有机薄膜太阳能电池模块的制作方法

专利名称：有机薄膜太阳能电池模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有设计性的有机薄膜太阳能电池模块。
背景技术：
以往，通常太阳能电池的受光面是由I种颜色来构成。近年来，对太阳能电池模块的开发正在积极地进行，基于设计性的提高、与景观的和谐等目的，尝试显示文字、标识、图形、花纹等，使之具有设计性。例如，在色素敏化太阳能电池模块中，开发出如下的技术，即，使多孔氧化物半导体层担载不同种类的色素而制作具有2种以上的颜色的单元太阳能电池元件，通过将该具有2种以上的颜色的单元太阳能电池元件以形成特定的文字、标识、图形的图案的方式排 成马赛克状，而使之具有设计性(参照专利文献I)。在先技术文献专利文献专利文献I :日本特开2006-179380号公报

发明内容
发明所要解决的课题在有机系太阳能电池模块中，通过在同一基板上使用吸收波长区域不同的多种有机材料形成多种光电转换层，将这些多种光电转换层以显示文字、标识、图形、花纹等任意的图案的方式配置，就可以形成设计性优异的产品。此种有机系太阳能电池模块中，形成在同一基板上的相面对的电极间将多种光电转换层平面地排列而夹持的构成，可以作为将多种太阳能电池单元并联的等效电路来处置。这些太阳能电池单元中，因各光电转换层中所用的有机材料的氧化还原电位不同，而使作为太阳能电池的电流-电压特性不同。太阳能电池具有固有的电流-电压特性，作为电流-电压特性曲线上的坐标、并且相当于电压/电流的值与外部负载的电阻值一致的坐标的电流及电压成为工作电流及工作电压。在有机薄膜太阳能电池的情况下，在将多个太阳能电池单元并联的太阳能电池模块中，作为太阳能电池模块的电流-电压特性曲线上的坐标、并且相当于电压/电流的值与外部负载的电阻值一致的坐标的电压是太阳能电池模块的工作电压。此外，在各太阳能电池单元的电流-电压特性曲线上的坐标中，太阳能电池模块的工作电压时的电流是各太阳能电池单元的工作电流。由此，在将电流-电压特性不同的多种太阳能电池单元并联的情况下，具有不同的电流-电压特性的太阳能电池单元中，相对于相同外部负载的电阻值，太阳能电池模块的工作电压时的太阳能电池单元的工作电流就会不一致。所以，在将电流-电压特性不同的多种太阳能电池单元并联的情况下，在某个外部电阻时的太阳能电池模块的工作电压下，因太阳能电池单元的工作电流不一致，而会有引起在某种太阳能电池单元中沿正方向流过电流、在其他种类的太阳能电池单元中沿反方向流过电流的问题的情况。该情况下，因存在沿反方向流过电流的太阳能电池单元，沿正方向流过电流的太阳能电池单元的工作电流减少，从而会有太阳能电池模块整体的输出特性降低的问题。另外，因沿反方向流过电流，还会有发热·着火的危险、导致短路破坏的可能性。另外，在将电流-电压特性不同的多种太阳能电池单元并联的情况下，在某个外部电阻时的太阳能电池模块的工作电压下，因太阳能电池单元的工作电流不一致，而会有在某种太阳能电池单元中输出非常小的情况。其结果是，全部的太阳能电池单元的总输出变小，产生太阳能电池模块整体的输出特性降低的问题。另外，经常有如下的情况，即，以在全部的太阳能电池单元中输出变大的方式使太阳能电池模块工作是非常困难的。此外，在将电流-电压特性不同的多种太阳能电池单元并联的情况下，因电流-电压特性不同的太阳能电池单元相互干扰，而会有太阳能电池性能劣化的问题。本发明是鉴于上述问题而完成的，其主要目的在于，提供使用吸收波长区域不同 的多种光电转换层提高设计性、并且可以稳定地显示出良好的太阳能电池性能的有机薄膜太阳能电池模块。用于解决课题的手段为了实现上述目的，本发明提供一种有机薄膜太阳能电池模块，其特征在于，具有基板；第一电极层，其形成于上述基板上；光电转换层，其以图案状形成于上述第一电极层上并具有吸收波长区域不同的多种光电转换部；第二电极层，其形成为覆盖上述光电转换层；以及绝缘层，其以图案状形成于上述第一电极层与上述第二电极层之间，并配置于上述光电转换部之间，其中在上述光电转换部与上述第一电极层之间以及上述光电转换部与上述第二电极层之间中的至少任意一方中，与上述光电转换部的种类对应地形成有缓冲层。根据本发明，由于具有吸收波长区域不同的多种光电转换部，因此通过将这些多种光电转换部以显示出文字、标识、图形、花纹等任意的图案的方式配置，就可以形成设计性优异的产品。另外，根据本发明，在将设有一个光电转换部的区域设为一个太阳能电池单元的情况下，通过与光电转换部的种类对应地形成有给定的缓冲层，可以调整太阳能电池单元的电流-电压特性。所以，在某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下，在全部的太阳能电池单元中可以防止沿反方向流过电流、增大全部的太阳能电池单元的输出总量。此外，还可以防止因电流-电压特性不同的太阳能电池单元相互干扰而使太阳能电池性能劣化，从而能够稳定地发挥太阳能电池特性。在上述发明中，也可以针对每种上述光电转换部形成有含有不同的材料的上述缓冲层。这是因为，可以利用缓冲层的材料的差别来调整各太阳能电池单元的电流-电压特性，在某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下，在全部的太阳能电池单元中可以防止沿反方向流过电流、增大全部的太阳能电池单元的输出总量。另外，在上述发明中，也可以在一种上述光电转换部上不形成有上述缓冲层，而在其他种类的上述光电转换部上形成有上述缓冲层。这是因为，可以利用有无形成缓冲层来调整太阳能电池单元的电流-电压特性，在某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下，在全部的太阳能电池单元中可以防止沿反方向流过电流、增大全部的太阳能电池单元的输出总量。
此外，在本发明中，在将设有一个上述光电转换部的区域设为一个太阳能电池单元的情况下，优选上述缓冲层含有使上述太阳能电池单元的开路电压比在上述第一电极层与上述第二电极层之间仅夹持上述光电转换部的基准太阳能电池单元的开路电压低的材料。这是因为，缓冲层的材料的选择容易。发明效果在本发明中，起到如下的效果，S卩，可以实现设计性优异、附加有能够用于宣传或广告等中的各种显示功能的多功能的有机薄膜太阳能电池模块。另外，还起到如下的效果，即，在具备具有吸收波长区域不同的多种光电转换部的光电转换层的有机薄膜太阳能电池模块中，可以稳定地发挥太阳能电池特性。


图I是表示本发明的有机薄膜太阳能电池模块的一例的概略俯视图及剖面图。
图2是表不本发明的有机薄膜太阳能电池模块中的第一电极层的一例的概略俯视图。图3是表示本发明的有机薄膜太阳能电池模块中的绝缘层的一例的概略俯视图。图4是表不本发明的有机薄膜太阳能电池模块中的光电转换层的一例的概略俯视图。图5是表示本发明的有机薄膜太阳能电池模块中的缓冲层的一例的概略俯视图。图6是表示本发明的有机薄膜太阳能电池模块的其他例子的概略俯视图及剖面图。图7是表示本发明的有机薄膜太阳能电池模块中的第一电极层、绝缘层、光电转换层及缓冲层的其他例子的概略俯视图。图8是表示本发明的有机薄膜太阳能电池模块的其他例子的概略剖面图。图9是表示本发明的有机薄膜太阳能电池模块的其他例子的概略剖面图。图10是表示本发明的有机薄膜太阳能电池模块的其他例子的概略剖面图。图11是表示本发明的有机薄膜太阳能电池模块的其他例子的概略剖面图。图12是表示本发明的有机薄膜太阳能电池模块的电流-电压特性的一例的曲线图。图13是表示本发明的有机薄膜太阳能电池模块的电流-电压特性的其他例子的曲线图。图14是表示本发明的有机薄膜太阳能电池模块的其他例子的概略剖面图。其中，I...有机薄膜太阳能电池模块，2...基板，3...第一电极层，4...绝缘层，5...光电转换层，5a...第一光电转换部，5b...第二光电转换部,5c...第三光电转换部，6a、7a...第一光电转换部用缓冲层,6b、7b...第二光电转换部用缓冲层,6c、7c...第三光电转换部用缓冲层，8...第二电极层，10...太阳能电池单元
