JP5023457B2 - Organic thin film solar cell - Google Patents

Organic thin film solar cell Download PDF

Info

Publication number
JP5023457B2
JP5023457B2 JP2005258583A JP2005258583A JP5023457B2 JP 5023457 B2 JP5023457 B2 JP 5023457B2 JP 2005258583 A JP2005258583 A JP 2005258583A JP 2005258583 A JP2005258583 A JP 2005258583A JP 5023457 B2 JP5023457 B2 JP 5023457B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
photoelectric conversion
organic semiconductor
electron
solar cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005258583A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007073717A (en
Inventor
裕行 鈴木
晃次郎 大川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority to JP2005258583A priority Critical patent/JP5023457B2/en
Publication of JP2007073717A publication Critical patent/JP2007073717A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5023457B2 publication Critical patent/JP5023457B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

本発明は、高効率の有機薄膜太陽電池に関し、特に複数層の有機半導体膜が積層された有機半導体層を備える有機薄膜太陽電池に関するものである。   The present invention relates to a high-efficiency organic thin film solar cell, and more particularly to an organic thin film solar cell including an organic semiconductor layer in which a plurality of organic semiconductor films are stacked.

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有機半導体層と、金属電極層とが順次積層されたものが挙げられる。このように複数層が積層された有機薄膜太陽電池では、各層間の界面における平滑性や密着性などが太陽電池の性能に大きく影響する。有機薄膜太陽電池における電荷の取り出しは積極的な外部電場の補助を受けていないため、電荷の移動経路にわずかな欠陥や障壁が存在すると太陽電池の特性が大きく損なわれるものであり、各層間の界面における平滑性や密着性等に起因する界面抵抗が欠陥や障壁となるからである。
また、有機薄膜太陽電池では、有機半導体層として複数層の有機半導体膜を積層する場合があり、このような場合には、各有機半導体膜間の界面状態も太陽電池の性能に大きく影響する。
As a general organic thin film solar cell, for example, a transparent substrate, a transparent electrode layer, an organic semiconductor layer that functions as an electron donor and an electron acceptor, and a metal electrode layer are sequentially laminated. In the organic thin-film solar cell in which a plurality of layers are laminated in this way, the smoothness and adhesion at the interface between the layers greatly affect the performance of the solar cell. Since the extraction of electric charges in organic thin-film solar cells is not actively assisted by an external electric field, the presence of slight defects or barriers in the charge transfer path greatly impairs the characteristics of the solar cell. This is because the interface resistance caused by the smoothness and adhesion at the interface becomes a defect and a barrier.
In addition, in an organic thin film solar cell, a plurality of organic semiconductor films may be stacked as the organic semiconductor layer. In such a case, the interface state between the organic semiconductor films greatly affects the performance of the solar cell.

ここで一般に、上下の有機半導体膜の接触面積が増加することで、電荷の移動が円滑になり、太陽電池の性能が向上する傾向がある。しかしながら、蒸着法で複数層の有機半導体膜を積層した場合には、膜の表面状態にばらつきが生じるため、各有機半導体膜間の界面での平滑性や密着性が低いという問題がある。また、塗布法で有機半導体膜を形成することは可能であるが、二層までを積層するのが限界であり、三層以上の有機半導体膜を積層するのは技術的に困難であるという問題がある(例えば非特許文献1参照)。したがって、上下の有機半導体膜の接触面積を増加させる現実的な手段がないというのが現状である。   Here, generally, when the contact area between the upper and lower organic semiconductor films increases, the movement of electric charges becomes smooth, and the performance of the solar cell tends to be improved. However, when a plurality of organic semiconductor films are stacked by the vapor deposition method, the surface state of the film varies, and there is a problem that the smoothness and adhesion at the interface between the organic semiconductor films are low. In addition, it is possible to form an organic semiconductor film by a coating method, but it is a limit to stacking up to two layers, and it is technically difficult to stack three or more organic semiconductor films (See, for example, Non-Patent Document 1). Accordingly, there is no practical means for increasing the contact area between the upper and lower organic semiconductor films.

また、p型有機半導体膜とn型有機半導体膜とを積層する際に、蒸着法で形成した有機半導体膜上に塗布法により有機半導体膜を積層する方法が提案されている(例えば非特許文献2参照)。この方法によれば、蒸着膜である下の有機半導体膜上に塗工液を塗布すると、塗工液中の溶媒に下の有機半導体膜から有機半導体材料がわずかに溶出するので、下の有機半導体膜表面が荒れる。これにより、上下の有機半導体膜の界面が入り組んだ状態となるため、pn接合面積を増大させることができ、光電変換効率を向上させることができると考えられる。
しかしながら、この方法は、pn接合面積を増大させるものであり、接触面積を増大させて電荷の移動を円滑化させるものではない。
Also, a method of laminating an organic semiconductor film by a coating method on an organic semiconductor film formed by vapor deposition when laminating a p-type organic semiconductor film and an n-type organic semiconductor film has been proposed (for example, non-patent literature) 2). According to this method, when the coating liquid is applied onto the lower organic semiconductor film, which is a deposited film, the organic semiconductor material is slightly eluted from the lower organic semiconductor film into the solvent in the coating liquid. The semiconductor film surface is roughened. As a result, the interface between the upper and lower organic semiconductor films is intricate, so that the pn junction area can be increased and the photoelectric conversion efficiency can be improved.
However, this method increases the pn junction area, and does not increase the contact area to facilitate charge transfer.

C.W.Tang, “Two-layer organic photovoltaic cell”, Applied Physics Letters, vol.48, No.2, p.183-185(1986)C.W.Tang, “Two-layer organic photovoltaic cell”, Applied Physics Letters, vol.48, No.2, p.183-185 (1986) A. Fujii, H. Mizukami, T. Umeda, T. Shirakawa, Y. Hashimoto and K. Yoshino, “Solvent dependence of interpenetrating interface formation in organic conducting polymer and C60”, Jpn. J. Appl. Phys., 43, p.8312-8315(2004)A. Fujii, H. Mizukami, T. Umeda, T. Shirakawa, Y. Hashimoto and K. Yoshino, “Solvent dependence of interpenetrating interface formation in organic conducting polymer and C60”, Jpn. J. Appl. Phys., 43, p.8312-8315 (2004)

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電荷取出し効率が良く、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 its main object is to provide a highly efficient organic thin-film solar cell with good charge extraction efficiency.

本発明は、上記目的を達成するために、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、少なくとも二層の光電変換層を有する有機半導体層と、上記有機半導体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であって、上記光電変換層間の界面が凹凸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。   In order to achieve the above object, the present invention provides an organic semiconductor layer having a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, and at least two photoelectric conversion layers formed on the first electrode layer. And a second electrode layer formed on the organic semiconductor layer, wherein the interface between the photoelectric conversion layers has irregularities, and the organic thin film solar cell I will provide a.

本発明によれば、光電変換層間の界面が凹凸を有するので、隣接する光電変換層の接触面積が増加し、光電変換層間の電荷の移動が円滑になるため、電荷取出し効率を向上させることができる。これにより、光電変換効率の向上が図れる。   According to the present invention, since the interface between the photoelectric conversion layers has irregularities, the contact area between the adjacent photoelectric conversion layers increases, and the charge transfer between the photoelectric conversion layers becomes smooth, so that the charge extraction efficiency can be improved. it can. Thereby, the photoelectric conversion efficiency can be improved.

上記発明においては、上記有機半導体層がさらに電荷取出し促進層を有していてもよい。例えば光電変換層と第1電極層または第2電極層との間に電荷取出し促進層が形成されている場合には、光電変換層と第1電極層または第2電極層との界面における抵抗障壁を低減することができ、電荷を効率良く取り出すことが可能となるからである。   In the above invention, the organic semiconductor layer may further have a charge extraction promoting layer. For example, when a charge extraction promoting layer is formed between the photoelectric conversion layer and the first electrode layer or the second electrode layer, a resistance barrier at the interface between the photoelectric conversion layer and the first electrode layer or the second electrode layer. This is because the charge can be taken out efficiently.

また本発明は、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、光電変換層および電荷取出し促進層を有する有機半導体層と、上記有機半導体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であって、上記光電変換層および上記電荷取出し促進層間の界面が凹凸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。   The present invention also provides a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, an organic semiconductor layer formed on the first electrode layer and having a photoelectric conversion layer and a charge extraction promoting layer, and the organic semiconductor layer. An organic thin film solar cell having a second electrode layer formed thereon, wherein the interface between the photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer has irregularities I will provide a.

本発明によれば、光電変換層および電荷取出し促進層間の界面が凹凸を有するので、光電変換層と電荷取出し促進層との接触面積が増加し、光電変換層および電荷取出し促進層間の電荷の移動が円滑になるため、電荷取出し効率を向上させることができる。また、例えば光電変換層と第1電極層または第2電極層との間に電荷取出し促進層が形成されている場合には、光電変換層と第1電極層または第2電極層との界面における抵抗障壁を低減することができ、電荷を効率良く取り出すことができる。これにより、光電変換効率を向上させることが可能である。   According to the present invention, since the interface between the photoelectric conversion layer and the charge extraction facilitating layer has irregularities, the contact area between the photoelectric conversion layer and the charge extraction facilitating layer is increased, and charge transfer between the photoelectric conversion layer and the charge extraction facilitating layer is performed. Therefore, the charge extraction efficiency can be improved. For example, when a charge extraction promoting layer is formed between the photoelectric conversion layer and the first electrode layer or the second electrode layer, at the interface between the photoelectric conversion layer and the first electrode layer or the second electrode layer. The resistance barrier can be reduced, and charges can be taken out efficiently. Thereby, it is possible to improve photoelectric conversion efficiency.

また本発明においては、上記有機半導体層が塗膜であることが好ましい。すなわち、有機半導体層が、塗布法により形成されたものであることが好ましい。例えば粘度の比較的高い塗工液を用いることにより塗布ムラが生じるので、表面に凹凸を有する層を形成することができるからである。また、このような表面に凹凸を有する層上にさらに塗工液を塗布すると、流動性が良いので、表面凹凸と密着するように上層を形成することができるからである。これにより、層間の界面が凹凸を有するように下層を形成できるとともに、層間の密着性を高めることができる。   In the present invention, the organic semiconductor layer is preferably a coating film. That is, the organic semiconductor layer is preferably formed by a coating method. This is because, for example, coating unevenness is caused by using a coating liquid having a relatively high viscosity, so that a layer having irregularities on the surface can be formed. In addition, when a coating liquid is further applied onto such a layer having irregularities on the surface, the fluidity is good, so that the upper layer can be formed so as to adhere to the irregularities on the surface. Thereby, while being able to form a lower layer so that the interface between layers may have an unevenness | corrugation, the adhesiveness between layers can be improved.

また本発明においては、上記第1電極層と上記有機半導体層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、正孔取出し層を設けることにより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からである。   In the present invention, a hole extraction layer may be formed between the first electrode layer and the organic semiconductor layer. This is because when the first electrode layer is an anode, the hole extraction efficiency from the organic semiconductor layer to the anode is increased by providing the hole extraction layer.

さらに本発明は、基板上に第1電極層を形成する第1電極層形成工程と、上記第1電極層上に、粘度が所定の範囲である下層形成用塗工液を塗布して下層の塗膜を形成する下層形成工程、および、上記下層の塗膜上に上層の膜を形成する上層形成工程を有し、少なくとも二層の膜を有する有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程と、上記有機半導体層上に第2電極層を形成する第2電極層形成工程とを有することを特徴とする有機薄膜太陽電池の製造方法を提供する。   Furthermore, the present invention provides a first electrode layer forming step of forming a first electrode layer on a substrate, and applying a lower layer forming coating liquid having a predetermined viscosity on the first electrode layer to form a lower layer. An organic semiconductor layer forming step for forming an organic semiconductor layer having at least two layers, the lower layer forming step for forming a coating film, and the upper layer forming step for forming an upper layer film on the lower layer coating film; And a second electrode layer forming step of forming a second electrode layer on the organic semiconductor layer. A method of manufacturing an organic thin film solar cell is provided.

本発明によれば、所定の粘度を有する下層形成用塗工液を用いることにより塗布ムラが生じるので、表面に凹凸を有する塗膜を形成することができる。次いで、このような表面に凹凸を有する塗膜上にさらに膜を形成すると、上下の膜の接触面積が増加し、光電変換層間の電荷の移動が円滑になるため、電荷取出し効率を向上させることができる。したがって、高効率の有機薄膜太陽電池を得ることができる。   According to the present invention, coating unevenness is caused by using a coating solution for forming a lower layer having a predetermined viscosity, so that a coating film having irregularities on the surface can be formed. Next, when a film is further formed on a coating film having irregularities on such a surface, the contact area between the upper and lower films increases, and the movement of charges between the photoelectric conversion layers becomes smooth, thereby improving the charge extraction efficiency. Can do. Therefore, a highly efficient organic thin film solar cell can be obtained.

上記発明においては、上記上層形成工程が、上記下層の塗膜上に上層形成用塗工液を塗布して上層の塗膜を形成する工程であることが好ましい。このような工程であれば、上記のような表面に凹凸を有する下層の塗膜上に、表面凹凸に追随するように上層形成用塗工液を塗布することができ、上下の膜の密着性を高めることができるからである。   In the said invention, it is preferable that the said upper layer formation process is a process of apply | coating the coating liquid for upper layer formation on the said lower layer coating film, and forming an upper layer coating film. If it is such a process, the upper layer forming coating solution can be applied to follow the surface irregularities on the lower layer coating film having irregularities on the surface as described above. It is because it can raise.

また上記発明においては、上記下層形成用塗工液が、重量平均分子量が10万以上である有機半導体材料を含有することが好ましい。有機半導体材料の重量平均分子量が上記範囲であることにより、上層形成用塗工液中の溶媒に下層の塗膜中の有機半導体材料が溶出等するのを抑制することができるからである。また、従来のように溶媒に対する溶解度の差を利用して積層するというものではないので、上層形成用塗工液に使用される溶媒の種類や上層の膜の構成材料が制限されないという利点を有する。   Moreover, in the said invention, it is preferable that the said lower layer forming coating liquid contains the organic-semiconductor material whose weight average molecular weight is 100,000 or more. This is because when the weight average molecular weight of the organic semiconductor material is in the above range, it is possible to suppress the organic semiconductor material in the lower layer coating from being eluted into the solvent in the upper layer forming coating solution. In addition, since the conventional method does not use a difference in solubility in a solvent to laminate, there is an advantage that the type of solvent used for the upper layer forming coating liquid and the constituent material of the upper layer film are not limited. .

本発明においては、隣接する光電変換層間の界面、あるいは、光電変換層と電荷取出し促進層との界面が凹凸を有するので、層間の接触面積が増加し、電荷の移動が円滑になるため、光電変換効率を向上させることができるという効果を奏する。   In the present invention, since the interface between adjacent photoelectric conversion layers or the interface between the photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer has irregularities, the contact area between the layers is increased and the charge transfer is facilitated. There is an effect that the conversion efficiency can be improved.

以下、本発明の有機薄膜太陽電池およびその製造方法について詳細に説明する。
A.有機薄膜太陽電池
本発明の有機薄膜太陽電池は、有機半導体層の構成により、二つの実施態様に分けることができる。本発明の有機薄膜太陽電池の第1実施態様は、有機半導体層が少なくとも二層の光電変換層を有し、光電変換層間の界面が凹凸を有することを特徴とする。また本発明の有機薄膜太陽電池の第2実施態様は、有機半導体層が光電変換層および電荷取出し促進層を有し、光電変換層および電荷取出し促進層間の界面が凹凸を有す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 organic thin-film solar cell and the manufacturing method thereof of the present invention will be described in detail.
A. Organic Thin Film Solar Cell The organic thin film solar cell of the present invention can be divided into two embodiments depending on the configuration of the organic semiconductor layer. The first embodiment of the organic thin film solar cell of the present invention is characterized in that the organic semiconductor layer has at least two photoelectric conversion layers, and the interface between the photoelectric conversion layers has irregularities. In addition, the second embodiment of the organic thin film solar cell of the present invention is characterized in that the organic semiconductor layer has a photoelectric conversion layer and a charge extraction promoting layer, and the interface between the photoelectric conversion layer and the charge extraction promotion layer has irregularities. . In the following, each embodiment will be described separately.

