候性保護フィルム1と同様のものを同様に用いることができる。また、このバックシート10が水及び酸素を透過させ難いものであれば、バックシート10をガスバリア層として機能させることも可能である。
また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。このため、バックシート10としては、以下に説明するもの(i)〜(iv)を用いることが特に好ましい。
[Backsheet 10]
The
Moreover, since the constituent member on the back side of the
(i)バックシート10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ないし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、アクリロニトリルースチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリルーブタジエンースチレン共重合体(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および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、アセタール系樹脂並びにセルロース系樹脂、その他等の各種の樹脂のシートを使用することができる。
(I) As the
これらの樹脂のシートの中でも、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂および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。
(ii)バックシート10としては、金属薄膜を用いることもできる。例えば、腐蝕防止したアルミニウム金属箔、ステンレス製薄膜などが挙げられる。なお、前記の金属は1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
Among these resin sheets, it is preferable to use sheets of fluorine resin, cyclic polyolefin resin, polycarbonate resin, poly (meth) acrylic resin, polyamide resin, and polyester resin. In addition, these may use 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
(Ii) As the
(iii)バックシート10としては、例えばアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フイルムを
接着した防水性の高いシートを用いても良い。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)および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良い。
(Iii) As the
(iv)バックシート10としては、例えば、基材フィルムの片面あるは両面に、無機酸化物の蒸着膜を設け、更に、上記の無機酸化物の蒸着膜を設けた基材フィルムの両面に、耐熱性のポリプロピレン系樹脂フィルムを積層したものを用いてもよい。なお、通常は、基材フィルムにポリプロピレン系樹脂フィルムを積層する場合には、ラミネート用接着剤で張り合わせることで積層する。無機酸化物の蒸着膜を設けることで、水分、酸素等の侵入を防止する防湿性に優れたバックシート10として使用できる。
(Iv) As the
・基材フィルム
基材フィルムとしては、基本的には、無機酸化物の蒸着膜等との密接着性に優れ、強度に優れ、耐候性、耐熱性、耐水性および耐光性に優れた各種の樹脂のフィルム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、アクリロニトリルースチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリルーブタジエンースチレン共重合体(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および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、アセタール系樹脂並びにセルロース系樹脂、その他等の各種の樹脂のフィルムを使用することができる。
・ Base film
Basically, as the base film, various resin films that are excellent in tight adhesion with an inorganic oxide vapor deposition film, etc., excellent in strength, weather resistance, heat resistance, water resistance and light resistance are used. Can be used.
For example, polyethylene resin, polypropylene resin, cyclic polyolefin resin, polystyrene resin, acrylonitrile-styrene copolymer (AS resin), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), polyvinyl chloride resin, fluorine Resins, poly (meth) acrylic resins, polycarbonate resins, polyester resins such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyamide resins such as various nylons, polyimide resins, polyamideimide resins, polyarylphthalate resins , Silicone resin, polysulfone resin, polyphenylene sulfide resin, polyethersulfone resin, polyurethane resin, acetal resin, cellulose resin, and other various resin fills It can be used.
中でも、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂およびポリエステル系樹脂のフィルムを使用することが好ましい。
上記のような各種の樹脂のフィルムのなかでも、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ化ビニリデン系樹脂(PVDF)およびフッ化ビニル系樹脂(PVF)等のフッ素系樹脂のフィルムを使用することがより好ましい。
Among these, it is preferable to use a film of a fluorine resin, a cyclic polyolefin resin, a polycarbonate resin, a poly (meth) acrylic resin, a polyamide resin, or a polyester resin.
Among the various resin films as described above, for example, fluorine resin films such as polytetrafluoroethylene (PTFE), vinylidene fluoride resin (PVDF), and vinyl fluoride resin (PVF) are used. It is more preferable.
更に、このフッ素系樹脂のフィルムの中でも、特に、ポリフッ化ビニル系樹脂(PVF);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)からなるフッ素系樹脂のフィルムが、強度等の観点から特に好ましい。なお、前記樹脂は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良い。
また、上記のような各種の樹脂のフィルムのなかでも、シクロペンタジエン及びその誘導体、シクロヘキサジエン及びその誘導体等の環状ポリオレフィン系樹脂のフィルムを使用することもより好ましい。
基材フィルムの膜厚としては、通常12μm以上が好ましく、20μm以上がより好ましく、また、通常300μm以下が好ましく、200μm以下がより好ましい。
Further, among the fluororesin films, in particular, a fluororesin film (PVF); a fluororesin film made of a copolymer of tetrafluoroethylene and ethylene or propylene (ETFE) is particularly preferable from the viewpoint of strength and the like. preferable. In addition, the said resin may use 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
Of the various resin films as described above, it is more preferable to use a film of a cyclic polyolefin resin such as cyclopentadiene and a derivative thereof, cyclohexadiene and a derivative thereof.
As a film thickness of a base film, 12 micrometers or more are preferable normally, 20 micrometers or more are more preferable, and 300 micrometers or less are preferable normally, and 200 micrometers or less are more preferable.
・無機酸化物の蒸着膜
無機酸化物の蒸着膜としては、基本的に金属の酸化物を蒸着した薄膜であれば使用可能である。例えば、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、の酸化物の蒸着膜を使用することができる。この際、酸化ケイ素としては例えばSiOx(x=1.0〜2.0)を用いることができ、酸化アルミニウムとしては例えばAlOx(x=0.5〜1.5)を用いることができる。
・ Deposited film of inorganic oxide
As the inorganic oxide vapor-deposited film, basically any thin film on which a metal oxide is vapor-deposited can be used. For example, a deposited film of an oxide of silicon (Si) or aluminum (Al) can be used. At this time, for example, SiO x (x = 1.0 to 2.0) can be used as silicon oxide, and for example, AlO x (x = 0.5 to 1.5) can be used as aluminum oxide. .
なお、使用する金属及び無機酸化物の種類は1種でもよく、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。
無機酸化物の蒸着膜の膜厚としては、通常50Å以上が好ましく、100Å以上がより好ましい。また、通常4000Å以下が好ましく、1000Å以下がより好ましい。
蒸着膜の作製方法としては、プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法および光化学
気相成長法等の化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition法、CVD法)等を用いることができる。具体的には、例えば、基材フィルムの一方の面に、有機珪素化合物等の蒸着用モノマーガスを原料とし、キャリヤーガスとして、アルゴンガスおよびヘリウムガス等の不活性ガスを使用し、更に、酸素供給ガスとして、酸素ガス等を使用し、低温プラズマ発生装置等を利用する低温プラズマ化学気相成長法を用いて酸化珪素等の無機酸化物の蒸着膜を形成することができる。
In addition, the kind of metal and inorganic oxide to be used may be 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
The thickness of the deposited inorganic oxide film is usually preferably 50 mm or more, more preferably 100 mm or more. Also, it is usually preferably 4000 mm or less, more preferably 1000 mm or less.
As a method for forming the deposited film, a chemical vapor deposition method (Chemical Vapor Deposition method, CVD method) such as a plasma chemical vapor deposition method, a thermal chemical vapor deposition method, or a photochemical vapor deposition method can be used. Specifically, for example, on one surface of the base film, a monomer gas for vapor deposition such as an organosilicon compound is used as a raw material, and an inert gas such as argon gas and helium gas is used as a carrier gas. A vapor deposition film of an inorganic oxide such as silicon oxide can be formed using a low temperature plasma chemical vapor deposition method using oxygen gas or the like as a supply gas and using a low temperature plasma generator or the like.
・ポリプロピレン系樹脂フィルム
ポリプロピレン系樹脂としては、例えば、プロピレンの単独重合体;プロピレンと他のモノマー(例えばα−オレフィン等)との共重合体を使用することができる。また、ポリプロピレン系樹脂としては、アイソタクチック重合体を用いることもできる。
ポリプロピレン系樹脂の融点は通常164℃〜170℃が好ましく、比重は通常0.90〜0.91が好ましく、分子量は通常10万〜20万が好ましい。
-Polypropylene resin film As a polypropylene resin, the homopolymer of propylene; the copolymer of a propylene and another monomer (for example, alpha olefin etc.) can be used, for example. Moreover, an isotactic polymer can also be used as a polypropylene resin.
The melting point of the polypropylene-based resin is usually preferably 164 ° C to 170 ° C, the specific gravity is usually preferably 0.90 to 0.91, and the molecular weight is usually preferably 100,000 to 200,000.
ポリプロピレン系樹脂は、その結晶性により性質が大きく支配されるが、アイソタクチックの高いポリマーは、引っ張り強さ、衝撃強度に優れ、耐熱性、耐屈曲疲労強度を良好であり、かつ、加工性は極めて良好なものである。
・接着剤
基材フィルムにポリプロピレン系樹脂フィルムを積層する場合には、通常はラミネート用接着剤を用いる。これにより、基材フィルムとポリプロピレン系樹脂フィルムとはラミネート用接着剤層を介して積層されることになる。
Polypropylene resins are largely controlled by their crystallinity, but high isotactic polymers have excellent tensile strength and impact strength, good heat resistance and bending fatigue strength, and workability. Is very good.
·adhesive
When a polypropylene resin film is laminated on the base film, a laminating adhesive is usually used. Thereby, a base film and a polypropylene resin film are laminated | stacked via the adhesive bond layer for lamination.