具体实施例方式下面，对本发明的有机薄膜太阳能电池模块进行详细说明。本发明的有机薄膜太阳能电池模块的特征在于，具有基板；第一电极层，其形成于上述基板上；光电转换层，其以图案状形成于上述第一电极层上并具有吸收波长区域不同的多种光电转换部；第二电极层，其形成为覆盖上述光电转换层；绝缘层，其以图案状形成于上述第一电极层与上述第二电极层之间，并配置于上述光电转换部之间，其中在上述光电转换部与上述第一电极层之间以及上述光电转换部与上述第二电极层之间中的至少任意一方中，与上述光电转换部的 种类对应地形成有缓冲层。在参照附图的同时对本发明的有机薄膜太阳能电池模块进行说明。图I (a)、(b)是表示本发明的有机薄膜太阳能电池模块的一例的概略俯视图及剖面图，图1(b)是图1(a)的A-A线剖面图。图1(a)、(b)所示的有机薄膜太阳能电池模块I具有基板2 ;第一电极层3，其形成于基板2上；绝缘层4,其以格子状形成于第一电极层3上，并具有开口部；光电转换层5，其以图案状形成于第一电极层3上，并具有配置于绝缘层4的开口部、且吸收波长区域不同的多种光电转换部(5a、5b、5c);缓冲层(6a、6b、6c),其分别形成于光电转换部(5a、5b、5c)上，并针对每种光电转换部(5a、5b、5c)含有不同的材料；第二电极层8，其形成于缓冲层(6a、6b、6c)及绝缘层4上。而且，在图1(a)中，省略了第二电极层的一部分，将缓冲层的一部分用虚线表不。图2 图5是表示构成图I (a)、(b)所示的有机薄膜太阳能电池模块I的各构件的概略俯视图。如图2所示，第一电极层3在基板2上形成于一面。同样地，如图1(a)所示，第二电极层8也覆盖光电转换层5及缓冲层(6a、6b、6c)地形成于一面。另外，如图3所不,绝缘层4以格子状形成于第一电极层3上，如图I (b)所示将第一电极层3与第二电极层8绝缘。如图4所示，光电转换层5具有吸收波长区域不同的3种第一光电转换部5a、第二光电转换部5b及第三光电转换部5c。各光电转换部(5a、5b、5c)规则地排列，第一光电转换部5a、第二光电转换部5b、第三光电转换部5c以显不出任意的图样的方式配置。如图1(b)、图4及图5所不,在光电转换部(5a、5b、5c)上分别形成有针对每种光电转换部(5a、5b、5c)含有不同的材料的缓冲层(6a、6b、6c)。在第一光电转换部5a上形成有第一光电转换部用缓冲层6a,在第二光电转换部5b上形成有第二光电转换部用缓冲层6b,在第三光电转换部5c上形成有第三光电转换部用缓冲层6c。与光电转换部(5a、5b、5c)的种类对应地选择这些缓冲层^a、6b、6c)的材料。图I (a)、(b)所示的有机薄膜太阳能电池模块I中，在基板2及第一电极层3具有透明性的情况下基板2侧成为受光面，另一方面，在第二电极层8具有透明性的情况下第二电极层8侧成为受光面,在受光面中可以显不由如图4所不的多种光电转换部(5a、5b、5c)构成的任意的图样，从而可以形成色彩丰富的有机薄膜太阳能电池模块。此外，在基板2、第一电极层3及第二电极层8都具有透明性的情况下，可以形成色彩鲜艳且可以透视的有机薄膜太阳能电池模块。另外，由于在光电转换部(5a、5b、5c)上针对每种光电转换部(5a、5b、5c)层叠有给定的缓冲层(6a、6b、6c)，因此在将设有一个光电转换部(5a、5b或5c)的区域设为一个太阳能电池单元10的情况下，可以利用缓冲层^a、6b、6c)来调整各太阳能电池单元10的电流-电压特性。所以，在某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下，在全部的太阳能电池单元中可以防止沿反方向流过电流、增大全部的太阳能电池单元的输出总量。此外，还可以防止因电流-电压特性不同的太阳能电池单元相互干扰而使太阳能电池性能劣化。图6(a)、(b)是表示本发明的有机薄膜太阳能电池模块的其他例子的概略俯视图及剖面图，图6(b)是图6(a)的B-B线剖面图。图6(a)、(b)所示的有机薄膜太阳能电池模块I具有基板2 ;第一电极层3,其形成于基板2上；绝缘层4,其以图案状形成于第一电极层3上并具有开口部；光电转换层5，其以图案状形成于第一电极层3上，并具有配置于绝缘层4的开口部且吸收波长区域不同的多种光电转换部(5a、5b);缓冲层^a、6b)，其分别形成于各光电转换部(5a、5b)上，针对每种光电转换部(5a、5b)含有不同的材料；第二电极层8，其形成于缓冲层(6a、6b)及绝缘层4上。而且，图6(a)中，省略了第二电极层的一部分，将缓冲层的一部分以虚线表示。图7 (a) (d)是表示构成图6 (a)、(b)所示的有机薄膜太阳能电池模块I的各构件的概略俯视图。 如图7(a)所示，第一电极层3在基板2上形成于一面。同样地，第二电极层8也如图6(a)所示，覆盖光电转换层5及缓冲层(6a、6b)地形成于一面。另外，如图7(b)所示，绝缘层4以图案状形成于第一电极层3上，如图6(b)所示将第一电极层3与第二电极层8绝缘。如图7(c)所示，光电转换层5具有吸收波长区域不同的第一光电转换部5a及第二光电转换部5b这2种,第一光电转换部5a及第二光电转换部5b以显不出文字“A”的方式配置。如图6(b)及图7(c)、(d)所示，在光电转换部(5a、5b)上分别形成有针对每种光电转换部(5a、5b)含有不同的材料的缓冲层^a、6b)。在第一光电转换部5a上形成有第一光电转换部用缓冲层6a,在第二光电转换部5b上形成有第二光电转换部用缓冲层6b。与光电转换部(5a、5b)的种类对应地选择这些缓冲层^a、6b)的材料。图6(a)、(b)所示的有机薄膜太阳能电池模块I中，在基板2及第一电极层3具有透明性的情况下，基板2侧成为受光面，另一方面，在第二电极层8具有透明性的情况下，第二电极层8侧成为受光面，在受光面中可以用多样的色彩来显示如图7(c)所示的文字“A”。此外，在基板2、第一电极层3及第二电极层8都具有透明性的情况下，可以形成色彩鲜艳且可以透视的有机薄膜太阳能电池模块。另外，由于在光电转换部(5a、5b)上针对每种光电转换部(5a、5b)层叠有给定的缓冲层^a、6b)，在将设有一个光电转换部(5a或5b)的区域设为一个太阳能电池单元10的情况下，可以利用缓冲层(6a、6b)来调整各太阳能电池单元10的电流-电压特性。所以，在某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下，在全部的太阳能电池单元中可以防止沿反方向流过电流、增大全部的太阳能电池单元的输出总量。此外，还可以防止因电流-电压特性不同的太阳能电池单元相互干扰而使太阳能电池性能劣化。像这样，在本发明中，通过将吸收波长区域不同的多种光电转换部以显示出文字、标识、图形、花纹等任意的图案的方式配置，就可以在受光面中以多样的色彩来显示文字、标识、图形、花纹等任意的图案。所以，可以形成色彩丰富、具有显示功能、设计性优异的有机薄膜太阳能电池模块。
另外，由于与光电转换部的种类对应地层叠有给定的缓冲层，因此可以利用缓冲层来调整太阳能电池单元的电流-电压特性，在某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下，在全部的太阳能电池单元中可以防止沿反方向流过电流、增大全部的太阳能电池单元的输出总量，从而可以改善有机薄膜太阳能电池模块的输出特性。此外，还可以防止因电流-电压特性不同的太阳能电池单元相互干扰而使太阳能电池性能劣化，可以稳定地维持太阳能电池特性。另外，还可以确保有机薄膜太阳能电池模块的安全性。而且，所谓“将设有一个光电转换部的区域设为一个太阳能电池单元”是指，在本发明的有机薄膜太阳能电池模块中，由于将多个光电转换部平面地排列，因此可以作为将多个太阳能电池单元并联的等效电路来处置，所以将设有一个光电转换部的区域看作一个太阳能电池单元。例如图I (a)、(b)所示的有机薄膜太阳能电池模块I中，可以作为并联了 25个太阳能电池单元10的等效电路来处置。另外，图6(a)、(b)所示的有机薄膜太阳能电池模块I中，可以作为并联了 3个太阳能电池单元10的等效电路来处置。 下面，对本发明的有机薄膜太阳能电池模块的各构成进行说明。I.缓冲层本发明的缓冲层在光电转换部与第一电极层之间及光电转换部与第二电极层之间中的至少任意一方中，与光电转换部的种类对应地形成。作为缓冲层的配置，只要是与光电转换部的种类对应地形成缓冲层即可，例如既可以在全部种类的光电转换部上形成有缓冲层，也可以在一种光电转换部上不形成有缓冲层而在其他种类的光电转换部上形成有缓冲层。具体来说，图1(b)中，在全部种类的光电转换部(5a、5b、5c)上形成有缓冲层^a、6b、6c)。另外，图8中，在第二光电转换部5b及第三光电转换部5c上形成有缓冲层(6G、6B),在第一光电转换部5a上未形成缓冲层。在全部种类的光电转换部上形成缓冲层的情况下，通过形成针对每种光电转换部含有不同的材料的缓冲层，可以利用缓冲层的材料的差别来调整各太阳能电池单元的电流-电压特性。另外，在全部种类的光电转换部上形成缓冲层的情况下，通过针对每种光电转换部形成厚度不同的缓冲层，可以利用缓冲层的厚度的差别来调整各太阳能电池单元的电流-电压特性。另一方面，在一种光电转换部上不形成缓冲层而在其他种类的光电转换部上形成缓冲层的情况下，可以利用有无形成缓冲层来调整太阳能电池单元的电流-电压特性。另外，作为缓冲层的形成位置，只要在光电转换部与第一电极层之间及光电转换部与第二电极层之间中的至少任意一方中形成缓冲层即可，既可以仅在光电转换部与第一电极层之间形成有缓冲层，也可以仅在光电转换部与第二电极层之间形成有缓冲层，还可以在光电转换部与第一电极层之间及光电转换部与第二电极层之间的双方形成有缓冲层。