有机薄膜太阳能电池及有机薄膜太阳能电池的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种有机薄膜太阳能电池，其包含基板、阳极、包含有机半导体层的有机薄膜层及阴极，该有机薄膜太阳能电池是在该基板上依序积层该阳极、该包含有机半导体层的有机薄膜层及该阴极，且在该有机薄膜层与该阴极的界面具有形成有将多个凹部或凸部二维且无规地排列而成的凹凸形状的微细结构，该凹凸形状的微细结构是以如下方式构成：在赋予该有机半导体层的光的吸收谱的吸收限(absorption edge)的波长中，将短波长设为λ1，将长波长设为λ2，将与各波长对应的所述有机半导体层与所述阴极的所述界面的表面等离体子的传播常数的实数部分别设为k1及k2，将该实数部k1设为在该阴极与该有机半导体层的界面所形成的该微细结构的高度分布的功率谱中的波数的上限值K1，将该实数部k2设为在该阴极与该有机半导体层的界面所形成的该微细结构的高度分布的功率谱中的波数的下限值K2时，该微细结构的高度分布的功率谱在波数的上限值K1与波数的下限值K2之间具有有限值，且K1～K2的波数范围内的高度分布的功率谱的谱线强度的积分值具有整个全部波数的高度分布的功率谱的谱线强度的积分值的至少50％的强度值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术设及一种，更详细 而言，设及一种光电能量转换效率得到提升的有机薄膜太阳能电池及有机薄膜太阳能电池 的制造方法。 本申请基于2013年6月27日在日本提出申请的日本专利特愿2013-135382号而 主张优先权，将其内容引用到本文中。
技术介绍
先前W来，已知有使用有机半导体而构成的太阳能电池即有机薄膜太阳能电池。 运种有机薄膜太阳能电池与先前的太阳能电池相比，其厚度薄、轻量且为可晓 性，并且与单晶或薄膜的娃系太阳能电池或GaAs系太阳能电池、CIS(化pperIndium Selenium,铜铜砸）系太阳能电池、CIGS(Coppe;rIndiumGalliumSelenide，娃化铜铜嫁） 系太阳能电池等化合物系的无机太阳能电池相比，具有更容易制造且生产成本也更低的优 点。 另外，有机薄膜太阳能电池的特征在于：由于其制造时不使用电解液或与同为有 机系太阳能电池的色素增感太阳能电池相比结构更简单，所W制法简便，并且在柔软性或 寿命方面有利。 并且，据称有机薄膜太阳能电池如果可实现通过卷对卷方式利用高速轮转机印刷 所进行的制造，则此时的成本与通过真空蒸锻法所进行的制造的情形相比下降至1/10,认 为其是可最廉价地进行发电的太阳能电池。 然而，有机薄膜太阳能电池在与娃系或化合物系的无机太阳能电池进行比较的情 况下，由于有机半导体自身的光电能量转换效率低，所W具有每单位面积的光电能量转换 效率低的问题。 更详细而言，在先前的有机薄膜太阳能电池中，如果太阳光入射，则首先透过作为 透明电极的阳极等而到达有机半导体层。然后，透过有机半导体层的光到达包含金属的阴 极，并通过包含金属的阴极而反射，由此再次透过有机半导体层而射出至元件外部。 此时，通过透过有机半导体层的光而进行光电能量转换，但由于有机半导体的光 电能量转换效率低于已实用化的娃系等的无机半导体的光电能量转换效率，所W结果所获 得的有机薄膜太阳能电池的光电能量转换效率也低于无机太阳能电池的光电能量转换效 率。 因此，有机薄膜太阳能电池虽然如上所述具有众多优点，但由于光电能量转换效 率低，所W为了运用运样的优点，业界期待开发出具有更高的光电能量转换效率的有机薄 膜太阳能电池。 此外，由于本案申请人在提出专利申请时已知的现有技术是上文所说明的技术而 非文献公知专利技术的专利技术，所W并无应记载的现有技术资料。
技术实现思路
本专利技术是鉴于现有技术所具有的如上所述的各种问题而完成的专利技术，其目的在于 提供一种光电能量转换效率得到提升的有机薄膜太阳能电池及有机薄膜太阳能电池的制 造方法。 为了达成所述目的，本专利技术是制成在有机薄膜太阳能电池内部的有机半导体层与 阴极的界面具有凹凸形状的微细结构者。 目P，本专利技术的有机薄膜太阳能电池是在基板上至少积层阳极、有机半导体层及阴 极而构成，并且为如下者：在所述有机半导体层与所述阴极的界面具有将多个凹部或凸部 二维且无规地排列而形成凹凸形状的微细结构，在赋予所述有机半导体层的光的吸收谱的 吸收限的波长中，将短波长设为^1，将长波长设为A,，将与各波长对应的所述有机半导体 层与所述阴极的所述界面的表面等离体子的传播常数的实数部分别设为ki及k2时，所述界 面的所述微细结构的高度分布的功率谱在波数Ki=k1与波数K2=k2之间具有有限值，且 该波数范围内的谱线强度的积分值具有整个全部波数的谱线强度的50%的强度值。 