JP2014027269A - Photoelectric conversion element, solar cell, and solar cell module - Google Patents

Photoelectric conversion element, solar cell, and solar cell module Download PDF

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才華 大坪
Yoshiharu Sato
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric conversion element which exhibits higher photoelectric conversion efficiency, a solar cell, and a solar cell module.SOLUTION: The photoelectric conversion element includes a pair of electrodes, an active layer located between the electrodes, and an electron extraction layer located between the active layer and one of the electrodes. The electron extraction layer includes a mixture layer containing at least one alkali metal element selected from the group consisting of lithium, sodium, and potassium, and an oxide of a metal element different from alkali metal elements. In the mixture layer, the total number of lithium atoms, sodium atoms, and potassium atoms is 0.3 to 30% inclusive with respect to the number of atoms of the metal element.

Description

本発明は、光電変換素子、これを用いた太陽電池及び太陽電池モジュールに関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element, a solar cell using the photoelectric conversion device, and a solar cell module.

近年、次世代型太陽電池として、有機薄膜太陽電池が盛んに開発されている。有機薄膜太陽電池は、通常、一対の電極で活性層を挟んだ構成を有する。また、活性層から電極への電子の輸送効率を向上させるために、活性層と電極との間に電子取り出し層が設けられることがある。   In recent years, organic thin-film solar cells have been actively developed as next-generation solar cells. Organic thin-film solar cells usually have a configuration in which an active layer is sandwiched between a pair of electrodes. In order to improve the efficiency of transporting electrons from the active layer to the electrode, an electron extraction layer may be provided between the active layer and the electrode.

電子取り出し層の材料としては、従来、酸化チタン(TiOx)又は酸化亜鉛(ZnO)等の金属酸化物が用いられてきた。例えば、非特許文献1、2、及び3には、電子取り出し層の材料として、アルミニウムを含有した酸化亜鉛、ガリウムを含有した酸化亜鉛、及びセシウムを含有した酸化チタンを、それぞれ用いることが記載されている。   Conventionally, metal oxides such as titanium oxide (TiOx) or zinc oxide (ZnO) have been used as a material for the electron extraction layer. For example, Non-Patent Documents 1, 2, and 3 describe using zinc oxide containing aluminum, zinc oxide containing gallium, and titanium oxide containing cesium as materials for the electron extraction layer, respectively. ing.

Sol.Energy Mater.Sol.Cells 2011,95,2194−2199.Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2011, 95, 2194-2199. J.Phys.Chem.C 2010,114,15782−15785.J. et al. Phys. Chem. C 2010, 114, 15782-1785. Adv.Funct.Mater.2009,19,1241−1246.Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1241-1246.

有機光電変換素子の実用化のためには、光電変換効率をさらに向上させることが求められている。本願発明者らは、非特許文献1及び2のように、周期表第13族元素から選ばれる原子(アルミニウム又はガリウム)を含有する酸化亜鉛層を有する有機光電変換素子、並びに非特許文献3のように、セシウムを含有する酸化チタン層を有する有機光電変換素子の開放電圧及び光電変換効率には、まだ改善の余地があるものと考えた。   In order to put the organic photoelectric conversion element into practical use, it is required to further improve the photoelectric conversion efficiency. As described in Non-Patent Documents 1 and 2, the present inventors have disclosed an organic photoelectric conversion element having a zinc oxide layer containing an atom (aluminum or gallium) selected from Group 13 elements of the periodic table, and Non-Patent Document 3 Thus, the open circuit voltage and photoelectric conversion efficiency of the organic photoelectric conversion element having a titanium oxide layer containing cesium were considered to have room for improvement.

本発明は、より高い光電変換効率を示す光電変換素子、太陽電池及び太陽電池モジュールを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the photoelectric conversion element, solar cell, and solar cell module which show higher photoelectric conversion efficiency.

上記実情に鑑み鋭意検討の結果、本願発明者等は、リチウム、ナトリウム、及びカリウムからなる群より選ばれる少なくとも1つであるアルカリ金属元素を含有する電子取り出し層を使用することで、高効率な光電変換素子が得られることを見出し、本発明に至った。   As a result of intensive studies in view of the above situation, the inventors of the present application are highly efficient by using an electron extraction layer containing an alkali metal element that is at least one selected from the group consisting of lithium, sodium, and potassium. It discovered that a photoelectric conversion element was obtained and came to this invention.

即ち、本発明の要旨は以下のとおりである。
[1]一対の電極と、該電極間にある活性層と、該活性層と前記電極の一方との間にある電子取り出し層とを備え、
前記電子取り出し層は、リチウム、ナトリウム、及びカリウムからなる群より選ばれる少なくとも1つであるアルカリ金属元素と、アルカリ金属元素とは異なる金属元素の酸化物とを含有する混合層を備え、
前記混合層における、リチウム原子、ナトリウム原子及びカリウム原子の合計数が、前記金属元素の原子数に対して0.3%以上30%以下であることを特徴とする光電変換素子。
[2]前記酸化物が酸化亜鉛又は酸化チタンであることを特徴とする、請求項1に記載の光電変換素子。
[3]請求項1又は2に記載の光電変換素子を備えていることを特徴とする、太陽電池。
[4]請求項3に記載の太陽電池を備えていることを特徴とする、太陽電池モジュール。
That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] A pair of electrodes, an active layer between the electrodes, and an electron extraction layer between the active layer and one of the electrodes,
The electron extraction layer includes a mixed layer containing at least one alkali metal element selected from the group consisting of lithium, sodium, and potassium, and an oxide of a metal element different from the alkali metal element,
The total number of lithium atoms, sodium atoms, and potassium atoms in the mixed layer is 0.3% or more and 30% or less with respect to the number of atoms of the metal element.
[2] The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the oxide is zinc oxide or titanium oxide.
[3] A solar cell comprising the photoelectric conversion element according to claim 1 or 2.
[4] A solar cell module comprising the solar cell according to claim 3.

本発明によれば、より高い光電変換効率を示す光電変換素子、太陽電池及び太陽電池モジュールを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the photoelectric conversion element, solar cell, and solar cell module which show higher photoelectric conversion efficiency can be provided.

本発明の一実施形態としての光電変換素子の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the photoelectric conversion element as one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態としての太陽電池の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the solar cell as one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態としての太陽電池モジュールの構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the solar cell module as one Embodiment of this invention.

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下の説明は本発明の実施形態の一例(代表例)であり、本発明のその要旨を超えない限りこれらの内容に特定はされない。   Embodiments of the present invention will be described in detail below, but the following descriptions are examples (representative examples) of the embodiments of the present invention and are not specified in these contents unless they exceed the gist of the present invention.

<1.光電変換素子>
本発明に係る光電変換素子は、一対の電極と、該電極間にある活性層と、該活性層と前記電極の一方との間にある電子取り出し層とを備える。本発明の一実施形態に係る光電変換素子を図1に示す。図1は一般的な有機薄膜太陽電池に用いられる光電変換素子を表すが、本発明に係る光電変換素子が図1の構成に限られるわけではない。
<1. Photoelectric conversion element>
The photoelectric conversion element according to the present invention includes a pair of electrodes, an active layer between the electrodes, and an electron extraction layer between the active layer and one of the electrodes. A photoelectric conversion element according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. FIG. 1 shows a photoelectric conversion element used for a general organic thin film solar cell, but the photoelectric conversion element according to the present invention is not limited to the configuration of FIG.

光電変換素子107は、基材106、電極(カソード)101、バッファ層(電子取り出し層)102、活性層103、バッファ層(正孔取り出し層)104、及び電極(アノード)105が順次、形成された層構造を有する。もっとも、本発明に係る光電変換素子は、正孔取り出し層104及び基材106を有さなくてもよい。また、電極(カソード)と電極(アノード)とが逆に配置されていてもよく、この場合電子取り出し層と正孔取り出し層とも逆に配置される。以下、これらの各部について説明する。   In the photoelectric conversion element 107, a base 106, an electrode (cathode) 101, a buffer layer (electron extraction layer) 102, an active layer 103, a buffer layer (hole extraction layer) 104, and an electrode (anode) 105 are sequentially formed. It has a layered structure. But the photoelectric conversion element which concerns on this invention does not need to have the hole extraction layer 104 and the base material 106. FIG. Further, the electrode (cathode) and the electrode (anode) may be disposed in reverse, and in this case, the electron extraction layer and the hole extraction layer are also disposed in reverse. Hereinafter, each of these parts will be described.

[1.1 電子取り出し層(102)]
電子取り出し層102は、活性層103から電極(カソード)101へと電子を輸送する機能を有する。電子輸送効率を向上させるために、電子取り出し層102は、通常は活性層103に接している。また、電子取り出し層102は、通常は電極(カソード)101にも接している。しかしながら電子取り出し層102は、別の層を介して活性層103及び電極(カソード)101に接していてもよい。さらに、電子取り出し層102は複数の層により構成されていてもよい。
[1.1 Electron extraction layer (102)]
The electron extraction layer 102 has a function of transporting electrons from the active layer 103 to the electrode (cathode) 101. In order to improve the electron transport efficiency, the electron extraction layer 102 is usually in contact with the active layer 103. In addition, the electron extraction layer 102 is usually in contact with the electrode (cathode) 101. However, the electron extraction layer 102 may be in contact with the active layer 103 and the electrode (cathode) 101 through another layer. Furthermore, the electron extraction layer 102 may be composed of a plurality of layers.

電子取り出し層102は、リチウム、ナトリウム、及びカリウムからなる群より選ばれる少なくとも1つであるアルカリ金属元素と、アルカリ金属元素とは異なる金属元素の酸化物とを含有する混合層を備える。1層の混合層のみが電子取り出し層102として用いられてもよい。一方で、電子取り出し層102が複数の層により構成される場合には、複数の層のうちの少なくとも1層が、この混合層である。   The electron extraction layer 102 includes a mixed layer containing an alkali metal element that is at least one selected from the group consisting of lithium, sodium, and potassium, and an oxide of a metal element that is different from the alkali metal element. Only one mixed layer may be used as the electron extraction layer 102. On the other hand, when the electron extraction layer 102 includes a plurality of layers, at least one of the plurality of layers is the mixed layer.

混合層中のリチウム原子、ナトリウム原子及びカリウム原子の合計数は、金属酸化物を構成する金属元素の原子数に対して通常0.3原子%以上、好ましくは0.5原子%、より好ましくは1原子%以上であり、一方、通常30原子%以下、好ましくは20原子%以下、より好ましくは15%原子以下であり、さらに好ましくは10原子%以下である。元素の組成比が上記範囲にあることは、光電変換効率が向上し、均一な成膜が容易になりうる点で好ましい。組成比が上記範囲にある場合、金属酸化物のポーラス(多孔質)構造内にリチウム、ナトリウム及びカリウムが内包されやすく、このために光電変換効率が向上しているものと考えられる。特に、該組成比が0.3原子%以上であることにより、アルカリ金属元素によるドーパント効果がよりよく得られ、一方で、30原子%以下であることにより、均一な膜を形成しやすくなる。   The total number of lithium atoms, sodium atoms, and potassium atoms in the mixed layer is usually 0.3 atomic% or more, preferably 0.5 atomic%, more preferably with respect to the number of metal elements constituting the metal oxide. On the other hand, it is usually 30 atomic% or less, preferably 20 atomic% or less, more preferably 15% atom or less, and further preferably 10 atomic% or less. It is preferable that the composition ratio of the elements is in the above range in that the photoelectric conversion efficiency is improved and uniform film formation can be facilitated. When the composition ratio is in the above range, lithium, sodium and potassium are likely to be included in the porous (porous) structure of the metal oxide, which is considered to improve the photoelectric conversion efficiency. In particular, when the composition ratio is 0.3 atomic% or more, the dopant effect by the alkali metal element can be obtained better. On the other hand, when the composition ratio is 30 atomic% or less, a uniform film can be easily formed.

混合層中のリチウム原子、ナトリウム原子、カリウム原子、及び金属酸化物の金属原子の組成比は、XPS(X線光電子分光法)を用いて測定することができる。具体的には、活性層と混合層とが接しているような層構成において、XPS測定を行う場合には、活性層と混合層との界面から、混合層の膜厚の1/4だけ離れた部分の組成比を調べる。なお、電子取り出し層が混合層を含む複数層で構成されている場合、活性層と混合層との間に、電子取り出し層を構成する別の層が形成され、活性層と混合層との界面が存在しない場合がある。この場合は、混合層と活性層との間に形成された電子取り出し層を構成する別の層の中で、混合層に直接接する層と、混合層との界面から、混合層の膜厚の1/4だけ離れた部分の組成比を調べればよい。この方法は、測定が隣接する層の影響を受けにくく、かつ電子取り出し性能への影響が大きい活性層との界面近傍における組成を測定できる点で好ましい。   The composition ratio of the lithium atom, sodium atom, potassium atom, and metal atom of the metal oxide in the mixed layer can be measured using XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). Specifically, in the case where the active layer and the mixed layer are in contact with each other, when XPS measurement is performed, it is separated from the interface between the active layer and the mixed layer by 1/4 of the thickness of the mixed layer. The composition ratio of the part was examined. When the electron extraction layer is composed of a plurality of layers including a mixed layer, another layer constituting the electron extraction layer is formed between the active layer and the mixed layer, and the interface between the active layer and the mixed layer is formed. May not exist. In this case, among the other layers constituting the electron extraction layer formed between the mixed layer and the active layer, the thickness of the mixed layer is determined from the interface between the layer directly in contact with the mixed layer and the mixed layer. What is necessary is just to investigate the composition ratio of the part separated by 1/4. This method is preferable in that the composition can be measured in the vicinity of the interface with the active layer which is not easily affected by adjacent layers and has a large influence on the electron extraction performance.

混合層の膜厚は特に限定はないが、通常0.2nm以上、好ましくは0.5nm以上、より好ましくは1nm以上、さらに好ましくは5nm以上、特に好ましくは10nm以上である。一方、通常1μm以下、好ましくは700nm以下、より好ましくは400nm以下、特に好ましくは200nm以下である。混合層の膜厚が0.2nm以上であることで電子取り出し層としての機能が良好に発揮され、混合層の膜厚が1μm以下であることで、電子が取り出し易くなり、光電変換効率が向上する。   The thickness of the mixed layer is not particularly limited, but is usually 0.2 nm or more, preferably 0.5 nm or more, more preferably 1 nm or more, still more preferably 5 nm or more, and particularly preferably 10 nm or more. On the other hand, it is usually 1 μm or less, preferably 700 nm or less, more preferably 400 nm or less, and particularly preferably 200 nm or less. When the thickness of the mixed layer is 0.2 nm or more, the function as the electron extraction layer is satisfactorily exhibited, and when the thickness of the mixed layer is 1 μm or less, electrons are easily extracted and the photoelectric conversion efficiency is improved. To do.

電子取り出し層102の全体の膜厚は特に限定はないが、通常0.2nm以上、好ましくは0.5nm以上、より好ましくは1nm以上、さらに好ましくは5nm以上、特に好ましくは10nm以上である。一方、通常1μm以下、好ましくは700nm以下、より好ましくは400nm以下、特に好ましくは200nm以下である。電子取り出し層102の膜厚が0.2nm以上であることで電子取り出し層としての機能が良好に発揮され、電子取り出し層102の膜厚が1μm以下であることで、電子が取り出し易くなり、光電変換効率が向上する。   The total film thickness of the electron extraction layer 102 is not particularly limited, but is usually 0.2 nm or more, preferably 0.5 nm or more, more preferably 1 nm or more, still more preferably 5 nm or more, and particularly preferably 10 nm or more. On the other hand, it is usually 1 μm or less, preferably 700 nm or less, more preferably 400 nm or less, and particularly preferably 200 nm or less. When the thickness of the electron extraction layer 102 is 0.2 nm or more, the function as the electron extraction layer is satisfactorily exhibited, and when the thickness of the electron extraction layer 102 is 1 μm or less, electrons are easily extracted, Conversion efficiency is improved.

混合物層の電子移動度は、特段の制限はないが、通常1.0×10−6cm/Vs以上であり、1.0×10−5cm/Vs以上が好ましく、5.0×10−5cm/Vs以上がより好ましく、1.0×10−4cm/Vs以上がさらに好ましい。一方、通常1.0×10cm/Vs以下であり、1.0×10cm/Vs以下が好ましく、5.0×10cm/Vs以下がより好ましい。混合物層の電子移動度が1.0×10−6cm/Vs以上であることは、電子取り出し性能が向上し、変換効率が向上しうる点で好ましい。 The electron mobility of the mixture layer is not particularly limited, but is usually 1.0 × 10 −6 cm 2 / Vs or more, preferably 1.0 × 10 −5 cm 2 / Vs or more, 5.0 × 10 −5 cm 2 / Vs or more is more preferable, and 1.0 × 10 −4 cm 2 / Vs or more is more preferable. On the other hand, it is usually 1.0 × 10 4 cm 2 / Vs or less, preferably 1.0 × 10 3 cm 2 / Vs or less, and more preferably 5.0 × 10 2 cm 2 / Vs or less. It is preferable that the electron mobility of the mixture layer is 1.0 × 10 −6 cm 2 / Vs or more from the viewpoint of improving the electron extraction performance and improving the conversion efficiency.

[1.1.1 金属元素の酸化物]
混合層に含まれる金属元素の酸化物(以下、金属酸化物と称する)としては、特段の制限はないが、アルカリ金属元素とは異なる金属元素の酸化物が挙げられる。具体的には、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化セリウム、酸化鉛、酸化ジルコニウム又は酸化ガリウム等の、n型半導体特性を有する金属酸化物が挙げられる。
[1.1.1 Metal Element Oxides]
An oxide of a metal element (hereinafter referred to as a metal oxide) contained in the mixed layer is not particularly limited, but includes an oxide of a metal element different from an alkali metal element. Specific examples include metal oxides having n-type semiconductor characteristics such as zinc oxide, titanium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, cerium oxide, lead oxide, zirconium oxide, or gallium oxide.

n型半導体特性を有する金属酸化物としては、電子移動度が所定範囲内にある金属酸化物が挙げられる。金属酸化物の電子移動度は、特段の制限はないが、通常1.0×10−6cm/Vs以上であり、1.0×10−5cm/Vs以上が好ましく、5.0×10−5cm/Vs以上がより好ましく、1.0×10−4cm/Vs以上がさらに好ましい。一方、通常1.0×10cm/Vs以下であり、1.0×10cm/Vs以下が好ましく、5.0×10cm/Vs以下がより好ましい。金属酸化物の電子移動度が1.0×10−6cm/Vs以上であることは、電子取り出し性能が向上し、変換効率が向上しうる点で好ましい。 Examples of the metal oxide having n-type semiconductor characteristics include metal oxides whose electron mobility is within a predetermined range. The electron mobility of the metal oxide is not particularly limited, but is usually 1.0 × 10 −6 cm 2 / Vs or more, preferably 1.0 × 10 −5 cm 2 / Vs or more, 5.0 × 10 −5 cm 2 / Vs or more is more preferable, and 1.0 × 10 −4 cm 2 / Vs or more is more preferable. On the other hand, it is usually 1.0 × 10 4 cm 2 / Vs or less, preferably 1.0 × 10 3 cm 2 / Vs or less, and more preferably 5.0 × 10 2 cm 2 / Vs or less. It is preferable that the electron mobility of the metal oxide is 1.0 × 10 −6 cm 2 / Vs or more from the viewpoint that the electron extraction performance can be improved and the conversion efficiency can be improved.

なかでも、電子取り出し性能が高い点で、酸化チタンのような周期表第4族元素の酸化物、及び酸化亜鉛のような周期表第12族元素の酸化物が好ましく、酸化チタン又は酸化亜鉛がより好ましい。また、酸化亜鉛は、イオン結合性が強い、ウルツ鉱型の結晶構造をとることから、リチウム化合物、ナトリウム化合物及びカリウム化合物と共存しやすい点で、特に好ましい。本明細書において、周期表とは、IUPAC2005年度推奨版(Recommendations of IUPAC 2005)のことを指す。   Among these, from the viewpoint of high electron extraction performance, an oxide of a periodic table group 4 element such as titanium oxide and an oxide of a periodic table group 12 element such as zinc oxide are preferable, and titanium oxide or zinc oxide is preferable. More preferred. Zinc oxide is particularly preferable in that it has a strong ionic bond and has a wurtzite type crystal structure, so that it easily coexists with a lithium compound, a sodium compound, and a potassium compound. In this specification, the periodic table refers to the IUPAC 2005 recommended version (Recommendations of IUPAC 2005).

金属酸化物としては1種の酸化物を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。   As the metal oxide, one kind of oxide may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.

[1.1.2 アルカリ金属元素]
混合層に含まれるリチウム、ナトリウム、及びカリウムは、任意の形態で混合層中に存在しうる。一例としての混合層は、リチウム化合物、ナトリウム化合物及びカリウム化合物からなる群から選択された1以上の化合物を含有している。化合物の種類に特段の制限はなく、化合物には、酸化物、水酸化物、過酸化物、炭酸塩、酢酸塩等のカルボン酸塩、リン酸塩、硝酸塩及び硫酸塩等が含まれる。なかでも、金属酸化物と同時に得ることが可能であり、安定である点で、酸化物が好ましい。
[1.1.2 Alkali metal elements]
Lithium, sodium, and potassium contained in the mixed layer may be present in the mixed layer in any form. The mixed layer as an example contains one or more compounds selected from the group consisting of a lithium compound, a sodium compound, and a potassium compound. There is no special restriction | limiting in the kind of compound, A compound includes carboxylate, such as an oxide, a hydroxide, a peroxide, carbonate, acetate, phosphate, nitrate, sulfate. Among these, an oxide is preferable because it can be obtained simultaneously with a metal oxide and is stable.

混合層に含まれるリチウム化合物、ナトリウム化合物及びカリウム化合物は、1種の化合物であってもよいし、2種以上の混合物であってもよい。例えばナトリウム化合物は、酸化ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、及び酢酸ナトリウム等の混合物でありうる。このようなナトリウム化合物の混合物は、例えば、酢酸ナトリウムを原料として加熱処理を行うことで得られうる。   One compound may be sufficient as the lithium compound, sodium compound, and potassium compound which are contained in a mixed layer, and a 2 or more types of mixture may be sufficient as it. For example, the sodium compound can be a mixture of sodium oxide, sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium acetate, and the like. Such a mixture of sodium compounds can be obtained, for example, by performing a heat treatment using sodium acetate as a raw material.

[1.1.3 電子取り出し層102の形成方法]
電子取り出し層102の形成方法は、特段の制限はない。具体的には、真空蒸着法、スパッタ法等の乾式成膜法、ゾルゲル法又は塗布法等の湿式成膜法が挙げられる。特に、混合層を形成する場合、プロセスを簡略化しうる点でゾルゲル法又は塗布法を用いることが好ましく、短時間で成膜しうる点で塗布法を用いることがより好ましい。
[1.1.3 Formation Method of Electron Extraction Layer 102]
The method for forming the electron extraction layer 102 is not particularly limited. Specific examples include dry film formation methods such as vacuum deposition and sputtering, and wet film formation methods such as sol-gel methods and coating methods. In particular, when forming a mixed layer, it is preferable to use a sol-gel method or a coating method in terms of simplifying the process, and it is more preferable to use a coating method in terms of forming a film in a short time.

(ゾルゲル法)
ゾルゲル法とは、金属酸化物前駆体に対して外的刺激を加えることにより、金属酸化物を製造する方法をいう。通常金属酸化物前駆体は、加水分解物であるゾル状態の金属水酸化物を経ながら、ゲル状態の金属酸化物へと変換される。
(Sol-gel method)
The sol-gel method refers to a method for producing a metal oxide by applying an external stimulus to the metal oxide precursor. Usually, a metal oxide precursor is converted into a metal oxide in a gel state through a sol-state metal hydroxide which is a hydrolyzate.

ゾルゲル法を用いる場合、金属酸化物前駆体と、リチウム、ナトリウム、及びカリウムからなる群より選ばれる少なくとも1つであるアルカリ金属元素と、溶媒とを含有するインクを調製し、このインクを塗布して外的刺激を与え、金属酸化物前駆体を金属酸化物へと変換する(以下、変換工程と称する)ことにより、金属酸化物とアルカリ金属元素とを含有する混合層を形成する。   When using the sol-gel method, an ink containing a metal oxide precursor, at least one alkali metal element selected from the group consisting of lithium, sodium, and potassium, and a solvent is prepared, and this ink is applied. Thus, an external stimulus is applied to convert the metal oxide precursor into a metal oxide (hereinafter referred to as a conversion step), thereby forming a mixed layer containing the metal oxide and the alkali metal element.

ゾルゲル法に用いるインクが含有する金属酸化物前駆体としては、特段の制限はないが、金属水酸化物、金属エトキシドや金属イソプロポキシド等の金属アルコキシド、金属酢酸塩等の金属カルボン酸塩、金属アセチルアセトン塩、金属カルボニル塩等の有機金属錯体、金属炭酸塩、金属リン酸塩、金属硝酸塩又は金属硫酸塩等が挙げられる。金属酸化物前駆体は、容易に金属酸化物に変換できることが好ましい。より変換が容易な点で、金属酸化物前駆体として好ましくは金属水酸化物、金属アルコキシド、金属カルボン酸塩又は金属炭酸塩であり、さらに好ましくは金属カルボン酸塩であり、特に好ましくは金属カルボン酸塩水和物である。   The metal oxide precursor contained in the ink used in the sol-gel method is not particularly limited, but metal hydroxide, metal alkoxide such as metal ethoxide and metal isopropoxide, metal carboxylate such as metal acetate, Examples thereof include organic metal complexes such as metal acetylacetone salts and metal carbonyl salts, metal carbonates, metal phosphates, metal nitrates and metal sulfates. It is preferable that the metal oxide precursor can be easily converted into a metal oxide. In terms of easier conversion, the metal oxide precursor is preferably a metal hydroxide, metal alkoxide, metal carboxylate or metal carbonate, more preferably a metal carboxylate, and particularly preferably a metal carboxylate. Acid salt hydrate.

ゾルゲル法に用いるインクが含有するアルカリ金属元素は、任意の形態でありうる。一例としてのインクは、リチウム化合物、ナトリウム化合物及びカリウム化合物からなる群から選ばれる少なくとも1つであるアルカリ金属化合物を含有している。化合物の種類に特段の制限はなく、混合層について例示したものと同様のものでありうる。副生成物の発生を抑えるためには、金属酸化物前駆体と同じ形態の金属塩又は金属錯体を用いることが好ましい。例えば、金属酸化物前駆体及びアルカリ金属化合物が塩である場合、金属酸化物前駆体及びアルカリ金属化合物は、共通するカウンターアニオンを有することが好ましい。一例としては、金属酸化物前駆体として金属カルボン酸塩を用いて金属酸化物を形成する場合、上述のアルカリ金属元素のカルボン酸塩をインクが含有することが好ましい。   The alkali metal element contained in the ink used in the sol-gel method can be in any form. The ink as an example contains an alkali metal compound that is at least one selected from the group consisting of a lithium compound, a sodium compound, and a potassium compound. There is no special restriction | limiting in the kind of compound, It may be the same as that illustrated about the mixed layer. In order to suppress the generation of by-products, it is preferable to use a metal salt or metal complex having the same form as the metal oxide precursor. For example, when the metal oxide precursor and the alkali metal compound are salts, the metal oxide precursor and the alkali metal compound preferably have a common counter anion. As an example, when forming a metal oxide using a metal carboxylate as a metal oxide precursor, the ink preferably contains the above-mentioned alkali metal carboxylate.

