特開 2023-150009 太陽電池サブモジュール及び太陽電池サブモジュール製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023150009

(43)【公開日】2023-10-16

(54)【発明の名称】太陽電池サブモジュール及び太陽電池サブモジュール製造方法

(51)【国際特許分類】

   H10K 39/10 20230101AFI20231005BHJP

   H10K 30/50 20230101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

H01L31/04 124

H01L31/04 112Z

H01L31/04 132

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022058872

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000000941

【氏名又は名称】株式会社カネカ

(74)【代理人】

【識別番号】100131705

【弁理士】

【氏名又は名称】新山 雄一

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】小西 克典

(72)【発明者】

【氏名】三島 良太

【テーマコード（参考）】

5F151

【Ｆターム（参考）】

5F151AA11

5F151BA15

5F151EA03

5F151EA09

5F151EA10

5F151EA11

5F151EA16

5F151FA04

5F151GA03

5F151GA05

5F151GA06

(57)【要約】

【課題】光電変換効率の高い太陽電池サブモジュールを提供すること。
【解決手段】本発の一態様に係る太陽電池サブモジュールは、樹脂基材と、前記樹脂基材の一方の主面側に積層される酸化シリコンからなる保護層と、前記保護層に積層される透明導電性酸化物からなる第１電極層と、前記第１電極層に積層される単分子膜からなる第１電荷輸送層と、前記第１電荷輸送層に積層されるペロブスカイト化合物を含む光電変換層と、前記光電変換層に積層される第２電荷輸送層と、前記第２電荷輸送層に積層される第２電極層と、を備え、前記第１電極層を切断するよう形成される第１分離溝と、前記第１電荷輸送層、前記光電変換層及び前記第２電荷輸送層を切断するよう形成される第２分離溝と、前記第１電荷輸送層、前記光電変換層、前記第２電荷輸送層及び前記第２電極層を切断するよう形成される第３分離溝と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂基材と、
前記樹脂基材の一方の主面側に積層される酸化シリコンからなる保護層と、
前記保護層に積層される透明導電性酸化物からなる第１電極層と、
前記第１電極層に積層される単分子膜からなる第１電荷輸送層と、
前記第１電荷輸送層に積層されるペロブスカイト化合物を含む光電変換層と、
前記光電変換層に積層される第２電荷輸送層と、
前記第２電荷輸送層に積層される第２電極層と、
を備え、
前記第１電極層を切断するよう形成される第１分離溝と、
前記第１電荷輸送層、前記光電変換層及び前記第２電荷輸送層を切断するよう形成される第２分離溝と、
前記第１電荷輸送層、前記光電変換層、前記第２電荷輸送層及び前記第２電極層のうち少なくとも前記第２電極層を切断するよう形成される第３分離溝と、
を有する、太陽電池サブモジュール。

【請求項2】

前記樹脂基材と前記保護層との間に積層される反射層をさらに備える、請求項１に記載の太陽電池サブモジュール。

【請求項3】

前記反射層は、前記保護層に隣接する窒化シリコンからなる高屈折率層を含む、請求項２に記載のサブモジュール。

【請求項4】

樹脂基材の一方の主面側に酸化シリコンからなる保護層を積層する工程と、
前記保護層に透明導電性酸化物からなる第１電極層を積層する工程と、
レーザ照射により、前記第１電極層を切断する第１分離溝を形成する工程と、
前記第１電極層に単分子膜からなる第１電荷輸送層を積層する工程と、
前記第１電荷輸送層にペロブスカイト化合物を含む光電変換層を積層する工程と、
前記光電変換層に第２電荷輸送層を積層する工程と、
レーザ照射により、前記第１電荷輸送層、前記光電変換層及び前記第２電荷輸送層を切断する第２分離溝を形成する工程と、
前記第２電荷輸送層に第２電極層を積層する工程と、
レーザ照射により、前記第１電荷輸送層、前記光電変換層、前記第２電荷輸送層及び前記第２電極層のうち少なくとも前記第２電極層を切断する第３分離溝を形成する工程と、
を備える、太陽電池サブモジュール製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽電池サブモジュール及び太陽電池サブモジュール製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