ラミネート用接着剤層を構成する接着剤としては、例えば、ポリ酢酸ビニル系接着剤、ポリアクリル酸エステル系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、エチレン共重合体系接着剤、セルロース系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリイミド系接着剤、アミノ樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリウレタン系接着剤、反応型(メタ)アクリル系接着剤およびシリコン系接着剤等が挙げられる。なお、接着剤は1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 Examples of the adhesive constituting the adhesive layer for laminating include, for example, a polyvinyl acetate adhesive, a polyacrylate adhesive, a cyanoacrylate adhesive, an ethylene copolymer adhesive, a cellulose adhesive, and a polyester adhesive. Adhesives, polyamide adhesives, polyimide adhesives, amino resin adhesives, phenol resin adhesives, epoxy adhesives, polyurethane adhesives, reactive (meth) acrylic adhesives, silicon adhesives, etc. Is mentioned. In addition, 1 type may be used for an adhesive agent and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
上記の接着剤の組成系は、水性型、溶液型、エマルジョン型および分散型等のいずれの組成物形態でもよい。また、その性状は、フィルム・シート状、粉末状および固形状等のいずれの形態でもよい。さらに、接着機構については、化学反応型、溶剤揮発型および熱溶融型、熱圧型等のいずれの形態でもよいものである。
上記の接着剤は、例えば、ロールコート法、グラビアロールコート法、キスコート法およびその他等のコート法、並びに印刷法等によって施すことができる。そのコーティング量としては、乾燥状態で0.1g/m2〜10g/m2が好ましい。
The composition system of the adhesive may be any composition form such as an aqueous type, a solution type, an emulsion type, and a dispersion type. Further, the property may be any of film / sheet, powder, solid and the like. Furthermore, the bonding mechanism may be any form such as a chemical reaction type, a solvent volatilization type, a heat melting type, and a hot pressure type.
The adhesive can be applied by, for example, a roll coating method, a gravure roll coating method, a kiss coating method, and other coating methods, a printing method, and the like. As the amount of coating, 0.1g / m 2 ~10g / m 2 is preferable in the dry state.
[シール材11]
シール材11は、上述した耐候性保護フィルム1、紫外線カットフィルム2、ガスバリアフィルム3、ゲッター材フィルム4、封止材5、封止材7、ゲッター材フィルム8、ガスバリアフィルム9及びバックシート10の縁部をシールして、これらのフィルムで被覆された空間内に湿気及び酸素が浸入しないようにシールする部材である。
[Sealant 11]
The sealing
シール材11に要求される防湿能力の程度は、単位面積(1m2)の1日あたりの水蒸気透過率が0.1g/m2/day以下であることが好ましく、0.05g/m2/day以下であることがより好ましい。
従来はこのように高い防湿能力を有するシール材11の実装が困難であったため、化合物半導体系太陽電池素子及び有機太陽電池素子のように優れた太陽電池素子を備えた太陽電池を実現することが困難であったが、このようなシール材11を適用することにより化
合物半導体系太陽電池素子及び有機太陽電池素子の優れた性質を活かした薄膜太陽電池14の実施が容易となる。
The degree of moisture capacity required for the sealing
Conventionally, since it has been difficult to mount the sealing
さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せされることが多いため、シール材11も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、シール材11の構成材料の融点は、通常100℃以上が好ましく、120℃以上がより好ましく、130℃以上がさらに好ましい。また、通常250℃以下が好ましく、200℃以下がより好ましく、180℃以下がさらに好ましい。融点を100℃以上とすることにより、薄膜太陽電池14の使用時にシール材11が融解するのを防ぐことができる。
Furthermore, since the thin film
シール材11を構成する材料としては、例えば、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂およびアクリル系樹脂等のポリマーが挙げられる。
なお、シール材11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。
シール材11は、少なくともガスバリアフィルム3,9の縁部をシールできる位置に設ける。これにより、少なくともガスバリアフィルム3,9及びシール材11で囲まれた空間を密閉し、この空間内に湿気及び酸素が侵入しないようにすることができる。
Examples of the material constituting the sealing
In addition, the sealing
The sealing
このシール材11を形成する方法に制限は無いが、例えば、材料を耐候性保護フィルム1とバックシート10との間に注入することにより形成できる。形成方法の具体例を挙げると、以下の方法が挙げられる。
即ち、例えば封止材5の硬化が進行する途中で、半硬化状態の薄膜太陽電池14を前記ラミネート装置から取り出し、太陽電池素子6の外周部であって耐候性保護シート1とバックシート10との間の部分に液状のポリマーを注入し、このポリマーを封止材5と共に硬化させればよい。
Although there is no restriction | limiting in the method of forming this sealing
That is, for example, while the curing of the sealing material 5 proceeds, the semi-cured thin-film
また、封止材5の硬化が終了した後にラミネート装置から取り出して単独で硬化させてもよい。なお、前記のポリマーを架橋・硬化させるための温度範囲は通常130℃以上が好ましく、140℃以上がより好ましい。また、通常180℃以下が好ましく、170℃以下がより好ましい。 Further, after the sealing material 5 has been cured, it may be taken out from the laminating apparatus and cured alone. The temperature range for crosslinking and curing the polymer is usually preferably 130 ° C. or higher, and more preferably 140 ° C. or higher. Moreover, 180 degrees C or less is preferable normally, and 170 degrees C or less is more preferable.
