JP2018161044A - Solar power system - Google Patents

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ジョバンニ フェララ
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solar power system which can effectively grow phototrophic organisms with a simple constitution and is also excellent in electrical characteristics such as photoelectric conversion efficiency.SOLUTION: The solar power system includes a solar cell module including a power generation unit, installed so as to cover at least part of a growing space for growing phototrophic organisms, letting at least part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm transmit, and generating power using light having a wavelength of 700 nm to 800 nm.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、太陽光発電システム、かかるシステムを用いる光栄養生物(光合成生物)の育成施設及び光栄養生物を育成する育成方法に関する。   The present invention relates to a photovoltaic power generation system, a phototrophic organism (photosynthetic organism) breeding facility using such a system, and a breeding method for growing a phototrophic organism.

近年、化石燃料、原子力に替わる新たなエネルギー源として、太陽光を用いる太陽光発電が注目を集めており、種々の太陽光発電システムが利用されてきている。   In recent years, solar power generation using sunlight has attracted attention as a new energy source to replace fossil fuels and nuclear power, and various solar power generation systems have been used.

例えば、下記特許文献1は、農園芸作物の生育に必要な光は透過させ、それ以外の光は太陽電池アレイに入射させて太陽光発電に利用することができる太陽光発電システムを備えた農園芸用施設を開示しており、波長800nm〜1200nmの光を反射し、波長400nm〜500nm及び波長600nm〜700nmの光を透過する部材を用いて、かかる部材に反射された光の少なくとも一部を、太陽電池アレイに入射させ、かつかかる部材を透過した光の少なくとも一部を、施設内部に入射させる態様を開示している。   For example, the following Patent Document 1 discloses a farm with a solar power generation system that transmits light necessary for growth of agricultural and horticultural crops and allows other light to enter a solar cell array and use it for solar power generation. A horticultural facility is disclosed, and a member that reflects light having a wavelength of 800 nm to 1200 nm and transmits light having a wavelength of 400 nm to 500 nm and a wavelength of 600 nm to 700 nm is used, and at least a part of the light reflected by the member is used. A mode is disclosed in which at least part of the light that is incident on the solar cell array and transmitted through the member is incident on the inside of the facility.

また、下記特許文献2は、動植物の育成に最適な波長の光を必要な光量だけ施設内に導入して余剰な光で発電する可動式の太陽電池システムを開示しており、ハウス型の育成施設の天井部分に配置された可動太陽電池パネルと、壁部分に配置された可動太陽電池パネルとを備え、不透光である色素増感太陽電池セルと集電配線とはストライプ状などの様々な模様状に配置されており、これらの配置パターンを調整して太陽光の透過率を調整する態様を開示している。   Patent Document 2 below discloses a movable solar cell system that generates light with surplus light by introducing only a necessary amount of light having a wavelength optimal for growing plants and animals into the facility. It is equipped with a movable solar panel placed on the ceiling of the facility and a movable solar panel placed on the wall, and the dye-sensitized solar cells that are opaque and the collector wiring are variously striped. It arrange | positions in a simple pattern shape and the aspect which adjusts these arrangement | positioning patterns and adjusts the transmittance | permeability of sunlight is disclosed.

特開2015−208288号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2015-208288 特開2009−129686号公報JP 2009-129686 A

しかしながら、上記特許文献1が開示する態様では、太陽電池以外に反射部材を用いる必要があるため、反射部材の設置場所が別途必要であり、光電変換効率を安定させるためにはこれらの種々の調整が必要となってしまうなど煩雑な処理が必要となってしまうばかりか、太陽電池には反射光のみが入射されるため、光電変換効率などの太陽電池の特性が低下してしまうおそれがある。   However, in the aspect disclosed in Patent Document 1, since it is necessary to use a reflecting member in addition to the solar cell, a separate installation location for the reflecting member is necessary, and these various adjustments are required to stabilize the photoelectric conversion efficiency. In addition to requiring complicated processing such as the need for the solar cell, only the reflected light is incident on the solar cell, which may degrade the solar cell characteristics such as photoelectric conversion efficiency.

また、上記特許文献2が開示する態様では、可動機構、並びに模様状に配置される色素増感太陽電池セル及び集電配線を備える可動太陽電池パネルの構造が極めて複雑になってしまい、透過光の波長及び光量と可動太陽電池パネルへの入射光の波長及び光量とのバランスを調整することが困難であり、可動太陽電池パネルごとの透過光量及び/又は可動太陽電池パネルごとの発電量を一定に保つことが困難になってしまうおそれがある。   Moreover, in the aspect which the said patent document 2 discloses, the structure of a movable solar panel provided with a movable mechanism and the dye-sensitized solar cell and current collection wiring arrange | positioned in pattern shape becomes very complicated, and transmitted light It is difficult to adjust the balance between the wavelength and the amount of light and the wavelength and the amount of light incident on the movable solar panel, and the transmitted light amount for each movable solar panel and / or the power generation amount for each movable solar panel is constant. There is a risk that it will be difficult to maintain the temperature.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、反射部材などを別途用いる必要がなく、簡易な構成で、太陽電池モジュールに入射する光のうちの特に波長700nm〜800nmの光を発電に利用して、徒長といった光栄養生物に対する悪影響を抑制しつつ、太陽電池モジュールを透過した光を用いて光栄養生物を効果的に育成することができ、光電変換効率などの電気的な特性にも優れた太陽光発電システムを提供することにある。
すなわち、本発明は下記[1]〜[14]を提供する。
[1]光栄養生物を育成する育成空間の少なくとも一部を覆うように設置されており、波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させ、かつ波長700nm〜800nmの光を用いて発電する発電部を備える太陽電池モジュールを含む、太陽光発電システム。
[2]前記太陽電池モジュールの波長700nm〜800nmにおける外部量子効率が10%以上である、[1]に記載の太陽光発電システム。
[3]前記太陽電池モジュールの波長700nm〜800nmにおける外部量子効率が20%以上である、[1]に記載の太陽光発電システム。
[4]前記太陽電池モジュールの波長700nm〜800nmにおける外部量子効率が30%以上である、[1]に記載の太陽光発電システム。
[5]前記太陽電池モジュールを透過した光における近赤外光の光量子束密度に対する赤色光の光量子束密度、緑色光の光量子束密度及び青色光の光量子束密度の和の比が、2.8以上である、[1]〜[4]のいずれか1つに記載の太陽光発電システム。
[6]前記太陽電池モジュールを透過した光における近赤外光の光量子束密度に対する赤色光の光量子束密度及び緑色光の光量子束密度の和の比が、2.0以上である、[1]〜[4]のいずれか1つに記載の太陽光発電システム。
[7]前記太陽電池モジュールを透過した光における近赤外光の光量子束密度に対する赤色光の光量子束密度の光量子束密度の和の比が、1.1以上である、[1]〜[4]のいずれか1つに記載の太陽光発電システム。
[8]前記太陽電池モジュールを透過した光における近赤外光の光量子束密度に対する緑色光の光量子束密度の光量子束密度の和の比が、1.0以上である、[1]〜[4]のいずれか1つに記載の太陽光発電システム。
[9]前記発電部は、
波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させることができる基板と、
波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させることができる第1電極と、
波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させることができる第2電極と、
前記第1電極及び前記第2電極の間に設けられており、波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させ、かつ波長700nm〜800nmの光の少なくとも一部を用いて電荷を生成する光電変換層とを含む、[1]〜[8]のいずれか1つに記載の太陽光発電システム。
[10]前記太陽電池モジュールが、有機系太陽電池モジュール又は有機無機ハイブリッド系太陽電池モジュールである、[1]〜[9]のいずれか1つに記載の太陽光発電システム。
[11]前記太陽電池モジュールが、有機薄膜太陽電池モジュールである、[1]〜[10]のいずれか1つに記載の太陽光発電システム。
[12]前記光電変換層が、下記式(I)で表される構造単位及び下記式(II)で表される構造単位からなる群から選択される1以上の構造単位を含む高分子化合物を含む、[11]に記載の太陽光発電システム。
〔式(I)中、Zは下記式(Z−1)〜式(Z−8)で表される基を表す。Ar及びArは、置換基を有していてもよい3価の芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい3価の芳香族複素環基を表す。Ar及びArは、同一であっても異なっていてもよい。〕
〔式(Z−1)〜式(Z−8)中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、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リール基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基、置換基を有していてもよいアリールチオ基、置換基を有していてもよい1価の複素環基、置換アミノ基、アシル基、イミン残基、置換アミド基、酸イミド基、置換カルボキシル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、シアノ基又はニトロ基を表す。前記式(Z−1)、(Z−2)、(Z−4)、(Z−5)、(Z−6)、(Z−7)及び(Z−8)において、複数個あるRは同一であっても異なっていてもよい。〕
〔式(II)中、Arは2〜5個の芳香族炭素環環及び芳香族複素環が縮合した2価の縮合多環アリーレン基又は縮合多環ヘテロアリーレン基を表す。nは1〜6の整数を表す。Rは前述と同じ意味を表す。Rが複数個ある場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。〕
[13][1]〜[12]のいずれか1つに記載の太陽光発電システムを備える、光栄養生物用育成施設。
[14][1]〜[12]のいずれか1つに記載の太陽光発電システムを用いて、光栄養生物を育成する、光栄養生物の育成方法であって、
前記太陽電池モジュールを透過した波長400nm〜700nmの光と、前記太陽電池モジュールにより発電された電力とを用いて、前記育成空間内の前記光栄養生物を育成するステップを含む、光栄養生物の育成方法。
The present invention has been made in view of the above problems. It is an object of the present invention to use a phototrophic organism such as an adult by using a light having a wavelength of 700 nm to 800 nm among power incident on a solar cell module for power generation with a simple configuration without the need to use a reflecting member or the like. A photovoltaic power generation system capable of effectively growing phototrophic organisms using light transmitted through a solar cell module and having excellent electrical characteristics such as photoelectric conversion efficiency while suppressing adverse effects on There is.
That is, the present invention provides the following [1] to [14].
[1] It is installed so as to cover at least a part of a growth space for growing phototrophic organisms, transmits at least part of light with a wavelength of 400 nm to 700 nm, and generates power using light with a wavelength of 700 nm to 800 nm. A solar power generation system including a solar cell module including a power generation unit.
[2] The photovoltaic power generation system according to [1], wherein the external quantum efficiency of the solar cell module at a wavelength of 700 nm to 800 nm is 10% or more.
[3] The photovoltaic power generation system according to [1], wherein the external quantum efficiency of the solar cell module at a wavelength of 700 nm to 800 nm is 20% or more.
[4] The photovoltaic power generation system according to [1], wherein the external quantum efficiency of the solar cell module at a wavelength of 700 nm to 800 nm is 30% or more.
[5] The ratio of the sum of the photon flux density of red light, the photon flux density of green light, and the photon flux density of blue light to the photon flux density of near-infrared light in the light transmitted through the solar cell module is 2.8. The photovoltaic power generation system according to any one of [1] to [4], which is the above.
[6] The ratio of the sum of the photon flux density of red light and the photon flux density of green light to the photon flux density of near-infrared light in the light transmitted through the solar cell module is 2.0 or more. [1] The photovoltaic power generation system according to any one of to [4].
[7] The ratio of the sum of the photon flux density of the photon flux density of the red light to the photon flux density of the near-infrared light in the light transmitted through the solar cell module is 1.1 or more. [1] to [4] ] The solar power generation system as described in any one of.
[8] The ratio of the sum of the photon flux density of the photon flux density of green light to the photon flux density of green light in the light transmitted through the solar cell module is 1.0 or more. [1] to [4] ] The solar power generation system as described in any one of.
[9] The power generation unit includes:
A substrate capable of transmitting at least part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm;
A first electrode capable of transmitting at least part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm;
A second electrode capable of transmitting at least part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm;
A photoelectric device provided between the first electrode and the second electrode, which transmits at least part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm and generates charges using at least part of light having a wavelength of 700 nm to 800 nm. The photovoltaic power generation system according to any one of [1] to [8], including a conversion layer.
[10] The solar power generation system according to any one of [1] to [9], wherein the solar cell module is an organic solar cell module or an organic-inorganic hybrid solar cell module.
[11] The solar power generation system according to any one of [1] to [10], wherein the solar cell module is an organic thin-film solar cell module.
[12] A polymer compound in which the photoelectric conversion layer includes one or more structural units selected from the group consisting of a structural unit represented by the following formula (I) and a structural unit represented by the following formula (II): The solar power generation system according to [11].
[In formula (I), Z represents a group represented by the following formula (Z-1) to formula (Z-8). Ar 1 and Ar 2 represent a trivalent aromatic hydrocarbon group which may have a substituent or a trivalent aromatic heterocyclic group which may have a substituent. Ar 1 and Ar 2 may be the same or different. ]
[In the formulas (Z-1) to (Z-8), R represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, or a substituent. An alkoxy group which may have a group, an aryloxy group which may have a substituent, an alkylthio group which may have a substituent, an arylthio group which may have a substituent, a substituent A monovalent heterocyclic group which may have a substituted amino group, an acyl group, an imine residue, a substituted amide group, an acid imide group, a substituted carboxyl group, an alkenyl group which may have a substituent, a substituted group An alkynyl group, a cyano group or a nitro group which may have a group is represented. In the formulas (Z-1), (Z-2), (Z-4), (Z-5), (Z-6), (Z-7) and (Z-8), a plurality of Rs are They may be the same or different. ]
[In the formula (II), Ar 3 represents a divalent condensed polycyclic arylene group or a condensed polycyclic heteroarylene group in which 2 to 5 aromatic carbocyclic rings and aromatic heterocyclic rings are condensed. n represents an integer of 1 to 6. R represents the same meaning as described above. When there are a plurality of R, they may be the same or different. ]
[13] A growing facility for phototrophic organisms comprising the solar power generation system according to any one of [1] to [12].
[14] A phototrophic organism growing method for growing a phototrophic organism using the photovoltaic power generation system according to any one of [1] to [12],
Growing phototrophic organisms, including the step of growing the phototrophic organisms in the growth space using light having a wavelength of 400 nm to 700 nm transmitted through the solar cell module and power generated by the solar cell module Method.

本発明の太陽光発電システム及びこれを用いる育成施設、育成方法によれば、簡易な構成で、効率的な太陽光発電と、光栄養生物の効果的な育成とを両立させることができる。   According to the photovoltaic power generation system of the present invention, the training facility using the same, and the training method, it is possible to achieve both efficient photovoltaic power generation and effective training of phototrophic organisms with a simple configuration.

図1は、分光透過率の測定結果を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing measurement results of spectral transmittance. 図2は、有機薄膜太陽電池モジュールを構成している有機薄膜太陽電池の外部量子効率を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the external quantum efficiency of the organic thin film solar cell constituting the organic thin film solar cell module. 図3は、葉身の形状及び表面の着色の分布と濃淡を示す写真図である。FIG. 3 is a photograph showing the shape of leaf blades and the distribution and shade of coloring on the surface. 図4は、培養された淡水クロレラサンプルのクロロフィルの吸収に由来する波長684nmにおける光学密度(OD)を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the optical density (OD) at a wavelength of 684 nm derived from chlorophyll absorption of a cultured freshwater chlorella sample. 図5は、分光透過率の測定結果を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing measurement results of spectral transmittance. 図6は、有機薄膜太陽電池モジュールを構成している有機薄膜太陽電池の外部量子効率を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the external quantum efficiency of the organic thin-film solar battery constituting the organic thin-film solar battery module. 図7は、培養された淡水クロレラサンプルのクロロフィルの吸収に由来する波長684nmにおける光学密度(OD)を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the optical density (OD) at a wavelength of 684 nm derived from chlorophyll absorption of a cultured freshwater chlorella sample.

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、例示される数値等は、本発明の好適な例に過ぎず、したがって、本発明は例示された数値に限定されない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In addition, this invention is not limited by the following embodiment. In addition, the illustrated numerical values and the like are only suitable examples of the present invention, and therefore the present invention is not limited to the illustrated numerical values.

1.太陽光発電システム
本実施形態にかかる太陽光発電システムは、光栄養生物を育成する育成空間の少なくとも一部を覆うように設置されており、波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させ、かつ波長700nm〜800nmの光を用いて発電する発電部を備える太陽電池モジュールを含む、太陽光発電システムである。
1. Photovoltaic power generation system The photovoltaic power generation system according to the present embodiment is installed so as to cover at least a part of a growing space for growing a phototrophic organism, and transmits at least a part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm. In addition, the solar power generation system includes a solar cell module including a power generation unit that generates power using light having a wavelength of 700 nm to 800 nm.

本実施形態にかかる太陽光発電システムは、太陽電池モジュールを含む。太陽電池モジュールは、発電部を含んでいる。発電部は、入射光を光電変換する機能を有する太陽電池モジュールの本質的な機能部である。   The solar power generation system according to the present embodiment includes a solar cell module. The solar cell module includes a power generation unit. The power generation unit is an essential functional unit of the solar cell module having a function of photoelectrically converting incident light.

かかる太陽電池モジュールに含まれる発電部は、いわゆる太陽電池により構成される。本実施形態にかかる発電部を構成する太陽電池の例としては、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池などの無機系太陽電池、CIGS化合物太陽電池などの化合物系太陽電池、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池などの有機系太陽電池、ペロブスカイト太陽電池などの有機無機ハイブリッド系太陽電池が挙げられる。これらの中でも、製造コストの観点からは、有機系太陽電池が好ましく、さらには有機薄膜太陽電池がより好ましく、取り扱いの観点からは、支持基板、封止基板として可撓性のフィルムを用いたフィルム型の太陽電池が好ましく、製造コスト及び取り扱いの観点から、フィルム型の有機薄膜太陽電池が特に好ましい。   The power generation unit included in such a solar cell module is configured by a so-called solar cell. Examples of solar cells constituting the power generation unit according to the present embodiment include single-crystal silicon solar cells, polycrystalline silicon solar cells, inorganic solar cells such as amorphous silicon solar cells, and compound solar cells such as CIGS compound solar cells. Organic solar cells such as dye-sensitized solar cells and organic thin film solar cells, and organic-inorganic hybrid solar cells such as perovskite solar cells. Among these, from the viewpoint of production cost, an organic solar cell is preferable, and further an organic thin film solar cell is more preferable. From the viewpoint of handling, a film using a flexible film as a support substrate and a sealing substrate. Type solar cells are preferred, and film-type organic thin-film solar cells are particularly preferred from the viewpoint of production cost and handling.

本実施形態にかかる太陽電池は、波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させることができる構成を有している。よって、太陽電池を構成する構成要素は、いずれも波長400nm〜700nmの光のうちの少なくとも一部を透過させることができる材料により構成される。
このように構成することにより、太陽電池モジュールにおいて光電変換に利用できる面積を最大化しつつ、光栄養生物に入射される光量を最大化することができる。
The solar cell according to this embodiment has a configuration capable of transmitting at least part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm. Therefore, all of the constituent elements constituting the solar cell are made of a material that can transmit at least part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm.
By comprising in this way, the light quantity which injects into a phototrophic organism can be maximized, maximizing the area which can be utilized for photoelectric conversion in a solar cell module.

本実施形態において「波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過する」とは、波長400nm〜700nmの光の帯域に含まれる波長の光を所定の透過率で透過させることができることを意味する。   In the present embodiment, “transmits at least part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm” means that light having a wavelength included in the light band of wavelength 400 nm to 700 nm can be transmitted with a predetermined transmittance. .

本実施形態にかかる太陽電池モジュールの発電部は、波長400nm〜700nmの光のうちの少なくとも一部を透過させ、かつ波長700nm〜800nmの光のうちの少なくとも一部を吸収する(透過させない)。太陽電池モジュールの発電部の波長400nm〜700nmの光の透過率は、10%以上であり、好ましくは30%以上、より好ましくは50%以上である。また、太陽電池モジュールの発電部の波長700nm〜800nmの光の透過率は50%以下であり、好ましくは30%以下であり、より好ましくは10%以下である。   The power generation unit of the solar cell module according to the present embodiment transmits at least a part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm and absorbs (does not transmit) at least a part of light having a wavelength of 700 nm to 800 nm. The transmittance of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm of the power generation unit of the solar cell module is 10% or more, preferably 30% or more, more preferably 50% or more. Moreover, the transmittance | permeability of the light of the wavelength 700nm-800nm of the power generation part of a solar cell module is 50% or less, Preferably it is 30% or less, More preferably, it is 10% or less.

無機系太陽電池の場合には、所定の厚さでは波長400nm〜700nmの光のうちの少なくとも一部を透過させることができない材料で形成された構成要素であっても、例えば、機能を損なわないことを条件として、構成要素の厚さを波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させることができる程度に薄く構成することにより、波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させることができる構成とすることができる。   In the case of an inorganic solar cell, even if it is a component formed of a material that cannot transmit at least part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm at a predetermined thickness, for example, the function is not impaired. On the condition that the thickness of the component is made thin enough to transmit at least part of light with a wavelength of 400 nm to 700 nm, at least part of light with a wavelength of 400 nm to 700 nm can be transmitted. It can be set as the structure which can be performed.

既に説明したとおり、本実施形態の太陽電池モジュールの発電部は、特に波長700nm〜800nmの光のうちの少なくとも一部を用いて発電する。かかる特性は、光電変換層の材料の選択により実現することができる。例えば、無機系太陽電池の場合には、結晶シリコン、セレン化銅インジウム・ガリウム(CIGS)を用いることにより実現することができ、色素増感太陽電池の場合には増感色素としてルテニウム錯体、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、スクアリン誘導体を用いることにより実現することができ、ペロブスカイト太陽電池の場合には、CHNHPbIを用いることにより実現することができる。 As already described, the power generation unit of the solar cell module of the present embodiment generates power using at least a part of light having a wavelength of 700 nm to 800 nm. Such characteristics can be realized by selecting a material for the photoelectric conversion layer. For example, in the case of an inorganic solar cell, it can be realized by using crystalline silicon and copper indium gallium selenide (CIGS). In the case of a dye-sensitized solar cell, a ruthenium complex, porphyrin as a sensitizing dye. It can be realized by using a derivative, a phthalocyanine derivative, or a squalin derivative. In the case of a perovskite solar cell, it can be realized by using CH 3 NH 3 PbI 3 .

本実施形態において「波長700nm〜800nmの光の少なくとも一部を用いて発電する」とは、波長700nm〜800nmの光の帯域に含まれる波長の光を所定の外部量子効率で光電変換することができることを意味する。なお、本実施形態の太陽電池モジュールの発電部は、本発明の目的を損なわないことを条件として、波長400nm〜700nmの光を発電にも用いることができる。   In the present embodiment, “power generation using at least a part of light having a wavelength of 700 nm to 800 nm” means photoelectric conversion of light having a wavelength included in the light band of wavelength 700 nm to 800 nm with a predetermined external quantum efficiency. Means you can. In addition, the electric power generation part of the solar cell module of this embodiment can use the light of wavelength 400nm -700nm also for an electric power generation, on the condition that the objective of this invention is not impaired.

本実施形態にかかる太陽電池モジュール(発電部)の波長700nm〜800nmにおける外部量子効率は、10%以上であり、光電変換効率の観点から、好ましくは20%以上、より好ましくは30%以上である。   The external quantum efficiency at a wavelength of 700 nm to 800 nm of the solar cell module (power generation unit) according to this embodiment is 10% or more, and is preferably 20% or more, more preferably 30% or more from the viewpoint of photoelectric conversion efficiency. .

以下、本実施形態にかかる太陽光発電システムに好適に適用することができる太陽電池のうち、有機薄膜太陽電池について説明する。   Hereinafter, an organic thin-film solar cell is demonstrated among the solar cells which can be applied suitably for the solar power generation system concerning this embodiment.

<1>有機薄膜太陽電池
本実施形態の太陽電池モジュールを構成する有機薄膜太陽電池は、波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させることができる基板と、波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させることができる第1電極と、波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させることができる第2電極と、第1電極及び第2電極の間に設けられており、波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させ、かつ波長700nm〜800nmの光の少なくとも一部を用いて電荷を生成する光電変換層とを含む。
<1> Organic thin film solar cell The organic thin film solar cell constituting the solar cell module of the present embodiment is a substrate capable of transmitting at least part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm and at least light having a wavelength of 400 nm to 700 nm. A first electrode capable of transmitting part of the light, a second electrode capable of transmitting at least part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm, and the first electrode and the second electrode. And a photoelectric conversion layer that transmits at least part of light of 400 nm to 700 nm and generates charges using at least part of light of wavelength 700 nm to 800 nm.

本実施形態の有機薄膜太陽電池は、通常、支持基板上に作製される。支持基板上に作製される有機薄膜太陽電池としては、例えば、支持基板、第1電極、光電変換層及び第2電極がこの順に積層されている有機薄膜太陽電池が挙げられる。   The organic thin film solar cell of this embodiment is usually produced on a support substrate. As an organic thin-film solar cell produced on a support substrate, the organic thin-film solar cell by which a support substrate, a 1st electrode, a photoelectric converting layer, and a 2nd electrode are laminated | stacked in this order is mentioned, for example.

第1電極及び/又は第2電極と光電変換層との間には、波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させることができる中間層が設けられてもよい。中間層の例としては、電子輸送層、正孔輸送層が挙げられる。   An intermediate layer capable of transmitting at least part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm may be provided between the first electrode and / or the second electrode and the photoelectric conversion layer. Examples of the intermediate layer include an electron transport layer and a hole transport layer.