1.第1実施態様
本発明の有機薄膜太陽電池の第1実施態様は、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、少なくとも二層の光電変換層を有する有機半導体層と、上記有機半導体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であって、上記光電変換層間の界面が凹凸を有することを特徴とするものである。
1. First Embodiment A first embodiment of the organic thin film solar cell of the present invention is a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, and at least two layers of photoelectric conversion formed on the first electrode layer. An organic thin film solar cell comprising an organic semiconductor layer having a layer and a second electrode layer formed on the organic semiconductor layer, wherein the interface between the photoelectric conversion layers has irregularities It is what.

本実施態様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1は、本実施態様の有機薄膜太陽電池の一例を示す概略断面図である。図1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、有機半導体層3および第2電極層4が順次積層されたものである。有機半導体層3は、二層の光電変換層13aおよび13bを有し、光電変換層13aおよび13bの界面が凹凸を有する。
The organic thin film solar cell of this embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an organic thin film solar cell of this embodiment. In the example shown in FIG. 1, an organic thin-film solar cell 10 is obtained by sequentially laminating a first electrode layer 2, an organic semiconductor layer 3, and a second electrode layer 4 on a substrate 1. The organic semiconductor layer 3 has two photoelectric conversion layers 13a and 13b, and the interface between the photoelectric conversion layers 13a and 13b has irregularities.

本実施態様によれば、光電変換層間の界面が凹凸を有するので、隣接する光電変換層の接触面積が増加し、光電変換層間の電荷の移動が円滑になるため、電荷取出し効率が向上する。また、隣接する光電変換層の屈折率が互いに異なる場合には、界面の凹凸により光散乱効果および光閉じ込め効果が得られるので、光を有効に利用することができる。したがって、高い光電変換効率を達成することが可能である。
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。
According to this embodiment, since the interface between the photoelectric conversion layers has irregularities, the contact area between the adjacent photoelectric conversion layers increases, and the movement of charges between the photoelectric conversion layers becomes smooth, so that the charge extraction efficiency is improved. In addition, when the refractive indexes of adjacent photoelectric conversion layers are different from each other, light scattering effect and light confinement effect can be obtained by the unevenness of the interface, so that light can be used effectively. Therefore, it is possible to achieve high photoelectric conversion efficiency.
Hereinafter, each structure of such an organic thin film solar cell is demonstrated.

(1)有機半導体層
本実施態様に用いられる有機半導体層は、少なくとも二層の光電変換層を有するものである。ここで、「光電変換層」とは、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層に向かって輸送する機能を有する部材をいう。
(1) Organic semiconductor layer The organic semiconductor layer used in the present embodiment has at least two photoelectric conversion layers. Here, the “photoelectric conversion layer” refers to a member that contributes to charge separation of the organic thin film solar cell and has a function of transporting the generated electrons and holes toward the electrode layers in opposite directions.

本実施態様においては、光電変換層が、電子受容性および電子供与性を有する電子正孔輸送層であってもよく、また電子受容性を有する電子輸送層と電子供与性を有する正孔輸送層とが積層されたものであってもよい。例えば図1において、光電変換層13aが電子輸送層および正孔輸送層が積層されたものである場合、図2に例示するように光電変換層13aは正孔輸送層17aおよび電子輸送層17bを有するものとなる。図2においては、光電変換層13bに接触する側が電子輸送層17bであるので電子輸送層17bの表面に凹凸が存在するが、光電変換層13bに接触する側が電子輸送層であっても正孔輸送層であってもよいので、図示しないが光電変換層13bに接触する側が正孔輸送層である場合は正孔輸送層側の表面に凹凸が存在することになる。   In this embodiment, the photoelectric conversion layer may be an electron hole transporting layer having electron accepting property and electron donating property, and an electron transporting layer having electron accepting property and a hole transporting layer having electron donating property. And may be laminated. For example, in FIG. 1, when the photoelectric conversion layer 13a is a laminate of an electron transport layer and a hole transport layer, the photoelectric conversion layer 13a includes a hole transport layer 17a and an electron transport layer 17b as illustrated in FIG. It will have. In FIG. 2, since the side in contact with the photoelectric conversion layer 13b is the electron transport layer 17b, there are irregularities on the surface of the electron transport layer 17b. However, even if the side in contact with the photoelectric conversion layer 13b is the electron transport layer, holes are present. Since it may be a transport layer, although not shown, when the side in contact with the photoelectric conversion layer 13b is a hole transport layer, irregularities exist on the surface of the hole transport layer side.

本実施態様においては、有機半導体層は複数層の光電変換層を有し、隣接する光電変換層の界面のうち、少なくとも一つの界面が凹凸を有していればよい。具体的には、光電変換層間の界面において中心線平均粗さ(Ra)が10nm〜1μmの範囲内であることが好ましく、中でも10nm〜500nmの範囲内、特に10nm〜300nmの範囲内であることが好ましい。すなわち、凹凸を有する界面において下層となる光電変換層の表面の中心線平均粗さ(Ra)が上記範囲となることが好ましい。中心線平均粗さが上記範囲より小さいと、光電変換層間の密着性が低下し、かえって接触面積が減少してしまうおそれがあるからである。また、塗布法により、表面の中心線平均粗さが上記範囲より小さい光電変換層を形成するのは困難であるからである。一方、中心線平均粗さが上記範囲より大きいと、接触面積を増大させる効果が十分に得られない可能性があるからである。
なお、上記中心線平均粗さ(Ra)は、スキャン範囲:10μm、スキャン速度:0.4Hzの条件下で、原子間力顕微鏡(ビーコインスツルメンツ(DI)社製 ナノスコープIIIa)を用いて測定した値である。
In this embodiment, the organic semiconductor layer has a plurality of photoelectric conversion layers, and at least one interface among the adjacent photoelectric conversion layers may be uneven. Specifically, the center line average roughness (Ra) is preferably in the range of 10 nm to 1 μm at the interface between the photoelectric conversion layers, and in particular, in the range of 10 nm to 500 nm, particularly in the range of 10 nm to 300 nm. Is preferred. That is, it is preferable that the center line average roughness (Ra) of the surface of the photoelectric conversion layer as a lower layer in the uneven surface is in the above range. This is because if the center line average roughness is smaller than the above range, the adhesion between the photoelectric conversion layers is lowered, and the contact area may be reduced. Moreover, it is because it is difficult to form the photoelectric converting layer whose surface centerline average roughness is smaller than the said range by the apply | coating method. On the other hand, if the center line average roughness is larger than the above range, the effect of increasing the contact area may not be sufficiently obtained.
The centerline average roughness (Ra) was measured using an atomic force microscope (Nanoscope IIIa manufactured by Beeco Instruments (DI)) under the conditions of a scan range: 10 μm and a scan speed: 0.4 Hz. Value.

また、下層となる光電変換層の表面凹凸は、緩やかな傾斜の凹凸であることが好ましい。急峻な傾斜の凹凸であると、光電変換層間の密着性が低下し、かえって接触面積が減少してしまうおそれがあるからである。
さらに、下層となる光電変換層の表面粗さは、粗さが小さいことが好ましい。一般に、表面粗さ(表面性状)は、図3に例示するように粗さとうねりで表すことができる。粗さとは、比較的小さい間隔をもつ表面の凹凸をいい、うねりとは、比較的大きな間隔をもつ表面の起伏をいう。粗さが大きすぎると、光電変換層間の密着性が低下し、かえって接触面積が減少してしまうおそれがある。
Moreover, it is preferable that the surface unevenness | corrugation of the photoelectric converting layer used as a lower layer is an unevenness | corrugation of gentle inclination. This is because if the unevenness has a steep slope, the adhesion between the photoelectric conversion layers is lowered, and the contact area may be reduced.
Furthermore, it is preferable that the surface roughness of the photoelectric conversion layer as a lower layer is small. In general, the surface roughness (surface properties) can be represented by roughness and swell as illustrated in FIG. Roughness refers to surface irregularities with relatively small intervals, and undulation refers to surface undulations with relatively large intervals. If the roughness is too large, the adhesion between the photoelectric conversion layers may be reduced, and the contact area may be reduced.

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、有機半導体層の透過率が低下し、光の利用効率が低下するからである。   The number of stacked layers of the photoelectric conversion layer may be two or more, but is preferably about 2 to 5 layers, more preferably 2 or 3 layers. It is because the transmittance | permeability of an organic-semiconductor layer will fall when there are too many laminations, and the utilization efficiency of light will fall.

例えば光電変換層が三層以上積層されている場合、隣接する光電変換層の界面のうち、少なくとも一つの界面が凹凸を有していればよい。例えば図4に示すように、全ての光電変換層13a,13b,13cの界面が凹凸を有していてもよい。   For example, in the case where three or more photoelectric conversion layers are stacked, it is only necessary that at least one of the interfaces of adjacent photoelectric conversion layers has unevenness. For example, as shown in FIG. 4, the interfaces of all the photoelectric conversion layers 13a, 13b, and 13c may have irregularities.

本実施態様の有機薄膜太陽電池は、少なくとも二層の光電変換層が直接積層されたものである。このように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。   The organic thin film solar cell of this embodiment is one in which at least two photoelectric conversion layers are directly laminated. In the organic thin film solar cell in which a plurality of photoelectric conversion layers are directly laminated in this way, materials having different absorption wavelength regions can be used for each photoelectric conversion layer, so that the entire organic thin film solar cell has an absorption wavelength region. Can be spread. In addition, when a material having the same absorption wavelength region is used for each photoelectric conversion layer, an organic thin film solar cell having a plurality of photoelectric conversion layers is compared with an organic thin film solar cell having only one photoelectric conversion layer. Then, since the thickness is increased, 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6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6(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6(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。
本実施態様においては、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6(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。
Here, FIG. 6 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. 6A). 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. 6B). 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 embodiment, for example, by directly laminating the photoelectric conversion layers 22a and 22b, an electromotive force of 2V can be obtained in the same level as when two organic thin film solar cells are connected in series. It is expected (FIG. 6 (c)). 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.

また本実施態様においては、有機半導体層がさらに電荷取出し促進層を有していてもよい。電荷取出し促進層を有する有機薄膜太陽電池の例を図7に示す。図7に示す有機薄膜太陽電池10では、基板1上に第1電極層2と有機半導体層3と第2電極層4とが順次積層されており、有機半導体層3が、電荷取出し促進層15と二層の光電変換層13a,13bとが積層されたものとなっている。光電変換層13aおよび13b内部ではそれぞれ電子および正孔が発生し、この電子および正孔は第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13aと第1電極層2との間に電荷取出し促進層15が形成されているので、光電変換層13aと第1電極層2との界面における抵抗障壁を低減することができ、電荷を効率良く取り出すことが可能である。   In this embodiment, the organic semiconductor layer may further have a charge extraction promoting layer. An example of an organic thin film solar cell having a charge extraction promoting layer is shown in FIG. In the organic thin film solar cell 10 shown in FIG. 7, the first electrode layer 2, the organic semiconductor layer 3, and the second electrode layer 4 are sequentially stacked on the substrate 1, and the organic semiconductor layer 3 is the charge extraction promoting layer 15. And two photoelectric conversion layers 13a and 13b are laminated. Electrons and holes are generated in the photoelectric conversion layers 13a and 13b, respectively, and the electrons and holes move in the opposite directions toward the first electrode layer 2 or the second electrode layer 4, respectively. In this case, since the charge extraction promoting layer 15 is formed between the photoelectric conversion layer 13a and the first electrode layer 2, the resistance barrier at the interface between the photoelectric conversion layer 13a and the first electrode layer 2 can be reduced. It is possible to take out charges efficiently.

また、電荷取出し促進層を有する有機薄膜太陽電池の他の例を図8に示す。図8に示す有機薄膜太陽電池10では、基板1上に第1電極層2と有機半導体層3と第2電極層4とが順次積層されており、有機半導体層3が、光電変換層13aと電荷取出し促進層15と二層の光電変換層13b,13cとが積層されたものとなっている。光電変換層13a、13bおよび13c内部ではそれぞれ電子および正孔が発生し、この電子および正孔は第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13aと光電変換層13bとの間に電荷取出し促進層15が形成されているので、光電変換層13aと光電変換層13bとの界面における抵抗障壁を低減することができ、光電変換層13bから光電変換層13aに電荷が移動しやすくなるため、電荷取出し効率を向上させることが可能である。   FIG. 8 shows another example of the organic thin film solar cell having the charge extraction promoting layer. In the organic thin film solar cell 10 shown in FIG. 8, the 1st electrode layer 2, the organic-semiconductor layer 3, and the 2nd electrode layer 4 are laminated | stacked in order on the board | substrate 1, and the organic-semiconductor layer 3 is the photoelectric converting layer 13a. The charge extraction promoting layer 15 and the two photoelectric conversion layers 13b and 13c are laminated. Electrons and holes are generated in the photoelectric conversion layers 13a, 13b, and 13c, respectively, and the electrons and holes move in the opposite directions toward the first electrode layer 2 or the second electrode layer 4, respectively. In this case, since the charge extraction promoting layer 15 is formed between the photoelectric conversion layer 13a and the photoelectric conversion layer 13b, the resistance barrier at the interface between the photoelectric conversion layer 13a and the photoelectric conversion layer 13b can be reduced. Since the charge easily moves from the photoelectric conversion layer 13b to the photoelectric conversion layer 13a, the charge extraction efficiency can be improved.

このように、電荷取出し促進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(正孔取出し層や電子取出し層)を別途設ける必要がないという利点を有する。   Thus, when the charge extraction promoting layer is formed, the resistance barrier at the interface between the layers becomes loose, and the extraction of charges can be promoted. Further, 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 (a hole extraction layer or an electron extraction layer).

さらに、上記電荷取出し促進層が形成されている場合、光電変換層および電荷取出し促進層間の界面が凹凸を有していてもよい。この場合、光電変換層および電荷取出し促進層間の界面の中心線平均粗さ(Ra)が10nm〜1μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは10nm〜500nm、さらに好ましくは10nm〜300nmの範囲内である。光電変換層と電荷取出し促進層との接触面積を増加させて、電荷取出し効率をさらに高めることができるからである。
以下、有機半導体層を構成する光電変換層および電荷取出し促進層、ならびに有機半導体層の層構成について説明する。
Further, when the charge extraction promoting layer is formed, the interface between the photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer may have irregularities. In this case, the center line average roughness (Ra) of the interface between the photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer is preferably in the range of 10 nm to 1 μm, more preferably in the range of 10 nm to 500 nm, and still more preferably in the range of 10 nm to 300 nm. Is within. This is because the charge extraction efficiency can be further increased by increasing the contact area between the photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer.
Hereinafter, the photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer that constitute the organic semiconductor layer, and the layer configuration of the organic semiconductor layer will be described.

(i)光電変換層
本実施態様に用いられる光電変換層は、上述したように、電子受容性および電子供与性を有する電子正孔輸送層であってもよく、また電子受容性を有する電子輸送層と電子供与性を有する正孔輸送層とが積層されたものであってもよい。以下、電子正孔輸送層、電子輸送層、および正孔輸送層について説明する。
(I) Photoelectric Conversion Layer As described above, the photoelectric conversion layer used in this embodiment may be an electron hole transport layer having electron accepting properties and electron donating properties, and electron transport having electron accepting properties. A layer and a hole transport layer having an electron donating property may be laminated. Hereinafter, the electron hole transport layer, the electron transport layer, and the hole transport layer will be described.