例如，既可以如图1(b)所示，在光电转换部(5a、5b、5c)与第二电极层8之间形成有缓冲层(6a、6b、6c),也可以如图9所不,在光电转换部(5a、5b、5c)与第一电极层3之间形成有缓冲层(7a、7b、7c)，还可以如图10所示，在光电转换部(5a、5b、5c)与第二电极层8之间形成有缓冲层(6a、6b、6c),还在光电转换部(5a、5b、5c)与第一电极层3之间形成有缓冲层(7a、7b、7c)。另外，虽然在图1(b)、图9及图10中，在全部种类的光电转换部上在相同一侧形成有缓冲层，然而对于每种光电转换部来说形成缓冲层的一侧既可以相同也可以不同。例如，虽然未图示，然而也可以在一种光电转换部上仅在光电转换部与第二电极层之间形成缓冲层，在其他种类的光电转换部上仅在光电转换部与第一电极层之间形成缓冲层。在将设有一个光电转换部的区域设为一个太阳能电池单元的情况下，以在各太阳能电池单元中得到所需的电流-电压特性的方式，与光电转换部的种类对应地形成缓冲层。在2种以上的光电转换部上分别与光电转换部的种类对应地形成缓冲层的情况下，既可以针对每种光电转换部形成有含有不同的材料的缓冲层，也可以针对每种光电转换部形成有厚度不同的缓冲层。在针对每种光电转换部形成有含有不同的材料的缓冲层的情况下，如上所述，可以利用缓冲层的材料的差别来调整各太阳能电池单元的电流-电压特性。另外，在针对每种光电转换部形成有厚度不同的缓冲层的情况下，如上所述，可以利用缓冲层的厚度的差别来调整各太阳能电池单元的电流-电压特性。另外，在一种光电转换部上不形成缓冲层而在其他种类的光电转换部上形成缓冲·层的情况下，如上所述，可以利用有无形成缓冲层来调整太阳能电池单元的电流-电压特性。作为太阳能电池单元的电流-电压特性的调整，可以举出如下的方法，S卩，在将设有一个光电转换部的区域设为一个太阳能电池单兀的情况下，以在某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下，在全部的太阳能电池单元中不沿反方向流过电流的方式，利用缓冲层来调整太阳能电池单元的电流-电压特性(以下设为第一方式。)。另外，作为太阳能电池单元的电流-电压特性的调整,还可以举出如下的方法，即，在将设有一个光电转换部的区域设为一个太阳能电池单元的情况下，在某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下，以使全部的太阳能电池单元的输出总量变大的方式，利用缓冲层来调整太阳能电池单元的电流-电压特性(以下设为第二方式。)。以下，分为各方式地进行说明。(第一方式的太阳能电池单元的电流-电压特性的调整)本方式中，在将设有一个光电转换部的区域设为一个太阳能电池单元的情况下，以在某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下，在全部的太阳能电池单元中不沿反方向流过电流的方式，与光电转换部的种类对应地形成缓冲层。对于本方式，以如图11 (a)所不的、光电转换层5具有2种光电转换部(5a、5b)且仅在第二光电转换部5b上形成有缓冲层6b的有机薄膜太阳能电池模块I为例举出进行说明。图11(a)中，将设有一个第一光电转换部5a的区域设为一个第一太阳能电池单元10a，将设有一个第二光电转换部5b的区域设为一个第二太阳能电池单元10b。另外，将如图11(b)所示在第一电极层3与第二电极层8之间仅夹持第一光电转换部5a的设为第一基准太阳能电池单元20a，将如图11(c)所示在第一电极层3与第二电极层8之间仅夹持第二光电转换部5b的设为第二基准太阳能电池单元20b。图12(a)是表示图11(b) (C)所示的第一基准太阳能电池单元20a及第二基准太阳能电池单元20b的各自的电流-电压特性、以及将这些第一基准太阳能电池单元20a及第二基准太阳能电池单元20b并联而得的基准有机薄膜太阳能电池模块的电流-电压特性的一例的曲线图。如图12(a)所示，在某个外部电阻Rm时的基准有机薄膜太阳能电池模块的工作电压Vm下，第二基准太阳能电池单元中工作电流12沿正方向流动，而第一基准太阳能电池单元中工作电流Il沿反方向流动。图12(b)是表示图11(a)所示的第一太阳能电池单元IOa及第二太阳能电池单元IOb的各自的电流-电压特性、以及图11 (a)所示的有机薄膜太阳能电池模块I的电流-电压特性的一例的曲线图。如图12(b)所示，在某个外部电阻Rm时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压Vni下，在第一太阳能电池单元中也是工作电流I1沿正方向流动，在第二太阳能电池单元中也是工作电流I2沿正方向流动。如果比较图11 (a)、(C)所示的第二太阳能电池单元IOb及第二基准太阳能电池单元20b，则在第二太阳能电池单元IOb中在第二光电转换部5b上形成有缓冲层6b。由此，如图12(a) (b)所示，可以从第二基准太阳能电池单元的电流-电压特性变为第二太阳能电池单元的电流-电压特性，其结果是，可以从基准有机薄膜太阳能电池模块的电流-电压特性变为有机薄膜太阳能电池模块的电流-电压特性。这样，就可以在全部的太阳能电池单元中不使工作电流沿反方向流动。
像这样，在本方式中，在将设有一个光电转换部的区域设为一个太阳能电池单元，另外将在第一电极层与第二电极层之间仅夹持光电转换部的设为基准太阳能电池单元，将对每种光电转换部的基准太阳能电池单元进行并联而得的构件设为基准有机薄膜太阳能电池模块时，在某个外部电阻时的基准有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下存在沿反方向流过工作电流的基准太阳能电池单元的情况下，通过与光电转换部的种类对应地形成有缓冲层，可以调整太阳能电池单元的电流-电压特性，从而在该外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下，在所有的太阳能电池单元中都可以防止沿反方向流过电流。在有机薄膜太阳能电池模块中，有时根据其用途等预先确定外部电阻，因此利用缓冲层来调整太阳能电池单元的电流-电压特性，在该外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下，在所有的太阳能电池单元中都防止沿反方向流过电流是非常有用的。另外，虽然如果可以利用缓冲层的选择使各太阳能电池单元的电流-电压特性完全一致，则在某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下，在所有的太阳能电池单元中都可以防止沿反方向流过电流，然而可以认为，使电流-电压特性完全一致十分困难。所以，本方式中，利用缓冲层的选择，以在某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下在全部的太阳能电池单元中不沿反方向流过电流的方式，来调整太阳能电池单元的电流-电压特性。在某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下，在所有的太阳能电池单元中为防止沿反方向流过电流，如图12(b)所示，以使某个外部电阻Rm时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压Vm比各太阳能电池单元的开路电压V1(X;、V2。。的最小值(这里是Vloc)低的方式来调整太阳能电池单元的电流-电压特性。只要有机薄膜太阳能电池模块的工作电压比各太阳能电池单元的开路电压的最小值略低，就可以在全部的太阳能电池单元中沿正方向流过工作电流。另一方面，图12(a)中，由于某个外部电阻Rm时的基准有机薄膜太阳能电池模块的工作电压Vm比第一基准太阳能电池单元的开路电压V1tc高，因此就会在显示出比基准有机薄膜太阳能电池模块的工作电压Vm低的开路电压V1。。的第一基准太阳能电池单元中沿反方向流过工作电流Ip其中，优选以使某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压与各太阳能电池单元的开路电压的最小值相比足够低的方式，来调整太阳能电池单元的电流-电压特性。这是因为，这样就可以增大各太阳能电池单元的工作电流。此时，在将显示出最小的开路电压的太阳能电池单元的曲线因子假定为作为太阳能电池的曲线因子来说是最小值的O. 25的情况下，以使显示出最小的开路电压的太阳能电池单元的工作电流可以达到该太阳能电池单元的短路电流的二成为目标，特别优选有机薄膜太阳能电池模块的工作电压与各太阳能电池单元的开路电压的最小值相比低到相当于各太阳能电池单元的开路电压的最小值的二成。这是因为，这样就会使某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压与各太阳能电池单元的开路电压的最小值相比足够低，从而可以增大各太阳能电池单元的工作电流。