JP2006278584A

JP2006278584A - 有機薄膜太陽電池素子

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Publication number: JP2006278584A
Application number: JP2005093308A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Suzuki; 裕行鈴木; Kojiro Okawa; 晃次郎大川
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】本発明は、太陽光エネルギーを十分に吸収し、効果的に電気エネルギーに変換することが可能な有機薄膜太陽電池を提供することを主目的とする。
【解決手段】本発明は、吸収極大波長がそれぞれ異なる光電変換層が、少なくとも２層以上積層されていることを特徴とする有機薄膜太陽電池素子を提供することにより、上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、２層以上の光電変換層を有する有機薄膜太陽電池素子に関するものである。

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光電変換層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。

これは、光電変換層に使用されている有機半導体材料の多くは、吸収波長領域が狭く、吸光係数が小さいため、光電変換層に必須な光物性について不十分であり、太陽光（白色光）のうち特定の波長領域の光しか発電に利用することができないことが要因として挙げられる。

また、一般的に光電変換層には、有機半導体材料が用いられているが、これらの材料は、溶剤に対する溶解性が低く、厚膜を形成することが困難であるため、吸光度が低く、光電変換効率を高いものとすることができない、という要因もあった。

そこで、太陽光エネルギーを十分に吸収し、効果的に電気エネルギーに変換することが可能な有機薄膜太陽電池の提供が望まれている。

本発明は、吸収極大波長がそれぞれ異なる光電変換層が、少なくとも２層以上積層されていることを特徴とする有機薄膜太陽電池素子を提供する。

本発明においては、吸収極大波長がそれぞれ異なる複数の光電変換層が積層されていることから、各光電変換層により、異なる波長の光エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能となる。したがって、本発明によれば、広範囲の波長領域にわたって発電が可能であり、高い光電変換効率を実現可能な有機薄膜太陽電池素子とすることができる。

また、本発明は、吸収極大波長がほぼ同一の光電変換層が少なくとも２層以上積層されていることを特徴とする有機薄膜太陽電池素子を提供する。

本発明においては、吸収極大波長がほぼ同一の光電変換層が２層以上積層されていることから、実質的に光電変換層の膜厚を厚いものとすることができる。したがって、本発明によれば、吸光度を大きなものとすることができ、高い光電変換効率を実現可能な有機薄膜太陽電池素子とすることができる。

上記発明においては、上記光電変換層が電子供与性の導電性高分子材料および電子受容性の導電性高分子材料を含有する電子正孔輸送層であることが好ましい。これにより、光電変換層として複数層を積層する必要がなく、製造効率やコスト等の面で好ましいものとすることができるからである。

本発明によれば、広範囲の波長領域にわたって発電が可能であり、高い光電変換効率を実現可能な有機薄膜太陽電池素子とすることができるという効果を奏する。

本発明は、２層以上の光電変換層を有する有機薄膜太陽電池素子に関するものであり、その層構成の違いにより、２つの実施態様がある。以下、それぞれの実施態様ごとに詳しく説明する。

１．第１実施態様
まず、本発明の有機薄膜太陽電池素子の第１実施態様について説明する。本実施態様の有機薄膜太陽電池素子は、吸収極大波長がそれぞれ異なる光電変換層が少なくとも２層以上積層されていることを特徴とするものである。

本実施態様の有機薄膜太陽電池素子は、例えば図１に示すように、少なくとも光電変換層１ａと、その光電変換層１ａ上に形成され、光電変換層１ａと吸収極大波長が異なる光電変換層１ｂとを有するものである。ここで、本発明でいう「吸収極大波長」とは、上記光電変換層による光電変換に用いられる光の波長のうち、極大となる波長を示すこととする。

本実施態様によれば、上記吸収極大波長が異なる光電変換層が２層以上形成されていることから、それぞれの光電変換層で、異なる波長の光エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能となる。したがって、広範囲の波長領域の光エネルギーを吸収し、電気エネルギーに変換することが可能であり、高い光電変換率を実現可能な有機薄膜太陽電池素子とすることができるのである。

ここで、本実施態様においては、吸収極大波長が異なる上記光電変換層が少なくとも２層以上積層されたものであればよいが、中でも２層〜１０層程度、特に２層〜５層程度積層されていることが好ましい。これにより、より広範囲にわたる波長領域の光エネルギーを利用して、発電することが可能であり、高い光電変換率を実現可能な有機薄膜太陽電池素子とすることができるからである。また、上記範囲内であれば、安定して各光電変換層を積層することが可能となるからである。