上述のように混合層が含有するリチウム化合物、ナトリウム化合物及びカリウム化合物としては酸化物(アルカリ金属酸化物)が好ましい。この場合、ゾルゲル法に用いるインクはアルカリ金属酸化物を含有していてもよいし、アルカリ金属酸化物の前駆体を含有していてもよい。アルカリ金属酸化物の前駆体とは、変換工程によってアルカリ金属酸化物へと変換される化合物のことを指す。酸化物の前駆体としては特に制限されないが、例えば、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属アルコキシド、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属硝酸塩又はアルカリ金属カルボン塩等が挙げられる。金属酸化物とアルカリ金属元素とが均一に混合された混合層がより容易に得られうる点で、アルカリ金属カルボン酸塩を用いる事はより好ましい。   As described above, the lithium compound, sodium compound and potassium compound contained in the mixed layer are preferably oxides (alkali metal oxides). In this case, the ink used for the sol-gel method may contain an alkali metal oxide or may contain an alkali metal oxide precursor. The precursor of an alkali metal oxide refers to a compound that is converted into an alkali metal oxide by a conversion step. Although it does not restrict | limit especially as a precursor of an oxide, For example, an alkali metal hydroxide, an alkali metal alkoxide, an alkali metal carbonate, an alkali metal nitrate, or an alkali metal carboxylate etc. are mentioned. It is more preferable to use an alkali metal carboxylate in that a mixed layer in which a metal oxide and an alkali metal element are uniformly mixed can be obtained more easily.

ゾルゲル法に用いるインクが含有する溶媒としては、特に限定されないが、例えば、水;ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、ノナン又はデカン等の脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン、クロロベンゼン又はオルトジクロロベンゼン等の芳香族炭化水素類;メタノール、エタノール、イソプロパノール、2−メトキシエタノール又は2−ブトキシエタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン又はシクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル又は乳酸メチル等のエステル類;クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン又はトリクロロエチレン等のハロゲン炭化水素類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、エチルエーテル、テトラヒドロフラン又はジオキサン等のエーテル類;ジメチルホルムアミド又はジメチルアセトアミド等のアミド類;エタノールアミン、ジエチルアミン又トリエチルアミン等のアミン類が挙げられる。なかでも好ましくは、水;メタノール、エタノール、イソプロパノール、2−メトキシエタノール又は2−ブトキシエタノール等のアルコール類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、エチルエーテル、テトラヒドロフラン又はジオキサン等のエーテル類である。さらに好ましくは、水、エタノール、イソプロパノール、2−メトキシエタノール、2−ブトキシエタノール又はプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)である。   The solvent used in the ink used in the sol-gel method is not particularly limited. For example, water; aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, isooctane, nonane or decane; toluene, xylene, chlorobenzene, or orthodichlorobenzene Aromatic hydrocarbons; alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, 2-methoxyethanol or 2-butoxyethanol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone or cyclohexanone; ethyl acetate, butyl acetate or methyl lactate Esters of: halogenated hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, dichloroethane, trichloroethane or trichloroethylene; propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), ethyl ether , Ethers such as tetrahydrofuran or dioxane; amides such as dimethylformamide or dimethylacetamide; ethanol amines include amines such as diethylamine addition of triethylamine. Among these, water; alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, 2-methoxyethanol or 2-butoxyethanol; ethers such as propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), ethyl ether, tetrahydrofuran or dioxane. More preferred is water, ethanol, isopropanol, 2-methoxyethanol, 2-butoxyethanol or propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA).

ゾルゲル法に用いるインクは1種の溶媒を含有していてもよいし、2種以上の溶媒を任意の組み合わせ及び比率で含有していてもよい。また、溶媒は電子取り出し層中に残留していてもよく、溶媒の沸点に規定はない。   The ink used for the sol-gel method may contain one type of solvent, or may contain two or more types of solvents in any combination and ratio. Moreover, the solvent may remain in the electron extraction layer, and there is no regulation on the boiling point of the solvent.

ゾルゲル法に用いるインク中の、金属酸化物前駆体の濃度は、特段の制限はないが、通常0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1質量%以上であり、一方、通常70質量%以下、好ましくは50質量%以下、より好ましくは20質量%以下である。インク中の金属酸化物前駆体の濃度が上記範囲内にあることは、金属酸化物前駆体を均一に塗布しうる点で好ましい。   The concentration of the metal oxide precursor in the ink used in the sol-gel method is not particularly limited, but is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more. On the other hand, it is usually 70% by mass or less, preferably 50% by mass or less, and more preferably 20% by mass or less. It is preferable that the concentration of the metal oxide precursor in the ink is within the above range in that the metal oxide precursor can be uniformly applied.

ゾルゲル法に用いるインク中の、リチウム化合物、ナトリウム化合物及びカリウム化合物の合計濃度は、特段の制限はないが、通常0.003質量%以上、好ましくは0.005質量%以上、より好ましくは0.01質量%以上であり、一方、通常25質量%以下、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下である。インク中の金属酸化物及びその前駆体の濃度が上記範囲内にあることは、アルカリ金属化合物又はその前駆体を均一に塗布しうる点で好ましい。   The total concentration of the lithium compound, the sodium compound and the potassium compound in the ink used in the sol-gel method is not particularly limited, but is usually 0.003% by mass or more, preferably 0.005% by mass or more, more preferably 0.00. On the other hand, it is usually 25% by mass or less, preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less. It is preferable that the concentration of the metal oxide and its precursor in the ink is in the above range from the viewpoint that the alkali metal compound or its precursor can be applied uniformly.

ゾルゲル法に用いるインク中の、リチウム原子、ナトリウム原子及びカリウム原子の合計数は、金属酸化物を構成する金属元素の原子数に対して、通常0.3原子%以上、好ましくは0.5原子%以上、より好ましくは1原子%以上であり、一方、通常30原子%以下、好ましくは20原子%以下、より好ましくは15%原子以下であり、さらに好ましくは10原子%以下である。元素の組成比が上記範囲にあることは、得られる光電変換素子の変換効率が向上しうる点で好ましい。インク中のリチウム原子、ナトリウム原子、カリウム原子、及び金属酸化物の金属原子の組成比を決定する方法としては、ICP(誘導結合プラズマ)測定が挙げられる。ゾルゲル法は後述のような外部刺激等を必要とする成膜方法であるため、金属酸化物を構成する金属元素の原子数に対しての、リチウム原子、ナトリウム原子及びカリウム原子の合計数は、インク中と素子中では必ずしも一致するわけではない。   The total number of lithium atoms, sodium atoms, and potassium atoms in the ink used for the sol-gel method is usually 0.3 atom% or more, preferably 0.5 atoms, relative to the number of metal elements constituting the metal oxide. % Or more, more preferably 1 atom% or more. On the other hand, it is usually 30 atom% or less, preferably 20 atom% or less, more preferably 15% atom or less, and further preferably 10 atom% or less. It is preferable that the composition ratio of the elements is in the above range in that the conversion efficiency of the obtained photoelectric conversion element can be improved. As a method for determining the composition ratio of lithium atoms, sodium atoms, potassium atoms, and metal atoms of the metal oxide in the ink, there is ICP (inductively coupled plasma) measurement. Since the sol-gel method is a film forming method that requires external stimulation as described below, the total number of lithium atoms, sodium atoms, and potassium atoms with respect to the number of atoms of the metal element constituting the metal oxide is: The ink and the element do not necessarily match.

インクの塗布は任意の方法で行うことができる。例えば、スピンコート法、グラビアコート法、キスコート法、ロールブラッシュ法、スプレーコート法、エアナイフコート法、ワイヤーバーバーコート法、パイプドクター法、含浸・コート法、カーテンコート法等が挙げられる。また、これらの方法のうち1種を単独で用いてもよいし、2種以上を任意に組み合わせて用いることもできる。   The ink can be applied by any method. Examples thereof include spin coating, gravure coating, kiss coating, roll brushing, spray coating, air knife coating, wire barber coating, pipe doctor method, impregnation / coating method, curtain coating method and the like. Moreover, 1 type may be used independently among these methods, and 2 or more types can also be used in arbitrary combinations.

変換工程において、どのような外的刺激を金属酸化物前駆体に与えるかは任意であるが、通常は、熱処理、光処理等を行う。乾燥プロセスを同時に行える点で、熱処理を行うことが好ましい。   In the conversion step, what kind of external stimulus is given to the metal oxide precursor is arbitrary, but usually heat treatment, light treatment, etc. are performed. It is preferable to perform heat treatment in that the drying process can be performed simultaneously.

その他のゾルゲル法における具体的な処理は、周知技術を参考にして行うことができる。例えば、インクが安定化しうる点で、エタノールアミンのようなアミンをインクに添加することも好ましい。   Other specific treatments in the sol-gel method can be performed with reference to known techniques. For example, it is also preferable to add an amine such as ethanolamine to the ink in that the ink can be stabilized.

(塗布法)
塗布法とは、化合物を含有するインクを塗布することにより、この化合物を含有する層を形成する方法のことを指す。例えば、金属酸化物と、リチウム、ナトリウム、及びカリウムからなる群より選ばれる少なくとも1つであるアルカリ金属元素と、を含有する塗布液を塗布することにより、金属酸化物とアルカリ金属元素とを含有する層を形成することができる。
(Coating method)
The coating method refers to a method of forming a layer containing a compound by applying an ink containing the compound. For example, a metal oxide and an alkali metal element are contained by applying a coating liquid containing a metal oxide and at least one alkali metal element selected from the group consisting of lithium, sodium, and potassium. Layer can be formed.

塗布法に用いるインクは、金属酸化物、アルカリ金属元素及び溶媒を含有するのであれば特段の制限はない。   The ink used for the coating method is not particularly limited as long as it contains a metal oxide, an alkali metal element, and a solvent.

塗布法に用いるインクが含有する金属酸化物としては、粒子状であることが、均一な膜厚の電子取り出し層が形成されうる点で好ましい。   The metal oxide contained in the ink used in the coating method is preferably in the form of particles in that an electron extraction layer having a uniform thickness can be formed.

金属酸化物粒子の平均一次粒径は、通常5nm以上、好ましくは10nm以上、より好ましくは20nm以上であり、一方、通常100nm以下、好ましくは60nm以下、より好ましくは40nm以下である。平均一次粒径が5nm以上であることは、金属酸化物が凝集しにくく、平均二次粒径が好適な大きさの金属酸化物が得られるため、好ましい。また、平均一次粒径が100nm以下であることは、金属酸化物の二次粒子ひとつひとつが適度な大きさとなり、均一な膜厚の電子取り出し層が形成されるために好ましい。   The average primary particle size of the metal oxide particles is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more, more preferably 20 nm or more, and is usually 100 nm or less, preferably 60 nm or less, more preferably 40 nm or less. The average primary particle size of 5 nm or more is preferable because the metal oxide is less likely to aggregate and a metal oxide having a suitable average secondary particle size can be obtained. Moreover, it is preferable that the average primary particle diameter is 100 nm or less because each of the secondary particles of the metal oxide has an appropriate size and an electron extraction layer having a uniform film thickness is formed.

金属酸化物の平均一次粒径は、動的光散乱粒子径測定装置や透過型電子顕微鏡(TEM)等で測定することができる。平均一次粒径が5nm以上100nm以下の金属酸化物(金属酸化物のナノ粒子と記すこともある)としては、具体的には、ナノジンク60(本荘ケミカル社製)、FINEX−30(堺化学工業社製)、ZINCOX SUPER F−2(ハクスイテック社製)等が挙げられる。   The average primary particle size of the metal oxide can be measured with a dynamic light scattering particle size measuring device, a transmission electron microscope (TEM), or the like. Specific examples of metal oxides having an average primary particle size of 5 nm or more and 100 nm or less (sometimes referred to as metal oxide nanoparticles) include nano zinc 60 (Honjo Chemical Co., Ltd.), FINEX-30 (Sakai Chemical Industry). And ZINCOX SUPER F-2 (manufactured by Hakusui Tech Co., Ltd.).

また、金属酸化物粒子は、溶媒に分散しやすくするために表面処理剤で表面処理されていてもよい。表面処理剤としては、特段の制限はないが、メチルハイドロジェンポリシロキサン、ポリメトキシシラン、ジメチルポリシロキサン又はジメチコンPEG−7コハク酸塩等のポリシロキサン化合物及びその塩;シラン化合物等(メチルジメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシラン又は3−カルボキシプロピルトリメチルトリメトキシシラン等)の有機ケイ素化合物;ラウリン酸、ステアリン酸、2−(2−メトキシエトキシ)酢酸又は6−ヒドロキシヘキサン酸等のカルボン酸化合物;ラウリルエーテルリン酸又はトリオクチルホスフィン等の有機リン化合物;ジメチルアミン、トリブチルアミン、トリメチルアミン、シクロヘキシルアミン又はエチレンジアミン等のアミン化合物;ポリイミン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン又はポリ尿素等のバインダー樹脂が挙げられる。なお、表面処理剤としては1種の化合物を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。   In addition, the metal oxide particles may be surface-treated with a surface treatment agent to facilitate dispersion in a solvent. The surface treatment agent is not particularly limited, but is a polysiloxane compound such as methylhydrogenpolysiloxane, polymethoxysilane, dimethylpolysiloxane, or dimethicone PEG-7 succinate and a salt thereof; a silane compound or the like (methyldimethoxysilane) , Dimethyldimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane or 3-carboxypropyltrimethyltrimethoxysilane); organosilicon compounds; lauric acid, stearic acid, 2- (2-methoxy) Ethoxy) Carboxylic acid compounds such as acetic acid or 6-hydroxyhexanoic acid; Organophosphorus compounds such as lauryl ether phosphoric acid or trioctylphosphine; Dimethylamine, tributylamine, trimethylamine, cyclohexylamino Or amine compounds such as ethylenediamine; polyimines, polyesters, polyamides, binder resin such as polyurethane or polyurea. In addition, as a surface treating agent, 1 type of compounds may be used independently, or 2 or more types may be used together.

塗布法に用いるインクが含有するアルカリ金属元素は、任意の形態でありうる。一例としてのインクは、リチウム化合物、ナトリウム化合物及びカリウム化合物からなる群から選ばれる少なくとも1つであるアルカリ金属化合物を含有している。化合物の種類に特段の制限はなく、混合層について例示したものと同様のものでありうる。また、上述のように混合層が含有するリチウム化合物、ナトリウム化合物及びカリウム化合物としては酸化物(アルカリ金属酸化物)が好ましい。この場合、塗布法に用いるインクはアルカリ金属酸化物を含有していてもよいし、アルカリ金属酸化物の前駆体を含有していてもよい。アルカリ金属酸化物の前駆体としては、ゾルゲル法について挙げたものと同様のものを用いることができる。   The alkali metal element contained in the ink used for the coating method can be in any form. The ink as an example contains an alkali metal compound that is at least one selected from the group consisting of a lithium compound, a sodium compound, and a potassium compound. There is no special restriction | limiting in the kind of compound, It may be the same as that illustrated about the mixed layer. Moreover, as a lithium compound, a sodium compound, and a potassium compound which a mixed layer contains as mentioned above, an oxide (alkali metal oxide) is preferable. In this case, the ink used for the coating method may contain an alkali metal oxide or a precursor of an alkali metal oxide. As the precursor of the alkali metal oxide, the same ones as mentioned for the sol-gel method can be used.

塗布法に用いるインクが含有する溶媒としては、特に限定されず、ゾルゲル法について挙げたものと同様のものを用いることができる。   The solvent contained in the ink used for the coating method is not particularly limited, and the same solvents as those mentioned for the sol-gel method can be used.

塗布法に用いるインク中の、金属酸化物の濃度は、特段の制限はないが、通常0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1質量%以上であり、一方、通常70質量%以下、好ましくは50質量%以下、より好ましくは20質量%以下である。インク中の金属酸化物の濃度が上記範囲内にあることは、金属酸化物を均一に塗布しうる点で好ましい。   The concentration of the metal oxide in the ink used for the coating method is not particularly limited, but is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more. Usually, it is 70 mass% or less, preferably 50 mass% or less, more preferably 20 mass% or less. It is preferable that the concentration of the metal oxide in the ink is within the above range from the viewpoint that the metal oxide can be uniformly applied.

塗布法に用いるインク中の、リチウム化合物、ナトリウム化合物及びカリウム化合物の合計濃度は、特段の制限はなく、ゾルゲル法に用いるインクと同様でありうる。また、塗布法に用いるインク中の、リチウム原子、ナトリウム原子及びカリウム原子の合計数の、金属酸化物を構成する金属元素の原子数に対する比も、ゾルゲル法に用いるインクと同様でありうる。   The total concentration of the lithium compound, sodium compound, and potassium compound in the ink used for the coating method is not particularly limited, and can be the same as that of the ink used for the sol-gel method. Further, the ratio of the total number of lithium atoms, sodium atoms and potassium atoms in the ink used for the coating method to the number of atoms of the metal element constituting the metal oxide can be the same as that of the ink used for the sol-gel method.

インクの塗布は任意の方法で行うことができる。具体的な例としては、ゾルゲル法について挙げたものと同様のものが挙げられる。   The ink can be applied by any method. Specific examples are the same as those mentioned for the sol-gel method.

[1.1.4 電子取り出し層の作用]
電子取り出し層102は、リチウム、ナトリウム、及びカリウムからなる群より選ばれる少なくとも1つであるアルカリ金属元素と、アルカリ金属元素とは異なる金属元素の酸化物とを含有する混合層を備える。
[1.1.4 Action of electron extraction layer]
The electron extraction layer 102 includes a mixed layer containing an alkali metal element that is at least one selected from the group consisting of lithium, sodium, and potassium, and an oxide of a metal element that is different from the alkali metal element.

一般的に、電子デバイスでは、耐久性の低下やリーク電流の増加の原因となるナトリウム、カリウム等のアルカリ金属元素を含まない無アルカリガラスが用いられる。しかしながら、本発明者らの検討によると、金属酸化物が、リチウム、ナトリウム、又はカリウムからなる群より選ばれる少なくとも一つのアルカリ金属元素を含むことで、光電変換素子における変換効率が向上することが判明した。この理由として、リチウム、ナトリウム及びカリウムは、亜鉛よりも小さい電気陰性度を有するため、混合層において金属酸化物にリチウム原子、ナトリウム原子又はカリウム原子がよく分散され、より電子取り出し性能が高い混合層が得られたものと考えられる。   Generally, in an electronic device, an alkali-free glass that does not contain alkali metal elements such as sodium and potassium, which cause a decrease in durability and an increase in leakage current, is used. However, according to the study by the present inventors, the metal oxide contains at least one alkali metal element selected from the group consisting of lithium, sodium, or potassium, so that the conversion efficiency in the photoelectric conversion element is improved. found. The reason for this is that lithium, sodium and potassium have electronegativity lower than that of zinc, so in the mixed layer, lithium, sodium or potassium atoms are well dispersed in the metal oxide, and the mixed layer has higher electron extraction performance. Is considered to have been obtained.

一方で、上述のように、周期表第13族元素から選ばれる原子(特にアルミニウム又はガリウム)を含有する酸化亜鉛層を、電子取り出し層として用いる技術が知られている。しかしながら、周期表第13族元素から選ばれる原子(特にアルミニウム又はガリウム)を、酸化亜鉛のような金属酸化物中によく分散させることは容易ではないと考えられる。すなわち、周期表第13族元素は、金属酸化物を構成する金属元素と電気陰性度が近いため、酸化亜鉛のような金属酸化物中に周期表第13族元素から選ばれる原子を分散させるためには、周期表第13族元素から選ばれる原子で金属原子を置換する必要があると考えられるためである。   On the other hand, as described above, a technique is known in which a zinc oxide layer containing an atom (particularly aluminum or gallium) selected from Group 13 elements of the periodic table is used as an electron extraction layer. However, it is not easy to well disperse atoms (particularly aluminum or gallium) selected from Group 13 elements of the periodic table in a metal oxide such as zinc oxide. That is, the group 13 element of the periodic table has an electronegativity close to that of the metal element constituting the metal oxide, so that atoms selected from the group 13 element of the periodic table are dispersed in the metal oxide such as zinc oxide. This is because it is considered necessary to substitute a metal atom with an atom selected from Group 13 elements of the periodic table.

また、セシウムも亜鉛よりも小さい電気陰性度を有するが、一方でリチウム、ナトリウム及びカリウムと比べて原子半径が大きい。このために、セシウムは金属酸化物中に入りにくいものと考えられる。このために、リチウム、ナトリウム又はカリウムを含有する金属酸化物と比べて、セシウムを含有する金属酸化物が、より低い電子取り出し性能を示しているものと考えられる。   Cesium also has a smaller electronegativity than zinc, but has a larger atomic radius than lithium, sodium and potassium. For this reason, it is considered that cesium hardly enters the metal oxide. For this reason, it is considered that the metal oxide containing cesium shows lower electron extraction performance than the metal oxide containing lithium, sodium or potassium.

また、アルミニウム、セシウム等の金属は、添加する際における金属塩又は金属錯体の取扱いが難しく、金属酸化物前駆体と同じ形態の塩又は錯体を用いることが困難であるという問題もあった。例えば、金属酸化物前駆体として酢酸亜鉛を用いる場合、同じ形態の塩としては酢酸セシウムや酢酸水酸化アルミニウムが挙げられるが、これらは、酢酸カリウムや酢酸ナトリウムと比べて、安定性や難溶性に課題がある。セシウム化合物としては炭酸セシウム、アルミニウム化合物としては硝酸アルミニウムがよく用いられるが、これらと同じ形態の塩である炭酸亜鉛及び硝酸亜鉛は、不安定で取扱いにくくなる。この場合、炭酸塩と酢酸塩、硝酸塩と酢酸塩のように、異なる形態の塩を用いることもできるが、分解温度や生成する副生物等の点で複雑さが増すため、例えば酢酸塩のみを用いた場合よりも、取扱いやすさ、生成される膜質の制御、及びこれらに相関するコスト面での課題が大きくなる可能性がある。一方、リチウム、ナトリウム、及びカリウムの塩又は錯体は、多種多様かつ安定な化合物が多くあるため、金属酸化物前駆体と同じ形態の塩又は錯体を用いることが容易であり、コスト面で有利である。   In addition, when a metal such as aluminum or cesium is added, it is difficult to handle a metal salt or metal complex, and it is difficult to use a salt or complex having the same form as the metal oxide precursor. For example, when zinc acetate is used as the metal oxide precursor, examples of the salt in the same form include cesium acetate and aluminum acetate hydroxide, which are more stable and less soluble than potassium acetate and sodium acetate. There are challenges. Cesium carbonate is often used as the cesium compound, and aluminum nitrate is often used as the aluminum compound. However, zinc carbonate and zinc nitrate, which are salts in the same form as these, are unstable and difficult to handle. In this case, different forms of salts can be used, such as carbonate and acetate, nitrate and acetate, but the complexity increases in terms of decomposition temperature and by-products generated, so for example only acetate is used. There is a possibility that problems in terms of ease of handling, control of film quality to be generated, and costs related to these may be greater than in the case of using them. On the other hand, since lithium, sodium, and potassium salts or complexes have a wide variety of stable compounds, it is easy to use a salt or complex in the same form as the metal oxide precursor, which is advantageous in terms of cost. is there.

また、特に金属酸化物として酸化亜鉛を用いる場合、酸化亜鉛においてZn(1s2s2s3s3s3d104s)の3d電子とO(1s2s2p)の2p電子とが強く混成しているところ、3d電子を持たないLi(1s2s)、Na(1s2s2p3s)、K(1s2s2p3s3p4s)はZn−O結合を修飾し、局所的な双極子を誘起する。このことにより、リチウム、ナトリウム又はカリウムを含有した酸化亜鉛膜はより高い電子取り出し性能を示しているものと考えられる。 In particular, when zinc oxide is used as the metal oxide, 3d electrons of Zn (1s 2 2s 2 2s 6 3s 2 3s 6 3d 10 4s 2 ) and 2p electrons of O (1s 2 2s 2 2p 4 ) and Are strongly hybridized, Li (1s 2 2s 1 ), Na (1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ), K (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 ) which do not have 3d electrons are Zn Modify the -O bond and induce local dipoles. Thus, it is considered that the zinc oxide film containing lithium, sodium or potassium shows higher electron extraction performance.

[1.2 正孔取り出し層(104)]
正孔取り出し層104の材料は、特に限定は無く、活性層103から電極(アノード)105への正孔の取り出し効率を向上させることが可能な材料であれば特に限定されない。具体的には、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、トリフェニレンジアミンポリピロール又はポリアニリン等にスルホン酸及び/又はヨウ素等をドーピングした導電性ポリマー、スルホニル基を置換基に有するポリチオフェン誘導体、アリールアミン等の導電性有機化合物、酸化銅、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化バナジウム又は酸化タングステン等の金属酸化物、後述のp型半導体化合物等が挙げられる。その中でも、好ましくはスルホン酸をドーピングした導電性ポリマーであり、より好ましくは、ポリチオフェン誘導体にポリスチレンスルホン酸をドーピングした、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT:PSS)である。また、金、インジウム、銀、パラジウム等の金属等の薄膜も使用することができる。さらに、金属等の薄膜は、単独で用いることもできるし、上記の有機材料と組み合わせて用いることもできる。
[1.2 Hole Extraction Layer (104)]
The material of the hole extraction layer 104 is not particularly limited as long as it is a material that can improve the efficiency of extracting holes from the active layer 103 to the electrode (anode) 105. Specifically, conductive organic compounds such as polythiophene, polypyrrole, polyacetylene, triphenylenediamine polypyrrole or polyaniline doped with sulfonic acid and / or iodine, polythiophene derivatives having a sulfonyl group as a substituent, and conductive organic compounds such as arylamine And metal oxides such as copper oxide, nickel oxide, manganese oxide, molybdenum oxide, vanadium oxide, and tungsten oxide, and p-type semiconductor compounds described later. Among them, a conductive polymer doped with sulfonic acid is preferable, and more preferably, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) poly (styrenesulfonic acid) (PEDOT: polythiophene derivative doped with polystyrene sulfonic acid). PSS). A thin film of metal such as gold, indium, silver or palladium can also be used. Further, a thin film of metal or the like can be used alone or in combination with the above organic material.

また、正孔取り出し層104は1層で構成されていてもよいし、2層以上の積層構造を有していてもよい。   In addition, the hole extraction layer 104 may be formed of a single layer or may have a stacked structure of two or more layers.

正孔取り出し層104の膜厚は特に限定はないが、通常0.2nm以上である。一方、通常400nm以下、好ましくは200nm以下である。正孔取り出し層104の膜厚が0.2nm以上であることでバッファ材料としての機能がよく発揮され、正孔取り出し層104の膜厚が400nm以下であることで、正孔が取り出し易くなり、光電変換効率が向上しうる。   The thickness of the hole extraction layer 104 is not particularly limited, but is usually 0.2 nm or more. On the other hand, it is usually 400 nm or less, preferably 200 nm or less. When the film thickness of the hole extraction layer 104 is 0.2 nm or more, the function as a buffer material is well exhibited, and when the film thickness of the hole extraction layer 104 is 400 nm or less, holes are easily extracted. Photoelectric conversion efficiency can be improved.

正孔取り出し層104の形成方法に制限はない。例えば、昇華性を有する材料を用いる場合は真空蒸着法等の乾式成膜法により形成することができる。また、例えば、溶媒に可溶な材料を用いる場合は、スピンコート法やインクジェット法等の方法を用いた湿式成膜法により形成することができる。正孔取り出し層104に半導体化合物を用いる場合は、後述する活性層に用いる低分子有機半導体化合物と同様に、前駆体を含有する層を形成した後に、前駆体を半導体化合物に変換することにより、半導体化合物を含有する正孔取り出し層104を形成することができる。   There is no limitation on the formation method of the hole extraction layer 104. For example, when a material having sublimation property is used, it can be formed by a dry film forming method such as a vacuum evaporation method. For example, when a material soluble in a solvent is used, the film can be formed by a wet film forming method using a method such as a spin coating method or an ink jet method. In the case of using a semiconductor compound for the hole extraction layer 104, by forming a layer containing a precursor in the same manner as a low molecular organic semiconductor compound used for an active layer described later, the precursor is converted into a semiconductor compound, The hole extraction layer 104 containing a semiconductor compound can be formed.

