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公開番号2025134622
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-17
出願番号2024197893
出願日2024-11-13
発明の名称光電変換素子、太陽電池モジュール、電子機器、及び電源モジュール
出願人株式会社リコー
代理人弁理士法人ITOH
主分類H10K 30/50 20230101AFI20250909BHJP()
要約【課題】出力端子の密着性及び耐久性に優れ、発電効率を維持できる光電変換素子の提供。
【解決手段】第1の基板、第1の電極、光電変換層、第2の電極、及び封止部材を有する光電変換素子であって、前記第1の電極が透明電極であり、前記第1の基板上に、前記封止部材から露出した前記第1の電極の端部と、前記端部上に設けられた金属層と、を有する出力端子を有し、前記出力端子における前記金属層を有する面の算術平均高さ(Ra)が、0.1μm以上0.3μm以下であり、前記出力端子における前記金属層を有する面の10点平均粗さ(Rz)が、0.35μm以上0.75μm以下である光電変換素子。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
第１の基板、第１の電極、光電変換層、第２の電極、及び封止部材を有する光電変換素子であって、
前記第１の電極が透明電極であり、
前記第１の基板上に、前記封止部材から露出した前記第１の電極の端部と、前記端部上に設けられた金属層と、を有する出力端子を有し、
前記出力端子における前記金属層を有する面の算術平均高さ（Ｒａ）が、０．１μｍ以上０．３μｍ以下であり、
前記出力端子における前記金属層を有する面の１０点平均粗さ（Ｒｚ）が、０．３５μｍ以上０．７５μｍ以下であることを特徴とする光電変換素子。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
前記金属層の平均厚みが、０．０２μｍ以上３０μｍ以下である請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記金属層が、Ａｕ、及びＡｇのいずれかからなる請求項１又は２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記第２の電極の平均厚みと、前記金属層の平均厚みとが同じである請求項１又は２に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記光電変換層が、下記一般式（５）で表されるペロブスカイト化合物を含有する請求項１又は２に記載の光電変換素子。
Ｘ
α
Ｙ
β
Ｚ
γ
・・・一般式（５）
一般式（５）において、α：β：γの比率は３：１：１であり、β及びγは１より大きい整数を表し、Ｘはハロゲン原子、Ｙはアミノ基を有する有機化合物、Ｚは金属イオンを表す。
【請求項６】
前記光電変換層が、Ｓｂ原子、Ｃｓ原子、Ｒｂ原子、及びＫ原子の少なくともいずれかを含有する請求項１又は２に記載の光電変換素子。
【請求項７】
前記光電変換層、及び前記第２の電極の間に、パッシベーション層と、ホール輸送層とを有し、
前記パッシベーション層が、前記光電変換層に含有される化合物とは異なるアミン化合物を含有する請求項１又は２に記載の光電変換素子。
【請求項８】
前記第１の電極、及び前記光電変換層の間に、電子輸送層を有し、
前記電子輸送層が、少なくとも酸化スズを含有する請求項１又は２に記載の光電変換素子。
【請求項９】
請求項１又は２に記載の光電変換素子を複数隣接して有し、
隣接する前記光電変換素子が直列又は並列に電気的に接続されたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項１０】
請求項９に記載の太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールが光電変換することによって発生した電力によって動作する装置と、を有することを特徴とする電子機器。
（【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、光電変換素子、太陽電池モジュール、電子機器、及び電源モジュールに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、光電変換素子を利用する太陽電池は、化石燃料の代替や地球温暖化対策という観点のみならず、電池交換や電源配線等が不要な自立型電源としても、幅広い応用が期待されている。また、自立型電源としての太陽電池は、ＩｏＴ（ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ）デバイスや人工衛星などで必要される環境発電（エナジーハーベスト）技術の一つとしても、大きな注目を集めている。
【０００３】
