JP2022085206A - 光電変換モジュール、電子機器、及び電源モジュール - Google Patents

光電変換モジュール、電子機器、及び電源モジュール Download PDF

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Abstract

【課題】低照度環境および高照度環境で光電変換効率の差が少ない、広い照度域で使用することができる光電変換モジュールを提供する。【解決手段】複数の光電変換素子を有する光電変換モジュール１０であって、第一の電極１２、光電変換層１５、及び第二の電極１８を順次有する第一の光電変換素子３1と、第二の光電変換素子３２と、接続部１６と、を有し、第一の電極１２又は第二の電極１８は、接続部１６と接触している接触領域Ｘと、接続部１６に対して第一の光電変換素子３１側に位置する非接触領域Ｙと、を有し、非接触領域Ｙにおいて第一の光電変換素子３１及び第二の光電変換素子３２の接続方向における長さは、３０ｍｍ以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、光電変換モジュール、電子機器、及び電源モジュールに関する。
近年、あらゆるものがインターネットに接続し、包括的な制御を可能とするＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）社会の実現が期待されている。このようなＩｏＴ社会の実現のためには、多数のセンサを様々なものに取り付け、データを取得することが求められているが、多数のセンサを動かす電源が必要となる。多数のセンサへの配線や蓄電池の使用は実用的ではなく、また、環境負荷低減への社会的なニーズの高まりから、環境発電素子による給電が期待されている。
これらの中でも、光電変換素子は光があればどこでも発電できる素子として注目を集めている。特にフレキシブル性を持った光電変換素子は、高効率であることが期待されるとともに、様々な曲面に追従可能であってウェアラブルデバイス等へ適応可能であることも併せて期待されている。
例えば、非特許文献１及び２には、光電変換素子のウェアラブルデバイスに対する可能性検討の結果が報告されている。
また、一般的にフレキシブル性を有する高効率な環境発電素子としては、有機薄膜太陽電池が期待されており、特許文献１では、透明基材フィルムを基材とする光電変換素子が提案されている。
一般的な有機薄膜太陽電池における光電変換素子は、支持基板である基材上に、第一の電極、電子輸送層、光電変換層、正孔輸送層、及び第二の電極をこの順で積層した構造を有する。この光電変換素子を高出力化させるためには、複数の光電変換素子を同一基板上に作製し、直列接続したモジュール構造が用いられることがある。また、有機薄膜太陽電池の実用化においては、１つの光電変換素子における高特性を得るだけでは不十分であり、電気的に接続されている複数の光電変換素子を有する光電変換モジュールにおける高特性を得ることが求められる。
しかしながら、電気的に接続されている複数の光電変換素子を有する光電変換モジュールでは、低照度環境および高照度環境で光電変換効率の差を生じており、広い照度域で使用することが困難である課題がある。
本発明は、電気的に接続されている複数の光電変換素子を有する光電変換モジュールであって、前記光電変換素子は、第一の電極、光電変換層、及び第二の電極を順次有し、前記光電変換モジュールは、第一の光電変換素子と、第二の光電変換素子と、前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子を直列に接続する接続部と、を有し、前記第一の光電変換素子を構成する前記第一の電極又は前記第二の電極は、前記接続部と接触している接触領域と、前記接続部と非接触であって且つ前記接続部に対して第一の光電変換素子側に位置する非接触領域と、を有し、前記非接触領域において前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子の接続方向における長さは、３０ｍｍ以下であることを特徴とする光電変換モジュールに関する。
本発明によれば、低照度環境および高照度環境における光電変換効率の差を抑制することができ、広い照度域で使用することができる光電変換モジュールを提供することができる。
図１は、直列に接続されている複数の光電変換素子を有する光電変換モジュールの一例を示す断面概略図である。 図２は、図１に示した光電変換モジュールの一部構造を第二の電極１８側から観察した場合の一例を示す概略図である。 図３は、第一の光電変換素子および第二の光電変換素子の間の接続部の数が２つである光電変換モジュールの一例を示す概略図である。 図４Ａは、光電変換モジュールの製造方法の一例を示す概略図である。 図４Ｂは、光電変換モジュールの製造方法の一例を示す概略図である。 図４Ｃは、光電変換モジュールの製造方法の一例を示す概略図である。 図４Ｄは、光電変換モジュールの製造方法の一例を示す概略図である。 図４Ｅは、光電変換モジュールの製造方法の一例を示す概略図である。 図４Ｆは、光電変換モジュールの製造方法の一例を示す概略図である。 図４Ｇは、光電変換モジュールの製造方法の一例を示す概略図である。 図４Ｈは、光電変換モジュールの製造方法の一例を示す概略図である。 図４Ｉは、光電変換モジュールの製造方法の一例を示す概略図である。 図４Ｊは、光電変換モジュールの製造方法の一例を示す概略図である。 図４Ｋは、光電変換モジュールの製造方法の一例を示す概略図である。 図４Ｌは、光電変換モジュールの製造方法の一例を示す概略図である。 図４Ｍは、光電変換モジュールの製造方法の一例を示す概略図である。 図５は、電子機器の基本構成の一例を示す概略図である。 図６は、電子機器の基本構成の一例を示す概略図である。 図７は、電子機器の基本構成の一例を示す概略図である。 図８は、電源モジュールの基本構成の一例を示す概略図である。 図９は、電源モジュールの基本構成の一例を示す概略図である。 図１０は、パソコン用マウスの基本構成の一例を示す概略図である。 図１１は、図１０に示したパソコン用マウスの一例を示す概略外観図である。 図１２は、パソコン用キーボードの基本構成の一例を示す概略図である。 図１３は、図１２に示したパソコン用キーボードの一例を示す概略外観図である。 図１４は、図１２に示したパソコン用キーボードの他の一例を示す概略外観図である。 図１５は、センサの基本構成の一例を示す概略図である。 図１６は、センサがセンシングして取得したデータをＰＣやスマートフォンなどに無線通信で送信する場合の一例を示す概略図である。 図１７は、ターンテーブルの基本構成の一例を示す概略図である。 図１８は、第一の電極付き基材の一例を示す概略図である。 図１９は、第一の電極付き基材の一例を示す概略図である。 図２０は、第一の電極付き基材の一例を示す概略図である。 図２１は、第一の電極付き基材の一例を示す概略図である。
以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
まず、本発明の光電変換モジュールを構成する光電変換素子について説明し、その後、光電変換モジュールについて説明する。
＜＜光電変換素子＞＞
「光電変換素子」とは、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子または電気エネルギーを光エネルギーに変換する素子である。具体的には、太陽電池およびフォトダイオードなどを構成する素子が挙げられる。
光電変換素子は、少なくとも、第一の電極、光電変換層、及び第二の電極を順次有する。「順次」とは、これら電極および層が全体として上記の順で並んでいればよく、電極と層との間に他の層などが挿入されていてもよい。他の層が挿入されている場合としては、例えば、第一の電極、電子輸送層、光電変換層、正孔輸送層、及び第二の電極を順次有する光電変換素子が挙げられる。この場合、更に、電極と層との間または層と層との間に他の層などが挿入されていてもよい。また、「順次」とは、これら電極および層が、第一の電極側から順に積層されていてもよいし、第二の電極側から順に積層されていてもよいことを表す。具体的には、光電変換素子は、光の入射面側から観察した場合に、第一の電極、光電変換層、及び第二の電極の順に積層されていてもよいし、第二の電極、光電変換層、及び第一の電極の順に積層されていてもよい。また、光電変換素子が電子輸送層および正孔輸送層を有す場合、光電変換素子は、光の入射面側から観察した場合に、第一の電極、電子輸送層、光電変換層、正孔輸送層、及び第二の電極の順に積層されていてもよいし、第二の電極、正孔輸送層、光電変換層、電子輸送層、及び第一の電極の順に積層されていてもよい。なお、本開示では、光の入射面側から観察した場合に、第一の電極、電子輸送層、光電変換層、正孔輸送層、及び第二の電極の順に積層されている場合を主に説明するが、本光電変換素子はかかる態様に限定されない。当業者であれば、かかる説明から他の態様、すなわち、光の入射面側から観察した場合に、第二の電極、正孔輸送層、光電変換層、電子輸送層、及び第一の電極の順に積層されている場合などについても容易に理解できる。
光電変換素子は、必要に応じて、基材、表面保護層、封止部材、ＵＶカット層などを有する。
基材を有する場合、光電変換素子は、光の入射面側から観察した場合に、基材、第一の電極、電子輸送層、光電変換層、正孔輸送層、及び第二の電極の順に積層されている構成、又は基材、第二の電極、正孔輸送層、光電変換層、電子輸送層、及び第一の電極の順に積層されている構成を有することが好ましい。
＜基材＞
「基材」とは、光電変換素子を構成する各電極及び各層などを支持する部材である。基材は、光電変換効率を高める観点から光透過性が高いことが好ましく、透明であることがより好ましい。また、基材は、光電変換素子の用途の幅を広げる観点からフレキシブル性が高いことが好ましい。
透明性及びフレキシブル性を有する基材の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリスルホン、及びポリエーテルエーテルケトン等の樹脂フィルム、並びに平均厚みが２００μｍ以下の薄膜ガラスなどが挙げられる。これら材料の中でも、易製造性及びコストの観点から、ポリエステル及びポリイミドの樹脂フィルム、並びに薄膜ガラスが好ましい。
透明性を有するがフレキシブル性を有さない基材の材料としては、例えば、ガラスなどの無機物透明結晶体などが挙げられる。これら材料は、フレキシブル性を有さないが高い平坦性を有するため好ましい。
なお、基材の材料として樹脂フィルムを用いる場合、樹脂フィルムは、ガスバリア性を有することが好ましい。ガスバリア性とは、水蒸気や酸素などの透過を抑制する機能である。ガスバリア性を有する樹脂フィルムは、適宜公知のものを用いることができ、例えば、アルミニウム被覆された樹脂フィルムなどが挙げられる。
＜第一の電極＞
「第一の電極」とは、光電変換されて生じた電子を捕集する電極である。第一の電極が光の入射面側に設けられている場合、第一の電極は、光電変換効率を高める観点から光透過性が高いことが好ましく、透明であることがより好ましい。但し、第一の電極が光の入射面の反対側に設けられている場合、光透過性及び透明性が低くてもよい。
透明性を有する第一の電極としては、可視光に対して透明な電極である透明電極を用いることができる。透明電極は、例えば、透明導電膜、金属薄膜、及び透明導電膜が順次積層された構造体などである。なお、金属薄膜を挟み込む２つの透明導電膜は同一の材料から形成されていてもよいし、異なる材料から形成されていてもよい。
透明導電膜の材料としては、例えば、スズドープインジウム酸化物（ＩＴＯ）、亜鉛ドープインジウム酸化物（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ガリウムドープ亜鉛酸化物（ＧＺＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、銀のナノワイヤー、及びナノカーボン（カーボンナノチューブ、グラフェン等）などが挙げられる。これら材料の中でも、スズドープインジウム酸化物（ＩＴＯ）、亜鉛ドープインジウム酸化物（ＩＺＯ）、及びアルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）が好ましい。
金属薄膜の材料としては、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、白金、及びニッケル等の金属により形成される薄膜などが挙げられる。
なお、透明性を有する第一の電極は、硬性を維持する観点から、上記の基材と一体化しているものを用いることが好ましい。例えば、ＦＴＯコートガラス、ＩＴＯコートガラス、アルミニウムコートガラス、ＦＴＯコート透明プラスチック膜、ＩＴＯコート透明プラスチック膜などが挙げられる。
透明性を有さない第一の電極の材料としては、例えば、白金、金、銀、銅、及びアルミニウム等の金属、並びにグラファイトなどが挙げられる。
第一の電極の平均厚みは、５ｎｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上１μｍ以下であることがより好ましい。
第一の電極のシート抵抗は、５０Ω／□以下であることが好ましく、３０Ω／□以下であることがより好ましく、２０Ω／□以下であることが更に好ましい。
第一の電極が透明性を有する場合、第一の電極の光透過度は、６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることが更に好ましく、９０％以上であることが特に好ましい。上限については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
第一の電極は、湿式製膜法、蒸着法およびスパッタ法等の乾式製膜法、印刷法などにより形成することができる。
＜電子輸送層＞
「電子輸送層」とは、光電変換層で生じた電子を輸送し、光電変換層で生じた正孔の侵入を抑制する層である。電子輸送層は、１層からなる構造でもよいし、２層以上有する構造であってもよい。以下、一例として、電子輸送層を２層有する構造である場合について説明する。具体的には、第一の電子輸送層と、第一の電子輸送層及び光電変換層の間に設けられた第二の電子輸送層（「中間層」とも称する）と、を有する構造である。なお、電子輸送層が１層からなる構造である場合、第一の電子輸送層と同様の層であることが好ましい。
－第一の電子輸送層－
第一の電子輸送層は、金属酸化物の粒子を含有する層であることが好ましい。
金属酸化物としては、例えば、チタン、亜鉛、リチウム、及びスズ等の酸化物、並びにＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯ、ＡＺＯ、及びＧＺＯなどが挙げられる。これらの中でも、酸化亜鉛であることが好ましく、導電性を高めるためにドープされた酸化亜鉛であることがより好ましい。ドープされた酸化亜鉛としては、例えば、アルミニウムドープ酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛、及びリチウムドープ酸化亜鉛などが挙げられる。なお、金属酸化物は、金属のアルコキシド等を原料とするものを用いてもよい。
金属酸化物の粒子の平均粒子径としては、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることがより好ましい。
金属酸化物の粒子の平均粒子径は、例えば、次のような方法により金属酸化物の粒子の粒子径を無作為に１００個以上測定し、これらの平均値を求めることで算出される。まず、金属酸化物の粒子を含む分散液を、マイクロピペットを用いてガラス製のネブライザーに移す。次に、ネブライザーから、ＴＥＭ用・コロジオン膜付きグリッドに噴霧させて分散液を散布する。ＰＶＤ法を用いて、グリッドをカーボン蒸着し、電子顕微鏡にて、金属酸化物の粒子の像を取得する。得られた像に画像処理を行い、金属酸化物の粒子の粒子径を測定する。なお、光電変換素子の断面を走査型透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）により観察し、画像処理を用いて粒子認識を行うことで金属酸化物の粒子の粒子径を測定してもよい。また、レーザー回折・散乱法等により粒度分布の測定を行ってもよい。光電変換素子の断面出しの方法やＴＥＭによる観察、粒度分布の測定は公知の方法で行うことができる。
第一の電子輸送層の平均厚みは、１ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることがより好ましい。
第一の電子輸送層の製造方法としては、例えば、金属酸化物の粒子と分散媒とを含む分散液を塗布して乾燥させる方法が挙げられる。分散媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、１－プロパノール、２－メトキシエタノール、及び２－エトキシエタノール等のアルコール類、並びにこれらの混合物などが挙げられる。
－第二の電子輸送層（中間層）－
第二の電子輸送層は、アミン化合物を含有する層であることが好ましい。アミン化合物としては、第二の電子輸送層を設けることで光電変換素子の光電変換効率を向上させることができる材料であれば特に限定されないが、例えば、下記一般式（４）で表されるアミン化合物などを用いることが好ましい。
Figure 2022085206000002
上記一般式（４）中、Ｒ４及びＲ５は、置換基を有してもよい炭素数が１以上４以下のアルキル基またはＲ４及びＲ５が結合する環構造を表し、置換基を有してもよい炭素数が１以上４以下のアルキル基であることが好ましく、置換基を有さない炭素数が１以上４以下のアルキル基であることがより好ましい。上記置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、及び水酸基などが挙げられる。また、上記環構造における炭素数は３以上６以下であることが好ましい。なお、Ｒ４及びＲ５が置換基を有してもよい炭素数が１以上４以下のアルキル基である場合、Ｒ４及びＲ５におけるアルキル基は同一でも異なってもよい。
上記一般式（４）中、Ｘは、炭素数６以上１４以下の２価の芳香族基又は炭素数が１以上４以下のアルキル基を表し、炭素数６以上１４以下の２価の芳香族基であることが好ましい。
上記一般式（４）中、Ａは、下記構造式（１）～（３）で表される置換基のいずれかを表し、構造式（１）で表される置換基であることが好ましい。
Figure 2022085206000003
Figure 2022085206000004
Figure 2022085206000005
上記一般式（４）以外のアミン化合物としては、例えば、３－アミノプロピルトリエトキシシラン、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルジエトキシメチルシラン、３－（２－アミノエチルアミノ）プロピルトリメトキシシラン、３－（２－アミノエチルアミノ）プロピルジメトキシメチルシラン、３－（２－アミノエチルアミノ）プロピルトリエトキシシラン、トリメトキシ［３－（フェニルアミノ）プロピル］シラン、トリメトキシ［３－（メチルアミノ）プロピル］シラン、ビス［３－（トリメトシキシリル）プロピル］アミン、ビス［３－（トリエトシキシリル）プロピル］アミン、Ｎ，Ｎ’－ビス［３－（トリメトシキシリル）プロピル］エタン－１，２－ジアミンなどを挙げることができる。
第二の電子輸送層の製造方法としては、例えば、アミン化合物を含有する溶液をスピンコート法、ディッピング法などで付与して乾燥させる方法が挙げられる。
＜光電変換層＞
「光電変換層」とは、光を吸収することで電子及び正孔を発生させる層である。光電変換層は、２種以上の有機材料を含有し、具体的には、ドナー性有機材料（ｐ型有機半導体材料とも称する）とアクセプター性有機材料（ｎ型有機半導体材料とも称する）とを含有する。ドナー性有機材料およびアクセプター性有機材料は、それぞれ、複数種類の有機材料を用いてよく、これにより光電変換層が３種以上の有機材料を含有することが好ましい。また、光電変換層において、ドナー性有機材料及びアクセプター性有機材料は、混合されてバルクヘテロ構造を形成していることが好ましい。
－ドナー性有機材料－
ドナー性有機材料は、最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位が４．８ｅＶ以上５．７ｅＶ以下であるπ電子共役化合物であることが好ましく、５．１ｅＶ以上５．５ｅＶ以下であるπ電子共役化合物または５．２ｅＶ以上５．６ｅＶ以下であるπ電子共役化合物であることがより好ましい。
なお、最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位は、光電子収量分光法による測定、サイクリックボルタンメトリー法による測定などによって求めることができる。具体的には、理研計器ＡＣ－３などの装置を用いて測定することができる。
ドナー性有機材料としては、例えば、各種の芳香族誘導体（例えば、チオフェン、フルオレン、カルバゾール、チエノチオフェン、ベンゾジチオフェン、ジチエノシロール、キノキサリン、ベンゾチアジアゾールなど）をカップリングさせた共役高分子、低分子共役化合物であるポルフィリン類およびフタロシアニン類などが挙げられる。また、ドナー性有機材料は、分子内に電子供与性部位と電子受容性部位とを有するドナーアクセプター連結系材料類等であってもよい。
ドナー性有機材料の数平均分子量（Ｍｎ）は、低分子である場合は、１０，０００以下であることが好ましく、５，０００以下であることがより好ましい。また、高分子である場合は、１０，０００以上であることが好ましい。
ドナー性有機材料の好ましい一例としては、最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位が５．１ｅＶ以上５．５ｅＶ以下であり且つ数平均分子量（Ｍｎ）が１０，０００以下である有機材料が挙げられる。このような有機材料としては、例えば、下記一般式（１）で表される化合物などが挙げられる。
Figure 2022085206000006
上記一般式（１）中、Ｒ１は炭素数が２以上８以下のアルキル基を表す。
上記一般式（１）中、ｎは１以上３以下の整数を表す。
上記一般式（１）中、Ｙはハロゲン原子を表す。
上記一般式（１）中、ｍは０以上４以下の整数を表す。
上記一般式（１）中、Ｘは下記一般式（２）又は下記一般式（３）を表す。
Figure 2022085206000007
Figure 2022085206000008
上記一般式（２）中、Ｒ２は直鎖又は分岐のアルキル基を表し、炭素数が２以上３０以下の直鎖又は分岐のアルキル基であることが好ましい。
上記一般式（３）中、Ｒ３は直鎖又は分岐のアルキル基を表し、炭素数が２以上３０以下の直鎖又は分岐のアルキル基であることが好ましい。
ドナー性有機材料の好ましい他の一例としては、最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位が５．２ｅＶ以上５．６ｅＶ以下であり且つ数平均分子量（Ｍｎ）が１０，０００以上である有機材料が挙げられる。なお、この有機材料は、上記の、最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位が５．１ｅＶ以上５．５ｅＶ以下であり且つ数平均分子量（Ｍｎ）が１０，０００以下である有機材料と併用することが好ましい。
最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位が５．２ｅＶ以上５．６ｅＶ以下であり且つ数平均分子量（Ｍｎ）が１０，０００以上である有機材料としては、例えば、２，１，３－ベンゾチアジアゾール－チオフェン系共重合体、キノキサリン－チオフェン系共重合体、チオフェン－ベンゾジチオフェン系共重合体、ポリフルオレン系重合体などが挙げられる。
２，１，３－ベンゾチアジアゾール－チオフェン系共重合体とは、チオフェン骨格と２，１，３－ベンゾチアジアゾール骨格を主鎖に有する共役系共重合体を表す。２，１，３－ベンゾチアジアゾール－チオフェン系共重合体の具体例としては、下記一般式（５）～（８）などが挙げられる。なお、下記一般式（５）～（８）におけるｎは、それぞれ独立して、１以上１０００以下の整数を表す。
Figure 2022085206000009
Figure 2022085206000010
Figure 2022085206000011
Figure 2022085206000012
キノキサリン－チオフェン系共重合体とは、チオフェン骨格とキノキサリン骨格を主鎖に有する共役系共重合体を表す。キノキサリン－チオフェン系共重合体の具体例としては、下記一般式（９）などが挙げられる。なお、下記一般式（９）におけるｎは、１以上１０００以下の整数を表す。
Figure 2022085206000013
チオフェン－ベンゾジチオフェン系共重合体とは、チオフェン骨格とベンゾジチオフェン骨格を主鎖に有する共役系共重合体を表す。チオフェン－ベンゾジチオフェン系共重合体の具体例としては、下記一般式（１０）～（１３）などが挙げられる。なお、下記一般式（１０）～（１３）におけるｎは、それぞれ独立して、１以上１０００以下の整数を表す。
Figure 2022085206000014
Figure 2022085206000015
Figure 2022085206000016
Figure 2022085206000017
－アクセプター性有機材料－
アクセプター性有機材料は、最低空軌道（ＬＵＭＯ）準位が３．５ｅＶ以上４．５ｅＶ以下であるπ電子共役化合物であることが好ましい。
アクセプター性有機材料としては、例えば、フラーレン又はその誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸イミド誘導体、ペリレンテトラカルボン酸イミド誘導体などが挙げられる。これらの中でも、フラーレン誘導体が好ましい。
フラーレン誘導体としては、例えば、Ｃ６０、フェニル－Ｃ６１－酪酸メチル（公知文献等において、ＰＣＢＭ、［６０］ＰＣＢＭ、又はＰＣ６１ＢＭと記載されているフラーレン誘導体）、Ｃ７０、フェニル－Ｃ７１－酪酸メチル（公知文献等において、ＰＣＢＭ、［７０］ＰＣＢＭ、又はＰＣ７１ＢＭと記載されているフラーレン誘導体）、下記一般式（１４）で表されるフラロピロリジン系フラーレン誘導体などが挙げられるが、下記一般式（１４）で表されるフラロピロリジン系フラーレン誘導体であることが好ましい。