为使某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压比各太阳能电池单元的开路电压的最小值低，可以举出如下的做法，即，降低该外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压、或者提高显示出最小的开路电压的太阳能电池单元的开路电压。为降低该外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压，例如只要降低显示出最小的开路电压的太阳能电池单元以外的太阳能电池单元的开路电压即可。而且，太阳能电池单元的电流-电压特性(工作电压、工作电流、开路电压、曲线因子等)可以通过对每种光电转换部分别制作测定用太阳能电池单元，测定出各测定用太阳能电池单元的电流-电压特性来求出。例如，对于图1(a)、(b)所示的有机薄膜太阳能电池模块1，分别制作在基板上依次层叠有第一电极层、第一光电转换部、第一光电转换部用缓冲层及第二电极层的第一测定用太阳能电池单元、在基板上依次层叠有第一电极层、第二光电转换部、第二光电转换部用缓冲层及第二电极层的第二测定用太阳能电池单元、和在基板上依次层叠有第一电极层、第三光电转换部、第三光电转换部用缓冲层及第二电极层的第三测定用太阳能电池单元，测定出各测定用太阳能电池单元的电流-电压特性。另外，基准太阳能电池单元的电流-电压特性(工作电压、工作电流、开路电压、曲线因子等)可以通过对每种光电转换部分别制作在第一电极层与第二电极层之间仅夹持有各光电转换部的基准太阳能电池单元，测定出各基准太阳能电池单元的开路电压而求出。例如，对于图1(a)、(b)所示的有机薄膜太阳能电池模块1，分别制作在基板上依次层叠有第一电极层、第一光电转换部及第二电极层的第一基准太阳能电池单元、在基板上依次层叠有第一电极层、第二光电转换部及第二电极层的第二基准太阳能电池单元、和在基板上依次层叠有第一电极层、第三光电转换部及第二电极层的第三基准太阳能电池单元，测定各基准太阳能电池单元的电流-电压特性。(第二方式的太阳能电池单元的电流-电压特性的调整)本方式中，在将设有一个光电转换部的区域设为一个太阳能电池单元的情况下，以在某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下，使全部的太阳能电池单元的输出总量变大的方式，与光电转换部的种类对应地形成缓冲层。对于本方式，以如图11 (a)所不的、光电转换层5具有2种光电转换部(5a、5b)且仅在第二光电转换部5b上形成有缓冲层6b的有机薄膜太阳能电池模块I为例举出进行说明。图11(a)中，将设有一个第一光电转换部5a的区域设为一个第一太阳能电池单元10a，将设有一个第二光电转换部5b的区域设为一个第二太阳能电池单元10b。另外，将如图11 (b)所示在第一电极层3与第二电极层8之间仅夹持有第一光电转换部5a的设为第一基准太阳能电池单元20a，将如图11(c)所示在第一电极层3与第二电极层8之间仅夹持有第二光电转换部5b的设为第二基准太阳能电池单元20b。图13(a)是表示图11(b) (C)所示的第一基准太阳能电池单元20a及第二基准太阳能电池单元20b的各自的电流-电压特性、以及将这些第一基准太阳能电池单元20a及第二基准太阳能电池单元20b并联而得的基准有机薄膜太阳能电池模块的电流-电压特性的一例的曲线图。如图13(a)所示，在某个外部电阻Rm时的基准有机薄膜太阳能电池模块的工作电压Vm下,第一基准太阳能电池单兀中工作电流I1大、输出大(图中表不出输出点Pi。)，而第二基准太阳能电池单元中工作电流I2小，输出小(图中表示出输出点P2。)。由此，第一基准太阳能电池单元及第二基准太阳能电池单元的输出总量变小，基准有机薄膜太阳能电池模块整体的输出变小。
图13(b)是表示图11(a)所示的第一太阳能电池单元IOa及第二太阳能电池单元IOb的各自的电流-电压特性、以及图11(a)所示的有机薄膜太阳能电池模块I的电流-电压特性的一例的曲线图。如图13(b)所示，在某个外部电阻Rm时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压^下，第一太阳能电池单元及第二太阳能电池单元都是工作电流I1U2不小，输出不小(图中表示出输出点Pi、P2。)。由此，第一太阳能电池单元及第二太阳能电池单元的输出总量比第一基准太阳能电池单元及第二基准太阳能电池单元的输出总量大，可以增大有机薄膜太阳能电池模块整体的输出。如果比较图11 (a)、(C)所示的第二太阳能电池单元IOb及第二基准太阳能电池单元20b，则第二太阳能电池单元IOb中在第二光电转换部5b上形成有缓冲层6b。由此，如图13(a) (b)所示，可以从第二基准太阳能电池单元的电流-电压特性变为第二太阳能电池单元的电流-电压特性，其结果是，可以从基准有机薄膜太阳能电池模块的电流-电压特性变为有机薄膜太阳能电池模块的电流-电压特性。这样，就会增大第一太阳能电池单元及第二太阳能电池单元的输出总量，可以比第一基准太阳能电池单元及第二基准太阳能电池单元的输出总量更大。像这样，在本方式中，在将设有一个光电转换部的区域设为一个太阳能电池单元，另外将在第一电极层与第二电极层之间仅夹持有光电转换部的设为基准太阳能电池单元，将对每种光电转换部的基准太阳能电池单元进行并联而得的构件设为基准有机薄膜太阳能电池模块时，通过与光电转换部的种类对应地形成缓冲层，就可以调整太阳能电池单元的电流-电压特性，从而可以使某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下的全部的太阳能电池单元的输出总量比该外部电阻时的基准有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下的全部的基准太阳能电池单元的输出总量更大。在有机薄膜太阳能电池模块中，有时根据其用途等预先确定外部电阻，因此利用缓冲层来调整太阳能电池单元的电流-电压特性、增大该外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下的全部的太阳能电池单元的输出总量是非常有用的。另外，虽然如果可以利用缓冲层的选择使各太阳能电池单元的电流-电压特性完全一致，则可以增大某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下的全部的太阳能电池单元的输出总量，然而可以认为，使电流-电压特性完全一致是困难的。所以，本方式中，利用缓冲层的选择，以在某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下使全部的太阳能电池单元的输出总量变大的方式，来调整太阳能电池单元的电流-电压特性。为使某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下的全部的太阳能电池单元的输出总量比该外部电阻时的基准有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下的全部的基准太阳能电池单元的输出总量更大，例如，只要以使某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压与太阳能电池单元的最大输出工作电压的差比该外部电阻时的基准有机薄膜太阳能电池模块的工作电压与基准太阳能电池单元的最大输出工作电压的差小的方式，调整太阳能电池单元的电流-电压特性即可。图13(a) (b)中，通过以使某个外部电阻Rm时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压Vm与第二太阳能电池单元的最大输出工作电压V2pm的差比该外部电阻Rm时的基准有机薄膜太阳能电池模块的工作电压Vm与第二基准太阳能电池单元的最大输出工作电压V2pm的差小的方式，利用缓冲层来调整第二太阳能电池单元的电流-电压特性，而使第一太阳能电池单元及第二太阳能电池单元的输出总量比第一基准太阳能电池单元及第二基准太阳能电池单元的输出总量更大。而且，图13(a) (b)中，某个外部电阻Rm时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压Vm与第一太阳能电池单元的最大输出工作电压Vlpm的差比该外部电阻Rm时的基准有·机薄膜太阳能电池模块的工作电压Vm与第一基准太阳能电池单兀的最大输出工作电压Vlpm的差更大。