JP4872281B2 - Photoelectric conversion material and organic thin film solar cell - Google Patents

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Description

本発明は、共重合体を含む光電変換層を有する有機薄膜太陽電池に関するものである。   The present invention relates to an organic thin-film solar cell having a photoelectric conversion layer containing a copolymer.

有機薄膜太陽電池は、2つの異種電極間に、電子供与性および電子受容性の機能を有する有機薄膜を配置してなる太陽電池であり、シリコンなどに代表される無機太陽電池に比べて製造工程が容易であり、かつ低コストで大面積化が可能であるという利点を持つ。しかしながら、光電変換効率が低いことから実用に供することは困難であり、有機薄膜太陽電池においては、光電変換効率の高効率化が最大の課題となっている。   An organic thin film solar cell is a solar cell in which an organic thin film having an electron donating function and an electron accepting function is disposed between two different electrodes, and a manufacturing process compared to an inorganic solar cell typified by silicon or the like. Is easy, and has the advantage that the area can be increased at low cost. However, since the photoelectric conversion efficiency is low, it is difficult to put it to practical use, and in the organic thin film solar cell, increasing the photoelectric conversion efficiency is the biggest issue.

一般的な有機薄膜太陽電池としては、例えば透明基板と、透明電極層と、電子供与体および電子受容体として機能する光電変換層と、金属電極層とが順次積層されたものが挙げられる。この光電変換層には導電性高分子材料が用いられており、高効率化のために導電性高分子材料のさらなる開発が試みられている。   As a general organic thin film solar cell, for example, a transparent substrate, a transparent electrode layer, a photoelectric conversion layer functioning as an electron donor and an electron acceptor, and a metal electrode layer are sequentially laminated. A conductive polymer material is used for the photoelectric conversion layer, and further development of the conductive polymer material has been attempted for higher efficiency.

例えば導電性高分子材料の1種であるポリチオフェンは、導電性が高く、電荷輸送特性に優れている。しかしながら、ポリチオフェンは、周囲の酸素によって酸化的にドープされ、導電率が増大してしまうため空気に触れると安定ではないと考えられる。このように、導電性高分子材料の多くは、有機薄膜太陽電池に適用する場合に要求される光吸収特性、電荷分離特性、電荷輸送特性、耐酸化特性、および耐水特性等のいずれかの特性に劣る場合があるため、高効率化の妨げとなっていた。
なお、本発明に関する先行技術文献は、発見されていない。
For example, polythiophene, which is one type of conductive polymer material, has high conductivity and excellent charge transport properties. However, polythiophene is oxidatively doped with ambient oxygen and increases conductivity, which is not considered stable when exposed to air. As described above, many of the conductive polymer materials have one of the characteristics such as light absorption characteristics, charge separation characteristics, charge transport characteristics, oxidation resistance characteristics, and water resistance characteristics required when applied to organic thin film solar cells. In some cases, it is an obstacle to higher efficiency.
In addition, the prior art document regarding this invention has not been discovered.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、高効率の有機薄膜太陽電池を提供することを主目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and has as its main object to provide a highly efficient organic thin-film solar cell.

本発明は、上記目的を達成するために、導電性を有する単量体単位を少なくとも含む共重合体であって、ストークスシフトが0.2eV以上である導電性高分子材料からなることを特徴とする光電変換材料を提供する。   In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is a copolymer comprising at least a monomer unit having conductivity, comprising a conductive polymer material having a Stokes shift of 0.2 eV or more. Provided is a photoelectric conversion material.

ストークスシフトが比較的大きい場合には、基底状態と励起状態の熱安定構造が比較的大きく異なると想定されるので、基底状態から励起状態、または励起状態から基底状態となるときの構造変化に十分に長い寿命をもつことになり、電子供与体と電子受容体の衝突頻度が高くなると考えられる。したがって本発明においては、ストークスシフトを上記範囲とすることにより、電荷分離が促進され、発電効率が向上するものと想定される。   When the Stokes shift is relatively large, it is assumed that the thermally stable structure between the ground state and the excited state is relatively different, and is sufficient for structural changes when the ground state changes to the excited state or from the excited state to the ground state. It is thought that the collision frequency between the electron donor and the electron acceptor is increased. Therefore, in the present invention, by setting the Stokes shift within the above range, it is assumed that charge separation is promoted and power generation efficiency is improved.

また本発明においては、上記単量体単位が、チオフェン環、フルオレン環、フェニレンビニレン基、およびフェニレンエチニレン基からなる群から選択される1つを含むことが好ましい。チオフェン環は電荷輸送性に優れ、フルオレン環は耐酸化性や耐水性に優れ、フェニレンビニレン基は電荷分離性および電荷輸送性に優れ、フェニレンエチニレン基は耐酸化性に優れるからである。   Moreover, in this invention, it is preferable that the said monomer unit contains one selected from the group which consists of a thiophen ring, a fluorene ring, a phenylene vinylene group, and a phenylene ethynylene group. This is because the thiophene ring is excellent in charge transport property, the fluorene ring is excellent in oxidation resistance and water resistance, the phenylene vinylene group is excellent in charge separation property and charge transport property, and the phenylene ethynylene group is excellent in oxidation resistance.

本発明は、また、フルオレン−チオフェン共重合体からなることを特徴とする光電変換材料を提供する。フルオレン−チオフェン共重合体は、空気に曝されても耐酸化性および耐水性が高いので、品質劣化が防止され、特に化学的に安定なものとすることができる。   The present invention also provides a photoelectric conversion material comprising a fluorene-thiophene copolymer. Since the fluorene-thiophene copolymer has high oxidation resistance and water resistance even when exposed to air, quality deterioration is prevented and it can be made particularly chemically stable.

さらに本発明は、基板と、上記基板上に形成された第1電極層と、上記第1電極層上に形成され、上述した光電変換材料を含有する光電変換層と、上記光電変換層上に形成された第2電極層とを有することを特徴とする有機薄膜太陽電池を提供する。   Furthermore, the present invention provides a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, a photoelectric conversion layer formed on the first electrode layer and containing the above-described photoelectric conversion material, and the photoelectric conversion layer. There is provided an organic thin film solar cell including the formed second electrode layer.

本発明の有機薄膜太陽電池は、上述した光電変換材料を含有する光電変換層を用いているので、光吸収特性、電荷分離特性、電荷輸送特性、耐酸化特性、耐水特性等に優れており、これにより光電変換効率を向上させることができる。   Since the organic thin film solar cell of the present invention uses a photoelectric conversion layer containing the above-described photoelectric conversion material, it is excellent in light absorption characteristics, charge separation characteristics, charge transport characteristics, oxidation resistance characteristics, water resistance characteristics, etc. Thereby, photoelectric conversion efficiency can be improved.

上記発明においては、上記光電変換層が塗膜であることが好ましい。すなわち、光電変換層が、塗布法により形成されたものであることが好ましい。塗布法では、簡便な方法で製膜可能であり、また蒸着法等のように真空設備を必要としないため製造コストの削減が図れるからである。   In the said invention, it is preferable that the said photoelectric converting layer is a coating film. That is, the photoelectric conversion layer is preferably formed by a coating method. This is because the coating method can form a film by a simple method and does not require a vacuum facility as in the vapor deposition method, so that the manufacturing cost can be reduced.

本発明においては、ストークスシフトが所定の範囲である光電変換材料を用いることにより、電荷分離が促進され、発電効率が向上するという効果を奏する。   In the present invention, by using a photoelectric conversion material having a Stokes shift within a predetermined range, there is an effect that charge separation is promoted and power generation efficiency is improved.

以下、本発明の光電変換材料および有機薄膜太陽電池について詳細に説明する。
A.光電変換材料
本発明の光電変換材料は、2つの実施態様に分けることができる。本発明の光電変換材料の第1実施態様は、導電性を有する単量体単位を少なくとも含む共重合体であって、ストークスシフトが所定の範囲である導電性高分子材料からなることを特徴とする。また、本発明の光電変換材料の第2実施態様は、フルオレン−チオフェン共重合体からなることを特徴とする。以下、各実施態様に分けて説明する。
Hereinafter, the photoelectric conversion material and the organic thin film solar cell of the present invention will be described in detail.
A. Photoelectric Conversion Material The photoelectric conversion material of the present invention can be divided into two embodiments. A first embodiment of the photoelectric conversion material of the present invention is a copolymer including at least a monomer unit having conductivity, and is characterized by comprising a conductive polymer material having a Stokes shift within a predetermined range. To do. Moreover, the second embodiment of the photoelectric conversion material of the present invention is characterized by comprising a fluorene-thiophene copolymer. In the following, each embodiment will be described separately.

1.第1実施態様
本発明の光電変換材料の第1実施態様は、導電性を有する単量体単位を少なくとも含む共重合体であって、ストークスシフトが0.2eV以上である導電性高分子材料からなることを特徴とするものである。
1. First Embodiment A first embodiment of the photoelectric conversion material of the present invention is a copolymer including at least a monomer unit having conductivity, and is a conductive polymer material having a Stokes shift of 0.2 eV or more. It is characterized by.

ここで、導電性高分子はいわゆるπ共役高分子であり、炭素−炭素またはヘテロ原子を含む二重結合または三重結合が、単結合と交互に連なったπ共役系から成り立っており、半導体的性質を示すものである。導電性高分子材料は、高分子主鎖内にπ共役が発達しているため主鎖方向への電荷輸送が基本的に有利である。また、導電性高分子材料は、導電性高分子材料を溶媒に溶解もしくは分散させた塗工液を用いることにより塗布法により容易に製膜可能であることから、大面積の有機薄膜太陽電池を高価な設備を必要とせず低コストで製造できるという利点がある。   Here, the conductive polymer is a so-called π-conjugated polymer, and is composed of a π-conjugated system in which double bonds or triple bonds containing carbon-carbon or heteroatoms are alternately linked to single bonds, and has semiconducting properties. Is shown. In the conductive polymer material, π conjugation is developed in the polymer main chain, so that charge transport in the main chain direction is basically advantageous. In addition, the conductive polymer material can be easily formed by a coating method by using a coating solution in which the conductive polymer material is dissolved or dispersed in a solvent. There is an advantage that it can be manufactured at low cost without requiring expensive equipment.

また、通常、ルミネッセンスは光吸収より低エネルギー側に現れる。これは、励起状態において電子は周囲の原子との相互作用によってエネルギーの一部を失ったのちに発光するためである。これをストークスの法則と呼ぶ。また、光吸収と発光の見られる光子エネルギーの差のことをストークスシフトと呼ぶ。
有機分子の場合、π電子が光吸収によってπ反結合軌道へ励起されると、C−Cの結合長などが変化する。その結合長でのπ反結合軌道とπ結合軌道のエネルギー差はもとの結合長の場合と比べて小さくなるはずである(図1参照)。
図1の縦軸は分子全体のエネルギーEを、横軸は結合長などを象徴する配位座標Qを、それぞれ示している。πへ1つ電子が励起されると、安定な結合長が変化するため実線で示した2つの放物線の底がずれる。電子と原子の質量が1000倍以上違うことから、光遷移過程では原子は静止していると考えてよい(フランク・コンドンの原理)。図1から明らかに、左側の実線の矢印で示した光吸収の起きるエネルギーと右側の実線の矢印で示した発光のエネルギーは異なる。これがストークスシフトであり、シフト量はπ電子と分子変形の相互作用の大きさによって変わる。
Moreover, luminescence usually appears on the lower energy side than light absorption. This is because in the excited state, electrons emit light after losing a part of their energy due to interaction with surrounding atoms. This is called Stokes' law. Also, the difference between photon energies where light absorption and emission are observed is called Stokes shift.
In the case of organic molecules, when π electrons are excited to π antibonding orbitals by light absorption, the C—C bond length and the like change. The energy difference between the π antibonding orbital and the πbonding orbital at the bond length should be smaller than that of the original bond length (see FIG. 1).
The vertical axis in FIG. 1 represents the energy E of the whole molecule, and the horizontal axis represents the coordinate coordinate Q symbolizing the bond length and the like. When one electron is excited to π * , the stable bond length changes, so that the bottoms of the two parabolas shown by the solid lines are shifted. Since the masses of electrons and atoms are more than 1000 times different, it can be considered that the atoms are stationary during the optical transition process (Frank Condon's principle). As apparent from FIG. 1, the energy of light absorption indicated by the solid line arrow on the left side is different from the energy of light emission indicated by the solid line arrow on the right side. This is the Stokes shift, and the amount of shift varies depending on the magnitude of interaction between π electrons and molecular deformation.

ストークスシフトが大きいということは、基底状態と励起状態の熱安定構造が大幅に異なるということができる。そのため、基底状態から励起状態、または励起状態から基底状態となるときの構造変化に十分に長い寿命をもつと想定され、電子供与体と電子受容体の衝突頻度が高くなると考えられる。これにより、電荷分離が促進され、発電効率が向上するものと考えられる。   A large Stokes shift means that the thermally stable structure of the ground state and the excited state are significantly different. For this reason, it is assumed that the structure has a sufficiently long lifetime for the structural change when the ground state changes to the excited state or when the excited state changes to the ground state, and the collision frequency between the electron donor and the electron acceptor is considered to increase. Thereby, it is considered that charge separation is promoted and power generation efficiency is improved.

本発明における導電性高分子材料のストークスシフトは、0.2eV以上であり、好ましくは0.3eV以上であり、特に好ましくは0.7eV以上である。ストークスシフトが上記範囲であれば、上述したように、電荷分離が促進されると考えられ、発電効率を向上させることができるからである。また、ストークスシフトは大きければ大きいほどよいが、通常は上限が1.5eV程度である。
なお、上記ストークスシフトは、導電性高分子材料の吸収波長および発光波長を測定し、下記式により波長からエネルギーに換算して、吸収エネルギーおよび発光エネルギーを算出し、吸収エネルギーと発光エネルギーの差を求めることにより得られる値である。
換算式:E(keV)=1.24/λ(nm)
(E:エネルギー、λ:波長)
The Stokes shift of the conductive polymer material in the present invention is 0.2 eV or more, preferably 0.3 eV or more, and particularly preferably 0.7 eV or more. If the Stokes shift is in the above range, it is considered that charge separation is promoted as described above, and the power generation efficiency can be improved. The larger the Stokes shift, the better, but the upper limit is usually about 1.5 eV.
The Stokes shift measures the absorption wavelength and emission wavelength of the conductive polymer material, converts the wavelength to energy by the following formula, calculates the absorption energy and emission energy, and calculates the difference between the absorption energy and emission energy. It is a value obtained by obtaining.
Conversion formula: E (keV) = 1.24 / λ (nm)
(E: energy, λ: wavelength)

本発明における共重合体に含まれる単量体単位としては、導電性を有し、π共役系をもつ環式構造を含むものであれば特に限定されるものではなく、例えば同素環または複素環のいずれを含むものであってもよく、また例えば単環または多環のいずれを含むものであってもよく、さらに例えばベンゼン環または縮合環のいずれを含むものであってもよい。
上記単量体単位の炭素数としては、通常4〜60程度である。なお、炭素数には、置換基の炭素数は含まれない。
The monomer unit contained in the copolymer in the present invention is not particularly limited as long as it contains a cyclic structure having conductivity and a π-conjugated system. Any of the rings may be included, for example, it may include any of a single ring or a polycycle, and further, for example, may include any of a benzene ring or a condensed ring.
As carbon number of the said monomer unit, it is about 4-60 normally. The carbon number does not include the carbon number of the substituent.

このような単量体単位としては、例えばチオフェン環、フルオレン環、フェニレンビニレン基、またはフェニレンエチニレン基のいずれかを含むものが好ましく用いられる。チオフェン環は電荷輸送性に優れ、フルオレン環は耐酸化性および耐水性に優れ、フェニレンビニレン基は電荷分離性および電荷輸送性に優れ、フェニレンエチニレン基は耐酸化性に優れるからである。   As such a monomer unit, for example, those containing any of a thiophene ring, a fluorene ring, a phenylene vinylene group, or a phenylene ethynylene group are preferably used. This is because the thiophene ring is excellent in charge transport property, the fluorene ring is excellent in oxidation resistance and water resistance, the phenylene vinylene group is excellent in charge separation property and charge transport property, and the phenylene ethynylene group is excellent in oxidation resistance.

また、上記単量体単位は、例えばアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールシリル基、アリールアミノ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルシリル基、アリールアルキルアミノ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、フェニルエテニル基、アルキルフェニルエテニル基、アルコキシフェニルエテニル基等の置換基を有していてもよい。これらの置換基の中ではアルキル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基、アリールアルキルアミノ基が好ましく、アルキル基、アルコキシ基、アリール基がさらに好ましく、アルキル基、アルコキシ基が最も好ましい。
上記単量体単位として具体的には、下記式で示されるものが挙げられる。
The monomer unit is, for example, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an alkylsilyl group, an alkylamino group, an aryl group, an aryloxy group, an arylsilyl group, an arylamino group, an arylalkyl group, an arylalkoxy group, It may have a substituent such as an arylalkylsilyl group, an arylalkylamino group, an arylalkenyl group, an arylalkynyl group, a phenylethenyl group, an alkylphenylethenyl group, an alkoxyphenylethenyl group. Among these substituents, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylamino group, an aryl group, an aryloxy group, an arylalkyl group, and an arylalkylamino group are preferable, an alkyl group, an alkoxy group, and an aryl group are more preferable, an alkyl group, Alkoxy groups are most preferred.
Specific examples of the monomer unit include those represented by the following formula.

Figure 0004872281
Figure 0004872281

ここで、Rは、水素原子または直鎖のアルキル基であり、好ましくは水素原子または−(CHCHである。Rは、直鎖のアルキル基であり、好ましくは−(CHCHである。Rは、アルキル基であり、好ましくは−CHCH(C)(CHCH、−(CHCH(CH)(CHCH(CH、または−(CH17CHである。Rは、アルキル基であり、好ましくは−CHCH(C)(CHCH、−(CHCH(CH)(CHCH(CH、または−CHである。Rは、直鎖のアルキル基であり、好ましくは−(CHCHである。 Here, R 1 is a hydrogen atom or a linear alkyl group, preferably a hydrogen atom or — (CH 2 ) 5 CH 3 . R 2 is a linear alkyl group, and preferably — (CH 2 ) 5 CH 3 . R 3 is an alkyl group, preferably —CH 2 CH (C 2 H 5 ) (CH 2 ) 2 CH 3 , — (CH 2 ) 2 CH (CH 3 ) (CH 2 ) 3 CH (CH 3 ) 2, or - (CH 2) 17 CH 3. R 4 is an alkyl group, preferably —CH 2 CH (C 2 H 5 ) (CH 2 ) 2 CH 3 , — (CH 2 ) 2 CH (CH 3 ) (CH 2 ) 3 CH (CH 3 ) 2 or —CH 3 . R 5 is a linear alkyl group, preferably — (CH 2 ) 7 CH 3 .

本発明における共重合体は、重量平均分子量が1000〜300万程度であることが好ましい。重量平均分子量が、上記範囲未満であると製膜できないおそれがあり、上記範囲を超えると光電変換材料の粘度が高くなって均一な膜を形成するのが困難となるからである。
なお、上記重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定することができる。測定条件を下記に示す。
測定用カラム:Shodex社製 HF-2002 スチレン−ジビニルベンゼン共重合体
検出器:示差屈折率検出器(RI) 島津製作所社製 RID-6A
紫外吸収検出器 測定波長254nm 島津製作所社製 SPD-10A
測定条件:移動相 クロロホルム
流量 3ml/min
注入方法 2mlをシリンジにて注入
The copolymer in the present invention preferably has a weight average molecular weight of about 1,000 to 3,000,000. If the weight average molecular weight is less than the above range, the film may not be formed. If the weight average molecular weight exceeds the above range, the viscosity of the photoelectric conversion material becomes high and it becomes difficult to form a uniform film.
The weight average molecular weight can be measured by gel permeation chromatography (GPC). The measurement conditions are shown below.
Measurement column: Shodex HF-2002 Styrene-divinylbenzene copolymer detector: Differential refractive index detector (RI) Shimadzu RID-6A
Ultraviolet absorption detector Measurement wavelength 254nm SPD-10A manufactured by Shimadzu Corporation
Measurement conditions: mobile phase chloroform
Flow rate 3ml / min
Injection method 2ml injection by syringe

また、上記共重合体の末端基は、重合活性基がそのまま残っていると、有機薄膜太陽電池にしたときの性能が低下する可能性があるので、安定な基で保護されていてもよい。主鎖のπ共役をもつ環式構造と連続した共役結合を有しているものが好ましく、例えば炭素−炭素結合を介してアリール基または複素環と結合している構造が例示される。   In addition, if the polymerization active group remains as it is, the terminal group of the copolymer may be protected with a stable group because the performance when the organic thin film solar cell is formed may be deteriorated. Those having a conjugated bond continuous with a cyclic structure having π conjugation of the main chain are preferred, and examples thereof include a structure bonded to an aryl group or a heterocyclic ring via a carbon-carbon bond.

上記共重合体は、ランダム、ブロックまたはグラフト共重合体のいずれであってもよい。また、それらの中間的な構造を有する共重合体、例えばブロック性を帯びたランダム共重合体であってもよい。量子収率の高い導電性高分子材料を得る観点からは、完全なランダム共重合体よりブロック性を帯びたランダム共重合体やブロックまたはグラフト共重合体が好ましい。さらに共重合体は、主鎖に枝分かれがあり、末端部が3つ以上ある場合やデンドリマーであってもよい。   The copolymer may be any of a random, block or graft copolymer. Further, it may be a copolymer having an intermediate structure thereof, for example, a random copolymer having a block property. From the viewpoint of obtaining a conductive polymer material having a high quantum yield, a random copolymer having a block property and a block or graft copolymer are preferable to a complete random copolymer. Further, the copolymer may be a dendrimer when the main chain is branched and there are three or more terminal portions.

本発明における共重合体は、電荷分離特性や電荷輸送特性等を損なわない範囲で、上記の導電性を有する単量体単位以外の単量体単位を含んでいてもよい。
また、上記単量体単位が非共役の単位で連結されていてもよいし、上記単量体単位に非共役部分が含まれていてもよい。上記単量体単位の連結基としては、−O−、−S−、−N(−R)−、−B(−R)−、−Si(−R)−、−C(−R)−、−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−、−N(−R)−C(=O)−、−C(=O)−N(−R)−、−C≡C−などが挙げられる。ここで、Rは、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜60のアリール基および炭素数4〜60の複素環からなる群から選ばれる基を示す。
The copolymer in the present invention may contain monomer units other than the above-mentioned monomer units having conductivity, as long as charge separation characteristics, charge transport characteristics and the like are not impaired.
In addition, the monomer units may be linked with non-conjugated units, or the monomer units may contain non-conjugated moieties. As the linking group of the monomer unit, —O—, —S—, —N (—R) —, —B (—R) —, —Si (—R) 2 —, —C (—R) are used. 2- , -C (= O)-, -C (= O) -O-, -O-C (= O)-, -N (-R) -C (= O)-, -C (= O ) -N (-R)-, -C≡C- and the like. Here, R represents a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 60 carbon atoms, and a heterocyclic ring having 4 to 60 carbon atoms.

このような共重合体としては、例えばフルオレン−チオフェン共重合体、チオフェン−フェニレンビニレン共重合体、フェニレンエチニレン−チオフェン共重合体、フルオレン−フェニレンビニレン共重合体、フェニレンエチニレン−フルオレン共重合体、フェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体等が挙げられる。具体的には、下記式で示される共重合体が挙げられる。   Examples of such a copolymer include a fluorene-thiophene copolymer, a thiophene-phenylene vinylene copolymer, a phenylene ethynylene-thiophene copolymer, a fluorene-phenylene vinylene copolymer, and a phenylene ethynylene-fluorene copolymer. And phenylene ethynylene-phenylene vinylene copolymer. Specific examples include a copolymer represented by the following formula.

Figure 0004872281
Figure 0004872281

ここで、Rは、水素原子または直鎖のアルキル基であり、好ましくは水素原子または−(CHCHである。Rは、直鎖のアルキル基であり、好ましくは−(CHCHである。Rは、アルキル基であり、好ましくは−CHCH(C)(CHCH、−(CHCH(CH)(CHCH(CH、または−(CH17CHである。Rは、アルキル基であり、好ましくは−CHCH(C)(CHCH、−(CHCH(CH)(CHCH(CH、または−CHである。Rは、直鎖のアルキル基であり、好ましくは−(CHCHである。 Here, R 1 is a hydrogen atom or a linear alkyl group, preferably a hydrogen atom or — (CH 2 ) 5 CH 3 . R 2 is a linear alkyl group, and preferably — (CH 2 ) 5 CH 3 . R 3 is an alkyl group, preferably —CH 2 CH (C 2 H 5 ) (CH 2 ) 2 CH 3 , — (CH 2 ) 2 CH (CH 3 ) (CH 2 ) 3 CH (CH 3 ) 2, or - (CH 2) 17 CH 3. R 4 is an alkyl group, preferably —CH 2 CH (C 2 H 5 ) (CH 2 ) 2 CH 3 , — (CH 2 ) 2 CH (CH 3 ) (CH 2 ) 3 CH (CH 3 ) 2 or —CH 3 . R 5 is a linear alkyl group, preferably — (CH 2 ) 7 CH 3 .

さらに具体的には、下記式で示される共重合体が挙げられる。   More specifically, a copolymer represented by the following formula is exemplified.

Figure 0004872281
Figure 0004872281

中でも、フルオレン−チオフェン共重合体、チオフェン−フェニレンビニレン共重合体、フェニレンエチニレン−チオフェン共重合体、フルオレン−フェニレンビニレン共重合体、フェニレンエチニレン−フルオレン共重合体、およびフェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体は、多くの電子受容性の有機半導体材料に対して、エネルギー準位差が適当であるため、電子供与性の導電性高分子材料として好適に用いることができる。   Among them, fluorene-thiophene copolymer, thiophene-phenylene vinylene copolymer, phenylene ethynylene-thiophene copolymer, fluorene-phenylene vinylene copolymer, phenylene ethynylene-fluorene copolymer, and phenylene ethynylene-phenylene vinylene. Since the copolymer has an appropriate energy level difference with respect to many electron-accepting organic semiconductor materials, the copolymer can be suitably used as an electron-donating conductive polymer material.

また、本発明の光電変換材料を用いて有機薄膜太陽電池における光電変換層を形成した場合、光電変換層の電気伝導性が良好であることが好ましい。電気伝導性が良好であれば、有機薄膜太陽電池に必要な電荷輸送性を得ることができるからである。   Moreover, when the photoelectric converting layer in an organic thin-film solar cell is formed using the photoelectric converting material of this invention, it is preferable that the electrical conductivity of a photoelectric converting layer is favorable. This is because if the electrical conductivity is good, the charge transporting property required for the organic thin film solar cell can be obtained.

本発明の光電変換材料に対する良溶媒としては、例えばクロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、n−ブチルベンゼンなどが挙げられる。本発明の光電変換材料は、共重合体の構造や重量平均分子量にもよるが、通常これらの溶媒に0.1重量%以上溶解させることができる。   Examples of the good solvent for the photoelectric conversion material of the present invention include chloroform, methylene chloride, dichloroethane, tetrahydrofuran, toluene, xylene, mesitylene, tetralin, decalin, and n-butylbenzene. Although the photoelectric conversion material of this invention is based also on the structure and weight average molecular weight of a copolymer, it can be normally dissolved in these solvent 0.1weight% or more.

また、本発明の光電変換材料を有機薄膜太陽電池の光電変換層に使用する場合、電気を利用するので、固体状態で光吸収特性、電荷分離特性および電荷輸送性を有するものが好適に用いられる。この場合、共重合体の純度がこれらの特性に影響を与えるため、重合前のモノマーを蒸留、昇華精製、再結晶等の方法で精製したのちに重合することが好ましく、また合成後、再沈精製、クロマトグラフィーによる分別等の純化処理をすることが好ましい。   Moreover, when using the photoelectric conversion material of this invention for the photoelectric converting layer of an organic thin-film solar cell, since it utilizes electricity, what has a light absorption characteristic, a charge-separation characteristic, and a charge transport property in a solid state is used suitably. . In this case, since the purity of the copolymer affects these properties, it is preferable to polymerize after purifying the monomer before polymerization by distillation, sublimation purification, recrystallization, or the like. It is preferable to perform a purification treatment such as purification and fractionation by chromatography.

本発明における共重合体の合成方法としては、例えばモノマーからSuzukiカップリング反応により重合する方法、Grignard反応により重合する方法、Ni(0)触媒により重合する方法、FeCl等の酸化剤により重合する方法、電気化学的に酸化重合する方法、あるいは適当な脱離基を有する中間体高分子の分解による方法などが例示される。これらのうち、Suzukiカップリング反応により重合する方法、Grignard反応により重合する方法、Ni(0)触媒により重合する方法が、反応制御が容易であり、好ましく、Ni(0)触媒により重合する方法が最も好ましい。
例えばフェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体(Poly[1,4-phenyleneethynylene-1,4-(2,5-dioctadodecyloxyphenylene)-1,4-phenyleneethene-1,2-diyl-1,4-(2,5-dioctadodecyloxyphenylene)ethene-1,2-diyl])の合成方法については、Macromolecules, 35, 3825 (2002) や、Mcromol. Chem. Phys., 202, 2712 (2001) に記載の方法を参考にすることができる。
Examples of the method for synthesizing the copolymer in the present invention include a method of polymerizing from a monomer by a Suzuki coupling reaction, a method of polymerizing by a Grignard reaction, a method of polymerizing by a Ni (0) catalyst, and a polymerization by an oxidizing agent such as FeCl 3. Examples thereof include a method, an electrochemical oxidative polymerization method, and a method of decomposing an intermediate polymer having an appropriate leaving group. Among these, the method of polymerizing by Suzuki coupling reaction, the method of polymerizing by Grignard reaction, and the method of polymerizing by Ni (0) catalyst are preferable because the reaction control is easy, and the method of polymerizing by Ni (0) catalyst is preferable. Most preferred.
For example, phenylene ethynylene-phenylene vinylene copolymer (Poly [1,4-phenyleneethynylene-1,4- (2,5-dioctadodecyloxyphenylene) -1,4-phenyleneethene-1,2-diyl-1,4- (2, For the synthesis method of 5-dioctadodecyloxyphenylene) ethene-1,2-diyl]), refer to the methods described in Macromolecules, 35, 3825 (2002) and Micromol. Chem. Phys., 202, 2712 (2001). be able to.

2.第2実施態様
本発明の光電変換材料の第2実施態様は、フルオレン−チオフェン共重合体からなることを特徴とするものである。
チオフェンは電荷輸送性に優れるものの耐酸化性や耐水性に劣り、フルオレンは耐酸化性および耐水性に優れるものの電荷輸送性がチオフェンほど高くないが、フルオレン−チオフェン共重合体とすることにより、電荷輸送性、耐酸化性、耐水性のいずれにも優れる光電変換材料を得ることができる。このようにフルオレン−チオフェン共重合体は、空気に曝されても耐酸化性および耐水性が高いので、品質劣化が防止され、特に化学的に安定である。
2. Second Embodiment A second embodiment of the photoelectric conversion material of the present invention is characterized by comprising a fluorene-thiophene copolymer.
Although thiophene is excellent in charge transportability, it is inferior in oxidation resistance and water resistance, while fluorene is excellent in oxidation resistance and water resistance, but charge transportability is not as high as thiophene, but by using a fluorene-thiophene copolymer, A photoelectric conversion material having excellent transportability, oxidation resistance, and water resistance can be obtained. As described above, the fluorene-thiophene copolymer has high oxidation resistance and water resistance even when exposed to air, so that quality deterioration is prevented and it is particularly chemically stable.

本発明におけるフルオレン−チオフェン共重合体は、フルオレン環を含む単量体単位とチオフェン環を含む単量体単位とを有するものである。このフルオレン環を含む単量体単位およびチオフェン環を含む単量体単位は、置換基を有していてもよい。なお、置換基については、上記第1実施態様に記載したものと同様である。   The fluorene-thiophene copolymer in the present invention has a monomer unit containing a fluorene ring and a monomer unit containing a thiophene ring. The monomer unit containing a fluorene ring and the monomer unit containing a thiophene ring may have a substituent. The substituent is the same as that described in the first embodiment.

チオフェン環を含む単量体単位として具体的には、下記式で示される基が挙げられる。   Specific examples of the monomer unit containing a thiophene ring include groups represented by the following formulae.

Figure 0004872281
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ここで、Rは、水素原子または直鎖のアルキル基であり、好ましくは水素原子または−(CHCHである。 Here, R 1 is a hydrogen atom or a linear alkyl group, preferably a hydrogen atom or — (CH 2 ) 5 CH 3 .

フルオレン環を含む単量体単位として具体的には、下記式で示される基が挙げられる。   Specific examples of the monomer unit containing a fluorene ring include groups represented by the following formulas.

Figure 0004872281
Figure 0004872281

ここで、Rは、直鎖のアルキル基であり、好ましくは−(CHCHである。 Here, R 2 is a linear alkyl group, preferably — (CH 2 ) 5 CH 3 .

本発明におけるフルオレン−チオフェン共重合体は、重量平均分子量が1000〜300万程度であることが好ましい。重量平均分子量が、上記範囲未満であると製膜できないおそれがあり、上記範囲を超えると光電変換材料の粘度が高くなって均一な膜を形成するのが困難となるからである。なお、上記重量平均分子量の測定方法については、上記第1実施態様に記載したものと同様である。   The fluorene-thiophene copolymer in the present invention preferably has a weight average molecular weight of about 1,000 to 3,000,000. If the weight average molecular weight is less than the above range, the film may not be formed. If the weight average molecular weight exceeds the above range, the viscosity of the photoelectric conversion material becomes high and it becomes difficult to form a uniform film. In addition, about the measuring method of the said weight average molecular weight, it is the same as that of what was described in the said 1st embodiment.

また、上記フルオレン−チオフェン共重合体の末端基は、重合活性基がそのまま残っていると、有機薄膜太陽電池にしたときの性能が低下する可能性があるので、安定な基で保護されていてもよい。   In addition, the terminal group of the fluorene-thiophene copolymer is protected with a stable group, because if the polymerization active group is left as it is, there is a possibility that the performance when the organic thin film solar cell is formed may be lowered. Also good.

上記フルオレン−チオフェン共重合体は、ランダム、ブロックまたはグラフト共重合体のいずれであってもよい。また、それらの中間的な構造を有する共重合体、例えばブロック性を帯びたランダム共重合体であってもよい。量子収率の高い導電性高分子材料を得る観点からは、完全なランダム共重合体よりブロック性を帯びたランダム共重合体やブロックまたはグラフト共重合体が好ましい。さらにフルオレン−チオフェン共重合体は、主鎖に枝分かれがあり、末端部が3つ以上ある場合やデンドリマーであってもよい。   The fluorene-thiophene copolymer may be any of a random, block or graft copolymer. Further, it may be a copolymer having an intermediate structure thereof, for example, a random copolymer having a block property. From the viewpoint of obtaining a conductive polymer material having a high quantum yield, a random copolymer having a block property and a block or graft copolymer are preferable to a complete random copolymer. Further, the fluorene-thiophene copolymer may be a dendrimer when the main chain is branched and there are three or more terminal portions.

本発明におけるフルオレン−チオフェン共重合体は、電荷分離特性や電荷輸送特性等を損なわない範囲で、フルオレン環を含む単量体単位およびチオフェン環を含む単量体単位以外の単量体単位を含んでいてもよい。
また、これらの単量体単位が非共役の単位で連結されていてもよいし、単量体単位に非共役部分が含まれていてもよい。なお、単量体単位の連結基については、上記第1実施態様に記載したものと同様である。
The fluorene-thiophene copolymer in the present invention contains a monomer unit other than a monomer unit containing a fluorene ring and a monomer unit containing a thiophene ring within a range not impairing charge separation characteristics, charge transport characteristics, and the like. You may go out.
In addition, these monomer units may be linked with non-conjugated units, or the monomer units may contain non-conjugated parts. The linking group of the monomer unit is the same as that described in the first embodiment.

このようなフルオレン−チオフェン共重合体としては、具体的に下記式で示されるものが挙げられる。   Specific examples of such a fluorene-thiophene copolymer include those represented by the following formula.

Figure 0004872281
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ここで、Rは、水素原子または直鎖のアルキル基であり、好ましくは水素原子または−(CHCHである。Rは、直鎖のアルキル基であり、好ましくは−(CHCHである。 Here, R 1 is a hydrogen atom or a linear alkyl group, preferably a hydrogen atom or — (CH 2 ) 5 CH 3 . R 2 is a linear alkyl group, and preferably — (CH 2 ) 5 CH 3 .

さらに具体的には、下記式で示されるものが挙げられる。   More specifically, what is shown by a following formula is mentioned.

Figure 0004872281
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また、本発明の光電変換材料を用いて有機薄膜太陽電池における光電変換層を形成した場合、光電変換層の電気伝導性が良好であることが好ましい。電気伝導性が良好であれば、有機薄膜太陽電池に必要な電荷輸送性を得ることができるからである。   Moreover, when the photoelectric converting layer in an organic thin-film solar cell is formed using the photoelectric converting material of this invention, it is preferable that the electrical conductivity of a photoelectric converting layer is favorable. This is because if the electrical conductivity is good, the charge transporting property required for the organic thin film solar cell can be obtained.

本発明の光電変換材料に対する良溶媒としては、例えばクロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、n−ブチルベンゼンなどが挙げられる。本発明の光電変換材料は、フルオレン−チオフェン共重合体の構造や重量平均分子量にもよるが、通常これらの溶媒に0.1重量%以上溶解させることができる。   Examples of the good solvent for the photoelectric conversion material of the present invention include chloroform, methylene chloride, dichloroethane, tetrahydrofuran, toluene, xylene, mesitylene, tetralin, decalin, and n-butylbenzene. Although the photoelectric conversion material of this invention is based also on the structure and weight average molecular weight of a fluorene-thiophene copolymer, it can be normally dissolved in these solvent 0.1weight% or more.

また、本発明の光電変換材料を有機薄膜太陽電池の光電変換層に使用する場合、電気を利用するので、固体状態で光吸収特性、電荷分離特性および電荷輸送性を有するものが好適に用いられる。この場合、フルオレン−チオフェン共重合体の純度がこれらの特性に影響を与えるため、重合前のモノマーを蒸留、昇華精製、再結晶等の方法で精製したのちに重合することが好ましく、また合成後、再沈精製、クロマトグラフィーによる分別等の純化処理をすることが好ましい。   Moreover, when using the photoelectric conversion material of this invention for the photoelectric converting layer of an organic thin-film solar cell, since it utilizes electricity, what has a light absorption characteristic, a charge-separation characteristic, and a charge transport property in a solid state is used suitably. . In this case, since the purity of the fluorene-thiophene copolymer affects these properties, it is preferable to polymerize after purifying the monomer before polymerization by a method such as distillation, sublimation purification, and recrystallization. It is preferable to carry out purification treatment such as reprecipitation purification and fractionation by chromatography.

本発明におけるフルオレン−チオフェン共重合体の合成方法としては、例えばモノマーからSuzukiカップリング反応により重合する方法、Grignard反応により重合する方法、Ni(0)触媒により重合する方法、FeCl等の酸化剤により重合する方法、電気化学的に酸化重合する方法、あるいは適当な脱離基を有する中間体高分子の分解による方法などが例示される。これらのうち、Suzukiカップリング反応により重合する方法、Grignard反応により重合する方法、Ni(0)触媒により重合する方法が、反応制御が容易であり、好ましく、Ni(0)触媒により重合する方法が最も好ましい。 Examples of the method for synthesizing a fluorene-thiophene copolymer in the present invention include a method of polymerizing from a monomer by a Suzuki coupling reaction, a method of polymerizing by a Grignard reaction, a method of polymerizing by a Ni (0) catalyst, and an oxidizing agent such as FeCl 3 Examples thereof include a method of polymerizing by oxidization, a method of electrochemically oxidative polymerization, a method of decomposing an intermediate polymer having an appropriate leaving group, and the like. Among these, the method of polymerizing by Suzuki coupling reaction, the method of polymerizing by Grignard reaction, and the method of polymerizing by Ni (0) catalyst are preferable because the reaction control is easy, and the method of polymerizing by Ni (0) catalyst is preferable. Most preferred.

B.有機薄膜太陽電池
次に、本発明の有機薄膜太陽電池について説明する。
本発明の有機薄膜太陽電池は、基板と、上記基板上に形成された第1電極層と、上記第1電極層上に形成され、上述した光電変換材料を含有する光電変換層と、上記光電変換層上に形成された第2電極層とを有することを特徴とするものである。
B. Next, the organic thin film solar cell of the present invention will be described.
The organic thin film solar cell of the present invention includes a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, a photoelectric conversion layer formed on the first electrode layer and containing the above-described photoelectric conversion material, and the photoelectric And a second electrode layer formed on the conversion layer.

本発明の有機薄膜太陽電池は、上述した光電変換材料を含有する光電変換層を用いているので、光吸収特性、電荷分離特性、電荷輸送特性、耐酸化特性、耐水特性等に優れており、これにより光電変換効率を向上させることができる。   Since the organic thin film solar cell of the present invention uses a photoelectric conversion layer containing the above-described photoelectric conversion material, it is excellent in light absorption characteristics, charge separation characteristics, charge transport characteristics, oxidation resistance characteristics, water resistance characteristics, etc. Thereby, photoelectric conversion efficiency can be improved.

本発明の有機薄膜太陽電池について図面を参照しながら説明する。
図2は、本発明の有機薄膜太陽電池の一例を示す概略断面図である。図2に示す例において、有機薄膜太陽電池10は、基板1上に第1電極層2、光電変換層3および第2電極層4が順次積層されたものである。
以下、このような有機薄膜太陽電池の各構成について説明する。
The organic thin-film solar cell of this invention is demonstrated referring drawings.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the organic thin film solar cell of the present invention. In the example shown in FIG. 2, the organic thin film solar cell 10 is obtained by sequentially laminating a first electrode layer 2, a photoelectric conversion layer 3, and a second electrode layer 4 on a substrate 1.
Hereinafter, each structure of such an organic thin film solar cell is demonstrated.

1.光電変換層
本発明に用いられる光電変換層は、上述した光電変換材料を含有するものである。ここで、「光電変換層」とは、電子受容性および電子供与性の両方の機能を有する層であり、有機薄膜太陽電池の電荷分離に寄与し、生じた電子および正孔を各々反対方向の電極に向かって輸送する機能を有する部材をいう。光電変換層内で形成されるpn接合を利用して電荷分離が生じるのである。
1. Photoelectric Conversion Layer The photoelectric conversion layer used in the present invention contains the above-described photoelectric conversion material. Here, the “photoelectric conversion layer” is a layer having both an electron-accepting function and an electron-donating function, contributing to charge separation of the organic thin film solar cell, and generating generated electrons and holes in opposite directions, respectively. A member having a function of transporting toward an electrode. Charge separation occurs using a pn junction formed in the photoelectric conversion layer.

光電変換層は、電子供与性および電子受容性のいずれも有するものであるが、上述した光電変換材料のもつ性質は共重合体の構造等により異なるため、光電変換材料のもつ性質に応じて光電変換層の構成材料が適宜選択される。例えば上記光電変換材料が電子供与性を有する場合、光電変換層は、電子供与性の光電変換材料と、電子受容性の有機半導体材料とを含有するものとなる。また例えば上記光電変換材料が電子受容性を有する場合、光電変換層は、電子受容性の光電変換材料と、電子供与性の有機半導体材料とを含有するものとなる。さらに例えば上記光電変換材料が電子供与性および電子受容性のいずれも有する場合、光電変換層は、電子供与性および電子受容性の光電変換材料を含有するものとなる。   The photoelectric conversion layer has both an electron donating property and an electron accepting property. However, since the properties of the above-described photoelectric conversion material vary depending on the structure of the copolymer, the photoelectric conversion layer has a photoelectric conversion property depending on the properties of the photoelectric conversion material. The constituent material of the conversion layer is appropriately selected. For example, when the photoelectric conversion material has an electron donating property, the photoelectric conversion layer contains an electron donating photoelectric conversion material and an electron accepting organic semiconductor material. For example, when the photoelectric conversion material has an electron accepting property, the photoelectric conversion layer contains an electron accepting photoelectric conversion material and an electron donating organic semiconductor material. Further, for example, when the photoelectric conversion material has both an electron donating property and an electron accepting property, the photoelectric conversion layer contains an electron donating property and an electron accepting photoelectric conversion material.

電子供与性を有する光電変換材料としては、上記「A.光電変換材料」の項に記載した中でも、フルオレン−チオフェン共重合体、チオフェン−フェニレンビニレン共重合体、フェニレンエチニレン−チオフェン共重合体、フルオレン−フェニレンビニレン共重合体、フェニレンエチニレン−フルオレン共重合体、フェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体等が好ましく用いられる。これらは、多くの電子受容性の有機半導体材料に対して、エネルギー準位差が適当であるからである。
フルオレン−チオフェン共重合体の具体例としては、(Poly[(9,9-dihexylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(bithiophene)]等が挙げられる。
As the photoelectric conversion material having an electron donating property, among those described in the above section “A. Photoelectric conversion material”, a fluorene-thiophene copolymer, a thiophene-phenylene vinylene copolymer, a phenylene ethynylene-thiophene copolymer, A fluorene-phenylene vinylene copolymer, a phenylene ethynylene-fluorene copolymer, a phenylene ethynylene-phenylene vinylene copolymer, or the like is preferably used. This is because the energy level difference is appropriate for many electron-accepting organic semiconductor materials.
Specific examples of the fluorene-thiophene copolymer include (Poly [(9,9-dihexylfluorenyl-2,7-diyl) -co- (bithiophene)] and the like.

光電変換材料が電子供与性を有する場合に用いられる電子受容性の有機半導体材料としては、電子受容体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、塗布法により製膜可能なものであることが好ましく、中でも電子供与性の導電性高分子材料であることが好ましい。導電性高分子材料は、高分子主鎖内にπ共役が発達しているため主鎖方向への電荷輸送が基本的に有利である。また、導電性高分子材料は、導電性高分子材料を溶媒に溶解もしくは分散させた塗工液を用いることにより塗布法により容易に製膜可能であることから、大面積の有機薄膜太陽電池を高価な設備を必要とせず低コストで製造できるという利点がある。
電子受容性の導電性高分子材料としては、例えばポリフェニレンビニレン、ポリフルオレン、およびこれらの誘導体、ならびにこれらの共重合体、あるいは、カーボンナノチューブ、フラーレン誘導体、CN基またはCF基含有ポリマーおよびそれらの−CF置換ポリマー等を挙げることができる。ポリフェニレンビニレン誘導体の具体例としては、CN−PPV(Poly[2-Methoxy-5-(2´-ethylhexyloxy)-1,4-(1-cyanovinylene)phenylene])、MEH−CN−PPV(Poly[2-Methoxy-5-(2´-ethylhexyloxy)-1,4-(1-cyanovinylene)phenylene])等が挙げられる。
The electron-accepting organic semiconductor material used when the photoelectric conversion material has an electron donating property is not particularly limited as long as it has a function as an electron acceptor, but can be formed by a coating method. In particular, an electron-donating conductive polymer material is preferable. In the conductive polymer material, π conjugation is developed in the polymer main chain, so that charge transport in the main chain direction is basically advantageous. In addition, the conductive polymer material can be easily formed by a coating method by using a coating solution in which the conductive polymer material is dissolved or dispersed in a solvent. There is an advantage that it can be manufactured at low cost without requiring expensive equipment.
Examples of the electron-accepting conductive polymer material include polyphenylene vinylene, polyfluorene, and derivatives thereof, and copolymers thereof, or carbon nanotubes, fullerene derivatives, CN group or CF 3 group-containing polymers, and their it can be mentioned -CF 3 substituted polymer. Specific examples of the polyphenylene vinylene derivative include CN-PPV (Poly [2-Methoxy-5- (2′-ethylhexyloxy) -1,4- (1-cyanovinylene) phenylene]), MEH-CN-PPV (Poly [2 -Methoxy-5- (2′-ethylhexyloxy) -1,4- (1-cyanovinylene) phenylene]) and the like.

また、電子受容性を有する光電変換材料としては、用いる電子供与性の有機半導体材料に応じて、上記「A.光電変換材料」の項に記載した中から適宜選択することができる。   In addition, the photoelectric conversion material having electron acceptability can be appropriately selected from those described in the section “A. Photoelectric conversion material” according to the electron-donating organic semiconductor material to be used.

光電変換材料が電子受容性を有する場合に用いられる電子供与性の有機半導体材料としては、電子供与体としての機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、塗布法により製膜可能なものであることが好ましく、中でも電子供与性の導電性高分子材料であることが好ましい。導電性高分子材料は、上述したような利点を有するからである。
電子供与性の導電性高分子材料としては、例えばポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリシラン、ポリチオフェン、ポリカルバゾール、ポリビニルカルバゾール、ポルフィリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、およびこれらの誘導体、ならびにこれらの共重合体、あるいは、フタロシアニン含有ポリマー、カルバゾール含有ポリマー、有機金属ポリマー等を挙げることができる。
The electron-donating organic semiconductor material used when the photoelectric conversion material has an electron accepting property is not particularly limited as long as it has a function as an electron donor, but can be formed by a coating method. In particular, an electron-donating conductive polymer material is preferable. This is because the conductive polymer material has the advantages as described above.
Examples of the electron-donating conductive polymer material include polyphenylene, polyphenylene vinylene, polysilane, polythiophene, polycarbazole, polyvinyl carbazole, porphyrin, polyacetylene, polypyrrole, polyaniline, polyfluorene, polyvinyl pyrene, polyvinyl anthracene, and derivatives thereof. And copolymers thereof, phthalocyanine-containing polymers, carbazole-containing polymers, organometallic polymers, and the like.

さらに、電子供与性および電子受容性を有する光電変換材料としては、電子供与性化合物がドープされた電子受容性の光電変換材料や、電子受容性化合物がドープされた電子供与性の光電変換材料等を用いることができる。
ドープされる電子供与性化合物としては、例えばLi、K、Ca、Cs等のアルカリ金属やアルカリ土類金属のようなルイス塩基を用いることができる。なお、ルイス塩基は電子供与体として作用する。
また、ドープされる電子受容性化合物としては、例えばFeCl(III)、AlCl、AlBr、AsFやハロゲン化合物のようなルイス酸を用いることができる。なお、ルイス酸は電子受容体として作用する。
Furthermore, as a photoelectric conversion material having an electron donating property and an electron accepting property, an electron accepting photoelectric conversion material doped with an electron donating compound, an electron donating photoelectric conversion material doped with an electron accepting compound, etc. Can be used.
As the electron-donating compound to be doped, for example, a Lewis base such as an alkali metal such as Li, K, Ca, or Cs or an alkaline earth metal can be used. The Lewis base acts as an electron donor.
As the electron-accepting compound to be doped, for example, a Lewis acid such as FeCl 3 (III), AlCl 3 , AlBr 3 , AsF 6 or a halogen compound can be used. In addition, Lewis acid acts as an electron acceptor.

効率良く電荷を発生させるためには、光電変換層内にて電子供与性の材料および電子受容性の材料が均一に分散されていることが好ましい。この際、電子供与性の材料および電子受容性の材料の混合比は、使用する材料の種類により最適な混合比に適宜調整される。   In order to generate charges efficiently, it is preferable that the electron-donating material and the electron-accepting material are uniformly dispersed in the photoelectric conversion layer. At this time, the mixing ratio of the electron-donating material and the electron-accepting material is appropriately adjusted to an optimal mixing ratio depending on the type of material used.

光電変換層の膜厚は、一般的にバルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池において採用されている膜厚であれば特に限定されるものではないが、具体的には0.2nm〜3000nmの範囲内で設定することができ、好ましくは1nm〜600nmの範囲内である。光電変換層の膜厚が上記範囲より厚いと、光電変換層における体積抵抗が高くなる可能性があり、また光電変換層の膜厚が上記範囲より薄いと、電極間で短絡が生じる可能性があるからである。   The film thickness of the photoelectric conversion layer is not particularly limited as long as it is a film thickness generally employed in a bulk heterojunction organic thin film solar cell, but specifically within a range of 0.2 nm to 3000 nm. It can be set, and is preferably in the range of 1 nm to 600 nm. If the film thickness of the photoelectric conversion layer is larger than the above range, the volume resistance in the photoelectric conversion layer may be increased, and if the film thickness of the photoelectric conversion layer is smaller than the above range, a short circuit may occur between the electrodes. Because there is.

また本発明においては、光電変換層が複数層積層されていてもよい。複数層の光電変換層が直接積層された有機薄膜太陽電池では、各光電変換層に互いに異なる吸収波長領域を有する光電変換材料や有機半導体材料をそれぞれ用いることができるので、有機薄膜太陽電池全体として吸収波長領域を広げることができる。また、各光電変換層に同一の吸収波長領域を有する光電変換材料や有機半導体材料を用いた場合には、一層のみの光電変換層を有する有機薄膜太陽電池に比べて、複数層の光電変換層を有する有機薄膜太陽電池では厚みが厚くなるので、厚みの増加に伴って吸光度を大きくすることもできると考えられる。したがって、複数層の光電変換層を直接積層することにより、広範囲の波長領域にわたって発電が可能であり、また、高い光電変換効率を実現できる有機薄膜太陽電池とすることができる。   In the present invention, a plurality of photoelectric conversion layers may be laminated. In organic thin-film solar cells in which a plurality of photoelectric conversion layers are directly laminated, photoelectric conversion materials and organic semiconductor materials having different absorption wavelength regions can be used for each photoelectric conversion layer. The absorption wavelength region can be expanded. In addition, in the case where a photoelectric conversion material or an organic semiconductor material having the same absorption wavelength region is used for each photoelectric conversion layer, a plurality of photoelectric conversion layers are formed as compared with an organic thin-film solar cell having only one photoelectric conversion layer. Since the organic thin film solar cell having a thickness increases, it is considered that the absorbance can be increased as the thickness increases. Therefore, by directly laminating a plurality of photoelectric conversion layers, it is possible to produce an organic thin film solar cell that can generate power over a wide wavelength range and can realize high photoelectric conversion efficiency.

ここで、図3に、有機薄膜太陽電池の一例を示す。2つの電極層21,23の間に光電変換層22を挟んだ構成の有機薄膜太陽電池Sにおいて、光電変換層22にある光エネルギーLを照射することでJの電流が生じ、Vの起電力が得られるとする(図3(a))。この有機薄膜太陽電池Sを2個直列に接続し、そこに2Lの光エネルギーを照射したとき、仮に2個それぞれの有機薄膜太陽電池Sに対して等価な光エネルギー(=2L/2=L)を供給することができるとすれば、2倍の起電力(=2V)を得ることができる(図3(b))。すなわち、直列につないだ複数の有機薄膜太陽電池がどれも光吸収できるのであれば、その分起電力は増えるのである。
本発明においては、例えば光電変換層22a,22bを直接積層することにより、擬似的には、二つの有機薄膜太陽電池を直列につないだ場合と同程度の起電力2Vを得ることができると期待される(図3(c))。したがって、光電変換効率を高めることができ、さらに理想的には複数の有機薄膜太陽電池を直列につなぐのではなく、一つの有機薄膜太陽電池として利用することができる。
このように本発明においては、光電変換層を複数層積層することにより、光の有効利用を実現できる。
Here, FIG. 3 shows an example of an organic thin film solar cell. In the organic thin-film solar cell S having a configuration in which the photoelectric conversion layer 22 is sandwiched between the two electrode layers 21 and 23, the current J is generated by irradiating the light energy L in the photoelectric conversion layer 22, and the electromotive force of V Is obtained (FIG. 3A). When two organic thin film solar cells S are connected in series and irradiated with 2 L of light energy, the light energy equivalent to each of the two organic thin film solar cells S (= 2L / 2 = L) Can be obtained, a double electromotive force (= 2V) can be obtained (FIG. 3B). That is, if any of the plurality of organic thin-film solar cells connected in series can absorb light, the electromotive force increases accordingly.
In the present invention, for example, by directly laminating the photoelectric conversion layers 22a and 22b, it is expected that, in a pseudo manner, an electromotive force of 2 V can be obtained in the same level as when two organic thin-film solar cells are connected in series. (FIG. 3C). Therefore, the photoelectric conversion efficiency can be increased, and more ideally, a plurality of organic thin film solar cells can be used as a single organic thin film solar cell, instead of being connected in series.
Thus, in the present invention, effective use of light can be realized by stacking a plurality of photoelectric conversion layers.

光電変換層が複数層積層されている場合、光電変換層の積層数としては2層以上であればよいが、中でも2層〜5層程度であることが好ましく、より好ましくは2層または3層である。積層数が多すぎると、透過率が低下し、光の利用効率が低下するからである。   In the case where a plurality of photoelectric conversion layers are stacked, the number of stacked photoelectric conversion layers may be two or more, preferably about 2 to 5 layers, more preferably 2 layers or 3 layers. It is. This is because if the number of stacked layers is too large, the transmittance decreases and the light utilization efficiency decreases.

また、光の有効利用を実現するには、光電変換材料や有機半導体材料の吸収波長領域を適宜選択すればよい。光電変換層は電子供与性の材料と電子受容性の材料とを含有するので、電子供与性の材料と電子受容性の材料のいずれか一方が、所定の吸収極大波長を有するものであればよい。この際、電子供与性の材料が所定の吸収極大波長を有するものである場合は、電子受容性の材料は、上記電子供与性の材料とpn接合を形成して電荷分離を生じさせるものであれば特に限定されるものではない。同様に、電子受容性の材料が所定の吸収極大波長を有するものである場合は、電子供与性の材料は、上記電子受容性の材料とpn接合を形成して電荷分離を生じさせるものであれば特に限定されるものではない。
光電変換層に互いに異なる吸収波長領域を有する電子供与性の材料を用いる場合には、太陽光(白色光)を広範囲で吸収するために、各々の電子供与性の材料のもつ吸収極大波長が50nm程度以上異なることが好ましい。
Moreover, what is necessary is just to select the absorption wavelength area | region of a photoelectric conversion material or an organic-semiconductor material suitably in order to implement | achieve effective utilization of light. Since the photoelectric conversion layer contains an electron-donating material and an electron-accepting material, any one of the electron-donating material and the electron-accepting material only needs to have a predetermined absorption maximum wavelength. . At this time, when the electron donating material has a predetermined absorption maximum wavelength, the electron accepting material may form a pn junction with the electron donating material to cause charge separation. There is no particular limitation. Similarly, if the electron-accepting material has a predetermined absorption maximum wavelength, the electron-donating material may form a pn junction with the electron-accepting material to cause charge separation. There is no particular limitation.
When electron donating materials having different absorption wavelength regions are used for the photoelectric conversion layer, the maximum absorption wavelength of each electron donating material is 50 nm in order to absorb sunlight (white light) in a wide range. It is preferable that the difference is more than about.

またこの場合、光電変換層が三層積層されていることが特に好ましい。例えば一層目に赤色の波長領域に吸収極大波長をもつ電子供与性の材料を用い、二層目に緑色の波長領域に吸収極大波長をもつ電子供与性の材料を用い、三層目に青色の波長領域に吸収極大波長をもつ電子供与性の材料を用いることにより、太陽光(白色光)をより広範囲で吸収することができるからである。   In this case, it is particularly preferable that three photoelectric conversion layers are laminated. For example, the first layer uses an electron-donating material with an absorption maximum wavelength in the red wavelength region, the second layer uses an electron-donating material with an absorption maximum wavelength in the green wavelength region, and the third layer has a blue color. This is because sunlight (white light) can be absorbed in a wider range by using an electron-donating material having an absorption maximum wavelength in the wavelength region.

本発明に用いられる光電変換層の形成方法としては、所定の膜厚に均一に形成することができる方法であれば特に限定されるものではないが、塗布法が好適に用いられる。すなわち、光電変換層は塗膜であることが好ましい。なお、本発明において「塗膜」とは、塗布法により形成されるものをいい、例えば塗工液を用いて塗布することにより形成されるものをいう。   The method for forming the photoelectric conversion layer used in the present invention is not particularly limited as long as it can be uniformly formed in a predetermined film thickness, but a coating method is preferably used. That is, the photoelectric conversion layer is preferably a coating film. In the present invention, the “coating film” refers to a film formed by a coating method, for example, a film formed by coating using a coating solution.

塗布法により光電変換層を形成する場合には、光電変換材料を溶媒に分散させて光電変換層形成用塗工液を調製し、この光電変換層形成用塗工液を塗布することにより光電変換層を形成することができる。
光電変換層形成用塗工液に用いられる溶媒としては、光電変換材料を分散可能なものであれば特に限定されるものではない。
In the case of forming a photoelectric conversion layer by a coating method, a photoelectric conversion material is prepared by dispersing a photoelectric conversion material in a solvent and applying the photoelectric conversion layer forming coating liquid. A layer can be formed.
The solvent used in the coating liquid for forming a photoelectric conversion layer is not particularly limited as long as the photoelectric conversion material can be dispersed.

上記光電変換層形成用塗工液の塗布方法としては、例えばダイコート法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法、ビードコート法、スプレーコート法、バーコート法、グラビアコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法等を挙げることができる。中でも、スピンコート法またはダイコート法が好ましく用いられる。これらの方法は、光電変換層を所定の膜厚となるように精度良く形成することができるからである。   Examples of the coating method for the photoelectric conversion layer forming coating liquid include a die coating method, a spin coating method, a dip coating method, a roll coating method, a bead coating method, a spray coating method, a bar coating method, a gravure coating method, an inkjet method, Examples thereof include a screen printing method and an offset printing method. Among these, a spin coating method or a die coating method is preferably used. This is because these methods can accurately form the photoelectric conversion layer so as to have a predetermined film thickness.

また、光電変換層が複数層積層されている場合には、下層の光電変換層に含まれる光電変換材料の重量平均分子量が比較的高いことが好ましい。これにより、例えば上層の光電変換層形成用塗工液中の溶媒に下層の光電変換層の構成成分が溶出するのを抑制することができ、上層の光電変換層形成用塗工液に使用される溶媒が制限されることないという利点を有するからである。したがって、このような方法を採ることにより、数多くの光電変換層を積層することが可能である。   Moreover, when the photoelectric converting layer is laminated | stacked in multiple layers, it is preferable that the weight average molecular weight of the photoelectric converting material contained in the lower photoelectric converting layer is comparatively high. Thereby, for example, it is possible to suppress the constituent components of the lower photoelectric conversion layer from eluting into the solvent in the upper photoelectric conversion layer forming coating liquid, and used for the upper photoelectric conversion layer forming coating liquid. This is because the solvent is not limited. Therefore, a large number of photoelectric conversion layers can be stacked by adopting such a method.

光電変換材料の重量平均分子量としては、10万以上であることが好ましく、より好ましくは30万以上、最も好ましくは50万以上であり、また500万以下であることが好ましく、より好ましくは300万以下である。光電変換材料の重量平均分子量が小さすぎると、上層の光電変換層形成用塗工液中の溶媒に光電変換材料が溶解してしまう可能性があるからである。逆に、光電変換材料の重量平均分子量が大きすぎると、下層の光電変換層形成用塗工液の粘度が高くなり、均一な塗膜を形成しにくい場合があるからである。
なお、上記重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)法により測定した値である。測定条件を下記に示す。
測定用カラム:Shodex社製 HF-2002 スチレン−ジビニルベンゼン共重合体
検出器:示差屈折率検出器(RI) 島津製作所社製 RID-6A
紫外吸収検出器 測定波長254nm 島津製作所社製 SPD-10A
測定条件:移動相 クロロホルム
流量 3ml/min
注入方法 2mlをシリンジにて注入
The weight average molecular weight of the photoelectric conversion material is preferably 100,000 or more, more preferably 300,000 or more, most preferably 500,000 or more, and preferably 5 million or less, more preferably 3 million. It is as follows. This is because if the weight average molecular weight of the photoelectric conversion material is too small, the photoelectric conversion material may be dissolved in the solvent in the upper photoelectric conversion layer forming coating solution. On the contrary, if the weight average molecular weight of the photoelectric conversion material is too large, the viscosity of the coating liquid for forming the lower photoelectric conversion layer is increased, and it may be difficult to form a uniform coating film.
The weight average molecular weight is a value measured by gel permeation chromatography (GPC). The measurement conditions are shown below.
Measurement column: Shodex HF-2002 Styrene-divinylbenzene copolymer detector: Differential refractive index detector (RI) Shimadzu RID-6A
Ultraviolet absorption detector Measurement wavelength 254nm SPD-10A manufactured by Shimadzu Corporation
Measurement conditions: mobile phase chloroform
Flow rate 3ml / min
Injection method 2ml injection by syringe

また、下層の光電変換層が、光電変換材料に加えて、所定の重量平均分子量をもつ高分子材料を含有していてもよい。高分子材料としては、上層の光電変換層形成用塗工液中の溶媒に溶解しないものであれば特に限定されるものではなく、上層の光電変換層形成用塗工液に使用する溶媒の種類によって適宜選択される。具体的には、電子供与性の有機半導体材料や電子受容性の有機半導体材料、あるいは、絶縁性樹脂材料などが挙げられる。   The lower photoelectric conversion layer may contain a polymer material having a predetermined weight average molecular weight in addition to the photoelectric conversion material. The polymer material is not particularly limited as long as it does not dissolve in the solvent in the upper photoelectric conversion layer forming coating solution, and the type of the solvent used in the upper photoelectric conversion layer forming coating solution Is appropriately selected. Specifically, an electron donating organic semiconductor material, an electron accepting organic semiconductor material, an insulating resin material, or the like can be given.

絶縁性樹脂材料としては、下層の光電変換層の耐溶媒性を向上させ、膜強度を高めるものであれば特に限定されるものではなく、例えば熱可塑性樹脂材料、熱硬化性樹脂材料、電離放射線硬化性樹脂材料などが挙げられる。
熱可塑性樹脂材料としては、具体的にポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル等を挙げることができる。
熱硬化性樹脂材料としては、具体的にフェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。
また、電離放射線硬化性樹脂材料としては、紫外線硬化性樹脂材料、電子線硬化性樹脂材料等が挙げられる。紫外線硬化性樹脂材料としては、具体的にウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、エステルアクリレート、アクリレート、エポキシ、ビニルエーテル、オキセタン等を挙げることができる。電子線硬化性樹脂材料としては、具体的に不飽和ポリエステル、不飽和アクリル、ポリエポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエン、ポリチオール等を挙げることができる。
The insulating resin material is not particularly limited as long as it improves the solvent resistance of the lower photoelectric conversion layer and increases the film strength. For example, a thermoplastic resin material, a thermosetting resin material, and ionizing radiation. Examples thereof include curable resin materials.
Specific examples of the thermoplastic resin material include polypropylene, polyethylene, polystyrene, polyvinyl acetate, polyamide, polyvinyl chloride, polyurethane, polyethylene terephthalate, polyvinylidene chloride, and polyacrylonitrile.
Specific examples of the thermosetting resin material include phenol resin, melamine resin, urea resin, urethane resin, and epoxy resin.
Examples of the ionizing radiation curable resin material include an ultraviolet curable resin material and an electron beam curable resin material. Specific examples of the ultraviolet curable resin material include urethane acrylate, epoxy acrylate, ester acrylate, acrylate, epoxy, vinyl ether, oxetane, and the like. Specific examples of the electron beam curable resin material include unsaturated polyester, unsaturated acrylic, polyepoxy acrylate, urethane acrylate, polyester acrylate, polyether acrylate, polyene, and polythiol.

上記絶縁性樹脂材料は、重量平均分子量が1万以上であることが好ましく、より好ましくは5万以上である。また、重量平均分子量は300万以下であることが好ましく、より好ましくは100万以下である。絶縁性樹脂材料の重量平均分子量が小さすぎると、上層の光電変換層形成用塗工液中の溶媒に絶縁性樹脂材料が溶解してしまう可能性があるからである。逆に、絶縁性樹脂材料の重量平均分子量が大きすぎると、下層の光電変換層形成用塗工液の粘度が高くなり、均一な塗膜を形成しにくい場合があるからである。
なお、上記重量平均分子量の測定方法としては、上述した方法と同様である。
The insulating resin material preferably has a weight average molecular weight of 10,000 or more, more preferably 50,000 or more. Moreover, it is preferable that a weight average molecular weight is 3 million or less, More preferably, it is 1 million or less. This is because if the weight average molecular weight of the insulating resin material is too small, the insulating resin material may be dissolved in the solvent in the upper photoelectric conversion layer forming coating solution. On the contrary, if the weight average molecular weight of the insulating resin material is too large, the viscosity of the lower layer photoelectric conversion layer forming coating solution increases, and it may be difficult to form a uniform coating film.
The method for measuring the weight average molecular weight is the same as that described above.

上述した光電変換材料や高分子材料が所定の重量平均分子量となるように高分子量化する方法としては、一般的に用いられている方法を採用することができ、例えば酸化重合法、電解重合法、蒸着重合法、化学重合法、エネルギー照射重合法などが挙げられる。高分子量化する方法は、光電変換材料や高分子材料の種類によって適宜選択される。例えばポリフェニレンビニレン(MDMO−PPV;ポリ(2−メトキシ−5−(3´,7´−ジメチルオクチルオキシ)−1−4−フェニレンビニレン)を高分子量化する方法については、Thin Solid Films, 363, 98-101 (2002) に記載の方法を参考にすることができる。   As a method of increasing the molecular weight so that the above-described photoelectric conversion material or polymer material has a predetermined weight average molecular weight, a generally used method can be employed, for example, an oxidation polymerization method, an electrolytic polymerization method, or the like. , Vapor deposition polymerization method, chemical polymerization method, energy irradiation polymerization method and the like. The method for increasing the molecular weight is appropriately selected depending on the type of the photoelectric conversion material or the polymer material. For example, for a method of increasing the molecular weight of polyphenylene vinylene (MDMO-PPV; poly (2-methoxy-5- (3 ′, 7′-dimethyloctyloxy) -1--4-phenylene vinylene), see Thin Solid Films, 363, The method described in 98-101 (2002) can be referred to.

さらに、光電変換層を複数層積層する場合には、上記の方法とともに、溶媒に対する溶解度の差を利用する方法を部分的に併用してもよい。例えば、光電変換層を三層積層する場合、一層目の光電変換層上に二層目の光電変換層を形成する際には溶媒に対する溶解度の差を利用する方法を適用し、二層目の光電変換層上に三層目の光電変換層を形成する際には上記の方法を適用することができる。   Furthermore, when laminating a plurality of photoelectric conversion layers, a method using a difference in solubility in a solvent may be partially used together with the above method. For example, when three layers of photoelectric conversion layers are stacked, when a second photoelectric conversion layer is formed on the first photoelectric conversion layer, a method using a difference in solubility in a solvent is applied, and the second layer When the third photoelectric conversion layer is formed on the photoelectric conversion layer, the above method can be applied.

2.第1電極層
本発明に用いられる第1電極層の形成材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されないが、光の照射方向や、後述する第2電極層の形成材料の仕事関数等を考慮して適宜選択することが好ましい。
例えば第2電極層の形成材料を仕事関数の低い材料とした場合には、第1電極層の形成材料は仕事関数の高い材料であることが好ましい。仕事関数の高い材料としては、例えばAu、Ag、Co、Ni、Pt、C、ITO、SnO、フッ素をドープしたSnO、ZnO等を挙げることができる。
また、基板側を受光面とした場合には、第1電極層を透明電極とすることが好ましい。この場合、一般的に透明電極として使用されているものを用いることができる。具体的には、In−Zn−O(IZO)、In−Sn−O(ITO)、ZnO−Al、Zn−Sn−O等を挙げることができる。
2. First electrode layer The material for forming the first electrode layer used in the present invention is not particularly limited as long as it has conductivity, but the irradiation direction of light and the work function of the material for forming the second electrode layer described later. It is preferable to select appropriately considering the above.
For example, when the material for forming the second electrode layer is a material having a low work function, the material for forming the first electrode layer is preferably a material having a high work function. Examples of the material having a high work function include Au, Ag, Co, Ni, Pt, C, ITO, SnO 2 , fluorine-doped SnO 2 , and ZnO.
Further, when the substrate side is the light receiving surface, the first electrode layer is preferably a transparent electrode. In this case, what is generally used as a transparent electrode can be used. Specifically, In—Zn—O (IZO), In—Sn—O (ITO), ZnO—Al, Zn—Sn—O, and the like can be given.

本発明おいては、第1電極層の全光線透過率が85%以上、中でも90%以上、特に92%以上であることが好ましい。基板側を受光面とした場合、第1電極層の全光線透過率が上記範囲であることにより、第1電極層にて光を十分に透過することができ、光電変換層にて光を効率的に吸収することができるからである。
なお、上記全光線透過率は、可視光領域において、スガ試験機株式会社製 SMカラーコンピュータ(型番:SM−C)を用いて測定した値である。
In the present invention, the total light transmittance of the first electrode layer is preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and particularly preferably 92% or more. When the substrate side is a light-receiving surface, the first electrode layer can sufficiently transmit light because the total light transmittance of the first electrode layer is in the above range, and light is efficiently transmitted by the photoelectric conversion layer. It is because it can absorb.
The total light transmittance is a value measured using an SM color computer (model number: SM-C) manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd. in the visible light region.

また、本発明においては、第1電極層のシート抵抗が20Ω/□以下、中でも10Ω/□以下、特に5Ω/□以下であることが好ましい。シート抵抗が上記範囲より大きい場合、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性があるからである。
なお、上記シート抵抗は、三菱化学株式会社製 表面抵抗計(ロレスタMCP:四端子プローブ)を用い、JIS R1637(ファインセラミックス薄膜の低効率試験方法:4探針法による測定方法)に基づき、測定した値である。
In the present invention, the sheet resistance of the first electrode layer is preferably 20Ω / □ or less, more preferably 10Ω / □ or less, and particularly preferably 5Ω / □ or less. This is because if the sheet resistance is larger than the above range, the generated charge may not be sufficiently transmitted to the external circuit.
The sheet resistance is measured based on JIS R1637 (low-efficiency test method for fine ceramic thin film: 4-probe method) using a surface resistance meter (Loresta MCP: 4-terminal probe) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. It is the value.

上記第1電極層は、単層であってもよく、また異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
この第1電極層の膜厚としては、単層である場合はその膜厚が、複数層からなる場合は総膜厚が、0.1〜500nmの範囲内、中でも1nm〜300nmの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記範囲より薄い場合は、第1電極層のシート抵抗が大きくなりすぎ、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性があり、一方、膜厚が上記範囲より厚い場合には、全光線透過率が低下し、光電変換効率を低下させる可能性があるからである。
The first electrode layer may be a single layer or may be laminated using materials having different work functions.
As the film thickness of the first electrode layer, when it is a single layer, the film thickness is within a range of 0.1 to 500 nm, particularly within a range of 1 nm to 300 nm when it is composed of a plurality of layers. Preferably there is. If the film thickness is smaller than the above range, the sheet resistance of the first electrode layer may become too large, and the generated charge may not be sufficiently transmitted to the external circuit. On the other hand, if the film thickness is larger than the above range, This is because the total light transmittance is lowered and the photoelectric conversion efficiency may be lowered.

また、上記第1電極層は、基板上に全面に形成されていてもよく、パターン状に形成されていてもよい。
第1電極層の形成方法としては、一般的な電極の形成方法を用いることができ、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等のPVD法、またはCVD法などを挙げることができる。
The first electrode layer may be formed on the entire surface of the substrate or may be formed in a pattern.
As a method for forming the first electrode layer, a general electrode forming method can be used, and examples thereof include a PVD method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, or a CVD method.

3.第2電極層
本発明に用いられる第2電極層は、上記第1電極層と対向する電極である。第2電極層の形成材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されないが、光の照射方向や、上記第1電極層の形成材料の仕事関数等を考慮して適宜選択することが好ましい。
例えば基板側を受光面とした場合には、上記第1電極層が透明電極となり、このような場合には、第2電極層は透明でなくともよい。
また、第1電極層を仕事関数の高い材料を用いて形成した場合には、第2電極層は仕事関数の低い材料を用いて形成することが好ましい。具体的に仕事関数の低い材料としては、Li、In、Al、Ca、Mg、Sm、Tb、Yb、Zr、LiF等を挙げることができる。
3. Second electrode layer The second electrode layer used in the present invention is an electrode facing the first electrode layer. The material for forming the second electrode layer is not particularly limited as long as it has conductivity, but may be appropriately selected in consideration of the light irradiation direction, the work function of the material for forming the first electrode layer, and the like. preferable.
For example, when the substrate side is a light receiving surface, the first electrode layer is a transparent electrode. In such a case, the second electrode layer may not be transparent.
In the case where the first electrode layer is formed using a material having a high work function, the second electrode layer is preferably formed using a material having a low work function. Specific examples of the material having a low work function include Li, In, Al, Ca, Mg, Sm, Tb, Yb, Zr, and LiF.

第2電極層は、単層であってもよく、また、異なる仕事関数の材料を用いて積層されたものであってもよい。
上記第2電極層の膜厚は、単層である場合にはその膜厚が、複数層からなる場合には各層を合わせた総膜厚が、0.1nm〜500nmの範囲内、中でも1nm〜300nmの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記範囲より薄い場合は、第2電極層のシート抵抗が大きくなりすぎ、発生した電荷を十分に外部回路へ伝達できない可能性があり、一方、膜厚が上記範囲より厚い場合には全光線透過率が低下し、光電変換効率を低下させる可能性があるからである。
The second electrode layer may be a single layer or may be laminated using materials having different work functions.
When the second electrode layer is a single layer, the film thickness is in the range of 0.1 nm to 500 nm, particularly 1 nm to 500 nm. It is preferable to be within the range of 300 nm. If the film thickness is smaller than the above range, the sheet resistance of the second electrode layer may become too large, and the generated charge may not be sufficiently transmitted to the external circuit. On the other hand, if the film thickness is larger than the above range, This is because the total light transmittance is lowered and the photoelectric conversion efficiency may be lowered.

また、上記第2電極層は、光電変換層上に全面に形成されていてもよく、パターン状に形成されていてもよい。
第2電極層の形成方法としては、一般的な電極の形成方法を用いることができ、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等のPVD法、またはCVD法などを挙げることができる。
Further, the second electrode layer may be formed on the entire surface of the photoelectric conversion layer or may be formed in a pattern.
As a method for forming the second electrode layer, a general electrode forming method can be used, for example, a PVD method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, or a CVD method.

4.基板
本発明に用いられる基板は、透明なものであっても不透明なものであっても特に限定されるものではないが、例えば基板側が光の受光面となる場合には、透明基板であることが好ましい。この透明基板としては、特に限定されるものではなく、例えば石英ガラス、パイレックス(登録商標)、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を挙げることができる。
4). Substrate The substrate used in the present invention is not particularly limited, whether it is transparent or opaque. For example, when the substrate side is a light receiving surface, it is a transparent substrate. Is preferred. The transparent substrate is not particularly limited, and for example, a non-flexible transparent rigid material such as quartz glass, Pyrex (registered trademark), synthetic quartz plate, or a transparent resin film, an optical resin plate, etc. The transparent flexible material which has flexibility can be mentioned.

本発明においては、上記の中でも基板が透明樹脂フィルム等のフレキシブル材であることが好ましい。透明樹脂フィルムは、加工性に優れており、製造コスト低減や軽量化、割れにくい有機薄膜太陽電池の実現において有用であり、曲面への適用等の種々のアプリケーションへの適用可能性が広がるからである。   In the present invention, among the above, the substrate is preferably a flexible material such as a transparent resin film. Transparent resin films are excellent in processability, and are useful in the realization of organic thin-film solar cells that reduce manufacturing costs, reduce weight, and are difficult to break, and expand the applicability to various applications such as application to curved surfaces. is there.

5.有機半導体層
本発明においては、光電変換層と第1電極層との間、および光電変換層と第2電極層との間の少なくともいずれか一方に有機半導体層が形成されていてもよい。また、光電変換層が複数層積層されている場合には、各光電変換層間に有機半導体層が形成されていてもよい。本発明に用いられる有機半導体層としては、電子受容性および電子供与性を有する電子正孔輸送層、電子受容性を有する電子輸送層、電子供与性を有する正孔輸送層などが挙げられる。以下、電子正孔輸送層、電子輸送層、正孔輸送層について説明する。
5. Organic Semiconductor Layer In the present invention, an organic semiconductor layer may be formed between at least one of the photoelectric conversion layer and the first electrode layer and between the photoelectric conversion layer and the second electrode layer. When a plurality of photoelectric conversion layers are stacked, an organic semiconductor layer may be formed between the photoelectric conversion layers. Examples of the organic semiconductor layer used in the present invention include an electron hole transporting layer having electron accepting property and electron donating property, an electron transporting layer having electron accepting property, and a hole transporting layer having electron donating property. Hereinafter, the electron hole transport layer, the electron transport layer, and the hole transport layer will be described.

(i)電子正孔輸送層
本発明に用いられる電子正孔輸送層は、電子供与性の有機半導体材料および電子受容性の有機半導体材料を含有するものである。電子正孔輸送層は、電子受容性および電子供与性の両方の機能を有する層であり、電子正孔輸送層内で形成されるpn接合を利用して電荷分離が生じる。
(I) Electron hole transport layer The electron hole transport layer used in the present invention contains an electron donating organic semiconductor material and an electron accepting organic semiconductor material. The electron hole transport layer is a layer having both electron accepting and electron donating functions, and charge separation occurs by using a pn junction formed in the electron hole transport layer.

なお、電子供与性の有機半導体材料および電子受容性の有機半導体材料については、上記光電変換層の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
また本発明においては、電子供与性化合物がドープされた電子受容性の有機半導体材料や、電子受容性化合物がドープされた電子供与性の有機半導体材料等を用いることもできる。中でも、電子供与性化合物もしくは電子受容性化合物がドープされた導電性高分子材料が好ましく用いられる。導電性高分子材料は、高分子主鎖内にπ共役が発達しているため主鎖方向への電荷輸送が基本的に有利であり、また、電子供与性化合物や電子受容性化合物をドープすることによりπ共役主鎖中に電荷が発生し、電気伝導度を大きく増大させることが可能であるからである。
電子供与性化合物がドープされる電子受容性の導電性高分子材料としては、上述した電子受容性の導電性高分子材料を挙げることができる。また、電子受容性化合物がドープされる電子供与性の導電性高分子材料としては、上述した電子供与性の導電性高分子材料を挙げることができる。なお、ドープされる電子供与性化合物および電子受容性化合物については、上記光電変換層の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
Note that the electron-donating organic semiconductor material and the electron-accepting organic semiconductor material are the same as those described in the section of the photoelectric conversion layer, and thus description thereof is omitted here.
In the present invention, an electron-accepting organic semiconductor material doped with an electron-donating compound, an electron-donating organic semiconductor material doped with an electron-accepting compound, or the like can also be used. Among these, a conductive polymer material doped with an electron donating compound or an electron accepting compound is preferably used. Conductive polymer materials are basically advantageous in charge transport in the direction of the main chain because of the development of π conjugation in the polymer main chain, and are doped with electron-donating compounds and electron-accepting compounds. This is because electric charges are generated in the π-conjugated main chain, and the electrical conductivity can be greatly increased.
Examples of the electron-accepting conductive polymer material doped with the electron-donating compound include the above-described electron-accepting conductive polymer material. Examples of the electron-donating conductive polymer material doped with the electron-accepting compound include the above-described electron-donating conductive polymer material. Note that the electron-donating compound and the electron-accepting compound to be doped are the same as those described in the section of the photoelectric conversion layer, and thus description thereof is omitted here.

効率良く電荷を発生させるためには、電子正孔輸送層内にて電子供与性の有機半導体材料および電子受容性の有機半導体材料が均一に分散されていることが好ましい。この際、電子供与性の有機半導体材料および電子受容性の有機半導体材料の混合比は、使用する有機半導体材料の種類により最適な混合比に適宜調整される。   In order to generate charges efficiently, it is preferable that the electron-donating organic semiconductor material and the electron-accepting organic semiconductor material are uniformly dispersed in the electron-hole transport layer. At this time, the mixing ratio of the electron-donating organic semiconductor material and the electron-accepting organic semiconductor material is appropriately adjusted to an optimal mixing ratio depending on the type of the organic semiconductor material to be used.

電子正孔輸送層の膜厚は、一般的にバルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池において採用されている膜厚であれば特に限定されるものではないが、具体的には0.2nm〜3000nmの範囲内で設定することができ、好ましくは1nm〜600nmの範囲内である。電子正孔輸送層の膜厚が上記範囲より厚いと、電子正孔輸送層における体積抵抗が高くなる可能性があり、電子正孔輸送層の膜厚が上記範囲より薄いと、光を十分に吸収できない場合があるからである。   The film thickness of the electron-hole transport layer is not particularly limited as long as it is a film thickness generally employed in bulk heterojunction organic thin-film solar cells, but specifically ranges from 0.2 nm to 3000 nm. Within the range of 1 nm to 600 nm. If the thickness of the electron-hole transport layer is larger than the above range, the volume resistance in the electron-hole transport layer may be increased. This is because it may not be absorbed.

(ii)電子輸送層
本発明に用いられる電子輸送層は、電子受容性の有機半導体材料を含有するものである。なお、電子受容性の有機半導体材料については、上記光電変換層の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
(Ii) Electron transport layer The electron transport layer used in the present invention contains an electron-accepting organic semiconductor material. Note that the electron-accepting organic semiconductor material is the same as that described in the section of the photoelectric conversion layer, and thus description thereof is omitted here.

電子輸送層の膜厚は、特に限定されるものではないが、具体的には0.1nm〜1500nmの範囲内で設定することができ、好ましくは1nm〜300nmの範囲内である。電子輸送層の膜厚が上記範囲より厚いと、電子輸送層における体積抵抗が高くなる可能性があり、電子輸送層の膜厚が上記範囲より薄いと、光を十分に吸収できない場合があるからである。   Although the film thickness of an electron carrying layer is not specifically limited, Specifically, it can set in the range of 0.1 nm-1500 nm, Preferably it exists in the range of 1 nm-300 nm. If the thickness of the electron transport layer is larger than the above range, the volume resistance in the electron transport layer may be increased. If the thickness of the electron transport layer is smaller than the above range, light may not be sufficiently absorbed. It is.

(iii)正孔輸送層
本発明に用いられる正孔輸送層は、電子供与性の有機半導体材料を含有するものである。なお、電子供与性の有機半導体材料については、上記光電変換層の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
(Iii) Hole transport layer The hole transport layer used in the present invention contains an electron-donating organic semiconductor material. Note that the electron-donating organic semiconductor material is the same as that described in the section of the photoelectric conversion layer, and thus the description thereof is omitted here.

正孔輸送層の膜厚は、特に限定されるものではないが、具体的には0.1nm〜1500nmの範囲内で設定することができ、好ましくは1nm〜300nmの範囲内である。正孔輸送層の膜厚が上記範囲より厚いと、正孔輸送層における体積抵抗が高くなる可能性があり、正孔輸送層の膜厚が上記範囲より薄いと、光を十分に吸収できない場合があるからである。   Although the film thickness of a positive hole transport layer is not specifically limited, Specifically, it can set in the range of 0.1 nm-1500 nm, Preferably it exists in the range of 1 nm-300 nm. If the thickness of the hole transport layer is thicker than the above range, the volume resistance in the hole transport layer may increase, and if the thickness of the hole transport layer is thinner than the above range, light cannot be absorbed sufficiently Because there is.

(iv)その他
本発明においては、例えば図4に示すように、光電変換層3と第1電極層2との間に正孔輸送層11が形成され、光電変換層3と第2電極層4との間に電子輸送層12が形成されていてもよい。この有機薄膜太陽電池10では、光電変換層3内部で発生した電子と正孔が第1電極層2または第2電極層4に向かってそれぞれ逆方向に移動する。この場合、光電変換層3と第1電極層2および第2電極層4との間にそれぞれ正孔輸送層11および電子輸送層12が設けられているので、光電変換層3と第1電極層2および第2電極層4との界面における抵抗障壁を低減することができ、正孔および電子を効率良く取り出すことが可能である。
(Iv) Others In the present invention, for example, as shown in FIG. 4, a hole transport layer 11 is formed between the photoelectric conversion layer 3 and the first electrode layer 2, and the photoelectric conversion layer 3 and the second electrode layer 4. The electron transport layer 12 may be formed between the two. In the organic thin film solar cell 10, electrons and holes generated inside the photoelectric conversion layer 3 move in the opposite directions toward the first electrode layer 2 or the second electrode layer 4. In this case, since the hole transport layer 11 and the electron transport layer 12 are provided between the photoelectric conversion layer 3 and the first electrode layer 2 and the second electrode layer 4, respectively, the photoelectric conversion layer 3 and the first electrode layer The resistance barrier at the interface between the second electrode layer 4 and the second electrode layer 4 can be reduced, and holes and electrons can be taken out efficiently.

また本発明においては、例えば図5に示すように、光電変換層3aと光電変換層3bとの間に正孔輸送層11が形成されていてもよい。この有機薄膜太陽電池10では、光電変換層3a,3b内部で発生した電子と正孔が第1電極層2または第2電極層4に向かってそれぞれ逆方向に移動する。この場合、光電変換層3aと光電変換層3bとの間に正孔輸送層11が設けられているので、光電変換層3aと光電変換層3bとの界面における抵抗障壁を低減することができ、例えば第1電極層2を陽極とすると光電変換層3bから光電変換層3aに正孔が移動しやすくなるため、正孔取出し効率を向上させることが可能である。   Moreover, in this invention, as shown, for example in FIG. 5, the positive hole transport layer 11 may be formed between the photoelectric converting layer 3a and the photoelectric converting layer 3b. In the organic thin film solar cell 10, electrons and holes generated inside the photoelectric conversion layers 3 a and 3 b move in the opposite directions toward the first electrode layer 2 or the second electrode layer 4, respectively. In this case, since the hole transport layer 11 is provided between the photoelectric conversion layer 3a and the photoelectric conversion layer 3b, the resistance barrier at the interface between the photoelectric conversion layer 3a and the photoelectric conversion layer 3b can be reduced. For example, when the first electrode layer 2 is used as an anode, holes can easily move from the photoelectric conversion layer 3b to the photoelectric conversion layer 3a, so that the hole extraction efficiency can be improved.

さらに本発明においては、例えば図6に示すように、光電変換層3aと光電変換層3bとの間に電子輸送層12が形成されていてもよい。この有機薄膜太陽電池10では、光電変換層3a,3b内部で発生した電子と正孔が第1電極層2または第2電極層4に向かってそれぞれ逆方向に移動する。この場合、光電変換層3aと光電変換層3bとの間に電子輸送層12が設けられているので、光電変換層3aと光電変換層3bとの界面における抵抗障壁を低減することができ、例えば第2電極層4を陰極とすると光電変換層3aから光電変換層3bに電子が移動しやすくなるため、電子取出し効率を向上させることが可能である。   Furthermore, in this invention, as shown, for example in FIG. 6, the electron carrying layer 12 may be formed between the photoelectric converting layer 3a and the photoelectric converting layer 3b. In the organic thin film solar cell 10, electrons and holes generated inside the photoelectric conversion layers 3 a and 3 b move in the opposite directions toward the first electrode layer 2 or the second electrode layer 4, respectively. In this case, since the electron transport layer 12 is provided between the photoelectric conversion layer 3a and the photoelectric conversion layer 3b, the resistance barrier at the interface between the photoelectric conversion layer 3a and the photoelectric conversion layer 3b can be reduced. When the second electrode layer 4 is a cathode, electrons are likely to move from the photoelectric conversion layer 3a to the photoelectric conversion layer 3b, so that the electron extraction efficiency can be improved.

このように、光電変換層に隣接して正孔輸送層または電子輸送層が形成されている場合には、層間の界面おける抵抗障壁が緩やかになり、電荷の取り出しを促進することができる。また、電荷の取り出しを促進することができるので、従来のような電荷取出し層を別途設ける必要がないという利点を有する。   Thus, when the hole transport layer or the electron transport layer is formed adjacent to the photoelectric conversion layer, the resistance barrier at the interface between the layers becomes loose, and the extraction of charges can be promoted. In addition, since it is possible to facilitate the extraction of charges, there is an advantage that it is not necessary to separately provide a conventional charge extraction layer.

本発明においては、例えば図7に示すように、光電変換層3と第1電極層2との間に電子正孔輸送層13が形成されていてもよい。また、例えば図8に示すように、光電変換層3と第1電極層2との間に正孔輸送層11および電子輸送層12が形成されていてもよい。電子正孔輸送層では、層内部でpn接合が形成されて電荷分離が生じる。また、正孔輸送層と電子輸送層とが直接積層されている場合には、正孔輸送層と電子輸送層との界面においてpn接合が形成されて電荷分離が生じる。このように電荷分離が生じる層が複数層積層された有機薄膜太陽電池では、上記光電変換層が複数層積層されている場合と同様に、光の有効利用が可能である。この場合、各層に使用される材料が互いに異なる吸収波長領域を有するものである場合には吸収波長領域の拡張が可能であり、各層に使用される材料が同一の吸収波長領域を有するものである場合には吸光度の増大が可能である。
なお、光を有効利用する場合のその他の点については、上記光電変換層の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
In the present invention, for example, as shown in FIG. 7, an electron-hole transport layer 13 may be formed between the photoelectric conversion layer 3 and the first electrode layer 2. For example, as shown in FIG. 8, a hole transport layer 11 and an electron transport layer 12 may be formed between the photoelectric conversion layer 3 and the first electrode layer 2. In the electron hole transport layer, a pn junction is formed inside the layer and charge separation occurs. When the hole transport layer and the electron transport layer are directly laminated, a pn junction is formed at the interface between the hole transport layer and the electron transport layer, and charge separation occurs. Thus, in the organic thin film solar cell in which a plurality of layers in which charge separation occurs is laminated, light can be used effectively as in the case where the plurality of photoelectric conversion layers are laminated. In this case, when the material used for each layer has a different absorption wavelength region, the absorption wavelength region can be expanded, and the material used for each layer has the same absorption wavelength region. In some cases, the absorbance can be increased.
Note that other points in the case of effectively using light are the same as those described in the section of the photoelectric conversion layer, and thus description thereof is omitted here.

本発明に用いられる有機半導体層の形成方法としては、所定の膜厚に均一に形成することができる方法であれば特に限定されるものではないが、塗布法が好適に用いられる。すなわち、有機半導体層は塗膜であることが好ましい。   The method for forming the organic semiconductor layer used in the present invention is not particularly limited as long as it can be uniformly formed to a predetermined film thickness, but a coating method is preferably used. That is, the organic semiconductor layer is preferably a coating film.

また本発明においては、光電変換層および有機半導体層が積層されているため、下層に含まれる材料の重量平均分子量が比較的高いことが好ましい。これにより、例えば上層形成用塗工液中の溶媒に下層の構成成分が溶出するのを抑制することができ、上層形成用塗工液に使用される溶媒が制限されることないという利点を有するからである。したがって、このような方法を採ることにより、数多くの層を積層することが可能である。   In the present invention, since the photoelectric conversion layer and the organic semiconductor layer are laminated, it is preferable that the material contained in the lower layer has a relatively high weight average molecular weight. Thereby, for example, it is possible to suppress the lower layer constituents from eluting into the solvent in the upper layer forming coating liquid, and there is an advantage that the solvent used in the upper layer forming coating liquid is not limited. Because. Therefore, many layers can be laminated by adopting such a method.

下層に含まれる材料の重量平均分子量としては、10万以上であることが好ましく、より好ましくは30万以上、最も好ましくは50万以上であり、また500万以下であることが好ましく、より好ましくは300万以下である。下層に含まれる材料の重量平均分子量が小さすぎると、上層形成用塗工液中の溶媒に下層に含まれる材料が溶解してしまう可能性があるからである。逆に、下層に含まれる材料の重量平均分子量が大きすぎると、下層形成用塗工液の粘度が高くなり、均一な塗膜を形成しにくい場合があるからである。
なお、上記重量平均分子量の測定方法としては、上述した方法と同様である。
The weight average molecular weight of the material contained in the lower layer is preferably 100,000 or more, more preferably 300,000 or more, most preferably 500,000 or more, and preferably 5 million or less, more preferably 3 million or less. This is because if the weight average molecular weight of the material contained in the lower layer is too small, the material contained in the lower layer may be dissolved in the solvent in the upper layer forming coating solution. On the contrary, if the weight average molecular weight of the material contained in the lower layer is too large, the viscosity of the lower layer forming coating solution increases, and it may be difficult to form a uniform coating film.
The method for measuring the weight average molecular weight is the same as that described above.

また、下層が絶縁性樹脂材料を含有していてもよい。下層の耐溶媒性を向上させ、膜強度を高めることができるからである。なお、絶縁性樹脂材料については、上記光電変換層の項に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   The lower layer may contain an insulating resin material. This is because the solvent resistance of the lower layer can be improved and the film strength can be increased. Note that the insulating resin material is the same as that described in the section of the photoelectric conversion layer, and a description thereof is omitted here.

さらに、光電変換層や有機半導体層を複数層積層する場合には、上記の方法とともに、溶媒に対する溶解度の差を利用する方法を部分的に併用してもよい。   Furthermore, when a plurality of photoelectric conversion layers and organic semiconductor layers are laminated, a method using a difference in solubility in a solvent may be partially used together with the above method.

塗布法により有機半導体層を形成する場合には、有機半導体材料を溶媒に分散させて有機半導体層形成用塗工液を調製し、この有機半導体層形成用塗工液を塗布することにより有機半導体層を形成することができる。
有機半導体層形成用塗工液に用いられる溶媒としては、有機半導体材料を分散可能なものであれば特に限定されるものではない。
上記有機半導体層形成用塗工液の塗布方法としては、例えばダイコート法、スピンコート法、ディップコート法、ロールコート法、ビードコート法、スプレーコート法、バーコート法、グラビアコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法等を挙げることができる。中でも、スピンコート法またはダイコート法が好ましく用いられる。これらの方法は、有機半導体層を所定の膜厚となるように精度良く形成することができるからである。
When an organic semiconductor layer is formed by a coating method, an organic semiconductor material is dispersed in a solvent to prepare an organic semiconductor layer forming coating solution, and the organic semiconductor layer forming coating solution is applied to apply the organic semiconductor layer. A layer can be formed.
The solvent used in the organic semiconductor layer forming coating solution is not particularly limited as long as the organic semiconductor material can be dispersed.
Examples of the coating method of the organic semiconductor layer forming coating liquid include a die coating method, a spin coating method, a dip coating method, a roll coating method, a bead coating method, a spray coating method, a bar coating method, a gravure coating method, an inkjet method, Examples thereof include a screen printing method and an offset printing method. Among these, a spin coating method or a die coating method is preferably used. This is because these methods can form the organic semiconductor layer with high accuracy so as to have a predetermined film thickness.

6.正孔取出し層
本発明においては、光電変換層または有機半導体層と陽極との間に正孔取出し層が形成されていてもよい。第1電極層が陽極である場合は、光電変換層または有機半導体層と第1電極層との間に正孔取出し層が形成され、また第2電極層が陽極である場合は、光電変換層または有機半導体層と第2電極層との間に正孔取出し層が形成される。
6). Hole extraction layer In the present invention, a hole extraction layer may be formed between the photoelectric conversion layer or the organic semiconductor layer and the anode. When the first electrode layer is an anode, a hole extraction layer is formed between the photoelectric conversion layer or organic semiconductor layer and the first electrode layer, and when the second electrode layer is an anode, the photoelectric conversion layer Alternatively, a hole extraction layer is formed between the organic semiconductor layer and the second electrode layer.

正孔取出し層は、光電変換層や有機半導体層から陽極への正孔の取出しが容易に行われるように設けられる層である。これにより、光電変換層や有機半導体層から陽極への正孔取出し効率が高められるため、光電変換効率を向上させることが可能となる。   The hole extraction layer is a layer provided so that holes can be easily extracted from the photoelectric conversion layer or the organic semiconductor layer to the anode. Thereby, since the hole extraction efficiency from the photoelectric conversion layer or the organic semiconductor layer to the anode is increased, the photoelectric conversion efficiency can be improved.

このような正孔取出し層に用いられる材料としては、光電変換層や有機半導体層から陽極への正孔の取出しを安定化させる材料であれば特に限定されるものではない。具体的には、ドープされたポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン、トリフェニルジアミン(TPD)等の導電性有機化合物、またはテトラチオフルバレン、テトラメチルフェニレンジアミン等の電子供与性化合物と、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン等の電子受容性化合物とからなる電荷移動錯体を形成する有機材料等を挙げることができる。また、Au、In、Ag、Pd等の金属等の薄膜も使用することができる。さらに、金属等の薄膜は、単独で形成してもよく、上記の有機材料と組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、特にポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、トリフェニルジアミン(TPD)が好ましく用いられる。
The material used for such a hole extraction layer is not particularly limited as long as it is a material that stabilizes extraction of holes from the photoelectric conversion layer or the organic semiconductor layer to the anode. Specifically, doped polyaniline, polyphenylene vinylene, polythiophene, polypyrrole, polyparaphenylene, polyacetylene, conductive organic compounds such as triphenyldiamine (TPD), or electron donation such as tetrathiofulvalene, tetramethylphenylenediamine, etc. An organic material that forms a charge transfer complex composed of an organic compound and an electron-accepting compound such as tetracyanoquinodimethane and tetracyanoethylene. Also, a thin film of metal such as Au, In, Ag, Pd, etc. can be used. Furthermore, a thin film of metal or the like may be formed alone or in combination with the above organic material.
Among these, polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and triphenyldiamine (TPD) are particularly preferably used.

上記正孔取出し層の膜厚としては、上記有機材料を用いた場合は、10nm〜200nmの範囲内であることが好ましく、上記金属薄膜である場合は、0.1nm〜5nmの範囲内であることが好ましい。   The film thickness of the hole extraction layer is preferably in the range of 10 nm to 200 nm when the organic material is used, and in the range of 0.1 nm to 5 nm in the case of the metal thin film. It is preferable.

7.電子取出し層
本発明においては、光電変換層または有機半導体層と陰極との間に電子取出し層が形成されていてもよい。第2電極層が陰極である場合は、光電変換層または有機半導体層と第2電極層との間に電子取出し層が形成され、また第1電極層が陰極である場合は、光電変換層または有機半導体層と第1電極層との間に電子取出し層が形成される。
7). Electron Extraction Layer In the present invention, an electron extraction layer may be formed between the photoelectric conversion layer or organic semiconductor layer and the cathode. When the second electrode layer is a cathode, an electron extraction layer is formed between the photoelectric conversion layer or organic semiconductor layer and the second electrode layer, and when the first electrode layer is a cathode, the photoelectric conversion layer or An electron extraction layer is formed between the organic semiconductor layer and the first electrode layer.

電子取出し層は、光電変換層や有機半導体層から陰極への電子の取出しが容易に行われるように設けられる層である。これにより、光電変換層や有機半導体層から陰極への電子取出し効率が高められるため、光電変換効率を向上させることが可能となる。   The electron extraction layer is a layer provided so that electrons can be easily extracted from the photoelectric conversion layer or the organic semiconductor layer to the cathode. As a result, the efficiency of extracting electrons from the photoelectric conversion layer or the organic semiconductor layer to the cathode can be increased, so that the photoelectric conversion efficiency can be improved.

このような電子取出し層に用いられる材料としては、光電変換層や有機半導体層から陰極への電子の取出しを安定化させる材料であれば特に限定されない。具体的には、ドープされたポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン、トリフェニルジアミン(TPD)等の導電性有機化合物、またはテトラチオフルバレン、テトラメチルフェニレンジアミン等の電子供与性化合物と、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン等の電子受容性化合物とからなる電荷移動錯体を形成する有機材料等を挙げることができる。また、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属との金属ドープ層が挙げられる。好適な材料としては、バソキュプロイン(BCP)または、バソフェナントロン(Bphen)と、Li、Cs、Ba、Srなどの金属ドープ層が挙げられる。   The material used for such an electron extraction layer is not particularly limited as long as it is a material that stabilizes extraction of electrons from the photoelectric conversion layer or the organic semiconductor layer to the cathode. Specifically, doped polyaniline, polyphenylene vinylene, polythiophene, polypyrrole, polyparaphenylene, polyacetylene, conductive organic compounds such as triphenyldiamine (TPD), or electron donation such as tetrathiofulvalene, tetramethylphenylenediamine, etc. An organic material that forms a charge transfer complex composed of an organic compound and an electron-accepting compound such as tetracyanoquinodimethane and tetracyanoethylene. Moreover, the metal dope layer with an alkali metal or alkaline-earth metal is mentioned. Suitable materials include bathocuproin (BCP) or bathophenantrone (Bphen) and metal doped layers such as Li, Cs, Ba, Sr.

8.その他の構成部材
本発明の有機薄膜太陽電池は、上述した構成部材の他にも、必要に応じて後述する構成部材を有していてもよい。例えば、本発明の有機薄膜太陽電池は、保護シート、充填材層、バリア層、保護ハードコート層、強度支持層、防汚層、高光反射層、光封じ込め層、紫外線・赤外線遮断層、封止材層等の機能層を有していてもよい。また、層構成に応じて、各機能層間に接着層が形成されていてもよい。
8). Other constituent members The organic thin-film solar cell of the present invention may have constituent members to be described later as needed in addition to the constituent members described above. For example, the organic thin film solar cell of the present invention includes a protective sheet, a filler layer, a barrier layer, a protective hard coat layer, a strength support layer, an antifouling layer, a high light reflection layer, a light containment layer, an ultraviolet / infrared shielding layer, a sealing You may have functional layers, such as a material layer. In addition, an adhesive layer may be formed between the functional layers depending on the layer configuration.

(i)保護シート
本発明においては、第2電極層上に保護シートが形成されていてもよい。保護シートは、本発明の有機薄膜太陽電池を外界から保護するために設けられる層である。
(I) Protective sheet In this invention, the protective sheet may be formed on the 2nd electrode layer. A protective sheet is a layer provided in order to protect the organic thin-film solar cell of this invention from the external environment.

保護シートに用いられる材料としては、例えばアルミニウム等の金属板もしくは金属箔、フッ素系樹脂シート、環状ポリオレフィン系樹脂シート、ポリカーボネート系樹脂シート、ポリ(メタ)アクリル系樹脂シート、ポリアミド系樹脂シート、ポリエステル系樹脂シート、または耐候性フィルムとバリアフィルムとをラミネート積層した複合シートなどが挙げられる。   Examples of the material used for the protective sheet include a metal plate or metal foil such as aluminum, a fluorine resin sheet, a cyclic polyolefin resin sheet, a polycarbonate resin sheet, a poly (meth) acrylic resin sheet, a polyamide resin sheet, and a polyester. And a composite sheet obtained by laminating and laminating a weather-resistant film and a barrier film.

上記保護シートの厚みは、20μm〜500μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは50μm〜200μmの範囲内である。   The thickness of the protective sheet is preferably in the range of 20 μm to 500 μm, and more preferably in the range of 50 μm to 200 μm.

また、上記保護シートは、後述するバリア層の項に記載するような、バリア性を有するものであってもよい。さらに、上記保護シートには、着色等により意匠性を付与することもできる。この際、保護シートへの顔料の練り込等により着色してもよく、例えば青色ハードコート層等の着色層を積層することにより着色してもよい。   Further, the protective sheet may have a barrier property as described in the section of the barrier layer described later. Furthermore, the design properties can be imparted to the protective sheet by coloring or the like. At this time, it may be colored by kneading the pigment into the protective sheet or the like, for example, by laminating a colored layer such as a blue hard coat layer.

(ii)充填材層
本発明においては、第2電極層と保護シートとの間に充填材層が形成されていてもよい。充填材層は、有機薄膜太陽電池の裏面側、すなわち第2電極層と上記保護シートとを接着させ、有機薄膜太陽電池を封止するために設けられる層である。
(Ii) Filler layer In the present invention, a filler layer may be formed between the second electrode layer and the protective sheet. A filler layer is a layer provided in order to adhere the back surface side of an organic thin film solar cell, ie, a 2nd electrode layer, and the said protective sheet, and to seal an organic thin film solar cell.

このような充填材層としては、一般に太陽電池の充填材層として使用されているものであればよく、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂が挙げられる。   As such a filler layer, what is generally used as a filler layer of a solar cell should just be mentioned, for example, ethylene-vinyl acetate copolymer resin is mentioned.

また、上記充填材層の厚みは、50μm〜2000μmの範囲内であることが好ましく、200μm〜800μmの範囲内であることがより好ましい。厚みが上記範囲より薄くなると強度が低下し、逆に厚みが上記範囲より厚くなるとクラック等が発生しやすくなるからである。   Moreover, it is preferable that the thickness of the said filler layer exists in the range of 50 micrometers-2000 micrometers, and it is more preferable that it exists in the range of 200 micrometers-800 micrometers. This is because when the thickness is less than the above range, the strength is reduced, and conversely, when the thickness is greater than the above range, cracks and the like are likely to occur.

(iii)バリア層
本発明においては、上記基板の表面、または上記保護シートの表面にバリア層が形成されていてもよい。また、上記基板または上記保護シートが複数層からなる場合は、各層の間にバリア層を設けてもよい。本発明に用いられるバリア層は、透明な層であり、かつ外部からの酸素や水蒸気の浸入を妨げ、本発明の有機薄膜太陽電池を保護するために設けられる層である。
(Iii) Barrier layer In the present invention, a barrier layer may be formed on the surface of the substrate or the surface of the protective sheet. Moreover, when the said board | substrate or the said protective sheet consists of multiple layers, you may provide a barrier layer between each layer. The barrier layer used in the present invention is a transparent layer, and is a layer provided to prevent the entry of oxygen and water vapor from the outside and protect the organic thin film solar cell of the present invention.

バリア層は、酸素透過率が5cc/m/day/atm以下であり、中でも0.1cc/m/day/atm以下であることが好ましい。一方、酸素透過率の下限は測定装置の精度から5.0×10−3cc/m/day/atmとする。なお、上記酸素透過率は、酸素ガス透過率測定装置(MOCON社製、OX−TRAN 2/21)を用い、23℃、90%Rhの条件で測定した値である。
また、バリア層の水蒸気透過率は、37.8℃、100%Rhの条件において5g/m/day以下であり、中でも0.01g/m/day以下であることが好ましい。さらに、40℃、90%Rhの条件においては、水蒸気透過率が1g/m/day以下であることが好ましく、測定装置の精度から水蒸気透過率の下限は5.0×10−3g/m/dayとする。なお、上記水蒸気透過率は、水蒸気透過率測定装置(MOCON社製、PERMATRAN−W 3/33)を用いて測定した値である。
The barrier layer has an oxygen permeability of 5 cc / m 2 / day / atm or less, preferably 0.1 cc / m 2 / day / atm or less. On the other hand, the lower limit of the oxygen transmission rate is set to 5.0 × 10 −3 cc / m 2 / day / atm from the accuracy of the measuring apparatus. The oxygen permeability is a value measured under conditions of 23 ° C. and 90% Rh using an oxygen gas permeability measuring device (manufactured by MOCON, OX-TRAN 2/21).
Further, the water vapor permeability of the barrier layer is 5 g / m 2 / day or less under the conditions of 37.8 ° C. and 100% Rh, and preferably 0.01 g / m 2 / day or less. Furthermore, under the conditions of 40 ° C. and 90% Rh, the water vapor transmission rate is preferably 1 g / m 2 / day or less, and the lower limit of the water vapor transmission rate is 5.0 × 10 −3 g / d from the accuracy of the measuring apparatus. Let m 2 / day. The water vapor transmission rate is a value measured using a water vapor transmission rate measurement device (manufactured by MOCON, PERMATRAN-W 3/33).

バリア層の形成材料としては、上述したバリア性が得られるものであれば特に限定されるものではなく、例えば無機酸化物、金属、ゾルゲル材料等が挙げられる。具体的には、無機酸化物としては、酸化ケイ素(SiO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化チタン(TiO)、酸化イットリウム、酸化ホウ素(B)、酸化カルシウム(CaO)、酸化窒化炭化ケイ素(SiO)等が挙げられ、金属としては、Ti、Al、Mg、Zr等が挙げられ、ゾルゲル材料としてはシロキサン系ゾルゲル材料等が挙げられる。これらの材料は、単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The material for forming the barrier layer is not particularly limited as long as the above-described barrier property can be obtained, and examples thereof include inorganic oxides, metals, and sol-gel materials. Specifically, as the inorganic oxide, silicon oxide (SiO x ), aluminum oxide (Al n O m ), titanium oxide (TiO 2 ), yttrium oxide, boron oxide (B 2 O 3 ), calcium oxide (CaO) ), Silicon oxynitride carbide (SiO x N y C z ), etc., examples of the metal include Ti, Al, Mg, Zr, etc., and examples of the sol-gel material include siloxane-based sol-gel materials. These materials may be used alone or in combination of two or more.

上記バリア層の膜厚は、用いられる材料の種類等により適宜選択されるが、10nm〜1000nmの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記の範囲より薄いと、十分なバリア性が得られない可能性があり、膜厚が上記範囲より厚いと、成膜に長時間を要するからである。
また、バリア層は、単一の層であってもよく、複数の層が積層されたものであってもよい。複数層積層する場合には、直接積層形成してもよく、貼り合わせてもよい。
The thickness of the barrier layer is appropriately selected depending on the type of material used and the like, but is preferably in the range of 10 nm to 1000 nm. If the film thickness is smaller than the above range, sufficient barrier properties may not be obtained. If the film thickness is larger than the above range, it takes a long time for film formation.
In addition, the barrier layer may be a single layer or a stack of a plurality of layers. In the case of laminating a plurality of layers, they may be directly laminated or bonded together.

バリア層の形成方法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法等のPVD法やCVD法などの蒸着法、またはロールコート法、スピンコート法などが挙げられる。また、これらの方法を組み合わせてもよい。   Examples of the method for forming the barrier layer include vapor deposition methods such as a PVD method and a CVD method such as a sputtering method and an ion plating method, a roll coating method, and a spin coating method. Moreover, you may combine these methods.

さらに、バリア層としては、上述したバリア性を有する層であれば特に限定されるものではないが、そのバリア性の高さ等から、蒸着法により形成された蒸着層を有することが好ましい。
上記蒸着層としては、蒸着法により形成される層であれば、その蒸着法の種類等は特に限定されるものではなく、CVD法であってもよく、またPVD法であってもよい。蒸着層が、例えばプラズマCVD法等のCVD法により形成される場合には、緻密でバリア性の高い層を形成することが可能となるが、製造効率やコスト等の面からはPVD法が好ましい。PVD法としては、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等が挙げられるが、中でも、そのバリア性等の面から真空蒸着法であることが好ましい。真空蒸着法として、例えばエレクトロンビーム(EB)加熱方式による真空蒸着法、または高周波誘電加熱方式による真空蒸着法等が挙げられる。
Furthermore, the barrier layer is not particularly limited as long as it has the above-described barrier property, but it is preferable to have a vapor deposition layer formed by a vapor deposition method because of its high barrier property.
The vapor deposition layer is not particularly limited as long as it is a layer formed by a vapor deposition method, and may be a CVD method or a PVD method. When the vapor deposition layer is formed by a CVD method such as a plasma CVD method, it is possible to form a dense and high barrier layer, but the PVD method is preferable from the viewpoint of manufacturing efficiency and cost. . Examples of the PVD method include a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, and an ion plating method. Among these, the vacuum vapor deposition method is preferable from the standpoint of barrier properties. Examples of the vacuum deposition method include a vacuum deposition method using an electron beam (EB) heating method, a vacuum deposition method using a high frequency dielectric heating method, and the like.

また、上記蒸着層の材料としては、金属または無機酸化物が好ましく、Ti、Al、Mg、Zr、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化窒化ケイ素、酸化窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化イットリウム、B、CaO等を挙げることができ、中でも酸化ケイ素が好ましい。酸化ケイ素からなる層は、高いバリア性および透明性を有するからである。 In addition, the material for the vapor deposition layer is preferably a metal or an inorganic oxide, Ti, Al, Mg, Zr, silicon oxide, aluminum oxide, silicon oxynitride, aluminum oxynitride, magnesium oxide, zinc oxide, indium oxide, oxide Tin, yttrium oxide, B 2 O 3 , CaO and the like can be mentioned, among which silicon oxide is preferable. This is because the layer made of silicon oxide has high barrier properties and transparency.

上記蒸着層の厚さは、用いられる材料の種類や構成により最適条件が異なり適宜選択されるが、5nm〜1000nm、中でも10nm〜500nmの範囲内であることが好ましい。蒸着層の厚さが上記の範囲より薄い場合には、均一な層とすることが困難な場合があり、上記バリア性を得ることができない場合があるからである。また、蒸着層の厚さが上記の範囲より厚い場合には、成膜後に引っ張り等の外的要因により蒸着層に亀裂が生じること等により、バリア性が著しく損なわれる可能性があるからである。また形成に時間を要し、生産性も低下するからである。   The thickness of the vapor-deposited layer varies depending on the type and configuration of the material used and is appropriately selected, but is preferably in the range of 5 nm to 1000 nm, particularly 10 nm to 500 nm. This is because if the thickness of the deposited layer is thinner than the above range, it may be difficult to obtain a uniform layer, and the barrier property may not be obtained. Moreover, when the thickness of the vapor deposition layer is thicker than the above range, the barrier property may be remarkably impaired due to a crack in the vapor deposition layer due to an external factor such as pulling after film formation. . Moreover, it takes time to form and productivity is also lowered.

また、バリア層の下地層として、アンカー層が形成されていてもよい。これにより、バリア性や耐候性を高めることができるからである。アンカー層の形成材料としては、例えば接着性樹脂、無機酸化物、有機酸化物、金属等が挙げられる。
アンカー層の形成方法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法等のPVD法、CVD法、ロールコート法、スピンコート法などが挙げられる。また、これらの方法を組み合わせてもよい。中でも、成膜時のインラインコートが好ましい。これは、量産性に優れ、アンカー層の密着性を高めることができるからである。
An anchor layer may be formed as a base layer for the barrier layer. This is because the barrier properties and weather resistance can be improved. Examples of the material for forming the anchor layer include an adhesive resin, an inorganic oxide, an organic oxide, and a metal.
Examples of the method for forming the anchor layer include PVD methods such as sputtering and ion plating, CVD, roll coating, and spin coating. Moreover, you may combine these methods. Of these, in-line coating during film formation is preferred. This is because it is excellent in mass productivity and can improve the adhesion of the anchor layer.

(iv)保護ハードコート層
本発明においては、有機薄膜太陽電池の最外面に保護ハードコート層が形成されていてもよい。保護ハードコート層は、紫外線遮蔽性および耐候性を有するものであり、有機薄膜太陽電池を外部環境から保護するため、光電変換層や有機半導体層等を保護し、これらの層に含まれる有機材料の劣化を防ぐために設けられる層である。
(Iv) Protective hard coat layer In the present invention, a protective hard coat layer may be formed on the outermost surface of the organic thin film solar cell. The protective hard coat layer has ultraviolet shielding properties and weather resistance, and protects the organic thin film solar cell from the external environment, and thus protects the photoelectric conversion layer, the organic semiconductor layer, etc., and the organic material contained in these layers It is a layer provided in order to prevent deterioration.

保護ハードコート層の形成材料としては、紫外線遮蔽性および耐候性を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えばアクリル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂、メラミン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、上記樹脂に耐光性添加剤を添加してもよい。耐光性添加剤としては、光安定剤(HALS)、紫外線吸収剤(UVA)等が挙げられる。
The material for forming the protective hard coat layer is not particularly limited as long as it has ultraviolet shielding properties and weather resistance. For example, acrylic resin, fluorine resin, silicon resin, melamine resin, polyester resin And polycarbonate resins. These resins may be used alone or in combination of two or more.
Moreover, you may add a light resistance additive to the said resin. Examples of the light-resistant additive include a light stabilizer (HALS) and an ultraviolet absorber (UVA).

上記保護ハードコート層の膜厚は、0.5μm〜20μmの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記範囲より薄いと、紫外線遮蔽性および耐候性が不十分となる場合があり、また膜厚が上記範囲より厚いと、コーティング加工が困難となり、量産性に劣る場合があるからである。   The thickness of the protective hard coat layer is preferably in the range of 0.5 μm to 20 μm. If the film thickness is thinner than the above range, the ultraviolet shielding property and weather resistance may be insufficient, and if the film thickness is thicker than the above range, the coating process becomes difficult and the mass productivity may be inferior. .

保護ハードコート層の形成方法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法等のPVD法、CVD法、ロールコート法、スピンコート法などが挙げられる。また、これらの方法を組み合わせてもよい。中でも、ロールコート法が好ましく用いられる。ロールコート法は量産性に優れ、紫外線遮蔽および耐候性の良好な保護ハードコート層を形成できるからである。   Examples of the method for forming the protective hard coat layer include PVD methods such as sputtering and ion plating, CVD, roll coating, and spin coating. Moreover, you may combine these methods. Of these, the roll coating method is preferably used. This is because the roll coating method is excellent in mass productivity and can form a protective hard coat layer having excellent ultraviolet shielding and weather resistance.

また、保護ハードコート層の下地層として、アンカー層が形成されていてもよい。これにより、耐候性を高めることができるからである。
アンカー層の形成方法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法等のPVD法、CVD法、ロールコート法、スピンコート法などが挙げられる。また、これらの方法を組み合わせてもよい。中でも、成膜時のインラインコートが好ましい。これは、量産性に優れ、アンカー層の密着性を高めることができるからである。
Further, an anchor layer may be formed as a base layer of the protective hard coat layer. This is because the weather resistance can be increased.
Examples of the method for forming the anchor layer include PVD methods such as sputtering and ion plating, CVD, roll coating, and spin coating. Moreover, you may combine these methods. Of these, in-line coating during film formation is preferred. This is because it is excellent in mass productivity and can improve the adhesion of the anchor layer.

(v)強度支持層
本発明においては、上記保護ハードコート層の内側に強度支持層が形成されていてもよい。強度支持層の形成位置としては、保護ハードコート層の内側であればいずれの位置に設置されていてもよいが、好ましくは各機能層間に設けられる。また、基板自体に強度支持層の機能が付与されていてもよい。
(V) Strength Support Layer In the present invention, a strength support layer may be formed inside the protective hard coat layer. The strength support layer may be formed at any position as long as it is inside the protective hard coat layer, but is preferably provided between the functional layers. Moreover, the function of the strength support layer may be imparted to the substrate itself.

強度支持層は、耐熱性、耐湿熱性、耐加水分解性、透明性に優れるものである。
耐熱性としては、温度100℃で72時間保持する耐熱試験を行った場合に、耐熱試験前に対する耐熱試験後の発電効率の低下率が10%以内であることが好ましい。さらに、温度125℃で72時間保持する耐熱試験を行った場合に、耐熱試験前に対する耐熱試験後の発電効率の低下率が10%以内であることが好ましい。なお、耐熱試験は、JIS C60068-2-2に準ずるものとする。
耐湿熱性としては、あらかじめ温度40℃以上、湿度90%RH以上の条件に調整された恒温恒湿槽環境内に有機薄膜太陽電池を96時間以上保持する耐湿熱試験を行った場合に、耐湿熱試験前に対する耐湿熱試験後の発電効率の低下率が10%以内であることが好ましい。さらに、あらかじめ温度80℃以上、湿度80%RH以上の条件に調整された恒温恒湿槽環境内に有機薄膜太陽電池を500時間以上保持する耐湿熱試験を行った場合に、耐湿熱試験前に対する耐湿熱試験後の発電効率の低下率が10%以内であることが好ましい。なお、耐湿熱試験は、JIS C60068-2-3に準じ、楠本化成(株)製 環境試験機「HIFLEX αシリーズ FX424P」を用いて評価するものとする。
透明性としては、全光線透過率が70%以上、中でも85%以上であることが好ましい。なお、全光線透過率は、可視光領域において、スガ試験機株式会社製 SMカラーコンピュータ(型番:SM−C)を用いて測定した値である。
これは、有機薄膜太陽電池には優れた耐熱性、耐湿熱性、透過性が要求されるためである。
The strength support layer is excellent in heat resistance, heat and humidity resistance, hydrolysis resistance, and transparency.
As heat resistance, when a heat resistance test is performed for 72 hours at a temperature of 100 ° C., it is preferable that the rate of decrease in power generation efficiency after the heat resistance test before the heat resistance test is within 10%. Furthermore, when the heat resistance test held at a temperature of 125 ° C. for 72 hours is performed, the rate of decrease in power generation efficiency after the heat resistance test with respect to before the heat resistance test is preferably within 10%. The heat resistance test shall comply with JIS C60068-2-2.
Moisture and heat resistance is determined when a moisture and heat resistance test is performed in which the organic thin-film solar cell is maintained for 96 hours or more in a constant temperature and humidity chamber environment adjusted to a temperature of 40 ° C. or higher and a humidity of 90% RH or higher in advance. It is preferable that the reduction rate of the power generation efficiency after the wet heat resistance test before the test is within 10%. Furthermore, when a moisture and heat resistance test for holding an organic thin film solar cell for 500 hours or more in a constant temperature and humidity chamber environment adjusted to a temperature of 80 ° C. or higher and a humidity of 80% RH or higher in advance is performed. The rate of decrease in power generation efficiency after the wet heat resistance test is preferably within 10%. In addition, according to JIS C60068-2-3, the moisture and heat resistance test shall be evaluated using an environmental testing machine “HIFLEX α series FX424P” manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd.
As the transparency, the total light transmittance is preferably 70% or more, more preferably 85% or more. The total light transmittance is a value measured in the visible light region using an SM color computer (model number: SM-C) manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.
This is because the organic thin-film solar cell is required to have excellent heat resistance, moisture heat resistance, and permeability.

強度支持層の形成材料としては、例えばシリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、シンジオタクチック・ポリスチレン(SPS)系樹脂、ポリアミド(PA)系樹脂、ポリアセタール(POM)系樹脂、変性ポリフェニレンエーテル(mPPE)系樹脂、ポロフェニレンサルファイド(PPS)系樹脂、フッ素系樹脂(ポリテトラフルオロエチレン(PTEE)、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、フッ化エチレンプロピレン(FEP))、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)系樹脂、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルニトリル(PEN)系樹脂、ポリスルホン(PSF)系樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)系樹脂、ポリアリレート(PAR)系樹脂、ポリアミドイミド(PAI)系樹脂、ポリイミド(PI)系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PEN)、ポリプロピレン(PP)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体(ABS)、二軸延伸ポリスチレン(OPS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリカーボネート(PC)、ポリエステル(PE)、ポリアクリロニトリル(PAN)等が挙げられる。また、これらの樹脂の耐候グレードを用いることもできる。さらに、これらの樹脂をガラス繊維等と組み合わせることにより更に強化してもよい。   Examples of the material for forming the strength support layer include silicone resins, acrylic resins, cyclic polyolefin resins, syndiotactic polystyrene (SPS) resins, polyamide (PA) resins, polyacetal (POM) resins, and modified polyphenylenes. Ether (mPPE) resin, polyphenylene sulfide (PPS) resin, fluorine resin (polytetrafluoroethylene (PTEE), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), fluorine Ethylene propylene (FEP)), polyether ether ketone (PEEK) resin, liquid crystal polymer (LCP), polyether nitrile (PEN) resin, polysulfone (PSF) resin, polyether sulfone (PES) resin, poly Relate (PAR) resin, polyamideimide (PAI) resin, polyimide (PI) resin, polyethylene terephthalate (PEN), polypropylene (PP), acrylonitrile / butadiene / styrene copolymer (ABS), biaxially oriented polystyrene ( OPS), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC), polyester (PE), polyacrylonitrile (PAN) and the like. Also, weathering grades of these resins can be used. Further, these resins may be further reinforced by combining with glass fiber or the like.

上記強度支持層の膜厚は、10μm〜800μmの範囲内であることが好ましく、特に100μm〜400μmの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記範囲より薄いと、十分な強度が得られない場合があり、また膜厚が上記範囲より厚いと、製造工程上の加工が困難となる場合があるからである。   The thickness of the strength support layer is preferably in the range of 10 μm to 800 μm, and particularly preferably in the range of 100 μm to 400 μm. This is because if the film thickness is thinner than the above range, sufficient strength may not be obtained, and if the film thickness is thicker than the above range, processing in the manufacturing process may be difficult.

(vi)接着層
本発明においては、層構成に応じて、各層間に接着層が形成されていてもよい。
接着層は、耐熱性、耐湿熱性に優れるものである。
耐熱性としては、温度100℃で72時間保持する耐熱試験を行った場合に、耐熱試験前に対する耐熱試験後の発電効率の低下率が10%以内であることが好ましい。さらに、温度125℃で72時間保持する耐熱試験を行った場合に、耐熱試験前に対する耐熱試験後の発電効率の低下率が10%以内であることが好ましい。
耐湿熱性としては、あらかじめ温度40℃以上、湿度90%RH以上の条件に調整された恒温恒湿槽環境内に有機薄膜太陽電池を96時間以上保持する耐湿熱試験を行った場合に、耐湿熱試験前に対する耐湿熱試験後の発電効率の低下率が10%以内であることが好ましい。さらに、あらかじめ温度80℃以上、湿度80%RH以上の条件に調整された恒温恒湿槽環境内に有機薄膜太陽電池を500時間以上保持する耐湿熱試験を行った場合に、耐湿熱試験前に対する耐湿熱試験後の発電効率の低下率が10%以内であることが好ましい。
これは、有機薄膜太陽電池には優れた耐熱性、耐湿熱性が要求されるためである。なお、耐熱試験および耐湿熱試験については、上述したものと同様である。
(Vi) Adhesive layer In the present invention, an adhesive layer may be formed between the respective layers according to the layer structure.
The adhesive layer is excellent in heat resistance and wet heat resistance.
As heat resistance, when a heat resistance test is performed for 72 hours at a temperature of 100 ° C., it is preferable that the rate of decrease in power generation efficiency after the heat resistance test before the heat resistance test is within 10%. Furthermore, when the heat resistance test held at a temperature of 125 ° C. for 72 hours is performed, the rate of decrease in power generation efficiency after the heat resistance test with respect to before the heat resistance test is preferably within 10%.
Moisture and heat resistance is determined when a moisture and heat resistance test is performed in which the organic thin-film solar cell is maintained for 96 hours or more in a constant temperature and humidity chamber environment adjusted to a temperature of 40 ° C. or higher and a humidity of 90% RH or higher in advance. It is preferable that the reduction rate of the power generation efficiency after the wet heat resistance test before the test is within 10%. Furthermore, when a moisture and heat resistance test for holding an organic thin film solar cell for 500 hours or more in a constant temperature and humidity chamber environment adjusted to a temperature of 80 ° C. or higher and a humidity of 80% RH or higher in advance is performed. The rate of decrease in power generation efficiency after the wet heat resistance test is preferably within 10%.
This is because the organic thin film solar cell is required to have excellent heat resistance and heat and humidity resistance. The heat resistance test and the moist heat resistance test are the same as those described above.

接着層の形成材料としては、例えばシリコーン系樹脂、ゴム系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステルウレタン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、ホットメルト系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、エポキシ樹脂、スチレンブタジエン系樹脂等が挙げられる。また、これらの樹脂の耐候グレードを用いることもできる。   Examples of the material for forming the adhesive layer include silicone resins, rubber resins, acrylic resins, polyester urethane resins, vinyl acetate resins, polyvinyl alcohol resins, phenol resins, melamine resins, hot melt resins, polyurethanes. Resin, polyolefin resin, epoxy resin, styrene butadiene resin and the like. Also, weathering grades of these resins can be used.

上記接着層の膜厚は、1μm〜200μmの範囲内、特に2μm〜20μmの範囲内であることが好ましい。膜厚が上記範囲より薄いと、強度が劣る可能性があり、また膜厚が上記範囲より厚いと、製造工程上の加工が困難となる場合があるからである。   The film thickness of the adhesive layer is preferably in the range of 1 μm to 200 μm, particularly in the range of 2 μm to 20 μm. This is because if the film thickness is thinner than the above range, the strength may be inferior, and if the film thickness is thicker than the above range, processing in the manufacturing process may be difficult.

接着層の形成方法としては、例えばドライラミネート法、溶融押し出しラミネート法等が挙げられる。また、粘着シートを介して積層してもよい。好ましくは、ロールコートによるドライラミネート法が用いられる。この方法は、量産性に優れ、良好な密着性が得られるからである。   Examples of the method for forming the adhesive layer include a dry laminating method and a melt extrusion laminating method. Moreover, you may laminate | stack through an adhesive sheet. Preferably, a dry lamination method by roll coating is used. This is because this method is excellent in mass productivity and good adhesion can be obtained.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
[実施例1]
(透明電極層の形成)
ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム基板(厚み:125μm)の表面にPVD法によりSiO薄膜を形成し、そのSiO薄膜の上面に透明電極であるITO膜(膜厚:150nm、シート抵抗:20Ω/□)を圧力勾配型プラズマガンを用いた反応性イオンプレーティング法(パワー:3.7kW、酸素部分圧:73%、製膜圧力:0.3Pa、製膜レート:150nm/min、基板温度:20℃)により製膜した後に、エッチングによりパターンニングした。次いで、ITOパターンが形成された基板をアセトン、基板洗浄液、IPAをそれぞれ用いて洗浄した。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
[Example 1]
(Formation of transparent electrode layer)
A SiO 2 thin film is formed on the surface of a polyethylene naphthalate (PEN) film substrate (thickness: 125 μm) by the PVD method, and an ITO film (film thickness: 150 nm, sheet resistance: 20Ω / sheet) as a transparent electrode on the upper surface of the SiO 2 thin film. □) reactive ion plating method using a pressure gradient plasma gun (power: 3.7 kW, oxygen partial pressure: 73%, film forming pressure: 0.3 Pa, film forming rate: 150 nm / min, substrate temperature: (20 ° C.) and then patterned by etching. Next, the substrate on which the ITO pattern was formed was cleaned using acetone, a substrate cleaning solution, and IPA.

(正孔取出し層の形成)
上記ITOパターンが形成された基板上に、正孔取出し層形成用塗工液(導電性高分子ペースト;ポリ(3,4)−エチレンジオキシチオフェンの水分散体)をスピンコート法にて塗布し、150℃で30分間乾燥させて正孔取出し層(膜厚:100nm)を形成した。
(Formation of hole extraction layer)
A coating solution for forming a hole extraction layer (conductive polymer paste; aqueous dispersion of poly (3,4) -ethylenedioxythiophene) is applied by spin coating onto the substrate on which the ITO pattern is formed. And dried for 30 minutes at 150 ° C. to form a hole extraction layer (film thickness: 100 nm).

(光電変換層の形成)
フルオレン−チオフェン共重合体(Poly[(9,9-dihexylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(bithiophene)])の0.3wt%クロロホルム溶液と、フラーレン(PCBM;1−(3−メトキシカルボニル)プロピル−1−フェニル(6,6)−C60)の0.1wt%クロロホルム溶液とを重量比1:1で混合し、光電変換層形成用塗工液を調製した。
この光電変換層形成用塗工液を上記正孔取出し層上にスピンコート法にて塗布し、110℃で10分間乾燥させて光電変換層(膜厚:100nm)を形成した。
用いたフルオレン−チオフェン共重合体(Poly[(9,9-dihexylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(bithiophene)])のストークスシフトを下記表1に示す。
(Formation of photoelectric conversion layer)
A 0.3 wt% chloroform solution of fluorene-thiophene copolymer (Poly [(9,9-dihexylfluorenyl-2,7-diyl) -co- (bithiophene)]) and fullerene (PCBM; 1- (3-methoxycarbonyl) A 0.1 wt% chloroform solution of propyl-1-phenyl (6,6) -C 60 ) was mixed at a weight ratio of 1: 1 to prepare a photoelectric conversion layer forming coating solution.
This photoelectric conversion layer forming coating solution was applied onto the hole extraction layer by a spin coating method and dried at 110 ° C. for 10 minutes to form a photoelectric conversion layer (film thickness: 100 nm).
The Stokes shift of the fluorene-thiophene copolymer (Poly [(9,9-dihexylfluorenyl-2,7-diyl) -co- (bithiophene)]) used is shown in Table 1 below.

Figure 0004872281
Figure 0004872281

(金属電極の形成)
次に、光電変換層上に、Ca薄膜(膜厚:100nm)、Al薄膜(膜厚:500nm)を順次蒸着法にて製膜し、金属電極とした。
最後に、封止用ガラス材により金属電極の上から封止して、バルクヘテロ接合型の有機薄膜太陽電池を作製した。
(Formation of metal electrodes)
Next, a Ca thin film (film thickness: 100 nm) and an Al thin film (film thickness: 500 nm) were sequentially formed on the photoelectric conversion layer by a vapor deposition method to obtain a metal electrode.
Finally, sealing was performed from above the metal electrode with a sealing glass material to produce a bulk heterojunction type organic thin film solar cell.

[実施例2]
光電変換層を以下のように形成した以外は、実施例1と同様にして、有機薄膜太陽電池を作製した。
[Example 2]
An organic thin film solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the photoelectric conversion layer was formed as follows.

(光電変換層(一層目)の形成)
チオフェン−フェニレンビニレン共重合体としては、下記式で示されるものを用いた。このチオフェン−フェニレンビニレン共重合体のストークスシフトは0.5eVであった。
(Formation of photoelectric conversion layer (first layer))
As the thiophene-phenylene vinylene copolymer, one represented by the following formula was used. The Stokes shift of this thiophene-phenylene vinylene copolymer was 0.5 eV.

Figure 0004872281
Figure 0004872281

チオフェン−フェニレンビニレン共重合体の0.3wt%クロロホルム溶液と、ポリフェニレンビニレン(MDMO−PPV;ポリ(2−メトキシ−5−(3´,7´−ジメチルオクチルオキシ)−1−4−フェニレンビニレン)(重量平均分子量100万)の0.3wt%クロロホルム溶液と、フラーレン(PCBM;1−(3−メトキシカルボニル)プロピル−1−フェニル(6,6)−C60)の0.1wt%クロロホルム溶液とを重量比3:5:2で混合し、一層目の光電変換層形成用塗工液を調製した。
この光電変換層形成用塗工液を上記正孔取出し層上にスピンコート法にて塗布し、110℃で10分間乾燥させて一層目の光電変換層(膜厚:100nm)を形成した。
0.3 wt% chloroform solution of thiophene-phenylene vinylene copolymer and polyphenylene vinylene (MDMO-PPV; poly (2-methoxy-5- (3 ′, 7′-dimethyloctyloxy) -1--4-phenylene vinylene) A 0.3 wt% chloroform solution of (weight average molecular weight 1 million) and a 0.1 wt% chloroform solution of fullerene (PCBM; 1- (3-methoxycarbonyl) propyl-1-phenyl (6,6) -C 60 ) Were mixed at a weight ratio of 3: 5: 2 to prepare a coating liquid for forming the first photoelectric conversion layer.
This photoelectric conversion layer forming coating solution was applied onto the hole extraction layer by a spin coating method and dried at 110 ° C. for 10 minutes to form a first photoelectric conversion layer (film thickness: 100 nm).

(光電変換層(二層目)の形成)
フェニレンエチニレン−チオフェン共重合体としては、下記式で示されるものを用いた。このフェニレンエチニレン−チオフェン共重合体のストークスシフトは0.6eVであった。
(Formation of photoelectric conversion layer (second layer))
As the phenylene ethynylene-thiophene copolymer, one represented by the following formula was used. The Stokes shift of this phenylene ethynylene-thiophene copolymer was 0.6 eV.

Figure 0004872281
Figure 0004872281

フェニレンエチニレン−チオフェン共重合体の0.3wt%クロロホルム溶液と、フラーレン(PCBM;1−(3−メトキシカルボニル)プロピル−1−フェニル(6,6)−C60)の0.1wt%クロロホルム溶液とを重量比3:1で混合し、二層目の光電変換層形成用塗工液を調製した。
この光電変換層形成用塗工液を上記一層目の光電変換層上にスピンコート法にて塗布し、110℃で10分間乾燥させて二層目の光電変換層(膜厚:100nm)を形成した。
Phenyleneethynylene - and 0.3 wt% chloroform solution of thiophene copolymer, fullerene; 0.1 wt% chloroform solution of (PCBM 1- (3- methoxycarbonyl) propyl-1-phenyl (6,6) -C 60) Were mixed at a weight ratio of 3: 1 to prepare a coating solution for forming a second photoelectric conversion layer.
This photoelectric conversion layer forming coating solution is applied onto the first photoelectric conversion layer by spin coating, and dried at 110 ° C. for 10 minutes to form a second photoelectric conversion layer (film thickness: 100 nm). did.

ストークスシフトの説明図である。It is explanatory drawing of Stokes shift. 本発明の有機薄膜太陽電池の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the organic thin film solar cell of this invention. 有機薄膜太陽電池を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating an organic thin film solar cell. 本発明の有機薄膜太陽電池の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the organic thin film solar cell of this invention. 本発明の有機薄膜太陽電池の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the organic thin film solar cell of this invention. 本発明の有機薄膜太陽電池の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the organic thin film solar cell of this invention. 本発明の有機薄膜太陽電池の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the organic thin film solar cell of this invention. 本発明の有機薄膜太陽電池の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the organic thin film solar cell of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 … 基板
2 … 第1電極層
3,3a,3b … 光電変換層
4 … 第2電極層
10 … 有機薄膜太陽電池
11 … 正孔輸送層
12 … 電子輸送層
13 … 電子正孔輸送層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 2 ... 1st electrode layer 3, 3a, 3b ... Photoelectric conversion layer 4 ... 2nd electrode layer 10 ... Organic thin film solar cell 11 ... Hole transport layer 12 ... Electron transport layer 13 ... Electron hole transport layer

Claims (3)

下記化学式(1)〜(のいずれかで示される共重合体であって、ストークスシフトが0.2eV以上である導電性高分子材料からなることを特徴とする光電変換材料。
Figure 0004872281
Figure 0004872281
A photoelectric conversion material comprising a conductive polymer material having a Stokes shift of 0.2 eV or more, which is a copolymer represented by any one of the following chemical formulas (1) to ( 2 ).
Figure 0004872281
Figure 0004872281
基板と、前記基板上に形成された第1電極層と、前記第1電極層上に形成され、請求項1に記載の光電変換材料を含有する光電変換層と、前記光電変換層上に形成された第2電極層とを有することを特徴とする有機薄膜太陽電池。   A substrate, a first electrode layer formed on the substrate, a photoelectric conversion layer containing the photoelectric conversion material according to claim 1 formed on the first electrode layer, and formed on the photoelectric conversion layer An organic thin-film solar cell. 前記光電変換層が塗膜であることを特徴とする請求項2に記載の有機薄膜太陽電池。   The organic thin film solar cell according to claim 2, wherein the photoelectric conversion layer is a coating film.
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