Figure 2022085206000018
上記一般式（１６）中、Ｙ１及びＹ２は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、又はアラルキル基を表す。但し、Ｙ１及びＹ２が共に水素原子であることはない。また、上記のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、及びアラルキル基はいずれも、置換基を有していても有していなくてもよい。
Ｙ１及びＹ２におけるアルキル基としては、炭素数１以上２２以下のアルキル基が好ましく、炭素数１以上１２以下のアルキル基がより好ましく、炭素数６以上１２以下のアルキル基が更に好ましい。これらのアルキル基は、直鎖状及び分枝鎖状のいずれでもよいが、直鎖状であることが好ましい。なお、アルキル基には、炭素鎖中に更にＳ、Ｏなどの異種元素が１個又は２個以上含まれていてもよい。
Ｙ１及びＹ２におけるアルケニル基としては、炭素数２以上１０以下のアルケニル基が好ましく、より好ましい具体例としては、ビニル基、１－プロペニル基、アリル基、イソプロペニル基、１－ブテニル基、２－ブテニル基、３－ブテニル基、１－メチル－２－プロペニル基、１，３－ブタジエニル基等の炭素数２以上４以下の直鎖状又は分岐鎖状アルケニル基を挙げることができる。
Ｙ１及びＹ２におけるアルキニル基としては、炭素数１以上１０以下のアルキニル基が好ましく、より好ましい具体例として、エチニル基、１－プロピニル基、２－プロピニル基、１－メチル－２－プロピニル基、１－ブチニル基、２－ブチニル基、３－ブチニル基等の炭素数２以上４以下の直鎖状又は分岐鎖状アルキニル基などが挙げられる。
Ｙ１及びＹ２におけるアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラリル基、フェナントリル基などが挙げられる。
Ｙ１及びＹ２におけるアラルキル基としては、２－フェニルエチル、ベンジル、１－フェニルエチル、３－フェニルプロピル、４－フェニルブチル等の炭素数７以上２０以下のアラルキル基などが挙げられる。
Ｙ１及びＹ２におけるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、又はアラルキル基が置換基を有する場合、当該置換基の具体例としては、例えば、アルキル基、アルコキシカルボニル基、ポリエーテル基、アルカノイル基、アミノ基、アミノカルボニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、基：－ＣＯＮＨＣＯＲ’（ただし、式中、Ｒ’はアルキル基である）、基：－Ｃ（＝ＮＲ’）－Ｒ”（ただし、式中、Ｒ’及びＲ”はアルキル基である）、基：－ＮＲ’＝ＣＲ”Ｒ’”（ただし、式中、Ｒ’、Ｒ”及びＲ’”はアルキル基である）などが挙げられる。
Ｙ１及びＹ２における置換基のうち、ポリエーテル基としては、例えば、式：Ｙ３－（ＯＹ４）ｎ－Ｏ－で表される基を例示できる。ここで、Ｙ３はアルキル基等の一価の炭化水素基であり、Ｙ４は、二価の脂肪族炭化水素基である。上記式で表されるポリエーテル基において、－（ＯＹ４）ｎ－で表される繰り返し単位の具体例としては、－（ＯＣＨ２）ｎ－、－（ＯＣ２Ｈ４）ｎ－、－（ＯＣ３Ｈ６）ｎ－等のアルコキシ鎖が挙げられる。これらの繰り返し単位の繰り返し数ｎは、１以上２０以下が好ましく、１以上５以下がより好ましい。－（ＯＹ４）ｎ－で表される繰り返し単位には、同一の繰り返し単位だけではなく、２種以上の異なる繰り返し単位が含まれていてもよい。なお、上記繰り返し単位のうち、－ＯＣ２Ｈ４－及び－ＯＣ３Ｈ６－については、直鎖状及び分枝鎖状のいずれであってもよい。
Ｙ１及びＹ２における置換基のうち、アルキル基と、アルコキシカルボニル基、アルカノイル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、ポリエーテル基、基：－ＣＯＮＨＣＯＲ’、基：－Ｃ（＝ＮＲ’）－Ｒ”、及び基：－ＮＲ’＝ＣＲ”Ｒ’”におけるアルキル基部分と、は炭素数１以上２２以下のアルキル基が好ましく、炭素数１以上１２以下のアルキル基がより好ましく、炭素数６以上１２以下のアルキル基が更に好ましい。
Ｙ１及びＹ２における置換基のうち、アミノ基と、アミノカルボニル基におけるアミノ基部分と、は炭素数１以上２０以下のアルキル基が１個又は２個以上結合したアミノ基が好ましい。
上記一般式（１６）中、Ａｒは、アリール基を表す。但し、アリール基は置換基を有していても有していなくてもよい。
Ａｒのアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラリル基、フェナントリル基などが挙げられる。これらの中でも、フェニル基が好ましい。
Ａｒのアリール基が置換基を有する場合、当該置換基の具体例としては、例えば、アリール基、アルキル基、シアノ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基などが挙げられる。これらの置換基のうちのアリール基としては、フェニル基等を例示できる。また、これらの置換基のうちのアルキル基と、アルコキシ基のアルキル基部分と、は炭素数１以上２２以下のアルキル基が好ましい。これらの置換基の数、及び置換位置については特に限定されないが、例えば、１個以上３個以下の置換基が任意の位置に存在することができる。
－光電変換層の平均厚み－
光電変換層の平均厚みは、５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることが好ましく、６０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であることがより好ましい。平均厚みが５０ｎｍ以上であることで、光電変換層の光吸収による生じるキャリア量が十分となる。また、平均厚みが４００ｎｍ以下であることで、光吸収により生じるキャリアの輸送効率低下が抑制される。
光電変換層の平均厚みは、例えば、次のような方法により光電変換層の厚みを無作為に９点で測定し、これらの平均値を求めることで算出される。まず、基板上に光電変換層を構成する材料を含む液体を塗布して乾燥させた後、溶剤で任意の点ふき取り、Ｂｒｕｋｅｒ社製ＤＥＫＴＡＫを用い、ふき取った場所の段差の高さを測定し、得られた測定値を厚みとする。なお、光電変換素子の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて観察することにより、光電変換層の平均厚みを測定してもよい。
－光電変換層におけるバルクへテロ接合の形成方法－
光電変換層は、上記の各有機材料を順次積層して平面的な接合界面を有する層としてもよいが、接合界面の面積を大きくするため、上記の各有機材料が三次元的に混在した構造を有するバルクへテロ接合を形成させることが好ましい。バルクヘテロ接合は、例えば、次のようにして形成する。
各有機材料が溶解性の高い材料である場合は、各有機材料を溶剤に溶かし、各有機材料が分子状で混合された溶液を作製し、塗布後に乾燥させて溶剤を除去することで形成する。この場合、更に加熱処理を行うことで各有機材料の凝集状態を最適化してもよい。
一方で、溶解性の低い有機材料を用いる場合は、一方の有機材料が溶解した溶液に他方の有機材料を分散させた液体を作製し、塗布後に乾燥させて溶剤を除去することで形成する。この場合、更に加熱処理を行うことで各有機材料の凝集状態を最適化してもよい。
－光電変換層の作製方法－
光電変換層の作製方法は、上記の各有機材料を含有する液体を付与する工程などを有する。付与方法としては、例えば、スピンコート法、ブレードコート法、スリットダイコート法、スクリーン印刷法、バーコーター法、鋳型法、印刷転写法、浸漬引き上げ法、インクジェット法、スプレー法、真空蒸着法などが挙げられる。これらの中から、厚み制御や配向制御など、作製しようとする光電変換層の特性に応じて適宜選択する。
例えば、スピンコート法を用いる場合、上記の各有機材料を５ｍｇ／ｍＬ以上４０ｍｇ／ｍＬ以下の濃度で含有する溶液を用いることが好ましい。なお、濃度とは、各有機材料を含む溶液の体積に対する各有機材料の合計質量を表す。上記濃度に設定することで均質な光電変換層を容易に作製することができる。
また、付与された各有機材料を含む液体から溶媒又は分散媒を除去するために、減圧下又は不活性雰囲気下（窒素、アルゴン雰囲気下）においてアニーリング処理を行ってもよい。アニーリング処理の温度は、４０℃以上３００℃以下であることが好ましく、５０℃以上１５０℃以下であることがより好ましい。なお、アニーリング処理を行うことで、積層した層間の界面において、各層を構成する材料が互いに浸透することで接触面積が増加し、短絡電流を増大させることができる場合があるため好ましい。
各有機材料を溶解又は分散させる溶媒又は分散媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、トルエン、キシレン、ｏ－クロロフェノール、アセトン、酢酸エチル、エチレングリコール、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、オルトジクロロベンゼン、クロロナフタレン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ－メチルピロリドン、及びγ－ブチロラクトンなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。また、これらの中でも、クロロベンゼン、クロロホルム、オルトジクロロベンゼンが特に好ましい。
なお、上記溶媒又は分散媒には各種添加剤を含有させてもよい。各種添加剤としては、例えば、ジヨードオクタン、オクタンジチオール等を用いることができる。
＜正孔輸送層＞
「正孔輸送層」とは、光電変換層で生じた正孔を輸送し、光電変換層で生じた電子の侵入を抑制する層である。正孔輸送層は、１層からなる構造でもよいし、２層以上有する構造であってもよい。以下、一例として、正孔輸送層を１層有する構造である場合について説明する。
正孔輸送層は、正孔輸送性を有する有機化合物及び無機化合物から選ばれる少なくとも１つを含有する層であることが好ましい。正孔輸送性を有する有機化合物としては、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェン：ポリスチレンスルホン酸）等の導電性高分子、及び芳香族アミン誘導体などが挙げられる。正孔輸送性を有する無機化合物としては、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化バナジウム、酸化ニッケル、及び酸化銅（Ｉ）などが挙げられる。これら正孔輸送性を有する化合物の中でも、酸化モリブデン、酸化タングステン、及び酸化バナジウムが好ましい。
正孔輸送層の平均厚みは、２００ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがより好ましい。
正孔輸送層の製造方法としては、例えば、正孔輸送性を有する化合物と溶媒又は分散媒とを含む液体を塗布して乾燥させる方法が挙げられる。塗布方法としては、スピンコート法、ゾルゲル法、スリットダイコート法、及びスパッタリング法などが挙げられる。
＜第二の電極＞
「第二の電極」とは、光電変換されて生じた正孔を捕集する電極である。第二の電極が光の入射面側に設けられている場合、第二の電極は、光電変換効率を高める観点から光透過性が高いことが好ましく、透明であることがより好ましい。但し、第二の電極が光の入射面の反対側に設けられている場合、光透過性及び透明性が低くてもよい。
第二の電極は、上記の第一の電極と同様のものを用いることができるため説明を省略する。
＜表面保護層（パッシベーション層）＞
「表面保護層」とは、光の入射面の反対側に設けられている電極と封止部材とが直接接触することを防止する層である。また、表面保護層は、光の入射面の反対側に設けられている電極に加え、積層されている各層の露出面が封止部材と直接接触することを防止するように設けられている部材であってもよい。なお、表面保護層は、パッシベーション層とも称される。
表面保護層の材料としては、例えば、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３等の金属酸化物、ポリエチレン、フッ素系コーティング剤、ポリパラキシリレン等のポリマーなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、金属酸化物が好ましい。
表面保護層の平均厚みは、１ｎｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。
表面保護層の製造方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ガスソースＣＶＤ法、コーティング法、印刷法、転写法などが挙げられる。
＜封止部材＞