但是，只要第一太阳能电池单元及第二太阳能电池单元的输出总量比第一基准太阳能电池单元及第二基准太阳能电池单元的输出总量大，则也可以除了某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压与太阳能电池单元的最大输出工作电压的差比该外部电阻时的基准有机薄膜太阳能电池模块的工作电压与基准太阳能电池单元的最大输出工作电压的差小的太阳能电池单元以外，还存在某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压与太阳能电池单元的最大输出工作电压的差比该外部电阻时的基准有机薄膜太阳能电池模块的工作电压与基准太阳能电池单元的最大输出工作电压的差大的太阳能电池单元。其中，优选以使某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压与各太阳能电池单元的最大输出工作电压统一的方式，调整各太阳能电池单元的电流-电压特性。这是因为，这样就可以增大全部的太阳能电池单元的输出总量。具体来说，某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下的输出与各太阳能电池单元的最大输出当中，相对于最大值来说的最大值与最小值的差优选为30%以下，尤其优选为20%以下，特别是更优选为10%以下。这是因为，如果上述的差为上述范围，则可以增大全部的太阳能电池单元的输出总量。而且，对于太阳能电池单元及基准太阳能电池单元的电流-电压特性(工作电压、工作电流、开路电压、曲线因子等)的测定，由于与上述第一方式相同，因此省略这里的说明。对于缓冲层中所用的材料，在将设有一个光电转换部的区域设为一个太阳能电池单元的情况下，以在各太阳能电池单元中得到所需的电流-电压特性的方式与光电转换部的种类对应地选择。例如，在将设有一个光电转换部的区域设为一个太阳能电池单元、将在第一电极层与第二电极层之间仅夹持有光电转换部的设为基准太阳能电池单元的情况下，在缓冲层中，既可以使用使太阳能电池单元的开路电压比基准太阳能电池单元的开路电压高的材料，也可以使用使太阳能电池单元的开路电压比基准太阳能电池单元的开路电压低的材料。另外，在缓冲层中，既可以使用使太阳能电池单元的短路电流比基准太阳能电池单元的短路电流大的材料，也可以使用使太阳能电池单元的短路电流比基准太阳能电池单元的短路电流小的材料。此外，在缓冲层中，既可以使用使太阳能电池单元的最大输出比基准太阳能电池单元的最大输出大的材料，也可以使用使太阳能电池单元的最大输出比基准太阳能电池单元的最大输出小的材料。这些材料可以与作为目标的太阳能电池单元的电流-电压特性对应地适当地选择。而且，对于太阳能电池单元的电流-电压特性的调整，如上所述。另外，在2种以上的光电转换部上分别与光电转换部的种类对应地形成有缓冲层的情况下，既可以对于全部种类的光电转换部在缓冲层中使用使太阳能电池单元的开路电压比基准太阳能电池单元的开路电压高的材料，也可以对于全部种类的光电转换部在缓冲层中使用使太阳能电池单元的开路电压比基准太阳能电池单元的开路电压低的材料，另外还可以对于一种光电转换部在缓冲层中使用使太阳能电池单元的开路电压比基准太阳能 电池单元的开路电压高的材料，对于其他种类的光电转换部在缓冲层中使用使太阳能电池单元的开路电压比基准太阳能电池单元的开路电压低的材料。对于在缓冲层中使用使太阳能电池单元的短路电流比基准太阳能电池单元的短路电流大或小的材料、或者使太阳能电池单元的最大输出比基准太阳能电池单元的最大输出大或小的材料的情况，也可以设为与上述的使用使太阳能电池单元的开路电压比基准太阳能电池单元的开路电压高或低的材料的情况相同。其中，在上述第一方式的太阳能电池单元的电流-电压特性的调整的情况下，缓冲层优选含有使太阳能电池单元的开路电压比基准太阳能电池单元的开路电压低的材料。这是因为，使太阳能电池单元的开路电压低于基准太阳能电池单元的开路电压，比使太阳能电池单元的开路电压高于基准太阳能电池单元的开路电压更容易，容易选择在缓冲层中所用的材料。在2种以上的光电转换部上分别与光电转换部的种类对应地形成缓冲层的情况下，优选对全部种类的光电转换部在缓冲层使用使太阳能电池单元的开路电压比基准太阳能电池单元的开路电压低的材料。这是因为，如上所述，使太阳能电池单元的开路电压低于基准太阳能电池单元的开路电压，比使太阳能电池单元的开路电压高于基准太阳能电池单元的开路电压更容易，容易选择在缓冲层中所用的材料。为形成使太阳能电池单元的开路电压低于基准太阳能电池单元的开路电压的材料、或使太阳能电池单元的开路电压高于基准太阳能电池单元的开路电压的材料，例如只要调整材料的导电性、功函数等即可。具体来说，通过降低缓冲层的材料的导电性，可以降低太阳能电池单元的开路电压。而且，即使提高缓冲层的材料的导电性，也无法增加太阳能电池单元的开路电压。另外，可以认为，通过使缓冲层的材料的功函数与光电转换层的材料的功函数的差比与缓冲层接触的电极层的材料的功函数与光电转换层的材料的功函数的差大，可以使太阳能电池单元的开路电压低于基准太阳能电池单元的开路电压。另一方面，可以认为，通过使缓冲层的材料的功函数与光电转换层的材料的功函数的差比与缓冲层接触的电极层的材料的功函数与光电转换层的材料的功函数的差小，可以使太阳能电池单元的开路电压高于基准太阳能电池单元的开路电压。例如，可以通过分别测定太阳能电池单元的开路电压及基准太阳能电池单元的开路电压，来确认是太阳能电池单元的开路电压高于基准太阳能电池单元的开路电压的材料、或者是太阳能电池单元的开路电压低于基准太阳能电池单元的开路电压的材料而且，对于太阳能电池单元及基准太阳能电池单元的电流-电压特性(工作电压、工作电流、开路电压、曲线因子等)的测定，由于上面已述，因此省略这里的说明。缓冲层既可以具有透明性，也可以不具有透明性，可以根据有机薄膜太阳能电池模块的受光面及缓冲层的形成位置适当地选择。在第一电极层侧为受光面、缓冲层形成于光电转换部与第一电极层之间的情况下，缓冲层需要具有透明性。同样地，在第二电极层侧为受光面、缓冲层形成于光电转换部与第二电极层之间的情况下，缓冲层需要具有透明性。另一方面，在第一电极层侧为受光面、缓冲层形成于光电转换部与第二电极层之间的情况下，缓冲层既可以具有透明性，也可以不具有透明性。同样地，在第二电极层侧为受光面、缓冲层形成于光电转换部与第一电极层之间的情况下，缓冲层既可以具有透明性，也可以不·具有透明性。另外，在制成透视型的有机薄膜太阳能电池模块的情况下，缓冲层需要具有透明性。缓冲层既可以是设于光电转换部与空穴取出电极之间的空穴取出层，也可以是设于光电转换部与电子取出电极之间的电子取出层。下面，对空穴取出层及电子取出层进行说明。(空穴取出层)本发明的空穴取出层是为了容易地进行从光电转换层向空穴取出电极的空穴的取出而设置的层。这样，由于从光电转换层向空穴取出电极的空穴取出效率得到提高，因此可以提闻光电转换效率。作为空穴取出层中所用的材料，只要是使从光电转换层向空穴取出电极的空穴的取出稳定化的材料，就没有特别限定，可以如上所述地与光电转换部的种类对应地适当地选择。具体来说，可以举出掺杂了的聚苯胺、聚亚苯基亚乙烯基、聚噻吩、聚吡咯、聚对苯撑、聚乙炔、三苯基二胺(TPD)等导电性有机化合物、或者形成由四硫富瓦烯、四甲基苯二胺等给电子性化合物和四氰基醌二甲烷、四氰基乙烯等受电子性化合物构成的电荷转移络合物的有机材料等。另外，还可以使用Au、In、Ag、Pd等金属。此外,金属既可以单独使用，也可以与上述的有机材料组合使用。另外，为了形成太阳能电池单元的开路电压低于基准太阳能电池单元的开路电压的材料，也可以在上述的材料中混合绝缘材料。作为绝缘材料，例如可以举出氧化硅、氮化硅等。作为空穴取出层的膜厚，在使用了上述有机材料的情况下，优选为IOnm 200nm的范围内，在是金属薄膜的情况下，优选为O. Inm 5nm的范围内。作为空穴取出层的形成方法，只要是可以以图案状形成空穴取出层、可以以给定的膜厚均匀地形成的方法，就没有特别限定，可以使用湿式法及干式法中的任意一种，根据材料适当地选择。(电子取出层)本发明的电子取出层是为了容易进行从光电转换层向电子取出电极的电子的取出而设置的层。这样，由于从光电转换层向电子取出电极的电子取出效率得到提高，因此可以提高光电转换效率。作为电子取出层中所用的材料，只要是使从光电转换层向电子取出电极的电子的取出稳定化的材料，就没有特别限定，可以如上所述地根据光电转换部的种类适当地选择。具体来说，可以举出Ca等碱土类金属、LiF、CaF2等碱金属或碱土类金属的氟化物、氧化钛、氧化锌等金属氧化物等无机材料；或掺杂了的聚苯胺、聚亚苯基亚乙烯基、聚噻吩、聚吡咯、聚对苯撑、聚乙炔、三苯基二胺(TPD)等导电性有机化合物、或者形成由四硫富瓦烯、四甲基苯二胺等给电子性化合物和四氰基醌二甲烷、四氰基乙烯等受电子性化合物构成的电荷转移络合物的有机材料等。另外，还可以举出与碱金属或碱土类金属的金属掺杂层。作为合适的材料，可以举出浴铜灵(BCP)或红菲咯啉(Bphen)与Li、Cs、Ba、Sr等的金属掺杂层。另外，为了形成使太阳能电池单元的开路电压低于基准太阳能电池单元的开路电压的材料，也可以在上述的材料中混合绝缘材料。作为绝缘材料，可以使用与上述空穴取出层中所用的绝缘材料相同的材料。