本実施態様においては、上記各光電変換層のそれぞれの吸収極大波長のうち、最も近い吸収極大波長が５０ｎｍ以上異なるものとされていることが好ましい。また、上記各光電変換層のそれぞれの吸収極大波長のうち、最も離れた吸収極大波長が５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度、特に５０ｎｍ〜４００ｎｍ程度異なるものとされていることが好ましい。

また本実施態様においては特に、赤色波長領域（６００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内、好ましくは６１０ｎｍ〜７２０ｎｍの範囲内）に吸収極大波長を有する光電変換層、緑色波長領域（５００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内、好ましくは５３０ｎｍ〜５６０ｎｍの範囲内）に吸収極大波長を有する光電変換層、および青色波長領域（４００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内、好ましくは４４０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲内）に吸収極大波長を有する光電変換層が積層されていることが好ましい。これにより、太陽光の波長領域をほぼカバーして発電することが可能となり、太陽光エネルギーを効果的に利用して発電可能な有機薄膜太陽電池素子とすることができるからである。

なお本実施態様においては、複数層の光電変換層のうちに、吸収極大波長がほぼ同一の光電変換層が含まれていてもよい。これにより、吸光度を高いものとすることができ、太陽光エネルギーを十分に吸収し、吸収したエネルギーを効率よく電気エネルギーへ変換することが可能となるという利点を有する。
以下、本実施態様に用いられる光電変換層、および有機薄膜太陽電池素子の製造方法について詳しく説明する。

（光電変換層）
本実施態様に用いられる光電変換層は、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かって輸送する機能を有する部材であれば、特に限定されるものではない。

本実施態様においては、光電変換層が、例えば電子供与性の導電性高分子材料および電子受容性の導電性高分子材料を含有する電子正孔輸送層であってもよく、また例えば電子供与性の導電性高分子材料を含有する電子輸送層と電子受容性の導電性高分子材料を含有する正孔輸送層との２層からなるものであってもよい。上記電子正孔輸送層は、電子供与性の導電性高分子材料および電子受容性の導電性高分子材料の両方を含有するものであるので、例えば図１に示すように、単層で光電変換層１（１ａもしくは１ｂ）として機能することとなる。一方、上記光電変換層が正孔輸送層と電子輸送層とからなる場合には、正孔輸送層と電子輸送層の界面においてｐｎ接合が形成されて電荷分離が生じるため、例えば図２に示すように、正孔輸送層２および電子輸送層３の二層一組で、光電変換層１（１ａもしくは１ｂ）として機能することとなる。

本実施態様においては、特に光電変換層として、上記電子正孔輸送層が用いられることが好ましい。これにより、１つの光電変換層を形成する際、複数層積層する必要がなく、製造効率やコスト等の面からも好ましい有機薄膜太陽電池素子とすることができるからである。

ここで、上述した光電変換層の吸収極大波長の決定は、電子供与性の導電性高分子材料または電子受容性の導電性高分子材料の吸収波長領域を適宜選択することにより行うことができる。電子正孔輸送層は電子供与性の導電性高分子材料と電子受容性の導電性高分子材料とを含有するので、電子供与性の導電性高分子材料または電子受容性の導電性高分子材料のいずれか一方が、所定の吸収極大波長を有するものであればよい。また、正孔輸送層および電子輸送層では、正孔輸送層が電子供与性の導電性高分子材料を含有し、電子輸送層が電子受容性の導電性高分子材料を含有するので、正孔輸送層に用いる電子供与性の導電性高分子材料または電子輸送層に用いる電子受容性の導電性高分子材料のいずれか一方が、所定の吸収極大波長を有するものであればよい。
この際、電子供与性の導電性高分子材料が所定の吸収極大波長を有するものである場合は、電子受容性の導電性高分子材料は、上記電子供与性の導電性高分子材料とｐｎ接合を形成して電荷分離を生じさせるものであれば特に限定されるものではない。同様に、電子受容性の導電性高分子材料が所定の吸収極大波長を有するものである場合は、電子供与性の導電性高分子材料は、上記電子受容性の導電性高分子材料とｐｎ接合を形成して電荷分離を生じさせるものであれば特に限定されるものではない。