(電子正孔輸送層)
本実施態様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ため、単独で光電変換層として機能する。
(Electron hole transport layer)
The electron hole transport layer used in this embodiment 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 is generated by using a pn junction formed in the electron hole transport layer, so that photoelectric conversion alone is performed. Acts as a layer.

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。
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。
The electron-donating organic semiconductor material is not particularly limited as long as it has a function as an electron donor, but it is preferable that the film can be formed by a coating method. A conductive polymer material is preferable.
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.

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。
上記の中でも、チオフェン−フルオレン共重合体、ポリアルキルチオフェン、フェニレンエチニレン−フェニレンビニレン共重合体、フェニレンエチニレン−チオフェン共重合体、フェニレンエチニレン−フルオレン共重合体、フルオレン−フェニレンビニレン共重合体、チオフェン−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。
なお、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) に詳しい。
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.
Among the above, thiophene-fluorene copolymer, polyalkylthiophene, phenylene ethynylene-phenylene vinylene copolymer, phenylene ethynylene-thiophene copolymer, phenylene ethynylene-fluorene copolymer, fluorene-phenylene vinylene copolymer A thiophene-phenylene vinylene copolymer is preferably used. This is because the energy level difference is appropriate for many electron-accepting organic semiconductor materials.
For example, a phenylene ethynylene-phenylene vinylene copolymer (Poly [1,4-phenyleneethynylene-1,4- (2,5-dioctadodecyloxyphenylene) -1,4-phenyleneethene-1,2-diyl-1,4- ( 2,5-dioctadodecyloxyphenylene) ethene-1,2-diyl]) is described in detail in Macromolecules, 35, 3825 (2002) and Micromol. Chem. Phys., 202, 2712 (2001).

また、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、上述したような利点を有するからである。
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。
In addition, the electron-accepting organic semiconductor material is not particularly limited as long as it has a function as an electron acceptor, but it is preferable that the film can be formed by a coating method. It is preferable that the conductive conductive polymer material. This is because the conductive polymer material has the advantages as described above.
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。   Alternatively, 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 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.

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。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、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。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。
Examples of the electron-accepting conductive polymer material doped with the electron-donating compound include the above-described electron-accepting conductive polymer material. 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.
Examples of the electron-donating conductive polymer material doped with the electron-accepting compound include the above-described electron-donating conductive polymer material. 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.

電子正孔輸送層の膜厚としては、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を採用することができ、表面に凹凸を有するか否かにより適宜調整される。例えば、電子正孔輸送層が一方の表面に凹凸を有し、積層する際に下層となる場合、および、電子正孔輸送層が両方の表面に凹凸を有する場合は、塗布法で形成した際に塗布ムラが生じるような厚みであることが好ましい。また例えば、電子正孔輸送層が一方の表面に凹凸を有し、積層する際に上層となる場合は、下層の表面凹凸を埋めることができるような厚みであることが好ましい。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。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ったり、また凹凸の形成が困難となったりする場合があるからである。一方、膜厚が上記範囲より薄いと、光を十分に吸収できなかったり、また凹凸の形成が困難となったり、下層の表面凹凸を埋めることが困難となったりする場合があるからである。   As the film thickness of the electron-hole transport layer, the film thickness generally employed in bulk heterojunction organic thin film solar cells can be employed, and is adjusted as appropriate depending on whether the surface has irregularities. For example, when the electron hole transport layer has irregularities on one surface and becomes a lower layer when laminating, and when the electron hole transport layer has irregularities on both surfaces, when formed by a coating method The thickness is preferably such that uneven coating occurs. In addition, for example, when the electron-hole transport layer has irregularities on one surface and becomes an upper layer when laminated, the thickness is preferably such that the lower surface irregularities can be filled. Specifically, it can be set within a range of 0.2 nm to 3000 nm, and preferably within a range of 1 nm to 600 nm. This is because if the film thickness is thicker than the above range, the volume resistance in the electron-hole transport layer may increase, and it may be difficult to form irregularities. On the other hand, if the film thickness is thinner than the above range, light may not be sufficiently absorbed, it may be difficult to form irregularities, and it may be difficult to fill the underlying surface irregularities.

(電子輸送層)
本実施態様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。
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、中でも電子受容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。具体的には、上記電子正孔輸送層に用いられる電子受容性の導電性高分子材料と同様のものを挙げることができる。
(Electron transport layer)
The electron transport layer used in this embodiment contains an electron-accepting organic semiconductor material.
The electron-accepting organic semiconductor material is not particularly limited as long as it has a function as an electron acceptor, but it is preferable that the film can be formed by a coating method. A conductive polymer material is preferable. This is because the conductive polymer material has the advantages as described above. Specific examples include the same electron-accepting conductive polymer materials used for the electron-hole transport layer.

電子輸送層の膜厚としては、表面に凹凸を有するか否かにより適宜調整される。例えば、電子輸送層が一方の表面に凹凸を有し、積層する際に下層となる場合、および、電子輸送層が両方の表面に凹凸を有する場合は、塗布法で形成した際に塗布ムラが生じるような厚みであることが好ましい。また例えば、電子輸送層が一方の表面に凹凸を有し、積層する際に上層となる場合は、下層の表面凹凸を埋めることができるような厚みであることが好ましい。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。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ったり、また凹凸の形成が困難となったりする可能性があるからである。一方、膜厚が上記範囲より薄いと、光を十分に吸収できなかったり、また凹凸の形成が困難となったり、下層の表面凹凸を埋めることが困難となったりする場合があるからである。   The film thickness of the electron transport layer is appropriately adjusted depending on whether the surface has irregularities. For example, when the electron transport layer has unevenness on one surface and becomes a lower layer when laminated, and when the electron transport layer has unevenness on both surfaces, uneven coating occurs when formed by a coating method. It is preferable that the thickness is such that it occurs. For example, when the electron transport layer has irregularities on one surface and becomes an upper layer when laminated, the thickness is preferably such that the surface irregularities of the lower layer can be filled. Specifically, it can be set within a range of 0.1 nm to 1500 nm, and preferably within a range of 1 nm to 300 nm. This is because if the film thickness is larger than the above range, the volume resistance in the electron transport layer may be increased, and it may be difficult to form irregularities. On the other hand, if the film thickness is thinner than the above range, light may not be sufficiently absorbed, it may be difficult to form irregularities, and it may be difficult to fill the underlying surface irregularities.

(正孔輸送層)
本実施態様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。
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。具体的には、上記電子正孔輸送層に用いられる電子供与性の導電性高分子材料と同様のものを挙げることができる。
(Hole transport layer)
The hole transport layer used in this embodiment contains an electron donating organic semiconductor material.
The electron-donating organic semiconductor material is not particularly limited as long as it has a function as an electron donor, but it is preferable that the film can be formed by a coating method. A conductive polymer material is preferable. This is because the conductive polymer material has the advantages as described above. Specifically, the same materials as the electron-donating conductive polymer material used for the electron-hole transport layer can be given.

正孔輸送層の膜厚としては、表面に凹凸を有するか否かにより適宜調整される。例えば、正孔輸送層が一方の表面に凹凸を有し、積層する際に下層となる場合、および、正孔輸送層が両方の表面に凹凸を有する場合は、塗布法で形成した際に塗布ムラが生じるような厚みであることが好ましい。また例えば、正孔輸送層が一方の表面に凹凸を有し、積層する際に上層となる場合は、下層の表面凹凸を埋めることができるような厚みであることが好ましい。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。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ったり、また凹凸の形成が困難となったりする可能性があるからである。一方。膜厚が上記範囲より薄いと、光を十分に吸収できなかったり、また凹凸の形成が困難となったり、下層の表面凹凸を埋めることが困難となったりする場合があるからである。   The thickness of the hole transport layer is appropriately adjusted depending on whether the surface has irregularities. For example, when the hole transport layer has irregularities on one surface and becomes a lower layer when laminating, and when the hole transport layer has irregularities on both surfaces, it is applied when formed by a coating method The thickness is preferably such that unevenness occurs. In addition, for example, when the hole transport layer has irregularities on one surface and becomes an upper layer when laminated, the thickness is preferably such that the lower surface irregularities can be filled. Specifically, it can be set within a range of 0.1 nm to 1500 nm, and preferably within a range of 1 nm to 300 nm. This is because if the film thickness is thicker than the above range, the volume resistance in the hole transport layer may increase, or the formation of irregularities may be difficult. on the other hand. This is because if the film thickness is thinner than the above range, light may not be sufficiently absorbed, it may be difficult to form unevenness, and it may be difficult to fill the underlying surface unevenness.

(ii)電荷取出し促進層
本実施態様に用いられる電荷取出し促進層は、電子供与性または電子受容性のいずれかを有しており、少なくとも二層が積層された光電変換層に対して陽極側に配置されるか陰極側に配置されるかにより、機能が適宜選択されるものである。電荷取出し促進層が、少なくとも二層が積層された光電変換層に対して陽極側に配置される場合には、正孔が取り出しやすいように電子供与性の有するものが用いられる。一方、電荷取出し促進層が、少なくとも二層が積層された光電変換層に対して陰極側に配置される場合には、電子が取り出しやすいように電子受容性の有するものが用いられる。
(Ii) Charge extraction accelerating layer The charge extraction accelerating layer used in this embodiment has either electron donating property or electron accepting property, and is on the anode side with respect to the photoelectric conversion layer in which at least two layers are laminated. The function is appropriately selected depending on whether it is disposed on the cathode side or on the cathode side. In the case where the charge extraction promoting layer is disposed on the anode side with respect to the photoelectric conversion layer in which at least two layers are laminated, a layer having an electron donating property is used so that holes can be easily extracted. On the other hand, when the charge extraction promoting layer is disposed on the cathode side with respect to the photoelectric conversion layer in which at least two layers are laminated, a layer having an electron accepting property is used so that electrons can be easily extracted.

なお、電子供与性を有する電荷取出し促進層については、上記正孔輸送層と同様であり、また電子受容性を有する電荷取出し促進層については、上記電子輸送層と同様であるので、ここでの説明は省略する。   The charge extraction promoting layer having electron donating property is the same as the hole transporting layer, and the charge extraction promoting layer having electron accepting property is the same as the electron transporting layer. Description is omitted.

(iii)有機半導体層の層構成
本実施態様に用いられる有機半導体層は、少なくとも二層の光電変換層を有するものであり、この光電変換層は、電子正孔輸送層であってもよく、電子輸送層と正孔輸送層とが積層されたものであってもよい。また、電子正孔輸送層と、電子輸送層および正孔輸送層との積層の組み合わせについては特に限定されるものではない。例えば、電子正孔輸送層が複数層積層されたものであってもよく、電子輸送層および正孔輸送層がこの順に繰り返し積層されたものであってもよく、電子正孔輸送層と、電子輸送層および正孔輸送層とが積層されたものであってもよい。さらに、有機半導体層は電荷取出し促進層を有していてもよい。
(Iii) Layer structure of organic semiconductor layer The organic semiconductor layer used in the present embodiment has at least two photoelectric conversion layers, and the photoelectric conversion layer may be an electron-hole transport layer, The electron transport layer and the hole transport layer may be laminated. Further, the combination of the electron hole transport layer and the stack of the electron transport layer and the hole transport layer is not particularly limited. For example, a plurality of electron hole transport layers may be stacked, or an electron transport layer and a hole transport layer may be repeatedly stacked in this order. The transport layer and the hole transport layer may be laminated. Furthermore, the organic semiconductor layer may have a charge extraction promoting layer.

これらの層の積層の組み合わせとしては、特に限定されるものではない。光電変換層が複数層積層されている例としては、(1)光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層);(2)光電変換層(正孔輸送層・電子輸送層)/光電変換層(正孔輸送層・電子輸送層);(3)光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(正孔輸送層・電子輸送層);(4)光電変換層(正孔輸送層・電子輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層);(5)光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層);(6)光電変換層(正孔輸送層・電子輸送層)/光電変換層(正孔輸送層・電子輸送層)/光電変換層(正孔輸送層・電子輸送層);(7)光電変換層(正孔輸送層・電子輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層);(8)光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(正孔輸送層・電子輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層);(9)光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(正孔輸送層・電子輸送層);(10)光電変換層(正孔輸送層・電子輸送層)/光電変換層(正孔輸送層・電子輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層);(11)光電変換層(正孔輸送層・電子輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(正孔輸送層・電子輸送層);(12)光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(正孔輸送層・電子輸送層)/光電変換層(正孔輸送層・電子輸送層);などの組み合わせを挙げることができる。   The combination of these layers is not particularly limited. As an example in which a plurality of photoelectric conversion layers are laminated, (1) photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer); (2) photoelectric conversion layer (hole transport layer) (Electron transport layer) / photoelectric conversion layer (hole transport layer / electron transport layer); (3) photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (hole transport layer / electron transport layer); (4 ) Photoelectric conversion layer (hole transport layer / electron transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer); (5) Photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / Photoelectric conversion layer (electron hole transport layer); (6) Photoelectric conversion layer (hole transport layer / electron transport layer) / Photoelectric conversion layer (hole transport layer / electron transport layer) / Photoelectric conversion layer (hole transport) Layer / electron transport layer); (7) photoelectric conversion layer (hole transport layer / electron transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer); (8) Electrical conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (hole transport layer / electron transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer); (9) Photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / Photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (hole transport layer / electron transport layer); (10) Photoelectric conversion layer (hole transport layer / electron transport layer) / photoelectric conversion layer (hole transport layer) Electron transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer); (11) Photoelectric conversion layer (hole transport layer / electron transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (positive) Hole transport layer / electron transport layer); (12) photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (hole transport layer / electron transport layer) / photoelectric conversion layer (hole transport layer / electron transport layer) And the like.

また、複数層の光電変換層と電荷取出し促進層が積層されている例としては、(13)電荷取出し促進層(電子供与性)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層);(14)光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/電荷取出し促進層(電子受容性);(15)電荷取出し促進層(電子供与性)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/電荷取出し促進層(電子受容性);(16)電荷取出し促進層(電子供与性)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層);(17)光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/電荷取出し促進層(電子受容性);(18)電荷取出し促進層(電子供与性)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/電荷取出し促進層(電子受容性);などの組み合わせを挙げることができる。
なお、例えば「A/B/C」とは、A,BおよびCの順に積層されていることを示す。
Further, as an example in which a plurality of photoelectric conversion layers and charge extraction promoting layers are laminated, (13) charge extraction promoting layer (electron donating property) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer ( (14) photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / charge extraction promotion layer (electron acceptability); (15) charge extraction promotion layer ( Electron donating property) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / charge extraction promoting layer (electron accepting property); (16) charge extraction promoting layer (electron donating property) / Photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer); (17) Photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (Electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / charge extraction promoting layer (electron acceptability); (1 ) Charge extraction promoting layer (electron donating property) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / charge extraction promotion layer (electrons) Receptivity); and the like.
For example, “A / B / C” indicates that A, B, and C are laminated in this order.

上記の組み合わせの中でも、光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)が好適である。光電変換層の積層による光の有効利用によって高い光電変換効率が期待できるからである。また、電荷取出し促進層(電子供与性)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/電荷取出し促進層(電子受容性)の組み合わせも好ましい。電荷取出し促進層による電荷の取出し促進によって高い光電変換効率が期待できるからである。   Among the above combinations, the photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) is preferable. This is because high photoelectric conversion efficiency can be expected by effective use of light by stacking the photoelectric conversion layers. A combination of charge extraction promoting layer (electron donating property) / photoelectric conversion layer (electron hole transporting layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transporting layer) / charge extraction promoting layer (electron accepting property) is also preferable. This is because high photoelectric conversion efficiency can be expected by promoting charge extraction by the charge extraction promoting layer.

光電変換層(電子正孔輸送層、または、正孔輸送層および電子輸送層)が複数層積層されている場合には、上述したように光の有効利用が可能である。この場合、複数層の光電変換層に使用される有機半導体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、複数層の光電変換層に使用される有機半導体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。   When a plurality of photoelectric conversion layers (an electron hole transport layer, or a hole transport layer and an electron transport layer) are stacked, light can be effectively used as described above. In this case, when the organic semiconductor materials used for the multiple layers of photoelectric conversion layers have different absorption wavelength regions, the absorption wavelength region can be expanded, and used for the multiple layers of photoelectric conversion layers. When the organic semiconductor material has the same absorption wavelength region, the absorbance can be increased.

光の有効利用を実現するには、電子供与性の有機半導体材料または電子受容性の有機半導体材料の吸収波長領域を適宜選択すればよい。電子正孔輸送層は電子供与性の有機半導体材料と電子受容性の有機半導体材料とを含有するので、電子供与性の有機半導体材料または電子受容性の有機半導体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。また、正孔輸送層および電子輸送層では、正孔輸送層が電子供与性の有機半導体材料を含有し、電子輸送層が電子受容性の有機半導体材料を含有するので、正孔輸送層に用いる電子供与性の有機半導体材料または電子輸送層に用いる電子受容性の有機半導体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、電子供与性の有機半導体材料が所定の吸収極大波長を有するものである場合は、電子受容性の有機半導体材料は、上記電子供与性の有機半導体材料と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、電子受容性の有機半導体材料が所定の吸収極大波長を有するものである場合は、電子供与性の有機半導体材料は、上記電子受容性の導電性高分子材料と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。
In order to realize effective use of light, an absorption wavelength region of an electron donating organic semiconductor material or an electron accepting organic semiconductor material may be appropriately selected. Since the electron-hole transport layer contains an electron-donating organic semiconductor material and an electron-accepting organic semiconductor material, either the electron-donating organic semiconductor material or the electron-accepting organic semiconductor material is a predetermined one. Any material having an absorption maximum wavelength may be used. In the hole transport layer and the electron transport layer, the hole transport layer contains an electron-donating organic semiconductor material, and the electron transport layer contains an electron-accepting organic semiconductor material. Any one of the electron-donating organic semiconductor material and the electron-accepting organic semiconductor material used for the electron transporting layer may have a predetermined absorption maximum wavelength.
At this time, when the electron-donating organic semiconductor material has a predetermined absorption maximum wavelength, the electron-accepting organic semiconductor material forms a pn junction with the electron-donating organic semiconductor material to separate charges. There is no particular limitation as long as it causes the problem. Similarly, when the electron-accepting organic semiconductor material has a predetermined absorption maximum wavelength, the electron-donating organic semiconductor material forms a pn junction with the electron-accepting conductive polymer material. There is no particular limitation as long as it causes charge separation.

電子正孔輸送層や正孔輸送層に互いに異なる吸収波長領域を有する電子供与性の有機半導体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有機半導体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。   When electron donating organic semiconductor materials having different absorption wavelength regions are used for the electron hole transport layer and the hole transport layer, each electron donating property is used to absorb sunlight (white light) over a wide range. It is preferable that the absorption maximum wavelength of the organic semiconductor material is different by about 50 nm or more.

またこの場合、光電変換層(電子正孔輸送層、または、正孔輸送層および電子輸送層)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有機半導体材料を用い、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有機半導体材料を用い、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有機半導体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。
具体的な構成としては、(a)電子正孔輸送層/電子正孔輸送層/電子正孔輸送層;(b)正孔輸送層/電子輸送層/正孔輸送層/電子輸送層/正孔輸送層/電子輸送層;(c)正孔輸送層/電子輸送層/電子正孔輸送層/電子正孔輸送層;(d)電子正孔輸送層/正孔輸送層/電子輸送層/電子正孔輸送層;(e)電子正孔輸送層/電子正孔輸送層/正孔輸送層/電子輸送層;(f)正孔輸送層/電子輸送層/正孔輸送層/電子輸送層/電子正孔輸送層;(g)正孔輸送層/電子輸送層/電子正孔輸送層/正孔輸送層/電子輸送層;(h)電子正孔輸送層/正孔輸送層/電子輸送層/正孔輸送層/電子輸送層;などが挙げられる。
In this case, it is particularly preferable that three layers of photoelectric conversion layers (electron hole transport layer, or hole transport layer and electron transport layer) are laminated. For example, an electron-donating organic semiconductor material having an absorption maximum wavelength in the red wavelength region is used for the first layer, and an electron-donating organic semiconductor material having an absorption maximum wavelength in the green wavelength region is used for the second layer. This is because sunlight (white light) can be absorbed in a wider range by using an electron-donating organic semiconductor material having an absorption maximum wavelength in the blue wavelength region.
Specifically, (a) electron hole transport layer / electron hole transport layer / electron hole transport layer; (b) hole transport layer / electron transport layer / hole transport layer / electron transport layer / positive Hole transport layer / electron transport layer; (c) hole transport layer / electron transport layer / electron hole transport layer / electron hole transport layer; (d) electron hole transport layer / hole transport layer / electron transport layer / (E) electron hole transport layer / electron hole transport layer / hole transport layer / electron transport layer; (f) hole transport layer / electron transport layer / hole transport layer / electron transport layer (G) hole transport layer / electron transport layer / electron hole transport layer / hole transport layer / electron transport layer; (h) electron hole transport layer / hole transport layer / electron transport Layer / hole transport layer / electron transport layer; and the like.

本実施態様においては、有機半導体層中の各層の界面のうち、隣接する光電変換層間の界面が凹凸を有していればよい。また、隣接する光電変換層間の界面が複数存在する場合は、それらの界面のうち、少なくとも一つの界面が凹凸を有していればよい。さらに、光電変換層および電荷取出し促進層間の界面が凹凸を有していてもよい。   In this embodiment, the interface between adjacent photoelectric conversion layers should just have an unevenness | corrugation among the interfaces of each layer in an organic-semiconductor layer. In addition, when there are a plurality of interfaces between adjacent photoelectric conversion layers, it is sufficient that at least one of the interfaces has irregularities. Furthermore, the interface between the photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer may have irregularities.

(iv)有機半導体層の形成方法
本実施態様において、有機半導体層の形成方法としては、安定して各層を積層することができる方法であればよく、表面に凹凸を有する層を形成するか否か等により適宜選択される。例えば、表面に凹凸を有する層を形成する場合、凹凸を形成することができる方法であればよく、具体的には比較的高い粘度の塗工液を塗布し、緩やかに乾燥することで表面凹凸を有する層を形成してもよく、塗工液をロールコート法で塗布し、未乾燥の塗膜面に対して、乾燥初期にドライヤーから吹き出した気流を調整してあてることにより所望の凹凸状態を形成してもよい。さらに、後加工によって表面凹凸を有する層を形成することもできる。例えばマイクロプリンティング法により形成された柔らかい塗膜面に、所望の微細構造を有した版を押し当てる方法や、ブラスト処理により不要な部分を削りとり、所望の凹凸状態を形成する方法などが挙げられる。
(Iv) Method for Forming Organic Semiconductor Layer In this embodiment, the method for forming the organic semiconductor layer may be any method capable of stably laminating each layer, and whether to form a layer having irregularities on the surface. It is appropriately selected depending on the above. For example, when forming a layer having irregularities on the surface, any method that can form irregularities may be used. Specifically, the surface irregularities are obtained by applying a coating liquid having a relatively high viscosity and drying gently. A layer having a surface may be formed by applying a coating liquid by a roll coating method, and adjusting an air flow blown from a dryer in the initial stage of drying to a undried coating surface, thereby applying a desired uneven state. May be formed. Furthermore, a layer having surface irregularities can be formed by post-processing. For example, a method of pressing a plate having a desired fine structure on a soft coating surface formed by a microprinting method, a method of cutting an unnecessary portion by blasting, and forming a desired uneven state, etc. .

上記の中でも、有機半導体層の形成方法としては、塗工液を用いた塗布法であることが好ましい。すなわち、光電変換層や電荷取出し促進層が塗膜であることが好ましい。上述したように、例えば粘度の比較的高い塗工液を用いることにより塗布ムラが生じるので、表面に凹凸を有する層を形成することができるからである。また、このような表面に凹凸を有する層上にさらに塗工液を塗布すると、塗工液の流動性が良いので、表面凹凸に追随するように塗工液を塗布することができ、層間の密着性を高めることができるからである。
なお、塗布法による有機半導体層の形成方法については、後述する「B.有機薄膜太陽電池の製造方法」の項に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。
Among these, the organic semiconductor layer forming method is preferably a coating method using a coating solution. That is, the photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer are preferably coating films. As described above, for example, application unevenness is caused by using a coating liquid having a relatively high viscosity, so that a layer having irregularities on the surface can be formed. In addition, when a coating liquid is further applied on a layer having irregularities on such a surface, the fluidity of the coating liquid is good, so that the coating liquid can be applied so as to follow the irregularities on the surface. This is because the adhesion can be improved.
In addition, since the formation method of the organic-semiconductor layer by the apply | coating method is described in detail in the section of "B. Manufacturing method of an organic thin film solar cell" mentioned later, description here is abbreviate | omitted.

(2)第1電極層
本実施態様に用いられる第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 embodiment is not particularly limited as long as it has conductivity, but the light irradiation direction and the formation of the second electrode layer described later. It is preferable to select appropriately considering the work function of the material.
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.

本実施態様おいては、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 this embodiment, the total light transmittance of the first electrode layer is 85% or 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、本実施態様においては、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 embodiment, the sheet resistance of the first electrode layer is preferably 20 Ω / □ or less, more preferably 10 Ω / □ or less, and particularly preferably 5 Ω / □ 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。   The first electrode layer may be formed on the entire surface of the substrate or may be formed in a pattern.

(3)第2電極層
本実施態様に用いられる第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 embodiment 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。   Further, the second electrode layer may be formed on the entire surface of the photoelectric conversion layer or may be formed in a pattern.

(4)基板
本実施態様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 this embodiment is not particularly limited, whether it is transparent or opaque. For example, when the substrate side is a light receiving surface, it is transparent. A 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)正孔取出し層
本実施態様においては、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、例えば図9に示すように、有機半導体層3と第1電極層2との間に正孔取出し層5が形成される。また、第2電極層が陽極である場合は、図示しないが、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。
(5) Hole extraction layer In this embodiment, a hole extraction layer may be formed between the organic semiconductor layer and the anode. When the first electrode layer is an anode, for example, a hole extraction layer 5 is formed between the organic semiconductor layer 3 and the first electrode layer 2 as shown in FIG. When the second electrode layer is an anode, although not shown, a hole extraction layer is formed between the organic semiconductor layer and the second electrode layer.

正孔取出し層は、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、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 organic semiconductor layer to the anode. As a result, the efficiency of extracting holes from the organic semiconductor layer to the anode is increased, so that 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、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 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.

(6)電子取出し層
本実施態様においては、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、例えば図9に示すように、有機半導体層3と第2電極層4との間に電子取出し層6が形成される。また、第1電極層が陰極である場合は、図示しないが、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。
(6) Electron extraction layer In this embodiment, an electron extraction layer may be formed between the organic semiconductor layer and the cathode. When the second electrode layer is a cathode, for example, an electron extraction layer 6 is formed between the organic semiconductor layer 3 and the second electrode layer 4 as shown in FIG. When the first electrode layer is a cathode, an electron extraction layer is formed between the organic semiconductor layer and the first electrode layer, although not shown.

電子取出し層は、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、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 organic semiconductor layer to the cathode. Thereby, since the electron extraction efficiency from the organic semiconductor layer to the cathode is increased, 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、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 the extraction of electrons from the organic semiconductor layer to the cathode. Specifically, conductive organic compounds such as doped polyaniline, polyphenylene vinylene, polythiophene, polypyrrole, polyparaphenylene, polyacetylene, 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.

(7)その他の構成部材
本実施態様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、本実施態様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。
(7) Other constituent members The organic thin-film solar cell of this embodiment may have the constituent members mentioned later as needed other than the constituent members described above. For example, the organic thin film solar cell of this embodiment 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 reflecting layer, a light containment layer, an ultraviolet / infrared blocking layer, a sealing layer. You may have functional layers, such as a stop 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
本実施態様においては、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 embodiment, 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
本実施態様においては、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 this embodiment, 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
本実施態様においては、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。本実施態様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 this embodiment, 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 this embodiment 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
本実施態様においては、有機薄膜太陽電池の最外面に保護ハードコート層が設けられていてもよい。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、有機半導体層を保護し、有機半導体層に含まれる有機半導体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 this embodiment, a protective hard coat layer may be provided on the outermost surface of the organic thin film solar cell. The protective hard coat layer has ultraviolet shielding properties and weather resistance. In order to protect the organic thin film solar cell from the external environment, it protects the organic semiconductor layer and prevents deterioration of the organic semiconductor material contained in the organic semiconductor layer. It is a layer provided for the purpose.

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
本実施態様においては、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 this embodiment, 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
本実施態様においては、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 embodiment, an adhesive layer may be formed between the respective layers according to the layer configuration.
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.

2.第2実施態様
本発明の有機薄膜太陽電池の第2実施態様は、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、光電変換層および電荷取出し促進層を有する有機半導体層と、上記有機半導体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であって、上記光電変換層および上記電荷取出し促進層間の界面が凹凸を有することを特徴とするものである。
2. Second Embodiment A second embodiment of the organic thin film solar cell of the present invention is a substrate, a first electrode layer formed on the substrate, and a photoelectric conversion layer and charge extraction formed on the first electrode layer. An organic thin-film solar cell having an organic semiconductor layer having an accelerating layer and a second electrode layer formed on the organic semiconductor layer, wherein the interface between the photoelectric conversion layer and the charge extraction accelerating layer Is characterized by having irregularities.

本実施態様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10は、本実施態様の有機薄膜太陽電池の一例を示す概略断面図である。図10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、有機半導体層3および第2電極層4が順次積層されたものである。有機半導体層3は、光電変換層13および電荷取出し促進層15を有し、光電変換層13および電荷取出し促進層15間の界面が凹凸を有する。
The organic thin film solar cell of this embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an example of the organic thin film solar cell of this embodiment. In the example shown in FIG. 10, the organic thin film solar cell 10 is obtained by sequentially laminating a first electrode layer 2, an organic semiconductor layer 3, and a second electrode layer 4 on a substrate 1. The organic semiconductor layer 3 has the photoelectric conversion layer 13 and the charge extraction promoting layer 15, and the interface between the photoelectric conversion layer 13 and the charge extraction promoting layer 15 has irregularities.

本実施態様によれば、光電変換層および電荷取出し促進層間の界面が凹凸を有するので、光電変換層と電荷取出し促進層との接触面積が増加し、光電変換層および電荷取出し促進層間の電荷の移動が円滑になるため、電荷取出し効率が向上する。また、光電変換層および電荷取出し促進層の屈折率が異なる場合には、界面の凹凸により光散乱効果および光閉じ込め効果が得られるので、光を有効に利用することができる。したがって、高い光電変換効率を達成することが可能である。   According to this embodiment, since the interface between the photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer has irregularities, the contact area between the photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer is increased, and the charge between the photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer is reduced. Since the movement becomes smooth, the charge extraction efficiency is improved. Further, when the refractive indexes of the photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer are different, the light scattering effect and the light confinement effect can be obtained by the unevenness of the interface, so that light can be used effectively. Therefore, it is possible to achieve high photoelectric conversion efficiency.

なお、基板、第1電極層、第2電極層、およびその他の構成部材については、上記第1実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。以下、有機半導体層について説明する。   Since the substrate, the first electrode layer, the second electrode layer, and other components are the same as those described in the first embodiment, description thereof is omitted here. Hereinafter, the organic semiconductor layer will be described.

(1)有機半導体層
本実施態様に用いられる有機半導体層は、光電変換層および電荷取出し促進層を有するものであり、光電変換層および電荷取出し促進層の界面が凹凸を有する。具体的には、光電変換層および電荷取出し促進層の界面において中心線平均粗さ(Ra)が10nm〜1μmの範囲内であることが好ましく、中でも10nm〜500nmの範囲内、特に10nm〜300nmの範囲内であることが好ましい。すなわち、中心線平均粗さ(Ra)が所定の範囲となる界面において下層となる光電変換層または電荷取出し促進層の表面の中心線平均粗さ(Ra)が上記範囲となることが好ましい。中心線平均粗さが上記範囲より小さいと、光電変換層および電荷取出し促進層間の密着性が低下し、かえって接触面積が減少してしまうおそれがあるからである。また、塗布法により、表面の中心線平均粗さが上記範囲より小さい光電変換層または電荷取出し促進層を形成するのは困難であるからである。一方、中心線平均粗さが上記範囲より大きいと、接触面積を増大させる効果が十分に得られない可能性があるからである。
なお、上記中心線平均粗さ(Ra)の測定方法については、上記第1実施態様に記載した方法と同様である。
(1) Organic Semiconductor Layer The organic semiconductor layer used in the present embodiment has a photoelectric conversion layer and a charge extraction promoting layer, and the interface between the photoelectric conversion layer and the charge extraction promotion layer has irregularities. Specifically, the center line average roughness (Ra) is preferably in the range of 10 nm to 1 μm at the interface between the photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer, and more preferably in the range of 10 nm to 500 nm, particularly 10 nm to 300 nm. It is preferable to be within the range. That is, it is preferable that the center line average roughness (Ra) of the surface of the photoelectric conversion layer or charge extraction promoting layer as the lower layer at the interface where the center line average roughness (Ra) is in a predetermined range is in the above range. This is because if the center line average roughness is smaller than the above range, the adhesion between the photoelectric conversion layer and the charge extraction accelerating layer is lowered, and the contact area may be reduced. Further, it is difficult to form a photoelectric conversion layer or a charge extraction promoting layer having a surface center line average roughness smaller than the above range by a coating method. On the other hand, if the center line average roughness is larger than the above range, the effect of increasing the contact area may not be sufficiently obtained.
The method for measuring the center line average roughness (Ra) is the same as the method described in the first embodiment.

また、下層となる光電変換層または電荷取出し促進層の表面凹凸は、緩やかな傾斜の凹凸であることが好ましい。急峻な傾斜の凹凸であると、層間の密着性が低下し、かえって接触面積が減少してしまうおそれがあるからである。
さらに、下層となる光電変換層または電荷取出し促進層の表面粗さは、粗さが小さいことが好ましい。粗さが大きすぎると、層間の密着性が低下し、かえって接触面積が減少してしまうおそれがある。
Moreover, it is preferable that the surface unevenness | corrugation of the photoelectric converting layer or electric charge extraction promotion layer used as a lower layer is an unevenness | corrugation of gentle inclination. This is because if the unevenness has a steep slope, the adhesion between the layers is lowered and the contact area may be reduced.
Furthermore, it is preferable that the surface roughness of the lower layer of the photoelectric conversion layer or the charge extraction promoting layer is small. If the roughness is too large, the adhesion between the layers may be lowered, and the contact area may be reduced.

本実施態様の有機薄膜太陽電池は、光電変換層と電荷取出し促進層とが直接積層されたものである。本実施態様の有機薄膜太陽電池の例を図11および図12にそれぞれ示す。
図11に示す有機薄膜太陽電池10では、基板1上に第1電極層2と有機半導体層3と第2電極層4とが順次積層されており、有機半導体層3が、電荷取り出し促進層15aと光電変換層13と電荷取出し促進層15bとがこの順に直接積層されたものとなっている。光電変換層13内部では電子および正孔が発生し、この電子および正孔は第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13と第1電極層2および第2電極層4との間にそれぞれ電荷取出し促進層15aおよび15bが形成されているので、光電変換層13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。
In the organic thin-film solar cell of this embodiment, a photoelectric conversion layer and a charge extraction promoting layer are directly laminated. Examples of the organic thin-film solar cell of this embodiment are shown in FIGS. 11 and 12, respectively.
In the organic thin film solar cell 10 shown in FIG. 11, the first electrode layer 2, the organic semiconductor layer 3, and the second electrode layer 4 are sequentially laminated on the substrate 1, and the organic semiconductor layer 3 is formed as the charge extraction promoting layer 15a. The photoelectric conversion layer 13 and the charge extraction promoting layer 15b are directly laminated in this order. Electrons and holes are generated inside the photoelectric conversion layer 13, and the electrons and holes move in opposite directions toward the first electrode layer 2 or the second electrode layer 4. In this case, since the charge extraction promoting layers 15a and 15b are formed between the photoelectric conversion layer 13 and the first electrode layer 2 and the second electrode layer 4, respectively, the photoelectric conversion layer 13, the first electrode layer 2, and the first electrode layer 2 The resistance barrier at the interface with the two-electrode layer 4 can be reduced, and holes and electrons can be taken out efficiently.

図12に示す有機薄膜太陽電池10では、基板1上に第1電極層2と有機半導体層3と第2電極層4とが順次積層されており、有機半導体層3が、光電変換層13aと電荷取り出し促進層15と光電変換層13bとがこの順に直接積層されたものとなっている。光電変換層13aおよび13b内部では電子および正孔が発生し、この電子および正孔は第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13aおよび13bの間に電荷取り出し促進層15が形成されているので、光電変換層13aおよび13bの界面における抵抗障壁を低減することができ、電荷取出し効率を向上させることが可能である。   In the organic thin film solar cell 10 shown in FIG. 12, the 1st electrode layer 2, the organic-semiconductor layer 3, and the 2nd electrode layer 4 are laminated | stacked one by one on the board | substrate 1, and the organic-semiconductor layer 3 is the photoelectric converting layer 13a. The charge extraction promoting layer 15 and the photoelectric conversion layer 13b are directly laminated in this order. Electrons and holes are generated inside the photoelectric conversion layers 13a and 13b, and these electrons and holes move in the opposite directions toward the first electrode layer 2 or the second electrode layer 4, respectively. In this case, since the charge extraction promoting layer 15 is formed between the photoelectric conversion layers 13a and 13b, the resistance barrier at the interface between the photoelectric conversion layers 13a and 13b can be reduced, and the charge extraction efficiency can be improved. Is possible.

このように、光電変換層に隣接して電荷取出し促進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(正孔取出し層や電子取出し層)を別途設ける必要がないという利点を有する。   Thus, when the charge extraction promoting 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. Further, 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 (a hole extraction layer or an electron extraction layer).

また本実施態様においては、光電変換層が複数層積層されていてもよい。光の有効利用が可能となるからである。なお、光電変換層の積層数については、上記第1実施態様に記載したものと同様である。
光電変換層が複数層積層されている場合、隣接する光電変換層の界面が凹凸を有していてもよい。この場合、隣接する光電変換層の界面の中心線平均粗さ(Ra)が10nm〜1μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは10nm〜500nm、さらに好ましくは10nm〜300nmの範囲内である。隣接する光電変換層の接触面積を増加させて、電荷取出し効率をさらに高めることができるからである。
In this embodiment, a plurality of photoelectric conversion layers may be laminated. This is because light can be used effectively. In addition, about the lamination | stacking number of a photoelectric converting layer, it is the same as that of what was described in the said 1st embodiment.
In the case where a plurality of photoelectric conversion layers are stacked, an interface between adjacent photoelectric conversion layers may have unevenness. In this case, the center line average roughness (Ra) at the interface between adjacent photoelectric conversion layers is preferably in the range of 10 nm to 1 μm, more preferably in the range of 10 nm to 500 nm, and still more preferably in the range of 10 nm to 300 nm. . This is because the charge extraction efficiency can be further increased by increasing the contact area between adjacent photoelectric conversion layers.

なお、光電変換層および電荷取出し促進層については、上記第1実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。また、有機半導体層の形成方法については、後述する「B.有機薄膜太陽電池の製造方法」の項に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。以下、有機半導体層の層構成について説明する。   Since the photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer are the same as those described in the first embodiment, description thereof is omitted here. Moreover, since the formation method of an organic-semiconductor layer is described in detail in the section of "B. Manufacturing method of an organic thin-film solar cell" mentioned later, description here is abbreviate | omitted. Hereinafter, the layer configuration of the organic semiconductor layer will be described.

(i)有機半導体層の層構成
本実施態様に用いられる有機半導体層は、光電変換層および電荷取出し促進層を有するものである。この光電変換層は、電子正孔輸送層であってもよく、電子輸送層と正孔輸送層とが積層されたものであってもよい。
(I) Layer structure of organic semiconductor layer The organic semiconductor layer used in the present embodiment has a photoelectric conversion layer and a charge extraction promoting layer. This photoelectric conversion layer may be an electron hole transport layer, or may be a laminate of an electron transport layer and a hole transport layer.

これらの層の積層の組み合わせとしては、特に限定されるものではない。例えば(1)電荷取出し促進層(電子供与性)/光電変換層(電子正孔輸送層);(2)光電変換層(電子正孔輸送層)/電荷取出し促進層(電子受容性);(3)電荷取出し促進層(電子供与性)/光電変換層(電子正孔輸送層)/電荷取出し促進層(電子受容性);(4)電荷取出し促進層(電子供与性)/光電変換層(正孔輸送層・電子輸送層)/電荷取出し促進層(電子受容性);(5)光電変換層(電子正孔輸送層)/電荷取出し促進層(電子供与性)/光電変換層(電子正孔輸送層);(6)光電変換層(電子正孔輸送層)/電荷取出し促進層(電子受容性)/光電変換層(電子正孔輸送層);(7)電荷取出し促進層(電子供与性)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層);(8)光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/電荷取出し促進層(電子受容性);(9)電荷取出し促進層(電子供与性)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/電荷取出し促進層(電子受容性);(10)電荷取出し促進層(電子供与性)/光電変換層(正孔輸送層・電子輸送層);(11)光電変換層(正孔輸送層・電子輸送層)/電荷取出し促進層(電子受容性);(12)電荷取出し促進層(電子供与性)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層);(13)光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/電荷取出し促進層(電子受容性);(14)電荷取出し促進層(電子供与性)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/電荷取出し促進層(電子受容性);などの組み合わせを挙げることができる。
なお、例えば「A/B/C」とは、A,BおよびCの順に積層されていることを示す。
The combination of these layers is not particularly limited. For example, (1) Charge extraction promoting layer (electron donating property) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer); (2) Photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / charge extraction promoting layer (electron accepting property); 3) Charge extraction promoting layer (electron donating) / photoelectric conversion layer (electron hole transporting layer) / charge extracting promoting layer (electron accepting); (4) Charge extraction promoting layer (electron donating) / photoelectric conversion layer ( Hole transport layer / electron transport layer) / charge extraction promoting layer (electron accepting property); (5) photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / charge extraction promoting layer (electron donating property) / photoelectric conversion layer (electron positive layer) (6) photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / charge extraction promotion layer (electron acceptability) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer); (7) charge extraction promotion layer (electron donation) ) / Photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer); (8) photoelectric conversion layer (electrons) Hole transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / charge extraction promoting layer (electron accepting property); (9) charge extraction promoting layer (electron donating property) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / Photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / charge extraction promoting layer (electron accepting property); (10) Charge extraction promoting layer (electron donating property) / photoelectric conversion layer (hole transport layer / electron transport layer); (11 ) Photoelectric conversion layer (hole transport layer / electron transport layer) / charge extraction promoting layer (electron accepting property); (12) charge extraction promoting layer (electron donating property) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric Conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer); (13) Photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer ( Electron hole transport layer) / charge extraction promoting layer (electron accepting); (14) charge extraction promoting layer (electron donating) / photoelectric Examples include combinations of exchange layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / charge extraction promoting layer (electron acceptability). .
For example, “A / B / C” indicates that A, B, and C are laminated in this order.

上記の組み合わせの中でも、電荷取出し促進層(電子供与性)/光電変換層(電子正孔輸送層)/電荷取出し促進層(電子受容性)、あるいは、電荷取出し促進層(電子供与性)/光電変換層(電子正孔輸送層)/光電変換層(電子正孔輸送層)/電荷取出し促進層(電子受容性)が好適である。電荷取出し促進層による電荷の取出し促進によって高い光電変換効率が期待できるからである。   Among the above combinations, charge extraction promoting layer (electron donating property) / photoelectric conversion layer (electron hole transporting layer) / charge extracting promotion layer (electron accepting property) or charge extraction promoting layer (electron donating property) / photoelectric A conversion layer (electron hole transport layer) / photoelectric conversion layer (electron hole transport layer) / charge extraction promoting layer (electron acceptability) is preferable. This is because high photoelectric conversion efficiency can be expected by promoting charge extraction by the charge extraction promoting layer.

本実施態様においては、有機半導体層中の各層の界面のうち、光電変換層と電荷取出し促進層との界面が凹凸を有していればよい。また、例えば図11や図12に示すように、光電変換層と電荷取出し促進層との界面が複数存在する場合は、その界面のうち、少なくとも一つの界面が凹凸を有していればよい。さらに、隣接する光電変換層間の界面が凹凸を有していてもよい。   In the present embodiment, it is only necessary that the interface between the photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer has irregularities among the interfaces of the layers in the organic semiconductor layer. Further, for example, as shown in FIGS. 11 and 12, when there are a plurality of interfaces between the photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer, at least one of the interfaces may be uneven. Furthermore, the interface between adjacent photoelectric conversion layers may have irregularities.

B.有機薄膜太陽電池の製造方法
次に、本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法について説明する。
本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法は、基板上に第1電極層を形成する第1電極層形成工程と、上記第1電極層上に、粘度が50cps〜6000cpsの範囲内である下層形成用塗工液を塗布して下層の塗膜を形成する下層形成工程、および、上記下層の塗膜上に上層の膜を形成する上層形成工程を有し、少なくとも二層の膜を有する有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程と、上記有機半導体層上に第2電極層を形成する第2電極層形成工程とを有することを特徴とするものである。
B. Next, the manufacturing method of the organic thin film solar cell of this invention is demonstrated.
The organic thin film solar cell manufacturing method of the present invention includes a first electrode layer forming step of forming a first electrode layer on a substrate, and a lower layer formation having a viscosity in the range of 50 cps to 6000 cps on the first electrode layer. Organic semiconductor having at least two layers, including a lower layer forming step of forming a lower layer coating film by applying a coating liquid and an upper layer forming step of forming an upper layer layer on the lower layer coating layer An organic semiconductor layer forming step of forming a layer and a second electrode layer forming step of forming a second electrode layer on the organic semiconductor layer are characterized.

図13に、本発明の有機薄膜太陽電池の製造方法の一例を示す。本発明においては、まず基板1上にイオンプレーティング法により第1電極層2を形成する(第1電極層形成工程、図13(a))。次に、第1電極層2上に、所定の粘度を有する下層形成用塗工液をスピンコート法にて塗布して下層の塗膜33aを形成し、乾燥させる(下層形成工程、図13(b))。下層形成用塗工液を塗布する際、下層形成用塗工液の粘度が比較的高いので、うねりのある塗膜33aを形成できる。さらに、乾燥させた下層の塗膜33a上に、上層の膜33bを形成する(上層形成工程、図13(c))。これにより、二層の膜33aおよび33bを有する有機半導体層3を形成する(有機半導体層形成工程)。そして、有機半導体層3上に蒸着法により第2電極層4を形成する(第2電極層形成工程、図13(d))。   In FIG. 13, an example of the manufacturing method of the organic thin-film solar cell of this invention is shown. In the present invention, first, the first electrode layer 2 is formed on the substrate 1 by an ion plating method (first electrode layer forming step, FIG. 13A). Next, a lower layer-forming coating solution having a predetermined viscosity is applied onto the first electrode layer 2 by a spin coating method to form a lower layer coating film 33a and dried (lower layer forming step, FIG. 13 ( b)). When the lower layer forming coating liquid is applied, the viscosity of the lower layer forming coating liquid is relatively high, so that the coating film 33a having waviness can be formed. Further, an upper film 33b is formed on the dried lower coating film 33a (upper layer forming step, FIG. 13C). Thus, the organic semiconductor layer 3 having the two layers of films 33a and 33b is formed (organic semiconductor layer forming step). Then, the second electrode layer 4 is formed on the organic semiconductor layer 3 by vapor deposition (second electrode layer forming step, FIG. 13D).

本発明によれば、所定の粘度を有する下層形成用塗工液を用いることにより塗布ムラが生じるので、表面に凹凸を有する塗膜を形成することができる。次いで、このような表面に凹凸を有する塗膜上にさらに膜を形成すると、上下の膜の接触面積が増加し、光電変換層間の電荷の移動が円滑になるため、電荷取出し効率を向上させることができる。また、表面に凹凸を有する塗膜を形成できるので、上下の膜で屈折率が異なる場合には、光散乱効果および光閉じ込め効果を得ることができる。したがって、高効率の有機薄膜太陽電池を製造することが可能である。
以下、有機薄膜太陽電池の製造方法における各工程について説明する。
According to the present invention, coating unevenness is caused by using a coating solution for forming a lower layer having a predetermined viscosity, so that a coating film having irregularities on the surface can be formed. Next, when a film is further formed on a coating film having irregularities on such a surface, the contact area between the upper and lower films increases, and the movement of charges between the photoelectric conversion layers becomes smooth, thereby improving the charge extraction efficiency. Can do. Moreover, since the coating film which has an unevenness | corrugation on the surface can be formed, when a refractive index differs in an upper and lower film | membrane, a light-scattering effect and a light confinement effect can be acquired. Therefore, it is possible to manufacture a highly efficient organic thin film solar cell.
Hereinafter, each process in the manufacturing method of an organic thin film solar cell is demonstrated.

1.第1電極層形成工程
本発明における第1電極層形成工程は、基板上に第1電極層を形成する工程である。
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、あるいは、CVD法等の乾式塗工法が挙げられる。また、ITO微粒子を含有する塗工液等を塗布する湿式塗工法を用いることもできる。
また、第1電極層のパターニング方法としては、第1電極層を所望のパターンに精度良く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く、例えばフォトリソグラフィー法等を挙げることができる。
なお、第1電極層のその他の点については、上記「A.有機薄膜太陽電池」の第1電極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。
1. First electrode layer forming step The first electrode layer forming step in the present invention is a step of forming the first electrode layer on the substrate.
As a method for forming the first 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 dry coating method such as a CVD method. Can be mentioned. Moreover, the wet coating method which apply | coats the coating liquid etc. which contain ITO microparticles | fine-particles can also be used.
Further, the patterning method of the first electrode layer is not particularly limited as long as it is a method capable of accurately forming the first electrode layer in a desired pattern, and examples thereof include a photolithography method. .
In addition, since it is the same as that of what was described in the term of the 1st electrode layer of said "A. organic thin film solar cell" about the other point of a 1st electrode layer, description here is abbreviate | omitted.

2.有機半導体層形成工程
本発明における有機半導体層形成工程は、所定の粘度を有する下層形成用塗工液を塗布して下層の塗膜を形成する下層形成工程と、上記下層の塗膜上に上層の膜を形成する上層形成工程とを有するものであり、少なくとも二層の膜を有する有機半導体層を形成する工程である。以下、有機半導体層形成工程における各工程について説明する。
2. Organic semiconductor layer forming step The organic semiconductor layer forming step in the present invention includes a lower layer forming step of applying a lower layer forming coating liquid having a predetermined viscosity to form a lower layer coating film, and an upper layer on the lower layer coating film. And forming an organic semiconductor layer having at least two layers. Hereinafter, each step in the organic semiconductor layer forming step will be described.

(1)下層形成工程
本発明における下層形成工程は、所定の粘度を有する下層形成用塗工液を塗布して下層の塗膜を形成する工程である。
(1) Lower layer formation process The lower layer formation process in this invention is a process of apply | coating the coating liquid for lower layer formation which has a predetermined | prescribed viscosity, and forming a lower layer coating film.

本発明に用いられる下層形成用塗工液は、粘度が50cps〜6000cpsの範囲内であり、好ましくは100cps〜5000cps、より好ましくは100cps〜2000cpsの範囲内である。粘度が上記範囲より小さいと、塗布ムラを生じさせることが困難となる場合があり、粘度が上記範囲より大きいと、膜厚ムラが大きくなりすぎて、かえって接触面積が減少するおそれがあるからである。
なお、粘度は、JIS Z 8803(1991)に準じ、単一円筒型回転粘度計を用いて測定した値である。
The lower layer forming coating solution used in the present invention has a viscosity in the range of 50 cps to 6000 cps, preferably in the range of 100 cps to 5000 cps, and more preferably in the range of 100 cps to 2000 cps. If the viscosity is smaller than the above range, it may be difficult to cause coating unevenness. If the viscosity is larger than the above range, the film thickness unevenness may become too large, which may reduce the contact area. is there.
The viscosity is a value measured using a single cylindrical rotational viscometer according to JIS Z 8803 (1991).

また、下層形成用塗工液は、有機半導体材料を溶媒に溶解もしくは分散させたものである。
有機半導体材料は、重量平均分子量が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50万以上である。また、重量平均分子量は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。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有機半導体材料が溶解してしまう可能性があるからである。逆に、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すぎる場合があるからである。
The lower layer forming coating solution is obtained by dissolving or dispersing an organic semiconductor material in a solvent.
The organic semiconductor material preferably has a weight average molecular weight of 100,000 or more, more preferably 300,000 or more, and most preferably 500,000 or more. Moreover, it is preferable that a weight average molecular weight is 5 million or less, More preferably, it is 3 million or less. This is because if the weight average molecular weight is too small, the organic semiconductor material may be dissolved in the solvent in the upper layer forming coating solution. Conversely, if the weight average molecular weight is too large, the viscosity of the lower layer forming coating solution may become too high.

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 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、有機半導体材料は、形成しようとする層に応じて適宜選択される。本発明においては、下層の塗膜は、光電変換層を構成する電子正孔輸送層であってもよく、電子輸送層または正孔輸送層であってもよく、あるいは電荷取出し促進層であってもよいので、それぞれの層に応じた有機半導体材料が用いられる。なお、各層に用いられる有機半導体材料については、上記「A.有機薄膜太陽電池」の有機半導体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 organic semiconductor material is appropriately selected according to the layer to be formed. In the present invention, the lower layer coating film may be an electron hole transport layer constituting a photoelectric conversion layer, an electron transport layer or a hole transport layer, or a charge extraction promoting layer. Therefore, an organic semiconductor material corresponding to each layer is used. The organic semiconductor material used for each layer is the same as that described in the section of the organic semiconductor layer in the above-mentioned “A. Organic thin film solar cell”, and thus the description thereof is omitted here.

上記有機半導体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、有機半導体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 organic semiconductor 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, a vapor deposition polymerization method, Examples include chemical polymerization and energy irradiation polymerization. The method for increasing the molecular weight is appropriately selected depending on the type of the organic semiconductor material.
For example, a method for increasing the molecular weight of polyphenylene vinylene (MDMO-PPV; poly (2-methoxy-5- (3 ′, 7′-dimethyloctyloxy) -1--4-phenylene vinylene) is described in Thin Solid Films, 363, The method described in 98-101 (2002) can be referred to.

また、下層形成用塗工液は、有機半導体材料および絶縁性樹脂材料を含有し、これらを溶媒に溶解もしくは分散させたものであってもよい。このような下層形成用塗工液を用いた場合には、絶縁性樹脂材料を含有する下層を形成できるので、下層の耐溶媒性を向上させることができ、さらに得られる下層の強度を向上させることができる。   The lower layer forming coating solution may contain an organic semiconductor material and an insulating resin material, and these may be dissolved or dispersed in a solvent. When such a lower layer-forming coating solution is used, a lower layer containing an insulating resin material can be formed, so that the solvent resistance of the lower layer can be improved and the strength of the resulting lower layer can be improved. be able to.

本発明に用いられる絶縁性樹脂材料としては、下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 used in the present invention is not particularly limited as long as it improves the solvent resistance of the lower layer and increases the film strength. For example, a thermoplastic resin material, a thermosetting resin material, an ionization material is used. Examples include radiation 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の重量平均分子量としては特に限定されるものではない。
例えば有機半導体材料が所定の重量平均分子量を有する場合、絶縁性樹脂材料の重量平均分子量は、有機半導体材料の重量平均分子量より小さくてもよい。絶縁性樹脂材料の重量平均分子量が上記有機半導体材料の重量平均分子量より小さくても、絶縁性樹脂材料が上層形成用塗工液に溶出等することはほとんどないと考えられるからである。この理由は明らかではないが、重量平均分子量が上記範囲である有機半導体材料を含有することにより、下層全体として下層中の構成材料が溶出等しにくくなると考えられる。
また例えば有機半導体材料が上述した重量平均分子量を有するものではない場合、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、下層形成用塗工液の粘度が高くなりすぎる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 insulating resin material is not particularly limited.
For example, when the organic semiconductor material has a predetermined weight average molecular weight, the weight average molecular weight of the insulating resin material may be smaller than the weight average molecular weight of the organic semiconductor material. This is because even if the weight average molecular weight of the insulating resin material is smaller than the weight average molecular weight of the organic semiconductor material, it is considered that the insulating resin material is hardly eluted into the upper layer forming coating solution. Although the reason for this is not clear, it is considered that the constituent material in the lower layer is less likely to elute as the entire lower layer by containing an organic semiconductor material having a weight average molecular weight in the above range.
For example, when the organic semiconductor material does not have the above-described weight average molecular weight, 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 layer forming coating solution. Conversely, if the weight average molecular weight of the insulating resin material is too large, the viscosity of the lower layer forming coating solution may become too high.
The method for measuring the weight average molecular weight is the same as that described above.

また、下層形成用塗工液に用いられる溶媒としては、上記有機半導体材料を溶解もしくは分散させることが可能なものであれば特に限定されるものではない。例えば、ケトン系溶媒、アルコール系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、ハロゲン化脂肪族および芳香族炭化水素系溶媒等、ならびにこれらの混合物を挙げることができる。より具体的には、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン、メタノール、エタノール、ブタノール、アミルアルコール、酢酸ブチル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、四塩化炭素、クロロホルム、塩化メチレン、トリクロロエチレンなどが挙げられる。これらの溶媒は、単独あるいは2種以上を混合して用いることができる。   The solvent used in the lower layer forming coating solution is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the organic semiconductor material. Examples thereof include ketone solvents, alcohol solvents, ester solvents, ether solvents, aromatic hydrocarbon solvents, halogenated aliphatic and aromatic hydrocarbon solvents, and mixtures thereof. More specifically, cyclohexanone, acetone, methyl ethyl ketone, methanol, ethanol, butanol, amyl alcohol, butyl acetate, dibutyl ether, tetrahydrofuran, toluene, xylene, chlorobenzene, carbon tetrachloride, chloroform, methylene chloride, trichloroethylene and the like can be mentioned. These solvents can be used alone or in admixture of two or more.

上記下層形成用塗工液の塗布方法としては、塗布ムラの生じやすい方法であることが好ましく、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、スピンコート法が好ましく用いられる。この方法は、うねりのある塗膜を形成しやすいからである。   The coating method for the lower layer forming coating solution is preferably a method in which coating unevenness is likely to occur. For example, 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. Examples thereof include a coating method, a gravure coating method, an ink jet method, a screen printing method, and an offset printing method. Of these, the spin coating method is preferably used. This is because this method is easy to form a wavy film.

また、下層形成用塗工液を塗布した後は、通常、乾燥処理が行われる。乾燥方法としては、一般的な乾燥方法を用いることができ、例えば加熱する方法が挙げられる。加熱する方法としては、具体的にオーブンのような特定の空間全体を加熱する装置内を通過または静置させる方法、熱風を当てる方法、遠赤外線等により直接的に加熱する方法、あるいはホットプレートで加熱する方法等を用いることができる。この際の加熱温度としては、上記有機半導体材料を変質もしくは変性等させることがないような温度であれば特に限定されるものではなく、通常30℃〜300℃程度となるように設定され、好ましくは40℃〜150℃、より好ましくは50℃〜110℃の範囲内である。また、加熱時間は適宜調整される。   Moreover, after apply | coating the coating liquid for lower layer formation, a drying process is normally performed. As a drying method, a general drying method can be used, and for example, a heating method can be mentioned. As a heating method, specifically, a method of passing or standing in a device that heats the entire specific space such as an oven, a method of applying hot air, a method of heating directly by far infrared rays, or a hot plate A heating method or the like can be used. The heating temperature at this time is not particularly limited as long as it does not alter or modify the organic semiconductor material, and is usually set to be about 30 ° C. to 300 ° C., preferably Is in the range of 40 ° C to 150 ° C, more preferably 50 ° C to 110 ° C. Further, the heating time is appropriately adjusted.

(2)上層形成工程
本発明における上層形成工程は、上記下層の塗膜上に上層の膜を形成する工程である。
上層の膜の形成方法としては、下層の塗膜上に均一な膜を形成できる方法であれば特に限定されるものではないが、下層の塗膜上に上層形成用塗工液を塗布して上層の塗膜を形成することが好ましい。このような工程であれば、表面に凹凸を有する下層の塗膜上に、表面凹凸に追随するように上層形成用塗工液を塗布することができ、上下の膜の密着性を高めることができるからである。
(2) Upper layer forming step The upper layer forming step in the present invention is a step of forming an upper layer film on the lower layer coating film.
The method for forming the upper layer is not particularly limited as long as it is a method capable of forming a uniform film on the lower layer coating, but the upper layer forming coating solution is applied on the lower layer coating. It is preferable to form an upper coating film. If it is such a process, the coating liquid for upper layer formation can be applied on the lower layer coating film having the unevenness on the surface so as to follow the surface unevenness, and the adhesion between the upper and lower films can be improved. Because it can.

本発明に用いられる上層形成用塗工液は、有機半導体材料を溶媒に溶解もしくは分散させたものである。
有機半導体材料は、形成しようとする層に応じて適宜選択される。本発明においては、上層の膜は、光電変換層を構成する電子正孔輸送層であってもよく、電子輸送層または正孔輸送層であってもよく、あるいは電荷取出し促進層であってもよいので、それぞれの層に応じた有機半導体材料が用いられる。なお、各層に用いられる有機半導体材料については、上記「A.有機薄膜太陽電池」の有機半導体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 upper layer forming coating solution used in the present invention is obtained by dissolving or dispersing an organic semiconductor material in a solvent.
The organic semiconductor material is appropriately selected depending on the layer to be formed. In the present invention, the upper film may be an electron hole transport layer constituting the photoelectric conversion layer, an electron transport layer or a hole transport layer, or a charge extraction promoting layer. Since it is good, the organic-semiconductor material according to each layer is used. The organic semiconductor material used for each layer is the same as that described in the section of the organic semiconductor layer in the above-mentioned “A. Organic thin film solar cell”, and thus the description thereof is omitted here.

上層形成用塗工液に用いられる溶媒としては、上記有機半導体材料を溶解もしくは分散させることが可能なものであれば特に限定されるものではない。本発明においては、下層中の有機半導体材料は上述したように重量平均分子量が大きいので、一般的な溶媒には溶解しにくいと考えられ、上層形成用塗工液に用いられる溶媒は制限されないのである。   The solvent used in the upper layer forming coating solution is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the organic semiconductor material. In the present invention, since the organic semiconductor material in the lower layer has a large weight average molecular weight as described above, it is considered that the organic semiconductor material is hardly dissolved in a general solvent, and the solvent used in the upper layer forming coating solution is not limited. is there.

また、上層形成用塗工液に用いられる溶媒は、下層形成用塗工液に用いられる溶媒に対して相溶性を有するものであっても有さないものであってもよい。上層形成用塗工液中の溶媒が下層形成用塗工液中の溶媒に対して相溶性を有さない場合は、下層に含まれる有機半導体材料が上層形成用塗工液中の溶媒に対して親和性がほとんどないということになるので、下層の有機半導体材料を溶出等させることがないという利点がある。一方、上層形成用塗工液中の溶媒が下層形成用塗工液中の溶媒に対して相溶性を有する場合は、下層に含まれる有機半導体材料が上層形成用塗工液中の溶媒に対して親和性をもつということになるが、上述したように下層の有機半導体材料の重量平均分子量が大きいので、上層形成用塗工液中の溶媒への下層の有機半導体材料の溶出等は抑制されるのである。
したがって、上層形成用塗工液中の溶媒が下層形成用塗工液中の溶媒に対して相溶性を有する場合には、本発明の効果が顕著に発揮される。
The solvent used in the upper layer forming coating solution may or may not be compatible with the solvent used in the lower layer forming coating solution. When the solvent in the upper layer forming coating liquid is not compatible with the solvent in the lower layer forming coating liquid, the organic semiconductor material contained in the lower layer is in contrast to the solvent in the upper layer forming coating liquid. Therefore, there is an advantage that the underlying organic semiconductor material is not eluted. On the other hand, when the solvent in the upper layer forming coating solution is compatible with the solvent in the lower layer forming coating solution, the organic semiconductor material contained in the lower layer is less than the solvent in the upper layer forming coating solution. As described above, since the weight average molecular weight of the lower organic semiconductor material is large, elution of the lower organic semiconductor material into the solvent in the upper layer forming coating liquid is suppressed. It is.
Therefore, when the solvent in the upper layer forming coating solution is compatible with the solvent in the lower layer forming coating solution, the effects of the present invention are remarkably exhibited.

上層形成用塗工液に用いられる溶媒の具体例としては、上記の下層形成用塗工液に用いられる溶媒と同様のものを挙げることができる。   Specific examples of the solvent used for the upper layer forming coating solution include the same solvents as those used for the lower layer forming coating solution.

このような上層形成用塗工液の塗布方法としては、特に限定されるものではなく、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、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。   The coating method of the upper layer forming coating liquid is not particularly limited, and for example, die coating method, spin coating method, dip coating method, roll coating method, bead coating method, spray coating method, bar coating method. , Gravure coating method, ink jet method, screen printing method, offset printing method and the like. Among these, a spin coating method or a die coating method is preferably used. This is because these methods can be formed with high precision so as to have a predetermined film thickness.

また、上記上層形成用塗工液を塗布した後は、通常、乾燥処理が行われる。なお、乾燥方法については、上述した下層形成工程の欄に記載したものと同様である。   Moreover, after apply | coating the said upper layer formation coating liquid, a drying process is normally performed. In addition, about the drying method, it is the same as that of what was described in the column of the lower layer formation process mentioned above.

(3)その他
本発明においては、下層形成工程および上層形成工程を行うことにより、二層以上の膜を積層することが可能である。
例えば図4に示すように、三層の膜(13a,13b,13c)の全ての界面にて凹凸が存在するように三層の膜を積層する場合には、下層形成工程により一層目の膜(13a)を形成し、次いでまた下層形成工程により二層目の膜(13b)を形成し、最後に上層形成工程により三層目の膜(13c)を形成する。一層目および二層目の膜(13a,13b)を所定の重量平均分子量を有する有機半導体材料や絶縁性樹脂材料を用いて形成することで、三層目までを安定して積層することができるのである。このように、有機半導体層中の全ての膜の界面において凹凸が存在するように形成するには、下層形成工程および上層形成工程を行うことで複数層の膜を積層することが可能である。
(3) Others In the present invention, it is possible to laminate two or more layers by performing a lower layer forming step and an upper layer forming step.
For example, as shown in FIG. 4, when a three-layer film is laminated so that unevenness exists at all the interfaces of the three-layer films (13a, 13b, 13c), the first layer film is formed by the lower layer forming step. (13a) is formed, and then a second layer film (13b) is formed by a lower layer forming step, and finally a third layer film (13c) is formed by an upper layer forming step. By forming the first and second layer films (13a, 13b) using an organic semiconductor material or insulating resin material having a predetermined weight average molecular weight, it is possible to stably stack up to the third layer. It is. As described above, in order to form an unevenness at the interface of all the films in the organic semiconductor layer, it is possible to stack a plurality of layers by performing the lower layer forming step and the upper layer forming step.

一方、例えば図5に示すように、三層の膜(13a,13b,13c)の界面のうち、二層目と三層目の界面にのみ凹凸が存在するように三層の膜を積層する場合、二層目の膜(13b)は下層形成工程により形成し、三層目の膜(13c)は上層形成工程により形成することができ、一層目の膜(13a)については次のような第1層形成工程により形成することができる。   On the other hand, as shown in FIG. 5, for example, among the interfaces of the three-layer films (13a, 13b, 13c), the three-layer films are laminated so that there are irregularities only at the interface between the second and third layers. In this case, the second layer film (13b) can be formed by the lower layer forming step, the third layer film (13c) can be formed by the upper layer forming step, and the first layer film (13a) can be formed as follows. It can form by a 1st layer formation process.

第1層形成工程において、膜の形成方法としては特に限定されるものではなく、例えば蒸着法や塗布法を用いることができる。
第1層形成用塗工液を塗布して塗膜を形成する塗布法を用いる場合には、第1層形成用塗工液が、重量平均分子量が10万以上である有機半導体材料を含有することが好ましい。所定の重量平均分子量を有する有機半導体材料を用いることで、例えば図5において一層目の膜(13a)上に二層目の膜(13b)を安定して積層することができるからである。
また、第1層形成用塗工液は、有機半導体材料と絶縁性樹脂材料とを含有するものであってもよい。この場合も同様に、絶縁性樹脂材料を用いることで、例えば図5において一層目の膜(13a)の耐溶媒性を向上させることができ、二層目の膜(13b)を安定して積層することができるからである。
In the first layer forming step, the film forming method is not particularly limited, and for example, a vapor deposition method or a coating method can be used.
When using the coating method which forms the coating film by apply | coating the coating liquid for 1st layer formation, the coating liquid for 1st layer formation contains the organic-semiconductor material whose weight average molecular weight is 100,000 or more. It is preferable. This is because, by using an organic semiconductor material having a predetermined weight average molecular weight, for example, the second layer film (13b) can be stably laminated on the first layer film (13a) in FIG.
Moreover, the coating liquid for 1st layer formation may contain an organic-semiconductor material and an insulating resin material. In this case as well, by using an insulating resin material, for example, the solvent resistance of the first film (13a) in FIG. 5 can be improved, and the second film (13b) can be laminated stably. Because it can be done.

上記第1層形成用塗工液の粘度としては、うねりのある膜を形成する必要がないので、特に限定されるものではない。   The viscosity of the first layer-forming coating solution is not particularly limited because it is not necessary to form a wavy film.

この第1層形成用塗工液は有機半導体材料を溶媒に溶解もしくは分散させたものであり、通常、第1層形成用塗工液を塗布した後に乾燥処理が行われる。なお、有機半導体材料、絶縁性樹脂材料、および溶媒、ならびに、第1層形成用塗工液の塗布方法および乾燥処理については、上記下層形成工程の欄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 first layer-forming coating solution is obtained by dissolving or dispersing an organic semiconductor material in a solvent. Usually, after the first layer-forming coating solution is applied, a drying process is performed. The organic semiconductor material, the insulating resin material, the solvent, and the coating method and the drying process of the first layer forming coating solution are the same as those described in the column of the lower layer forming step, The description in is omitted.

例えば図2に示す有機半導体層3も、三層の膜(17a,17b,13b)の界面のうち、二層目と三層目の界面にのみ凹凸が存在するように三層の膜を積層する場合であるので、上記のようにして形成することができる。上記「A.有機薄膜太陽電池」の有機半導体層の項に記載したように、電子輸送層と正孔輸送層とを積層することにより光電変換層とする場合には、電子輸送層を一層の膜、正孔輸送層を一層の膜として、本発明が適用される。   For example, the organic semiconductor layer 3 shown in FIG. 2 is also formed by laminating three layers so that irregularities exist only at the interface between the second layer and the third layer among the interfaces of the three layers (17a, 17b, 13b). Therefore, it can be formed as described above. As described in the section of the organic semiconductor layer of the above “A. Organic thin film solar cell”, in the case where a photoelectric conversion layer is formed by laminating an electron transport layer and a hole transport layer, the electron transport layer is formed as a single layer. The present invention is applied using the film and the hole transport layer as a single layer film.

また、図示しないが、三層の膜の界面のうち、一層目と二層目の界面にのみ凹凸が存在するように三層の膜を積層する場合、一層目の膜は下層形成工程により形成し、二層目の膜は上層形成工程により形成することができ、三層目の膜については次のような第2層形成工程で形成することができる。   In addition, although not shown, when the three-layer film is laminated so that there is an unevenness only at the interface between the first and second layers, the first-layer film is formed by the lower layer formation process. The second layer film can be formed by the upper layer forming process, and the third layer film can be formed by the following second layer forming process.

第2層形成工程において、膜の形成方法としては特に限定されるものではなく、例えば蒸着法や塗布法を用いることができる。
第2層形成用塗工液を塗布して塗膜を形成する塗布法を用いる場合、上記上層形成工程と同様にして膜を形成すればよい。
In the second layer forming step, the film forming method is not particularly limited, and for example, a vapor deposition method or a coating method can be used.
When using the coating method in which the coating solution for forming the second layer is applied to form a coating film, the film may be formed in the same manner as in the upper layer forming step.

このように、本発明においては、下層形成工程、上層形成工程、第1層形成工程、第2層形成工程を組み合わせることにより、複数の層を積層することが可能である。   Thus, in the present invention, a plurality of layers can be stacked by combining the lower layer forming step, the upper layer forming step, the first layer forming step, and the second layer forming step.

3.第2電極層形成工程
本発明における第2電極層形成工程は、上記有機半導体層上に第2電極層を形成する工程である。
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法や、CVD法等の乾式塗工法を挙げることができる。また、Ag等の金属コロイドを含有する金属ペースト等を用いて塗布する湿式塗工法を用いることもできる。
また、第2電極層のパターニング方法としては、第2電極層を所望のパターンに精度良く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く、例えばフォトリソグラフィー法等を挙げることができる。
なお、第2電極層のその他の点については、上記「A.有機薄膜太陽電池」の第2電極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。
3. Second electrode layer forming step The second electrode layer forming step in the present invention is a step of forming a second electrode layer on the organic semiconductor layer.
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, or an ion plating method, or a dry coating method such as a CVD method. be able to. Moreover, the wet coating method apply | coated using the metal paste etc. containing metal colloids, such as Ag, can also be used.
Further, the patterning method of the second electrode layer is not particularly limited as long as it can accurately form the second electrode layer in a desired pattern, and examples thereof include a photolithography method. .
In addition, since it is the same as that of what was described in the term of the 2nd electrode layer of said "A. organic thin film solar cell" about the other point of a 2nd electrode layer, description here is abbreviate | omitted.

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]
(第1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、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]
(Formation of first 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. □) was formed by a reactive ion plating method using a pressure gradient plasma gun (power: 3.7 kW, film forming pressure: 0.3 Pa, film forming rate: 150 nm / min, substrate temperature: 20 ° C.). Later, patterning was performed 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)
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、上記ITOパターンが形成された基板上にスピンコート法にて製膜し、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 liquid for forming a hole extraction layer (conductive polymer paste; poly (3,4) -ethylenedioxythiophene aqueous dispersion) is produced by spin coating on the substrate on which the ITO pattern is formed. The film was formed and dried at 150 ° C. for 30 minutes to form a hole extraction layer (film thickness: 100 nm).

(有機半導体層の形成)
次に、一層目の電子正孔輸送層を形成した。ポリアルキルチオフェン(P3HT;ポリ3−ヘキシルチオフェン−2,5−ジイル(レジオレギュラー))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:120万)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、混合溶液をφ1μmのろ紙でろ過して、一層目の電子正孔輸送層形成用塗工液を調製した。
この電子正孔輸送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電子正孔輸送層(膜厚:30nm)を形成した。
(Formation of organic semiconductor layer)
Next, the first electron-hole transport layer was formed. A 0.3 wt% chloroform solution of polyalkylthiophene (P3HT; poly-3-hexylthiophene-2,5-diyl (resiregular)) and polyphenylene vinylene (MDMO-PPV; poly (2-methoxy-5- (3 ′, 7'-dimethyloctyloxy) -1--4-phenylene vinylene)) (weight average molecular weight: 1,200,000) in 0.3 wt% chloroform solution and fullerene (PCBM; 1- (3-methoxycarbonyl) propyl-1-phenyl A 0.1 wt% chloroform solution of (6,6) -C 60 ) is mixed at a weight ratio of 3: 5: 2, and the mixed solution is filtered through a filter paper having a diameter of 1 μm to form the first electron-hole transport layer. A coating solution was prepared.
This electron hole transport layer forming coating solution is applied onto the hole extraction layer by spin coating, and dried at 110 ° C. for 10 minutes to form a first electron hole transport layer (film thickness: 30 nm). Formed.

さらに、二層目の電子正孔輸送層を形成した。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:120万)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5:3で混合した。混合溶液を減圧および加熱条件下で溶媒除去し、固形分が析出しないように蒸発速度を制御しながら、溶液濃度が1.5%になるまで濃縮した。得られた溶液をφ1μmのろ紙でろ過して、二層目の電子正孔輸送層形成用塗工液を調製した。この電子正孔輸送層形成用塗工液の粘度は50cpsであった。
電子正孔輸送層形成用塗工液を一層目の電子正孔輸送層上に回転数2000rpmの条件でスピンコート法にて塗布し、塗膜面に塗工液が一部残留している半乾燥状態のまま、無風下で基板側から温度110℃で10分間乾燥させて、二層目の電子正孔輸送層(膜厚:30nm)を形成した。この電子正孔輸送層の表面には凹凸が存在しており、中心線平均粗さ(Ra)は60nmであった。
Further, a second electron-hole transport layer was formed. 0.3 wt% chloroform solution of polyphenylene vinylene (MDMO-PPV; poly (2-methoxy-5- (3 ′, 7′-dimethyloctyloxy) -1--4-phenylene vinylene)) (weight average molecular weight: 1,200,000) And a 0.1 wt% chloroform solution of fullerene (PCBM; 1- (3-methoxycarbonyl) propyl-1-phenyl (6,6) -C 60 ) at a weight ratio of 5: 3. The solvent was removed from the mixed solution under reduced pressure and heating, and the solution was concentrated until the solution concentration became 1.5% while controlling the evaporation rate so that no solid content was precipitated. The obtained solution was filtered with a φ1 μm filter paper to prepare a coating solution for forming a second electron-hole transport layer. The viscosity of this electron hole transport layer forming coating solution was 50 cps.
A coating liquid for forming an electron hole transport layer is applied on the first electron hole transport layer by a spin coating method at a rotational speed of 2000 rpm, and the coating liquid partially remains on the coating surface. In a dry state, the substrate was dried from the substrate side at a temperature of 110 ° C. for 10 minutes under no wind to form a second electron-hole transport layer (film thickness: 30 nm). The surface of the electron-hole transport layer had irregularities, and the center line average roughness (Ra) was 60 nm.

そして、三層目の電子正孔輸送層を形成した。ポリアルキルチオフェン(P3HT;ポリ3−ヘキシルチオフェン−2,5−ジイル(レジオレギュラー))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、混合溶液をφ1μmのろ紙でろ過して、三層目の電子正孔輸送層形成用塗工液を調製した。
この電子正孔輸送層形成用塗工液を二層目の電子正孔輸送層上にスピンコート法にて塗布し、110℃で10分間乾燥させて三層目の電子正孔輸送層(膜厚:30nm)を形成した。
Then, a third electron-hole transport layer was formed. A 0.3 wt% chloroform solution of polyalkylthiophene (P3HT; poly-3-hexylthiophene-2,5-diyl (resiregular)) and fullerene (PCBM; 1- (3-methoxycarbonyl) propyl-1-phenyl (6 , 6) -C 60 ) 0.1 wt% chloroform solution is mixed at a weight ratio of 3: 1 and the mixed solution is filtered through a filter paper of φ1 μm to form a third layer electron hole transport layer forming coating solution. Was prepared.
This coating solution for forming an electron hole transport layer is applied onto the second electron hole transport layer by a spin coating method and dried at 110 ° C. for 10 minutes to form a third layer of electron hole transport layer (film). Thickness: 30 nm).

(第2電極層の形成)
次に、有機半導体層上に、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。
(Formation of second electrode layer)
Next, a Ca thin film (film thickness: 100 nm) and an Al thin film (film thickness: 500 nm) were sequentially formed on the organic semiconductor layer by a vapor deposition method to obtain a metal electrode.

(有機薄膜太陽電池の作製)
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。
(Production of organic thin film solar cells)
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.

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. 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. 表面粗さを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating surface roughness. 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. 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製造方法の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the manufacturing method 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 … 有機半導体層
4 … 第2電極層
5 … 正孔取出し層
6 … 電子取出し層
10 … 有機薄膜太陽電池
13,13a,13b,13c … 光電変換層
15,15a,15b … 電荷取出し促進層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 2 ... 1st electrode layer 3 ... Organic-semiconductor layer 4 ... 2nd electrode layer 5 ... Hole extraction layer 6 ... Electron extraction layer 10 ... Organic thin-film solar cell 13, 13a, 13b, 13c ... Photoelectric conversion layer 15, 15a, 15b ... Charge extraction promoting layer

Claims (14)

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、少なくとも二層の光電変換層を有する有機半導体層と、前記有機半導体層上に形成された第2電極層とを有する有機薄膜太陽電池であって、
前記光電変換層間の界面が凹凸を有し、
前記少なくとも二層の光電変換層が前記第1電極層上に直に形成され、前記第1電極層および前記有機半導体層間の界面が前記凹凸を有さない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; an organic semiconductor layer formed on the first electrode layer and having at least two photoelectric conversion layers; and a first electrode formed on the organic semiconductor layer. An organic thin film solar cell having two electrode layers,
Interface between the photoelectric conversion layers have a bumpy,
The organic thin-film solar cell, wherein the at least two photoelectric conversion layers are formed directly on the first electrode layer, and an interface between the first electrode layer and the organic semiconductor layer does not have the unevenness .
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た正孔取出し層と、前記正孔取出し層上に形成され、少なくとも二層の光電変換層を有する有機半導体層と、前記有機半導体層上に形成された第2電極層とを有する有機薄膜太陽電池であって、  A substrate, a first electrode layer formed on the substrate, a hole extraction layer formed on the first electrode layer, and at least two photoelectric conversion layers formed on the hole extraction layer. An organic thin-film solar cell having an organic semiconductor layer and a second electrode layer formed on the organic semiconductor layer,
前記光電変換層間の界面が凹凸を有し、  The interface between the photoelectric conversion layers has irregularities,
前記少なくとも二層の光電変換層が前記正孔取出し層上に直に形成され、前記正孔取出し層および前記有機半導体層間の界面が前記凹凸を有さないことを特徴とする有機薄膜太陽電池。  The organic thin film solar cell, wherein the at least two photoelectric conversion layers are formed directly on the hole extraction layer, and an interface between the hole extraction layer and the organic semiconductor layer does not have the unevenness.
前記有機半導体層が前記少なくとも二層の光電変換層の前記第2電極層側にさらに電荷取出し促進層を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の有機薄膜太陽電池。 The organic thin film solar cell according to claim 1 or claim 2, wherein the organic semiconductor layer has a further charge extraction promoting layer on the second electrode layer side of the photoelectric conversion layer of the at least two layers. 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、少なくとも二層の光電変換層を有する有機半導体層と、前記有機半導体層上に形成された第2電極層とを有する有機薄膜太陽電池であって、  A substrate; a first electrode layer formed on the substrate; an organic semiconductor layer formed on the first electrode layer and having at least two photoelectric conversion layers; and a first electrode formed on the organic semiconductor layer. An organic thin film solar cell having two electrode layers,
前記光電変換層間の界面が凹凸を有し、  The interface between the photoelectric conversion layers has irregularities,
前記有機半導体層が前記少なくとも二層の光電変換層の前記第1電極層側にさらに電荷取出し促進層を有し、前記電荷取出し促進層および前記光電変換層間の界面が前記凹凸を有さないことを特徴とする有機薄膜太陽電池。  The organic semiconductor layer further has a charge extraction promoting layer on the first electrode layer side of the at least two photoelectric conversion layers, and the interface between the charge extraction promotion layer and the photoelectric conversion layer does not have the unevenness. An organic thin film solar cell characterized by
前記第1電極層と前記有機半導体層との間に正孔取出し層が形成されていることを特徴とする請求項4に記載の有機薄膜太陽電池。 The organic thin-film solar cell according to claim 4 , wherein a hole extraction layer is formed between the first electrode layer and the organic semiconductor layer. 界面に凹凸を有する前記二層の光電変換層のうち、下層の前記光電変換層が、重量平均分子量が10万以上の有機半導体材料または重量平均分子量が1万以上の絶縁性樹脂材料を含有することを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかに記載の有機薄膜太陽電池。  Of the two photoelectric conversion layers having irregularities at the interface, the lower photoelectric conversion layer contains an organic semiconductor material having a weight average molecular weight of 100,000 or more or an insulating resin material having a weight average molecular weight of 10,000 or more. The organic thin-film solar cell according to any one of claims 1 to 5, wherein 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、光電変換層および電荷取出し促進層を有する有機半導体層と、前記有機半導体層上に形成された第2電極層とを有する有機薄膜太陽電池であって、
前記第1電極層上に前記光電変換層および前記電荷取出し促進層が順に積層され、前記光電変換層および前記電荷取出し促進層間の界面が凹凸を有し、
前記光電変換層が前記第1電極層上に直に形成され、前記第1電極層および前記有機半導体層間の界面が前記凹凸を有さない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, an organic semiconductor layer formed on the first electrode layer and having a photoelectric conversion layer and a charge extraction promoting layer, and formed on the organic semiconductor layer An organic thin film solar cell having a second electrode layer,
The photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer are laminated in this order, the interface of the photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layers have a concavo-convex on the first electrode layer,
The organic thin-film solar cell , wherein the photoelectric conversion layer is formed directly on the first electrode layer, and an interface between the first electrode layer and the organic semiconductor layer does not have the unevenness .
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、光電変換層および電荷取出し促進層を有する有機半導体層と、前記有機半導体層上に形成された第2電極層とを有する有機薄膜太陽電池であって、  A substrate, a first electrode layer formed on the substrate, an organic semiconductor layer formed on the first electrode layer and having a photoelectric conversion layer and a charge extraction promoting layer, and formed on the organic semiconductor layer An organic thin film solar cell having a second electrode layer,
前記第1電極層上に前記光電変換層および前記電荷取出し促進層が順に積層され、前記光電変換層および前記電荷取出し促進層間の界面が凹凸を有し、  The photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer are sequentially laminated on the first electrode layer, and the interface between the photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer has irregularities,
前記有機半導体層が前記光電変換層の前記第1電極層側にさらに第2の電荷取出し促進層を有し、前記第2の電荷取出し促進層および前記光電変換層間の界面が前記凹凸を有さないことを特徴とする有機薄膜太陽電池。  The organic semiconductor layer further has a second charge extraction promoting layer on the first electrode layer side of the photoelectric conversion layer, and the interface between the second charge extraction promotion layer and the photoelectric conversion layer has the unevenness. Organic thin-film solar cell characterized by not having.
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た正孔取出し層と、前記正孔取出し層上に形成され、光電変換層および電荷取出し促進層を有する有機半導体層と、前記有機半導体層上に形成された第2電極層とを有する有機薄膜太陽電池であって、  A substrate, a first electrode layer formed on the substrate, a hole extraction layer formed on the first electrode layer, and a photoelectric conversion layer and a charge extraction promotion layer formed on the hole extraction layer An organic thin-film solar cell having an organic semiconductor layer having a second electrode layer formed on the organic semiconductor layer,
前記第1電極層上に前記光電変換層および前記電荷取出し促進層が順に積層され、前記光電変換層および前記電荷取出し促進層間の界面が凹凸を有し、  The photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer are sequentially laminated on the first electrode layer, and the interface between the photoelectric conversion layer and the charge extraction promoting layer has irregularities,
前記光電変換層が前記正孔取出し層上に直に形成され、前記正孔取出し層および前記有機半導体層間の界面が前記凹凸を有さないことを特徴とする有機薄膜太陽電池。  The organic thin-film solar cell, wherein the photoelectric conversion layer is formed directly on the hole extraction layer, and an interface between the hole extraction layer and the organic semiconductor layer does not have the unevenness.
前記光電変換層が、重量平均分子量が10万以上の有機半導体材料または重量平均分子量が1万以上の絶縁性樹脂材料を含有することを特徴とする請求項7から請求項9までのいずれかに記載の有機薄膜太陽電池。  The photoelectric conversion layer contains an organic semiconductor material having a weight average molecular weight of 100,000 or more or an insulating resin material having a weight average molecular weight of 10,000 or more. The organic thin film solar cell described. 前記有機半導体層が塗膜であることを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれかの請求項に記載の有機薄膜太陽電池。 The organic thin film solar cell as claimed in any of claims to claim 10, wherein the organic semiconductor layer is a coating film. 基板上に第1電極層を形成する第1電極層形成工程と、
前記第1電極層上に、粘度が50cps〜6000cpsの範囲内である下層形成用塗工液を塗布して下層の塗膜を形成する下層形成工程、および、前記下層の塗膜上に上層の膜を形成する上層形成工程を有し、少なくとも二層の膜を有する有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程と、
前記有機半導体層上に第2電極層を形成する第2電極層形成工程と
を有することを特徴とする有機薄膜太陽電池の製造方法。
A first electrode layer forming step of forming a first electrode layer on the substrate;
A lower layer forming step of forming a lower layer coating film by applying a lower layer forming coating liquid having a viscosity in the range of 50 cps to 6000 cps on the first electrode layer, and an upper layer coating on the lower layer coating film An organic semiconductor layer forming step of forming an organic semiconductor layer having an upper layer forming step of forming a film and having at least two layers of films;
And a second electrode layer forming step of forming a second electrode layer on the organic semiconductor layer.
前記上層形成工程が、前記下層の塗膜上に上層形成用塗工液を塗布して上層の塗膜を形成する工程であることを特徴とする請求項12に記載の有機薄膜太陽電池の製造方法。 The said upper layer formation process is a process of apply | coating the coating liquid for upper layer formation on the said lower layer coating film, and forming the upper layer coating film, The manufacturing of the organic thin film solar cell of Claim 12 characterized by the above-mentioned. Method. 前記下層形成用塗工液が、重量平均分子量が10万以上である有機半導体材料を含有することを特徴とする請求項13に記載の有機薄膜太陽電池の製造方法。 The method for producing an organic thin-film solar cell according to claim 13 , wherein the lower layer forming coating liquid contains an organic semiconductor material having a weight average molecular weight of 100,000 or more.
JP2005258583A 2005-09-06 2005-09-06 Organic thin film solar cell Expired - Fee Related JP5023457B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005258583A JP5023457B2 (en) 2005-09-06 2005-09-06 Organic thin film solar cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005258583A JP5023457B2 (en) 2005-09-06 2005-09-06 Organic thin film solar cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007073717A JP2007073717A (en) 2007-03-22
JP5023457B2 true JP5023457B2 (en) 2012-09-12

Family

ID=37934915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005258583A Expired - Fee Related JP5023457B2 (en) 2005-09-06 2005-09-06 Organic thin film solar cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5023457B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7109846B1 (en) 2022-05-31 2022-08-01 有限会社くにがみ住設 roof bolt

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100034075A (en) * 2008-09-23 2010-04-01 경희대학교 산학협력단 Organic thin layer device by introducing uv protecting film or coating solution
WO2011052565A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 住友化学株式会社 Organic photoelectric conversion element
US20120211061A1 (en) * 2009-10-30 2012-08-23 Takehito Kato Organic photovoltaic cell and organic photovoltaic module
JP2012043693A (en) * 2010-08-20 2012-03-01 Nof Corp Transparent conductive film for dye sensitized solar cell
JP2012009894A (en) * 2011-09-09 2012-01-12 Dainippon Printing Co Ltd Organic thin film solar cell
JP5100909B1 (en) * 2012-07-26 2012-12-19 尾池工業株式会社 Organic thin film solar cell and method for producing the same
JP6791168B2 (en) * 2015-12-24 2020-11-25 三菱ケミカル株式会社 Photoelectric conversion element and solar cell module
CN112542548B (en) * 2020-12-08 2023-10-20 云南师范大学 Thin film crystalline silicon perovskite heterojunction solar cell and preparation method thereof

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060102891A1 (en) * 2002-09-05 2006-05-18 Christoph Brabec Organic photovoltaic component and method for production thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7109846B1 (en) 2022-05-31 2022-08-01 有限会社くにがみ住設 roof bolt

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007073717A (en) 2007-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5023455B2 (en) Organic thin film solar cell manufacturing method and organic thin film solar cell
JP5023456B2 (en) Organic thin film solar cell element
JP5023457B2 (en) Organic thin film solar cell
JP5625852B2 (en) Organic photoelectric conversion device and method for producing organic photoelectric conversion device
KR101557587B1 (en) Organic solar cell and manufacturing the same
JP2006310729A (en) Organic thin film solar cell
US20110203654A1 (en) Organic thin-film solar cell and method for manufacture thereof
JP2007005620A (en) Organic thin film solar cell
JP5682571B2 (en) Organic photoelectric conversion element
JP2009076668A (en) Organic thin-film solar cell
JP2006245073A (en) Organic thin-film solar cell
WO2013031217A1 (en) Flexible organic electronic device
KR20150124913A (en) Organic solar cell and method for manufacturing the same
JP2012099592A (en) Organic photoelectric conversion element, solar cell and method for manufacturing the same
KR20150121673A (en) Stacked type organic solar cell
KR101189664B1 (en) Organic solar cell using high conductive buffer layer and low work function metal buffer layer, and fabrictaing method thereof
JP5303828B2 (en) Organic thin film solar cell
Lee et al. Improved photovoltaic effect of polymer solar cells with nanoscale interfacial layers
JP2006278582A (en) Organic thin-film solar cell
JP4872281B2 (en) Photoelectric conversion material and organic thin film solar cell
JP2006278583A (en) Organic thin-film solar cell
JP5944120B2 (en) ORGANIC PHOTOELECTRIC CONVERSION DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND ORGANIC SOLAR CELL USING THE SAME
JP2011244020A (en) Organic thin-film solar cell
JP5472939B2 (en) Thin film solar cell module
JP4982959B2 (en) Organic thin film solar cell element

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080514

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100615

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110809

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111004

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120522

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120604

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150629

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees