JP2012079953A - Organic solar cell - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain both durability and conversion efficiency of a solar cell element by adopting a transparent electrode which is easily manufactured at a lower price than prices of existing transparent electrodes.SOLUTION: The organic solar cell includes a photoelectric conversion layer between at least one pair of electrodes. At least one of the pair of electrodes is a transparent electrode containing a transparent conductive polymer. The transparent electrode contains a water-soluble binder having a structural unit represented by the following general formula (I).

Description

本発明は、有機太陽電池に関し、更に詳しくは、発電性能と素子耐久性とを両立させた逆層型の有機太陽電池に関する。   The present invention relates to an organic solar cell, and more particularly to a reverse layer type organic solar cell that achieves both power generation performance and element durability.

有機太陽電池(有機光電変換素子)は、透明電極上に、p型半導体とn型半導体を含む発電層と、発生した電荷を電極まで輸送する電荷輸送層とを有し、光吸収によって形成した励起子を失活する前に電荷分離し、発生した電荷を効率よく電極まで取り出せる構成であり、近年その効率向上は著しいものがある。   An organic solar cell (organic photoelectric conversion element) has a power generation layer including a p-type semiconductor and an n-type semiconductor on a transparent electrode, and a charge transport layer that transports generated charges to the electrode, and is formed by light absorption. In this configuration, charges are separated before excitons are deactivated, and the generated charges can be efficiently taken out to the electrode. In recent years, the efficiency has been significantly improved.

また、有機太陽電池は有機物を含む溶液を塗布法や印刷法といった簡便な方法で製膜し生産できることから、ロールツーロールの大量生産に最適とされ、従来の太陽電池に対して大幅なコストダウンが期待される次世代の太陽電池と言われている。   In addition, organic solar cells can be produced by producing a solution containing organic matter by a simple method such as coating or printing, making it ideal for mass production of roll-to-roll, and significantly reducing costs compared to conventional solar cells. Is expected to be the next generation solar cell.

一般的に有機太陽電池の透明電極はITO(スズドープ酸化インジウム)、AZO(アルミドープ酸化亜鉛)、FTO(フッ素ドープ酸化スズ)等の金属酸化物が用いられるが、これらの多くは導電性が不十分なため、集電電極から離れるほど抵抗による電圧損失が発生し、太陽電池の性能を決めるフィルファクターが低下し、大面積化において課題となっている。   Generally, transparent electrodes of organic solar cells use metal oxides such as ITO (tin-doped indium oxide), AZO (aluminum-doped zinc oxide), and FTO (fluorine-doped tin oxide), but many of these have poor conductivity. Therefore, the voltage loss due to resistance occurs as the distance from the collecting electrode increases, and the fill factor that determines the performance of the solar cell decreases, which is a problem in increasing the area.

この様な課題に対し、金属酸化物に替わる電極として、金属グリッド電極と導電性高分子を透明電極に用いた試みがなされている(例えば、特許文献1参照)。この構成では、導電性高分子の抵抗が高いものの、金属グリッド電極が補助電極として効率よく集電をするため、基板サイズが大きくなってもフィルファクターの低下が起きにくい。また、金属グリッド自体も印刷法などで生産でき、従来の金属酸化物電極に対して高いコストメリットがある電極と言える。   In response to such problems, attempts have been made to use a metal grid electrode and a conductive polymer as a transparent electrode as an electrode instead of a metal oxide (see, for example, Patent Document 1). In this configuration, although the resistance of the conductive polymer is high, the metal grid electrode efficiently collects electricity as an auxiliary electrode, and therefore, the fill factor is hardly lowered even when the substrate size is increased. In addition, the metal grid itself can be produced by a printing method or the like, and can be said to be an electrode having a high cost merit over the conventional metal oxide electrode.

一方で、通常の有機太陽電池とは逆に、透明電極側から電子を取り出し、仕事関数の深い安定な金属電極側から正孔を取りだす、いわゆる逆層構成の有機太陽電池が提案されている(例えば、特許文献2及び非特許文献1参照)。この構成は酸化されやすい浅い仕事関数の金属を電極に使用しないので、電極劣化を抑え素子寿命を大幅に向上できる特徴がある。   On the other hand, an organic solar cell having a so-called reverse layer configuration in which electrons are extracted from the transparent electrode side and holes are extracted from a stable metal electrode side having a deep work function has been proposed (in contrast to a normal organic solar cell) For example, see Patent Literature 2 and Non-Patent Literature 1). Since this structure does not use a metal having a shallow work function that is easily oxidized, it has a feature that the deterioration of the electrode can be suppressed and the device life can be greatly improved.

しかし、いずれにおいても、導電性ポリマーによる透明電極を構成する素材の工夫により、耐久性と変換効率の両立を目指す技術については、開示も示唆もされていない。   However, in any case, there is no disclosure or suggestion of a technology aiming to achieve both durability and conversion efficiency by devising a material constituting the transparent electrode with a conductive polymer.

特開2009−76668号公報JP 2009-76668 A 特開2009−146981号公報JP 2009-146981 A

APPLIED PHYSICS LETTERS,92,173303,2008APPLYED PHYSICS LETTERS, 92,173303,2008

本発明の目的は、従来よりも安価で作製が容易な透明電極の採用により、太陽電池素子の耐久性と変換効率を得ることにある。   An object of the present invention is to obtain durability and conversion efficiency of a solar cell element by employing a transparent electrode that is cheaper and easier to manufacture than conventional ones.

本発明の上記目的は、以下の構成により達成することができる。   The above object of the present invention can be achieved by the following configuration.

1.少なくとも一対の電極間に、光電変換層を有する有機太陽電池において、前記一対の電極の少なくとも一方が、透明導電性高分子を含有する透明電極であり、該透明電極が、下記一般式(I)で表される構造単位を有する水溶性バインダーを含有することを特徴とする有機太陽電池。   1. In an organic solar battery having a photoelectric conversion layer between at least a pair of electrodes, at least one of the pair of electrodes is a transparent electrode containing a transparent conductive polymer, and the transparent electrode is represented by the following general formula (I) An organic solar cell comprising a water-soluble binder having a structural unit represented by:

Figure 2012079953
Figure 2012079953

〔式中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Qは−C(=O)O−、−C(=O)NRa−のいずれかを表す。Raは水素原子又はアルキル基を表し、Aは置換或いは無置換アルキレン基又は−(CHCHRbO)x−を表す。Rbは水素原子又はアルキル基を表し、xは平均繰り返しユニット数を表す。〕
2.前記水溶性バインダーが、前記一般式(I)で表される構造単位と、下記一般式(II)で表される構造単位を共に有することを特徴とする前記1に記載の有機太陽電池。
[Wherein, R represents a hydrogen atom or a methyl group, and Q represents -C (= O) O- or -C (= O) NRa-. Ra represents a hydrogen atom or an alkyl group, and A represents a substituted or unsubstituted alkylene group or — (CH 2 CHRbO) x —. Rb represents a hydrogen atom or an alkyl group, and x represents the average number of repeating units. ]
2. 2. The organic solar cell according to 1 above, wherein the water-soluble binder has both a structural unit represented by the general formula (I) and a structural unit represented by the following general formula (II).

Figure 2012079953
Figure 2012079953

〔式中、R、Q、Aは前記一般式(I)におけるR、Q、Aと同義の基を表す。yは0又は1を表す。Zはアルキル基、−C(=O)−Rc、−SO−Rd、−SiReを表す。Rc、Rd及びReはそれぞれ独立に、アルキル基、パーフルオロアルキル基又はアリール基を表す。〕
3.前記透明電極に隣接して、補助電極を少なくとも1つ有することを特徴とする前記1または2に記載の有機太陽電池。
[Wherein, R, Q, and A represent the same groups as R, Q, and A in formula (I). y represents 0 or 1; Z represents an alkyl group, —C (═O) —Rc, —SO 2 —Rd, —SiRe 3 . Rc, Rd and Re each independently represents an alkyl group, a perfluoroalkyl group or an aryl group. ]
3. 3. The organic solar cell according to 1 or 2, wherein the organic solar cell has at least one auxiliary electrode adjacent to the transparent electrode.

4.前記有機太陽電池が、逆層型の太陽電池であることを特徴とする前記1から3のいずれか1項に記載の有機太陽電池。   4). 4. The organic solar cell according to any one of 1 to 3, wherein the organic solar cell is a reverse layer type solar cell.

本発明により、大面積であっても優れたフィルファクターと開放電圧を達成し、更には高温・高湿時の素子耐久性に優れた有機光電変換素子、およびそれを用いた有機太陽電池を提供することができた。   According to the present invention, an organic photoelectric conversion element that achieves an excellent fill factor and an open circuit voltage even in a large area, and has excellent element durability at high temperatures and high humidity, and an organic solar cell using the organic photoelectric conversion element are provided. We were able to.

本発明の太陽電池素子を例示した断面図である。It is sectional drawing which illustrated the solar cell element of this invention.

以下本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited thereto.

《透明電極》
本発明における透明電極は、後述する基板、あるいは基板上に設けられた補助電極(後述)の上に、導電性ポリマーからなる分散液を塗布、乾燥して膜形成する。特に、導電性ポリマーと前記一般式(I)で表される構造単位を有する水溶性バインダーを含有する。前記一般式(I)で表される構造単位を有する水溶性バインダーは、導電性ポリマーの導電性増強効果を有しており、これにより、高い導電性、高い透明性を同時に満たすことができる。
<Transparent electrode>
The transparent electrode in the present invention is formed into a film by applying and drying a dispersion of a conductive polymer on a substrate to be described later or an auxiliary electrode (described later) provided on the substrate. In particular, it contains a water-soluble binder having a conductive polymer and a structural unit represented by the general formula (I). The water-soluble binder having the structural unit represented by the general formula (I) has an effect of enhancing the conductivity of the conductive polymer, and thereby can simultaneously satisfy high conductivity and high transparency.

透明電極の塗布は、前述のグラビア印刷法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法等の印刷方法に加えて、ロールコート法、バーコート法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、キャスティング法、ダイコート法、ブレードコート法、バーコート法、グラビアコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、ドクターコート法、インクジェット法等の塗布法を用いることができる。   In addition to the above-mentioned printing methods such as gravure printing, flexographic printing, and screen printing, transparent electrodes are applied in roll coating, bar coating, dip coating, spin coating, casting, die coating, blades Coating methods such as a coating method, a bar coating method, a gravure coating method, a curtain coating method, a spray coating method, a doctor coating method, and an ink jet method can be used.

透明電極塗布液の導電性ポリマーと水溶性バインダーとの比率は、導電性ポリマーを100質量部とした時、水溶性バインダーが30質量部から900質量部であることが好ましく、電流リーク防止、水溶性バインダーの導電性増強効果、透明性の観点から、水溶性バインダーが100質量部以上であることがより好ましい。   The ratio of the conductive polymer and the water-soluble binder in the transparent electrode coating solution is preferably 30 to 900 parts by weight of the water-soluble binder when the conductive polymer is 100 parts by weight. From the viewpoint of the conductivity enhancing effect and transparency of the conductive binder, the water-soluble binder is more preferably 100 parts by mass or more.

透明電極の乾燥膜厚は30nmから2000nmであることが好ましい。導電性の点から、100nm以上であることがより好ましく、電極の表面平滑性の点から、200nm以上であることがさらに好ましい。また、透明性の点から、1000nm以下であることがより好ましい。   The dry film thickness of the transparent electrode is preferably 30 nm to 2000 nm. From the viewpoint of conductivity, the thickness is more preferably 100 nm or more, and from the viewpoint of the surface smoothness of the electrode, it is further preferably 200 nm or more. Moreover, it is more preferable that it is 1000 nm or less from the point of transparency.

透明電極塗布液を塗布した後、適宜乾燥処理を施すことができる。乾燥処理の条件として特に制限はないが、基材や導電層が損傷しない範囲の温度で乾燥処理することが好ましい。また、熱処理を行う事で、水溶性バインダーの架橋反応を促進、完了させることができる。これにより電極の洗浄耐性、溶媒耐性が著しく向上し、さらに素子性能が向上する。特に、有機EL素子においては、駆動電圧の低減、寿命の向上といった効果が得られる。上記乾燥の工程と、熱処理の工程は、同一工程であってもよく、別途行う工程であっても構わない。別途行う工程である場合には、乾燥と熱処理が連続した処理であってもよく、両処理間に時間的な休止があっても構わない。   After applying the transparent electrode coating solution, a drying treatment can be appropriately performed. Although there is no restriction | limiting in particular as conditions of a drying process, It is preferable to dry-process at the temperature of the range which does not damage a base material or a conductive layer. Further, by performing heat treatment, the crosslinking reaction of the water-soluble binder can be promoted and completed. Thereby, the cleaning resistance and solvent resistance of the electrode are remarkably improved, and the device performance is improved. In particular, in an organic EL element, effects such as reduction in driving voltage and improvement in life can be obtained. The drying step and the heat treatment step may be the same step or may be performed separately. In the case of separate processes, drying and heat treatment may be continuous, and there may be a time pause between the two processes.

乾燥工程、熱処理工程の条件に制限は無いが、たとえば乾燥は水分の蒸発が迅速に行える条件として、例えば、80℃以上の温度をかけることができ、上限は導電層が損傷を与えない温度として300℃程度までは可能な領域と考えられる。時間は10秒から10分程度の範囲が好ましい。さらに、熱処理は、150℃以上300℃以下の温度で行う事が好ましい。150℃未満では、反応促進効果が小さく、300℃を超える場合、素材への熱的ダメージが増えるためか、効果が小さくなる。熱処理時間は、1分以上行うことが好ましい。処理時間の上限は特にないが、生産性の観点から24時間以下であることが好ましい。ただし熱処理温度が200℃を超える範囲では、30分以内に抑えることが好ましい。熱処理は、導電層を塗布、乾燥した後、オンラインで行ってもよく、オフラインで行ってもよい。オフラインで行う場合、さらに減圧下で行うことが、水分の乾燥促進にもつながり、好ましい。   There are no restrictions on the conditions of the drying process and the heat treatment process, but for example, drying can be performed at a temperature of 80 ° C. or higher, for example, as a condition that allows rapid evaporation of moisture, and the upper limit is a temperature at which the conductive layer is not damaged. Up to about 300 ° C is considered a possible region. The time is preferably in the range of about 10 seconds to 10 minutes. Further, the heat treatment is preferably performed at a temperature of 150 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. If it is less than 150 ° C., the reaction promoting effect is small, and if it exceeds 300 ° C., the effect is small because thermal damage to the material increases. The heat treatment time is preferably 1 minute or longer. The upper limit of the treatment time is not particularly limited, but is preferably 24 hours or less from the viewpoint of productivity. However, when the heat treatment temperature exceeds 200 ° C., it is preferable to keep it within 30 minutes. The heat treatment may be performed on-line or off-line after applying and drying the conductive layer. In the case of off-line, it is preferable to further perform under reduced pressure because it leads to accelerated drying of moisture.

本発明において、酸触媒を用いて水酸基含有非導電性ポリマーの架橋反応を促進、完了させることができる。酸触媒としては、塩酸、硫酸や硫酸アンモニウムを用いることができる。また導電性ポリマーにドーパントとして用いるポリアニオンにおいて、スルホ基含有ポリアニオンを使用することで、ドーパントと触媒を兼用することができる。また、酸触媒の使用と合わせて、前述の熱処理を行う事ができ、処理時間の短縮にもつながり、好ましい。   In the present invention, the crosslinking reaction of the hydroxyl group-containing nonconductive polymer can be promoted and completed using an acid catalyst. As the acid catalyst, hydrochloric acid, sulfuric acid or ammonium sulfate can be used. Moreover, in the polyanion used as a dopant for a conductive polymer, a dopant and a catalyst can be used together by using a sulfo group-containing polyanion. In addition, the heat treatment described above can be performed in combination with the use of an acid catalyst, which is preferable because it shortens the treatment time.

〈バインダー樹脂〉
本発明に係るバインダー樹脂は、前記一般式(I)で表される構造単位を含有する構造を有する水溶性バインダーである。本発明で言うところの水溶性バインダーは、25℃の水100gに0.001g程度溶解するバインダー樹脂であってもよい。
<Binder resin>
The binder resin according to the present invention is a water-soluble binder having a structure containing the structural unit represented by the general formula (I). The water-soluble binder mentioned in the present invention may be a binder resin that dissolves about 0.001 g in 100 g of water at 25 ° C.

水への溶解性の程度は、ヘイズメーター、濁度計で測定することができる。また本発明に係る水溶性バインダー樹脂は、前記一般式(I)で表される構造単位と前記一般式(II)で表される構造単位を共に含有する構造を有するものが更に望ましい。   The degree of solubility in water can be measured with a haze meter or a turbidimeter. Further, the water-soluble binder resin according to the present invention more preferably has a structure containing both the structural unit represented by the general formula (I) and the structural unit represented by the general formula (II).

本発明の一般式(I)で表される構造単位において、Rは水素原子又はメチル基を表す。   In the structural unit represented by the general formula (I) of the present invention, R represents a hydrogen atom or a methyl group.

また、Qは−C(=O)O−、−C(=O)NRa−を表し、Raは水素原子又はアルキル基を表す。アルキル基は、例えば炭素原子数1〜5の直鎖、或いは分岐アルキル基が好ましく、より好ましくはメチル基である。また、これらのアルキル基は置換基で置換されていても良い。これら置換基の例としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロシクロアルキル基、ヘテロアリール基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アルキルカルボンアミド基、アリールカルボンアミド基、アルキルスルホンアミド基、アリールスルホンアミド基、ウレイド基、アラルキル基、ニトロ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基、アルキルカルバモイル基、アリールカルバモイル基、アルキルスルファモイル基、アリールスルファモイル基、アシルオキシ基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アルキルオキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、アルキルスルホニルオキシ基、アリールスルホニルオキシ基等で置換されても良い。これらのうち好ましくは、ヒドロキシ基、アルキルオキシ基である。   Q represents —C (═O) O— or —C (═O) NRa—, and Ra represents a hydrogen atom or an alkyl group. The alkyl group is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably a methyl group. These alkyl groups may be substituted with a substituent. Examples of these substituents include alkyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, heterocycloalkyl groups, heteroaryl groups, hydroxy groups, halogen atoms, alkoxy groups, alkylthio groups, arylthio groups, cycloalkoxy groups, aryloxy groups, Acyl group, alkylcarbonamide group, arylcarbonamide group, alkylsulfonamide group, arylsulfonamide group, ureido group, aralkyl group, nitro group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, aralkyloxycarbonyl group, alkylcarbamoyl group, Arylcarbamoyl group, alkylsulfamoyl group, arylsulfamoyl group, acyloxy group, alkenyl group, alkynyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfonyl group, alkyloxysulfonyl , Aryloxy sulfonyl group, alkylsulfonyloxy group, may be substituted with an aryl sulfonyloxy group. Of these, a hydroxy group and an alkyloxy group are preferable.

上記アルキル基は分岐を有していてもよく、炭素原子数は、1〜20であることが好ましく、1〜12であることがより好ましく、1〜8であることが更に好ましい。アルキル基の例には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基等が含まれる。   The alkyl group may have a branch, and the number of carbon atoms is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 12, and still more preferably 1 to 8. Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, t-butyl group, hexyl group, octyl group and the like.

上記シクロアルキル基の炭素原子数は、3〜20であることが好ましく、3〜12であることがより好ましく、3〜8であることが更に好ましい。シクロアルキル基の例には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基が含まれる。上記アルコキシ基は、分岐を有していてもよく、炭素原子数は1〜20であることが好ましく、1〜12であることがより好ましく、1〜6であることが更に好ましく、1〜4であることが最も好ましい。アルコキシ基の例としては、メトキシ基、エトキシ基、2−メトキシエトキシ基、2−メトキシ−2−エトキシエトキシ基、ブチルオキシ基、ヘキシルオキシ基及びオクチルオキシ基が含まれ、好ましくはエトキシ基である。上記アルキルチオ基の炭素数は、分岐を有していてもよく、炭素原子数は1〜20であることが好ましく、1〜12であることがより好ましく、1〜6であることが更に好ましく、1〜4であることが最も好ましい。アルキルチオ基の例としては、メチルチオ基、エチルチオ基等が含まれる。上記アリールチオ基の炭素数は、6〜20であることが好ましく、6〜12であることが更に好ましい。アリールチオ基の例にはフェニルチオ基及びナフチルチオ基等が含まれる。上記シクロアルコキシ基の炭素原子数は、3〜12であることが好ましく、より好ましくは3〜8である。シクロアルコキシ基の例には、シクロプロポキシ基、シクロブチロキシ基、シクロペンチロキシ基及びシクロヘキシロキシ基が含まれる。上記アリール基の炭素原子数は6〜20であることが好ましく、6〜12であることが更に好ましい。アリール基の例にはフェニル基及びナフチル基が含まれる。上記アリールオキシ基の炭素原子数は6〜20であることが好ましく、6〜12であることが更に好ましい。アリールオキシ基の例にはフェノキシ基及びナフトキシ基が含まれる。上記へテロシクロアルキル基の炭素原子数は、2〜10であることが好ましく、3〜5であることが更に好ましい。へテロシクロアルキル基の例にはピペリジノ基、ジオキサニル基及び2−モルホリニル基が含まれる。上記へテロアリール基の炭素原子数は、3〜20であることが好ましく、3〜10であることが更に好ましい。へテロアリール基の例にはチエニル基、ピリジル基が含まれる。上記アシル基の炭素原子数は1〜20であることが好ましく、1〜12であることが更に好ましい。アシル基の例にはホルミル基、アセチル基及びベンゾイル基が含まれる。上記アルキルカルボンアミド基の炭素原子数は1〜20であることが好ましく、1〜12であることが更に好ましい。アルキルカルボンアミド基の例にはアセトアミド基等が含まれる。上記アリールカルボンアミド基の炭素原子数は1〜20であることが好ましく、1〜12であることが更に好ましい。アリールカルボンアミド基の例にはベンズアミド基等が含まれる。上記アルキルスルホンアミド基の炭素原子数は1〜20であることが好ましく、1〜12であることが更に好ましい。スルホンアミド基の例にはメタンスルホンアミド基等が含まれる上記アリールスルホンアミド基の炭素原子数は1〜20であることが好ましく、1〜12であることが更に好ましい。アリールスルホンアミド基の例には、ベンゼンスルホンアミド基及びp−トルエンスルホンアミドが基含まれる。上記アラルキル基の炭素原子数は7〜20であることが好ましく、7〜12であることが更に好ましい。アラルキル基の例にはベンジル基、フェネチル基及びナフチルメチル基が含まれる。上記アルコキシカルボニル基の炭素原子数は1〜20であることが好ましく、2〜12であることが更に好ましい。アルコキシカルボニル基の例にはメトキシカルボニル基が含まれる。上記アリールオキシカルボニル基の炭素原子数は7〜20であることが好ましく、7〜12であることが更に好ましい。アリールオキシカルボニル基の例にはフェノキシカルボニル基が含まれる。上記アラルキルオキシカルボニル基の炭素原子数は8〜20であることが好ましく、8〜12であることが更に好ましい。アラルキルオキシカルボニル基の例にはベンジルオキシカルボニル基が含まれる。上記アシルオキシ基の炭素原子数は1〜20であることが好ましく、2〜12であることが更に好ましい。アシルオキシ基の例にはアセトキシ基及びベンゾイルオキシ基が含まれる。上記アルケニル基の炭素原子数は2〜20であることが好ましく、2〜12であることが更に好ましい。アルケニル基の例に、ビニル基、アリル基及びイソプロペニル基が含まれる。上記アルキニル基の炭素原子数は2〜20であることが好ましく、2〜12であることが更に好ましい。アルキニル基の例にはエチニル基が含まれる。上記アルキルスルホニル基の炭素原子数は1〜20であることが好ましく、1〜12であることが更に好ましい。アルキルスルホニル基の例に、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基が含まれる。上記アリールスルホニル基の炭素原子数は6〜20であることが好ましく、6〜12であることが更に好ましい。アリールスルホニル基の例に、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基が含まれる。上記アルキルオキシスルホニル基の炭素原子数は1〜20あることが好ましく、1〜12であることが更に好ましい。アルキルオキシスルホニル基の例に、メトキシスルホニル基、エトキシスルホニル基が含まれる。上記アリールオキシスルホニル基の炭素原子数は6〜20であることが好ましく、6〜12であることが更に好ましい。アリールオキシスルホニル基の例に、フェノキシスルホニル基、ナフトキシスルホニル基が含まれる。上記アルキルスルホニルオキシ基の炭素原子数は1〜20であることが好ましく、1〜12であることが更に好ましい。アルキルスルホニルオキシ基の例に、メチルスルホニルオキシ基、エチルスルホニルオキシ基が含まれる。   The number of carbon atoms of the cycloalkyl group is preferably 3-20, more preferably 3-12, and still more preferably 3-8. Examples of the cycloalkyl group include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group. The alkoxy group may have a branch, and the number of carbon atoms is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 12, still more preferably 1 to 6, and further preferably 1 to 4. Most preferably. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a 2-methoxyethoxy group, a 2-methoxy-2-ethoxyethoxy group, a butyloxy group, a hexyloxy group and an octyloxy group, and preferably an ethoxy group. The number of carbon atoms of the alkylthio group may be branched, and the number of carbon atoms is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 12, still more preferably 1 to 6, Most preferably, it is 1-4. Examples of the alkylthio group include a methylthio group and an ethylthio group. The arylthio group preferably has 6 to 20 carbon atoms, and more preferably 6 to 12 carbon atoms. Examples of the arylthio group include a phenylthio group and a naphthylthio group. The number of carbon atoms of the cycloalkoxy group is preferably 3-12, more preferably 3-8. Examples of the cycloalkoxy group include a cyclopropoxy group, a cyclobutoxy group, a cyclopentyloxy group, and a cyclohexyloxy group. The aryl group preferably has 6 to 20 carbon atoms, and more preferably 6 to 12 carbon atoms. Examples of the aryl group include a phenyl group and a naphthyl group. The aryloxy group preferably has 6 to 20 carbon atoms, and more preferably 6 to 12 carbon atoms. Examples of the aryloxy group include a phenoxy group and a naphthoxy group. The heterocycloalkyl group preferably has 2 to 10 carbon atoms, and more preferably 3 to 5 carbon atoms. Examples of the heterocycloalkyl group include a piperidino group, a dioxanyl group, and a 2-morpholinyl group. The number of carbon atoms in the heteroaryl group is preferably 3-20, and more preferably 3-10. Examples of the heteroaryl group include a thienyl group and a pyridyl group. The acyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 12 carbon atoms. Examples of the acyl group include a formyl group, an acetyl group, and a benzoyl group. The alkylcarbonamide group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 12 carbon atoms. Examples of the alkylcarbonamide group include an acetamide group. The arylcarbonamide group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 12 carbon atoms. Examples of the arylcarbonamide group include a benzamide group and the like. The alkylsulfonamide group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 12 carbon atoms. Examples of the sulfonamido group include a methanesulfonamido group and the like, and the arylsulfonamido group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 12 carbon atoms. Examples of the arylsulfonamide group include a benzenesulfonamide group and p-toluenesulfonamide group. The number of carbon atoms in the aralkyl group is preferably 7-20, and more preferably 7-12. Examples of the aralkyl group include a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthylmethyl group. The alkoxycarbonyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 12 carbon atoms. Examples of the alkoxycarbonyl group include a methoxycarbonyl group. The aryloxycarbonyl group preferably has 7 to 20 carbon atoms, and more preferably 7 to 12 carbon atoms. Examples of the aryloxycarbonyl group include a phenoxycarbonyl group. The aralkyloxycarbonyl group preferably has 8 to 20 carbon atoms, and more preferably 8 to 12 carbon atoms. Examples of the aralkyloxycarbonyl group include a benzyloxycarbonyl group. The acyloxy group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 2 to 12 carbon atoms. Examples of the acyloxy group include an acetoxy group and a benzoyloxy group. The alkenyl group has preferably 2 to 20 carbon atoms, and more preferably 2 to 12 carbon atoms. Examples of the alkenyl group include vinyl group, allyl group and isopropenyl group. The alkynyl group preferably has 2 to 20 carbon atoms, and more preferably 2 to 12 carbon atoms. Examples of the alkynyl group include an ethynyl group. The alkylsulfonyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 12 carbon atoms. Examples of the alkylsulfonyl group include a methylsulfonyl group and an ethylsulfonyl group. The arylsulfonyl group preferably has 6 to 20 carbon atoms, and more preferably 6 to 12 carbon atoms. Examples of the arylsulfonyl group include a phenylsulfonyl group and a naphthylsulfonyl group. The alkyloxysulfonyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 12 carbon atoms. Examples of the alkyloxysulfonyl group include a methoxysulfonyl group and an ethoxysulfonyl group. The aryloxysulfonyl group preferably has 6 to 20 carbon atoms, and more preferably 6 to 12 carbon atoms. Examples of the aryloxysulfonyl group include a phenoxysulfonyl group and a naphthoxysulfonyl group. The alkylsulfonyloxy group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 12 carbon atoms. Examples of the alkylsulfonyloxy group include a methylsulfonyloxy group and an ethylsulfonyloxy group.

上記アリールスルホニルオキシ基の炭素原子数は6〜20であることが好ましく、6〜12であることが更に好ましい。アリールスルホニルオキシ基の例に、フェニルスルホニルオキシ基、ナフチルスルホニルオキシ基が含まれる。置換基は同一でも異なっていても良く、これら置換基が更に置換されても良い。   The number of carbon atoms of the arylsulfonyloxy group is preferably 6-20, and more preferably 6-12. Examples of the arylsulfonyloxy group include a phenylsulfonyloxy group and a naphthylsulfonyloxy group. The substituents may be the same or different, and these substituents may be further substituted.

本発明一般式(I)で表される構造単位において、Aは置換或いは無置換アルキレン基、−(CHCHRbO)−を表す。アルキレン基は、例えば炭素原子数1〜5が好ましく、より好ましくはエチレン基、プロピレン基である。これらのアルキレン基は前述した置換基で置換されていても良い。また、Rは水素原子、アルキル基を表す。アルキル基は、例えば炭素原子数1〜5の直鎖、或いは分岐アルキル基が好ましく、より好ましくはメチル基である。また、これらのアルキル基は前述の置換基で置換されていても良い。更に、xは平均繰り返しユニット数を表し、1〜100が好ましく、より好ましくは1〜10である。繰り返しユニット数は分布を有しており、表記は平均値を示し、小数点以下1桁で表記しても良い。 In the structural unit represented by the general formula (I) of the present invention, A represents a substituted or unsubstituted alkylene group, — (CH 2 CHRbO) x —. The alkylene group preferably has, for example, 1 to 5 carbon atoms, more preferably an ethylene group or a propylene group. These alkylene groups may be substituted with the above-described substituents. R b represents a hydrogen atom or an alkyl group. The alkyl group is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably a methyl group. Further, these alkyl groups may be substituted with the above-described substituents. Furthermore, x represents the average number of repeating units, preferably 1 to 100, more preferably 1 to 10. The number of repeating units has a distribution, the notation indicates an average value, and may be expressed by one digit after the decimal point.

本発明一般式(II)で表される構造単位において、R、Q、Aは一般式(I)で定義した内容と同義である。   In the structural unit represented by the general formula (II) of the present invention, R, Q and A have the same meaning as defined in the general formula (I).

本発明一般式(II)で表される構造単位において、yは0、1を表す。また、Zはアルキル基、−C(=O)−Rc、−SO−Rd、−SiReを表し、アルキル基は、例えば炭素原子数1〜12が好ましく、より好ましくはメチル基、エチル基で、更に好ましくはメチル基である。これらのアルキル基は前述した置換基で置換されても良い。Rc、Rd、Reはアルキル基、パーフルオロアルキル基、アリール基を表し、アルキル基は、例えば炭素原子数1〜12が好ましく、より好ましくはメチル基、エチル基で、更に好ましくはメチル基である。これらのアルキル基は前述した置換基で置換されても良い。パーフルオロアルキル基は、例えば炭素原子数1〜8が好ましく、より好ましくはトリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基で、更に好ましくはトリフルオロメチル基である。アリール基は、例えばフェニル基、トルイル基が好ましく、より好ましくはトルイル基である。更に、これらのアルキル基、パーフルオロアルキル基、アリール基は前述した置換基で置換されても良い。 In the structural unit represented by the general formula (II) of the present invention, y represents 0 or 1. Z represents an alkyl group, —C (═O) —Rc, —SO 2 —Rd, —SiRe 3 , and the alkyl group preferably has, for example, 1 to 12 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group. And more preferably a methyl group. These alkyl groups may be substituted with the substituent described above. Rc, Rd, and Re represent an alkyl group, a perfluoroalkyl group, and an aryl group. The alkyl group preferably has, for example, 1 to 12 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group, and still more preferably a methyl group. . These alkyl groups may be substituted with the substituent described above. The perfluoroalkyl group preferably has, for example, 1 to 8 carbon atoms, more preferably a trifluoromethyl group or a pentafluoroethyl group, still more preferably a trifluoromethyl group. The aryl group is preferably, for example, a phenyl group or a toluyl group, and more preferably a toluyl group. Furthermore, these alkyl groups, perfluoroalkyl groups, and aryl groups may be substituted with the above-described substituents.

以下に一般式(I)、一般式(II)で表される構造単位の代表的具体例を示すが、本発明はこれらによって限定されるものではない。   Typical examples of the structural units represented by general formula (I) and general formula (II) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2012079953
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Figure 2012079953
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本発明のバインダー樹脂は一般式(I)で表される構造単位と一般式(II)で表される構造単位以外に構造単位を含有していても良い。   The binder resin of the present invention may contain a structural unit in addition to the structural unit represented by the general formula (I) and the structural unit represented by the general formula (II).

本発明に係るバインダー樹脂において、一般式(I)で表されるヒドロキシ基を有する構造単位のモル比は、10〜90%が好ましく、より好ましくは50〜80%である。また、一般式(II)で表されるヒドロキシ基を持たない構造単位のモル比は、1〜50%が好ましく、より好ましくは10〜30%である。   In the binder resin according to the present invention, the molar ratio of the structural unit having a hydroxy group represented by the general formula (I) is preferably 10 to 90%, more preferably 50 to 80%. Moreover, 1-50% of the molar ratio of the structural unit which does not have a hydroxy group represented by general formula (II) is preferable, More preferably, it is 10-30%.

本発明のバインダー樹脂は汎用的な重合触媒を用いたラジカル重合により得ることができる。重合様式としては、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合等が挙げられ、好ましくは溶液重合である。重合温度は、使用する開始剤によって異なるが、一般に−10〜250℃、好ましくは0〜200℃、より好ましくは10〜100℃で実施される。   The binder resin of the present invention can be obtained by radical polymerization using a general-purpose polymerization catalyst. Examples of the polymerization mode include bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization and the like, preferably solution polymerization. The polymerization temperature varies depending on the initiator used, but is generally -10 to 250 ° C, preferably 0 to 200 ° C, more preferably 10 to 100 ° C.

