JP2012069803A - Organic thin-film solar cell and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flexible and transparent bulk-heterojunction organic thin-film solar cell whose power generation efficiency is less likely to be deteriorated over time.SOLUTION: The organic thin-film solar cell comprises a first transparent electrode 18, an electron block layer 20, a bulk-heterojunction photoelectric conversion layer 22, a first transparent inorganic oxide layer 24, a second transparent electrode containing a doped second transparent inorganic oxide layer 26, in this order on a plastic film substrate 12.

Description

本発明は有機薄膜太陽電池及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an organic thin film solar cell and a method for producing the same.

近年、低コスト、軽量、フレキシブル化が期待できる有機電子デバイスが注目されている。特に、プラスチックフィルム基板を用いたバルクヘテロ型有機薄膜太陽電池は、比較的高い発電効率を得ることが可能であり、実用化への期待が高まっている。
バルクヘテロ型有機薄膜太陽電池は、2つの異種電極間に、電子輸送材料とホール輸送材料を混合してなるバルクヘテロ接合型の光電変換層(適宜、「バルクへテロ層」と記す。)を配置してなるものである。バルクヘテロ型有機薄膜太陽電池は、光吸収特性を調整できるという特長を有する。このため、無機半導体を用いてなる太陽電池とは異なり、透明な太陽電池の製造が可能である。
In recent years, organic electronic devices that can be expected to be low-cost, lightweight, and flexible have attracted attention. In particular, a bulk hetero-type organic thin film solar cell using a plastic film substrate can obtain relatively high power generation efficiency, and is expected to be put to practical use.
In the bulk hetero type organic thin film solar cell, a bulk heterojunction type photoelectric conversion layer (referred to as “bulk hetero layer” as appropriate) is formed by mixing an electron transport material and a hole transport material between two different electrodes. It will be. The bulk hetero type organic thin film solar cell has a feature that light absorption characteristics can be adjusted. For this reason, unlike a solar cell using an inorganic semiconductor, a transparent solar cell can be manufactured.

有機薄膜太陽電池において、基板側の電極(通常は正極)は透明である。有機薄膜太陽電池が透明であるためには、第2の透明電極(通常は負極)も透明とすることが必要である。透明な有機薄膜太陽電池の例として、特許文献1には、ITO(インジウム−スズ酸化物)とAg−Mg薄膜とのハイブリッド電極を対向電極とする素子が開示されている。しかしながら、Ag−Mg薄膜は腐食し易いため、太陽電池の発電効率が経時で低下するという欠点を有する。この欠点は、水蒸気バリア性の低いプラスチックフィルム基板を用いた場合に、より顕著な問題となる。   In the organic thin film solar cell, the electrode on the substrate side (usually the positive electrode) is transparent. In order for the organic thin film solar cell to be transparent, the second transparent electrode (usually the negative electrode) must also be transparent. As an example of a transparent organic thin film solar cell, Patent Document 1 discloses an element having a hybrid electrode of ITO (indium-tin oxide) and an Ag—Mg thin film as a counter electrode. However, since the Ag—Mg thin film is easily corroded, it has a drawback that the power generation efficiency of the solar cell decreases with time. This drawback becomes a more prominent problem when a plastic film substrate having a low water vapor barrier property is used.

また、特許文献2には、各種デバイスに用いる透明導電性フィルムとして、透明フィルム基材上に、開口部を有する金属パターンから構成される第1の補助電極と、第1の補助電極の開口部に導電性繊維を含む第2の補助電極とから構成される導電性構造を有する透明補助電極フィルムが開示されている。
また、非特許文献1には、ガラス基板上に、ITO層、PEDOT:PSS層、光電変換層、酸化チタン(TiO)層と、アルミニウム層を順次設けた有機太陽電池が開示されている。
Moreover, in patent document 2, as a transparent conductive film used for various devices, on the transparent film base material, the 1st auxiliary electrode comprised from the metal pattern which has an opening part, and the opening part of a 1st auxiliary electrode A transparent auxiliary electrode film having a conductive structure composed of a second auxiliary electrode containing conductive fibers is disclosed.
Non-Patent Document 1 discloses an organic solar cell in which an ITO layer, a PEDOT: PSS layer, a photoelectric conversion layer, a titanium oxide (TiO x ) layer, and an aluminum layer are sequentially provided on a glass substrate.

米国特許6,657,378号公報US Pat. No. 6,657,378 特開2009−146747号公報JP 2009-146747 A

Advanced Materials 2007年,第19巻,2445−2449頁Advanced Materials 2007, Vol. 19, pp. 2445-2449

バルクヘテロ層を有する透明な有機薄膜太陽電池を製造する場合、光電変換層以外の各層も光透過性を有する必要があるが、バルクヘテロ層は有機化合物であるため、ダメージを受けやすい。そのため、バルクへテロ層上に透明電極として、例えばスパッタ法によりITO等の透明電極を形成する際、バルクへテロ層がダメージを受け、長期の使用において発電効率が低下し易い。   When manufacturing a transparent organic thin-film solar cell having a bulk hetero layer, each layer other than the photoelectric conversion layer needs to have optical transparency, but the bulk hetero layer is an organic compound and thus is easily damaged. Therefore, when a transparent electrode such as ITO is formed as a transparent electrode on the bulk hetero layer, for example, by sputtering, the bulk hetero layer is damaged, and the power generation efficiency is likely to decrease during long-term use.

本発明は、発電効率が経時で低下しにくく、フレキシブルで、かつ、透明なバルクヘテロ型有機薄膜太陽電池を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a bulk hetero-type organic thin film solar cell that is flexible and transparent in which power generation efficiency is unlikely to decrease with time.

上記目的を達成するため、以下の発明が提供される。
<1> プラスチックフィルム基板上に、第1の透明電極と、電子ブロック層と、バルクヘテロ接合型の光電変換層と、第1の透明無機酸化物層と、ドープされた第2の透明無機酸化物層を含む第2の透明電極とをこの順に有する有機薄膜太陽電池。
<2> 前記第2の透明無機酸化物層が、酸化チタン又は酸化亜鉛を主成分とする請求項1に記載の有機薄膜太陽電池。
<3> 前記第2の透明無機酸化物層の膜厚が、50nm〜400nmである<1>又は<2>に記載の有機薄膜太陽電池。
<4> 前記第1の透明無機酸化物層が、酸化チタン、酸化亜鉛、及び酸化スズからなる群より選ばれる少なくとも1種の無機酸化物を含む<1>〜<3>のいずれかに記載の有機薄膜太陽電池。
<5> 前記第1の透明無機酸化物層の膜厚が、1nm〜30nmである<1>〜<4>のいずれかに記載の有機薄膜太陽電池。
<6> 前記第2の透明無機酸化物層の可視光透過率が、50%以上である<1>〜<5>のいずれかに記載の有機薄膜太陽電池。
<7> 前記第2の透明電極上にバスラインを有する<1>〜<6>のいずれかに記載の有機薄膜太陽電池。
<8> 前記第1の透明無機酸化物層と第2の透明電極との間にバスラインを有する<1>〜<7>のいずれかに記載の有機薄膜太陽電池。
<9> 前記第2の透明電極上に保護層を有する<1>〜<8>のいずれかに記載の有機薄膜太陽電池。
<10> 前記保護層が、無機酸化物又は無機窒化物を主成分とする<9>に記載の有機薄膜太陽電池。
<11> 前記第1の透明電極が、導電メッシュと、該導電メッシュの少なくとも開口部内に配置され該導電メッシュと接する導電性ポリマー層と、を含む<1>〜<10>のいずれかに記載の有機薄膜太陽電池。
<12> 前記導電メッシュが銀を含む<11>に記載の有機薄膜太陽電池。
<13> 前記導電メッシュが銀および親水性ポリマーを含む<11>又は<12>に記載の有機薄膜太陽電池。
<14> 前記導電メッシュの平面視による線幅が1μm以上20μm以下である<11>〜<13>のいずれかに記載の有機薄膜太陽電池。
<15> 前記導電メッシュの平面視によるピッチが50μm以上500μm以下である<11>〜<14>のいずれかに記載の有機薄膜太陽電池。
<16> 前記導電メッシュにおいて繰り返し単位となる開口部の面積が1×10−8以上1×10−7以下である<11>〜<15>のいずれかに記載の有機薄膜太陽電池。
<17> 前記導電性ポリマー層が、ポリチオフェン誘導体を含有する<11>〜<16>のいずれかに記載の有機薄膜太陽電池。
<18> 前記ポリチオフェン誘導体の体積抵抗率が1×10−2Ωcm以下である<17>に記載の有機薄膜太陽電池。
<19> 前記ポリチオフェン誘導体が、ポリエチレンジオキシチオフェンである<17>又は<18>に記載の有機薄膜太陽電池。
<20> 前記バルクヘテロ接合型の光電変換層がフラーレン誘導体を含有する<1>〜<19>のいずれかに記載の有機薄膜太陽電池。
<21> 前記バルクヘテロ接合型の光電変換層が、電子輸送材料を50質量%以上含有する<1>〜<20>のいずれかに記載の有機薄膜太陽池。
<22> プラスチックフィルム基板上に導電メッシュ及び該導電メッシュの少なくとも開口部内に配置され、該導電メッシュと接する導電性ポリマー層を含む第1の透明電極を形成する工程と、該第1の透明電極上に、電子ブロック層と、光電変換層と、第1の透明無機酸化物層と、ドープされた第2の透明無機酸化物を含む第2の透明電極とを順次形成する工程と、を含む有機薄膜太陽電池の製造方法。
<23> 前記第1の透明無機酸化物層を湿式成膜法により形成する<22>に記載の有機薄膜太陽電池の製造方法。
<24> 前記プラスチックフィルム基板上の前記導電メッシュを、前記導電メッシュを形成するための塗膜に対してパターン露光を行う工程と、前記パターン露光された塗膜を現像する工程と、前記現像された塗膜を定着する工程と、を含む方法により形成する<22>又は<23>に記載の有機薄膜太陽電池の製造方法。
In order to achieve the above object, the following invention is provided.
<1> On a plastic film substrate, a first transparent electrode, an electron block layer, a bulk heterojunction photoelectric conversion layer, a first transparent inorganic oxide layer, and a doped second transparent inorganic oxide The organic thin-film solar cell which has a 2nd transparent electrode containing a layer in this order.
<2> The organic thin-film solar cell according to claim 1, wherein the second transparent inorganic oxide layer contains titanium oxide or zinc oxide as a main component.
<3> The organic thin-film solar cell according to <1> or <2>, wherein the second transparent inorganic oxide layer has a thickness of 50 nm to 400 nm.
<4> The first transparent inorganic oxide layer according to any one of <1> to <3>, including at least one inorganic oxide selected from the group consisting of titanium oxide, zinc oxide, and tin oxide. Organic thin film solar cell.
<5> The organic thin-film solar cell according to any one of <1> to <4>, wherein a film thickness of the first transparent inorganic oxide layer is 1 nm to 30 nm.
<6> The organic thin-film solar cell according to any one of <1> to <5>, wherein the visible light transmittance of the second transparent inorganic oxide layer is 50% or more.
<7> The organic thin-film solar cell according to any one of <1> to <6>, having a bus line on the second transparent electrode.
<8> The organic thin-film solar cell according to any one of <1> to <7>, having a bus line between the first transparent inorganic oxide layer and the second transparent electrode.
<9> The organic thin-film solar cell according to any one of <1> to <8>, having a protective layer on the second transparent electrode.
<10> The organic thin-film solar cell according to <9>, wherein the protective layer contains an inorganic oxide or an inorganic nitride as a main component.
<11> The first transparent electrode according to any one of <1> to <10>, wherein the first transparent electrode includes a conductive mesh and a conductive polymer layer disposed in at least an opening of the conductive mesh and in contact with the conductive mesh. Organic thin film solar cell.
<12> The organic thin-film solar cell according to <11>, wherein the conductive mesh includes silver.
<13> The organic thin-film solar cell according to <11> or <12>, wherein the conductive mesh includes silver and a hydrophilic polymer.
<14> The organic thin-film solar cell according to any one of <11> to <13>, wherein a line width in a plan view of the conductive mesh is 1 μm or more and 20 μm or less.
<15> The organic thin-film solar cell according to any one of <11> to <14>, wherein a pitch of the conductive mesh in plan view is 50 μm or more and 500 μm or less.
<16> The organic thin film solar according to any one of <11> to <15>, wherein an area of an opening serving as a repeating unit in the conductive mesh is 1 × 10 −8 m 2 or more and 1 × 10 −7 m 2 or less. battery.
<17> The organic thin-film solar cell according to any one of <11> to <16>, wherein the conductive polymer layer contains a polythiophene derivative.
<18> The organic thin-film solar cell according to <17>, wherein the polythiophene derivative has a volume resistivity of 1 × 10 −2 Ωcm or less.
<19> The organic thin-film solar cell according to <17> or <18>, wherein the polythiophene derivative is polyethylenedioxythiophene.
<20> The organic thin-film solar cell according to any one of <1> to <19>, wherein the bulk heterojunction photoelectric conversion layer contains a fullerene derivative.
<21> The organic thin-film solar pond according to any one of <1> to <20>, wherein the bulk heterojunction photoelectric conversion layer contains 50% by mass or more of an electron transport material.
<22> a step of forming a first transparent electrode including a conductive mesh on a plastic film substrate and a conductive polymer layer disposed in at least an opening of the conductive mesh and in contact with the conductive mesh; and the first transparent electrode And a step of sequentially forming an electron blocking layer, a photoelectric conversion layer, a first transparent inorganic oxide layer, and a second transparent electrode containing a doped second transparent inorganic oxide. Manufacturing method of organic thin-film solar cell.
<23> The method for producing an organic thin-film solar cell according to <22>, wherein the first transparent inorganic oxide layer is formed by a wet film formation method.
<24> A step of pattern exposure of the conductive mesh on the plastic film substrate to a coating film for forming the conductive mesh, a step of developing the pattern-exposed coating film, and the development The method for producing an organic thin-film solar cell according to <22> or <23>, wherein the method comprises:

本発明によれば、発電効率が経時で低下しにくく、フレキシブルで、かつ、透明なバルクヘテロ型有機薄膜太陽電池が提供される。   According to the present invention, it is possible to provide a bulk hetero-type organic thin-film solar cell that is flexible and transparent in which power generation efficiency is unlikely to decrease with time.