「封止部材」とは、表面保護層を覆うように設けられ、水および酸素などの外部物質が光電変換素子内部へ侵入することを抑制する部材である。封止部材は、外部物質が光電変換素子内部へ侵入することを抑制するガスバリア部材、及び表面保護層に接着させる接着部材などを有するフィルム状の部材であることが好ましい。なお、封止部材が光の入射面の反対側に設けられている場合、封止部材は光透過性又は透明性を有していなくてもよい。
ガスバリア部材に要求される機能は、一般的に水蒸気透過量及び酸素透過量などで表現される。ＪＩＳ Ｋ７１２９ Ｂ法準拠に準拠する一日あたりの水蒸気透過量は、例えば、１×１０－２ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、低ければ低いほど好ましい。また、ＪＩＳ Ｋ７１２６－２に準拠する一日あたりの酸素透過量は、例えば、１ｃｍ３／ｍ２・aｔｍ以下であることが好ましく、低ければ低いほど好ましい。
接着部材の材料は、例えば、有機電界発光素子及び有機トランジスタ等の封止に用いられる一般的な材料を使用することができる。具体的には、感圧接着性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂などが挙げられる。これらの中でも、封止工程で加熱する必要がない、感圧接着性樹脂が好ましい。より具体的には、エチレン－酢酸ビニル共重合体樹脂、スチレン－イソブチレン樹脂、炭化水素系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂などが挙げられる。これら樹脂の主鎖、分岐鎖、末端における化学修飾、分子量の調整等によって、各種接着特性を得ることができる。
＜ＵＶカット層＞
「ＵＶカット層」とは、光の入射面側に設けられ、ＵＶ光による光電変換素子の劣化を抑制する層である。ＵＶカット層は、ＵＶ光を吸収するフィルム状の部材であることが好ましい。また、ＵＶカット層は、光の入射面側に位置する基材上に設けられていることが好ましい。
ＵＶカット層に要求される機能は、一般的に光透過率などで表現される。波長３７０ｎｍ以下の光に対する光透過率は、例えば、１％未満であることが好ましい。また、波長４１０ｎｍ以下の光に対する光透過率は、例えば、１％未満であることが好ましい。
＜ガスバリア層＞
「ガスバリア層」とは、水および酸素などの外部物質が光電変換素子内部へ侵入することを抑制する層である。ガスバリア層は、連続膜であることが好ましい。また、ガスバリア層は、基材と第一の電極との間に設けられることが好ましい。
ガスバリア層に要求される機能は、一般的に水蒸気透過量及び酸素透過量などで表現される。ＪＩＳ Ｋ７１２９ Ｂ法に準拠する一日あたりの水蒸気透過量は、例えば、１×１０－２ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、低ければ低いほど好ましい。また、ＪＩＳ Ｋ７１２６－２に準拠する一日あたりの酸素透過量は、例えば、１ｃｍ３／ｍ２・aｔｍ以下であることが好ましく、低ければ低いほど好ましい。
ガスバリア層の材料としては、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＡｌを含む材料、及びシロキサン系材料などが挙げられる。
＜その他の層＞
光電変換素子は、更に必要に応じて、絶縁性多孔質層、劣化防止層、保護層などのその他の層を有してもよい。
＜＜光電変換モジュール＞＞
「光電変換モジュール」とは、電気的に接続されている複数の光電変換素子を有するものである。電気的な接続は、光電変換素子が直列に接続されている場合及び並列に接続されている場合のいずれであってもよい。また、光電変換モジュールは、直列に接続されている複数の光電変換素子および並列に接続されている複数の光電変換素子の両方を有していてもよい。なお、本開示における「接続」は、いずれも、物理的な接続に限定されず、電気的な接続も含まれるものとする。
光電変換モジュールは、複数の光電変換素子と、光電変換素子間を電気的に接続する接続部と、を有し、必要に応じてその他部材を有する。言い換えると、光電変換モジュールは、少なくとも、第一の光電変換素子と、第二の光電変換素子と、第一の光電変換素子及び第二の光電変換素子を電気的に接続する接続部と、を有し、必要に応じてその他部材を有する。なお、光電変換素子および接続部は、機能上区別される部材であればよく、光電変換素子および接続部がそれぞれ独立した部材であってもよいが、光電変換素子および接続部が連続的または一体的に設けられた部材であってもよい。例えば、光電変換素子の一構成である電極等と接続部とが、それぞれ独立した部材であってもよいが、連続的または一体的に設けられた部材であってもよい。
光電変換モジュールの構成の一例について図１を用いて説明する。図１は、直列に接続されている複数の光電変換素子を有する光電変換モジュールの一例を示す断面概略図である。
図１で示すように、光電変換モジュール１０は、第一の光電変換素子３１、第二の光電変換素子３２、及び接続部１６を有する。
第一の光電変換素子３１および第二の光電変換素子３２は、それぞれ、積層方向ｂに沿って、光の入射面側から順に、ＵＶカット層２２、基材１１、ガスバリア層２３、第一の電極１２、第一の電子輸送層１３、第二の電子輸送層（中間層）１４、光電変換層１５、正孔輸送層１７、第二の電極１８、表面保護層（パッシベーション層）１９、封止部材２１を積層した構造（以降、「構造Ａ」とも称する）を有する。ここで、積層方向ｂは、光電変換素子における各層の面に対して垂直な方向を表す。
なお、第一の電極１２から第二の電極１８までの積層順は、上記の通り、この順に限られない。具体的には、第一の光電変換素子３１および第二の光電変換素子３２は、それぞれ、積層方向ｂに沿って、光の入射面側から順に、ＵＶカット層２２、基材１１、ガスバリア層２３、第二の電極１８、正孔輸送層１７、光電変換層１５、第二の電子輸送層（中間層）１４、第一の電子輸送層１３、第一の電極１２、表面保護層（パッシベーション層）１９、封止部材２１を積層した構造（以降、「構造Ｂ」とも称する）であってもよい。言い換えると、図１において、第一の電極１２と、第二の電極１８と、の位置が入れ替わり、第一の電子輸送層１３及び第二の電子輸送層（中間層）１４と、正孔輸送層１７と、の位置が入れ替わる構造である。本開示では、図１に示す通り、第一の電極１２が第二の電極１８より光の入射面側に位置する態様（構造Ａの態様）について主に説明するが、当業者であれば、かかる説明から他方の態様、すなわち、第二の電極１２が第一の電極１８より光の入射面側に位置する態様（構造Ｂの態様）について容易に理解できる。
接続部１６は、第一の光電変換素子３１および第二の光電変換素子３２を接続方向ａに沿って直列に接続する部材である。ここで、第一の光電変換素子３１および第二の光電変換素子３２の接続方向ａは、光電変換素子を構成する層（例えば、光電変換層１５）の面方向であって且つ第一の光電変換素子３１および第二の光電変換素子３２を結ぶ方向であり、例えば、第一の光電変換素子３１の端部および第二の光電変換素子３２の端部を結ぶ直線のうち最短距離の直線により示される方向などである。なお、接続方向ａの理解を図るために、図２を示す。図２は、図１の光電変換モジュールの一部構造を第二の電極１８側から観察した場合の一例を示す概略図である。
また、接続部１６は、第二の光電変換素子３２における第二の電極１８および正孔輸送層１７と連続している構造を有し、当該構造が第一の光電変換素子３１における第一の電極１２と接触することで第一の光電変換素子３１および第二の光電変換素子３２を直列に接続する。なお、第一の光電変換素子３１を構成する第一の電極１２において接続部１６と接触する領域を接触領域Ｘと表す。また、第一の光電変換素子３１を構成する第一の電極１２において接続部１６と非接触の領域であって且つ接続部１６に対して（言い換えると、接触領域Ｘに対して）第一の光電変換素子３１側（言い換えると、接続方向ａの負の方向側、第二の光電変換素子３２が位置する方向の反対側）に位置する領域を非接触領域Ｙと表す。
なお、第一の光電変換素子３１および第二の光電変換素子３２が構造Ｂである場合、接続部１６は、第二の光電変換素子３２における第一の電極１２、第一の電子輸送層１３、及び第二の電子輸送層（中間層）１４と連続している構造を有し、当該構造が第一の光電変換素子３１における第二の電極１８と接触することで第一の光電変換素子３１および第二の光電変換素子３２を直列に接続する。なお、第一の光電変換素子３１を構成する第二の電極１８において接続部１６と接触する領域を接触領域Ｘと表す。また、第一の光電変換素子３１の第二の電極１８において接続部１６と非接触の領域であって且つ接続部１６に対して（言い換えると、接触領域Ｘに対して）第一の光電変換素子３１側（言い換えると、接続方向ａの負の方向側、第二の光電変換素子３２が位置する方向の反対側）に位置する領域を非接触領域Ｙと表す。
接続部１６の構造について説明する。接続部１６は、光電変換素子における各層を積層方向ｂに沿って貫通する貫通構造を有し、具体的には、少なくとも光電変換層１５を積層方向ｂに沿って貫通する貫通構造を有する。より具体的には、光電変換層１５、第二の電子輸送層（中間層）１４、及び第一の電子輸送層１３を積層方向ｂに沿って貫通する貫通構造を有する。
なお、構造Ｂの態様においても、接続部１６は、光電変換素子における各層を積層方向ｂに沿って貫通する貫通構造を有し、具体的には、少なくとも光電変換層１５を積層方向ｂに沿って貫通する貫通構造を有する。より具体的には、光電変換層１５、及び正孔輸送層１７を積層方向ｂに沿って貫通する貫通構造を有する。
接続部１６を構成する材料について説明する。接続部１６は、上記の通り、第二の光電変換素子３２における第二の電極１８および正孔輸送層１７と連続している構造を有するので、第二の電極１８の材料および正孔輸送層１７の材料を有する。また、図１に示す通り、光電変換素子の各層及び電極と接触する接続部１６の外周部は正孔輸送層１７の材料により構成され、接続部１６の内部は第二の電極１８の材料により構成されている。従って、第一の光電変換素子３１における第一の電極１２は、接続部１６を構成する正孔輸送層１７の材料を含む部分（外周部）と接触している。このような構成により、第二の電極１８の材料により構成されている接続部１６の内部は、光電変換層１５、第二の電子輸送層（中間層）１４、及び第一の電子輸送層１３と接触せずに、正孔輸送層１７の材料を含む部分を介して第一の光電変換素子３１における第一の電極１２と接続することができる。
なお、構造Ｂの態様においては、接続部１６は、上記の通り、第二の光電変換素子３２における第一の電極１２、第一の電子輸送層１３、及び第二の電子輸送層（中間層）１４と連続している構造を有するので、第一の電極１２の材料、第一の電子輸送層１３の材料、及び第二の電子輸送層（中間層）１４の材料を有する。また、光電変換素子の各層及び電極と接触する接続部１６の外周部は第一の電子輸送層１３の材料および第二の電子輸送層（中間層）１４の材料により構成され、接続部１６の内部は第一の電極１２の材料により構成されている。従って、第一の光電変換素子３１における第二の電極１８は、接続部１６を構成する第一の電子輸送層１３の材料または第二の電子輸送層（中間層）１４の材料を含む部分（外周部）と接触している。このような構成により、第一の電極１２の材料により構成されている接続部１６の内部は、光電変換層１５、及び正孔輸送層１７と接触せずに、第一の電子輸送層１３の材料および第二の電子輸送層（中間層）１４の材料を含む部分を介して第一の光電変換素子３１における第二の電極１８と接続することができる。
接続部１６の周辺領域である上記の接触領域Ｘ及び非接触領域Ｙについて説明する。非接触領域Ｙの接続方向ａにおける長さは、３０ｍｍ以下であり、２５ｍｍ以下であることが好ましい。また、非接触領域Ｙの接続方向ａにおける長さは、８．５ｍｍ以上であることが好ましい。なお、非接触領域Ｙの接続方向ａにおける長さは、図１に示す断面の奥行方向全体に渡って３０ｍｍ以下であることが好ましいが、これに限られない。すなわち、図１に示す断面の奥行方向の少なくとも１ヶ所において３０ｍｍ以下であればよい。また、非接触領域Ｙの接続方向ａにおける長さの調整方法としては、例えば、第一の光電変換素子３１における第一の電極１２の長さを適宜調整すること、接続部を形成する前段階として設けられる貫通部の位置又は大きさを適宜調整することなどが挙げられる。
非接触領域Ｙの接続方向ａにおける長さを３０ｍｍ以下にする理由について説明する。図１において、第一の光電変換素子３１の第一の電極１２に捕集された電子は、第一の電極１２内を接続部１６との接触領域方向、言い換えると接続方向ａの正の方向に移動する。このとき、第一の電極１２の非接触領域Ｙの接続方向ａにおける長さが長くなるほど、電子の移動距離が長くなり、第一の電極１２における抵抗により光電変換モジュールの光電変換効率が低下するが、非接触領域Ｙの接続方向ａにおける長さを３０ｍｍ以下にすることで光電変換モジュールの光電変換効率の低下を抑制することができる。また、非接触領域Ｙの接続方向ａにおける長さと関係する光電変換モジュールの光電変換効率の低下による影響は、高照度下（例えば、１０,０００ｌｘ照度下）より低照度下（例えば、２００ｌｘ照度下）の方が大きいため、低照度下においても用いられる光電変換モジュールにおいて非接触領域Ｙの接続方向ａにおける長さを３０ｍｍ以下にすることが効果的となる。