作为电子取出层的形成方法，只要是可以以图案状形成电子取出层、可以以给定的膜厚均匀地形成的方法，就没有特别限定，可以使用湿式法及干式法中的任意一种，根据材料适当地选择。2.光电转换层本发明的光电转换层形成于第一电极层与第二电极层之间，以图案状形成于第一电极层上，具有吸收波长区域不同的多种光电转换部。而且，所谓“光电转换层”及“光电转换部”是指参与有机薄膜太阳能电池的电荷分离、具有将所产生的电子及空穴分别向相反方向的电极传输的功能的构件。作为光电转换部的种类的数目，只要是2种以上即可，例如可以设为2种、3种。各种光电转换部的吸收波长区域只要不同即可，可以根据利用光电转换部显示的任意的图案适当地选择。作为光电转换部的配置，可以根据利用光电转换部显示的任意的图案适当地选择。例如，既可以如图4所示地将光电转换部(5a、5b、5c)规则地配置，也可以如图7 (c)所示地将光电转换部(5a、5b)不规则地配置。另外，既可以如图4所示地以利用点(dot)显示任意的图案的方式配置光电转换部(5a、5b、5c)，也可以如图7(c)所示地以利用面显示任意的图案的方式配置光电转换部(5a、5b)。在光电转换部规则地排列的情况下，作为光电转换部的排列，可以设为与普通的像素的排列相同，例如，可以设为条纹排列、马赛克排列、三角形排列等。作为光电转换部的大小，可以根据利用光电转换部显示的任意的图案等适当地选择。在光电转换部规则地排列的情况下，光电转换部的大小例如可以设为O. Imm见方 30mm见方左右。在光电转换部规则地排列的情况下,如果光电转换部小,则会有难以形成光电转换部的情况，如果光电转换部大，则会有难以利用点(dot)显示任意的图案的情况。在光电转换部规则地排列的情况下，光电转换部的大小在每个光电转换部中既可以相同也可以不同。在每个光电转换部中光电转换部的大小不同的情况下，也可以利用光电转换部的大小的差别来表现浓淡。作为光电转换部的形状，可以根据利用光电转换部显示的任意的图案等适当地选择。在光电转换部规则地排列的情况下，光电转换部的形状例如可以设为矩形、多边形、圆形等。光电转换部既可以是具有受电子性及给电子性两种功能的单一的层(第一方式)，另外也可以是将具有受电子性的功能的受电子性层和具有给电子性的功能的给电子性层层叠而成的(第二方式)。下面，对各方式进行说明。(I)第一方式的光电转换部本发明的光电转换部的第一方式是具有受电子性及给电子性两种功能的单一的层，含有给电子性材料及受电子性材料。该光电转换部中，由于利用在光电转换部内形成的Pn结产生电荷分离，因此单独地具有光电转换功能。
作为给电子性材料，只要是具有作为给电子体的功能的材料，就没有特别限定，然而尤其优选为给电子性的导电性高分子材料。导电性高分子是所谓的π共轭高分子，由将包含碳-碳或杂原子的双键或三键与单键交替地相连的η共轭体系构成，显示出半导体的性质。导电性高分子材料由于在高分子主链内η共轭发达，因此在主链方向的电荷传输基本上是有利的。另外，由于导电性高分子的电子传递机理主要是借助η堆积的分子间的跳跃传递，因此不仅是高分子的主链方向，在光电转换部的膜厚方向的电荷传输也是有利的。此外，由于导电性高分子材料可以通过使用在溶剂中溶解或分散有导电性高分子材料的涂布液利用湿式法容易地成膜，因此具有可以不需要高价的设备地以低成本制造大面积的有机薄膜太阳能电池模块的优点。作为给电子性的导电性高分子材料，例如可以举出聚亚苯基、聚亚苯基亚乙烯基、聚硅烷、聚噻吩、聚咔唑、聚乙烯基咔唑、叶啉、聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺、聚芴、聚乙烯基芘、聚乙烯基蒽、及它们的衍生物、以及它们的共聚物、或者含有酞菁的聚合物、含有咔唑的聚合物、有机金属聚合物等。在上述当中，优选使用噻吩-芴共聚物、聚烷基噻吩、亚苯基亚乙炔基-亚苯基亚乙烯基共聚物、亚苯基亚乙炔基-噻吩共聚物、亚苯基亚乙炔基-芴共聚物、芴-亚苯基亚乙烯基共聚物、噻吩-亚苯基亚乙烯基共聚物等。这是因为，它们相对于大多的受电子性材料来说能级差合适。而且，例如对于亚苯基亚乙炔基-亚苯基亚乙烯基共聚物(Poly[l，4-phenyleneethynylene-l,4- (2,5-dioctadodecyloxyphenylene)-1 ,4-phenyleneethene-1,2-diyl-l,4-(2,5-dioctadodecyloxyphenylene)ethene-1,2-diyl])的合成方法，详见 Macromolecules, 35, 3825 (2002)、或 Mcromol. Chem. Phys.，202,2712(2001)中。另外，作为受电子性材料，只要是具有作为受电子体的功能的材料，就没有特别限定，然而尤其优选为受电子性的导电性高分子材料。这是因为，导电性高分子材料具有如上所述的优点。作为受电子性的导电性高分子材料，例如可以举出聚亚苯基亚乙烯基、聚芴、及它们的衍生物、以及它们的共聚物、或者碳纳米管、富勒烯衍生物、含有CN基或CF3基的聚合物及它们的-CF3取代聚合物等。作为聚亚苯基亚乙烯基衍生物的具体例，可以举出CN-PPV(Poly[2-Methoxy-5-(2，-ethylhexyloxy)-I，4-(1-cyanovinylene)phenylene])>MEH-CN-PPV(Poly[2-Methoxy-5-(2，-ethylhexyloxy)-1,4-(1-cyanovinylene)phenylene])等。
另外，也可以使用掺杂了给电子性化合物的受电子性材料、或掺杂了受电子性化合物的给电子性材料等。其中，优选使用掺杂了给电子性化合物或受电子性化合物的导电性高分子材料。这是因为，导电性高分子材料由于在高分子主链内η共轭发达，因此在主链方向的电荷传输基本上是有利的，另外，通过掺杂给电子性化合物或受电子性化合物，在π共轭主链中产生电荷,可以大幅度增大电导率。作为掺杂给电子性化合物的受电子性的导电性高分子材料，可以举出上述的受电子性的导电性高分子材料。作为所掺杂的给电子性化合物，例如可以使用Li、K、Ca、Cs等碱金属或碱土类金属之类的路易斯碱。而且，路易斯碱作为给电子体进行作用。另外，作为掺杂受电子性化合物的给电子性的导电性高分子材料，可以举出上述的给电子性的导电性高分子材料。作为所掺杂的受电子性化合物，例如可以使用FeCl3(III)、AlCl3、AlBr3、AsF6或卤素化合物之类的路易斯酸。而且，路易斯酸作为受电子体进行作用。作为光电转换部的膜厚，可以采用在本体异质结型有机薄膜太阳能电池中普遍采 用的膜厚。具体来说，可以在O. 2nm 3000nm的范围内设定，优选为Inm 600nm的范围内。这是因为，如果膜厚比上述范围大，则会有光电转换部的体积电阻变高的情况。另一方面，如果膜厚比上述范围小，则会有无法充分地吸收光的情况。给电子性材料与受电子性材料的混合比可以根据所用的材料的种类适当地调整为最佳的混合比。作为形成光电转换部的方法，只要是可以以图案状形成光电转换部、可以均匀地制成给定的膜厚的方法，就没有特别限定，可以使用湿式法及干式法中的任意一种。湿式法中，可以在大气中形成光电转换部，实现成本的削减，并且易于大面积化。在湿式法的情况下，作为光电转换部用涂布液的涂布方法，只要是可以以图案状形成光电转换部、可以均匀地涂布光电转换部用涂布液的方法，就没有特别限定，例如可以举出模涂法、旋涂法、浸涂法、辊涂法、微珠涂布法、喷涂法、棒涂法、凹版涂布法、喷墨法、丝网印刷法、胶版印刷法等。在光电转换部用涂布液的涂布后，也可以实施将所形成的涂膜干燥的干燥处理。这是因为，通过将光电转换部用涂布液中所含的溶剂等尽早地除去，可以提高生产性。作为干燥处理的方法，例如可以使用加热干燥、鼓风干燥、真空干燥、红外线加热干燥等普通的方法。(2)第二方式的光电转换部本发明的光电转换部的第二方式是将具有受电子性的功能的受电子性层与具有给电子性的功能的给电子性层层叠而成的构件。下面，对受电子性层及给电子性层进行说明。(受电子性层)本方式中所用的受电子性层是具有受电子性的功能的层，含有受电子性材料。作为受电子性材料，只要是具有作为受电子体的功能的材料，就没有特别限定，然而尤其优选为受电子性的导电性高分子材料。这是因为，导电性高分子材料具有如上所述的优点。具体来说，可以举出与上述第一方式的光电转换部中所用的受电子性的导电性高分子材料相同的材料。
