本発明は、有機太陽電池モジュールおよびその製造方法、並びに電子機器に関する。

有機太陽電池モジュールは、安価で毒性が低く、原材料不足の懸念もないことから、シリコン系太陽電池モジュールに次ぐ次世代の太陽電池モジュールとして大変注目を集めている。

有機太陽電池モジュールとして、例えば特許文献1には、基板と、前記基板上に配置された第1電極層と、前記第1電極層上に配置された正孔輸送層と、前記正孔輸送層上に配置されたバルクヘテロ接合有機活性層と、前記バルクヘテロ接合有機活性層上に配置された第2電極層と、前記第2電極層上に配置されたSiNやSiON等からなるパッシベーション層と、前記パッシベーション層上に配置されたカラー化バリア層と、前記カラー化バリア層上に配置されたバックシートパッシベーション層とを備える有機薄膜太陽電池が開示されている。

特開2014−192188号公報

しかしながら、有機太陽電池は、他の方式の太陽電池と比較して、光電変換効率や耐久性が極端に低いことが課題となっている。

本発明は、耐久性を向上させ、かつ、光を有効利用して効率を向上させる、有機太陽電池モジュールおよびその製造方法、並びに電子機器を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、基板上に設けられた有機太陽電池セルと、前記有機太陽電池セルを覆うように配置されたフッ素樹脂層と、前記フッ素樹脂層の上に前記フッ素樹脂層を覆うように配置された高屈折率樹脂層とを備え、前記フッ素樹脂層は、屈折率1.0以上1.5以下であり、前記高屈折率樹脂層は、屈折率1.3以上4.0以下であり、前記高屈折率樹脂層の屈折率は、前記フッ素樹脂層の屈折率よりも大きい有機太陽電池モジュールが提供される。

本発明の一態様によれば、基板上に設けられた有機太陽電池セルを覆うように、屈折率1.0以上1.5以下のフッ素樹脂層を塗布法により形成するフッ素樹脂層形成工程と、前記フッ素樹脂層の上に前記フッ素樹脂層を覆うように、屈折率1.3以上4.0以下であって、前記フッ素樹脂層より高い屈折率を有する高屈折率樹脂層を塗布法により形成する高屈折率樹脂層形成工程とを備えた有機太陽電池モジュールの製造方法が提供される。

本発明の一態様によれば、前述の本発明の一態様に係る有機太陽電池モジュールを備える電子機器が提供される。

本発明の一態様によれば、耐久性を向上させ、かつ、光を有効利用して効率を向上させる、有機太陽電池モジュールおよびその製造方法、並びに電子機器を提供することができる。

第一実施形態における有機太陽電池モジュールの概略図である。

第二実施形態における有機太陽電池モジュールの概略図である。

<第一実施形態> (有機太陽電池モジュール) 図1は、第一実施形態における有機太陽電池モジュールの概略図である。 第一実施形態の有機太陽電池モジュール1は、基板10上に並置された第一の有機太陽電池セル100A、第二の有機太陽電池セル100Bおよび第三の有機太陽電池セル100Cを備えている。 第一の有機太陽電池セル100Aは、第一電極層11A、有機層12Aおよび第二電極層13Aを、この順に積層した構造を有している。また、第二の有機太陽電池セル100Bは、第一の有機太陽電池セル100Aの構造と同様に、第一電極層11B、有機層12Bおよび第二電極層13Bを、この順に積層した構造を有している。第三の有機太陽電池セル100Cも、第一の有機太陽電池セル100Aの構造と同様に、第一電極層11C、有機層12Cおよび第二電極層13Cを、この順に積層した構造を有している。 本実施形態において、第一の有機太陽電池セル100Aの第二電極層13Aおよび第二の有機太陽電池セル100Bの第一電極層11Bは電気的に接続しており、第二の有機太陽電池セル100Bの第二電極層13Bおよび第三の有機太陽電池セル100Cの第一電極層11Cも電気的に接続されている。第一電極層と第二電極層は互いに極性が異なるので、第一の有機太陽電池セル100A、第二の有機太陽電池セル100Bおよび第三の有機太陽電池セル100Cは直列に接続されている。 なお、本実施形態では、直列接続した有機太陽電池セルが2以上あればよく、図1では第一の有機太陽電池セル100A、第二の有機太陽電池セル100Bおよび第三の有機太陽電池セル100Cの3つを示したが、有機太陽電池セルの数は3つに限定されない。

