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公開番号2025134618
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-17
出願番号2024181369
出願日2024-10-16
発明の名称有機太陽電池モジュール、有機太陽電池モジュール用電極および有機太陽電池モジュールの製造方法
出願人国立大学法人東海国立大学機構,デザインソーラー株式会社
代理人個人,個人
主分類H10K 39/12 20230101AFI20250909BHJP()
要約【課題】有機太陽電池モジュールを提供すること。
【解決手段】有機太陽電池モジュール10は、透光性を有しZ方向に対向する第1電極1および第2電極2と、Z方向に並ぶ電子輸送層3、正孔輸送層4およびこれらの間に位置する有機発電層5を含む積層構造を有し、電子輸送層3と正孔輸送層4とのうち、一方が第1電極1に対向配置され、他方が第2電極2に対向配置される発電積層体7と、を有する単セルAの複数が、いずれも透光性を有しZ方向に対向する第1の基材11および第2の基材12との間に、第1の基材11と第1電極1とを対向させるとともに、XY面の面内方向に並ぶように離間配置されるモジュール構造を有し、複数の単セルAのうち、隣り合う2つの単セルAの間に、単セルA1、A2の第1電極1と単セルA2、A3の第2電極2とを接続する接続配線6を有し、接続配線6と第2電極2とは、カーボンナノチューブで一体的に形成されてなる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
いずれも透光性を有し第１方向に対向する第１電極および第２電極と、
前記第１方向に並ぶ電子輸送層、正孔輸送層および前記電子輸送層と前記正孔輸送層との間に位置する有機発電層を含む積層構造を有し、前記電子輸送層と前記正孔輸送層との一方が前記第１電極に対向配置され、前記電子輸送層と前記正孔輸送層との他方が前記第２電極に対向配置される発電積層体と、
を有する単セルの複数が、
いずれも透光性を有し前記第１方向に対向する第１の基材および第２の基材との間に、前記第１の基材と前記第１電極とを対向させるとともに、前記第１方向の交差面の面内方向に並ぶように離間配置されるモジュール構造を有し、
複数の前記単セルのうち、隣り合う２つの前記単セルである第１セルと第２セルとの間に、前記第１セルの前記第１電極と前記第２セルの前記第２電極とを接続する接続配線を有し、
前記接続配線と前記第２電極とは、カーボンナノチューブを含む第１材料で一体的に形成されてなること
を特徴とする有機太陽電池モジュール。
続きを表示（約 780 文字）【請求項２】
前記第２電極は、λ＝５５０ｎｍの光の透過率が１４％以上である、
請求項１に記載の有機太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記第２の基材が保護フィルムである、
請求項１に記載の有機太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記単セルが前記接続配線を介して少なくとも４つ直列に接続されてなり、開放電圧が２．７０Ｖ以上である、請求項１に記載の有機太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記モジュール構造が４つの前記単セルを前記接続配線を用いて直列に接続した構造を有する場合において、前記モジュール構造の直列抵抗を前記単セルの数である４で除して得られる単セル当たりの直列抵抗が３９Ω／セル以下である、請求項１に記載の有機太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記第１電極は酸化物系材料からなる、請求項１に記載の有機太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記第１電極は前記カーボンナノチューブを含む材料からなる、請求項１に記載の有機太陽電池モジュール。
【請求項８】
前記第１電極は金属系材料からなる、請求項１に記載の有機太陽電池モジュール。
【請求項９】
前記第１材料は前記カーボンナノチューブを含有し、近赤外領域の吸光スペクトルにおけるＳ
11
遷移に由来する波長２２００～２５００ｎｍに現れる吸収のピークが、Ｓ
22
遷移に由来する波長１１００～１５００ｎｍに現れるピークよりも小さい、請求項１に記載の有機太陽電池モジュール。
【請求項１０】
前記第１材料の表面抵抗率は５Ω／□以上である、請求項１に記載の有機太陽電池モジュール。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は複数のセルが接続された有機太陽電池モジュール、有機太陽電池モジュール用電極および有機太陽電池モジュールの製造方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