[寸法等]
本実施形態の薄膜太陽電池14は、通常、膜状の薄い部材である。このように膜状の部材として薄膜太陽電池14を形成することにより、薄膜太陽電池14を建材、自動車、インテリア等に容易に設置できるようになっている。薄膜太陽電池14は、軽く、割れにくく、従って安全性の高い太陽電池が得られ、また曲面にも適用可能であるため更に多くの用途に使用しうる。薄くて軽いため輸送や保管など流通面でも好ましい。更に、膜状であるためロール・トゥ・ロール式の製造が可能であり大幅なコストカットが可能である。
[Dimensions]
The thin film
薄膜太陽電池14の具体的な寸法に制限は無いが、その厚みは、通常300μm以上が好ましく、500μm以上がより好ましく、700μm以上がさらに好ましい。また、通常3000μm以下が好ましく、2000μm以下がより好ましく、1500μm以下がさらに好ましい。
[製造方法]
本実施形態の薄膜太陽電池14の製造方法に制限は無いが、例えば、耐候性保護フィルム1とバックシート10との間に、1個又は2個以上の太陽電池素子6を直列または並列接続したものを、紫外線カットフィルム2、ガスバリアフィルム3,9、ゲッター材フィルム4,8及び封止材5,7と共に一般的な真空ラミネート装置でラミネートすることで製造できる。
Although there is no restriction | limiting in the specific dimension of the thin film
[Production method]
Although there is no restriction | limiting in the manufacturing method of the thin film
この際、加熱温度は通常130℃以上が好ましく、140℃以上がより好ましい。また、通常180℃以下が好ましく、170℃以下がより好ましい。
また、加熱時間は通常10分以上が好ましく、20分以上がより好ましい。また、通常100分以下が好ましく、90分以下がより好ましい。
圧力は通常0.001MPa以上が好ましく、0.01MPa以上がより好ましい。また、通常0.2MPa以下が好ましく、0.1MPa以下がより好ましい。圧力をこの範囲とすることで封止を確実に行い、かつ、端部からの封止材5,7がはみ出しや過加圧による膜厚低減を抑え、寸法安定性を確保しうる。
In this case, the heating temperature is usually preferably 130 ° C. or higher, and more preferably 140 ° C. or higher. Moreover, 180 degrees C or less is preferable normally, and 170 degrees C or less is more preferable.
The heating time is usually preferably 10 minutes or longer, more preferably 20 minutes or longer. Moreover, 100 minutes or less is preferable normally and 90 minutes or less are more preferable.
The pressure is usually preferably 0.001 MPa or more, and more preferably 0.01 MPa or more. Moreover, 0.2 MPa or less is preferable normally and 0.1 MPa or less is more preferable. By setting the pressure within this range, sealing can be performed reliably, and the sealing
[用途]
上述した薄膜太陽電池14の用途に制限はなく任意である。例えば、図3に模式的に示すように、何らかの基材12上に薄膜太陽電池14を設けた太陽電池モジュール13を用意し、これを使用場所に設置して用いればよい。具定例を挙げると、基材12として建材用板材を使用した場合、この板材の表面に薄膜太陽電池14を設けて太陽電池モジュール13として太陽電池パネルを作製し、この太陽電池パネルを建物の外壁等に設置して使用すればよい。
[Usage]
There is no restriction | limiting in the use of the thin film
基材12は太陽電池素子6を支持する支持部材である。基材12を形成する材料としては、例えば、ガラス、サファイアおよびチタニア等の無機材料;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂フィルム、塩化ビニル、ポリエチレン、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアリレートおよびポリノルボルネン等の有機材料;紙および合成紙等の紙材料;ステンレス、チタンおよびアルミニウム等の金属に、絶縁性を付与するために表面をコートまたはラミネートしたもの等の複合材料;などが挙げられる。
The
なお、基材の材料は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。また、これら有機材料または紙材料に炭素繊維を含ませ、機械的強度を補強させても良い。
本発明の薄膜太陽電池を適用する分野の例を挙げると、建材用太陽電池、自動車用太陽電池、インテリア用太陽電池、鉄道用太陽電池、船舶用太陽電池、飛行機用太陽電池、宇宙機用太陽電池、家電用太陽電池、携帯電話用太陽電池および玩具用太陽電池などに用いて好適である。具体例として以下のようなものを挙げることができる。
In addition, 1 type may be used for the material of a base material, and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio. Moreover, carbon fiber may be included in these organic materials or paper materials to reinforce the mechanical strength.
Examples of fields to which the thin film solar cell of the present invention is applied include solar cells for building materials, solar cells for automobiles, solar cells for interiors, solar cells for railways, solar cells for ships, solar cells for airplanes, solar cells for spacecraft. It is suitable for use in batteries, solar cells for home appliances, solar cells for mobile phones, solar cells for toys, and the like. Specific examples include the following.
1.建築用途
1.1ハウス屋根材として太陽電池
基材として屋根用板材等を使用した場合、この板材の表面に薄膜太陽電池を設けて太陽電池モジュールとして太陽電池パネルを作製し、この太陽電池パネルをハウスの屋根の上に設置して使用すればよい。また、基材として瓦を直接用いることもできる。本発明の太陽電池が柔軟性を有するという特性を生かし、瓦の曲線に密着させることができるので好適である。
1. Architectural use
1.1 Solar cell as house roofing material
When a roof plate or the like is used as the base material, a thin film solar cell is provided on the surface of the plate material to produce a solar cell panel as a solar cell module, and this solar cell panel is installed on the roof of the house. That's fine. Moreover, a roof tile can also be used directly as a base material. The solar cell of the present invention is suitable because it can be brought into close contact with the roof tiles by taking advantage of its flexibility.