本実施形態の有機太陽電池モジュール1は、有機太陽電池セル100A,100B,100Cを覆うように配置されたフッ素樹脂層14と、フッ素樹脂層14の上に、このフッ素樹脂層14を覆うように配置された高屈折率樹脂層15とを備えている。 以下、本発明の有機太陽電池モジュールを構成する基板10、有機太陽電池セル100A,100B,100C、フッ素樹脂層14、および高屈折率樹脂層15の各部材について説明する。

(基板) 本発明の有機薄膜太陽電池は、通常、基板上に形成される。該基板は、機械的、熱的強度を有し、透明性を有するものが好ましい。例えば、ガラス基板及び透明性樹脂フィルムがある。透明性樹脂フィルムとしては、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタアクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリサルホン、ポリエーテルサルフォン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリビニルフルオライド、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリプロピレン等が挙げられる。 不透明な基板の場合には、反対の電極(即ち、基板から遠い方の電極)が透明電極又は半透明電極であることが好ましい。

(有機太陽電池セル) 有機太陽電池セル100A,100B,100Cは、第一電極層11A,11B,11C、有機層12A,12B,12Cおよび第二電極層13A,13B,13Cを、この順に積層した構造を有している。 なお、以下の説明では、第一の有機太陽電池セル100Aの各部材について説明し、第二の有機太陽電池セル100Bおよび第三の有機太陽電池セル100Cの各部材については、その説明を省略する。

(セル構成)および(有機層) 本発明の有機薄膜太陽電池は下記のいずれかの構成としてもよい。 すなわち上記有機層をバルクヘテロ接合有機活性層を中心として正孔輸送層、p層、n層、電子輸送層に層を分割して機能分離をしてもよい。ここで「p層」とは、バルクヘテロ接合有機活性層に用いられるp型の発電材料を含む層であり、「n層」とは同じく、n型の発電材料を含む層である。これらを用いて、セル構成全体を電極層と共に以下に記載する。 (1)第一電極層/バルクヘテロ接合有機活性層/第二電極層 (2)第一電極層/p層/バルクヘテロ接合有機活性層/n層/第二電極層 (3)第一電極層/p層/バルクヘテロ接合有機活性層/第二電極層 (4)第一電極層/バルクヘテロ接合有機活性層/n層/第二電極層 上記(2)の層構成において、p層とn層を置換してもよい。 また、上記(1)、(2)、(3)の層構成において、必要に応じて電極層と有機層の間に正孔輸送層や電子輸送層を設けてもよい。例えば具体例として、上記(1)の層構成に正孔輸送層や電子輸送層を設け、下記(5)〜(7)の層構成としてもよい。 (5)第一電極層/正孔輸送層/バルクヘテロ接合有機活性層/第二電極層 (6)第一電極層/バルクヘテロ接合有機活性層/電子輸送層/第二電極層 (7)第一電極層/正孔輸送層/バルクヘテロ接合有機活性層/電子輸送層/第二電極層 ここで、正孔輸送層や電子輸送層には、後述のように無機材料を用いてもよい。

(第一電極層) 本実施形態の第一電極層11Aは、基板10上に形成される。 本実施形態の第一電極層11Aとしては、例えば、アノード電極層および透明電極層等が挙げられる。第一電極層11Aを形成する材料は、導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ(ITO)、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペーストおよびカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム混合物、リチウム/アルミニウム混合物等が挙げられる。

第一電極層11Aの膜厚は、電流の導通さえあれば特に制限はないが、好ましくは5nm以上50μm以下、より好ましくは50nm以上500nm以下の範囲である。上記好ましい範囲内であれば、導電性を付与しかつ、短時間に成膜することができる。また透明電極としても透明性を確保できる。