本実施形態の有機薄膜太陽電池の例としては、支持基板、第1電極(陰極)、電子輸送層、光電変換層、正孔輸送層及び第2電極(陽極)がこの順に積層されている有機光電変換素子が挙げられる。   As an example of the organic thin film solar cell of the present embodiment, an organic layer in which a support substrate, a first electrode (cathode), an electron transport layer, a photoelectric conversion layer, a hole transport layer, and a second electrode (anode) are laminated in this order. A photoelectric conversion element is mentioned.

(支持基板)
本実施形態の支持基板は、波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させることができる基板である。支持基板には、太陽電池及び太陽電池モジュールを作製する際に化学的に変化することがない基板が好適に用いられる。支持基板は、リジッドな基板であっても、可撓性基板(薄板状の基板、フィルムなど)であってもよい。支持基板の例としては、ガラス基板、プラスチック基板、シリコン基板、高分子フィルム及びこれらの組み合わせが挙げられる。支持基板は、例えば、育成空間に入射する光の波長、光量、育成空間の温度などを調整するための成分、部材を含んでいてもよい。このような成分、部材の例としては、光栄養生物にとって、一般的には有害と考えられる紫外線の入射量を調整するための紫外線吸収剤、紫外線反射剤、紫外線遮蔽フィルム(例えば、BRAINTEC, INC.社製、SUV400ニュートラル70)、紫外線反射フィルムが挙げられる。
(Support substrate)
The support substrate of the present embodiment is a substrate that can transmit at least part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm. As the support substrate, a substrate that does not change chemically when a solar cell and a solar cell module are manufactured is preferably used. The support substrate may be a rigid substrate or a flexible substrate (a thin plate substrate, a film, or the like). Examples of the supporting substrate include a glass substrate, a plastic substrate, a silicon substrate, a polymer film, and a combination thereof. The support substrate may include, for example, components and members for adjusting the wavelength of light incident on the growth space, the amount of light, the temperature of the growth space, and the like. Examples of such components and members include ultraviolet absorbers, ultraviolet reflectors, and ultraviolet shielding films (for example, BRAINTEC, INC) for adjusting the amount of incident ultraviolet rays that are generally considered harmful to phototrophic organisms. SUV400 Neutral 70), UV reflective film.

本実施形態において、支持基板としては、光栄養生物に入射する光量及び太陽電池で光電変換する光量を確保する観点から、波長400nm〜1200nmの光の透過率が10%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましく、50%以上である支持基板を用いることがさらに好ましい。   In the present embodiment, the support substrate preferably has a light transmittance of 10% or more from a wavelength of 400 nm to 1200 nm from the viewpoint of securing the amount of light incident on the phototrophic organism and the amount of light photoelectrically converted by the solar cell. It is more preferably 30% or more, and further preferably a support substrate that is 50% or more is used.

(第1電極及び第2電極)
ここで、支持基板に近い方の電極を第1電極とし、支持基板から遠い方の電極を第2電極とする。第1電極及び第2電極は、陽極又は陰極である。換言すると、第1電極及び第2電極のうちのいずれか一方が陽極であり、他方が陰極である。
(First electrode and second electrode)
Here, an electrode closer to the support substrate is a first electrode, and an electrode far from the support substrate is a second electrode. The first electrode and the second electrode are an anode or a cathode. In other words, one of the first electrode and the second electrode is an anode, and the other is a cathode.

第1電極及び第2電極は、光栄養生物に入射する光量及び太陽電池で光電変換する光量を確保する観点から、波長400nm〜1200nmの光の透過率が10%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましく、50%以上であることがさらに好ましい。第1電極及び第2電極は、遮熱の効果の観点から、第1電極及び第2電極のうちの少なくとも一方が、波長1500nm〜2500nmの光の反射率が10%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましく、50%以上であることがさらに好ましい。   From the viewpoint of ensuring the amount of light incident on the phototrophic organism and the amount of light photoelectrically converted by the solar cell, the first electrode and the second electrode preferably have a light transmittance of 10% or more at a wavelength of 400 nm to 1200 nm. % Or more is more preferable, and it is further more preferable that it is 50% or more. From the viewpoint of the heat shielding effect, it is preferable that at least one of the first electrode and the second electrode has a reflectance of 10% or more of light having a wavelength of 1500 nm to 2500 nm, It is more preferably 30% or more, and further preferably 50% or more.

波長400nm〜1200nmの光の透過率が10%以上である、光透過性の高い電極の例としては、導電性の金属酸化物薄膜、金属薄膜、導電性物質のナノ粒子薄膜、導電性物質のナノワイヤー薄膜、導電性物質のナノチューブ薄膜、高分子化合物薄膜、金属メッシュが挙げられる。   Examples of a highly light-transmitting electrode having a light transmittance of 10% or more at a wavelength of 400 nm to 1200 nm include a conductive metal oxide thin film, a metal thin film, a nanoparticle thin film of a conductive substance, and a conductive substance. Examples thereof include nanowire thin films, nanotube thin films of conductive materials, polymer compound thin films, and metal meshes.

第1電極及び第2電極の材料である金属酸化物の例としては、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、及びそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド(ITO)、インジウム・亜鉛・オキサイド(IZO)、ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)が挙げられる。   Examples of the metal oxide that is a material of the first electrode and the second electrode include indium oxide, zinc oxide, tin oxide, and a composite thereof such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide ( IZO) and gallium-doped zinc oxide (GZO).

第1電極及び第2電極は、導電性物質のナノ粒子、ナノワイヤー又はナノファイバーのみから構成されていてもよく、導電性物質のナノ粒子、ナノワイヤー又はナノファイバーが、導電性ポリマーなどの所定の媒体中に分散して配置された構成を有していてもよい。   The 1st electrode and the 2nd electrode may be comprised only from the nanoparticle, nanowire, or nanofiber of an electroconductive substance, and the nanoparticle, nanowire, or nanofiber of an electroconductive substance is predetermined | prescribed, such as a conductive polymer. It may have a configuration of being distributed in the medium.

高い光電変換効率を得る観点から、第1電極及び第2電極の材料は、ITO、IZO、GZO、酸化スズ又は銀ナノワイヤーであることが好ましい。   From the viewpoint of obtaining high photoelectric conversion efficiency, the material of the first electrode and the second electrode is preferably ITO, IZO, GZO, tin oxide, or silver nanowire.

第1電極及び/又は第2電極における、波長400nm〜1200nmの光の透過率を10%以上とすることができ、かつ波長1500nm〜2500nmの光の反射率を10%以上とすることができる材料としては、ITO、IZO、GZO、金属薄膜、ITO又はIZO又はGZOと金属薄膜との組み合わせ、及び銀ナノワイヤーが挙げられる。   A material capable of setting the transmittance of light having a wavelength of 400 nm to 1200 nm in the first electrode and / or the second electrode to 10% or more and the reflectance of light having a wavelength of 1500 nm to 2500 nm of 10% or more. Examples include ITO, IZO, GZO, metal thin film, ITO or IZO or a combination of GZO and metal thin film, and silver nanowires.

波長1500nm〜2500nmの光の反射率が10%以上である電極を用いることにより、波長1500nm〜2500nmの光(熱線)を反射して、太陽電池、育成施設内の温度上昇を効果的に抑制することができる。   By using an electrode having a reflectance of 10% or more for light having a wavelength of 1500 nm to 2500 nm, light (heat rays) having a wavelength of 1500 nm to 2500 nm is reflected to effectively suppress the temperature rise in the solar cell and the growing facility. be able to.

光の透過性の低い材料であっても、例えば、厚さを薄くすることによって、所定の光の透過性を確保できる場合がある。この場合に用いられ得る第1電極及び第2電極の材料の例としては、金属、導電性高分子(導電性ポリマー)が挙げられる。   Even with a material having low light transmittance, for example, by reducing the thickness, it may be possible to ensure predetermined light transmittance. Examples of materials for the first electrode and the second electrode that can be used in this case include metals and conductive polymers (conductive polymers).

この場合の第1電極及び第2電極の材料である金属の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム、及びこれらのうち2種以上の合金、又は、1種以上の前記金属と金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン及び錫からなる群から選ばれる1種以上の金属との合金が挙げられる。合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金が挙げられる。   Examples of the metal that is the material of the first electrode and the second electrode in this case include lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, aluminum, scandium, vanadium, zinc, yttrium, indium, Cerium, samarium, europium, terbium, ytterbium, and two or more of these alloys, or one or more of the above metals and gold, silver, platinum, copper, manganese, titanium, cobalt, nickel, tungsten, and tin An alloy with one or more metals selected from the group can be mentioned. Examples of the alloy include magnesium-silver alloy, magnesium-indium alloy, magnesium-aluminum alloy, indium-silver alloy, lithium-aluminum alloy, lithium-magnesium alloy, lithium-indium alloy, and calcium-aluminum alloy.

また、この場合の第1電極及び第2電極の材料である導電性高分子の例としては、グラファイト、グラファイト層間化合物、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体が挙げられる。   Examples of the conductive polymer that is a material of the first electrode and the second electrode in this case include graphite, a graphite intercalation compound, polyaniline and a derivative thereof, and polythiophene and a derivative thereof.

(電子輸送層)
光電変換層から陰極への電子輸送の効率を高める観点、及び陰極の剥離を抑制する観点から、本実施形態にかかる有機薄膜太陽電池は、光電変換層と陰極との間に電子輸送層を備えることが好ましい。
(Electron transport layer)
From the viewpoint of increasing the efficiency of electron transport from the photoelectric conversion layer to the cathode and suppressing the peeling of the cathode, the organic thin-film solar cell according to the present embodiment includes an electron transport layer between the photoelectric conversion layer and the cathode. It is preferable.

電子輸送層は、電子輸送性材料を含む。電子輸送性材料は、有機化合物であっても無機化合物であってもよい。有機化合物である電子輸送性材料は、低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。   The electron transport layer includes an electron transport material. The electron transporting material may be an organic compound or an inorganic compound. The electron transport material which is an organic compound may be a low molecular compound or a high molecular compound.

電子輸送性材料である有機化合物のうちの低分子化合物の例としては、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン及びその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン誘導体、8−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、フラーレン類及びその誘導体、バソクプロイン等のフェナントレン誘導体が挙げられる。   Examples of low molecular weight compounds among organic compounds that are electron transporting materials include oxadiazole derivatives, anthraquinodimethane and its derivatives, benzoquinone and its derivatives, naphthoquinone and its derivatives, anthraquinone and its derivatives, tetracyanoanthra Examples thereof include quinodimethane and derivatives thereof, fluorenone derivatives, diphenyldicyanoethylene and derivatives thereof, diphenoquinone derivatives, metal complexes of 8-hydroxyquinoline and derivatives thereof, fullerenes and derivatives thereof, and phenanthrene derivatives such as bathocuproine.

電子輸送性材料である有機高分子化合物のうちの高分子化合物の例としては、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミン残基を有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、PEIE(ポリエチレンイミンエトキシレート)、PEI(ポリエチレンイミン)が挙げられる。   Examples of the polymer compound among the organic polymer compounds that are electron transport materials include polyvinyl carbazole and derivatives thereof, polysilane and derivatives thereof, polysiloxane derivatives having an aromatic amine residue in the side chain or main chain, and polyaniline. And derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, polypyrrole and derivatives thereof, polyphenylene vinylene and derivatives thereof, polythienylene vinylene and derivatives thereof, polyquinoline and derivatives thereof, polyquinoxaline and derivatives thereof, polyfluorene and derivatives thereof, PEIE (polyethyleneimine ethoxy Rate) and PEI (polyethyleneimine).

有機化合物である電子輸送性材料は、高い光電変換効率を得る観点から、これらの中でも、ポリフルオレン誘導体、PEIE(ポリエチレンイミンエトキシレート)、PEI(ポリエチレンイミン)が好ましい。   Among these, the electron transporting material which is an organic compound is preferably a polyfluorene derivative, PEIE (polyethyleneimine ethoxylate), or PEI (polyethyleneimine) from the viewpoint of obtaining high photoelectric conversion efficiency.

無機化合物である電子輸送性材料としては、例えば、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム、ITO、FTO(フッ素ドープ酸化スズ)、GZO(ガリウムドープ酸化亜鉛)、ATO(アンチモンドープ酸化スズ)、AZO(アルミニウムドープ酸化亜鉛)が挙げられる。これらの中でも、酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛又はアルミニウムドープ酸化亜鉛が好ましく、酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛又はアルミニウムドープ酸化亜鉛のナノ粒子を用いることがより好ましい。酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛又はアルミニウムドープ酸化亜鉛のナノ粒子の平均粒子径は、1nm〜1000nmであることが好ましく、10nm〜100nmであることがより好ましい。当該平均粒子径は、レーザー光散乱法や、X線回折法によって測定することができる。   Examples of the electron transporting material that is an inorganic compound include zinc oxide, titanium oxide, zirconium oxide, tin oxide, indium oxide, ITO, FTO (fluorine-doped tin oxide), GZO (gallium-doped zinc oxide), and ATO (antimony-doped). Tin oxide) and AZO (aluminum-doped zinc oxide). Among these, zinc oxide, gallium-doped zinc oxide, or aluminum-doped zinc oxide is preferable, and it is more preferable to use nanoparticles of zinc oxide, gallium-doped zinc oxide, or aluminum-doped zinc oxide. The average particle size of the nanoparticles of zinc oxide, gallium-doped zinc oxide or aluminum-doped zinc oxide is preferably 1 nm to 1000 nm, and more preferably 10 nm to 100 nm. The average particle diameter can be measured by a laser light scattering method or an X-ray diffraction method.

本実施形態の有機薄膜太陽電池の電子輸送層は、光栄養生物に入射する光量及び太陽電池で光電変換する光量を確保する観点から、波長400nm〜1200nmの光の透過率が10%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましく、50%以上であることがさらに好ましい。光電変換層から陰極への電子輸送の効率の観点から、電子輸送層の厚さは0.1nm〜300nm程度であることが好ましく、1nm〜100nmであることがより好ましい。   The electron transport layer of the organic thin film solar cell of this embodiment has a light transmittance of 10% or more from a wavelength of 400 nm to 1200 nm from the viewpoint of ensuring the amount of light incident on the phototrophic organism and the amount of photoelectric conversion by the solar cell. It is preferably 30% or more, more preferably 50% or more. From the viewpoint of the efficiency of electron transport from the photoelectric conversion layer to the cathode, the thickness of the electron transport layer is preferably about 0.1 nm to 300 nm, and more preferably 1 nm to 100 nm.

(光電変換層)
本実施形態の有機薄膜太陽電池が有する光電変換層は、少なくとも1つの有機半導体材料を含む。本実施形態にかかる有機半導体材料は、波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させ、かつ波長700nm〜800nmの光の少なくとも一部を用いて電荷を生成する。ここで、光電変換層は、波長700nm〜800nmの光以外にも、本発明の目的を損なわないことを条件として、波長400nm〜700nmの光のうちの一部の光、すなわち透過光以外の光を用いて電荷を生成する態様とすることができる。
(Photoelectric conversion layer)
The photoelectric conversion layer which the organic thin-film solar cell of this embodiment has includes at least one organic semiconductor material. The organic semiconductor material according to the present embodiment transmits at least part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm and generates charges using at least part of light having a wavelength of 700 nm to 800 nm. Here, the photoelectric conversion layer is not limited to light having a wavelength of 700 nm to 800 nm, but also provided that a part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm, that is, light other than transmitted light, is provided that the object of the present invention is not impaired. It can be set as the aspect which produces | generates an electric charge using.

(i)有機半導体材料
本実施形態の光電変換層が含む有機半導体材料は、光栄養生物に入射させる光量及び光電変換効率の観点から、下記式(I)で表される構造単位及び下記式(II)で表される構造単位からなる群より選ばれる1種以上の構造単位を有することが好ましい。
(I) Organic Semiconductor Material The organic semiconductor material included in the photoelectric conversion layer of the present embodiment is a structural unit represented by the following formula (I) and the following formula (from the viewpoint of the amount of light incident on the phototrophic organism and the photoelectric conversion efficiency: It is preferable to have one or more structural units selected from the group consisting of structural units represented by II).

前記式(I)中、Zは下記式(Z−1)〜式(Z−8)で表される基を表す。Ar及びArは、3価の芳香族炭化水素基または3価の芳香族複素環基を表す。Ar及びArは、同一であっても異なっていてもよい。 In the formula (I), Z represents a group represented by the following formula (Z-1) to formula (Z-8). Ar 1 and Ar 2 represent a trivalent aromatic hydrocarbon group or a trivalent aromatic heterocyclic group. Ar 1 and Ar 2 may be the same or different.

前記式(Z−1)〜式(Z−8)中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、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リール基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基、置換基を有していてもよいアリールチオ基、置換基を有していてもよい1価の複素環基、置換アミノ基、アシル基、イミン残基、置換アミド基、酸イミド基、置換カルボキシル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、シアノ基またはニトロ基を表す。式(Z−1)、(Z−2)、(Z−4)、(Z−5)、(Z−6)、(Z−7)及び(Z−8)において、複数個あるRは、同一であっても異なっていてもよい。   In the formulas (Z-1) to (Z-8), R represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, or a substituent. An alkoxy group which may have a group, an aryloxy group which may have a substituent, an alkylthio group which may have a substituent, an arylthio group which may have a substituent, a substituent A monovalent heterocyclic group which may have a substituted amino group, an acyl group, an imine residue, a substituted amide group, an acid imide group, a substituted carboxyl group, an alkenyl group which may have a substituent, a substituted group An alkynyl group, a cyano group or a nitro group which may have a group is represented. In the formulas (Z-1), (Z-2), (Z-4), (Z-5), (Z-6), (Z-7) and (Z-8), a plurality of R's are They may be the same or different.

なお、本明細書で例示される基が有し得る置換基の例としては、特に特定する場合を除き、フッ素原子、炭素原子数1〜60のアルキル基、アルコキシ基、アリール基及びヘテロアリール基が挙げられる。   In addition, as an example of the substituent which the group illustrated by this specification may have, unless otherwise specified, a fluorine atom, a C1-C60 alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, and heteroaryl group Is mentioned.

また、「置換」と付された基は、その基がさらに置換基を有していることを意味している。この場合の置換基の例としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基及びヘテロアリール基が挙げられる。   Further, a group attached with “substituted” means that the group further has a substituent. Examples of the substituent in this case include an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, and a heteroaryl group.

前記式(II)中、Arは2〜5個の芳香族炭素環及び/又は芳香族複素環が縮合した2価の縮合多環アリーレン基若しくは縮合多環ヘテロアリーレン基を表す。nは1〜6の整数を表す。Rは前述と同じ意味を表す。Rが複数個ある場合、それらは互いに独立に同一でも異なっていてもよい。 In the formula (II), Ar 3 represents a divalent condensed polycyclic arylene group or a condensed polycyclic heteroarylene group in which 2 to 5 aromatic carbocycles and / or aromatic heterocycles are condensed. n represents an integer of 1 to 6. R represents the same meaning as described above. When there are a plurality of R, they may be the same or different independently of each other.

(ii)式(I)で表される構造単位
式(I)中、Ar及びArで表される3価の芳香族炭化水素基又は3価の芳香族複素環基は、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素又は置換基を有していてもよい芳香族複素環式化合物から、芳香族炭素環又は芳香族複素環を構成する炭素原子に直接結合する水素原子を3個除いた残りの原子団を表す。
(Ii) Structural unit represented by formula (I) In formula (I), the trivalent aromatic hydrocarbon group or trivalent aromatic heterocyclic group represented by Ar 1 and Ar 2 is a substituent. 3 hydrogen atoms directly bonded to the carbon atoms constituting the aromatic carbocyclic ring or aromatic heterocyclic ring from the aromatic hydrocarbon compound optionally having aromatic hydrocarbon or the substituent Represents the remaining atomic group.

3価の芳香族炭化水素基及び3価の芳香族複素環基の炭素原子数は、通常2〜60であり、好ましくは4〜60であり、より好ましくは4〜20である。前記炭素原子数には、置換基の炭素原子数は含まれない。   The number of carbon atoms of the trivalent aromatic hydrocarbon group and the trivalent aromatic heterocyclic group is usually 2 to 60, preferably 4 to 60, and more preferably 4 to 20. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.

3価の芳香族炭化水素基又は3価の芳香族複素環基が有していてもよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、1価の複素環基、置換アミノ基、アルケニル基、アルキニル基及びシアノ基が挙げられる。   Examples of the substituent that the trivalent aromatic hydrocarbon group or the trivalent aromatic heterocyclic group may have include, for example, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, Examples include an arylthio group, a monovalent heterocyclic group, a substituted amino group, an alkenyl group, an alkynyl group, and a cyano group.

Rで表される水素原子は、軽水素原子であっても重水素原子であってもよい。   The hydrogen atom represented by R may be a light hydrogen atom or a deuterium atom.

Rで表されるハロゲン原子の例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。   Examples of the halogen atom represented by R include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom.

Rで表される置換基を有していてもよいアルキル基は、直鎖状、分岐状及び環状のいずれであってもよい。   The alkyl group which may have a substituent represented by R may be linear, branched or cyclic.

直鎖状のアルキル基の炭素原子数は、通常1〜50であり、好ましくは3〜30であり、より好ましくは4〜20である。前記炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まない。   The number of carbon atoms of the linear alkyl group is usually 1 to 50, preferably 3 to 30, and more preferably 4 to 20. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.

分岐状及び環状のアルキル基の炭素原子数は、通常3〜50であり、好ましくは3〜30であり、より好ましくは4〜20である。前記炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まない。   The number of carbon atoms of the branched and cyclic alkyl group is usually 3 to 50, preferably 3 to 30, and more preferably 4 to 20. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.

アルキル基が有していてもよい置換基としては、例えば、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、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソアミル基、2−エチルブチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、n−ヘプチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、3−n−プロピルヘプチル基、アダマンチル基、n−デシル基、3,7−ジメチルオクチル基、2−エチルオクチル基、2−n−ヘキシル−デシル基、n−ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、エイコシル基等の非置換アルキル基;トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基、3−フェニルプロピル基、3−(4−メチルフェニル)プロピル基、3−(3,5−ジ−n−ヘキシルフェニル)プロピル基、6−エチルオキシヘキシル基等の置換アルキル基が挙げられる。   Examples of the substituent that the alkyl group may have include, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, an n-pentyl group, and an isoamyl group. 2-ethylbutyl group, n-hexyl group, cyclohexyl group, n-heptyl group, cyclohexylmethyl group, cyclohexylethyl group, n-octyl group, 2-ethylhexyl group, 3-n-propylheptyl group, adamantyl group, n- Unsubstituted alkyl groups such as decyl group, 3,7-dimethyloctyl group, 2-ethyloctyl group, 2-n-hexyl-decyl group, n-dodecyl group, tetradecyl group, hexadecyl group, octadecyl group, eicosyl group; Fluoromethyl group, pentafluoroethyl group, perfluorobutyl group, perfluorohexyl group, Substituted alkyl groups such as fluorooctyl group, 3-phenylpropyl group, 3- (4-methylphenyl) propyl group, 3- (3,5-di-n-hexylphenyl) propyl group, 6-ethyloxyhexyl group, etc. Can be mentioned.

アリール基は、芳香族炭化水素から環を構成する炭素原子に直接結合する水素原子1個を除いた残りの原子団を意味する。   An aryl group means an atomic group remaining after removing one hydrogen atom directly bonded to a carbon atom constituting a ring from an aromatic hydrocarbon.

Rで表される置換基を有していてもよいアリール基の炭素原子数は、通常6〜60であり、好ましくは6〜20であり、より好ましくは6〜10である。前記炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まない。   The number of carbon atoms of the aryl group which may have a substituent represented by R is usually 6 to 60, preferably 6 to 20, and more preferably 6 to 10. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.

置換基を有していてもよいアリール基の例としては、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントラセニル基、2−アントラセニル基、9−アントラセニル基、1−ピレニル基、2−ピレニル基、4−ピレニル基、2−フルオレニル基、3−フルオレニル基、4−フルオレニル基、2−フェニルフェニル基、3−フェニルフェニル基、4−フェニルフェニル基及びこれらが置換基としてアルキル基、アルコキシ基、アリール基、フッ素原子等を有する基が挙げられる。   Examples of the aryl group which may have a substituent include a phenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 1-anthracenyl group, 2-anthracenyl group, 9-anthracenyl group, 1-pyrenyl group, 2 -Pyrenyl group, 4-pyrenyl group, 2-fluorenyl group, 3-fluorenyl group, 4-fluorenyl group, 2-phenylphenyl group, 3-phenylphenyl group, 4-phenylphenyl group and these are alkyl groups as substituents; Examples include groups having an alkoxy group, an aryl group, a fluorine atom, and the like.

Rで表される置換基を有していてもよいアルコキシ基は、直鎖状、分岐状及び環状のいずれであってもよい。   The alkoxy group which may have a substituent represented by R may be linear, branched or cyclic.

直鎖状のアルコキシ基の炭素原子数は、通常1〜40であり、好ましくは4〜10である。前記炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まない。   The number of carbon atoms of the linear alkoxy group is usually 1 to 40, preferably 4 to 10. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.

分岐状及び環状のアルコキシ基の炭素原子数は、通常3〜40であり、好ましくは4〜10である。前記炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まない。   The number of carbon atoms of the branched and cyclic alkoxy group is usually 3 to 40, preferably 4 to 10. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.

置換基を有していてもよいアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n−ブチルオキシ基、イソブチルオキシ基、tert−ブチルオキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、n−ノニルオキシ基、n−デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、ラウリルオキシ基が挙げられる。   Examples of the alkoxy group which may have a substituent include, for example, a methoxy group, an ethoxy group, an n-propyloxy group, an isopropyloxy group, an n-butyloxy group, an isobutyloxy group, a tert-butyloxy group, and an n-pentyloxy group. Group, n-hexyloxy group, cyclohexyloxy group, n-heptyloxy group, n-octyloxy group, 2-ethylhexyloxy group, n-nonyloxy group, n-decyloxy group, 3,7-dimethyloctyloxy group, lauryl An oxy group is mentioned.

Rで表される置換基を有していてもよいアリールオキシ基の炭素原子数は、通常6〜60であり、好ましくは7〜48である。前記炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まない。   The number of carbon atoms of the aryloxy group which may have a substituent represented by R is usually 6 to 60, and preferably 7 to 48. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.

置換基を有していてもよいアリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、1−アントラセニルオキシ基、9−アントラセニルオキシ基、1−ピレニルオキシ基及びこれらが置換基としてアルキル基、アルコキシ基、フッ素原子等を有する基が挙げられる。   Examples of the aryloxy group which may have a substituent include a phenoxy group, 1-naphthyloxy group, 2-naphthyloxy group, 1-anthracenyloxy group, 9-anthracenyloxy group, 1- Examples include a pyrenyloxy group and a group having an alkyl group, an alkoxy group, a fluorine atom or the like as a substituent.

Rで表される置換基を有していてもよいアルキルチオ基は、直鎖状、分岐状及び環状のいずれであってもよい。   The alkylthio group which may have a substituent represented by R may be linear, branched or cyclic.

直鎖状のアルキルチオ基の炭素原子数は、通常1〜40であり、好ましくは4〜10である。前記炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まない。   The number of carbon atoms of the linear alkylthio group is usually 1 to 40, preferably 4 to 10. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.

分岐状及び環状のアルキルチオ基の炭素原子数は、通常3〜40であり、好ましくは4〜10である。前記炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まない。   The number of carbon atoms of the branched and cyclic alkylthio group is usually 3 to 40, preferably 4 to 10. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.

置換基を有していてもよいアルキルチオ基としては、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、ブチルチオ基、イソブチルチオ基、tert−ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、ノニルチオ基、デシルチオ基、3,7−ジメチルオクチルチオ基、ラウリルチオ基及びトリフルオロメチルチオ基が挙げられる。   Examples of the alkylthio group which may have a substituent include, for example, a methylthio group, an ethylthio group, a propylthio group, an isopropylthio group, a butylthio group, an isobutylthio group, a tert-butylthio group, a pentylthio group, a hexylthio group, and a cyclohexylthio group. , Heptylthio group, octylthio group, 2-ethylhexylthio group, nonylthio group, decylthio group, 3,7-dimethyloctylthio group, laurylthio group and trifluoromethylthio group.

Rで表されるアリールチオ基の炭素原子数は、通常6〜60であり、好ましくは7〜48である。前記炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まない。   The number of carbon atoms of the arylthio group represented by R is usually 6 to 60, preferably 7 to 48. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.

置換基を有していてもよいアリールチオ基としては、例えば、フェニルチオ基、炭素原子数1〜12のアルキルオキシフェニルチオ基、炭素原子数1〜12のアルキルフェニルチオ基、1−ナフチルチオ基、2−ナフチルチオ基及びペンタフルオロフェニルチオ基が挙げられる。   Examples of the arylthio group which may have a substituent include a phenylthio group, an alkyloxyphenylthio group having 1 to 12 carbon atoms, an alkylphenylthio group having 1 to 12 carbon atoms, a 1-naphthylthio group, and 2 -A naphthylthio group and a pentafluorophenylthio group are mentioned.

1価の複素環基とは、複素環式化合物から、環を構成する炭素原子又はヘテロ原子に直接結合している水素原子のうち1個の水素原子を除いた残りの原子団を意味する。1価の複素環基には、前記複素環式化合物が芳香族複素環式化合物である、芳香族複素環基が含まれる。   The monovalent heterocyclic group means a remaining atomic group obtained by removing one hydrogen atom from hydrogen atoms directly bonded to a carbon atom or a hetero atom constituting a ring from a heterocyclic compound. The monovalent heterocyclic group includes an aromatic heterocyclic group in which the heterocyclic compound is an aromatic heterocyclic compound.

芳香族複素環式化合物には、オキサジアゾール、チアジアゾール、チアゾール、オキサゾール、チオフェン、ピロール、ホスホール、フラン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、トリアジン、ピリダジン、キノリン、イソキノリン、カルバゾール、ジベンゾシロール、ジベンゾホスホール等の複素環自体が芳香族性を示す化合物、及びフェノキサジン、フェノチアジン、ジベンゾボロール、ジベンゾシロール、ベンゾピラン等の複素環自体は芳香族性を示さなくとも、複素環に芳香環が縮環されている化合物が含まれる。   Aromatic heterocyclic compounds include oxadiazole, thiadiazole, thiazole, oxazole, thiophene, pyrrole, phosphole, furan, pyridine, pyrazine, pyrimidine, triazine, pyridazine, quinoline, isoquinoline, carbazole, dibenzosilol, dibenzophosphole, etc. A compound in which the heterocycle itself exhibits aromaticity, and the heterocycle itself such as phenoxazine, phenothiazine, dibenzoborol, dibenzosilole, benzopyran does not exhibit aromaticity, the aromatic ring is condensed to the heterocycle. Are included.

Rで表される置換基を有していてもよい1価の複素環基は、1価の芳香族複素環基であることが好ましい。   The monovalent heterocyclic group which may have a substituent represented by R is preferably a monovalent aromatic heterocyclic group.

1価の複素環基の炭素原子数は、通常、2〜60であり、好ましくは4〜20である。前記炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まない。   The number of carbon atoms of the monovalent heterocyclic group is usually 2 to 60, preferably 4 to 20. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.

置換基を有していてもよい1価の複素環基としては、例えば、チエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、ピペリジル基、キノリル基、イソキノリル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、及びこれらが置換基としてアルキル基、アルコキシ基等を有する基が挙げられる。   Examples of the monovalent heterocyclic group which may have a substituent include, for example, thienyl group, pyrrolyl group, furyl group, pyridyl group, piperidyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, pyrimidinyl group, triazinyl group, and the like. Examples of the substituent include a group having an alkyl group, an alkoxy group or the like.

Rで表される置換アミノ基は、2個の置換基を有するアミノ基である。置換アミノ基が有する置換基としては、アルキル基、アリール基又は1価の複素環基が好ましい。   The substituted amino group represented by R is an amino group having two substituents. The substituent that the substituted amino group has is preferably an alkyl group, an aryl group, or a monovalent heterocyclic group.

置換アミノ基としては、例えば、ジアルキルアミノ基及びジアリールアミノ基が挙げられる。   Examples of the substituted amino group include a dialkylamino group and a diarylamino group.

置換アミノ基としては、例えば、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ビス(4−メチルフェニル)アミノ基、ビス(4−tert−ブチルフェニル)アミノ基、ビス(3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)アミノ基が挙げられる。   Examples of the substituted amino group include dimethylamino group, diethylamino group, diphenylamino group, bis (4-methylphenyl) amino group, bis (4-tert-butylphenyl) amino group, and bis (3,5-di-tert). -Butylphenyl) amino group.

Rで表されるアシル基は、炭素原子数が通常2〜20であり、好ましくは2〜18である。   The acyl group represented by R usually has 2 to 20 carbon atoms, preferably 2 to 18 carbon atoms.

アシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ピバロイル基、ベンゾイル基、トリフルオロアセチル基、ペンタフルオロベンゾイル基が挙げられる。   Examples of the acyl group include an acetyl group, a propionyl group, a butyryl group, an isobutyryl group, a pivaloyl group, a benzoyl group, a trifluoroacetyl group, and a pentafluorobenzoyl group.

イミン残基は、イミン化合物から水素原子1個を除いた残基である。イミン残基は、−N=C−R1又は−C=N−R1で表される。ここでR1は、置換基を有していてもよいアルキル基又は置換基を有していてもよいアリール基を表す。R1で表される、置換基を有していてもよいアルキル基及び置換基を有していてもよいアリール基は、既に説明したRで表される、置換基を有していてもよいアルキル基及び置換基を有していてもよいアリール基と同義である。   An imine residue is a residue obtained by removing one hydrogen atom from an imine compound. The imine residue is represented by -N = C-R1 or -C = N-R1. Here, R1 represents an alkyl group which may have a substituent or an aryl group which may have a substituent. The alkyl group optionally having substituent (s) represented by R1 and the aryl group optionally having substituent (s) are the alkyls optionally having substituent (s) represented by R described above. It is synonymous with the aryl group which may have a group and a substituent.

イミン化合物とは、その分子内に、−N=C−で表される基を有する有機化合物である。イミン化合物としては、例えば、アルジミン、ケチミン及びこれらに含まれる窒素原子に直接的に結合する水素原子が、アルキル基等で置換された化合物が挙げられる。   An imine compound is an organic compound having a group represented by -N = C- in the molecule. Examples of the imine compound include aldimine, ketimine, and compounds in which a hydrogen atom directly bonded to a nitrogen atom contained therein is substituted with an alkyl group or the like.

Rで表されるイミン残基の炭素原子数は、通常2〜20であり、好ましくは2〜18である。イミン残基としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。   The number of carbon atoms of the imine residue represented by R is usually 2-20, preferably 2-18. Examples of the imine residue include a group represented by the following formula.

Rで表される置換アミド基の炭素原子数は、通常2〜20であり、2〜18であることが好ましい。   The number of carbon atoms of the substituted amide group represented by R is usually 2 to 20, and preferably 2 to 18.

置換アミド基の具体例としては、ホルムアミド基、アセトアミド基、プロピオアミド基、ブチロアミド基、ベンズアミド基、トリフルオロアセトアミド基、ペンタフルオロベンズアミド基、ジホルムアミド基、ジアセトアミド基、ジプロピオアミド基、ジブチロアミド基、ジベンズアミド基、ジトリフルオロアセトアミド基、ジペンタフルオロベンズアミド基が挙げられる。   Specific examples of the substituted amide group include a formamide group, an acetamide group, a propioamide group, a butyroamide group, a benzamide group, a trifluoroacetamide group, a pentafluorobenzamide group, a diformamide group, a diacetamide group, a dipropioamide group, a dibutyroamide group, and a dibenzamide. Group, ditrifluoroacetamide group, dipentafluorobenzamide group.

Rで表される酸イミド基は、酸イミドの窒素原子に直接的に結合した水素原子を除いて得られる残基である。酸イミド基の炭素原子数は通常4〜20程度である。   The acid imide group represented by R is a residue obtained by removing a hydrogen atom directly bonded to a nitrogen atom of acid imide. The number of carbon atoms in the acid imide group is usually about 4-20.

酸イミド基としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。   Examples of the acid imide group include a group represented by the following formula.

Rで表される置換カルボキシ基は、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は1価の複素環基で置換されたカルボキシ基を表す。置換カルボキシ基の炭素原子数は通常2〜60であり、2〜48であることが好ましい。前記炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まない。   The substituted carboxy group represented by R represents a carboxy group substituted with an alkyl group, an aryl group, an arylalkyl group or a monovalent heterocyclic group. The number of carbon atoms of the substituted carboxy group is usually 2 to 60, and preferably 2 to 48. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.

置換カルボキシ基の具体例としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、ヘキシロキシカルボニル基、シクロヘキシロキシカルボニル基、ヘプチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、2−エチルヘキシロキシカルボニル基、ノニルオキシカルボニル基、デシロキシカルボニル基、3,7−ジメチルオクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基、トリフルオロメトキシカルボニル基、ペンタフルオロエトキシカルボニル基、パーフルオロブトキシカルボニル基、パーフルオロヘキシルオキシカルボニル基、パーフルオロオクチルオキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、ナフトキシカルボニル基、及びピリジルオキシカルボニル基が挙げられる。   Specific examples of the substituted carboxy group include a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, a propoxycarbonyl group, an isopropoxycarbonyl group, a butoxycarbonyl group, an isobutoxycarbonyl group, a tert-butoxycarbonyl group, a pentyloxycarbonyl group, and a hexyloxycarbonyl group. Cyclohexyloxycarbonyl group, heptyloxycarbonyl group, octyloxycarbonyl group, 2-ethylhexyloxycarbonyl group, nonyloxycarbonyl group, decyloxycarbonyl group, 3,7-dimethyloctyloxycarbonyl group, dodecyloxycarbonyl group, tri Fluoromethoxycarbonyl group, pentafluoroethoxycarbonyl group, perfluorobutoxycarbonyl group, perfluorohexyloxycarbonyl group, perfluoro Chi le oxycarbonyl group, phenoxycarbonyl group, naphthoxycarbonyl group, and a pyridyloxycarbonyl group.

Rで表される置換基を有していてもよいアルケニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のいずれであってもよい。直鎖状のアルケニル基の炭素原子数は、通常2〜30であり、好ましくは3〜20である。前記炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まない。   The alkenyl group optionally having a substituent represented by R may be linear, branched or cyclic. The number of carbon atoms of the linear alkenyl group is usually 2-30, preferably 3-20. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.

分岐状及び環状のアルケニル基の炭素原子数は、通常3〜30であり、好ましくは4〜20である。前記炭素原子数には、置換基の炭素原子数は含まれない。   The number of carbon atoms of the branched and cyclic alkenyl group is usually 3 to 30, preferably 4 to 20. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.

置換基を有していてもよいアルケニル基としては、例えば、ビニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、1−ヘキセニル基、5−ヘキセニル基、7−オクテニル基及びこれらが置換基としてアルキル基、アルコキシ基、アリール基、フッ素原子等を有する基が挙げられる。   Examples of the alkenyl group which may have a substituent include a vinyl group, 1-propenyl group, 2-propenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, 3-pentenyl group, 4-pentenyl group, 1 Examples include -hexenyl group, 5-hexenyl group, 7-octenyl group, and groups having an alkyl group, alkoxy group, aryl group, fluorine atom or the like as a substituent.

Rで表される置換基を有していてもよいアルキニル基は、直鎖状、分岐状又は環状のいずれであってもよい。アルキニル基の炭素原子数は、通常2〜20であり、好ましくは3〜20である。前記炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まない。   The alkynyl group which may have a substituent represented by R may be linear, branched or cyclic. The number of carbon atoms in the alkynyl group is usually 2-20, preferably 3-20. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.

分岐状及び環状のアルキニル基の炭素原子数は、通常4〜30であり、好ましくは4〜20である。前記炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まない。   The number of carbon atoms of the branched and cyclic alkynyl group is usually 4 to 30, preferably 4 to 20. The number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms of the substituent.

置換基を有していてもよいアルキニル基としては、例えば、エチニル基、1−プロピニル基、2−プロピニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、3−ペンチニル基、4−ペンチニル基、1−ヘキシニル基、5−ヘキシニル基及びこれらが置換基としてアルキル基、アルコキシ基、アリール基、フッ素原子等を有する基が挙げられる。   Examples of the alkynyl group which may have a substituent include ethynyl group, 1-propynyl group, 2-propynyl group, 2-butynyl group, 3-butynyl group, 3-pentynyl group, 4-pentynyl group, 1 -A hexynyl group, a 5-hexynyl group and a group in which these have an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a fluorine atom or the like as a substituent.

前記式(I)で表される構造単位としては、光電変換効率の観点から、下記式(III)で表される構造単位であることが好ましい。   The structural unit represented by the formula (I) is preferably a structural unit represented by the following formula (III) from the viewpoint of photoelectric conversion efficiency.

前記式(III)中、Zは前述と同様の意味を表す。   In the formula (III), Z represents the same meaning as described above.

式(III)で表される構造単位としては、例えば、下記式(501)〜式(506)で表される構造単位が挙げられる。   Examples of the structural unit represented by the formula (III) include structural units represented by the following formulas (501) to (506).

前記式(501)〜式(506)中、Rは、前述と同じ意味を表わす。Rが2個ある場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。   In the formulas (501) to (506), R represents the same meaning as described above. When there are two R, they may be the same or different.

前記式(501)〜式(506)で表される構造単位の中でも、光電変換効率の観点から、式(501)、式(502)、式(503)、式(504)、式(506)で表される構造単位が好ましく、式(501)、式(504)で表される構造単位がより好ましく、式(501)で表される構造単位が特に好ましい。   Among the structural units represented by the formula (501) to the formula (506), from the viewpoint of photoelectric conversion efficiency, the formula (501), the formula (502), the formula (503), the formula (504), and the formula (506). The structural unit represented by Formula (501) and the formula (504) is more preferable, and the structural unit represented by the formula (501) is particularly preferable.

(iii)式(II)で表される構造単位
Arで表される芳香族炭素環及び芳香族複素環からなる群より選ばれる2個〜5個の環が縮合した2価の縮合多環アリーレン基又は2価の縮合多環ヘテロアリーレン基は、芳香族炭素環及び芳香族複素環からなる群より選ばれる2〜5個の環が縮合した環を構成する炭素原子に直接結合する水素原子2個を除いた残りの原子団をいう。
(Iii) A divalent condensed polycycle in which 2 to 5 rings selected from the group consisting of an aromatic carbocyclic ring and an aromatic heterocyclic ring represented by Ar 3 are condensed. An arylene group or a divalent condensed polycyclic heteroarylene group is a hydrogen atom directly bonded to a carbon atom constituting a ring in which 2 to 5 rings selected from the group consisting of an aromatic carbocycle and an aromatic heterocycle are condensed The remaining atomic group excluding two.

2価の縮合多環アリーレン基又は縮合多環ヘテロアリーレン基の炭素原子数は、通常2〜60であり、好ましくは4〜60であり、より好ましくは4〜20である。   The number of carbon atoms of the divalent condensed polycyclic arylene group or the condensed polycyclic heteroarylene group is usually 2 to 60, preferably 4 to 60, and more preferably 4 to 20.

前記式(II)で表される構造単位としては、光電変換効率の観点から、下記式(IV)で表される構造単位であることが好ましい。   The structural unit represented by the formula (II) is preferably a structural unit represented by the following formula (IV) from the viewpoint of photoelectric conversion efficiency.

式(IV)中、X及びXは、それぞれ独立に、酸素原子又は硫黄原子を表し、Rは前述と同じ意味を表す。2個あるRは、同一であっても異なっていてもよい。 In formula (IV), X 1 and X 2 each independently represent an oxygen atom or a sulfur atom, and R represents the same meaning as described above. Two R may be the same or different.

原料化合物の入手性の観点から、前記式(IV)中、X及びXは、いずれも硫黄原子であることが好ましい。 From the viewpoint of availability of the raw material compound, it is preferable that X 1 and X 2 in the formula (IV) are both sulfur atoms.

(iv)その他の有機半導体材料
本実施形態の光電変換層は、光電変換層の正孔輸送性及び/又は電子輸送性を高める観点から、電子供与性化合物及び/又は電子受容性化合物として、式(I)で表される構造単位及び式(II)で表される構造単位からなる群より選ばれる1種以上の構造単位を有する有機半導体材料以外の有機半導体材料を含んでいてもよい。ここで、電子供与性化合物であるか、又は電子受容性化合物であるかは、これらの化合物のエネルギー準位から相対的に決定される。
(Iv) Other organic semiconductor materials The photoelectric conversion layer of the present embodiment has a formula as an electron donating compound and / or an electron accepting compound from the viewpoint of enhancing the hole transport property and / or the electron transport property of the photoelectric conversion layer. An organic semiconductor material other than the organic semiconductor material having one or more structural units selected from the group consisting of the structural unit represented by (I) and the structural unit represented by formula (II) may be included. Here, whether the compound is an electron-donating compound or an electron-accepting compound is relatively determined from the energy levels of these compounds.

光電変換層に含まれる電子供与性化合物としては、例えば、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、オリゴチオフェン及びその誘導体、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミン残基を有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体が挙げられる。   Examples of the electron donating compound contained in the photoelectric conversion layer include pyrazoline derivatives, arylamine derivatives, stilbene derivatives, triphenyldiamine derivatives, oligothiophene and derivatives thereof, polyvinylcarbazole and derivatives thereof, polysilane and derivatives thereof, side chains or Examples thereof include polysiloxane derivatives having an aromatic amine residue in the main chain, polyaniline and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, polypyrrole and derivatives thereof, polyphenylene vinylene and derivatives thereof, and polythienylene vinylene and derivatives thereof.

光電変換層に含まれる電子受容性化合物としては、例えば、炭素材料、酸化チタン等の金属酸化物、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン及びその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン誘導体、8−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(バソクプロイン)等のフェナントロリン誘導体、フラーレン、フラーレン誘導体が挙げられ、好ましくは、酸化チタン、カーボンナノチューブ、フラーレン、フラーレン誘導体であり、特に好ましくはフラーレン、フラーレン誘導体である。   Examples of the electron-accepting compound contained in the photoelectric conversion layer include carbon materials, metal oxides such as titanium oxide, oxadiazole derivatives, anthraquinodimethane and its derivatives, benzoquinone and its derivatives, naphthoquinone and its derivatives, anthraquinone And its derivatives, tetracyanoanthraquinodimethane and its derivatives, fluorenone derivatives, diphenyldicyanoethylene and its derivatives, diphenoquinone derivatives, metal complexes of 8-hydroxyquinoline and its derivatives, polyquinoline and its derivatives, polyquinoxaline and its derivatives, poly Examples include fluorene and its derivatives, phenanthroline derivatives such as 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (basocuproin), fullerenes, and fullerene derivatives. Titanium oxide, carbon nanotubes, fullerene, a fullerene derivative, particularly preferably a fullerene, a fullerene derivative.

フラーレン及びフラーレン誘導体の例としては、炭素原子数が60、70、76、78、84であるフラーレン及びその誘導体が挙げられる。フラーレン誘導体は、フラーレンの少なくとも一部が修飾された化合物を表す。   Examples of fullerenes and fullerene derivatives include fullerenes having 60, 70, 76, 78, and 84 carbon atoms and derivatives thereof. The fullerene derivative represents a compound in which at least a part of fullerene is modified.

フラーレン誘導体としては、例えば、下記式(15)で表される化合物、下記式(16)で表される化合物、下記式(17)で表される化合物、下記式(18)で表される化合物が挙げられる。   As a fullerene derivative, for example, a compound represented by the following formula (15), a compound represented by the following formula (16), a compound represented by the following formula (17), a compound represented by the following formula (18) Is mentioned.

前記式(15)〜式(18)中、Rは、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リール基、1価の芳香族複素環基又はエステル構造を有する基を表す。複数個あるRは、同一であっても異なっていてもよい。Rは、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基又は置換基を有していてもよいアリール基を表す。複数個あるRは、同一であっても異なっていてもよい。「C60」、「C70」は、炭素原子数がそれぞれ60、70であるフラーレン環を表す。 In the formulas (15) to (18), R a is a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, or a monovalent aromatic heterocyclic ring. Represents a group or a group having an ester structure. A plurality of R a may be the same or different. R b represents a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, or an aryl group which may have a substituent. A plurality of R b may be the same or different. “C 60 ” and “C 70 ” represent fullerene rings having 60 and 70 carbon atoms, respectively.

及びRで表される置換基を有していてもよいアルキル基及び置換基を有していてもよいアリール基は、前記Rで表される置換基を有していてもよいアルキル基及び置換基を有していてもよいアリール基と同じ意味を表す。 The alkyl group which may have a substituent represented by R a and R b and the aryl group which may have a substituent are the alkyl which may have a substituent represented by R. The same meaning as the aryl group which may have a group and a substituent is represented.

で表される1価の芳香族複素環基としては、例えば、チエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、キノリル基及びイソキノリル基が挙げられる。 Examples of the monovalent aromatic heterocyclic group represented by Ra include a thienyl group, a pyrrolyl group, a furyl group, a pyridyl group, a quinolyl group, and an isoquinolyl group.

で表されるエステル構造を有する基としては、例えば、下記式(19)で表される基が挙げられる。 Examples of the group having an ester structure represented by R a include a group represented by the following formula (19).

式(19)中、u1は、1〜6の整数を表す。u2は、0〜6の整数を表す。Rは、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リール基又は1価の芳香族複素環基を表す。 In formula (19), u1 represents the integer of 1-6. u2 represents an integer of 0 to 6. R c represents an alkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, or a monovalent aromatic heterocyclic group.

で表される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リール基及び1価の芳香族複素環基の定義及び具体例は、Rで表される置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基及び1価の芳香族複素環基の定義及び具体例と同じである。 Definitions and specific examples of the alkyl group which may have a substituent represented by R c , the aryl group which may have a substituent and a monovalent aromatic heterocyclic group are represented by R a. The definitions and specific examples of the alkyl group, aryl group and monovalent aromatic heterocyclic group which may have a substituent are as follows.

60フラーレンの誘導体の具体例としては、下記式で表される化合物が挙げられる。 Specific examples of the C 60 fullerene derivative include compounds represented by the following formulae.

70フラーレンの誘導体の具体例としては、下記式で表される化合物が挙げられる。 Specific examples of the C 70 fullerene derivative include compounds represented by the following formulae.

また、C84フラーレンの誘導体の具体例としては、[6,6]フェニル−C85酪酸メチルエステル(C84PCBM、[6,6]−Phenyl C85 butyric acid methyl ester)が挙げられる。 In addition, specific examples of the C 84 fullerene derivative include [6,6] phenyl-C85 butyric acid methyl ester (C84PCBM, [6,6] -phenyl C85 butyric acid methyl ester).