本発明の有機薄膜太陽電池の構造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 structure of the organic thin film solar cell of this invention. 本発明の有機薄膜太陽電池における導電メッシュの一態様を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the one aspect | mode of the electrically conductive mesh in the organic thin film solar cell of this invention.

以下において、本発明のバルクヘテロ型有機薄膜太陽電池(以下、本発明の有機太陽電池と略すことがある)について詳細に説明する。なお、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。   Hereinafter, the bulk hetero type organic thin film solar cell of the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as the organic solar cell of the present invention) will be described in detail. In the specification of the present application, “to” is used to mean that the numerical values described before and after it are included as a lower limit value and an upper limit value.

本発明の目的を達成すべく、本発明者らが鋭意検討を行った結果、バルクへテロ層にできるだけダメージを与えずにバルクへテロ層上に透明な無機酸化物層を形成し、その上に負極としてドープされた透明無機酸化物薄膜を形成することによって本発明の目的が達成されることを見出した。   As a result of intensive studies by the present inventors to achieve the object of the present invention, a transparent inorganic oxide layer was formed on the bulk hetero layer without damaging the bulk hetero layer as much as possible. It was found that the object of the present invention can be achieved by forming a transparent inorganic oxide thin film doped as a negative electrode.

図1は、本発明の有機太陽電池の一態様の断面を概略的に示している。
本発明の有機太陽電池10は、プラスチックフィルム基板12と、該プラスチックフィルム基板12上に、第1の透明電極18と、電子ブロック層20と、バルクヘテロ接合型の光電変換層(バルクへテロ層)22と、第1の透明無機酸化物層24と、ドープされた第2の透明無機酸化物層26を含む第2の透明電極とをこの順に有する。
なお、本発明の有機太陽電池10は、必要に応じ、ホールブロック層、電子ブロック層、励起子拡散防止層、ホール輸送層、電子輸送層、ホール捕集層、電子捕集層、易接着層、保護層、導電層、ガスバリア層、マット剤層、反射防止層、ハードコート層、防曇層、防汚層などの公知の層をさらに設けてもよい。
以下、本発明の有機太陽電池の構成要素について詳しく述べる。
FIG. 1 schematically shows a cross section of one embodiment of the organic solar cell of the present invention.
The organic solar cell 10 of the present invention includes a plastic film substrate 12, a first transparent electrode 18, an electron block layer 20, and a bulk heterojunction photoelectric conversion layer (bulk hetero layer) on the plastic film substrate 12. 22, a first transparent inorganic oxide layer 24, and a second transparent electrode including a doped second transparent inorganic oxide layer 26 in this order.
The organic solar cell 10 of the present invention includes a hole blocking layer, an electron blocking layer, an exciton diffusion preventing layer, a hole transport layer, an electron transport layer, a hole trapping layer, an electron trapping layer, and an easy adhesion layer as necessary. Further, a known layer such as a protective layer, a conductive layer, a gas barrier layer, a matting agent layer, an antireflection layer, a hard coat layer, an antifogging layer, or an antifouling layer may be further provided.
Hereinafter, the components of the organic solar cell of the present invention will be described in detail.

<プラスチックフィルム基板>
本発明の有機太陽電池に用いるプラスチックフィルム基板12は、光透過性を有し、後述する第1の透明電極、バルクへテロ層、第2の透明電極等を保持できるものであれば、材質、厚み等に特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<Plastic film substrate>
The plastic film substrate 12 used in the organic solar cell of the present invention is light-transmissive and can be made of a material, as long as it can hold a first transparent electrode, a bulk hetero layer, a second transparent electrode, and the like described later. There is no restriction | limiting in particular in thickness etc., According to the objective, it can select suitably.

支持基板として用いるプラスチックフィルム12の素材としては、具体的には、例えば、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸−マレイン酸共重合体、ポリスチレン樹脂、透明フッ素樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、セルロースアシレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、シクロオレフィルンコポリマー、フルオレン環変性ポリカーボネート樹脂、脂環変性ポリカーボネート樹脂、フルオレン環変性ポリエステル樹脂、アクリロイル化合物などの熱可塑性樹脂が挙げられる。
プラスチックフィルム基板12は、耐熱性を有する素材からなることが好ましい。具体的には、ガラス転移温度(Tg)が60℃以上、または、線熱膨張係数が40ppm/℃以下のいずれかの物性を満たす素材により成形されることが好ましい。
なお、プラスチックフィルムのTg及び線膨張係数は、JIS K 7121に記載のプラスチックの転移温度測定方法、及び、JIS K 7197に記載のプラスチックの熱機械分析による線膨張率試験方法により測定され、本発明においては、この方法により測定した値を用いている。
Specific examples of the material of the plastic film 12 used as the support substrate include polyester resin, methacrylic resin, methacrylic acid-maleic acid copolymer, polystyrene resin, transparent fluororesin, polyimide, fluorinated polyimide resin, and polyamide resin. , Polyamideimide resin, polyetherimide resin, cellulose acylate resin, polyurethane resin, polyetheretherketone resin, polycarbonate resin, cycloaliphatic polyolefin resin, polyarylate resin, polyethersulfone resin, polysulfone resin, cycloolefin copolymer, Examples thereof include thermoplastic resins such as a fluorene ring-modified polycarbonate resin, an alicyclic ring-modified polycarbonate resin, a fluorene ring-modified polyester resin, and an acryloyl compound.
The plastic film substrate 12 is preferably made of a material having heat resistance. Specifically, it is preferable that the glass transition temperature (Tg) is molded from a material satisfying any physical property of 60 ° C. or higher or a linear thermal expansion coefficient of 40 ppm / ° C. or lower.
The Tg and linear expansion coefficient of the plastic film are measured by the plastic transition temperature measurement method described in JIS K 7121 and the linear expansion coefficient test method based on the thermomechanical analysis of plastic described in JIS K 7197. In, the value measured by this method is used.

プラスチックフィルム基板12のTgや線膨張係数は、添加剤などによって調整することができる。このような耐熱性に優れる熱可塑性樹脂(以下、括弧内の温度はTgを示す)として、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET:65℃)、ポリエチレンナフタレート(PEN:120℃)、ポリカーボネート(PC:140℃)、脂環式ポリオレフィン(例えば日本ゼオン(株)製 ゼオノア1600:160℃)、ポリアリレート(PAr:210℃)、ポリエーテルスルホン(PES:220℃)、ポリスルホン(PSF:190℃)、シクロオレフィンコポリマー(COC:特開2001−150584号公報に記載されている化合物:162℃)、フルオレン環変性ポリカーボネート(BCF−PC:特開2000−227603号公報に記載されている化合物:225℃)、脂環変性ポリカーボネート(IP−PC:特開2000−227603号公報に記載されている化合物:205℃)、アクリロイル化合物(特開2002−80616号公報に記載されている化合物:300℃以上)、ポリイミド等が挙げられ、これらは本発明における基材(支持体)として好適である。なかでも、特に透明性が求められる用途には、脂環式ポレオレフィン等を使用するのが好ましい。   The Tg and the linear expansion coefficient of the plastic film substrate 12 can be adjusted by an additive or the like. Examples of such a thermoplastic resin having excellent heat resistance (the temperature in parentheses indicates Tg), for example, polyethylene terephthalate (PET: 65 ° C.), polyethylene naphthalate (PEN: 120 ° C.), polycarbonate (PC: 140 ° C), alicyclic polyolefin (for example, ZEONOR 1600: 160 ° C manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), polyarylate (PAr: 210 ° C), polyethersulfone (PES: 220 ° C), polysulfone (PSF: 190 ° C), cyclo Olefin copolymer (COC: compound described in JP 2001-150584 A: 162 ° C.), fluorene ring-modified polycarbonate (BCF-PC: compound described in JP 2000-227603 A: 225 ° C.), Alicyclic modified polycarbonate (IP-PC) 000-227603 publication: 205 ° C.), acryloyl compound (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-80616 publication: 300 ° C. or higher), polyimide, and the like. It is suitable as a material (support). Especially, it is preferable to use alicyclic polyolefin etc. especially for the use for which transparency is required.

支持基板として用いるプラスチックフィルム12は、光に対して透明であることが求められる。より具体的には、400nm〜800nmの波長範囲の光に対する光透過率が高いことが望ましく、通常は80%以上が好ましく、より好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上である。光透過率は、JIS−K7105に記載された方法、すなわち積分球式光透過率測定装置を用いて全光透過率及び散乱光量を測定し、全光透過率から拡散透過率を引いて算出することができる。
プラスチックフィルム12の厚みに関して特に制限はないが、典型的には1μm〜800μmであり、好ましくは10μm〜300μmである。
プラスチックフィルム12の裏面(第1の透明電極を設けない側の面)には、公知の機能性層を設けても良い。機能性層の例としては、ガスバリア層、マット剤層、反射防止層、ハードコート層、防曇層、防汚層等が挙げられる。このほか、機能性層に関しては特開2006−289627号公報の段落番号〔0036〕〜〔0038〕に詳しく記載されている。
The plastic film 12 used as the support substrate is required to be transparent to light. More specifically, it is desirable that the light transmittance with respect to light in the wavelength range of 400 nm to 800 nm is high, usually 80% or more, more preferably 85% or more, and further preferably 90% or more. The light transmittance is calculated by measuring the total light transmittance and the amount of scattered light using the method described in JIS-K7105, that is, an integrating sphere light transmittance measuring device, and subtracting the diffuse transmittance from the total light transmittance. be able to.
Although there is no restriction | limiting in particular regarding the thickness of the plastic film 12, Typically, they are 1 micrometer-800 micrometers, Preferably they are 10 micrometers-300 micrometers.
A known functional layer may be provided on the back surface (the surface on which the first transparent electrode is not provided) of the plastic film 12. Examples of the functional layer include a gas barrier layer, a mat agent layer, an antireflection layer, a hard coat layer, an antifogging layer, and an antifouling layer. In addition, the functional layer is described in detail in paragraph numbers [0036] to [0038] of JP-A-2006-289627.

<易接着層/下塗り層>
プラスチックフィルム基板12の表面(第1の透明電極を設ける側の面)は、密着性向上の観点から、易接着層もしくは下塗り層を有してもよい。易接着層もしくは下塗り層は、単層であってもよく、多層であってもよい。
易接着層もしくは下塗り層の形成には、各種の親水性下塗ポリマーが用いられる。本発明に使用する親水性下塗ポリマーとしては、ゼラチン、ゼラチン誘導体、カゼイン、寒天、アルギン酸ソーダ、でんぷん、ポリビニルアルコールなどの水溶性ポリマー、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどのセルロースエステル、塩化ビニル含有共重合体、塩化ビニリデン含有共重合体、アクリル酸エステル含有共重合体、酢酸ビニル含有共重合体、ブタジエン含有共重合体などのラテックスポリマー、ポリアクリル酸共重合体、無水マレイン酸共重合体、等が例示される。
易接着層もしくは下塗り層の乾燥後の塗布膜厚は、50nm〜2μmの範囲であることが好ましい。なお、支持体を仮支持体として用いる場合には、支持体表面に易剥離性処理を施すことも可能である。
<Easily adhesive layer / undercoat layer>
The surface of the plastic film substrate 12 (the surface on which the first transparent electrode is provided) may have an easy-adhesion layer or an undercoat layer from the viewpoint of improving adhesion. The easy adhesion layer or the undercoat layer may be a single layer or a multilayer.
Various hydrophilic undercoat polymers are used to form the easy-adhesion layer or the undercoat layer. Examples of hydrophilic undercoat polymers used in the present invention include gelatin, gelatin derivatives, casein, agar, sodium alginate, starch, polyvinyl alcohol and other water-soluble polymers, carboxymethyl cellulose, cellulose esters such as hydroxyethyl cellulose, and vinyl chloride-containing copolymers. Examples include latex polymers such as vinylidene chloride-containing copolymers, acrylate-containing copolymers, vinyl acetate-containing copolymers, and butadiene-containing copolymers, polyacrylic acid copolymers, and maleic anhydride copolymers. Is done.
The coating film thickness after drying the easy-adhesion layer or the undercoat layer is preferably in the range of 50 nm to 2 μm. In addition, when using a support body as a temporary support body, it is also possible to give an easily peelable process to the support surface.