1.2屋上
ビルの屋上に取り付けることもできる。基材上に薄膜太陽電池を設けた太陽電池モジュールを用意し、これをビルの屋上に設置することもできる。この時基材とともに防水シートを併用し、防水作用を有するのが好ましい。さらに、本発明の薄膜太陽電池が柔軟性を有するという特性を生かし、平面ではない屋根、例えば折半屋根に密着させることもできる。この場合も防水シートを併用するのが好ましい。
1.2 Rooftop
It can also be installed on the roof of a building. A solar cell module in which a thin film solar cell is provided on a substrate can be prepared and installed on the roof of a building. At this time, it is preferable to use a waterproof sheet together with the base material to have a waterproof action. Furthermore, taking advantage of the property that the thin film solar cell of the present invention has flexibility, it can be brought into close contact with a roof that is not flat, for example, a folded roof. Also in this case, it is preferable to use a waterproof sheet in combination.
1.3トップライト
エントランスや吹き抜け部分に外装として本発明の薄膜太陽電池を用いることもできる。何らかのデザイン処理を施されたエントランス等は曲線が用いられている場合が多く、そのような場合において本発明の薄膜太陽電池の柔軟性が生かされる。またエントランス等ではシースルーである場合があり、このような場合には、有機太陽電池の緑色系の色合いが、環境対策が重要視される時代において意匠的な美観も得られるので好適である。
1.3 Toplight The thin-film solar cell of the present invention can also be used as an exterior at the entrance or at the atrium. Curves are often used for entrances and the like that have undergone some design processing, and in such a case, the flexibility of the thin film solar cell of the present invention is utilized. In addition, there is a case of see-through in an entrance or the like. In such a case, the green color of the organic solar cell is suitable because a design aesthetic can be obtained in an era when environmental measures are regarded as important.
1.4壁
基材として建材用板材を使用した場合、この板材の表面に薄膜太陽電池を設けて太陽電池モジュールとして太陽電池パネルを作製し、この太陽電池パネルを建物の外壁等に設置して使用すればよい。また、カーテンウオールに設置することもできる。その他、スパンドレルおよび方立等への取り付けも可能である。
1.4 Wall
When a building material plate is used as a base material, a thin film solar cell is provided on the surface of the plate material to produce a solar cell panel as a solar cell module, and the solar cell panel may be installed on the outer wall of a building and used. . It can also be installed on curtain walls. In addition, it can be attached to a spandrel or a vertical.
この場合、基材の形状に制限はないが、通常は板材を使用する。また、基材の材料および寸法等は、その使用環境に応じて任意に設定すればよい。このような基材の例を挙げると、アルポリック(登録商標;三菱樹脂製)などが挙げられる。
1.5窓
また、シースルーの窓に使用することもできる。有機太陽電池の緑色系の色合いが、環境対策が重要視される時代において意匠的な美観も得られるので好適である。
In this case, although there is no restriction | limiting in the shape of a base material, Usually, a board | plate material is used. Moreover, what is necessary is just to set the material of a base material, a dimension, etc. arbitrarily according to the use environment. As an example of such a substrate, Alpolic (registered trademark; manufactured by Mitsubishi Plastics) and the like can be mentioned.
1.5 windows
It can also be used for see-through windows. The green color of the organic solar cell is preferable because a design aesthetic can be obtained in an era when environmental measures are important.
1.6その他
その他建築の外装としてひさし、ルーバー、手摺等にも使用できる。このような場合においても、本発明の薄膜太陽電池の柔軟性が、これら用途にとり好適である。
2.内装
本発明の薄膜太陽電池はブラインドのスラットに取り付けることもできる。本発明の薄膜太陽電池は軽量であり、柔軟性に富むことから、このような用途が可能となる。また、内容用窓についても有機太陽電池素子がシースルーである特性を生かし使用することができる。
1.6 Other
It can also be used for eaves, louvers, handrails, etc. Even in such a case, the flexibility of the thin film solar cell of the present invention is suitable for these applications.
2. Interior
The thin film solar cell of the present invention can also be attached to a blind slat. Since the thin-film solar cell of the present invention is lightweight and rich in flexibility, such a use is possible. Further, the contents window can be used by utilizing the characteristic that the organic solar cell element is see-through.
3.野菜工場
蛍光灯などの照明光を活用する植物工場の設置件数は増えているが、照明に掛かる電気代や光源の交換費用などによって栽培コストを引き下げにくいというのが現状である。そこで本発明の薄膜太陽電池を野菜工場に設置し、LEDまたは蛍光灯と組み合わせた照明システムを作製することができる。
3. Vegetable factory
The number of plant factories that use illumination light such as fluorescent lamps is increasing, but the current situation is that it is difficult to reduce cultivation costs due to the cost of lighting and replacement of light sources. Then, the thin film solar cell of this invention can be installed in a vegetable factory, and the illumination system combined with LED or the fluorescent lamp can be produced.
このとき蛍光灯よりも寿命が長いLEDと本発明の太陽電池を組み合わせた照明システムを用いることで、照明に要するコストを現状に比べて30%程度減らせることができるので好適である。また、野菜等を一定温度で輸送するリーファー・コンテナ(reefer container)の屋根や側壁に本発明の太陽電池を用いることもできる。
4.道路資材・土木
本発明の薄膜太陽電池は、駐車場の外壁、高速道路の遮音壁および浄水場の外壁等にも用いることができる。
At this time, it is preferable to use an illumination system that combines an LED having a longer life than a fluorescent lamp and the solar cell of the present invention, because the cost required for illumination can be reduced by about 30% compared to the current situation. Moreover, the solar cell of this invention can also be used for the roof and side wall of the reefer container (reefer container) which conveys vegetables etc. at fixed temperature.
4). Road Material / Civil Engineering The thin film solar cell of the present invention can also be used for an outer wall of a parking lot, a sound insulation wall of an expressway, an outer wall of a water purification plant, and the like.
5.自動車
本発明の薄膜太陽電池は、自動車のボンネット、ルーフ、トランクリッド、ドア、フロントフェンダー、リアフェンダー、ピラー、バンパーおよびバックミラーなどの表面に用いることができる。得られた電力は走行用モータ、モータ駆動用バッテリー、電装品及び電装品用バッテリーのいずれにも供給することができる。太陽電池パネルにおける発電状況と該走行用モータ、該モータ駆動用バッテリー、該電装品及び該電装品用バッテリーにおける電力使用状況とに合わせて選択する制御手段とを備えることで、得られた電力が適
正にかつ効率的に使用することができる
前記の場合、基材12の形状に制限はないが、通常は板材を使用する。また、基材12の材料および寸法等は、その使用環境に応じて任意に設定すればよい。
このような基材12の例を挙げると、アルポリック(登録商標;三菱樹脂製)などが挙げられる。
5. Car
The thin film solar cell of the present invention can be used on the surfaces of automobile bonnets, roofs, trunk lids, doors, front fenders, rear fenders, pillars, bumpers, rearview mirrors, and the like. The obtained electric power can be supplied to any of a traveling motor, a motor driving battery, an electrical component, and an electrical component battery. By providing the power generation status in the solar cell panel and the control means for selecting according to the power usage status in the motor for driving, the battery for driving the motor, the electrical equipment, and the battery for electrical equipment, the obtained power is Can be used properly and efficiently
In the above case, the shape of the
Examples of such a
<太陽電池モジュールの性能評価>
本発明に係る太陽電池モジュールは、以下のような性能を持つことが特徴である。
例えば、有機薄膜太陽電池の場合、下記に示す加速試験をおこない、試験前後での光電変換特性の変化を比較することで性能を評価することができる。
<Performance evaluation of solar cell module>
The solar cell module according to the present invention is characterized by having the following performance.
For example, in the case of an organic thin-film solar cell, performance can be evaluated by performing the acceleration test shown below and comparing changes in photoelectric conversion characteristics before and after the test.
評価方法:加速試験は、環境試験機(例えば、エスペック社製SH−241)中にて高温高湿環境に設置することとする。高温高湿環境は、40℃90%RHもしくは85℃85%RHとすることが好ましい。試験期間は、デバイス構成材料により適宜選択できるが、24時間以上はおこなうことが好ましい。また、光電変換特性は、有機薄膜太陽電池にソーラシュミレーターでAM1.5G条件の光を照射強度100mW/cm2照射して、電流・電圧特性の測定をおこなう。かかる測定から得られる電流・電圧曲線から、エネルギー変換効率(PCE)、短絡電流、開放電圧、FF(フィルファクター)、直列抵抗、シャント抵抗を求めることができる。 Evaluation method: The acceleration test is performed in an environment tester (for example, SH-241 manufactured by Espec Corp.) in a high-temperature and high-humidity environment. The high temperature and high humidity environment is preferably 40 ° C. 90% RH or 85 ° C. 85% RH. The test period can be appropriately selected depending on the device constituent material, but it is preferable to carry out the test for 24 hours or more. As for the photoelectric conversion characteristics, the current and voltage characteristics are measured by irradiating an organic thin-film solar cell with AM1.5G light with an irradiation intensity of 100 mW / cm 2 using a solar simulator. Energy conversion efficiency (PCE), short-circuit current, open-circuit voltage, FF (fill factor), series resistance, and shunt resistance can be obtained from a current / voltage curve obtained from such measurement.
光電変換特性の加速試験前後を比較する式としては、例えば、PCE変化率=(加速試験後のPCE)/(加速試験前のPCE)が挙げられる。
つまり本発明に係る有機電子デバイスのエネルギー変換効率(PCE)変化率は、上式で定義されるように通常、初期性能に対して加速試験後の値が、0.86以上であり、好ましくは、0.88以上、より好ましくは0.90以上である。
As an expression for comparing the photoelectric conversion characteristics before and after the acceleration test, for example, PCE change rate = (PCE after the acceleration test) / (PCE before the acceleration test) can be given.
That is, the energy conversion efficiency (PCE) change rate of the organic electronic device according to the present invention is usually 0.86 or more after the acceleration test with respect to the initial performance, as defined by the above formula, 0.88 or more, more preferably 0.90 or more.
本発明に係わる太陽電池モジュールは、耐候性が良好である。屋外暴露試験、耐候性試験機により耐候性試験を実施しても、性能を維持し、高い耐久性能を示す。防食層の存在により電極劣化が抑制されているためと考えられる。また、耐候性保護シートを積層した場合にはより高い耐候性を有する。 The solar cell module according to the present invention has good weather resistance. Even if a weather resistance test is performed using an outdoor exposure test or a weather resistance tester, the performance is maintained and high durability performance is exhibited. It is thought that electrode deterioration is suppressed by the presence of the anticorrosion layer. Moreover, when a weather-resistant protective sheet is laminated | stacked, it has higher weather resistance.
本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
<PCE変化率測定>
有機光電変換素子のPCE変化率は、以下の通り耐久性試験を行うことで得られる。
作製した有機光電変換素子は、それぞれ加速試験をおこない、試験前後での光電変換特性の変化を比較した。加速試験は、小型環境試験機(エスペック社製SH−241)で85℃85%RH環境で10時間実施し、光電変換特性値として、有機薄膜太陽電池にソーラシュミレーター(分光計器社製)でAM1.5G条件の光を照射強度100mW/cm2照射して、得られた電流・電圧曲線から、エネルギー変換効率(PCE)を求める。
Examples The present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the description of the following examples unless it exceeds the gist.
<PCE change rate measurement>
The PCE change rate of the organic photoelectric conversion element can be obtained by performing a durability test as follows.
Each of the produced organic photoelectric conversion elements was subjected to an acceleration test, and the change in photoelectric conversion characteristics before and after the test was compared. The acceleration test was carried out for 10 hours at 85 ° C. and 85% RH in a small environmental tester (Espec SH-241), and the photoelectric conversion characteristic value was measured with an organic thin film solar cell using a solar simulator (manufactured by Spectrometer Co., Ltd.). The light conversion efficiency (PCE) is obtained from the obtained current-voltage curve by irradiating light of 5 G condition with an irradiation intensity of 100 mW / cm 2 .
ここでPCE変化率は、次のように定義する。
PCE変化率=(加速試験後のPCE)/(加速試験前のPCE)
<繰り返し曲げ耐性試験>
作成した有機光電変換素子は、直径30mmの丸棒に有機光電変換素子がある面を外側にして巻き付けることを100回繰り返す後、上記PCE変化率測定と同様な方法でPCE変化率を求める。
Here, the PCE change rate is defined as follows.
PCE change rate = (PCE after acceleration test) / (PCE before acceleration test)
<Repeated bending resistance test>
The prepared organic photoelectric conversion element is repeatedly wound 100 times on a round bar having a diameter of 30 mm with the surface on which the organic photoelectric conversion element is located outside, and then the PCE change rate is obtained by the same method as the PCE change rate measurement.
<有機光電変換素子の作製工程>
PEN樹脂フィルム(帝人デュポン製Q65)の片面に厚さ100nmの酸化珪素薄膜層を高周波プラズマスパッタリング法により形成する。酸化珪素薄膜層の形成には、ターゲットとして酸化珪素を用い、チャンバ内の真空度が1×10−4Pa以下に到達した時点で、5%酸素含有アルゴンガス導入してガス圧0.3Paとし、基板を加熱せずにスパッタリング成膜する。 該酸化珪素膜の上に、厚さ45nmのIZO薄膜層を直流スパッタリング法により形成する。IZO薄膜層の形成には、ターゲットとして酸化亜鉛と酸化インジウムを重量比1:9で混合焼成したものを用いる。チャンバ内の真空度が1×10−4Pa以下に到達した時点で、純度99.9999質量%のアルゴンガスをチャンバ内に導入してガス圧0.6Paとし、酸素を1%成膜ガス中に導入し、基板を加熱せずにスパッタリング成膜する。
<Process for producing organic photoelectric conversion element>
A silicon oxide thin film layer having a thickness of 100 nm is formed on one surface of a PEN resin film (Q65 manufactured by Teijin DuPont) by a high frequency plasma sputtering method. For the formation of the silicon oxide thin film layer, silicon oxide is used as a target, and when the degree of vacuum in the chamber reaches 1 × 10 −4 Pa or less, 5% oxygen-containing argon gas is introduced to a gas pressure of 0.3 Pa. The sputtering film is formed without heating the substrate. An IZO thin film layer having a thickness of 45 nm is formed on the silicon oxide film by a direct current sputtering method. For forming the IZO thin film layer, a target obtained by mixing and baking zinc oxide and indium oxide at a weight ratio of 1: 9 is used as a target. When the degree of vacuum in the chamber reaches 1 × 10 −4 Pa or less, argon gas with a purity of 99.9999 mass% is introduced into the chamber to a gas pressure of 0.6 Pa, and oxygen is contained in 1% film forming gas. Then, sputtering is performed without heating the substrate.
ついでIZO薄膜層の上に、厚さ15nmの銀薄膜層を直流スパッタリング法による形成する。チャンバ内の真空度が1×10−4Pa以下に到達した時点で、純度99.9999質量%のアルゴンガスをチャンバ内に導入してガス圧0.6Paとし、基板を加熱せずにスパッタリング成膜する。
ついで銀薄膜層の上に、上記と同様にして厚さ45nmのIZO薄膜層を形成する。
ついでIZO薄膜の上に、金属酸化物層として厚さ50nmの酸化亜鉛薄膜層を直流スパッタ法により形成する。酸化亜鉛薄膜層は、ターゲットに酸化亜鉛を用いる以外はIZO薄膜層と同様の条件で成膜する。
Next, a silver thin film layer having a thickness of 15 nm is formed on the IZO thin film layer by a direct current sputtering method. When the degree of vacuum in the chamber reaches 1 × 10 −4 Pa or less, argon gas having a purity of 99.9999 mass% is introduced into the chamber to a gas pressure of 0.6 Pa, and sputtering is performed without heating the substrate. Film.
Next, an IZO thin film layer having a thickness of 45 nm is formed on the silver thin film layer in the same manner as described above.
Next, a 50 nm thick zinc oxide thin film layer is formed as a metal oxide layer on the IZO thin film by DC sputtering. The zinc oxide thin film layer is formed under the same conditions as the IZO thin film layer except that zinc oxide is used as a target.
酸化亜鉛層の上に厚さ100nmの光電変換層を形成する。ポリ(3−ヘキシルチオフ
ェン)とフェニルC61酪酸メチルエステルそれぞれが1重量%となるようにモノクロロ
ベンゼンに溶解させる。得られた溶液を酸化亜鉛バッファー層上に滴下し、スピンコート法(回転速度500rpm、時間60秒)によりポリ(3−ヘキシルチオフェン)とフェニルC61酪酸メチルエステルの混合薄膜を得る。その後、窒素雰囲気下でホットプレートを用いて150度15分間加熱する。
A photoelectric conversion layer having a thickness of 100 nm is formed on the zinc oxide layer. Poly (3-hexylthiophene) and phenyl C61 butyric acid methyl ester are each dissolved in monochlorobenzene so as to be 1% by weight. The obtained solution is dropped on the zinc oxide buffer layer, and a mixed thin film of poly (3-hexylthiophene) and phenyl C61 butyric acid methyl ester is obtained by spin coating (rotation speed: 500 rpm, time: 60 seconds). Thereafter, heating is performed at 150 ° C. for 15 minutes using a hot plate in a nitrogen atmosphere.
光電変換層の上に厚さ200nmのバッファー層を形成する。H.C.Stark社製CleviosTM F CPP105Dを光電変換層の上に滴下し、スピンコート法(回転数1500rpm、時間30秒)によりポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)とポリ(スチレンスルホン酸)との混合物とからなる薄膜を得る。その後、窒素雰囲気下でホットプレートを用いて120度10分間加熱する。 A buffer layer having a thickness of 200 nm is formed on the photoelectric conversion layer. H. C. Clevios ™ F CPP105D manufactured by Stark Co. is dropped onto the photoelectric conversion layer, and poly (3,4-ethylenedioxythiophene) and poly (styrenesulfonic acid) are mixed by spin coating (rotation speed: 1500 rpm, time: 30 seconds). A thin film consisting of the mixture is obtained. Thereafter, heating is performed at 120 ° C. for 10 minutes using a hot plate in a nitrogen atmosphere.
バッファー層の上に厚さ100nmの銀電極層を真空蒸着法により蒸着速度0.1nm/秒で形成する。
以上のようにして、2mm×2mmのサイズの受光面積部分を有する有機薄膜太陽電池素子を得る。
[比較例1]
酸化珪素膜を作成しなかったこと以外は、実施例1と同様に有機薄膜太陽電池素子を作成し得る。
A silver electrode layer having a thickness of 100 nm is formed on the buffer layer at a deposition rate of 0.1 nm / second by vacuum deposition.
As described above, an organic thin-film solar cell element having a light-receiving area portion having a size of 2 mm × 2 mm is obtained.
[Comparative Example 1]
An organic thin-film solar cell element can be produced in the same manner as in Example 1 except that no silicon oxide film is produced.
実施例1で得られる有機薄膜太陽電池素子について、それぞれPCE変化率測定及び繰り返し曲げ耐性試験を行うことにより、比較例1で得られるものと比較してPCE変化率が少なくかつ繰り返し曲げ耐性のあるものが得られると予想される。 About the organic thin-film solar cell element obtained in Example 1, the PCE change rate measurement and the repeated bending resistance test are performed, respectively, so that the PCE change rate is smaller than that obtained in Comparative Example 1 and the repeated bending resistance is obtained. Things are expected to be obtained.
100 基板
200 バリア層
300 透明電極
310 透明導電薄膜層
320 金属薄膜層
330 透明導電薄膜層
400 有機半導体層
410 バッファ層(電子取り出し層)
420 活性層
430 バッファ層(正孔取り出し層)
500 対向電極
1 耐候性保護フィルム
2 紫外線カットフィルム
3,9 ガスバリアフィルム
4,8 ゲッター材フィルム
5,7 封止材
6 太陽電池素子
10 バックシート
11 シール材
12 基材
13 太陽電池ユニット
14 薄膜太陽電池
100
420
500 Counter electrode 1 Weatherproof protective film
2 UV cut film
3,9 Gas barrier film
4,8 Getter material film
5,7 Sealing material
6
11 Sealing material
12 Base material
13 Solar cell unit
14 Thin film solar cells
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