構造Ｂの態様においても、構造Ａの態様と同様に、非接触領域Ｙの接続方向ａにおける長さを３０ｍｍ以下にすることで光電変換モジュールの光電変換効率の低下を抑制することができる。具体的には、第一の光電変換素子３１の第二の電極１８に捕集された正孔は、第二の電極１８内を接続部１６との接触領域方向、言い換えると接続方向ａの正の方向に移動する。このとき、第二の電極１８の非接触領域Ｙの接続方向ａにおける長さが長くなるほど、正孔の移動距離が長くなり、第二の電極１８における抵抗により光電変換モジュールの光電変換効率が低下するが、非接触領域Ｙの接続方向ａにおける長さを３０ｍｍ以下にすることで光電変換モジュールの光電変換効率の低下を抑制することができる。
なお、非接触領域Ｙの接続方向ａにおける長さを８．５ｍｍ以上にした場合、光電変換可能な領域を増やすことができ、光電変換効率を向上させることができる。
上記説明においては、第一の光電変換素子および第二の光電変換素子の間に接続部を１つ有する形態について説明したが、第一の光電変換素子および第二の光電変換素子の間の接続部の数は複数であってもよい。そこで、接続部の数が複数である形態について図３を用いて説明する。図３は、第一の光電変換素子および第二の光電変換素子の間の接続部の数が２つである光電変換モジュールの一例を示す概略図である。図３に示す光電変換モジュールにおける各構成は、図１に示す光電変換モジュールと同様のため、説明を省略する。
また、非接触領域Ｙの接続方向ａにおける長さが３０ｍｍ以下である点も、図１に示す光電変換モジュールと同様である。なお、図３に示すような第一の光電変換素子および第二の光電変換素子の間に接続部を複数有する光電変換モジュールにおいて、Ｙは、第一の光電変換素子を構成する第一の電極において接続部と非接触の領域であって且つ最も第一の光電変換素子側（言い換えると、接続方向ａの負の方向側、第二の光電変換素子３２が位置する方向の反対側）に位置する接続部に対して（言い換えると、接触領域Ｘに対して）第一の光電変換素子側（言い換えると、接続方向ａの負の方向側、第二の光電変換素子３２が位置する方向の反対側）に位置する領域を非接触領域Ｙと表す。
＜＜光電変換モジュールの製造方法＞＞
光電変換モジュールの製造方法の一例として、直列に接続されている複数の光電変換素子を有する光電変換モジュールの製造方法について説明する。また、本開示では、図１に示すような構造Ａを有する光電変換モジュールの製造方法の一例について説明するが、当業者であれば、かかる説明から構造Ｂを有する光電変換モジュールの製造方法の一例について容易に理解できる。
光電変換モジュールの製造方法は、例えば、第一の電極を形成する第一の電極形成工程と、第一の電極上に電子輸送層を形成する電子輸送層形成工程と、電子輸送層上に光電変換層を形成する光電変換層形成工程と、電子輸送層及び光電変換層を貫通する貫通部を形成する貫通部形成工程と、光電変換層上に正孔輸送層を形成し且つ貫通部における第一の電極、電子輸送層、及び光電変換層の露出表面を正孔輸送層の材料で被覆する正孔輸送層形成工程と、正孔輸送層上に第二の電極を形成し且つ貫通部を第二の電極の材料で充填して貫通構造を形成する第二の電極形成工程と、を有し、必要に応じて表面保護層形成工程、封止部材形成工程、ＵＶカット層形成工程、ガスバリア層形成工程、その他工程等を有する。
＜第一の電極形成工程＞
光電変換モジュールの製造方法は、第一の電極を形成する第一の電極形成工程を有することが好ましい。また、第一の電極は、基材上または基材上に形成されたガスバリア層上に形成されることが好ましい。
第一の電極を形成する方法は、第一の電極に関する説明において記載した通りである。
＜電子輸送層形成工程＞
光電変換モジュールの製造方法は、第一の電極上に電子輸送層を形成する電子輸送層形成工程を有することが好ましい。また、電子輸送層として第一の電子輸送層および第二の電子輸送層（中間層）を有する場合は、電子輸送層形成工程は、第一の電極上に第一の電子輸送層を形成する第一の電子輸送層形成工程と、第一の電子輸送層上に第二の電子輸送層を形成する第二の電子輸送層形成工程と、を有することが好ましい。
電子輸送層を形成する方法は、電子輸送層に関する説明において記載した通りである。
＜光電変換層形成工程＞
光電変換モジュールの製造方法は、電子輸送層上に光電変換層を形成する光電変換層形成工程を有することが好ましい。
光電変換層を形成する方法は、光電変換層に関する説明において記載した通りである。
＜貫通部形成工程＞
光電変換モジュールの製造方法は、電子輸送層及び光電変換層を貫通する貫通部を形成する貫通部形成工程を有することが好ましい。本開示において貫通部とは空孔を表し、図１に示すような構造Ａを有する光電変換モジュールであれば電子輸送層及び光電変換層を貫通する空孔を表す。貫通部の形状および大きさ等は、第一の光電変換素子及び第二の光電変換素子を電気的に接続可能である限り限定されないが、例えば、光電変換モジュールを第二の電極側から平面視した場合にライン状または円形状になる形状が挙げられ、光電変換モジュールの断面を観察した場合に長方形または正方形になる形状が挙げられる。また、貫通部は、非接触領域Ｙの接続方向ａにおける長さが３０ｍｍ以下になる位置に形成される。
貫通部を形成する方法としては、例えば、レーザーデリーションやメカニカルスクライブなどが挙げられる。
＜正孔輸送層形成工程＞
光電変換モジュールの製造方法は、光電変換層上に正孔輸送層を形成し且つ貫通部における第一の電極、電子輸送層、及び光電変換層の露出表面を正孔輸送層の材料で被覆する正孔輸送層形成工程を有することが好ましい。
正孔輸送層を形成する方法は、正孔輸送層に関する説明において記載した通りである。
＜第二の電極形成工程＞
光電変換モジュールの製造方法は、正孔輸送層上に第二の電極を形成し且つ貫通部を第二の電極の材料で充填して貫通構造を形成する第二の電極形成工程を有することが好ましい。本開示において貫通構造とは貫通部の内部を満たす構造体を表し、図１に示すような構造Ａを有する光電変換モジュールであれば正孔輸送層の材料および第二の電極の材料で形成される構造体を表す。
第二の電極を形成する方法は、第二の電極に関する説明において記載した通りである。
＜表面保護層形成工程＞
光電変換モジュールの製造方法は、必要に応じて、光の入射面の反対側に設けられている電極上に表面保護層を形成する表面保護層形成工程を有していてもよい。また、表面保護層形成工程は、積層されている各層の露出面に対しても表面保護層を形成する工程であることが好ましい。
＜封止部材形成工程＞
光電変換モジュールの製造方法は、必要に応じて、表面保護層を覆うように封止部材を形成する封止部材形成工程を有していてもよい。
＜ＵＶカット層形成工程＞
光電変換モジュールの製造方法は、必要に応じて、光の入射面側にＵＶカット層を形成するＵＶカット層形成工程を有していてもよい。
＜ガスバリア層形成工程＞
光電変換モジュールの製造方法は、必要に応じて、基材と第一の電極との間にガスバリア層を形成するガスバリア層形成工程を有していてもよい。
＜その他工程＞
光電変換モジュールの製造方法は、必要に応じて、絶縁性多孔質層形成工程、劣化防止層形成工程、保護層形成工程等を有していてもよい。
＜光電変換モジュールの製造方法の具体例＞
図４Ａから図４Ｍを用いて、光電変換モジュールの製造方法の一例を詳細に説明する。図４Ａから図４Ｍは、光電変換モジュールの製造方法の一例を示す概略図である。
図４Ａに示すように、まず、基板１１上に第一の電極１２を形成する。一つの基板１１上に複数の光電変換素子を形成する場合、図４Ｂに示すように、形成した第一の電極１２の一部を消失させ、第一の分割部１２’を形成する。次に、図４Ｃ及び図４Ｄに示すように、基板１１及び第一の電極１２上に第１の電子輸送層１３及び第２の電子輸送層（中間層）１４を形成する。次に形成した第２の電子輸送層１４上に、図４Ｅに示すように、光電変換層１５を形成する。光電変換層１５を形成した後、図４Ｆに示すように、第一の電極１２上に形成した第１の電子輸送層１３及び第２の電子輸送層１４と、光電変換層１５とを、貫通するよう所定の領域を除去し、貫通部１６’を形成する。貫通部１６’を形成した後、図４Ｇ及び図４Ｈに示すように、正孔輸送層１７及び第二の電極１８を形成する。また、正孔輸送層１７及び第二の電極１８の形成に伴い、貫通部１６’に正孔輸送層の材料および第二の電極の材料からなる構造体である接続部１６が形成される。一つの基板１１上に複数の光電変換素子を形成する場合、図４Ｉに示すように、第二の電極１８に第二の分割部１２’’を形成する。
なお、本開示の光電変換素子の製造方法においては、図４Ｊ及び図４Ｋに示すように、第二の電極１８上に表面保護層１９を形成した後、基板上の各電極および各層を覆うように封止部材２１を設けてもよい。また、本開示の光電変換素子の製造方法においては、図４Ｌに示すようにＵＶカット層２２を基板１１の露出面上に設けてもよく、図４Ｍに示すように第一の電極１２と基板１１との間にガスバリア層２３を設けてもよい。
＜＜電子機器＞＞
電子機器は、少なくとも、上記の光電変換モジュールと、光電変換モジュールと電気的に接続された装置と、を有する。光電変換モジュールと電気的に接続された装置は、光電変換モジュールが光電変換することにより生じた電力などにより動作する装置である。また、電子機器は、用途によって複数の実施形態を有し、例えば、次の第一の形態および第二の形態などを挙げることができる。
第一の形態は、光電変換モジュールと、光電変換モジュールと電気的に接続された装置と、を有し、必要に応じて、その他装置を有する電子機器である。
第二の形態は、光電変換モジュールと、光電変換モジュールと電気的に接続された蓄電池と、光電変換モジュールおよび蓄電池と電気的に接続された装置と、を有し、必要に応じて、その他装置を有する電子機器である。
＜＜電源モジュール＞＞
電源モジュールは、少なくとも、上記の光電変換モジュールと、光電変換モジュールと電気的に接続された電源ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）と、を有し、必要に応じて、その他装置を有する。
＜＜用途＞＞
上記の光電変換モジュールは、自立型電源として機能させることができ、光電変換によって発生した電力を用いて、装置を動作させることができる。また、光電変換モジュールは、光が照射されることにより発電することが可能であるため、電子機器を外部電源に接続したり、電池交換したりする必要がない。そのため、電源設備がない場所でも電子機器を動作させたり、身に着けて持ち歩いたり、電池交換が困難な場所でも電池を交換することなく、電子機器を動作させたりすることができる。また、電子機器に乾電池を用いる場合は、その分、電子機器が重くなったり、サイズが大きくなったりするため、壁や天井への設置、持ち運びに支障を来すことがあるが、光電変換モジュールは、軽量で薄いため、設置自由度が高く、身に着けたり、持ち歩く上でもメリットが大きい。
このように、光電変換モジュールは自立型電源として使用できるため、光電変換モジュールを搭載した電子機器は様々な用途に用いることができる。例えば、光電変換モジュールを搭載した電子機器の用途としては、電子卓上計算機、腕時計、携帯電話、電子手帳、電子ペーパーなどの表示機器、パソコン用マウス、パソコン用キーボードなどのパソコンの付属機器、温湿度センサや人感センサなどの各種センサ機器、ビーコンやＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎ Ｓｙｓｔｅｍ）などの発信機、補助灯、リモコン等が挙げられる。
本開示の光電変換モジュールは、低照度の光でも発電できる。低照度とは、例えば、照明等で照らされた室内環境における照度が挙げられ、具体的には、２０ルクス以上１,０００ルクス以下の照度であり、太陽の直射光（およそ１００,０００ルクス）と比較し、非常に微弱である。即ち室内でも、更に薄暗い影のところでも発電することが可能であるため、適用範囲が広い。また、乾電池のように液漏れがなく、ボタン電池のように誤飲することもなく安全性が高い。更に、充電式や乾電池式の電気器具の連続使用時間を長くするための補助電源として用いることもできる。このように、光電変換モジュールと、光電変換モジュールが光電変換することによって発生した電力によって動作する装置とを組み合わせることで、軽量で使い勝手がよく、設置自由度が高く、交換が不要で、安全性に優れ、かつ環境負荷低減にも有効な電子機器を得ることができる。そのため、光電変換モジュールを搭載した電子機器は様々な用途に用いることができる。
光電変換モジュールと、光電変換モジュールが光電変換することによって発生した電力によって動作する装置回路とを組み合わせた電子機器の基本構成の一例を示す概略図を図５に示す。光電変換モジュールに光が照射されると発電して電力を取り出すことができ、装置回路はその電力によって動作することが可能になる。
しかし、光電変換モジュールは周囲の照度によって出力が変化するため、図５に示す電子機器は安定に動作することができない場合がある。この場合、図６の電子機器の基本構成の一例を示す概略図に示すように、装置回路側に安定した電圧を供給するために、光電変換モジュールと装置回路との間に電源ＩＣを組み込むことが好ましい。
また、光電変換モジュールは十分な照度の光が照射されていれば発電できるが、発電するだけの照度が足りなくなると、所望の電力が得られなくなり、これが光電変換モジュールの欠点でもある。この場合には、図７の電子機器の基本構成の一例を示す概略図に示すように、キャパシタ等の蓄電デバイスを電源ＩＣと機器回路との間に設けることによって、光電変換モジュールからの余剰電力を蓄電デバイスに充電することができ、照度が低すぎる場合や、光電変換モジュールに光が当たらない場合でも、蓄電デバイスに蓄えられた電力を機器回路に供給することができ、機器回路を安定に動作させることが可能となる。
このように、光電変換モジュールおよび機器回路を組み合わせた電子機器において、電源ＩＣや蓄電デバイスを組み合わせることで、電源のない環境でも動作可能であり、また電池交換が不要で、安定に駆動させることが可能になり、光電変換モジュールを搭載した電子機器は様々な用途に用いることができる。
また、光電変換モジュールは、電源モジュールとしても使用することが可能である。例えば、図８の電源モジュールの基本構成の一例を示す概略図に示すように、光電変換モジュールおよび電源ＩＣを接続すると、光電変換モジュールが光電変換することによって発生した電力を電源ＩＣにて一定の電圧レベルで供給することが可能な直流電源モジュールを構成することができる。
更に、図９の電源モジュールの基本構成の一例を示す概略図に示すように、電源ＩＣに蓄電デバイスを追加することにより、光電変換素子が発生させた電力を蓄電デバイスに充電することが可能になり、照度が低すぎる場合や、光電変換素子に光が当たらない状態になっても、電力を供給することが可能な電源モジュールを構成することができる。
図８及び図９に示した電源モジュールは、従来の一次電池のように電池交換をすることなく、電源モジュールとして使用することが可能である。そのため、光電変換モジュールを搭載した電源モジュールは様々な用途に用いることができる。
以下、上記の光電変換モジュールと、電力によって動作する装置と、を有する電子機器の具体的な用途について説明する。
＜パソコン用マウス用途＞
図１０は、電子機器の一例としてのパソコン用マウス（以降、「マウス」とも称する）の基本構成の一例を示す概略図である。図１０に示すように、マウスは、光電変換モジュールと、電源ＩＣと、蓄電デバイスと、マウス制御回路と、を有する。また、マウス制御回路の電源は、接続されている光電変換モジュール又は蓄電デバイスから電力が供給される。これにより、マウスを使用していない時に蓄電デバイスに充電し、その電力でマウスを動作させることができ、配線や電池交換が不要なマウスを得ることができる。また、電池が不要になることで軽量化も可能となり、マウス用途として好適である。
図１１は、図１０に示したパソコン用マウスの一例を示す概略外観図である。図１１に示すように、光電変換モジュール、電源ＩＣ、蓄電デバイス、及びマウス制御回路は、マウス内部に実装されるが、光電変換モジュールに光が当たるように光電変換モジュールの上部は透明の筐体で覆われている。また、マウスの筐体すべてを透明な樹脂で成形することも可能である。光電変換モジュールの配置は、これに限られるものではなく、例えば、マウスを手で覆っていても光が光電変換モジュールに当たる位置に配置することもできる。
＜パソコン用キーボード用途＞
図１２は、電子機器の一例としてのパソコン用キーボード（以降、「キーボード」とも称する）の基本構成の一例を示す概略図である。図１２に示すように、キーボードは、光電変換モジュールと、電源ＩＣと、蓄電デバイスと、キーボード制御回路と、を有する。また、キーボード制御回路の電源は、接続されている光電変換モジュール又は蓄電デバイスから電力が供給される。これにより、キーボードを使用していない時に蓄電デバイスに充電し、その電力でキーボードを動作させることができ、配線や電池交換が不要なキーボードを得ることができる。また、電池が不要になることで軽量化も可能となり、キーボード用途として好適である。
図１３は、図１２に示したパソコン用キーボードの一例を示す概略外観図である。図１３に示すように、光電変換モジュール、電源ＩＣ、蓄電デバイス、及びキーボード制御回路は、キーボード内部に実装されるが、光電変換モジュールに光が当たるように光電変換モジュールの上部は透明の筐体で覆われている。また、キーボードの筐体すべてを透明な樹脂で成形することも可能である。光電変換モジュールの配置は、これに限られるものではなく、例えば、光電変換モジュールを組み込むスペースが小さい小型のキーボードである場合には、図１４の、図１２に示したパソコン用キーボードの他の一例を示す概略外観図に示すように、キーの一部に小型の光電変換モジュールを埋め込むこともできる。
＜センサ用途＞
図１５は、電子機器の一例としてのセンサの基本構成の一例を示す概略図である。図１５に示すように、センサは、光電変換モジュールと、電源ＩＣと、蓄電デバイスと、センサ回路と、を有する。また、センサ回路の電源は、接続されている光電変換モジュール又は蓄電デバイスから電力が供給される。これにより、外部電源に接続する必要がなく、また電池交換を行う必要もなく、センサを構成することが可能となる。センサのセンシング対象としては、温湿度、照度、人感、ＣＯ２、加速度、ＵＶ、騒音、地磁気、気圧などを挙げることができる。センサは、図１６中Ａに示すように、定期的に測定対象をセンシングして取得したデータをＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やスマートフォンなどに無線通信で送信することが好ましい。
ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）社会の到来により、センサは急増することが予想されている。一方で、この無数のセンサの電池を一つ一つ交換するには大きな手間がかかり、現実的ではない。またセンサは、天井や壁など、電池交換しにくい場所に配置されることも作業性を低下させている。そのため、光電変換モジュールにより電力供給できるセンサのメリットは非常に大きい。また、本開示の光電変換モジュールは、低照度でも高い出力を得ることができ、かつ出力の光入射角依存性が小さいことから、設置自由度が高いといったメリットも得られる。
＜ターンテーブル用途＞
図１７は、電子機器の一例としてのターンテーブルの基本構成の一例を示す概略図である。図１７に示すように、ターンテーブルは、光電変換モジュールと、電源ＩＣと、蓄電デバイスと、ターンテーブル制御回路と、を有する。また、ターンテーブル制御回路の電源は、接続されている光電変換モジュール又は蓄電デバイスから電力が供給される。これにより、外部電源に接続する必要がなく、また電池交換を行う必要もなく、ターンテーブルを構成することが可能となる。なお、ターンテーブルは、例えば、商品を陳列するショーケースなどに用いられるが、電源の配線は見栄えが悪く、また電池交換の際には陳列物を撤去しなければならず、大きな手間がかかっていた。そのため、光電変換モジュールにより電力供給できるターンテーブルのメリットは非常に大きい。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
（実施例１）
＜光電変換モジュールの作製＞
－第一の電極付き基材－
まず、ＩＴＯ、Ａｇ、及びＩＴＯ（これらをＩＡＩとも称する）が、それぞれ順に、４０ｎｍ、７ｎｍ、及び４０ｎｍの層厚となるように製膜されたガスバリア膜付きポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板（６０ｍｍ×６０ｍｍ）をジオマテック株式会社より調達した。次に、第一の電極に相当するＩＡＩにおいて、フォトリソグラフィーによりエッチング幅が２０μｍとなるような分割部を形成した。作製された第一の電極付き基材を図１８に示す。図１８において、斜線部はＩＡＩを表し、白色部はエッチング部分を表す。
－電子輸送層の形成－
次に、酸化亜鉛ナノ粒子液（Ａｌｄｒｉｃｈ社製、平均粒子径１２ｎｍ）を、ＩＡＩ製膜されたガスバリア膜付きポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板（１５Ω／□）上に３，０００ｒｐｍでスピンコートし、８０℃で１０分乾燥させ、平均厚み３０ｎｍの電子輸送層を形成した。
－光電変換層の形成－
Ｐ３ＨＴ（ａｌｄｒｉｃｈ社製，数平均分子量（Ｍｎ）＝５４，０００）１０ｍｇと、ＰＣ６１ＢＭ（ａｌｄｒｉｃｈ社製）１０ｍｇを、クロロホルム１ｍＬに溶解させ、光電変換層塗工液Ａとした。
次に、電子輸送層上に光電変換層塗工液Ａを１０００ｒｐｍでスピンコートし、平均厚み１５０ｎｍの光電変換層を形成した。
－貫通部の形成－
次に、光電変換素子間を直列に接続する接続部を形成する前段階として貫通部を形成した。貫通部は、レーザーデリーション（紫外レーザー、波長３５５ｎｍ）を用いて形成（デリーション）され、光電変換モジュールを第二の電極側から平面視した場合における貫通部の形状は長方形であった。また、次工程において本貫通部に接続部が形成された際、非接触領域の接続方向における長さは、８．５ｍｍであった。
－正孔輸送層、第二の電極、及び接続部の形成－
次に、光電変換層上および貫通部にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ＣＬＥＶＩＯＳＴＭ Ｐ ＡＰ．ＡＩ ４０８３）からなる正孔輸送層の材料をスピンコートにて１０ｎｍの平均厚みとなるように製膜後、銀からなる第二の電極の材料を真空蒸着にて１０ｎｍの平均厚みとなるように成膜し、正孔輸送層、第二の電極、及び接続部を形成した。なお、図４Ｉに示すように、第二の電極に分割部を形成した。
－最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位の測定－
理研計器社製のＡＣ－２を用い、光電変換層において、最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位を測定した。結果、４．９ｅＶであった。
－太陽電池特性評価－
作製した光電変換モジュールを構成する各光電変換素子の白色ＬＥＤ照射下（０．０７ｍＷ／ｃｍ２）における低照度変換効率（ＰＣＥＬ）を測定した。また、各光電変換素子の白色ＬＥＤ照射下（３．５ｍＷ／ｃｍ２）における高照度変換効率（ＰＣＥＨ）を測定した。次に、低照度変換効率の高照度変換効率に対する比（ＰＣＥＬ／ＰＣＥＨ）を算出した。なお、白色ＬＥＤはコスモテクノ社製デスクランプＣＤＳ－９０αを用い、評価機器はＮＦ回路設計ブロック社製太陽電池評価システムＡｓ－５１０－ＰＶ０３を用いた。また、ＬＥＤ光源の出力の測定はセコニック社製分光色彩照度計Ｃ－７０００を用いた。結果を表１に示す。
（実施例２）
＜光電変換モジュールの作製＞
実施例１の光電変換モジュールの作製において、光電変換層塗工液Ａを下記の光電変換層塗工液Ｂに変更し、光電変換層の平均厚みを９０ｎｍに変更した以外は実施例１と同様にして光電変換モジュールを作製した。
また、実施例１と同様に最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位の測定および太陽電池特性評価を行った。最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位は５．１ｅＶであった。また、太陽電池特性評価の結果を表１に示す。
－光電変換層塗工液Ｂ－
ＰＤＰＰ３Ｔ（Ｏｓｓｉｌａ社製，重量平均分子量（Ｍｗ）＝６６，０００）１０ｍｇと、ＰＣ６１ＢＭ（ａｌｄｒｉｃｈ社製）１０ｍｇを、１，８－ジヨードオクタンを３体積％含むクロロベンゼン１ｍＬに溶解させ、光電変換層塗工液Ｂとした。
（実施例３）
＜光電変換モジュールの作製＞
実施例１の光電変換モジュールの作製において、光電変換層塗工液Ａを下記の光電変換層塗工液Ｃに変更した以外は実施例１と同様にして光電変換モジュールを作製した。
また、実施例１と同様に最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位の測定および太陽電池特性評価を行った。最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位は５．２ｅＶであった。また、太陽電池特性評価の結果を表１に示す。
－光電変換層塗工液Ｃ－
下記に示す例示化合物１（数平均分子量（Ｍｎ）＝１，５５４）１５ｍｇと、下記に示す例示化合物２の１０ｍｇを、クロロホルム１ｍＬに溶解させ、光電変換層塗工液Ｃとした。
Figure 2022085206000019
Figure 2022085206000020
（実施例４）
＜光電変換モジュールの作製＞
実施例３の光電変換モジュールの作製において、正孔輸送層の材料を酸化モリブデンに変更し、真空蒸着にて１０ｎｍの平均厚みとなるように正孔輸送層を成膜した以外は実施例３と同様にして光電変換モジュールを作製した。
また、実施例３と同様に太陽電池特性評価を行った。太陽電池特性評価の結果を表１に示す。
（実施例５）
＜光電変換モジュールの作製＞
実施例４の光電変換モジュールの作製において、光電変換層塗工液Ｃを下記の光電変換層塗工液Ｄに変更した以外は実施例４と同様にして光電変換モジュールを作製した。
また、実施例４と同様に太陽電池特性評価を行った。太陽電池特性評価の結果を表１に示す。
－光電変換層塗工液Ｄ－
上記に示す例示化合物１（数平均分子量（Ｍｎ）＝１，５５４）１４ｍｇと、ＰＣ６１ＢＭ（Ｅ１００Ｈ，フロンティアカーボン社製）１０ｍｇを、クロロホルム１ｍＬに溶解させ、光電変換層塗工液Ｃとした。
（実施例６）
＜光電変換モジュールの作製＞
実施例５の光電変換モジュールの作製において、光電変換層塗工液Ｄを下記の光電変換層塗工液Ｅに変更した以外は実施例５と同様にして光電変換モジュールを作製した。
また、実施例５と同様に太陽電池特性評価を行った。太陽電池特性評価の結果を表１に示す。
－光電変換層塗工液Ｅ－
上記に示す例示化合物１（数平均分子量（Ｍｎ）＝１，５５４）１５ｍｇと、ＰＣ６１ＢＭ（Ｅ１００Ｈ，フロンティアカーボン社製）１０ｍｇと、ＰＣＤＴＢＴ（ｏｓｓｉｌａ社製、重量平均分子量（Ｍｗ）＝３５，０００）３ｍｇを、クロロホルム１ｍＬに溶解させ、光電変換層塗工液Ｅとした。
（実施例７）
＜光電変換モジュールの作製＞
実施例４の光電変換モジュールの作製において、電子輸送層の形成方法を下記の方法に変更した以外は実施例４と同様にして光電変換モジュールを作製した。
また、実施例４と同様に太陽電池特性評価を行った。太陽電池特性評価の結果を表１に示す。
－電子輸送層の形成－
酸化亜鉛ナノ粒子液（Ａｌｄｒｉｃｈ社製、平均粒子径１２ｎｍ）を、ＩＡＩ製膜されたガスバリア膜付きポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板（１５Ω／□）上に３，０００ｒｐｍでスピンコートし、８０℃で１０分乾燥させ、平均厚み３０ｎｍの第一の電子輸送層を形成した。
次に、ジメチルアミノ安息香酸（東京化成工業株式会社製）をエタノールに溶かし、１ｍｇ／ｍｌの溶液を調整し、第一の電子輸送層上にスピンコートし、第二の電子輸送層（中間層）を形成した。
（実施例８）
＜光電変換モジュールの作製＞
実施例７の光電変換モジュールの作製において、光電変換層塗工液Ｃを下記の光電変換層塗工液Ｆに変更した以外は実施例７と同様にして光電変換モジュールを作製した。
また、実施例７と同様に太陽電池特性評価を行った。太陽電池特性評価の結果を表１に示す。更に、実施例１と同様に最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位の測定を行った。最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位は５．３ｅＶであった。
－光電変換層塗工液Ｆ－
下記に示す例示化合物３（数平均分子量（Ｍｎ）＝１，４６３）１５ｍｇと、上記に示す例示化合物２の１０ｍｇを、クロロホルム１ｍＬに溶解させ、光電変換層塗工液Ｆとした。
Figure 2022085206000021
（実施例９）
＜光電変換モジュールの作製＞
実施例７の光電変換モジュールの作製において、光電変換層塗工液Ｃを下記の光電変換層塗工液Ｇに変更した以外は実施例７と同様にして光電変換モジュールを作製した。
また、実施例７と同様に太陽電池特性評価を行った。太陽電池特性評価の結果を表１に示す。更に、実施例１と同様に最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位の測定を行った。最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位は５．０ｅＶであった。
－光電変換層塗工液Ｇ－
下記に示す例示化合物４（数平均分子量（Ｍｎ）＝１，８８６）１５ｍｇと、上記に示す例示化合物２の１０ｍｇを、クロロホルム１ｍＬに溶解させ、光電変換層塗工液Ｇとした。
Figure 2022085206000022
（実施例１０）
＜光電変換モジュールの作製＞
実施例７の光電変換モジュールの作製において、光電変換層塗工液Ｃを下記の光電変換層塗工液Ｈに変更した以外は実施例７と同様にして光電変換モジュールを作製した。
また、実施例７と同様に太陽電池特性評価を行った。太陽電池特性評価の結果を表１に示す。更に、実施例１と同様に最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位の測定を行った。最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位は５．２ｅＶであった。
－光電変換層塗工液Ｈ－
下記に示す例示化合物５（数平均分子量（Ｍｎ）＝１，８０６）１５ｍｇと、上記に示す例示化合物２の１０ｍｇを、クロロホルム１ｍＬに溶解させ、光電変換層塗工液Ｈとした。
Figure 2022085206000023
（実施例１１）
＜光電変換モジュールの作製＞
実施例６の光電変換モジュールの作製において、電子輸送層の形成方法を下記の方法に変更した以外は実施例６と同様にして光電変換モジュールを作製した。
また、実施例６と同様に太陽電池特性評価を行った。太陽電池特性評価の結果を表１に示す。
－電子輸送層の形成－
酸化亜鉛ナノ粒子液（Ａｌｄｒｉｃｈ社製、平均粒子径１２ｎｍ）を、ＩＡＩ製膜されたガスバリア膜付きポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板（１５Ω／□）上に３，０００ｒｐｍでスピンコートし、８０℃で１０分乾燥させ、平均厚み３０ｎｍの第一の電子輸送層を形成した。
次に、ジメチルアミノ安息香酸（東京化成工業株式会社製）をエタノールに溶かし、１ｍｇ／ｍｌの溶液を調整し、第一の電子輸送層上にスピンコートし、第二の電子輸送層（中間層）を形成した。
（実施例１２）
＜光電変換モジュールの作製＞
実施例１１の光電変換モジュールの作製において、光電変換層塗工液Ｅを下記の光電変換層塗工液Ｉに変更した以外は実施例１１と同様にして光電変換モジュールを作製した。
また、実施例１１と同様に太陽電池特性評価を行った。太陽電池特性評価の結果を表１に示す。
－光電変換層塗工液Ｉ－
上記に示す例示化合物１（数平均分子量（Ｍｎ）＝１，５５４）１５ｍｇと、ＰＣ６１ＢＭ（Ｅ１００Ｈ，フロンティアカーボン社製）１０ｍｇと、ＰＴＢ７－Ｔｈ（ｏｓｓｉｌａ社製、重量平均分子量（Ｍｗ）＝５７，０００）３ｍｇを、クロロホルム１ｍＬに溶解させ、光電変換層塗工液Ｉとした。
（実施例１３）
＜光電変換モジュールの作製＞
実施例１１の光電変換モジュールの作製において、光電変換層塗工液Ｅを下記の光電変換層塗工液Ｊに変更した以外は実施例１１と同様にして光電変換モジュールを作製した。
また、実施例１１と同様に太陽電池特性評価を行った。太陽電池特性評価の結果を表１に示す。
－光電変換層塗工液Ｊ－
上記に示す例示化合物１（数平均分子量（Ｍｎ）＝１，５５４）１５ｍｇと、ＰＣ６１ＢＭ（Ｅ１００Ｈ，フロンティアカーボン社製）１０ｍｇと、ＰＢＤＴＴＰＤ（ｏｓｓｉｌａ社製、重量平均分子量（Ｍｗ）＝３８，０００）３ｍｇを、クロロホルム１ｍＬに溶解させ、光電変換層塗工液Ｊとした。
（実施例１４）
＜光電変換モジュールの作製＞
実施例１１の光電変換モジュールの作製において、光電変換層塗工液Ｅを下記の光電変換層塗工液Ｋに変更した以外は実施例１１と同様にして光電変換モジュールを作製した。
また、実施例１１と同様に太陽電池特性評価を行った。太陽電池特性評価の結果を表１に示す。
－光電変換層塗工液Ｋ－
上記に示す例示化合物１（数平均分子量（Ｍｎ）＝１，５５４）１５ｍｇと、ＰＣ６１ＢＭ（Ｅ１００Ｈ，フロンティアカーボン社製）１０ｍｇと、ＰＢＤＢ－Ｔ（ｏｓｓｉｌａ社製、重量平均分子量（Ｍｗ）＝６６，０００）３ｍｇを、クロロホルム１ｍＬに溶解させ、光電変換層塗工液Ｋとした。
（実施例１５）
＜光電変換モジュールの作製＞
実施例６の光電変換モジュールの作製において、第一の電極付き基材の形成方法を下記の方法に変更した以外は実施例６と同様にして光電変換モジュールを作製した。
また、実施例６と同様に太陽電池特性評価を行った。太陽電池特性評価の結果を表１に示す。
－第一の電極付き基材－
まず、ＩＴＯ、Ａｇ、及びＩＴＯ（これらをＩＡＩとも称する）が、それぞれ順に、４０ｎｍ、７ｎｍ、及び４０ｎｍの層厚となるように製膜されたガスバリア膜付きポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板（１２０ｍｍ×１２０ｍｍ）をジオマテック株式会社より調達した。次に、第一の電極に相当するＩＡＩにおいて、フォトリソグラフィーによりエッチング幅が２０μｍとなるような分割部を形成した。作製された第一の電極付き基材を図１９に示す。図１９において、斜線部はＩＡＩを表し、白色部はエッチング部分を表す。
なお、本第一の電極付き基材を用いて形成された光電変換モジュールにおいて、非接触領域の接続方向における長さは、１７．０ｍｍであった。
（実施例１６）
＜光電変換モジュールの作製＞
実施例６の光電変換モジュールの作製において、第一の電極付き基材の形成方法を下記の方法に変更した以外は実施例６と同様にして光電変換モジュールを作製した。
また、実施例６と同様に太陽電池特性評価を行った。太陽電池特性評価の結果を表１に示す。
－第一の電極付き基材－
まず、ＩＴＯ、Ａｇ、及びＩＴＯ（これらをＩＡＩとも称する）が、それぞれ順に、４０ｎｍ、７ｎｍ、及び４０ｎｍの層厚となるように製膜されたガスバリア膜付きポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板（１８０ｍｍ×１８０ｍｍ）をジオマテック株式会社より調達した。次に、第一の電極に相当するＩＡＩにおいて、フォトリソグラフィーによりエッチング幅が２０μｍとなるような分割部を形成した。作製された第一の電極付き基材を図２０に示す。図２０において、斜線部はＩＡＩを表し、白色部はエッチング部分を表す。
なお、本第一の電極付き基材を用いて形成された光電変換モジュールにおいて、非接触領域の接続方向における長さは、２５．０ｍｍであった。
（比較例１）
＜光電変換モジュールの作製＞
実施例１の光電変換モジュールの作製において、第一の電極付き基材の形成方法を下記の方法に変更した以外は実施例１と同様にして光電変換モジュールを作製した。
また、実施例１と同様に太陽電池特性評価を行った。太陽電池特性評価の結果を表１に示す。
－第一の電極付き基材－
まず、ＩＴＯ、Ａｇ、及びＩＴＯ（これらをＩＡＩとも称する）が、それぞれ順に、４０ｎｍ、７ｎｍ、及び４０ｎｍの層厚となるように製膜されたガスバリア膜付きポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板（２５０ｍｍ×２５０ｍｍ）をジオマテック株式会社より調達した。次に、第一の電極に相当するＩＡＩにおいて、フォトリソグラフィーによりエッチング幅が２０μｍとなるような分割部を形成した。作製された第一の電極付き基材を図４１に示す。図４１において、斜線部はＩＡＩを表し、白色部はエッチング部分を表す。
なお、本第一の電極付き基材を用いて形成された光電変換モジュールにおいて、非接触領域の接続方向における長さは、３４．０ｍｍであった。
（比較例２）
＜光電変換モジュールの作製＞
実施例４の光電変換モジュールの作製において、第一の電極付き基材の形成方法を下記の方法に変更した以外は実施例４と同様にして光電変換モジュールを作製した。
また、実施例４と同様に太陽電池特性評価を行った。太陽電池特性評価の結果を表１に示す。
－第一の電極付き基材－
まず、ＩＴＯ、Ａｇ、及びＩＴＯ（これらをＩＡＩとも称する）が、それぞれ順に、４０ｎｍ、７ｎｍ、及び４０ｎｍの層厚となるように製膜されたガスバリア膜付きポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板（２５０ｍｍ×２５０ｍｍ）をジオマテック株式会社より調達した。次に、第一の電極に相当するＩＡＩにおいて、フォトリソグラフィーによりエッチング幅が２０μｍとなるような分割部を形成した。作製された第一の電極付き基材を図４１に示す。図４１において、斜線部はＩＡＩを表し、白色部はエッチング部分を表す。
なお、本第一の電極付き基材を用いて形成された光電変換モジュールにおいて、非接触領域の接続方向における長さは、３４．０ｍｍであった。
（比較例３）
＜光電変換モジュールの作製＞
実施例７の光電変換モジュールの作製において、第一の電極付き基材の形成方法を下記の方法に変更した以外は実施例７と同様にして光電変換モジュールを作製した。
また、実施例７と同様に太陽電池特性評価を行った。太陽電池特性評価の結果を表１に示す。
－第一の電極付き基材－
まず、ＩＴＯ、Ａｇ、及びＩＴＯ（これらをＩＡＩとも称する）が、それぞれ順に、４０ｎｍ、７ｎｍ、及び４０ｎｍの層厚となるように製膜されたガスバリア膜付きポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板（２５０ｍｍ×２５０ｍｍ）をジオマテック株式会社より調達した。次に、第一の電極に相当するＩＡＩにおいて、フォトリソグラフィーによりエッチング幅が２０μｍとなるような分割部を形成した。作製された第一の電極付き基材を図４１に示す。図４１において、斜線部はＩＡＩを表し、白色部はエッチング部分を表す。