有機薄膜太陽電池（Organic Photovoltaics : ＯＰＶ）は、発電層として有機半導体の薄膜を用いた有機太陽電池であり、軽量かつ可撓性があること、有機半導体が溶剤に溶けるため塗布による製造が可能であること、発電層の厚みが数百ｎｍオーダーであるため透過性が高いことなどの特長があり、次世代太陽電池として注目されている。有機薄膜太陽電池の有機太陽電池モジュールは、従来の無機系太陽電池にはないユニークな上述の特長を有する一方、電極として金属類が使用されるためコストや耐久性の面において課題を残している。これらの課題を解決すべく、金属類の代わりにカーボンナノチューブ（Carbon Nanotubes : ＣＮＴ）の電極を用いたＯＰＶ（ＣＮＴ－ＯＰＶ）の作製が報告されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開ＷＯ２０１６／０３５８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、実験室規模でのセルサイズのＣＮＴ－ＯＰＶの作製が記載されているが、セルサイズからスケールアップさせたモジュールは記載されていない。次の段階へ進むためには、受光面積がより大きな単セルを同一基板上に直列に並べたモジュール構造とすることが必要である。すなわち、有機半導体電池の実用化においては、複数のセルを接続してモジュール化することが重要である。
本発明は有機太陽電池モジュール、有機太陽電池モジュール用電極および有機太陽電池モジュールの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するための手段として、本発明は以下の構成を備えている。
［１］いずれも透光性を有し第１方向に対向する第１電極および第２電極と、前記第１方向に並ぶ電子輸送層、正孔輸送層および前記電子輸送層と前記正孔輸送層との間に位置する有機発電層を含む積層構造を有し、前記電子輸送層と前記正孔輸送層との一方が前記第１電極に対向配置され、前記電子輸送層と前記正孔輸送層との他方が前記第２電極に対向配置される発電積層体と、を有する単セルの複数が、いずれも透光性を有し前記第１方向に対向する第１の基材および第２の基材との間に、前記第１の基材と前記第１電極とを対向させるとともに、前記第１方向の交差面の面内方向に並ぶように離間配置されるモジュール構造を有し、複数の前記単セルのうち、隣り合う２つの前記単セルである第１セルと第２セルとの間に、前記第１セルの前記第１電極と前記第２セルの前記第２電極とを接続する接続配線を有し、前記接続配線と前記第２電極とは、カーボンナノチューブを含む第１材料で一体的に形成されてなることを特徴とする有機太陽電池モジュール。
【０００６】
［２］前記第２電極は、λ＝５５０ｎｍの光の透過率が１４％以上である、［１］に記載の有機太陽電池モジュール。
［３］前記第２の基材が保護フィルムである、［１］に記載の有機太陽電池モジュール。
【０００７】
［４］前記単セルが前記接続配線を介して少なくとも４つ直列に接続されてなり、開放電圧が２．７０Ｖ以上である、［１］に記載の有機太陽電池モジュール。
［５］前記モジュール構造が４つの前記単セルを前記接続配線を用いて直列に接続した構造を有する場合において、前記モジュール構造の直列抵抗を前記単セルの数である４で除して得られる単セル当たりの直列抵抗が３９Ω／セル以下である、［１］に記載の有機太陽電池モジュール。
【０００８】
［６］前記第１電極は酸化物系材料からなる、［１］に記載の有機太陽電池モジュール。
［７］前記第１電極は前記カーボンナノチューブを含む材料からなる、［１］に記載の有機太陽電池モジュール。
［８］前記第１電極は金属系材料からなる、［１］に記載の有機太陽電池モジュール。
【０００９】
［９］前記第１材料は前記カーボンナノチューブを含有し、近赤外領域の吸光スペクトルにおけるＳ
11
遷移に由来する波長２２００～２５００ｎｍに現れる吸収のピークが、Ｓ
22
遷移に由来する波長１１００～１５００ｎｍに現れるピークよりも小さい、［１］に記載の有機太陽電池モジュール。
【００１０】
［１０］前記第１材料の表面抵抗率は５Ω／□以上である、［１］に記載の有機太陽電池モジュール。
［１１］前記第２電極の前記第１方向の長さは０．５０μｍ以下であり、前記第１材料に含まれる前記カーボンナノチューブの平均長さは１μｍ以上である、［１］に記載の有機太陽電池モジュール。
［１２］前記発電積層体の前記第１方向の長さは０．１５μｍ以上である、［１１］に記載の有機太陽電池モジュール。
（【００１１】以降は省略されています）

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