<第1の透明電極>
プラスチックフィルム基板12上に配置される第1の透明電極18は、透明導電性無機酸化物(例えば、インジウム−スズ酸化物(ITO)、フッ素ドープした酸化スズ(FTO)、アンチモンをドープした酸化スズ(ATO)、13族元素(例えば、B、Al、Ga、In)をドープした酸化亜鉛など)、導電メッシュ(例えば銀メッシュ、銅メッシュ)、導電性ポリマー(ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなど)、あるいはこれらの組み合わせにより構成される。
本発明における第1の透明電極は、高い光透過性と導電性を達成する観点から、導電メッシュと導電性ポリマーとを含む構成とすることが好ましい。導電メッシュと導電性ポリマーを組み合わせて第1の透明電極とするには、例えば、プラスチックフィルム基板12上に導電メッシュ14を設け、その後、少なくとも導電メッシュ14の開口部内に導電メッシュ14と接する導電性ポリマー層16を設ければ良い。なお、導電性ポリマー層16は、導電メッシュ14の開口部のほか、導電メッシュ14上にも形成されていることが好ましい。
本発明において導電メッシュ14と導電性ポリマー層16を含む第1の透明電極18はバルクヘテロ型有機太陽電池の正極(カソード)として機能する。
<First transparent electrode>
The first transparent electrode 18 disposed on the plastic film substrate 12 includes a transparent conductive inorganic oxide (for example, indium-tin oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), antimony-doped tin oxide). (ATO), group 13 element (eg, zinc oxide doped with B, Al, Ga, In), etc., conductive mesh (eg, silver mesh, copper mesh), conductive polymer (eg, polyaniline, polythiophene, polypyrrole), or It is comprised by these combinations.
The first transparent electrode in the present invention preferably includes a conductive mesh and a conductive polymer from the viewpoint of achieving high light transmittance and conductivity. In order to combine the conductive mesh and the conductive polymer to form the first transparent electrode, for example, the conductive mesh 14 is provided on the plastic film substrate 12, and then the conductive mesh 14 is in contact with the conductive mesh 14 at least in the opening of the conductive mesh 14. A polymer layer 16 may be provided. The conductive polymer layer 16 is preferably formed on the conductive mesh 14 in addition to the opening of the conductive mesh 14.
In the present invention, the first transparent electrode 18 including the conductive mesh 14 and the conductive polymer layer 16 functions as a positive electrode (cathode) of the bulk hetero type organic solar cell.

(導電メッシュ)
本発明において導電メッシュ14は各種の金属材料によって形成される。金属材料の例としては、金、白金、鉄、銅、銀、アルミニウム、クロム、コバルト、ステンレス等が挙げられる。金属材料の好ましい例としては、銅、銀、アルミニウム、金等の低抵抗金属が挙げられ、なかでも、導電性に優れる銀もしくは銅が好ましく用いられる。
メッシュのパターンには特に制限がない。ストライプ、正方形、長方形、菱形、ハニカム、あるいは曲線を用いてもよい。図2は、正方形のメッシュ網目パターンの一例を概略的に示している。
(Conductive mesh)
In the present invention, the conductive mesh 14 is formed of various metal materials. Examples of the metal material include gold, platinum, iron, copper, silver, aluminum, chromium, cobalt, and stainless steel. Preferable examples of the metal material include low resistance metals such as copper, silver, aluminum, and gold. Among them, silver or copper having excellent conductivity is preferably used.
There is no particular limitation on the mesh pattern. Stripes, squares, rectangles, diamonds, honeycombs, or curves may be used. FIG. 2 schematically shows an example of a square mesh network pattern.

導電メッシュ14の形状、線幅、ピッチ等は、開口率(光透過率)と表面抵抗(導電性)が所望の値となるように調整される。図2では、導電メッシュ14に囲まれた領域15が開口部を表し、該開口率は70%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、85%以上が特に好ましい。
導電性ポリマーを設けていない状態での導電メッシュの表面抵抗は10Ω/sq以下であることが好ましく、3Ω/sq以下であることがさらに好ましく、1Ω/sq以下であることがより好ましい。光透過率と導電性はトレードオフの関係にあるため、開口率は大きいほど好ましいが、現実的には95%以下とすることが好ましい。
The shape, line width, pitch, and the like of the conductive mesh 14 are adjusted so that the aperture ratio (light transmittance) and the surface resistance (conductivity) have desired values. In FIG. 2, a region 15 surrounded by the conductive mesh 14 represents an opening, and the opening ratio is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, and particularly preferably 85% or more.
The surface resistance of the conductive mesh in a state where no conductive polymer is provided is preferably 10 Ω / sq or less, more preferably 3 Ω / sq or less, and even more preferably 1 Ω / sq or less. Since the light transmittance and the conductivity are in a trade-off relationship, the larger the aperture ratio, the better. However, in practice, it is preferably 95% or less.

導電メッシュ14の厚みは特に制限は無いが、通常は0.02μm以上、20μm以下である。また、導電メッシュを構成する金属細線の平面視による線幅は1μm以上500μm以下の範囲であり、1μm以上100μm以下が好ましく、3μm以上20μm以下がより好ましい。   The thickness of the conductive mesh 14 is not particularly limited, but is usually 0.02 μm or more and 20 μm or less. Further, the line width of the thin metal wire constituting the conductive mesh in a plan view is in the range of 1 μm to 500 μm, preferably 1 μm to 100 μm, and more preferably 3 μm to 20 μm.

導電メッシュ14の少なくとも開口部内に配置される導電性ポリマー層16は、金属の導電メッシュ14に比べ、キャリア(ホールおよび電子)の移動度が低い。このため、導電メッシュ14のピッチは細かい方がデバイス特性上有利である。しかしながらピッチが細かいほど光透過率が低下するので、妥協点が選ばれる。ピッチは金属細線の線幅に応じて変化するが、50μm以上2000μm以下であることが好ましく、100μm以上1000μm以下がより好ましく、150μm以上500μm以下が特に好ましい。別の定義を用いれば、導電メッシュ14の繰り返し単位となる開口部15の面積が1×10−9以上1×10−5以下であることが好ましく、3×10−9以上1×10−6以下であることがより好ましく、1×10−8以上1×10−7以下であることがさらに好ましい。
導電メッシュ14は、大面積集電のために、バスライン(太線)を有していても良い。バスラインの太さやピッチは、要求される光透過性、導電性等に応じて適宜選択される。
The conductive polymer layer 16 disposed at least in the opening of the conductive mesh 14 has lower carrier (hole and electron) mobility than the metal conductive mesh 14. For this reason, a finer pitch of the conductive mesh 14 is advantageous in terms of device characteristics. However, the finer the pitch, the lower the light transmission, so a compromise is chosen. Although a pitch changes according to the line | wire width of a metal fine wire, it is preferable that they are 50 micrometers or more and 2000 micrometers or less, 100 micrometers or more and 1000 micrometers or less are more preferable, 150 micrometers or more and 500 micrometers or less are especially preferable. If another definition is used, it is preferable that the area of the opening 15 serving as a repeating unit of the conductive mesh 14 is 1 × 10 −9 m 2 or more and 1 × 10 −5 m 2 or less, and 3 × 10 −9 m 2. It is more preferably 1 × 10 −6 m 2 or less, and further preferably 1 × 10 −8 m 2 or more and 1 × 10 −7 m 2 or less.
The conductive mesh 14 may have a bus line (thick line) for large area current collection. The thickness and pitch of the bus line are appropriately selected according to the required light transmittance, conductivity, and the like.

本発明における導電メッシュ14の形成方法としては特に制限はなく、公知の形成方法を適宜使用しうる。例えば、予め作製した金属メッシュを基材表面に貼り合せる方法、導電材料をパターン状に塗布する方法、蒸着もしくはスパッタ法を用いて導電膜を全面に形成した後にエッチングしてメッシュ状の導電膜を形成する方法、スクリーン印刷、インクジェット印刷などの各種印刷法によりパターン状に導電材料を適用する方法、マスク蒸着法等を用いて導電メッシュ14を基材表面にパターン状に直接形成する方法、特開2006−352073、特開2009−231194等に記載のハロゲン化銀感光材料を用いる方法(以下、銀塩法と呼ぶことがある)等が挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as a formation method of the electroconductive mesh 14 in this invention, A well-known formation method can be used suitably. For example, a method in which a metal mesh prepared in advance is bonded to the substrate surface, a method in which a conductive material is applied in a pattern, a conductive film is formed on the entire surface by vapor deposition or sputtering, and then etched to form a mesh-shaped conductive film. A method of forming, a method of applying a conductive material in a pattern by various printing methods such as screen printing, ink jet printing, a method of directly forming a conductive mesh 14 in a pattern on a substrate surface using a mask vapor deposition method, etc. And a method using a silver halide light-sensitive material described in JP-A No. 2006-352073 and JP-A-2009-231194 (hereinafter sometimes referred to as a silver salt method).

本発明の導電メッシュ14は、そのパターンが細かいため、銀塩法で形成することが好ましい。銀塩法で作製される導電メッシュは、銀と親水性ポリマーの層である。親水性ポリマーの例としては、ゼラチン、ゼラチン誘導体、カゼイン、寒天、アルギン酸ソーダ、でんぷん、ポリビニルアルコールなどの水溶性ポリマー;カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどのセルロースエステル等が例示される。層内には銀や親水性ポリマーのほかにも塗布、現像、定着工程に由来する物質が含まれる。
銀塩法によりプラスチックフィルム12上に導電メッシュ14を形成する際、導電メッシュ14を形成するための塗膜に対してパターン露光を行う工程と、パターン露光された塗膜を現像する工程と、現像された塗膜を定着する工程とを行う。
また、銀塩法で導電メッシュを形成した後に銅めっきを施して、さらに抵抗の低い導電メッシュを得る方法も好ましく用いられる。
The conductive mesh 14 of the present invention is preferably formed by a silver salt method because the pattern is fine. The conductive mesh produced by the silver salt method is a layer of silver and a hydrophilic polymer. Examples of hydrophilic polymers include water-soluble polymers such as gelatin, gelatin derivatives, casein, agar, sodium alginate, starch, and polyvinyl alcohol; cellulose esters such as carboxymethyl cellulose and hydroxyethyl cellulose. In addition to silver and hydrophilic polymer, the layer contains substances derived from the coating, developing and fixing processes.
When forming the conductive mesh 14 on the plastic film 12 by the silver salt method, a step of performing pattern exposure on the coating film for forming the conductive mesh 14, a step of developing the pattern-exposed coating film, and development Fixing the applied coating film.
Moreover, after forming a conductive mesh by a silver salt method, copper plating is performed, and the method of obtaining a conductive mesh with lower resistance is also preferably used.

(導電性ポリマー層)
本発明において導電性ポリマー層16は、適用しようとする太陽電池の作用スペクトル範囲において透明であることを要し、通常、可視光から近赤外光の光透過性に優れることを要する。具体的には、膜厚0.2μmのときの波長400nm〜800nm領域における平均光透過率が75%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましい。
導電性ポリマー層16を形成する材料としては、高い導電性を有するポリマー材料であれば特に制限はない。具体的な導電性ポリマーの例としては、例えば、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリフェニレン、ポリアセチレン、これら導電骨格を複数有するポリマー等が挙げられる。
(Conductive polymer layer)
In the present invention, the conductive polymer layer 16 needs to be transparent in the action spectrum range of the solar cell to be applied, and usually needs to be excellent in light transmittance from visible light to near infrared light. Specifically, the average light transmittance in the wavelength region of 400 nm to 800 nm when the film thickness is 0.2 μm is preferably 75% or more, and more preferably 85% or more.
The material for forming the conductive polymer layer 16 is not particularly limited as long as it is a polymer material having high conductivity. Specific examples of the conductive polymer include polythiophene, polypyrrole, polyaniline, polyphenylene vinylene, polyphenylene, polyacetylene, and a polymer having a plurality of these conductive skeletons.

これらのなかではポリチオフェン誘導体が好ましく、体積抵抗率が1×10−2Ωcm以下のポリチオフェン誘導体がより好ましく、ポリエチレンジオキシチオフェンが特に好ましい。これらのポリチオフェンは導電性を得るために、通常、部分酸化されている。導電性ポリマーの導電性は部分酸化の程度(ドープ量)で調節することができ、ドープ量が多いほど導電性が高くなる。部分酸化によりポリチオフェンはカチオン性となるので、電荷を中和するための対アニオンを有する。そのようなポリチオフェンの例としては、ポリスチレンスルホン酸を対イオンとするポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT−PSS)が挙げられる。 Among these, polythiophene derivatives are preferable, polythiophene derivatives having a volume resistivity of 1 × 10 −2 Ωcm or less are more preferable, and polyethylene dioxythiophene is particularly preferable. These polythiophenes are usually partially oxidized in order to obtain conductivity. The conductivity of the conductive polymer can be adjusted by the degree of partial oxidation (doping amount), and the higher the doping amount, the higher the conductivity. Since polythiophene becomes cationic by partial oxidation, it has a counter anion to neutralize the charge. An example of such a polythiophene is polyethylene dioxythiophene (PEDOT-PSS) having polystyrene sulfonic acid as a counter ion.

導電性ポリマー層16には、所望の導電性を損なわない範囲であれば、他のポリマーが添加されても良い。他のポリマーは塗布性を向上させる目的や膜強度を高める目的で添加される。他のポリマーの例としては、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸−マレイン酸共重合体、ポリスチレン樹脂、透明フッ素樹脂、ポリイミド、フッ素化ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、セルロースアシレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、シクロオレフィルンコポリマー、フルオレン環変性ポリカーボネート樹脂、脂環変性ポリカーボネート樹脂、フルオレン環変性ポリエステル樹脂、アクリロイル化合物などの熱可塑性樹脂や、ゼラチン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルピリジン、ポリビニルイミダゾール等の親水性ポリマー等が挙げられる。これらのポリマーは膜強度を高めるために架橋しても良い。   Other polymers may be added to the conductive polymer layer 16 as long as the desired conductivity is not impaired. Other polymers are added for the purpose of improving coatability and increasing the film strength. Examples of other polymers include polyester resin, methacrylic resin, methacrylic acid-maleic acid copolymer, polystyrene resin, transparent fluororesin, polyimide, fluorinated polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide resin, polyetherimide resin, cellulose Acylate resin, polyurethane resin, polyether ether ketone resin, polycarbonate resin, alicyclic polyolefin resin, polyarylate resin, polyether sulfone resin, polysulfone resin, cycloolefin copolymer, fluorene ring modified polycarbonate resin, alicyclic modified polycarbonate resin , Fluorene ring-modified polyester resins, acryloyl compounds and other thermoplastic resins, gelatin, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyacrylamide, Pyrrolidone, polyvinyl pyridine, a hydrophilic polymer polyvinyl imidazole, and the like. These polymers may be cross-linked to increase the film strength.

本発明における導電性ポリマー層16には、単独での体積抵抗率が1×10−1Ωcm以下の導電性ポリマーを含むことが好ましく、1×10−2Ωcm以下の導電性ポリマーを含むことがより好ましい。
このような導電性ポリマーを含むことで、導電性ポリマー層16の体積抵抗率として5×10−1Ωcm以下となることが好ましく、5×10−2Ωcm以下となることがより好ましい。
導電性ポリマー層16の膜厚としては、50nm〜5μmの範囲内であることが好ましく、100nm〜2μmであることがより好ましい。
The conductive polymer layer 16 in the present invention preferably contains a conductive polymer having a volume resistivity of 1 × 10 −1 Ωcm or less, and preferably contains a conductive polymer of 1 × 10 −2 Ωcm or less. More preferred.
With such containing a conductive polymer, preferably made with 5 × 10 -1 Ωcm or less as the volume resistivity of the conductive polymer layer 16, and more preferably a 5 × 10 -2 Ωcm or less.
The film thickness of the conductive polymer layer 16 is preferably in the range of 50 nm to 5 μm, and more preferably 100 nm to 2 μm.

導電性ポリマー層16を形成するための導電性ポリマーは、多くの場合水溶液もしくは水分散物であるため、導電性ポリマー層の形成には、通常の水系塗布法が用いられる。導電メッシュを銀塩法で作製した場合は、導電メッシュの周りに親水性ポリマーが存在するため、水分散物を塗布するのに都合がよい。導電性ポリマー塗布液には、塗布助剤として、各種の溶剤、界面活性剤、増粘剤等を添加してもよい。   In many cases, the conductive polymer for forming the conductive polymer layer 16 is an aqueous solution or an aqueous dispersion. Therefore, a normal aqueous coating method is used for forming the conductive polymer layer. When the conductive mesh is produced by a silver salt method, a hydrophilic polymer is present around the conductive mesh, which is convenient for applying an aqueous dispersion. Various solvents, surfactants, thickeners and the like may be added to the conductive polymer coating solution as coating aids.

<電子ブロック層>
本発明の有機太陽電池は、第1の透明電極(正極)18とバルクヘテロ層22の間に電子ブロック層20を有する。電子ブロック層20は、バルクヘテロ層22から正極18へ電子が移動するのをブロックする機能を担う。このような機能を有する材料は、p型半導体と呼ばれる無機半導体や、正孔輸送材料と呼ばれる有機化合物によって構成される。より具体的には、価電子帯準位が5.5eV以下で、かつ、伝導体準位が3.3eV以下である金属酸化物、またはHOMO準位が5.5eV以下で、かつ、LUMO準位が3.3eV以下である有機化合物が例示される。電子ブロック層20に用いることができる金属酸化物の具体例としては、酸化モリブデン、酸化バナジウム等が挙げられる。電子ブロック層に用いることができる有機化合物の具体例としては、芳香族アミン誘導体、チオフェン誘導体、縮合芳香環化合物、カルバゾール誘導体、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等が挙げられる。このほか、Chem.Rev.2007年,第107巻,953−1010頁にHole Transport materialとして記載されている化合物群も適用可能である。
<Electronic block layer>
The organic solar cell of the present invention has an electron blocking layer 20 between the first transparent electrode (positive electrode) 18 and the bulk hetero layer 22. The electron blocking layer 20 has a function of blocking electrons from moving from the bulk hetero layer 22 to the positive electrode 18. The material having such a function includes an inorganic semiconductor called a p-type semiconductor and an organic compound called a hole transport material. More specifically, a metal oxide having a valence band level of 5.5 eV or less and a conductor level of 3.3 eV or less, or a HOMO level of 5.5 eV or less and a LUMO level. An organic compound whose position is 3.3 eV or less is exemplified. Specific examples of the metal oxide that can be used for the electron blocking layer 20 include molybdenum oxide and vanadium oxide. Specific examples of the organic compound that can be used for the electron blocking layer include aromatic amine derivatives, thiophene derivatives, condensed aromatic ring compounds, carbazole derivatives, polyaniline, polythiophene, and polypyrrole. In addition, Chem. Rev. A group of compounds described as Hole Transport material in 2007, 107, 953-1010 is also applicable.

これらのうち、ポリチオフェンが好ましく、ポリエチレンジオキシチオフェンがより好ましい。ポリエチレンジオキシチオフェンは体積抵抗率が10Ωcmを下回らない程度にドープ(部分酸化)されているのが特に好ましい。このとき、電荷中和のために過塩素酸、ポリスチレンスルホン酸などに由来する対アニオンを有しても良い。
電子ブロック層20の膜厚は0.1〜50nmが好ましく、より好ましくは1〜20nmである。
Of these, polythiophene is preferable, and polyethylenedioxythiophene is more preferable. The polyethylene dioxythiophene is particularly preferably doped (partially oxidized) to such an extent that the volume resistivity does not fall below 10 Ωcm. At this time, you may have the counter anion derived from perchloric acid, polystyrene sulfonic acid, etc. for charge neutralization.
The film thickness of the electron block layer 20 is preferably 0.1 to 50 nm, more preferably 1 to 20 nm.

<バルクヘテロ層>
バルクヘテロ接合型の光電変換層(バルクへテロ層)22は正孔輸送材料と電子輸送材料が混合された有機の光電変換層である。正孔輸送材料と電子輸送材料の混合比は変換効率が最も高くなるように調整される。通常は、質量比で、10:90〜90:10の範囲から選ばれるが、電子輸送材料を50質量%以上含有することが好ましい。このような混合有機層の形成方法は、例えば、真空蒸着による共蒸着法が用いられる。あるいは、両方の有機材料が溶解する溶媒を用いて溶剤塗布することによって作製することも可能である。溶剤塗布法の具体例については後述する。
バルクヘテロ層22の膜厚は10〜500nmが好ましく、20〜300nmが特に好ましい。
<Bulk hetero layer>
The bulk heterojunction photoelectric conversion layer (bulk hetero layer) 22 is an organic photoelectric conversion layer in which a hole transport material and an electron transport material are mixed. The mixing ratio of the hole transport material and the electron transport material is adjusted so that the conversion efficiency is the highest. Usually, the mass ratio is selected from the range of 10:90 to 90:10, but it is preferable to contain 50% by mass or more of the electron transport material. As a method for forming such a mixed organic layer, for example, a co-evaporation method by vacuum deposition is used. Or it is also possible to produce by carrying out solvent application | coating using the solvent in which both organic materials melt | dissolve. Specific examples of the solvent coating method will be described later.
The thickness of the bulk hetero layer 22 is preferably 10 to 500 nm, particularly preferably 20 to 300 nm.

正孔輸送材料は、HOMO準位が4.5〜6.0eVのπ電子共役化合物であり、具体的には、各種のアレーン(例えば、チオフェン、カルバゾール、フルオレン、シラフルオレン、チエノピラジン、チエノベンゾチオフェン、ジチエノシロール、キノキサリン、ベンゾチアジアゾール、チエノチオフェンなど)をカップリングさせた共役ポリマー、フェニレンビニレン系ポリマー、ポルフィリン類、フタロシアニン類等が例示される。このほか、Chem.Rev.2007,107,953−1010にHole Transport materialとして記載されている化合物群やジャーナル オブ ジ アメリカン ケミカル ソサエティー 第131巻、16048頁(2009年)に記載のポルフィリン誘導体も適用可能である。   The hole transport material is a π-electron conjugated compound having a HOMO level of 4.5 to 6.0 eV, specifically, various arenes (for example, thiophene, carbazole, fluorene, silafluorene, thienopyrazine, thienobenzothiophene). , Dithienosilol, quinoxaline, benzothiadiazole, thienothiophene, etc.) coupled polymers, phenylene vinylene polymers, porphyrins, phthalocyanines, and the like. In addition, Chem. Rev. The compound group described as Hole Transport material in 2007, 107, 953-1010, and the porphyrin derivative described in Journal of the American Chemical Society Vol. 131, page 16048 (2009) are also applicable.

これらの中では、チオフェン、カルバゾール、フルオレン、シラフルオレン、チエノピラジン、チエノベンゾチオフェン、ジチエノシロール、キノキサリン、ベンゾチアジアゾール、チエノチオフェンからなる群より選ばれた構成単位をカップリングさせた共役ポリマーが特に好ましい。具体例としてはポリ3−ヘキシルチオフェン、ポリ3−オクチルチオフェン、ジャーナル オブ ジ アメリカン ケミカル ソサエティー 第130巻、3020頁(2008年)に記載の各種ポリチオフェン誘導体、アドバンスト マテリアルズ第19巻、2295頁(2007年)に記載のPCDTBT、ジャーナル オブ ジ アメリカン ケミカル ソサエティー第130巻、732頁(2008年)に記載のPCDTQx、PCDTPP、PCDTPT、PCDTBX、PCDTPX、ネイチャー フォトニクス第3巻、649頁(2009年)に記載のPBDTTT−E、PBDTTT−C、PBDTTT−CF、アドバンスト マテリアルズ 第22巻 E135〜E138頁(2010年)に記載のPTB7、特表2009−533878号公報の35頁の段落[0092]に記載の化合物群、等が挙げられる。   Among these, a conjugated polymer obtained by coupling a structural unit selected from the group consisting of thiophene, carbazole, fluorene, silafluorene, thienopyrazine, thienobenzothiophene, dithienosilole, quinoxaline, benzothiadiazole, and thienothiophene is particularly preferable. Specific examples include poly-3-hexylthiophene, poly-3-octylthiophene, various polythiophene derivatives described in Journal of the American Chemical Society, Vol. 130, p. 3020 (2008), Advanced Materials, Vol. 19, p. 2295 (2007). PCDTBT, Journal of the American Chemical Society, vol. 130, page 732 (2008), PCDTQx, PCDTPP, PCDTPT, PCDTBX, PCDTPX, Nature Photonics, vol. 3, page 649 (2009) PBDTT-E, PBDTTTT-C, PBDTTTT-CF, Advanced Materials Vol. 22, E135-E138 (2010), PTB7, Special Table 2009-533 78 No. 35, pp paragraph [0092] compounds described in the publication, and the like.

電子輸送材料は、LUMO準位が3.5〜4.5eVであるようなπ電子共役化合物であり、具体的にはフラーレンおよびその誘導体、フェニレンビニレン系ポリマー、ナフタレンテトラカルボン酸イミド誘導体、ペリレンテトラカルボン酸イミド誘導体等が挙げられる。これらの中では、フラーレン誘導体が好ましい。フラーレン誘導体の具体例としてはC60、フェニル−C61−酪酸メチル(文献等でPCBM、[60]PCBM、あるいはPC61BMと称されるフラーレン誘導体)、C70、フェニル−C71−酪酸メチル(多くの文献等でPCBM、[70]PCBM、あるいはPC71BMと称されるフラーレン誘導体)、およびアドバンスト ファンクショナル マテリアルズ第19巻、779−788頁(2009年)に記載のフラーレン誘導体、ジャーナル オブ ジ アメリカン ケミカル ソサエティー 第131巻、16048頁(2009年)に記載のフラーレン誘導体SIMEF等が挙げられる。 The electron transport material is a π-electron conjugated compound having a LUMO level of 3.5 to 4.5 eV. Specifically, fullerene and its derivatives, phenylene vinylene-based polymers, naphthalene tetracarboxylic imide derivatives, perylene tetra Examples thereof include carboxylic acid imide derivatives. Of these, fullerene derivatives are preferred. Specific examples of fullerene derivatives include C 60 , phenyl-C 61 -methyl butyrate (fullerene derivatives referred to as PCBM, [60] PCBM, or PC 61 BM in the literature), C 70 , phenyl-C 71 -methyl butyrate. (Fullerene derivatives referred to as PCBM, [70] PCBM, or PC 71 BM in many literatures), and fullerene derivatives described in Advanced Functional Materials, Vol. 19, pp. 779-788 (2009), journals Examples include Fullerene Derivatives SIMEF described in OB American Chemical Society Vol. 131, page 16048 (2009).

<電子輸送層>
本発明では、必要に応じて、バルクへテロ層22と第1の透明無機酸化物層24との間に電子輸送材料からなる電子輸送層(不図示)を設けても良い。電子輸送層に用いることのできる電子輸送材料としては、前記の材料および、Chem.Rev.2007年,第107巻,953−1010頁にElectron Transport Materialsとして記載されているものが挙げられる。
電子輸送層を設ける場合、電子輸送層の厚みは1nm〜30nmであり、好ましくは2nm〜15nmである。
電子輸送層は、各種の湿式成膜法、蒸着法やスパッタ法等の乾式成膜法、転写法、印刷法など、いずれによっても好適に形成することができる。
<Electron transport layer>
In the present invention, an electron transport layer (not shown) made of an electron transport material may be provided between the bulk hetero layer 22 and the first transparent inorganic oxide layer 24 as necessary. Examples of the electron transport material that can be used for the electron transport layer include those described above and Chem. Rev. 2007, Vol. 107, pages 953-1010, which are described as Electron Transport Materials.
When providing an electron carrying layer, the thickness of an electron carrying layer is 1 nm-30 nm, Preferably it is 2 nm-15 nm.
The electron transport layer can be suitably formed by any of various wet film forming methods, dry film forming methods such as vapor deposition and sputtering, transfer methods, and printing methods.

<第1の透明無機酸化物層>
バルクヘテロ層22と第2の透明電極26との間には第1の透明無機酸化物層24が設けられる。第1の透明無機酸化物層24を構成する透明無機酸化物は、透明で電子輸送性を有するn型無機酸化物半導体であり、具体的には酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化タングステン等が例示され、酸化チタン、酸化亜鉛が好ましい。これらの材料は結晶であってもアモルファス状であっても良い。
<First transparent inorganic oxide layer>
A first transparent inorganic oxide layer 24 is provided between the bulk hetero layer 22 and the second transparent electrode 26. The transparent inorganic oxide constituting the first transparent inorganic oxide layer 24 is an n-type inorganic oxide semiconductor that is transparent and has an electron transporting property. Specifically, titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, tungsten oxide, etc. Are exemplified, and titanium oxide and zinc oxide are preferable. These materials may be crystalline or amorphous.

第1の透明無機酸化物層24の膜厚は、厚過ぎると電子の通過を妨げてしまい、薄過ぎると、その上に第2の透明無機酸化物層26を形成する際、バルクへテロ層22を保護する機能が小さくなるおそれがある。このような観点から、第1の透明無機酸化物層24の膜厚は、好ましくは1nm〜30nmであり、より好ましくは2nm〜15nmである。
第1の透明無機酸化物層24は、第1の透明無機酸化物層24及びバルクへテロ層22の各構成材料に応じて、バルクへテロ層22のダメージが抑制される方法によって形成する。例えば、各種の湿式成膜法、蒸着法やスパッタ法等の乾式成膜法、転写法、印刷法など、成膜時にバルクへテロ層へのダメージが抑制される方法であればいずれの方法によっても形成してもよいが、バルクへテロ層のダメージを抑制する観点から、湿式成膜法が好適である。とりわけ、ジャーナル オブ フィジカル ケミストリー C 第114巻、6849〜6853頁(2010年)に記載の酸化亜鉛層の形成方法や、シン ソリッド フィルム 第517巻、3766〜3769頁(2007年)、アドバンスト マテリアルズ 第19巻、2445〜2449頁(2007年)に記載の酸化チタン層の形成方法が特に好適である。
If the film thickness of the first transparent inorganic oxide layer 24 is too thick, it prevents the passage of electrons. If the film thickness is too thin, the bulk hetero layer is formed when the second transparent inorganic oxide layer 26 is formed thereon. There is a possibility that the function of protecting 22 may be reduced. From such a viewpoint, the thickness of the first transparent inorganic oxide layer 24 is preferably 1 nm to 30 nm, and more preferably 2 nm to 15 nm.
The first transparent inorganic oxide layer 24 is formed by a method in which damage to the bulk hetero layer 22 is suppressed according to the constituent materials of the first transparent inorganic oxide layer 24 and the bulk hetero layer 22. For example, any wet film forming method, dry film forming method such as vapor deposition method or sputtering method, transfer method, printing method, etc. However, from the viewpoint of suppressing damage to the bulk hetero layer, a wet film forming method is preferable. In particular, the method of forming a zinc oxide layer described in Journal of Physical Chemistry Vol. 114, pages 6849 to 6853 (2010), Thin Solid Film Vol. 517, pages 3766 to 3769 (2007), Advanced Materials The method for forming a titanium oxide layer described in Volume 19, pages 2445 to 2449 (2007) is particularly suitable.

具体的には、例えば、オルトチタン酸テトライソプロピル10ml、2−メトキシエタノール50ml、エタノールアミン5mlを混合し、80℃で2時間加熱撹拌したのち、120℃で1時間加熱撹拌する。さらに、80℃で2時間加熱撹拌、120℃で1時間加熱撹拌をもう一度繰り返す。この液体をイソプロピルアルコールで10倍に希釈し、透明無機酸化物層形成用塗布液とする。
バルクヘテロ層22上に、上記塗布液をスピンコート塗布する。このとき、スピンコーターの回転速度は4000rpmとする。この塗膜を150℃で25分加熱することにより、膜厚が20nmのアモルファス酸化チタン層が得られる。
Specifically, for example, 10 ml of tetraisopropyl orthotitanate, 50 ml of 2-methoxyethanol, and 5 ml of ethanolamine are mixed, heated and stirred at 80 ° C. for 2 hours, and then heated and stirred at 120 ° C. for 1 hour. Further, heating and stirring at 80 ° C. for 2 hours and heating and stirring at 120 ° C. for 1 hour are repeated once more. This liquid is diluted 10 times with isopropyl alcohol to obtain a coating liquid for forming a transparent inorganic oxide layer.
The coating solution is spin-coated on the bulk hetero layer 22. At this time, the rotational speed of the spin coater is 4000 rpm. By heating this coating film at 150 ° C. for 25 minutes, an amorphous titanium oxide layer having a thickness of 20 nm can be obtained.

<第2の透明無機酸化物層>
第1の透明無機酸化物層24上には、第2の透明電極として、不純物ドープによって導電性を高めた第2の透明無機酸化物層26が設けられている。第2の透明無機酸化物層26を構成する透明無機酸化物は、透明で電子輸送性を有するn型無機酸化物半導体であり、具体的には酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化タングステンが例示され、酸化チタン又は酸化亜鉛を主成分(第2の透明無機酸化物層26を構成する成分のうち、最も割合が多い成分)とすることが好ましい。なお、第2の透明無機酸化物層26を構成する透明無機酸化物は、第1の透明無機酸化物層24を構成する透明無機酸化物と同じ種類でもよいし、異なる種類でもよい。
<Second transparent inorganic oxide layer>
On the 1st transparent inorganic oxide layer 24, the 2nd transparent inorganic oxide layer 26 which improved electroconductivity by impurity doping as the 2nd transparent electrode is provided. The transparent inorganic oxide constituting the second transparent inorganic oxide layer 26 is an n-type inorganic oxide semiconductor that is transparent and has an electron transporting property, and specifically includes titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, and tungsten oxide. It is preferable to use titanium oxide or zinc oxide as the main component (the component having the highest ratio among the components constituting the second transparent inorganic oxide layer 26). In addition, the transparent inorganic oxide which comprises the 2nd transparent inorganic oxide layer 26 may be the same kind as the transparent inorganic oxide which comprises the 1st transparent inorganic oxide layer 24, and a different kind may be sufficient as it.

不純物ドープは、酸化物層26内のキャリア密度を高めることで導電性を向上させる目的で行なわれる。ドープする元素は、その無機酸化物の金属元素に対して周期表で一つ右の族の金属元素、またはハロゲン元素である。例えば、酸化チタンに対しては、5族元素であるニオブ、タンタルをドープするかハロゲン(フッ素、塩素など)をドープする。酸化亜鉛には、13族元素であるホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウムをドープするか、ハロゲンをドープする。酸化スズの場合は、通常フッ素をドープする。
第2の透明無機酸化物層26におけるドーパントは、濃度が低すぎると電極としての機能が不十分となり、高過ぎると光透過性の低下を招くおそれがある。これらの観点から、第2の透明無機酸化物層26におけるドーパント濃度は0.5〜5質量%であることが好ましく、1〜3質量%であることがより好ましい。
第2の透明無機酸化物層26を構成する材料は結晶であってもアモルファス状であっても良い。
Impurity doping is performed for the purpose of improving conductivity by increasing the carrier density in the oxide layer 26. The element to be doped is a metal element in the right group in the periodic table with respect to the metal element of the inorganic oxide or a halogen element. For example, titanium oxide is doped with niobium and tantalum, which are group 5 elements, or with halogen (fluorine, chlorine, etc.). Zinc oxide is doped with a group 13 element such as boron, aluminum, gallium, or indium, or with halogen. In the case of tin oxide, it is usually doped with fluorine.
If the concentration of the dopant in the second transparent inorganic oxide layer 26 is too low, the function as an electrode becomes insufficient, and if it is too high, the light transmittance may be lowered. From these viewpoints, the dopant concentration in the second transparent inorganic oxide layer 26 is preferably 0.5 to 5% by mass, and more preferably 1 to 3% by mass.
The material constituting the second transparent inorganic oxide layer 26 may be crystalline or amorphous.

第2の透明電極となる第2の透明無機酸化物層26の膜厚は、負極としての導電性と光透過性の観点から、好ましくは10nm〜500nmであり、より好ましくは50nm〜400nmである。なお、第2の透明無機酸化物層26の可視光(波長400nm〜800nm)透過率は、50%以上であることが好ましく、75%以上であることがより好ましい。
第2の酸化物半導体層26は、各種の湿式成膜法、蒸着法やスパッタ法等の乾式成膜法、転写法、印刷法など、いずれによっても形成することができる。これらの中で、蒸着法もしくはスパッタ法が好ましい。本発明では、バルクへテロ層22上に第1の透明無機酸化物層24が設けられているいため、第2の透明無機酸化物層26を蒸着法やスパッタ法等の乾式成膜法によって成膜してもバルクへテロ層22へのダメージを効果的に抑制することができる。第1の透明無機酸化物層24と、第2の透明電極となる第2の透明無機酸化物層26を連続で成膜しても良い。この場合、第1の透明無機酸化物層24と第2の透明無機酸化物層26のドーパント以外の成分は同一材料とし、成膜初期はノンドープとして第1の透明無機酸化物層24を形成し、成膜途中からドーパントを混入させて第2の透明無機酸化物層26を形成する手法をとっても良い。第2の透明無機酸化物層26の厚み方向のドーパントの濃度は、一定でも良いし、連続的に増加させても良い。
The film thickness of the second transparent inorganic oxide layer 26 serving as the second transparent electrode is preferably 10 nm to 500 nm, more preferably 50 nm to 400 nm, from the viewpoint of conductivity and light transmittance as the negative electrode. . The visible light (wavelength 400 nm to 800 nm) transmittance of the second transparent inorganic oxide layer 26 is preferably 50% or more, and more preferably 75% or more.
The second oxide semiconductor layer 26 can be formed by any of various types of wet film formation methods, dry film formation methods such as vapor deposition and sputtering, transfer methods, and printing methods. Of these, vapor deposition or sputtering is preferred. In the present invention, since the first transparent inorganic oxide layer 24 is provided on the bulk hetero layer 22, the second transparent inorganic oxide layer 26 is formed by a dry film forming method such as a vapor deposition method or a sputtering method. Even if the film is formed, damage to the bulk hetero layer 22 can be effectively suppressed. The first transparent inorganic oxide layer 24 and the second transparent inorganic oxide layer 26 serving as the second transparent electrode may be continuously formed. In this case, components other than the dopants of the first transparent inorganic oxide layer 24 and the second transparent inorganic oxide layer 26 are made of the same material, and the first transparent inorganic oxide layer 24 is formed as non-doped at the initial stage of film formation. A method of forming the second transparent inorganic oxide layer 26 by mixing a dopant in the middle of the film formation may be employed. The concentration of the dopant in the thickness direction of the second transparent inorganic oxide layer 26 may be constant or may be continuously increased.

第2の透明無機酸化物層(第2の透明電極)26を形成するに際してのパターニングは、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザーなどによる物理的エッチングによって行ってもよく、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等を行ってもよい。
本発明において、第2の透明無機酸化物層26の形成位置は特に制限はなく、第1の透明無機酸化物層24を介してバルクへテロ層22上の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。また、第2の透明無機酸化物層26の上、もしくは第1の透明無機酸化物層24と第2の透明無機酸化物層26との間に、後述のバスライン28が設けられていても良い。
The patterning for forming the second transparent inorganic oxide layer (second transparent electrode) 26 may be performed by chemical etching such as photolithography, or may be performed by physical etching using a laser, Vacuum deposition, sputtering, or the like may be performed with the masks overlapped.
In the present invention, the formation position of the second transparent inorganic oxide layer 26 is not particularly limited, and may be formed on the bulk hetero layer 22 via the first transparent inorganic oxide layer 24. You may form in the part. Even if a bus line 28 described later is provided on the second transparent inorganic oxide layer 26 or between the first transparent inorganic oxide layer 24 and the second transparent inorganic oxide layer 26. good.

<バスライン>
第2の透明電極は、導電性を向上させるためのバスライン(補助配線)28を有しても良く、かつ、好ましい。バスライン28は、第2の透明無機酸化物層26と電気的に接触する金属のラインにより構成される。バスライン28は、有機太陽電池の全面にわたって第2の透明電極の面抵抗が低くなるように設計される。バスライン28の形状は、均等な線幅、ピッチからなるメッシュでも良いし、線幅やピッチの異なるメッシュでも良いし、低頻度の太線と高頻度の細線が交差するいわゆるフィッシュボーンパターンでも良く、これら以外のパターンでも良い。
バスライン28の膜厚は50nm〜500nmが好ましく、80nm〜300nmがより好ましい。また、バスラインの開口率は、光透過性の観点から、好ましくは60%以上であり、70%以上がより好ましく、80%以上がさらに好ましい。
バスライン28の形成方法には特に制限はないが、蒸着法、塗布法、印刷法、転写法などが好ましく用いられる。
<Bus line>
The 2nd transparent electrode may have the bus line (auxiliary wiring) 28 for improving electroconductivity, and is preferable. The bus line 28 is composed of a metal line that is in electrical contact with the second transparent inorganic oxide layer 26. The bus line 28 is designed so that the sheet resistance of the second transparent electrode is lowered over the entire surface of the organic solar cell. The shape of the bus line 28 may be a mesh having a uniform line width and pitch, a mesh having different line widths and pitches, or a so-called fishbone pattern in which a low-frequency thick line and a high-frequency thin line intersect, Other patterns may be used.
The film thickness of the bus line 28 is preferably 50 nm to 500 nm, and more preferably 80 nm to 300 nm. Further, the aperture ratio of the bus line is preferably 60% or more, more preferably 70% or more, and further preferably 80% or more from the viewpoint of light transmittance.
The method for forming the bus line 28 is not particularly limited, but a vapor deposition method, a coating method, a printing method, a transfer method, or the like is preferably used.

<再結合層>
2層の光電変換層を有するタンデム型の素子では、2層の光電変換層の間に再結合層が設けられる。再結合層の材料は、前記負極材料の中から選ばれる。再結合層の膜厚は0.01〜5nmであり、0.1〜1nmが好ましく、0.2〜0.6nmが特に好ましい。再結合層の形成方法については特に制限はなく、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で形成することができる。
<Recombination layer>
In a tandem element having two photoelectric conversion layers, a recombination layer is provided between the two photoelectric conversion layers. The material of the recombination layer is selected from the negative electrode materials. The film thickness of the recombination layer is 0.01 to 5 nm, preferably 0.1 to 1 nm, and particularly preferably 0.2 to 0.6 nm. There is no restriction | limiting in particular about the formation method of a recombination layer, For example, it can form by a vacuum evaporation method, sputtering method, an ion plating method, etc.

<その他の有機層>
本発明では、必要に応じて、ホールブロック層、励起子拡散防止層等の補助層を有していてもよい。なお、本発明において、バルクヘテロ層、正孔輸送層、電子輸送層、電子ブロック層、ホールブロック層、励起子拡散防止層など、有機化合物を用いる層の総称として、「有機層」と記す。
<Other organic layers>
In this invention, you may have auxiliary layers, such as a hole block layer and an exciton diffusion prevention layer, as needed. In the present invention, the term “organic layer” is used as a general term for layers using organic compounds such as a bulk hetero layer, a hole transport layer, an electron transport layer, an electron block layer, a hole block layer, and an exciton diffusion prevention layer.

<アニール>
本発明の有機薄膜太陽電池10は、有機層の結晶化やバルクヘテロ層の相分離促進を目的として、種々の方法でアニールが施されても良い。アニールの方法としては、蒸着中のフィルム基板の温度を50℃〜150℃に加熱する方法や、塗布後の乾燥温度を50℃〜150℃とする方法などがある。また、第2の透明電極の形成が終了したのちに50℃〜150℃に加熱してアニールしても良い。
<Annealing>
The organic thin film solar cell 10 of the present invention may be annealed by various methods for the purpose of crystallization of the organic layer and promotion of phase separation of the bulk hetero layer. Examples of the annealing method include a method of heating the temperature of the film substrate during vapor deposition to 50 ° C. to 150 ° C. and a method of setting the drying temperature after coating to 50 ° C. to 150 ° C. Further, after the formation of the second transparent electrode is completed, annealing may be performed by heating to 50 ° C. to 150 ° C.

<保護層>
本発明の有機薄膜太陽電池は、保護層(不図示)によって保護されていてもよい。特に、負極上又はバスラインを配した負極上に保護層を形成することは、負極の腐食防止の観点で好ましい。
保護層は、無機酸化物又は無機窒化物を主成分(保護層を構成する成分のうち、最も割合が多い成分)として構成されることが好ましい。保護層に含まれる材料としては、MgO、SiO、SiO、Al、Y、TiO等の金属酸化物、SiN等の金属窒化物、SiN等の金属窒化酸化物、MgF、LiF、AlF、CaF等の金属フッ化物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリパラキシリレン等のポリマー等が挙げられる。これらのうち、金属の酸化物、窒化物、窒化酸化物が好ましく、珪素、アルミニウムの酸化物、窒化物、窒化酸化物が特に好ましい。保護層は単層でも多層構成であっても良い。
<Protective layer>
The organic thin film solar cell of the present invention may be protected by a protective layer (not shown). In particular, it is preferable to form a protective layer on the negative electrode or on the negative electrode provided with a bus line from the viewpoint of preventing corrosion of the negative electrode.
The protective layer is preferably composed of an inorganic oxide or an inorganic nitride as a main component (a component having the highest ratio among the components constituting the protective layer). The material contained in the protective layer, MgO, SiO, SiO 2, Al 2 O 3, Y 2 O 3, TiO metal oxides such as 2, metal nitrides such as SiN x, metal nitrides such as SiN x O y oxide, MgF 2, LiF, AlF 3 , CaF 2 , etc. of the metal fluoride, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polymers such polyparaxylylene and the like. Of these, metal oxides, nitrides, and nitride oxides are preferable, and silicon, aluminum oxides, nitrides, and nitride oxides are particularly preferable. The protective layer may be a single layer or a multilayer structure.

保護層の形成方法については、特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、MBE(分子線エピタキシ)法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法(高周波励起イオンプレーティング法)、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、ガスソースCVD法、真空紫外CVD法、コーティング法、印刷法、転写法を適用できる。   The method for forming the protective layer is not particularly limited, and for example, vacuum deposition, sputtering, reactive sputtering, MBE (molecular beam epitaxy), cluster ion beam, ion plating, plasma polymerization (high frequency) Excited ion plating method), plasma CVD method, laser CVD method, thermal CVD method, gas source CVD method, vacuum ultraviolet CVD method, coating method, printing method, transfer method can be applied.

<ガスバリア層>
本発明の有機薄膜太陽電池10はガスバリア層(不図示)を有しても良い。ガスバリア層は、ガスバリア性を有する層であれば、特に制限はない。通常、ガスバリア層は無機物の層である。無機物としては、典型的には、ホウ素、マグネシウム、アルミニウム、珪素、チタン、亜鉛、スズの酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物、水素化物等が挙げられる。これらは純物質でもよいし、複数組成からなる混合物や傾斜材料層でもよい。これらのうち、アルミニウムの酸化物、窒化物若しくは酸窒化物、又は珪素の酸化物、窒化物若しくは酸窒化物が好ましい。
<Gas barrier layer>
The organic thin film solar cell 10 of the present invention may have a gas barrier layer (not shown). The gas barrier layer is not particularly limited as long as it has a gas barrier property. Usually, the gas barrier layer is an inorganic layer. Typically, the inorganic substance includes boron, magnesium, aluminum, silicon, titanium, zinc, tin oxide, nitride, oxynitride, carbide, hydride, and the like. These may be pure substances, or may be a mixture of multiple compositions or a gradient material layer. Of these, aluminum oxide, nitride or oxynitride, or silicon oxide, nitride or oxynitride is preferable.

ガスバリア層を構成する無機層は単層でも、複数層の積層でも良い。ガスバリア層は、有機層と無機層の積層でも良く、複数の無機層と複数の有機層の交互積層でも良い。有機層は平滑性の層であれば特に制限はないが、(メタ)アクリレートの重合物からなる層などが好ましく例示される
ガスバリア層の厚みに関しては特に限定されないが、1層に付き、通常、5〜500nmの範囲内であり、好ましくは10〜200nmである。ガスバリア層は複数のサブレイヤーから成る積層構造であってもよい。この場合、各サブレイヤーが同じ組成であっても異なる組成であってもよい。また、米国特許出願公開第2004/46497号明細書に記載されているように、有機ポリマー層との界面が明確で無く、組成が膜厚方向で連続的に変化する層であってもよい。
The inorganic layer constituting the gas barrier layer may be a single layer or a laminate of a plurality of layers. The gas barrier layer may be a laminate of an organic layer and an inorganic layer, or may be an alternate laminate of a plurality of inorganic layers and a plurality of organic layers. The organic layer is not particularly limited as long as it is a smooth layer, but a layer made of a polymer of (meth) acrylate is preferably exemplified. The thickness of the gas barrier layer is not particularly limited, but it is usually attached to one layer, It exists in the range of 5-500 nm, Preferably it is 10-200 nm. The gas barrier layer may have a laminated structure including a plurality of sublayers. In this case, each sublayer may have the same composition or a different composition. Moreover, as described in US Patent Application Publication No. 2004/46497, a layer in which the interface with the organic polymer layer is not clear and the composition continuously changes in the film thickness direction may be used.

本発明の有機薄膜太陽電池10の厚さは、可とう性の観点から、50μm〜1mmであることが好ましく、100μm〜500μmであることがより好ましい。   From the viewpoint of flexibility, the thickness of the organic thin film solar cell 10 of the present invention is preferably 50 μm to 1 mm, and more preferably 100 μm to 500 μm.

なお、本発明の有機薄膜太陽電池10を用いて太陽電池モジュールを作製する場合、濱川圭弘著、太陽光発電、最新の技術とシステム(出版:株式会社 シーエムシー)等の記載を参酌することができる。   In addition, when producing a solar cell module using the organic thin film solar cell 10 of the present invention, it is possible to take into account the descriptions of Yasuhiro Tsujikawa, photovoltaic power generation, the latest technology and system (publishing: CMC Co., Ltd.) it can.

以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the specific examples shown below.

〔実施例1〕
厚みが125μmのポリエチレンナフタレートフィルム(帝人デュポン株式会社からテオネックスQ−65FAの名で市販されているフィルム)上に、導電メッシュ、導電性ポリマー層、電子ブロック層、バルクヘテロ層、透明酸化物層、負極、バスライン、保護層の順に積層し、本発明のバルクヘテロ型有機薄膜太陽電池を作製した。
[Example 1]
On a polyethylene naphthalate film having a thickness of 125 μm (a film commercially available under the name of Teonex Q-65FA from Teijin DuPont Co., Ltd.), a conductive mesh, a conductive polymer layer, an electronic block layer, a bulk hetero layer, a transparent oxide layer, A negative electrode, a bus line, and a protective layer were laminated in this order to produce a bulk hetero type organic thin film solar cell of the present invention.

〔導電メッシュの形成〕
[ハロゲン化銀乳剤の調製]
反応容器内で下記溶液Aを34℃に保ち、特開昭62−160128号公報記載の混合撹拌装置を用いて高速に撹拌しながら、硝酸(濃度6%)を用いてpHを2.95に調整した。引き続き、ダブルジェット法を用いて下記溶液Bと下記溶液Cを一定の流量で8分6秒間かけて添加した。添加終了後に、炭酸ナトリウム(濃度5%)を用いてpHを5.90に調整し、続いて下記溶液Dと溶液Eを添加した。
[Formation of conductive mesh]
[Preparation of silver halide emulsion]
The following solution A was kept at 34 ° C. in a reaction vessel, and the pH was adjusted to 2.95 using nitric acid (concentration 6%) while stirring at high speed using a mixing and stirring device described in JP-A-62-2160128. It was adjusted. Subsequently, the following solution B and the following solution C were added at a constant flow rate over 8 minutes and 6 seconds using the double jet method. After completion of the addition, the pH was adjusted to 5.90 using sodium carbonate (concentration 5%), and then the following solution D and solution E were added.

(溶液A)
アルカリ処理不活性ゼラチン(平均分子量10万) 18.7g
塩化ナトリウム 0.31g
溶液I(下記) 1.59mL
純水 1,246mL
(Solution A)
Alkali-treated inert gelatin (average molecular weight 100,000) 18.7g
Sodium chloride 0.31g
Solution I (below) 1.59 mL
Pure water 1,246mL

(溶液B)
硝酸銀 169.9g
硝酸(濃度6%) 5.89mL
純水にて全量を317.1mLとした。
(Solution B)
169.9g of silver nitrate
Nitric acid (concentration 6%) 5.89 mL
The total volume was adjusted to 317.1 mL with pure water.

(溶液C)
アルカリ処理不活性ゼラチン(平均分子量10万) 5.66g
塩化ナトリウム 58.8g
臭化カリウム 13.3g
溶液I(下記) 0.85mL
溶液II(下記) 2.72mL
純水にて全量を317.1mLとした。
(Solution C)
Alkali-treated inert gelatin (average molecular weight 100,000) 5.66 g
Sodium chloride 58.8g
13.3 g of potassium bromide
Solution I (below) 0.85mL
Solution II (below) 2.72 mL
The total volume was adjusted to 317.1 mL with pure water.

(溶液D)
2−メチル−4ヒドロキシ−1,3,3a,7−テトラアザインデン 0.56g
純水 112.1mL
(Solution D)
2-Methyl-4hydroxy-1,3,3a, 7-tetraazaindene 0.56 g
Pure water 112.1mL

(溶液E)
アルカリ処理不活性ゼラチン(平均分子量10万) 3.96g
溶液I(下記) 0.40mL
純水 128.5mL
(Solution E)
Alkali-treated inert gelatin (average molecular weight 100,000) 3.96 g
Solution I (below) 0.40mL
128.5 mL of pure water

〈溶液I〉
界面活性剤:ポリイソプロピレンポリエチレンオキシジコハク酸エステルナトリウム塩の10質量%メタノール溶液
<Solution I>
Surfactant: 10% by mass methanol solution of polyisopropylene polyethylene oxydisuccinate sodium salt

〈溶液II〉
六塩化ロジウム錯体の10質量%水溶液
<Solution II>
10% by weight aqueous solution of rhodium hexachloride complex

上記操作終了後に、常法に従い40℃にてフロキュレーション法を用いて脱塩及び水洗処理を施し、溶液Fと防バイ剤を加えて60℃でよく分散し、40℃にてpHを5.90に調整した。最終的に臭化銀を10モル%含む平均粒子径0.09μm、変動係数10%の塩臭化銀立方体粒子乳剤を得た。   After completion of the above operation, desalting and washing with water using a flocculation method are performed at 40 ° C. according to a conventional method, and the solution F and an anti-bacterial agent are added and dispersed well at 60 ° C. .90 adjusted. Finally, a silver chlorobromide cubic grain emulsion containing 10 mol% of silver bromide and having an average grain size of 0.09 μm and a coefficient of variation of 10% was obtained.

(溶液F)
アルカリ処理不活性ゼラチン(平均分子量10万) 16.5g
純水 139.8mL
(Solution F)
Alkali-treated inert gelatin (average molecular weight 100,000) 16.5g
Pure water 139.8mL

上記塩臭化銀立方体粒子乳剤に対し、チオ硫酸ナトリウムをハロゲン化銀1モル当たり20mg用い、40℃にて80分間化学増感を行い、化学増感終了後に4−ヒドロキシ−6−メチル−1,3,3a,7−テトラザインデン(TAI)をハロゲン化銀1モル当たり500mg、1−フェニル−5−メルカプトテトラゾールをハロゲン化銀1モル当たり150mg添加して、ハロゲン化銀乳剤を得た。このハロゲン化銀乳剤のハロゲン化銀粒子とゼラチンの体積比(ハロゲン化銀粒子/ゼラチン)は0.625であった。   The silver chlorobromide cubic grain emulsion was subjected to chemical sensitization at 40 ° C. for 80 minutes using 20 mg of sodium thiosulfate per mole of silver halide, and after completion of chemical sensitization, 4-hydroxy-6-methyl-1 , 3,3a, 7-tetrazaindene (TAI) was added in an amount of 500 mg per mole of silver halide and 1-phenyl-5-mercaptotetrazole was added in an amount of 150 mg per mole of silver halide to obtain a silver halide emulsion. This silver halide emulsion had a volume ratio of silver halide grains to gelatin (silver halide grains / gelatin) of 0.625.

さらに硬膜剤(H−1:テトラキス(ビニルスルホニルメチル)メタン)をゼラチン1g当たり200mgの比率となるようにして添加し、また塗布助剤として、界面活性剤(SU−2:スルホ琥珀酸ジ(2−エチルヘキシル)・ナトリウム)を添加し、表面張力を調整した。   Further, a hardening agent (H-1: tetrakis (vinylsulfonylmethyl) methane) was added at a ratio of 200 mg per 1 g of gelatin, and a surfactant (SU-2: sulfosuccinate disulfate) was applied as a coating aid. (2-ethylhexyl) .sodium) was added to adjust the surface tension.

[塗布]
こうして得られた塗布液を、銀換算の目付け量が0.625g/mとなるように、下塗り層を施した厚さ100μm、可視光透過率92%(裏面に反射防止加工)のポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム基材上に塗布した後、50℃、24時間のキュア処理を実施して感光材料を得た。
[Application]
The thus obtained coating solution is a polyethylene nab having a thickness of 100 μm and a visible light transmittance of 92% (anti-reflective treatment on the back surface) with an undercoat layer so that the basis weight in terms of silver is 0.625 g / m 2. After coating on a phthalate (PEN) film substrate, a curing process was performed at 50 ° C. for 24 hours to obtain a photosensitive material.

[露光]
得られた感光材料を、メッシュ状のフォトマスク(線幅5μm、ピッチ300μm)を介してUV露光器で露光した。
[exposure]
The obtained photosensitive material was exposed with a UV exposure device through a mesh photomask (line width: 5 μm, pitch: 300 μm).

[化学現像]
露光した感光材料を、下記現像液(DEV−1)を用いて25℃で60秒間の現像処理を行った後、下記定着液(FIX−1)を用いて25℃で120秒間の定着処理を行った。
[Chemical development]
The exposed photosensitive material is subjected to development processing at 25 ° C. for 60 seconds using the following developer (DEV-1), and then subjected to fixing processing at 25 ° C. for 120 seconds using the following fixing solution (FIX-1). went.

(DEV−1)
純水 500mL
メトール 2g
無水亜硫酸ナトリウム 80g
ハイドロキノン 4g
ホウ砂 4g
チオ硫酸ナトリウム 10g
臭化カリウム 0.5g
水を加えて全量を1リットルとした。
(DEV-1)
500 mL of pure water
Metol 2g
80 g of anhydrous sodium sulfite
Hydroquinone 4g
4g borax
Sodium thiosulfate 10g
Potassium bromide 0.5g
Water was added to make up a total volume of 1 liter.

(FIX−1)
純水 750mL
チオ硫酸ナトリウム 250g
無水亜硫酸ナトリウム 15g
氷酢酸 15mL
カリミョウバン 15g
水を加えて全量を1リットルとした。
(FIX-1)
750 mL of pure water
Sodium thiosulfate 250g
Anhydrous sodium sulfite 15g
Glacial acetic acid 15mL
Potash alum 15g
Water was added to make up a total volume of 1 liter.

[物理現像]
次に、下記物理現像液(PDEV−1)を用いて30℃で10分間物理現像を行った後、水道水で10分間洗い流して水洗処理を行った。
[Physical development]
Next, physical development was performed at 30 ° C. for 10 minutes using the following physical developer (PDEV-1), and then washed with tap water for 10 minutes.

(PDEV−1)
純水 900mL
クエン酸 10g
クエン酸三ナトリウム 1g
アンモニア水(28%) 1.5g
ハイドロキノン 2.3g
硝酸銀 0.23g
水を加えて全量を1000mLとした。
(PDEV-1)
900mL pure water
Citric acid 10g
Trisodium citrate 1g
Ammonia water (28%) 1.5g
Hydroquinone 2.3g
Silver nitrate 0.23g
Water was added to make a total volume of 1000 mL.

[電解めっき]
物理現像処理の後に、下記電解めっき液を用いて25℃で電解銅めっき処理を施した後、水洗、乾燥処理を行った。なお電解銅めっきにおける電流制御は3Aで1分間、次いで1Aで12分間、計13分間かけて実施した。めっき処理終了後に、水道水で10分間洗い流して水洗処理を行い、乾燥風(50℃)を用いてドライ状態になるまで乾燥した。
[Electrolytic plating]
After the physical development treatment, electrolytic copper plating treatment was performed at 25 ° C. using the following electrolytic plating solution, followed by washing with water and drying treatment. In addition, the current control in electrolytic copper plating was performed over 3 minutes, 3 minutes for 1 minute and then 12 minutes for 1A. After the completion of the plating treatment, the plate was rinsed with tap water for 10 minutes to carry out a water washing treatment, and dried using a dry air (50 ° C.) until it was in a dry state.

(電解めっき液)
硫酸銅(五水和物) 200g
硫酸 50g
塩化ナトリウム 0.1g
水を加えて全量を1000mLとした。
(Electrolytic plating solution)
Copper sulfate (pentahydrate) 200g
50g of sulfuric acid
Sodium chloride 0.1g
Water was added to make a total volume of 1000 mL.

めっき処理後のフィルムを電子顕微鏡にて観察したところ、フィルム基材上に線幅14μm、ピッチ300μmの金属メッシュパターンが形成されていることが確認された。このようにして透明導電フィルム(A−0)を得た。   When the film after the plating treatment was observed with an electron microscope, it was confirmed that a metal mesh pattern having a line width of 14 μm and a pitch of 300 μm was formed on the film substrate. Thus, a transparent conductive film (A-0) was obtained.

[表面抵抗の測定]
透明導電フィルム(A−0)の表面抵抗を、三菱化学(株)低抵抗率計ロレスターGP/ASPプローブを用いて、JIS7194に従い測定したところ、表面抵抗値は1Ω/sq以下であった。
[Measurement of surface resistance]
When the surface resistance of the transparent conductive film (A-0) was measured according to JIS 7194 using a Mitsubishi Chemical Corporation low resistivity meter Lorester GP / ASP probe, the surface resistance value was 1 Ω / sq or less.

〔導電性ポリマー層の形成〕
透明導電フィルム(A−0)の表面に、ポリエチレンジオキシチオフェン・ポリスチレンスルホン酸(略称:PEDOT−PSS)の水分散物(H.C.シュタルク社製、クレビオスPH−500に5質量%のエチレングリコールを添加した溶液、塗布乾燥時の体積抵抗率1〜5×10−3Ωcm)を塗布した。次に、このフィルムを120℃で20分間加熱乾燥して、導電性ポリマー層を形成し、透明導電フィルムとした。このとき、導電性ポリマー層の膜厚は300nmであった。
[Formation of conductive polymer layer]
On the surface of the transparent conductive film (A-0), an aqueous dispersion of polyethylenedioxythiophene / polystyrenesulfonic acid (abbreviation: PEDOT-PSS) (manufactured by HC Starck Co., Ltd., 5% by mass of ethylene in Crevios PH-500) A solution to which glycol was added and a volume resistivity of 1 to 5 × 10 −3 Ωcm at the time of coating and drying were applied. Next, this film was heat-dried at 120 ° C. for 20 minutes to form a conductive polymer layer to obtain a transparent conductive film. At this time, the film thickness of the conductive polymer layer was 300 nm.

〔電子ブロック層の形成〕
透明導電フィルムの上にポリエチレンジオキシチオフェン・ポリスチレンスルホン酸(略称:PEDOT−PSS)の水分散物(H.C.シュタルク社製、クレビオスP AI4083、塗布乾燥時の体積抵抗率500〜5000Ωcm)を膜厚25nmとなるように塗布し、120℃で20分間加熱乾燥した。
[Formation of electron blocking layer]
An aqueous dispersion of polyethylenedioxythiophene / polystyrene sulfonic acid (abbreviation: PEDOT-PSS) (manufactured by HC Stark, Crevios P AI4083, volume resistivity 500 to 5000 Ωcm when applied and dried) on the transparent conductive film. It apply | coated so that it might become a film thickness of 25 nm, and it heat-dried at 120 degreeC for 20 minutes.

〔バルクヘテロ層の形成〕
P3HT(ポリ−3−ヘキシルチオフェン、Lisicon SP−001(商品名)、メルク社製)20mg、及び、PCBM([6,6]−phenyl C61−butyric acid methyl ester、ナノムスペクトラE−100H(商品名)、フロンティアカーボン社製)14mgをクロロベンゼン1mlに溶解させ、バルクヘテロ層形成用塗布液とした。この塗布液を電子ブロック層上にスピンコートし、バルクヘテロ層を形成した。スピンコーターの回転速度は2000rpmとし、乾燥膜厚は90nmであった。
[Formation of bulk hetero layer]
P3HT (poly-3-hexylthiophene, Lisicon SP-001 (trade name), manufactured by Merck & Co., Inc.) 20 mg, and PCBM ([6,6] -phenyl C 61 -butyl acid acid ester, Nanomu Spectra E-100H (product) Name), 14 mg (manufactured by Frontier Carbon Co., Ltd.) was dissolved in 1 ml of chlorobenzene to obtain a coating liquid for forming a bulk hetero layer. This coating solution was spin-coated on the electron block layer to form a bulk hetero layer. The rotation speed of the spin coater was 2000 rpm, and the dry film thickness was 90 nm.

〔透明無機酸化物層の形成〕
オルトチタン酸テトライソプロピル10ml、2−メトキシエタノール50ml、エタノールアミン5mlを混合し、80℃で2時間加熱撹拌したのち、120℃で1時間加熱撹拌した。さらに、80℃で2時間加熱撹拌、120℃で1時間加熱撹拌をもう一度繰り返した。この液体をイソプロピルアルコールで10倍に希釈し、透明無機酸化物層形成用塗布液とした。
バルクヘテロ層上に、上記塗布液をスピンコート塗布した。スピンコーターの回転速度は4000rpmとした。この塗膜を150℃で25分加熱することにより、膜厚が10nmのアモルファス酸化チタン層が得られた。
(Formation of transparent inorganic oxide layer)
10 ml of tetraisopropyl orthotitanate, 50 ml of 2-methoxyethanol, and 5 ml of ethanolamine were mixed, heated and stirred at 80 ° C. for 2 hours, and then heated and stirred at 120 ° C. for 1 hour. Further, heating and stirring at 80 ° C. for 2 hours and heating and stirring at 120 ° C. for 1 hour were repeated once more. This liquid was diluted 10 times with isopropyl alcohol to obtain a coating liquid for forming a transparent inorganic oxide layer.
The coating solution was spin-coated on the bulk hetero layer. The rotation speed of the spin coater was 4000 rpm. By heating this coating film at 150 ° C. for 25 minutes, an amorphous titanium oxide layer having a thickness of 10 nm was obtained.

〔負極およびバスラインの形成〕
スパッタリング法を用いて、ZnOにアルミニウムを2重量%ドーピングしたZnO−Alを、表1に記載した膜厚となるように透明無機酸化物層上に成膜した。このとき、素子の有効面積が4cmとなるようなマスクを用いた。
続いて、2mmピッチ、線幅100μmのストライプマスクを使ってAgを2回蒸着し、正方メッシュ状のバスライン(膜厚200nm)を作製した。ストライプマスクは1回目と2回目で向きを90°回転させて、得られるバスラインがメッシュパターンとなるようにした。
[Formation of negative electrode and bus line]
Using a sputtering method, ZnO-Al in which 2 wt% of aluminum was doped in ZnO was formed on the transparent inorganic oxide layer so as to have a film thickness described in Table 1. At this time, a mask having an effective area of 4 cm 2 was used.
Subsequently, Ag was vapor-deposited twice using a stripe mask having a pitch of 2 mm and a line width of 100 μm to produce a square mesh bus line (film thickness: 200 nm). The stripe mask was rotated 90 ° in the first and second times so that the resulting bus line had a mesh pattern.