太陽電池としては、従来から広く用いられているシリコンなどを用いた無機系太陽電池の他に、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池、ペロブスカイト太陽電池などの有機系太陽電池がある。ペロブスカイト太陽電池は有機溶媒などを含む電解液を用いることなく、従来の印刷手段を用いて製造できるため、安全性の向上及び製造コストの抑制などの点で有利である。
【０００４】
また、有機薄膜太陽電池及びペロブスカイト太陽電池に関して、空間的に分割された複数の光電変換素子を、直列の回路となるように電気的に接続して、出力電圧を大きくすることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
出力端子の密着性及び耐久性に優れ、発電効率を維持できる光電変換素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態の光電変換素子は、第１の基板、第１の電極、光電変換層、第２の電極、及び封止部材を有する光電変換素子であって、前記第１の電極が透明電極であり、前記第１の基板上に、前記封止部材から露出した前記第１の電極の端部と、前記端部上に設けられた金属層と、を有する出力端子を有し、前記出力端子における前記金属層を有する面の算術平均高さ（Ｒａ）が、０．１μｍ以上０．３μｍ以下であり、前記出力端子における前記金属層を有する面の１０点平均粗さ（Ｒｚ）が、０．３５μｍ以上０．７５μｍ以下である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、出力端子の密着性及び耐久性に優れ、発電効率を維持できる光電変換素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、光電変換素子の一実施形態としての太陽電池セルの一例の概略図である。
図２は、図１に示した太陽電池セルの出力端子の拡大図である。
図３は、光電変換素子の一実施形態としての太陽電池セルの他の例の概略図である。
図４は、太陽電池モジュールの一実施形態を示す概略図である。
図５は、太陽電池モジュールの他の一実施形態を示す概略図である。
図６は、太陽電池モジュールの他の一実施形態を示す概略図である。
図７は、太陽電池モジュールの他の一実施形態を示す概略図である。
図８は、太陽電池モジュールの他の一実施形態を示す概略図である。
図９は、太陽電池モジュールの他の一実施形態を示す概略図である。
図１０は、電子機器の一例としてのパソコン用マウスのブロック図である。
図１１は、図１０に示したマウスの一例を示す概略外観図である。
図１２は、電子機器の一例としてのパソコン用キーボードのブロック図である。
図１３は、図１２に示したキーボードの一例を示す概略外観図である。
図１４は、図１２に示したキーボードの他の一例を示す概略外観図である。
図１５は、電子機器の一例としてのセンサのブロック図である。
図１６は、電子機器の一例としてのターンテーブルのブロック図である。
図１７は、電子機器の一例を示すブロック図である。
図１８は、図１７に示した電子機器に電源ＩＣを更に組み込んだ一例を示すブロック図である。
図１９は、図１８に示した電子機器に蓄電デバイスを更に組み込んだ一例を示すブロック図である。
図２０は、電源モジュールの一例を示すブロック図である。
図２１は、図２０に示した電源モジュールに蓄電デバイスを更に組み込んだ一例を示すブロック図である。
図２２は、実施例１の製造プロセスにおける太陽電池セルの断面図である。
図２３は、実施例１の製造プロセスにおける第１の電極の端部の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（光電変換素子）
本実施形態の光電変換素子は、第１の基板、第１の電極、光電変換層、第２の電極、及び封止部材を有し、更に必要に応じてその他の部材を有する。
前記第１の電極が透明電極である。
前記光電変換素子は、前記第１の基板上に、前記封止部材から露出した前記第１の電極の端部と、前記端部上に設けられた金属層と、を有する出力端子を有する。
前記出力端子における前記金属層を有する面の算術平均高さ（Ｒａ）が、０．１μｍ以上０．３μｍ以下であり、前記出力端子における前記金属層を有する面の１０点平均粗さ（Ｒｚ）が、０．３５μｍ以上０．７５μｍ以下である。
【００１０】
本発明者らは、出力端子において、封止部材から露出した第１の電極（透明電極）の端部が凹凸を有し、前記端部上に設けられた金属層が所定の表面粗さ（算術平均高さＲａ、及び１０点平均粗さＲｚ）を有することにより、金属層と下部の電極端部との接着面積が広くなり、金属層の剥離が低減され、密着するため、このような形態を有する光電変換素子は、出力端子の密着性及び耐久性に優れ、長時間にわたって高照度光に晒された後においても、発電効率を維持できることを見出した。
（【００１１】以降は省略されています）

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