第一電極層11Aは、上記の導電性材料を含む、溶液、ペースト、インク、および分散液等の流動性電極材料を用いて形成することができる。これらの中でも、導電性ポリマー、または白金、金、銀、もしくは銅を含有する金属微粒子を含む流動性電極材料が好ましい。金属微粒子を含有する分散物としては、例えば、公知の導電性ペースト等を用いてもよいが、通常粒子径が0.5nm以上50nm以下、1nm以上10nm以下の金属微粒子を含有する分散物であると好ましい。この金属微粒子の材料としては、例えば、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン、鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、亜鉛等を用いることができる。これらの金属微粒子を、主に有機材料からなる分散安定剤を用いて、水や任意の有機溶媒である分散媒中に分散した分散物を用いて電極を形成するのが好ましい。このような金属微粒子の分散物の製造方法としては、ガス中蒸発法、スパッタリング法、金属蒸気合成法等の物理的生成法、並びに、コロイド法および共沈法等の、液相で金属イオンを還元して金属微粒子を生成する化学的生成法等が挙げられる。好ましくは、コロイド法またはガス中蒸発法により製造された金属微粒子の分散物である。

これらの金属微粒子分散物を用いて直接インクジェット法によりパターニングしてもよく、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーション等により形成してもよい。また凸版、凹版、平版、スクリーン印刷等の印刷法でパターニングする方法も用いることができる。前記電極を成形し、溶媒を乾燥させた後、必要に応じて100℃以上300℃以下、好ましくは150℃以上200℃以下の範囲で形状様に加熱することにより、金属微粒子を熱融着させ、目的の形状を有する電極パターンを形成できる。

更に、第一電極層11Aの別の材料として、ドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマーを用いることも好ましく、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン(ポリ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の錯体等)、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)とポリスチレンスルホン酸の錯体等も好適に用いられる。これらの形成方法もインクジェット法によりパターニングしてもよく、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーション等により形成してもよい。また凸版、凹版、平版、スクリーン印刷等の印刷法でパターニングする方法も用いることができる。

本実施形態の有機層12Aは、基板10および第一電極層11A上に形成される。本実施形態では、有機層12Aとして正孔輸送層およびバルクヘテロ接合有機活性層を形成する。

〔正孔輸送層〕 正孔輸送層を形成する材料としては、高分子化合物であればポリ(3,4−エチレンジオキシ)チオフェン:ポリスチレンスルホネート(PEDOT:PSS)、ポリアニリン:カンファースルホン酸(PANI:CSA)等に代表される公知の導電性高分子等が挙げられる。また、無機半導体化合物を用いてもよく、p−Si、n−Si、GaAs、CdS、PbS、CdTe、SiC、CdSe、InP、Nb₂O₅、WO₃、Fe₂O₃等のドーピング半導体及び化合物半導体、また、二酸化チタン(TiO₂)、酸化スズ(SnO₂)、酸化モリブデン(MoO₃)等の導電性酸化物が挙げられる。 正孔輸送層の膜厚は、通常の膜厚は1nmから10μmの範囲が適しているが、5nmから0.2μmの範囲がさらに好ましい。 本実施形態において、正孔輸送層は、大気圧プラズマ法等のドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、およびダイコート法等の塗布による方法、印刷およびインクジェット、スクリーン印刷法、メニスカス塗布法、グラビア、グラビアオフセット法、フレキソ印刷法、反転印刷法等のパターニングによる方法等のウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。これらの中でも、ダイコート法やスクリーン印刷法、インクジェット法、メニスカス塗布法が好ましく用いられる。

〔バルクヘテロ接合有機活性層〕 バルクへテロ接合有機活性層は、正孔輸送層上に形成される。 バルクへテロ接合有機活性層は、p型有機活性層領域とn型有機活性層領域が混在し、複雑なバルクへテロpn接合を形成している。ここで、p型有機活性層領域は、例えば、P3HT(poly(3−hexylthiophene−2,5diyl))で形成され、n型有機活性層領域は、例えば、PCBM(6,6−phenyl−C61−butyric acid methyl ester)で形成されている。

バルクヘテロ接合有機活性層の膜厚は、通常1nm〜100μmであり、好ましくは2nm〜1000nmであり、より好ましくは5nm〜500nmであり、さらに好ましくは20nm〜200nmである。この範囲内であれば、効率よく発電することができる。 有機層としてのバルクヘテロ接合有機活性層の形成方法については、前記した正孔輸送層の形成方法と同様の方法等を、材料に応じて使用できる。 本実施形態において、有機層としてのバルクヘテロ接合有機活性層の形成も、上記と同様の理由により、ダイコート法やスクリーン印刷法、インクジェット法、メニスカス塗布法が好ましく用いられる。