１枚の基材上に複数の太陽電池サブセルを電気的に直列に接続した状態で形成した太陽電池サブモジュールが知られている。太陽電池をサブモジュール化することにより、サブセル間は無効領域となるため有効面積は低下するが、特に受光面側の電極における抵抗損を軽減できる。太陽電池を適切にサブモジュール化すれば、有効面積の低下よりも抵抗損の軽減による光電変換効率向上効果が上回る。

【0003】

太陽電池サブモジュールは、基材に第１電極層を積層する工程、第１電極層を第１のレーザ照射により切断する工程、第１電荷輸送層、光電変換層及び第２電荷輸送層を積層する工程、第１電荷輸送層、光電変換層及び第２電荷変換層を第２のレーザ照射により切断する工程、第２電極層を積層する工程、並びに第１電荷輸送層、光電変換層、第２電荷輸送層及び第２電極層を第３のレーザ照射により切断する工程をこの順願に行い、第１のレーザ照射、第２のレーザ照射及び第３のレーザ照射の位置を順番に少しずつずらすことにより、電気的に直列に接続された複数の太陽電池サブセルを形成する方法により製造され得る（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１－１８９４０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

可撓性を有する薄型の太陽電池サブモジュールを得るために、基材として樹脂フィルム、第１電極層として透明導電性酸化物、第１電荷輸送層として単分子膜、光電変換層としてペロブスカイト化合物を含む有機材料層を用いる構成も想定される。この場合、親水性の第１電極層を第１のレーザ照射により切断することで疎水性の樹脂フィルムが露出する。このため、単分子膜により第１電荷輸送層を形成する際に樹脂フィルムが自己組織化単分子膜形成材料を含む塗工液をはじくことがあるため、第１電荷輸送層に欠陥を生じて得られる太陽電池サブモジュールの光電変換効率が低下するおそれがある。また、第１のレーザ照射により樹脂フィルムの表層の材料が飛散して第１電極層に付着することによっても、第１電荷輸送層に欠陥を生じ、太陽電池サブモジュールの光電変換効率を低下させるおそれがある。

【0006】

そこで、本発明は、光電変換効率の高い太陽電池サブモジュールを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る太陽電池サブモジュールは、樹脂基材と、前記樹脂基材の一方の主面側に積層される酸化シリコンからなる保護層と、前記保護層に積層される透明導電性酸化物からなる第１電極層と、前記第１電極層に積層される単分子膜からなる第１電荷輸送層と、前記第１電荷輸送層に積層されるペロブスカイト化合物を含む光電変換層と、前記光電変換層に積層される第２電荷輸送層と、前記第２電荷輸送層に積層される第２電極層と、を備え、前記第１電極層を切断するよう形成される第１分離溝と、前記第１電荷輸送層、前記光電変換層及び前記第２電荷輸送層を切断するよう形成される第２分離溝と、前記第１電荷輸送層、前記光電変換層、前記第２電荷輸送層及び前記第２電極層のうち少なくとも前記第２電極層を切断するよう形成される第３分離溝と、を有する。

【0008】

上述の太陽電池サブモジュールは、前記樹脂基材と前記保護層との間に積層される反射層をさらに備えてもよい。

【0009】

上述の太陽電池サブモジュールにおいて、前記反射層は、前記保護層に隣接する窒化シリコンからなる高屈折率層を含んでもよい。

【0010】

本発明の別の態様に係る太陽電池サブモジュール製造方法は、樹脂基材の一方の主面側に酸化シリコンからなる保護層を積層する工程と、前記保護層に透明導電性酸化物からなる第１電極層を積層する工程と、レーザ照射により、前記第１電極層を切断する第１分離溝を形成する工程と、前記第１電極層に単分子膜からなる第１電荷輸送層を積層する工程と、前記第１電荷輸送層にペロブスカイト化合物を含む光電変換層を積層する工程と、前記光電変換層に第２電荷輸送層を積層する工程と、レーザ照射により、前記第１電荷輸送層、前記光電変換層及び前記第２電荷輸送層を切断する第２分離溝を形成する工程と、前記第２電荷輸送層に第２電極層を積層する工程と、レーザ照射により、前記第１電荷輸送層、前記光電変換層、前記第２電荷輸送層及び前記第２電極層のうち少なくとも前記第２電極層を切断する第３分離溝を形成する工程と、を備える。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、光電変換効率の高い太陽電池サブモジュールを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係る太陽電池サブモジュールの構成を示す模式断面図である。