本発明のバインダー樹脂の分子量は3,000〜2,000,000の範囲が好ましく、より好ましくは4,000〜500,000、更に好ましくは5000〜100000の範囲内である。   The molecular weight of the binder resin of the present invention is preferably in the range of 3,000 to 2,000,000, more preferably 4,000 to 500,000, and still more preferably 5,000 to 100,000.

本発明のバインダー樹脂の数平均分子量、分子量分布の測定は、一般的に知られているゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により行なうことができる。使用する溶媒は、バインダー樹脂が溶解すれば特に限りはなく、THF(テトラヒドロフラン)、DMF(ジメチルホルムアミド)、CHClが好ましく、より好ましくはTHF、DMFであり、更に好ましくはDMFである。また、測定温度も特に制限はないが40℃が好ましい。 The number average molecular weight and molecular weight distribution of the binder resin of the present invention can be measured by generally known gel permeation chromatography (GPC). The solvent to be used is not particularly limited as long as the binder resin dissolves, and THF (tetrahydrofuran), DMF (dimethylformamide), and CH 2 Cl 2 are preferable, more preferably THF and DMF, and still more preferably DMF. The measurement temperature is not particularly limited, but 40 ° C. is preferable.

〈導電性ポリマー〉
本発明では、透明導電層は導電性ポリマーを含有する。
<Conductive polymer>
In the present invention, the transparent conductive layer contains a conductive polymer.

本発明に係る導電性ポリマーは、π共役系導電性高分子とポリ陰イオンとを有してなる導電性ポリマーである。こうした導電性ポリマーは、後述するπ共役系導電性高分子を形成する前駆体モノマーを、適切な酸化剤と酸化触媒と後述のポリ陰イオンの存在下で化学酸化重合することによって容易に製造できる。   The conductive polymer according to the present invention is a conductive polymer having a π-conjugated conductive polymer and a polyanion. Such a conductive polymer can be easily produced by chemical oxidative polymerization of a precursor monomer that forms a π-conjugated conductive polymer described later in the presence of an appropriate oxidizing agent, an oxidation catalyst, and a poly anion described later. .

(π共役系導電性高分子)
本発明に用いるπ共役系導電性高分子としては、特に限定されず、ポリチオフェン(基本のポリチオフェンを含む、以下同様)類、ポリピロール類、ポリインドール類、ポリカルバゾール類、ポリアニリン類、ポリアセチレン類、ポリフラン類、ポリパラフェニレンビニレン類、ポリアズレン類、ポリパラフェニレン類、ポリパラフェニレンサルファイド類、ポリイソチアナフテン類、ポリチアジル類、の鎖状導電性ポリマーを利用することができる。中でも、導電性、透明性、安定性等の観点からポリチオフェン類やポリアニリン類が好ましい。ポリエチレンジオキシチオフェンが最も好ましい。
(Π-conjugated conductive polymer)
The π-conjugated conductive polymer used in the present invention is not particularly limited, and includes polythiophenes (including basic polythiophenes, the same applies hereinafter), polypyrroles, polyindoles, polycarbazoles, polyanilines, polyacetylenes, polyfurans. , Polyparaphenylene vinylenes, polyazulenes, polyparaphenylenes, polyparaphenylene sulfides, polyisothianaphthenes, polythiazyl chain conductive polymers can be used. Of these, polythiophenes and polyanilines are preferable from the viewpoints of conductivity, transparency, stability, and the like. Most preferred is polyethylene dioxythiophene.

(π共役系導電性高分子前駆体モノマー)
π共役系導電性高分子の形成に用いられる前駆体モノマーは、分子内にπ共役系を有し、適切な酸化剤の作用によって高分子化した際にもその主鎖にπ共役系が形成されるものである。例えば、ピロール類及びその誘導体、チオフェン類及びその誘導体、アニリン類及びその誘導体等が挙げられる。
(Π-conjugated conductive polymer precursor monomer)
Precursor monomers used in the formation of π-conjugated conductive polymers have a π-conjugated system in the molecule, and even when polymerized by the action of an appropriate oxidant, a π-conjugated system is formed in the main chain. It is what is done. Examples thereof include pyrroles and derivatives thereof, thiophenes and derivatives thereof, anilines and derivatives thereof, and the like.

前駆体モノマーの具体例としては、ピロール、3−メチルピロール、3−エチルピロール、3−n−プロピルピロール、3−ブチルピロール、3−オクチルピロール、3−デシルピロール、3−ドデシルピロール、3,4−ジメチルピロール、3,4−ジブチルピロール、3−カルボキシルピロール、3−メチル−4−カルボキシルピロール、3−メチル−4−カルボキシエチルピロール、3−メチル−4−カルボキシブチルピロール、3−ヒドロキシピロール、3−メトキシピロール、3−エトキシピロール、3−ブトキシピロール、3−ヘキシルオキシピロール、3−メチル−4−ヘキシルオキシピロール、チオフェン、3−メチルチオフェン、3−エチルチオフェン、3−プロピルチオフェン、3−ブチルチオフェン、3−ヘキシルチオフェン、3−ヘプチルチオフェン、3−オクチルチオフェン、3−デシルチオフェン、3−ドデシルチオフェン、3−オクタデシルチオフェン、3−ブロモチオフェン、3−クロロチオフェン、3−ヨードチオフェン、3−シアノチオフェン、3−フェニルチオフェン、3,4−ジメチルチオフェン、3,4−ジブチルチオフェン、3−ヒドロキシチオフェン、3−メトキシチオフェン、3−エトキシチオフェン、3−ブトキシチオフェン、3−ヘキシルオキシチオフェン、3−ヘプチルオキシチオフェン、3−オクチルオキシチオフェン、3−デシルオキシチオフェン、3−ドデシルオキシチオフェン、3−オクタデシルオキシチオフェン、3,4−ジヒドロキシチオフェン、3,4−ジメトキシチオフェン、3,4−ジエトキシチオフェン、3,4−ジプロポキシチオフェン、3,4−ジブトキシチオフェン、3,4−ジヘキシルオキシチオフェン、3,4−ジヘプチルオキシチオフェン、3,4−ジオクチルオキシチオフェン、3,4−ジデシルオキシチオフェン、3,4−ジドデシルオキシチオフェン、3,4−エチレンジオキシチオフェン、3,4−プロピレンジオキシチオフェン、3,4−ブテンジオキシチオフェン、3−メチル−4−メトキシチオフェン、3−メチル−4−エトキシチオフェン、3−カルボキシチオフェン、3−メチル−4−カルボキシチオフェン、3−メチル−4−カルボキシエチルチオフェン、3−メチル−4−カルボキシブチルチオフェン、アニリン、2−メチルアニリン、3−イソブチルアニリン、2−アニリンスルホン酸、3−アニリンスルホン酸等が挙げられる。   Specific examples of the precursor monomer include pyrrole, 3-methylpyrrole, 3-ethylpyrrole, 3-n-propylpyrrole, 3-butylpyrrole, 3-octylpyrrole, 3-decylpyrrole, 3-dodecylpyrrole, 3, 4-dimethylpyrrole, 3,4-dibutylpyrrole, 3-carboxylpyrrole, 3-methyl-4-carboxylpyrrole, 3-methyl-4-carboxyethylpyrrole, 3-methyl-4-carboxybutylpyrrole, 3-hydroxypyrrole 3-methoxypyrrole, 3-ethoxypyrrole, 3-butoxypyrrole, 3-hexyloxypyrrole, 3-methyl-4-hexyloxypyrrole, thiophene, 3-methylthiophene, 3-ethylthiophene, 3-propylthiophene, 3 -Butylthiophene, 3-hexylchi Phen, 3-heptylthiophene, 3-octylthiophene, 3-decylthiophene, 3-dodecylthiophene, 3-octadecylthiophene, 3-bromothiophene, 3-chlorothiophene, 3-iodothiophene, 3-cyanothiophene, 3-phenyl Thiophene, 3,4-dimethylthiophene, 3,4-dibutylthiophene, 3-hydroxythiophene, 3-methoxythiophene, 3-ethoxythiophene, 3-butoxythiophene, 3-hexyloxythiophene, 3-heptyloxythiophene, 3- Octyloxythiophene, 3-decyloxythiophene, 3-dodecyloxythiophene, 3-octadecyloxythiophene, 3,4-dihydroxythiophene, 3,4-dimethoxythiophene, 3,4-diethoxythiol 3,4-dipropoxythiophene, 3,4-dibutoxythiophene, 3,4-dihexyloxythiophene, 3,4-diheptyloxythiophene, 3,4-dioctyloxythiophene, 3,4-didecyloxy Thiophene, 3,4-didodecyloxythiophene, 3,4-ethylenedioxythiophene, 3,4-propylenedioxythiophene, 3,4-butenedioxythiophene, 3-methyl-4-methoxythiophene, 3-methyl -4-ethoxythiophene, 3-carboxythiophene, 3-methyl-4-carboxythiophene, 3-methyl-4-carboxyethylthiophene, 3-methyl-4-carboxybutylthiophene, aniline, 2-methylaniline, 3-isobutyl Aniline, 2-aniline sulfonic acid, 3-aniline A sulfonic acid etc. are mentioned.

(ポリ陰イオン)
本発明に用いられるポリ陰イオンは、置換もしくは未置換のポリアルキレン、置換もしくは未置換のポリアルケニレン、置換もしくは未置換のポリイミド、置換もしくは未置換のポリアミド、置換もしくは未置換のポリエステル及びこれらの共重合体であって、アニオン基を有する構成単位とアニオン基を有さない構成単位とからなるものである。
(Poly anion)
The polyanion used in the present invention includes a substituted or unsubstituted polyalkylene, a substituted or unsubstituted polyalkenylene, a substituted or unsubstituted polyimide, a substituted or unsubstituted polyamide, a substituted or unsubstituted polyester, and a co-polymer thereof. A polymer comprising a structural unit having an anionic group and a structural unit having no anionic group.

このポリ陰イオンは、π共役系導電性高分子を溶媒に可溶化させる可溶化高分子である。また、ポリ陰イオンのアニオン基は、π共役系導電性高分子に対するドーパントとして機能して、π共役系導電性高分子の導電性と耐熱性を向上させる。   This poly anion is a solubilized polymer that solubilizes the π-conjugated conductive polymer in a solvent. The anion group of the polyanion functions as a dopant for the π-conjugated conductive polymer, and improves the conductivity and heat resistance of the π-conjugated conductive polymer.

ポリ陰イオンのアニオン基としては、π共役系導電性高分子への化学酸化ドープが起こりうる官能基であればよいが、中でも、製造の容易さ及び安定性の観点からは、一置換硫酸エステル基、一置換リン酸エステル基、リン酸基、カルボキシ基、スルホ基等が好ましい。さらに、官能基のπ共役系導電性高分子へのドープ効果の観点より、スルホ基、一置換硫酸エステル基、カルボキシ基がより好ましい。   The anion group of the polyanion may be any functional group capable of causing chemical oxidation doping to the π-conjugated conductive polymer. Among them, from the viewpoint of ease of production and stability, a monosubstituted sulfate ester Group, monosubstituted phosphate group, phosphate group, carboxy group, sulfo group and the like are preferable. Furthermore, from the viewpoint of the doping effect of the functional group on the π-conjugated conductive polymer, a sulfo group, a monosubstituted sulfate group, and a carboxy group are more preferable.

ポリ陰イオンの具体例としては、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリアクリル酸エチルスルホン酸、ポリアクリル酸ブチルスルホン酸、ポリ−2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリルカルボン酸、ポリメタクリルカルボン酸、ポリ−2−アクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸、ポリイソプレンカルボン酸、ポリアクリル酸等が挙げられる。これらの単独重合体であってもよいし、2種以上の共重合体であってもよい。   Specific examples of polyanions include polyvinyl sulfonic acid, polystyrene sulfonic acid, polyallyl sulfonic acid, polyacrylic acid ethyl sulfonic acid, polyacrylic acid butyl sulfonic acid, poly-2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, poly Isoprene sulfonic acid, polyvinyl carboxylic acid, polystyrene carboxylic acid, polyallyl carboxylic acid, polyacryl carboxylic acid, polymethacryl carboxylic acid, poly-2-acrylamido-2-methylpropane carboxylic acid, polyisoprene carboxylic acid, polyacrylic acid, etc. Can be mentioned. These homopolymers may be sufficient and 2 or more types of copolymers may be sufficient.

また、化合物内にさらにF(フッ素原子)を有するポリ陰イオンであってもよい。具体的には、パーフルオロスルホン酸基を含有するナフィオン(Dupont社製)、カルボン酸基を含有するパーフルオロ型ビニルエーテルからなるフレミオン(旭硝子社製)等を挙げることができる。   Further, it may be a poly anion further having F (fluorine atom) in the compound. Specifically, Nafion (made by Dupont) containing a perfluorosulfonic acid group, Flemion (made by Asahi Glass Co., Ltd.) made of perfluoro vinyl ether containing a carboxylic acid group, and the like can be mentioned.

これらのうち、スルホン酸を有する化合物であると、導電性ポリマー含有層を塗布、乾燥することによって形成した後に、マイクロ波を照射する前に100〜120℃で5分以上の加熱乾燥処理を施してもよい。これにより架橋反応が促進するため、塗布膜の洗浄耐性や溶媒耐性が著しく向上することから、好ましい。   Among these, the compound having a sulfonic acid is formed by applying and drying the conductive polymer-containing layer, and then subjected to a heat drying treatment at 100 to 120 ° C. for 5 minutes or more before irradiating the microwave. May be. This promotes the crosslinking reaction, which is preferable since the washing resistance and solvent resistance of the coating film are remarkably improved.

さらに、これらの中でも、ポリスチレンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、ポリアクリル酸エチルスルホン酸、ポリアクリル酸ブチルスルホン酸が好ましい。これらのポリ陰イオンは、ヒドロキシ基含有非導電性ポリマーとの相溶性が高く、また、得られる導電性ポリマーの導電性をより高くできる。   Furthermore, among these, polystyrene sulfonic acid, polyisoprene sulfonic acid, polyacrylic acid ethylsulfonic acid, and polyacrylic acid butylsulfonic acid are preferable. These poly anions have high compatibility with the hydroxy group-containing non-conductive polymer, and can further increase the conductivity of the obtained conductive polymer.

ポリ陰イオンの重合度は、モノマー単位が10〜100000個の範囲であることが好ましく、溶媒溶解性及び導電性の点からは、50〜10000個の範囲がより好ましい。   The degree of polymerization of the polyanion is preferably in the range of 10 to 100,000 monomer units, and more preferably in the range of 50 to 10,000 from the viewpoint of solvent solubility and conductivity.

ポリ陰イオンの製造方法としては、例えば、酸を用いてアニオン基を有さないポリマーにアニオン基を直接導入する方法、アニオン基を有しないポリマーをスルホ化剤によりスルホン酸化する方法、アニオン基含有重合性モノマーの重合により製造する方法が挙げられる。   Examples of the method for producing a polyanion include a method of directly introducing an anionic group into a polymer having no anionic group using an acid, a method of sulfonating a polymer having no anionic group with a sulfonating agent, and an anionic group containing The method of manufacturing by superposition | polymerization of a polymerizable monomer is mentioned.

アニオン基含有重合性モノマーの重合により製造する方法は、溶媒中、アニオン基含有重合性モノマーを、酸化剤及び/または重合触媒の存在下で、酸化重合またはラジカル重合によって製造する方法が挙げられる。具体的には、所定量のアニオン基含有重合性モノマーを溶媒に溶解させ、これを一定温度に保ち、それに予め溶媒に所定量の酸化剤及び/または重合触媒を溶解した溶液を添加し、所定時間で反応させる。その反応により得られたポリマーは溶媒によって一定の濃度に調整される。この製造方法において、アニオン基含有重合性モノマーにアニオン基を有さない重合性モノマーを共重合させてもよい。   Examples of the method for producing an anionic group-containing polymerizable monomer by polymerization include a method for producing an anionic group-containing polymerizable monomer in a solvent by oxidative polymerization or radical polymerization in the presence of an oxidizing agent and / or a polymerization catalyst. Specifically, a predetermined amount of the anionic group-containing polymerizable monomer is dissolved in a solvent, kept at a constant temperature, and a solution in which a predetermined amount of an oxidizing agent and / or a polymerization catalyst is dissolved in the solvent is added to the predetermined amount. React with time. The polymer obtained by the reaction is adjusted to a certain concentration by the solvent. In this production method, an anionic group-containing polymerizable monomer may be copolymerized with a polymerizable monomer having no anionic group.

アニオン基含有重合性モノマーの重合に際して使用する酸化剤及び酸化触媒、溶媒は、π共役系導電性高分子を形成する前駆体モノマーを重合する際に使用するものと同様である。   The oxidizing agent, oxidation catalyst, and solvent used in the polymerization of the anionic group-containing polymerizable monomer are the same as those used in the polymerization of the precursor monomer that forms the π-conjugated conductive polymer.

得られたポリマーがポリ陰イオン塩である場合には、ポリ陰イオン酸に変質させることが好ましい。アニオン酸に変質させる方法としては、イオン交換樹脂を用いたイオン交換法、透析法、限外ろ過法等が挙げられ、これらの中でも、作業が容易な点から限外ろ過法が好ましい。   When the obtained polymer is a polyanionic salt, it is preferably transformed into a polyanionic acid. Examples of the method for converting to an anionic acid include an ion exchange method using an ion exchange resin, a dialysis method, an ultrafiltration method, and the like. Among these, the ultrafiltration method is preferable from the viewpoint of easy work.

導電性ポリマーに含まれるπ共役系導電性高分子とポリ陰イオンの比率、「π共役系導電性高分子」:「ポリ陰イオン」は質量比で1:1〜20が好ましい。導電性、分散性の観点からより好ましくは1:2〜10の範囲である。   The ratio of π-conjugated conductive polymer and polyanion contained in the conductive polymer, “π-conjugated conductive polymer”: “polyanion”, is preferably 1: 1 to 20 in mass ratio. From the viewpoint of conductivity and dispersibility, the range of 1: 2 to 10 is more preferable.

π共役系導電性高分子を形成する前駆体モノマーをポリ陰イオンの存在下で化学酸化重合して、本発明に係る導電性ポリマーを得る際に使用される酸化剤は、例えばJ.Am.Soc.,85、454(1963)に記載されるピロールの酸化重合に適する、いずれかの酸化剤である。実際的な理由のために、安価でかつ取扱い易い酸化剤、例えば鉄(III)塩、例えばFeCl、Fe(ClO、有機酸及び有機残基を含む無機酸の鉄(III)塩、または過酸化水素、重クロム酸カリウム、過硫酸アルカリ(例えば過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム)またはアンモニウム、過ホウ酸アルカリ、過マンガン酸カリウム及び銅塩例えば四フッ化ホウ酸銅を用いることが好ましい。加えて、酸化剤として随時触媒量の金属イオン例えば鉄、コバルト、ニッケル、モリブデン及びバナジウムイオンの存在下における空気及び酸素も使用することができる。過硫酸塩並びに有機酸及び有機残基を含む無機酸の鉄(III)塩の使用が腐食性でないために大きな応用上の利点を有する。 The oxidant used when the precursor monomer forming the π-conjugated conductive polymer is chemically oxidatively polymerized in the presence of the polyanion to obtain the conductive polymer according to the present invention is, for example, J. Org. Am. Soc. 85, 454 (1963), which is suitable for the oxidative polymerization of pyrrole. For practical reasons, cheap and easy to handle oxidants such as iron (III) salts, eg FeCl 3 , Fe (ClO 4 ) 3 , organic acids and iron (III) salts of inorganic acids containing organic residues Or use hydrogen peroxide, potassium dichromate, alkali persulfate (eg potassium persulfate, sodium persulfate) or ammonium, alkali perborate, potassium permanganate and copper salts such as copper tetrafluoroborate preferable. In addition, air and oxygen in the presence of catalytic amounts of metal ions such as iron, cobalt, nickel, molybdenum and vanadium ions can be used as oxidants at any time. The use of persulfates and the iron (III) salts of inorganic acids containing organic acids and organic residues has great application advantages because they are not corrosive.

有機残基を含む無機酸の鉄(III)塩の例としては炭素数1〜20のアルカノールの硫酸半エステルの鉄(III)塩、例えばラウリル硫酸;炭素数1〜20のアルキルスルホン酸、例えばメタンまたはドデカンスルホン酸;脂肪族炭素数1〜20のカルボン酸、例えば2−エチルヘキシルカルボン酸;脂肪族パーフルオロカルボン酸、例えばトリフルオロ酢酸及びパーフルオロオクタノン酸;脂肪族ジカルボン酸、例えばシュウ酸並びに殊に芳香族の、随時炭素数1〜20のアルキル置換されたスルホン酸、例えばベンゼセンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸及びドデシルベンゼンスルホン酸のFe(III)塩が挙げられる。   Examples of iron (III) salts of inorganic acids containing organic residues include iron (III) salts of alkanol sulfate half esters of alkanols such as lauryl sulfate; alkyl sulfonic acids of 1 to 20 carbons such as Methane or dodecanesulfonic acid; carboxylic acid having 1 to 20 aliphatic carbon atoms such as 2-ethylhexylcarboxylic acid; aliphatic perfluorocarboxylic acid such as trifluoroacetic acid and perfluorooctanoic acid; aliphatic dicarboxylic acid such as oxalic acid And in particular aromatic (optionally) alkyl-substituted sulfonic acids having 1 to 20 carbon atoms, such as the Fe (III) salts of benzenecenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid and dodecylbenzenesulfonic acid.

こうした導電性ポリマーは、市販の材料も好ましく利用できる。例えば、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)とポリスチレンスルホン酸からなる導電性ポリマー(PEDOT−PSSと略す)が、H.C.Starck社からCleviosシリーズとして、Aldrich社からPEDOT−PSSの483095、560596として、Nagase Chemtex社からDenatronシリーズとして市販されている。また、ポリアニリンが、日産化学社からORMECONシリーズとして市販されている。本発明において、こうした剤も好ましく用いることができる。   As such a conductive polymer, a commercially available material can also be preferably used. For example, a conductive polymer (abbreviated as PEDOT-PSS) composed of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) and polystyrenesulfonic acid is described in H.C. C. It is commercially available from Starck as the Clevios series, from Aldrich as PEDOT-PSS 483095, 560596, and from Nagase Chemtex as the Denatron series. Polyaniline is also commercially available from Nissan Chemical as the ORMECON series. In the present invention, such an agent can also be preferably used.

第2ドーパントとして有機化合物を含有してもよい。本発明で用いることができる有機化合物には特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、酸素含有化合物が好適に挙げられる。前記酸素含有化合物としては、酸素を含有する限り特に制限はなく、例えば、ヒドロキシ基含有化合物、カルボニル基含有化合物、エーテル基含有化合物、スルホキシド基含有化合物等が挙げられる。前記ヒドロキシ基含有化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,4−ブタンジオール、グリセリン等が挙げられ、これらの中でも、エチレングリコール、ジエチレングリコールが好ましい。前記カルボニル基含有化合物としては、例えば、イソホロン、プロピレンカーボネート、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。前記エーテル基含有化合物としては、例えば、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、等が挙げられる。前記スルホキシド基含有化合物としては、例えば、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよいが、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、ジエチレングリコールから選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましい。   An organic compound may be contained as the second dopant. There is no restriction | limiting in particular in the organic compound which can be used by this invention, It can select suitably from well-known things, For example, an oxygen containing compound is mentioned suitably. The oxygen-containing compound is not particularly limited as long as it contains oxygen, and examples thereof include a hydroxy group-containing compound, a carbonyl group-containing compound, an ether group-containing compound, and a sulfoxide group-containing compound. Examples of the hydroxy group-containing compound include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,4-butanediol, and glycerin. Among these, ethylene glycol and diethylene glycol are preferable. Examples of the carbonyl group-containing compound include isophorone, propylene carbonate, cyclohexanone, and γ-butyrolactone. Examples of the ether group-containing compound include diethylene glycol monoethyl ether. Examples of the sulfoxide group-containing compound include dimethyl sulfoxide. These may be used alone or in combination of two or more, but at least one selected from dimethyl sulfoxide, ethylene glycol, and diethylene glycol is preferably used.

〈添加剤〉
添加剤としては、可塑剤、酸化防止剤や硫化防止剤等の安定剤、界面活性剤、溶解促進剤、重合禁止剤、染料や顔料等の着色剤等が挙げられる。さらに、塗布性等の作業性を高める観点から、溶媒(例えば、水や、アルコール類、グリコール類、セロソルブ類、ケトン類、エステル類、エーテル類、アミド類、炭化水素類等の有機溶媒)を含んでいてもよい。
<Additive>
Examples of the additive include plasticizers, stabilizers such as antioxidants and sulfurization inhibitors, surfactants, dissolution accelerators, polymerization inhibitors, and colorants such as dyes and pigments. Furthermore, from the viewpoint of improving workability such as coating properties, solvents (for example, organic solvents such as water, alcohols, glycols, cellosolves, ketones, esters, ethers, amides, hydrocarbons, etc.) are used. May be included.

〔透明基板〕
本発明に用いられる透明基板としては、高い光透過性を有し、可撓性に優れていれば、適用する素材としては特に制限はない。例えば、光透過性の点では、ガラス基板が優れている。従来、ガラスは数mm以上の厚みがあり、可撓性が得られなかったが、近年、1mm以下という極薄い膜厚で形成することが可能になり、可撓性のあるガラス板も開発されており、このようなガラス板を透明基板として使用することができる。また、可撓性に優れた透明樹脂フィルムも好適に用いられる。
[Transparent substrate]
The transparent substrate used in the present invention is not particularly limited as a material to be applied as long as it has high light transmittance and excellent flexibility. For example, a glass substrate is excellent in terms of light transmittance. Conventionally, glass has a thickness of several mm or more, and flexibility has not been obtained. However, in recent years, it has become possible to form glass with an extremely thin film thickness of 1 mm or less, and a flexible glass plate has been developed. Such a glass plate can be used as a transparent substrate. A transparent resin film excellent in flexibility is also preferably used.

本発明で透明基材として好ましく用いることができる透明樹脂フィルムには、特に制限はなく、その材料、形状、構造、厚み等については公知のものの中から適宜選択することができる。例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート、変性ポリエステル等のポリエステル系樹脂フィルム、ポリエチレン(PE)樹脂フィルム、ポリプロピレン(PP)樹脂フィルム、ポリスチレン(PS)樹脂フィルム、環状オレフィン系樹脂等のポリオレフィン類樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂フィルム、ポリサルホン(PSF)樹脂フィルム、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂フィルム、ポリカーボネート(PC)樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、トリアセチルセルロース(TAC)樹脂フィルム等を挙げることができるが、可視域の波長(380〜780nm)における透過率が80%以上である樹脂フィルムであれば、本発明に係る透明樹脂フィルムに好ましく適用することができる。中でも透明性、耐熱性、取り扱いやすさ、強度及びコストの点から、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム、ポリエーテルサルホン(PES)フィルム、ポリカーボネート(PC)フィルムであることが好ましく、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムであることがより好ましい。   There is no restriction | limiting in particular in the transparent resin film which can be preferably used as a transparent base material by this invention, About the material, a shape, a structure, thickness, etc., it can select suitably from well-known things. For example, polyolefins such as polyester resin films such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate, and modified polyester, polyethylene (PE) resin films, polypropylene (PP) resin films, polystyrene (PS) resin films, and cyclic olefin resins. Resin films, vinyl resin films such as polyvinyl chloride (PVC) and polyvinylidene chloride, polyether ether ketone (PEEK) resin films, polysulfone (PSF) resin films, polyether sulfone (PES) resin films, polycarbonate (PC ) Resin film, polyamide resin film, polyimide resin film, acrylic resin film, triacetyl cellulose (TAC) resin film, etc. If the resin film transmittance of 80% or more in length (380 to 780 nm), can be preferably applied to a transparent resin film according to the present invention. Among these, in terms of transparency, heat resistance, ease of handling, strength and cost, biaxially stretched polyethylene terephthalate (PET) film, biaxially stretched polyethylene naphthalate (PEN) film, polyethersulfone (PES) film, polycarbonate ( PC) film, and more preferably a biaxially stretched polyethylene terephthalate film and a biaxially stretched polyethylene naphthalate film.

本発明に用いられる透明基板には、塗布液の濡れ性や接着性を確保するために、表面処理を施すことや易接着層を設けることができる。表面処理や易接着層については従来公知の技術を使用できる。例えば、表面処理としては、コロナ放電処理、火炎処理、紫外線処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処理、レーザー処理等の表面活性化処理を挙げることができる。   The transparent substrate used in the present invention can be subjected to a surface treatment or an easy adhesion layer in order to ensure the wettability and adhesiveness of the coating solution. A conventionally well-known technique can be used about a surface treatment or an easily bonding layer. For example, the surface treatment includes surface activation treatment such as corona discharge treatment, flame treatment, ultraviolet treatment, high frequency treatment, glow discharge treatment, active plasma treatment, and laser treatment.

また、易接着層としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ビニル系共重合体、ブタジエン系共重合体、アクリル系共重合体、ビニリデン系共重合体、エポキシ系共重合体等を挙げることができる。易接着層は単層でもよいが、接着性を向上させるためには2層以上の構成にしてもよい。   Examples of the easy adhesion layer include polyester, polyamide, polyurethane, vinyl copolymer, butadiene copolymer, acrylic copolymer, vinylidene copolymer, and epoxy copolymer. The easy adhesion layer may be a single layer, but may be composed of two or more layers in order to improve adhesion.

また、透明基板の表面または裏面には、無機物、有機物の皮膜またはその両者のハイブリッド皮膜が形成されていてもよく、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が、1×10−3g/(m・24h)以下のバリア性フィルムであることが好ましく、さらには、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が、1×10−3ml/m・24h・atm以下(1atmは、1.01325×10Paである)、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が、1×10−3g/(m・24h)以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。 Further, an inorganic or organic film or a hybrid film of both may be formed on the front or back surface of the transparent substrate, and the water vapor transmission rate (25 ± 0) measured by a method in accordance with JIS K 7129-1992. .5 ° C., relative humidity (90 ± 2)% RH) is preferably a barrier film of 1 × 10 −3 g / (m 2 · 24 h) or less, and further conforms to JIS K 7126-1987. The oxygen permeability measured by the above method is 1 × 10 −3 ml / m 2 · 24 h · atm or less (1 atm is 1.01325 × 10 5 Pa), water vapor permeability (25 ± 0.5 ° C. , Relative humidity (90 ± 2)% RH) is preferably a high barrier film having 1 × 10 −3 g / (m 2 · 24 h) or less.

高バリア性フィルムとするために透明基板の表面または裏面に形成されるバリア膜を形成する材料としては、水分や酸素等の有機EL素子の劣化に影響を与える要素の浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。さらにバリア膜の脆弱性を改良するためには、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を形成することがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。   As a material for forming a barrier film formed on the front surface or the back surface of a transparent substrate in order to obtain a high barrier film, it has a function of suppressing the intrusion of elements that affect the deterioration of organic EL elements such as moisture and oxygen. Any material can be used. For example, silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like can be used. In order to further improve the brittleness of the barrier film, it is more preferable to form a laminated structure of these inorganic layers and layers made of an organic material. Although there is no restriction | limiting in particular about the lamination | stacking order of an inorganic layer and an organic layer, It is preferable to laminate | stack both alternately several times.

《補助電極》
本発明に係る補助電極は、前記透明導電層に隣接して設けられる。具体的には、基板上に補助電極を形成した後に透明導電層を形成する方法や、基板上に透明導電層を形成した後に補助電極を形成する方法、さらには、仮基板上に形成した透明導電層と補助電極を本基板に転写することにより設けることもできる。
《Auxiliary electrode》
The auxiliary electrode according to the present invention is provided adjacent to the transparent conductive layer. Specifically, a method of forming a transparent conductive layer after forming an auxiliary electrode on a substrate, a method of forming an auxiliary electrode after forming a transparent conductive layer on a substrate, and a transparent formed on a temporary substrate It can also be provided by transferring the conductive layer and the auxiliary electrode to the substrate.

補助電極は、透明導電層より高導電性の素材により形成されるのが好ましい。そのような材料としては、特に制限はなく、例えば、金、銀、銅、鉄、ニッケル、クロム等の金属の他に合金でもよい。特に、後述のようにパターンの形成のしやすさの観点から金属材料の形状は、金属微粒子または金属ナノワイヤであることが好ましく、金属材料は導電性の観点から銀であることが好ましい。   The auxiliary electrode is preferably formed of a material having higher conductivity than the transparent conductive layer. There is no restriction | limiting in particular as such a material, For example, alloys other than metals, such as gold | metal | money, silver, copper, iron, nickel, chromium, may be sufficient. In particular, the shape of the metal material is preferably metal fine particles or metal nanowires from the viewpoint of ease of pattern formation as described later, and the metal material is preferably silver from the viewpoint of conductivity.

これらの素材はおおむね光不透過であるため、補助電極は、開口部を有するパターン状に設けることが望ましい。   Since these materials are generally opaque to light, it is desirable to provide the auxiliary electrode in a pattern having an opening.

パターン形状には特に制限はないが、例えば、ストライプ状、格子状、ハニカム状、あるいはランダムな網目状であってもよく、特にストライプ状、格子状、ハニカム状が好ましい。   The pattern shape is not particularly limited, but may be, for example, a stripe shape, a lattice shape, a honeycomb shape, or a random network shape, and a stripe shape, a lattice shape, or a honeycomb shape is particularly preferable.

パターンの線幅は10〜200μmが好ましい。細線の線幅が10μm未満では、所望の導電性が得にくく、また200μmを超えると透明性の低下が著しい。さらに好ましくは10〜100μmの範囲である。   The line width of the pattern is preferably 10 to 200 μm. If the line width of the fine wire is less than 10 μm, it is difficult to obtain desired conductivity, and if it exceeds 200 μm, the transparency is remarkably lowered. More preferably, it is the range of 10-100 micrometers.

ストライプ状、格子状のパターンにおいて細線の間隔は、0.5〜4mmが好ましい。またハニカム状のパターンにおいては、一辺の長さが0.5〜4mmが好ましい。   In the stripe-like and lattice-like patterns, the interval between the fine lines is preferably 0.5 to 4 mm. In the honeycomb pattern, the length of one side is preferably 0.5 to 4 mm.

細線の高さは、0.1〜10μmが好ましい。細線の高さが0.1μm未満では、所望の導電性が得られず、また10μmを超えると有機電子デバイスの形成において、電流リークや機能層の膜厚し分布不良の要因となる。   The height of the thin wire is preferably 0.1 to 10 μm. If the height of the thin wire is less than 0.1 μm, desired conductivity cannot be obtained, and if it exceeds 10 μm, current leakage and the thickness of the functional layer increase in the formation of an organic electronic device, causing a distribution failure.

本発明に係る補助電極のパターンは、金属粒子の分散液を用い、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法等の印刷法により形成できる。各印刷の方式は、一般的に電極パターン形成に使われる手法が本発明に関しても適用可能である。具体的な例として、グラビア印刷法については特開2009−295980、特開2009−259826、特開2009−96189、特開2009−90662記載の方法等が、フレキソ印刷法については特開2004−268319、特開2003−168560記載の方法等が、スクリーン印刷法については特開2010−34161、特開2010−10245、特開2009−302345記載の方法等が例として挙げられる。   The pattern of the auxiliary electrode according to the present invention can be formed by a printing method such as a gravure printing method, a flexographic printing method, and a screen printing method using a dispersion of metal particles. For each printing method, a method generally used for electrode pattern formation can be applied to the present invention. Specific examples include gravure printing methods described in JP2009-295980, JP2009-259826, JP2009-96189, and JP2009-90662, and flexographic printing methods in JP2004-268319. Examples of the method described in JP-A No. 2003-168560, and examples of the screen printing method include methods described in JP-A 2010-34161, JP-A 2010-10245, and JP-A 2009-302345.

その他の方法としては、例えば、基材全面に金属層を形成し、公知のフォトリソ法によって形成できる。具体的には、基材上に全面に、印刷、蒸着、スパッタ、めっき等の1あるいは2以上の物理的または化学的形成手法を用いて導電体層を形成する、あるいは、金属箔を接着剤で基材に積層した後、公知のフォトリソ法を用いて、エッチングすることにより、所望のストライプ状あるいはメッシュ状に加工できる。   As another method, for example, a metal layer can be formed on the entire surface of the substrate, and can be formed by a known photolithography method. Specifically, a conductor layer is formed on the entire surface using one or more physical or chemical forming methods such as printing, vapor deposition, sputtering, plating, etc., or a metal foil is used as an adhesive. After being laminated on the base material, the film can be processed into a desired stripe shape or mesh shape by etching using a known photolithography method.

別な方法としては、金属微粒子を含有するインクをスクリーン印刷により所望の形状に印刷する方法や、メッキ可能な触媒インクをグラビア印刷、あるいは、インクジェット方式で所望の形状に塗布した後、メッキ処理する方法、さらに別な方法としては、銀塩写真技術を応用した方法も利用できる。銀塩写真技術を応用した方法については、例えば、特開2009−140750号公報の[0076]−[0112]、及び実施例を参考にして実施できる。触媒インクをグラビア印刷してメッキ処理する方法については、例えば、特開2007−281290号公報を参考にして実施できる。   As another method, a method of printing an ink containing metal fine particles in a desired shape by screen printing, or applying a plating catalyst ink to a desired shape by gravure printing or an ink jet method, followed by plating treatment As another method, a method using silver salt photographic technology can also be used. A method using silver salt photographic technology can be carried out with reference to, for example, [0076]-[0112] of JP-A-2009-140750 and Examples. About the method of carrying out the gravure printing of catalyst ink and plating, it can carry out with reference to Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-281290, for example.

ランダムな網目構造としては、例えば、特表2005−530005号公報に記載のような、金属微粒子を含有する液を塗布乾燥することにより、自発的に導電性微粒子の無秩序な網目構造を形成する方法を利用できる。   As a random network structure, for example, a method for spontaneously forming a disordered network structure of conductive fine particles by applying and drying a liquid containing metal fine particles as described in JP-T-2005-530005 Can be used.

第一導電層の細線部の表面比抵抗は、100Ω/□以下であることが好ましく、10Ω/□以下であることがより好ましい。表面比抵抗は、例えば、JIS K6911、ASTM D257、等に準拠して測定することができ、また市販の表面抵抗率計を用いて簡便に測定することができる。   The surface specific resistance of the thin wire portion of the first conductive layer is preferably 100Ω / □ or less, and more preferably 10Ω / □ or less. The surface specific resistance can be measured based on, for example, JIS K6911, ASTM D257, etc., and can be easily measured using a commercially available surface resistivity meter.

(金属ナノ粒子)
前記補助電極パターンは金属粒子のペーストを印刷することにより設けることが好ましい。印刷後、導電性を高めるために、加熱し焼成する。基材にPETフィルムを用いる場合、焼成の温度は110℃以下が好ましい。前記金属粒子は、高い導電性が得られることから、金属ナノ粒子が好ましい。
(Metal nanoparticles)
The auxiliary electrode pattern is preferably provided by printing a paste of metal particles. After printing, in order to increase conductivity, heating and baking are performed. When a PET film is used as the substrate, the firing temperature is preferably 110 ° C. or lower. The metal particles are preferably metal nanoparticles because high conductivity is obtained.

前記金属ナノ粒子とは、粒子径が原子スケールからnmサイズの微粒子状の金属のことをいう。金属ナノ粒子の平均粒径としては3〜300nmが好ましく、5〜100nmであることがより好ましい。本発明に係る金属ナノ粒子に用いられる金属としては、導電性の観点から銀または銅が好ましく、銀または銅単独でもよいし、それぞれの組み合わせでもよく、銀と銅の合金、銀または銅が一方の金属でめっきされていてもよい。中でも特に銀のナノ粒子が好ましい。中でも、平均粒径30nm以下の銀ナノ粒子が好ましい。   The metal nanoparticles refer to fine metal particles having a particle size of from atomic scale to nm size. As an average particle diameter of a metal nanoparticle, 3-300 nm is preferable and it is more preferable that it is 5-100 nm. The metal used in the metal nanoparticles according to the present invention is preferably silver or copper from the viewpoint of conductivity, and may be silver or copper alone, or a combination of them, either silver and copper alloy, silver or copper. It may be plated with any metal. Among these, silver nanoparticles are particularly preferable. Among these, silver nanoparticles having an average particle size of 30 nm or less are preferable.

また、基板上に形成された補助電極は、加熱焼成処理を施すことが好ましい。これにより、金属微粒子同士の融着が進み、第1導電層の高導電化するため、特に好ましい。加熱焼成の温度は100〜900℃の範囲が好ましく特に150から600℃の範囲が更に好ましい。加熱焼成の時間は、温度によって好ましい範囲が異なるが、1〜60分が好ましい。   The auxiliary electrode formed on the substrate is preferably subjected to a heat baking treatment. This is particularly preferable because the fusion of the metal fine particles proceeds and the first conductive layer becomes highly conductive. The temperature for heating and baking is preferably in the range of 100 to 900 ° C, more preferably in the range of 150 to 600 ° C. The preferred range of the heat firing time varies depending on the temperature, but is preferably 1 to 60 minutes.

<対電極>
一方、対電極は、金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。但し、金属類などは薄膜である必要はなく、所望の電気伝導度が得られれば特に膜厚や組成に制限はない。また、接する電荷輸送層に応じて最適な仕事関数の材料を選択することが好ましい。具体的な材料としては、上述の透明電極で挙げた例と同様な材料を用いることができる。
<Counter electrode>
On the other hand, as the counter electrode, a metal, an alloy, an electrically conductive compound and a mixture thereof are preferably used. However, metals and the like do not need to be thin films, and there are no particular limitations on the film thickness and composition as long as desired electrical conductivity can be obtained. Further, it is preferable to select a material having an optimum work function according to the charge transport layer in contact therewith. As a specific material, the same material as the example mentioned in the above-mentioned transparent electrode can be used.

対電極側から電子を取り出す構成の場合、より好ましくは上述の材料の中から、より仕事関数が浅い材料を選択することで、電子を効率よく取り出すことができより好ましい。   In the case of a configuration in which electrons are extracted from the counter electrode side, it is more preferable to select a material having a shallower work function from the above-described materials so that electrons can be efficiently extracted.

本発明の有機太陽電池は、少なくとも前記透明電極と対電極との間に、発電層が少なくとも存在することが必要である。   The organic solar cell of the present invention needs to have at least a power generation layer between at least the transparent electrode and the counter electrode.

発電層としては、従来のp型半導体層とn型半導体層との接合によるものと、p型半導体とn型半導体が混合された、バルクヘテロジャンクション層(BHJ層、i層とも言う)などのどちらでもこのましく用いることができる。   As a power generation layer, either a conventional junction of a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer or a bulk heterojunction layer (also referred to as a BHJ layer or an i-layer) in which a p-type semiconductor and an n-type semiconductor are mixed is used. But you can use it.

<p型半導体材料>
本発明の発電層に用いられるp型半導体材料としては、種々の縮合多環芳香族低分子化合物や共役系ポリマーが挙げられる。
<P-type semiconductor material>
Examples of the p-type semiconductor material used for the power generation layer of the present invention include various condensed polycyclic aromatic low molecular compounds and conjugated polymers.

縮合多環芳香族低分子化合物としては、例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、へプタセン、クリセン、ピセン、フルミネン、ピレン、ペロピレン、ペリレン、テリレン、クオテリレン、コロネン、オバレン、サーカムアントラセン、ビスアンテン、ゼスレン、ヘプタゼスレン、ピランスレン、ビオランテン、イソビオランテン、サーコビフェニル、アントラジチオフェン等の化合物、ポルフィリンや銅フタロシアニン、テトラチアフルバレン(TTF)−テトラシアノキノジメタン(TCNQ)錯体、ビスエチレンテトラチアフルバレン(BEDTTTF)−過塩素酸錯体、及びこれらの誘導体や前駆体が挙げられる。   Examples of the condensed polycyclic aromatic low molecular weight compound include anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, heptacene, chrysene, picene, fluorene, pyrene, peropyrene, perylene, terylene, quaterylene, coronene, ovalene, thacumanthracene, bisanthene, zeslene. , Heptazethrene, pyranthrene, violanthene, isoviolanthene, cacobiphenyl, anthradithiophene, etc., porphyrin, copper phthalocyanine, tetrathiafulvalene (TTF) -tetracyanoquinodimethane (TCNQ) complex, bisethylenetetrathiafulvalene ( BEDTTTTF) -perchloric acid complexes, and derivatives and precursors thereof.

また上記の縮合多環を有する誘導体の例としては、国際公開第03/16599号パンフレット、国際公開第03/28125号パンフレット、米国特許第6,690,029号明細書、特開2004−107216号公報等に記載の置換基をもったペンタセン誘導体、米国特許出願公開第2003/136964号明細書等に記載のペンタセンプレカーサ、J.Amer.Chem.Soc.,vol127.No14.4986、J.Amer.Chem.Soc.,vol.123、p9482、J.Amer.Chem.Soc.,vol.130(2008)、No.9、2706等に記載のトリアルキルシリルエチニル基で置換されたアセン系化合物等が挙げられる。   Examples of the derivative having the above-mentioned condensed polycycle include WO 03/16599 pamphlet, WO 03/28125 pamphlet, US Pat. No. 6,690,029, JP 2004-107216 A. A pentacene derivative having a substituent described in JP-A No. 2003-136964, a pentacene precursor described in US Patent Application Publication No. 2003/136964, and the like; Amer. Chem. Soc. , Vol127. No. 14.4986, J. MoI. Amer. Chem. Soc. , Vol. 123, p9482; Amer. Chem. Soc. , Vol. 130 (2008), no. 9, acene-based compounds substituted with a trialkylsilylethynyl group described in 2706 and the like.

共役系ポリマーとしては、例えば、ポリ3−ヘキシルチオフェン(P3HT)等のポリチオフェン及びそのオリゴマー、またはTechnical Digest of the International PVSEC−17,Fukuoka,Japan,2007, P1225に記載の重合性基を有するようなポリチオフェン、Nature Material,(2006)vol.5,p328に記載のポリチオフェン−チエノチオフェン共重合体、WO2008000664に記載のポリチオフェン−ジケトピロロピロール共重合体、Adv Mater,2007p4160に記載のポリチオフェン−チアゾロチアゾール共重合体,Nature Mat.vol.6(2007),p497に記載のPCPDTBT等のようなポリチオフェン共重合体、ポリピロール及びそのオリゴマー、ポリアニリン、ポリフェニレン及びそのオリゴマー、ポリフェニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリチエニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリシラン、ポリゲルマン等のσ共役系ポリマー、等のポリマー材料が挙げられる。   Examples of the conjugated polymer include a polythiophene such as poly-3-hexylthiophene (P3HT) and an oligomer thereof, or a polymerizable group described in Technical Digest of the International PVSEC-17, Fukuoka, Japan, 2007, P1225. Polythiophene, Nature Material, (2006) vol. 5, p328, a polythiophene-thienothiophene copolymer described in WO2008000664, a polythiophene-diketopyrrolopyrrole copolymer described in WO2008000664, a polythiophene-thiazolothiazole copolymer described in Adv Mater, 2007p4160, Nature Mat. vol. 6 (2007), p497 described in PCPDTBT, polypyrrole and its oligomer, polyaniline, polyphenylene and its oligomer, polyphenylene vinylene and its oligomer, polythienylene vinylene and its oligomer, polyacetylene, polydiacetylene, Examples thereof include polymer materials such as σ-conjugated polymers such as polysilane and polygermane.

また、ポリマー材料ではなくオリゴマー材料としては、チオフェン6量体であるα−セクシチオフェンα,ω−ジヘキシル−α−セクシチオフェン、α,ω−ジヘキシル−α−キンケチオフェン、α,ω−ビス(3−ブトキシプロピル)−α−セクシチオフェン、等のオリゴマーが好適に用いることができる。   In addition, oligomeric materials instead of polymer materials include thiophene hexamer α-sexual thiophene α, ω-dihexyl-α-sexual thiophene, α, ω-dihexyl-α-kinkethiophene, α, ω-bis (3 Oligomers such as -butoxypropyl) -α-sexithiophene can be preferably used.

これらの化合物の中でも、溶液プロセスが可能な程度に有機溶剤への溶解性が高く、かつ乾燥後は結晶性薄膜を形成し、高い移動度を達成することが可能な化合物が好ましい。   Among these compounds, compounds that have high solubility in organic solvents to the extent that solution processing is possible, can form a crystalline thin film after drying, and can achieve high mobility are preferable.

また、発電層上に電子輸送層を塗布で製膜する場合、電子輸送層溶液が発電層を溶かしてしまうという課題があるため、溶液プロセスで塗布した後に不溶化できるような材料を用いても良い。   Further, when the electron transport layer is formed on the power generation layer by coating, there is a problem that the electron transport layer solution dissolves the power generation layer. Therefore, a material that can be insolubilized after coating by a solution process may be used. .

このような材料としては、Technical Digest of the International PVSEC−17,Fukuoka,Japan,2007,P1225に記載の重合性基を有するようなポリチオフェンのような、塗布後に塗布膜を重合架橋して不溶化できる材料、または米国特許出願公開第2003/136964号、および特開2008−16834等に記載されているような、熱等のエネルギーを加えることによって可溶性置換基が反応して不溶化する(顔料化する)材料などを挙げることができる。   Examples of such materials include materials that can be insolubilized by polymerizing the coating film after coating, such as polythiophene having a polymerizable group described in Technical Digest of the International PVSEC-17, Fukuoka, Japan, 2007, P1225. Or a material in which soluble substituents react and become insoluble (pigmented) by applying energy such as heat, as described in US Patent Application Publication No. 2003/136964, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-16834 And so on.

<n型半導体材料>
本発明の発電層に用いられるn型半導体材料としては、特に限定されないが、例えば、フラーレン、オクタアザポルフィリン等、p型半導体のパーフルオロ体(パーフルオロペンタセンやパーフルオロフタロシアニン等)、ナフタレンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の芳香族カルボン酸無水物やそのイミド化物を骨格として含む高分子化合物等を挙げることができる。
<N-type semiconductor material>
The n-type semiconductor material used for the power generation layer of the present invention is not particularly limited. For example, fullerene, octaazaporphyrin, and other p-type semiconductor perfluoro products (perfluoropentacene, perfluorophthalocyanine, etc.), naphthalenetetracarboxylic Examples thereof include aromatic carboxylic acid anhydrides such as acid anhydrides, naphthalenetetracarboxylic acid diimides, perylenetetracarboxylic acid anhydrides, and perylenetetracarboxylic acid diimides, and polymer compounds containing the imidized product thereof as a skeleton.

しかし、本発明のチオフェン含有縮合環を有する材料をp型半導体材料として用いる場合、効率的な電荷分離を行えるフラーレン誘導体が好ましい。フラーレン誘導体としては、フラーレンC60、フラーレンC70、フラーレンC76、フラーレンC78、フラーレンC84、フラーレンC240、フラーレンC540、ミックスドフラーレン、フラーレンナノチューブ、多層ナノチューブ、単層ナノチューブ、ナノホーン(円錐型)等、およびこれらの一部が水素原子、ハロゲン原子、置換または無置換のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、シクロアルキル基、シリル基、エーテル基、チオエーテル基、アミノ基、シリル基等によって置換されたフラーレン誘導体を挙げることができる。   However, when the material having a thiophene-containing fused ring of the present invention is used as a p-type semiconductor material, a fullerene derivative capable of efficient charge separation is preferable. Fullerene derivatives include fullerene C60, fullerene C70, fullerene C76, fullerene C78, fullerene C84, fullerene C240, fullerene C540, mixed fullerene, fullerene nanotubes, multi-walled nanotubes, single-walled nanotubes, nanohorns (conical), and the like. Partially by hydrogen atom, halogen atom, substituted or unsubstituted alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heteroaryl group, cycloalkyl group, silyl group, ether group, thioether group, amino group, silyl group, etc. Examples thereof include substituted fullerene derivatives.

中でも[6,6]−フェニルC61−ブチリックアシッドメチルエステル(略称PCBM)、[6,6]−フェニルC61−ブチリックアシッド−nブチルエステル(PCBnB)、[6,6]−フェニルC61−ブチリックアシッド−イソブチルエステル(PCBiB)、[6,6]−フェニルC61−ブチリックアシッド−nヘキシルエステル(PCBH)、Adv.Mater.,vol.20(2008),p2116等に記載のbis−PCBM、特開2006−199674号公報等のアミノ化フラーレン、特開2008−130889号公報等のメタロセン化フラーレン、米国特許第7329709号明細書等の環状エーテル基を有するフラーレン等のような、置換基を有してより溶解性が向上したフラーレン誘導体を用いることが好ましい。   Among them, [6,6] -phenyl C61-butyric acid methyl ester (abbreviation PCBM), [6,6] -phenyl C61-butyric acid-nbutyl ester (PCBnB), [6,6] -phenyl C61-buty Rick acid-isobutyl ester (PCBiB), [6,6] -phenyl C61-butyric acid-n hexyl ester (PCBH), Adv. Mater. , Vol. 20 (2008), p2116, etc., aminated fullerenes such as JP-A 2006-199674, metallocene fullerenes such as JP-A 2008-130889, and cyclics such as US Pat. No. 7,329,709. It is preferable to use a fullerene derivative having a substituent and having improved solubility, such as fullerene having an ether group.

<電荷輸送層:正孔輸送層、電子輸送層>
電荷輸送層の本来の機能として、発電層で発生した正孔または電子のみを電極まで輸送し、反対のキャリアの輸送を阻止する阻止層としての役割がある。この場合、正孔輸送層を電子阻止層、電子輸送層を正孔阻止層と言い換えることができる。
<Charge transport layer: hole transport layer, electron transport layer>
The original function of the charge transport layer is to serve as a blocking layer that transports only holes or electrons generated in the power generation layer to the electrode and prevents transport of the opposite carrier. In this case, the hole transport layer can be referred to as an electron blocking layer, and the electron transport layer as a hole blocking layer.

正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、より詳しくは電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の電極上での再結合確率を向上させることができる。また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係る正孔阻止層として用いることができる。正孔阻止層は、発電層に隣接して設けられていることが好ましい。   The hole blocking layer has a function of an electron transport layer in a broad sense. More specifically, the hole blocking layer is made of a hole blocking material having a function of transporting electrons and having a remarkably small ability to transport holes, and transports electrons. While blocking holes, the recombination probability of electrons and holes on the electrode can be improved. Moreover, the structure of the electron carrying layer mentioned later can be used as a hole-blocking layer concerning this invention as needed. The hole blocking layer is preferably provided adjacent to the power generation layer.

一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、より詳しくは正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。   On the other hand, the electron blocking layer has a function of a hole transport layer in a broad sense. More specifically, the electron blocking layer is made of a material that has a function of transporting holes and has an extremely small ability to transport electrons, and transports holes. However, the probability of recombination of electrons and holes can be improved by blocking electrons. Moreover, the structure of the positive hole transport layer mentioned later can be used as an electron blocking layer as needed.

上述のように、本発明の電荷輸送層の乾燥膜厚は、30〜2000nmであることが好ましい。特に後から電極形成する側の電荷輸送層(例えば、図1中104)は、電極形成時のダメージ抑制の観点から100nm以上の膜厚がより好ましく、リーク防止効果をより高める視点からは200nm以上の膜厚であることがさらに好ましい。また、高い透過率と膜としての抵抗低減を維持する視点から1000nm以下の膜厚であることがより好ましい。   As described above, the dry film thickness of the charge transport layer of the present invention is preferably 30 to 2000 nm. In particular, the charge transport layer (for example, 104 in FIG. 1) on the electrode forming side later preferably has a thickness of 100 nm or more from the viewpoint of suppressing damage during electrode formation, and 200 nm or more from the viewpoint of further improving the leakage prevention effect. More preferably, the film thickness is Moreover, it is more preferable that it is a film thickness of 1000 nm or less from a viewpoint of maintaining the high transmittance | permeability and the resistance reduction as a film | membrane.

一方、基板側の電荷輸送層(例えば、図1中102)は5〜500nmであることが好ましく、膜抵抗および透過率の観点から、7〜200nmがより好ましく、更には10〜100nmが最も好ましい。   On the other hand, the charge transport layer on the substrate side (for example, 102 in FIG. 1) is preferably 5 to 500 nm, more preferably 7 to 200 nm, and most preferably 10 to 100 nm from the viewpoint of film resistance and transmittance. .

<正孔輸送層>
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
<Hole transport layer>
The hole transport layer is made of a hole transport material having a function of transporting holes, and in a broad sense, a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer. The hole transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.

正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。   The hole transport material has any one of hole injection or transport and electron barrier properties, and may be either organic or inorganic. For example, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, Examples thereof include stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers.

正孔輸送材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。   The above-mentioned materials can be used as the hole transport material, but it is preferable to use a porphyrin compound, an aromatic tertiary amine compound and a styrylamine compound, particularly an aromatic tertiary amine compound.

更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、p型−Si、p型−SiC、酸化ニッケル、酸化モリブデン等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。   Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used. In addition, inorganic compounds such as p-type-Si, p-type-SiC, nickel oxide, and molybdenum oxide can also be used as the hole injection material and the hole transport material.

また、特開平11−251067号公報、J.Huang et.al.著文献(Applied Physics Letters 80(2002),p.139)に記載されているような所謂、p型正孔輸送材料を用いることもできる。   JP-A-11-251067, J. Org. Huang et. al. A so-called p-type hole transport material described in a book (Applied Physics Letters 80 (2002), p. 139) can also be used.

また、不純物をドープしたp性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。   Alternatively, a hole transport layer having a high p property doped with impurities can be used. Examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, 2001-102175, J.A. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.

電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。   The electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer and a hole blocking layer are also included in the electron transport layer. The electron transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.

材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。更に、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。   As the material, any one of conventionally known compounds can be selected and used. For example, nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodisides. Examples include methane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives and the like. Furthermore, in the above oxadiazole derivative, a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron withdrawing group can also be used as an electron transport material. Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.

また、8−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)亜鉛(Znq)等、及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、GaまたはPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。正孔注入層、正孔輸送層と同様にn型−Si、n型−SiC等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。 In addition, metal complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinol) aluminum (Alq 3 ), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinol) Aluminum, tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), etc., and the central metals of these metal complexes are In, Mg Metal complexes replaced with Cu, Ca, Sn, Ga, or Pb can also be used as electron transport materials. In addition, metal-free or metal phthalocyanine, or those having terminal ends substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the electron transporting material. Similar to the hole injection layer and the hole transport layer, inorganic semiconductors such as n-type-Si and n-type-SiC can also be used as the electron transport material.

また、不純物をドープしたn性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、同10−270172号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。   Further, an electron transport layer having a high n property doped with impurities can also be used. Examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-10-270172, JP-A-2000-196140, 2001-102175, J.A. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.

また、n型の伝導性を有する無機酸化物(酸化チタン、酸化亜鉛等)も用いることができる。   In addition, n-type conductive inorganic oxides (titanium oxide, zinc oxide, etc.) can also be used.

具体例としては、N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−(1,1′−ビフェニル)−4,4′−ジアミン(TPD)や4,4′−ビス[N−(ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル(α−NPD)等の芳香族ジアミン化合物やその誘導体、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、4,4′,4″−トリス(N−(3−メチルフェニル)N−フェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)、ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物、トリアゾール誘導体、オキサジザゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アニールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、シラザン誘導体などを用いることができ、高分子材料では、フェニレンビニレン、フルオレン、カルバゾール、インドール、ピレン、ピロール、ピコリン、チオフェン、アセチレン、ジアセチレン等の重合体や、その誘導体等を好ましく用いることができる。   Specific examples include N, N′-bis (3-methylphenyl)-(1,1′-biphenyl) -4,4′-diamine (TPD) and 4,4′-bis [N- (naphthyl)- Aromatic diamine compounds such as N-phenyl-amino] biphenyl (α-NPD) and derivatives thereof, oxazole, oxadiazole, triazole, imidazole, imidazolone, stilbene derivative, pyrazoline derivative, tetrahydroimidazole, polyarylalkane, butadiene, 4 , 4 ', 4 "-tris (N- (3-methylphenyl) N-phenylamino) triphenylamine (m-MTDATA), porphine, tetraphenylporphine copper, phthalocyanine, copper phthalocyanine, titanium phthalocyanine oxide, etc. , Triazole derivatives, oxa Zazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, annealed amine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, silazane derivatives, etc. In the polymer material, polymers such as phenylene vinylene, fluorene, carbazole, indole, pyrene, pyrrole, picoline, thiophene, acetylene, diacetylene, and derivatives thereof can be preferably used.

〔中間電極〕
また、タンデム構成の場合に必要となる中間電極の材料としては、透明性と導電性を併せ持つ化合物を用いた層であることが好ましく、前記透明電極で用いたような材料(ITO、AZO、FTO、酸化チタン等の透明金属酸化物、Ag、Al、Au等の非常に薄い金属層またはナノ粒子・ナノワイヤを含有する層、PEDOT:PSS、ポリアニリン等の導電性高分子材料等)を用いることができる。
[Intermediate electrode]
The intermediate electrode material required in the case of the tandem structure is preferably a layer using a compound having both transparency and conductivity, and the materials (ITO, AZO, FTO, etc.) used in the transparent electrode , Transparent metal oxides such as titanium oxide, very thin metal layers such as Ag, Al, Au, or layers containing nanoparticles / nanowires, conductive polymer materials such as PEDOT: PSS, polyaniline, etc.) it can.

なお前述した正孔輸送層と電子輸送層の中には、適切に組み合わせて積層することで中間電極(電荷再結合層)として働く組み合わせもあり、このような構成とすると1層形成する工程を省くことができ好ましい。   In addition, in the hole transport layer and the electron transport layer described above, there is also a combination that works as an intermediate electrode (charge recombination layer) by appropriately combining and laminating, and with such a configuration, the process of forming one layer This is preferable because it can be omitted.

(基板)
基板側から光電変換される光が入射する場合、基板はこの光電変換される光を透過させることが可能な、即ちこの光電変換すべき光の波長に対して透明な部材であることが好ましい。基板は、例えば、ガラス基板や樹脂基板等が好適に挙げられるが、軽量性と柔軟性の観点から透明樹脂フィルムを用いることが望ましい。本発明で透明基板として好ましく用いることができる透明樹脂フィルムには特に制限がなく、その材料、形状、構造、厚み等については公知のものの中から適宜選択することができる。例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)変性ポリエステル等のポリエステル系樹脂フィルム、ポリエチレン(PE)樹脂フィルム、ポリプロピレン(PP)樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、環状オレフィン系樹脂等のポリオレフィン類樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂フィルム、ポリサルホン(PSF)樹脂フィルム、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂フィルム、ポリカーボネート(PC)樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、トリアセチルセルロース(TAC)樹脂フィルム等を挙げることができるが、可視域の波長(380〜800nm)における透過率が80%以上である樹脂フィルムであれば、本発明に係る透明樹脂フィルムに好ましく適用することができる。中でも透明性、耐熱性、取り扱いやすさ、強度及びコストの点から、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリエーテルサルホンフィルム、ポリカーボネートフィルムであることが好ましく、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムであることがより好ましい。
(substrate)
When light that is photoelectrically converted enters from the substrate side, the substrate is preferably a member that can transmit the light that is photoelectrically converted, that is, a member that is transparent to the wavelength of the light to be photoelectrically converted. As the substrate, for example, a glass substrate, a resin substrate and the like are preferably mentioned, but it is desirable to use a transparent resin film from the viewpoint of light weight and flexibility. There is no restriction | limiting in particular in the transparent resin film which can be preferably used as a transparent substrate by this invention, The material, a shape, a structure, thickness, etc. can be suitably selected from well-known things. For example, polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN) modified polyester, polyethylene (PE) resin film, polypropylene (PP) resin film, polystyrene resin film, polyolefin resins such as cyclic olefin resin Film, vinyl resin film such as polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyether ether ketone (PEEK) resin film, polysulfone (PSF) resin film, polyether sulfone (PES) resin film, polycarbonate (PC) resin film, A polyamide resin film, a polyimide resin film, an acrylic resin film, a triacetyl cellulose (TAC) resin film, and the like can be given. If the resin film transmittance of 80% or more at ~800nm), can be preferably applied to a transparent resin film according to the present invention. Among these, from the viewpoint of transparency, heat resistance, ease of handling, strength and cost, it is preferably a biaxially stretched polyethylene terephthalate film, a biaxially stretched polyethylene naphthalate film, a polyethersulfone film, or a polycarbonate film, and biaxially stretched. More preferred are polyethylene terephthalate films and biaxially stretched polyethylene naphthalate films.

本発明に用いられる透明基板には、塗布液の濡れ性や接着性を確保するために、表面処理を施すことや易接着層を設けることができる。表面処理や易接着層については従来公知の技術を使用できる。例えば、表面処理としては、コロナ放電処理、火炎処理、紫外線処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処理、レーザー処理等の表面活性化処理を挙げることができる。また、易接着層としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ビニル系共重合体、ブタジエン系共重合体、アクリル系共重合体、ビニリデン系共重合体、エポキシ系共重合体等を挙げることができる。   The transparent substrate used in the present invention can be subjected to a surface treatment or an easy adhesion layer in order to ensure the wettability and adhesiveness of the coating solution. A conventionally well-known technique can be used about a surface treatment or an easily bonding layer. For example, the surface treatment includes surface activation treatment such as corona discharge treatment, flame treatment, ultraviolet treatment, high frequency treatment, glow discharge treatment, active plasma treatment, and laser treatment. Examples of the easy adhesion layer include polyester, polyamide, polyurethane, vinyl copolymer, butadiene copolymer, acrylic copolymer, vinylidene copolymer, and epoxy copolymer.

また、酸素及び水蒸気の透過を抑制する目的で、透明基板にはバリアコート層が予め形成されていてもよいし、透明導電層を転写する反対側にはハードコート層が予め形成されていてもよい。   Further, for the purpose of suppressing the permeation of oxygen and water vapor, a barrier coat layer may be formed in advance on the transparent substrate, or a hard coat layer may be formed in advance on the opposite side to which the transparent conductive layer is transferred. Good.

(光学機能層)
本発明の有機光電変換素子は、太陽光のより効率的な受光を目的として、各種の光学機能層を有していて良い。光学機能層としては、たとえば、反射防止膜、マイクロレンズアレイ等の集光層、陰極で反射した光を散乱させて再度発電層に入射させることができるような光拡散層などを設けても良い。
(Optical function layer)
The organic photoelectric conversion element of the present invention may have various optical functional layers for the purpose of more efficient reception of sunlight. As the optical functional layer, for example, a light condensing layer such as an antireflection film or a microlens array, or a light diffusion layer that can scatter light reflected by the cathode and enter the power generation layer again may be provided. .

反射防止層としては、各種公知の反射防止層を設けることができるが、例えば、透明樹脂フィルムが二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムである場合は、フィルムに隣接する易接着層の屈折率を1.57〜1.63とすることで、フィルム基板と易接着層との界面反射を低減して透過率を向上させることができるのでより好ましい。屈折率を調整する方法としては、酸化スズゾルや酸化セリウムゾル等の比較的屈折率の高い酸化物ゾルとバインダー樹脂との比率を適宜調整して塗設することで実施できる。易接着層は単層でもよいが、接着性を向上させるためには2層以上の構成にしてもよい。   Various known antireflection layers can be provided as the antireflection layer. For example, when the transparent resin film is a biaxially stretched polyethylene terephthalate film, the refractive index of the easy adhesion layer adjacent to the film is 1.57. It is more preferable to set it to ˜1.63 because the interface reflection between the film substrate and the easy adhesion layer can be reduced and the transmittance can be improved. The method for adjusting the refractive index can be carried out by appropriately adjusting the ratio of the oxide sol having a relatively high refractive index such as tin oxide sol or cerium oxide sol and the binder resin. The easy adhesion layer may be a single layer, but may be composed of two or more layers in order to improve adhesion.

集光層としては、例えば、支持基板の太陽光受光側にマイクロレンズアレイ上の構造を設けるように加工したり、あるいは所謂集光シートと組み合わせたりすることにより特定方向からの受光量を高めたり、逆に太陽光の入射角度依存性を低減することができる。   As the condensing layer, for example, it is processed so as to provide a structure on the microlens array on the sunlight receiving side of the support substrate, or the amount of light received from a specific direction is increased by combining with a so-called condensing sheet. Conversely, the incident angle dependency of sunlight can be reduced.

マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が30μmでその頂角が90度となるような四角錐を2次元に配列する。一辺は10〜100μmが好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付き、大きすぎると厚みが厚くなり好ましくない。   As an example of the microlens array, quadrangular pyramids having a side of 30 μm and an apex angle of 90 degrees are two-dimensionally arranged on the light extraction side of the substrate. One side is preferably 10 to 100 μm. If it is smaller than this, the effect of diffraction is generated and colored.

また光散乱層としては、各種のアンチグレア層、金属または各種無機酸化物などのナノ粒子・ナノワイヤ等を無色透明なポリマーに分散した層などを挙げることができる。   Examples of the light scattering layer include various antiglare layers, layers in which nanoparticles or nanowires such as metals or various inorganic oxides are dispersed in a colorless and transparent polymer, and the like.

(製膜方法・表面処理方法)
電子受容体と電子供与体とが混合された光電変換層、および輸送層・電極の形成方法としては、蒸着法、塗布法(キャスト法、スピンコート法を含む)等を例示することができる。このうち、光電変換層の形成方法としては、蒸着法、塗布法(キャスト法、スピンコート法を含む)等を例示することができる。このうち、前述の正孔と電子が電荷分離する界面の面積を増大させ、高い光電変換効率を有する素子を作製するためには、塗布法が好ましい。また塗布法は、製造速度にも優れている。
(Film forming method / Surface treatment method)
Examples of the method for forming a photoelectric conversion layer in which an electron acceptor and an electron donor are mixed, and a transport layer / electrode include a vapor deposition method, a coating method (including a casting method and a spin coating method), and the like. Among these, as a formation method of a photoelectric converting layer, a vapor deposition method, the apply | coating method (a casting method, a spin coat method is included), etc. can be illustrated. Among these, the coating method is preferable in order to increase the area of the interface where charges and electrons are separated from each other as described above and to produce a device having high photoelectric conversion efficiency. The coating method is also excellent in production speed.

この際に使用する塗布方法に制限は無いが、例えば、スピンコート法、溶液からのキャスト法、ディップコート法、ブレードコート法、ワイヤバーコート法、グラビアコート法、スプレーコート法等が挙げられる。さらには、インクジェット法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法等の印刷法でパターニングすることもできる。   Although there is no restriction | limiting in the coating method used in this case, For example, a spin coat method, the casting method from a solution, a dip coat method, a blade coat method, a wire bar coat method, a gravure coat method, a spray coat method etc. are mentioned. Furthermore, patterning can also be performed by a printing method such as an ink jet method, a screen printing method, a relief printing method, an intaglio printing method, an offset printing method, or a flexographic printing method.

塗布後は残留溶媒及び水分、ガスの除去、及び半導体材料の結晶化による移動度向上・吸収長波化を引き起こすために加熱を行うことが好ましい。製造工程中において所定の温度でアニール処理されると、微視的に一部が凝集または結晶化が促進され、光電変換層を適切な相分離構造とすることができる。その結果、光電変換層のキャリア移動度が向上し、高い効率を得ることができるようになる。   After coating, it is preferable to perform heating in order to cause removal of residual solvent, moisture and gas, and improvement of mobility and absorption longwave due to crystallization of the semiconductor material. When annealing is performed at a predetermined temperature during the manufacturing process, a part of the particles is microscopically aggregated or crystallized and the photoelectric conversion layer can have an appropriate phase separation structure. As a result, the carrier mobility of the photoelectric conversion layer is improved and high efficiency can be obtained.

発電層(バルクヘテロジャンクション層)は、p型半導体とn型半導体とが混在された層で構成してもよいが、それぞれ混合比が膜厚方向で異なる複数層または混合比のグラデーション構成でもよい。   The power generation layer (bulk heterojunction layer) may be composed of a layer in which a p-type semiconductor and an n-type semiconductor are mixed, but may have a plurality of layers or a gradation composition with a mixture ratio different in the film thickness direction.

(その他の機能層)
太陽光利用率(光電変換効率)の向上を目的として、図1に示されるような第1の電極および第2の電極間でサンドイッチした構造に替わり、一対の櫛歯状電極上に素子を形成させたバックコンタクト型の有機光電変換素子が構成とすることもできる。
(Other functional layers)
For the purpose of improving the sunlight utilization rate (photoelectric conversion efficiency), an element is formed on a pair of comb-shaped electrodes instead of the sandwiched structure between the first electrode and the second electrode as shown in FIG. The back contact type organic photoelectric conversion element can also be configured.

更には図1には記載していないが、エネルギー変換効率の向上や、素子寿命の向上を目的に、各種中間層を素子内に有する構成としてもよい。中間層の例としては、正孔注入層、電子注入層、励起子ブロック層、UV吸収層、光反射層、波長変換層、平滑化層等などを挙げることができる。   Furthermore, although not shown in FIG. 1, it is good also as a structure which has various intermediate | middle layers in an element for the purpose of the improvement of energy conversion efficiency and the improvement of element lifetime. Examples of the intermediate layer include a hole injection layer, an electron injection layer, an exciton block layer, a UV absorption layer, a light reflection layer, a wavelength conversion layer, a smoothing layer, and the like.

対電極の導電材として金属材料を用いれば対電極側に来た光は反射されて第1の電極側に反射され、この光が再利用可能となり、光電変換層で再度吸収され、より光電変換効率が向上し好ましい。   If a metal material is used as the conductive material of the counter electrode, the light coming to the counter electrode side is reflected and reflected to the first electrode side, and this light can be reused and is absorbed again by the photoelectric conversion layer, and more photoelectric conversion is performed. Efficiency is improved and preferable.

(パターニング)
本発明に係る電極、発電層、正孔輸送層、電子輸送層、ブロック層等をパターニングする方法やプロセスには特に制限はなく、公知の手法を適宜適用することができる。
(Patterning)
There is no particular limitation on the method and process for patterning the electrode, power generation layer, hole transport layer, electron transport layer, block layer and the like according to the present invention, and known methods can be applied as appropriate.

光電変換層、輸送層等の可溶性の材料であれば、ダイコート、ディップコート等の全面塗布後に不要部だけ拭き取っても良いし、製膜後に炭酸レーザーなどを用いてアブレーションする方法、スクライバで直接削り取る方法等でパターニングしてもよいし、インクジェット法やスクリーン印刷、グラビア印刷等の各種印刷方法を使用して直接パターニングしても良い。   If it is a soluble material such as a photoelectric conversion layer and a transport layer, only unnecessary portions may be wiped after the entire surface of die coating, dip coating, etc., or ablation using a carbonic acid laser after film formation, or scraping directly with a scriber Patterning may be performed by a method or the like, or direct patterning may be performed using various printing methods such as an inkjet method, screen printing, and gravure printing.

電極材料などの不溶性の材料の場合は、真空蒸着法や真空スパッタ法、プラズマCVD法、電極材料の微粒子を分散させたインキを用いたスクリーン印刷法やグラビア印刷法、インクジェット法などの各種印刷方法、蒸着膜に対しエッチング又はリフトオフする等の公知の方法、また、別の基板上に形成したパターンを転写することによってパターンを形成しても良い。   In the case of insoluble materials such as electrode materials, various printing methods such as vacuum deposition, vacuum sputtering, plasma CVD, screen printing using ink in which fine particles of electrode material are dispersed, gravure printing, and ink jet The pattern may be formed by a known method such as etching or lift-off of the deposited film, or by transferring a pattern formed on another substrate.

(封止)
作製した有機光電変換素子が大気中の酸素、水分等で劣化しないために、公知の手法によって封止することが好ましい。例えば、アルミまたはガラスでできたキャップを接着剤によって接着することによって封止する手法、アルミニウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等のガスバリア層が形成されたプラスチックフィルムと有機光電変換素子上を接着剤で貼合する手法、ガスバリア性の高い有機高分子材料(ポリビニルアルコール等)をコートする方法、ガスバリア性の高い無機薄膜(酸化ケイ素、酸化アルミニウム等)または有機膜(パリレン等)を真空下で堆積する方法、及びこれらを複合的に積層する方法等を挙げることができる。
(Sealing)
In order to prevent the produced organic photoelectric conversion element from being deteriorated by oxygen, moisture, etc. in the atmosphere, it is preferable to seal by a known method. For example, a method of sealing a cap made of aluminum or glass by bonding with an adhesive, a plastic film on which a gas barrier layer such as aluminum, silicon oxide, or aluminum oxide is formed and an organic photoelectric conversion element are pasted with an adhesive. Method of coating, method of coating organic polymer material (polyvinyl alcohol etc.) with high gas barrier property, method of depositing inorganic thin film (silicon oxide, aluminum oxide etc.) or organic film (parylene etc.) with high gas barrier property under vacuum And a method of laminating these in a composite manner.

更に本発明においては、エネルギー変換効率と素子寿命向上の観点から、素子全体を2枚のバリア付き基板で封止した構成でもよく、好ましくは、水分ゲッター、酸素ゲッター等を同封した構成であることが本発明においてより好ましい。   Further, in the present invention, from the viewpoint of improving energy conversion efficiency and device life, the entire device may be sealed with two substrates with a barrier, and preferably a moisture getter, oxygen getter, etc. are enclosed. Is more preferred in the present invention.

以下実施例により本発明を説明するが本発明はこれにより限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

透明電極用支持基板として、PETフィルム(東洋紡製、厚み125μm)と、薄型青板ガラス(旭硝子製、厚み100μm)を用意した。   As a transparent electrode support substrate, a PET film (manufactured by Toyobo, thickness 125 μm) and a thin blue plate glass (manufactured by Asahi Glass, thickness 100 μm) were prepared.

補助電極の作製
各基板上に、銀ナノ粒子ペースト1(M−Dot SLP 三ツ星ベルト製)をRK Print Coat Instruments Ltd製グラビア印刷試験機K303MULTICOATERを用いて、線幅50μm、高さ0.8μm、間隔1.0mmの細線格子を印刷した後、110℃、5分の乾燥処理を行い、補助電極を作製した。
Production of Auxiliary Electrode On each substrate, a silver nanoparticle paste 1 (M-Dot SLP made by Mitsuboshi Belting) was used, using a gravure printing tester K303MULTICOATER made by RK Print Coat Instruments Ltd., line width 50 μm, height 0.8 μm, spacing. After printing a 1.0 mm fine wire grid, a drying process was performed at 110 ° C. for 5 minutes to produce an auxiliary electrode.

〈透明電極層の形成〉
補助電極有り無し、を含め、各基板上に、下記組成の表1記載の透明電極層層塗布液をウェット膜厚10μmになるようにアプリケーターでパターン塗布した。パターンのエリアは、補助電極を覆う位置で20mm平方とした。パターン塗布後の基板は、循環式恒温槽を用いて90℃、1分間乾燥した。その後、電気炉を用いて表1に記載の加熱処理を行い、透明電極層を形成した。
<Formation of transparent electrode layer>
A transparent electrode layer coating solution shown in Table 1 having the following composition was applied onto each substrate in a pattern with an applicator so as to have a wet film thickness of 10 μm, including the presence or absence of auxiliary electrodes. The area of the pattern was 20 mm square at the position covering the auxiliary electrode. The substrate after the pattern application was dried at 90 ° C. for 1 minute using a circulating thermostat. Thereafter, the heat treatment described in Table 1 was performed using an electric furnace to form a transparent electrode layer.

(透明電極層塗布液組成)
π共役系導電性ポリマー分散液
(Clevios TH510;H.C.Starck社製、固形分1.7質量%)
17.6g
水溶性バインダー水溶液(表1記載の物;固形分20質量%に調整) 3.5g
ジメチルスルホキシド 1.0g
《合成例》
〈水溶性バインダー樹脂の合成〉
合成例1(P−1の合成:本発明内)
200ml三ツ口フラスコにTHF100mlを加え10分間加熱還流させた後、窒素下で室温に冷却した。I−1:2−ヒドロキシエチルアクリレート(1.74g、15mmol、分子量:116.05)、II−6:ブレンマーPME−200(9.7g、35mmol、分子量:276.16)、AIBN(0.8g、5mmol、分子量:164.11)を加え、5時間加熱還流した。室温に冷却した後、3000mlのMEK(メチルエチルケトン)中に反応溶液を滴下し、1時間攪拌した。MEKをデカンテーション後、100mlのMEKで3回洗浄後、THFでポリマーを溶解し、100mlフラスコへ移した。THFをロータリーエバポレーターにより減圧留去後、50℃で3時間減圧乾燥した。その結果、数平均分子量33700、分子量分布2.4の水溶性バインダー樹脂P−1を10.3g(収率90%)得た。
(Transparent electrode layer coating composition)
π-conjugated conductive polymer dispersion (Clevios TH510; manufactured by HC Starck, solid content 1.7% by mass)
17.6g
Water-soluble binder aqueous solution (Table 1 listed; adjusted to a solid content of 20% by mass) 3.5 g
Dimethyl sulfoxide 1.0g
<Synthesis example>
<Synthesis of water-soluble binder resin>
Synthesis Example 1 (Synthesis of P-1: within the present invention)
After adding 100 ml of THF to a 200 ml three-necked flask and heating to reflux for 10 minutes, the mixture was cooled to room temperature under nitrogen. I-1: 2-hydroxyethyl acrylate (1.74 g, 15 mmol, molecular weight: 116.05), II-6: Blemmer PME-200 (9.7 g, 35 mmol, molecular weight: 276.16), AIBN (0.8 g) 5 mmol, molecular weight: 164.11) was added, and the mixture was heated to reflux for 5 hours. After cooling to room temperature, the reaction solution was dropped into 3000 ml of MEK (methyl ethyl ketone) and stirred for 1 hour. After decantation of MEK, the polymer was washed 3 times with 100 ml of MEK, and then the polymer was dissolved in THF and transferred to a 100 ml flask. THF was distilled off under reduced pressure using a rotary evaporator and then dried under reduced pressure at 50 ° C. for 3 hours. As a result, 10.3 g (yield 90%) of water-soluble binder resin P-1 having a number average molecular weight of 33700 and a molecular weight distribution of 2.4 was obtained.

なお、分子量はGPC(Waters2695、Waters社製)で測定した。   The molecular weight was measured by GPC (Waters 2695, manufactured by Waters).

〈GPC測定条件〉
装置:Wagers2695(Separations Module)
検出器:Waters 2414(Refractive Index Detector)
カラム:Shodex Asahipak GF−7M HQ
溶離液:ジメチルホルムアミド(20mM LiBr)
流速:1.0ml/min
温度:40℃
合成例2(P−2の合成:本発明内)
モノマーとしてI−5:ブレンマーAE−90(7.20g、45mmol、分子量:160.07)、II−4:メトキシエトキシエチルアクリレート(0.87g、5mmol、分子量:174.09)を用いた以外は合成例1と同様な方法により、数平均分子量29200、分子量分布2.6、の水溶性バインダー樹脂P−2を7.10g(収率88%)得た。
<GPC measurement conditions>
Apparatus: Wagers 2695 (Separations Module)
Detector: Waters 2414 (Refractive Index Detector)
Column: Shodex Asahipak GF-7M HQ
Eluent: Dimethylformamide (20 mM LiBr)
Flow rate: 1.0 ml / min
Temperature: 40 ° C
Synthesis Example 2 (Synthesis of P-2: within the present invention)
Except for using I-5: Blemmer AE-90 (7.20 g, 45 mmol, molecular weight: 160.07), II-4: methoxyethoxyethyl acrylate (0.87 g, 5 mmol, molecular weight: 174.09) as monomers. By the same method as in Synthesis Example 1, 7.10 g (yield 88%) of water-soluble binder resin P-2 having a number average molecular weight of 29200 and a molecular weight distribution of 2.6 was obtained.

合成例3(P−3の合成:本発明内)
モノマーとしてI−8:ブレンマーAE−200(7.10g、25mmol、分子量:284.16)、II−21:N−メチルアクリルアミド(2.13g、25mmol、分子量:85.05)を用いた以外は合成例1と同様な方法により、数平均分子量31700、分子量分布2.1、の水溶性バインダー樹脂P−3を7.75g(収率84%)得た。
Synthesis Example 3 (Synthesis of P-3: within the present invention)
Except for using I-8: Blemmer AE-200 (7.10 g, 25 mmol, molecular weight: 284.16), II-21: N-methylacrylamide (2.13 g, 25 mmol, molecular weight: 85.05) as monomers. By the same method as in Synthesis Example 1, 7.75 g (yield 84%) of water-soluble binder resin P-3 having a number average molecular weight of 31700 and a molecular weight distribution of 2.1 was obtained.

合成例4(P−4の合成:本発明内)
モノマーとしてI−12:ブレンマーPP−500(3.04g、5mmol、分子量:608.41)、II−7:ブレンマーPME−400(22.3g、45mmol、分子量:276.16)を用いた以外は合成例1と同様な方法により、数平均分子量33200、分子量分布2.7、の水溶性バインダー樹脂P−4を22.0g(収率87%)得た。
Synthesis Example 4 (Synthesis of P-4: within the present invention)
Except that I-12: Blemmer PP-500 (3.04 g, 5 mmol, molecular weight: 608.41), II-7: Blemmer PME-400 (22.3 g, 45 mmol, molecular weight: 276.16) were used as monomers. In the same manner as in Synthesis Example 1, 22.0 g (yield 87%) of water-soluble binder resin P-4 having a number average molecular weight of 33200 and a molecular weight distribution of 2.7 was obtained.

合成例5(P−5の合成:本発明内)
モノマーとしてI−13:ブレンマーGLM(2.19g、15mmol、分子量:146.06)、II−12:ブレンマーAE−400(16.9g、35mmol、分子量:482.27)を用いた以外は合成例1と同様な方法により、数平均分子量23100、分子量分布2.7、の水溶性バインダー樹脂P−5を17.4g(収率91%)得た。
Synthesis Example 5 (Synthesis of P-5: within the present invention)
Synthesis Example except that I-13: Blemmer GLM (2.19 g, 15 mmol, molecular weight: 146.06), II-12: Blemmer AE-400 (16.9 g, 35 mmol, molecular weight: 482.27) were used as monomers. 1) 17.4 g (yield 91%) of water-soluble binder resin P-5 having a number average molecular weight of 23100 and a molecular weight distribution of 2.7 was obtained.

合成例6(P−6の合成:本発明内)
500ml三ツ口フラスコにTHF200mlを加え10分間加熱還流させた後、窒素下で室温に冷却した。2−ヒドロキシエチルアクリレート(10.0g、86mmol、分子量:116.05)、AIBN(1.41g、8.5mmol、分子量:164.11)を加え、5時間加熱還流した。室温に冷却した後、5000mlのMEK中に反応溶液を滴下し、1時間攪拌した。MEKをデカンテーション後、200mlのMEKで3回洗浄後、THFでポリマーを溶解し、100mlフラスコへ移した。THFをロータリーエバポレーターにより減圧留去後、50℃で3時間減圧乾燥した。その結果、数平均分子量35700、分子量分布2.3の水溶性バインダー樹脂Zを9.0g(収率90%)得た。
Synthesis Example 6 (Synthesis of P-6: within the present invention)
After adding 200 ml of THF to a 500 ml three-necked flask and heating to reflux for 10 minutes, it was cooled to room temperature under nitrogen. 2-hydroxyethyl acrylate (10.0 g, 86 mmol, molecular weight: 116.05) and AIBN (1.41 g, 8.5 mmol, molecular weight: 164.11) were added, and the mixture was heated to reflux for 5 hours. After cooling to room temperature, the reaction solution was added dropwise into 5000 ml of MEK and stirred for 1 hour. After decantation of MEK, the polymer was washed 3 times with 200 ml of MEK, and then the polymer was dissolved in THF and transferred to a 100 ml flask. THF was distilled off under reduced pressure using a rotary evaporator and then dried under reduced pressure at 50 ° C. for 3 hours. As a result, 9.0 g (yield 90%) of water-soluble binder resin Z having a number average molecular weight of 35700 and a molecular weight distribution of 2.3 was obtained.