なお、本第一の電極付き基材を用いて形成された光電変換モジュールにおいて、非接触領域の接続方向における長さは、３４．０ｍｍであった。
（比較例４）
＜光電変換モジュールの作製＞
実施例１０の光電変換モジュールの作製において、第一の電極付き基材の形成方法を下記の方法に変更した以外は実施例１０と同様にして光電変換モジュールを作製した。
また、実施例１０と同様に太陽電池特性評価を行った。太陽電池特性評価の結果を表１に示す。
－第一の電極付き基材－
まず、ＩＴＯ、Ａｇ、及びＩＴＯ（これらをＩＡＩとも称する）が、それぞれ順に、４０ｎｍ、７ｎｍ、及び４０ｎｍの層厚となるように製膜されたガスバリア膜付きポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板（２５０ｍｍ×２５０ｍｍ）をジオマテック株式会社より調達した。次に、第一の電極に相当するＩＡＩにおいて、フォトリソグラフィーによりエッチング幅が２０μｍとなるような分割部を形成した。作製された第一の電極付き基材を図４１に示す。図４１において、斜線部はＩＡＩを表し、白色部はエッチング部分を表す。
なお、本第一の電極付き基材を用いて形成された光電変換モジュールにおいて、非接触領域の接続方向における長さは、３４．０ｍｍであった。
Figure 2022085206000024
表１の結果から、本開示の光電変換モジュールは、非接触領域の接続方向における長さが３０ｍｍ以下であることで、非接触領域の接続方向における長さが３０ｍｍより大きいものに比べて、ＰＣＥＬ／ＰＣＥＨの値が小さく且つ１に近いことが分かる。ＰＣＥＬ／ＰＣＥＨの値が小さく且つ１に近いことは、低照度環境と高照度環境とで光電変換効率の差が小さいことを示しており、本開示の光電変換モジュールが広い照度域で使用することができる光電変換モジュールであることが分かる。
１０ 光電変換モジュール
１１ 基材
１２ 第一の電極
１２’ 第一の分割部
１２” 第二の分割部
１３ 第一の電子輸送層
１４ 第二の電子輸送層（中間層）
１５ 光電変換層
１６ 接続部
１７ 正孔輸送層
１８ 第二の電極
１９ 表面保護層
２１ 封止部材
２２ ＵＶカット層
２３ ガスバリア層
特開２０１４－２２０３３３号公報
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｌｅｔｔｅｒｓ １０８，２５３３０１ （２０１６） Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ５４，０７１６０２ （２０１５）
本発明は、電気的に接続されている複数の光電変換素子を有する光電変換モジュールであって、前記光電変換素子は、第一の電極、電子輸送層、光電変換層、正孔輸送層、及び第二の電極を順次有し、前記光電変換モジュールは、第一の光電変換素子と、第二の光電変換素子と、前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子を直列に接続する接続部と、を有し、前記第一の光電変換素子を構成する前記第一の電極又は前記第二の電極は、前記接続部と接触している接触領域と、前記接続部と非接触であって且つ前記接続部に対して第一の光電変換素子側に位置する非接触領域と、を有し、前記非接触領域において前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子の接続方向における長さは、３０ｍｍ以下であり、前記接続部は、少なくとも前記光電変換層を積層方向に貫通する貫通構造を有し、前記接触領域が前記第一の光電変換素子における前記第一の電極に位置する場合、前記接続部は、前記正孔輸送層の材料及び前記第二の電極の材料を有し、前記第一の光電変換素子における前記第一の電極は、前記接続部における前記正孔輸送層の材料を含有する部分と接触し、前記接触領域が前記第一の光電変換素子における前記第二の電極に位置する場合、前記接続部は、前記電子輸送層の材料及び前記第一の電極の材料を有し、前記第一の光電変換素子における前記第二の電極は、前記接続部における前記電子輸送層の材料を含有する部分と接触することを特徴とする光電変換モジュールに関する。
本発明は、電気的に接続されている複数の光電変換素子を有する光電変換モジュールであって、前記光電変換素子は、第一の電極、電子輸送層、光電変換層、正孔輸送層、及び第二の電極を順次有し、前記光電変換モジュールは、第一の光電変換素子と、第二の光電変換素子と、前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子を直列に接続する接続部と、を有し、前記第一の光電変換素子を構成する前記第一の電極又は前記第二の電極は、前記接続部と接触している接触領域と、前記接続部と非接触であって且つ前記接続部に対して第一の光電変換素子側に位置する非接触領域と、を有し、前記非接触領域において前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子の接続方向における長さは、３０ｍｍ以下であり、前記接続部は、少なくとも前記光電変換層を積層方向に貫通する貫通構造を有し、前記接触領域が前記第一の光電変換素子における前記第一の電極に位置する場合、前記接続部は、前記正孔輸送層の材料及び前記第二の電極の材料を有し、前記第一の光電変換素子における前記第一の電極は、前記接続部における前記正孔輸送層の材料を含有する部分と接触し、前記接触領域が前記第一の光電変換素子における前記第二の電極に位置する場合、前記接続部は、前記電子輸送層の材料及び前記第一の電極の材料を有し、前記第一の光電変換素子における前記第二の電極は、前記接続部における前記電子輸送層の材料を含有する部分と接触することを特徴とする低照度用光電変換モジュールに関する。

Claims (16)

  1. 電気的に接続されている複数の光電変換素子を有する光電変換モジュールであって、
    前記光電変換素子は、第一の電極、光電変換層、及び第二の電極を順次有し、
    前記光電変換モジュールは、第一の光電変換素子と、第二の光電変換素子と、前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子を直列に接続する接続部と、を有し、
    前記第一の光電変換素子を構成する前記第一の電極又は前記第二の電極は、前記接続部と接触している接触領域と、前記接続部と非接触であって且つ前記接続部に対して第一の光電変換素子側に位置する非接触領域と、を有し、
    前記非接触領域において前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子の接続方向における長さは、３０ｍｍ以下であることを特徴とする光電変換モジュール。
  2. 前記光電変換素子は、前記第一の電極、電子輸送層、前記光電変換層、正孔輸送層、及び前記第二の電極を順次有する請求項１に記載の光電変換モジュール。
  3. 前記接続部は、少なくとも前記光電変換層を積層方向に貫通する貫通構造を有し、
    前記接触領域が前記第一の光電変換素子における前記第一の電極に位置する場合、前記接続部は、前記正孔輸送層の材料及び前記第二の電極の材料を有し、
    前記接触領域が前記第一の光電変換素子における前記第二の電極に位置する場合、前記接続部は、前記電子輸送層の材料及び前記第一の電極の材料を有する請求項２に記載の光電変換モジュール。
  4. 前記接触領域が前記第一の光電変換素子における前記第一の電極に位置する場合、前記第一の光電変換素子における前記第一の電極は、前記接続部における前記正孔輸送層の材料を含有する部分と接触し、
    前記接触領域が前記第一の光電変換素子における前記第二の電極に位置する場合、前記第一の光電変換素子における前記第二の電極は、前記接続部における前記電子輸送層の材料を含有する部分と接触する請求項３に記載の光電変換モジュール。
  5. 前記光電変換層は、Ｃ６０フラーレン誘導体を含有する請求項１から４のいずれか一項に記載の光電変換モジュール。
  6. 前記光電変換層は、最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位が５．１ｅＶ以上５．５ｅＶ以下であり且つ数平均分子量（Ｍｎ）が１０，０００以下である有機材料を含有する請求項１から５のいずれか一項に記載の光電変換モジュール。
  7. 前記光電変換層は、下記一般式（１）で表される化合物を含有する請求項１から６のいずれか一項に記載の光電変換モジュール。
    Figure 2022085206000025
     （前記一般式（１）中、Ｒ１は炭素数が２以上８以下のアルキル基を表し、ｎは１以上３以下の整数を表し、Ｘは下記一般式（２）又は下記一般式（３）で表され、Ｙはハロゲン原子を表し、ｍは０以上４以下の整数を表す。）
    Figure 2022085206000026
     （前記一般式（２）中、Ｒ２は直鎖又は分岐のアルキル基を表す。）
    Figure 2022085206000027
     （前記一般式（３）中、Ｒ３は直鎖又は分岐のアルキル基を表す。）
  8. 前記光電変換層は、最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位が５．１ｅＶ以上５．５ｅＶ以下であり且つ数平均分子量（Ｍｎ）が１０，０００以下である有機材料と、最高被占軌道（ＨＯＭＯ）準位が５．２ｅＶ以上５．６ｅＶ以下であり且つ数平均分子量（Ｍｎ）が１０，０００以上である有機材料と、を含有する請求項１から７のいずれか一項に記載の光電変換モジュール。
  9. 前記電子輸送層は、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、及び３級アミン化合物から選ばれる少なくとも１つを含有する請求項２から４のいずれか一項に記載の光電変換モジュール。
  10. 前記電子輸送層は、第一の電子輸送層と、第一の電子輸送層及び前記光電変換層の間に設けられた第二の電子輸送層と、を有し、
    前記第一の電子輸送層は、金属酸化物の粒子を含有し、
    前記第二の電子輸送層は、下記一般式（４）で表されるアミン化合物を含有する請求項２から４のいずれか一項に記載の光電変換モジュール。
    Figure 2022085206000028
     （前記一般式（４）中、Ｒ４及びＲ５は置換基を有してもよい炭素数が１以上４以下のアルキル基またはＲ４及びＲ５が結合する環構造を表し、Ｘは炭素数６以上１４以下の２価の芳香族基又は炭素数が１以上４以下のアルキル基を表し、Ａは下記構造式（１）～（３）で表される置換基のいずれかを表す。）
    Figure 2022085206000029
    Figure 2022085206000030
    Figure 2022085206000031
  11. 前記正孔輸送層は、酸化モリブデン、酸化タングステン、及び酸化バナジウムから選ばれる少なくとも１つを含有する請求項２から４のいずれか一項に記載の光電変換モジュール。
  12. 前記非接触領域において前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子の接続方向における長さは、２５ｍｍ以下である請求項１から１１のいずれか一項に記載の光電変換モジュール。
  13. 前記非接触領域において前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子の接続方向における長さは、８．５ｍｍ以上である請求項１から１２のいずれか一項に記載の光電変換モジュール。
  14. 請求項１から１３のいずれか一項に記載の光電変換モジュールと、前記光電変換モジュールと電気的に接続された装置と、を有することを特徴とする電子機器。
  15. 請求項１から１３のいずれか一項に記載の光電変換モジュールと、前記光電変換モジュールと電気的に接続された電源ＩＣと、を有することを特徴とする電源モジュール。
  16. 電気的に接続されている複数の光電変換素子を有する光電変換モジュールであって、
    前記光電変換素子は、第一の電極、光電変換層、及び第二の電極を順次有し、
    前記光電変換モジュールは、第一の光電変換素子と、第二の光電変換素子と、前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子を直列に接続する接続部と、を有し、
    前記第一の光電変換素子を構成する前記第一の電極又は前記第二の電極は、前記接続部と接触している接触領域と、前記接続部と非接触であって且つ前記接続部に対して第二の光電変換素子が位置する方向の反対側に位置する非接触領域と、を有し、
    前記非接触領域において前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子の接続方向における長さは、３０ｍｍ以下であることを特徴とする光電変換モジュール。
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