【図2】図１の太陽電池サブモジュールの製造方法の手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態の太陽電池サブモジュール１の構成を示す模式断面図である。なお、図において、各構成要素の寸法等は分かりやすいように修正されている。

【0014】

太陽電池サブモジュール１は、樹脂基材１１と、樹脂基材１１の一方の主面側（本実施形態では光が入射する側）に積層される反射層１２と、反射層１２に積層される保護層１３と、保護層１３に積層される第１電極層１４と、第１電極層１４に積層される第１電荷輸送層１５と第１電荷輸送層１５に積層される光電変換層１６と、光電変換層１６に積層される第２電荷輸送層１７と、第２電荷輸送層１７に積層される第２電極層１８と、を備える。本実施形態の太陽電池サブモジュール１は、第２電極層１８側から受光する。

【0015】

また、太陽電池サブモジュール１は、第１電極層１４を切断するよう形成される複数の第１分離溝２１と、第１電荷輸送層１５、光電変換層１６及び第２電荷輸送層１７を切断するよう形成される複数の第２分離溝２２と、第１電荷輸送層１５、光電変換層１６、第２電荷輸送層１７及び第２電極層１８のうち少なくとも第２電極層１８を切断するよう形成される複数の第３分離溝２３と、を有する。第１分離溝２１、第２分離溝２２及び第３分離溝２３は、この順番に互いに接近して形成され、近接する第１分離溝２１、第２分離溝２２及び第３分離溝２３の組がそれぞれサブセルの分離及び電気的接続を行う中間構造部Ｃ１を形成し、この中間構造部Ｃ１の間の部分がそれぞれ独立した光電変構造を有するサブセル部Ｃ２を形成する。

【0016】

樹脂基材１１は、太陽電池サブモジュール１の強度を担保する構造部材である。本実施形態において、樹脂基材１１は、例えばポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂から形成され得る。また、樹脂基材１１は、可撓性を有する太陽電池サブモジュール１を形成するために、可撓性を有する樹脂フィルムから形成されてもよい。

【0017】

反射層１２は、樹脂基材１１と反対側（受光面側）の各層を透過した光を反射して、光電変換層１６に再度入射させることにより、太陽電池サブモジュール１の光電変換効率を向上する。反射層１２は、保護層１３を透過した光を効率よく反射するために、保護層１３に隣接する高屈折率層１２１を含むことが好ましく、高屈折率層１２１と低屈折率層１２２とを交互に有するブラッグ反射層であることがより好ましい。

【0018】

高屈折率層１２１は、窒化シリコン（ＳｉＮ）から形成されることが好ましい。保護層１３に隣接する高屈折率層１２１を窒化シリコンにより形成することにより、保護層１３と反射層１２との界面での反射率を向上できる。また、窒化シリコンから形成される高屈折率層１２１は、水分の透過を抑制し、光電変換層１６を劣化させることを防止する保護層１３の効果を向上することができる。低屈折率層１２２は、酸化シリコン（ＳｉＯ）から形成されることが好ましい。低屈折率層１２２を酸化シリコンにより形成することによって、光電変換層１６の水分による劣化を防止する効果をさらに向上できる。また、高屈折率層１２１を窒化シリコンで形成し、低屈折率層１２２を酸化シリコンで形成することにより、多層の反射層１２を比較的容易に形成できる。

【0019】

保護層１３は、反射層１２を介して樹脂基材１１の一方の主面側に積層される。保護層１３は、酸化シリコンから形成される。保護層１３は、第１分離溝２１の形成時にレーザから樹脂基材１１を保護する。また、保護層１３は、樹脂基材１１を透過した水分をブロックし、光電変換層１６の水分による劣化を防止できる。さらに、保護層１３は、第１分離溝２１の奥部に第１電極層１４を形成する透明導電性酸化物と同程度の親水性を有する面を形成することによって、第１電荷輸送層１５の形成を容易にする。

【0020】

保護層１３の厚みの下限としては、５ｎｍが好ましく、１０ｎｍがより好ましい。一方、保護層１３の厚みの上限としては、１００ｎｍが好ましく、５０ｎｍがより好ましい。保護層１３の厚みを前記下限以上とすることによって、第１分離溝２１の形成時に樹脂基材１１を確実に保護できる。また、保護層１３の厚みを前記上限以下とすることによって、不必要なコスト増や可撓性の低下を防止できる。