以下、本実施態様に用いられる電子正孔輸送層、電子輸送層、および電荷注入層についてわけて説明する。

ａ．電子正孔輸送層
本実施態様に用いられる電子正孔輸送層は、電子供与性の導電性高分子材料および電子受容性の導電性高分子材料を含有するものである。電子正孔輸送層は、電子受容性および電子供与性の両方の機能を有する層であり、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が生じるため、単独で光電変換層として機能する。

効率良く電荷を発生させるためには、電子正孔輸送層内にて電子供与性の導電性高分子材料および電子受容性の導電性高分子材料が均一に分散されていることが好ましい。この際、電子供与性の導電性高分子材料および電子受容性の導電性高分子材料の混合比は、使用する導電性高分子材料の種類により最適な混合比に適宜調整される。

電子供与性の導電性高分子材料としては、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るものではなく、例えばポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリシラン、ポリチオフェン、ポリカルバゾール、ポリビニルカルバゾール、ポルフィリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、およびこれらの誘導体、ならびにこれらの共重合体、あるいは、フタロシアニン含有ポリマー、カルバゾール含有ポリマー、有機金属ポリマー等を挙げることができる。
これらの材料のうち、上述した赤色波長領域に吸収極大波長を有する材料としては、例えばポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン等が挙げられる。また上記緑色波長領域に吸収極大波長を有する材料としては、例えばポリチオフェン−ポリフルオレン共重合体等が挙げられる。

一方、電子受容性の導電性高分子材料としては、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るものではなく、例えばポリフェニレンビニレン、ポリフルオレン、およびこれらの誘導体、ならびにこれらの共重合体、あるいは、カーボンナノチューブ、フラーレン誘導体、ＣＮ基またはＣＦ_３基含有ポリマーおよびそれらの−ＣＦ_３置換ポリマー等を挙げることができる。ポリフェニレンビニレン誘導体の具体例としては、ＣＮ−ＰＰＶ（Poly[2-Methoxy-5-(2´-ethylhexyloxy)-1,4-(1-cyanovinylene)phenylene]）、ＭＥＨ−ＣＮ−ＰＰＶ（Poly[2-Methoxy-5-(2´-ethylhexyloxy)-1,4-(1-cyanovinylene)phenylene]）等が挙げられる。
これらの材料のうち、上述した赤色波長領域に吸収極大波長を有する材料としては、例えばポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン等が挙げられる。また上記緑色波長領域に吸収極大波長を有する材料としては、例えばポリチオフェン−ポリフルオレン共重合体等が挙げられる。

また、電子供与性の導電性高分子材料および電子受容性の導電性高分子材料として、例えば電子供与性化合物がドープされた電子受容性の導電性高分子材料や、電子受容性化合物がドープされた電子供与性の導電性高分子材料等を用いることもできる。

電子供与性化合物がドープされる電子受容性の導電性高分子材料としては、上述した電子受容性の導電性高分子材料を挙げることができる。また、ドープされる電子供与性化合物としては、例えばＬｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｃｓ等のアルカリ金属やアルカリ土類金属のようなルイス塩基を用いることができる。なお、ルイス塩基は電子供与体として作用する。

電子受容性化合物がドープされる電子供与性の導電性高分子材料としては、上述した電子供与性の導電性高分子材料を挙げることができる。また、ドープされる電子受容性化合物としては、例えばＦｅＣｌ_３（III）、ＡｌＣｌ_３、ＡｌＢｒ_３、ＡｓＦ_６やハロゲン化合物のようなルイス酸を用いることができる。なお、ルイス酸は電子受容体として作用する。

電子正孔輸送層の膜厚は、一般的にバルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池において採用されている膜厚であれば特に限定されるものではないが、具体的には０．２ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲内で設定することができ、好ましくは１ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内である。電子正孔輸送層の膜厚が上記範囲より厚いと、電子正孔輸送層における膜抵抗が高くなる可能性があり、電子正孔輸送層の膜厚が上記範囲より薄いと、電極層間で短絡が生じる可能性があるからである。