(電子輸送層) 電子輸送層に好ましい化合物としては、膜厚を厚くしても短絡電流が低下しないようにキャリア移動度が充分に高い化合物が好ましい。例えば、低分子化合物であれば下記に示すNTCDAに代表される芳香族環状酸無水物等が挙げられ、また、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)用途で公知な正孔障壁層用材料、イオン化ポテンシャルが充分に大きい化合物が挙げられる。具体的には、有機EL素子用途で公知な材料であるバソクプロイン(BCP)、バソフェナントロリン(BPhen)等が陰極側の正孔障壁層材料として挙げられる。また、無機半導体化合物を用いてもよく、n−Si、n−GaAs、n−CdS、PbS、CdTe、SiC、CdSe、InP、WO₃、Fe₂O₃等のドーピング半導体及び化合物半導体、また、二酸化チタン(TiO₂)、一酸化チタン(TiO)、三酸化二チタン(Ti₂O₃)等の酸化チタン、酸化亜鉛(ZnO)、Alドープ酸化亜鉛AZO等の導電性酸化物が挙げられる。

(第二電極層) 本実施形態の第二電極層13Aは、基板10および有機層12Aの上に形成され、かつ、隣接する有機太陽電池セルの第一電極層と導通するように形成される。 本実施形態の第二電極層13Aとしては、例えば、カソード電極層等が挙げられる。第二電極層13Aを形成する材料としては、例えば、銀、銅、アルミニウム、タングステン、モリブデン、マンガン、およびマグネシウム等の金属が挙げられる。

第二電極層13Aの膜厚は、電流の導通さえあれば特に制限はないが、好ましくは5nm以上50μm以下、より好ましくは50nm以上500nm以下の範囲である。上記好ましい範囲内であれば、導電性を付与しかつ、短時間に成膜することができる。また透明電極としても透明性を確保できる。 第二電極層13Aの形成方法としては、真空加熱蒸着法、およびスクリーン印刷等の印刷法等が挙げられる。

(フッ素樹脂層) 本実施形態のフッ素樹脂層14は、有機太陽電池セル100A,100B,100Cを覆うように配置されている。 フッ素樹脂層14を備えることで、後述する高屈折率樹脂層15に含まれる有機溶剤などから、有機太陽電池セル100A,100B,100Cを保護できるため、有機太陽電池モジュールの耐久性が向上する。 フッ素樹脂層14の屈折率は、1.0以上1.5以下である。また、フッ素樹脂層14は、後述する高屈折率樹脂層15の屈折率よりも小さくなるように設定されている。低屈折率のフッ素樹脂層14を備えることによって、光閉じ込め効果が期待できる。 なお、このような観点からは、フッ素樹脂層14の屈折率は、1.0以上1.4以下がより好ましく、1.0以上1.3以下が更に好ましい。 また、フッ素樹脂の入手し易さの観点からは、フッ素樹脂層14の屈折率は、1.2以上1.5以下がより好ましく、1.3以上1.5以下が更に好ましい。

フッ素樹脂層14を構成するフッ素樹脂は、アモルファスフッ素樹脂(CYTOP、旭硝子社製)(屈折率1.34)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)(屈折率1.35)、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合(PFA)(屈折率1.35)、ポリ(アクリル酸1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロピル)(屈折率1.375)、ポリ(アクリル酸2,2,3,3,4,4,4-ヘプタフルオロブチル)(屈折率1.377)、ポリ(メタクリル酸2,2,3,3,4,4,4-ヘプタフルオロブチル)(屈折率1.383)、ポリ(アクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル)(屈折率1.389)、ポリ(メタクリル酸1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロピル)(屈折率1.390)、ポリ(アクリル酸2,2,3,4,4,4-ヘキサフルオロブチル)(屈折率1.394)、ポリ(メタクリル酸2,2,3,4,4,4-ヘキサフルオロブチル)(屈折率1.361)、ポリ(メタクリル酸2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル)(屈折率1.395)、ポリ(アクリル酸2,2,2-トリフルオロエチル)(屈折率1.411)、ポリ(アクリル酸2,2,3,3-テトラフルオロプロピル)(屈折率1.415)、ポリ(メタクリル酸2,2,3,3-テトラフルオロプロピル)(屈折率1.417)、ポリ(メタクリル酸2,2,2-トリフルオロエチル)(屈折率1.418)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)(屈折率1.42)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)(屈折率1.42)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体(FEP)(屈折率1.34)、ポリフッ化ビニル(PVF)(屈折率1.33)、エチレン・四フッ化エチレン共重合体(ETFE)(屈折率1.42)、四フッ化エチレン−ビニル(ゼッフルGK、ダイキン工業社製)(屈折率1.40)、アモルファスフロロポリマー(テフロン(登録商標)AF、デュポン社製、AF1600(屈折率1.31)、AF2400(屈折率1.29))等が挙げられる。 上記の組成物であって、かつ屈折率が1.0以上1.5以下であれば本実施形態のフッ素樹脂として使用可能である。

フッ素樹脂層14の膜厚は、50nm以上10μm以下が好ましく、200nm以上5μm以下がより好ましい。 フッ素樹脂層14の形成方法としては、キャスト法、スピンコート法、ディップコート法、スリットコート法、マイクログラビアコート法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、圧延法、圧着法などが挙げられる。

(高屈折率樹脂層) 本実施形態の高屈折率樹脂層15は、上記フッ素樹脂層14の上に、フッ素樹脂層14を覆うように配置されている。 高屈折率樹脂層15を備えることで、有機太陽電池セル100A,100B,100Cが封止されるため、有機太陽電池モジュールの耐久性が向上する。 高屈折率樹脂層15の屈折率は、1.3以上4.0以下であり、1.5以上4.0以下が好ましく、1.5以上3.5以下がより好ましく、1.6以上3.0以下が更に好ましい。また、高屈折率樹脂層15は、上記フッ素樹脂層14の屈折率よりも大きくなるように設定されている。上記高屈折率を有する高屈折率樹脂層15を備えることによって、低屈折率のフッ素樹脂層14との屈折率差による光閉じ込め効果が期待できる。

高屈折率樹脂層15を構成する高屈折率樹脂について、以下に例示する。 具体的には、ジルコニウムアクリレート(屈折率1.53)、ジルコニウムカルボキシエチルアクリレートのn−プロパノール溶液(屈折率1.54)、ハフニウムカルボキシエチルアクリレートの1−ブタノール溶液(屈折率1.55)、ジルコニウムブロモノルボルナンラクトンカルボキシレートトリアクリレート(屈折率1.57)が挙げられる。

また、ポリ(メタクリル酸ペンタブロモフェニル)(屈折率1.710)、ポリ(アクリル酸ペンタブロモフェニル)(屈折率1.61)、ポリ(メタクリル酸ペンタブロモベンジル)(屈折率1.710)、ポリ(アクリル酸ペンタブロモベンジル)(屈折率1.670)、ポリ(メタクリル酸2,4,6-トリブロモフェニル)(屈折率1.660)、ポリ(フェニルビニルスルフィド)(屈折率1.657)、ポリ(メタクリル酸1-ナフチル)(屈折率1.641)、ポリ(2-ビニルチオフェン)(屈折率1.638)、ポリ(2,6-ジクロロスチレン)(屈折率1.625)、ポリ(N-ビニルフタルイミド)(屈折率1.620)、ポリ(2-クロロスチレン)(屈折率1.610)等が挙げられる。

また、エビスルフイド系樹脂(屈折率1.74、1.70)、チオオウレタン系樹脂(屈折率1.67、1.60)、(ポリエステル)メタクリレート(屈折率1.60)、ポリカーボネート(屈折率1.59)、(ウレタン)メタクリレート(屈折率1.56)、(エポキシ)メタクリレート(屈折率1.56)、ジアリルカーボネート(屈折率1.56)、ジアリルフタレート(DAP)系樹脂(屈折率1.55)が挙げられる。

以下の表1に示すポリメタクリレートのうち、屈折率1.5以上のもの。

ポリカーボネート(PC)(屈折率1.59)、ポリスチレン(PS)(屈折率1.59)、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート樹脂(CR−39)(屈折率1.50)、アクリロニトリルスチレン樹脂(AS樹脂)(屈折率1.57)、ポリ塩化ビニル(PVC)(屈折率1.55)、ポリメタクリル酸シクロヘキシル(PCHMA)(屈折率1.507)、ポリメタクリルスチレン(MS樹脂)(屈折率1.562)、ポリ−4−メチルペンテン−1(屈折率1.466)が挙げられる。

また、脂環式アクリル樹脂(日立化成社製、オプトレッツOZ−1000、OZ−1100、OZ−1310、OZ−1330)(屈折率1.500、1.502、1.506、1.509)、脂環式オレフィン(三井化学社製;APEL、日本ゼオン社製;ZEONEX、JSR社製;ARTON)(屈折率1.54、1.53、1.51)が挙げられる。 また、硫黄含有置換基(チオエーテル、スルホン、チオフェン、チアジアゾール、チアントレン等)を有する高分子。具体的には、下記式(1)に示す高屈折率な含硫黄ポリイミド(屈折率1.72)、下記式(2)に示すハロゲン含有ポリメタクリレート(屈折率1.67〜1.77)、下記式(3)に示すポリフォスフォネート(屈折率1.67〜1.77)、下記式(4)に示すリン含有スペーサーとフェニル側鎖を有するポリフェロセン(屈折率1.74、1.72)など。

エポキシ樹脂系接着剤(屈折率1.55〜1.61)、フェノール樹脂(屈折率1.58〜1.66)、メラミン樹脂(屈折率1.60)、ポリイミド樹脂(屈折率1.6〜1.67)、LUCERA(JSR社製)(屈折率1.67)、フェニルシリコーン樹脂(信越シリコーン社製;KER6000,KER6100)(屈折率1.53)、(信越シリコーン社製;ASP1010、ASP1020)(屈折率1.58、1.57)

高屈折率樹脂層15の膜厚は、1μm以上1mm以下が好ましく、2μm以上20μm以下がより好ましい。 高屈折率樹脂層15の形成方法としては、キャスト法、スピンコート法、ディップコート法、スリットコート法、マイクログラビアコート法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法などが挙げられる。

また、高屈折率樹脂層15は、層中に高屈折無機微粒子を含有させ、層全体として高屈折率化することで形成してもよい。 層中に含有させる高屈折無機微粒子としては、酸化チタン(屈折率2.5)、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム(屈折率2.0)、酸化亜鉛インジウム(IZO)(屈折率2.2)、酸化クロム(屈折率2.5)、酸化アルミニウム(屈折率2.2)、SiC(屈折率2.6)、酸化バリウム(屈折率1.9)、酸化ベリリウム(屈折率1.725)、酸化カドミウム(屈折率2.49)、酸化カルシウム(屈折率1.8)、硫化マグネシウム(屈折率2.2)、硫化Mn(屈折率2.7)、ZnS(屈折率2.35)などが挙げられる。 このうち、屈折率2.0以上の高屈折無機微粒子を樹脂層に混合することが更に好ましい。

本実施形態によれば、フッ素樹脂層14を備えることで、高屈折率樹脂層15に含まれる有機溶剤などから、有機太陽電池セル100A,100B,100Cを保護できるため、有機太陽電池モジュール1の耐久性が向上する。 また、フッ素樹脂層14の屈折率は、1.0以上1.5以下であり、フッ素樹脂層14は、高屈折率樹脂層15の屈折率よりも小さくなるように設定されている。このような低屈折率のフッ素樹脂層14を備えることによって、光閉じ込め効果が期待できる。 また、高屈折率樹脂層15を備えることで、有機太陽電池セル100A,100B,100Cが封止されるため、有機太陽電池モジュールの耐久性が向上する。 また、高屈折率樹脂層15は、上記フッ素樹脂層14の屈折率よりも大きくなるように設定されている。上記高屈折率を有する高屈折率樹脂層15を備えることによって、低屈折率のフッ素樹脂層14との屈折率差による光閉じ込め効果が期待できる。 このように、光を有効利用して効率を向上させる効果が得られ、かつ簡易に封止効果が得られるため、本実施形態の有機太陽電池モジュールは、室内用の有機太陽電池モジュールとして、好適に用いられる。

(有機太陽電池モジュールの製造方法) 本実施形態の有機太陽電池モジュールの製造方法は、図1に示すように、基板10上に設けられた有機太陽電池セル100A,100B,100Cを覆うように、屈折率1.0以上1.5以下のフッ素樹脂層14を塗布法により形成するフッ素樹脂層形成工程と、前記フッ素樹脂層14の上に前記フッ素樹脂層14を覆うように、屈折率1.3以上4.0以下であって、前記フッ素樹脂層14より高い屈折率を有する高屈折率樹脂層15を塗布法により形成する高屈折率樹脂層形成工程とを備えている。 なお、有機太陽電池セル100A,100B,100Cについては、特に制限はなく、既知の手法を用いて製造できる。 本実施形態によれば、有機太陽電池モジュールのフッ素樹脂層14および高屈折率樹脂層15を塗布法により形成する。真空蒸着などの高価な設備を使用することなく、フッ素樹脂層14および高屈折率樹脂層15を形成可能なため、製造コストを低減でき、上記本実施形態の有機太陽電池モジュールを好適に製造できる。

(電子機器) 本実施形態に係る電子機器は、上述の本発明の一態様に係る有機太陽電池モジュールを備えている。 本実施形態に係る電子機器としては、例えば、電子計算機、携帯電話、モバイル電子機器、非常用電源、各種センサー、時計、リモコン等が挙げられる。

<第二実施形態> 次に、第二実施形態について図2を用いて説明する。 図2は、第二実施形態における有機太陽電池モジュールの概略図である。 第二実施形態における有機太陽電池モジュール1Aは、フッ素樹脂層14と高屈折率樹脂層15との間に金属ナノ粒子層16を備える。それ以外の構成は上記第一実施形態の有機太陽電池モジュール1と同じであるので説明を省略する。

[金属ナノ粒子層] 金属ナノ粒子層16を構成する金属ナノ粒子としては、Agナノ粒子、Cuナノ粒子、Auナノ粒子、ITOナノ粒子、ZnOナノ粒子、およびPdナノ粒子の少なくともいずれか一種が好ましい。 金属ナノ粒子の粒径は、好ましくは2nm以上1000nm以下、より好ましくは5nm以上200nm以下、更に好ましくは10nm以上100nm以下である。 金属ナノ粒子層16は、金属ナノ粒子層形成工程において、上記金属ナノ粒子を含有させた樹脂を塗布し、熱硬化、或いは光硬化によって形成することが好ましい。金属ナノ粒子層形成工程は、フッ素樹脂層形成工程と高屈折率樹脂層形成工程との間に実施することが好ましい。上記樹脂は、屈折率1.5〜4.0であればよく、上記高屈折率樹脂層15で説明した樹脂を使用することができる。 金属ナノ粒子層16の膜厚は1μm以上1mm以下が好ましい。

本実施形態によれば、フッ素樹脂層14と高屈折率樹脂層15との間に金属ナノ粒子層16を備えることで、金属ナノ粒子層16に光が入射したときに、プラズモン反射による光閉じ込め効果が得られるので、更なる効率の向上が期待できる。 また、金属ナノ粒子層16は、有機太陽電池モジュール1Aの外部から酸素や水が浸入したときに、酸素や水を捕獲するゲッター材としても作用する。

[変形例] 本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。 例えば、高屈折率樹脂層15の上に、樹脂フィルムやガラス板などを設置してもよい。この場合、高屈折率樹脂層15に接着剤成分を含有させることで、高屈折率樹脂層15に接着機能を持たせてもよい。 その他、本発明の実施の際の具体的な手順、および構造等は本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。

1…有機太陽電池モジュール、10…基板、100A…第一の有機太陽電池セル、100B…第二の有機太陽電池セル、100C…第三の有機太陽電池セル、11A,11B,11C…第一電極層、12A,12B,12C…有機層、13A,13B,13C…第二電極層、14…フッ素樹脂層、15…高屈折率樹脂層、16…金属ナノ粒子層、1A…有機太陽電池モジュール。