光電変換層がフラーレン誘導体を含む場合、フラーレン誘導体の含有量は、光電変換効率の観点から、式(I)で表される構造単位及び式(II)で表される構造単位からなる群より選ばれる1種以上の構造単位を含む有機半導体材料100重量部に対して、10重量部〜1000重量部であることが好ましく、20重量部〜500重量部であることがより好ましい。   When the photoelectric conversion layer contains a fullerene derivative, the content of the fullerene derivative is selected from the group consisting of the structural unit represented by formula (I) and the structural unit represented by formula (II) from the viewpoint of photoelectric conversion efficiency. The amount is preferably 10 parts by weight to 1000 parts by weight, and more preferably 20 parts by weight to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the organic semiconductor material including one or more structural units.

光電変換層の厚さは、光電変換効率の観点から、1nm〜100μmであることが好ましく、より好ましくは2nm〜1000nmであり、さらに好ましくは5nm〜500nmであり、より好ましくは20nm〜200nmである。   From the viewpoint of photoelectric conversion efficiency, the thickness of the photoelectric conversion layer is preferably 1 nm to 100 μm, more preferably 2 nm to 1000 nm, further preferably 5 nm to 500 nm, more preferably 20 nm to 200 nm. .

(正孔輸送層)
光電変換層から陽極への正孔輸送効率を高める観点、及び陽極の剥離を抑制する観点から、本発明の有機薄膜太陽電池は、光電変換層と陽極との間に正孔輸送層を設けることが好ましい。
(Hole transport layer)
From the viewpoint of increasing the hole transport efficiency from the photoelectric conversion layer to the anode and suppressing the peeling of the anode, the organic thin film solar cell of the present invention is provided with a hole transport layer between the photoelectric conversion layer and the anode. Is preferred.

正孔輸送層は、公知の正孔輸送性材料を含んでいてもよい。正孔輸送性材料の例としては、電極の平滑性を向上させ、正孔を輸送する能力を有する導電性高分子化合物が挙げられる。正孔輸送性材料としては、例えば、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、ポリエチレンジオキシチオフェン及びその誘導体、ポリスチレンスルフォネート及びその誘導体、芳香族アミン残基を構造単位として含む高分子化合物等の高分子化合物、アニリン、チオフェン、ピロール、芳香族アミン化合物等の低分子化合物、CuSCN、CuI等の無機化合物が挙げられる。好ましい正孔輸送性材料としては、例えば、ポリチオフェン及びその誘導体、芳香族アミン化合物、芳香族アミン残基を構造単位として含む高分子化合物、CuSCN並びにCuIが挙げられる。   The hole transport layer may contain a known hole transport material. Examples of the hole transporting material include conductive polymer compounds having the ability to improve the smoothness of the electrode and transport holes. Examples of the hole transporting material include polyaniline and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, polypyrrole and derivatives thereof, polyvinylcarbazole and derivatives thereof, polysilane and derivatives thereof, polyethylene dioxythiophene and derivatives thereof, polystyrene sulfonate and derivatives thereof. Derivatives, polymer compounds such as polymer compounds containing an aromatic amine residue as a structural unit, low molecular compounds such as aniline, thiophene, pyrrole, and aromatic amine compounds, and inorganic compounds such as CuSCN and CuI. Preferable hole transporting materials include, for example, polythiophene and derivatives thereof, aromatic amine compounds, polymer compounds containing aromatic amine residues as structural units, CuSCN, and CuI.

本実施形態の有機薄膜太陽電池が有する正孔輸送層は、光栄養生物に入射させる光量及び太陽電池で光電変換する光量を確保する観点から、波長400nm〜1200nmの光の透過率が10%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましく、50%以上であることがさらに好ましい。光電変換層から陽極への正孔輸送の効率の観点から、正孔輸送層の厚さは0.1nm〜300nmであることが好ましく、1nm〜100nmであることがより好ましい。   The hole transport layer included in the organic thin film solar cell of the present embodiment has a light transmittance of 10% or more from a wavelength of 400 nm to 1200 nm from the viewpoint of ensuring the amount of light incident on the phototrophic organism and the amount of photoelectric conversion by the solar cell. Preferably, it is 30% or more, more preferably 50% or more. From the viewpoint of the efficiency of hole transport from the photoelectric conversion layer to the anode, the thickness of the hole transport layer is preferably 0.1 nm to 300 nm, and more preferably 1 nm to 100 nm.

なお、有機薄膜太陽電池モジュールの発電部(有機薄膜太陽電池)の分光透過率は、分光光度計(例えば、日本分光社製、V670)で測定される。   The spectral transmittance of the power generation unit (organic thin film solar cell) of the organic thin film solar cell module is measured with a spectrophotometer (for example, V670 manufactured by JASCO Corporation).

また、光栄養生物に入射させる光量は有機薄膜太陽電池モジュールを透過した光の光子数で算出される。具体的には、有機薄膜太陽電池モジュールに、1sun、AM1.5Gの太陽光を透過させた場合の光の光子数を算出することにより決定される。1sun、AM1.5Gの太陽光スペクトルとしては、Reference Solar Spectral Irradiance ASTM G−173(NREL)のGlobal tiltを用いることが好ましい。そして「1sun、AM1.5Gの太陽光スペクトルから波長ごとに算出した光子数」と「分光透過率」との積を、透過した光の波長ごとの光子数(光量子束密度)とした。   The amount of light incident on the phototrophic organism is calculated by the number of photons transmitted through the organic thin film solar cell module. Specifically, it is determined by calculating the number of photons of light when 1 sun, AM1.5G sunlight is transmitted through the organic thin film solar cell module. As the solar spectrum of 1 sun, AM1.5G, it is preferable to use Global tilt of Reference Solar Spectral Irradiance ASTM G-173 (NREL). The product of “the number of photons calculated for each wavelength from the sunlight spectrum of 1 sun, AM1.5G” and “spectral transmittance” was defined as the number of photons for each wavelength of transmitted light (photon flux density).

それぞれの光(赤色光(R)、緑色光(G)、青色光(B)、近赤外光(NIR))の光量子束密度は具体的には下記のとおり定義される。   Specifically, the photon flux density of each light (red light (R), green light (G), blue light (B), near infrared light (NIR)) is defined as follows.

R:赤色光(波長600nm〜700nm)の単位時間あたり、単位面積あたりの光子数(光量子束密度)
G:緑色光(波長500nm〜600nm)の単位時間あたり、単位面積あたりの光子数(光量子束密度)
B:青色光(波長400nm〜500nm)の単位時間あたり、単位面積あたりの光子数(光量子束密度)
NIR:近赤外光(波長700nm〜800nm)の単位時間あたり、単位面積あたりの光子数(光量子束密度)
R: number of photons per unit area per unit time of red light (wavelength 600 nm to 700 nm) (photon flux density)
G: Number of photons per unit area (photon flux density) per unit time of green light (wavelength 500 nm to 600 nm)
B: Number of photons per unit area (photon flux density) per unit time of blue light (wavelength 400 nm to 500 nm)
NIR: number of photons per unit area (photon flux density) per unit time of near infrared light (wavelength 700 nm to 800 nm)

有機薄膜太陽電池モジュールを透過した光の「R+G+B/NIR」、すなわち「近赤外光の光量子束密度に対する赤色光の光量子束密度、緑色光の光量子束密度及び青色光の光量子束密度の和の比」は、通常0.04〜300であり、光栄養生物に入射する光量及び太陽電池で光電変換する光量を確保する観点から、好ましくは2.8以上であり、より好ましくは3.0以上であり、さらに好ましくは3.2以上であり、なおいっそう好ましくは3.6以上であり、特に好ましくは4.0以上であり、最も好ましくは4.7以上である。   “R + G + B / NIR” of light transmitted through the organic thin-film solar cell module, that is, “the sum of the photon flux density of red light, the photon flux density of green light, and the photon flux density of blue light with respect to the photon flux density of near-infrared light The ratio is usually 0.04 to 300, and preferably 2.8 or more, more preferably 3.0 or more, from the viewpoint of securing the amount of light incident on the phototrophic organism and the amount of photoelectric conversion by the solar cell. More preferably, it is 3.2 or more, still more preferably 3.6 or more, particularly preferably 4.0 or more, and most preferably 4.7 or more.

「R+G+B/NIR」を上記のとおりに調整するためには、本発明の要旨を損なわないことを条件として、光電変換層が含む有機半導体材料を適宜選択すればよい。   In order to adjust “R + G + B / NIR” as described above, an organic semiconductor material included in the photoelectric conversion layer may be appropriately selected on the condition that the gist of the present invention is not impaired.

「R+G+B/NIR」を上記のとおりとすれば、波長700nm〜800nmの光を発電に効率的に利用して、透過した光を用いて光栄養生物を自然光よりも効果的に育成することができるという効果を得ることができる。   If “R + G + B / NIR” is as described above, light having a wavelength of 700 nm to 800 nm can be efficiently used for power generation, and phototrophic organisms can be bred more effectively than natural light using the transmitted light. The effect that can be obtained.

有機薄膜太陽電池モジュールを透過した光の「R+G/NIR」、すなわち「近赤外光の光量子束密度に対する赤色光の光量子束密度及び緑色光の光量子束密度の和の比」は、通常0.03〜200であり、光栄養生物に入射する光量及び太陽電池で光電変換する光量を確保する観点から、好ましくは2.0以上であり、より好ましくは2.3以上であり、さらに好ましくは2.5以上であり、なおいっそう好ましくは3.0以上であり、特に好ましくは3.4以上であり、最も好ましくは3.8以上である。   “R + G / NIR” of light transmitted through the organic thin film solar cell module, that is, “ratio of the sum of the photon flux density of red light and the photon flux density of green light to the photon flux density of near-infrared light” is usually 0. From the viewpoint of ensuring the amount of light incident on the phototrophic organism and the amount of photoelectric conversion by the solar cell, it is preferably 2.0 or more, more preferably 2.3 or more, and even more preferably 2 0.5 or more, still more preferably 3.0 or more, particularly preferably 3.4 or more, and most preferably 3.8 or more.

「R+G/NIR」を上記のとおりに調整するためには、本発明の要旨を損なわないことを条件として、光電変換層が含む有機半導体材料を適宜選択すればよい。   In order to adjust “R + G / NIR” as described above, an organic semiconductor material included in the photoelectric conversion layer may be appropriately selected on the condition that the gist of the present invention is not impaired.

「R+G/NIR」を上記のとおりとすれば、波長700nm〜800nmの光を発電に効率的に利用して、透過した光を用いて光栄養生物を自然光よりも効果的に育成することができるという効果を得ることができる。   When “R + G / NIR” is as described above, light having a wavelength of 700 nm to 800 nm can be efficiently used for power generation, and phototrophic organisms can be bred more effectively than natural light using the transmitted light. The effect that can be obtained.

有機薄膜太陽電池モジュールを透過した光の「R/NIR」、すなわち「近赤外光の光量子束密度に対する赤色光の光量子束密度の比」は、通常0.02〜100であり、光栄養生物に入射する光量及び太陽電池で光電変換する光量を確保する観点から、好ましくは1.1以上であり、より好ましくは1.3以上であり、さらに好ましくは1.4以上であり、なおいっそう好ましくは1.6以上であり、特に好ましくは1.8以上である。   “R / NIR” of light transmitted through the organic thin film solar cell module, that is, “ratio of photon flux density of red light to photon flux density of near infrared light” is usually 0.02 to 100, and phototrophic organisms Is preferably 1.1 or more, more preferably 1.3 or more, still more preferably 1.4 or more, and still more preferably, from the viewpoint of securing the amount of light incident on the solar cell and the amount of photoelectric conversion by the solar cell. Is 1.6 or more, particularly preferably 1.8 or more.

「R/NIR」を上記のとおりに調整するためには、本発明の要旨を損なわないことを条件として、光電変換層が含む有機半導体材料を適宜選択すればよい。   In order to adjust “R / NIR” as described above, an organic semiconductor material included in the photoelectric conversion layer may be appropriately selected on the condition that the gist of the present invention is not impaired.

「R/NIR」を上記のとおりとすれば、波長700nm〜800nmの光を発電に効率的に利用して、透過した光を用いて光栄養生物を自然光よりも効果的に育成することができるという効果を得ることができる。   If “R / NIR” is as described above, light having a wavelength of 700 nm to 800 nm can be efficiently used for power generation, and phototrophic organisms can be bred more effectively than natural light using the transmitted light. The effect that can be obtained.

有機薄膜太陽電池モジュールを透過した光の「G/NIR」、すなわち「近赤外光の光量子束密度に対する緑色光の光量子束密度の比」は、通常0.01〜95であり、好ましくは1.0以上であり、より好ましくは1.2以上であり、さらに好ましくは1.4以上であり、なおいっそう好ましくは1.6以上であり、特に好ましくは1.8以上であり、最も好ましくは2.0以上である。   “G / NIR” of light transmitted through the organic thin film solar cell module, that is, “ratio of photon flux density of green light to photon flux density of near infrared light” is usually 0.01 to 95, preferably 1 0.0 or more, more preferably 1.2 or more, still more preferably 1.4 or more, still more preferably 1.6 or more, particularly preferably 1.8 or more, most preferably 2.0 or more.

「G/NIR」を上記のとおりに調整するためには、本発明の要旨を損なわないことを条件として、光電変換層が含む有機半導体材料を適宜選択すればよい。   In order to adjust “G / NIR” as described above, an organic semiconductor material included in the photoelectric conversion layer may be appropriately selected on the condition that the gist of the present invention is not impaired.

「G/NIR」を上記のとおりとすれば、波長700nm〜800nmの光を発電に効率的に利用して、透過した光を用いて光栄養生物を自然光よりも効果的に育成することができるという効果を得ることができる。   If “G / NIR” is as described above, light having a wavelength of 700 nm to 800 nm can be efficiently used for power generation, and phototrophic organisms can be bred more effectively than natural light using the transmitted light. The effect that can be obtained.

<2>有機光電変換素子の製造方法
以下に、支持基板、第1電極(陰極)、電子輸送層、光電変換層、正孔輸送層、第2電極(陽極)がこの順番で積層されている有機光電変換素子の製造方法について説明する。
<2> Manufacturing Method of Organic Photoelectric Conversion Element A support substrate, a first electrode (cathode), an electron transport layer, a photoelectric conversion layer, a hole transport layer, and a second electrode (anode) are laminated in this order. The manufacturing method of an organic photoelectric conversion element is demonstrated.

(支持基板を準備する工程)
支持基板は対向する2面の主面を有する平板状の基板である。既に説明した材料により形成され、既に説明した性状を有する支持基板を市場より入手することにより準備しても、作製することにより準備してもよい。
(Process to prepare support substrate)
The support substrate is a flat substrate having two principal surfaces facing each other. You may prepare by obtaining from the market the support substrate which is formed with the material already demonstrated and has the property already demonstrated, and you may prepare by producing.

また、支持基板を準備するにあたり、支持基板の一方の主面に例えばITOといった第1電極(陰極)の材料となり得る導電性材料の薄膜が予め設けられている基板を準備してもよい。   In preparing the support substrate, a substrate in which a thin film of a conductive material that can be a material of the first electrode (cathode) such as ITO is provided in advance on one main surface of the support substrate may be prepared.

フィルム型太陽電池を製造する場合には、支持基板として長尺の可撓性基板を用いてロールツーロール方式で製造することができる。   When manufacturing a film-type solar cell, it can manufacture by a roll-to-roll system using a elongate flexible substrate as a support substrate.

具体的には、例えば、有機薄膜を形成する工程を、巻き出しロールに巻き取られたフィルム状の可撓性基板、又はかかる基板上に可撓性の電極等が形成された長尺の構造体を用意し、巻き出しロールから巻き出された可撓性基板又は長尺の構造体を巻き取りロールに巻き取りつつ行うことができる。   Specifically, for example, the step of forming an organic thin film is a film-like flexible substrate wound up on a winding roll, or a long structure in which a flexible electrode or the like is formed on the substrate. A body can be prepared and the flexible substrate or the long structure unwound from the unwinding roll can be wound around the winding roll.

(第1電極の形成工程)
第1電極は、既に説明した第1電極の材料(導電性材料)を用いて、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等によって前記支持基板上に成膜することで形成することができる。予め導電性材料の薄膜が支持基板に設けられている場合には、導電性材料の薄膜を所望のパターンにパターニングすることで、第1電極を形成することができる。
(First electrode forming step)
The first electrode is formed by depositing a film on the support substrate by a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a plating method, or the like using the material (conductive material) of the first electrode already described. be able to. In the case where a thin film of a conductive material is provided in advance on the support substrate, the first electrode can be formed by patterning the thin film of the conductive material into a desired pattern.

第1電極の材料として、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の有機物を用いる場合には、前記有機物を含む塗布液、金属インク、金属ペースト又は溶融状態の低融点金属等を用いて、塗布法によって第1電極を形成してもよい。   When using an organic substance such as polyaniline and its derivative, polythiophene and its derivative as the material of the first electrode, it is applied using a coating liquid containing the organic substance, a metal ink, a metal paste, a molten low melting point metal or the like. The first electrode may be formed by a method.

陰極を塗布法により形成する際に用いる塗布液の溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、ビシクロヘキシル、n−ブチルベンゼン、sec−ブチルベゼン、tert−ブチルベンゼン等の炭化水素溶媒、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、ブロモペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサン等のハロゲン化飽和炭化水素溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化不飽和炭化水素溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル溶媒、水、アルコール等が挙げられる。溶媒であるアルコールの具体例としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブトキシエタノール、メトキシブタノールが挙げられる。また、本発明に用いられる塗布液は、2種類以上の溶媒を含んでいてもよく、上記で例示した溶媒を2種類以上含んでいてもよい。   Examples of the solvent of the coating solution used when forming the cathode by a coating method include hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, mesitylene, tetralin, decalin, bicyclohexyl, n-butylbenzene, sec-butylbesen, and tert-butylbenzene. Halogenated saturated hydrocarbon solvents such as carbon tetrachloride, chloroform, dichloromethane, dichloroethane, chlorobutane, bromobutane, chloropentane, bromopentane, chlorohexane, bromohexane, chlorocyclohexane, bromocyclohexane, chlorobenzene, dichlorobenzene, trichlorobenzene, etc. Examples include halogenated unsaturated hydrocarbon solvents, ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran, water, and alcohols. Specific examples of alcohol as a solvent include methanol, ethanol, isopropanol, butanol, ethylene glycol, propylene glycol, butoxyethanol, and methoxybutanol. Moreover, the coating liquid used for this invention may contain 2 or more types of solvent, and may contain 2 or more types of solvent illustrated above.

前記第1電極には、オゾンUV処理、コロナ処理、超音波処理等の表面処理が施されていてもよい。   The first electrode may be subjected to a surface treatment such as ozone UV treatment, corona treatment, or ultrasonic treatment.

(電子輸送層の形成工程)
電子輸送層は、塗布法により形成することが好ましい。電子輸送層を塗布法により形成する際に用いる塗布液は、溶媒と、既に説明した電子輸送性材料とを含む。電子輸送層は、例えば、前記塗布液を第1電極(陰極)上に塗布することにより形成することができる。塗布法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法、ノズルコート法、キャピラリーコート法等の塗布法を挙げることができる。これらの中でもスピンコート法、フレキソ印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法を用いることが好ましい。
(Formation process of electron transport layer)
The electron transport layer is preferably formed by a coating method. The coating liquid used when forming the electron transport layer by a coating method includes a solvent and the electron transporting material already described. An electron carrying layer can be formed by apply | coating the said coating liquid on a 1st electrode (cathode), for example. As the coating method, spin coating method, casting method, micro gravure coating method, gravure coating method, bar coating method, roll coating method, wire bar coating method, dip coating method, spray coating method, screen printing method, flexographic printing method, Examples of the coating method include an offset printing method, an ink jet printing method, a dispenser printing method, a nozzle coating method, and a capillary coating method. Among these, it is preferable to use a spin coating method, a flexographic printing method, an inkjet printing method, or a dispenser printing method.

なお、塗布液は、エマルション(乳濁液)、サスペンション(懸濁液)等の分散液も含む。塗布液が含む溶媒としては、塗布液が塗布される層に与える損傷が少ない溶媒を用いることが好ましく、具体的には塗布液が塗布される層を溶解し難い溶媒を用いることが好ましい。   The coating liquid also includes dispersion liquids such as emulsions (emulsions) and suspensions (suspensions). As the solvent contained in the coating solution, it is preferable to use a solvent that causes little damage to the layer to which the coating solution is applied. Specifically, it is preferable to use a solvent that hardly dissolves the layer to which the coating solution is applied.

前記塗布液に含まれる溶媒の例としては、アルコール、ケトン、炭化水素等が挙げられる。アルコールの具体例としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブトキシエタノール、メトキシブタノールが挙げられる。ケトンの具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン、シクロヘキサノンが挙げられる。炭化水素の具体例としては、n−ペンタン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、テトラリン、クロロベンゼン、オルトジクロロベンゼンが挙げられる。また本発明に用いられる塗布液は、2種類以上の溶媒を含んでいてもよく、上記で例示した溶媒を2種類以上含んでいてもよい。前記溶媒の使用量は、前記電子輸送性材料の量に対し1重量倍以上10000重量倍以下であることが好ましく、10重量倍以上1000重量倍以下であることがより好ましい。   Examples of the solvent contained in the coating solution include alcohols, ketones, hydrocarbons and the like. Specific examples of the alcohol include methanol, ethanol, isopropanol, butanol, ethylene glycol, propylene glycol, butoxyethanol, and methoxybutanol. Specific examples of the ketone include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, 2-heptanone, and cyclohexanone. Specific examples of the hydrocarbon include n-pentane, cyclohexane, n-hexane, benzene, toluene, xylene, tetralin, chlorobenzene, and orthodichlorobenzene. Moreover, the coating liquid used for this invention may contain 2 or more types of solvent, and may contain 2 or more types of solvent illustrated above. The amount of the solvent used is preferably 1 to 10,000 times by weight and more preferably 10 to 1000 times by weight with respect to the amount of the electron transporting material.

溶媒と、前記電子輸送性材料とを含む塗布液は、孔径0.5μmのテフロン(登録商標)フィルター等で濾過して用いることが好ましい。   The coating solution containing a solvent and the electron transporting material is preferably used after being filtered through a Teflon (registered trademark) filter having a pore size of 0.5 μm.

光電変換層を塗布法により形成する場合、電子輸送層は、光電変換層を塗布法により形成する際に用いられる塗布液に対して濡れ性が高い材料によって構成されることが好ましい。具体的には、電子輸送層は、光電変換層を塗布形成する際に用いられる塗布液に対する第1電極(陰極)の濡れ性よりも、当該塗布液に対する濡れ性が高い方が好ましい。   When the photoelectric conversion layer is formed by a coating method, the electron transport layer is preferably made of a material having high wettability with respect to a coating solution used when the photoelectric conversion layer is formed by a coating method. Specifically, the electron transport layer preferably has higher wettability with respect to the coating solution than the wettability of the first electrode (cathode) with respect to the coating solution used when the photoelectric conversion layer is applied and formed.

濡れ性は接触角により評価でき、電子輸送層上の光電変換層を塗布形成する際に用いられる塗布液の接触角が、第1電極(陰極)上の当該塗布液の接触角よりも小さい方が好ましい。このような電子輸送層上に光電変換層を塗布形成することにより、光電変換層を形成する際に、塗布液が電子輸送層の表面上に良好に濡れ広がり、厚さが均一な光電変換層を形成することができる。   The wettability can be evaluated by the contact angle, and the contact angle of the coating solution used when coating and forming the photoelectric conversion layer on the electron transport layer is smaller than the contact angle of the coating solution on the first electrode (cathode). Is preferred. By forming the photoelectric conversion layer on such an electron transport layer, when forming the photoelectric conversion layer, the coating liquid is well spread on the surface of the electron transport layer, and the thickness is uniform. Can be formed.

(光電変換層の形成工程)
光電変換層の形成方法は特に限定されない。製造工程の簡易化の観点からは塗布法によって形成することが好ましい。光電変換層は、任意好適な溶媒及び前述した有機半導体材料を含む塗布液を塗布法により電子輸送層上に塗布し、加熱することで形成することができる。環境負荷の観点から溶媒はハロゲン溶媒を含まないことが好ましく、溶解性及び塗布液の安定性の観点から非ハロゲン芳香族炭化水素溶媒を含むことがより好ましく、光電変換効率の観点から2種以上の非ハロゲン芳香族炭化水素溶媒を含むことがさらに好ましい。非ハロゲン芳香族炭化水素溶媒の具体例としてはトルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、プソイドクメン、1,2,3,5−テトラメチルベンゼン、エチルベンゼン、n−ヘキシルベンゼン、n−ブチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、メチルナフタレン、アニソール、4−メチルアニソール、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、アセトフェノン、プロピオフェノン、酢酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸ブチル、安息香酸ベンジルが挙げられる。加熱条件は、耐久性の観点から40℃〜200℃の温度で、1分間〜60分間であることが好ましく、光電変換効率の観点から40℃〜150℃の温度で3分間〜30分間であることがより好ましい。
(Photoelectric conversion layer forming step)
The formation method of a photoelectric converting layer is not specifically limited. From the viewpoint of simplification of the manufacturing process, it is preferably formed by a coating method. The photoelectric conversion layer can be formed by applying a coating solution containing any suitable solvent and the above-described organic semiconductor material onto the electron transport layer by a coating method and heating. From the viewpoint of environmental load, the solvent preferably does not contain a halogen solvent, more preferably contains a non-halogen aromatic hydrocarbon solvent from the viewpoint of solubility and coating solution stability, and two or more kinds from the viewpoint of photoelectric conversion efficiency. The non-halogen aromatic hydrocarbon solvent is more preferably included. Specific examples of the non-halogen aromatic hydrocarbon solvent include toluene, xylene, mesitylene, tetralin, pseudocumene, 1,2,3,5-tetramethylbenzene, ethylbenzene, n-hexylbenzene, n-butylbenzene, sec-butylbenzene. Tert-butylbenzene, cyclohexylbenzene, methylnaphthalene, anisole, 4-methylanisole, diphenyl ether, dibenzyl ether, acetophenone, propiophenone, phenyl acetate, methyl benzoate, butyl benzoate, and benzyl benzoate. The heating conditions are preferably 40 to 200 ° C. for 1 minute to 60 minutes from the viewpoint of durability, and 3 to 30 minutes at a temperature of 40 to 150 ° C. from the viewpoint of photoelectric conversion efficiency. It is more preferable.

光電変換層を形成するにあたり、塗布液を塗布する方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法、ノズルコート法、キャピラリーコート法等の塗布法を挙げることができる。これらのなかでもスピンコート法、フレキソ印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法が好ましい。   In forming the photoelectric conversion layer, as a method of applying the coating liquid, spin coating method, casting method, micro gravure coating method, gravure coating method, bar coating method, roll coating method, wire bar coating method, dip coating method, Examples of the coating method include spray coating, screen printing, flexographic printing, offset printing, ink jet printing, dispenser printing, nozzle coating, and capillary coating. Of these, spin coating, flexographic printing, inkjet printing, and dispenser printing are preferred.

(正孔輸送層の形成工程)
正孔輸送層の形成方法は特に限定されない。製造工程の簡易化の観点からは塗布法によって形成することが好ましい。塗布法を用いる場合、例えば前述した正孔輸送層の材料と溶媒とを含む塗布液を光電変換層上に塗布することにより形成することができる。
(Hole transport layer formation process)
The formation method of a positive hole transport layer is not specifically limited. From the viewpoint of simplification of the manufacturing process, it is preferably formed by a coating method. In the case of using the coating method, for example, it can be formed by coating a coating liquid containing the above-described material for the hole transport layer and a solvent on the photoelectric conversion layer.

前記正孔輸送層の材料と溶媒とを含む塗布液を塗布する方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法、ノズルコート法、キャピラリーコート法等の塗布法を挙げることができる。これらの中でもスピンコート法、フレキソ印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法が好ましい。   As a method of applying a coating liquid containing a material and a solvent for the hole transport layer, a spin coating method, a casting method, a micro gravure coating method, a gravure coating method, a bar coating method, a roll coating method, a wire bar coating method, Examples of the coating method include a dip coating method, a spray coating method, a screen printing method, a flexographic printing method, an offset printing method, an ink jet printing method, a dispenser printing method, a nozzle coating method, and a capillary coating method. Among these, spin coating, flexographic printing, ink jet printing, and dispenser printing are preferable.

正孔輸送層を形成するための前記塗布液に含まれる溶媒の例としては、水、アルコール、ケトン、炭化水素等が挙げられる。溶媒であるアルコールの具体例としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブトキシエタノール、メトキシブタノールが挙げられる。ケトンの具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン、シクロヘキサノンが挙げられる。炭化水素の具体例としては、n−ペンタン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、テトラリン、クロロベンゼン、オルトジクロロベンゼンが挙げられる。溶媒は、2種類以上を含んでいてもよく、上記で例示した溶媒を2種類以上含んでいてもよい。前記溶媒の使用量は、前記正孔輸送層の材料の量に対し、1重量倍以上10000重量倍以下であることが好ましく、10重量倍以上1000重量倍以下であることがより好ましい。   Examples of the solvent contained in the coating liquid for forming the hole transport layer include water, alcohol, ketone, and hydrocarbon. Specific examples of alcohol as a solvent include methanol, ethanol, isopropanol, butanol, ethylene glycol, propylene glycol, butoxyethanol, and methoxybutanol. Specific examples of the ketone include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, 2-heptanone, and cyclohexanone. Specific examples of the hydrocarbon include n-pentane, cyclohexane, n-hexane, benzene, toluene, xylene, tetralin, chlorobenzene, and orthodichlorobenzene. The solvent may contain 2 or more types, and may contain 2 or more types of the solvent illustrated above. The amount of the solvent used is preferably from 1 to 10,000 times by weight, and more preferably from 10 to 1000 times by weight, relative to the amount of the material for the hole transport layer.

前記塗布法による塗布液の塗布後、塗膜を加熱処理、風乾処理、減圧処理等することによって溶媒を除くことが好ましい。   After the coating solution is applied by the coating method, it is preferable to remove the solvent by subjecting the coating film to heat treatment, air drying treatment, decompression treatment, or the like.

正孔輸送層は、第2電極(陽極)を塗布形成する際に用いられる塗布液に対して濡れ性が高い材料によって構成されることが好ましい。具体的には、正孔輸送層は、第2電極(陽極)を塗布形成する際に用いられる塗布液に対する光電変換層の濡れ性よりも、当該塗布液に対する濡れ性が高い方が好ましい。このような正孔輸送層上に第2電極(陽極)を塗布形成することにより、第2電極(陽極)を形成する際に、塗布液が正孔輸送層の表面上に良好に濡れ広がり、厚さが均一な第2電極(陽極)を形成することができる。   The hole transport layer is preferably composed of a material having high wettability with respect to a coating solution used when the second electrode (anode) is formed by coating. Specifically, it is preferable that the hole transport layer has higher wettability with respect to the coating liquid than the wettability of the photoelectric conversion layer with respect to the coating liquid used when the second electrode (anode) is applied and formed. By forming the second electrode (anode) on such a hole transport layer, when forming the second electrode (anode), the coating liquid spreads well on the surface of the hole transport layer, A second electrode (anode) having a uniform thickness can be formed.

(第2電極(陽極)の形成工程)
第2電極は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法、塗布法等によって形成することができる。塗布法の例としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法、ノズルコート法、キャピラリーコート法等の塗布法を挙げることができる。これらの中でもスピンコート法、フレキソ印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法が好ましい。
(Second electrode (anode) forming step)
The second electrode can be formed by, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a plating method, a coating method, or the like. Examples of coating methods include spin coating, casting, micro gravure coating, gravure coating, bar coating, roll coating, wire bar coating, dip coating, spray coating, screen printing, flexographic printing. Examples thereof include coating methods such as a method, an offset printing method, an ink jet printing method, a dispenser printing method, a nozzle coating method, and a capillary coating method. Among these, spin coating, flexographic printing, ink jet printing, and dispenser printing are preferable.

第2電極(陽極)は、例えば、塗布液として導電性物質のナノ粒子、導電性物質のナノワイヤ、または導電性物質のナノチューブを含む、エマルション(乳濁液)やサスペンション(懸濁液)、金属ペーストなどの分散液、溶融状態の低融点金属等を用いて塗布法により形成することができる。塗布法に用いる導電性物質の例としては、金、銀、等の金属、ITO等の酸化物、カーボンナノチューブが挙げられる。   The second electrode (anode) is, for example, an emulsion (emulsion), a suspension (suspension), or a metal containing conductive material nanoparticles, conductive material nanowires, or conductive material nanotubes as a coating liquid. It can be formed by a coating method using a dispersion such as a paste or a low melting point metal in a molten state. Examples of the conductive material used for the coating method include metals such as gold and silver, oxides such as ITO, and carbon nanotubes.

第2電極(陽極)を塗布法により形成する際に用いる塗布液の溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、ビシクロヘキシル、n−ブチルベンゼン、sec−ブチルベゼン、tert−ブチルベンゼン等の炭化水素溶媒、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、ブロモペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサン等のハロゲン化飽和炭化水素溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化不飽和炭化水素溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル溶媒、水、アルコール等が挙げられる。溶媒であるアルコールの具体例としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブトキシエタノール、メトキシブタノールが挙げられる。また、本発明に用いられる塗布液は、2種類以上の溶媒を含んでいてもよく、上記で例示した溶媒を2種類以上含んでいてもよい。   Examples of the solvent of the coating solution used when forming the second electrode (anode) by a coating method include toluene, xylene, mesitylene, tetralin, decalin, bicyclohexyl, n-butylbenzene, sec-butylbesen, and tert-butylbenzene. Hydrocarbon solvents such as carbon tetrachloride, chloroform, dichloromethane, dichloroethane, chlorobutane, bromobutane, chloropentane, bromopentane, chlorohexane, bromohexane, chlorocyclohexane, bromocyclohexane, and other halogenated saturated hydrocarbon solvents, chlorobenzene, dichlorobenzene And halogenated unsaturated hydrocarbon solvents such as trichlorobenzene, ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran, water, alcohols and the like. Specific examples of alcohol as a solvent include methanol, ethanol, isopropanol, butanol, ethylene glycol, propylene glycol, butoxyethanol, and methoxybutanol. Moreover, the coating liquid used for this invention may contain 2 or more types of solvent, and may contain 2 or more types of solvent illustrated above.

<3>有機薄膜太陽電池の動作
ここで有機薄膜太陽電池の動作(機能)について簡単に説明する。まず、電極を透過して光電変換層に入射した入射光のエネルギーが、電子受容性化合物及び/又は電子供与性化合物で吸収され、電子と正孔とが結合した励起子を生成する。生成した励起子が移動して、電子受容性化合物と電子供与性化合物とが接合しているヘテロ接合界面に達すると、界面でのそれぞれのHOMOエネルギー及びLUMOエネルギーの違いにより電子と正孔とが分離し、独立に動くことができる電荷(電子及び正孔)が発生する。発生した電荷がそれぞれ電極(陰極、陽極)に移動する。このようにして移動した電荷を、電極を介して有機光電変換素子の外部に電気エネルギー(電流)として取り出すことができる。
<3> Operation of Organic Thin Film Solar Cell Here, the operation (function) of the organic thin film solar cell will be briefly described. First, the energy of incident light that has passed through the electrode and entered the photoelectric conversion layer is absorbed by the electron-accepting compound and / or the electron-donating compound to generate excitons in which electrons and holes are combined. When the generated excitons move and reach the heterojunction interface where the electron-accepting compound and the electron-donating compound are bonded, the difference between the HOMO energy and the LUMO energy at the interface causes the electrons and holes to be separated. Charges (electrons and holes) are generated that can separate and move independently. The generated charges move to the electrodes (cathode and anode), respectively. The charges thus moved can be taken out as electric energy (current) to the outside of the organic photoelectric conversion element via the electrodes.

<4>有機薄膜太陽電池モジュール
本明細書において、太陽電池モジュールとは、複数の太陽電池を配線により電気的に接続し、支持基板に加えて、充填材料、封止材料、既に説明した支持基板と同様の材料により構成される封止基板などにより封止してパッケージ化した構造体を意味する。太陽光発電システムには、太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの機能及び発電された電力を制御する制御系のデバイスが含まれる。
<4> Organic thin film solar cell module In this specification, a solar cell module is a plurality of solar cells electrically connected by wiring, and in addition to a support substrate, a filling material, a sealing material, and the support substrate already described. Means a structure that is sealed and packaged with a sealing substrate or the like made of the same material. The solar power generation system includes a solar cell module, a function of the solar cell module, and a device of a control system that controls generated electric power.

すなわち、本実施形態の有機薄膜太陽電池は、複数個を集積することにより有機薄膜太陽電池モジュールとすることができる。本実施形態では、支持基板として、既に説明したガラス等の光透過性を有する材料を用いて有機薄膜太陽電池を構成した有機薄膜太陽電池モジュールとされている。   That is, the organic thin film solar cell of this embodiment can be made into an organic thin film solar cell module by integrating a plurality. In the present embodiment, an organic thin-film solar cell module in which an organic thin-film solar cell is configured using a light-transmitting material such as glass as described above as a support substrate.

有機薄膜太陽電池モジュールは、従来の太陽電池モジュールと基本的には同様のモジュール構造をとりうる。   The organic thin film solar cell module can basically have the same module structure as a conventional solar cell module.

太陽電池モジュールのモジュール構造としては、具体的には、スーパーストレートタイプ、サブストレートタイプ、ポッティングタイプと呼ばれるモジュール構造、アモルファスシリコン太陽電池などで用いられる基板一体型モジュール構造が挙げられる。   Specific examples of the module structure of the solar cell module include a module structure called a super straight type, a substrate type, and a potting type, and a substrate integrated module structure used in amorphous silicon solar cells.

本実施形態にかかる有機光電変換素子を用いる有機薄膜太陽電池モジュールも、本発明の要旨を損なわないことを条件として、適宜これらのモジュール構造を選択できる。   The organic thin film solar cell module using the organic photoelectric conversion element according to the present embodiment can also be appropriately selected from these module structures provided that the gist of the present invention is not impaired.

代表的なスーパーストレートタイプ又はサブストレートタイプのモジュール構造は、片側又は両側が透明で反射防止処理を施された支持基板の間に一定間隔に光電変換素子が配置され、隣り合う光電変換素子同士が金属リード又はフレキシブル配線等によって接続され、外縁部に集電電極が配置されており、発生した電力が外部に取り出される構造となっている。基板と光電変換素子との間には、光電変換素子の保護や集電効率向上のため、目的に応じエチレンビニルアセテート(EVA)等様々な種類のプラスチック材料をフィルム又は充填樹脂の態様として用いてもよい。   In a typical super straight type or substrate type module structure, photoelectric conversion elements are arranged at regular intervals between support substrates that are transparent on one side or both sides and subjected to antireflection treatment, and adjacent photoelectric conversion elements are metal leads. Or it is connected by flexible wiring etc., the current collection electrode is arrange | positioned in the outer edge part, and it has the structure where the electric power which generate | occur | produced is taken out outside. Depending on the purpose, various types of plastic materials such as ethylene vinyl acetate (EVA) can be used between the substrate and the photoelectric conversion element as an aspect of the film or filling resin in order to protect the photoelectric conversion element and improve the current collection efficiency. Also good.

また、外部からの衝撃が少ないところなど表面を硬い素材で覆う必要のない場所において使用する場合には、封止基板を透明プラスチックフィルムで構成したり、又は上記充填樹脂を硬化させることによって保護機能を付与し、封止基板をなくすことが可能である。支持基板の周囲は、内部の密封及びモジュールの剛性を確保するため金属製のフレームでサンドイッチ状に固定し、支持基板とフレームとの間は封止材料により気密に封止することが可能である。   In addition, when used in places where it is not necessary to cover the surface with a hard material, such as where there is little impact from the outside, the protective function can be achieved by configuring the sealing substrate with a transparent plastic film or by curing the filling resin. It is possible to eliminate the sealing substrate. The periphery of the support substrate can be fixed in a sandwich shape with a metal frame to ensure internal sealing and module rigidity, and the support substrate and the frame can be hermetically sealed with a sealing material. .

このように本実施形態にかかる有機薄膜太陽電池モジュールは、既に説明した支持基板と同様の材料により構成される封止基板、充填材などの封止材料を含み得る。封止材料は、光栄養生物に入射する光量を確保する観点から、波長400nm〜1200nmの光の透過率が10%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましく、50%以上であることがさらに好ましい。封止基板は、例えば、育成空間に入射する光の波長、光量、育成空間の温度などを調整するための成分、部材を含んでいてもよい。このような成分、部材の例としては、光栄養生物にとって、一般的には有害と考えられる紫外線の入射量を調整するための紫外線吸収剤、紫外線反射剤、紫外線遮蔽フィルム(例えば、BRAINTEC, INC.社製、SUV400ニュートラル70)、紫外線反射フィルムが挙げられる。   As described above, the organic thin-film solar cell module according to the present embodiment can include a sealing material such as a sealing substrate and a filler formed of the same material as the supporting substrate already described. From the viewpoint of securing the amount of light incident on the phototrophic organism, the sealing material preferably has a light transmittance of a wavelength of 400 nm to 1200 nm of 10% or more, more preferably 30% or more, and 50% or more. More preferably. The sealing substrate may include, for example, components and members for adjusting the wavelength of light incident on the growth space, the amount of light, the temperature of the growth space, and the like. Examples of such components and members include ultraviolet absorbers, ultraviolet reflectors, and ultraviolet shielding films (for example, BRAINTEC, INC) for adjusting the amount of incident ultraviolet rays that are generally considered harmful to phototrophic organisms. SUV400 Neutral 70), UV reflective film.

また、太陽電池自体、支持基板、充填材料及び封止材料に可撓性の材料を用いれば、曲面の上、例えば曲面で構成される屋根、壁面などにも柔軟に追従するように固定することができる太陽電池モジュールを構成することもできる。   In addition, if a flexible material is used for the solar cell itself, the support substrate, the filling material, and the sealing material, the solar cell itself is fixed so as to flexibly follow a curved surface such as a roof or a wall surface. It is also possible to configure a solar cell module that can

ポリマーフィルムなどのフレキシブル支持体を用いた太陽電池モジュールの場合、ロール状の支持体を送り出しながら順次太陽電池を形成し、所望のサイズに切断した後、周縁部をフレキシブルで防湿性のある素材でシールすることにより全体としてフレキシブルである、板状又はフィルム状の太陽電池モジュールを製造することができる。   In the case of a solar cell module using a flexible support such as a polymer film, a solar cell is sequentially formed while feeding a roll-shaped support, cut into a desired size, and then the periphery is made of a flexible and moisture-proof material. By sealing, a plate-shaped or film-shaped solar cell module that is flexible as a whole can be manufactured.

板状又はフィルム状のフレキシブルな太陽電池モジュールであれば、例えばビニールハウスの屋根、側壁などの建材として直接的に用いることができる。   If it is a plate-like or film-like flexible solar cell module, it can be directly used as a building material such as a roof or a side wall of a greenhouse.

また、Solar Energy Materials and Solar Cells, 48,p383−391記載の「SCAF」とよばれるモジュール構造とすることもできる。   Further, a module structure called “SCAF” described in Solar Energy Materials and Solar Cells, 48, p383-391 may be used.

上記のとおり、本実施形態にかかる太陽電池モジュールは、従来公知の任意好適な部材を用いて、後述する育成施設の建材の任意好適な領域に固定してもよいし、フレキシブルな太陽電池モジュールを育成施設の建材自体として用いてもよいし、吊り下げ設置など育成施設内の中空に固定してもよい。また、任意に取り外し可能な方法で育成施設の任意好適な領域に設置してもよい。   As described above, the solar cell module according to the present embodiment may be fixed to any suitable region of a building material of a growth facility described later using a conventionally known arbitrary suitable member, or a flexible solar cell module. It may be used as the building material itself of the growing facility, or may be fixed in the hollow in the growing facility such as hanging installation. Moreover, you may install in arbitrary suitable area | regions of a breeding facility by the method which can be removed arbitrarily.

<5>太陽光発電システムが含み得るその他の構成要素
本実施形態の太陽光発電システムが含み得るその他の構成要素について説明する。
<5> Other components that can be included in the photovoltaic power generation system Other components that can be included in the photovoltaic power generation system of the present embodiment will be described.

本実施形態の太陽光発電システムは、既に説明したとおり、太陽電池モジュールの機能及び発電された電力を制御する制御系のデバイスを含む。   As already described, the solar power generation system of the present embodiment includes a control device that controls the function of the solar cell module and the generated power.

また、太陽光発電システムは、太陽電池モジュールが発電した電力を貯蔵する蓄電設備または蓄エネルギー設備、発電した電力により動作する育成空間の照明機器、温度、湿度などの観測機器及び調整機器、灌水設備、換気システム、送液システム、養液循環システム、培養液などの攪拌装置、データの送受信機器などをさらに含み得る。   In addition, the photovoltaic power generation system includes a storage facility or an energy storage facility for storing the power generated by the solar cell module, a lighting device for a growing space that is operated by the generated power, an observation device and an adjustment device for temperature, humidity, etc., and an irrigation facility Further, it may further include a ventilation system, a liquid feeding system, a nutrient solution circulation system, a stirring device such as a culture solution, a data transmission / reception device, and the like.

2.育成施設
本発明は、既に説明した太陽光発電システムを備える育成施設にも関する。
育成施設にて育成することができる生体は、本発明の要旨を損なわないことを条件として、光栄養生物のいずれであってもよく、特に限定されない。
2. Breeding facility The present invention also relates to a breeding facility equipped with the already described solar power generation system.
The living body that can be grown in the growing facility may be any phototrophic organism as long as the gist of the present invention is not impaired, and is not particularly limited.

本実施形態にかかる光栄養生物とは、光合成の能力を有する生物であり、陸上生物、水中生物のいずれであってもよく、特に限定されない。光栄養生物の例としては、植物類や藻類が挙げられる。   The phototrophic organism according to the present embodiment is an organism having the ability of photosynthesis, and may be either a terrestrial organism or an aquatic organism, and is not particularly limited. Examples of phototrophic organisms include plants and algae.

本実施形態にかかる育成施設の例としては、植物工場、農園芸用施設、培養工場、開放型培養池(オープンポンド)が挙げられる。光栄養生物用育成施設としては、設置コストの観点から農園芸用施設及び開放型培養池が好ましい。   Examples of the breeding facility according to this embodiment include a plant factory, an agricultural and horticultural facility, a culture factory, and an open culture pond (open pond). As the growing facility for phototrophic organisms, an agricultural and horticultural facility and an open culture pond are preferable from the viewpoint of installation cost.

農地に設置された施設である農園芸用施設の例としては、実質的に密閉された空間を画成することができるパイプハウス(ビニールハウス)、ガラスハウスなどの農園芸用ハウス、農地の一部分を覆い、かつ一部分が外部環境に開放されている、雨よけ、トンネル状の施設が挙げられる。   Examples of agricultural and horticultural facilities that are installed on farmland include pipe houses (plastic houses) that can define a substantially sealed space, agricultural and horticultural houses such as glass houses, and a part of agricultural land. Examples include rain-proof, tunnel-like facilities that are covered and partially open to the outside environment.

本実施形態の育成施設における光栄養生物の育成方法については、特に限定されない。光栄養生物の育成方法の例としては、土壌による栽培に加え、液肥などの水以外の成分を用いてもよい水耕栽培および養液栽培、フォトバイオリアクターによる培養(閉鎖型培養)、プールなどの培養槽(オープンポンド)による培養(開放型培養)が挙げられる。   The method for growing the phototrophic organism in the growing facility of the present embodiment is not particularly limited. Examples of methods for growing phototrophic organisms include hydroponics and hydroponics that may use components other than water such as liquid fertilizer, cultivation with a photobioreactor (closed culture), pools, etc. Culture in an open culture tank (open pond).

本実施形態の育成施設にて育成することができる植物類の例としては、ウリ科、ナス科、マメ科、バラ科、アブラナ科、キク科、セリ科、アカザ科、イネ科、アオイ科、ウコギ科、シソ科、ショウガ科、スイレン科、またはサトイモ科の野菜、キク科、バラ科、サトイモ科、ナデシコ科、アブラナ科、イソマツ科、リンドウ科、ゴマノハグサ科、マメ科、ボタン科、アヤメ科、ナス科、ヒガンバナ科、サトイモ科、ラン科、リュウゼツラン科、ミズキ科、アカネ科、ヤナギ科、ツツジ科、モクセイ科、モクレン科、サクラソウ科、シュウカイドウ科、フウロソウ科、ベンケイソウ科、キンポウゲ科、イワタバコ科、サボテン科、シダ類、ウコギ科、クワ科、ツユクサ科、パイナップル科、クズウコン科、トウダイクサ科、コショウ科、タカトウダイ科、ユキノシタ科、アカバナ科、アオイ科、フトモモ科、ツバキ科、またはオシロイバナ科の切り花類又は鉢物類の花卉、若しくはバラ科、ブドウ科、クワ科、カキノキ科、ツツジ科、アケビ科、マタタビ科、トケイソウ科、ミカン科、ウルシ科、パイナップル科、フトモモ科の果樹が挙げられる。   Examples of plants that can be grown in the breeding facility of the present embodiment include cucurbitaceae, solanaceae, legumes, roses, cruciferous, chrysanthemum, sericaceae, redwood, gramineous, mallow, Vegetables of Argiaceae, Perilla, Ginger, Water Lily, or Araceae, Asteraceae, Rosaceae, Araceae, Nymphalidae, Brassicaceae, Cypridaceae, Gentianaceae, Ganodermaceae, Legumes, Buttons, Iridaceae , Eggplant family, antaceae family, taro family, orchid family, agave family, azalea family, redwood family, willow family, azalea family, oleander family, magnoliaceae family, primrose family family, genus genus family, cassava family, buttercup family, buttercup family, lobster family Family, cactiaceae, fern, araliaceae, mulberry family, camellia family, pineapple family, kuzukon family, euphorbiaceae, pepper family, takato Flowers of daisies, cypressaceae, red scallops, mallows, myrtaceae, camellia, or scallops or potted plants, or roses, vines, mulberry, oysters, azaleas, aceae, matabies Fruit trees of the family, Passifloridae, Citrusaceae, Ursiaceae, Pineappleceae, Prunusaceae.

植物類の例としては、具体的には、キュウリ、キャベツ、ゴマ、タマネギ、メロン、カボチャ、ニガウリ、ズッキーニ、スイカ、シロウリ、トウガン、ヘチマ、キンシウリ、トマト、ピーマン、トウガラシ、ナス、ペピーノ、シシトウ、エンドウ、インゲンマメ、ササゲ、エダマメ、ソラマメ、シカクマメ、サヤエンンドウ、サヤインゲン、フジマメ、イチゴ、トウモロコシ、オクラ、ブロッコリー、カイワレダイコン、クレソン、小松菜、ツケナ、レタス、フキ、シュンギク、食用ギク、セルリー、パセリー、ミツバ、セリ、ネギ、ワケギ、ニラ、アスパラガス、ホレンソウ、オカヒジキ、ウド、シソ、ショウガ、ダイコン、カブ、ワサビ、ラディシュ、ルタバカ、コカブ、ニンニク、ラッキョウ、レンコン、バジル、又はサトイモ等の野菜、ヒマワリ、洋ラン、インパチュエンス、マリーゴールド、サルビア、リモニウム、デルフィニウム、ラクスパー、ブルーレース、ホワイトレース、ユリ、サクラソウ、アスター、ローダンセ、アザミ、ナデシコ、ストック、ハナナ、スターチス、トルコキキョウ、キンギョソウ、スィートピー、ハナショウブ、キク、リアトリス、ガーベラ、マーガレット、ミヤコワスレ、シャスターデージー、カーネーション、シュツコンカスミソウ、リンドウ、シャクヤク、ホウズキ、リオン、ダリア、カラー、グラジオラス、アイリス、フリージア、チューリップ、スイセン、アマリリス、シンビジューム、ドラセナ、バラ、ボケ、サクラ、モモ、ウメ、コデマリ、キイチゴ、ナナカマド、ミズキ、サンシュ、サンダンカ、ブルバディア、ヤナギ、ツツジ類、レンギョウ、モクレン、シラネリア、ディモルホセカ、プリムラ、ペチュニア、ベゴニア、リンドウ、コリウス、ゼラニュウム、ペラルゴニューム、ロケヤ、アンスリューム、クレマチス、スズラン、セントポーリア、シクラメン、ラナンキュラス、グロキシニア、デンドロビューム、カトレア、ファレノプシス、バンダ、エビデンドラム、オンシジウム、シャコバサボテン、カニバサボテン、クジャクサボテン、カランコエ、ネフロレピス、アジアンタム、タニワタリ、ポトス、ディフェンバキヤ、スパティフラム、シンゴニューム、オリヅルラン、シエフレラ、ヘデラ、ゴムノキ、ドラセナ、コルジリネ、ブライダルベール、アナナス類、カラテヤ、クロトン、ペペロミヤ、ポインセチア、ハイドランジア、フクシア、ハイビスカス、ガーデニア、ギョリュウバイ、ツバキ、ブーゲンビレア、又はボタン等の花卉、若しくはニホンナシ、モモ、オウトウ、スモモ、リンゴ、プルーン、ネクタリン、アンズ、ラズベリー、ウメ、ブドウ、イチジク、カキ、ブルーベリー、アケビ、キウイフルーツ、パッションフルーツ、ビワ、ウンシュウミカン、マーコレット、レモン、ユズ、仏手柑、ハッサク、ブンタン、花ユズ、キンカン、セミノール、イヨカン、ネーブルオレンジ、アンコール、ノバ、日向夏、ライム、スダチ、カボス、晩白柚、タンカン、マンゴー、パインアップル、又はグアバ等の果樹である。   As examples of plants, specifically, cucumber, cabbage, sesame, onion, melon, pumpkin, bitter gourd, zucchini, watermelon, shirori, toucan, loofah, cinnamon, tomato, pepper, capsicum, eggplant, pepino, citrus, Peas, kidney beans, cowpeas, green beans, broad bean, winged bean, Sayaendo, green beans, wisteria bean, strawberry, corn, okra, broccoli, silk radish, watercress, Japanese mustard spinach, tsukena, lettuce, buffalo, garlic, edible ginger, celery, parsley, honey Fields such as leeks, spring onions, leeks, asparagus, spinach, lobsters, udo, perilla, ginger, radish, turnip, horseradish, radish, rutabaka, cob, garlic, rakkyo, lotus root, basil or taro , Sunflower, orchid, impatiens, marigold, salvia, limonium, delphinium, luxpar, blue lace, white lace, lily, primrose, aster, rhodense, thistle, dianthus, stock, hanaana, statice, turkey, snapdragon, Sweet pea, Hanashobu, Chrysanthemum, Liatris, Gerbera, Margaret, Miyakowasle, Shastar Daisy, Carnation, Stucon, Syringa, Gentian, Peonies, Lion, Dahlia, Color, Gladiolus, Iris, Freesia, Tulip, Daffodil, Amaryllis, Cymbidium, Dracaena, Rose, Bokeh, Sakura, Peach, Ume, Kodemari, Raspberry, Rowan, Dogwood, Sanche, Sandanka, Bourbadia, Willow, Azalea, forsythia, magnolia, cilanaria, dimorphoseca, primula, petunia, begonia, gentian, coleus, zeranium, pelargonium, roqueya, anthrum, clematis, lily of the valley, saintpaulia, cyclamen, ranunculus, gloxinia, dendrome, cattleya, fate Eviden Drum, Oncidium, Crispy Cactus, Crab Cactus, Peacock Cactus, Kalanchoe, Nephrolepis, Asian Tam, Taniwatari, Potos, Defenbakya, Spatifram, Shingo Nyumu, Oriura Ran, Siefrela, Hedera, Rubber Tree, Dracaena, Cordillane , Karateya, Croton, Peperomia, Poinsettia, Hydrangea, Fuchsia, Hibis Kas, Gardenia, Goryubai, Camellia, Bougainvillea, Buttons, etc., Japanese pear, Peach, Sweet cherry, Plum, Apple, Prune, Nectarine, Apricot, Raspberry, Ume, Grape, Fig, Oyster, Blueberry, Akebet, Kiwifruit, Passion fruit, loquat, Satsuma mandarin, marcolet, lemon, yuzu, Buddha mandarin, hassaku, buntan, flower yuzu, kumquat, seminole, iyokan, navel orange, encore, nova, hinata summer, lime, sudachi, kabosu, evening birch, Fruit trees such as tankan, mango, pineapple, or guava.

これらのうち、より好ましい例としては、ヒマワリ、キュウリ、レタス、キャベツ、ゴマ、ピーマン、ナス、小松菜、ミツバ、ホウレンソウ、カボチャ、スイカ、メロン、インゲン、ブロッコリー、イチゴ、ミカン、ニホンナシ、ブドウ、キク、タマネギ、トマト、バジル、キンギョソウ、カーネーション、カスミソウ、バラ、ストック、トルコキキョウ、洋ラン、シクラメン、インパチュエンス、マリーゴールド、サルビア、リモニウム、デルフィニウム、ラクスパー、ブルーレース、ホワイトレース、ユリ、フリージア、アイリス、サクラソウ、ベゴニア、シュンギク、フキ、ニラ、ネギ、アスパラガス、セルリー、ダイコン、エンドウ、及びビワが挙げられる。   Among these, more preferable examples include sunflower, cucumber, lettuce, cabbage, sesame, pepper, eggplant, komatsuna, honey bee, spinach, pumpkin, watermelon, melon, green beans, broccoli, strawberry, tangerine, Japanese pear, grape, chrysanthemum, Onion, tomato, basil, snapdragon, carnation, gypsophila, rose, stock, turkey, orchid, cyclamen, impatiens, marigold, salvia, limonium, delphinium, luxpar, blue lace, white lace, lily, freesia, iris , Primrose, begonia, garlic, buffalo, leek, leek, asparagus, celery, radish, peas, and loquat.

植物類のさらに好ましい例としては、栽培時期と太陽光の強度との観点から、キュウリ、ナス、小松菜、ホウレンソウ、イチゴ、トマト、バジル、トルコキキョウが挙げられる。   More preferable examples of the plants include cucumber, eggplant, Japanese mustard spinach, spinach, strawberry, tomato, basil, and lisianthus from the viewpoint of cultivation time and sunlight intensity.

本発明に適用することができる藻類としては、本発明の要旨を損なわないことを条件として限定されない。本発明に適用することができる藻類の例としては、円石藻(Gephyrocapsa)、ヘマトコッカス(Haematococcus lacustris)、スピルリナ(Spirulina platensis)、クロレラ(Chlorella vulgaris)、デュナリエラ(Dunaliella tertiolecta)、ユーグレナ(Euglena gracilis)、キートセラス(Chaetoceros calcitrans)、渦鞭毛藻(Dinophysis acuminata)、珪藻(Bacillariophyceae)、ラフィド藻(Raphidophyceae)、ボトリオコッカス(Botryococcus)、ナンノクロロプシス(Nannochloropsis)、シュードコリシスチス(Pseudochoricystis ellipsoidea)が挙げられる。これらの中でも、スペクトルのマッチングの観点から、ヘマトコッカス、クロレラ、ユーグレナ、ラフィド藻、ボトリオコッカス、シュードコリシスチスが好ましい。   Algae that can be applied to the present invention is not limited on the condition that the gist of the present invention is not impaired. Examples of algae that can be applied to the present invention include Gephyrocapsa, Haematococcus lacustris, Spirulina platisis, Chlorella vulgaris, Dunallella (un) ), Keatoceros calcitrans, Dinophysis acuminata, Diatoms (Bacillariophyceae), Raphidophyceae, Botryocinostrochus, N. Dokorishisuchisu (Pseudochoricystis ellipsoidea), and the like. Among these, hematococcus, chlorella, euglena, raffido algae, botryococcus, and pseudocollistis are preferable from the viewpoint of spectrum matching.

本実施形態の育成施設で育成された光栄養生物の用途は、特に制限されない。光栄養生物の用途の例としては、食糧又は食料、医薬、美容、観賞、バイオ燃料、肥料、飼料が挙げられる。特に、飼料用に育成された光栄養生物は、収穫して育成施設外で用いてもよいし、収穫せずに育成施設内で用いてもよい。   The use of the phototrophic organism grown in the breeding facility of the present embodiment is not particularly limited. Examples of uses of phototrophic organisms include food or food, medicine, beauty, ornamentation, biofuel, fertilizer, and feed. In particular, phototrophic organisms grown for feed may be harvested and used outside the growing facility, or may be used inside the growing facility without harvesting.

本実施形態の育成施設には、例えば、光栄養生物(植物、藻類)の生育が良好となった結果として、それを飼料として同育成施設内における従属栄養生物(動物)の生育に好適に利用することができるという観点から、従属栄養生物を含む光栄養生物の育成施設が含まれる。従属栄養生物とは、生育に必要な炭素を得るために有機化合物を利用する生物であり、例としては、動物類や菌類が挙げられる。従属栄養生物を含む光栄養生物の育成施設の具体例としては、花粉媒介者や生物農薬などの昆虫類を含む農園芸用施設、家畜類及び/又は家禽類を含む農場又は牧場、魚類を含むアクアポニックス又は養殖場が挙げられる。   In the breeding facility of the present embodiment, for example, as a result of good growth of phototrophic organisms (plants, algae), it is preferably used as a feed for growing heterotrophic organisms (animals) in the breeding facility. From the standpoint of being able to do so, a facility for growing phototrophic organisms including heterotrophic organisms is included. The heterotrophic organism is an organism that uses an organic compound to obtain carbon necessary for growth, and examples thereof include animals and fungi. Specific examples of facilities for growing phototrophic organisms including heterotrophic organisms include agricultural and horticultural facilities including insects such as pollinators and biopesticides, farms or ranches including livestock and / or poultry, and fish Aquaponics or farms can be mentioned.

陽地性植物又は半陰地性植物を本実施形態の育成施設で育成することにより、換言すると波長700nm〜800nmの近赤外光のうちの少なくとも一部を低減することにより、徒長を効果的に抑制することができる。陽地性植物とは、1日あたり、およそ6時間以上直射日光が当たる場所での生育に適した植物である。陽地性植物の例としては、トマト、ナス、キュウリ、トルコキキョウが挙げられる。半陰地性植物とは、1日あたり、およそ3〜4時間直射日光が当たる場所での生育に適した植物である。半陰地性植物の例としては、小松菜、ホウレンソウ、イチゴが挙げられる。   By growing a positive or semi-infertile plant in the growth facility of this embodiment, in other words, reducing at least part of near-infrared light having a wavelength of 700 nm to 800 nm, it is possible to effectively increase the length. Can be suppressed. A positive plant is a plant suitable for growing in a place exposed to direct sunlight for about 6 hours or more per day. Examples of the terrestrial plants include tomatoes, eggplants, cucumbers and eustoma. A semi-invisible plant is a plant suitable for growth in a place exposed to direct sunlight for about 3 to 4 hours per day. Examples of semi-inferior plants include Japanese mustard spinach, spinach and strawberries.

光栄養生物を本実施形態の育成施設で育成することにより、換言すると波長700nm〜800nmの近赤外光のうちの少なくとも一部を低減することにより、作物の収穫量を増加させることができる。   By growing phototrophic organisms in the growing facility of the present embodiment, in other words, by reducing at least a part of near-infrared light having a wavelength of 700 nm to 800 nm, it is possible to increase crop yield.

さらに、植物類を本実施形態の育成施設で育成することにより、換言すると波長700nm〜800nmの近赤外光のうちの少なくとも一部を低減することにより、作物の品質を向上することができる。作物の品質の例としては、色味、硬さ(食感)、味が挙げられる。作物の味に関する品質の例としては残留硝酸イオン濃度が挙げられる。本実施形態の育成施設で水耕栽培又は養液栽培で育成した作物の残留硝酸イオン濃度を低減させることができる。特に、小松菜、ホウレンソウなどの葉菜類は可食部の残留硝酸イオン濃度を効果的に抑制することができる。これにより、根が硝酸イオンで傷み、うまく水分を吸収できなくなり、傷んだところから病原菌が入りやすくなったり害虫がつきやすくなったりする結果として、生育が悪くなり、軟弱になることを抑制することができ、例えば、農薬の散布回数を減少させることができる。また場合によってはメトヘモグロビン血症、発がん性などの原因となり得る硝酸イオン濃度を低減させることができる。また、結果として、「苦味」、「えぐ味」といった雑味を低減させることができるので、作物の高付加価値化が可能となる。   Furthermore, by growing plants in the growing facility of the present embodiment, in other words, reducing at least part of near-infrared light having a wavelength of 700 nm to 800 nm, it is possible to improve the quality of the crop. Examples of crop quality include color, hardness (texture), and taste. An example of quality related to the taste of crops is residual nitrate ion concentration. It is possible to reduce the residual nitrate ion concentration of crops grown by hydroponics or hydroponics in the growing facility of this embodiment. In particular, leaf vegetables such as Japanese mustard spinach and spinach can effectively suppress the residual nitrate ion concentration in the edible part. As a result, the roots are damaged by nitrate ions, cannot absorb water well, and pathogens are more likely to enter from the damaged area and pests are more likely to be attached. For example, the number of spraying of agricultural chemicals can be reduced. In some cases, the nitrate ion concentration that can cause methemoglobinemia and carcinogenicity can be reduced. In addition, as a result, miscellaneous tastes such as “bitter taste” and “eggu taste” can be reduced, so that high added value of the crop can be achieved.

3.育成方法
本実施形態の光栄養生物を育成する育成方法は、既に説明した太陽光発電システムを用いて、光栄養生物を育成する育成方法であって、太陽電池モジュールを透過した波長400nm〜700nmの光と、太陽電池モジュールにより発電された電力とを用いて、育成空間内の光栄養生物を育成するステップを含む。
3. Breeding method The growing method for growing the phototrophic organism of the present embodiment is a growing method for growing the phototrophic organism using the solar power generation system described above, and has a wavelength of 400 nm to 700 nm that has passed through the solar cell module. The step of nurturing phototrophic organisms in the cultivating space using light and the electric power generated by the solar cell module is included.

太陽電池モジュールを透過した波長400nm〜700nmの光は、具体的には、育成空間内の光栄養生物に照射され、光栄養生物の育成に直接的に用いられる。また、太陽電池モジュールに入射した波長700nm〜800nmの光は、特に発電に用いられる。ここで、波長400nm〜700nmの光のうちの一部の光についても、本発明の目的を損なわないことを条件として、発電に用いられる。   Specifically, the light having a wavelength of 400 nm to 700 nm transmitted through the solar cell module is irradiated to the phototrophic organism in the growth space and directly used for the growth of the phototrophic organism. In addition, light having a wavelength of 700 nm to 800 nm incident on the solar cell module is used particularly for power generation. Here, a part of the light having a wavelength of 400 nm to 700 nm is also used for power generation on condition that the object of the present invention is not impaired.

太陽電池モジュールにより発生した電力は、例えば、育成空間の照明機器、温度、湿度などを観測する観測機器及び温度、湿度などの育成環境を調整する調整機器、灌水設備、換気システム、送液システム、養液循環システム、培養液などの攪拌装置、データの送受信機器の動力源として用いることもできるし、本実施形態の育成施設以外の施設へ送電することもできる。エネルギー効率の観点から、発生した電力は本実施形態の育成施設又は近傍に設置された太陽光発電システム用の機器の動力源として用いることが好ましい。   The electric power generated by the solar cell module is, for example, lighting equipment in a growing space, observation equipment that observes temperature, humidity, etc., and adjusting equipment that adjusts the growing environment such as temperature, humidity, irrigation equipment, ventilation system, liquid feeding system, It can also be used as a power source for a nutrient solution circulation system, an agitator for a culture solution, a data transmission / reception device, or can be transmitted to a facility other than the breeding facility of the present embodiment. From the viewpoint of energy efficiency, the generated electric power is preferably used as a power source for the apparatus for the photovoltaic power generation system installed in or near the breeding facility of the present embodiment.

発生した電力の一部又は全部は、蓄電設備又は蓄エネルギー設備に蓄え、任意好適な時間に使用することもできる。蓄エネルギーの例として、水素貯蔵などを用いた化学エネルギー、蓄熱材又は潜熱蓄熱材、地下熱、水蓄熱槽などを用いた熱エネルギー、揚水などを用いた位置エネルギーが挙げられる。これらの中でも、設置コストの観点から蓄電設備、蓄熱設備が好ましい。また、蓄熱設備で熱エネルギーとして蓄えた場合には、電力として用いてもよいし、熱源として用いてもよい。エネルギー効率の観点から、熱エネルギーとして蓄えた場合は、熱源として用いることが好ましい。   Part or all of the generated electric power can be stored in a power storage facility or an energy storage facility and used at any suitable time. Examples of energy storage include chemical energy using hydrogen storage or the like, heat storage material or latent heat storage material, underground heat, thermal energy using a water heat storage tank, etc., potential energy using pumping water or the like. Among these, a power storage facility and a heat storage facility are preferable from the viewpoint of installation cost. Moreover, when it accumulate | stores as thermal energy with a thermal storage facility, you may use as electric power and may use it as a heat source. From the viewpoint of energy efficiency, when stored as thermal energy, it is preferably used as a heat source.

以下、本発明をさらに詳細に説明するために実施例を示す。本発明はこれらの実施例に限定されない。   Examples are given below to illustrate the present invention in more detail. The present invention is not limited to these examples.

合成例1
(高分子化合物Aの合成)
Synthesis example 1
(Synthesis of polymer compound A)

フラスコ内の気体をアルゴンガスで置換した300mLフラスコに、化合物3を800mg(0.760mmol)、化合物2を840mg(0.757mmol)、化合物4を471mg(1.43mmol)、トルエンを107mL入れて均一な溶液とした。   In a 300 mL flask in which the gas in the flask was replaced with argon gas, 800 mg (0.760 mmol) of compound 3, 840 mg (0.757 mmol) of compound 2, 471 mg (1.43 mmol) of compound 4, and 107 mL of toluene were uniformly added. Solution.

得られたトルエン溶液を、アルゴンガスで30分間バブリングした後、トルエン溶液に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを19.6mg(0.0214mmol)、トリス(2−トルイル)ホスフィンを39.1mg(0.128mmol)加え、100℃で6時間攪拌した。   After bubbling the obtained toluene solution with argon gas for 30 minutes, 19.6 mg (0.0214 mmol) of tris (dibenzylideneacetone) dipalladium and 39.1 mg of tris (2-toluyl) phosphine were added to the toluene solution. 0.128 mmol) was added, and the mixture was stirred at 100 ° C. for 6 hours.

次いで、反応液にフェニルブロミドを660mg加え、さらに5時間攪拌した。その後、フラスコを25℃に冷却し、反応液をメタノール2000mLに注いだ。   Next, 660 mg of phenyl bromide was added to the reaction solution, and the mixture was further stirred for 5 hours. Thereafter, the flask was cooled to 25 ° C., and the reaction solution was poured into 2000 mL of methanol.

析出したポリマーを濾過して集め、得られたポリマーを円筒濾紙に入れ、ソックスレー抽出器を用いて、メタノール、アセトン及びヘキサンでそれぞれ5時間抽出した。   The precipitated polymer was collected by filtration, and the obtained polymer was put into a cylindrical filter paper and extracted with methanol, acetone and hexane for 5 hours using a Soxhlet extractor.

円筒濾紙内に残ったポリマーを、o−ジクロロベンゼン53mLに溶解させ、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム1.21gと水12mLとを加え、8時間還流下で攪拌を行った。   The polymer remaining in the cylindrical filter paper was dissolved in 53 mL of o-dichlorobenzene, 1.21 g of sodium diethyldithiocarbamate and 12 mL of water were added, and the mixture was stirred under reflux for 8 hours.

水層を除去後、有機層を水200mLで2回洗浄し、次いで、3重量%の酢酸水溶液200mLで2回洗浄し、さらに、水200mLで2回洗浄し、得られた溶液をメタノールに注いでポリマーを析出させた。濾過、乾燥により得られたポリマーをo−ジクロロベンゼン62mLに再度溶解させ、アルミナ/シリカゲルカラムに通した。   After removing the aqueous layer, the organic layer was washed twice with 200 mL of water, then twice with 200 mL of a 3% by weight acetic acid aqueous solution, and further washed twice with 200 mL of water, and the resulting solution was poured into methanol. To precipitate the polymer. The polymer obtained by filtration and drying was dissolved again in 62 mL of o-dichlorobenzene and passed through an alumina / silica gel column.

得られた溶液をメタノールに注いでポリマーを析出させ、濾過、乾燥により、精製された重合体802mgを高分子化合物Aとして得た。   The obtained solution was poured into methanol to precipitate a polymer, and filtered and dried to obtain 802 mg of a purified polymer as a polymer compound A.

実施例1
(インク1の調製)
1,2,4−トリメチルベンゼンと、プロピオフェノンとの重量比を95:5として混合し、混合溶媒1を調製した。高分子化合物A及びC60PCBM(フェニルC61−酪酸メチルエステル)(フロンティアカーボン社製、E100)を混合溶媒1に溶解させることにより、インク1を得た。高分子化合物Aの重量に対するC60PCBMの重量の比は、2.5であった。インク1中、高分子化合物Aの重量とC60PCBMの重量との合計は、インク1の重量に対して、3.5重量%であった。
Example 1
(Preparation of ink 1)
A mixed solvent 1 was prepared by mixing 1,2,4-trimethylbenzene and propiophenone at a weight ratio of 95: 5. Ink 1 was obtained by dissolving polymer compound A and C 60 PCBM (phenyl C 61 -butyric acid methyl ester) (frontier carbon, E100) in mixed solvent 1. The ratio of the weight of C 60 PCBM to the weight of polymer compound A was 2.5. In ink 1, the total weight of polymer compound A and C 60 PCBM was 3.5% by weight with respect to the weight of ink 1.

(有機薄膜太陽電池モジュール1の作製)
有機光電変換素子の陰極として機能するITO薄膜のパターンを20cm角のガラス基板上に形成した。具体的には、長さ180mm×幅7mmの長方形のITO薄膜のパターンが、0.1mm間隔で25個配列されたガラス基板を用意した。
(Preparation of organic thin film solar cell module 1)
An ITO thin film pattern functioning as a cathode of the organic photoelectric conversion element was formed on a 20 cm square glass substrate. Specifically, a glass substrate on which 25 rectangular ITO thin film patterns having a length of 180 mm and a width of 7 mm were arranged at intervals of 0.1 mm was prepared.

ITO薄膜の厚さは150nmであった。このガラス基板をオゾンUV処理し、ITO薄膜の表面処理を行った。次に、1000倍に希釈したPEIE水溶液(Aldrich社製、Polyethyleneimine、80%ethoxylated)をスピンコート法によりITO薄膜のパターンが設けられたガラス基板上に塗布し、大気中、120℃で10分間加熱することにより、電子輸送層を形成した。   The thickness of the ITO thin film was 150 nm. This glass substrate was treated with ozone UV to treat the surface of the ITO thin film. Next, a 1000-fold diluted PEIE aqueous solution (Aldrich, Polyethyleneimine, 80% ethylated) was applied onto a glass substrate provided with an ITO thin film pattern by spin coating, and heated in air at 120 ° C. for 10 minutes. As a result, an electron transport layer was formed.

形成された電子輸送層上に、インク1をキャピラリーコート装置(ヒラノテクシード社製)を用いて塗布し、150℃のオーブン中で5分間加熱することにより光電変換層を形成した。形成された光電変換層の厚さは、180nmであった。   On the formed electron transport layer, the ink 1 was apply | coated using the capillary coat apparatus (made by Hirano Tech Seed), and the photoelectric converting layer was formed by heating in 150 degreeC oven for 5 minutes. The thickness of the formed photoelectric conversion layer was 180 nm.

形成された光電変換層上に、正孔輸送材料(SOLVAY社製、Plexcore OC AQ−1300)をキャピラリーコート装置を用いて塗布し、120℃のオーブン中で5分間加熱することにより正孔輸送層を形成した。形成された正孔輸送層の厚さは、50nmであった。   On the formed photoelectric conversion layer, a hole transport material (Plexcore OC AQ-1300, manufactured by Solvay Co., Ltd.) is applied using a capillary coat apparatus, and heated in an oven at 120 ° C. for 5 minutes to thereby form a hole transport layer. Formed. The thickness of the formed hole transport layer was 50 nm.

その後、メカニカルパターニング法により、ITO薄膜のパターンの長尺方向に対して平行であって、かつITOのパターン上に正孔輸送層、光電変換層、及び電子輸送層を分断する溝部を形成して、溝部からITO薄膜の表面を露出させた。   Then, by mechanical patterning, a groove portion that is parallel to the longitudinal direction of the ITO thin film pattern and that divides the hole transport layer, the photoelectric conversion layer, and the electron transport layer is formed on the ITO pattern. The surface of the ITO thin film was exposed from the groove.

ワイヤー状導電体(銀ナノワイヤー)分散液(Cambrios Technologies Corporation社製、ClearOhmInk−N)を、キャピラリーコート装置を用いて、溝部が形成されたガラス基板上に塗布し、120℃のオーブン中で5分間加熱することにより、厚さ90nmの導電性ワイヤー層からなる陽極を得た。   A wire-like conductor (silver nanowire) dispersion (Cambrios Technologies Corporation, ClearOhmInk-N) was applied onto a glass substrate on which grooves were formed, using a capillary coater, and was applied in an oven at 120 ° C. By heating for a minute, an anode made of a conductive wire layer having a thickness of 90 nm was obtained.

その後、メカニカルパターニング法により、ITO薄膜のパターンと平行に正孔輸送層、光電変換層、電子輸送層、及び陽極を分断し、25直列のモジュールパターンを得た。   Thereafter, the hole transport layer, the photoelectric conversion layer, the electron transport layer, and the anode were separated by a mechanical patterning method in parallel with the ITO thin film pattern to obtain 25 series module patterns.

その後、UV硬化性封止剤(ナガセケムテックス社製、XNR−5516Z)をモジュールパターンの周辺に塗布して、封止基板であるガラス基板を貼り合わせた後、UV光を照射することで封止し、有機薄膜太陽電池モジュール1を得た。   After that, a UV curable sealant (manufactured by Nagase ChemteX Corp., XNR-5516Z) is applied to the periphery of the module pattern, a glass substrate as a sealing substrate is bonded, and then sealed by irradiating with UV light. The organic thin film solar cell module 1 was obtained.

有機薄膜太陽電池モジュール1の分光透過率を分光光度計(日本分光社製、V670)で測定し、1sun、AM1.5Gの太陽光を透過させた光の光子数を算出した結果を図1及び表1に示す。図1は、分光透過率の測定結果を示すグラフである。
1sun、AM1.5Gの太陽光スペクトルは、Reference Solar Spectral Irradiance ASTM G−173(NREL)のGlobal tiltを用い、「太陽光スペクトルから波長ごとに算出した光子数」と「分光透過率」の積を透過光の光子数(光量子束密度)とした。
The spectral transmittance of the organic thin-film solar cell module 1 was measured with a spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, V670), and the result of calculating the number of photons of light transmitted through 1 sun, AM1.5G sunlight is shown in FIG. Table 1 shows. FIG. 1 is a graph showing measurement results of spectral transmittance.
The solar spectrum of 1sun, AM1.5G uses the Global tilt of Reference Solar Spectral Irradiance ASTM G-173 (NREL), and the product of “the number of photons calculated for each wavelength from the solar spectrum” and “spectral transmittance”. The number of transmitted photons (photon flux density) was used.

図1から明らかなとおり、有機薄膜太陽電池モジュール1では、波長400nm〜700nmの光を透過させ、かつ波長700nm〜800nmの光を発電部で吸収することができていた。有機薄膜太陽電池モジュール1の分光透過率は、波長400nm〜700nmの全域において15%を超えており、特に波長500nm〜600nmでは40%を超えており、かつ波長565nmでは最大値である48%に達していた。また、有機薄膜太陽電池モジュール1の分光透過率は、波長700nm〜800nmの全域において30%以下であり、特に波長785nm〜800nmでは20%以下であり、かつ波長800nmでは最小値である16%となっていた。   As is clear from FIG. 1, in the organic thin film solar cell module 1, light having a wavelength of 400 nm to 700 nm was transmitted and light having a wavelength of 700 nm to 800 nm could be absorbed by the power generation unit. The spectral transmittance of the organic thin film solar cell module 1 exceeds 15% in the entire wavelength range of 400 nm to 700 nm, particularly exceeds 40% in the wavelength range of 500 nm to 600 nm, and reaches a maximum value of 48% in the wavelength range of 565 nm. Had reached. The spectral transmittance of the organic thin-film solar cell module 1 is 30% or less over the entire wavelength range of 700 nm to 800 nm, particularly 20% or less at a wavelength of 785 nm to 800 nm, and 16% which is the minimum value at a wavelength of 800 nm. It was.

(有機薄膜太陽電池モジュール1の特性)
作製された有機薄膜太陽電池モジュール1を構成している有機薄膜太陽電池の動作にかかる電気的な特性(外部量子効率)について評価した。外部量子効率は、分光感度測定装置(分光計器製、CEP−2000)を用いて測定した。結果を図2に示す。図2は、有機薄膜太陽電池モジュールを構成している有機薄膜太陽電池の外部量子効率を示すグラフである。
(Characteristics of organic thin film solar cell module 1)
The electrical characteristics (external quantum efficiency) concerning the operation of the organic thin film solar cell constituting the produced organic thin film solar cell module 1 were evaluated. The external quantum efficiency was measured using a spectral sensitivity measuring apparatus (manufactured by Spectrometer Co., Ltd., CEP-2000). The results are shown in FIG. FIG. 2 is a graph showing the external quantum efficiency of the organic thin film solar cell constituting the organic thin film solar cell module.

図2から明らかなとおり、有機薄膜太陽電池モジュール1の有機薄膜太陽電池は発電部で吸収した波長700nm〜800nmの光を用いて発電することができていた。有機薄膜太陽電池モジュール1の有機薄膜太陽電池の外部量子効率は、波長700nm〜800nmの全域において40%を超えており、特に波長790nm〜800nmでは50%に達していた。   As apparent from FIG. 2, the organic thin film solar cell of the organic thin film solar cell module 1 was able to generate power using light having a wavelength of 700 nm to 800 nm absorbed by the power generation unit. The external quantum efficiency of the organic thin film solar cell of the organic thin film solar cell module 1 exceeded 40% in the entire wavelength range of 700 nm to 800 nm, and particularly reached 50% at the wavelength of 790 nm to 800 nm.

(太陽電池カバー1の作製)
3mm厚25cm角の5面体アクリルボックス(CREW’S社製、AB−250)の各面の中心部と有機薄膜太陽電池モジュール1の中心部とを重ね合わせるように、有機薄膜太陽電池モジュール1をアルミテープを用いて貼り付けた。なお、アルミテープののりしろはモジュールの輪郭から1.5cmとした。次に隙間をアルミテープによって目張りし、太陽電池カバー1を得た。
(Preparation of solar cell cover 1)
The organic thin film solar cell module 1 is placed so that the center of each surface of a 3 mm thick 25 cm square pentahedral acrylic box (CREW'S, AB-250) and the center of the organic thin film solar cell module 1 overlap each other. It stuck using the aluminum tape. Note that the margin of the aluminum tape was 1.5 cm from the outline of the module. Next, the gap was covered with aluminum tape to obtain a solar cell cover 1.

(小松菜の栽培)
葉菜用培地(協和株式会社製、ホームハイポニカ303・501、601+葉菜パネル用)の空気を抜いて十分に水に浸した後、小松菜(Brassica rapa var. perviridis)の種子(タキイ種苗株式会社製、ATU410)を葉菜用培地の中央部切り込みに1粒ずつ差し込んだ。葉菜用培地の下部1cmを水に浸し、常温、屋内光下で発芽させた。
(Komatsuna cultivation)
The leaf culture medium (Kyowa Co., Ltd., home hyponica 303/501, 601 + leaf vegetable panel) is deflated and sufficiently immersed in water, and then seeds of Komatsuna (Brassica rapa var. Manufactured, ATU410) was inserted one by one into the central cut of leafy medium. The lower 1 cm of the leafy vegetables medium was soaked in water and allowed to germinate at room temperature under indoor light.

水耕栽培キット(協和株式会社製、心知菜園)の容器に、水耕栽培キットに付属の液肥を注ぎ、栽培槽の四隅に小松菜の芽を葉菜用培地ごと移植した。小松菜を移植した水耕栽培キットを屋外に設置した後、常時、送液ポンプを駆動させて容器と栽培槽との間で液肥を循環させた。水耕栽培キットを覆うように太陽電池カバー1を被せ、太陽電池カバー1の底辺が地上部から10cmの高さとなるように固定した。   The liquid fertilizer attached to the hydroponic cultivation kit was poured into a container of a hydroponic cultivation kit (Kyowa Co., Ltd., Kochi Vegetable Garden), and Komatsuna buds were transplanted together with the leaf vegetable medium at the four corners of the cultivation tank. After the hydroponic cultivation kit transplanted with komatsuna was installed outdoors, the liquid fertilizer was circulated between the container and the cultivation tank by always driving the liquid feeding pump. The solar cell cover 1 was covered so as to cover the hydroponics kit, and the bottom of the solar cell cover 1 was fixed so as to have a height of 10 cm from the ground part.

既に説明した栽培槽及び水耕栽培キットを用いて、2016年8月25日より同年9月8日まで、小松菜を栽培した。   Komatsuna was cultivated from August 25, 2016 to September 8, the same year using the cultivation tank and hydroponics kit already described.

(測定)
(1)葉柄、葉身及び葉数
栽培された小松菜の葉柄長、葉身長、葉身幅及び葉数を測定した。ここで、葉柄長は基部と葉のつけ根までの長さであり、葉身長は葉のつけ根から葉先までの長さであり、葉身幅は葉身の幅が最も広い位置の長さであり、それぞれについての最大葉を測定した。生長の正常性の尺度として徒長率を算出した。葉身長に対する葉柄長の比を徒長率とした。葉数は、葉身長2.5cm以上の葉の枚数を葉数として測定した。
(Measurement)
(1) Petioles, leaf blades and number of leaves The leaf handle length, leaf length, leaf width and leaf number of cultivated Japanese mustard spinach were measured. Here, the petiole length is the length from the base to the base of the leaf, the leaf length is the length from the base of the leaf to the leaf tip, and the leaf width is the length of the widest position of the leaf blade The maximum leaf for each was measured. The length ratio was calculated as a measure of normality of growth. The ratio of petiole length to leaf height was taken as the length ratio. The number of leaves was measured by taking the number of leaves of 2.5 cm or more as the number of leaves.

(2)硝酸イオン濃度(残留硝酸イオン濃度)
栽培された小松菜の葉部の残留硝酸イオン濃度を測定した。栽培された小松菜の葉身を適当な大きさ(2cm×2cm程度)に切断し、搾汁器(堀場製作所社製、Y049)で処理して得た搾り汁をサンプルとして用い、残留硝酸イオン濃度は硝酸イオンメーター(堀場製作所製、LAQUAtwin B−741作物体用)を用いて測定した。
(2) Nitrate ion concentration (residual nitrate ion concentration)
The residual nitrate ion concentration of the cultivated Komatsuna leaves was measured. Cut the leaves of the cultivated Komatsuna to a suitable size (about 2cm x 2cm), and use the juice obtained by processing with a juicer (Y049, manufactured by Horiba, Ltd.) as a sample, residual nitrate ion concentration Was measured using a nitrate ion meter (Horiba Seisakusho, LAQUATwin B-741 crop body).

透過光の分光透過率を図1に示し、透過光の光子数を表1に示し、外部量子効率を図2に示し、測定された小松菜の葉柄長、葉身長、葉身幅、徒長率を表2に示し、葉数を表3に示し、葉部の残留硝酸イオン濃度を表4に示す。   The spectral transmittance of transmitted light is shown in FIG. 1, the number of photons of transmitted light is shown in Table 1, the external quantum efficiency is shown in FIG. 2, and the measured leaf pattern length, leaf length, leaf width, and length ratio of Komatsuna are shown. 2, the number of leaves is shown in Table 3, and the residual nitrate ion concentration in the leaves is shown in Table 4.

比較例1
(インク2の調製)
1,2−ジクロロベンゼンと、1,3,5−トリメチルベンゼンとの重量比を7:3として混合溶媒2を調製した。高分子化合物P3HT(poly(3−hexylthiophene−2,5−diyl)、Merk社製、Lisicon)及びC60PCBMを混合溶媒2に溶解させ、インク2を調製した。高分子化合物P3HTの重量に対するC60PCBMの重量の比は、0.8であった。インク2中、高分子化合物P3HTの重量とC60PCBMの重量との合計は、インク2の重量に対して、2.5重量%であった。
Comparative Example 1
(Preparation of ink 2)
A mixed solvent 2 was prepared with a weight ratio of 1,2-dichlorobenzene and 1,3,5-trimethylbenzene of 7: 3. Polymer 2 P3HT (poly (3-hexylthiophene-2,5-diyl), Merck, Lisicon) and C 60 PCBM were dissolved in mixed solvent 2 to prepare ink 2. The ratio of the weight of C 60 PCBM to the weight of polymer compound P3HT was 0.8. In Ink 2, the total weight of the polymer compound P3HT and C 60 PCBM was 2.5% by weight with respect to the weight of Ink 2.

(有機薄膜太陽電池モジュール2の作製)
実施例1にかかる有機薄膜太陽電池モジュール1の作製工程において、インク1の代わりにインク2を用い、光電変換層の厚さを100nmとした以外は、有機薄膜太陽電池モジュール1と同様にして有機薄膜太陽電池モジュール2を得た。
(Preparation of organic thin film solar cell module 2)
In the manufacturing process of the organic thin film solar cell module 1 according to Example 1, the organic thin film solar cell module 1 was used in the same manner as the organic thin film solar cell module 1 except that the ink 2 was used instead of the ink 1 and the thickness of the photoelectric conversion layer was 100 nm. A thin film solar cell module 2 was obtained.

有機薄膜太陽電池モジュール2の分光透過率を分光光度計で測定した。透過光の光子数は有機薄膜太陽電池モジュール1と同様にして算出した。透過光の光子数を算出した結果を表1に示す。   The spectral transmittance of the organic thin film solar cell module 2 was measured with a spectrophotometer. The number of photons of the transmitted light was calculated in the same manner as in the organic thin film solar cell module 1. Table 1 shows the result of calculating the number of photons of transmitted light.

(有機薄膜太陽電池モジュール2の特性)
作製された有機薄膜太陽電池モジュール2を構成している有機薄膜太陽電池の動作にかかる電気的な特性(外部量子効率)について評価した。外部量子効率は実施例1にかかる有機薄膜太陽電池モジュール1と同様にして測定した。評価結果を図2に示す。
(Characteristics of organic thin film solar cell module 2)
The electrical characteristics (external quantum efficiency) concerning the operation of the organic thin film solar cell constituting the produced organic thin film solar cell module 2 were evaluated. The external quantum efficiency was measured in the same manner as the organic thin film solar cell module 1 according to Example 1. The evaluation results are shown in FIG.

図1及び図2から明らかなとおり、有機薄膜太陽電池モジュール2では、発電部の波長700nm〜800nmの光の透過率は60%以上であり、また、特に波長700nm〜800nmの全域においては効率的な発電は認められなかった。   As apparent from FIGS. 1 and 2, in the organic thin film solar cell module 2, the light transmittance of the power generation unit at a wavelength of 700 nm to 800 nm is 60% or more, and particularly efficient in the entire region of the wavelength of 700 nm to 800 nm. Power generation was not allowed.

(太陽電池カバー2の作製)
実施例1にかかる太陽電池カバー1の作製工程において、有機薄膜太陽電池モジュール1の代わりに有機薄膜太陽電池モジュール2を用いた以外は、太陽電池カバー1と同様にして太陽電池カバー2を得た。
(Preparation of solar cell cover 2)
In the manufacturing process of the solar cell cover 1 according to Example 1, a solar cell cover 2 was obtained in the same manner as the solar cell cover 1 except that the organic thin film solar cell module 2 was used instead of the organic thin film solar cell module 1. .

(小松菜の栽培)
実施例1にかかる太陽電池カバー1の代わりに太陽電池カバー2を用いた以外は、実施例1と同様にして、2016年8月25日より同年9月8日まで小松菜を栽培した。
(Komatsuna cultivation)
Komatsuna was cultivated from August 25, 2016 to September 8, the same year as in Example 1, except that the solar cell cover 2 was used instead of the solar cell cover 1 according to Example 1.

(測定)
実施例1と同様にして測定された透過光の分光透過率を図1に示し、透過光の光子数を表1に示し、外部量子効率を図2に示し、小松菜の葉柄長、葉身長、葉身幅、徒長率を表2に示し、葉数を表3に示し、葉部の残留硝酸イオン濃度を表4に示す。
(Measurement)
The spectral transmittance of the transmitted light measured in the same manner as in Example 1 is shown in FIG. 1, the number of photons of the transmitted light is shown in Table 1, the external quantum efficiency is shown in FIG. The leaf width and length ratio are shown in Table 2, the number of leaves is shown in Table 3, and the residual nitrate ion concentration in the leaves is shown in Table 4.

図1から明らかなとおり、有機薄膜太陽電池モジュール2の分光透過率は、波長700nm〜800nmの全域において60%を超えていた。   As is clear from FIG. 1, the spectral transmittance of the organic thin film solar cell module 2 exceeded 60% in the entire wavelength range of 700 nm to 800 nm.

図2から明らかなとおり、有機薄膜太陽電池モジュール2の有機薄膜太陽電池の外部量子効率は、波長700nm〜800nmの全域において1%未満であった。   As is clear from FIG. 2, the external quantum efficiency of the organic thin film solar cell of the organic thin film solar cell module 2 was less than 1% over the entire wavelength range of 700 nm to 800 nm.

比較例2
(参照カバーの作製)
実施例1において説明したアクリルボックスを用い、実施例1にかかる太陽電池カバー1と同様にして、実施例1においてアルミテープを貼付した位置と同位置、かつ同面積になるようにアルミテープを貼ることにより、参照カバーを得た。
Comparative Example 2
(Production of reference cover)
Using the acrylic box described in Example 1, in the same manner as the solar cell cover 1 according to Example 1, the aluminum tape is applied so as to have the same position and the same area as the aluminum tape applied in Example 1. A reference cover was obtained.

実施例1にかかる有機薄膜太陽電池モジュール1の透過光の光子数に相当する値として、1sun、AM1.5Gの太陽光スペクトルの光子数を比較例2の透過光の光子数として用いた。   As the value corresponding to the number of photons of the transmitted light of the organic thin-film solar cell module 1 according to Example 1, the number of photons in the sunlight spectrum of 1 sun, AM1.5G was used as the number of photons of the transmitted light in Comparative Example 2.

(小松菜の栽培)
実施例1において太陽電池カバー1に代えて参照カバーを用いた以外は実施例1と同様にして、2016年8月25日より同年9月8日まで小松菜を栽培した。
(Komatsuna cultivation)
Komatsuna was cultivated from August 25, 2016 to September 8, the same year as Example 1 except that the reference cover was used instead of the solar cell cover 1 in Example 1.

(測定)
実施例1で測定された透過光に相当する太陽光スペクトルの光子数を表1に示し、実施例1と同様にして測定された小松菜の葉柄長、葉身長、葉身幅、徒長率を表2に示し、葉数を表3に示し、葉部の残留硝酸イオン濃度を表4に示す。
(Measurement)
Table 1 shows the number of photons in the sunlight spectrum corresponding to the transmitted light measured in Example 1, and Table 2 shows the leaf pattern length, leaf length, leaf width, and length ratio measured in the same manner as in Example 1. Table 3 shows the number of leaves, and Table 4 shows the residual nitrate ion concentration in the leaves.

実施例2
(バジルの栽培)
土耕栽培キット(サカタのタネ社、ファミリーマート社、住友化学園芸社製、育てるサラダ・バジル)の容器中で圧縮培養土に450mLの水を注いで培養土を膨潤させ、さらにほぐして整地することにより土耕栽培の培地を得た。得られた培地に土耕栽培キットに付属するバジル(Ocimum basilicum)の種子を5箇所に点まきした。種子上に培養土を薄く被せた後、栽培キットを屋外に設置し、常温で発芽させた。
Example 2
(Cultivation of basil)
Pour 450 mL of water into the compressed culture soil in a container of a soil culture kit (Sakata Seed Company, FamilyMart, Sumitomo Chemical Gardening Co., Ltd., Raised Salad / Basil) Thus, a soil culture medium was obtained. Basil (Ocium basilicum) seeds attached to the soil culture kit were sprinkled on the obtained medium at five locations. After covering the seeds with a thin culture soil, the cultivation kit was installed outdoors and germinated at room temperature.

土耕栽培キットを覆うように太陽電池カバー1を被せ、太陽電池カバー1の底辺が地上部から10cmの高さとなるように固定した。   The solar cell cover 1 was covered so as to cover the soil cultivation kit, and the bottom of the solar cell cover 1 was fixed so as to have a height of 10 cm from the ground part.

既に説明した土耕栽培キットを用いて、2016年8月25日より同年9月27日まで、バジルを栽培した。なお、本葉が出揃った時点で、点まきした5箇所でそれぞれ1株のみに間引きを行い、5株を栽培した。   Basil was cultivated from August 25, 2016 to September 27, 2016 using the soil cultivation kit already described. At the time when the true leaves were ready, only 1 strain was thinned out at 5 locations that were sown and 5 strains were cultivated.

(測定)
(1)葉数
栽培されたバジルの葉数を測定した。葉数の測定は、葉身長2.5cm以上の葉の数を葉数として行った。
(Measurement)
(1) Number of leaves The number of cultivated basil leaves was measured. The number of leaves was measured using the number of leaves with a leaf length of 2.5 cm or more as the number of leaves.

(2)葉身の観察
栽培されたバジルの葉身を観察した。葉身の観察は、形状、目視による表面の緑色の着色の分布と濃淡、及び、指の触覚による葉身の柔らかさを評価した。
(2) Observation of leaf blades The leaf blades of cultivated basil were observed. For the observation of leaf blades, the shape, the distribution and shade of green coloring on the surface by visual observation, and the softness of the leaf blades by finger touch were evaluated.

葉数を表5に示し、葉身の形状及び表面の着色の分布と濃淡を図3及び表6に示し、葉身の柔らかさを表7に示す。図3は、葉身の形状及び表面の着色の分布と濃淡を示す写真図である。   The number of leaves is shown in Table 5, the shape of the leaf blades and the distribution and shade of the coloring on the surface are shown in FIG. FIG. 3 is a photograph showing the shape of leaf blades and the distribution and shade of coloring on the surface.

比較例3
(バジルの栽培)
実施例2にかかる太陽電池カバー1の代わりに太陽電池カバー2を用いた以外は実施例2と同様にして、2016年8月25日より同年9月27日までバジルを栽培した。
Comparative Example 3
(Cultivation of basil)
Basil was cultivated from August 25, 2016 to September 27, the same manner as in Example 2 except that the solar cell cover 2 was used instead of the solar cell cover 1 according to Example 2.

(測定)
実施例2と同様にして測定された葉数を表5に示し、実施例2と同様にして観察された葉身の形状及び表面の着色を図3及び表6に示し、葉身の柔らかさを表7に示す。
(Measurement)
The number of leaves measured in the same manner as in Example 2 is shown in Table 5, and the shape and surface coloring of the leaf blades observed in the same manner as in Example 2 are shown in FIGS. Is shown in Table 7.

比較例4
(バジルの栽培)
実施例2にかかる太陽電池カバー1の代わりに参照カバーを用いた以外は実施例2と同様にして、2016年8月25日より同年9月27日までバジルを栽培した。
Comparative Example 4
(Cultivation of basil)
Basil was cultivated from August 25, 2016 to September 27, 2016, in the same manner as in Example 2 except that a reference cover was used instead of the solar cell cover 1 according to Example 2.

(測定)
実施例2と同様にして測定された葉数を表5に示し、実施例2と同様にして観察された葉身の形状及び表面の着色を図3及び表6に示し、葉身の柔らかさを表7に示す。
(Measurement)
The number of leaves measured in the same manner as in Example 2 is shown in Table 5, and the shape and surface coloring of the leaf blades observed in the same manner as in Example 2 are shown in FIGS. Is shown in Table 7.

実施例3
(クロレラ(Chlorella vulgaris)の培養)
淡水クロレラ培養セット(出講社製、淡水クロレラ培養セット)に付属する濃縮培養液のもと−C1、濃縮培養液のもと−C2、及び濃縮培養液のもと−C3を用いて濃縮培養液−C1、濃縮培養液−C2、及び濃縮培養液−C3を調製した。2日間くみ置きした水2Lに対して、濃縮培養液−C1、濃縮培養液−C2、及び濃縮培養液−C3をそれぞれ20mL加え均一になるまで攪拌し、培養液を得た。得られた培養液中に淡水クロレラを加え、均一になるまで攪拌し、淡水クロレラサンプルを得た。得られた淡水クロレラサンプルを水槽(水作社製、ショーベタコレクションケースS)に500mL注ぎ、エアーポンプと接続したエアーストーン(ジェックス社製、金魚飼育エアーポンプセット)を水槽内に設置して淡水クロレラ培養槽とした。
Example 3
(Culture of Chlorella vulgaris)
Concentrated culture solution using -C1, the concentrated culture solution source -C2, and the concentrated culture solution source -C3 attached to the fresh water chlorella culture set (Dekosha Co., Ltd., fresh water chlorella culture set) -C1, concentrated culture solution-C2, and concentrated culture solution-C3 were prepared. 20 mL each of concentrated culture solution-C1, concentrated culture solution-C2, and concentrated culture solution-C3 was added to 2 L of water stored for 2 days, and stirred until uniform. Fresh water chlorella was added to the obtained culture broth and stirred until it became uniform to obtain a fresh water chlorella sample. Pour 500 mL of the obtained freshwater chlorella sample into a water tank (manufactured by Mizusakusha, Showbeta Collection Case S), and install an air stone (manufactured by Jex, goldfish breeding air pump set) connected to an air pump in the water tank. A culture tank was used.

淡水クロレラ培養槽を南向きの窓際に設置し、エアーポンプから空気を送り込みながら、淡水クロレラ培養槽を覆うように太陽電池カバー1を被せ、太陽電池カバー1の底辺が地上部から1cmの高さとなるように固定した。   A freshwater chlorella culture tank is installed at the window facing south, and the solar cell cover 1 is covered so as to cover the freshwater chlorella culture tank while feeding air from the air pump, and the bottom of the solar cell cover 1 has a height of 1 cm from the ground. It was fixed to become.

既に説明した淡水クロレラ培養槽を用いて、2016年12月9日より同年12月19日まで淡水クロレラを培養した。   Using the fresh water chlorella culture tank described above, fresh water chlorella was cultured from December 9, 2016 to December 19, the same year.

(測定)
培養された淡水クロレラサンプルの波長684nmの光学密度(OD)を分光光度計(日本分光社製、V670)で測定した。光学密度(OD)を図4及び表8に示す。図4は、培養された淡水クロレラサンプルのクロロフィルの吸収に由来する波長684nmにおける光学密度(OD)を示すグラフである。
(Measurement)
The optical density (OD) at a wavelength of 684 nm of the cultured fresh water chlorella sample was measured with a spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, V670). The optical density (OD) is shown in FIG. FIG. 4 is a graph showing the optical density (OD) at a wavelength of 684 nm derived from chlorophyll absorption of a cultured freshwater chlorella sample.

比較例5
(クロレラの培養)
実施例3にかかる太陽電池カバー1の代わりに太陽電池カバー2を用いた以外は実施例3と同様にして、2016年12月9日より同年12月19日まで淡水クロレラを培養した。
Comparative Example 5
(Chlorella culture)
Fresh water chlorella was cultured from December 9, 2016 to December 19, 2016 in the same manner as in Example 3 except that the solar cell cover 2 was used instead of the solar cell cover 1 according to Example 3.

(測定)
実施例3と同様にして測定された光学密度(OD)を図4及び表8に示す。
(Measurement)
The optical density (OD) measured in the same manner as in Example 3 is shown in FIG.

比較例6
(クロレラの培養)
実施例3にかかる太陽電池カバー1の代わりに参照カバーを用いた以外は実施例3と同様にして、2016年12月9日より同年12月19日まで淡水クロレラを培養した。
Comparative Example 6
(Chlorella culture)
Fresh water chlorella was cultured from December 9, 2016 to December 19, 2016 in the same manner as in Example 3 except that a reference cover was used instead of the solar cell cover 1 according to Example 3.

(測定)
実施例3と同様にして測定された光学密度(OD)を図4及び表8に示す。
(Measurement)
The optical density (OD) measured in the same manner as in Example 3 is shown in FIG.

評価
表2、3及び4から明らかなとおり、実施例1では徒長率が自然光を用いた比較例2と同等であり、有機薄膜太陽電池モジュール1を透過する透過光を用いて栽培しても、比較例2の自然光と同様に、苗が正常に生長することが分かった。また、葉数が比較例2と同じでありながら、葉身長及び葉身幅がそれぞれ比較例2の1.4倍及び1.2倍に増加し、同じ栽培期間での収穫量が増加した。さらに、実施例1においては、葉部の残留硝酸イオン濃度が比較例2よりも低減されていた。
Evaluation As apparent from Tables 2, 3 and 4, in Example 1, the length ratio is equivalent to that of Comparative Example 2 using natural light, and even when cultivated using transmitted light that passes through the organic thin-film solar cell module 1, Similar to the natural light of Comparative Example 2, it was found that the seedlings grew normally. Further, while the number of leaves was the same as in Comparative Example 2, the leaf length and the leaf width increased to 1.4 times and 1.2 times of Comparative Example 2, respectively, and the yield during the same cultivation period increased. Furthermore, in Example 1, the residual nitrate ion concentration in the leaf portion was reduced as compared with Comparative Example 2.

他方、比較例1の有機薄膜太陽電池モジュール2を用いた場合には、徒長率が自然光を用いた比較例2の2.2倍に増加し、苗が異常な生長をしてしまうことが分かった。また、葉身長及び葉身幅が増加したものの、葉数が減少した。葉部の残留硝酸イオン濃度は比較例2と同等であり、残留硝酸イオン濃度の低減は認められなかった。   On the other hand, when the organic thin film solar cell module 2 of Comparative Example 1 is used, the length ratio increases 2.2 times that of Comparative Example 2 using natural light, and the seedling grows abnormally. It was. Moreover, although the leaf length and leaf width increased, the number of leaves decreased. The residual nitrate ion concentration in the leaves was the same as in Comparative Example 2, and no reduction in the residual nitrate ion concentration was observed.

表5から明らかなとおり、実施例2では葉数が自然光を用いた比較例4よりも増加しており、有機薄膜太陽電池モジュール1を透過する透過光を用いて栽培することで、同じ栽培期間での収穫量が増加した。また、図3に示されるように、実施例2においては、比較例4よりも葉身の形状が比較例4よりも均一になり、表6から明らかなとおり、葉身の着色も全面が均一かつ濃くなった。さらに表7から明らかなとおり、実施例2においては、比較例4よりも葉身が柔らかくなり食感が向上した。   As is clear from Table 5, the number of leaves in Example 2 is greater than that in Comparative Example 4 using natural light, and the same cultivation period is obtained by cultivating using transmitted light that passes through the organic thin-film solar cell module 1. The amount of harvest increased. As shown in FIG. 3, in Example 2, the shape of the leaf blade is more uniform than that of Comparative Example 4, and as is clear from Table 6, the coloration of the leaf blade is uniform throughout. And it became darker. Furthermore, as apparent from Table 7, in Example 2, the leaf blades were softer than in Comparative Example 4, and the texture was improved.

他方、比較例3の有機薄膜太陽電池モジュール2を用いた場合には、葉数の増加は認められなかった。また、比較例3の葉身の形状が比較例4よりも不揃いになり、葉身の着色も疎らとなった。さらに、比較例3は比較例4よりも葉身が硬くなり食感が低下した。   On the other hand, when the organic thin film solar cell module 2 of Comparative Example 3 was used, no increase in the number of leaves was observed. Further, the shape of the leaf blades of Comparative Example 3 was not as uniform as that of Comparative Example 4, and the leaf blades were not colored. Furthermore, the leaf blade of Comparative Example 3 was harder than Comparative Example 4 and the texture was reduced.

図4及び表8から明らかなとおり、実施例3では淡水クロレラサンプルのクロロフィルの光吸収に由来する波長684nmの培養終了時の光学密度(OD)が1.64であり、自然光を用いた比較例6の培養終了時の光学密度(OD)である0.71と比較して、およそ2.3倍に増加しており、有機薄膜太陽電池モジュール1を透過する透過光を用いて培養することで、同じ培養日数でおよそ2.3倍と格段に多くのクロレラを培養できた。   As is apparent from FIG. 4 and Table 8, in Example 3, the optical density (OD) at the end of the culture at a wavelength of 684 nm derived from the light absorption of chlorophyll in the freshwater chlorella sample is 1.64, and a comparative example using natural light Compared with 0.71 which is the optical density (OD) at the end of the culture of 6, it is increased by about 2.3 times. By culturing using the transmitted light transmitted through the organic thin film solar cell module 1 A much larger amount of chlorella was able to be cultured about 2.3 times in the same culture days.

他方、比較例5の有機薄膜太陽電池モジュール2を用いた場合には、波長684nmの光学密度(OD)は0.86であり、自然光を用いた比較例6の0.71と比較して、およそ1.2倍であり、格段の増加は認められなかった。   On the other hand, when the organic thin film solar cell module 2 of Comparative Example 5 is used, the optical density (OD) at a wavelength of 684 nm is 0.86, compared with 0.71 of Comparative Example 6 using natural light. It was about 1.2 times, and no significant increase was observed.

実施例4
(有機薄膜太陽電池モジュール3の作製)
実施例1にかかる有機薄膜太陽電池モジュール1の作製工程において、ガラス基板の表面(外部環境に曝露される側の面)に紫外線遮蔽フィルム(BRAINTEC, INC.社製、SUV400ニュートラル70)を貼付した封止基板を用いた以外は、有機薄膜太陽電池モジュール1と同様にして有機薄膜太陽電池モジュール3を得た。
Example 4
(Preparation of organic thin film solar cell module 3)
In the manufacturing process of the organic thin-film solar cell module 1 according to Example 1, an ultraviolet shielding film (BRAINTEC, INC., SUV400 neutral 70) was attached to the surface of the glass substrate (the surface exposed to the external environment). An organic thin film solar cell module 3 was obtained in the same manner as the organic thin film solar cell module 1 except that the sealing substrate was used.

有機薄膜太陽電池モジュール3の分光透過率を分光光度計で測定した。透過光の光子数は有機薄膜太陽電池モジュール1と同様にして算出した。有機薄膜太陽電池モジュール3にかかる分光透過率の測定結果を図5に示す。また、透過光の光子数を算出した結果を表9に示す。   The spectral transmittance of the organic thin film solar cell module 3 was measured with a spectrophotometer. The number of photons of the transmitted light was calculated in the same manner as in the organic thin film solar cell module 1. The measurement result of the spectral transmittance concerning the organic thin film solar cell module 3 is shown in FIG. Table 9 shows the result of calculating the number of transmitted photons.

(有機薄膜太陽電池モジュール3の特性)
作製された有機薄膜太陽電池モジュール3を構成している有機薄膜太陽電池の動作にかかる電気的な特性(外部量子効率)について評価した。外部量子効率は実施例1にかかる有機薄膜太陽電池モジュール1と同様にして測定した。有機薄膜太陽電池モジュール3にかかる有機薄膜太陽電池の外部量子効率の評価結果を図6に示す。
(Characteristics of organic thin film solar cell module 3)
The electrical characteristics (external quantum efficiency) concerning the operation of the organic thin film solar cell constituting the produced organic thin film solar cell module 3 were evaluated. The external quantum efficiency was measured in the same manner as the organic thin film solar cell module 1 according to Example 1. The evaluation result of the external quantum efficiency of the organic thin film solar cell concerning the organic thin film solar cell module 3 is shown in FIG.

図6から明らかなとおり、有機薄膜太陽電池モジュール3の有機薄膜太陽電池は発電部で吸収した波長700nm〜800nmの光を用いて発電することができていた。有機薄膜太陽電池モジュール3の有機薄膜太陽電池の外部量子効率は、波長700nm〜800nmの全域においてほぼ40%に達しており、特に波長800nmでは50%に迫っていた。   As is clear from FIG. 6, the organic thin film solar cell of the organic thin film solar cell module 3 was able to generate power using light having a wavelength of 700 nm to 800 nm absorbed by the power generation unit. The external quantum efficiency of the organic thin-film solar cell of the organic thin-film solar cell module 3 reached almost 40% in the entire wavelength range of 700 nm to 800 nm, and particularly approached 50% at a wavelength of 800 nm.

(太陽電池カバー3の作製)
実施例1にかかる太陽電池カバー1の作製工程において、有機薄膜太陽電池モジュール1の代わりに有機薄膜太陽電池モジュール3を用いた以外は、太陽電池カバー1と同様にして太陽電池カバー3を得た。
(Preparation of solar cell cover 3)
In the manufacturing process of the solar cell cover 1 according to Example 1, a solar cell cover 3 was obtained in the same manner as the solar cell cover 1 except that the organic thin film solar cell module 3 was used instead of the organic thin film solar cell module 1. .

(小松菜の栽培)
小松菜(Brassica rapa var. perviridis)の種子(株式会社アタリヤ農園社製、はやどり小松菜)を葉菜用培地の中央部切り込みに1粒ずつ差し込んだ。葉菜用培地の下部1cmを水に浸し、常温、屋内光下で発芽させた。
(Komatsuna cultivation)
A seed of Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis) (manufactured by Atariya Koen Co., Ltd., Hayadori Komatsuna) was inserted one by one into the central cut of the leaf vegetable medium. The lower 1 cm of the leafy vegetables medium was soaked in water and allowed to germinate at room temperature under indoor light.

水耕栽培キット(リビングファーム社製、水耕栽培 育成ココベジキット)の容器に、液肥(協和株式会社製、ハイポニカ液体肥料)を注ぎ、育成ポットを用いて小松菜の芽を葉菜用培地ごと移植した。小松菜を移植した水耕栽培キットを屋外に設置した後、育成ポットの上方を覆うように、水耕栽培キットの上面に太陽電池カバー3を載置した。   Liquid fertilizer (Kyowa Co., Ltd., Hyponica liquid fertilizer) was poured into the container of the hydroponics kit (Living Farm Co., Ltd., Hydroponics Growing Cocovege Kit), and the shoots of Komatsuna were transplanted together with the leaf vegetable medium using the growing pot. . After the hydroponic cultivation kit transplanted with komatsuna was installed outdoors, the solar cell cover 3 was placed on the upper surface of the hydroponic cultivation kit so as to cover the upper part of the growing pot.

既に説明した水耕栽培キット及び育成ポットを用いて、2018年2月17日より同年3月11日まで、小松菜を栽培した。   Komatsuna was cultivated from February 17, 2018 to March 11, the same year using the hydroponics kit and the growing pot already described.

(測定)
実施例1と同様にして測定された小松菜の葉柄長、葉身長、葉身幅、徒長率を表10に示し、葉数を表11に示し、葉部の残留硝酸イオン濃度を表12に示す。
(Measurement)
Table 10 shows the leaf length, leaf length, leaf width and length ratio of Komatsuna measured in the same manner as in Example 1, Table 11 shows the number of leaves, and Table 12 shows the residual nitrate ion concentration in the leaves.

比較例7
(小松菜の栽培)
実施例4において太陽電池カバー3に代えて参照カバーを用いた以外は実施例4と同様にして、2018年2月17日より同年3月11日まで小松菜を栽培した。
Comparative Example 7
(Komatsuna cultivation)
Komatsuna was cultivated from February 17, 2018 to March 11, the same year as in Example 4 except that a reference cover was used instead of the solar cell cover 3 in Example 4.

(測定)
実施例1と同様にして測定された小松菜の葉柄長、葉身長、葉身幅、徒長率を表10に示し、葉数を表11に示し、葉部の残留硝酸イオン濃度を表12に示す。
(Measurement)
Table 10 shows the leaf length, leaf length, leaf width and length ratio of Komatsuna measured in the same manner as in Example 1, Table 11 shows the number of leaves, and Table 12 shows the residual nitrate ion concentration in the leaves.

実施例5
(クロレラの培養)
実施例3にかかる太陽電池カバー1の代わりに太陽電池カバー3を用いた以外は実施例3と同様にして、2018年2月22日より同年3月1日まで淡水クロレラを培養した。
Example 5
(Chlorella culture)
Fresh water chlorella was cultured from February 22, 2018 to March 1, the same year as in Example 3, except that the solar cell cover 3 was used instead of the solar cell cover 1 according to Example 3.

(測定)
実施例3と同様にして測定された光学密度(OD)を図7及び表13に示す。
(Measurement)
The optical density (OD) measured in the same manner as in Example 3 is shown in FIG.

比較例8
(クロレラの培養)
比較例6と同様にして、2018年2月22日より同年3月1日まで淡水クロレラを培養した。
Comparative Example 8
(Chlorella culture)
In the same manner as in Comparative Example 6, fresh water chlorella was cultured from February 22, 2018 to March 1, the same year.

(測定)
実施例3と同様にして測定された光学密度(OD)を図7及び表13に示す。
(Measurement)
The optical density (OD) measured in the same manner as in Example 3 is shown in FIG.

評価
表10から明らかなとおり、実施例4では、徒長率が、自然光を用いた比較例7と同等であり、有機薄膜太陽電池モジュール3を透過する透過光を用いて栽培しても、比較例7の自然光と同様に、苗が正常に生長することが分かった。また、表11から明らかなとおり、葉数が比較例7と同じでありながら、葉身長及び葉身幅がそれぞれ比較例7の1.2倍及び1.1倍に増加し、同じ栽培期間での収穫量が増加した。さらに、表12から明らかなとおり、実施例4においては、葉部の残留硝酸イオン濃度が比較例7よりも低減されていた。。
Evaluation As apparent from Table 10, in Example 4, the length ratio is equivalent to that of Comparative Example 7 using natural light, and even if cultivated using transmitted light that passes through the organic thin-film solar cell module 3, it is a Comparative Example. Similar to natural light of No. 7, it was found that the seedlings grew normally. Moreover, as is clear from Table 11, the leaf length and the leaf width increased to 1.2 times and 1.1 times of Comparative Example 7, respectively, while the number of leaves was the same as in Comparative Example 7, and in the same cultivation period Yield increased. Further, as apparent from Table 12, in Example 4, the residual nitrate ion concentration in the leaf portion was reduced as compared with Comparative Example 7. .

図7及び表13から明らかなとおり、実施例5では淡水クロレラサンプルのクロロフィルの光吸収に由来する波長684nmの培養終了時の光学密度(OD)が0.381であり、自然光を用いた比較例8の培養終了時の光学密度(OD)である0.087と比較して、およそ4.4倍に増加しており、有機薄膜太陽電池モジュール3を透過する透過光を用いて培養することで、同じ培養日数でおよそ4.4倍と格段に多くのクロレラを培養できた。   As is apparent from FIG. 7 and Table 13, in Example 5, the optical density (OD) at the end of the culture at a wavelength of 684 nm derived from the light absorption of chlorophyll in the freshwater chlorella sample is 0.381, and a comparative example using natural light In comparison with 0.087, which is the optical density (OD) at the end of the cultivation of No. 8, it is increased by about 4.4 times. By culturing using the transmitted light that passes through the organic thin film solar cell module 3, A much larger amount of chlorella could be cultured approximately 4.4 times in the same culture days.

Claims (14)

光栄養生物を育成する育成空間の少なくとも一部を覆うように設置されており、波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させ、かつ波長700nm〜800nmの光を用いて発電する発電部を備える太陽電池モジュールを含む、太陽光発電システム。   A power generation unit that is installed so as to cover at least a part of a growing space for growing phototrophic organisms, transmits at least part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm, and generates power using light having a wavelength of 700 nm to 800 nm. A solar power generation system including a solar cell module provided. 前記太陽電池モジュールの波長700nm〜800nmにおける外部量子効率が10%以上である、請求項1に記載の太陽光発電システム。   The solar power generation system of Claim 1 whose external quantum efficiency in wavelength 700nm -800nm of the said solar cell module is 10% or more. 前記太陽電池モジュールの波長700nm〜800nmにおける外部量子効率が20%以上である、請求項1に記載の太陽光発電システム。   The solar power generation system of Claim 1 whose external quantum efficiency in wavelength 700nm -800nm of the said solar cell module is 20% or more. 前記太陽電池モジュールの波長700nm〜800nmにおける外部量子効率が30%以上である、請求項1に記載の太陽光発電システム。   The solar power generation system of Claim 1 whose external quantum efficiency in wavelength 700nm-800nm of the said solar cell module is 30% or more. 前記太陽電池モジュールを透過した光における近赤外光の光量子束密度に対する赤色光の光量子束密度、緑色光の光量子束密度及び青色光の光量子束密度の和の比が、2.8以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の太陽光発電システム。   The ratio of the sum of the photon flux density of red light, the photon flux density of green light, and the photon flux density of blue light to the photon flux density of near-infrared light in the light transmitted through the solar cell module is 2.8 or more. The solar power generation system of any one of Claims 1-4. 前記太陽電池モジュールを透過した光における近赤外光の光量子束密度に対する赤色光の光量子束密度及び緑色光の光量子束密度の和の比が、2.0以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の太陽光発電システム。   The ratio of the sum of the photon flux density of red light and the photon flux density of green light to the photon flux density of near-infrared light in the light transmitted through the solar cell module is 2.0 or more. The solar power generation system of any one of Claims. 前記太陽電池モジュールを透過した光における近赤外光の光量子束密度に対する赤色光の光量子束密度の光量子束密度の和の比が、1.1以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の太陽光発電システム。   The ratio of the sum of the photon flux density of the photon flux density of the red light to the photon flux density of the near infrared light in the light transmitted through the solar cell module is 1.1 or more. The photovoltaic power generation system according to item. 前記太陽電池モジュールを透過した光における近赤外光の光量子束密度に対する緑色光の光量子束密度の光量子束密度の和の比が、1.0以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の太陽光発電システム。   The ratio of the sum of the photon flux density of the photon flux density of green light to the photon flux density of near-infrared light in the light transmitted through the solar cell module is 1.0 or more. The photovoltaic power generation system according to item. 前記発電部は、
波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させることができる基板と、
波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させることができる第1電極と、
波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させることができる第2電極と、
前記第1電極及び前記第2電極の間に設けられており、波長400nm〜700nmの光の少なくとも一部を透過させ、かつ波長700nm〜800nmの光の少なくとも一部を用いて電荷を生成する光電変換層とを含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の太陽光発電システム。
The power generation unit
A substrate capable of transmitting at least part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm;
A first electrode capable of transmitting at least part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm;
A second electrode capable of transmitting at least part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm;
A photoelectric device provided between the first electrode and the second electrode, which transmits at least part of light having a wavelength of 400 nm to 700 nm and generates charges using at least part of light having a wavelength of 700 nm to 800 nm. The solar power generation system of any one of Claims 1-8 containing a conversion layer.
前記太陽電池モジュールが、有機系太陽電池モジュール又は有機無機ハイブリッド系太陽電池モジュールである、請求項1〜9のいずれか1項に記載の太陽光発電システム。   The solar power generation system according to any one of claims 1 to 9, wherein the solar cell module is an organic solar cell module or an organic-inorganic hybrid solar cell module. 前記太陽電池モジュールが、有機薄膜太陽電池モジュールである、請求項1〜10のいずれか1項に記載の太陽光発電システム。   The solar power generation system of any one of Claims 1-10 whose said solar cell module is an organic thin film solar cell module. 前記光電変換層が、下記式(I)で表される構造単位及び下記式(II)で表される構造単位からなる群から選択される1以上の構造単位を含む高分子化合物を含む、請求項11に記載の太陽光発電システム。
〔式(I)中、Zは下記式(Z−1)〜式(Z−8)で表される基を表す。Ar及びArは、置換基を有していてもよい3価の芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい3価の芳香族複素環基を表す。Ar及びArは、同一であっても異なっていてもよい。〕
〔式(Z−1)〜式(Z−8)中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、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リール基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基、置換基を有していてもよいアリールチオ基、置換基を有していてもよい1価の複素環基、置換アミノ基、アシル基、イミン残基、置換アミド基、酸イミド基、置換カルボキシル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、シアノ基又はニトロ基を表す。前記式(Z−1)、(Z−2)、(Z−4)、(Z−5)、(Z−6)、(Z−7)及び(Z−8)において、複数個あるRは同一であっても異なっていてもよい。〕
〔式(II)中、Arは2〜5個の芳香族炭素環環及び芳香族複素環が縮合した2価の縮合多環アリーレン基又は縮合多環ヘテロアリーレン基を表す。nは1〜6の整数を表す。Rは前述と同じ意味を表す。Rが複数個ある場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。〕
The photoelectric conversion layer contains a polymer compound containing one or more structural units selected from the group consisting of a structural unit represented by the following formula (I) and a structural unit represented by the following formula (II): Item 12. The solar power generation system according to Item 11.
[In formula (I), Z represents a group represented by the following formula (Z-1) to formula (Z-8). Ar 1 and Ar 2 represent a trivalent aromatic hydrocarbon group which may have a substituent or a trivalent aromatic heterocyclic group which may have a substituent. Ar 1 and Ar 2 may be the same or different. ]
[In the formulas (Z-1) to (Z-8), R represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, or a substituent. An alkoxy group which may have a group, an aryloxy group which may have a substituent, an alkylthio group which may have a substituent, an arylthio group which may have a substituent, a substituent A monovalent heterocyclic group which may have a substituted amino group, an acyl group, an imine residue, a substituted amide group, an acid imide group, a substituted carboxyl group, an alkenyl group which may have a substituent, a substituted group An alkynyl group, a cyano group or a nitro group which may have a group is represented. In the formulas (Z-1), (Z-2), (Z-4), (Z-5), (Z-6), (Z-7) and (Z-8), a plurality of Rs are They may be the same or different. ]
[In the formula (II), Ar 3 represents a divalent condensed polycyclic arylene group or a condensed polycyclic heteroarylene group in which 2 to 5 aromatic carbocyclic rings and aromatic heterocyclic rings are condensed. n represents an integer of 1 to 6. R represents the same meaning as described above. When there are a plurality of R, they may be the same or different. ]
請求項1〜12のいずれか1項に記載の太陽光発電システムを備える、光栄養生物用育成施設。   A growing facility for phototrophic organisms comprising the solar power generation system according to any one of claims 1 to 12. 請求項1〜12のいずれか1項に記載の太陽光発電システムを用いて、光栄養生物を育成する、光栄養生物の育成方法であって、
前記太陽電池モジュールを透過した波長400nm〜700nmの光と、前記太陽電池モジュールにより発電された電力とを用いて、前記育成空間内の前記光栄養生物を育成するステップを含む、光栄養生物の育成方法。
A method for growing a phototrophic organism, wherein the phototrophic organism is grown using the solar power generation system according to any one of claims 1 to 12,
Growing phototrophic organisms, including the step of growing the phototrophic organisms in the growth space using light having a wavelength of 400 nm to 700 nm transmitted through the solar cell module and power generated by the solar cell module Method.
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