水溶性バインダー樹脂Z3.0g、脱水テトラヒドロフラン30mlを100mlフラスコへ投入し、完溶させたのちアイスバスにより内温を10℃以下にした。トリフルオロメタンスルホニルクロリド(0.65g、3.9mmol、分子量:167.93)を脱水テトラヒドロフラン10mlに溶解した溶液を別途調製し、水溶性バインダー樹脂Z溶液中へ30分かけて滴下した。内温は10℃以下を維持した。滴下終了後1時間撹拌後、溶液をろ紙でろ過し、得られた溶液をロータリーエバポレーターにより、溶液を10mlまで濃縮した。この溶液を300mlのエチルアルコール中に反応溶液を滴下し、1時間攪拌した後、ジイソプロピルエーテルを150ml添加し、更に1時間撹拌した。溶液をデカンテーション後、100mlのジイソプロピルエーテルで3回洗浄後、THFでポリマーを溶解し、50mlフラスコへ移した。THFをロータリーエバポレーターにより減圧留去後、50℃で3時間減圧乾燥した。その結果、数平均分子量30700、分子量分布2.1の水溶性バインダー樹脂P−6を3.18g(収率87%)得た。   A water-soluble binder resin Z3.0 g and dehydrated tetrahydrofuran 30 ml were charged into a 100 ml flask and completely dissolved, and then the internal temperature was reduced to 10 ° C. or lower with an ice bath. A solution prepared by dissolving trifluoromethanesulfonyl chloride (0.65 g, 3.9 mmol, molecular weight: 167.93) in 10 ml of dehydrated tetrahydrofuran was separately prepared, and dropped into the water-soluble binder resin Z solution over 30 minutes. The internal temperature was maintained at 10 ° C. or lower. After stirring for 1 hour after completion of the dropwise addition, the solution was filtered with a filter paper, and the resulting solution was concentrated to 10 ml by a rotary evaporator. The reaction solution was added dropwise to 300 ml of ethyl alcohol and stirred for 1 hour, 150 ml of diisopropyl ether was added, and the mixture was further stirred for 1 hour. After decantation of the solution, the polymer was washed with 100 ml of diisopropyl ether three times, and then the polymer was dissolved in THF and transferred to a 50 ml flask. THF was distilled off under reduced pressure using a rotary evaporator and then dried under reduced pressure at 50 ° C. for 3 hours. As a result, 3.18 g (yield 87%) of water-soluble binder resin P-6 having a number average molecular weight of 30700 and a molecular weight distribution of 2.1 was obtained.

合成例7(P−7の合成:本発明内)
トリフルオロメタンスルホニルクロリドの代わりにp−トルエンスルホニルクロリド(0.30g、1.9mmol、分子量:154.02)を用いた以外は合成例6と同様な方法により、数平均分子量32200、分子量分布2.0、の水溶性バインダー樹脂P−7を2.97g(収率90%)得た。
Synthesis Example 7 (Synthesis of P-7: within the present invention)
A number average molecular weight of 32,200 and a molecular weight distribution of 2.200 were obtained in the same manner as in Synthesis Example 6 except that p-toluenesulfonyl chloride (0.30 g, 1.9 mmol, molecular weight: 154.002) was used instead of trifluoromethanesulfonyl chloride. 0, 2.97 g (90% yield) of water-soluble binder resin P-7 was obtained.

合成例8(P−8の合成:本発明内)
モノマーとしてI−15:N−メチロールアクリルアミド(0.25g、2.5mmol、分子量:101.05)、II−6:ブレンマーPME−200(13.1g、47.5mmol、分子量:276.16)を用いた以外は合成例1と同様な方法により、数平均分子量35900、分子量分布2.7、の水溶性バインダー樹脂P−8を11.7g(収率88%)得た。
Synthesis Example 8 (Synthesis of P-8: within the present invention)
I-15: N-methylolacrylamide (0.25 g, 2.5 mmol, molecular weight: 101.05), II-6: Blemmer PME-200 (13.1 g, 47.5 mmol, molecular weight: 276.16) as monomers 11.7 g (yield 88%) of a water-soluble binder resin P-8 having a number average molecular weight of 35900 and a molecular weight distribution of 2.7 was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that it was used.

合成例9(P−9の合成:本発明内)
モノマーとしてI−19:ヒドロキシエチルアクリルアミド(0.58g、5mmol、分子量:115.06)、II−24:アクリロイルモルホリン(6.35g、45mmol、分子量:141.08)を用いた以外は合成例1と同様な方法により、数平均分子量35900、分子量分布2.7、の水溶性バインダー樹脂P−9を6.03g(収率87%)得た。
Synthesis Example 9 (Synthesis of P-9: within the present invention)
Synthesis Example 1 except that I-19: hydroxyethylacrylamide (0.58 g, 5 mmol, molecular weight: 115.06) and II-24: acryloylmorpholine (6.35 g, 45 mmol, molecular weight: 141.08) were used as monomers. By the same method, 6.03 g (yield 87%) of water-soluble binder resin P-9 having a number average molecular weight of 35,900 and a molecular weight distribution of 2.7 was obtained.

合成例10(P−10の合成:本発明内)
モノマーとしてI−1のみ5.06gを用いた以外は合成例1と同様な方法により、数平均分子量37000、分子量分布2.7、のバインダー樹脂P−10を4.50g(収率89%)得た。
Synthesis Example 10 (Synthesis of P-10: within the present invention)
4.50 g of binder resin P-10 having a number average molecular weight of 37000 and a molecular weight distribution of 2.7 was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 5.01 g of only I-1 was used as a monomer (yield 89%). Obtained.

合成例11(P−11の合成:本発明内)
モノマーとしてI−19のみ5.33gを用いた以外は合成例1と同様な方法により、数平均分子量39000、分子量分布2.8、のバインダー樹脂P−11を4.80g(収率90%)得た。
Synthesis Example 11 (Synthesis of P-11: within the present invention)
4.80 g of binder resin P-11 having a number average molecular weight of 39000 and a molecular weight distribution of 2.8 was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 5.33 g of only I-19 was used as a monomer (yield 90%). Obtained.

合成例12(P−12の合成:本発明内)
モノマーとして2−ヒドロキシエチルアクリレート(3.48g、30mmol、分子量:116.05)、アクリル酸(2.16g、30mmol、分子量:72.02)を用いた以外は合成例1と同様な方法により、ヒドロキシ基を有する樹脂で数平均分子量37100、分子量分布2.6、のバインダー樹脂P−12を4.29g(収率76%)得た。
Synthesis Example 12 (Synthesis of P-12: within the present invention)
According to the same method as in Synthesis Example 1 except that 2-hydroxyethyl acrylate (3.48 g, 30 mmol, molecular weight: 116.05) and acrylic acid (2.16 g, 30 mmol, molecular weight: 72.02) were used as monomers. 4.29 g (yield 76%) of binder resin P-12 having a number average molecular weight of 37100 and a molecular weight distribution of 2.6 was obtained using a resin having a hydroxy group.

Figure 2012079953
Figure 2012079953

太陽電池素子SC−101から115の形成(順層)
上記各透明基板1から15の電極上に、ポリチオフェン(P3HT;ポリ3−ヘキシルチオフェン−2,5−ジイル(レジオレギュラー))およびフラーレン誘導体(PCBM;1−(3−メトキシカルボニル)プロピル−1−フェニル(6,6)−C60)を、ポリチオフェン濃度が1.0質量%、フラーレン濃度が0.4質量%となるように、クロロベンゼンに溶解し、光電変換層用塗工液を調製した。次いで、この光電変換層用塗工液を、導電性高分子層上にスピンコート法にて回転数700rpmの条件で塗布した。その後、110℃で10分間乾燥させ、光電変換層を形成した。
Formation of solar cell elements SC-101 to 115 (normal layer)
On the electrodes of each of the transparent substrates 1 to 15, polythiophene (P3HT; poly-3-hexylthiophene-2,5-diyl (resiregular)) and fullerene derivative (PCBM; 1- (3-methoxycarbonyl) propyl-1- Phenyl (6,6) -C 60 ) was dissolved in chlorobenzene so that the polythiophene concentration was 1.0 mass% and the fullerene concentration was 0.4 mass% to prepare a coating solution for a photoelectric conversion layer. Next, this photoelectric conversion layer coating solution was applied on the conductive polymer layer by a spin coating method at a rotation speed of 700 rpm. Then, it was made to dry at 110 degreeC for 10 minute (s), and the photoelectric converting layer was formed.

次に、光電変換層上に、Ca薄膜(膜厚:30nm)、Al薄膜(膜厚:80nm)を順次蒸着法にて成膜して金属電極とした。   Next, a Ca thin film (film thickness: 30 nm) and an Al thin film (film thickness: 80 nm) were sequentially formed on the photoelectric conversion layer by a vapor deposition method to form a metal electrode.

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上から封止して太陽電池素子SC−101から115を作製した。   Finally, sealing was performed from above the metal electrode with a sealing glass material and an adhesive sealing material, so that solar cell elements SC-101 to 115 were produced.

太陽電池素子SC−201から215の形成(逆層)
上記各透明電極1から15の電極上に、o−ジクロロベンゼンにP3HT(BASF社製:レジオレギュラーポリ−3−ヘキシルチオフェン)とPCBM(フロンティアカーボン社製:6,6−フェニル−C61−ブチリックアシッドメチルエステル)を3.0質量%になるように1:0.8で混合した液を調製し、フィルタでろ過し乾燥膜厚が約200nmになるよう前記透明電極上に光電変換層として製膜した。
Formation of solar cell elements SC-201 to 215 (reverse layer)
On each of the transparent electrodes 1 to 15, o-dichlorobenzene and P3HT (manufactured by BASF: regioregular poly-3-hexylthiophene) and PCBM (manufactured by Frontier Carbon: 6,6-phenyl-C61-butylic) (Acid methyl ester) is mixed at 1: 0.8 so as to be 3.0% by mass, filtered through a filter and manufactured as a photoelectric conversion layer on the transparent electrode so that the dry film thickness is about 200 nm. Filmed.

続けて、導電性高分子およびポリアニオンからなるPEDOT−PSS(Clevios P 4083・H.C.スタルク社製)、花王ケミカル株式会社製エマルゲン、イソプロパノールを含む液を調液し、乾燥膜厚が約100nmになるように塗布乾燥した。そのあと、150℃で10分間加熱処理し正孔輸送層を製膜した。   Subsequently, PEDOT-PSS (manufactured by Clevios P 4083, HC Starck Co., Ltd.) composed of a conductive polymer and a polyanion, a solution containing Emulgen, isopropanol manufactured by Kao Chemical Co., Ltd., and a dry film thickness of about 100 nm The coating was dried so that Thereafter, heat treatment was performed at 150 ° C. for 10 minutes to form a hole transport layer.

上記一連の機能層を製膜した基板を真空蒸着装置チャンバー内に移動し、1×10−4Pa以下にまでに真空蒸着装置内を減圧した後、蒸着速度5.0nm/秒でAgメタルを200nm積層することで第2の電極を形成した。得られた有機光電変換素子を窒素チャンバーに移動し、封止用キャップとUV硬化樹脂を用いて封止を行って、受光部が約10×10mmサイズの太陽電池素子SC−201から215を作製した。 The substrate on which the series of functional layers is formed is moved into a vacuum deposition apparatus chamber, the pressure inside the vacuum deposition apparatus is reduced to 1 × 10 −4 Pa or less, and then Ag metal is deposited at a deposition rate of 5.0 nm / second. A second electrode was formed by stacking 200 nm. The obtained organic photoelectric conversion element was moved to a nitrogen chamber and sealed using a sealing cap and a UV curable resin, so that a solar cell element SC-201 to 215 having a light receiving portion of about 10 × 10 mm size was produced. did.

《素子性能の評価》
上記作製した素子について、ソーラーシミュレーター(AM1.5Gフィルタ)の100mW/cmの強度の光を照射し、有効面積を1cmにしたマスクを受光部に重ね、IV特性を評価することで、短絡電流密度Jsc(mA/cm)、開放電圧Voc(V)及びフィルファクターFFを、同素子上に形成した4箇所の受光部をそれぞれ測定した平均値として、更にこれらの掛けあわせにより公称変換効率PCE(%)を得た。
<Evaluation of device performance>
About the produced element, the light of 100 mW / cm 2 intensity of solar simulator (AM1.5G filter) is irradiated, a mask with an effective area of 1 cm 2 is superimposed on the light receiving part, and the IV characteristics are evaluated, thereby short-circuiting. The current density Jsc (mA / cm 2 ), the open circuit voltage Voc (V), and the fill factor FF are average values obtained by measuring four light receiving portions formed on the same element, respectively, and are further multiplied to obtain the nominal conversion efficiency. PCE 0 (%) was obtained.

さらに、各素子の85℃環境下で100時間保存した後、再度同様にして、公称変換効率PCE100(%)を得た。結果を表2に示す。 Furthermore, after storing for 100 hours in an environment of 85 ° C. of each element, the nominal conversion efficiency PCE 100 (%) was obtained in the same manner again. The results are shown in Table 2.

Figure 2012079953
Figure 2012079953

この結果から、本発明の構成の透明電極を用いることで、高い変換効率と素子保存性が得られることがわかる。   From this result, it can be seen that high conversion efficiency and element storage stability can be obtained by using the transparent electrode having the configuration of the present invention.

なお、本発明において、補助電極は格子状のものを用いたが、ストライプ状、ハニカム状などの形状でも同様に素子が形成でき、本発明の効果が得られることを確認している。   In the present invention, a grid-like auxiliary electrode is used. However, it has been confirmed that an element can be similarly formed in a stripe shape, a honeycomb shape, or the like, and the effect of the present invention can be obtained.

100 本発明の好ましい太陽電池素子の一例
101 基材
103 透明電極層(第1の電極)
104 電子輸送層
105 光電変換層
106 正孔輸送層
107 第2の電極
200 本発明の好ましい太陽電池素子の一例
201 基材
202 金属グリッド電極
203 透明電極層(第1の電極)
204 電子輸送層
205 光電変換層
206 正孔輸送層
207 第2の電極
100 Example of Preferred Solar Cell Element of the Present Invention 101 Base Material 103 Transparent Electrode Layer (First Electrode)
104 Electron Transport Layer 105 Photoelectric Conversion Layer 106 Hole Transport Layer 107 Second Electrode 200 Example of Preferred Solar Cell Element of the Present Invention 201 Base Material 202 Metal Grid Electrode 203 Transparent Electrode Layer (First Electrode)
204 Electron transport layer 205 Photoelectric conversion layer 206 Hole transport layer 207 Second electrode

Claims (4)

少なくとも一対の電極間に、光電変換層を有する有機太陽電池において、前記一対の電極の少なくとも一方が、透明導電性高分子を含有する透明電極であり、該透明電極が、下記一般式(I)で表される構造単位を有する水溶性バインダーを含有することを特徴とする有機太陽電池。
Figure 2012079953
〔式中、Rは水素原子又はメチル基を表し、Qは−C(=O)O−、−C(=O)NRa−のいずれかを表す。Raは水素原子又はアルキル基を表し、Aは置換或いは無置換アルキレン基又は−(CHCHRbO)x−を表す。Rbは水素原子又はアルキル基を表し、xは平均繰り返しユニット数を表す。〕
In an organic solar battery having a photoelectric conversion layer between at least a pair of electrodes, at least one of the pair of electrodes is a transparent electrode containing a transparent conductive polymer, and the transparent electrode is represented by the following general formula (I) An organic solar cell comprising a water-soluble binder having a structural unit represented by:
Figure 2012079953
[Wherein, R represents a hydrogen atom or a methyl group, and Q represents -C (= O) O- or -C (= O) NRa-. Ra represents a hydrogen atom or an alkyl group, and A represents a substituted or unsubstituted alkylene group or — (CH 2 CHRbO) x —. Rb represents a hydrogen atom or an alkyl group, and x represents the average number of repeating units. ]
前記水溶性バインダーが、前記一般式(I)で表される構造単位と、下記一般式(II)で表される構造単位を共に有することを特徴とする請求項1に記載の有機太陽電池。
Figure 2012079953
〔式中、R、Q、Aは前記一般式(I)におけるR、Q、Aと同義の基を表す。yは0又は1を表す。Zはアルキル基、−C(=O)−Rc、−SO−Rd、−SiReを表す。Rc、Rd及びReはそれぞれ独立に、アルキル基、パーフルオロアルキル基又はアリール基を表す。〕
2. The organic solar cell according to claim 1, wherein the water-soluble binder has both a structural unit represented by the general formula (I) and a structural unit represented by the following general formula (II).
Figure 2012079953
[Wherein, R, Q, and A represent the same groups as R, Q, and A in formula (I). y represents 0 or 1; Z represents an alkyl group, —C (═O) —Rc, —SO 2 —Rd, —SiRe 3 . Rc, Rd and Re each independently represents an alkyl group, a perfluoroalkyl group or an aryl group. ]
前記透明電極に隣接して、補助電極を少なくとも1つ有することを特徴とする請求項1または2に記載の有機太陽電池。   The organic solar cell according to claim 1, further comprising at least one auxiliary electrode adjacent to the transparent electrode. 前記有機太陽電池が、逆層型の太陽電池であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の有機太陽電池。   The said organic solar cell is a reverse layer type solar cell, The organic solar cell of any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned.
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