【0021】

第１電極層１４は、第１電荷輸送層１５を通して光電変換層１６で生成された第１の電荷を収集して隣接するサブセル部Ｃ２又は外部に出力する。第１電極層１４は、正孔を収集する正極である。第１電極層１４は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ：Transparent Conductive Oxide）から形成される。第１電極層１４を形成する透明導電性酸化物としては、例えば、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化チタン及びそれらの複合酸化物等を用いることができる。これらの中でも、酸化インジウムを主成分とするインジウム系複合酸化物が好ましい。高い導電率と透明性の観点からは、インジウム酸化物が特に好ましい。さらに、信頼性又はより高い導電率を確保するために、インジウム酸化物にドーパントを添加することが好ましい。ドーパントとしては、例えば、Ｓｎ、Ｗ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｉ、Ｓ等が挙げられる。特に好適な例として、インジウム酸化物にスズが添加されたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が広く知られている。

【0022】

第１電極層１４の厚みの下限としては、５ｎｍが好ましく、１０ｎｍがより好ましい。一方、第１電極層１４の厚みの上限としては、１００ｎｍが好ましく、５０ｎｍがより好ましい。第１電極層１４の厚みを前記下限以上とすることによって、電気抵抗を小さくすることにより光電変換効率を向上できる。また、第１電極層１４の厚みを前記上限以下とすることによって、不必要なコスト増や可撓性の低下を防止できる。第１電極層１４は、例えば多結晶ＩＴＯ層と非晶質ＩＴＯ層との積層構造等の多層構造を有してもよい。

【0023】

第１電荷輸送層１５は、光電変換層１６で発生する第１の極性の電荷を通過させる層であり、本実施形態では正孔を第１電極層１４に伝達する正孔輸送層（ＨＴＬ）が企図されている。第１電荷輸送層１５は、自己組織化単分子膜（ＳＡＭ：Self-Assembled Monolayers）から形成される。自己組織化単分子膜からなる第１電荷輸送層１５は、例えば２ＰＡＣｚ([2-(9H-Carbazol-9-yl)ethyl]phosphonic Acid)、ＭｅＯ－２ＰＡＣｚ（[2-(3,6-Dimethoxy-9H-carbazol-9-yl)ethyl]phosphonic Acid）、Ｍｅ－４ＰＡＣｚ（[4-(3,6-Dimethyl-9H-carbazol-9-yl)butyl]phosphonic Acid）等によって形成され得る。

【0024】

光電変換層１６は、入射光を吸収して光キャリア（電子及び正孔）を生成する。光電変換層１６は、ペロブスカイト化合物を含む。光電変換層１６に含まれるペロブスカイト化合物としては、１価の有機アンモニウムイオン及びアミジニウム系イオンのうちの少なくとも１種を含む有機原子Ａ、２価の金属イオンを生成する金属原子Ｂ、及びヨウ化物イオンＩ、臭化物イオンＢｒ、塩化物イオンＣｌ、及びフッ化物イオンＦのうちの少なくとも１種を含むハロゲン原子Ｘを含み、ＡＢＸ_３で表される化合物を用いることができる。中でも、光電変換層１６を蒸着法（ドライプロセス）により形成する場合、有機原子ＡとしてはメチルアンモニウムＭＡ（ＣＨ_３ＮＨ_３）が好ましく、金属原子Ｂとしては鉛Ｐｂが好ましく、ハロゲン原子Ｘとしてはヨウ化物Ｉ、臭化物イオンＢｒ及び塩化物イオンＣｌのうちの少なくとも１つが好ましい。

【0025】

具体的に、好ましいペロブスカイト化合物としては、メチルアンモニウムハロゲン化鉛ＭＡＰｂＸ_３（ＣＨ_３ＮＨ_３ＰｂＸ_３）、ＭＡＰｂＩ_３、ＭＡＰｂＢｒ_３、ＭＡＰｂＣｌ_３等が挙げられる。なお、ハロゲン原子Ｘとしては複数種類を含んでもよい。ヨウ化物Ｉと他のハロゲン原子Ｘとを含むペロブスカイト化合物としては、例えばメチルアンモニウムヨウ化鉛ＭＡＰｂＩ_ｙＸ_{（３－ｙ）}（ＣＨ_３ＮＨ_３ＰｂＩ_ｙＸ_{（３－ｙ）}）、ＭＡＰｂＩ_ｙＢｒ_{（３－ｙ）}、ＭＡＰｂＩ_ｙＣｌ_{（３－ｙ）}等が挙げられる（ｙは任意の正の整数）。