作为受电子性层的膜厚，可以采用在双层型有机薄膜太阳能电池中普遍采用的膜厚。具体来说,可以在O. Inm 1500nm的范围内设定,优选为Inm 300nm的范围内。这是因为，如果膜厚比上述范围大，则有可能使受电子性层的体积电阻变高。另一方面，如果膜厚比上述范围小，则会有无法充分地吸收光的情况。作为受电子性层的形成方法，可以设为与上述第一方式的光电转换部的形成方法相同。 (给电子性层)本方式中所用的给电子性层是具有给电子性的功能的层，含有给电子性材料。作为给电子性材料，只要是具有作为给电子体的功能的材料，就没有特别限定，然而尤其优选为给电子性的导电性高分子材料。这是因为，导电性高分子材料具有如上所述的优点。具体来说，可以举出与上述第一方式的光电转换部中所用的给电子性的导电性高分子材料相同的材料。作为给电子性层的膜厚，可以采用在双层型有机薄膜太阳能电池中普遍采用的膜厚。具体来说,可以在O. Inm 1500nm的范围内设定,优选为Inm 300nm的范围内。这是因为，如果膜厚比上述范围大，则有可能使给受电子性层的体积电阻变高。另一方面，如果膜厚比上述范围小，则会有无法充分地吸收光的情况。作为给电子性层的形成方法，可以设为与上述第一方式的光电转换部的形成方法相同。3.绝缘层本发明的绝缘层以图案状形成于第一电极层与第二电极层之间，配置于光电转换部之间，是为了将第一电极层与第二电极层绝缘而设置的层。作为绝缘层中所用的材料，只要是具有绝缘性、可以以图案状形成绝缘层的材料，就没有特别限定，可以使用普通的绝缘材料。作为绝缘材料，例如可以举出聚酯、环氧树脂、蜜胺树脂、酚树脂、聚氨酯、硅酮树脂、聚乙烯、聚氯乙烯、丙烯酸树脂、Cardo树脂等有机绝缘材料、以及氧化娃、氮化娃等无机绝缘材料。绝缘层既可以具有透明性也可以不具有透明性。另外，绝缘层也可以被着色。在绝缘层具有透明性或被着色的情况下，可以进一步提高设计性。作为绝缘层的形成方法，只要是可以以图案状形成绝缘层的方法，就没有特别限定，可以使用湿式法及干式法中的任意一种，例如可以举出凹版涂布、喷墨、胶版印刷、苯胺印刷等印刷法、蒸镀法、光刻法等。作为绝缘层的膜厚，只要是可以利用绝缘层将第一电极层与第二电极层绝缘的厚度，就没有特别限定。4.第一电极层本发明的第一电极层是基板上形成于一面的层。第一电极层既可以是用于将光电转换层中产生的空穴取出的电极(空穴取出电极)，也可以是用于将光电转换层中产生的电子取出的电极(电子取出电极)。通常来说，第一电极层被设为空穴取出电极。第一电极层既可以具有透明性也可以不具有透明性，可以与有机薄膜太阳能电池模块的受光面对应地适当地选择。在第一电极层侧为受光面的情况下，第一电极层需要具有透明性。另一方面，在第二电极层侧为受光面的情况下，第一电极层既可以具有透明性也可以不具有透明性。另外，在设为透视型的有机薄膜太阳能电池模块的情况下，第一电极层需要具有透明性。在第二电极层侧为受光面的情况下，第一电极层也可以具有反射性。这是因为，可以提高利用光电转换部显示的任意的图案的可见性。作为第一电极层的构成材料，只要是具有导电性的材料，就没有特别限定，然而优选考虑第二电极层的构成材料的功函数等而适当地选择。例如在将第二电极层的构成材料设为功函数低的材料的情况下，第一电极层的构成材料优选为功函数高的材料。作为功函数高的材料，例如可以举出Au、Ag、Co、Ni、Pt、C、ΙΤ0, SnO2、掺杂了氟的Sn02、ZnO等。另外，在第一电极层为透明电极的情况下，作为第一电极层的构成材料，只要是具有导电性及透明性的材料，就没有特别限定，可以使用普遍作为透明电极使用的材料，例如可以举出 In-Zn-O(IZO)、In-Sn-O(ITO)、ZnO-Al、Zn-Sn-O 等。
在第一电极层为透明电极的情况下，第一电极层的总光线透过率优选为85%以上，尤其优选为90%以上，特别优选为92%以上。这是因为，通过使第一电极层的总光线透过率为上述范围，可以在第一电极层中充分地透过光，可以在光电转换层中有效地吸收光。而且，上述总光线透过率是在可见光区域中使用Suga试验机株式会社制SMColour Computer (型号SM_C)测定出的值。第一电极层既可以是单层的，也可以是使用不同功函数的材料层叠而成的。作为该第一电极层的膜厚，在单层的情况下是其膜厚，在由多层构成的情况下是其总膜厚，优选为O. Inm 500nm的范围内，尤其优选为Inm 300nm的范围内。这是因为，如果膜厚比上述范围小，则第一电极层的薄层电阻过大，有可能无法将所产生的电荷充分地向外部电路传递，另一方面，如果膜厚比上述范围大，则总光线透过率降低，从而有可能降低光电转换效率。作为第一电极层的形成方法，可以使用普通的电极的形成方法。5.第二电极层本发明的第二电极层是与上述第一电极层相面对的电极，覆盖上述光电转换层地形成于一面。第二电极层既可以是用于将光电转换层中产生的空穴取出的电极(空穴取出电极)，也可以是用于将光电转换层中产生的电子取出的电极(电子取出电极)。通常来说，第二电极层被设为电子取出电极。第二电极层既可以具有透明性也可以不具有透明性，可以与有机薄膜太阳能电池模块的受光面对应地适当地选择。在第二电极层侧为受光面的情况下，第二电极层需要具有透明性。另一方面，在第一电极层侧为受光面的情况下，第二电极层既可以具有透明性也可以不具有透明性。另外，在设为透视型的有机薄膜太阳能电池模块的情况下，第二电极层需要具有透明性。在第一电极层侧为受光面的情况下，第二电极层也可以具有反射性。这是因为，可以提高利用光电转换部显示的任意的图案的可见性。作为第二电极层的构成材料，只要是具有导电性的材料，就没有特别限定，然而优选考虑上述第一电极层的构成材料的功函数等而适当地选择。例如在将第一电极层的构成材料设为功函数高的材料的情况下，第二电极层的构成材料优选为功函数低的材料。具体来说，作为功函数低的材料，可以举出Li、In、Al、Ca、Mg、Sm、Tb、Yb、Zr、LiF等。另外，作为具有反射性的材料，可以举出Al、Ag、Cu、Au等。另外，在第二电极层为透明电极的情况下，作为第二电极层的构成材料，只要是具有导电性及透明性的材料，就没有特别限定，可以使用普遍作为透明电极使用的材料。在第二电极层为透明电极的情况下，第二电极层的总光线透过率优选为85%以上，尤其优选为90%以上，特别优选为92%以上。这是因为，通过使第二电极层的总光线透过率为上述范围，可以在第二电极层中充分地透过光，可以在光电转换层中有效地吸收光。而且，对于总光线透过率的测定方法，与上述第一电极层一项中记载的方法相同。第二电极层既可以是单层的，也可以是使用不同功函数的材料层叠而成的。第二电极层的膜厚在单层的情况下是其膜厚，在由多层构成的情况下是各层的总膜厚，优选为O. Inm 500nm的范围内，尤其优选为Inm 300nm的范围内。这是因为，在膜厚比上述范围小的情况下，则第二电极层的薄层电阻过大，有可能无法将所产生的电荷·充分地向外部电路传递。作为第二电极层的形成方法，可以使用普通的电极的形成方法。6.基板本方式中所用的基板是支承上述的第一电极层、光电转换层、第二电极层及绝缘层等的基板。基板就可以具有透明性也可以不具有透明性，可以与有机薄膜太阳能电池模块的受光面对应地适当地选择。在基板侧为受光面的情况下，基板需要具有透明性。另一方面，在第二电极层侧为受光面的情况下，基板就可以具有透明性也可以不具有透明性。另外，在设为透视型的有机薄膜太阳能电池模块的情况下，基板需要具有透明性。在基板为透明基板的情况下，作为透明基板，没有特别限定，例如可以举出石英玻璃、Pyrex(注册商标)、合成石英板等没有挠曲性的透明的刚性材料、或者透明树脂薄膜、光学用树脂板等具有挠曲性的透明的柔性材料。其中，优选透明基板为透明树脂薄膜等柔性材料。这是因为，透明树脂薄膜加工性优异，在降低制造成本和实现轻质化、难以破裂的有机薄膜太阳能电池方面十分有用，在曲面中的适用性等对于各种应用的可适用性宽。7.着色层本发明中，也可以在基板与第一电极层之间，与上述光电转换部的种类对应地形成有着色层。这是因为，可以实现提高了色纯度的鲜明的显示。作为着色层的配置，只要与光电转换部的种类对应地形成着色层即可，既可以将着色层配置于全部种类的光电转换部上，也可以在一种光电转换部上不配置着色层而在其他种类的光电转换部上配置着色层。在将着色层配置于全部种类的光电转换部上的情况下，可以进一步提高色纯度。例如在图14中，在基板2与第一电极层3之间形成有多种颜色的着色层(9a、9b、9c),在第一光电转换部5a上配置有第一着色层9a,在第二光电转换部5b上配置有第二着色层％，在第三光电转换部5c上配置有第三着色层9c，针对每种光电转换部(5a、5b、5c)形成有颜色不同的着色层(9a、9b、9c)。形成于光电转换部上的着色层的颜色可以根据光电转换部的吸收波长区域适当地选择。另外，作为形成于光电转换部上的着色层的大小、形状、配置等，设为与光电转换部的大小、形状、配置等相同。而且，对于着色层，由于可以设为与普通的滤色片相同，因此省略这里的说明。8.共用缓冲层本发明中，在光电转换部上仅在相同一侧形成缓冲层的情况下，也可以在光电转换部的与形成有缓冲层的一面相反一侧的面上分别形成相同的共用缓冲层。共用缓冲层只要形成于各光电转换部上的共用缓冲层全都由相同的材料构成即可，既可以是空穴取出层，也可以是电子取出层。而且，对于空穴取出层及电子取出层，由于记载于上述缓冲层一项中，因此省略这里的说明。