特に、PEDOT:PSSを用いる場合、分散液を塗布することにより正孔取り出し層104を形成することが好ましい。PEDOT:PSSの分散液としては、ヘレウス社製のCLEVIOSTMシリーズや、アグファ社製のORGACONTMシリーズ等が挙げられる。 In particular, when PEDOT: PSS is used, it is preferable to form the hole extraction layer 104 by applying a dispersion. PEDOT: The dispersion of PSS, and CLEVIOS TM series of Heraeus, Inc., include Agfa Corp. of ORGACON TM series and the like.

湿式成膜法を用いる場合、塗布液はさらに界面活性剤を含有していてもよい。界面活性剤の使用により、微小な泡、異物等の付着による凹み、及び乾燥工程での塗布むらのうち少なくとも一方等の発生を抑制することができる。   When the wet film forming method is used, the coating solution may further contain a surfactant. By using the surfactant, it is possible to suppress the occurrence of at least one of minute bubbles, dents due to adhesion of foreign substances, and uneven coating in the drying process.

界面活性剤としては、公知の界面活性剤(カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤)を用いることができる。なかでも、ケイ素系界面活性剤、アセチレンジオール系界面活性剤又はフッ素系界面活性剤が好ましい。なお、1種の界面活性剤を単独で用いてもよいし、2種以上の界面活性剤を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   Known surfactants (cationic surfactants, anionic surfactants, nonionic surfactants) can be used as the surfactant. Of these, silicon-based surfactants, acetylenic diol-based surfactants, and fluorine-based surfactants are preferable. One type of surfactant may be used alone, or two or more types of surfactants may be used in any combination and ratio.

[1.3 活性層(103)]
活性層103は光電変換が行われる層を指し、通常、p型半導体化合物とn型半導体化合物を含む。p型半導体化合物とはp型半導体材料として働く化合物のことを指し、n型半導体化合物とはn型半導体材料として働く化合物のことを指す。光電変換素子107が光を受けると、光が活性層103に吸収され、p型半導体化合物とn型半導体化合物との界面で電気が発生し、発生した電気が電極(カソード)101及び電極(アノード)105から取り出される。
[1.3 Active layer (103)]
The active layer 103 refers to a layer in which photoelectric conversion is performed, and usually includes a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound. A p-type semiconductor compound refers to a compound that functions as a p-type semiconductor material, and an n-type semiconductor compound refers to a compound that functions as an n-type semiconductor material. When the photoelectric conversion element 107 receives light, the light is absorbed by the active layer 103 and electricity is generated at the interface between the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound, and the generated electricity is supplied to the electrode (cathode) 101 and the electrode (anode). ) 105.

活性層103の材料としては無機化合物と有機化合物とのいずれを用いてもよい。活性層103は簡易な塗布プロセスにより形成しうることが好ましい。この観点からは、活性層103の材料として有機化合物を用いることが好ましく、この場合、活性層103は有機化合物を含有する有機活性層である。以下では、活性層103が有機活性層であるものとして説明する。   As the material of the active layer 103, either an inorganic compound or an organic compound may be used. It is preferable that the active layer 103 can be formed by a simple coating process. From this viewpoint, it is preferable to use an organic compound as the material of the active layer 103. In this case, the active layer 103 is an organic active layer containing an organic compound. In the following description, it is assumed that the active layer 103 is an organic active layer.

活性層103の層構成は、p型半導体化合物層とn型半導体化合物層とが積層された薄膜積層型、p型半導体化合物とn型半導体化合物が混合した層を有するバルクヘテロ接合型、p型半導体化合物とn型半導体化合物が混合した層(i層)を薄膜積層型の中間層として有する構造等が挙げられる。なかでも、p型半導体化合物とn型半導体化合物が混合した層を有するバルクヘテロ接合型の活性層が好ましい。   The layer structure of the active layer 103 is a thin film stacked type in which a p-type semiconductor compound layer and an n-type semiconductor compound layer are stacked, a bulk heterojunction type having a mixed layer of a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound, and a p-type semiconductor. Examples thereof include a structure having a layer (i layer) in which a compound and an n-type semiconductor compound are mixed as an intermediate layer of a thin film stack type. Among these, a bulk heterojunction active layer having a layer in which a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound are mixed is preferable.

活性層103の膜厚は特に限定されないが、通常10nm以上、好ましくは50nm以上であり、一方通常1000nm以下、好ましくは500nm以下、より好ましくは200nm以下である。活性層103の膜厚が10nm以上であることは、膜の均一性が保たれ、短絡を起こしにくくなるために好ましい。また、活性層103の厚さが1000nm以下であることは、内部抵抗が小さくなり、かつ電極間の距離が離れず電荷の拡散が良好となるために好ましい。   The thickness of the active layer 103 is not particularly limited, but is usually 10 nm or more, preferably 50 nm or more, and is usually 1000 nm or less, preferably 500 nm or less, more preferably 200 nm or less. The film thickness of the active layer 103 is preferably 10 nm or more because the uniformity of the film is maintained and a short circuit is less likely to occur. Further, it is preferable that the thickness of the active layer 103 is 1000 nm or less because the internal resistance is reduced and the distance between the electrodes is not increased, and the charge diffusion is improved.

活性層103の作成方法としては、特段に制限はなく、例えば湿式成膜法又は乾式成膜法を用いることができる。なかでも、半導体化合物を含有する塗布液を塗布することにより層を形成する湿式成膜法を用いることが好ましい。より具体的には、p型半導体化合物層はp型半導体化合物を含有する塗布液を塗布することにより形成することができ、n型半導体化合物層はn型半導体化合物を含有する塗布液を塗布することにより形成することができ、p型半導体化合物とn型半導体化合物が混合した層はp型半導体化合物とn型半導体化合物とを含有する塗布液を塗布することにより形成することができる。   The method for forming the active layer 103 is not particularly limited, and for example, a wet film formation method or a dry film formation method can be used. Especially, it is preferable to use the wet film-forming method which forms a layer by apply | coating the coating liquid containing a semiconductor compound. More specifically, the p-type semiconductor compound layer can be formed by applying a coating solution containing a p-type semiconductor compound, and the n-type semiconductor compound layer is applied with a coating solution containing an n-type semiconductor compound. The layer in which the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound are mixed can be formed by applying a coating solution containing the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound.

また、p型半導体化合物前駆体を含む塗布液を塗布した後にp型半導体化合物前駆体をp型半導体化合物へと変換してもよいし、n型半導体化合物前駆体を含む塗布液を塗布した後にn型半導体化合物前駆体をn型半導体化合物へと変換してもよい。ここで、半導体化合物前駆体とは、熱又は光等の外部刺激を加えることにより、半導体化合物へと変換される化合物のことを指す。   Moreover, after apply | coating the coating liquid containing a p-type semiconductor compound precursor, you may convert a p-type semiconductor compound precursor into a p-type semiconductor compound, or after apply | coating the coating liquid containing an n-type semiconductor compound precursor. The n-type semiconductor compound precursor may be converted into an n-type semiconductor compound. Here, the semiconductor compound precursor refers to a compound that is converted into a semiconductor compound by applying an external stimulus such as heat or light.

具体的な湿式成膜法の方法は任意であり、例えば、スピンコート法、リバースロールコート法、グラビアコート法、キスコート法、ロールブラッシュ法、スプレーコート法、エアナイフコート法、ワイヤーバーバーコート法、パイプドクター法、含浸・コート法、カーテンコート法等が挙げられる。   The specific wet film forming method is arbitrary, for example, spin coating method, reverse roll coating method, gravure coating method, kiss coating method, roll brush method, spray coating method, air knife coating method, wire barber coating method, pipe Examples include a doctor method, an impregnation / coating method, and a curtain coating method.

p型半導体化合物とn型半導体化合物としては、それぞれ、1種の化合物を用いてもよいし、2種以上の化合物を任意の比率で併用してもよい。   As the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound, one type of compound may be used, or two or more types of compounds may be used in combination at an arbitrary ratio.

[1.3.1 p型半導体化合物]
活性層103が含有するp型半導体化合物に、特に限定はないが、低分子有機半導体化合物と高分子有機半導体化合物とが挙げられる。
[1.3.1 p-type semiconductor compound]
The p-type semiconductor compound contained in the active layer 103 is not particularly limited, and examples thereof include a low molecular organic semiconductor compound and a high molecular organic semiconductor compound.

[1.3.1.1 低分子有機半導体化合物]
低分子有機半導体化合物の分子量は、上限、下限ともに特に制限されないが、通常5000以下、好ましくは2000以下であり、一方、通常100以上、好ましくは200以上である。
[1.3.1.1 Low Molecular Organic Semiconductor Compound]
The molecular weight of the low-molecular organic semiconductor compound is not particularly limited both at the upper limit and the lower limit, but is usually 5000 or less, preferably 2000 or less, and is usually 100 or more, preferably 200 or more.

また、低分子有機半導体化合物は結晶性を有することが好ましい。結晶性を有するp型半導体化合物は強い分子間相互作用を有し、活性層103においてp型半導体化合物とn型半導体化合物の混合物層界面で生成した正孔(ホール)を効率よく電極(アノード)105へ輸送できることが期待されるためである。   Further, the low molecular organic semiconductor compound preferably has crystallinity. The p-type semiconductor compound having crystallinity has a strong intermolecular interaction, and efficiently generates holes generated at the interface of the mixture layer of the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound in the active layer 103 as an electrode (anode). This is because it can be expected to be transported to 105.

本明細書において結晶性とは、分子間相互作用等によって配向の揃った3次元周期配列をとる化合物の性質のことを指す。結晶性の測定方法としては、X線回折法(XRD)又は電界効果移動度測定等が挙げられる。特に電界効果移動度測定において、正孔移動度が1.0×10−5cm/Vs以上である結晶性化合物が好ましく、1.0×10−4cm/Vs以上である結晶性化合物がより好ましい。一方、正孔移動度が通常1.0×10cm/Vs以下である結晶性化合物が好ましく、1.0×10cm/Vs以下である結晶性化合物がより好ましく、1.0×10cm/Vs以下である結晶性化合物がさらに好ましい。 In the present specification, crystallinity refers to the property of a compound that takes a three-dimensional periodic array with uniform orientation due to intermolecular interaction or the like. Examples of the method for measuring crystallinity include X-ray diffraction (XRD) or field effect mobility measurement. In particular, in the field effect mobility measurement, a crystalline compound having a hole mobility of 1.0 × 10 −5 cm 2 / Vs or more is preferable, and a crystalline compound having 1.0 × 10 −4 cm 2 / Vs or more is preferable. Is more preferable. On the other hand, a crystalline compound having a hole mobility of usually 1.0 × 10 4 cm 2 / Vs or less is preferable, and a crystalline compound having 1.0 × 10 3 cm 2 / Vs or less is more preferable. A crystalline compound having a size of 10 2 cm 2 / Vs or less is more preferable.

低分子有機半導体化合物は、上記の性能を満たせば特段の制限はないが、具体的には、ナフタセン、ペンタセン又はピレン等の縮合芳香族炭化水素;α−セキシチオフェン等のチオフェン環を4個以上含むオリゴチオフェン類;チオフェン環、ベンゼン環、フルオレン環、ナフタレン環、アントラセン環、チアゾール環、チアジアゾール環及びベンゾチアゾール環のうち少なくとも一つ以上を含み、かつ合計4個以上連結したもの;フタロシアニン化合物及びその金属錯体、又はテトラベンゾポルフィリン等のポルフィリン化合物及びその金属錯体、等の大環状化合物等が挙げられる。好ましくは、フタロシアニン化合物及びその金属錯体又はポルフィリン化合物及びその金属錯体である。   The low-molecular organic semiconductor compound is not particularly limited as long as it satisfies the above-mentioned performance. Specifically, the condensed low-molecular organic hydrocarbon such as naphthacene, pentacene or pyrene; and four thiophene rings such as α-sexithiophene. Oligothiophenes containing above: those containing at least one of thiophene ring, benzene ring, fluorene ring, naphthalene ring, anthracene ring, thiazole ring, thiadiazole ring and benzothiazole ring, and a total of four or more linked; phthalocyanine compound And a metal complex thereof, or a porphyrin compound such as tetrabenzoporphyrin and a macrocycle compound thereof such as a metal complex thereof. Preferably, they are a phthalocyanine compound and its metal complex, or a porphyrin compound and its metal complex.

p型半導体化合物として用いられるポルフィリン化合物及びその金属錯体(下記式中のZがCH)、フタロシアニン化合物及びその金属錯体(下記式中のZがN)としては、例えば、以下のような構造の化合物が挙げられる。 Examples of the porphyrin compound and its metal complex (Z 1 in the following formula is CH), the phthalocyanine compound and its metal complex (Z 1 in the following formula is N) used as the p-type semiconductor compound include the following structures: The compound of this is mentioned.

Figure 2014027269
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Figure 2014027269
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ここで、Mは金属あるいは2個の水素原子を表し、金属としては、Cu、Zn、Pb、Mg、Co又はNi等の2価の金属のほか、軸配位子を有する3価以上の金属、例えば、TiO、VO、SnCl、AlCl、InCl又はSi(OH)等も挙げられる。 Here, M represents a metal or two hydrogen atoms. As the metal, in addition to a divalent metal such as Cu, Zn, Pb, Mg, Co or Ni, a trivalent or higher metal having an axial ligand. For example, TiO, VO, SnCl 2 , AlCl, InCl, Si (OH) 2, or the like can be given.

11〜R14はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1以上24以下のアルキル基である。炭素数1以上24以下のアルキル基とは、炭素数が1以上24以下の飽和若しくは不飽和の鎖状炭化水素基又は炭素数が3以上24以下の飽和若しくは不飽和の環式炭化水素である。その中でも好ましくは炭素数1以上12以下の飽和若しくは不飽和の鎖状炭化水素基又は炭素数が3以上12以下の飽和若しくは不飽和の環式炭化水素である。 R 11 to R 14 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms. The alkyl group having 1 to 24 carbon atoms is a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms or a saturated or unsaturated cyclic hydrocarbon having 3 to 24 carbon atoms. . Among these, a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms or a saturated or unsaturated cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms is preferable.

フタロシアニン化合物及びその金属錯体の中でも、好ましくは、29H,31H−フタロシアニン、銅フタロシアニン錯体、亜鉛フタロシアニン錯体、チタンフタロシアニンオキシド錯体、マグネシウムフタロシアニン錯体、鉛フタロシアニン錯体又は銅4,4’,4’’,4’’’−テトラアザ−29H,31H−フタロシアニン錯体であり、より好ましくは、29H,31H−フタロシアニン又は銅フタロシアニン錯体である。   Among the phthalocyanine compounds and metal complexes thereof, 29H, 31H-phthalocyanine, copper phthalocyanine complex, zinc phthalocyanine complex, titanium phthalocyanine oxide complex, magnesium phthalocyanine complex, lead phthalocyanine complex or copper 4,4 ′, 4 ″, 4 '' '-Tetraaza-29H, 31H-phthalocyanine complex, more preferably 29H, 31H-phthalocyanine or copper phthalocyanine complex.

ポルフィリン化合物及びその金属錯体の中でも、好ましくは、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィン、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィンコバルト(II)、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィン銅(II)、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィン亜鉛(II)、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィンニッケル(II)、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィンバナジウム(IV)オキシド、5,10,15,20−テトラ(4−ピリジル)−21H,23H−ポルフィン、29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィン、29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィンコバルト(II)、29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィン銅(II)、29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィン亜鉛(II)、29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィンニッケル(II)又は29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィンバナジウム(IV)オキシドであり、好ましくは、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィン又は29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィンである。   Among the porphyrin compounds and metal complexes thereof, 5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine, 5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine cobalt (II), 5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine copper (II), 5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine zinc (II), 5,10,15,20- Tetraphenyl-21H, 23H-porphine nickel (II), 5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine vanadium (IV) oxide, 5,10,15,20-tetra (4-pyridyl)- 21H, 23H-porphine, 29H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine, 2 H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine cobalt (II), 29H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine copper (II), 29H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine zinc (II), 29H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine nickel (II) or 29H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine vanadium (IV) oxide And preferably 5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine or 29H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine.

上述のように、低分子半導体化合物を含む層は、湿式成膜法により形成することが好ましい。なかでも、低分子半導体化合物前駆体を含む塗布液を塗布し、後に低分子半導体化合物前駆体を低分子半導体化合物に変換することのより、低分子半導体化合物を含む層を形成することが、成膜が容易である点で好ましい。具体的な方法としては、特に制限はないが、特開2007−324587号公報及び特開2011−119648号公報に記載の方法が挙げられる。   As described above, the layer containing a low molecular weight semiconductor compound is preferably formed by a wet film formation method. In particular, it is possible to form a layer containing a low molecular weight semiconductor compound by applying a coating liquid containing a low molecular weight semiconductor compound precursor and then converting the low molecular weight semiconductor compound precursor into a low molecular weight semiconductor compound. It is preferable in that the film is easy. Although there is no restriction | limiting in particular as a specific method, The method as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-324587 and Unexamined-Japanese-Patent No. 2011-119648 is mentioned.

[1.3.1.2 高分子有機半導体化合物]
高分子有機半導体化合物として、特に限定はなく、ポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポリアセチレン又はポリアニリン等の共役ポリマー半導体;アルキル基やその他の置換基で置換されたオリゴチオフェン等のポリマー半導体;等が挙げられる。また、二種以上のモノマー単位を共重合させた半導体ポリマーも挙げられる。共役ポリマーとしては、例えば、Handbook of Conducting Polymers,3rd Ed.(全2巻,2007)、Materials Science and Engineering,2001,32,1−40、Pure Appl.Chem.2002,74,2031−3044、Handbook of THIOPHENE−BASED MATERIALS(全2巻,2009)等の文献に記載されたポリマーやその誘導体、及び記載されているモノマーの組み合わせによって合成し得るポリマーを用いることができる。
[1.3.1.2 Polymer Organic Semiconductor Compound]
The polymer organic semiconductor compound is not particularly limited, and is a conjugated polymer semiconductor such as polythiophene, polyfluorene, polyphenylene vinylene, polythienylene vinylene, polyacetylene, or polyaniline; a polymer such as oligothiophene substituted with an alkyl group or other substituent Semiconductor; and the like. Moreover, the semiconductor polymer which copolymerized 2 or more types of monomer units is also mentioned. The conjugated polymers, e.g., Handbook of Conducting Polymers, 3 rd Ed. (2 volumes, 2007), Materials Science and Engineering, 2001, 32, 1-40, Pure Appl. Chem. 2002, 74, 2031-3044, Handbook of THIOPHENE-BASED MATERIALS (2 volumes, 2009) and other polymers described in the literature, derivatives thereof, and polymers that can be synthesized by combinations of the described monomers may be used. it can.

ポリマーのモノマー骨格やモノマーの置換基は、溶解性、結晶性、成膜性、HOMO(最高被占分子軌道)エネルギー準位及びLUMO(最低空分子軌道)エネルギー準位等を制御するために選択することができる。また、高分子有機半導体化合物が有機溶媒に可溶なものであることは、湿式成膜法により高分子有機半導体化合物を含む層を形成しうる点で好ましい。高分子有機半導体化合物の具体例としては以下のものが挙げられるが、以下のものに限定されるわけではない。   Polymer monomer backbone and monomer substituents are selected to control solubility, crystallinity, film-formability, HOMO (highest occupied molecular orbital) energy level, LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) energy level, etc. can do. In addition, it is preferable that the polymer organic semiconductor compound is soluble in an organic solvent in that a layer containing the polymer organic semiconductor compound can be formed by a wet film forming method. Specific examples of the polymer organic semiconductor compound include the following, but are not limited to the following.

Figure 2014027269
Figure 2014027269

Figure 2014027269
Figure 2014027269

p型半導体化合物としてその中でも好ましくは、低分子有機半導体化合物としては、ナフタセン、ペンタセン、ピレン等の縮合芳香族炭化水素、フタロシアニン化合物及びその金属錯体、又はテトラベンゾポルフィリン(BP)等のポルフィリン化合物及びその金属錯体であり、高分子有機半導体化合物としては、ポリチオフェン等の共役ポリマー半導体である。   Among them, the p-type semiconductor compound is preferably a low molecular organic semiconductor compound such as condensed aromatic hydrocarbons such as naphthacene, pentacene, and pyrene, phthalocyanine compounds and metal complexes thereof, or porphyrin compounds such as tetrabenzoporphyrin (BP) and The metal complex and the polymer organic semiconductor compound is a conjugated polymer semiconductor such as polythiophene.

低分子有機半導体化合物及び高分子有機半導体化合物のうちの少なくとも一方は、成膜された状態において、何らかの自己組織化した構造を有していてよいし、アモルファス状態であってもよい。   At least one of the low-molecular organic semiconductor compound and the high-molecular organic semiconductor compound may have some self-organized structure in a film-formed state, or may be in an amorphous state.

p型半導体化合物のHOMOエネルギー準位は、特に限定は無いが、後述のn型半導体化合物の種類によって選択することができるが、特にフラーレン化合物をn型半導体化合物として用いる場合、p型半導体化合物のHOMOエネルギー準位は、通常−5.7eV以上、より好ましくは−5.5eV以上であり、一方、通常−4.6eV以下、より好ましくは−4.8eV以下である。p型半導体化合物のHOMOエネルギー準位が−5.7eV以上であることによりp型半導体としての特性が向上し、p型半導体のHOMOエネルギー準位が−4.6eV以下であることによりp型半導体化合物の安定性が向上するとともに、開放電圧(Voc)が向上しうる。   The HOMO energy level of the p-type semiconductor compound is not particularly limited, but can be selected depending on the type of the n-type semiconductor compound described later. In particular, when the fullerene compound is used as the n-type semiconductor compound, The HOMO energy level is usually −5.7 eV or more, more preferably −5.5 eV or more, and usually −4.6 eV or less, more preferably −4.8 eV or less. When the HOMO energy level of the p-type semiconductor compound is −5.7 eV or more, the characteristics as the p-type semiconductor are improved, and when the HOMO energy level of the p-type semiconductor is −4.6 eV or less, the p-type semiconductor is improved. The stability of the compound is improved, and the open circuit voltage (Voc) can be improved.

また、p型半導体化合物のLUMOエネルギー準位は、特に限定は無いが、後述のn型半導体化合物の種類によって選択することができる。特にフラーレン化合物をn型半導体化合物として用いる場合、p型半導体化合物のLUMOエネルギー準位は、通常−3.7eV以上、好ましくは−3.6eV以上であり、一方、通常−2.5eV以下、好ましくは−2.7eV以下である。p型半導体化合物のLUMOエネルギー準位が−2.5eV以下であることにより、バンドギャップが調整されて長波長の光エネルギーを有効に吸収することができ、短絡電流密度(Jsc)が向上しうる。p型半導体化合物のLUMOエネルギー準位が−3.7eV以上であることにより、n型半導体化合物への電子移動が起こりやすくなり、短絡電流密度(Jsc)が向上しうる。   The LUMO energy level of the p-type semiconductor compound is not particularly limited, but can be selected according to the type of the n-type semiconductor compound described later. In particular, when a fullerene compound is used as an n-type semiconductor compound, the LUMO energy level of the p-type semiconductor compound is usually −3.7 eV or more, preferably −3.6 eV or more, while usually −2.5 eV or less, preferably Is −2.7 eV or less. When the LUMO energy level of the p-type semiconductor compound is −2.5 eV or less, the band gap can be adjusted to effectively absorb long-wavelength light energy, and the short-circuit current density (Jsc) can be improved. . When the LUMO energy level of the p-type semiconductor compound is −3.7 eV or more, electron transfer to the n-type semiconductor compound is likely to occur, and the short-circuit current density (Jsc) can be improved.

HOMOエネルギー準位及びLUMOエネルギー準位の算出方法としては、理論的に計算値で求める方法と実際に測定する方法とが挙げられる。理論的に計算値で求める方法としては、半経験的分子軌道法及び非経験的分子軌道法があげられる。実際に測定する方法としては、紫外可視吸収スペクトル測定法、サイクリックボルタモグラム測定法があげられる。その中でも好ましくは、サイクリックボルタモグラム測定法である。本明細書においてHOMOエネルギー準位及びLUMOエネルギー準位は、サイクリックボルタモグラム測定法により算出される真空準位に対する値を指す。   As a calculation method of the HOMO energy level and the LUMO energy level, there are a theoretically calculated method and a method of actually measuring. Theoretically calculated methods include semi-empirical molecular orbital methods and non-empirical molecular orbital methods. Examples of the actual measurement method include ultraviolet-visible absorption spectrum measurement method and cyclic voltammogram measurement method. Among them, the cyclic voltammogram measurement method is preferable. In this specification, the HOMO energy level and the LUMO energy level refer to values with respect to a vacuum level calculated by a cyclic voltammogram measurement method.

[1.3.2 n型半導体化合物]
n型半導体化合物としては、特段の制限はないが、具体的にはフラーレン化合物;8−ヒドロキシキノリンアルミニウムに代表されるキノリノール誘導体金属錯体;ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド又はペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の縮合環テトラカルボン酸ジイミド類;ペリレンジイミド誘導体、ターピリジン金属錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体、ペリノン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、アルダジン誘導体、ビススチリル誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、キノキサリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、ビピリジン誘導体、ボラン誘導体、アントラセン、ピレン、ナフタセン又はペンタセン等の縮合多環芳香族炭化水素の全フッ化物;単層カーボンナノチューブ等が挙げられる。
[1.3.2 n-type semiconductor compound]
The n-type semiconductor compound is not particularly limited. Specifically, the fullerene compound; a quinolinol derivative metal complex represented by 8-hydroxyquinoline aluminum; a condensed ring such as naphthalenetetracarboxylic acid diimide or perylenetetracarboxylic acid diimide Tetracarboxylic acid diimides; perylene diimide derivatives, terpyridine metal complexes, tropolone metal complexes, flavonol metal complexes, perinone derivatives, benzimidazole derivatives, benzoxazole derivatives, thiazole derivatives, benzthiazole derivatives, benzothiadiazole derivatives, oxadiazole derivatives, thiadiazoles Derivatives, triazole derivatives, aldazine derivatives, bisstyryl derivatives, pyrazine derivatives, phenanthroline derivatives, quinoxaline derivatives, benzoquinoline derivatives Bipyridine derivatives, borane derivatives, anthracene, pyrene, total fluoride condensed polycyclic aromatic hydrocarbons such as naphthacene or pentacene; single-walled carbon nanotubes, and the like.

その中でも、フラーレン化合物、ボラン誘導体、チアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、N−アルキル置換されたナフタレンテトラカルボン酸ジイミド又はN−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体が好ましく、フラーレン化合物、N−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体又はN−アルキル置換されたナフタレンテトラカルボン酸ジイミドがより好ましい。   Among them, fullerene compounds, borane derivatives, thiazole derivatives, benzothiazole derivatives, benzothiadiazole derivatives, N-alkyl-substituted naphthalenetetracarboxylic acid diimides or N-alkyl-substituted perylene diimide derivatives are preferable, fullerene compounds, N-alkyl More preferred are substituted perylene diimide derivatives or N-alkyl substituted naphthalene tetracarboxylic acid diimides.

また、n型半導体化合物としては、n型高分子半導体化合物も挙げられる。具体的には、特段の制限は無いが、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド若しくはペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、ペリレンジイミド誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、キノキサリン誘導体、ビピリジン誘導体及びボラン誘導体のうち少なくとも一つを構成ユニットとするn型高分子半導体化合物が挙げられる。その中でも、ボラン誘導体、チアゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、N−アルキル置換されたナフタレンテトラカルボン酸ジイミド及びN−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体のうち少なくとも一つを構成ユニットとするポリマーが好ましく、N−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体及びN−アルキル置換されたナフタレンテトラカルボン酸ジイミドを構成ユニットとするn型高分子半導体化合物のうち少なくとも一つを構成ユニットとするn型高分子半導体化合物がより好ましい。   Examples of the n-type semiconductor compound include an n-type polymer semiconductor compound. Specifically, although there is no particular limitation, condensed ring tetracarboxylic acid diimides such as naphthalene tetracarboxylic acid diimide or perylene tetracarboxylic acid diimide, perylene diimide derivatives, benzimidazole derivatives, benzoxazole derivatives, thiazole derivatives, benzothiazoles Derivatives, benzothiadiazole derivatives, oxadiazole derivatives, thiadiazole derivatives, triazole derivatives, pyrazine derivatives, phenanthroline derivatives, quinoxaline derivatives, bipyridine derivatives, and borane derivatives include n-type polymer semiconductor compounds. . Among them, polymers having at least one of borane derivatives, thiazole derivatives, benzthiazole derivatives, benzothiadiazole derivatives, N-alkyl-substituted naphthalenetetracarboxylic acid diimides and N-alkyl-substituted perylene diimide derivatives as constituent units Preferably, an n-type polymer semiconductor compound comprising at least one of the n-type polymer semiconductor compound comprising N-alkyl-substituted perylene diimide derivative and N-alkyl-substituted naphthalenetetracarboxylic acid diimide as a constituent unit Is more preferable.

n型半導体化合物のLUMOエネルギー準位は、特に限定はされないが、通常−3.85eV以上、好ましくは−3.80eV以上である。p型半導体からn型半導体へと効率良く電子を移動させるためには、p型半導体化合物とn型半導体化合物とのLUMOエネルギー準位の相対関係が重要である。具体的には、p型半導体化合物のLUMOエネルギー準位が、n型半導体化合物のLUMOエネルギー準位より所定のエネルギーだけ上にあること、言い換えると、n型半導体化合物の電子親和力がp型半導体化合物の電子親和力より所定のエネルギーだけ大きいことが好ましい。開放電圧(Voc)はp型半導体化合物のHOMOエネルギー準位とn型半導体化合物のLUMOエネルギー準位との差に依存するため、n型半導体化合物のLUMOエネルギー準位を高くすると、開放電圧(Voc)が高くなる傾向がある。   The LUMO energy level of the n-type semiconductor compound is not particularly limited, but is usually −3.85 eV or more, preferably −3.80 eV or more. In order to efficiently move electrons from a p-type semiconductor to an n-type semiconductor, the relative relationship of LUMO energy levels between the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound is important. Specifically, the LUMO energy level of the p-type semiconductor compound is higher than the LUMO energy level of the n-type semiconductor compound by a predetermined energy, in other words, the electron affinity of the n-type semiconductor compound is p-type semiconductor compound. It is preferable that a predetermined energy is larger than the electron affinity. Since the open-circuit voltage (Voc) depends on the difference between the HOMO energy level of the p-type semiconductor compound and the LUMO energy level of the n-type semiconductor compound, increasing the LUMO energy level of the n-type semiconductor compound increases the open-circuit voltage (Voc). ) Tends to be high.

一方、n型半導体化合物のLUMOエネルギー準位は、通常−1.0eV以下、好ましくは−2.0eV以下、より好ましくは−3.0eV以下、さらに好ましくは−3.3eV以下である。n型半導体化合物のLUMOエネルギー準位を低くすることにより、電子の移動が起こりやすくなり、短絡電流(Jsc)が高くなる傾向がある。   On the other hand, the LUMO energy level of the n-type semiconductor compound is usually −1.0 eV or less, preferably −2.0 eV or less, more preferably −3.0 eV or less, and further preferably −3.3 eV or less. By lowering the LUMO energy level of the n-type semiconductor compound, electron transfer tends to occur and the short circuit current (Jsc) tends to increase.

n型半導体化合物のHOMOエネルギー準位は、特に限定は無いが、通常−5.0eV以下、好ましくは−5.5eV以下である。一方、通常−7.0eV以上、好ましくは−6.6eV以上である。n型半導体化合物のHOMOエネルギー準位が−7.0eV以上であることは、n型半導体化合物による光吸収も発電に利用しうる点で好ましい。n型半導体化合物のHOMOエネルギー準位が−5.0eV以下であることには、正孔の逆移動を阻止しうる点で好ましい。   The HOMO energy level of the n-type semiconductor compound is not particularly limited, but is usually −5.0 eV or less, preferably −5.5 eV or less. On the other hand, it is usually −7.0 eV or more, preferably −6.6 eV or more. It is preferable that the HOMO energy level of the n-type semiconductor compound is −7.0 eV or more because light absorption by the n-type semiconductor compound can also be used for power generation. It is preferable that the HOMO energy level of the n-type semiconductor compound is −5.0 eV or less from the viewpoint of preventing reverse movement of holes.

n型半導体化合物の電子移動度は、特段の制限はないが、通常1.0×10−6cm/Vs以上であり、1.0×10−5cm/Vs以上が好ましく、5.0×10−5cm/Vs以上がより好ましく、1.0×10−4cm/Vs以上がさらに好ましい。一方、通常1.0×10cm/Vs以下であり、1.0×10cm/Vs以下が好ましく、1.0×10cm/Vs以下がより好ましい。n型半導体化合物の電子移動度が1.0×10−6cm/Vs以上であることは、光電変換素子の電子拡散速度向上、短絡電流向上、変換効率向上等の効果が大きくなる傾向にある傾向にあるため、好ましい。 The electron mobility of the n-type semiconductor compound is not particularly limited, but is usually 1.0 × 10 −6 cm 2 / Vs or more, preferably 1.0 × 10 −5 cm 2 / Vs or more. 0 × 10 −5 cm 2 / Vs or more is more preferable, and 1.0 × 10 −4 cm 2 / Vs or more is more preferable. On the other hand, it is usually 1.0 × 10 4 cm 2 / Vs or less, preferably 1.0 × 10 3 cm 2 / Vs or less, and more preferably 1.0 × 10 2 cm 2 / Vs or less. When the electron mobility of the n-type semiconductor compound is 1.0 × 10 −6 cm 2 / Vs or more, effects such as improvement of the electron diffusion rate, improvement of short circuit current, improvement of conversion efficiency of the photoelectric conversion element tend to increase. Because there is a certain tendency, it is preferable.

電子移動度の測定方法としては電界効果トランジスタ(FET)測定が挙げられ、具体的には公知文献(特開2010−045186)に記載の方法により実施することができる。   As a method for measuring electron mobility, field effect transistor (FET) measurement can be mentioned, and specifically, it can be carried out by a method described in known literature (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-045186).

n型半導体化合物の25℃でのトルエンに対する溶解度は、通常0.5質量%以上であり、0.6質量%以上が好ましく、0.7質量%以上がより好ましい。一方、通常90質量%以下が好ましく、80質量%以下がより好ましく、70質量%以下がさらに好ましい。n型半導体化合物の溶解度が0.5質量%以上であることは、n型半導体化合物を含有する溶液において、n型半導体材料の分散安定性が向上し、凝集、沈降、分離等を起こしにくくなるため、湿式成膜法による成膜が容易となる点で好ましい。   The solubility of the n-type semiconductor compound in toluene at 25 ° C. is usually 0.5% by mass or more, preferably 0.6% by mass or more, and more preferably 0.7% by mass or more. On the other hand, 90 mass% or less is preferable normally, 80 mass% or less is more preferable, and 70 mass% or less is further more preferable. When the solubility of the n-type semiconductor compound is 0.5% by mass or more, the dispersion stability of the n-type semiconductor material is improved in a solution containing the n-type semiconductor compound, and aggregation, sedimentation, separation, and the like are less likely to occur. Therefore, it is preferable in that film formation by a wet film formation method is easy.

以下、これらの好ましいn型半導体化合物についてさらに説明する。   Hereinafter, these preferable n-type semiconductor compounds will be further described.

[1.3.2.1 フラーレン化合物]
フラーレン化合物としては、一般式(n1)、(n2)、(n3)及び(n4)で表される部分構造を有するものが好ましい。
[1.3.2.1 Fullerene Compound]
As a fullerene compound, what has the partial structure represented by general formula (n1), (n2), (n3) and (n4) is preferable.

Figure 2014027269
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式(n1)〜(n4)中、FLNとは、閉殻構造を有する炭素クラスターであるフラーレンを表わす。フラーレンの炭素数は、通常60〜130の偶数であれば何でもよい。フラーレンとしては、例えば、C60、C70、C76、C78、C82、C84、C90、C94、C96及びこれらよりも多くの炭素を有する高次の炭素クラスター等が挙げられる。その中でも、C60又はC70が好ましい。フラーレンとしては、一部のフラーレン環上の炭素−炭素結合が切れていてもよい。又、一部の炭素原子が、他の原子に置き換えられていてもよい。さらに、金属原子、非金属原子あるいはこれらから構成される原子団が、フラーレンケージ内に内包されていてもよい。 In formulas (n1) to (n4), FLN represents fullerene which is a carbon cluster having a closed shell structure. The carbon number of fullerene is not particularly limited as long as it is usually an even number of 60 to 130. Examples of fullerenes include C 60 , C 70 , C 76 , C 78 , C 82 , C 84 , C 90 , C 94 , C 96 and higher carbon clusters having more carbon than these. . Among these, C60 or C70 is preferable. As fullerenes, carbon-carbon bonds on some fullerene rings may be broken. Some carbon atoms may be replaced with other atoms. Furthermore, a metal atom, a non-metal atom, or an atomic group composed of these may be included in the fullerene cage.

a、b、c及びdは整数であり、a、b、c及びdの合計は通常1以上であり、一方、通常5以下であり、好ましくは3以下である。(n1)、(n2)、(n3)及び(n4)で表される部分構造は、フラーレン骨格中の同一の5員環又は6員環に付加される。一般式(n1)では、フラーレン骨格中の同一の5員環又は6員環上の隣接する2つの炭素原子に対して、−R21と−(CHとがそれぞれ付加している。一般式(n2)では、フラーレン骨格中の同一の5員環又は6員環上の隣接する2つの炭素原子に対して、−C(R25)(R26)−N(R27)−C(R28)(R29)−が付加して5員環を形成している。一般式(n3)では、フラーレン骨格中の同一の5員環又は6員環上の隣接する2つの炭素原子に対して、−C(R30)(R31)−C−C−C(R32)(R33)−が付加して6員環を形成している。一般式(n4)では、フラーレン骨格中の同一の5員環又は6員環上の隣接する2つの炭素原子に対して−C(R34)(R35)−が付加して3員環を形成している。Lは1以上8以下の整数である。Lとして好ましくは1以上4以下の整数であり、さらに好ましくは1以上2以下の整数である。 a, b, c and d are integers, and the sum of a, b, c and d is usually 1 or more, and usually 5 or less, preferably 3 or less. The partial structures represented by (n1), (n2), (n3) and (n4) are added to the same 5-membered ring or 6-membered ring in the fullerene skeleton. In the general formula (n1), —R 21 and — (CH 2 ) L are added to two adjacent carbon atoms on the same 5-membered ring or 6-membered ring in the fullerene skeleton. In the general formula (n2), -C (R 25 ) (R 26 ) -N (R 27 ) -C with respect to two adjacent carbon atoms on the same 5-membered ring or 6-membered ring in the fullerene skeleton. (R 28 ) (R 29 ) — are added to form a 5-membered ring. In the general formula (n3), —C (R 30 ) (R 31 ) —C—C—C (R) with respect to two adjacent carbon atoms on the same 5-membered ring or 6-membered ring in the fullerene skeleton. 32 ) (R 33 ) — are added to form a 6-membered ring. In the general formula (n4), —C (R 34 ) (R 35 ) — is added to two adjacent carbon atoms on the same 5-membered ring or 6-membered ring in the fullerene skeleton to form a 3-membered ring. Forming. L is an integer of 1 to 8. L is preferably an integer of 1 to 4, more preferably an integer of 1 to 2.

一般式(n1)において、R21は、置換基を有していてもよい炭素数1以上14以下のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1以上14以下のアルコキシ基又は置換基を有していてもよい芳香族基である。 In the general formula (n1), R 21 is an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. An aromatic group which may have a group.

アルキル基としては、炭素数1以上10以下のものが好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基又はイソブチル基がより好ましく、メチル基又はエチル基がさらに好ましい。   The alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group or an isobutyl group, and further preferably a methyl group or an ethyl group.

アルコキシ基としては、炭素数1以上10以下のものが好ましく、炭素数1以上6以下のものがより好ましく、メトキシ基又はエトキシ基が特に好ましい。   As an alkoxy group, a C1-C10 thing is preferable, a C1-C6 thing is more preferable, and a methoxy group or an ethoxy group is especially preferable.

芳香族基としては、炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基又は炭素数2以上20以下の芳香族複素環基が好ましく、フェニル基、チエニル基、フリル基又はピリジル基がより好ましく、フェニル基又はチエニル基がさらに好ましい。   The aromatic group is preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, more preferably a phenyl group, a thienyl group, a furyl group, or a pyridyl group. A group or a thienyl group is more preferred.

アルキル基、アルコキシ基及び芳香族基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子又はシリル基が好ましい。ハロゲン原子としてはフッ素原子が好ましい。シリル基としては、ジアリールアルキルシリル基、ジアルキルアリールシリル基、トリアリールシリル基又はトリアルキルシリル基が好ましく、ジアルキルアリールシリル基がより好ましく、ジメチルアリールシリル基がさらに好ましい。   As the substituent that the alkyl group, alkoxy group and aromatic group may have, a halogen atom or a silyl group is preferable. As the halogen atom, a fluorine atom is preferable. The silyl group is preferably a diarylalkylsilyl group, a dialkylarylsilyl group, a triarylsilyl group or a trialkylsilyl group, more preferably a dialkylarylsilyl group, and even more preferably a dimethylarylsilyl group.

一般式(n1)において、R22〜R24は各々独立して置換基を表し、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1以上14以下のアルキル基又は置換基を有していてもよい芳香族基である。 In the general formula (n1), R 22 to R 24 each independently represent a substituent, which has a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. An aromatic group that may be used.

アルキル基としては、炭素数1以上10以下のものが好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基又はn−ヘキシル基が好ましい。アルキル基が有していてもよい置換基としてはハロゲン原子が好ましい。ハロゲン原子としてはフッ素原子が好ましい。フッ素原子で置換されたアルキル基としては、パーフルオロオクチル基、パーフルオロヘキシル基又はパーフルオロブチル基が好ましい。   As an alkyl group, a C1-C10 thing is preferable and a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, or n-hexyl group is preferable. The substituent that the alkyl group may have is preferably a halogen atom. As the halogen atom, a fluorine atom is preferable. The alkyl group substituted with a fluorine atom is preferably a perfluorooctyl group, a perfluorohexyl group or a perfluorobutyl group.

芳香族基としては、炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基又は炭素数2以上20以下の芳香族複素環基が好ましく、フェニル基、チエニル基、フリル基又はピリジル基がより好ましく、フェニル基又はチエニル基がさらに好ましい。芳香族基が有していてもよい置換基としては、フッ素原子、炭素数1以上14以下のアルキル基、炭素数1以上14以下のフッ化アルキル基、炭素数1以上14以下のアルコキシ基又は炭素数2以上10以下の芳香族基が好ましく、フッ素原子又は炭素数1以上14以下のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基、n−ブトキシ基又は2−エチルヘキシルオキシ基がさらに好ましい。芳香族基が置換基を有する場合、その数に限定は無いが、1以上3以下が好ましく、1がより好ましい。芳香族基が置換基を複数有する場合、その置換基の種類は異なっていてもよいが、好ましくは同一である。   The aromatic group is preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, more preferably a phenyl group, a thienyl group, a furyl group, or a pyridyl group. A group or a thienyl group is more preferred. Examples of the substituent that the aromatic group may have include a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, a fluorinated alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms, or An aromatic group having 2 to 10 carbon atoms is preferred, a fluorine atom or an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms is more preferred, and a methoxy group, n-butoxy group or 2-ethylhexyloxy group is further preferred. When the aromatic group has a substituent, the number is not limited, but is preferably 1 or more and 3 or less, and more preferably 1. When the aromatic group has a plurality of substituents, the types of the substituents may be different, but are preferably the same.

一般式(n2)において、R25〜R29は各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1以上14以下のアルキル基又は置換基を有していてもよい芳香族基である。 In the general formula (n2), R 25 to R 29 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, or an aromatic group optionally having a substituent. It is a group.

アルキル基として好ましくは、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ヘキシル基又はオクチル基であり、より好ましくはメチル基である。アルキル基が有していてもよい置換基としてはハロゲン原子が好ましい。ハロゲン原子としてはフッ素原子が好ましい。フッ素原子で置換されたアルキル基としては、パーフルオロオクチル基、パーフルオロヘキシル基又はパーフルオロブチル基が好ましい。   The alkyl group is preferably a methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, n-hexyl group or octyl group, and more preferably a methyl group. The substituent that the alkyl group may have is preferably a halogen atom. As the halogen atom, a fluorine atom is preferable. The alkyl group substituted with a fluorine atom is preferably a perfluorooctyl group, a perfluorohexyl group or a perfluorobutyl group.

芳香族基としては、炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基又は炭素数2以上20以下の芳香族複素環基が好ましく、フェニル基又はピリジル基がより好ましく、フェニル基がさらに好ましい。芳香族基が有していてもよい置換基としては、特に限定は無いが、好ましくはフッ素原子、炭素数1以上14以下のアルキル基、又は炭素数1以上14以下のアルコキシ基である。アルキル基にはフッ素原子が置換されていてもよい。さらに好ましくは炭素数1以上14以下のアルコキシ基であり、さらに好ましくはメトキシ基である。置換基を有する場合、その数に限定は無いが、好ましくは1〜3であり、より好ましくは1である。置換基の種類は異なっていてもよいが、好ましくは同一である。   As the aromatic group, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms is preferable, a phenyl group or a pyridyl group is more preferable, and a phenyl group is further preferable. The substituent that the aromatic group may have is not particularly limited, but is preferably a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms. The alkyl group may be substituted with a fluorine atom. More preferably, it is an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms, and more preferably a methoxy group. When it has a substituent, there is no limitation in the number, However, Preferably it is 1-3, More preferably, it is 1. The types of substituents may be different, but are preferably the same.

一般式(n3)において、Arは、置換基を有していてもよい炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基又は炭素数2以上20以下の芳香族複素環基であり、好ましくはフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、チエニル基、フリル基、ピリジル基、ピリミジル基、キノリル基又はキノキサリル基であり、さらに好ましくはフェニル基、チエニル基又はフリル基である。 In the general formula (n3), Ar 1 is an optionally substituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, preferably A phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group, a thienyl group, a furyl group, a pyridyl group, a pyrimidyl group, a quinolyl group or a quinoxalyl group, more preferably a phenyl group, a thienyl group or a furyl group.

有していてもよい置換基として特に限定は無いが、フッ素原子、塩素原子、水酸基、シアノ基、シリル基、ボリル基、アルキル基で置換されていてもよいアミノ基、炭素数1以上14以下のアルキル基、炭素数1以上14以下のアルコキシ基、炭素数1以上14以下のアルキルカルボニル基、炭素数1以上14以下のアルキルチオ基、炭素数2以上14以下のアルケニル基、炭素数2以上14以下のアルキニル基、炭素数2以上14以下のエステル基、炭素数3以上20以下のアリールカルボニル基、炭素数2以上20以下のアリールチオ基、炭素数2以上20以下のアリールオキシ基、炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基又は炭素数2以上20以下の複素環基が好ましく、フッ素原子、炭素数1以上14以下のアルキル基、炭素数1以上14以下のアルコキシ基、炭素数2以上14以下のエステル基、炭素数2以上14以下のアルキルカルボニル基又は炭素数3以上20以下のアリールカルボニル基がより好ましい。炭素数1以上14以下のアルキル基は1以上のフッ素原子で置換されていてもよい。置換基を有する場合、その数に限定は無いが、1〜4が好ましく、1〜3がより好ましい。置換基が複数の場合、その種類は異なっていてもよいが、好ましくは同一である。   Although there is no limitation in particular as a substituent which you may have, a fluorine atom, a chlorine atom, a hydroxyl group, a cyano group, a silyl group, a boryl group, the amino group which may be substituted by the alkyl group, C1-C14 or less An alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, an alkylcarbonyl group having 1 to 14 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 14 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 14 carbon atoms, and 2 to 14 carbon atoms. The following alkynyl groups, ester groups having 2 to 14 carbon atoms, arylcarbonyl groups having 3 to 20 carbon atoms, arylthio groups having 2 to 20 carbon atoms, aryloxy groups having 2 to 20 carbon atoms, 6 carbon atoms An aromatic hydrocarbon group having 20 to 20 carbon atoms or a heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms is preferable, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, and 1 carbon atom. Above 14 an alkoxy group, having 2 to 14 ester groups carbons, an alkyl group or having 3 to 20 arylcarbonyl group carbons of 2 to 14 carbon atoms and more preferable. The alkyl group having 1 to 14 carbon atoms may be substituted with one or more fluorine atoms. When it has a substituent, although there is no limitation in the number, 1-4 are preferable and 1-3 are more preferable. When there are a plurality of substituents, the types may be different, but are preferably the same.

炭素数1以上14以下のアルキル基としては、メチル基、エチル基又はプロピル基が好ましい。炭素数1以上14以下のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基又はプロポキシル基が好ましい。炭素数1以上14以下のアルキルカルボニル基としては、アセチル基が好ましい。炭素数2以上14以下のエステル基としては、メチルエステル基又はn−ブチルエステル基が好ましい。炭素数3以上20以下のアリールカルボニル基としては、ベンゾイル基が好ましい。   The alkyl group having 1 to 14 carbon atoms is preferably a methyl group, an ethyl group or a propyl group. The alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms is preferably a methoxy group, an ethoxy group, or a propoxyl group. The alkylcarbonyl group having 1 to 14 carbon atoms is preferably an acetyl group. The ester group having 2 to 14 carbon atoms is preferably a methyl ester group or an n-butyl ester group. The arylcarbonyl group having 3 to 20 carbon atoms is preferably a benzoyl group.

一般式(n3)において、R30〜R33は各々独立して、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアミノ基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアルキルチオ基である。R30又はR31は、R32又はR33と結合して環を形成していてもよい。R30又はR31は、R32又はR33と結合して環を形成している場合の一例として、芳香族基が縮合したビシクロ構造である一般式(n5)の構造が挙げられる。 In General Formula (n3), R 30 to R 33 each independently have a hydrogen atom, an alkyl group that may have a substituent, an amino group that may have a substituent, or a substituent. It is an optionally substituted alkoxy group or an optionally substituted alkylthio group. R 30 or R 31 may be bonded to R 32 or R 33 to form a ring. As an example of the case where R 30 or R 31 is bonded to R 32 or R 33 to form a ring, a structure of the general formula (n5) which is a bicyclo structure in which an aromatic group is condensed can be given.

Figure 2014027269
Figure 2014027269

一般式(n5)においてfはcと同様の整数であり、Zは、酸素原子、硫黄原子、アミノ基、アルキレン基又はアリーレン基である。 F In the general formula (n5) is the same integer and c, Z 2 represents an oxygen atom, a sulfur atom, an amino group, an alkylene group or an arylene group.

アルキレン基としては炭素数1以上2以下のものが好ましく、メチレン基又はエチレン器が挙げられる。アリーレン基としては炭素数5以上12以下のものが好ましく、例えばフェニレン基が挙げられる。アミノ基は、メチル基又はエチル基等の炭素数1以上6以下のアルキル基で置換されていてもよい。アルキレン基は、メトキシ基等の炭素数1以上6以下のアルコキシ基、炭素数1以上5以下の脂肪族炭化水素基、炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基又は炭素数2以上20以下の芳香族複素環基で置換されていてもよい。アリーレン基は、メトキシ基等の炭素数1以上6以下のアルコキシ基、炭素数1以上5以下の脂肪族炭化水素基、炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基又は炭素数2以上20以下の芳香族複素環基で置換されていてもよい。   As an alkylene group, a C1-C2 thing is preferable, and a methylene group or an ethylene unit is mentioned. As the arylene group, those having 5 to 12 carbon atoms are preferable, and examples thereof include a phenylene group. The amino group may be substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms such as a methyl group or an ethyl group. The alkylene group is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms such as a methoxy group, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, or 2 to 20 carbon atoms. The aromatic heterocyclic group may be substituted. The arylene group is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms such as a methoxy group, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, or 2 to 20 carbon atoms. The aromatic heterocyclic group may be substituted.

式(n5)に表される構造は、下記式(n6)又は式(n7)で表される構造であることが特に好ましい。   The structure represented by the formula (n5) is particularly preferably a structure represented by the following formula (n6) or the formula (n7).

Figure 2014027269
Figure 2014027269

一般式(n4)において、R34〜R35は各々独立して、水素原子、アルコキシカルボニル基、置換基を有していてもよい炭素数1以上14以下のアルキル基又は置換基を有していてもよい芳香族基である。置換基を有する場合、その数に限定は無いが、好ましくは1以上3以下であり、より好ましくは1である。置換基の種類は異なっていても同一でもよく、好ましくは同一である。 In General Formula (n4), R 34 to R 35 each independently have a hydrogen atom, an alkoxycarbonyl group, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms that may have a substituent, or a substituent. An aromatic group that may be used. When it has a substituent, the number is not limited, but it is preferably 1 or more and 3 or less, more preferably 1. The types of substituents may be different or the same, preferably the same.

アルコキシカルボニル基を構成するアルコキシ基としては、炭素数1以上12以下のアルコキシ基又は炭素数1以上12以下のフッ化アルコキシ基が好ましく、炭素数1以上12以下のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、n−ヘキソキシ基、オクトキシ基、2−プロピルペントキシ基、2−エチルヘキソキシ基、シクロヘキシルメトキシ基又はベンジルオキシ基がさらに好ましく、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基又はn−ヘキソキシ基が特に好ましい。   The alkoxy group constituting the alkoxycarbonyl group is preferably an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms or a fluorinated alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, and a methoxy group. Ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, n-hexoxy group, octoxy group, 2-propylpentoxy group, 2-ethylhexoxy group, cyclohexylmethoxy group or benzyloxy group A methoxy group, an ethoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group or an n-hexoxy group is particularly preferable.

アルキル基としては、炭素数1以上8以下の直鎖アルキル基が好ましく、n−プロピル基がより好ましい。アルキル基が有していてもよい置換基には特に限定は無いが、好ましくはアルコキシカルボニル基である。アルコキシカルボニル基を構成するアルコキシ基としては、炭素数1以上14以下のアルコキシ基又はフッ化アルコキシ基が好ましく、炭素数1以上14以下のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、n−ヘキソキシ基、オクトキシ基、2−プロピルペントキシ基、2−エチルヘキソキシ基、シクロヘキシルメトキシ基又はベンジルオキシ基がさらに好ましく、メトキシ基又はn−ブトキシ基が特に好ましい。   As the alkyl group, a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is preferable, and an n-propyl group is more preferable. The substituent that the alkyl group may have is not particularly limited, but is preferably an alkoxycarbonyl group. The alkoxy group constituting the alkoxycarbonyl group is preferably an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms or a fluorinated alkoxy group, more preferably an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms, a methoxy group, an ethoxy group, or n-propoxy. Group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, n-hexoxy group, octoxy group, 2-propylpentoxy group, 2-ethylhexoxy group, cyclohexylmethoxy group or benzyloxy group, more preferably methoxy group or n- A butoxy group is particularly preferred.

芳香族基としては、炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基又は炭素数2以上20以下の芳香族複素環基が好ましく、フェニル基、ビフェニル基、チエニル基、フリル基又はピリジル基が好ましく、フェニル基又はチエニル基がさらに好ましい。芳香族基が有していてもよい置換基としては、炭素数1以上14以下のアルキル基、炭素数1以上14以下のフッ化アルキル基又は炭素数1以上14以下のアルコキシ基が好ましく、炭素数1以上14以下のアルコキシ基がさらに好ましく、メトキシ基又は2−エチルヘキシルオキシ基が特に好ましい。   As the aromatic group, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms is preferable, and a phenyl group, a biphenyl group, a thienyl group, a furyl group, or a pyridyl group is preferable. More preferred are a phenyl group and a thienyl group. The substituent that the aromatic group may have is preferably an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, a fluorinated alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms. An alkoxy group having a number of 1 or more and 14 or less is more preferable, and a methoxy group or 2-ethylhexyloxy group is particularly preferable.

一般式(n4)で表される構造の好ましい例としては、R34及びR35が共にアルコキシカルボニル基であるもの、R34及びR35が共に芳香族基であるもの並びにR34が芳香族基でありかつR35が3−(アルコキシカルボニル)プロピル基であるものが挙げられる。 Preferred examples of the structure represented by formula (n4) include those in which R 34 and R 35 are both alkoxycarbonyl groups, those in which R 34 and R 35 are both aromatic groups, and R 34 is an aromatic group. And R 35 is a 3- (alkoxycarbonyl) propyl group.

湿式成膜法を用いてフラーレン化合物を含む層を形成するためには、フラーレン化合物自体が液状で塗布可能であるか、又はフラーレン化合物が何らかの溶媒に対して溶解性が高く溶液として塗布可能であることが好ましい。用いられるフラーレン化合物の、25℃でのトルエンに対する溶解度は、通常0.1質量%以上、好ましくは0.4質量%以上、より好ましくは0.7質量%以上である。フラーレン化合物の溶解度が0.1質量%以上であることは、フラーレン化合物を含有する溶液におけるフラーレン化合物の分散安定性が増加し、凝集、沈降、分離等が起こりにくくなるために、湿式成膜法による成膜が容易となる点で好ましい。   In order to form a layer containing a fullerene compound using a wet film formation method, the fullerene compound itself can be applied in a liquid state, or the fullerene compound can be applied as a solution with high solubility in some solvent. It is preferable. The solubility of the fullerene compound used in toluene at 25 ° C. is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.4% by mass or more, more preferably 0.7% by mass or more. Since the solubility of the fullerene compound is 0.1% by mass or more, the dispersion stability of the fullerene compound in the solution containing the fullerene compound is increased, and aggregation, sedimentation, separation, and the like are less likely to occur. It is preferable in that the film formation by is easy.

湿式成膜法を用いてフラーレン化合物を含む層を形成する場合における、フラーレン化合物を含有する溶液の溶媒は、非極性有機溶媒であれば特段に制限はないが、非ハロゲン系溶媒が好ましい。ジクロロベンゼン等のハロゲン系溶媒を用いることも可能であるが、環境負荷の面等から代替が求められている。非ハロゲン系溶媒としては、例えば、非ハロゲン系芳香族炭化水素類が挙げられる。その中でも好ましくはトルエン、キシレン又はシクロヘキシルベンゼン等である。   In the case of forming a layer containing a fullerene compound using a wet film forming method, the solvent of the solution containing the fullerene compound is not particularly limited as long as it is a nonpolar organic solvent, but a non-halogen solvent is preferable. Although it is possible to use a halogen-based solvent such as dichlorobenzene, an alternative is demanded from the viewpoint of environmental load. Examples of non-halogen solvents include non-halogen aromatic hydrocarbons. Of these, toluene, xylene, cyclohexylbenzene, and the like are preferable.

(フラーレン化合物の製造方法)
フラーレン化合物の製造方法としては、特に制限はないが、例えば、部分構造(n1)を有するフラーレンの合成は、国際公開第2008/059771号又はJ.Am.Chem.Soc.,2008,130(46),15429−15436のような公知文献の記載に従って、実施可能である。
(Method for producing fullerene compound)
Although there is no restriction | limiting in particular as a manufacturing method of a fullerene compound, For example, the synthesis | combination of fullerene which has a partial structure (n1) is international publication 2008/059771 or J.H. Am. Chem. Soc. , 2008, 130 (46), 15429-15436.

部分構造(n2)を有するフラーレンの合成は、J.Am.Chem.Soc.1993,115,9798−9799、Chem.Mater.2007,19,5363−5372又はChem.Mater.2007,19,5194−5199のような公知文献の記載に従って、実施可能である。   The synthesis of fullerene having a partial structure (n2) is described in J. Org. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9798-9799, Chem. Mater. 2007, 19, 5363-5372 or Chem. Mater. It can be carried out according to the description of known documents such as 2007, 19, 5194-5199.

部分構造(n3)を有するフラーレンの合成は、Angew.Chem.Int.Ed.Engl.1993,32,78−80、Tetrahedron Lett.1997,38,285−288、国際公開第2008/018931号又は国際公開第2009/086210号のような公知文献の記載に従って、実施可能である。   Synthesis of fullerene having a partial structure (n3) is described in Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1993, 32, 78-80, Tetrahedron Lett. It can be carried out according to the description of known documents such as 1997, 38, 285-288, WO 2008/018931 or WO 2009/086212.

部分構造(n4)を有するフラーレンの合成は、J.Chem.Soc.,Perkin Trans.1,1997,1595、Thin Solid Films 489(2005)251−256、Adv.Funct.Mater.2005,15,1979−1987又はJ.Org.Chem.1995,60,532−538のような公知文献の記載に従って、実施可能である。   The synthesis of fullerene having a partial structure (n4) is described in J. Org. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1997, 1595, Thin Solid Films 489 (2005) 251-256, Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1979-1987 or J. Org. Org. Chem. It can be carried out according to the description of known documents such as 1995, 60, 532-538.

[1.3.2.2 N−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体]
N−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体としては、特段の制限はないが、具体的には国際公開第2008/063609号、国際公開第2009/115553号、国際公開第2009/098250号、国際公開第2009/000756号及び国際公開第2009/091670号に記載されている化合物が挙げられる。これらの化合物は、電子移動度が高く、可視領域の光を吸収するため、電荷輸送と発電との両方に寄与しうる点から好ましい。
[1.3.2.2 N-alkyl-substituted perylene diimide derivatives]
N-alkyl-substituted perylene diimide derivatives are not particularly limited, and specifically, International Publication No. 2008/063609, International Publication No. 2009/115553, International Publication No. 2009/098250, International Publication No. Examples thereof include compounds described in 2009/000756 and International Publication No. 2009/091670. These compounds are preferable because they have high electron mobility and absorb light in the visible region, and thus can contribute to both charge transport and power generation.

[1.3.2.3 ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド]
ナフタレンテトラカルボン酸ジイミドとしては、特段の制限はないが、具体的には国際公開第2008/063609号、国際公開第2007/146250号及び国際公開第2009/000756号に記載されている化合物が挙げられる。これらの化合物は、電子移動度が高く、溶解性が高く塗布性に優れている点から好ましい。
[1.3.2.3 Naphthalenetetracarboxylic acid diimide]
The naphthalenetetracarboxylic acid diimide is not particularly limited, and specific examples thereof include compounds described in International Publication No. 2008/063609, International Publication No. 2007/146250 and International Publication No. 2009/000756. It is done. These compounds are preferable because they have high electron mobility, high solubility, and excellent coating properties.

[1.3.2.4 n型高分子半導体化合物]
n型高分子半導体化合物としては、特段の制限はないが、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド若しくはペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、ペリレンジイミド誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、キノキサリン誘導体、ビピリジン誘導体及びボラン誘導体のうち少なくとも一つを構成ユニットとするn型高分子半導体化合物等が挙げられる。
[1.3.2.4 n-type polymer semiconductor compound]
The n-type polymer semiconductor compound is not particularly limited, but condensed ring tetracarboxylic acid diimides such as naphthalene tetracarboxylic acid diimide or perylene tetracarboxylic acid diimide, perylene diimide derivatives, benzimidazole derivatives, benzoxazole derivatives, thiazoles N-type polymer semiconductor comprising at least one of a derivative, a benzothiazole derivative, a benzothiadiazole derivative, an oxadiazole derivative, a thiadiazole derivative, a triazole derivative, a pyrazine derivative, a phenanthroline derivative, a quinoxaline derivative, a bipyridine derivative and a borane derivative Compounds and the like.

その中でも、ボラン誘導体、チアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、N−アルキル置換されたナフタレンテトラカルボン酸ジイミド誘導体及びN−アルキル置換されたペリレンテトラカルボン酸ジイミド誘導体のうち少なくとも一つを構成ユニットとするポリマーが好ましく、N−アルキル置換されたペリレンテトラカルボン酸ジイミド誘導体及びN−アルキル置換されたナフタレンテトラカルボン酸ジイミド誘導体のうち少なくとも一つを構成ユニットとするn型高分子半導体化合物がより好ましい。   Among them, at least one of a borane derivative, a thiazole derivative, a benzothiazole derivative, a benzothiadiazole derivative, an N-alkyl-substituted naphthalenetetracarboxylic acid diimide derivative, and an N-alkyl-substituted perylenetetracarboxylic acid diimide derivative is a constituent unit. Preferred is an n-type polymer semiconductor compound having at least one of N-alkyl-substituted perylenetetracarboxylic acid diimide derivative and N-alkyl-substituted naphthalenetetracarboxylic acid diimide derivative as a constituent unit. .

n型高分子半導体化合物の具体例としては、国際公開第2009/098253号、国際公開第2009/098250号、国際公開第2010/012710号及び国際公開第2009/098250号に記載されている化合物が挙げられる。これらの化合物は、可視領域の光を吸収するために発電に寄与しうる点、及び粘度が高く塗布性に優れている点から好ましい。   Specific examples of the n-type polymer semiconductor compound include compounds described in International Publication No. 2009/098253, International Publication No. 2009/098250, International Publication No. 2010/012710, and International Publication No. 2009/098250. Can be mentioned. These compounds are preferable in that they can contribute to power generation because they absorb light in the visible region, and have high viscosity and excellent coating properties.

[1.4 基材(106)]
光電変換素子107は、通常は支持体となる基材106を有する。すなわち、基材106上に、電極(カソード)101と、電子取り出し層102と、活性層103と、電極(アノード)105とが形成される。
[1.4 Substrate (106)]
The photoelectric conversion element 107 has a base material 106 that usually serves as a support. That is, an electrode (cathode) 101, an electron extraction layer 102, an active layer 103, and an electrode (anode) 105 are formed on the substrate 106.

基材106の材料(基材材料)は本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。基材材料の好適な例を挙げると、石英、ガラス、サファイア又はチタニア等の無機材料又はフレキシブル基材が挙げられる。本発明において、フレキシブル基材とは曲率半径が通常、0.1mm以上であり、10000mm以下の基材である。なお、フレキシブルな電子デバイスを製造する場合は、屈曲性と支持体としての特性を両立するために、曲率半径が0.3mm以上であることが好ましく、1mm以上であることがさらに好ましく、一方で、3000mm以下であることが好ましく、1000mm以下であることがさらに好ましい。フレキシブル基材の具体例としては、限定されるわけではないが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂フィルム、塩化ビニル又はポリエチレン等のポリオレフィン;セルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリノルボルネン又はエポキシ樹脂等の有機材料(樹脂基材);紙又は合成紙等の紙材料;ステンレス、チタン又はアルミニウム等の金属箔に、絶縁性を付与するために表面をコート又はラミネートしたもの等の複合材料、等が挙げられる。ガラスとしてはソーダガラス、青板ガラス又は無アルカリガラス等が挙げられる。ガラスとしては、ガラスからの溶出イオンが少ない点で、無アルカリガラスがより好ましい。   The material of the base material 106 (base material) is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Preferable examples of the base material include inorganic materials such as quartz, glass, sapphire, and titania, and flexible base materials. In the present invention, the flexible substrate is a substrate having a radius of curvature of usually 0.1 mm or more and 10,000 mm or less. In the case of producing a flexible electronic device, the radius of curvature is preferably 0.3 mm or more, more preferably 1 mm or more, in order to achieve both flexibility and characteristics as a support. It is preferably 3000 mm or less, and more preferably 1000 mm or less. Specific examples of the flexible substrate include, but are not limited to, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyimide, nylon, polystyrene, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol copolymer, fluororesin film, vinyl chloride. Or polyolefin such as polyethylene; organic material (resin substrate) such as cellulose, polyvinylidene chloride, aramid, polyphenylene sulfide, polyurethane, polycarbonate, polyarylate, polynorbornene, or epoxy resin; paper material such as paper or synthetic paper; stainless steel, Examples thereof include composite materials such as those obtained by coating or laminating a surface of a metal foil such as titanium or aluminum to impart insulation. Examples of the glass include soda glass, blue plate glass, and non-alkali glass. As the glass, alkali-free glass is more preferable in that there are few ions eluted from the glass.

基材106の形状に制限はなく、例えば、板、フィルム、シート等の形状でありうる。基材106の膜厚に制限はない。基材106の膜厚は、好ましくは5μm以上、より好ましくは20μm以上であり、一方、好ましくは20mm以下、より好ましくは10mm以下である。基材106の膜厚が5μm以上であることは、半導体デバイスの強度が向上する点で好ましい。基材106の膜厚が20mm以下であることは、製造コストが抑えられ、かつ光電変換素子107が軽くなるために好ましい。また、基材106の材料がガラスである場合の基材106の膜厚は、通常0.01mm以上、好ましくは0.1mm以上であり、一方、通常1cm以下、好ましくは0.5cm以下である。ガラス基材の膜厚が0.01mm以上であることは、機械的強度が増加し、割れにくくなるために好ましい。また、ガラス基材の膜厚が0.5cm以下であることは、光電変換素子107が軽くなるために好ましい。   There is no restriction | limiting in the shape of the base material 106, For example, it may be shapes, such as a board, a film, a sheet | seat. There is no limitation on the film thickness of the substrate 106. The film thickness of the substrate 106 is preferably 5 μm or more, more preferably 20 μm or more, and preferably 20 mm or less, more preferably 10 mm or less. The film thickness of the substrate 106 is preferably 5 μm or more from the viewpoint of improving the strength of the semiconductor device. It is preferable that the thickness of the substrate 106 is 20 mm or less because the manufacturing cost is suppressed and the photoelectric conversion element 107 becomes light. Further, when the material of the substrate 106 is glass, the thickness of the substrate 106 is usually 0.01 mm or more, preferably 0.1 mm or more, and is usually 1 cm or less, preferably 0.5 cm or less. . A film thickness of the glass substrate of 0.01 mm or more is preferable because the mechanical strength increases and it is difficult to break. Moreover, since the film thickness of a glass base material is 0.5 cm or less, since the photoelectric conversion element 107 becomes light, it is preferable.

[1.5 電極(101,105)]
一対の電極(101,105)は、光吸収により生じた正孔及び電子を捕集する機能を有する。したがって、一対の電極には、正孔の捕集に適した電極105(以下、アノードと記載する場合もある)と、電子の捕集に適した電極101(以下、カソードと記載する場合もある)とを用いることが好ましい。
[1.5 Electrodes (101, 105)]
The pair of electrodes (101, 105) has a function of collecting holes and electrons generated by light absorption. Therefore, the pair of electrodes may include an electrode 105 suitable for collecting holes (hereinafter also referred to as an anode) and an electrode 101 suitable for collecting electrons (hereinafter referred to as a cathode). ) Are preferably used.

一対の電極は、いずれか一方が透光性であればよく、両方が透光性であっても構わない。ここで、透光性があるとは、太陽光が40%以上透過することを意味する。より多くの光が透明電極を透過して活性層103に到達するためには、透明電極の太陽光線透過率が70%以上であることが好ましい。光の透過率は、通常の分光光度計で測定可能できる。   Any one of the pair of electrodes may be translucent, and both may be translucent. Here, having translucency means that sunlight passes through 40% or more. In order for more light to pass through the transparent electrode and reach the active layer 103, the transparent electrode preferably has a solar ray transmittance of 70% or more. The light transmittance can be measured with a normal spectrophotometer.

さらに、アノード105及びカソード101は、2層以上の層が積層された構造を有していてもよい。また、表面処理によりアノード105及びカソード101の特性(電気特性やぬれ特性等)を改良してもよい。   Furthermore, the anode 105 and the cathode 101 may have a structure in which two or more layers are stacked. Further, the characteristics (electric characteristics, wetting characteristics, etc.) of the anode 105 and the cathode 101 may be improved by surface treatment.

[1.5.1 アノード(105)]
アノード105は、正孔の捕集に適した材料で構成される電極であることが好ましい。アノード105の材料は、一般にはカソード101の材料よりも仕事関数が大きい導電性材料であり、活性層103で発生した正孔をスムーズに取り出す機能を有する。
[1.5.1 Anode (105)]
The anode 105 is preferably an electrode made of a material suitable for collecting holes. The material of the anode 105 is generally a conductive material having a work function larger than that of the material of the cathode 101, and has a function of smoothly extracting holes generated in the active layer 103.

アノード105の材料としては、例えば、酸化ニッケル、酸化スズ、酸化インジウム、酸化スズインジウム(ITO)、インジウム−亜鉛酸化物(IZO)、酸化チタン又は酸化亜鉛等の導電性金属酸化物;金、白金、銀、クロム又はコバルト等の金属若しくはその合金等が挙げられる。これらの物質は大きい仕事関数を有するために好ましく、また、ポリチオフェン誘導体にポリスチレンスルホン酸をドーピングしたPEDOT:PSSで代表されるような導電性高分子材料を積層することができるために好ましい。このような導電性高分子材料を積層する場合には、導電性高分子材料の仕事関数が大きいことから、上記のような大きい仕事関数を有する材料の代わりに、アルミニウム又はマグネシウム等の、カソードの材料に適した金属を用いることも可能である。   Examples of the material of the anode 105 include nickel oxide, tin oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium-zinc oxide (IZO), conductive oxide such as titanium oxide or zinc oxide; gold, platinum , A metal such as silver, chromium or cobalt or an alloy thereof. These substances are preferable because they have a large work function, and are preferable because a conductive polymer material represented by PEDOT: PSS in which a polythiophene derivative is doped with polystyrene sulfonic acid can be laminated. When laminating such a conductive polymer material, since the work function of the conductive polymer material is large, instead of a material having a large work function as described above, a cathode such as aluminum or magnesium is used. It is also possible to use a metal suitable for the material.

また、ポリチオフェン誘導体にポリスチレンスルホン酸をドーピングしたPEDOT:PSS、又はポリピロール若しくはポリアニリン等にヨウ素等をドーピングした導電性高分子材料等を、アノード105の材料として使用することもできる。   Alternatively, PEDOT: PSS in which a polythiophene derivative is doped with polystyrene sulfonic acid, or a conductive polymer material in which polypyrrole or polyaniline is doped with iodine or the like can be used as the material of the anode 105.

アノード105が透明電極である場合には、ITO、酸化亜鉛又は酸化スズ等の透光性がある導電性金属酸化物を用いることが好ましく、特にITOを用いることが好ましい。   When the anode 105 is a transparent electrode, it is preferable to use a light-transmitting conductive metal oxide such as ITO, zinc oxide, or tin oxide, and it is particularly preferable to use ITO.

アノード105の膜厚は特に制限は無いが、通常10nm以上、好ましくは20nm以上、さらに好ましくは50nm以上である。一方、通常10μm以下、好ましくは1μm以下、さらに好ましくは500nm以下である。アノード105の膜厚が10nm以上であることは、シート抵抗が抑えられる点で好ましく、アノード105の膜厚が10μm以下であることは、光透過率が向上するために光電変換素子107が効率よく光を電気に変換しうる点で好ましい。アノード105が透明電極である場合には、光透過率とシート抵抗を両立する膜厚を選ぶことが望ましい。   The film thickness of the anode 105 is not particularly limited, but is usually 10 nm or more, preferably 20 nm or more, and more preferably 50 nm or more. On the other hand, it is usually 10 μm or less, preferably 1 μm or less, more preferably 500 nm or less. A film thickness of the anode 105 of 10 nm or more is preferable from the viewpoint of suppressing sheet resistance, and a film thickness of the anode 105 of 10 μm or less means that the photoelectric conversion element 107 is efficiently used for improving light transmittance. This is preferable in that light can be converted into electricity. When the anode 105 is a transparent electrode, it is desirable to select a film thickness that achieves both light transmittance and sheet resistance.

アノード105のシート抵抗に、特段の制限はないが、通常1Ω/□以上であり、一方、通常1000Ω/□以下、好ましくは500Ω/□以下、さらに好ましくは100Ω/□以下である。シート抵抗がより低いことは、光電変換効率が向上しうる点で好ましい。   The sheet resistance of the anode 105 is not particularly limited, but is usually 1Ω / □ or more, and is usually 1000Ω / □ or less, preferably 500Ω / □ or less, more preferably 100Ω / □ or less. A lower sheet resistance is preferable in that the photoelectric conversion efficiency can be improved.

アノード105の形成方法としては、真空蒸着法若しくはスパッタ法等の乾式成膜法、又はナノ粒子や前駆体を含有するインクを塗布して成膜する湿式成膜法が挙げられる。   Examples of a method for forming the anode 105 include a dry film forming method such as a vacuum evaporation method or a sputtering method, or a wet film forming method in which an ink containing nanoparticles or a precursor is applied to form a film.

[1.5.2 カソード(101)]
カソード101は、電子の捕集に適した材料で構成される電極であることが好ましい。カソード101の材料は、一般にはアノード105の材料よりも小さい仕事関数を有する導電性材料であり、活性層103で発生した電子をスムーズに取り出す機能を有する。電子をよりスムーズに取り出すために、カソード101は電子取り出し層102と隣接することが好ましい。
[1.5.2 Cathode (101)]
The cathode 101 is preferably an electrode made of a material suitable for collecting electrons. The material of the cathode 101 is generally a conductive material having a work function smaller than that of the material of the anode 105 and has a function of smoothly extracting electrons generated in the active layer 103. In order to extract electrons more smoothly, the cathode 101 is preferably adjacent to the electron extraction layer 102.

カソード101の材料の例としては、白金、金、銀、銅、鉄、スズ、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム又はマグネシウム等の金属及びその合金;フッ化リチウム又はフッ化セシウム等の無機塩;酸化ニッケル、酸化アルミニウム、酸化リチウム又は酸化セシウム等の金属酸化物等が挙げられる。これらの材料は小さい仕事関数を有するために好ましい。もっとも、電子取り出し層102が活性層103で発生した電子をスムーズに取り出す機能を有することから、カソード101の材料として、アノード105の材料に適した大きい仕事関数を有する材料を用いることもできる。電極保護の観点から、カソード101の材料として好ましくは、白金、金、銀、銅、鉄、スズ、アルミニウム、カルシウム又はインジウム等の金属及びこれらの金属を用いた合金である。   Examples of the material of the cathode 101 include metals such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, zinc, aluminum, indium, chromium, lithium, sodium, potassium, cesium, calcium, and magnesium, and alloys thereof; lithium fluoride Or inorganic salts, such as cesium fluoride; Metal oxides, such as nickel oxide, aluminum oxide, lithium oxide, or cesium oxide, etc. are mentioned. These materials are preferred because they have a small work function. However, since the electron extraction layer 102 has a function of smoothly extracting electrons generated in the active layer 103, a material having a large work function suitable for the material of the anode 105 can be used as the material of the cathode 101. From the viewpoint of electrode protection, the cathode 101 is preferably made of a metal such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, aluminum, calcium, or indium and an alloy using these metals.

カソード101の膜厚には特に制限は無いが、通常10nm以上、好ましくは20nm以上、より好ましくは50nm以上である。一方、通常10μm以下、好ましくは1μm以下、より好ましくは500nm以下である。カソード101の膜厚が10nm以上であることは、シート抵抗が抑えられるために好ましい。またカソード101の膜厚が10μm以下であることは、光透過率が向上するために効率よく光を電気に変換しうる点で好ましい。カソード101が透明電極である場合には、光透過率とシート抵抗を両立する膜厚を選ぶことが望ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular in the film thickness of the cathode 101, Usually, 10 nm or more, Preferably it is 20 nm or more, More preferably, it is 50 nm or more. On the other hand, it is usually 10 μm or less, preferably 1 μm or less, more preferably 500 nm or less. The thickness of the cathode 101 is preferably 10 nm or more because sheet resistance is suppressed. Moreover, it is preferable that the film thickness of the cathode 101 is 10 μm or less because light transmittance is improved and light can be efficiently converted into electricity. When the cathode 101 is a transparent electrode, it is desirable to select a film thickness that achieves both light transmittance and sheet resistance.

カソード101のシート抵抗に特に制限は無いが、通常1000Ω/□以下、好ましくは500Ω/□以下、さらに好ましくは100Ω/□以下である。下限に制限は無いが、通常は1Ω/□以上である。シート抵抗がより低いことは、光電変換効率が向上しうる点で好ましい。   The sheet resistance of the cathode 101 is not particularly limited, but is usually 1000Ω / □ or less, preferably 500Ω / □ or less, and more preferably 100Ω / □ or less. Although there is no restriction on the lower limit, it is usually 1Ω / □ or more. A lower sheet resistance is preferable in that the photoelectric conversion efficiency can be improved.

カソード101の形成方法としては、真空蒸着法若しくはスパッタ法等の乾式成膜法、又はナノ粒子や前駆体を含有するインクを塗布して成膜する湿式成膜法が挙げられる。   Examples of the method for forming the cathode 101 include a dry film forming method such as a vacuum evaporation method or a sputtering method, or a wet film forming method in which an ink containing nanoparticles and a precursor is applied to form a film.

[1.6 光電変換素子の製造方法]
光電変換素子107は、上述した方法に従い、基材106、カソード101、電子取り出し層102、活性層103、正孔取り出し層104、及びアノード105を順次積層することにより作製することができる。異なる構成を有する光電変換素子、例えば基材106と正孔取り出し層104との少なくとも一方を有さない光電変換素子も、同様の方法により作製することができる。
[1.6 Production Method of Photoelectric Conversion Element]
The photoelectric conversion element 107 can be manufactured by sequentially stacking the base material 106, the cathode 101, the electron extraction layer 102, the active layer 103, the hole extraction layer 104, and the anode 105 in accordance with the method described above. A photoelectric conversion element having a different structure, for example, a photoelectric conversion element that does not include at least one of the base 106 and the hole extraction layer 104 can be manufactured by a similar method.

アノード105及びカソード101を積層した後に、光電変換素子107を通常50℃以上、好ましくは80℃以上、一方、通常300℃以下、好ましくは280℃以下、より好ましくは250℃以下の温度範囲において、加熱することが好ましい。この工程をアニーリング処理工程と称する場合がある。   After laminating the anode 105 and the cathode 101, the photoelectric conversion element 107 is usually 50 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher, and usually 300 ° C. or lower, preferably 280 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower. It is preferable to heat. This process may be referred to as an annealing process process.

アニーリング処理工程を50℃以上の温度で行うことは、電子取り出し層102と電極101、及び電子取り出し層102と活性層103のうち少なくとも一方の密着性が向上しうる点で好ましい。アニーリング処理工程を300℃以下の温度で行うことは、活性層103中の有機化合物が熱分解することを抑えられるために好ましい。アニーリング処理工程においては、上記の範囲内の異なる温度で段階的に加熱を行ってもよい。   It is preferable that the annealing process be performed at a temperature of 50 ° C. or higher because adhesion between at least one of the electron extraction layer 102 and the electrode 101 and between the electron extraction layer 102 and the active layer 103 can be improved. It is preferable to perform the annealing treatment step at a temperature of 300 ° C. or lower because it is possible to prevent the organic compound in the active layer 103 from being thermally decomposed. In the annealing process, heating may be performed stepwise at different temperatures within the above range.

加熱時間としては、通常1分間以上、好ましくは3分間以上であり、一方、通常180分間以下、好ましくは60分間以下である。加熱は、光電変換素子の性能を示すパラメーターである、開放電圧、短絡電流及びフィルファクターが一定の値となった際に終了することが好ましい。また、アニーリング処理工程は、常圧下かつ不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。   The heating time is usually 1 minute or longer, preferably 3 minutes or longer, and is usually 180 minutes or shorter, preferably 60 minutes or shorter. The heating is preferably terminated when the open-circuit voltage, short-circuit current, and fill factor, which are parameters indicating the performance of the photoelectric conversion element, reach a constant value. Moreover, it is preferable to perform an annealing process process under a normal pressure and inert gas atmosphere.

加熱方法としては特に限定されないが、ホットプレート等の熱源に光電変換素子107を載せる方法、及びオーブン等の加熱雰囲気下に光電変換素子107を入れる方法等が挙げられる。加熱は、バッチ方式で行っても、連続方式で行ってもよい。   Although it does not specifically limit as a heating method, The method of putting the photoelectric conversion element 107 in heat sources, such as a hotplate, The method of putting the photoelectric conversion element 107 in heating atmosphere, such as oven, etc. are mentioned. Heating may be performed by a batch method or a continuous method.

[1.7 光電変換特性]
光電変換素子の光電変換特性は次のようにして求めることができる。すなわち、光電変換素子にソーラシミュレーターでAM1.5G条件の光を照射強度100mW/cmで照射して、電流−電圧特性を測定する。測定により得られた電流−電圧曲線から、光電変換効率(PCE)、短絡電流(Jsc)、開放電圧(Voc)、FF(フィルファクター)、直列抵抗、シャント抵抗といった光電変換特性を求めることができる。
[1.7 Photoelectric conversion characteristics]
The photoelectric conversion characteristics of the photoelectric conversion element can be obtained as follows. That is, the current-voltage characteristic is measured by irradiating the photoelectric conversion element with light of AM1.5G at an irradiation intensity of 100 mW / cm 2 using a solar simulator. From the current-voltage curve obtained by measurement, photoelectric conversion characteristics such as photoelectric conversion efficiency (PCE), short circuit current (Jsc), open circuit voltage (Voc), FF (fill factor), series resistance, and shunt resistance can be obtained. .

本発明に係る光電変換素子の光電変換効率は、特段の制限はないが、通常1%以上、好ましくは1.5%以上、より好ましくは2%以上である。一方、上限に特段の制限はないが、高ければ高いほどよい。   The photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion element according to the present invention is not particularly limited, but is usually 1% or more, preferably 1.5% or more, more preferably 2% or more. On the other hand, there is no particular limitation on the upper limit, but the higher the better.

光電変換素子の耐久性を測定する方法としては、光電変換素子を大気に暴露する前後での、光電変換効率の維持率を求める方法が挙げられる。具体的には、維持率は以下のようにして求められる。
(維持率)=(N時間の大気暴露後の光電変換効率)/(大気暴露直前の光電変換効率)
Examples of a method for measuring the durability of the photoelectric conversion element include a method for obtaining a maintenance ratio of the photoelectric conversion efficiency before and after exposing the photoelectric conversion element to the atmosphere. Specifically, the maintenance rate is obtained as follows.
(Maintenance rate) = (Photoelectric conversion efficiency after N hours of atmospheric exposure) / (Photoelectric conversion efficiency immediately before atmospheric exposure)

光電変換素子を実用化するためには、製造が容易かつ安価であること以外に、光電変換素子が高い光電変換効率及び高い耐久性を有することも重要である。本発明に係る光電変換素子の光電変換効率の維持率は、1週間の大気暴露前後で60%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、高ければ高いほど好ましい。   In order to put the photoelectric conversion element into practical use, it is also important that the photoelectric conversion element has high photoelectric conversion efficiency and high durability, in addition to being easy and inexpensive to manufacture. The photoelectric conversion efficiency maintenance rate of the photoelectric conversion element according to the present invention is preferably 60% or more, more preferably 80% or more before and after exposure to the atmosphere for one week, and the higher the higher.

[2.本発明に係る太陽電池]
本発明に係る光電変換素子107は、太陽電池、なかでも薄膜太陽電池の太陽電池素子として使用されることが好ましい。
[2. Solar cell according to the present invention]
The photoelectric conversion element 107 according to the present invention is preferably used as a solar cell, particularly a solar cell element of a thin film solar cell.

図2は本発明の一実施形態としての薄膜太陽電池の構成を模式的に示す断面図である。図2に示すように、本実施形態の薄膜太陽電池14は、耐候性保護フィルム1と、紫外線カットフィルム2と、ガスバリアフィルム3と、ゲッター材フィルム4と、封止材5と、太陽電池素子6と、封止材7と、ゲッター材フィルム8と、ガスバリアフィルム9と、バックシート10とをこの順に備える。そして、耐候性保護フィルム1が形成された側(図中下方)から光が照射されて、太陽電池素子6が発電するようになっている。なお、後述するバックシート10としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシート等の防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム8及びガスバリアフィルム9のうち少なくとも一方を用いなくてもよい。   FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a thin film solar cell as one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the thin film solar cell 14 of this embodiment includes a weather-resistant protective film 1, an ultraviolet cut film 2, a gas barrier film 3, a getter material film 4, a sealing material 5, and a solar cell element. 6, a sealing material 7, a getter material film 8, a gas barrier film 9, and a back sheet 10 are provided in this order. And light is irradiated from the side (downward in the figure) where the weather-resistant protective film 1 is formed, and the solar cell element 6 generates power. In addition, when using a highly waterproof sheet such as a sheet in which a fluororesin film is bonded to both surfaces of an aluminum foil as a back sheet 10 described later, at least one of the getter material film 8 and the gas barrier film 9 is not used depending on the application. May be.

[2.1 耐候性保護フィルム(1)]
耐候性保護フィルム1は天候変化から太陽電池素子6を保護するフィルムである。耐候性保護フィルム1で太陽電池素子6を覆うことにより、太陽電池素子6等を天候変化等から保護し、発電能力を高く維持するようにしている。耐候性保護フィルム1は、薄膜太陽電池14の最表層に位置するため、耐候性、耐熱性、透明性、撥水性、耐汚染性及び機械強度のうち少なくとも一方等の、薄膜太陽電池14の表面被覆材として好適な性能を備え、しかもそれを屋外暴露において長期間維持する性質を有することが好ましい。
[2.1 Weatherproof protective film (1)]
The weather-resistant protective film 1 is a film that protects the solar cell element 6 from weather changes. By covering the solar cell element 6 with the weather-resistant protective film 1, the solar cell element 6 and the like are protected from weather changes and the power generation capacity is kept high. Since the weatherproof protective film 1 is located on the outermost layer of the thin film solar cell 14, the surface of the thin film solar cell 14 has at least one of weather resistance, heat resistance, transparency, water repellency, stain resistance and mechanical strength. It is preferable to have properties suitable for a covering material and to maintain it for a long period of time in outdoor exposure.

また、耐候性保護フィルム1は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させることが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率が80%以上であることが好ましく、上限に制限はない。さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、耐候性保護フィルム1も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、耐候性保護フィルム1の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。   Moreover, it is preferable that the weather-resistant protective film 1 transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is preferably 80% or more, and the upper limit is not limited. Furthermore, since the thin-film solar cell 14 is often heated by receiving light, it is preferable that the weather-resistant protective film 1 also has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the weather-resistant protective film 1 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

耐候性保護フィルム1を構成する材料は、天候変化から太陽電池素子6を保護することができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、AS(アクリロニトリル−スチレン)樹脂、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタラート若しくはポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリアクリル系樹脂、各種ナイロン等のポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド−イミド樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース系樹脂、シリコン系樹脂又はポリカーボネート樹脂等が挙げられる。   The material which comprises the weather-resistant protective film 1 is arbitrary as long as it can protect the solar cell element 6 from a weather change. Examples of the material are polyethylene resin, polypropylene resin, cyclic polyolefin resin, AS (acrylonitrile-styrene) resin, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) resin, polyvinyl chloride resin, fluorine resin, polyethylene terephthalate or polyethylene. Examples thereof include polyester resins such as naphthalate, phenol resins, polyacrylic resins, polyamide resins such as various nylons, polyimide resins, polyamide-imide resins, polyurethane resins, cellulose resins, silicon resins, and polycarbonate resins.

なお、耐候性保護フィルム1は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。また、耐候性保護フィルム1は単層フィルムにより形成されていてもよいが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。   In addition, the weather-resistant protective film 1 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials. Moreover, although the weather-resistant protective film 1 may be formed with the single layer film, the laminated | multilayer film provided with the film of two or more layers may be sufficient as it.

耐候性保護フィルム1の厚みは特に規定されないが、通常10μm以上200μm以下である。   The thickness of the weather-resistant protective film 1 is not particularly defined, but is usually 10 μm or more and 200 μm or less.

また耐候性保護フィルム1には、他のフィルムとの接着性の改良のために、コロナ処理及びプラズマ処理のうち少なくとも一方等の表面処理を行なってもよい。   Further, the weatherproof protective film 1 may be subjected to a surface treatment such as at least one of a corona treatment and a plasma treatment in order to improve adhesiveness with other films.

耐候性保護フィルム1は、薄膜太陽電池14においてできるだけ外側に設けることが好ましい。薄膜太陽電池14の構成部材のうちより多くのものを保護できるようにするためである。   The weatherproof protective film 1 is preferably provided on the outer side as much as possible in the thin-film solar cell 14. This is because more of the constituent members of the thin-film solar cell 14 can be protected.

[2.2 紫外線カットフィルム(2)]
紫外線カットフィルム2は紫外線の透過を防止するフィルムである。紫外線カットフィルム2を薄膜太陽電池14の受光部分に設け、紫外線カットフィルム2で太陽電池素子6の受光面6aを覆うことにより、太陽電池素子6及び必要に応じてガスバリアフィルム3、9等を紫外線から保護し、発電能力を高く維持することができるようになっている。
[2.2 UV cut film (2)]
The ultraviolet cut film 2 is a film that prevents the transmission of ultraviolet rays. The ultraviolet cut film 2 is provided in the light receiving portion of the thin-film solar cell 14, and the ultraviolet cut film 2 covers the light receiving surface 6a of the solar cell element 6, so that the solar cell element 6 and, if necessary, the gas barrier films 3 and 9 are exposed to ultraviolet rays. The power generation capacity can be maintained at a high level.

紫外線カットフィルム2に要求される紫外線の透過抑制能力の程度は、紫外線(例えば、波長300nm)の透過率が50%以下であることが好ましく、下限に制限はない。また、紫外線カットフィルム2は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させることが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率が80%以上であることが好ましく、上限に制限はない。   The degree of the ability to suppress the transmission of ultraviolet rays required for the ultraviolet cut film 2 is preferably such that the transmittance of ultraviolet rays (for example, wavelength of 300 nm) is 50% or less, and there is no limit on the lower limit. Moreover, it is preferable that the ultraviolet cut film 2 transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is preferably 80% or more, and the upper limit is not limited.

さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、紫外線カットフィルム2も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、紫外線カットフィルム2の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。   Furthermore, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, the ultraviolet cut film 2 preferably has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the ultraviolet cut film 2 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

また、紫外線カットフィルム2は、柔軟性が高く、隣接するフィルムとの接着性が良好であり、水蒸気や酸素をカットしうることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the ultraviolet cut film 2 is high in flexibility, has good adhesion to an adjacent film, and can cut water vapor and oxygen.

紫外線カットフィルム2を構成する材料は、紫外線の強度を弱めることができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系又はエステル系の樹脂に紫外線吸収剤を配合して成膜したフィルム等が挙げられる。また、紫外線吸収剤を樹脂中に分散あるいは溶解させたものの層(以下、適宜「紫外線吸収層」という)を基材フィルム上に形成したフィルムを用いてもよい。   The material which comprises the ultraviolet cut film 2 is arbitrary if the intensity | strength of an ultraviolet-ray can be weakened. Examples of the material include films formed by blending an ultraviolet absorber with an epoxy, acrylic, urethane, or ester resin. Further, a film in which a layer of an ultraviolet absorbent dispersed or dissolved in a resin (hereinafter referred to as “ultraviolet absorbing layer” as appropriate) is formed on a base film may be used.

紫外線吸収剤としては、例えば、サリチル酸系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系又はシアノアクリレート系のものを用いることができる。なお、1種の紫外線吸収剤を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。上記のように、紫外線吸収フィルムとしては紫外線吸収層を基材フィルム上に形成したフィルムを用いることもできる。このようなフィルムは、例えば、紫外線吸収剤を含む塗布液を基材フィルム上に塗布し、乾燥させることで作製できる。   As the ultraviolet absorber, for example, a salicylic acid-based, benzophenone-based, benzotriazole-based, or cyanoacrylate-based one can be used. In addition, 1 type of ultraviolet absorbers may be used and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and ratios. As described above, a film in which an ultraviolet absorbing layer is formed on a base film can also be used as the ultraviolet absorbing film. Such a film can be produced, for example, by applying a coating solution containing an ultraviolet absorber on a substrate film and drying it.

基材フィルムの材質は特に限定されないが、耐熱性、柔軟性のバランスが良好なフィルムが得られる点で、例えばポリエステルが挙げられる。   Although the material of a base film is not specifically limited, For example, polyester is mentioned at the point from which the balance of heat resistance and a softness | flexibility is obtained.

紫外線カットフィルム2の具体的な商品の例を挙げると、カットエース(MKVプラスティック株式会社)等が挙げられる。なお、紫外線カットフィルム2は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。   Examples of specific products of the ultraviolet cut film 2 include cut ace (MKV Plastic Co., Ltd.). In addition, the ultraviolet cut film 2 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials.

また、紫外線カットフィルム2は単層フィルムにより形成されていてもよいが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。紫外線カットフィルム2の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上200μm以下である。   Further, the ultraviolet cut film 2 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers. The thickness of the ultraviolet cut film 2 is not particularly limited, but is usually 5 μm or more and 200 μm or less.

紫外線カットフィルム2は、太陽電池素子6の受光面6aの少なくとも一部を覆う位置に設ければよいが、好ましくは太陽電池素子6の受光面6aの全てを覆う位置に設ける。ただし、太陽電池素子6の受光面6aを覆う位置以外の位置にも紫外線カットフィルム2が設けられていてもよい。   Although the ultraviolet cut film 2 should just be provided in the position which covers at least one part of the light-receiving surface 6a of the solar cell element 6, Preferably it is provided in the position which covers all the light-receiving surfaces 6a of the solar cell element 6. FIG. However, the ultraviolet cut film 2 may be provided at a position other than the position covering the light receiving surface 6 a of the solar cell element 6.

[2.3 ガスバリアフィルム(3)]
ガスバリアフィルム3は水及び酸素の透過を防止するフィルムである。ガスバリアフィルム3で太陽電池素子6を被覆することにより、太陽電池素子6を水及び酸素から保護し、発電能力を高く維持することができる。
[2.3 Gas barrier film (3)]
The gas barrier film 3 is a film that prevents permeation of water and oxygen. By covering the solar cell element 6 with the gas barrier film 3, the solar cell element 6 can be protected from water and oxygen, and the power generation capacity can be kept high.

ガスバリアフィルム3に要求される防湿能力の程度は、太陽電池素子6の種類等に応じて様々であるが、例えば、単位面積(1m)の1日あたりの水蒸気透過率が、通常1×10−1g/m/day以下であることが好ましく、下限に制限はない。 The degree of moisture-proof capability required for the gas barrier film 3 varies depending on the type of the solar cell element 6 and the like. For example, the water vapor transmission rate per unit area (1 m 2 ) is usually 1 × 10. It is preferably −1 g / m 2 / day or less, and the lower limit is not limited.

ガスバリアフィルム3に要求される酸素透過性の程度は、太陽電池素子6の種類等に応じて様々であるが、例えば、単位面積(1m)の1日あたりの酸素透過率が、通常1×10−1cc/m/day/atm以下であることが好ましく、下限に制限はない。 The degree of oxygen permeability required for the gas barrier film 3 varies depending on the type of the solar cell element 6 and the like. For example, the oxygen permeability per unit area (1 m 2 ) is usually 1 ×. It is preferable that it is 10 < -1 > cc / m < 2 > / day / atm or less, and there is no restriction | limiting in a lower limit.

また、ガスバリアフィルム3は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させることが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率は、通常60%以上であり、上限に制限はない。   Moreover, it is preferable that the gas barrier film 3 transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 60% or more, and there is no upper limit.

さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、ガスバリアフィルム3も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、ガスバリアフィルム3の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。   Furthermore, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, it is preferable that the gas barrier film 3 also has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the gas barrier film 3 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

ガスバリアフィルム3の具体的な構成は、太陽電池素子6を水から保護できる限り任意である。ただし、ガスバリアフィルム3を透過しうる水蒸気や酸素の量を少なくできるフィルムほど製造コストが高くなるため、これらの点を総合的に勘案して適切なものを使用することが好ましい。   The specific configuration of the gas barrier film 3 is arbitrary as long as the solar cell element 6 can be protected from water. However, since the manufacturing cost increases as the amount of water vapor or oxygen that can permeate the gas barrier film 3 increases, it is preferable to use an appropriate film considering these points comprehensively.

なかでも好適なガスバリアフィルム3としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)或いはポリエチレンナフタレート(PEN)等の基材フィルムにSiOを真空蒸着したフィルム等が挙げられる。 Particularly suitable gas barrier film 3 includes, for example, a film obtained by vacuum-depositing SiO x on a base film such as polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN).

なお、ガスバリアフィルム3は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。また、ガスバリアフィルム3は単層フィルムにより形成されていてもよいが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。   In addition, the gas barrier film 3 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials. The gas barrier film 3 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers.

ガスバリアフィルム3の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上200μm以下である。   The thickness of the gas barrier film 3 is not particularly defined, but is usually 5 μm or more and 200 μm or less.

ガスバリアフィルム3は、太陽電池素子6を被覆して湿気及び酸素から保護できればその形成位置に制限は無いが、太陽電池素子6の正面(受光面側の面。図2では下側の面)及び背面(受光面とは反対側の面。図2では上側の面)を覆うことが好ましい。薄膜太陽電池14においてはその正面及び背面が他の面よりも大面積に形成されることが多いためである。本実施形態ではガスバリアフィルム3が太陽電池素子6の正面を覆い、後述するガスバリアフィルム9が太陽電池素子6の背面を覆うようになっている。なお、後述するバックシート10としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシート等の防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム8及びガスバリアフィルム9のうち少なくとも一方を用いなくてもよい。   As long as the gas barrier film 3 covers the solar cell element 6 and can be protected from moisture and oxygen, the formation position is not limited. However, the front surface of the solar cell element 6 (surface on the light receiving surface side, lower surface in FIG. 2) and It is preferable to cover the back surface (the surface opposite to the light receiving surface; the upper surface in FIG. 2). This is because the front and back surfaces of the thin film solar cell 14 are often formed in a larger area than the other surfaces. In this embodiment, the gas barrier film 3 covers the front surface of the solar cell element 6, and a gas barrier film 9 described later covers the back surface of the solar cell element 6. In addition, when using a highly waterproof sheet such as a sheet in which a fluororesin film is bonded to both surfaces of an aluminum foil as a back sheet 10 described later, at least one of the getter material film 8 and the gas barrier film 9 is not used depending on the application. May be.

[2.4 ゲッター材フィルム(4)]
ゲッター材フィルム4は水分及び酸素のうち少なくとも一方を吸収するフィルムである。ゲッター材フィルム4で太陽電池素子6を覆うことにより、太陽電池素子6等を水分及び酸素のうち少なくとも一方から保護し、発電能力を高く維持するようにしている。ここで、ゲッター材フィルム4はガスバリアフィルム3とは異なり、水分の透過を妨げるものではなく、水分を吸収するものである。水分を吸収するフィルムを用いることにより、ガスバリアフィルム3及び9等で太陽電池素子6を被覆した場合に、ガスバリアフィルム3及び9で形成される空間に僅かに浸入する水分をゲッター材フィルム4が捕捉して水分による太陽電池素子6への影響を排除できる。
[2.4 Getter material film (4)]
The getter material film 4 is a film that absorbs at least one of moisture and oxygen. By covering the solar cell element 6 with the getter material film 4, the solar cell element 6 and the like are protected from at least one of moisture and oxygen, and the power generation capacity is kept high. Here, unlike the gas barrier film 3, the getter material film 4 does not prevent moisture permeation but absorbs moisture. By using a film that absorbs moisture, the getter material film 4 captures moisture that slightly enters the space formed by the gas barrier films 3 and 9 when the solar cell element 6 is covered with the gas barrier films 3 and 9 and the like. Thus, the influence of moisture on the solar cell element 6 can be eliminated.

ゲッター材フィルム4の水分吸収能力の程度は、通常0.1mg/cm以上であり、上限に制限は無いが、通常10mg/cm以下である。また、ゲッター材フィルム4が酸素を吸収することは、ガスバリアフィルム3及び9等で太陽電池素子6を被覆した場合に、ガスバリアフィルム3及び9で形成される空間に僅かに浸入する酸素をゲッター材フィルム4が捕捉して酸素による太陽電池素子6への影響を排除できるために、好ましい。 The degree of moisture absorption capacity of the getter material film 4 is usually 0.1 mg / cm 2 or more, and although there is no upper limit, it is usually 10 mg / cm 2 or less. Also, the getter material film 4 absorbs oxygen because oxygen that slightly enters the space formed by the gas barrier films 3 and 9 when the solar cell element 6 is covered with the gas barrier films 3 and 9 or the like is obtained by the getter material film 4. It is preferable because the film 4 can capture and eliminate the influence of oxygen on the solar cell element 6.

さらに、ゲッター材フィルム4は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させることが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率は、通常60%以上であり、上限に制限はない。   Furthermore, it is preferable that the getter material film 4 transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 60% or more, and there is no upper limit.

さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せされることが多いため、ゲッター材フィルム4も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、ゲッター材フィルム4の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。   Furthermore, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, the getter material film 4 preferably has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the getter material film 4 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

ゲッター材フィルム4を構成する材料は、水分及び酸素のうち少なくとも一方を吸収することができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、水分を吸収する物質としてアルカリ金属、アルカリ土類金属又はアルカリ土類金属の酸化物;アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物;シリカゲル、ゼオライト系化合物、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム又は硫酸ニッケル等の硫酸塩;アルミニウム金属錯体又はアルミニウムオキサイドオクチレート等の有機金属化合物等が挙げられる。具体的には、アルカリ土類金属としては、Ca、Sr又はBa等が挙げられる。アルカリ土類金属の酸化物としては、CaO、SrO又はBaO等が挙げられる。その他にZr−Al−BaOやアルミニウム金属錯体等も挙げられる。具体的な商品名を挙げると、例えば、OleDry(双葉電子社製)等が挙げられる。   The material constituting the getter material film 4 is arbitrary as long as it can absorb at least one of moisture and oxygen. Examples of the material include alkali metal, alkaline earth metal or alkaline earth metal oxides; alkali metal or alkaline earth metal hydroxides; silica gel, zeolitic compounds, magnesium sulfate. And sulfates such as sodium sulfate and nickel sulfate; and organometallic compounds such as aluminum metal complexes and aluminum oxide octylates. Specifically, examples of the alkaline earth metal include Ca, Sr, and Ba. Examples of the alkaline earth metal oxide include CaO, SrO, and BaO. In addition, Zr-Al-BaO and aluminum metal complexes are also included. Specific product names include, for example, OleDry (Futaba Electronics).

酸素を吸収する物質としては、活性炭、シリカゲル、活性アルミナ、モレキュラーシーブ、酸化マグネシウム又は酸化鉄等が挙げられる。またFe、Mn、若しくはZn、又はこれら金属の硫酸塩、塩化物塩若しくは硝酸塩等の無機塩も挙げられる。   Examples of the substance that absorbs oxygen include activated carbon, silica gel, activated alumina, molecular sieve, magnesium oxide, and iron oxide. In addition, inorganic salts such as Fe, Mn, or Zn, or sulfates, chlorides, or nitrates of these metals are also included.

なお、ゲッター材フィルム4は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。また、ゲッター材フィルム4は単層フィルムにより形成されていてもよいが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。   In addition, the getter material film 4 may be formed of one type of material or may be formed of two or more types of materials. The getter material film 4 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers.

ゲッター材フィルム4の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上200μm以下である。   The thickness of the getter material film 4 is not particularly specified, but is usually 5 μm or more and 200 μm or less.

ゲッター材フィルム4は、ガスバリアフィルム3及び9で形成される空間内であればその形成位置に制限は無いが、太陽電池素子6の正面(受光面側の面。図2では下側の面)及び背面(受光面とは反対側の面。図2では上側の面)を覆うことが好ましい。薄膜太陽電池14においてはその正面及び背面が他の面よりも大面積に形成されることが多いため、これらの面を介して水分及び酸素が浸入する傾向があるからである。この観点から、ゲッター材フィルム4はガスバリアフィルム3と太陽電池素子6との間に設けることが好ましい。本実施形態ではゲッター材フィルム4が太陽電池素子6の正面を覆い、後述するゲッター材フィルム8が太陽電池素子6の背面を覆い、ゲッター材フィルム4、8がそれぞれ太陽電池素子6とガスバリアフィルム3、9との間に位置するようになっている。なお、後述するバックシート10としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシート等防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム8及びガスバリアフィルム9のうち少なくとも一方を用いなくてもよい。   The formation position of the getter material film 4 is not limited as long as it is in the space formed by the gas barrier films 3 and 9, but the front surface of the solar cell element 6 (the surface on the light receiving surface side, the lower surface in FIG. 2). And it is preferable to cover the back surface (surface opposite to the light receiving surface; upper surface in FIG. 2). This is because, in the thin film solar cell 14, the front and back surfaces are often formed in a larger area than the other surfaces, and therefore moisture and oxygen tend to enter through these surfaces. From this viewpoint, the getter material film 4 is preferably provided between the gas barrier film 3 and the solar cell element 6. In this embodiment, the getter material film 4 covers the front surface of the solar cell element 6, a getter material film 8 described later covers the back surface of the solar cell element 6, and the getter material films 4 and 8 are respectively the solar cell element 6 and the gas barrier film 3. , 9 are located between them. In addition, when using a highly waterproof sheet such as a sheet in which a fluororesin film is bonded to both surfaces of an aluminum foil as the back sheet 10 described later, at least one of the getter material film 8 and the gas barrier film 9 must be used depending on the application. Also good.

[2.5 封止材(5)]
封止材5は、太陽電池素子6を補強するフィルムである。太陽電池素子6は薄いため通常は強度が弱く、ひいては薄膜太陽電池の強度が弱くなる傾向があるが、封止材5により強度を高く維持することが可能である。
[2.5 Sealant (5)]
The sealing material 5 is a film that reinforces the solar cell element 6. Since the solar cell element 6 is thin, the strength is usually weak, and thus the strength of the thin film solar cell tends to be weak. However, the strength can be maintained high by the sealing material 5.

また、封止材5は、薄膜太陽電池14の強度保持の観点から強度が高いことが好ましい。具体的強度については、封止材5以外の耐候性保護フィルム1やバックシート10の強度とも関係することになり一概には規定しにくいが、薄膜太陽電池14全体が良好な曲げ加工性を有し、折り曲げ部分の剥離を生じないような強度を有するのが望ましい。   Moreover, it is preferable that the sealing material 5 has high strength from the viewpoint of maintaining the strength of the thin-film solar cell 14. The specific strength is related to the strength of the weatherproof protective film 1 other than the sealing material 5 and the strength of the back sheet 10 and is generally difficult to define, but the thin film solar cell 14 as a whole has good bending workability. However, it is desirable to have a strength that does not cause peeling of the bent portion.

また、封止材5は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させることが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率は、通常60%以上であり、上限に制限はない。   Moreover, it is preferable that the sealing material 5 permeate | transmits visible light from a viewpoint which does not prevent the light absorption of the solar cell element 6. FIG. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 60% or more, and there is no upper limit.

封止材5の厚みは特に規定されないが、通常2μm以上通常700μm以下である。   The thickness of the sealing material 5 is not particularly specified, but is usually 2 μm or more and usually 700 μm or less.

封止材5の基板に対するT型剥離接着強さは通常1N/インチ以上通常2000N/インチ以下である。T型剥離接着強さが1N/インチ以上であることは、モジュールの長期耐久性を確保できる点で好ましい。T型剥離接着強さが2000N/インチ以下であることは、太陽電池モジュールを廃棄する際に、基材やバリアフィルムと接着材を分別して廃棄できる点で好ましい。T型剥離接着強さはJIS K6854−3(1999年)に準拠する方法により測定する。   The T-type peel adhesion strength of the sealing material 5 to the substrate is usually 1 N / inch or more and usually 2000 N / inch or less. It is preferable that the T-type peel adhesive strength is 1 N / inch or more in terms of ensuring the long-term durability of the module. It is preferable that the T-type peel adhesive strength is 2000 N / inch or less in that the base material, the barrier film, and the adhesive can be separated and discarded when the solar cell module is discarded. The T-type peel adhesion strength is measured by a method according to JIS K6854-3 (1999).

封止材5の構成材料としては、上記特性を有する限り特段の制限はないが、有機・無機の太陽電池の封止、有機・無機のLED素子の封止、又は電子回路基板の封止等に一般的に用いられている封止用材料を用いる事ができる。   The constituent material of the sealing material 5 is not particularly limited as long as it has the above characteristics, but sealing of organic / inorganic solar cells, sealing of organic / inorganic LED elements, sealing of electronic circuit boards, etc. In general, a sealing material generally used can be used.

具体的には、熱硬化性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物、又は活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が挙げられる。活性エネルギー線硬化性樹脂組成物とは例えば、紫外線、可視光又は電子線等で硬化する樹脂のことである。より具体的には、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)樹脂組成物、炭化水素系樹脂組成物、エポキシ系樹脂組成物、ポリエステル系樹脂組成物、アクリル系樹脂組成物、ウレタン系樹脂組成物、又はシリコン系樹脂組成物等が挙げられ、それぞれの高分子の主鎖、分岐鎖、末端の化学修飾、分子量の調整、又は添加剤等によって、熱硬化性、熱可塑性及び活性エネルギー線硬化性等の特性が発現する。   Specifically, a thermosetting resin composition, a thermoplastic resin composition, or an active energy ray-curable resin composition can be used. The active energy ray-curable resin composition is, for example, a resin that is cured by ultraviolet rays, visible light, electron beams, or the like. More specifically, an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) resin composition, a hydrocarbon resin composition, an epoxy resin composition, a polyester resin composition, an acrylic resin composition, and a urethane resin composition. Or a silicone resin composition, etc., and thermosetting, thermoplasticity and active energy ray curable by the main chain, branched chain, terminal chemical modification, molecular weight adjustment, or additive of each polymer. Such characteristics are developed.

また、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、封止材5も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、封止材5の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。   Moreover, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, it is preferable that the sealing material 5 also has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the sealing material 5 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

封止材5中の封止材用構成材料の密度は、0.80g/cm以上が好ましく、上限に制限はない。なお、密度の測定と評価は、JIS K7112(1999年)に準拠する方法によって実施することができる。 The density of the constituent material for sealing material in the sealing material 5 is preferably 0.80 g / cm 3 or more, and there is no upper limit. The measurement and evaluation of density can be performed by a method based on JIS K7112 (1999).

封止材5を設ける位置に制限は無いが、通常は太陽電池素子6を挟み込むように設ける。太陽電池素子6を確実に保護するためである。本実施形態では、太陽電池素子6の正面及び背面にそれぞれ封止材5及び封止材7を設けるようにしている。   Although there is no restriction | limiting in the position which provides the sealing material 5, Usually, it provides so that the solar cell element 6 may be inserted | pinched. This is for reliably protecting the solar cell element 6. In this embodiment, the sealing material 5 and the sealing material 7 are provided on the front surface and the back surface of the solar cell element 6, respectively.

[2.6 太陽電池素子(6)]
太陽電池素子6は、前述の光電変換素子107と同様である。
[2.6 Solar cell element (6)]
The solar cell element 6 is the same as the photoelectric conversion element 107 described above.

太陽電池素子6は、薄膜太陽電池14一個につき一個だけを設けてもよいが、通常は2個以上の太陽電池素子6を設ける。具体的な太陽電池素子6の個数は任意に設定すればよい。太陽電池素子6を複数設ける場合、太陽電池素子6はアレイ状に並べて設けられていることが多い。   Although only one solar cell element 6 may be provided for each thin film solar cell 14, usually two or more solar cell elements 6 are provided. The specific number of solar cell elements 6 may be set arbitrarily. When a plurality of solar cell elements 6 are provided, the solar cell elements 6 are often arranged in an array.

太陽電池素子6を複数設ける場合、通常は、太陽電池素子6同士は電気的に接続され、接続された一群の太陽電池素子6から生じた電気を端子(図示せず)から取り出すようになっていて、この際、電圧を高めるため、通常は、太陽電池素子は直列に接続される。   When a plurality of solar cell elements 6 are provided, the solar cell elements 6 are usually electrically connected to each other, and electricity generated from the connected group of solar cell elements 6 is taken out from a terminal (not shown). At this time, the solar cell elements are usually connected in series in order to increase the voltage.

このように太陽電池素子6同士を接続する場合には、太陽電池素子6間の距離は小さいことが好ましく、ひいては、太陽電池素子6と太陽電池素子6との間の隙間は狭いことが好ましい。太陽電池素子6の受光面積を広くして受光量を増加させ、薄膜太陽電池14の発電量を増加させるためである。   Thus, when connecting the solar cell elements 6, it is preferable that the distance between the solar cell elements 6 is small, and by extension, the gap between the solar cell element 6 and the solar cell element 6 is preferably narrow. This is because the light receiving area of the solar cell element 6 is widened to increase the amount of received light, and the amount of power generated by the thin film solar cell 14 is increased.

[2.7 封止材(7)]
封止材7は、上述した封止材5と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他は封止材7と同様のものを同様に用いることができる。また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
[2.7 Sealant (7)]
The sealing material 7 is a film similar to the sealing material 5 described above, and the same material as the sealing material 7 can be used in the same manner except that the arrangement position is different. Moreover, since the constituent member on the back side of the solar cell element 6 does not necessarily need to transmit visible light, a member that does not transmit visible light can be used.

[2.8 ゲッター材フィルム(8)]
ゲッター材フィルム8は、上述したゲッター材フィルム4と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他はゲッター材フィルム4と同様のものを同様に必要に応じて用いることができる。また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
[2.8 Getter material film (8)]
The getter material film 8 is the same film as the getter material film 4 described above, and the same material as the getter material film 4 can be used as necessary, except for the arrangement position. Moreover, since the constituent member on the back side of the solar cell element 6 does not necessarily need to transmit visible light, a member that does not transmit visible light can be used.

[2.9 ガスバリアフィルム(9)]
ガスバリアフィルム9は、上述したガスバリアフィルム3と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他はガスバリアフィルム9と同様のものを同様に必要に応じて用いることができる。また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
[2.9 Gas barrier film (9)]
The gas barrier film 9 is the same film as the gas barrier film 3 described above, and the same material as the gas barrier film 9 can be used as necessary except that the arrangement position is different. Moreover, since the constituent member on the back side of the solar cell element 6 does not necessarily need to transmit visible light, a member that does not transmit visible light can be used.

[2.10 バックシート(10)]
バックシート10は、上述した耐候性保護フィルム1と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他は耐候性保護フィルム1と同様のものを同様に用いることができる。また、このバックシート10が水及び酸素を透過させ難いものであれば、バックシート10をガスバリア層として機能させることも可能である。また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
[2.10 Back sheet (10)]
The back sheet 10 is the same film as the weather-resistant protective film 1 described above, and the same material as the weather-resistant protective film 1 can be used in the same manner except that the arrangement position is different. In addition, if the back sheet 10 is difficult to permeate water and oxygen, the back sheet 10 can also function as a gas barrier layer. Moreover, since the constituent member on the back side of the solar cell element 6 does not necessarily need to transmit visible light, a member that does not transmit visible light can be used.

[2.11 寸法等]
本実施形態の薄膜太陽電池14は、通常、膜状の薄い部材である。このように膜状の部材として薄膜太陽電池14を形成することにより、薄膜太陽電池14を建材、自動車又はインテリア等に容易に設置できるようになっている。薄膜太陽電池14は、軽く、割れにくく、従って安全性の高い太陽電池が得られ、また曲面にも適用可能であるためさらに多くの用途に使用しうる。さらに、薄膜太陽電池14は薄くて軽いため、輸送や保管等流通面でも好ましい。さらに、薄膜太陽電池14は膜状であるため、ロールトゥロール式の製造が可能であり製造における大幅なコストカットが可能である。
[2.11 Dimensions, etc.]
The thin film solar cell 14 of the present embodiment is usually a thin film member. Thus, by forming the thin film solar cell 14 as a film-like member, the thin film solar cell 14 can be easily installed in a building material, an automobile, an interior, or the like. The thin-film solar cell 14 is light and difficult to break. Therefore, a highly safe solar cell can be obtained, and can be applied to curved surfaces, so that it can be used for more applications. Furthermore, since the thin film solar cell 14 is thin and light, it is preferable in terms of distribution such as transportation and storage. Furthermore, since the thin-film solar cell 14 is in a film form, roll-to-roll manufacturing is possible, and a significant cost cut in manufacturing is possible.

薄膜太陽電池14の具体的な寸法に制限は無いが、その厚みは、通常300μm以上3000μm以下である。   Although there is no restriction | limiting in the specific dimension of the thin film solar cell 14, The thickness is usually 300 micrometers or more and 3000 micrometers or less.

[2.12 製造方法]
本発明に係る太陽電池の製造方法に制限は無く、例えば、図2に示す薄膜太陽電池14の製造方法としては、図2に示される積層体を作成した後に、ラミネート封止工程を行う方法が挙げられる。本実施形態の太陽電池素子は、耐熱性に優れるため、ラミネート封止工程による劣化が低減されうる点で好ましい。
[2.12 Manufacturing method]
There is no limitation on the method for manufacturing the solar cell according to the present invention. For example, as a method for manufacturing the thin-film solar cell 14 shown in FIG. 2, a method of performing a laminate sealing step after the laminate shown in FIG. Can be mentioned. Since the solar cell element of this embodiment is excellent in heat resistance, it is preferable in that deterioration due to the laminate sealing step can be reduced.

図2に示される積層体作成は周知の技術を用いて行うことができる。ラミネート封止工程の方法は、本発明の効果を損なわなければ特に制限はないが、例えば、ウェットラミネート、ドライラミネート、ホットメルトラミネート、押出しラミネート、共押出成型ラミネート、押出コーティング、光硬化接着剤によるラミネート又はサーマルラミネート等が挙げられる。なかでも有機ELデバイス封止で実績のある光硬化接着剤によるラミネート法、太陽電池で実績のあるホットメルトラミネート法若しくはサーマルラミネート法が好ましく、ホットメルトラミネート法又はサーマルラミネート法がシート状の封止材を使用できる点でより好ましい。   The laminate production shown in FIG. 2 can be performed using a known technique. The method of the laminate sealing step is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but for example, wet lamination, dry lamination, hot melt lamination, extrusion lamination, coextrusion molding lamination, extrusion coating, photocuring adhesive Laminate or thermal laminate may be mentioned. Of these, the laminating method using a photo-curing adhesive having a proven record in organic EL device sealing, the hot melt laminating method or the thermal laminating method having a proven record in solar cells is preferable, and the hot melt laminating method or the thermal laminating method is sheet-like sealing. It is more preferable at the point which can use material.

ラミネート封止工程の加熱温度は通常130℃以上、好ましくは140℃以上であり、通常180℃以下、好ましくは170℃以下である。ラミネート封止工程の加熱時間は通常10分以上、好ましくは20分以上であり、通常100分以下、好ましくは90分以下である。ラミネート封止工程の圧力は通常0.001MPa以上、好ましくは0.01MPa以上であり、通常0.2MPa以下、好ましくは0.1MPa以下である。圧力をこの範囲とすることで封止を確実に行うことができ、かつ、端部からの封止材5、7のはみ出しと過加圧による膜厚低減とを抑えることで寸法安定性を確保しうる。なお、2個以上の太陽電池素子6を直列又は並列接続したものも、上記の方法と同様にして製造することができる。   The heating temperature in the laminate sealing step is usually 130 ° C or higher, preferably 140 ° C or higher, and is usually 180 ° C or lower, preferably 170 ° C or lower. The heating time in the laminate sealing step is usually 10 minutes or longer, preferably 20 minutes or longer, and is usually 100 minutes or shorter, preferably 90 minutes or shorter. The pressure in the laminate sealing step is usually 0.001 MPa or more, preferably 0.01 MPa or more, and usually 0.2 MPa or less, preferably 0.1 MPa or less. Sealing can be reliably performed by setting the pressure within this range, and dimensional stability is ensured by suppressing the protrusion of the sealing materials 5 and 7 from the end and reducing the film thickness due to over-pressurization. Yes. In addition, what connected two or more solar cell elements 6 in series or in parallel can be manufactured similarly to said method.

[2.13 用途]
本発明に係る太陽電池、特には上述した薄膜太陽電池14の用途に制限はなく、任意の用途に用いることができる。本発明に係る太陽電池を利用しうる分野の例としては、建材用太陽電池、自動車用太陽電池、インテリア用太陽電池、鉄道用太陽電池、船舶用太陽電池、飛行機用太陽電池、宇宙機用太陽電池、家電用太陽電池、携帯電話用太陽電池又は玩具用太陽電池等が挙げられる。
[2.13 Applications]
There is no restriction | limiting in the use of the solar cell which concerns on this invention, especially the thin film solar cell 14 mentioned above, It can use for arbitrary uses. Examples of fields in which the solar cell according to the present invention can be used include solar cells for building materials, automobile solar cells, interior solar cells, railroad solar cells, marine solar cells, airplane solar cells, and spacecraft solar cells. Examples include batteries, solar cells for home appliances, solar cells for mobile phones, solar cells for toys, and the like.

本発明に係る太陽電池、特には、薄膜太陽電池は、そのまま用いても、基材上に1以上の太陽電池を設置して太陽電池モジュールとして用いてもよい。例えば、図3に模式的に示すように、基材12上に薄膜太陽電池14を備えた太陽電池モジュール13を用意し、これを使用場所に設置して用いることができる。具体例を挙げると、基材12として建材用板材を使用する場合、この板材の表面に薄膜太陽電池14を設けることにより、太陽電池モジュール13として太陽電池パネルを作製することができる。   The solar cell according to the present invention, in particular, the thin-film solar cell may be used as it is or may be used as a solar cell module by installing one or more solar cells on a substrate. For example, as schematically shown in FIG. 3, a solar cell module 13 including a thin film solar cell 14 on a substrate 12 can be prepared and used at a place of use. As a specific example, when a building material plate is used as the base material 12, a solar cell panel can be produced as the solar cell module 13 by providing the thin film solar cell 14 on the surface of the plate material.

基材12は薄膜太陽電池14を支持する支持部材である。基材12を形成する材料としては特に制限されず、石英、ガラス、サファイア又はチタニア等の無機材料又はフレキシブル基材が挙げられる。フレキシブル基材の具体例としては、限定されるわけではないが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂フィルム、塩化ビニル又はポリエチレン等のポリオレフィン;セルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリノルボルネン又はエポキシ樹脂等の有機材料(樹脂基材);紙又は合成紙等の紙材料;ステンレス、チタン又はアルミニウム等の金属箔に、絶縁性を付与するために表面をコート又はラミネートしたもの等の複合材料、等が挙げられる。   The substrate 12 is a support member that supports the thin film solar cell 14. It does not restrict | limit especially as a material which forms the base material 12, Inorganic materials, such as quartz, glass, sapphire, or titania, or a flexible base material is mentioned. Specific examples of the flexible substrate include, but are not limited to, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyimide, nylon, polystyrene, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol copolymer, fluororesin film, vinyl chloride. Or polyolefin such as polyethylene; organic material (resin substrate) such as cellulose, polyvinylidene chloride, aramid, polyphenylene sulfide, polyurethane, polycarbonate, polyarylate, polynorbornene, or epoxy resin; paper material such as paper or synthetic paper; stainless steel, Examples thereof include composite materials such as those obtained by coating or laminating a surface of a metal foil such as titanium or aluminum to impart insulation.

なお、基材の材料としては、1種の材料を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また、これらの有機材料あるいは紙材料に炭素繊維を含ませ、機械的強度を補強させてもよい。基材12の例を挙げると、アルポリック(登録商標;三菱樹脂製)等が挙げられる。   In addition, as a material of a base material, 1 type of material may be used and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio. Moreover, carbon fiber may be included in these organic materials or paper materials to reinforce the mechanical strength. When the example of the base material 12 is given, Alpolic (registered trademark; manufactured by Mitsubishi Plastics) and the like may be mentioned.

基材12の形状に制限はないが、通常は板材を使用する。また、基材12の材料、寸法等は、その使用環境に応じて任意に設定すればよい。この太陽電池パネルは、建物の外壁等に設置することができる。   Although there is no restriction | limiting in the shape of the base material 12, Usually, a board | plate material is used. Moreover, what is necessary is just to set the material of the base material 12, a dimension, etc. arbitrarily according to the use environment. This solar cell panel can be installed on the outer wall of a building.

次に、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例の記載に限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to description of a following example.

[実施例1]
酢酸亜鉛二水和物(和光純薬工業社製,1760mg,8.0mmol)及び酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,13mg,0.16mmol)を、エタノールアミン(アルドリッチ社製,0.50mL)及び2−メトキシエタノール(アルドリッチ社製,10mL)に溶解させ、60℃で1時間攪拌することで、ナトリウム化合物を含有する酸化亜鉛の前駆溶液を調製した。
[Example 1]
Zinc acetate dihydrate (Wako Pure Chemical Industries, 1760 mg, 8.0 mmol) and sodium acetate (Wako Pure Chemical Industries, 13 mg, 0.16 mmol) were added to ethanolamine (Aldrich, 0.50 mL). And it dissolved in 2-methoxyethanol (Aldrich company make, 10 mL), and the precursor solution of the zinc oxide containing a sodium compound was prepared by stirring at 60 degreeC for 1 hour.

次に、レジオレギュラーポリ−3−ヘキシルチオフェン(P3HT,Rieke Metals社製)と、C60(Ind)(フロンティアカーボン社製)とを、質量比1:0.95で、合計濃度が3.5質量%となるように、o−キシレン(和光純薬工業社製)に溶解した。得られた溶液を、窒素雰囲気下、80℃で1時間、スターラーを用いて攪拌混合した。攪拌後の溶液を0.45μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルターで濾過することにより、有機活性層塗布液を作製した。 Next, regioregular poly-3-hexylthiophene (P3HT, manufactured by Rieke Metals) and C 60 (Ind) 2 (manufactured by Frontier Carbon Co.) at a mass ratio of 1: 0.95 and a total concentration of 3. It melt | dissolved in o-xylene (made by Wako Pure Chemical Industries Ltd.) so that it might become 5 mass%. The obtained solution was stirred and mixed using a stirrer at 80 ° C. for 1 hour under a nitrogen atmosphere. The solution after stirring was filtered through a 0.45 μm polytetrafluoroethylene (PTFE) filter to prepare an organic active layer coating solution.

Figure 2014027269
Figure 2014027269

インジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜(155nm厚)を堆積したガラス基板を、界面活性剤を加えた超純水による超音波洗浄、超純水による水洗、超純水による超音波洗浄の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥させ、最後に紫外線オゾン洗浄を行った。洗浄後の基板上に、上述のように調製した酸化亜鉛の前駆溶液を、大気中、スピンコーターACT−300DII(アクティブ社製)でスピンコートした後に、大気中、150℃で60分間加熱乾燥することで、ナトリウム化合物及び酸化亜鉛を含有する電子取り出し層(膜厚約40nm)を形成した。   A glass substrate on which an indium tin oxide (ITO) transparent conductive film (155 nm thick) is deposited is subjected to ultrasonic cleaning with ultrapure water to which a surfactant is added, water cleaning with ultrapure water, and ultrasonic cleaning with ultrapure water. After washing in order, it was dried with nitrogen blow, and finally ultraviolet ozone cleaning was performed. On the cleaned substrate, the zinc oxide precursor solution prepared as described above is spin-coated in the air with a spin coater ACT-300DII (manufactured by Active), and then heated and dried at 150 ° C. for 60 minutes in the air. Thus, an electron extraction layer (thickness: about 40 nm) containing a sodium compound and zinc oxide was formed.

次に電子取り出し層上に、上述のように調製した有機活性層塗布液を、窒素雰囲気下、スピンコーターMS−A100(ミカサ社製)でスピンコートすることにより、有機活性層(膜厚約200nm)を形成した。   Next, the organic active layer coating liquid prepared as described above is spin-coated on the electron extraction layer with a spin coater MS-A100 (manufactured by Mikasa) in a nitrogen atmosphere, thereby forming an organic active layer (film thickness of about 200 nm). ) Was formed.

その後、界面活性剤(日信化学工業製、オルフィンEXP4036)を1質量%含有させた、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)ポリ(スチレンスルホン酸)水性分散液(ヘレウス社製 商品名「CLEVIOSTM PVP AI4083」)を、0.45μmのポリフッ化ビニリデン(PVDF)フィルターで濾過してから、大気中、スピンコーターACT−300DII(アクティブ社製)で有機活性層上にスピンコートした後、窒素中、150℃で10分間加熱乾燥することで、有機活性層上に正孔取り出し層(膜厚約100nm)を形成した。 Thereafter, an aqueous dispersion of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) poly (styrenesulfonic acid) containing 1% by mass of a surfactant (manufactured by Nissin Chemical Industry, Olphine EXP4036) CLEVIOS PVP AI4083 ”) was filtered through a 0.45 μm polyvinylidene fluoride (PVDF) filter, spin-coated on the organic active layer with a spin coater ACT-300DII (manufactured by Active) in the atmosphere, and then nitrogen. A hole extraction layer (film thickness: about 100 nm) was formed on the organic active layer by heating and drying at 150 ° C. for 10 minutes.

さらに、正孔取り出し層の上に真空蒸着法により銀電極(厚さ100nm)を設けた後に、ホットプレートで120℃5分間加熱することによって、5mm角のバルクヘテロ接合型光電変換素子を作製した。   Furthermore, after providing a silver electrode (thickness: 100 nm) on the hole extraction layer by a vacuum deposition method, a 5-mm square bulk heterojunction photoelectric conversion element was produced by heating on a hot plate at 120 ° C. for 5 minutes.

得られた光電変換素子に、ITO電極側からソーラシミュレーター(AM1.5G)で100mW/cmの強度の光を照射し、ソースメーター2400型(ケースレーインスツルメンツ社製)にて、ITO電極とアルミニウム電極との間における電流−電圧特性を測定した。測定された電流−電圧特性により、開放電圧Voc(V)、短絡電流密度Jsc(mA/cm)、形状因子FF、及び光電変換効率PCE(%)を算出した。測定結果を表1に示す。 The obtained photoelectric conversion element is irradiated with light of 100 mW / cm 2 with a solar simulator (AM1.5G) from the ITO electrode side, and an ITO electrode and an aluminum electrode are used with a source meter 2400 type (manufactured by Keithley Instruments). The current-voltage characteristics between and were measured. Based on the measured current-voltage characteristics, an open circuit voltage Voc (V), a short circuit current density Jsc (mA / cm 2 ), a form factor FF, and a photoelectric conversion efficiency PCE (%) were calculated. The measurement results are shown in Table 1.

ここで、開放電圧Vocとは電流値=0(mA/cm)の際の電圧値(V)であり、短絡電流密度Jscとは電圧値=0(V)の際の電流密度(mA/cm)である。形状因子(FF)とは内部抵抗を表すファクターであり、最大出力点をPmaxとすると次式で表される。
FF = Pmax/(Voc×Jsc)
また、光電変換効率PCE(%)は、入射エネルギーをPinとすると次式で与えられる。
PCE = Pmax/Pin = Voc×Jsc×FF/Pin×100
Here, the open circuit voltage Voc is the voltage value (V) when the current value = 0 (mA / cm 2 ), and the short circuit current density Jsc is the current density (mA / mA when the voltage value = 0 (V). cm 2 ). The form factor (FF) is a factor representing the internal resistance, and is represented by the following expression when the maximum output point is Pmax.
FF = Pmax / (Voc × Jsc)
Further, the photoelectric conversion efficiency PCE (%) is given by the following equation when the incident energy is Pin.
PCE = Pmax / Pin = Voc × Jsc × FF / Pin × 100

<X線光電子分光法(XPS)測定>
実施例1で形成された電子取り出し層中の、金属酸化物の金属原子(亜鉛原子)に対するアルカリ金属原子(ナトリウム原子)の組成比(原子%)を決定するために、同様の条件で電子取り出し層を作製し、X線光電子分光法(XPS)測定を行った。
<X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement>
In order to determine the composition ratio (atomic%) of the alkali metal atom (sodium atom) to the metal atom (zinc atom) of the metal oxide in the electron extraction layer formed in Example 1, the electron extraction was performed under the same conditions. Layers were prepared and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurements were performed.

すなわち、実施例1と同様に作製した、ナトリウム化合物と酸化亜鉛を含む層(膜厚約40nm)のX線光電子分光法(XPS)測定を行った。   That is, the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement of the layer (film thickness of about 40 nm) containing a sodium compound and zinc oxide produced in the same manner as in Example 1 was performed.

具体的には、酢酸亜鉛二水和物(和光純薬工業社製,1760mg,8.0mmol)及び酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,13mg,0.16mmol)を、エタノールアミン(アルドリッチ社製,0.50mL)及び2−メトキシエタノール(アルドリッチ社製,10mL)に溶解させ、60℃で1時間攪拌することで、ナトリウム化合物を含有する酸化亜鉛の前駆溶液を調製した。   Specifically, zinc acetate dihydrate (Wako Pure Chemical Industries, 1760 mg, 8.0 mmol) and sodium acetate (Wako Pure Chemical Industries, 13 mg, 0.16 mmol) were added to ethanolamine (Aldrich). , 0.50 mL) and 2-methoxyethanol (Aldrich, 10 mL) and stirred at 60 ° C. for 1 hour to prepare a zinc oxide precursor solution containing a sodium compound.

次に、インジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜(155nm厚)を堆積したガラス基板を、界面活性剤を加えた超純水による超音波洗浄、超純水による水洗、超純水による超音波洗浄の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥させ、最後に紫外線オゾン洗浄を行った。洗浄後の基板上に、上述のように調製した酸化亜鉛の前駆溶液を、大気中、スピンコーターACT−300DII(アクティブ社製)でスピンコートした後に、大気中、150℃で60分間加熱乾燥することで、ナトリウム化合物と酸化亜鉛とを含む混合層(膜厚約40nm)を形成した。   Next, the glass substrate on which an indium tin oxide (ITO) transparent conductive film (155 nm thickness) is deposited is subjected to ultrasonic cleaning with ultrapure water to which a surfactant is added, ultrapure water, ultrapure water, and ultrapure water. After cleaning in the order of sonic cleaning, it was dried with nitrogen blow, and finally ultraviolet ozone cleaning was performed. On the cleaned substrate, the zinc oxide precursor solution prepared as described above is spin-coated in the air with a spin coater ACT-300DII (manufactured by Active), and then heated and dried at 150 ° C. for 60 minutes in the air. Thereby, the mixed layer (film thickness of about 40 nm) containing a sodium compound and zinc oxide was formed.

作製したナトリウム化合物と酸化亜鉛とを含む混合層のX線光電子分光法(XPS)測定を行った。XPS測定方法及び測定結果は以下の通りである。
測定装置:PHI社製Quantum2000
X線源:単色化Al−Kα、出力16kV−34W
帯電中和:電子銃(5μA)、イオン銃(2V)併用
分光系:パスエネルギー
187.85eV(ワイドスペクトル)
58.70eV(デプスプロファイル)
測定領域:300μm
取り出し角:45°(表面より)
Na(1s):Zn(2p)
表面から10.04nm 1.13 : 100
X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement of the mixed layer containing the prepared sodium compound and zinc oxide was performed. The XPS measurement method and measurement results are as follows.
Measuring device: Quantum2000 manufactured by PHI
X-ray source: Monochromatic Al-Kα, output 16 kV-34 W
Charge neutralization: combined use of electron gun (5 μA) and ion gun (2 V) Spectroscopic system: path energy 187.85 eV (wide spectrum)
58.70eV (depth profile)
Measurement area: 300 μm
Extraction angle: 45 ° (from surface)
Na (1s): Zn (2p)
10.04 nm from the surface 1.13: 100

以上のように、亜鉛原子数に対して2原子%のナトリウム原子を含有する酸化亜鉛の前駆溶液を用いて作製した混合層の内部には、亜鉛原子数に対して1.13原子%のナトリウム原子が存在していることがわかる。この結果が表1に示されている。   As described above, the inside of the mixed layer prepared using the zinc oxide precursor solution containing 2 atom% of sodium atoms with respect to the number of zinc atoms contains 1.13 atom% of sodium with respect to the number of zinc atoms. It can be seen that atoms exist. The results are shown in Table 1.

以下の実施例及び比較例では、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するアルカリ金属原子等の組成比を、上述のXPS測定結果に基づき、アルカリ金属原子等の原子半径及び電子取り出し層用の前駆溶液の組成比を考慮して、計算により求めた。同じアルカリ金属原子であるリチウム原子、ナトリウム原子、及びカリウム原子の金属酸化物内への内包されやすさは、原子の大きさと反比例するものとして近似できる。また、原子の大きさは、球の体積の公式から導かれる原子半径の3乗に比例するものとして近似できる。したがって、例えば、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するリチウム原子の組成比は、XPS測定により求められた電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するナトリウム原子の組成比と、リチウム原子及びナトリウム原子の原子半径と、に基づいて計算することが可能である。なお、原子半径としては、ウェブエレメント(http://www.webelements.com/)に記載されている共有結合半径(経験則に基づく)を用いた。   In the following examples and comparative examples, the composition ratio of alkali metal atoms and the like to the metal atoms of the metal oxide in the electron extraction layer is based on the above-mentioned XPS measurement results, and the atomic radius of the alkali metal atoms and the like and the electron extraction layer This was calculated by considering the composition ratio of the precursor solution. Easiness of inclusion of lithium atoms, sodium atoms, and potassium atoms, which are the same alkali metal atoms, into the metal oxide can be approximated as being inversely proportional to the size of the atoms. The size of the atom can be approximated as being proportional to the third power of the atomic radius derived from the formula of the volume of the sphere. Therefore, for example, the composition ratio of lithium atoms to the metal atoms of the metal oxide in the electron extraction layer is the composition ratio of sodium atoms to the metal atoms of the metal oxide in the electron extraction layer obtained by XPS measurement, and the lithium atoms And the atomic radius of sodium atoms. In addition, as an atomic radius, the covalent bond radius (based on an empirical rule) described in the web element (http://www.webelements.com/) was used.

[実施例2]
実施例1において、酢酸ナトリウムを20mg(0.24mmol)用いたこと以外は、実施例1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Example 2]
In Example 1, except that 20 mg (0.24 mmol) of sodium acetate was used, a 5 mm square photoelectric conversion device was produced in the same manner as in Example 1, and current-voltage characteristics were measured. The measurement results are shown in Table 1.

また、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するアルカリ金属原子の組成比は、実施例1におけるXPS測定結果、及び電子取り出し層用の前駆溶液の組成比から計算で求めた。結果を表1に示す。   Moreover, the composition ratio of the alkali metal atom with respect to the metal atom of the metal oxide in an electron extraction layer was calculated | required by calculation from the XPS measurement result in Example 1, and the composition ratio of the precursor solution for electron extraction layers. The results are shown in Table 1.

[実施例3]
実施例1において、酢酸ナトリウムの代わりに酢酸カリウム(和光純薬工業社製,16mg,0.16mmol)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Example 3]
In Example 1, a 5 mm square photoelectric conversion device was prepared in the same manner as in Example 1 except that potassium acetate (Wako Pure Chemical Industries, 16 mg, 0.16 mmol) was used instead of sodium acetate. The current-voltage characteristics were measured. The measurement results are shown in Table 1.

また、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するアルカリ金属原子の組成比は、実施例1におけるXPS測定結果、電子取り出し層用の前駆溶液の組成比、ナトリウム原子の原子半径(154pm)、及びカリウム原子の原子半径(196pm)から計算で求めた。結果を表1に示す。   Further, the composition ratio of the alkali metal atom to the metal atom of the metal oxide in the electron extraction layer is the XPS measurement result in Example 1, the composition ratio of the precursor solution for the electron extraction layer, the atomic radius of sodium atom (154 pm), And the atomic radius of the potassium atom (196 pm). The results are shown in Table 1.

[実施例4]
実施例1において、酢酸ナトリウムの代わりに酢酸カリウム(和光純薬工業社製,24mg,0.24mmol)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Example 4]
In Example 1, a 5 mm square photoelectric conversion device was prepared in the same manner as in Example 1 except that potassium acetate (Wako Pure Chemical Industries, 24 mg, 0.24 mmol) was used instead of sodium acetate. The current-voltage characteristics were measured. The measurement results are shown in Table 1.

また、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するアルカリ金属原子の組成比は、実施例3と同様の計算方法で求めた。結果を表1に示す。   Further, the composition ratio of the alkali metal atom to the metal atom of the metal oxide in the electron extraction layer was determined by the same calculation method as in Example 3. The results are shown in Table 1.

[実施例5]
実施例1において、酢酸ナトリウムの代わりに酢酸リチウム二水和物(和光純薬工業社製,4mg.0.04mmol)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Example 5]
In Example 1, 5 mm square photoelectric conversion was performed in the same manner as in Example 1 except that lithium acetate dihydrate (Wako Pure Chemical Industries, 4 mg. 0.04 mmol) was used instead of sodium acetate. An element was fabricated and current-voltage characteristics were measured. The measurement results are shown in Table 1.

また、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するアルカリ金属原子の組成比は、実施例1におけるXPS測定結果、電子取り出し層用の前駆溶液の組成比、ナトリウム原子の原子半径(154pm)、及びリチウム原子の原子半径(134pm)から計算で求めた。結果を表1に示す。   Further, the composition ratio of the alkali metal atom to the metal atom of the metal oxide in the electron extraction layer is the XPS measurement result in Example 1, the composition ratio of the precursor solution for the electron extraction layer, the atomic radius of sodium atom (154 pm), And calculated from the atomic radius of lithium atoms (134 pm). The results are shown in Table 1.

[実施例6]
実施例1において、酢酸ナトリウムの代わりに酢酸リチウム二水和物(和光純薬工業社製,8mg,0.08mmol)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Example 6]
In Example 1, 5 mm square photoelectric conversion was performed in the same manner as in Example 1 except that lithium acetate dihydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 8 mg, 0.08 mmol) was used instead of sodium acetate. An element was fabricated and current-voltage characteristics were measured. The measurement results are shown in Table 1.

また、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するアルカリ金属原子の組成比は、実施例5と同様の計算方法で求めた。結果を表1に示す。   Further, the composition ratio of the alkali metal atom to the metal atom of the metal oxide in the electron extraction layer was determined by the same calculation method as in Example 5. The results are shown in Table 1.

[実施例7]
実施例1において、酢酸ナトリウムの代わりに酢酸リチウム二水和物(和光純薬工業社製,16mg,0.16mmol)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Example 7]
In Example 1, 5 mm square photoelectric conversion was performed in the same manner as in Example 1 except that lithium acetate dihydrate (Wako Pure Chemical Industries, 16 mg, 0.16 mmol) was used instead of sodium acetate. An element was fabricated and current-voltage characteristics were measured. The measurement results are shown in Table 1.

また、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するアルカリ金属原子の組成比は、実施例5と同様の計算方法で求めた。結果を表1に示す。   Further, the composition ratio of the alkali metal atom to the metal atom of the metal oxide in the electron extraction layer was determined by the same calculation method as in Example 5. The results are shown in Table 1.

[実施例8]
実施例1において、酢酸ナトリウムの代わりに酢酸リチウム二水和物(和光純薬工業社製,24mg,0.24mmol)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Example 8]
In Example 1, 5 mm square photoelectric conversion was performed in the same manner as in Example 1 except that lithium acetate dihydrate (Wako Pure Chemical Industries, 24 mg, 0.24 mmol) was used instead of sodium acetate. An element was fabricated and current-voltage characteristics were measured. The measurement results are shown in Table 1.

また、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するアルカリ金属原子の組成比は、実施例5と同様の計算方法で求めた。結果を表1に示す。   Further, the composition ratio of the alkali metal atom to the metal atom of the metal oxide in the electron extraction layer was determined by the same calculation method as in Example 5. The results are shown in Table 1.

[実施例9]
実施例1において、酢酸ナトリウムの代わりに酢酸リチウム二水和物(和光純薬工業社製,41mg,0.40mmol)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Example 9]
In Example 1, a 5 mm square photoelectric conversion was performed in the same manner as in Example 1 except that lithium acetate dihydrate (Wako Pure Chemical Industries, 41 mg, 0.40 mmol) was used instead of sodium acetate. An element was fabricated and current-voltage characteristics were measured. The measurement results are shown in Table 1.

また、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するアルカリ金属原子の組成比は、実施例5と同様の計算方法で求めた。結果を表1に示す。   Further, the composition ratio of the alkali metal atom to the metal atom of the metal oxide in the electron extraction layer was determined by the same calculation method as in Example 5. The results are shown in Table 1.

[実施例10]
実施例1において、酢酸ナトリウムの代わりに酢酸リチウム二水和物(和光純薬工業社製,82mg,0.80mmol)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Example 10]
In Example 1, 5 mm square photoelectric conversion was performed in the same manner as in Example 1 except that lithium acetate dihydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 82 mg, 0.80 mmol) was used instead of sodium acetate. An element was fabricated and current-voltage characteristics were measured. The measurement results are shown in Table 1.

また、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するアルカリ金属原子の組成比は、実施例5と同様の計算方法で求めた。結果を表1に示す。   The composition ratio of the alkali metal atom to the metal atom of the metal oxide in the electron extraction layer was determined by the same calculation method as in Example 5. The results are shown in Table 1.

[実施例11]
実施例1において、酢酸ナトリウムの代わりに酢酸リチウム二水和物(和光純薬工業社製,245mg,2.40mmol)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Example 11]
In Example 1, 5 mm square photoelectric conversion was performed in the same manner as in Example 1 except that lithium acetate dihydrate (Wako Pure Chemical Industries, 245 mg, 2.40 mmol) was used instead of sodium acetate. An element was fabricated and current-voltage characteristics were measured. The measurement results are shown in Table 1.

また、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するアルカリ金属原子の組成比は、実施例5と同様の計算方法で求めた。結果を表1に示す。   Further, the composition ratio of the alkali metal atom to the metal atom of the metal oxide in the electron extraction layer was determined by the same calculation method as in Example 5. The results are shown in Table 1.

[実施例12]
チタンテトライソプロポキシド(和光純薬工業社製,0.2mL,0.68mmol)と、酢酸リチウム二水和物(和光純薬工業社製,3.5mg,0.034mmol)とを、イソプロパノール(和光純薬工業社製,14mL)に溶解させ、60℃で1時間攪拌することで、リチウム化合物を含有する酸化チタンの前駆溶液を調製した。こうして調製した酸化チタンの前駆溶液を、酸化亜鉛の前駆溶液の代わりに用いたこと以外は、実施例1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Example 12]
Titanium tetraisopropoxide (Wako Pure Chemical Industries, 0.2 mL, 0.68 mmol) and lithium acetate dihydrate (Wako Pure Chemical Industries, 3.5 mg, 0.034 mmol) were mixed with isopropanol ( The precursor solution of the titanium oxide containing a lithium compound was prepared by dissolving in Wako Pure Chemical Industries Ltd. (14 mL) and stirring at 60 ° C. for 1 hour. A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that the titanium oxide precursor solution thus prepared was used instead of the zinc oxide precursor solution, and current-voltage characteristics were measured. The measurement results are shown in Table 1.

また、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するアルカリ金属原子の組成比は、実施例5と同様の計算方法で求めた。結果を表1に示す。   Further, the composition ratio of the alkali metal atom to the metal atom of the metal oxide in the electron extraction layer was determined by the same calculation method as in Example 5. The results are shown in Table 1.

[実施例13]
実施例12において、酢酸リチウム二水和物を10.4mg(0.10mmol)用いたこと以外は、実施例12と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Example 13]
In Example 12, except that 10.4 mg (0.10 mmol) of lithium acetate dihydrate was used, a 5 mm square photoelectric conversion device was prepared and current-voltage characteristics were measured in the same manner as in Example 12. did. The measurement results are shown in Table 1.

また、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するアルカリ金属原子の組成比は、実施例5と同様の計算方法で求めた。結果を表1に示す。   Further, the composition ratio of the alkali metal atom to the metal atom of the metal oxide in the electron extraction layer was determined by the same calculation method as in Example 5. The results are shown in Table 1.

[比較例1]
実施例1において、酢酸ナトリウムを加えなかったこと以外は、実施例1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
In Example 1, a 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 1 except that sodium acetate was not added, and current-voltage characteristics were measured. The measurement results are shown in Table 1.

また、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するアルカリ金属原子の組成比は、電子取り出し層がアルカリ金属原子を含んでいないために0原子%であり、このことを表1に示す。   The composition ratio of alkali metal atoms to metal atoms of the metal oxide in the electron extraction layer is 0 atomic% because the electron extraction layer does not contain alkali metal atoms. This is shown in Table 1.

[比較例2]
実施例1において、酢酸ナトリウムの代わりに炭酸セシウム(高純度化学研究所社製,26mg,0.08mmol)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
In Example 1, a 5 mm square photoelectric conversion device was produced in the same manner as in Example 1 except that cesium carbonate (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., 26 mg, 0.08 mmol) was used instead of sodium acetate. Then, the current-voltage characteristics were measured. The measurement results are shown in Table 1.

また、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するセシウム原子の組成比は、実施例1におけるXPS測定結果、電子取り出し層用の前駆溶液の組成比、ナトリウム原子の原子半径(154pm)、及びセシウム原子の原子半径(225pm)から計算で求めた。結果を表1に示す。   The composition ratio of cesium atoms to metal atoms of the metal oxide in the electron extraction layer is the XPS measurement result in Example 1, the composition ratio of the precursor solution for the electron extraction layer, the atomic radius of sodium atoms (154 pm), and It calculated | required by calculation from the atomic radius (225 pm) of a cesium atom. The results are shown in Table 1.

[比較例3]
実施例1において、酢酸ナトリウムの代わりに酢酸水酸化アルミニウム水和物(アルドリッチ社製,26mg,0.16mmol)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Comparative Example 3]
In Example 1, a 5 mm square photoelectric conversion element was prepared in the same manner as in Example 1 except that aluminum acetate hydroxide hydrate (Aldrich, 26 mg, 0.16 mmol) was used instead of sodium acetate. The current-voltage characteristics were measured. The measurement results are shown in Table 1.

また、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するアルミニウム原子の組成比は、実施例1におけるXPS測定結果、電子取り出し層用の前駆溶液の組成比、ナトリウム原子の原子半径(154pm)、及びアルミニウム原子の原子半径(118pm)から計算で求めた。結果を表1に示す。   Further, the composition ratio of aluminum atoms to metal atoms of the metal oxide in the electron extraction layer is the XPS measurement result in Example 1, the composition ratio of the precursor solution for the electron extraction layer, the atomic radius of sodium atoms (154 pm), and It calculated | required by calculation from the atomic radius (118 pm) of an aluminum atom. The results are shown in Table 1.

[比較例4]
実施例1において、酢酸ナトリウムの代わりに硝酸ガリウム水和物(高純度化学研究所社製,41mg,0.16mmol)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Comparative Example 4]
In Example 1, 5 mm square photoelectric conversion was performed in the same manner as in Example 1 except that gallium nitrate hydrate (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., 41 mg, 0.16 mmol) was used instead of sodium acetate. An element was fabricated and current-voltage characteristics were measured. The measurement results are shown in Table 1.

また、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するガリウム原子の組成比は、実施例1におけるXPS測定結果、電子取り出し層用の前駆溶液の組成比、ナトリウム原子の原子半径(154pm)、及びガリウム原子の原子半径(126pm)から計算で求めた。結果を表1に示す。   The composition ratio of gallium atoms to metal atoms of the metal oxide in the electron extraction layer is the XPS measurement result in Example 1, the composition ratio of the precursor solution for the electron extraction layer, the atomic radius of sodium atoms (154 pm), and It calculated | required by calculation from the atomic radius (126 pm) of a gallium atom. The results are shown in Table 1.

[比較例5]
実施例1において、酢酸ナトリウムの代わりに酢酸インジウム水和物(アルドリッチ社製,47mg,0.16mmol)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Comparative Example 5]
In Example 1, a 5 mm square photoelectric conversion device was prepared in the same manner as in Example 1 except that indium acetate hydrate (Aldrich, 47 mg, 0.16 mmol) was used instead of sodium acetate. The current-voltage characteristics were measured. The measurement results are shown in Table 1.

また、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するインジウム原子の組成比は、実施例1におけるXPS測定結果、電子取り出し層用の前駆溶液の組成比、ナトリウム原子の原子半径(154pm)、及びインジウム原子の原子半径(144pm)から計算で求めた。結果を表1に示す。   The composition ratio of indium atoms to metal atoms of the metal oxide in the electron extraction layer is the XPS measurement result in Example 1, the composition ratio of the precursor solution for the electron extraction layer, the atomic radius of sodium atoms (154 pm), and It calculated | required by calculation from the atomic radius (144pm) of an indium atom. The results are shown in Table 1.

[比較例6]
実施例1において、酢酸ナトリウムの代わりに酢酸リチウム二水和物(和光純薬工業社製,408mg,4.00mmol)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Comparative Example 6]
In Example 1, 5 mm square photoelectric conversion was performed in the same manner as in Example 1 except that lithium acetate dihydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 408 mg, 4.00 mmol) was used instead of sodium acetate. An element was fabricated and current-voltage characteristics were measured. The measurement results are shown in Table 1.

また、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するアルカリ金属原子の組成比は、実施例5と同様の計算方法で求めた。結果を表1に示す。   Further, the composition ratio of the alkali metal atom to the metal atom of the metal oxide in the electron extraction layer was determined by the same calculation method as in Example 5. The results are shown in Table 1.

[比較例7]
実施例12において、酢酸リチウム二水和物を加えなかったこと以外は、実施例12と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Comparative Example 7]
In Example 12, except that lithium acetate dihydrate was not added, a 5 mm square photoelectric conversion device was produced in the same manner as in Example 12, and current-voltage characteristics were measured. The measurement results are shown in Table 1.

また、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するアルカリ金属原子の組成比は、電子取り出し層がアルカリ金属原子を含んでいないために0原子%であり、このことを表1に示す。   The composition ratio of alkali metal atoms to metal atoms of the metal oxide in the electron extraction layer is 0 atomic% because the electron extraction layer does not contain alkali metal atoms. This is shown in Table 1.

[比較例8]
実施例12において、酢酸リチウム二水和物の代わりに炭酸セシウム(高純度化学研究所社製,6.5mg,0.02mmol)を用いたこと以外は、実施例12と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Comparative Example 8]
In Example 12, a 5 mm square was obtained in the same manner as in Example 12 except that cesium carbonate (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., 6.5 mg, 0.02 mmol) was used instead of lithium acetate dihydrate. A photoelectric conversion element was prepared, and current-voltage characteristics were measured. The measurement results are shown in Table 1.

また、電子取り出し層中の金属酸化物の金属原子に対するセシウム原子の組成比は、比較例2と同様の計算方法で求めた。結果を表1に示す。   The composition ratio of cesium atoms to metal atoms in the metal oxide in the electron extraction layer was determined by the same calculation method as in Comparative Example 2. The results are shown in Table 1.

[比較例9]
実施例1において、電子取り出し層を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製し、電流−電圧特性を測定した。測定結果を表1に示す。
[Comparative Example 9]
In Example 1, a 5 mm square photoelectric conversion element was produced and current-voltage characteristics were measured in the same manner as in Example 1 except that the electron extraction layer was not formed. The measurement results are shown in Table 1.

Figure 2014027269
Figure 2014027269

表1において、「組成比」は、金属酸化物の金属原子に対するアルカリ金属原子(ナトリウム原子、カリウム原子又はリチウム原子)等の組成比を表す。   In Table 1, “composition ratio” represents a composition ratio of an alkali metal atom (sodium atom, potassium atom or lithium atom) to a metal atom of a metal oxide.

実施例1〜11及び比較例1〜5からわかるように、電子取り出し層中の金属酸化物として酸化亜鉛を用いる光電変換素子において、電子取り出し層が特定の割合でナトリウム、カリウム、又はリチウムを含有する場合、不純物を含まない酸化亜鉛、又はセシウム、アルミニウム、ガリウム、若しくはインジウムのような第13族元素から選ばれる原子を含有する場合と比べて、より高い開放電圧及び変換効率が得られることが確認できる。また、比較例6のように、電子取り出し層が亜鉛原子に対して30原子%より大きい組成比のリチウムを含有する場合、変換効率が極端に低下することが確認できる。これは、電子取り出し層中に含まれるリチウム原子の比率が大きすぎるために均一な膜を形成することができなかったためであると考えられる。   As can be seen from Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 5, in the photoelectric conversion element using zinc oxide as the metal oxide in the electron extraction layer, the electron extraction layer contains sodium, potassium, or lithium in a specific ratio. In that case, higher open-circuit voltage and conversion efficiency can be obtained as compared with the case of containing an impurity selected from zinc oxide containing no impurities or an atom selected from a group 13 element such as cesium, aluminum, gallium, or indium. I can confirm. Further, as in Comparative Example 6, when the electron extraction layer contains lithium having a composition ratio larger than 30 atomic% with respect to zinc atoms, it can be confirmed that the conversion efficiency is extremely lowered. This is presumably because a uniform film could not be formed because the ratio of lithium atoms contained in the electron extraction layer was too large.

また、実施例12〜13及び比較例7〜8からわかるように、電子取り出し層中の金属酸化物として酸化チタンを用いる光電変換素子においても、酸化亜鉛を用いた場合と、同様の傾向が見られた。そのため、本発明は、アルカリ金属元素以外のあらゆる金属の酸化物に適用することができると考えられる。   In addition, as can be seen from Examples 12 to 13 and Comparative Examples 7 to 8, the same tendency as in the case of using zinc oxide was observed in the photoelectric conversion element using titanium oxide as the metal oxide in the electron extraction layer. It was. Therefore, it is considered that the present invention can be applied to oxides of all metals other than alkali metal elements.

101 カソード
102 電子取り出し層
103 活性層
104 正孔取り出し層
105 アノード
106 基材
107 光電変換素子
1 耐候性保護フィルム
2 紫外線カットフィルム
3,9 ガスバリアフィルム
4,8 ゲッター材フィルム
5,7 封止材
6 太陽電池素子
10 バックシート
12 基材
13 太陽電池モジュール
14 薄膜太陽電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Cathode 102 Electron taking-out layer 103 Active layer 104 Hole taking-out layer 105 Anode 106 Base material 107 Photoelectric conversion element 1 Weather-resistant protective film 2 UV cut film 3, 9 Gas barrier film 4, 8 Getter material film 5, 7 Sealing material 6 Solar cell element 10 Back sheet 12 Base material 13 Solar cell module 14 Thin film solar cell

Claims (4)

一対の電極と、該電極間にある活性層と、該活性層と前記電極の一方との間にある電子取り出し層とを備え、
前記電子取り出し層は、リチウム、ナトリウム、及びカリウムからなる群より選ばれる少なくとも1つであるアルカリ金属元素と、アルカリ金属元素とは異なる金属元素の酸化物とを含有する混合層を備え、
前記混合層における、リチウム原子、ナトリウム原子及びカリウム原子の合計数が、前記金属元素の原子数に対して0.3%以上30%以下であることを特徴とする光電変換素子。
A pair of electrodes, an active layer between the electrodes, and an electron extraction layer between the active layer and one of the electrodes,
The electron extraction layer includes a mixed layer containing at least one alkali metal element selected from the group consisting of lithium, sodium, and potassium, and an oxide of a metal element different from the alkali metal element,
The total number of lithium atoms, sodium atoms, and potassium atoms in the mixed layer is 0.3% or more and 30% or less with respect to the number of atoms of the metal element.
前記酸化物が酸化亜鉛又は酸化チタンであることを特徴とする、請求項1に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the oxide is zinc oxide or titanium oxide. 請求項1又は2に記載の光電変換素子を備えていることを特徴とする、太陽電池。   A solar cell comprising the photoelectric conversion element according to claim 1. 請求項3に記載の太陽電池を備えていることを特徴とする、太陽電池モジュール。   A solar cell module comprising the solar cell according to claim 3.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019134158A (en) * 2018-02-01 2019-08-08 パナソニック株式会社 Solar cell
WO2023171107A1 (en) * 2022-03-08 2023-09-14 パナソニックホールディングス株式会社 Composition and photoelectric-conversion-element manufacturing method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000068061A (en) * 1998-08-13 2000-03-03 Tdk Corp Organic el element
JP2000244014A (en) * 1999-02-19 2000-09-08 Murata Mfg Co Ltd Semiconductor light emitting element and its manufacture
JP2012089786A (en) * 2010-10-22 2012-05-10 Toshiba Corp Photoelectric conversion element and method of manufacturing the same
JP2013033906A (en) * 2011-03-29 2013-02-14 Sumitomo Chemical Co Ltd Organic photoelectric conversion element and manufacturing method thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000068061A (en) * 1998-08-13 2000-03-03 Tdk Corp Organic el element
JP2000244014A (en) * 1999-02-19 2000-09-08 Murata Mfg Co Ltd Semiconductor light emitting element and its manufacture
JP2012089786A (en) * 2010-10-22 2012-05-10 Toshiba Corp Photoelectric conversion element and method of manufacturing the same
JP2013033906A (en) * 2011-03-29 2013-02-14 Sumitomo Chemical Co Ltd Organic photoelectric conversion element and manufacturing method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019134158A (en) * 2018-02-01 2019-08-08 パナソニック株式会社 Solar cell
WO2023171107A1 (en) * 2022-03-08 2023-09-14 パナソニックホールディングス株式会社 Composition and photoelectric-conversion-element manufacturing method

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