【0026】

光電変換層１６の厚みとしては、形成材料等にもよるが、光の吸収率を大きくしつつ、生成する電荷の移動距離を小さくするために、１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることが好ましい。

【0027】

第２電荷輸送層１７は、光電変換層１６で発生する第２の極性の電荷を通過させる層であり、本実施形態では電子を第２電極層１８に伝達する電子輸送層（ＥＴＬ）である。電子輸送層である第２電荷輸送層１７の主材料としては、例えば、ＰＴＡＡ（Ｐｏｌｙ（ｂｉｓ（４－ｐｈｅｎｙｌ）（２，４，６－ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）ａｍｉｎｅ））、Ｓｐｉｒｏ－ＭｅＯＴＡＤ、フラーレン等が挙げられる。フラーレンとしては、例えばＣ６０、Ｃ７０、これらの水素化物、酸化物、金属錯体、アルキル基等を付加した誘導体、例えば、ＰＣＢＭ（[6,6]-Phenyl-C61-Butyric Acid Methyl Ester）などが挙げられる。特に第２電荷輸送層１７をリチウムＬｉを内包させたフラーレンを含む材料から形成することにより、電子の輸送効率を向上することができる。また、第２電荷輸送層１７は、多層構造を有してもよい。

【0028】

第２電荷輸送層１７の厚みとしては、その材料、隣接する層の構成等により大きく異なり得るが、例えば３ｎｍ以上３０ｎｍ以下とされ得る。

【0029】

第２電極層１８は、第１電極層１４と対をなす電極であり、本実施形態では負極である。第２電極層１８は、第１電極層１４と同様に、透明導電性酸化物から形成され得る。第２電極層１８の厚みも、第１電極層１４と同様とすることができる。

【0030】

第２電極層１８の厚みの下限としては、１０ｎｍが好ましく、２０ｎｍがより好ましい。一方、第２電極層１８の厚みの上限としては、２００ｎｍが好ましく、１００ｎｍがより好ましい。第２電極層１８の厚みを前記下限以上とすることによって、集電抵抗を十分に小さくできる。また、第２電極層１８の厚みを前記上限以下とすることによって、第３分離溝２３の形成が容易となる。

【0031】

第１分離溝２１は、サブセル部Ｃ２の間で第１電極層１４を分離する。第１分離溝２１の幅としては、後述するように、レーザアブレーションにより形成することを考慮すると、１０μｍ以上２００μｍ以下とされることが好ましく、２０μｍ以上１００μｍ以下とされることがより好ましい。これにより、サブセル部Ｃ２間の確実な分離とサブセル部Ｃ２の有効面積の確保とが可能となる。

【0032】

第２分離溝２２は、第１電極層１４と第２電極層１８とを電気的に接続するために形成される。このため、第２分離溝２２は、少なくとも内面が第２電極層１８によって被覆され、好ましくは内部空間略全体に第２電極層１８の形成材料が充填される。第２分離溝２２の幅は、第１分離溝２１の幅と同様とされる。

【0033】

第３分離溝２３は、サブセル部Ｃ２の間で第１電荷輸送層１５、光電変換層１６、第２電荷輸送層１７及び第２電極層１８のうち少なくとも第２電極層１８を分離する。

【0034】

太陽電池サブモジュール１は、図２に示す、本発明に係る太陽電池サブモジュール製造方法の一実施形態により製造することができる。

【0035】

本実施形態に係る太陽電池サブモジュール製造方法は、樹脂基材１１に反射層１２を積層する工程（Ｓ０１：反射層積層工程）と、反射層１２に保護層１３を積層する工程（Ｓ０２：保護層積層工程）と、保護層１３に第１電極層１４を積層する工程（Ｓ０３：第１電極層積層工程）と、レーザ照射により第１電極層１４を切断する第１分離溝２１を形成する工程（Ｓ０４：第１分離溝形成工程）と、第１電極層１４に第１電荷輸送層１５を積層する工程（Ｓ０５：第１電荷輸送層積層工程）と、第１電荷輸送層１５に光電変換層１６を積層する工程（Ｓ０６：光電変換層積層工程）と、光電変換層１６に第２電荷輸送層１７を積層する工程（Ｓ０７：第２電荷輸送層積層工程）と、レーザ照射により第１電荷輸送層１５、光電変換層１６及び第２電荷輸送層１７を切断する第２分離溝２２を形成する工程（Ｓ０８：第２分離溝形成工程）と、第２電荷輸送層１７に第２電極層１８を積層する工程（Ｓ０９：第２電極層積層工程）と、レーザ照射により、第１電荷輸送層１５、光電変換層１６、第２電荷輸送層１７及び第２電極層１８のうち少なくとも第２電極層１８を切断する第３分離溝２３を形成する工程（Ｓ１０：第３分離溝形成工程）と、を備える。

