JP2006278583A - Organic thin-film solar cell - Google Patents

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裕行 鈴木
Kojiro Okawa
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    • Y02E10/549Organic PV cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic thin-film solar cell, having a hole extraction layer and exhibiting high photoelectric conversion efficiency. <P>SOLUTION: The organic thin film solar cell comprises a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, a hole extraction layer formed on the first electrode layer, a photoelectric conversion layer formed on the hole extraction layer, and a second electrode layer formed on the photoelectric conversion layer, wherein the hole extraction layer contains a conductive polymer material and a low molecular weight compound with an unpaired electron. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、正孔取出し層を有し、光電変換効率が改良された有機薄膜太陽電池に関するものである。   The present invention relates to an organic thin film solar cell having a hole extraction layer and improved photoelectric conversion efficiency.

有機薄膜太陽電池は、2つの異種電極間に、電子供与性および電子受容性の機能を有する有機薄膜を配置してなる太陽電池であり、シリコンなどに代表される無機太陽電池に比べ製造工程が容易であり、かつ低コストで大面積化が可能であるという利点を持つ。しかしながら、光電変換効率が低いことから実用に供することは困難であった。したがって、有機薄膜太陽電池においては、光電変換効率の高効率化が最大の課題となっている。   An organic thin film solar cell is a solar cell in which an organic thin film having an electron donating function and an electron accepting function is disposed between two different electrodes, and has a manufacturing process compared to an inorganic solar cell represented by silicon or the like. It has an advantage that it is easy and can be enlarged at low cost. However, since the photoelectric conversion efficiency is low, it has been difficult to put it into practical use. Therefore, in the organic thin-film solar cell, increasing the photoelectric conversion efficiency is the biggest issue.

また、一般的な有機薄膜太陽電池としては、例えば透明基板と、透明電極層と、電子供与体および電子受容体として機能する光電変換層と、対向電極層とが順次積層されたものが挙げられる。このように複数の層が積層された有機薄膜太陽電池では、特に透明電極層と光電変換層との界面における平滑性、密着性などが太陽電池の性能に大きく影響する。有機薄膜太陽電池における電荷の取り出しは積極的な外部電場の補助を受けていないため、電荷の移動経路にわずかな欠陥や障壁が存在すると太陽電池の特性が大きく損なわれるものであり、透明電極層と光電変換層との界面における平滑性や密着性等に起因する界面抵抗が欠陥や障壁となるからである。一般に、透明電極層は蒸着法等により形成されるものであるので表面状態にばらつきがあり、このために透明電極層と光電変換層との界面における平滑性や密着性等が低下し、短絡電流値の減少の要因となっている。   Moreover, as a general organic thin film solar cell, for example, a transparent substrate, a transparent electrode layer, a photoelectric conversion layer that functions as an electron donor and an electron acceptor, and a counter electrode layer are sequentially laminated. . In the organic thin film solar cell in which a plurality of layers are laminated in this manner, the smoothness, adhesion, etc. at the interface between the transparent electrode layer and the photoelectric conversion layer have a great influence on the performance of the solar cell. Since the extraction of electric charges in organic thin-film solar cells is not actively assisted by an external electric field, the presence of slight defects or barriers in the charge transfer path greatly impairs the characteristics of the solar cell, and the transparent electrode layer This is because interfacial resistance caused by smoothness, adhesion, and the like at the interface between the surface and the photoelectric conversion layer becomes a defect or a barrier. In general, since the transparent electrode layer is formed by vapor deposition or the like, the surface state varies, and the smoothness, adhesion, etc. at the interface between the transparent electrode layer and the photoelectric conversion layer are reduced, resulting in a short circuit current. This is the cause of the decrease in value.

光電変換効率の向上、および、透明電極層と光電変換層との界面における平滑性や密着性等の改善のためには、透明電極層と光電変換層との間に正孔取出し層を設けるのが有効である(例えば特許文献1参照)。この正孔取出し層を設けることにより、光電変換層から透明電極層への正孔取出し効率が高まって光電変換効率が向上し、また界面抵抗が減少して短絡電流値が増大し、太陽電池の性能の向上を図ることができる。   In order to improve the photoelectric conversion efficiency and improve the smoothness and adhesion at the interface between the transparent electrode layer and the photoelectric conversion layer, a hole extraction layer is provided between the transparent electrode layer and the photoelectric conversion layer. Is effective (see, for example, Patent Document 1). By providing this hole extraction layer, the hole extraction efficiency from the photoelectric conversion layer to the transparent electrode layer is increased, the photoelectric conversion efficiency is improved, the interface resistance is decreased, the short-circuit current value is increased, and the solar cell The performance can be improved.

一般に、正孔取出し層は導電性高分子材料からなる層であり、導電性高分子材料としてはポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)等を用いるのが主流である。従来、PEDOT等の導電性高分子材料は、有機エレクトロルミネッセンス素子の正孔注入層に用いられてきた。有機エレクトロルミネッセンス素子では、正孔注入層への電子の注入による発光領域の拡散を抑制する必要があることから、正孔注入層の導電性をある程度抑えることが求められる。一方、有機薄膜太陽電池では、光電変換層で発生した正孔を外部回路へ有効に取り出すことが求められる。このため、有機エレクトロルミネッセンス素子の正孔注入層に用いられる導電性高分子材料をそのまま有機薄膜太陽電池素子の正孔取出し層に用いると、十分な導電性が得られない場合がある。
したがって、正孔取出し層を有する有機薄膜太陽電池においても、光電変換効率の高効率化には課題が残されている。
In general, the hole extraction layer is a layer made of a conductive polymer material, and polyethylene dioxythiophene (PEDOT) or the like is mainly used as the conductive polymer material. Conventionally, a conductive polymer material such as PEDOT has been used for a hole injection layer of an organic electroluminescence element. In the organic electroluminescence element, since it is necessary to suppress the diffusion of the light emitting region due to the injection of electrons into the hole injection layer, it is required to suppress the conductivity of the hole injection layer to some extent. On the other hand, in an organic thin film solar cell, it is required to effectively take out holes generated in the photoelectric conversion layer to an external circuit. For this reason, when the conductive polymer material used for the hole injection layer of the organic electroluminescence element is used as it is for the hole extraction layer of the organic thin film solar cell element, sufficient conductivity may not be obtained.
Therefore, even in an organic thin-film solar cell having a hole extraction layer, a problem remains in improving the photoelectric conversion efficiency.

特開2002−76384公報JP 2002-76384 A

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、正孔取出し層を有する有機薄膜太陽電池であって、光電変換効率の高い有機薄膜太陽電池を提供することを主目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above problems, and is an organic thin film solar cell having a hole extraction layer, the main object of which is to provide an organic thin film solar cell with high photoelectric conversion efficiency. is there.

本発明者らは、上記実情に鑑み鋭意検討した結果、導電性高分子材料に加えて不対電子をもつ低分子化合物を含有する正孔取出し層とすることで、高い光電変換効率が得られることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies in view of the above circumstances, the present inventors can obtain high photoelectric conversion efficiency by forming a hole extraction layer containing a low molecular compound having unpaired electrons in addition to the conductive polymer material. As a result, the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、基板と、上記基板上に形成された第1電極層と、上記第1電極層上に形成された正孔取出し層と、上記正孔取出し層上に形成された光電変換層と、上記光電変換層上に形成された第2電極層とを有する有機薄膜太陽電池であって、上記正孔取出し層が、導電性高分子材料と不対電子をもつ低分子化合物とを含有することを特徴とする有機薄膜太陽電池を提供する。   That is, the present invention includes a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, a hole extraction layer formed on the first electrode layer, and a photoelectric conversion formed on the hole extraction layer. An organic thin film solar cell having a layer and a second electrode layer formed on the photoelectric conversion layer, wherein the hole extraction layer comprises a conductive polymer material and a low molecular compound having unpaired electrons. An organic thin film solar cell containing the organic thin film solar cell is provided.

本発明においては、正孔取出し層が導電性高分子材料とともに不対電子をもつ低分子化合物を含有するので、導電性高分子材料の導電性が十分ではない場合であっても、低分子化合物の不対電子による電子供与によって正孔の移動が円滑になると考えられる。その結果、正孔取出し層内での正孔伝達経路の形成が促進されるので正孔取出し効率が向上し、これにより光電変換効率が向上するものと考えられる。   In the present invention, since the hole extraction layer contains a low molecular compound having an unpaired electron together with the conductive polymer material, the low molecular compound can be used even when the conductivity of the conductive polymer material is not sufficient. It is considered that the movement of holes is facilitated by electron donation by unpaired electrons. As a result, the formation of a hole transmission path in the hole extraction layer is promoted, so that the hole extraction efficiency is improved, and this is considered to improve the photoelectric conversion efficiency.

この際、上記不対電子をもつ低分子化合物が窒素を含むことが好ましい。   At this time, the low molecular compound having an unpaired electron preferably contains nitrogen.

また本発明においては、上記正孔取出し層が樹脂成分を含有することが好ましい。正孔取出し層が樹脂成分を含有することにより、正孔取出し層内での導電性高分子材料の分散性、および正孔取出し層の成膜性が良くなるので、正孔取出し層の導電性をさらに向上させるとともに、正孔取出し層と第1電極層や光電変換層との界面における平滑性や密着性を向上させることができると考えられるからである。また、樹脂成分には導電性を有さないものが多く、非導電性の材料が正孔取出し層中に含有されていると正孔取出し効率が低下する場合があるが、上記不対電子をもつ低分子化合物が正孔の移動を円滑にするので、本発明の効果が顕著に発揮されるからである。   In the present invention, the hole extraction layer preferably contains a resin component. When the hole extraction layer contains a resin component, the dispersibility of the conductive polymer material in the hole extraction layer and the film formation property of the hole extraction layer are improved, so that the conductivity of the hole extraction layer is improved. This is because it is considered that the smoothness and adhesion at the interface between the hole extraction layer and the first electrode layer or photoelectric conversion layer can be improved. In addition, many resin components do not have conductivity, and if a non-conductive material is contained in the hole extraction layer, the hole extraction efficiency may be reduced. This is because the low molecular weight compound facilitates the movement of holes, so that the effects of the present invention are remarkably exhibited.

この際、上記樹脂成分が上記導電性高分子材料と親和性の高いものであることが好ましい。導電性高分子材料との親和性の高い樹脂成分を用いることにより、導電性高分子材料の分散性を効果的に向上させることができると考えられるからである。   In this case, it is preferable that the resin component has a high affinity with the conductive polymer material. This is because it is considered that the dispersibility of the conductive polymer material can be effectively improved by using a resin component having a high affinity with the conductive polymer material.

さらに本発明においては、上記正孔取出し層が両親媒性材料を含有することが好ましい。正孔取出し層が両親媒性材料を含有することにより、導電性高分子材料の分散性および正孔取出し層表面の濡れ性が良くなるので、正孔取出し層と第1電極層や光電変換層との界面における平滑性や密着性とともに、正孔取出し層の導電性を効果的に向上させることができると考えられるからである。   Furthermore, in the present invention, the hole extraction layer preferably contains an amphiphilic material. Since the hole extraction layer contains an amphiphilic material, the dispersibility of the conductive polymer material and the wettability of the surface of the hole extraction layer are improved. Therefore, the hole extraction layer and the first electrode layer or the photoelectric conversion layer are improved. This is because it is considered that the conductivity of the hole extraction layer can be effectively improved together with the smoothness and adhesion at the interface with the surface.

この際、上記両親媒性材料が非イオン性界面活性剤またはフッ素系界面活性剤であることが好ましい。   At this time, the amphiphilic material is preferably a nonionic surfactant or a fluorosurfactant.

また本発明においては、上記光電変換層と上記第2電極層との間に電子取出し層が形成されていることが好ましい。これにより、光電変換層から第2電極層への電子取出し効率が高められるため、光電変換効率をより一層向上させることが可能となるからである。   Moreover, in this invention, it is preferable that the electron extraction layer is formed between the said photoelectric converting layer and the said 2nd electrode layer. Thereby, since the electron extraction efficiency from the photoelectric conversion layer to the second electrode layer is increased, the photoelectric conversion efficiency can be further improved.

本発明においては、正孔取出し層が導電性高分子材料に加えて不対電子をもつ低分子化合物を含有することにより、正孔の移動を円滑にすることができると考えられ、高い光電変換効率を達成できるという効果を奏する。このような技術は、有機薄膜太陽電池にとどまらず、光センサーや光通信といった各種デバイスへの広範な展開が期待できる。   In the present invention, it is considered that the hole extraction layer contains a low molecular compound having unpaired electrons in addition to the conductive polymer material, so that the movement of holes can be facilitated, and high photoelectric conversion is achieved. There is an effect that efficiency can be achieved. Such technology is not limited to organic thin-film solar cells, but can be expected to be widely applied to various devices such as optical sensors and optical communications.

以下、本発明の有機薄膜太陽電池について詳細に説明する。
A.有機薄膜太陽電池
本発明の有機薄膜太陽電池は、基板と、上記基板上に形成された第1電極層と、上記第1電極層上に形成された正孔取出し層と、上記正孔取出し層上に形成された光電変換層と、上記光電変換層上に形成された第2電極層とを有する有機薄膜太陽電池であって、上記正孔取出し層が、導電性高分子材料と不対電子をもつ低分子化合物とを含有することを特徴とするものである。
Hereinafter, the organic thin film solar cell of the present invention will be described in detail.
A. Organic thin film solar cell The organic thin film solar cell of the present invention comprises a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, a hole extraction layer formed on the first electrode layer, and the hole extraction layer. An organic thin film solar cell having a photoelectric conversion layer formed thereon and a second electrode layer formed on the photoelectric conversion layer, wherein the hole extraction layer is formed of a conductive polymer material and an unpaired electron And a low molecular weight compound having the above.

本発明においては、正孔取出し層が不対電子をもつ低分子化合物を含有するので、導電性高分子材料の導電性が十分ではない場合であっても、低分子化合物の不対電子による電子供与によって正孔の移動が円滑になり、正孔取出し層内での正孔伝達経路の形成が促進され、正孔取出し層の導電性が向上すると考えられる。したがって、正孔取出し効率の向上が期待できる。   In the present invention, since the hole extraction layer contains a low molecular compound having unpaired electrons, even if the conductivity of the conductive polymer material is not sufficient, electrons due to the unpaired electrons of the low molecular compound. It is considered that the movement of the holes becomes smooth by the donation, the formation of the hole transmission path in the hole extraction layer is promoted, and the conductivity of the hole extraction layer is improved. Therefore, improvement in hole extraction efficiency can be expected.

図1は、本発明の有機薄膜太陽電池の一例を示す断面図である。図1に例示するように、本発明の有機薄膜太陽電池10は、基板1と、第1電極層2と、正孔取出し層3と、光電変換層4と、第2電極層5とが順次積層されたものである。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the organic thin film solar cell of the present invention. As illustrated in FIG. 1, the organic thin film solar cell 10 of the present invention includes a substrate 1, a first electrode layer 2, a hole extraction layer 3, a photoelectric conversion layer 4, and a second electrode layer 5 sequentially. It is a laminated one.

一般に、導電性高分子材料はその大きい分子量のために凝集しやすく、凝集体を形成すると想定される。この導電性高分子材料の凝集体は二次凝集しやすく、第1電極層と光電変換層との間に導電性高分子材料が局在してしまう場合がある。この場合には、正孔伝達経路を十分に形成することが困難となり、正孔取出し層の導電性が低下するおそれがある。   In general, it is assumed that the conductive polymer material easily aggregates due to its large molecular weight and forms an aggregate. The aggregate of the conductive polymer material is likely to be secondarily aggregated, and the conductive polymer material may be localized between the first electrode layer and the photoelectric conversion layer. In this case, it is difficult to sufficiently form a hole transmission path, and the conductivity of the hole extraction layer may be reduced.

このような場合には、正孔取出し層が樹脂成分を含有することが好ましい。図2に例示するように、正孔取出し層3に導電性高分子材料および不対電子をもつ低分子化合物とともに樹脂成分14を含有させることで、導電性高分子材料の凝集体11が二次凝集するのを防ぎ、正孔取出し層3内で導電性高分子材料の凝集体11を分散させることができると考えられるからである。
しかしながら、上記樹脂成分には導電性を有さないものが多く、非導電性の材料が正孔取出し層中に含有されていると正孔取出し効率が低下する場合がある。本発明においては、上述したように正孔取出し層が不対電子をもつ低分子化合物を含有するので、図2に例示するように、不対電子をもつ低分子化合物12によって正孔取出し層3内での正孔伝達経路13の形成が促進されると考えられる。
したがって、正孔取出し層中の導電性高分子材料の分散性が良好となり、かつ、正孔伝達経路の形成が促進されるので、正孔取出し層の導電性が高まり、正孔取出し効率を効果的に向上させることができると考えられる。
In such a case, the hole extraction layer preferably contains a resin component. As illustrated in FIG. 2, when the hole extraction layer 3 contains the resin component 14 together with the conductive polymer material and the low-molecular compound having unpaired electrons, the aggregate 11 of the conductive polymer material becomes secondary. This is because it is considered that the aggregation 11 of the conductive polymer material can be dispersed in the hole extraction layer 3 by preventing aggregation.
However, many of the above resin components do not have conductivity, and if a non-conductive material is contained in the hole extraction layer, the hole extraction efficiency may be lowered. In the present invention, since the hole extraction layer contains the low molecular compound having unpaired electrons as described above, the hole extraction layer 3 is formed by the low molecular compound 12 having unpaired electrons as illustrated in FIG. It is considered that the formation of the hole transfer path 13 is promoted.
Therefore, the dispersibility of the conductive polymer material in the hole extraction layer is improved, and the formation of the hole transfer path is promoted, so that the conductivity of the hole extraction layer is increased and the hole extraction efficiency is effective. It is thought that it can be improved.

このように、正孔取出し層が樹脂成分のような非導電性の材料を含有している場合には、不対電子をもつ低分子化合物が正孔の移動を円滑にするので、本発明の効果が顕著に発揮される。
以下、本発明の有機薄膜太陽電池の各構成について説明する。
Thus, when the hole extraction layer contains a non-conductive material such as a resin component, the low-molecular compound having unpaired electrons facilitates the movement of holes. The effect is remarkable.
Hereinafter, each structure of the organic thin-film solar cell of this invention is demonstrated.

1.正孔取出し層
本発明に用いられる正孔取出し層は、導電性高分子材料と不対電子をもつ低分子化合物とを含有するものである。
1. Hole Extraction Layer The hole extraction layer used in the present invention contains a conductive polymer material and a low molecular compound having unpaired electrons.

本発明に用いられる導電性高分子材料としては、一般的に正孔取出し層に使用されるものを用いることができる。具体的には、ドープされたポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン、トリフェニルジアミン等の導電性有機化合物、あるいは、テトラチオフルバレン、テトラメチルフェニレンジアミン等の電子供与性化合物と、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン等の電子受容性化合物とからなる電荷移動錯体を形成する有機材料等を挙げることができる。   As the conductive polymer material used in the present invention, those generally used for the hole extraction layer can be used. Specifically, conductive organic compounds such as doped polyaniline, polyphenylene vinylene, polythiophene, polypyrrole, polyparaphenylene, polyacetylene and triphenyldiamine, or electron donating compounds such as tetrathiofulvalene and tetramethylphenylenediamine And an organic material that forms a charge transfer complex composed of an electron-accepting compound such as tetracyanoquinodimethane and tetracyanoethylene.

上記の中でも、ポリチオフェンが好ましく、特に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フォネート(PSS)との混合体(PEDOT/PSS)が好適である。   Among the above, polythiophene is preferable, and a mixture (PEDOT / PSS) of polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and polystyrene sulfonate (PSS) is particularly preferable.

また、本発明に用いられる不対電子をもつ低分子化合物としては、正孔の移動を円滑にさせるものであれば特に限定されるものではないが、例えば窒素、酸素、硫黄等を含むものが挙げられ、中でも窒素を含むものであることが好ましい。窒素を含む低分子化合物としては、例えばアミド基を有する低分子化合物またはピロリドン系化合物を挙げることができる。具体的にアミド基を有する低分子化合物としては、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ホルムアミド、γ−ブチロラクトンなどを用いることができる。また、ピロリドン系化合物としては、具体的にN−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドンなどを用いることができる。   Further, the low molecular compound having an unpaired electron used in the present invention is not particularly limited as long as it facilitates the movement of holes, but for example, those containing nitrogen, oxygen, sulfur, etc. Among them, those containing nitrogen are preferable. Examples of the low molecular weight compound containing nitrogen include a low molecular weight compound having an amide group or a pyrrolidone compound. Specific examples of the low molecular compound having an amide group include N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, formamide, and γ-butyrolactone. Specific examples of pyrrolidone compounds include N-methyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, and N-vinyl-2-pyrrolidone.

上記不対電子をもつ低分子化合物の含有量は、上述した効果が得られる量であれば特に限定されるものではないが、具体的には正孔取出し層中に0.01重量%〜50重量%の範囲内となるように設定することができ、好ましくは0.1重量%〜30重量%の範囲内、より好ましくは1重量%〜10重量%の範囲内である。不対電子をもつ低分子化合物の含有量が多すぎると、不対電子をもつ低分子化合物の求核反応性により導電性高分子材料と化学反応を起こし、導電性高分子材料が変性する可能性があるからである。また、不対電子をもつ低分子化合物の含有量が少なすぎると、正孔取出し層内での正孔伝達経路が十分に形成されない可能性があるからである。   The content of the low molecular compound having an unpaired electron is not particularly limited as long as the above-described effect can be obtained. Specifically, the content of the low molecular compound in the hole extraction layer is 0.01% by weight to 50%. It can set so that it may exist in the range of weight%, Preferably it exists in the range of 0.1 weight%-30 weight%, More preferably, it exists in the range of 1 weight%-10 weight%. If the content of low molecular weight compounds with unpaired electrons is too large, the nucleophilic reactivity of the low molecular weight compounds with unpaired electrons can cause a chemical reaction with the conductive polymer material, which can modify the conductive polymer material. Because there is sex. Further, if the content of the low molecular compound having unpaired electrons is too small, there is a possibility that the hole transfer path in the hole extraction layer is not sufficiently formed.

また本発明においては、上述したように正孔取出し層がさらに樹脂成分を含有することが好ましい。上述したような利点を有するからである。
また、正孔取出し層は、第1電極層上に正孔取出し層形成用塗工液を塗布することにより形成することができる。この正孔取出し層形成用塗工液は、導電性高分子材料と不対電子をもつ低分子化合物と樹脂成分とを溶媒に分散させたものであり、上述したように導電性高分子材料の凝集体の分散性が良いので、レベリング性および成膜性が良好なものとなる。したがって、正孔取出し層と第1電極層との界面における密着性を改善するとともに、正孔取出し層と光電変換層との界面における平滑性や密着性を向上させることができると考えられる。
さらに、第1電極層や光電変換層との密着力の高い樹脂成分を用いることにより、正孔取出し層と第1電極層や光電変換層との密着性を向上させることも可能である。
このように正孔取出し層と第1電極層や光電変換層との界面における平滑性および密着性が改善されることにより、界面抵抗が減少するので、短絡電流値が増大すると考えられる。
In the present invention, it is preferable that the hole extraction layer further contains a resin component as described above. This is because it has the advantages as described above.
The hole extraction layer can be formed by applying a hole extraction layer forming coating solution on the first electrode layer. This coating solution for forming a hole extraction layer is obtained by dispersing a conductive polymer material, a low molecular compound having unpaired electrons, and a resin component in a solvent. Since the dispersibility of the aggregate is good, the leveling property and the film forming property are good. Therefore, it is considered that the adhesion at the interface between the hole extraction layer and the first electrode layer can be improved, and the smoothness and adhesion at the interface between the hole extraction layer and the photoelectric conversion layer can be improved.
Furthermore, it is possible to improve the adhesion between the hole extraction layer and the first electrode layer or the photoelectric conversion layer by using a resin component having high adhesion to the first electrode layer or the photoelectric conversion layer.
As described above, since the smoothness and adhesion at the interface between the hole extraction layer and the first electrode layer or the photoelectric conversion layer are improved, the interface resistance is decreased, so that the short-circuit current value is considered to increase.

本発明に用いられる樹脂成分としては、特に限定されるものではないが、上記導電性高分子材料と親和性の高いものであることが好ましい。樹脂成分は、正孔取出し層内での導電性高分子材料の分散性を向上させると考えられることから、導電性高分子材料との親和性の高い樹脂成分を用いることにより、導電性高分子材料の分散性を効果的に向上させることができると考えられるからである。
具体的には、樹脂成分の溶解度パラメータが4.0〜20.0の範囲内であることが好ましく、より好ましくは6.0〜13.0の範囲内である。
Although it does not specifically limit as a resin component used for this invention, It is preferable that it is a thing with high affinity with the said conductive polymer material. Since the resin component is considered to improve the dispersibility of the conductive polymer material in the hole extraction layer, by using a resin component having a high affinity with the conductive polymer material, the conductive polymer material is used. It is because it is thought that the dispersibility of material can be improved effectively.
Specifically, the solubility parameter of the resin component is preferably within the range of 4.0 to 20.0, and more preferably within the range of 6.0 to 13.0.

さらに、樹脂成分は透明性を有することが好ましい。基板側を受光面とした場合には、正孔取出し層が透明である必要があるからである。具体的には、樹脂成分の全光線透過率が85%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上、最も好ましくは92%以上である。
なお、上記全光線透過率は、樹脂成分を厚み100nmのシート状に成形したものについて、可視光領域において、スガ試験機株式会社製 SMカラーコンピュータ(型番:SM−C)を用いて測定した値である。
Furthermore, the resin component preferably has transparency. This is because when the light receiving surface is used as the substrate side, the hole extraction layer needs to be transparent. Specifically, the total light transmittance of the resin component is preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and most preferably 92% or more.
The total light transmittance is a value measured using an SM color computer (model number: SM-C) manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. in the visible light region of a resin component molded into a sheet having a thickness of 100 nm. It is.

また、樹脂成分は耐熱性を有することが好ましい。本発明の有機薄膜太陽電池を高温環境下で使用した場合であっても、樹脂成分が変質等しないことが好ましいからである。また、有機薄膜太陽電池の製造過程において正孔取出し層上には光電変換層や第2電極層等が形成されるが、例えば第2電極形成時に高温に曝される場合があるので、正孔取出し層に含まれる樹脂成分が耐熱性を有することが好ましいのである。
具体的には、200℃における熱重量減少率(TGA)が50%以下であることが好ましく、より好ましくは10%以下である。
なお、上記熱重量減少率は、示差熱分析(TG−DTA)装置により、昇温速度10℃/minで測定した値とする。
The resin component preferably has heat resistance. This is because even when the organic thin film solar cell of the present invention is used in a high temperature environment, it is preferable that the resin component does not change in quality. In addition, a photoelectric conversion layer, a second electrode layer, and the like are formed on the hole extraction layer in the manufacturing process of the organic thin-film solar cell. For example, the hole may be exposed to a high temperature when forming the second electrode. It is preferable that the resin component contained in the extraction layer has heat resistance.
Specifically, the thermal weight loss rate (TGA) at 200 ° C. is preferably 50% or less, more preferably 10% or less.
The thermogravimetric reduction rate is a value measured with a differential thermal analysis (TG-DTA) device at a temperature increase rate of 10 ° C./min.

さらに、樹脂成分は、重合性官能基を有するものであることが好ましい。正孔取出し層を形成する際に、樹脂成分が重合性官能基を有するものであれば重合させて成膜することができ、強度の高い正孔取出し層を得ることができるからである。
重合性官能基としては、重合可能な官能基であれば特に限定されるものではなく、光重合性の官能基であってもよく、熱重合性の官能基であってもよい。具体的には、ビニル基、(メタ)アクリル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロイル基、アリル基、オキセタニル基等が挙げられる。
Further, the resin component preferably has a polymerizable functional group. This is because when the hole extraction layer is formed, if the resin component has a polymerizable functional group, it can be polymerized to form a film, and a high strength hole extraction layer can be obtained.
The polymerizable functional group is not particularly limited as long as it is a polymerizable functional group, and may be a photopolymerizable functional group or a thermally polymerizable functional group. Specific examples include a vinyl group, a (meth) acryl group, an epoxy group, a styryl group, a methacryloyl group, an allyl group, and an oxetanyl group.

このような樹脂成分としては、例えばポリエステル、乳化ポリエステル、ポリウレタン、ポリ酢酸ビニル、ポリ(メタ)アクリレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリイミド等を挙げることができる。また、これらのモノマーやオリゴマーの共重合体であってもよい。   Examples of such a resin component include polyester, emulsified polyester, polyurethane, polyvinyl acetate, poly (meth) acrylate, polyvinylidene chloride, polyamide, and polyimide. Moreover, the copolymer of these monomers and oligomers may be sufficient.

上記樹脂成分の含有量は、上述した効果が得られる量であれば特に限定されるものではないが、具体的には正孔取出し層中に0.01重量%〜90重量%の範囲内となるように設定することができ、好ましくは0.1重量%〜80重量%の範囲内、より好ましくは1重量%〜70重量%の範囲内である。一般に樹脂成分は導電性を有さないものが多いため、樹脂成分の含有量が多すぎると正孔取出し層の導電性が低下する可能性があるからである。また、樹脂成分の含有量が少なすぎると、正孔取出し層中の導電性高分子材料の分散性、正孔取出し層の成膜性、正孔取出し層と光電変換層や第1電極層との界面における平滑性や密着性等が低下する可能性があるからである。   The content of the resin component is not particularly limited as long as the above-described effects can be obtained. Specifically, the content of the resin component is in the range of 0.01% by weight to 90% by weight in the hole extraction layer. Preferably, it is in the range of 0.1 wt% to 80 wt%, more preferably in the range of 1 wt% to 70 wt%. In general, since many resin components do not have conductivity, if the content of the resin component is too large, the conductivity of the hole extraction layer may be lowered. Further, if the content of the resin component is too small, the dispersibility of the conductive polymer material in the hole extraction layer, the film formability of the hole extraction layer, the hole extraction layer and the photoelectric conversion layer or the first electrode layer This is because there is a possibility that the smoothness, adhesion and the like at the interface of the film may be lowered.

また本発明においては、正孔取出し層がさらに両親媒性材料を含有することが好ましい。一般に、両親媒性材料を含有することにより液体の表面エネルギー(表面張力)は低下することから、導電性高分子材料と不対電子をもつ低分子化合物と樹脂成分とを含有する正孔取出し層形成用塗工液に両親媒性材料を添加することにより、その表面エネルギーを低下させることができる。このような正孔取出し層形成用塗工液を第1電極層上に塗布した際には、良好に濡れ広がりレベリング性が良いので、正孔取出し層と第1電極層との密着性がさらに向上すると考えられる。また、両親媒性材料により正孔取出し層表面が改質され、有機溶媒に対する濡れ性が優れたものとなるので、湿式塗工法により光電変換層を形成する際には正孔取出し層上に光電変換層形成用塗工液を均一に塗布することができる。これにより、正孔取出し層と光電変換層との密着性がさらに向上すると考えられる。   In the present invention, the hole extraction layer preferably further contains an amphiphilic material. Generally, since the surface energy (surface tension) of a liquid is reduced by containing an amphiphilic material, a hole extraction layer containing a conductive polymer material, a low-molecular compound having an unpaired electron, and a resin component By adding an amphiphilic material to the forming coating solution, the surface energy can be reduced. When such a coating solution for forming a hole extraction layer is applied onto the first electrode layer, the wettability and leveling properties are good, so that the adhesion between the hole extraction layer and the first electrode layer is further improved. It is thought to improve. In addition, since the surface of the hole extraction layer is modified by the amphiphilic material and the wettability with respect to the organic solvent is excellent, the photoelectric conversion layer is formed on the hole extraction layer by wet coating. The conversion layer forming coating solution can be applied uniformly. This is considered to further improve the adhesion between the hole extraction layer and the photoelectric conversion layer.

さらに、上記正孔取出し層形成用塗工液中では、導電性高分子材料の凝集体が両親媒性材料によって取り囲まれるため、導電性高分子材料の凝集体の分散性が良くなる。これにより、正孔取出し層の表面粗さを効果的に改善することができると考えられる。   Further, in the hole extraction layer forming coating solution, the aggregate of the conductive polymer material is surrounded by the amphiphilic material, so that the dispersibility of the aggregate of the conductive polymer material is improved. Thereby, it is considered that the surface roughness of the hole extraction layer can be effectively improved.

したがって、正孔取出し層が両親媒性材料を含有することにより、正孔取出し層と第1電極層や光電変換層との界面における平滑性および密着性がさらに向上し、界面抵抗を減少させることができると考えられる。よって、さらなる短絡電流値の増加が期待できる。   Therefore, when the hole extraction layer contains an amphiphilic material, the smoothness and adhesion at the interface between the hole extraction layer and the first electrode layer or the photoelectric conversion layer are further improved, and the interface resistance is reduced. It is thought that you can. Therefore, a further increase in the short-circuit current value can be expected.

また、両親媒性材料により導電性高分子材料の分散性が向上することから、正孔伝達経路の形成が促進され、正孔取出し層の電気伝導度を効果的に高めることができると考えられる。   In addition, since the dispersibility of the conductive polymer material is improved by the amphiphilic material, it is considered that the formation of the hole transfer path is promoted and the electric conductivity of the hole extraction layer can be effectively increased. .

さらに、樹脂成分と両親媒性材料とを含有することによる相乗効果が期待できる。例えば、正孔取出し層形成用塗工液の塗布後に両親媒性材料により達成されている理想的な界面状態が、乾燥固化後においても樹脂成分の存在により保持されると考えられる。   Furthermore, the synergistic effect by containing a resin component and an amphiphilic material can be expected. For example, the ideal interface state achieved by the amphiphilic material after application of the coating solution for forming the hole extraction layer is considered to be retained by the presence of the resin component even after drying and solidification.

本発明に用いられる両親媒性材料としては、一般的な界面活性剤を用いることができ、中でも非イオン性界面活性剤またはフッ素系界面活性剤が好ましい。非イオン性界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ソルピタン脂肪酸エステル、脂肪酸アルキロールアミドなどが挙げられる。また、フッ素系界面活性剤としては、例えばフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルベンゼンスルホン酸、パーフルオロアルキル4級アンモニウム、パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノールなどが挙げられる。   As the amphiphilic material used in the present invention, a general surfactant can be used, and among them, a nonionic surfactant or a fluorine-based surfactant is preferable. Examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene alkyl ether, sorbitan fatty acid ester, fatty acid alkylolamide and the like. Examples of the fluorosurfactant include fluoroalkyl carboxylic acid, perfluoroalkyl benzene sulfonic acid, perfluoroalkyl quaternary ammonium, and perfluoroalkyl polyoxyethylene ethanol.

本発明においては、フッ素系界面活性剤が好適に用いられる。フッ素系界面活性剤は直鎖のフッ化アルキル基を有するので、その他の界面活性剤に比べて高い界面活性機能を発揮するからである。フッ素系界面活性剤としては、上述したフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルベンゼンスルホン酸、パーフルオロアルキル4級アンモニウム、パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノールなどが好ましく用いられる。   In the present invention, a fluorosurfactant is preferably used. This is because the fluorosurfactant has a linear fluorinated alkyl group and thus exhibits a higher surface active function than other surfactants. As the fluorosurfactant, the above-mentioned fluoroalkylcarboxylic acid, perfluoroalkylbenzenesulfonic acid, perfluoroalkyl quaternary ammonium, perfluoroalkyl polyoxyethylene ethanol, and the like are preferably used.

上記両親媒性材料の含有量は、上述した効果が得られる量であれば特に限定されるものではないが、具体的には正孔取出し層中に0.01重量%〜90重量%の範囲内となるように設定することができ、好ましくは0.1重量%〜80重量%の範囲内、より好ましくは1重量%〜70重量%の範囲内である。両親媒性材料の含有量が多くなるにつれて、導電性高分子材料の凝集体が両親媒性材料に包囲されやすくなるので導電性高分子材料の凝集体の分散性が向上するが、両親媒性材料の含有量が多すぎると、導電性高分子材料の凝集体が両親媒性材料に過剰に包囲されすぎて、隣接する導電性高分子材料の凝集体が接近しにくくなり、正孔伝達経路が遮断される可能性があるからである。一方、両親媒性材料の含有量が少なすぎると、正孔取出し層表面への両親媒性材料のブリードが起こりにくくなるため、表面改質の効果を十分に得ることができない場合があるからである。   The content of the amphiphilic material is not particularly limited as long as the above-described effect can be obtained. Specifically, the content is in the range of 0.01% by weight to 90% by weight in the hole extraction layer. It can be set to be within the range, preferably within the range of 0.1 wt% to 80 wt%, more preferably within the range of 1 wt% to 70 wt%. As the content of the amphiphilic material increases, the dispersibility of the aggregate of the conductive polymer material is improved because the aggregate of the conductive polymer material is easily surrounded by the amphiphilic material. If the content of the material is too large, the aggregate of the conductive polymer material is excessively surrounded by the amphiphilic material, making it difficult for the adjacent aggregate of the conductive polymer material to approach the hole transport path. This is because there is a possibility of being blocked. On the other hand, if the content of the amphiphilic material is too small, bleeding of the amphiphilic material to the surface of the hole extraction layer is less likely to occur, so the surface modification effect may not be sufficiently obtained. is there.

正孔取出し層の膜厚は、導電性高分子材料や不対電子をもつ低分子化合物等の種類によって異なるものであり、上述した特性等を考慮して適宜調整される。具体的には正孔取出し層の膜厚が0.01nm〜3000nmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは0.1nm〜1500nmの範囲内、最も好ましくは1nm〜600nmの範囲内である。膜厚が厚すぎると、正孔伝達経路長に比例して抵抗値が上がるため、正孔を十分に第1電極層に取り出せない可能性があるからである。一方、膜厚が薄すぎると、正孔取出し層と第1電極層や光電変換層との密着性が低下したり、また光電変換層の厚みが比較的薄いために第1電極層表面の突起により第1電極層と第2電極層とが直接接触して短絡したりする可能性があるからである。   The thickness of the hole extraction layer varies depending on the kind of the conductive polymer material, the low molecular compound having unpaired electrons, and the like, and is appropriately adjusted in consideration of the above-described characteristics. Specifically, the thickness of the hole extraction layer is preferably in the range of 0.01 nm to 3000 nm, more preferably in the range of 0.1 nm to 1500 nm, and most preferably in the range of 1 nm to 600 nm. This is because if the film thickness is too thick, the resistance value increases in proportion to the hole transfer path length, and holes may not be sufficiently extracted to the first electrode layer. On the other hand, if the film thickness is too thin, the adhesion between the hole extraction layer and the first electrode layer or the photoelectric conversion layer is lowered, or the photoelectric conversion layer is relatively thin, so that the protrusion on the surface of the first electrode layer is This is because the first electrode layer and the second electrode layer may be in direct contact with each other to cause a short circuit.

また、正孔取出し層の表面粗さRaは、導電性高分子材料や不対電子をもつ低分子化合物等の種類によって異なるものであり、上述した特性等を考慮して適宜調整される。具体的には正孔取出し層の表面粗さRaが50nm以下であることが好ましく、より好ましくは30nm以下、最も好ましくは10nm以下である。表面粗さが大きすぎると、正孔取出し層と第1電極層や光電変換層との密着性が低下したり、また光電変換層の厚みが比較的薄いために正孔取出し層表面の突起により第1電極層と第2電極層とが直接接触して短絡したりする可能性があるからである。一方、表面粗さは小さいほど正孔取出し効率が良くなるが、表面平滑性の追求には製造工程上の限界があるため、スループットやコストを考慮すると、表面粗さの下限は3nm程度で十分である。   Further, the surface roughness Ra of the hole extraction layer varies depending on the type of the conductive polymer material, the low molecular compound having unpaired electrons, and the like, and is appropriately adjusted in consideration of the above-described characteristics. Specifically, the surface roughness Ra of the hole extraction layer is preferably 50 nm or less, more preferably 30 nm or less, and most preferably 10 nm or less. If the surface roughness is too large, the adhesion between the hole extraction layer and the first electrode layer or the photoelectric conversion layer is reduced, or because the photoelectric conversion layer is relatively thin, This is because there is a possibility that the first electrode layer and the second electrode layer are in direct contact and short-circuited. On the other hand, the smaller the surface roughness, the better the hole extraction efficiency. However, the pursuit of surface smoothness has limitations in the manufacturing process. Therefore, considering the throughput and cost, the lower limit of the surface roughness is about 3 nm. It is.

なお、上記表面粗さRaは、スキャン範囲:20μm、スキャン速度:90sec/frameの条件下で、原子間力顕微鏡(Nanopics:商品名、セイコーインスツルメンツ社製)を用いて測定した値である。   The surface roughness Ra is a value measured using an atomic force microscope (Nanopics: trade name, manufactured by Seiko Instruments Inc.) under the conditions of a scan range: 20 μm and a scan speed: 90 sec / frame.

さらに、正孔取出し層の表面抵抗値は、300Ω/□以下であることが好ましく、より好ましくは150Ω/□以下、最も好ましくは50Ω/□以下である。表面抵抗値が大きすぎると、光電変換層で発生した正孔を十分に第1電極層へ移動できなかったり、正孔取出し層の平滑性や密着性に起因する障壁の影響が大きくなりすぎるために有機薄膜太陽電池としての機能が損なわれたりする可能性があるからである。一方、表面抵抗値が小さい正孔取出し層を形成可能である材料の選択は現在のところ非常に困難であるので、表面抵抗値の下限は0.01Ω/□以上とし、好ましくは0.1Ω/□以上、より好ましくは1Ω/□以上とする。   Furthermore, the surface resistance value of the hole extraction layer is preferably 300Ω / □ or less, more preferably 150Ω / □ or less, and most preferably 50Ω / □ or less. If the surface resistance value is too large, the holes generated in the photoelectric conversion layer cannot be sufficiently transferred to the first electrode layer, or the influence of the barrier due to the smoothness and adhesion of the hole extraction layer becomes too large. This is because the function as an organic thin film solar cell may be impaired. On the other hand, since it is very difficult to select a material capable of forming a hole extraction layer having a small surface resistance value, the lower limit of the surface resistance value is 0.01 Ω / □ or more, preferably 0.1 Ω / □ or more, more preferably 1Ω / □ or more.

なお、上記表面抵抗値は、Siltec社製 表面抵抗計 SLT-YKH4101を用いて測定した値である。   The surface resistance value is a value measured using a surface resistance meter SLT-YKH4101 manufactured by Siltec.

また、正孔取出し層は透明性を有することが好ましい。基板側を受光面とした場合には、正孔取出し層が透明である必要があるからである。具体的には、正孔取出し層の全光線透過率が85%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上、最も好ましくは92%以上である。
なお、上記全光線透過率は、可視光領域において、スガ試験機株式会社製 SMカラーコンピュータ(型番:SM−C)を用いて測定した値である。
Moreover, it is preferable that a hole extraction layer has transparency. This is because when the light receiving surface is used as the substrate side, the hole extraction layer needs to be transparent. Specifically, the total light transmittance of the hole extraction layer is preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and most preferably 92% or more.
The total light transmittance is a value measured using an SM color computer (model number: SM-C) manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. in the visible light region.

上記正孔取出し層の形成方法としては、通常、湿式塗工法が用いられる。具体的には、導電性高分子材料および樹脂成分等を含有する正孔取出し層形成用塗工液を第1電極層上に塗布することにより正孔取出し層を形成することができる。   As a method for forming the hole extraction layer, a wet coating method is usually used. Specifically, the hole extraction layer can be formed by applying a coating solution for forming a hole extraction layer containing a conductive polymer material and a resin component on the first electrode layer.

この際、正孔取出し層形成用塗工液には、成膜性の向上を目的として溶媒を添加してもよい。この場合には、導電性高分子材料や不対電子をもつ低分子化合物を溶媒に分散させることにより正孔取出し層形成用塗工液が調製される。溶媒としては、水溶性溶媒が好ましく用いられる。一般に、光電変換層を形成するための光電変換層形成用塗工液には非水溶性溶媒が用いられることが多く、このような光電変換形成用塗工液を正孔取出し層上に塗布した際に正孔取出し層から導電性高分子材料や不対電子をもつ低分子化合物等が溶出しないようにするためには、水溶性溶媒を用いて正孔取出し層形成用塗工液を調製することが好ましいからである。   At this time, a solvent may be added to the coating solution for forming a hole extraction layer for the purpose of improving film formability. In this case, a coating solution for forming a hole extraction layer is prepared by dispersing a conductive polymer material or a low molecular compound having unpaired electrons in a solvent. As the solvent, a water-soluble solvent is preferably used. In general, a water-insoluble solvent is often used for the photoelectric conversion layer forming coating liquid for forming the photoelectric conversion layer, and such a photoelectric conversion forming coating liquid was applied on the hole extraction layer. In order to prevent the conductive polymer material and low molecular weight compounds having unpaired electrons from eluting from the hole extraction layer, prepare a coating solution for forming the hole extraction layer using a water-soluble solvent. This is because it is preferable.

水溶性溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、アセトン、メチルエチルケトン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等が挙げられる。これらの水溶性溶媒は、単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。上記の中でも、メタノールが好適に用いられる。   Examples of the water-soluble solvent include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, t-butanol, ethylene glycol, propylene glycol, acetone, methyl ethyl ketone, acetonitrile, tetrahydrofuran, dioxane and the like. . These water-soluble solvents may be used alone or in combination of two or more. Among the above, methanol is preferably used.

上記正孔取出し層形成用塗工液の塗布方法としては、所定の膜厚に均一に形成することができる方法であれば特に限定されない。具体的には、ダイコート法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法、ビードコート法、スプレーコート法、バーコート法、グラビアコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法等を挙げることができる。   The method for applying the coating liquid for forming the hole extraction layer is not particularly limited as long as it can be uniformly formed in a predetermined film thickness. Specifically, die coating method, spin coating method, dip coating method, roll coating method, bead coating method, spray coating method, bar coating method, gravure coating method, ink jet method, screen printing method, offset printing method, etc. Can do.

2.光電変換層
本発明において、光電変換層とは、有機薄膜太陽電池の電荷分離に寄与し、生じた電子および正孔を各々反対方向の電極に向って輸送させる機能を有する部材をいう。具体的にこのような光電変換層としては、電子供与体として機能する正孔輸送層または電子受容体として機能する電子輸送層の少なくとも一方を有する場合、電子供与体および電子受容体の両方の機能を有する電子正孔輸送層からなる場合等を挙げることができる。これら光電変換層の種類は、有機薄膜太陽電池の種類に応じて選択する。
2. Photoelectric Conversion Layer In the present invention, the photoelectric conversion layer refers to a member that contributes to charge separation of an organic thin film solar cell and has a function of transporting generated electrons and holes toward electrodes in opposite directions. Specifically, when such a photoelectric conversion layer has at least one of a hole transport layer that functions as an electron donor or an electron transport layer that functions as an electron acceptor, the function of both an electron donor and an electron acceptor The case where it consists of an electron hole transport layer which has this can be mentioned. The kind of these photoelectric conversion layers is selected according to the kind of organic thin film solar cell.

具体的に有機薄膜太陽電池の種類としては、電子供与性または電子受容性のいずれか一方の機能を有する、すなわち、上記電子輸送層または正孔輸送層のいずれか一方である光電変換層が、第1電極層および第2電極層間に配置されており、電極とそのような光電変換層とのショットキー障壁を利用したショットキー型有機薄膜太陽電池、または、電子受容性および電子供与性の機能を一組として、pn接合を利用したヘテロ接合型有機薄膜太陽電池等を挙げることができる。   Specifically, as the type of organic thin film solar cell, the photoelectric conversion layer having either one of the electron donating function and the electron accepting function, that is, the electron transport layer or the hole transport layer, A Schottky-type organic thin-film solar cell that is disposed between the first electrode layer and the second electrode layer and uses a Schottky barrier between the electrode and such a photoelectric conversion layer, or an electron accepting and electron donating function As a set, a heterojunction organic thin film solar cell using a pn junction can be used.

さらに、ヘテロ接合型有機薄膜太陽電池においては、電子受容性の機能を有する電子輸送層および電子供与性の機能を有する正孔輸送層を各々別個に積層させた構造のバイレイヤー型と、電子供与性および電子受容性の機能を一つの層に混合させた電子正孔輸送層を用いたバルクへテロ接合型とがある。
以下、光電変換層について、有機薄膜太陽電池の種類が、ショットキー型、ヘテロ接合型の各々の場合に分けて説明する。
Furthermore, in heterojunction organic thin-film solar cells, a bilayer type having a structure in which an electron transport layer having an electron-accepting function and a hole transport layer having an electron-donating function are separately laminated, and electron donation There is a bulk heterojunction type using an electron-hole transport layer in which the functions of the electron accepting function and the electron accepting function are mixed in one layer.
Hereinafter, the photoelectric conversion layer will be described separately for each case where the type of the organic thin film solar cell is a Schottky type or a heterojunction type.

(1)ショットキー型有機薄膜太陽電池の場合
本発明における光電変換層を電子供与性または電子受容性のいずれか一方の機能を有する層、すなわち、電子輸送層または正孔輸送層のいずれか一方とすることにより、そのような光電変換層と電極との界面において形成されるショットキー障壁を利用して光電流を得るショットキー型有機薄膜太陽電池とすることができる。
(1) In the case of a Schottky type organic thin film solar cell The photoelectric conversion layer in the present invention is a layer having either an electron donating function or an electron accepting function, that is, either an electron transport layer or a hole transport layer. Thus, a Schottky-type organic thin-film solar cell that obtains a photocurrent using such a Schottky barrier formed at the interface between the photoelectric conversion layer and the electrode can be obtained.

例えば、光電変換層を正孔輸送層とした場合には、第1電極層および第2電極層のうち仕事関数が小さい方の電極との界面にショットキー障壁が形成されるため、その界面において電荷分離を生じさせることができる。一方、光電変換層を電子輸送層とした場合には、上述した第1電極層および第2電極層のうち仕事関数が大きい方の電極との界面で光電流を生じさせることができる。   For example, when the photoelectric conversion layer is a hole transport layer, a Schottky barrier is formed at the interface between the first electrode layer and the second electrode layer with the smaller work function. Charge separation can occur. On the other hand, when the photoelectric conversion layer is an electron transport layer, a photocurrent can be generated at the interface with the electrode having the higher work function of the first electrode layer and the second electrode layer described above.

このようにショットキー型有機薄膜太陽電池とした場合に、光電変換層を形成する材料は、電子供与性または電子受容性の性質を有する材料であれば特に限定されない。具体的には、ペンタセンなどの有機単結晶、ポリ−3−メチルチオフェン、ポリアセチレン、ポリフェニレンおよびその誘導体、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリシランおよびその誘導体、ポリアルキルチオフェンおよびその誘導体等の導電性高分子およびその誘導体、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、メロシアニン誘導体、クロロフィル等の合成色素、有機金属ポリマー等を挙げることができる。ショットキー型有機薄膜太陽電池における光電変換層は、電子供与性または電子受容性のいずれか一方の材料を用いて形成する。中でも、電荷の移動度が高い材料であることが好ましい。   Thus, when it is set as a Schottky type organic thin film solar cell, the material which forms a photoelectric converting layer will not be specifically limited if it is a material which has an electron-donating property or an electron-accepting property. Specifically, conductive polymers such as organic single crystals such as pentacene, poly-3-methylthiophene, polyacetylene, polyphenylene and derivatives thereof, polyphenylene vinylene and derivatives thereof, polysilane and derivatives thereof, polyalkylthiophene and derivatives thereof, and the like Derivatives thereof, porphyrin derivatives, phthalocyanine derivatives, merocyanine derivatives, synthetic pigments such as chlorophyll, organometallic polymers, and the like can be mentioned. The photoelectric conversion layer in the Schottky type organic thin film solar cell is formed using either an electron donating material or an electron accepting material. Among these, a material having high charge mobility is preferable.

また、光電変換層の膜厚としては、0.1nm〜1500nmの範囲内、その中でも、1nm〜300nmの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記範囲より厚い場合には、光電変換層の体積抵抗が高くなる可能性があり、一方、膜厚が上記範囲より薄い場合には、第1電極層および第2電極層に短絡が生じる可能性があるからである。   Further, the film thickness of the photoelectric conversion layer is preferably in the range of 0.1 nm to 1500 nm, and more preferably in the range of 1 nm to 300 nm. When the film thickness is larger than the above range, the volume resistance of the photoelectric conversion layer may be increased. On the other hand, when the film thickness is smaller than the above range, a short circuit occurs between the first electrode layer and the second electrode layer. This is because it may occur.

また、このような光電変換層を形成する方法としては、所定の膜厚に均一に形成することができる方法であれば特に限定されない。具体的には、ダイコート法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法、ビードコート法、スプレーコート法、バーコート法、グラビアコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法等を挙げることができる。その中でも、スピンコート法またはダイコート法であることが好ましい。光電変換層を上記範囲内の膜厚に精度良く形成することができるからである。   Further, the method for forming such a photoelectric conversion layer is not particularly limited as long as it can be uniformly formed to have a predetermined film thickness. Specifically, die coating method, spin coating method, dip coating method, roll coating method, bead coating method, spray coating method, bar coating method, gravure coating method, ink jet method, screen printing method, offset printing method, etc. Can do. Among these, a spin coating method or a die coating method is preferable. This is because the photoelectric conversion layer can be accurately formed to a film thickness within the above range.

(2)ヘテロ接合型有機薄膜太陽電池の場合
ヘテロ接合型有機薄膜太陽電池は、上述したように、バイレイヤー型と、バルクへテロ接合型とに分けることができる。以下、光電変換層についてバイレイヤー型およびバルクヘテロ接合型に分けて説明する。
(2) In the case of a heterojunction type organic thin film solar cell As described above, the heterojunction type organic thin film solar cell can be divided into a bilayer type and a bulk heterojunction type. Hereinafter, the photoelectric conversion layer will be described separately for a bilayer type and a bulk heterojunction type.

(i)バイレイヤー型有機薄膜太陽電池の場合
バイレイヤー型有機薄膜太陽電池は、光電変換層として、電子受容性の機能を有する電子輸送層および電子供与性の機能を有する正孔輸送層を各々別個に形成し、それらの界面において形成されるpn接合を利用して電荷分離を生じさせ、光電流を得る有機薄膜太陽電池である。
(I) In the case of a bilayer type organic thin film solar cell The bilayer type organic thin film solar cell includes an electron transport layer having an electron accepting function and a hole transport layer having an electron donating function as a photoelectric conversion layer. It is an organic thin-film solar cell that is separately formed and generates a photocurrent by using a pn junction formed at an interface between them to cause charge separation.

電子輸送層を形成する材料としては、電子受容体としての機能を有するものであれば特に限定されない。具体的には、CN−ポリ(フェニレン−ビニレン)、MEH−CN−PPV、−CN基または−CF基含有ポリマー、それらの−CF置換ポリマー、ポリ(フルオレン)誘導体、C60などのフラーレン誘導体、カーボンナノチューブ、ペリレン誘導体、多環キノン、キナクリドン等の材料を挙げることができる。中でも、電子の移動度が高い材料であることが好ましい。 The material for forming the electron transport layer is not particularly limited as long as it has a function as an electron acceptor. Specifically, CN-poly (phenylene-vinylene), MEH-CN-PPV, -CN group or -CF 3 group-containing polymer, their -CF 3 substituted polymer, poly (fluorene) derivative, fullerene such as C 60 Examples thereof include materials such as derivatives, carbon nanotubes, perylene derivatives, polycyclic quinones, and quinacridones. Among these, a material having high electron mobility is preferable.

また、正孔輸送層を形成する材料としては、電子供与体としての機能を有するものであれば特に限定されない。具体的には、ポリフェニレンおよびその誘導体、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリシランおよびその誘導体、ポリアルキルチオフェンおよびその誘導体、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、有機金属ポリマー等を挙げることができる。中でも、正孔の移動度が高い材料であることが好ましい。   The material for forming the hole transport layer is not particularly limited as long as it has a function as an electron donor. Specific examples include polyphenylene and derivatives thereof, polyphenylene vinylene and derivatives thereof, polysilane and derivatives thereof, polyalkylthiophene and derivatives thereof, porphyrin derivatives, phthalocyanine derivatives, and organometallic polymers. Among these, a material having a high hole mobility is preferable.

電子輸送層および正孔輸送層の膜厚は特に限定されないが、具体的には、各々の膜厚が0.1nm〜1500nmの範囲内、その中でも、1nm〜300nmの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記範囲より厚い場合には、電子輸送層および正孔輸送層における体積抵抗が高くなる可能性があり、一方、膜厚が上記範囲より薄い場合には、第1電極層と第2電極層との間で短絡が生じる可能性があるからである。   The film thicknesses of the electron transport layer and the hole transport layer are not particularly limited. Specifically, each film thickness is preferably in the range of 0.1 nm to 1500 nm, and more preferably in the range of 1 nm to 300 nm. . When the film thickness is thicker than the above range, the volume resistance in the electron transport layer and the hole transport layer may be high. On the other hand, when the film thickness is thinner than the above range, the first electrode layer and the second electrode layer This is because a short circuit may occur between the electrode layers.

また、電子輸送層または正孔輸送層を形成する方法としては、所定の膜厚に均一に形成することができる方法であれば特に限定されない。具体的には、ダイコート法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法、ビードコート法、スプレーコート法、バーコート法、グラビアコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法等を挙げることができる。その中でも、スピンコート法またはダイコート法であることが好ましい。光電変換層を上記範囲内の膜厚となるように精度良く形成することができるからである。   Further, the method for forming the electron transport layer or the hole transport layer is not particularly limited as long as it can be uniformly formed in a predetermined film thickness. Specifically, die coating method, spin coating method, dip coating method, roll coating method, bead coating method, spray coating method, bar coating method, gravure coating method, ink jet method, screen printing method, offset printing method, etc. Can do. Among these, a spin coating method or a die coating method is preferable. This is because the photoelectric conversion layer can be formed with high accuracy so as to have a film thickness within the above range.

(ii)バルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池の場合
バルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池は、光電変換層として、電子受容性および電子供与性の両方の機能を有する電子正孔輸送層とし、電子正孔輸送層内で形成されるpn接合を利用して電荷分離を生じさせ、光電流を得る有機薄膜太陽電池である。
(Ii) In the case of a bulk heterojunction type organic thin film solar cell The bulk heterojunction type organic thin film solar cell is an electron hole transport layer having both electron accepting and electron donating functions as a photoelectric conversion layer, and electron hole transport. It is an organic thin film solar cell that obtains a photocurrent by causing charge separation using a pn junction formed in a layer.

電子正孔輸送層を形成する材料としては、一般的に、バルクへテロ接合型有機薄膜太陽電池において用いられているものであれば特に限定されないが、具体的には、電子供与性の材料および電子受容体の材料の両方の材料を均一に分散させたものを挙げることができる。また、電子供与性の材料および電子受容性の両方の材料の混合比は、用いる材料により最適な混合比に適宜調整する。   The material for forming the electron-hole transport layer is not particularly limited as long as it is generally used in bulk heterojunction organic thin-film solar cells. A material in which both materials of the electron acceptor material are uniformly dispersed can be mentioned. Further, the mixing ratio of both the electron-donating material and the electron-accepting material is appropriately adjusted to an optimal mixing ratio depending on the material to be used.

電子受容性の材料としては、そのような機能を有するものであれば特に限定されない。具体的には、CN−ポリ(フェニレン−ビニレン)、MEH−CN−PPV、−CN基または−CF基含有ポリマー、それらの−CF置換ポリマー、ポリ(フルオレン)誘導体、C60誘導体、カーボンナノチューブ、ペリレン誘導体、多環キノン、キナクリドン等の材料を挙げることができる。中でも、電子の移動度の高い材料であることが好ましい。 The electron-accepting material is not particularly limited as long as it has such a function. Specifically, CN-poly (phenylene-vinylene), MEH-CN-PPV, -CN group or -CF 3 group-containing polymer, their -CF 3 substituted polymer, poly (fluorene) derivative, C 60 derivative, carbon Examples thereof include materials such as nanotubes, perylene derivatives, polycyclic quinones, and quinacridones. Among these, a material having high electron mobility is preferable.

また、電子供与性の材料としては、そのような機能を有するものであれば特に限定されない。具体的には、ポリフェニレンおよびその誘導体、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリシランおよびその誘導体、ポリアルキルチオフェンおよびその誘導体、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、有機金属ポリマー等を挙げることができる。中でも、正孔の移動度が高い材料であることが好ましい。   The electron donating material is not particularly limited as long as it has such a function. Specific examples include polyphenylene and derivatives thereof, polyphenylene vinylene and derivatives thereof, polysilane and derivatives thereof, polyalkylthiophene and derivatives thereof, porphyrin derivatives, phthalocyanine derivatives, and organometallic polymers. Among these, a material having a high hole mobility is preferable.

電子正孔輸送層の層の数は、一層であってもよく、複数層であってもよい。   The number of layers of the electron hole transport layer may be one layer or a plurality of layers.

このような電子正孔輸送層の膜厚としては、一般的にバルクヘテロ接合型において採用されている膜厚であれば特に限定されないが、具体的には、0.2nm〜3000nmの範囲内、その中でも、1nm〜600nmの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記範囲より厚い場合には、電子正孔輸送層における体積抵抗が高くなる可能性があり、一方、膜厚が上記範囲より薄い場合には、第1電極層および第2電極層に短絡が生じる可能性があるからである。   The film thickness of such an electron hole transport layer is not particularly limited as long as it is a film thickness generally employed in a bulk heterojunction type, and specifically, within a range of 0.2 nm to 3000 nm, Especially, it is preferable that it exists in the range of 1 nm-600 nm. When the film thickness is thicker than the above range, the volume resistance in the electron-hole transport layer may be high. On the other hand, when the film thickness is thinner than the above range, the first electrode layer and the second electrode layer This is because a short circuit may occur.

また、電子正孔輸送層を形成する方法としては、所定の膜厚に均一に形成することができる方法であれば特に限定されない。具体的には、ダイコート法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法、ビードコート法、スプレーコート法、バーコート法、グラビアコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法等を挙げることができる。その中でも、スピンコート法またはダイコート法であることが好ましい。光電変換層を上記範囲内の膜厚に精度良く形成することができるからである。   In addition, the method for forming the electron hole transport layer is not particularly limited as long as it can be uniformly formed in a predetermined film thickness. Specifically, die coating method, spin coating method, dip coating method, roll coating method, bead coating method, spray coating method, bar coating method, gravure coating method, ink jet method, screen printing method, offset printing method, etc. Can do. Among these, a spin coating method or a die coating method is preferable. This is because the photoelectric conversion layer can be accurately formed to a film thickness within the above range.

3.第1電極層
本発明に用いられる第1電極層を形成する材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されないが、光の照射方向や、後述する第2電極層を形成する材料の仕事関数等を考慮して適宜選択することが好ましい。
例えば第2電極層を形成する材料を仕事関数が低い材料とした場合には、第1電極層を形成する材料は仕事関数が高い材料が好ましい。仕事関数が高い材料としては、例えばAu、Ag、Co、Ni、Pt、C、ITO、SnO、フッ素をドープしたSnO、ZnO等を挙げることができる。
また、基板側を受光面とした場合には、第1電極層を透明電極とすることが好ましい。この場合、一般的に透明電極として使用されているものを用いることができる。具体的には、In−Zn−O(IZO)、In−Sn−O(ITO)、ZnO−Al、Zn−Sn−O等を挙げることができる。
3. 1st electrode layer Although it will not specifically limit as long as it has electroconductivity as a material which forms the 1st electrode layer used for this invention, The light irradiation direction and the material which forms the 2nd electrode layer mentioned later It is preferable to select appropriately considering work function and the like.
For example, when the material for forming the second electrode layer is a material having a low work function, the material for forming the first electrode layer is preferably a material having a high work function. Examples of the material having a high work function include Au, Ag, Co, Ni, Pt, C, ITO, SnO 2 , fluorine-doped SnO 2 , and ZnO.
Further, when the substrate side is the light receiving surface, the first electrode layer is preferably a transparent electrode. In this case, what is generally used as a transparent electrode can be used. Specifically, In—Zn—O (IZO), In—Sn—O (ITO), ZnO—Al, Zn—Sn—O, and the like can be given.

本発明おいては、第1電極層の全光線透過率が85%以上、中でも90%以上、特に92%以上であることが好ましい。基板側を受光面とした場合、第1電極層の全光線透過率が上記範囲であることにより、第1電極層にて光を十分に透過することができ、光電変換層にて光を効率的に吸収することができるからである。
なお、上記全光線透過率は、可視光領域において、スガ試験機株式会社製 SMカラーコンピュータ(型番:SM−C)を用いて測定した値である。
In the present invention, the total light transmittance of the first electrode layer is preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and particularly preferably 92% or more. When the substrate side is a light-receiving surface, the first electrode layer can sufficiently transmit light because the total light transmittance of the first electrode layer is in the above range, and light is efficiently transmitted by the photoelectric conversion layer. It is because it can absorb.
The total light transmittance is a value measured using an SM color computer (model number: SM-C) manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. in the visible light region.

また、本発明においては、第1電極層のシート抵抗が20Ω/□以下、中でも10Ω/□以下、特に5Ω/□以下であることが好ましい。シート抵抗が上記範囲より大きい場合、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性があるからである。
なお、上記シート抵抗は、三菱化学株式会社製 表面抵抗計(ロレスタMCP:四端子プローブ)を用い、JIS R1637(ファインセラミックス薄膜の低効率試験方法:4探針法による測定方法)に基づき、測定した値である。
In the present invention, the sheet resistance of the first electrode layer is preferably 20Ω / □ or less, more preferably 10Ω / □ or less, and particularly preferably 5Ω / □ or less. This is because if the sheet resistance is larger than the above range, the generated charge may not be sufficiently transmitted to the external circuit.
The sheet resistance is measured based on JIS R1637 (low-efficiency test method for fine ceramic thin film: 4-probe method) using a surface resistance meter (Loresta MCP: 4-terminal probe) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. It is the value.

上記第1電極層は、単層であってもよく、また異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。このような第1電極層の膜厚としては、単層である場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、0.1〜500nmの範囲内、その中でも、1nm〜300nmの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記範囲より薄い場合は、第1電極層のシート抵抗が大きくなりすぎ、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性があり、一方、膜厚が上記範囲より厚い場合には、全光線透過率が低下し、光電変換効率を低下させる可能性があるからである。   The first electrode layer may be a single layer or may be laminated using materials having different work functions. As the film thickness of such a first electrode layer, when it is a single layer, the film thickness is within a range of 0.1 to 500 nm, and among these, 1 nm to 300 nm. It is preferable to be within the range. If the film thickness is smaller than the above range, the sheet resistance of the first electrode layer may become too large, and the generated charge may not be sufficiently transmitted to the external circuit. On the other hand, if the film thickness is larger than the above range, This is because the total light transmittance is lowered and the photoelectric conversion efficiency may be lowered.

また、上記第1電極層は、基板上に全面に形成されていてもよく、パターン状に形成されていてもよい。   The first electrode layer may be formed on the entire surface of the substrate or may be formed in a pattern.

上記第1電極層の形成方法としては、一般に用いられている方法を用いることができ、具体的には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等のPVD法や、CVD法等の乾式塗工法、およびITO微粒子を含有する塗工液等を塗布する湿式塗工法を挙げることができる。また、第1電極層をパターン状に形成する場合のパターニング方法としては、第1電極層を所望のパターンに精度良く形成することができる方法であれば特に限定されないが、具体的には、フォトリソグラフィー法等を挙げることができる。   As the method for forming the first electrode layer, a generally used method can be used. Specifically, a PVD method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or an ion plating method, or a dry method such as a CVD method. Examples thereof include a coating method and a wet coating method in which a coating solution containing ITO fine particles is applied. The patterning method for forming the first electrode layer in a pattern is not particularly limited as long as it can accurately form the first electrode layer in a desired pattern. Lithographic methods and the like can be mentioned.

4.第2電極層
本発明に用いられる第2電極層は、上記第1電極層と対向する電極である。第2電極層を形成する材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されないが、光の照射方向や、上記第1電極層を形成する材料の仕事関数等を考慮して適宜選択することが好ましい。
例えば基板側を受光面とした場合には、上記第1電極層が透明電極となり、このような場合には、第2電極層は透明でなくともよい。
また、第1電極層を仕事関数が高い材料を用いて形成した場合には、第2電極層は仕事関数が低い材料を用いて形成することが好ましい。具体的に仕事関数が低い材料としては、Li、In、Al、Ca、Mg、Sm、Tb、Yb、Zr、LiF等を挙げることができる。
4). Second electrode layer The second electrode layer used in the present invention is an electrode facing the first electrode layer. The material for forming the second electrode layer is not particularly limited as long as it has conductivity, but it is appropriately selected in consideration of the irradiation direction of light, the work function of the material for forming the first electrode layer, and the like. It is preferable.
For example, when the substrate side is a light receiving surface, the first electrode layer is a transparent electrode. In such a case, the second electrode layer may not be transparent.
In the case where the first electrode layer is formed using a material having a high work function, the second electrode layer is preferably formed using a material having a low work function. Specific examples of the material having a low work function include Li, In, Al, Ca, Mg, Sm, Tb, Yb, Zr, and LiF.

第2電極層は、単層であってもよく、また、異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。   The second electrode layer may be a single layer or may be laminated using materials having different work functions.

上記第2電極層の膜厚は、単層である場合にはその膜厚が、複数層からなる場合には各層を合わせた総膜厚が、0.1nm〜500nmの範囲内、中でも、1nm〜300nmの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記範囲より薄い場合は、第2電極層のシート抵抗が大きくなりすぎ、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性があり、一方、膜厚が上記範囲より厚い場合には全光線透過率が低下し、光電変換効率を低下させる可能性があるからである。   The film thickness of the second electrode layer is a single layer, and when it is composed of a plurality of layers, the total film thickness of each layer is within a range of 0.1 nm to 500 nm, particularly 1 nm. It is preferable to be within a range of ˜300 nm. If the film thickness is smaller than the above range, the sheet resistance of the second electrode layer may become too large, and the generated charge may not be sufficiently transmitted to the external circuit. On the other hand, if the film thickness is larger than the above range, This is because the total light transmittance is lowered and the photoelectric conversion efficiency may be lowered.

また、上記第2電極層は、光電変換層上に全面に形成されていてもよく、パターン状に形成されていてもよい。   Further, the second electrode layer may be formed on the entire surface of the photoelectric conversion layer or may be formed in a pattern.

このような第2電極層の形成方法としては、一般に使用される方法を用いることができ、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等のPVD法や、CVD法等の乾式塗工法、およびAg等の金属コロイドを含有する金属ペースト等を用いて塗布する湿式塗工法を挙げることができる。また、第2電極層をパターン状に形成する場合のパターニング方法としては、第2電極層を所望のパターンに精度良く形成することができる方法であれば特に限定されないが、具体的には、フォトリソグラフィー法等を挙げることができる。   As a method for forming such a second electrode layer, a generally used method can be used, for example, a PVD method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, or a dry coating method such as a CVD method. And a wet coating method in which a metal paste containing a metal colloid such as Ag is used. The patterning method for forming the second electrode layer in a pattern is not particularly limited as long as the second electrode layer can be accurately formed in a desired pattern. Lithographic methods and the like can be mentioned.

5.基板
本発明に用いられる基板は、透明なものであっても不透明なものであっても特に限定されるものではないが、例えば基板側が光の受光面となる場合には、透明基板であることが好ましい。この透明基板としては、特に限定されるものではなく、例えば石英ガラス、パイレックス(登録商標)、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を挙げることができる。
5. Substrate The substrate used in the present invention is not particularly limited, whether it is transparent or opaque. For example, when the substrate side is a light receiving surface, it is a transparent substrate. Is preferred. The transparent substrate is not particularly limited, and for example, a non-flexible transparent rigid material such as quartz glass, Pyrex (registered trademark), synthetic quartz plate, or a transparent resin film, an optical resin plate, etc. The transparent flexible material which has flexibility can be mentioned.

本発明においては、上記の中でも基板が透明樹脂フィルム等のフレキシブル材であることが好ましい。透明樹脂フィルムは、加工性に優れており、製造コスト低減や軽量化、割れにくい有機薄膜太陽電池の実現において有用であり、曲面への適用等の種々のアプリケーションへの適用可能性が広がるからである。   In the present invention, among the above, the substrate is preferably a flexible material such as a transparent resin film. Transparent resin films are excellent in processability, and are useful in the realization of organic thin-film solar cells that reduce manufacturing costs, reduce weight, and are difficult to break, and expand the applicability to various applications such as application to curved surfaces. is there.

6.電子取出し層
本発明のバイレイヤー型有機薄膜太陽電池においては、例えば図3に示すように、光電変換層4と第2電極層5との間に電子取出し層6が形成されていてもよい。
6). Electron Extraction Layer In the bilayer organic thin-film solar cell of the present invention, an electron extraction layer 6 may be formed between the photoelectric conversion layer 4 and the second electrode layer 5 as shown in FIG.

電子取出し層は、上記光電変換層から上記第2電極層への電子の取出しが容易に行われるように設けられる層である。これにより、光電変換層から第2電極層への電子取出し効率が高められるため、光電変換効率を向上させることが可能となる。   The electron extraction layer is a layer provided so that electrons can be easily extracted from the photoelectric conversion layer to the second electrode layer. Thereby, since the electron extraction efficiency from the photoelectric conversion layer to the second electrode layer is increased, the photoelectric conversion efficiency can be improved.

このような電子取出し層に用いられる材料としては、光電変換層から第2電極層への電子の取出しを安定化させる材料であれば特に限定されない。具体的には、ドープされたポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン、トリフェニルジアミン(TPD)等の導電性有機化合物、またはテトラチオフルバレン、テトラメチルフェニレンジアミン等の電子供与性化合物と、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン等の電子受容性化合物とからなる電荷移動錯体を形成する有機材料等を挙げることができる。また、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属との金属ドープ層が挙げられる。好適な材料としては、バソキュプロイン(BCP)または、バソフェナントロン(Bphen)と、Li、Cs、Ba、Srなどの金属ドープ層が挙げられる。   A material used for such an electron extraction layer is not particularly limited as long as it is a material that stabilizes extraction of electrons from the photoelectric conversion layer to the second electrode layer. Specifically, conductive organic compounds such as doped polyaniline, polyphenylene vinylene, polythiophene, polypyrrole, polyparaphenylene, polyacetylene, triphenyldiamine (TPD), or electron donation such as tetrathiofulvalene, tetramethylphenylenediamine, etc. An organic material that forms a charge transfer complex composed of an organic compound and an electron-accepting compound such as tetracyanoquinodimethane and tetracyanoethylene. Moreover, the metal dope layer with an alkali metal or alkaline-earth metal is mentioned. Suitable materials include bathocuproin (BCP) or bathophenantrone (Bphen) and metal doped layers such as Li, Cs, Ba, Sr.

7.その他
本発明の有機薄膜太陽電池は、上述した構成部材の他にも、必要に応じて後述する構成部材を有していてもよい。
7). Others The organic thin film solar cell of the present invention may have constituent members to be described later as needed in addition to the constituent members described above.

(1)保護シート
本発明においては、第2電極層上に保護シートが形成されていてもよい。保護シートは、本発明の有機薄膜太陽電池を外界から保護するために設けられる層である。
(1) Protective sheet In this invention, the protective sheet may be formed on the 2nd electrode layer. A protective sheet is a layer provided in order to protect the organic thin-film solar cell of this invention from the external environment.

保護シートに用いられる材料としては、アルミニウム等の金属板もしくは金属箔、フッ素系樹脂シート、環状ポリオレフィン系樹脂シート、ポリカーボネート系樹脂シート、ポリ(メタ)アクリル系樹脂シート、ポリアミド系樹脂シート、ポリエステル系樹脂シート、または耐候性フィルムとバリアフィルムとをラミネート積層した複合シートなどが挙げられる。   Materials used for the protective sheet include a metal plate or metal foil such as aluminum, a fluorine resin sheet, a cyclic polyolefin resin sheet, a polycarbonate resin sheet, a poly (meth) acrylic resin sheet, a polyamide resin sheet, and a polyester resin. Examples thereof include a resin sheet or a composite sheet obtained by laminating and laminating a weather resistant film and a barrier film.

上記保護シートの厚みは、20μm〜500μmの範囲内が好ましく、より好ましくは50μm〜200μmの範囲内である。   The thickness of the protective sheet is preferably in the range of 20 μm to 500 μm, more preferably in the range of 50 μm to 200 μm.

また、上記保護シートは、後述するバリア層の欄に記載するような、バリア性を有するものであってもよい。   Further, the protective sheet may have a barrier property as described in the column of a barrier layer described later.

さらに、上記保護シートには、着色等により意匠性を付与することもできる。この際、保護シートへの顔料の練り込等により着色してもよく、例えば青色ハードコート層等の着色層を積層することにより着色してもよい。   Furthermore, the design properties can be imparted to the protective sheet by coloring or the like. At this time, it may be colored by kneading the pigment into the protective sheet or the like, for example, by laminating a colored layer such as a blue hard coat layer.

(2)充填材層
本発明においては、第2電極層と保護シートとの間に充填材層が形成されていてもよい。充填材層は、有機薄膜太陽電池の裏面側、すなわち第2電極層と上記保護シートとを接着させ、有機薄膜太陽電池を封止するために設けられる層である。
(2) Filler layer In the present invention, a filler layer may be formed between the second electrode layer and the protective sheet. A filler layer is a layer provided in order to adhere the back surface side of an organic thin film solar cell, ie, a 2nd electrode layer, and the said protective sheet, and to seal an organic thin film solar cell.

このような充填材層としては、一般に太陽電池の充填材層として使用されているものであればよく、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂が挙げられる。   As such a filler layer, what is generally used as a filler layer of a solar cell should just be mentioned, for example, ethylene-vinyl acetate copolymer resin is mentioned.

また、上記充填材層の厚みは、50μm〜2000μmの範囲内であることが好ましく、200μm〜800μmの範囲内であることがより好ましい。厚みが上記範囲より薄くなると強度が低下し、逆に厚みが上記範囲より厚くなるとクラック等が発生しやすくなるからである。   Moreover, it is preferable that the thickness of the said filler layer exists in the range of 50 micrometers-2000 micrometers, and it is more preferable that it exists in the range of 200 micrometers-800 micrometers. This is because when the thickness is less than the above range, the strength is reduced, and conversely, when the thickness is greater than the above range, cracks and the like are likely to occur.

(3)バリア層
本発明においては、上記基板の表面、または上記保護シートの表面にバリア層が形成されていてもよい。また、上記基板または上記保護シートが複数層からなる場合は、各層の間にバリア層を設けてもよい。本発明に用いられるバリア層は、透明な層であり、かつ外部からの酸素や水蒸気の浸入を妨げ、本発明の有機薄膜太陽電池を保護するために設けられる層である。
(3) Barrier layer In the present invention, a barrier layer may be formed on the surface of the substrate or the surface of the protective sheet. Moreover, when the said board | substrate or the said protective sheet consists of multiple layers, you may provide a barrier layer between each layer. The barrier layer used in the present invention is a transparent layer, and is a layer provided to prevent the entry of oxygen and water vapor from the outside and protect the organic thin film solar cell of the present invention.

本発明に用いられるバリア層は、酸素透過率が、5cc/m/day以下であり、中でも0.1cc/m/day以下であることが好ましい。また水蒸気透過率は、5g/m/day以下であり、中でも0.01g/m/day以下であることが好ましい。
なお、上記酸素透過率は、酸素ガス透過率測定装置(MOCON社製、OX−TRAN 2/20)を用い、23℃、90%Rhの条件で測定した値である。また、上記水蒸気透過率は、水蒸気透過率測定装置(MOCON社製、PERMATRAN−W 3/31)を用い、37.8℃、100%Rhの条件で測定した値である。
The barrier layer used in the present invention has an oxygen permeability of 5 cc / m 2 / day or less, and preferably 0.1 cc / m 2 / day or less. Further, the water vapor transmission rate is 5 g / m 2 / day or less, preferably 0.01 g / m 2 / day or less.
The oxygen permeability is a value measured under the conditions of 23 ° C. and 90% Rh using an oxygen gas permeability measuring device (manufactured by MOCON, OX-TRAN 2/20). The water vapor transmission rate is a value measured using a water vapor transmission rate measurement device (manufactured by MOCON, PERMATRAN-W 3/31) under conditions of 37.8 ° C. and 100% Rh.

このようなバリア層としては、上述したバリア性を有する層であれば、特に限定されるものではないが、そのバリア性の高さ等から、蒸着法により形成された蒸着層を有することが好ましい。   Such a barrier layer is not particularly limited as long as it has the above-described barrier properties, but it is preferable to have a vapor deposition layer formed by a vapor deposition method because of its high barrier properties. .

上記蒸着層としては、蒸着法により形成される層であれば、その蒸着法の種類等は特に限定されるものではなく、CVD法であってもよく、またPVD法であってもよい。蒸着層が、例えばプラズマCVD法等のCVD法により形成される場合には、緻密でバリア性の高い層を形成することが可能となるが、本発明においては、製造効率やコスト等の面からPVD法であることが好ましい。本発明に用いられるPVD法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等が挙げられるが、中でも、そのバリア性等の面から、真空蒸着法であることが好ましい。本発明に用いられる真空蒸着法として、具体的には、例えばエレクトロンビーム(EB)加熱方式による真空蒸着法、または高周波誘電加熱方式による真空蒸着法等が挙げられる。   The vapor deposition layer is not particularly limited as long as it is a layer formed by a vapor deposition method, and may be a CVD method or a PVD method. When the vapor deposition layer is formed by a CVD method such as a plasma CVD method, it is possible to form a dense and highly barrier layer. In the present invention, however, from the viewpoint of manufacturing efficiency and cost, etc. The PVD method is preferred. Examples of the PVD method used in the present invention include a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, and an ion plating method. Among these, the vacuum vapor deposition method is preferable from the standpoint of barrier properties. Specific examples of the vacuum deposition method used in the present invention include a vacuum deposition method using an electron beam (EB) heating method, a vacuum deposition method using a high frequency dielectric heating method, and the like.

また、上記蒸着層の材料としては、金属または無機酸化物が好ましく、Ti、Al、Mg、Zr、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化窒化珪素、酸化窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化イットリウム、B、CaO等を挙げることができ、中でも酸化珪素であることが好ましい。酸化珪素からなる層は、高いバリア性と透明性とを有するからである。 Further, the material for the vapor deposition layer is preferably a metal or an inorganic oxide, Ti, Al, Mg, Zr, silicon oxide, aluminum oxide, silicon oxynitride, aluminum oxynitride, magnesium oxide, zinc oxide, indium oxide, oxide Tin, yttrium oxide, B 2 O 3 , CaO and the like can be mentioned, and among these, silicon oxide is preferable. This is because the layer made of silicon oxide has high barrier properties and transparency.

また、本発明における蒸着層の厚さは、用いられる材料の種類や構成により最適条件が異なり適宜選択されるが、5nm〜1000nm、中でも10nm〜500nmの範囲内であることが好ましい。蒸着層の厚さが、上記の範囲より薄い場合には、均一な層とすることが困難な場合があり、上記バリア性を得ることができない場合があるからである。また、蒸着層の厚さが上記の範囲より厚い場合には、成膜後に、引っ張り等の外的要因により、蒸着層に亀裂が生じること等により、バリア性が著しく損なわれる可能性があるためであり、また形成に時間を要し、生産性も低下するからである。   Further, the thickness of the vapor deposition layer in the present invention is appropriately selected depending on the type and configuration of the material used, and is suitably selected, but is preferably in the range of 5 nm to 1000 nm, particularly 10 nm to 500 nm. This is because if the thickness of the vapor deposition layer is thinner than the above range, it may be difficult to obtain a uniform layer and the barrier property may not be obtained. In addition, when the thickness of the vapor deposition layer is larger than the above range, the barrier property may be significantly impaired after the film formation due to a crack in the vapor deposition layer due to external factors such as pulling. In addition, it takes time to form and the productivity is also lowered.

(4)層構成
本発明においては、第1電極層および第2電極層間に正孔取出し層および光電変換層がこの順に配置されているものであれば特に限定されない。例えば上述したように、光電変換層が単層であっても複数層であってもよく、また光電変換層が複数層である場合には各層間に別途電極層が設けられていてもよい。
(4) Layer structure In the present invention, there is no particular limitation as long as the hole extraction layer and the photoelectric conversion layer are arranged in this order between the first electrode layer and the second electrode layer. For example, as described above, the photoelectric conversion layer may be a single layer or a plurality of layers, and when the photoelectric conversion layer is a plurality of layers, a separate electrode layer may be provided between each layer.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.

以下、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。
[実施例1]
(第1電極層の形成)
ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム基板(厚み:125μm)の表面にPVD法によりSiO薄膜を形成し、そのSiO薄膜の上面に透明電極であるITO膜(膜厚:150nm、シート抵抗:20Ω/□)をイオンプレーティング法(パワー:3.7kW、酸素部分圧:73%、成膜圧力:0.3Pa、成膜レート:150nm/min、基板温度:20℃)により成膜した後に、エッチングによりパターンニングした。次いで、ITOパターンが形成された基板をアセトン、基板洗浄液、IPAをそれぞれ用いて洗浄した。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
[Example 1]
(Formation of first electrode layer)
A SiO 2 thin film is formed on the surface of a polyethylene naphthalate (PEN) film substrate (thickness: 125 μm) by the PVD method, and an ITO film (film thickness: 150 nm, sheet resistance: 20Ω / sheet) as a transparent electrode on the upper surface of the SiO 2 thin film. □) is formed by ion plating (power: 3.7 kW, oxygen partial pressure: 73%, film forming pressure: 0.3 Pa, film forming rate: 150 nm / min, substrate temperature: 20 ° C.), and then etching is performed. Was patterned. Next, the substrate on which the ITO pattern was formed was cleaned using acetone, a substrate cleaning solution, and IPA.

(正孔取出し層の形成)
正孔取出し層形成用塗工液として導電性高分子ペーストの調製を行った。ポリ(3,4)−エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルフォネート(PEDOT/PSS)の2wt%水分散体に、ポリエステル樹脂の25wt%水分散体と、N−メチルホルムアミドと、フッ素系界面活性剤(フルオロアルキルカルボン酸)とを重量比90:5:4:1で添加し、これらの混合物を攪拌器にて50分攪拌して、目的とする導電性高分子ペーストを得た。
次に、導電性高分子ペーストをスピンコート法にて上記ITOパターンが形成された基板上に成膜し、150℃で30分間乾燥させて正孔取出し層(膜厚:100nm)を形成した。
(Formation of hole extraction layer)
A conductive polymer paste was prepared as a coating liquid for forming a hole extraction layer. Poly (3,4) -ethylenedioxythiophene / polystyrene sulfonate (PEDOT / PSS) 2 wt% aqueous dispersion, 25 wt% aqueous dispersion of polyester resin, N-methylformamide, and fluorosurfactant (Fluoroalkylcarboxylic acid) was added at a weight ratio of 90: 5: 4: 1, and the mixture was stirred with a stirrer for 50 minutes to obtain the intended conductive polymer paste.
Next, a conductive polymer paste was formed on the substrate on which the ITO pattern was formed by spin coating, and dried at 150 ° C. for 30 minutes to form a hole extraction layer (film thickness: 100 nm).

(光電変換層の形成)
ポリチオフェン(P3HT:ポリ3−ヘキシルチオフェン−2,5−ジイル(レジオレギュラー))の0.3wt%クロロホルム溶液と、フラーレン(PCBM:1−(3−メトキシカルボニル)プロピル−1−フェニル(6,6)−C60)の0.1wt%クロロホルム溶液とを重量比3:1で混合し、この混合溶液をφ0.2μmのろ紙でろ過して、光電変換層形成用塗工液を調製した。
この光電変換層形成用塗工液を上記正孔取出し層上にスピンコート法にて成膜し、110℃で10分間乾燥させて光電変換層(膜厚:30nm)を形成した。
(Formation of photoelectric conversion layer)
A 0.3 wt% chloroform solution of polythiophene (P3HT: poly-3-hexylthiophene-2,5-diyl (resiregular)) and fullerene (PCBM: 1- (3-methoxycarbonyl) propyl-1-phenyl (6,6 ) -C 60 ) 0.1 wt% chloroform solution was mixed at a weight ratio of 3: 1, and this mixed solution was filtered through a filter paper of φ0.2 μm to prepare a photoelectric conversion layer forming coating solution.
This coating film for forming a photoelectric conversion layer was formed on the hole extraction layer by spin coating, and dried at 110 ° C. for 10 minutes to form a photoelectric conversion layer (film thickness: 30 nm).

(第2電極層の形成)
次に、光電変換層上に、Ca薄膜(膜厚:100nm)、Al薄膜(膜厚:500nm)を順次蒸着法にて成膜し、金属電極とした。
(Formation of second electrode layer)
Next, a Ca thin film (film thickness: 100 nm) and an Al thin film (film thickness: 500 nm) were sequentially formed on the photoelectric conversion layer by a vapor deposition method to obtain a metal electrode.

(有機薄膜太陽電池の作製)
最後に、封止用ガラス材により金属電極の上から封止して、バルクヘテロ接合型の有機薄膜太陽電池を作製した。
(Production of organic thin film solar cells)
Finally, sealing was performed from above the metal electrode with a sealing glass material to produce a bulk heterojunction type organic thin film solar cell.

[実施例2]
実施例1において、正孔取出し層を形成する際に、添加成分としてN−メチルホルムアミドのみを用いて導電性高分子ペーストを調製した以外は、実施例1と同様にして有機薄膜太陽電池を作製した。
[Example 2]
In Example 1, when forming a hole extraction layer, an organic thin film solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that a conductive polymer paste was prepared using only N-methylformamide as an additive component. did.

[比較例]
実施例1において、正孔取出し層を形成する際に、添加成分としてポリエステル樹脂、N−メチルホルムアミド、およびフッ素系界面活性剤を用いないで導電性高分子ペーストを調製した以外は、実施例1と同様にして有機薄膜太陽電池を作製した。
[Comparative example]
In Example 1, except that a conductive polymer paste was prepared without using a polyester resin, N-methylformamide, and a fluorosurfactant as additive components when forming the hole extraction layer. In the same manner, an organic thin film solar cell was produced.

[評価]
太陽電池特性に関しては、AM1.5、擬似太陽光(100mW/cm)を照射光源とし、ソースメジャーユニット(HP社製、HP4100)にて電圧印加により電流電圧特性の評価を行った。比較例の有機薄膜太陽電池では光電変換効率が0.6%、短絡電流密度が2.0mA/cmであったのに対し、実施例1の有機薄膜太陽電池では光電変換効率が2.0%、短絡電流密度が7.0mA/cm、実施例2の有機薄膜太陽電池では光電変換効率が1.0%、短絡電流密度が3.5mA/cmとなり、太陽電池の性能が向上した。
[Evaluation]
Regarding the solar cell characteristics, AM1.5 and simulated sunlight (100 mW / cm 2 ) were used as irradiation light sources, and current-voltage characteristics were evaluated by applying voltage with a source measure unit (HP4100, manufactured by HP). The organic thin film solar cell of the comparative example had a photoelectric conversion efficiency of 0.6% and a short-circuit current density of 2.0 mA / cm 2 , whereas the organic thin film solar cell of Example 1 had a photoelectric conversion efficiency of 2.0. %, short-circuit current density of 7.0 mA / cm 2, 1.0% photoelectric conversion efficiency in the organic thin-film solar battery of example 2, the short-circuit current density was improved 3.5mA / cm 2, and the performance of the solar cell .

本発明の有機薄膜太陽電池の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the organic thin film solar cell of this invention. 正孔取出し層を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating a hole extraction layer. 本発明の有機薄膜太陽電池の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the organic thin film solar cell of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 … 基板
2 … 第1電極層
3 … 正孔取出し層
4 … 光電変換層
5 … 第2電極層
6 … 電子取出し層
10 … 有機薄膜太陽電池
11 … 導電性高分子材料の凝集体
12 … 不対電子をもつ低分子化合物
13 … 正孔伝達経路
14 … 樹脂成分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate 2 ... 1st electrode layer 3 ... Hole extraction layer 4 ... Photoelectric conversion layer 5 ... 2nd electrode layer 6 ... Electron extraction layer 10 ... Organic thin film solar cell 11 ... Aggregate of a conductive polymer material 12 ... Non Low-molecular compound with counter-electron 13 ... Hole transport path 14 ... Resin component

Claims (7)

基板と、前記基板上に形成された第1電極層と、前記第1電極層上に形成された正孔取出し層と、前記正孔取出し層上に形成された光電変換層と、前記光電変換層上に形成された第2電極層とを有する有機薄膜太陽電池であって、
前記正孔取出し層が、導電性高分子材料と不対電子をもつ低分子化合物とを含有することを特徴とする有機薄膜太陽電池。
A substrate, a first electrode layer formed on the substrate, a hole extraction layer formed on the first electrode layer, a photoelectric conversion layer formed on the hole extraction layer, and the photoelectric conversion An organic thin film solar cell having a second electrode layer formed on the layer,
The organic thin-film solar cell, wherein the hole extraction layer contains a conductive polymer material and a low molecular compound having unpaired electrons.
前記不対電子をもつ低分子化合物が、窒素を含むことを特徴とする請求項1に記載の有機薄膜太陽電池。   The organic thin film solar cell according to claim 1, wherein the low molecular compound having unpaired electrons contains nitrogen. 前記正孔取出し層が、樹脂成分を含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の有機薄膜太陽電池。   The organic thin-film solar cell according to claim 1, wherein the hole extraction layer contains a resin component. 前記樹脂成分が、前記導電性高分子材料と親和性の高いものであることを特徴とする請求項3に記載の有機薄膜太陽電池。   The organic thin film solar cell according to claim 3, wherein the resin component has high affinity with the conductive polymer material. 前記正孔取出し層が、両親媒性材料を含有することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかの請求項に記載の有機薄膜太陽電池。   The organic thin-film solar cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the hole extraction layer contains an amphiphilic material. 前記両親媒性材料が、非イオン性界面活性剤またはフッ素系界面活性剤であることを特徴とする請求項5に記載の有機薄膜太陽電池。   6. The organic thin film solar cell according to claim 5, wherein the amphiphilic material is a nonionic surfactant or a fluorine-based surfactant. 前記光電変換層と前記第2電極層との間に電子取出し層が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれかの請求項に記載の有機薄膜太陽電池。
The organic thin-film solar cell according to any one of claims 1 to 6, wherein an electron extraction layer is formed between the photoelectric conversion layer and the second electrode layer.
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