〔保護層の形成〕
次に、容量結合型プラズマCVD装置を用いて、負極上に保護膜として窒化珪素層を形成した。負極、バスライン形成の終了した有機薄膜太陽電池素子を、CVDの反応チャンバー内にセットし、減圧下で、下に記載の原料ガス処方に従った原料ガスを導入し、13.56MHzの高周波電力を投入してプラズマを発生させ、窒化珪素層を形成した。厚さは2μmとなるように成膜時間を調整した。
(Formation of protective layer)
Next, a silicon nitride layer was formed as a protective film on the negative electrode using a capacitively coupled plasma CVD apparatus. The organic thin film solar cell element in which the negative electrode and the bus line have been formed is set in a CVD reaction chamber, and under a reduced pressure, a raw material gas according to the raw material gas formulation described below is introduced, and a high frequency power of 13.56 MHz is introduced. Was applied to generate plasma to form a silicon nitride layer. The film formation time was adjusted so that the thickness was 2 μm.

(原料ガス処方)
シラン 25sccm、アンモニア 15sccm、水素 15sccm、窒素 195sccm
(Raw gas prescription)
Silane 25 sccm, ammonia 15 sccm, hydrogen 15 sccm, nitrogen 195 sccm

以上の方法によって、本発明のバルクヘテロ型有機薄膜太陽電池素子(P−1)を作製した。   By the above method, the bulk hetero type organic thin film solar cell element (P-1) of the present invention was produced.

〔実施例2〕
表面抵抗値13Ω/sqのITO付きPENフィルム(ペクセルテクノロジーズ社からPECF−IPの製品名で販売されているフィルム)上に、電子ブロック層、バルクヘテロ層、透明酸化物層、負極、バスライン、保護層を、実施例1と同様の方法で順次積層し、有機薄膜太陽電池(P−2)を作製した。
[Example 2]
On a PEN film with ITO having a surface resistance of 13 Ω / sq (a film sold under the product name PECF-IP from Pexel Technologies), an electron block layer, a bulk hetero layer, a transparent oxide layer, a negative electrode, a bus line, The protective layer was sequentially laminated in the same manner as in Example 1 to produce an organic thin film solar cell (P-2).

〔実施例3〕
負極であるZnO−Alの膜厚を30nmとしたこと以外は実施例1と同様に有機薄膜太陽電池(P−3)を作製した。
Example 3
An organic thin-film solar cell (P-3) was produced in the same manner as in Example 1 except that the film thickness of ZnO-Al as the negative electrode was 30 nm.

〔実施例4〕
透明無機酸化物であるアモルファス酸化チタン層の膜厚を100nmにしたこと以外は実施例1と同様に有機薄膜太陽電池(P−4)を作製した。
Example 4
An organic thin film solar cell (P-4) was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the amorphous titanium oxide layer, which was a transparent inorganic oxide, was 100 nm.

〔比較例1〕
負極としてZnO−Alに代えてAg−Mgを15nmの膜厚で蒸着する以外は実施例1と同様にして比較用の太陽電池(R−1)を作製した。
[Comparative Example 1]
A comparative solar cell (R-1) was produced in the same manner as in Example 1 except that Ag—Mg was deposited in a thickness of 15 nm instead of ZnO—Al as the negative electrode.

〔比較例2〕
透明無機酸化物層を形成しなかったこと以外は実施例1と同様にして比較用の太陽電池(R−2)を作製した。
[Comparative Example 2]
A comparative solar cell (R-2) was produced in the same manner as in Example 1 except that the transparent inorganic oxide layer was not formed.

〔比較例3〕
負極として300nmのSnOを成膜したこと以外は実施例1と同様に有機薄膜太陽電池(R−3)を作製した。
実施例及び比較例で作製した有機薄膜太陽電池の構成を以下の表1に示す。
[Comparative Example 3]
An organic thin-film solar cell (R-3) was produced in the same manner as in Example 1 except that 300 nm of SnO 2 was formed as the negative electrode.
Table 1 below shows the structures of the organic thin film solar cells prepared in Examples and Comparative Examples.

Figure 2012069803
Figure 2012069803

〔発電効率の測定〕
実施例及び比較例にて得られた有機薄膜太陽電池を、ペクセルテクノロジーズ社L12型ソーラシミュレーターを用いて、AM1.5G、100mW/cmの模擬太陽光を照射しながら、ソースメジャーユニット(SMU2400型、KEITHLEY社製)を用いて電圧範囲−0.1Vから1.0Vにて、電流値を測定した。得られた電流電圧特性をペクセルテクノロジーズ社I−Vカーブアナライザーを用いて評価し、特性パラメーターを算出した。
[Measurement of power generation efficiency]
The organic thin film solar cells obtained in the examples and comparative examples were irradiated with simulated sunlight of AM1.5G, 100 mW / cm 2 using a Pexel Technologies L12 type solar simulator, and the source measure unit (SMU2400). The current value was measured in a voltage range of −0.1 V to 1.0 V using a mold (manufactured by KEITHLEY). The obtained current-voltage characteristics were evaluated using a Pexel Technologies IV curve analyzer, and characteristic parameters were calculated.

次に、各素子を40℃・相対湿度90%の高温高湿室内に100時間静置した後、AM1.5、100mW/cmの模擬太陽光を照射しながら電流電圧特性を測定し、下記式により変換効率の維持率を測定した。
変換効率の維持率(%)=
{(高温高湿経時後の変換効率)÷(素子作製直後の変換効率)}×100
測定結果を表2に示す。
Next, after each element was left in a high-temperature and high-humidity chamber at 40 ° C. and 90% relative humidity for 100 hours, the current-voltage characteristics were measured while irradiating simulated sunlight at AM 1.5 and 100 mW / cm 2. The maintenance ratio of conversion efficiency was measured by the formula.
Conversion efficiency maintenance rate (%) =
{(Conversion efficiency after aging at high temperature and high humidity) / (Conversion efficiency immediately after device fabrication)} × 100
The measurement results are shown in Table 2.

Figure 2012069803
Figure 2012069803

10 有機薄膜太陽電池
12 プラスチックフィルム基板
14 導電メッシュ
15 開口部
16 導電性ポリマー層
18 第1の透明電極(正極)
20 電子ブロック層
22 バルクヘテロ層
24 第1の透明無機酸化物層
26 第2の透明無機酸化物層
28 バスライン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Organic thin film solar cell 12 Plastic film board | substrate 14 Conductive mesh 15 Opening part 16 Conductive polymer layer 18 1st transparent electrode (positive electrode)
20 electron blocking layer 22 bulk hetero layer 24 first transparent inorganic oxide layer 26 second transparent inorganic oxide layer 28 bus line

Claims (24)

プラスチックフィルム基板上に、第1の透明電極と、電子ブロック層と、バルクヘテロ接合型の光電変換層と、第1の透明無機酸化物層と、ドープされた第2の透明無機酸化物層を含む第2の透明電極とをこの順に有する有機薄膜太陽電池。   A first transparent electrode, an electron blocking layer, a bulk heterojunction photoelectric conversion layer, a first transparent inorganic oxide layer, and a doped second transparent inorganic oxide layer are included on a plastic film substrate. The organic thin-film solar cell which has a 2nd transparent electrode in this order. 前記第2の透明無機酸化物層が、酸化チタン又は酸化亜鉛を主成分とする請求項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 second transparent inorganic oxide layer is mainly composed of titanium oxide or zinc oxide. 前記第2の透明無機酸化物層の膜厚が、50nm〜400nmである請求項1又は請求項2に記載の有機薄膜太陽電池。   The organic thin-film solar cell according to claim 1 or 2, wherein a film thickness of the second transparent inorganic oxide layer is 50 nm to 400 nm. 前記第1の透明無機酸化物層が、酸化チタン、酸化亜鉛、及び酸化スズからなる群より選ばれる少なくとも1種の無機酸化物を含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の有機薄膜太陽電池。   The first transparent inorganic oxide layer according to any one of claims 1 to 3, wherein the first transparent inorganic oxide layer includes at least one inorganic oxide selected from the group consisting of titanium oxide, zinc oxide, and tin oxide. Organic thin film solar cell. 前記第1の透明無機酸化物層の膜厚が、1nm〜30nmである請求項1〜請求項4のいずれか1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 first transparent inorganic oxide layer has a thickness of 1 nm to 30 nm. 前記第2の透明無機酸化物層の可視光透過率が、50%以上である請求項1〜請求項5のいずれか1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 5, wherein the second transparent inorganic oxide layer has a visible light transmittance of 50% or more. 前記第2の透明電極上にバスラインを有する請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の有機薄膜太陽電池。   The organic thin-film solar cell of any one of Claims 1-6 which has a bus line on a said 2nd transparent electrode. 前記第1の透明無機酸化物層と第2の透明電極との間にバスラインを有する請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の有機薄膜太陽電池。   The organic thin-film solar cell of any one of Claims 1-7 which has a bus line between a said 1st transparent inorganic oxide layer and a 2nd transparent electrode. 前記第2の透明電極上に保護層を有する請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の有機薄膜太陽電池。   The organic thin-film solar cell of any one of Claims 1-8 which has a protective layer on a said 2nd transparent electrode. 前記保護層が、無機酸化物又は無機窒化物を主成分とする請求項9に記載の有機薄膜太陽電池。   The organic thin-film solar cell according to claim 9, wherein the protective layer contains an inorganic oxide or an inorganic nitride as a main component. 前記第1の透明電極が、導電メッシュと、該導電メッシュの少なくとも開口部内に配置され該導電メッシュと接する導電性ポリマー層と、を含む請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の有機薄膜太陽電池。   The said 1st transparent electrode contains a conductive mesh and the conductive polymer layer which is arrange | positioned in at least opening part of this conductive mesh, and contact | connects this conductive mesh. Organic thin film solar cell. 前記導電メッシュが銀を含む請求項11に記載の有機薄膜太陽電池。   The organic thin-film solar cell according to claim 11, wherein the conductive mesh contains silver. 前記導電メッシュが銀および親水性ポリマーを含む請求項11又は請求項12に記載の有機薄膜太陽電池。   The organic thin-film solar cell according to claim 11 or 12, wherein the conductive mesh contains silver and a hydrophilic polymer. 前記導電メッシュの平面視による線幅が1μm以上20μm以下である請求項11〜請求項13のいずれか1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 11 to 13, wherein a line width in a plan view of the conductive mesh is 1 µm or more and 20 µm or less. 前記導電メッシュの平面視によるピッチが50μm以上500μm以下である請求項11〜請求項14のいずれか1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 11 to 14, wherein a pitch of the conductive mesh in a plan view is 50 µm or more and 500 µm or less. 前記導電メッシュにおいて繰り返し単位となる開口部の面積が1×10−8以上1×10−7以下である請求項11〜請求項15のいずれか1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 11 to 15, wherein an area of an opening serving as a repeating unit in the conductive mesh is 1 × 10 −8 m 2 or more and 1 × 10 −7 m 2 or less. . 前記導電性ポリマー層が、ポリチオフェン誘導体を含有する請求項11〜請求項16のいずれか1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 11 to 16, wherein the conductive polymer layer contains a polythiophene derivative. 前記ポリチオフェン誘導体の体積抵抗率が1×10−2Ωcm以下である請求項17に記載の有機薄膜太陽電池。 The organic thin-film solar cell according to claim 17, wherein the volume resistivity of the polythiophene derivative is 1 × 10 −2 Ωcm or less. 前記ポリチオフェン誘導体が、ポリエチレンジオキシチオフェンである請求項17又は請求項18に記載の有機薄膜太陽電池。   The organic thin-film solar cell according to claim 17 or 18, wherein the polythiophene derivative is polyethylenedioxythiophene. 前記バルクヘテロ接合型の光電変換層がフラーレン誘導体を含有する請求項1〜請求項19のいずれか1項に記載の有機薄膜太陽電池。   The organic thin film solar cell according to claim 1, wherein the bulk heterojunction photoelectric conversion layer contains a fullerene derivative. 前記バルクヘテロ接合型の光電変換層が、電子輸送材料を50質量%以上含有する請求項1〜請求項20のいずれか1項に記載の有機薄膜太陽池。   The organic thin-film solar pond according to any one of claims 1 to 20, wherein the bulk heterojunction photoelectric conversion layer contains 50% by mass or more of an electron transport material. プラスチックフィルム基板上に、導電メッシュ及び該導電メッシュの少なくとも開口部内に配置され、該導電メッシュと接する導電性ポリマー層を含む第1の透明電極を形成する工程と、該第1の透明電極上に、電子ブロック層と、バルクへテロ接合型の光電変換層と、第1の透明無機酸化物層と、ドープされた第2の透明無機酸化物を含む第2の透明電極とを順次形成する工程と、を含む有機薄膜太陽電池の製造方法。   Forming on the plastic film substrate a first transparent electrode including a conductive mesh and a conductive polymer layer disposed in at least an opening of the conductive mesh and in contact with the conductive mesh; and on the first transparent electrode And sequentially forming an electron blocking layer, a bulk heterojunction photoelectric conversion layer, a first transparent inorganic oxide layer, and a second transparent electrode containing a doped second transparent inorganic oxide And a method for producing an organic thin film solar cell. 前記第1の透明無機酸化物層を湿式成膜法により形成する請求項22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 22, wherein the first transparent inorganic oxide layer is formed by a wet film formation method. 前記プラスチックフィルム基板上の前記導電メッシュを、前記導電メッシュを形成するための塗膜に対してパターン露光を行う工程と、前記パターン露光された塗膜を現像する工程と、前記現像された塗膜を定着する工程と、を含む方法により形成する請求項22又は請求項23に記載の有機薄膜太陽電池の製造方法。   The conductive mesh on the plastic film substrate is subjected to pattern exposure on the coating film for forming the conductive mesh, the process of developing the pattern-exposed coating film, and the developed coating film The method for producing an organic thin-film solar cell according to claim 22 or 23, wherein the method comprises:
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