9.其他的构成·本发明的有机薄膜太阳能电池模块也可以在上述的构成构件以外，根据需要还具有后述的构成构件。例如，本发明的有机薄膜太阳能电池模块也可以具有保护片、填充材料层、屏蔽层、保护硬涂层、强度支持层、防污层、高光反射层、光封入层、密封材料层等功能层。另外，也可以与层构成对应地在各功能层间形成有粘接层。而且，对于这些功能层，可以设为与日本特开2007-73717号公报等中记载的内容相同。10.有机薄膜太阳能电池模块的制造方法本发明的有机薄膜太阳能电池模块的制造方法是如下的有机薄膜太阳能电池模块的制造方法，即，具有基板；第一电极层，其形成于上述基板上；光电转换层，其以图案状形成于上述第一电极层上并具有吸收波长区域不同的多种光电转换部；第二电极层，其形成为覆盖上述光电转换层；绝缘层，其以图案状形成于上述第一电极层与上述第二电极层之间，并配置于上述光电转换部之间，其中在上述光电转换部与上述第一电极层之间以及上述光电转换部与上述第二电极层之间中的至少任意一方，与上述光电转换部的种类对应地形成有缓冲层，该制造方法中，在将设有一个光电转换部的区域设为一个太阳能电池单元的情况下，优选具有如下的缓冲层形成工序，即，以在各太阳能电池单元中得到所需的电流-电压特性的方式，与光电转换部的种类对应地选择缓冲层的材料，与光电转换部的种类对应地形成缓冲层。在缓冲层形成工序中，优选以在某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下在全部的太阳能电池单元中不沿反方向流过电流的方式，与光电转换部的种类对应地选择缓冲层的材料。另外，在缓冲层形成工序中，优选以在某个外部电阻时的有机薄膜太阳能电池模块的工作电压下使全部的太阳能电池单元的输出总量变大的方式，与光电转换部的种类对应地选择缓冲层的材料。而且，对于缓冲层的材料及缓冲层的其他方面，由于详细记载于上述缓冲层一项中，因此省略这里的说明。本发明并不限定于上述实施方式。上述实施方式是例示，具有与本发明的技术方案的范围中记载的技术思想实质上相同的构成、起到相同的作用效果的方式无论是何种方式，都包含于本发明的技术范围中。下面，举出实施例而对本发明进行具体说明。
[实施例](有机薄膜太阳能电池模块的制作)在厚125 μ m的PET薄膜基板上利用溅射法形成ITO层(空穴取出电极)。然后，在上述PET薄膜基板上，利用凹版涂布法图案涂布环氧树脂，利用加热处理使之固化，形成具有开口部的格子状的绝缘层。然后，将聚噻吩(P3HT:poly(3-hexylthiophene-2，5-diyl))和 C60PCBM([6,6]-phenyl-C61_butyric acid mettric ester :Nano_C 公司制)溶解于溴苯中，准备了固体成分浓度为I. 4wt%的第一光电转换部用涂布液。然后，将第一光电转换部用涂布液在上述PET薄膜基板上利用凹版涂布法进行图案涂布后，在100°C下干燥10分钟而形成第一光电转换部。该第一光电转换部的吸收波长区域是绿色光区域，第一光电转换部中透过红色的光，看起来为红色。另外，第一光电转换部的图案设为如图4所示的第一光电转换部5a的图案，第一光电转换部的大小设为12mmX12mm。
然后，将MDM0-PPV (Poly [2_methoxy-5-(3，，7，-dimethyloctyloxy)-I,4-phenylenevinylene])和C60PCBM溶解于氯苯中，准备了固体成分浓度为Uwt1^的第二光电转换部用涂布液。然后，将第二光电转换部用涂布液在上述PET薄膜基板上利用凹版涂布法进行图案涂布后，在100°C下干燥10分钟而形成第二光电转换部。该第二光电转换部的吸收波长区域是蓝色光区域，第二光电转换部中透过橙色的光，看起来为橙色。另外，第二光电转换部的图案设为如图4所示的第二光电转换部5b的图案，第二光电转换部的大小设为与上述第一光电转换部的大小相同。然后，将荷-噻吩共聚物(Poly[ (9,9-dihexylfluorenyl_2,7-diyl) -co- (bithiophene)])和C60PCBM溶解于氯苯中，准备了固体成分浓度为O. 5wt%的第三光电转换部用涂布液。然后，将第三光电转换部用涂布液在上述PET薄膜基板上利用凹版涂布法进行图案涂布后，在100°C下干燥10分钟而形成第三光电转换部。该第三光电转换部的吸收波长区域是紫色光区域，第二光电转换部中透过黄色的光，看起来为黄色。另外，第三光电转换部的图案设为如图4所示的第三光电转换部5c的图案，第三光电转换部的大小设为与上述第一光电转换部的大小相同。然后，利用借助真空蒸镀法的掩模图案处理，在第一光电转换部上形成由钙层构成的第一缓冲层。然后，利用借助真空蒸镀法的掩模图案处理，在第二光电转换部上形成由氟化锂层构成的第二缓冲层。接下来，利用借助真空蒸镀法的掩模图案处理，在第三光电转换部上形成由氟化钙层构成的第三缓冲层。然后，利用真空蒸镀法，在全部的缓冲层上作为连续膜形成铝层(电子取出电极)。(缓冲层的材料的评价)在基板上依次层叠上述的ITO层、第一光电转换部、钙层及铝层而制作出第一测定用太阳能电池单元。另外，在基板上依次层叠上述的ITO层、第二光电转换部、氟化锂层及铝层而制作出第二测定用太阳能电池单元。同样地，在基板上依次层叠上述的ITO层、第三光电转换部、氟化钙层及铝层而制作出第三测定用太阳能电池单元。测定各测定用太阳能电池单元的开路电压，其结果是，第一测定用太阳能电池单元为O. 68V，第二测定用太阳能电池单元为O. 62V，第三测定用太阳能电池单元为O. 67V。
另外，在基板上依次层叠上述的ITO层、第一光电转换部及铝层而制作出第一基准太阳能电池单元。另外，在基板上依次层叠上述的ITO层、第二光电转换部及铝层而制作出第二基准太阳能电池单元。同样地，在基板上依次层叠上述的ITO层、第三光电转换部及铝层而制作出第三基准太阳能电池单元。测定各基准太阳能电池单元的开路电压，其结果是，第一基准太阳能电池单元为O. 70V，第二基准太阳能电池单元为O. 66V，第三基准太阳能电池单元为O. 95V。上述测定用太阳能电池单元的开路电压都低于对应的上述基准太阳能电池单元的开路电压。[比较例I]除了在第一光电转换部、第二光电转换部及第三光电转换部上未形成缓冲层以外，与实施例相同地制作出有机薄膜太阳能电池模块。
[比较例2]除了将形成于第一光电转换部、第二光电转换部及第三光电转换部上的缓冲层全部设为钙层以外，与实施例相同地制作出有机薄膜太阳能电池模块。[评价]进行了实施例及比较例1、2的有机薄膜太阳能电池模块的连续工作试验，其结果是，实施例的有机薄膜太阳能电池模块稳定地工作，而比较例1、2的有机薄膜太阳能电池模块在工作开始后不久就失去作为太阳能电池的功能。
权利要求
1.一种有机薄膜太阳能电池模块，其特征在于，具有 基板； 第一电极层，其形成于所述基板上； 光电转换层，其以图案状形成于所述第一电极层上并具有吸收波长区域不同的多种光电转换部； 第二电极层，其形成为覆盖所述光电转换层；以及 绝缘层，其以图案状形成于所述第一电极层与所述第二电极层之间、并配置于所述光电转换部之间， 其中，在所述光电转换部与所述第一电极层之间以及所述光电转换部与所述第二电极层之间中的至少任意一方中，与所述光电转换部的种类对应地形成有缓冲层。
2.根据权利要求I所述的有机薄膜太阳能电池模块，其特征在于， 针对每种所述光电转换部形成有含有不同的材料的所述缓冲层。
3.根据权利要求I所述的有机薄膜太阳能电池模块，其特征在于， 在一种所述光电转换部上不形成所述缓冲层，而在其他种类的所述光电转换部上形成有所述缓冲层。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的有机薄膜太阳能电池模块，其特征在于， 在将设有一个所述光电转换部的区域设为一个太阳能电池单元的情况下，所述缓冲层含有使所述太阳能电池单元的开路电压比在所述第一电极层与所述第二电极层之间仅夹持所述光电转换部的基准太阳能电池单元的开路电压更低的材料。
全文摘要
本发明的主要目的在于，提供使用吸收波长区域不同的多种光电转换层提高设计性、并且可以稳定地显示出良好的太阳能电池性能的有机薄膜太阳能电池模块。本发明提供一种有机薄膜太阳能电池模块，其特征在于，具有基板；第一电极层，其形成于上述基板上；光电转换层，其以图案状形成于上述第一电极层上并具有吸收波长区域不同的多种光电转换部；第二电极层，其形成为覆盖上述光电转换层；绝缘层，其以图案状形成于上述第一电极层与上述第二电极层之间、并配置于上述光电转换部之间，在上述光电转换部与上述第一电极层或上述第二电极层之间，与上述光电转换部的种类对应地形成有缓冲层。
文档编号H01L51/42GK102947965SQ20118003011
公开日2013年2月27日 申请日期2011年3月16日 优先权日2010年6月23日
发明者铃木裕行 申请人:大日本印刷株式会社