【0036】

Ｓ０１の反射層積層工程では、樹脂基材１１の表面（受光する側の面）に、反射層１２（高屈折率層１２１及び低屈折率層１２２）を積層する。反射層１２は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法などの方法で積層され得る。なお、樹脂基材１１は、裏面（受光面と反対側の面）が例えばガラス基板等の支持体に支持されていてもよい。この場合、支持体上に太陽電池サブモジュール１が形成され、最後に完成した太陽電池サブモジュール１を支持体から剥離することで、中間製品のハンドリング及び各層の精密な形成が容易となる。

【0037】

Ｓ０２の保護層積層工程では、反射層１２の表面に、酸化シリコンを積層することにより保護層１３を形成する。保護層１３は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法などの方法で積層され得る。

【0038】

Ｓ０３の第１電極層積層工程では、反射層１２の表面に、透明導電性酸化物を積層することによって第１電極層１４を形成する。第１電極層１４は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法などの方法で積層され得る。

【0039】

Ｓ０４の第１分離溝形成工程では、レーザアブレーションにより、第１電極層１４を複数の平行な線状に除去することによって、複数の第１分離溝２１を形成する。このとき、第１電極層１４に下に保護層１３が存在することによって、樹脂基材１１の材料が除去されないため、樹脂が飛散して第１電極層１４の表面に付着することを防止できる。

【0040】

Ｓ０５の第１電荷輸送層積層工程では、第１電極層１４の表面に自己組織化単分子膜を形成することによって第１電荷輸送層１５を積層する。自己組織化単分子膜は、自己組織化単分子膜形成材料を例えばエタノール、イソプロパノール等の有機溶媒に溶解してなる単分子膜形成材料溶液の塗工及び乾燥によって形成される。単分子膜形成材料溶液の塗工は、例えばスピンコート法等によって行うことが好ましい。

【0041】

ここで、透明導電性酸化物から形成される第１電極層１４と第１分離溝２１に露出する酸化シリコンから形成される保護層１３とはともに親水性であり、単分子膜形成材料溶液に対して近似する良好な濡れ性を示す。これにより、単分子膜形成材料溶液の均一な塗膜を形成することができるので、欠陥のない第１電荷輸送層１５を比較的容易に形成できる。また、保護層１３が第１分離溝形成工程における樹脂材料の飛散による第１電極層１４の表面への異物の付着を抑制していることによって、単分子膜形成材料溶液の均一な塗膜形成が阻害されず、欠陥のない第１電荷輸送層１５をより確実に形成できる。

【0042】

Ｓ０６の光電変換層積層工程では、第１電荷輸送層１５の表面に光電変換層１６を積層する。ペロブスカイト化合物を含む光電変換層１６は、ペロブスカイト化合物がメチルアンモニウムハロゲン化鉛（ＭＡＰｂＸ_３（ＣＨ_３ＮＨ_３ＰｂＸ_３））である場合、光電変換層１６は、ハロゲン化鉛（ＰｂＸ_２）材料及びハロゲン化メチルアンモニウム（ＭＡＸ）材料を順に製膜し、これらの材料の薄膜を反応温度で反応させることにより形成され得る。例えば、ペロブスカイト化合物がメチルアンモニウムヨウ化鉛（ＭＡＰｂＩ_ｙＸ_{（３－ｙ）}（ＣＨ_３ＮＨ_３ＰｂＩ_ｙＸ_{（３－ｙ）}））である場合、光電変換層１６は、例えばハロゲン化鉛（ＰｂＸ２）材料及びヨウ化メチルアンモニウム（ＭＡＩ）材料を順に製膜し、これらの材料の薄膜を反応温度で反応させることにより形成される。また、光電変換層１６は、例えば液相の塗膜内でペロブスカイト化合物を合成するゾルゲル法、予め合成されたペロブスカイト化合物を含む溶液を塗布する塗布法等の方法によっても形成され得る。

【0043】

Ｓ０７の第２電荷輸送層積層工程では、光電変換層１６の表面に第２電荷輸送層１７を積層する。第２電荷輸送層１７は、例えばゾルゲル法、塗布法等の方法により形成され得る。

【0044】

Ｓ０８の第２分離溝形成工程では、レーザアブレーションにより、第１電荷輸送層１５、光電変換層１６及び第２電荷輸送層１７を複数の平行な線状に除去することによって、複数の第２分離溝２２を形成する。

【0045】

Ｓ０９の第２電極層積層工程では、第２電荷輸送層１７の表面に第２電極層１８を積層する。第２電極層１８は、第２分離溝２２の奥部において第１電極層１４に接触するよう積層される。第２電極層１８は、スパッタリング法、真空蒸着法等の方法により積層され得る。

【0046】

Ｓ１０の第３分離溝形成工程では、レーザアブレーションにより、第１電荷輸送層１５、光電変換層１６、第２電荷輸送層１７及び第２電極層１８のうち少なくとも第２電極層１８を複数の平行な線状に除去することによって、複数の第３分離溝２３を形成する。

【0047】

以上のように、本実施形態に係る太陽電池サブモジュール製造方法では、保護層１３を形成することによって、欠陥のない第１電荷輸送層１５を形成できるため、光電変換効率の高い太陽電池サブモジュールを製造できる。

【0048】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更及び変形が可能である。例として、本発明に係る太陽電池サブモジュールは、反射層を省略することにより樹脂基材側から受光できるように構成されてもよく、この場合、第２電極層は導電性ペースト、金属メッキ等から形成される透光性を有しないものであってもよい。また、本発明に係る太陽電池サブモジュールは、例えば反射防止膜等のさらなる構成を備えてもよい。

【実施例0049】

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0050】

試作例１として、ポリイミドで形成した樹脂基材に直接ＩＴＯからなる第１電極層を積層し、第１電極層に塗工によって単分子膜からなる第１電荷輸送層を積層し、さらに光電変換層、第２電荷輸送層及び第２電極層を積層した太陽電池サブモジュールを試作した。

【0051】

試作例２として、ポリイミドで形成した樹脂基材に酸化シリコンからなる保護層を積層した上に、試作例１と同様の第１電極層、第１電荷輸送層、光電変換層、第２電荷輸送層及び第２電極層を積層した太陽電池サブモジュールを試作した。

【0052】

試作例３として、ポリイミドで形成した樹脂基材に酸化シリコンと窒化シリコンを交互に積層したブラッグ反射層を形成した上に、試作例２と同様の保護層、第１電極層、第１電荷輸送層、光電変換層、第２電荷輸送層及び第２電極層を積層した太陽電池サブモジュールを試作した。

【0053】

太陽電池サブモジュールの試作例１～３について、リーク発生率を測定した。なお、「リーク」とは、太陽電池サブモジュールを１ｓｕｎの光照射下で評価したＩ－Ｖ曲線において、シャント抵抗が１０Ω以下であることを意味する。この結果、試作例１のリーク発生率は３５％、試作例２のリーク発生率は９％、試作例３のリーク発生率は４％であった。

【0054】

試作例２では、第１電極層の下部に酸化シリコンからなる保護層が存在することにより、第１分離溝を形成したときに樹脂基材の露出を防止し、塗工により単分子膜からなる第１電荷輸送層を積層する際に単分子膜形成材料を均一に塗布できたことで、リークの発生を低減できたと考えられる。さらに、試作例３では保護層の下にブラッグ反射層を形成することにより、第１分離溝の形成による樹脂基材の露出をさらに低減でき、これにより、試作例２よりもさらにリーク発生率を低下することができたと考えられる。

【符号の説明】

【0055】

１ 太陽電池サブモジュール
１１ 樹脂基材
１２ 反射層
１３ 保護層
１４ 第１電極層
１５ 第１電荷輸送層
１６ 光電変換層
１７ 第２電荷輸送層
１８ 第２電極層
２１ 第１分離溝
２２ 第２分離溝
２３ 第３分離溝
Ｃ１ 中間構造部
Ｃ２ サブセル部

【図1】

【図2】