JP2009076683A - Organic thin-film solar cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic thin-film solar cell which is excellent in photoelectric conversion efficiency by using a C<SB>70</SB>fullerene derivative. <P>SOLUTION: The organic thin-film solar cell has: a substrate; a first electrode layer formed on the substrate; a photoelectric conversion layer formed on the first electrode layer and containing the C<SB>70</SB>fullerene derivative and an electron-donative material; and a second electrode layer formed on the photoelectric conversion layer. The C<SB>70</SB>fullerene derivative has one substituent and two kinds of position isomers, and either of the two kinds of position isomers of the C<SB>70</SB>fullereren derivative contained in the photoelectric conversion layer has a content of 95% or larger. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、C70フラーレン誘導体を用い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 using the C 70 fullerene derivatives.

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、有機薄膜太陽電池では、無機太陽電池に比べると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り、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, organic thin-film solar cells are difficult to put into practical use because of their lower photoelectric conversion efficiency than inorganic solar cells, and increasing the photoelectric conversion efficiency is the biggest issue.

最近では、有機薄膜太陽電池の光電変換効率を向上させるために、有機薄膜に用いられる有機材料の特徴を生かした工夫が試みられている(非特許文献1および非特許文献2参照)。   Recently, in order to improve the photoelectric conversion efficiency of organic thin film solar cells, attempts have been made to make use of the characteristics of organic materials used in organic thin films (see Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2).

例えば、光電変換効率を向上させるためにpn接合部分を拡張させる方法として、電子供与性を有するp型有機半導体と電子受容性を有するn型有機半導体とを混合するという方法が知られている。p型有機半導体とn型有機半導体とを混合することにより、分子レベルでのpn接合が膜中に広く形成されるため、光電変換に寄与できる体積が増すのである。   For example, as a method of expanding a pn junction portion in order to improve photoelectric conversion efficiency, a method of mixing a p-type organic semiconductor having electron donating properties and an n-type organic semiconductor having electron accepting properties is known. By mixing the p-type organic semiconductor and the n-type organic semiconductor, a pn junction at the molecular level is widely formed in the film, so that the volume that can contribute to photoelectric conversion increases.

このような混合型の有機薄膜太陽電池の例として、非特許文献1には、ポリフェニレンビニレン系のp型共役ポリマー(MEH-PPV)およびn型有機半導体であるフラーレン誘導体(C60PCBM)を用いた有機薄膜太陽電池が挙げられている。
フラーレンおよびその誘導体は、膜中で電荷分離状態を比較的長く保つことができることから、混合型の有機薄膜太陽電池に好適に用いられている。
As an example of such a mixed organic thin film solar cell, Non-Patent Document 1 uses a polyphenylene vinylene-based p-type conjugated polymer (MEH-PPV) and an n-type organic semiconductor fullerene derivative (C 60 PCBM). Organic thin film solar cells.
Fullerenes and derivatives thereof can be suitably used in mixed-type organic thin-film solar cells because the charge separation state can be kept relatively long in the film.

フラーレンとしては主にC60が研究されている。また、C60以外の高次フラーレンのうちC70は比較的入手しやすいことから、最近ではC70も注目されている(例えば特許文献1参照)。
一般に、フラーレンでは、炭素数の増加に伴い、吸収スペクトルの吸収の立ち上がりが長波長側にシフトしていくことが知られている。すなわち、C60に比べてC70は太陽光のより長波長側のエネルギーを吸収できる。そのため、C70ではより多くの電気を起こすことが可能となる。
C 60 is mainly studied as fullerene. Further, since the C 70 is relatively easy to obtain among the higher fullerenes other than C 60, and are (for example, see Patent Document 1) that is attracting attention C 70 recently.
In general, it is known that in fullerene, as the number of carbons increases, the rise of absorption in the absorption spectrum shifts to the longer wavelength side. That, C 60 C 70 compared to can absorb the energy of a longer wavelength side of sunlight. Therefore, it becomes possible to cause more electricity in C 70.

また、光電変換効率の向上には、有機材料中の不純物の除去が効果的であることが知られている。しかしながら、有機材料の種類によっては純度を比較的高くしても十分な光電変換効率が得られない場合があった。
さらに、光電変換効率の向上のために、有機材料の純度を高めるのではなく、有機材料に添加剤を積極的に混合する方法も知られている。
このように、光電変換効率の高効率化については未だ改良が望まれている。
In addition, it is known that removal of impurities in an organic material is effective for improving photoelectric conversion efficiency. However, depending on the type of organic material, sufficient photoelectric conversion efficiency may not be obtained even if the purity is relatively high.
Furthermore, in order to improve the photoelectric conversion efficiency, there is also known a method in which an additive is positively mixed with an organic material instead of increasing the purity of the organic material.
As described above, improvement in the photoelectric conversion efficiency is still desired.

MATERIAL STAGE vol.2,No.9 2002 p.37-42 中村潤一ら著「有機薄膜太陽電池‐ドナー・アクセプター相互作用の活用‐」MATERIAL STAGE vol.2, No.9 2002 p.37-42 Junichi Nakamura et al. "Organic thin-film solar cells-utilization of donor-acceptor interaction" 応用物理 第71巻 第4号(2002)p.425-428 昆野昭則著「有機太陽電池の現状と展望」Applied Physics Vol.71 No.4 (2002) p.425-428 Akinori Kuno "Current Status and Prospects of Organic Solar Cells" 特表2006−518110号公報JP-T-2006-518110

光電変換効率をさらに向上させるには、光電変換層の構成を最適化する必要がある。特に、電気伝導性との相関が強い有機材料の膜中での分散状態の制御は、光電変換効率を向上させるために重要である。   In order to further improve the photoelectric conversion efficiency, it is necessary to optimize the configuration of the photoelectric conversion layer. In particular, control of the dispersion state in a film of an organic material having a strong correlation with electrical conductivity is important for improving photoelectric conversion efficiency.

膜中での電子受容性材料の分散状態は電子伝導性へ影響を与えることが知られており、複数の分子が集合(凝集)している領域では導電性が高くなり、分子同士の距離が離れている領域では導電性が低くなる傾向がある。このため、光電変換層内において電子受容性材料同士が集合(凝集)しやすい条件を整えることが重要である。   It is known that the dispersion state of the electron-accepting material in the film affects the electron conductivity. In the region where a plurality of molecules are aggregated (aggregated), the conductivity becomes high, and the distance between the molecules increases. There is a tendency for the conductivity to be low in a remote region. For this reason, it is important to prepare conditions under which the electron-accepting materials are likely to aggregate (aggregate) in the photoelectric conversion layer.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、C70フラーレン誘導体を用い、光電変換効率に優れる有機薄膜太陽電池を提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, with C 70 fullerene derivative, a main object thereof is to provide an organic thin film solar cell having excellent photoelectric conversion efficiency.

上記目的を達成するために、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、C70フラーレン誘導体および電子供与性材料を含有する光電変換層と、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C70フラーレン誘導体が、1個の置換基を有し、2種類の位置異性体をもつものであり、上記光電変換層に含有される上記C70フラーレン誘導体の2種類の位置異性体のうちいずれか一方の位置異性体の割合が95%以上であることを特徴とする有機薄膜太陽電池を提供する。 To achieve the above object, the present invention includes a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, is formed on the first electrode layer contains a C 70 fullerene derivative and the electron donating material a photoelectric conversion layer, an organic thin film solar cell and a second electrode layer formed on the photoelectric conversion layer, the C 70 fullerene derivative having one substituent, two regioisomeric An organic substance characterized in that the ratio of any one of the two positional isomers of the C 70 fullerene derivative contained in the photoelectric conversion layer is 95% or more. A thin film solar cell is provided.

本発明によれば、C70フラーレン誘導体の2種類の位置異性体のうちいずれか一方の位置異性体の割合が所定の値以上であるので、光電変換層内でその一方の位置異性体同士の凝集が促進され、導電性が高まると考えられる。それにより、光電変換効率を向上させることが可能となる。 According to the present invention, since the ratio of one of the two positional isomers of the C 70 fullerene derivative is not less than a predetermined value, the position of one of the positional isomers in the photoelectric conversion layer can be reduced. Aggregation is promoted and conductivity is considered to increase. Thereby, the photoelectric conversion efficiency can be improved.

上記発明においては、上記電子供与性材料がポリチオフェンであることが好ましい。電荷分離反応が進行する際のエネルギー準位差が適当だからである。   In the above invention, the electron donating material is preferably polythiophene. This is because the energy level difference when the charge separation reaction proceeds is appropriate.

また本発明においては、上記第1電極層と上記光電変換層との間に正孔取出し層が形成されていることが好ましい。第1電極層が正孔取出し電極である場合は、正孔取出し層を設けることにより、光電変換層から正孔取出し電極への正孔取出し効率が高められるからである。   In the present invention, it is preferable that a hole extraction layer is formed between the first electrode layer and the photoelectric conversion layer. This is because, when the first electrode layer is a hole extraction electrode, the hole extraction efficiency from the photoelectric conversion layer to the hole extraction electrode is increased by providing the hole extraction layer.

さらに本発明は、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、C70フラーレン誘導体および電子供与性材料を含有する光電変換層と、上記光電変換層上に形成された第2電極層とを有し、上記C70フラーレン誘導体が、1個の置換基を有し、2種類の位置異性体をもつものである有機薄膜太陽電池の製造方法であって、上記C70フラーレン誘導体を含有する複数種のフラーレン誘導体組成物の中から、上記C70フラーレン誘導体の2種類の位置異性体のうちいずれか一方の位置異性体の割合が最も多いものを選択し、選択された上記フラーレン誘導体組成物を用いて上記光電変換層を形成する光電変換層形成工程を有することを特徴とする有機薄膜太陽電池の製造方法を提供する。 The present invention includes a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, is formed on the first electrode layer, a photoelectric conversion layer containing a C 70 fullerene derivative and the electron donating material, the photoelectric and a second electrode layer formed on the conversion layer, the C 70 fullerene derivative having one substituent, two of the manufacturing method of the organic thin-film solar cell in which with regioisomer a is, from among a plurality of kinds of fullerene derivative compositions containing the C 70 fullerene derivatives, most often the proportion of one of the positional isomers of the two types of position isomers of the C 70 fullerene derivative And a photoelectric conversion layer forming step of forming the photoelectric conversion layer using the selected fullerene derivative composition. The method for producing an organic thin film solar cell is provided.

本発明によれば、複数種のフラーレン誘導体組成物の中から、C70フラーレン誘導体の2種類の位置異性体のうちいずれか一方の位置異性体の割合が最も多いものを選択し、その選択されたフラーレン誘導体組成物を用いて光電変換層を形成するので、得られた光電変換層内でその一方の位置異性体同士の凝集が促進され、導電性の高い光電変換層を得ることができる。その結果、光電変換効率に優れる有機薄膜太陽電池を作製することが可能である。 According to the present invention, a composition having the highest proportion of any one of the two types of positional isomers of the C 70 fullerene derivative is selected from the plurality of types of fullerene derivative compositions. Since the photoelectric conversion layer is formed using the fullerene derivative composition, aggregation of one of the positional isomers is promoted in the obtained photoelectric conversion layer, and a highly conductive photoelectric conversion layer can be obtained. As a result, it is possible to produce an organic thin film solar cell that is excellent in photoelectric conversion efficiency.

上記発明においては、上記電子供与性材料がポリチオフェンであることが好ましい。電荷分離反応が進行する際のエネルギー準位差が適当だからである。   In the above invention, the electron donating material is preferably polythiophene. This is because the energy level difference when the charge separation reaction proceeds is appropriate.

本発明においては、C70フラーレン誘導体の2種類の位置異性体のうちいずれか一方の位置異性体の割合を所定の値以上とすることにより、光電変換効率を向上させることができるという効果を有する。 In the present invention, the photoelectric conversion efficiency can be improved by setting the ratio of one of the two positional isomers of the C 70 fullerene derivative to a predetermined value or more. .

70は完全な球形ではなく、C70フラーレン誘導体は、1個の置換基を有する場合、置換基の結合位置により2種類の位置異性体(α位異性体およびβ位異性体)をもつことが知られている。なお、α位異性体とは、フラーレン骨格の長軸上に置換基を有する異性体をいい、β位異性体とは、フラーレン骨格の短軸上に置換基を有する異性体をいう。これに対し、C60は完全な球形であり、C60フラーレン誘導体は、1個の置換基を有する場合、位置異性体をもたないことが知られている。
また、フラーレン誘導体は、凝集しやすい性質を有している。
さらに、電子受容性材料であるフラーレン誘導体と電子供与性材料とを含有する光電変換層では、層内でのフラーレン誘導体の分散状態が、電子伝導性へ影響を与える。フラーレン誘導体同士が凝集している領域では導電性が高くなり、フラーレン誘導体同士の距離が離れている領域では導電性が低くなる傾向がある。
C 70 is not a perfect sphere, C 70 fullerene derivative, if it has one substituent, have a two regioisomers by the binding position of the substituent (alpha-position isomers and β-position isomer) It has been known. The α-position isomer refers to an isomer having a substituent on the long axis of the fullerene skeleton, and the β-position isomer refers to an isomer having a substituent on the short axis of the fullerene skeleton. On the other hand, C 60 is a perfect sphere, and it is known that a C 60 fullerene derivative does not have a regioisomer when it has one substituent.
In addition, fullerene derivatives have a property of being easily aggregated.
Furthermore, in a photoelectric conversion layer containing a fullerene derivative that is an electron-accepting material and an electron-donating material, the dispersion state of the fullerene derivative in the layer affects the electron conductivity. In the region where the fullerene derivatives are aggregated, the conductivity tends to be high, and in the region where the distance between the fullerene derivatives is large, the conductivity tends to be low.

そこで、本発明者は、C70フラーレン誘導体の位置異性体と導電性との関係に着目し、2種類の位置異性体の混合割合の異なるC70フラーレン誘導体を用いて光電変換層を形成し、有機薄膜太陽電池を作製したところ、2種類の位置異性体の混合割合によって太陽電池の性能に差異が生じることが判明した。そして、2種類の位置異性体のうち一方の位置異性体の割合をより多くすることで、光電変換効率が高くなることを見出し、本発明を完成するに至った。 Accordingly, the present inventors focused on the relationship between the positional isomers and the conductive C 70 fullerene derivatives, to form the photoelectric conversion layer using two mixing ratio different C 70 fullerene derivative regioisomers, When the organic thin-film solar cell was produced, it turned out that a difference arises in the performance of a solar cell by the mixing ratio of two types of positional isomers. And it discovered that photoelectric conversion efficiency became high by increasing the ratio of one position isomer among two types of position isomers, and came to complete this invention.

一方の位置異性体の割合をより多くすることで光電変換効率が高くなることの理由は、詳しくは明らかではないが、異なる種類の位置異性体よりも同じ種類の位置異性体のほうが容易に凝集する傾向があり、光電変換層の導電性が高まるためであると考えられる。これにより、光電変換層内で発生した電荷を高効率で外部へ取り出すことができるようになったものと考えられる。   The reason why the photoelectric conversion efficiency is increased by increasing the proportion of one of the positional isomers is not clear in detail, but the same type of positional isomers aggregate more easily than the different types of positional isomers. This is considered to be because the conductivity of the photoelectric conversion layer is increased. Thereby, it is considered that the charge generated in the photoelectric conversion layer can be extracted to the outside with high efficiency.

以下、本発明の有機薄膜太陽電池およびその製造方法について詳細に説明する。   Hereinafter, the organic thin-film solar cell and the manufacturing method thereof of the present invention will be described in detail.

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、C70フラーレン誘導体および電子供与性材料を含有する光電変換層と、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C70フラーレン誘導体が、1個の置換基を有し、2種類の位置異性体をもつものであり、上記光電変換層に含有される上記C70フラーレン誘導体の2種類の位置異性体のうちいずれか一方の位置異性体の割合が95%以上であることを特徴とするものである。
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 C 70 fullerene derivative and an electron donating material formed on the first electrode layer. a photoelectric conversion layer, an organic thin film solar cell and a second electrode layer formed on the photoelectric conversion layer, the C 70 fullerene derivative having one substituent, two position are those having isomers, one fraction of one regioisomer of the two types of position isomers of the C 70 fullerene derivative contained in the photoelectric conversion layer is characterized in that 95% or more Is.

本発明の有機薄膜太陽電池について図面を参照しながら説明する。
図1は、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。図1に示す例において、有機薄膜太陽電池10は、基板1上に第1電極層2、光電変換層3および第2電極層4が順次積層されたものである。この光電変換層3はC70フラーレン誘導体および電子供与性材料を含有している。
The organic thin-film solar cell of this invention is demonstrated referring drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the organic thin film solar cell of the present invention. In the example shown in FIG. 1, the organic thin-film solar cell 10 is obtained by sequentially laminating a first electrode layer 2, a photoelectric conversion layer 3, and a second electrode layer 4 on a substrate 1. The photoelectric conversion layer 3 contains a C 70 fullerene derivative and the electron donating material.

本発明によれば、光電変換層に含有されるC70フラーレン誘導体の2種類の位置異性体のうちいずれか一方の位置異性体の割合が所定の値以上であるので、光電変換層内でその一方の位置異性体同士が凝集するのが促進されると考えられる。それにより、導電性が高くなり、光電変換層内で発生した電荷を効率良く外部へ取り出すことができ、光電変換効率を向上させることができる。
以下、このような有機薄膜太陽電池の各構成について説明する。
According to the present invention, since the ratio of one of the two positional isomers of the C 70 fullerene derivative contained in the photoelectric conversion layer is not less than a predetermined value, It is thought that aggregation of one regioisomer is promoted. As a result, the conductivity becomes high, the charge generated in the photoelectric conversion layer can be efficiently taken out to the outside, and the photoelectric conversion efficiency can be improved.
Hereinafter, each structure of such an organic thin-film solar cell is demonstrated.

1.光電変換層
本発明に用いられる光電変換層は、C70フラーレン誘導体および電子供与性材料を含有するものである。光電変換層は、電子受容性材料であるC70フラーレン誘導体と電子供与性材料とを含有しており、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、光電変換層内で形成されるpn接合を利用して電荷分離が生じる。
1. The photoelectric conversion layer used in the photoelectric conversion layer present invention are those containing a C 70 fullerene derivative and the electron donating material. The photoelectric conversion layer contains a C 70 fullerene derivative and the electron donating material is an electron accepting material is a layer having a both electron-accepting and electron-donating function, formed in the photoelectric conversion layer Charge separation occurs using the pn junction.

本発明に用いられるC70フラーレン誘導体は、1個の置換基を有し、2種類の位置異性体(α位異性体およびβ位異性体)をもつものである。 The C 70 fullerene derivative used in the present invention has one substituent and has two kinds of positional isomers (α-position isomer and β-position isomer).

上記置換基としては、例えば、直鎖、分岐または環状の炭化水素基、アリール基、およびアリール基を有するものが挙げられる。   As said substituent, what has a linear, branched or cyclic hydrocarbon group, an aryl group, and an aryl group is mentioned, for example.

上記炭化水素基としては、アルキル基が好ましく、より好ましくは1〜12個の炭素原子を有するアルキル基、さらに好ましくは2〜7個の炭素原子を有するアルキル基である。アルキル基は、上述したように、直鎖、分岐または環状のいずれであってもよい。中でも、アルキル基の少なくとも大部分は直鎖であることが好ましい。   The hydrocarbon group is preferably an alkyl group, more preferably an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and still more preferably an alkyl group having 2 to 7 carbon atoms. As described above, the alkyl group may be linear, branched or cyclic. Among these, at least most of the alkyl groups are preferably linear.

また、上記炭化水素基は、1個以上の官能基で置換されていてもよい。上記官能基としては、例えば、カルボン酸エステル、アミド、エーテル、ラクトン、ラクタム、ウレタン、炭酸塩、アセタール、アミン、ハロゲン等が挙げられる。すなわち、上記アルキル基は、1個以上の官能基で置換されていてもよく、上記官能基としては、例えば、カルボン酸エステル、アミド、エーテル、ラクトン、ラクタム、ウレタン、炭酸塩、アセタール、アミン、ハロゲン等が挙げられる。中でも、上記アルキル基は、1〜10個の炭素原子のアルキル部分を有するエーテルおよびカルボン酸エステルを含むことが好ましい。   The hydrocarbon group may be substituted with one or more functional groups. Examples of the functional group include carboxylic acid ester, amide, ether, lactone, lactam, urethane, carbonate, acetal, amine, and halogen. That is, the alkyl group may be substituted with one or more functional groups, and examples of the functional group include carboxylic acid ester, amide, ether, lactone, lactam, urethane, carbonate, acetal, amine, Halogen etc. are mentioned. Among these, the alkyl group preferably includes an ether and a carboxylic acid ester having an alkyl portion of 1 to 10 carbon atoms.

上記アリール基としては、例えば、ベンゼン環、チオフェン環、ピロール環、ピロリジン環、フラン環を含むものが挙げられる。
また、アリール基自体は、1個以上の側鎖で置換されていてもよい。上記側鎖としては、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、C−および/またはN−アルキルアミド基、アリール基が好ましい。
Examples of the aryl group include those containing a benzene ring, a thiophene ring, a pyrrole ring, a pyrrolidine ring, and a furan ring.
In addition, the aryl group itself may be substituted with one or more side chains. The side chain is preferably an alkyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, a C- and / or N-alkylamide group, or an aryl group.

中でも、上記置換基は、側鎖としてアルコキシカルボニル基で置換されたアリール基を有することが好ましい。すなわち、上記置換基は、アリール基およびエステル化アルカンカルボン酸基を有することが好ましい。
上記アリールとしては、例えば、フェニル、チオフェン、インドール、ピロール、フラン等が挙げられる。中でも、フェニルが好ましい。
また上記エステルとしては、直鎖または分岐の1〜20個の炭素原子を有するカルボン酸が挙げられる。中でも、3〜7個の炭素原子を有するカルボン酸が好ましい。特に、4個の炭素原子を有するカルボン酸と、1〜20個の炭素原子を有するアルカノールとから形成されるものが好ましく、4個の炭素原子を有するカルボン酸と、1〜4個の炭素原子を有するアルカノールとから形成されるものがさらに好ましい。
Especially, it is preferable that the said substituent has an aryl group substituted by the alkoxycarbonyl group as a side chain. That is, the substituent preferably has an aryl group and an esterified alkanecarboxylic acid group.
Examples of the aryl include phenyl, thiophene, indole, pyrrole, furan and the like. Of these, phenyl is preferred.
Examples of the ester include linear or branched carboxylic acids having 1 to 20 carbon atoms. Of these, carboxylic acids having 3 to 7 carbon atoms are preferred. Particularly preferred are those formed from carboxylic acids having 4 carbon atoms and alkanols having 1 to 20 carbon atoms, preferably carboxylic acids having 4 carbon atoms and 1 to 4 carbon atoms. What is formed from the alkanol which has is further preferable.

具体的には、上記C70フラーレン誘導体としては、アリール基およびエステル化アルカンカルボン酸基を有する置換基を有する(メタノ)フラーレン、および上記(メタノ)フラーレンの機能的類似体が好ましい。上記(メタノ)フラーレンの好ましい例としては、置換基としてフェニル酪酸メチルエステルを有するもの(C70PCBMと称される)が挙げられる。具体的には、[6,6]-フェニル-C71-酪酸メチルエステル、[5,6]-フェニル-C71-酪酸メチルエステルが挙げられる。 Specifically, the C 70 fullerene derivative is preferably a (methano) fullerene having a substituent having an aryl group and an esterified alkanecarboxylic acid group, and a functional analog of the (methano) fullerene. Preferable examples of the (methano) fullerene include those having phenylbutyric acid methyl ester as a substituent (referred to as C 70 PCBM). Specific examples include [6,6] -phenyl-C 71 -butyric acid methyl ester and [5,6] -phenyl-C 71 -butyric acid methyl ester.

上述のC70フラーレン誘導体の合成方法としては、対応するC60フラーレン誘導体の合成方法と同様とすることができる。例えば、C60PCBMと同様の方法でC70PCBMの合成が可能であることが報告されている(J. Appl. Phys., 98, 054503, 2005)。なお、C60PCBMの合成方法については、J. Org. Chem., 1995, 60, 532-538に詳しく記載されている。 Method for synthesizing C 70 fullerene derivatives described above can be similar to the method for the synthesis of the corresponding C 60 fullerene derivatives. For example, it has been reported that C 70 PCBM can be synthesized in the same manner as C 60 PCBM (J. Appl. Phys., 98, 054503, 2005). The method for synthesizing C 60 PCBM is described in detail in J. Org. Chem., 1995, 60, 532-538.

本発明においては、光電変換層に含有されるC70フラーレン誘導体の2種類の位置異性体のうちいずれか一方の位置異性体の割合が95%以上である。一方の位置異性体の割合が多いほど、その位置異性体の凝集が促進され、導電性を高めることができるからである。 In the present invention, the ratio of one of the two positional isomers of the C 70 fullerene derivative contained in the photoelectric conversion layer is 95% or more. This is because the larger the proportion of one positional isomer, the more the aggregation of the positional isomer is promoted and the conductivity can be increased.

なお、「2種類の位置異性体のうちいずれか一方の位置異性体の割合」とは、2種類の位置異性体の合計質量を100%とした場合のいずれか一方の位置異性体の質量をいう。
また、上記の位置異性体の割合は、高速液体クロマトグラフィーにより測定することができる。
The “ratio of any one of the two types of positional isomers” means the mass of either one of the positional isomers when the total mass of the two types of positional isomers is 100%. Say.
Further, the ratio of the above positional isomer can be measured by high performance liquid chromatography.

2種類の位置異性体のうち上記の割合を満たす位置異性体は、α位異性体およびβ位異性体のいずれであってもよい。すなわち、2種類の位置異性体のうちα位異性体の割合が95%以上であってもよく、2種類の位置異性体のうちβ位異性体の割合が95%以上であってもよい。   Of the two types of positional isomers, the positional isomer satisfying the above ratio may be either the α-position isomer or the β-position isomer. That is, the ratio of the α-position isomer of the two types of positional isomers may be 95% or more, and the ratio of the β-position isomer of the two types of positional isomers may be 95% or more.

一方の位置異性体の割合を多くする方法としては、高速液体クロマトグラフィーを用いて単離する方法を採用することができる。   As a method for increasing the ratio of one regioisomer, a method of isolation using high performance liquid chromatography can be employed.

また、本発明に用いられる電子供与性材料としては、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が、塗布法により成膜可能なものであることが好ましく、中でも電子供与性の導電性高分子材料であることが好ましい。
導電性高分子はいわゆるπ共役高分子であり、炭素−炭素またはヘテロ原子を含む二重結合または三重結合が、単結合と交互に連なったπ共役系から成り立っており、半導体的性質を示すものである。導電性高分子材料は、高分子主鎖内にπ共役が発達しているため主鎖方向への電荷輸送が基本的に有利である。また、導電性高分子材料は、導電性高分子材料を溶媒に溶解もしくは分散させた塗工液を用いることにより塗布法により容易に成膜可能であることから、大面積の有機薄膜太陽電池を高価な設備を必要とせず低コストで製造できるという利点がある。
Further, the electron donating material used in the present invention is not particularly limited as long as it has a function as an electron donor, but it is preferable that the material can be formed by a coating method. An electron donating conductive polymer material is preferable.
The conductive polymer is a so-called π-conjugated polymer, which is composed of a π-conjugated system in which double bonds or triple bonds containing carbon-carbon or hetero atoms are alternately linked to single bonds, and exhibits semiconducting properties. It is. In the conductive polymer material, π conjugation is developed in the polymer main chain, so that charge transport in the main chain direction is basically advantageous. In addition, the conductive polymer material can be easily formed by a coating method by using a coating solution in which the conductive polymer material is dissolved or dispersed in a solvent. There is an advantage that it can be manufactured at low cost without requiring expensive equipment.

電子供与性の導電性高分子材料としては、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。   Examples of the electron-donating conductive polymer material include polyphenylene, polyphenylene vinylene, polysilane, polythiophene, polycarbazole, polyvinyl carbazole, porphyrin, polyacetylene, polypyrrole, polyaniline, polyfluorene, polyvinyl pyrene, polyvinyl anthracene, and derivatives thereof. And copolymers thereof, or phthalocyanine-containing polymers, carbazole-containing polymers, organometallic polymers, and the like.

上記の中でも、チオフェン−フルオレン共重合体、ポリアルキルチオフェン、フェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体、フェニレンエチニレン−チオフェン共重合体、フェニレンエチニレン−フルオレン共重合体、フルオレン−フェニレンビニレン共重合体、チオフェン−フェニレンビニレン共重合体等が好ましく用いられる。これらは、C70フラーレン誘導体に対して、電荷分離反応が進行する際のエネルギー準位差が適当であるためである。 Among the above, thiophene-fluorene copolymer, polyalkylthiophene, phenylene ethynylene-phenylene vinylene copolymer, phenylene ethynylene-thiophene copolymer, phenylene ethynylene-fluorene copolymer, fluorene-phenylene vinylene copolymer A thiophene-phenylene vinylene copolymer is preferably used. These are because the energy level difference when the charge separation reaction proceeds is appropriate for the C 70 fullerene derivative.

特に、ポリアルキルチオフェン等のポリチオフェンが好ましい。ポリチオフェンには、結晶性を示すものが知られている。このような結晶性を示すポリチオフェンを含有する光電変換層では、ポリチオフェンの自己組織化により、光電変換層内の構造が制御されると考えられる。具体的には、ポリチオフェンの自己組織化により、C70フラーレン誘導体が凝集しやすくなり、ポリチオフェンおよびC70フラーレン誘導体がミクロ相分離構造をとり得ると思料される。これにより、導電性が高まるものと考えられる。 In particular, polythiophene such as polyalkylthiophene is preferable. As polythiophene, those showing crystallinity are known. In the photoelectric conversion layer containing polythiophene exhibiting such crystallinity, it is considered that the structure in the photoelectric conversion layer is controlled by self-organization of polythiophene. Specifically, the self-organization of the polythiophenes, C 70 becomes fullerene derivatives tends to aggregate, is Shiryo polythiophene and C 70 fullerene derivative can take a micro phase separation structure. Thereby, it is thought that electroconductivity increases.

光電変換層に含有されるC70フラーレン誘導体と電子供与性材料との質量比は、使用する電子供与性材料の種類により最適な比に適宜調整される。具体的には、電子供与性材料に対するC70フラーレン誘導体の質量比(C70フラーレン誘導体/電子供与性材料)が0.1〜2.0の範囲内であることが好ましく、なかでも0.2〜1.0の範囲内が好ましい。上記質量比が上記範囲外であると、C70フラーレン誘導体と電子供与性材料とのバランスが悪く、十分な光電変換効率が得られない可能性があるからである。 The mass ratio of the C 70 fullerene derivative and an electron donating material contained in the photoelectric conversion layer is suitably adjusted to the optimum ratio depending on the kind of electron donating material used. Specifically, it is preferable that the mass ratio of C 70 fullerene derivatives (C 70 fullerene derivative / electron donor material) is in the range of 0.1 to 2.0 electron-donating material, among others 0.2 Within the range of -1.0 is preferable. When the weight ratio is outside the above range, the balance between C 70 fullerene derivative and the electron donating material is poor, there is a possibility that no sufficient photoelectric conversion efficiency.

光電変換層の膜厚としては、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を採用することができる。具体的には、光電変換層の膜厚は、所望の光電変換効率とすることができるものであれば特に限定されるものではなく、0.2nm〜3000nmの範囲内とすることができ、中でも10nm〜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、膜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電極層間で短絡が生じる可能性があるからである。   As the film thickness of the photoelectric conversion layer, the film thickness generally employed in bulk heterojunction organic thin film solar cells can be employed. Specifically, the film thickness of the photoelectric conversion layer is not particularly limited as long as it can achieve a desired photoelectric conversion efficiency, and can be within a range of 0.2 nm to 3000 nm. It is preferably within the range of 10 nm to 600 nm. When the film thickness is larger than the above range, the film resistance may be increased. On the other hand, when the film thickness is smaller than the above range, a short circuit may occur between the first electrode layer and the second electrode layer. Because there is.

2.第1電極層
本発明に用いられる第1電極層の形成材料としては、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電極層の形成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電極層の形成材料を仕事関数の低い材料とした場合には、第1電極層の形成材料は仕事関数の高い材料であることが好ましい。仕事関数の高い材料としては、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。
2. First electrode layer The material for forming the first electrode layer used in the present invention is not particularly limited as long as it has conductivity, but the irradiation direction of light and the work function of the material for forming the second electrode layer described later. It is preferable to select appropriately considering the above.
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、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 the first electrode layer, when it is a single layer, the film thickness is within a range of 0.1 to 500 nm, particularly within a range of 1 nm to 300 nm when it is composed of a plurality of layers. Preferably there is. 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.

さらに、上記第1電極層の形状としては、フラットな形状であってもよく、テクスチャー構造、ピラミッド構造、波型構造、くし型構造、ナノピロー構造等の凹凸状であってもよい。例えば第1電極層の形状が凹凸状である場合は、入射光が第1電極層の凹凸形状により散乱されるため、後述する光電変換層は光を多く取り込むことができる。これにより、光を有効に利用することができるため、エネルギー変換効率を向上させることができる。   Furthermore, the shape of the first electrode layer may be a flat shape, or may be an uneven shape such as a texture structure, a pyramid structure, a wave structure, a comb structure, or a nano pillow structure. For example, when the shape of the first electrode layer is uneven, incident light is scattered by the uneven shape of the first electrode layer, so that the photoelectric conversion layer described later can take in much light. Thereby, since light can be used effectively, energy conversion efficiency can be improved.

3.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電極層の形成材料としては、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電極層の形成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電極層を仕事関数の高い材料を用いて形成した場合には、第2電極層は仕事関数の低い材料を用いて形成することが好ましい。具体的に仕事関数の低い材料としては、Li、In、Al、Ca、Mg、Sm、Tb、Yb、Zr、LiF等を挙げることができる。
3. 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 may be appropriately selected in consideration of the light irradiation direction, the work function of the material for forming the first electrode layer, and the like. 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。
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 second electrode layer may be a single layer or may be laminated using materials having different work functions.
When the second electrode layer is a single layer, the film thickness is in the range of 0.1 nm to 500 nm, particularly 1 nm to 500 nm. It is preferable to be within the 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.

4.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。
4). 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.

5.正孔取出し層
本発明においては、光電変換層と正孔取出し電極との間に正孔取出し層が形成されていることが好ましい。第1電極層が正孔取出し電極である場合は、例えば図2に示すように、第1電極層2と光電変換層3との間に正孔取出し層5が形成される。一般に、正孔取出し電極側から積層するほうが安定して有機薄膜太陽電池を作製できることから、通常は第1電極層が正孔取出し電極とされ、第1電極層と光電変換層との間に正孔取出し層が形成される。
5). Hole extraction layer In the present invention, a hole extraction layer is preferably formed between the photoelectric conversion layer and the hole extraction electrode. When the first electrode layer is a hole extraction electrode, a hole extraction layer 5 is formed between the first electrode layer 2 and the photoelectric conversion layer 3, for example, as shown in FIG. In general, since the organic thin-film solar cell can be more stably produced by laminating from the hole extraction electrode side, the first electrode layer is usually the hole extraction electrode, and the positive electrode layer is normally placed between the first electrode layer and the photoelectric conversion layer. A hole extraction layer is formed.

正孔取出し層は、光電変換層から正孔取出し電極への正孔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、光電変換層から正孔取出し電極への正孔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 hole extraction layer is a layer provided so that holes can be easily extracted from the photoelectric conversion layer to the hole extraction electrode. Thereby, since the hole extraction efficiency from the photoelectric conversion layer to the hole extraction electrode is increased, the photoelectric conversion efficiency can be improved.

このような正孔取出し層に用いられる材料としては、光電変換層から正孔取出し電極への正孔の取出しを安定化させる材料であれば特に限定されるものではない。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、Au、In、Ag、Pd等の金属等の薄膜も使用することができる。さらに、金属等の薄膜は、単独で形成してもよく、上記の有機材料と組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、特にポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、トリフェニルジアミン(TPD)が好ましく用いられる。
The material used for such a hole extraction layer is not particularly limited as long as it is a material that stabilizes the extraction of holes from the photoelectric conversion layer to the hole extraction electrode. 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. Also, a thin film of metal such as Au, In, Ag, Pd, etc. can be used. Furthermore, a thin film of metal or the like may be formed alone or in combination with the above organic material.
Among these, polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and triphenyldiamine (TPD) are particularly preferably used.

上記正孔取出し層の膜厚としては、上記有機材料を用いた場合は、10nm〜200nmの範囲内であることが好ましく、上記金属薄膜である場合は、0.1nm〜5nmの範囲内であることが好ましい。   The film thickness of the hole extraction layer is preferably in the range of 10 nm to 200 nm when the organic material is used, and in the range of 0.1 nm to 5 nm in the case of the metal thin film. It is preferable.

6.電子取出し層
本発明においては、光電変換層と電子取出し電極との間に電子取出し層が形成されていてもよい。第2電極層が電子取出し電極である場合は、光電変換層と第2電極層との間に電子取出し層が形成される。
6). Electron Extraction Layer In the present invention, an electron extraction layer may be formed between the photoelectric conversion layer and the electron extraction electrode. When the second electrode layer is an electron extraction electrode, an electron extraction layer is formed between the photoelectric conversion layer and the second electrode layer.

電子取出し層は、光電変換層から電子取出し電極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、光電変換層から電子取出し電極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 electron extraction electrode. Thereby, since the electron extraction efficiency from the photoelectric conversion layer to the electron extraction electrode 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、光電変換層から電子取出し電極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。   The material used for such an electron extraction layer is not particularly limited as long as it is a material that stabilizes the extraction of electrons from the photoelectric conversion layer to the electron extraction electrode. 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.その他の構成部材
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。例えば、本発明の有機薄膜太陽電池は、保護シート、充填材層、バリア層、保護ハードコート層、強度支持層、防汚層、高光反射層、光封じ込め層、紫外線・赤外線遮断層、封止材層等の機能層を有していてもよい。また、層構成に応じて、各機能層間に接着層が形成されていてもよい。
なお、これらの機能層については、特開2007-73717号公報等に記載のものと同様とすることができる。
7). Other constituent members 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. For example, the organic thin film solar cell of the present invention includes a protective sheet, a filler layer, a barrier layer, a protective hard coat layer, a strength support layer, an antifouling layer, a high light reflection layer, a light containment layer, an ultraviolet / infrared shielding layer, a sealing You may have functional layers, such as a material layer. In addition, an adhesive layer may be formed between the functional layers depending on the layer configuration.
These functional layers can be the same as those described in JP 2007-73717 A.

B.有機薄膜太陽電池の製造方法
次に、本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法について説明する。
本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法は、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、C70フラーレン誘導体および電子供与性材料を含有する光電変換層と、上記光電変換層上に形成された第2電極層とを有し、上記C70フラーレン誘導体が、1個の置換基を有し、2種類の位置異性体をもつものである有機薄膜太陽電池の製造方法であって、上記C70フラーレン誘導体を含有する複数種のフラーレン誘導体組成物の中から、上記C70フラーレン誘導体の2種類の位置異性体のうちいずれか一方の位置異性体の割合が最も多いものを選択し、選択された上記フラーレン誘導体組成物を用いて上記光電変換層を形成する光電変換層形成工程を有することを特徴とするものである。
B. Next, the manufacturing method of the organic thin film solar cell of this invention is demonstrated.
The method of manufacturing an organic thin-film solar cell of the present invention contains a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, is formed on the first electrode layer, a C 70 fullerene derivative and the electron donating material a photoelectric conversion layer, and a second electrode layer formed on the photoelectric conversion layer, the C 70 fullerene derivative having one substituent, those having two regioisomers a manufacturing method of an organic thin film solar cell, among a plurality of kinds of fullerene derivative compositions containing the C 70 fullerene derivative, one regioisomeric one of two regioisomers of the C 70 fullerene derivative It has the photoelectric conversion layer formation process which selects the thing with the largest body ratio, and forms the said photoelectric converting layer using the selected said fullerene derivative composition.

図3に、本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の一例を示す。図3に示すように、本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法は、例えば、基板1上に第1電極層2を形成する第1電極層形成工程(図3(a))と、この第1電極層2上に所定のフラーレン誘導体組成物を用いて光電変換層3を形成する光電変換層形成工程(図3(b))と、この光電変換層3上に第2電極層4を形成する第2電極層形成工程(図3(c))とを有する。   In FIG. 3, an example of the manufacturing method of the organic thin-film solar cell of this invention is shown. As shown in FIG. 3, the manufacturing method of the organic thin-film solar cell of this invention is the 1st electrode layer formation process (FIG. 3 (a)) which forms the 1st electrode layer 2 on the board | substrate 1, for example, A photoelectric conversion layer forming step (FIG. 3 (b)) for forming a photoelectric conversion layer 3 using a predetermined fullerene derivative composition on one electrode layer 2, and forming a second electrode layer 4 on this photoelectric conversion layer 3. And a second electrode layer forming step (FIG. 3C).

上記光電変換層形成工程では、例えば、まずC70フラーレン誘導体を含有する複数種のフラーレン誘導体組成物を準備し、次いでこれらのフラーレン誘導体組成物の中から、C70フラーレン誘導体の2種類の位置異性体のうちいずれか一方の位置異性体の割合が最も多いものを選択し、続いて選択されたフラーレン誘導体組成物を用いて光電変換層を形成する。 In the photoelectric conversion layer forming step, for example, preparing a plurality of kinds of fullerene derivative composition initially containing C 70 fullerene derivative, and then from among these fullerene derivative composition, two regioisomeric of C 70 fullerene derivatives One having the largest proportion of any one of the positional isomers is selected, and then a photoelectric conversion layer is formed using the selected fullerene derivative composition.

本発明によれば、光電変換層形成工程にて、上述したように、複数種のフラーレン誘導体組成物の中から、C70フラーレン誘導体の2種類の位置異性体のうちいずれか一方の位置異性体の割合が最も多いものを選択し、選択されたフラーレン誘導体組成物を用いて光電変換層を形成するので、形成された光電変換層内ではその一方の位置異性体同士の凝集が促進されると考えられる。その結果、導電性の高い光電変換層を形成することができ、光電変換効率に優れる有機薄膜太陽電池を得ることができる。 According to the present invention, in the photoelectric conversion layer forming step, as described above, one of the two types of positional isomers of the C 70 fullerene derivative is selected from the plural types of fullerene derivative compositions. Since the photoelectric conversion layer is formed using the selected fullerene derivative composition, the aggregation of one of the positional isomers is promoted in the formed photoelectric conversion layer. Conceivable. As a result, a highly conductive photoelectric conversion layer can be formed, and an organic thin film solar cell excellent in photoelectric conversion efficiency can be obtained.

本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法は、少なくとも光電変換層形成工程を有していればよく、上述したように第1電極層形成工程、第2電極層形成工程等を有していてもよい。
以下、本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の各工程について説明する。
The manufacturing method of the organic thin-film solar cell of this invention should just have a photoelectric converting layer formation process at least, and may have a 1st electrode layer forming process, a 2nd electrode layer forming process, etc. as mentioned above. Good.
Hereinafter, each process of the manufacturing method of the organic thin-film solar cell of this invention is demonstrated.

1.光電変換層形成工程
本発明における光電変換層形成工程は、上記C70フラーレン誘導体を含有する複数種のフラーレン誘導体組成物の中から、上記C70フラーレン誘導体の2種類の位置異性体のうちいずれか一方の位置異性体の割合が最も多いものを選択し、選択された上記フラーレン誘導体組成物を用いて上記光電変換層を形成する工程である。
1. The photoelectric conversion layer forming step in the photoelectric conversion layer forming step The present invention is, among a plurality of kinds of fullerene derivative compositions containing the C 70 fullerene derivative, one of the two types of position isomers of the C 70 fullerene derivative In this step, the one having the largest proportion of one positional isomer is selected, and the photoelectric conversion layer is formed using the selected fullerene derivative composition.

本工程においては、まず、C70フラーレン誘導体を含有する複数種のフラーレン誘導体組成物を準備する。C70フラーレン誘導体は2種類の位置異性体をもつため、上記複数種のフラーレン誘導体組成物は、2種類の位置異性体の混合割合(α位異性体:β位異性体)が異なるものになると想定される。次いで、このように2種類の位置異性体の混合割合が異なる複数種のフラーレン誘導体組成物の中から、2種類の位置異性体のうちいずれか一方の位置異性体の割合が最も多いものを選択する。
例えば、α位異性体:β位異性体=98:2であるフラーレン誘導体組成物と、α位異性体:β位異性体=87:13であるフラーレン誘導体組成物とを準備した場合には、2種類の位置異性体のうちα位異性体の割合が最も多いα位異性体:β位異性体=98:2であるフラーレン誘導体組成物を選択する。
In this step, first, preparing a plurality of kinds of fullerene derivative compositions containing C 70 fullerene derivatives. Since the C 70 fullerene derivative has two kinds of positional isomers, the above-mentioned plural kinds of fullerene derivative compositions have different mixing ratios of the two kinds of positional isomers (α-position isomer: β-position isomer). is assumed. Next, from the plural kinds of fullerene derivative compositions having different mixing ratios of the two kinds of positional isomers, the one having the highest ratio of one of the two kinds of positional isomers is selected. To do.
For example, when preparing a fullerene derivative composition in which α-position isomer: β-position isomer = 98: 2 and a fullerene derivative composition in which α-position isomer: β-position isomer = 87: 13 are prepared, A fullerene derivative composition in which the α-position isomer: β-position isomer = 98: 2 having the highest proportion of the α-position isomer among the two types of positional isomers is selected.

フラーレン誘導体組成物は、C70フラーレン誘導体を含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C70フラーレン誘導体のみを含有するものであってもよく、C70フラーレン誘導体が溶媒に溶解もしくは分散されたものであってもよい。
なお、C70フラーレン誘導体については、上記「A.有機薄膜太陽電池」の光電変換層の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。
Fullerene derivative composition, is not particularly limited as long as it contains a C 70 fullerene derivative may be one containing, for example only C 70 fullerene derivative, or dissolved C 70 fullerene derivative in the solvent It may be dispersed.
Since the C 70 fullerene derivative was described in detail in the section of the photoelectric conversion layer in the above “A. Organic thin film solar cell”, description thereof is omitted here.

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るものではないが、C70フラーレン誘導体および電子供与性材料を含有する光電変換層用塗工液を塗布する方法が好ましく用いられる。このような方法であれば、大気中で光電変換層を形成することができ、コストの削減が図れるとともに、大面積化が容易だからである。 As a method for forming the photoelectric conversion layer is not particularly limited as long as it can be uniformly formed to a predetermined thickness, a photoelectric conversion layer containing a C 70 fullerene derivative and the electron donating material A method of applying a coating liquid for coating is preferably used. This is because with such a method, the photoelectric conversion layer can be formed in the atmosphere, and the cost can be reduced and the area can be easily increased.

光電変換層用塗工液の調製方法としては、例えば、選択されたフラーレン誘導体組成物と、電子供与性材料とを溶媒に溶解もしくは分散させる方法、選択されたフラーレン誘導体組成物を溶媒に溶解もしくは分散させたアクセプター溶液と、電子供与性材料を溶媒に分散させたドナー溶液とを混合する方法などが挙げられる。
なお、電子供与性材料については、上記「A.有機薄膜太陽電池」の光電変換層の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。
Examples of a method for preparing a coating liquid for a photoelectric conversion layer include a method of dissolving or dispersing a selected fullerene derivative composition and an electron-donating material in a solvent, or dissolving a selected fullerene derivative composition in a solvent. Examples thereof include a method of mixing a dispersed acceptor solution and a donor solution in which an electron donating material is dispersed in a solvent.
Since the electron donating material is described in detail in the section of the photoelectric conversion layer of the above “A. Organic thin film solar cell”, description thereof is omitted here.

光電変換層用塗工液の塗布方法としては、光電変換層用塗工液を均一に塗布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く、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、スピンコート法を好ましく用いることができる。スピンコート法では、光電変換層を所定の膜厚となるように精度良く形成することが容易であり、かつ、低せん断応力で光電変換層用塗工液を塗布することができるため、光電変換層用塗工液中でC70フラーレン誘導体が凝集している場合にはC70フラーレン誘導体を凝集させたまま成膜することが容易だからである。 The method for applying the photoelectric conversion layer coating solution is not particularly limited as long as it can uniformly apply the photoelectric conversion layer coating solution. For example, a die coating method, a spin coating method, a dip coating method, and the like. Examples thereof include a coating method, a roll coating method, a bead coating method, a spray coating method, a bar coating method, a gravure coating method, an ink jet method, a screen printing method, and an offset printing method. Among these, a spin coating method can be preferably used. In the spin coating method, it is easy to accurately form a photoelectric conversion layer so as to have a predetermined film thickness, and the photoelectric conversion layer coating liquid can be applied with low shear stress. if C 70 fullerene derivative with a layer coating liquid are aggregated it is because readily be formed while to aggregate C 70 fullerene derivatives.

光電変換層用塗工液の塗布後は、形成された塗膜を乾燥する乾燥処理を施してもよい。光電変換層用塗工液に含まれる溶媒等を早期に除去することにより、生産性を向上させることができるからである。
乾燥処理の方法として、例えば、加熱乾燥、送風乾燥、真空乾燥等、一般的な方法を用いることができる。
After application of the coating liquid for photoelectric conversion layer, a drying treatment for drying the formed coating film may be performed. It is because productivity can be improved by removing the solvent etc. which are contained in the coating liquid for photoelectric conversion layers at an early stage.
As a method for the drying treatment, for example, a general method such as heat drying, air drying, or vacuum drying can be used.

なお、光電変換層のその他の点については、上記「A.有機薄膜太陽電池」の光電変換層の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。   In addition, since the other point of the photoelectric converting layer was described in detail in the section of the photoelectric converting layer of the above-mentioned “A. Organic thin film solar cell”, description here is omitted.

2.第1電極層形成工程
本発明における第1電極層形成工程は、基板上に第1電極層を形成する工程である。
第1電極層の形成方法としては、一般的な電極の形成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、あるいは、CVD法等の乾式塗工法が挙げられる。また、ITO微粒子を含有する塗工液等を塗布する湿式塗工法を用いることもできる。
また、第1電極層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るものではなく、例えばフォトリソグラフィー法等を挙げることができる。
なお、第1電極層のその他の点については、上記「A.有機薄膜太陽電池」の第1電極層の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
2. First electrode layer forming step The first electrode layer forming step in the present invention is a step of forming the first electrode layer on the substrate.
As a method for forming the first electrode layer, a general electrode forming 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. Can be mentioned. Moreover, the wet coating method which apply | coats the coating liquid etc. which contain ITO microparticles | fine-particles can also be used.
Further, the patterning method of the first electrode layer is not particularly limited as long as it is a method capable of accurately forming the first electrode layer in a desired pattern, and examples thereof include a photolithography method. .
In addition, since it is the same as that of what was described in the term of the 1st electrode layer of said "A. organic thin film solar cell" about the other point of a 1st electrode layer, description here is abbreviate | omitted.

3.第2電極層形成工程
本発明における第2電極層形成工程は、上記光電変換層上に第2電極層を形成する工程である。
第2電極層の形成方法としては、一般的な電極の形成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法等の乾式塗工法を挙げることができる。また、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用いることもできる。
また、第2電極層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るものではなく、例えばフォトリソグラフィー法等を挙げることができる。
なお、第2電極層のその他の点については、上記「A.有機薄膜太陽電池」の第2電極層の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
3. Second electrode layer forming step The second electrode layer forming step in the present invention is a step of forming a second electrode layer on the photoelectric conversion layer.
As a method for forming the second electrode layer, a general electrode forming method can be used, for example, a PVD method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or an ion plating method, or a dry coating method such as a CVD method. be able to. Moreover, the wet coating method apply | coated using the metal paste etc. containing metal colloids, such as Ag, can also be used.
Further, the patterning method of the second electrode layer is not particularly limited as long as it can accurately form the second electrode layer in a desired pattern, and examples thereof include a photolithography method. .
In addition, since it is the same as that of what was described in the term of the 2nd electrode layer of said "A. organic thin film solar cell" about the other point of a 2nd electrode layer, description here is abbreviate | omitted.

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。   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。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.

[実施例]
厚み125μmのPENフィルム基板の表面に、PVD法によりSiO2の薄膜を形成した。次いで、SiO2薄膜の上面に、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、酸素分圧:73%、製膜圧力:0.3Pa、成膜レート:150nm/min、基板温度:20℃)により透明電極であるITO膜(膜厚:150nm、シート抵抗:20Ω/□)を成膜した。その後、エッチングによりパターンニングをして、ITOパターンが形成された基板を作製した。次いで、上記ITOパターンが形成された基板を、アセトン、基板洗浄液、IPAを用いて洗浄した。
[Example]
An SiO 2 thin film was formed on the surface of a 125 μm thick PEN film substrate by the PVD method. Next, a reactive ion plating method using a pressure gradient plasma gun (power: 3.7 kW, oxygen partial pressure: 73%, film forming pressure: 0.3 Pa, film forming rate: 150 nm / min on the upper surface of the SiO 2 thin film An ITO film (film thickness: 150 nm, sheet resistance: 20Ω / □), which is a transparent electrode, was formed by a substrate temperature of 20 ° C.). Thereafter, patterning was performed by etching to produce a substrate on which an ITO pattern was formed. Next, the substrate on which the ITO pattern was formed was cleaned using acetone, a substrate cleaning solution, and IPA.

次に、導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)分散品)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た後、150℃で30分間乾燥させ、正孔取出し層(膜厚100nm)を形成した。   Next, a conductive polymer paste (poly- (3,4-ethylenedioxythiophene) dispersion) was formed on the substrate on which the ITO pattern was formed by spin coating, and then 30 ° C. at 30 ° C. It was dried for a minute to form a hole extraction layer (film thickness 100 nm).

次に、高速液体クロマトグラフィーにより、α位異性体の割合が98%であることを確認したC70PCBM([6,6]-phenyl-C71-butyric acid mettric ester)を準備した。このC70PCBMと、ポリチオフェン(P3HT:poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl))とをクロロベンゼンに溶解させ、固形分濃度1.4wt%の光電変換層用塗工液を準備した。次いで、この光電変換層用塗工液を、上記正孔取出し層上にスピンコート法にて回転数600rpmの条件で塗布して、光電変換層を形成した。続いて、温度150℃のホットプレート上で、上記光電変換層が形成された基板を加熱乾燥した。 Next, C 70 PCBM ([6,6] -phenyl-C 71 -butyric acid mettric ester), which was confirmed by high performance liquid chromatography to confirm that the α-isomer ratio was 98%, was prepared. This C 70 PCBM and polythiophene (P3HT: poly (3-hexylthiophene-2,5-diyl)) were dissolved in chlorobenzene to prepare a coating solution for a photoelectric conversion layer having a solid content concentration of 1.4 wt%. Next, this photoelectric conversion layer coating solution was applied on the hole extraction layer by a spin coating method at a rotation speed of 600 rpm to form a photoelectric conversion layer. Subsequently, the substrate on which the photoelectric conversion layer was formed was heated and dried on a hot plate at a temperature of 150 ° C.

次に、上記基板上に、Ca膜(30nm)、Al膜(80nm)を順に真空蒸着法にて形成し、金属電極とした。最後に、封止用ガラス材および接着性封止材により金属電極の上から封止して有機薄膜太陽電池とした。   Next, a Ca film (30 nm) and an Al film (80 nm) were sequentially formed on the substrate by a vacuum evaporation method to form a metal electrode. Finally, it was sealed from above the metal electrode with a sealing glass material and an adhesive sealing material to obtain an organic thin film solar cell.

[比較例]
光電変換層の形成の際に、高速液体クロマトグラフィーにより、α位異性体の割合が87%であることが確認されたC70PCBMを用いた以外は、実施例と同様にして有機薄膜太陽電池を作製した。
[Comparative example]
The organic thin film solar cell was formed in the same manner as in Example except that C 70 PCBM, in which the ratio of α-position isomer was confirmed to be 87% by high performance liquid chromatography when forming the photoelectric conversion layer, was used. Was made.

[評価]
α位異性体の割合に関しては、上述したように、高速液体クロマトグラフィーにより、α位異性体およびβ位異性体の混合割合を測定した。
[Evaluation]
Regarding the proportion of the α-isomer, as described above, the mixing proportion of the α-isomer and the β-isomer was measured by high performance liquid chromatography.

太陽電池特性に関しては、A.M1.5、擬似太陽光(100mW/cm2)を照射光源とし、ソースメジャーユニット(HP社製、HP4100)で電圧印加により電流電圧特性の評価を行った。
実施例の有機薄膜太陽電池の光電変換効率は約3.5%であり、比較例の有機薄膜太陽電池の光電変換効率は約3.0%であった。実施例では、比較例に比べて光電変換効率が約20%高かった。
Regarding the solar cell characteristics, A. The current-voltage characteristics were evaluated by applying voltage with a source measure unit (HP, HP4100) using M1.5 and simulated sunlight (100 mW / cm 2 ) as an irradiation light source.
The photoelectric conversion efficiency of the organic thin film solar cell of the example was about 3.5%, and the photoelectric conversion efficiency of the organic thin film solar cell of the comparative example was about 3.0%. In the example, the photoelectric conversion efficiency was about 20% higher than that of the comparative example.

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. 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. 本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the manufacturing method 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 … 光電変換層
4 … 第2電極層
5 … 正孔取出し層
10 … 有機薄膜太陽電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate 2 ... 1st electrode layer 3 ... Photoelectric conversion layer 4 ... 2nd electrode layer 5 ... Hole extraction layer 10 ... Organic thin film solar cell

Claims (5)

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、C70フラーレン誘導体および電子供与性材料を含有する光電変換層と、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C70フラーレン誘導体が、1個の置換基を有し、2種類の位置異性体をもつものであり、
前記光電変換層に含有される前記C70フラーレン誘導体の2種類の位置異性体のうちいずれか一方の位置異性体の割合が95%以上であ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, is formed on the first electrode layer, a photoelectric conversion layer containing a C 70 fullerene derivative and an electron donative material, formed on the photoelectric conversion layer An organic thin film solar cell having a second electrode layer formed,
The C 70 fullerene derivative has one substituent and two kinds of positional isomers;
The organic thin film solar cell, wherein the ratio of either of the regioisomers of the two regioisomers of the C 70 fullerene derivative contained in the photoelectric conversion layer is 95% or more.
前記電子供与性材料がポリチオフェンである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 electron donating material is polythiophene. 前記第1電極層と前記光電変換層との間に正孔取出し層が形成されてい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 a hole extraction layer is formed between the first electrode layer and the photoelectric conversion layer. 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、C70フラーレン誘導体および電子供与性材料を含有する光電変換層と、前記光電変換層上に形成された第2電極層とを有し、前記C70フラーレン誘導体が、1個の置換基を有し、2種類の位置異性体をもつものである有機薄膜太陽電池の製造方法であって、
前記C70フラーレン誘導体を含有する複数種のフラーレン誘導体組成物の中から、前記C70フラーレン誘導体の2種類の位置異性体のうちいずれか一方の位置異性体の割合が最も多いものを選択し、選択された前記フラーレン誘導体組成物を用いて前記光電変換層を形成する光電変換層形成工程を有することを特徴とする有機薄膜太陽電池の製造方法。
A substrate, a first electrode layer formed on the substrate, is formed on the first electrode layer, a photoelectric conversion layer containing a C 70 fullerene derivative and an electron donative material, formed on the photoelectric conversion layer A C 70 fullerene derivative having one substituent and having two kinds of positional isomers, and a method for producing an organic thin-film solar cell comprising:
Among a plurality of kinds of fullerene derivative compositions containing the C 70 fullerene derivatives, select the one the proportion of one of the positional isomers of two regioisomers of the C 70 fullerene derivative is highest, The manufacturing method of the organic thin film solar cell characterized by having the photoelectric converting layer formation process which forms the said photoelectric converting layer using the selected said fullerene derivative composition.
前記電子供与性材料がポリチオフェンであることを特徴とする請求項4に記載の有機薄膜太陽電池の製造方法。   The method for producing an organic thin film solar cell according to claim 4, wherein the electron donating material is polythiophene.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011096914A (en) * 2009-10-30 2011-05-12 Mitsubishi Chemicals Corp Solar cell and method of manufacturing the same
JP2011211086A (en) * 2010-03-30 2011-10-20 Lintec Corp Organic thin film solar cell element
JP2012015434A (en) * 2010-07-05 2012-01-19 Konica Minolta Holdings Inc Organic photoelectric conversion element, solar cell using it and optical sensor array
JP2013251485A (en) * 2012-06-04 2013-12-12 Sumitomo Chemical Co Ltd Photoelectric conversion element

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005232165A (en) * 2004-01-22 2005-09-02 Mitsubishi Chemicals Corp Fullerene derivative, fullerene metal complex, and method for producing the same
JP2006518110A (en) * 2003-02-17 2006-08-03 リイクスウニヴェルシタイト グロニンゲン Organic material photodiode
JP2007173636A (en) * 2005-12-22 2007-07-05 Matsushita Electric Works Ltd Manufacturing method for organic solar cell
JP2009540099A (en) * 2006-06-13 2009-11-19 プレックストロニクス インコーポレーティッド Organic photovoltaic devices containing fullerenes and their derivatives

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006518110A (en) * 2003-02-17 2006-08-03 リイクスウニヴェルシタイト グロニンゲン Organic material photodiode
JP2005232165A (en) * 2004-01-22 2005-09-02 Mitsubishi Chemicals Corp Fullerene derivative, fullerene metal complex, and method for producing the same
JP2007173636A (en) * 2005-12-22 2007-07-05 Matsushita Electric Works Ltd Manufacturing method for organic solar cell
JP2009540099A (en) * 2006-06-13 2009-11-19 プレックストロニクス インコーポレーティッド Organic photovoltaic devices containing fullerenes and their derivatives

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011096914A (en) * 2009-10-30 2011-05-12 Mitsubishi Chemicals Corp Solar cell and method of manufacturing the same
JP2011211086A (en) * 2010-03-30 2011-10-20 Lintec Corp Organic thin film solar cell element
JP2012015434A (en) * 2010-07-05 2012-01-19 Konica Minolta Holdings Inc Organic photoelectric conversion element, solar cell using it and optical sensor array
JP2013251485A (en) * 2012-06-04 2013-12-12 Sumitomo Chemical Co Ltd Photoelectric conversion element

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