ｂ．正孔輸送層
本発明に用いられる正孔輸送層は、電子供与性の導電性高分子材料を含有するものである。

電子供与性の導電性高分子材料としては、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るものではない。具体的には、上記電子正孔輸送層に用いられる電子供与性の導電性高分子材料と同様のものを挙げることができる。これらの材料のうち、上述した赤色波長領域に吸収極大波長を有する材料としては、例えばポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン等が挙げられる。また上記緑色波長領域に吸収極大波長を有する材料としては、例えばポリチオフェン−ポリフルオレン共重合体等が挙げられる。

正孔輸送層の膜厚は、特に限定されるものではないが、具体的には０．１ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲内で設定することができ、好ましくは１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内である。正孔輸送層の膜厚が上記範囲より厚いと、正孔輸送層における膜抵抗が高くなる可能性があり、正孔輸送層の膜厚が上記範囲より薄いと、電極層間で短絡が生じる可能性があるからである。

ｃ．電子輸送層
本実施態様に用いられる電子輸送層は、電子受容性の導電性高分子材料を含有するものである。

電子受容性の導電性高分子材料としては、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るものではない。具体的には、上記電子正孔輸送層に用いられる電子供与性の導電性高分子材料と同様のものを挙げることができる。これらの材料のうち、上述した赤色波長領域に吸収極大波長を有する材料としては、例えばポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン等が挙げられる。また上記緑色波長領域に吸収極大波長を有する材料としては、例えばポリチオフェン−ポリフルオレン共重合体等が挙げられる。

電子輸送層の膜厚は、特に限定されるものではないが、具体的には０．１ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲内で設定することができ、好ましくは１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内である。電子輸送層の膜厚が上記範囲より厚いと、電子輸送層における膜抵抗が高くなる可能性があり、電子輸送層の膜厚が上記範囲より薄いと、電極層間で短絡が生じる可能性があるからである。

（有機薄膜太陽電池素子の製造方法）
次に、本実施態様の有機薄膜太陽電池素子の製造方法について説明する。上記有機薄膜太陽電池素子の製造方法としては、上記光電変換層を安定して積層することができ、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るものではないが、塗布法が好適に用いられる。

この際、下地となる１層目の光電変換層には、重量平均分子量が比較的高い高分子材料が含有されていることが好ましい。これにより、例えば２層目の光電変換層形成用塗工液（上層形成用塗工液）中の溶媒に１層目の光電変換層（下地層）の構成成分が溶出するのを抑制することができ、２層目の光電変換層形成用塗工液（上層形成用塗工液）に使用される溶媒が制限されることないという利点を有するからである。したがって、このような方法を採ることにより、数多くの層を積層することが可能である。

高分子材料の重量平均分子量としては、１０万以上であることが好ましく、より好ましくは３０万以上、最も好ましくは５０万以上であり、また５００万以下であることが好ましく、より好ましくは３００万以下である。高分子材料の重量平均分子量が小さすぎると、上層形成用塗工液中の溶媒に高分子材料が溶解してしまう可能性があるからである。逆に、高分子材料の重量平均分子量が大きすぎると、下地層形成用塗工液の粘度が高くなり、均一な塗膜を形成しにくい場合があるからである。

なお、上記重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）法により測定した値である。測定条件を下記に示す。
測定用カラム：Shodex社製 HF-2002 スチレン−ジビニルベンゼン共重合体
検出器：示差屈折率検出器（RI）島津製作所社製 RID-6A
紫外吸収検出器測定波長254nm 島津製作所社製 SPD-10A
測定条件：移動相クロロホルム
流量 3ml/min
注入方法 2mlをシリンジにて注入

また、重量平均分子量が所定の範囲である高分子材料は、上述した電子正孔輸送層、正孔輸送層および電子輸送層に用いられる電子供与性の導電性高分子材料または電子受容性の導電性高分子材料として用いるものであってもよく、上記の電子供与性の導電性高分子材料や電子受容性の導電性高分子材料に加えて用いるものであってもよい。

上記高分子材料としては、上層形成用塗工液中の溶媒に溶解しないものであれば特に限定されるものではなく、上層形成用塗工液に使用する溶媒の種類によって適宜選択される。具体的には、上述した電子供与性の導電性高分子材料や電子受容性の導電性高分子材料等が挙げられる。

また、塗布法により光電変換層（電子正孔輸送層、または正孔輸送層および電子輸送層）を形成する場合には、電子供与性の導電性高分子材料や電子受容性の導電性高分子材料を溶媒に分散させて塗工液を調製し、この塗工液を塗布することにより各層を形成することができる。
塗工液に用いられる溶媒としては、電子供与性の導電性高分子材料や電子受容性の導電性高分子材料を分散可能なものであれば特に限定されるものではない。

上記塗工液の塗布方法としては、例えばダイコート法、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。中でも、ダイコート法、スピンコート法が好ましく用いられる。これらの方法は、電子正孔輸送層、正孔輸送層および電子輸送層を所定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。

さらに、上記光電変換層を積層する際には、上記の方法とともに、溶媒に対する溶解度の差を利用する方法を部分的に併用してもよい。

２．第２実施態様
次に、本発明の有機薄膜太陽電池素子の第２実施態様について説明する。本実施態様の有機薄膜太陽電池素子は、吸収極大波長がほぼ同一の光電変換層が、少なくとも２層以上積層されていることを特徴とするものである。

本実施態様の有機薄膜太陽電池素子は、例えば図３に示すように、吸収極大波長がほぼ同一の光電変換層１ａが少なくとも２層以上積層されているものである。

一般的に、光電変換層に用いられる有機半導体材料は、溶剤に対する溶解性が低く、厚膜を形成することが困難であるため、従来の有機薄膜太陽電池素子は、吸光度が低く、光電変換効率を高いものとすることができない、という場合があった。しかしながら、本実施態様によれば、上記光電変換層が２層以上積層されるため、吸光度を高いものとすることができ、太陽光エネルギーを十分に吸収し、吸収した光エネルギーを効率よく電気エネルギーへ変換することが可能となるのである。

ここで、本実施態様でいう、「吸収極大波長がほぼ同一」とは、それぞれの光電変換層の吸収極大波長の差が５０ｎｍ以下、中でも３０ｎｍ以下であることをいうこととする。なお、本実施態様においては、各光電変換層の吸収極大波長の差が上記範囲内とされるものであれば、各光電変換層に用いられる電子供与性の導電性高分子材料として、異なるものが用いられていてもよい。

また、本実施態様の有機薄膜太陽電池素子は、上記吸収極大波長がほぼ同一である光電変換層が少なくとも２層以上積層されたものであればよいが、中でも上記吸収極大波長がほぼ同一である光電変換層が２層〜８層程度、特に２層〜４層程度積層されていることが好ましい。これにより、有機薄膜太陽電池素子の吸光度を高いものとすることができ、高い光電変換率を実現可能なものとすることができるからである。また、上記範囲内であれば、安定して各光電変換層を積層することが可能となるからである。

なお、本実施態様に用いられる光電変換層や、有機薄膜太陽電池素子の製造方法については、上述した第１実施態様と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。

また、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。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
［実施例１］
（透明電極層の形成）
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_２薄膜を形成し、そのＳｉＯ_２薄膜の上面に透明電極であるＩＴＯ膜(膜厚：１５０ｎｍ、シート抵抗：２０Ω／□)を圧力勾配型プラズマガンを用いた反応性イオンプレーティング法（パワー：３．７ｋＷ、酸素部分圧：７３％、製膜圧力：０．３Ｐａ、製膜レート：１５０ｎｍ／ｍｉｎ、基板温度：２０℃）により製膜した後に、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。

（正孔取出し層の形成）
上記ＩＴＯパターンが形成された基板上に、正孔取出し層形成用塗工液（電性高分子ペースト；ポリ（３，４）−エチレンジオキシチオフェンの水分散体）をスピンコート法にて塗布し、１５０℃で３０分間乾燥させて正孔取出し層（膜厚：１００ｎｍ）を形成した。

（光電変換層（電子正孔輸送層（１層目））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、ポリフェニレンビニレン（ＭＤＭＯ−ＰＰＶ；ポリ（２−メトキシ−５−（３´，７´−ジメチルオクチルオキシ）−１−４−フェニレンビニレン）（重量平均分子量１００万）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）−Ｃ_６０）の０．１ｗｔ％クロロホルム溶液とを重量比３：５：２で混合し、１層目の電子正孔輸送層形成用塗工液を調製した。
この電子正孔輸送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塗布し、１１０℃で１０分間乾燥させて１層目の光電変換層（電子正孔輸送層（膜厚：１００ｎｍ））を形成した。
なお、上記電子正孔輸送層の吸収極大波長は５１０ｎｍであった。

（光電変換層（電子正孔輸送層（２層目））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）−Ｃ_６０）の０．１ｗｔ％クロロホルム溶液とを重量比３：１で混合し、２層目の電子正孔輸送層形成用塗工液を調製した。
この電子正孔輸送層形成用塗工液を上記１層目の光電変換層（電子正孔輸送層）上にスピンコート法にて塗布し、１１０℃で１０分間乾燥させて２層目の光電変換層（電子正孔輸送層（膜厚：１００ｎｍ））を形成した。
なお、上記電子正孔輸送層の吸収極大波長は４６０ｎｍであった。

（金属電極の形成）
次に、２層目の光電変換層（電子正孔輸送層）上に、Ｃａ薄膜（膜厚：１００ｎｍ）、Ａｌ薄膜（膜厚：５００ｎｍ）を順次蒸着法にて製膜し、金属電極とした。

（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。

［実施例２］
（透明電極層の形成）
実施例１と同様にして、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム基板上にＳｉＯ_２薄膜およびＩＴＯパターンを形成した。

（光電変換層（電子正孔輸送層（１層目））の形成）
ポリフェニレンビニレン（ＭＤＭＯ−ＰＰＶ；ポリ（２−メトキシ−５−（３´，７´−ジメチルオクチルオキシ）−１−４−フェニレンビニレン）（重量平均分子量１００万）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）−Ｃ_６０）の０．１ｗｔ％クロロホルム溶液とを重量比５：１で混合し、１層目の電子正孔輸送層形成用塗工液を調製した。
この電子正孔輸送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塗布し、１１０℃で１０分間乾燥させて１層目の光電変換層（電子正孔輸送層（膜厚：１００ｎｍ））を形成した。
なお、上記電子正孔輸送層の吸収極大波長は５１０ｎｍであった。

（光電変換層（電子正孔輸送層（２層目））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）−Ｃ_６０）の０．１ｗｔ％クロロホルム溶液とを重量比３：１で混合し、２層目の電子正孔輸送層形成用塗工液を調製した。
この電子正孔輸送層形成用塗工液を上記１層目の光電変換層（電子正孔輸送層）上にスピンコート法にて塗布し、１１０℃で１０分間乾燥させて２層目の光電変換層（電子正孔輸送層（膜厚：１００ｎｍ））を形成した。
なお、上記光電変換層の吸収極大波長は４６０ｎｍであった。

（金属電極の形成）
次に、２層目の電子正孔輸送層上に、Ｃａ薄膜（膜厚：１００ｎｍ）、Ａｌ薄膜（膜厚：５００ｎｍ）を順次蒸着法にて製膜し、金属電極とした。

［実施例３］
（透明電極層の形成）
実施例１と同様にして、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム基板上にＳｉＯ_２薄膜およびＩＴＯパターンを形成した。

（光電変換層（電子正孔輸送層（２層目））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、ポリフェニレンビニレン（ＭＤＭＯ−ＰＰＶ；ポリ（２−メトキシ−５−（３´，７´−ジメチルオクチルオキシ）−１−４−フェニレンビニレン）（重量平均分子量１００万）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）−Ｃ_６０）の０．１ｗｔ％クロロホルム溶液とを重量比３：５：２で混合し、２層目の電子正孔輸送層形成用塗工液を調製した。
この電子正孔輸送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塗布し、１１０℃で１０分間乾燥させて１層目の光電変換層（電子正孔輸送層（膜厚：１００ｎｍ））を形成した。
なお、上記電子正孔輸送層の吸収極大波長は５１０ｎｍであった。

本発明の有機薄膜太陽電池素子の一例を示す概略断面図である。本発明の有機薄膜太陽電池素子の他の例を示す概略断面図である。本発明の有機薄膜太陽電池素子の他の例を示す概略断面図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ … 光電変換層
２ … 正孔輸送層
３ … 電子輸送層

Claims

吸収極大波長がそれぞれ異なる光電変換層が、少なくとも２層以上積層されていることを特徴とする有機薄膜太陽電池素子。
吸収極大波長がほぼ同一の光電変換層が少なくとも２層以上積層されていることを特徴とする有機薄膜太陽電池素子。
前記光電変換層が電子供与性の導電性高分子材料および電子受容性の導電性高分子材料を含有する電子正孔輸送層であ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素子。