另外，本专利技术的有机薄膜太阳能电池是在基板上至少积层阳极、有机半导体层及 阴极而构成，并且是如下者：在基板的表面具有将多个凹部或凸部二维且无规地排列而形 成凹凸形状的微细结构，所述凹凸形状是W复制到所述阳极、所述有机半导体层及所述阴 极的各界面的方式形成，在赋予所述有机半导体层的光的吸收谱的吸收限的波长中，将短 波长设为A1，将长波长设为A2,将与各波长对应的所述有机半导体层与所述阴极的所述 界面的表面等离体子的传播常数的实数部分别设为ki及k2时，所述界面的所述微细结构的 高度分布的功率谱在波数Ki=k1与波数K2=k2之间具有有限值，且该波数范围内的谱线 强度的积分值具有整个全部波数的谱线强度的50%的强度值。[001引另外，本专利技术的有机薄膜太阳能电池是所述有机薄膜太阳能电池，其中所述凹部 的深度及所述凸部的高度为15~180皿。 另外，本专利技术的有机薄膜太阳能电池的制造方法是在基板上至少积层阳极、有机 半导体层及阴极而构成的有机薄膜太阳能电池的制造方法，并且为如下者：在基板的表面 形成将平均粒径不同的粒子混合而成的粒子膜，将所述粒子膜作为蚀刻掩膜进行干式蚀 亥IJ，在所述基板的表面形成将多个凹部或凸部无规且二维地排列而形成凹凸形状的微细结 构后，在所述基板上，W将所述微细结构的形状复制到阳极、有机半导体层及阴极的各界面 的方式至少积层所述阳极、所述有机半导体层及所述阴极。 另外，本专利技术的有机薄膜太阳能电池的制造方法是在基板上至少积层阳极、有机 半导体层及阴极而构成的有机薄膜太阳能电池的制造方法，并且为如下者：在原板的表面 形成将平均粒径不同的粒子混合而成的粒子膜，将所述粒子膜作为蚀刻掩膜进行干式蚀 亥IJ，在所述原板的表面形成将多个凹部或凸部无规且二维地排列而形成凹凸形状的微细结 构后，将所述原板的表面所形成的所述微细结构转印到基板的至少单侧的面上，在所述基 板上，W将转印到所述基板的微细结构的形状复制到所述阳极、所述有机半导体层及所述 阴极的各界面的方式至少积层所述阳极、所述有机半导体层及所述阴极。 另外，本专利技术的有机薄膜太阳能电池的制造方法是在基板上至少积层阳极、有机 半导体层及阴极而构成的有机薄膜太阳能电池的制造方法，并且具有如下步骤：在原板的 表面形成将平均粒径不同的粒子混合而成的粒子膜，将所述粒子膜作为蚀刻掩膜进行干式 蚀刻，在所述原板的表面形成将多个凹部或凸部无规且二维地排列而形成凹凸形状的微细 结构，而获得具有所述微细结构的原板的步骤；在所述基板上至少积层所述阳极、所述有机 半导体层的步骤；在所述有机半导体层的表面转印具有所述微细结构的原板的表面所形成 的所述微细结构、或使具有所述微细结构的原板的表面所形成的所述微细结构反转而成的 反微细结构的步骤；及在所述有机半导体层上积层所述阴极，将所述微细结构或所述反微 细结构设置在所述有机半导体层与所述阴极的界面的步骤。 另外，本专利技术的有机薄膜太阳能电池的制造方法是所述有机薄膜太阳能电池的制 造方法，并且为如下者：在赋予所述有机半导体层的光的吸收谱的吸收限的波长中，将短波 长设为A1，将长波长设为A2,将与各波长对应的所述有机半导体层与所述阴极的界面的 表面等离体子的传播常数的实数部分别设为ki及k2时，所述界面的所述微细结构的高度分 布的功率谱在波数Ki=k1与波数K2=k2之间具有有限值，且该波数范围内的谱线强度的 积分值具有整个全部波数的谱线强度的50%的强度值。 旨P，本专利技术设及W下内容。 一种有机薄膜太阳能电池，其包含有机薄膜太阳能电池用基板、阳极、包含有 机半导体层的有机薄膜层及阴极，所述有机薄膜太阳能电池是在所述基板上依序积层所述阳极、所述包含有机半导 体层的有机薄膜层及所述阴极，且 在所述有机薄膜层与所述阴极的界面具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机薄膜太阳能电池，其包含有机薄膜太阳能电池用基板、阳极、包含有机半导体层的有机薄膜层及阴极，所述有机薄膜太阳能电池是在所述基板上依序积层所述阳极、所述包含有机半导体层的有机薄膜层及所述阴极，且在所述有机薄膜层与所述阴极的界面具有形成有将多个凹部或凸部二维且无规地排列而成的凹凸形状的微细结构，所述凹凸形状的微细结构是以如下方式构成：在赋予所述有机半导体层的光的吸收谱的吸收限(absorption edge)的波长中，将短波长设为λ1，将长波长设为λ2，将与各波长对应的所述有机半导体层与所述阴极的所述界面的表面等离体子的传播常数的实数部分别设为k1及k2，将所述实数部k1设为在所述阴极与所述有机半导体层的界面所形成的所述微细结构的高度分布的功率谱中的波数的上限值K1，将所述实数部k2设为在所述阴极与所述有机半导体层的界面所形成的所述微细结构的高度分布的功率谱中的波数的下限值K2时，所述微细结构的高度分布的功率谱在波数的上限值K1与波数的下限值K2之间具有有限值，且K1～K2的波数范围内的高度分布的功率谱的谱线强度的积分值具有整个全部波数的高度分布的功率谱的谱线强度的积分值的至少50％的强度值。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：筱塚启，岡本隆之，
申请(专利权)人：王子控股株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP