JP5648380B2 - Photoelectric conversion element, method for manufacturing photoelectric conversion element, and solar cell - Google Patents

Photoelectric conversion element, method for manufacturing photoelectric conversion element, and solar cell Download PDF

Info

Publication number
JP5648380B2
JP5648380B2 JP2010205576A JP2010205576A JP5648380B2 JP 5648380 B2 JP5648380 B2 JP 5648380B2 JP 2010205576 A JP2010205576 A JP 2010205576A JP 2010205576 A JP2010205576 A JP 2010205576A JP 5648380 B2 JP5648380 B2 JP 5648380B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ring
group
layer
photoelectric conversion
conversion element
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.)
Active
Application number
JP2010205576A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011086925A (en
Inventor
秋山 誠治
誠治 秋山
未紗子 岡部
未紗子 岡部
才華 大坪
才華 大坪
一司 太田
一司 太田
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.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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 Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP2010205576A priority Critical patent/JP5648380B2/en
Publication of JP2011086925A publication Critical patent/JP2011086925A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5648380B2 publication Critical patent/JP5648380B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

本発明は、光電変換素子材料、並びに該光電変換素子材料を用いた光電変換素子及び該光電変換素子を用いた太陽電池に関する   The present invention relates to a photoelectric conversion element material, a photoelectric conversion element using the photoelectric conversion element material, and a solar cell using the photoelectric conversion element.

有機薄膜太陽電池は、電極間にベンゾポルフィリンやフタロシアニン、共役系ポリマー等の有機p型半導体と、ペリレンジイミドやフラーレン誘導体等の有機n型半導体からなる薄膜を挟んだ素子構造を有しており、その実用化検討がなされているが、現状では、光電変換効率は未だ4〜6%と低く、更なる効率向上が課題となっている。一方、有機薄膜太陽電池の光電変換効率向上を解決する手段として、例えば特許文献1では、有機層の電子輸送材料として、アリール基又はヘテロアリール基置換ホスフィンオキサイド化合物を用いることが提案されている。   The organic thin film solar cell has an element structure in which an organic p-type semiconductor such as benzoporphyrin, phthalocyanine, or a conjugated polymer and a thin film made of an organic n-type semiconductor such as perylene diimide or fullerene derivative are sandwiched between electrodes. Although its practical application has been studied, at present, the photoelectric conversion efficiency is still as low as 4 to 6%, and further improvement in efficiency is an issue. On the other hand, as a means for solving the photoelectric conversion efficiency improvement of the organic thin film solar cell, for example, Patent Document 1 proposes to use an aryl group or heteroaryl group-substituted phosphine oxide compound as an electron transport material for the organic layer.

特開2006−073583号公報JP 2006-073583 A

しかしながら、本願発明者らの検討によれば、特許文献1に記載のホスフィンオキサイド化合物を太陽電池の電極バッファー材料等の光電変換素子材料として適用しても、依然として、光電変換効率等の面で不十分であることが判明した。従って、本発明は、上記従来の実情に鑑みなされたもので、太陽電池の電極バッファー材料等として、電極との相互作用と移動度を維持しつつ、光電変換効率を向上させることができる光電変換素子材料、並びにその光電変換素子材料を用いた光電変換素子、及びその光電変換素子を用いた太陽電池を提供することを目的とする。   However, according to the study by the inventors of the present application, even if the phosphine oxide compound described in Patent Document 1 is applied as a photoelectric conversion element material such as an electrode buffer material of a solar cell, it is still unsatisfactory in terms of photoelectric conversion efficiency. It turned out to be sufficient. Therefore, the present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and as a buffer material for a solar cell, photoelectric conversion capable of improving the photoelectric conversion efficiency while maintaining the interaction and mobility with the electrode. An object is to provide an element material, a photoelectric conversion element using the photoelectric conversion element material, and a solar cell using the photoelectric conversion element.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、弗素原子を有する芳香族基で置換したホスフィンオキシド又はホスフィンスルフィド化合物が性能向上に効果があることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明の要旨は、以下の通りである。
[1]一対の電極間に少なくとも活性層と電極バッファー層を有する光電変換素子であって、前記電極バッファー層が下記一般式(1)で表されるホスフィンオキシド又はホスフィンスルフィド化合物からなる電極バッファー材料を含有する光電変換素子
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that a phosphine oxide or phosphine sulfide compound substituted with an aromatic group having a fluorine atom is effective in improving the performance, and to complete the present invention. It came. That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] The photoelectric conversion element having at least an active layer and an electrode buffer layer between a pair of electrodes, the electrode buffer material made of the electrode buffer layer is phosphine oxide or phosphine sulfide compound represented by the following general formula (1) Containing a photoelectric conversion element .

〔式(1)中、Ar1アセナフチレン環、フェナントレン環、アントラセン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ペリレン環、ジベンゾフラン環、キサンテン環、カルバゾール環、キノリン環、イソキノリン環、アクリジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、キノキサリン環、ジベンゾチオフェン環、又はフェノキサジン環を表し、Ar2は単環式芳香族基を表し、Aは弗素原子又はパーフルオロアルキル基を表し、Xは酸素原子又は硫黄原子を表す。mは1〜3の整数、nは1〜5の整数、pは1以上の整数である。但し、mが3のときpは1である。〕
[2][1]に記載の光電変換素子が用いられてなることを特徴とする太陽電池。
[3][1]に記載の光電変換素子の製造方法であって、前記バッファー層を湿式塗布法により形成することを特徴とする光電変換素子の製造方法。
[In the formula (1), Ar 1 represents an acenaphthylene ring, phenanthrene ring, anthracene ring, triphenylene ring, pyrene ring, chrysene ring, perylene ring, dibenzofuran ring, xanthene ring, carbazole ring, quinoline ring, isoquinoline ring, acridine ring, Represents a nanthridine ring, a phenanthroline ring, a quinoxaline ring, a dibenzothiophene ring, or a phenoxazine ring , Ar 2 represents a monocyclic aromatic group, A represents a fluorine atom or a perfluoroalkyl group, and X represents an oxygen atom or Represents a sulfur atom. m is an integer of 1 to 3, n is an integer of 1 to 5, and p is an integer of 1 or more. However, when m is 3, p is 1. ]
[2] A solar cell comprising the photoelectric conversion element according to [1].
[3] The method for producing a photoelectric conversion element according to [1], wherein the buffer layer is formed by a wet coating method.

本発明は、太陽電池の電極バッファー材料等として、電極との相互作用と移動度を維持しつつ、光電変換効率を向上させることができる光電変換素子材料、並びにその光電変換素子材料を用いた光電変換素子、及びその光電変換素子を用いた太陽電池を提供することができる。   The present invention relates to a photoelectric conversion element material capable of improving the photoelectric conversion efficiency while maintaining the interaction and mobility with an electrode as an electrode buffer material of a solar cell, and a photoelectric conversion element using the photoelectric conversion element material. A conversion element and a solar cell using the photoelectric conversion element can be provided.

本発明の一実施形態としての光電変換素子の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the photoelectric conversion element as one Embodiment of this invention.

以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
〔ホスフィンオキシド又はホスフィンスルフィド化合物〕
本発明の光電変換素子材料は、下記一般式(1)で表されるホスフィンオキシド又はホスフィンスルフィド化合物からなる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[Phosphine oxide or phosphine sulfide compound]
The photoelectric conversion element material of the present invention comprises a phosphine oxide or phosphine sulfide compound represented by the following general formula (1).

〔式(1)中、Ar1 及びAr2 は1つ以上の芳香族基を含む基を表し、Aは弗素原子又はパーフロオロアルキル基を表し、Xは酸素原子又は硫黄原子を表す。mは1〜3の整数、nは1〜5の整数、pは1以上の整数である。但し、mが3のときpは1である。〕
前記一般式(1)において、Ar1 は1つ以上の芳香族基を含む基である。その芳香族基としては、具体的には、ベンゼン環、ナフタレン環、アズレン環、ビフェニレン環、アセナフチレン環、フルオレン環、フェナントレン環、アントラセン環、フルオランセン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、ペリレン環、ペンタセン環等の芳香族炭化水素環の1価基或いは2価基等の芳香族炭化水素基、フラン環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、キサンテン環等の酸素1原子の複素環、ピロール環、インドール環、インドリジン環、カルバゾール環、ピリジン環、キノリン環、イソキノリン環、アクリジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環等の窒素1原子の複素環、イミダゾール環、ピラゾール環、ピリミジン環、ピラジン環、キノキサリン環等の窒素2原子の複素環、トリアジン環等の窒素3原子の複素環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環等の硫黄1原子の複素環、チアントレン環等の硫黄2原子の複素環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、フェノキサジン環等の酸素原子と窒素原子の複素環、チアゾール環、チアジアゾール環、フェノチアジン環等の硫黄原子と窒素原子の複素環、フェノキサチイン等の硫黄原子と酸素原子の複素環等の芳香族複素環の1価基或いは2価基等の芳香族複素環基等が挙げられ、Ar1 は、これらの芳香族炭化水素基、芳香族複素環基が単独で、又は、これらが相互に直結、或いはアルキレン基、シリレン基、アミノ基、酸素原子、硫黄原子等を介して連結したものであってもよい。
[In the formula (1), Ar 1 and Ar 2 represent a group containing one or more aromatic groups, A represents a fluorine atom or a perfluoroalkyl group, and X represents an oxygen atom or a sulfur atom. m is an integer of 1 to 3, n is an integer of 1 to 5, and p is an integer of 1 or more. However, when m is 3, p is 1. ]
In the general formula (1), Ar 1 is a group containing one or more aromatic groups. Specific examples of the aromatic group include a benzene ring, naphthalene ring, azulene ring, biphenylene ring, acenaphthylene ring, fluorene ring, phenanthrene ring, anthracene ring, fluoranthene ring, triphenylene ring, pyrene ring, chrysene ring, naphthacene ring. Aromatic hydrocarbon groups such as monovalent or divalent groups of aromatic hydrocarbon rings such as perylene ring and pentacene ring, heterocycles of one atom of oxygen such as furan ring, benzofuran ring, dibenzofuran ring and xanthene ring, pyrrole Ring, indole ring, indolizine ring, carbazole ring, pyridine ring, quinoline ring, isoquinoline ring, acridine ring, phenanthridine ring, phenanthroline ring, etc., heterocycles with one nitrogen atom, imidazole ring, pyrazole ring, pyrimidine ring, pyrazine Rings, heterocycles with two nitrogen atoms such as quinoxaline rings, tria 3-nitrogen heterocycles such as thiophene rings, thiophene rings, benzothiophene rings, dibenzothiophene rings, etc., sulfur 1-atom heterocycles, thianthrene rings, etc., sulfur 2-atom heterocycles, oxazole rings, oxadiazole rings, phenoxy Aromatic heterocycles such as oxygen and nitrogen heterocycles such as sazine rings, sulfur and nitrogen heterocycles such as thiazole rings, thiadiazole rings and phenothiazine rings, and sulfur and oxygen heterocycles such as phenoxathiine Examples thereof include aromatic heterocyclic groups such as a monovalent group or a divalent group of a ring, and Ar 1 is an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group alone, or these are directly connected to each other, Alternatively, it may be linked via an alkylene group, a silylene group, an amino group, an oxygen atom, a sulfur atom or the like.

本発明においてAr1 としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アセナフチレン環、フルオレン環、フェナントレン環、アントラセン環、フルオランセン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ペリレン環等の芳香族炭化水素環の1価基或いは2価基等の芳香族炭化水素基、ジベンゾフラン環、キサンテン環、カルバゾール環、ピリジン環、キノリ
ン環、イソキノリン環、アクリジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、イミダゾール環、ピラゾール環、ピリミジン環、ピラジン環、キノキサリン環、ジベンゾチオフェン環、フェノキサジン環等の芳香族複素環の1価基或いは2価基等の芳香族複素環基等が好ましく、ベンゼン環、ナフタレン環、フルオレン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環等の芳香族炭化水素環の1価基或いは2価基等の芳香族炭化水素基、ジベンゾフラン環、カルバゾール環、ピリジン環、キノリン環、イソキノリン環、アクリジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、イミダゾール環、キノキサリン環、ジベンゾチオフェン環等の芳香族複素環の1価基或いは2価基等の芳香族複素環基等が更に好ましい。
In the present invention, Ar 1 is a monovalent aromatic hydrocarbon ring such as a benzene ring, naphthalene ring, acenaphthylene ring, fluorene ring, phenanthrene ring, anthracene ring, fluoranthene ring, triphenylene ring, pyrene ring, chrysene ring or perylene ring. Aromatic hydrocarbon group such as a divalent group or divalent group, dibenzofuran ring, xanthene ring, carbazole ring, pyridine ring, quinoline ring, isoquinoline ring, acridine ring, phenanthridine ring, phenanthroline ring, imidazole ring, pyrazole ring, pyrimidine ring Preferred are aromatic heterocyclic groups such as monovalent or divalent aromatic heterocycles such as pyrazine ring, quinoxaline ring, dibenzothiophene ring, phenoxazine ring, etc., benzene ring, naphthalene ring, fluorene ring, phenanthrene ring , Triphenylene ring, pyrene ring, chrysene Aromatic hydrocarbon groups such as monovalent or divalent groups of aromatic hydrocarbon rings such as dibenzofuran ring, carbazole ring, pyridine ring, quinoline ring, isoquinoline ring, acridine ring, phenanthridine ring, phenanthroline ring, imidazole An aromatic heterocyclic group such as a monovalent group or a bivalent group of an aromatic heterocyclic ring such as a ring, a quinoxaline ring or a dibenzothiophene ring is more preferable.

尚、Ar1 としての前記芳香族炭化水素環の1価基或いは2価基等の芳香族炭化水素基、及び前記芳香族複素環の1価基或いは2価基等の芳香族複素環基は、置換基を有していてもよい。その置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、カルボニル基、アセチル基、スルホニル基、アルキル基、パーフルオロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基等が挙げられる。これらは、隣接する置換基同士で連結して環を形成していてもよい。 The aromatic hydrocarbon group such as monovalent or divalent group of the aromatic hydrocarbon ring as Ar 1 and the aromatic heterocyclic group such as monovalent or divalent group of the aromatic heterocyclic ring are as follows: , May have a substituent. Examples of the substituent include halogen atoms, cyano groups, carbonyl groups, acetyl groups, sulfonyl groups, alkyl groups, perfluoroalkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, alkoxy groups, aromatic hydrocarbon groups, aromatic heterocyclic groups, and the like. Is mentioned. These may be connected with adjacent substituents to form a ring.

ここで、置換基としての芳香族炭化水素基としては、炭素数6〜20のものが好ましく、これらは単環基に限定されず、縮合多環式炭化水素基、環集合炭化水素基であってもよい。具体例としては、フェニル基等の単環基、ナフチル基、フェナントリル基、ビフェニレニル基、アントリル基、ピレニル基、フルオレニル基、ペリレニル基等の縮合多環式炭化水素基、ビフェニル基、ターフェニル基等の環集合炭化水素基等が挙げられ、これらの中では、フェニル基、ナフチル基が好ましい。   Here, the aromatic hydrocarbon group as a substituent is preferably one having 6 to 20 carbon atoms, and is not limited to a monocyclic group, and may be a condensed polycyclic hydrocarbon group or a ring assembly hydrocarbon group. May be. Specific examples include monocyclic groups such as phenyl groups, naphthyl groups, phenanthryl groups, biphenylenyl groups, anthryl groups, pyrenyl groups, fluorenyl groups, perylenyl groups and other condensed polycyclic hydrocarbon groups, biphenyl groups, terphenyl groups, etc. Ring aggregate hydrocarbon groups, and the like. Among these, a phenyl group and a naphthyl group are preferable.

又、置換基としての芳香族複素環基としては、炭素数5〜20のものが好ましく、具体例としては、フリル基、ジベンゾフリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、カルバゾリル基、ピリジル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、チエニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアゾリル基等が挙げられ、これらの中では、ジベンゾフリル基、ピリジル基、チエニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基が好ましい。   In addition, the aromatic heterocyclic group as a substituent is preferably a group having 5 to 20 carbon atoms, and specific examples include a furyl group, a dibenzofuryl group, an imidazolyl group, a pyrazolyl group, a carbazolyl group, a pyridyl group, and a pyrimidinyl group. , Pyrazinyl group, thienyl group, benzothienyl group, dibenzothienyl group, oxazolyl group, oxadiazolyl group, thiazolyl group, etc., among them dibenzofuryl group, pyridyl group, thienyl group, benzothienyl group, dibenzothienyl group Is preferred.

又、前記一般式(1)において、Ar2 は1つ以上の芳香族基を含む基である。その芳香族基としては、具体的には、ベンゼン環、ナフタレン環、アズレン環、ビフェニレン環、アセナフチレン環、フルオレン環、フェナントレン環、アントラセン環、フルオラセン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、ペリレン環、ペンタセン環等の芳香族炭化水素環の1価基等の芳香族炭化水素基、フラン環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、キサンテン環等の酸素1原子の複素環、ピロール環、インドール環、インドリジン環、カルバゾール環、ピリジン環、キノリン環、イソキノリン環、アクリジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環等の窒素1原子の複素環、イミダゾール環、ピラゾール環、ピリミジン環、ピラジン環、キノキサリン環等の窒素2原子の複素環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環等の硫黄1原子の複素環、チアントレン環等の硫黄2原子の複素環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、フェノキサジン環等の酸素原子と窒素原子の複素環、チアゾール環、チアジアゾール環、フェノチアジン環等の硫黄原子と窒素原子の複素環、フェノキサチイン等の硫黄原子と酸素原子の複素環等の芳香族複素環の1価基等の芳香族複素環基等が挙げられ、Arは、これらの芳香族炭化水素基、芳香族複素環基が単独で、又は、これらの複数が直結、或いはアルキレン基、シリレン基、アミノ基、酸素原子、硫黄原子等を介して連結したものであってもよい。 In the general formula (1), Ar 2 is a group containing one or more aromatic groups. Specific examples of the aromatic group include a benzene ring, naphthalene ring, azulene ring, biphenylene ring, acenaphthylene ring, fluorene ring, phenanthrene ring, anthracene ring, fluoracene ring, triphenylene ring, pyrene ring, chrysene ring, naphthacene ring. , Aromatic hydrocarbon groups such as monovalent aromatic hydrocarbon rings such as perylene ring and pentacene ring, heterocycles with one oxygen atom such as furan ring, benzofuran ring, dibenzofuran ring, xanthene ring, pyrrole ring, indole ring , An indolizine ring, a carbazole ring, a pyridine ring, a quinoline ring, an isoquinoline ring, an acridine ring, a phenanthridine ring, a phenanthroline ring, and the like, a nitro ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a quinoxaline ring 2-nitrogen heterocycle such as thiophene ring, benzo 1-sulfur heterocycle such as offene ring, dibenzothiophene ring, 2-sulfur heterocycle such as thianthrene ring, heterocycle of oxygen and nitrogen atoms such as oxazole ring, oxadiazole ring, phenoxazine ring, thiazole ring Aromatic heterocyclic groups such as monovalent groups of aromatic heterocyclic rings such as sulfur rings and nitrogen atoms such as thiadiazole rings and phenothiazine rings, and sulfur and oxygen atoms such as phenoxathiin Ar 2 is an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group alone, or a plurality of these are directly connected, or via an alkylene group, a silylene group, an amino group, an oxygen atom, a sulfur atom, or the like. It may be connected.

本発明においてAr2 としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アセナフチレン環、フル
オレン環、フェナントレン環、アントラセン環、フルオランセン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ペリレン環等の芳香族炭化水素環の1価基等の芳香族炭化水素基、ジベンゾフラン環、キサンテン環、カルバゾール環、ピリジン環、キノリン環、イソキノリン環、アクリジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、イミダゾール環、ピラゾール環、ピリミジン環、ピラジン環、キノキサリン環、ジベンゾチオフェン環、フェノキサジン環等の芳香族複素環の1価基等の芳香族複素環基等が好ましく、ベンゼン環、ナフタレン環、フルオレン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環等の芳香族炭化水素環の1価基等の芳香族炭化水素基、ジベンゾフラン環、カルバゾール環、ピリジン環、キノリン環、イソキノリン環、アクリジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、イミダゾール環、キノキサリン環、ジベンゾチオフェン環等の芳香族複素環の1価基等の芳香族複素環基等が更に好ましく、前記芳香族炭化水素環及び前記芳香族複素環が単環式芳香族環の1価基であるのが特に好ましく、ベンゼン環の1価基、即ち、フェニル基が最も好ましい。
In the present invention, Ar 2 is a monovalent aromatic hydrocarbon ring such as a benzene ring, naphthalene ring, acenaphthylene ring, fluorene ring, phenanthrene ring, anthracene ring, fluoranthene ring, triphenylene ring, pyrene ring, chrysene ring or perylene ring. Aromatic hydrocarbon group such as a group, dibenzofuran ring, xanthene ring, carbazole ring, pyridine ring, quinoline ring, isoquinoline ring, acridine ring, phenanthridine ring, phenanthroline ring, imidazole ring, pyrazole ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, Aromatic heterocyclic groups such as monovalent aromatic heterocyclic rings such as quinoxaline ring, dibenzothiophene ring and phenoxazine ring are preferred, such as benzene ring, naphthalene ring, fluorene ring, phenanthrene ring, triphenylene ring, pyrene ring, chrysene Of aromatic hydrocarbon rings such as rings Aromatic hydrocarbon groups such as valent groups, dibenzofuran rings, carbazole rings, pyridine rings, quinoline rings, isoquinoline rings, acridine rings, phenanthridine rings, phenanthroline rings, imidazole rings, quinoxaline rings, dibenzothiophene rings, etc. An aromatic heterocyclic group such as a monovalent group of a ring is more preferable, the aromatic hydrocarbon ring and the aromatic heterocyclic ring are particularly preferably a monovalent group of a monocyclic aromatic ring, and a benzene ring A monovalent group, that is, a phenyl group is most preferred.

又、前記一般式(1)において、Arが有する置換基Aは、弗素原子又はパーフルオロアルキル基であるが、そのパーフルオロアルキル基としては、具体的には、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基等が挙げられるが、トリフルオロメチル基が特に好ましい。
弗素原子を導入することにより、数多くのユニークな性質、例えば油溶性の増加、ミミック効果、ブロック効果、熱的安定性、化学的安定性さらには低表面特性を示す。このようなフッ素の特性は、主にフッ素原子の独特な性質、すなわち立体的に水素についで小さな原子(ファンデルワールス半径(H:1.2Å;F:1.35Å)であり、電気陰性度が最も高く、炭素との結合力(C−F:116kcal/mol)が水素やフッ素原子以外のハロゲン原子(C−H:99.5kcal/mol;C−Cl:78kcal/mol)に比べ強く、炭素−フッ素結合の結合距離(C−F=1.32Å)は炭素−塩素結合距離(C−Cl:1.77Å)より短く、柔軟性がなく、分極率が低い等の性質に起因するためである。
In the general formula (1), Ar 2 has a substituent A which is a fluorine atom or a perfluoroalkyl group. Specific examples of the perfluoroalkyl group include a trifluoromethyl group and a pentafluoro group. Examples thereof include an ethyl group, and a trifluoromethyl group is particularly preferable.
By introducing fluorine atoms, it exhibits a number of unique properties such as increased oil solubility, mimic effect, blocking effect, thermal stability, chemical stability and even low surface properties. Such a characteristic of fluorine is mainly a unique property of a fluorine atom, that is, a steric hydrogen followed by a small atom (Van der Waals radius (H: 1.2 Å; F: 1.35 Å)). The bond strength with carbon (C—F: 116 kcal / mol) is stronger than halogen atoms other than hydrogen and fluorine atoms (C—H: 99.5 kcal / mol; C—Cl: 78 kcal / mol), The bond distance of carbon-fluorine bond (CF = 1.321.3) is shorter than the carbon-chlorine bond distance (C-Cl: 1.77Å), which is caused by properties such as inflexibility and low polarizability. It is.

熱的安定性、科学的安定性により光電変換材料として保存安定性に優れ、油溶性の増加により蒸着だけでなく塗布プロセスにも対応可能となる。また弗素化アルキルは表面エネルギーが小さいため、薄膜表面近傍に局在しやすいという性質があり、この現象を利用して、弗素を導入した化合物を自己組織化的に表面に形成し、後述の光電変換素子におけるバッファ層にも応用できる。   Thermal stability and scientific stability provide excellent storage stability as a photoelectric conversion material, and increased oil solubility makes it possible to handle not only vapor deposition but also coating processes. In addition, fluorinated alkyl has the property that it has a low surface energy and is likely to be localized near the surface of the thin film. By utilizing this phenomenon, a compound into which fluorine has been introduced is formed on the surface in a self-organized manner, and the photoelectrical described later. It can also be applied to a buffer layer in a conversion element.

また弗素はπ電子や水素原子と相互作用することから、膜中での分子間相互作用により電荷移動が起こりやすくなり光電変換素子性能の向上も期待できる。
又、Ar2 としての前記芳香族炭化水素環の1価基等の芳香族炭化水素基、及び前記芳香族複素環の1価基等の芳香族複素環基は、前記A以外に更に置換基を有していてもよい。その置換基としては、シアノ基、カルボニル基、アセチル基、スルホニル基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基等が挙げられる。
Further, since fluorine interacts with π electrons and hydrogen atoms, charge transfer is likely to occur due to intermolecular interaction in the film, and an improvement in the performance of the photoelectric conversion element can be expected.
An aromatic hydrocarbon group such as a monovalent group of the aromatic hydrocarbon ring as Ar 2 and an aromatic heterocyclic group such as a monovalent group of the aromatic heterocyclic ring are further substituted in addition to the above A You may have. Examples of the substituent include a cyano group, a carbonyl group, an acetyl group, a sulfonyl group, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxy group, and an aryloxy group.

又、前記一般式(1)において、1〜3の整数であるmは、1又は2であるのが好ましく、又、1〜5の整数であるnは、1〜3であるのが好ましく、又、1以上の整数であるpは、6以下であるのが好ましく、1〜3であるのが特に好ましい。
以上の前記一般式(1)で表されるホスフィンオキシド又はホスフィンスルフィド化合物において、m=2でp≧2の場合、Ar1 は2価以上の連結基となり、その場合の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。
In the general formula (1), m which is an integer of 1 to 3 is preferably 1 or 2, and n which is an integer of 1 to 5 is preferably 1 to 3, Further, p, which is an integer of 1 or more, is preferably 6 or less, particularly preferably 1 to 3.
In the phosphine oxide or phosphine sulfide compound represented by the above general formula (1), when m = 2 and p ≧ 2, Ar 1 becomes a divalent or higher valent linking group. Specific examples in that case are shown below. However, it is not limited to these.

又、以上の前記一般式(1)で表されるホスフィンオキシド又はホスフィンスルフィド化合物の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。
m=1、p=1の場合の化合物
Specific examples of the phosphine oxide or phosphine sulfide compound represented by the above general formula (1) are shown below, but are not limited thereto.
Compound when m = 1 and p = 1

m=2、p=1の場合の化合物   Compound when m = 2 and p = 1

m=3、p=1の場合の化合物   Compound when m = 3 and p = 1

m=2、p=2の場合の化合物   Compound when m = 2 and p = 2

m=2、p=3の場合の化合物   Compound when m = 2 and p = 3

〔ホスフィンオキシド又はホスフィンスルフィド化合物の製造方法〕
前記一般式(1)で表されるホスフィンオキシド又はホスフィンスルフィド化合物の原料となるホスフィン化合物の製造方法としては特に限定はない。例えば、Synthesis 2006,2,354に記載されている以下のスキームで得ることができる。
[Method for producing phosphine oxide or phosphine sulfide compound]
There is no limitation in particular as a manufacturing method of the phosphine compound used as the raw material of the phosphine oxide or phosphine sulfide compound represented by the said General formula (1). For example, it can be obtained by the following scheme described in Synthesis 2006, 2,354.

得られた化合物を過酸化水素水等の酸化剤と反応させることにより、一般式1の化合物を得ることができる。
又、前記スキームにおいて、Ar2 =Ar3 で表されるホスフィンオキシド化合物は、Ar1 =フェニル基を例に説明すると以下のスキームで表される。
The compound of the general formula 1 can be obtained by reacting the obtained compound with an oxidizing agent such as hydrogen peroxide.
In the above scheme, the phosphine oxide compound represented by Ar 2 = Ar 3 is represented by the following scheme when Ar 1 = phenyl group is described as an example.

即ち、アリールジハライドをブチルリチウムやマグネシウム等の金属試薬と反応させ、金属化合物:M−Arを合成し、続いて、ホスフィンクロライド(1−1)を、有機溶剤中で反応させることにより(1−2)を得ることができる。その際の有機溶剤としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)等が好ましい。又、反応温度は用いる金属試薬により変わるが、好ましくは−78℃〜110℃である。次いで、(1−2)で表される化合物と過酸化水素とを有機溶剤中で反応させることにより(1−3)で表される化合物を得ることができる。その際の有機溶剤としては、アセトン、テトラヒドロフラン(THF)等が好ましい。又、反応温度は用いる有機溶剤により変わるが、好ましくは0℃〜110℃である。   That is, aryl dihalide is reacted with a metal reagent such as butyl lithium or magnesium to synthesize a metal compound: M-Ar, and then reacted with phosphine chloride (1-1) in an organic solvent (1 -2) can be obtained. As the organic solvent at that time, diethyl ether, tetrahydrofuran (THF) or the like is preferable. The reaction temperature varies depending on the metal reagent used, but is preferably -78 ° C to 110 ° C. Next, the compound represented by (1-3) can be obtained by reacting the compound represented by (1-2) with hydrogen peroxide in an organic solvent. As the organic solvent at that time, acetone, tetrahydrofuran (THF) and the like are preferable. The reaction temperature varies depending on the organic solvent used, but is preferably 0 ° C to 110 ° C.

〔光電変換素子材料〕
本発明の光電変換素子材料は、前記ホスフィンオキシド又はホスフィンスルフィド化合物からなり、その光電変換素子材料は、光電変換素子の電極バッファー材料、半導体材料、及び添加剤等として用いられ、電極バッファー材料として用いられるのが好適である。
本発明の光電変換素子材料を例えば電極バッファー材料として用いるにおいては、前記ホスフィンオキシド又はホスフィンスルフィド化合物の何れか一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用して用いてもよい。又、前記ホスフィンオキシド又はホスフィンスルフィド化合物のみから構成してもよいが、例えば、その他の高分子化合物やモノマー、各種の添加剤等を添加した構成としてもよい。
[Photoelectric conversion element materials]
The photoelectric conversion element material of the present invention is composed of the phosphine oxide or the phosphine sulfide compound, and the photoelectric conversion element material is used as an electrode buffer material, a semiconductor material, and an additive of the photoelectric conversion element, and is used as an electrode buffer material. It is preferred that
In using the photoelectric conversion element material of the present invention as an electrode buffer material, for example, any one of the phosphine oxides or phosphine sulfide compounds may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. Moreover, although you may comprise only from the said phosphine oxide or a phosphine sulfide compound, it is good also as a structure which added the other high molecular compound, the monomer, various additives, etc., for example.

光電変換素子材料としては、アニーリング処理時に結晶化するといった問題をなくす
ため、ガラス転移温度が80℃以上であるのが好ましく、110℃以上であるのがより好ましく、120℃以上であるのが更に好ましく、130℃以上であるのが特に好ましい。又、電流が取り出しにくくなって光電変換効率が低くなるといった問題をなくすため、電子移動度が10−8cm/Vs以上であるのが好ましく、10−7cm/Vs以上であるのが更に好ましく、10−6cm/Vs以上であるのが特に好ましい。
As a photoelectric conversion element material, the glass transition temperature is preferably 80 ° C. or higher, more preferably 110 ° C. or higher, and further preferably 120 ° C. or higher in order to eliminate the problem of crystallization during the annealing treatment. The temperature is preferably 130 ° C. or higher. Further, in order to eliminate the problem that the current is difficult to extract and the photoelectric conversion efficiency is reduced, the electron mobility is preferably 10 −8 cm 2 / Vs or more, and preferably 10 −7 cm 2 / Vs or more. More preferably, it is 10 −6 cm 2 / Vs or more.

〔光電変換素子〕
本発明において、光電変換素子は、1対の電極間に少なくとも活性層とバッファー層を有する光電変換素子において、バッファー層が少なくとも一方の電極に隣接した電極バッファー層であり、その電極バッファー層が前記光電変換素子材料を含有するものである。本発明の光電変換素子材料は金属に配位しうる化合物であり、そのような化合物を電極に隣接したバッファー層に含有させることにより、金属が活性層に入り込んで活性材料を分解するのを阻害するという効果が発現し得る。
[Photoelectric conversion element]
In the present invention, the photoelectric conversion element is a photoelectric conversion element having at least an active layer and a buffer layer between a pair of electrodes, the buffer layer being an electrode buffer layer adjacent to at least one electrode, and the electrode buffer layer is It contains a photoelectric conversion element material. The photoelectric conversion element material of the present invention is a compound capable of coordinating to a metal, and by containing such a compound in a buffer layer adjacent to an electrode, the metal can enter the active layer and prevent the active material from being decomposed. The effect of doing can be expressed.

図1は、有機薄膜太陽電池に用いられる一般的な光電変換素子の層構造を示す断面図を表す。図1において、光電変換素子は、透明電極101が形成された基板100上に、電極バッファー層102、並びに、p型半導体層103、p型半導体とn型半導体との混合層104、及びn型半導体層105とを有する活性層、電極バッファー層106、対向電極107が順次、形成された層構造を有する。   FIG. 1 is a sectional view showing a layer structure of a general photoelectric conversion element used in an organic thin film solar cell. In FIG. 1, a photoelectric conversion element includes an electrode buffer layer 102, a p-type semiconductor layer 103, a mixed layer 104 of a p-type semiconductor and an n-type semiconductor, and an n-type on a substrate 100 on which a transparent electrode 101 is formed. It has a layer structure in which an active layer having a semiconductor layer 105, an electrode buffer layer 106, and a counter electrode 107 are sequentially formed.

<基板>
本発明に係る光電変換素子は、通常は支持体となる基板を有する。即ち、基板上に、電極と、活性層、バッファー層とが形成される。本発明における基板材料としては従来公知のものを用いることができる。その基板材料の好適な例を挙げると、石英、ガラス、サファイア、チタニア等の無機材料;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン等のポリオレフィン、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリノルボルネン、エポキシ樹脂等の有機材料;紙、合成紙等の紙材料;ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属に絶縁性を付与するために表面をコート或いはラミネートしたもの等の複合材料等が挙げられる。ガラスとしてはソーダガラスや青板ガラスや無アルカリガラス等が挙げられる。
<Board>
The photoelectric conversion element according to the present invention usually has a substrate serving as a support. That is, an electrode, an active layer, and a buffer layer are formed on the substrate. Conventionally known materials can be used as the substrate material in the present invention. Preferred examples of the substrate material include inorganic materials such as quartz, glass, sapphire, and titania; polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyether sulfone, polyimide, nylon, polystyrene, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol copolymer, Organic materials such as fluorine resin, polyolefins such as polyvinyl chloride and polyethylene, cellulose, polyvinylidene chloride, aramid, polyphenylene sulfide, polyurethane, polycarbonate, polyarylate, polynorbornene, epoxy resin; paper materials such as paper and synthetic paper; stainless steel In addition, composite materials such as those obtained by coating or laminating the surface to impart insulating properties to metals such as titanium and aluminum can be used. Examples of the glass include soda glass, blue plate glass, and alkali-free glass.

中で、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスが好ましい。
基板の厚みに制限はなく、例えば、板状、フィルム状、シート状等のものを用いることができる。但し、通常5μm以上、中でも20μm以上、又、通常20mm以下、中でも10mm以下であるのが好ましい。基板が薄すぎると光電変換素子の強度が不足する傾向となり、基板が厚すぎるとコストが高くなったり重量が重くなりすぎたりする傾向となる。又、基板がガラスの場合は、薄すぎると機械的強度が低下し、割れやすくなるため、好ましくは0.01mm以上、より好ましくは0.1mm以上がよく、又、厚すぎると重量が重くなるため、好ましくは10mm以下、より好ましくは5mm以下がよい。
Among them, alkali-free glass is preferable because it is better that there are fewer ions eluted from the glass.
There is no restriction | limiting in the thickness of a board | substrate, For example, things, such as plate shape, a film form, and a sheet form, can be used. However, it is usually 5 μm or more, preferably 20 μm or more, and usually 20 mm or less, preferably 10 mm or less. If the substrate is too thin, the strength of the photoelectric conversion element tends to be insufficient. If the substrate is too thick, the cost tends to be high or the weight tends to be too heavy. Also, when the substrate is glass, if it is too thin, the mechanical strength decreases and it is easy to break, so it is preferably 0.01 mm or more, more preferably 0.1 mm or more, and if it is too thick, the weight becomes heavy. Therefore, it is preferably 10 mm or less, more preferably 5 mm or less.

<電極>
本発明に係る光電変換素子において、電極は、従来公知のものを用いることができ、1対の電極は、いずれか一方が透光性であればよく、両方が透光性であってもよい。ここで、透光性があるとは、太陽光の光線透過率が40%以上のものを言い、光線透過率が70%以上であることが、透明電極を透過させて活性層に光を到達させるためには好ましい。尚、光線透過率は、通常の分光光度計で測定できる。
<Electrode>
In the photoelectric conversion element according to the present invention, a conventionally known electrode can be used as the electrode, and any one of the pair of electrodes may be translucent, and both may be translucent. . Here, having translucency means that the light transmittance of sunlight is 40% or more, and that the light transmittance is 70% or more, allows light to reach the active layer through the transparent electrode. It is preferable to make it. The light transmittance can be measured with a normal spectrophotometer.

透明電極に用いられる材料は、導電性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、酸化ニッケル、酸化錫、酸化インジウム、酸化錫インジウム(ITO)、インジウムージルコニウム酸化物(IZO)、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物、或いは、金、白金、銀、クロム等の金属及びその合金、ポリチオフェン誘導体にポリスチレンスルフォン酸をドーピングしたPEDOT/PSSや、ポリピロール及びポリアニリン等にヨウ素等をドーピングした導電性ポリマー等が挙げられる。これらの電極材料は、単独で用いてもよいが、複数の材料を混合して用いてもよい。中でも、光が透過する位置にある電極は、ITO、酸化錫、酸化亜鉛、IZO等の酸化物等の透明電極を用いる
ことが好ましい。又、ITO、酸化錫、酸化亜鉛、金、コバルト、ニッケル、白金等の仕事関数の高い材料と、アルミニウム、銀、リチウム、インジウム、カルシウム、マグネシウム等を組み合わせて用いてもよい。尚、電極は、光吸収により生じた正孔及び電子を捕集する機能を有するものであり、従って、電極には、正孔及び電子を捕集するのに適した電極材料を用いることが好ましい。正孔の捕集に適した電極の材料を挙げると、例えば、金、ITO等の高い仕事関数を有する材料が挙げられる。一方、電子の捕集に適した電極の材料を挙げると、例えば、アルミニウムのような低い仕事関数を有する材料が挙げられる。
The material used for the transparent electrode is not particularly limited as long as it has conductivity. For example, nickel oxide, tin oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium-zirconium oxide ( IZO), conductive metal oxides such as titanium oxide and zinc oxide, metals such as gold, platinum, silver and chromium and alloys thereof, PEDOT / PSS in which polythiophene derivatives are doped with polystyrene sulfonic acid, polypyrrole, polyaniline, etc. Examples thereof include conductive polymers doped with iodine or the like. These electrode materials may be used alone, or a plurality of materials may be mixed and used. Especially, it is preferable to use transparent electrodes, such as oxides, such as ITO, a tin oxide, zinc oxide, and IZO, for the electrode in the position which permeate | transmits light. Alternatively, a material having a high work function such as ITO, tin oxide, zinc oxide, gold, cobalt, nickel, or platinum may be used in combination with aluminum, silver, lithium, indium, calcium, magnesium, or the like. The electrode has a function of collecting holes and electrons generated by light absorption. Therefore, it is preferable to use an electrode material suitable for collecting holes and electrons. . Examples of electrode materials suitable for collecting holes include materials having a high work function such as gold and ITO. On the other hand, an electrode material suitable for collecting electrons includes a material having a low work function such as aluminum.

透明電極の膜厚は、抵抗値に合わせて任意に選ぶことができるが、通常10nm以上、中でも50nm以上、又、通常1000nm以下、中でも500nm以下、更には300nm以下、特には100nm以下とすることが好ましい。電極が厚すぎると透明性が低下し、高コストとなる可能性があり、薄すぎると直列抵抗が大きく、性能が低下する傾向となる。又、透明電極のシート抵抗は、短絡電流を大きくする観点から、好ましくは300Ω/□以下、より好ましくは200Ω/□以下である。   The film thickness of the transparent electrode can be arbitrarily selected according to the resistance value, but is usually 10 nm or more, especially 50 nm or more, and usually 1000 nm or less, especially 500 nm or less, more preferably 300 nm or less, particularly 100 nm or less. Is preferred. If the electrode is too thick, the transparency may be lowered and the cost may be increased. If the electrode is too thin, the series resistance is large and the performance tends to be lowered. The sheet resistance of the transparent electrode is preferably 300Ω / □ or less, more preferably 200Ω / □ or less, from the viewpoint of increasing the short-circuit current.

尚、透明電極の形成方法としては、例えば、真空蒸着、スパッタ等のドライプロセス、又、例えば、導電性インク等を用いたウェットプロセスのいずれをも用いることができる。この際、導電性インクとしては任意のものを使用することができ、例えば、導電性高分子、金属粒子分散液等を用いることができる。又、電極は2層以上積層して形成してもよく、電気特性や濡れ特性等の付与のために表面処理を施してもよい。   In addition, as a formation method of a transparent electrode, any of dry processes, such as vacuum evaporation and a sputter | spatter, for example, and a wet process using conductive ink etc. can be used, for example. At this time, any conductive ink can be used. For example, a conductive polymer, a metal particle dispersion, or the like can be used. The electrode may be formed by laminating two or more layers, and may be subjected to a surface treatment for imparting electrical characteristics, wetting characteristics, and the like.

対向電極としては、好ましくは、白金、金、銀、銅、鉄、錫、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム、及びマグネシウム等の金属及びその合金、弗化リチウム、弗化セシウム等の無機塩、酸化ニッケル、酸化アルミニウム、酸化リチウム、酸化セシウム等の金属酸化物等が挙げられる。電極保護の観点から、好ましくは白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウム、インジウム等の金属及びそれら金属の合金が挙げられる。   The counter electrode is preferably a metal such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, zinc, aluminum, indium, chromium, lithium, sodium, potassium, cesium, calcium and magnesium, and alloys thereof, lithium fluoride And inorganic salts such as cesium fluoride, and metal oxides such as nickel oxide, aluminum oxide, lithium oxide, and cesium oxide. From the viewpoint of electrode protection, metals such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, aluminum, and indium and alloys of these metals are preferable.

対抗電極の膜厚も、抵抗値に合わせて任意に選ぶことができるが、通常10nm以上、中でも50nm以上、又、通常1000nm以下、中でも500nm以下、更には300nm以下、特には100nm以下とすることが好ましい。
尚、対向電極の形成方法としては、例えば、真空蒸着、電子線ビーム、スパッタリング、メッキ、CVD等のドライプロセス、又、例えば、イオンプレーティングコーティング、ゾル−ゲル、スピンコート、インクジェット等のウェットプロセスのいずれをも用いることができる。この際、導電性インクとしては任意のものを使用することができ、例えば、導電性高分子、金属粒子分散液等を用いることができる。又、電極は2層以上積層して形成してもよく、電気特性や濡れ特性等の付与のために表面処理を施してもよい。
The film thickness of the counter electrode can also be arbitrarily selected according to the resistance value, but is usually 10 nm or more, especially 50 nm or more, and usually 1000 nm or less, especially 500 nm or less, more preferably 300 nm or less, and particularly 100 nm or less. Is preferred.
As a method for forming the counter electrode, for example, a dry process such as vacuum deposition, electron beam, sputtering, plating, and CVD, or a wet process such as ion plating coating, sol-gel, spin coating, and inkjet. Any of these can be used. At this time, any conductive ink can be used. For example, a conductive polymer, a metal particle dispersion, or the like can be used. The electrode may be formed by laminating two or more layers, and may be subjected to a surface treatment for imparting electrical characteristics, wetting characteristics, and the like.

<活性層>
本発明に係る光電変換素子において、活性層はp型半導体とn型半導体を含む。光電変換素子では、光が活性層に吸収され、p型半導体とn型半導体の界面で電気が発生し、発生した電気が電極から取り出される。その活性層の層構成としては、p型半導体とn型半導体が積層された薄膜積層型、p型半導体とn型半導体が混合したバルクヘテロ接合型、薄膜積層型の中間層にp型半導体とn型半導体が混合した層(i層)を有する構造等が挙げられる。
<Active layer>
In the photoelectric conversion element according to the present invention, the active layer includes a p-type semiconductor and an n-type semiconductor. In the photoelectric conversion element, light is absorbed by the active layer, electricity is generated at the interface between the p-type semiconductor and the n-type semiconductor, and the generated electricity is extracted from the electrode. As the layer structure of the active layer, a thin film stacked type in which a p-type semiconductor and an n-type semiconductor are stacked, a bulk heterojunction type in which a p-type semiconductor and an n-type semiconductor are mixed, and a p-type semiconductor and an n-type intermediate layer are formed. And a structure having a layer (i layer) mixed with a type semiconductor.

本発明において、p型半導体としては従来公知のものを用いることができ、低分子材料と高分子材料が挙げられる。低分子材料として、ナフタセン、ペンタセン、ピレン、フラーレン等の縮合芳香族炭化水素;α−セキシチオフェン等のチオフェン環を4個以上含む
オリゴチオフェン類;チオフェン環、ベンゼン環、フルオレン環、ナフタレン環、アントラセン環、チアゾール環、チアジアゾール環、ベンゾチアゾール環等を合計4個以上連結したもの;銅フタロシアニン、亜鉛フタロシアニン、パーフルオロ銅フタロシアニン等のフタロシアニン化合物、テトラベンゾポルフィリンやその金属錯体等のポルフィリン化合物及びその金属塩等の大環状化合物等も挙げられる。低分子材料は、蒸着法によって製膜したり、半導体の可溶性前駆体を塗布後、半導体に変換することによって製膜する方法がある。
In the present invention, a conventionally known p-type semiconductor can be used, and examples thereof include a low molecular material and a high molecular material. As low molecular weight materials, condensed aromatic hydrocarbons such as naphthacene, pentacene, pyrene, fullerene; oligothiophenes containing 4 or more thiophene rings such as α-sexithiophene; thiophene ring, benzene ring, fluorene ring, naphthalene ring, Concatenated four or more anthracene rings, thiazole rings, thiadiazole rings, benzothiazole rings, etc .; phthalocyanine compounds such as copper phthalocyanine, zinc phthalocyanine, perfluoro copper phthalocyanine, porphyrin compounds such as tetrabenzoporphyrin and metal complexes thereof, and the like Examples also include macrocyclic compounds such as metal salts. Low molecular weight materials include film formation by vapor deposition or film formation by applying a soluble semiconductor precursor and then converting it to a semiconductor.

高分子材料として、特に限定はなく、ポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリチエニレンビニレン、ポリアセチレン、ポリアニリン等の共役ポリマー半導体;アルキル置換されたオリゴチオフェン等のポリマー半導体も挙げられる。また、二種以上のモノマー単位を共重合させたポリマー半導体も挙げられる。これらは、有機溶媒に可溶な半導体であり、有機太陽電池素子の製造プロセスにおいて塗布法を使用できるため、好ましい。   The polymer material is not particularly limited, and examples thereof include conjugated polymer semiconductors such as polythiophene, polyfluorene, polythienylene vinylene, polyacetylene, and polyaniline; and polymer semiconductors such as alkyl-substituted oligothiophenes. Moreover, the polymer semiconductor which copolymerized 2 or more types of monomer units is also mentioned. These are semiconductors that are soluble in an organic solvent, and are preferable because a coating method can be used in the manufacturing process of an organic solar cell element.

共役ポリマー半導体は、例えば、Handbook of Conducting Polymers, 3rd Ed.(全2巻),2007、Materials Science and Engineering,2001,32,1−40、Pure Appl.Chem.2002,74, 2031−3044、Handbook of THIOPHENE−BASED MATERIALS(全2巻),2009などの公知文献に記載されたポリマーやその誘導体、または記載されているモノマーの組み合わせによって合成し得るポリマーを用いることができる。ポリマーまたはモノマーの置換基は、溶解性、結晶性、製膜性、HOMOレベルまたはLUMOレベルを制御するために選択することができる。   Conjugated polymer semiconductors are described in, for example, Handbook of Conducting Polymers, 3rd Ed. (2 volumes), 2007, Materials Science and Engineering, 2001, 32, 1-40, Pure Appl. Chem. Use polymers that can be synthesized by polymers described in known literature such as 2002, 74, 2031-3044, Handbook of THIOPHENE-BASED MATERIALS (2 volumes in total), 2009, or derivatives thereof, or combinations of the monomers described. Can do. Polymer or monomer substituents can be selected to control solubility, crystallinity, film formability, HOMO level or LUMO level.

なお、上記一種のポリマー半導体でも複数種の化合物のポリマー半導体でもよい。高分子材料は、製膜された状態において、何らかの自己組織化した構造を有するものであっても、アモルファス状態であっても良い。
高分子材料の具体例としては以下のものが挙げられるが、これに限定されることはない。
The one kind of polymer semiconductor or a plurality of kinds of compound semiconductors may be used. The polymer material may have any self-organized structure in the film-formed state, or may be in an amorphous state.
Specific examples of the polymer material include the following, but are not limited thereto.

p型半導体としてはポルフィリン化合物及びポリマー半導体の少なくとも一方を用いることが好ましい。
又、n型半導体としても従来公知のものを用いることができるが、本発明の前記一般式(1)で表される化合物を用いることもできる。又、フラーレン化合物、8−ヒドロキシ
キノリンアルミニウムに代表されるキノリノール誘導体金属錯体、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、ペリレンジイミド誘導体、ターピリジン金属錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体、ペリノン誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、アルダジン誘導体、ビススチリル誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、キノキサリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、ビピリジン誘導体、ボラン誘導体、アントラセン、ピレン、ナフタセン、ペンタセン等の縮合多環芳香族炭化水素の全弗化物、単層カーボンナノチューブ等が挙げられる。また、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、ペリレンジイミド誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、キノキサリン誘導体、ビピリジン誘導体およびボラン誘導体のうち少なくとも1つを構成ユニットとするn型ポリマーなどが挙げられる。
その中でも、フラーレン化合物、ボラン誘導体、チアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、N−アルキル置換されたナフタレンテトラカルボン酸ジイミドおよびN−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体並びにボラン誘導体、チアゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、N−アルキル置換されたナフタレンテトラカルボン酸ジイミドおよびN−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体のうち少なくとも1つを構成ユニットとするポリマーが好ましく、フラーレン化合物、N−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体およびN−アルキル置換されたナフタレンテトラカルボン酸ジイミド並びにN−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体およびN−アルキル置換されたナフタレンテトラカルボン酸ジイミドのうち少なくとも1つを構成ユニットとするn型ポリマーを構成ユニットとするn型ポリマーがより好ましい。これらの化合物を一種又は二種以上含んでもよい。
As the p-type semiconductor, it is preferable to use at least one of a porphyrin compound and a polymer semiconductor.
Moreover, although a conventionally well-known thing can be used also as an n-type semiconductor, the compound represented by the said General formula (1) of this invention can also be used. In addition, fullerene compounds, quinolinol derivative metal complexes represented by 8-hydroxyquinoline aluminum, condensed ring tetracarboxylic acid diimides such as naphthalene tetracarboxylic acid diimide, perylene tetracarboxylic acid diimide, perylene diimide derivatives, terpyridine metal complex, tropolone metal Complexes, flavonol metal complexes, perinone derivatives, benzimidazole derivatives, benzoxazole derivatives, thiazole derivatives, benzothiazole derivatives, benzothiadiazole derivatives, oxadiazole derivatives, thiadiazole derivatives, triazole derivatives, aldazine derivatives, bisstyryl derivatives, pyrazine derivatives, phenanthroline derivatives , Quinoxaline derivatives, benzoquinoline derivatives, bipyridine derivatives, borane derivatives, anthracene, pyrene Naphthacene, total fluoride condensed polycyclic aromatic hydrocarbon such as pentacene, single-walled carbon nanotubes, and the like. In addition, condensed ring tetracarboxylic acid diimides such as naphthalene tetracarboxylic acid diimide and perylene tetracarboxylic acid diimide, perylene diimide derivatives, benzimidazole derivatives, benzoxazole derivatives, thiazole derivatives, benzothiazole derivatives, benzothiadiazole derivatives, oxadiazole derivatives , Thiadiazole derivatives, triazole derivatives, pyrazine derivatives, phenanthroline derivatives, quinoxaline derivatives, bipyridine derivatives, and n-type polymers having a borane derivative as a constituent unit.
Among them, fullerene compounds, borane derivatives, thiazole derivatives, benzothiazole derivatives, benzothiadiazole derivatives, N-alkyl substituted naphthalene tetracarboxylic acid diimides and N-alkyl substituted perylene diimide derivatives and borane derivatives, thiazole derivatives, benzthiazoles A polymer comprising at least one of a derivative, a benzothiadiazole derivative, an N-alkyl-substituted naphthalenetetracarboxylic acid diimide and an N-alkyl-substituted perylene diimide derivative is preferable, and a fullerene compound and an N-alkyl-substituted polymer are preferable. Perylene diimide derivatives and N-alkyl substituted naphthalenetetracarboxylic acid diimides and N-alkyl substituted perylene diimide derivatives and N-alkyls n-type polymer as a constituent unit of the n-type polymer as a constituent unit of at least one of the substituted naphthalene tetracarboxylic diimide is more preferable. You may contain 1 type, or 2 or more types of these compounds.

<フラーレン化合物>
本発明のフラーレン化合物としては、特に制限はないが、一般式(n1)、 (n2)、 (
n3)もしくは(n4)で表される部分構造を有するフラーレン化合物が好ましい。
<Fullerene compound>
Although there is no restriction | limiting in particular as a fullerene compound of this invention, General formula (n1), (n2), (
A fullerene compound having a partial structure represented by n3) or (n4) is preferred.

一般式(n1)、(n2)、(n3)及び(n4)中のフラーレン(FLN)は、閉殻構造を有する炭素クラスターである。フラーレンの炭素数は、通常60〜130の偶数であれば何でも良い。フラーレンとしては、例えば、C60 、C70、C76、C78、C82、C84、C90
、C94、C96及びこれらよりも多くの炭素を有する高次の炭素クラスターなどが挙げられる。その中でも、C60もしくはC70が好ましく、C60がさらに好ましい。
Fullerenes (FLN) in the general formulas (n1), (n2), (n3) and (n4) are carbon clusters having a closed shell structure. The carbon number of fullerene is not particularly limited as long as it is usually an even number of 60 to 130. As the fullerene, for example, C 60 , C 70 , C 76 , C 78 , C 82 , C 84 , C 90
, C 94 , C 96, and higher-order carbon clusters having more carbon than these. Among these, C60 or C70 is preferable, and C60 is more preferable.

フラーレンとしては、一部のフラーレン環上の炭素―炭素結合が切れていても良い。又、一部の炭素原子が、他の原子に置き換えられていても良い。さらに、金属原子、非金属原子あるいはこれらから構成される原子団をフラーレンケージ内に内包していても良い。
d、e、f、gは整数であり、通常d、e、f、gの合計が1〜5であり、好ましくは1〜3である。(n1)、(n2)、(n3)、(n4)中の付加基は、フラーレン骨格中の同一の五員環もしくは六員環に付加される。Lは1〜8の整数である。Lとして好ましくは1以上4以下の整数であり、さらに好ましくは1以上2以下の整数である。
As fullerenes, carbon-carbon bonds on some fullerene rings may be broken. Some carbon atoms may be replaced with other atoms. Furthermore, a metal atom, a non-metal atom, or an atomic group composed of these may be included in the fullerene cage.
d, e, f and g are integers, and the sum of d, e, f and g is usually 1 to 5, preferably 1 to 3. The additional groups in (n1), (n2), (n3), and (n4) are added to the same 5-membered ring or 6-membered ring in the fullerene skeleton. L is an integer of 1-8. L is preferably an integer of 1 to 4, more preferably an integer of 1 to 2.

一般式(n1)中のRは置換基を有していてもよい炭素数1〜14のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数1〜14のアルコキシ基、置換基を有していてもよい芳香族基である。
アルキル基としては、炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基もしくはイソブチル基がより好ましく、メチル基およびエチル基が特に好ましい。
R 1 in the general formula (n1) has an optionally substituted alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, an optionally substituted alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms, and a substituent. An aromatic group that may be present.
As an alkyl group, a C1-C10 alkyl group is preferable, a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group or isobutyl group is more preferable, and a methyl group and an ethyl group are especially preferable.

アルコキシ基としては、炭素数1〜10のアルコキシ基が好ましく、炭素数1〜6のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基およびエトキシ基が特に好ましい。
芳香族基としては、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基および炭素数2〜20の芳香族複素環基が好ましく、好ましくはフェニル基、チエニル基、フリル基およびピリジル基がより好ましく、フェニル基およびチエニル基がさらに好ましい。
As an alkoxy group, a C1-C10 alkoxy group is preferable, a C1-C6 alkoxy group is more preferable, and a methoxy group and an ethoxy group are especially preferable.
As the aromatic group, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms and an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms are preferable, and a phenyl group, a thienyl group, a furyl group, and a pyridyl group are more preferable. More preferred are groups and thienyl groups.

上記アルキル基に置換してもよい置換基とは、ハロゲン原子又はシリル基である。置換
してもよいハロゲン原子としては、フッ素原子が好ましい。
シリル基としては、ジアリールアルキルシリル基、ジアルキルアリールシリル基、トリアリールシリル基、トリアルキルシリル基が好ましく、ジアルキルアリールシリル基がより好ましく、ジメチルアリールシリル基がさらに好ましい。
The substituent which may be substituted on the alkyl group is a halogen atom or a silyl group. The halogen atom that may be substituted is preferably a fluorine atom.
The silyl group is preferably a diarylalkylsilyl group, a dialkylarylsilyl group, a triarylsilyl group, or a trialkylsilyl group, more preferably a dialkylarylsilyl group, and even more preferably a dimethylarylsilyl group.

一般式(n1)中のR〜Rは各々独立した置換基を表し、水素原子、置換基を有していても良い炭素数1〜14のアルキル基、置換基を有していても良い炭素数1〜14のフッ化アルキル基、置換基を有していても良い芳香族基である。
アルキル基としては、炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基およびn−ヘキシル基が好ましい。
R 2 to R 4 in the general formula (n1) each represent an independent substituent, and may have a hydrogen atom, a C 1-14 alkyl group which may have a substituent, or a substituent. It is a good fluorinated alkyl group having 1 to 14 carbon atoms and an aromatic group which may have a substituent.
As an alkyl group, a C1-C10 alkyl group is preferable and a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, and n-hexyl group are preferable.

フッ化アルキル基としては、パーフルオロオクチル基、パーフルオロヘキシル基およびパーフルオロブチル基が好ましい。
芳香族基は、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基および炭素数2〜20の芳香族複素環基が好ましく、フェニル基、チエニル基、フリル基およびピリジル基がより好ましく、フェニル基およびチエニル基さらに好ましい。
As the fluorinated alkyl group, a perfluorooctyl group, a perfluorohexyl group, and a perfluorobutyl group are preferable.
The aromatic group is preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms and an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, more preferably a phenyl group, a thienyl group, a furyl group and a pyridyl group, and a phenyl group and a thienyl group. Further preferred.

芳香族基が有していてもよい置換基は、フッ素原子、炭素数1〜14のアルキル基、炭素数1〜14のフッ化アルキル基、炭素数1〜14のアルコキシ基および炭素数3〜10の芳香族基が好ましく、フッ素原子および炭素数1〜14のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基、n−ブトキシ基および2−エチルヘキシルオキシ基がさらに好ましい。
芳香族基が置換基を有する場合、その数に限定は無いが、1〜3が好ましく、1がより好ましい。芳香族基が置換基を複数有する場合、その置換基の種類は異なっていてもよいが、好ましくは同一である。
The substituent that the aromatic group may have is a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, a fluorinated alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms, and 3 to 3 carbon atoms. 10 aromatic groups are preferable, a fluorine atom and an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms are more preferable, and a methoxy group, an n-butoxy group, and a 2-ethylhexyloxy group are further preferable.
When an aromatic group has a substituent, although there is no limitation in the number, 1-3 are preferable and 1 is more preferable. When the aromatic group has a plurality of substituents, the types of the substituents may be different, but are preferably the same.

一般式(n2)中のR〜Rは各々独立に、水素原子あるいは置換基を有してもよい炭素数1〜14のアルキル基あるいは置換基を有していても良い芳香族基である。
アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ヘキシル基およびオクチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
R 5 to R 9 in the general formula (n2) are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent or an aromatic group which may have a substituent. is there.
As the alkyl group, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, an n-hexyl group and an octyl group are preferable, and a methyl group is more preferable.

芳香族基は、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基および炭素数2〜20の芳香族複素環基が好ましく、フェニル基およびピリジル基がより好ましく、フェニル基がさらに好ましい。
芳香族基が有してよい置換基として特に限定は無いが、フッ素原子、炭素数1〜14のアルキル基、炭素数1〜14のフッ化アルキル基および炭素数1〜14のアルコキシ基が好ましく、炭素数1〜14のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基がさらに好ましい。
The aromatic group is preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms and an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, more preferably a phenyl group and a pyridyl group, and further preferably a phenyl group.
Although there is no limitation in particular as a substituent which an aromatic group may have, a fluorine atom, a C1-C14 alkyl group, a C1-C14 fluorinated alkyl group, and a C1-C14 alkoxy group are preferable. And more preferably an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms, and even more preferably a methoxy group.

置換基を有する場合、その数に限定は無いが、1〜3が好ましく、1がより好ましい。置換基の種類は異なっていてもよいが、好ましくは同一である。
一般式(n3)中のArは、置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基または炭素数2〜20の芳香族複素環基であり、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、アントリル基、フルオレニル基、ピレニル基、ペリレニル基、ターフェニル基、チエニル基、フリル基、ピリジル基、ピリミジル基、キノリル基、キノキサリル基、ピラジル基、イミダゾイル基、ピラゾイル基、オキサゾール基、チアゾール基、オキサジアゾール基、ピロール基、トリアゾール基、チアジアゾール基、ベンゾチエニル基、ベンゾフリル基、フラノフリル基、ジベンゾチエニル基、チエノチエニル基、ジベンゾフリル基、フェナントリル基、カルバゾイル基、キノキサリル基、ベンゾキノキサ
リル基、カルバゾイル基およびフェニルカルバゾイル基が好ましく、フェニル基、チエニル基、フリル基、チアゾール基、ピロール基、トリアゾール基およびチアジアゾール基がさらに好ましい。
When it has a substituent, the number is not limited, but 1 to 3 is preferable, and 1 is more preferable. The types of substituents may be different, but are preferably the same.
Ar 5 in the general formula (n3) is an optionally substituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, and includes a phenyl group and a naphthyl group. Group, biphenyl group, phenanthryl group, anthryl group, fluorenyl group, pyrenyl group, perylenyl group, terphenyl group, thienyl group, furyl group, pyridyl group, pyrimidyl group, quinolyl group, quinoxalyl group, pyrazyl group, imidazolyl group, pyrazoyl group , Oxazole group, thiazole group, oxadiazole group, pyrrole group, triazole group, thiadiazole group, benzothienyl group, benzofuryl group, furanofuryl group, dibenzothienyl group, thienothienyl group, dibenzofuryl group, phenanthryl group, carbazoyl group, quinoxalyl group Benzoquinoxalyl group, carbazoyl group and Preferably E sulfonyl carbazoyl group, a phenyl group, a thienyl group, a furyl group, a thiazole group, a pyrrole group, a triazole group and a thiadiazole group is more preferred.

有していてもよい置換基として限定は無いが、フッ素原子、塩素原子、水酸基、シアノ基、シリル基、ボリル基、アルキル基で置換しても良いアミノ基、炭素数1〜14のアルキル基、炭素数1〜14のフッ化アルキル基、炭素数1〜14のアルコキシ基、炭素数1〜14のアルキルカルボニル基、炭素数1〜14のアルキルチオ基、炭素数1〜14のアルケニル基、炭素数1〜14のアルキニル基、エステル基、アリールカルボニル基、アリールチオ基、アリールオキシ基、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基および炭素数2〜20の複素環基が好ましく、フッ素原子、炭素数1〜14のアルキル基、炭素数1〜14のアルコキシ基、エステル基、炭素数1〜14のアルキルカルボニル基およびアリールカルボニル基がより好ましい。   Although there is no limitation as a substituent which may have, a fluorine atom, a chlorine atom, a hydroxyl group, a cyano group, a silyl group, a boryl group, an amino group which may be substituted with an alkyl group, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms A fluorinated alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms, an alkylcarbonyl group having 1 to 14 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 14 carbon atoms, an alkenyl group having 1 to 14 carbon atoms, carbon Preferred are an alkynyl group having 1 to 14 carbon atoms, an ester group, an arylcarbonyl group, an arylthio group, an aryloxy group, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and a heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms. An alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms, an ester group, an alkylcarbonyl group having 1 to 14 carbon atoms, and an arylcarbonyl group are more preferable.

炭素数1〜14のアルキル基として、より好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基である。
炭素数1〜14のアルコキシ基として、より好ましくは、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシル基である。
炭素数1〜14のアルキルカルボニル基として、より好ましくは、アセチル基である。
The alkyl group having 1 to 14 carbon atoms is more preferably a methyl group, an ethyl group, or a propyl group.
More preferably, it is a methoxy group, an ethoxy group, and a propoxyl group as a C1-C14 alkoxy group.
The alkylcarbonyl group having 1 to 14 carbon atoms is more preferably an acetyl group.

エステル基として、より好ましくは、メチルエステル基、n-ブチルエステル基である。
アリールカルボニル基として、より好ましくは、ベンゾイル基である。
置換基を有する場合、その数に限定は無いが、1〜4が好ましく、1〜3がより好ましい。置換基が複数の場合、その種類は異なっていてもよいが、好ましくは同一である。
一般式(n3)中のR10〜R13は各々独立して、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアミノ基、置換基を有してもよいアルコキシ基または置換基を有しても良いアルキルチオ基である。R22またはR23は、R24またはR25との間のいずれか一方と環を形成してもよい。
More preferably, the ester group is a methyl ester group or an n-butyl ester group.
As the arylcarbonyl group, a benzoyl group is more preferable.
When it has a substituent, although there is no limitation in the number, 1-4 are preferable and 1-3 are more preferable. When there are a plurality of substituents, the types may be different, but are preferably the same.
R 10 to R 13 in the general formula (n3) may each independently have a hydrogen atom, an alkyl group that may have a substituent, an amino group that may have a substituent, or a substituent. It is a good alkoxy group or an alkylthio group which may have a substituent. R 22 or R 23 may form a ring with either one of R 24 or R 25 .

環を形成する場合における構造は、例えば、芳香族基が縮合したビシクロ構造である一般式(n5)で示すことができる。
一般式(n5)中におけるhは前記fと同様であり、Uは、酸素原子、硫黄原子、メチル基およびエチル基等の炭素数1〜6のアルキル基で置換されていてもよいアミノ基、メトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシル基、炭素数1〜5の炭化水素基、炭素数6〜2
0の芳香族炭化水素基または炭素数2〜20の芳香族複素環基で置換されていてもよい炭素数1若しくは2のアルキレン基およびフェニレン基等のアリーレン基である。
The structure in the case of forming a ring can be represented by, for example, the general formula (n5) which is a bicyclo structure in which an aromatic group is condensed.
H in the general formula (n5) is the same as the above f, and U is an amino group which may be substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms such as an oxygen atom, a sulfur atom, a methyl group and an ethyl group, C1-C6 alkoxyl group such as methoxy group, C1-C5 hydrocarbon group, C6-C2
An arylene group such as a phenylene group or an alkylene group having 1 or 2 carbon atoms which may be substituted with a 0 aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms.

一般式(n4)中のR14〜R15は各々独立して、水素原子、アルコキシカルボニル基
、置換基を有していても良い炭素数1〜14のアルキル基または置換基を有していても良い芳香族基である。
アルコキシカルボニル基におけるアルコキシ基は、炭素数1〜12の炭化水素基およびフッ化アルキル基が好ましく、炭素数1〜12の炭化水素基がより好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ヘキシル基、オクチル基、2-プロピルペンチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシルメ
チル基およびベンジル基がさらに好ましく、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基およびn−ヘキシル基が特に好ましい。
R 14 to R 15 in the general formula (n4) each independently have a hydrogen atom, an alkoxycarbonyl group, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. Is also a good aromatic group.
The alkoxy group in the alkoxycarbonyl group is preferably a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms and a fluorinated alkyl group, more preferably a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group. Group, n-butyl group, isobutyl group, n-hexyl group, octyl group, 2-propylpentyl group, 2-ethylhexyl group, cyclohexylmethyl group and benzyl group are more preferable, methyl group, ethyl group, isopropyl group, n- Particularly preferred are butyl, isobutyl and n-hexyl groups.

アルキル基としては、炭素数1〜8の直鎖アルキル基が好ましく、n−プロピル基がより好ましい。アルキル基が有してもよい置換基に特に限定は無いが、好ましくはアルコキシカルボニル基である。アルコキシカルボニル基のアルコキシ基は、炭素数1〜14の炭化水素基およびフッ化アルキル基が好ましく、炭素数1〜14の炭化水素基がより好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ヘキシル基、オクチル基、2-プロピルペンチル基、2−エチルヘキシル基、2-エチルヘキシル基、シクロヘキシルメチル基およびベンジル基がさらに好ましく、メチル基およびn−ブチル基が特に好ましい。   As the alkyl group, a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is preferable, and an n-propyl group is more preferable. There is no particular limitation on the substituent that the alkyl group may have, but an alkoxycarbonyl group is preferred. The alkoxy group of the alkoxycarbonyl group is preferably a hydrocarbon group having 1 to 14 carbon atoms and a fluorinated alkyl group, more preferably a hydrocarbon group having 1 to 14 carbon atoms, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group. Group, n-butyl group, isobutyl group, n-hexyl group, octyl group, 2-propylpentyl group, 2-ethylhexyl group, 2-ethylhexyl group, cyclohexylmethyl group and benzyl group are more preferable, methyl group and n-butyl group The group is particularly preferred.

芳香族基は、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基および炭素数2〜20の芳香族複素環基が好ましく、フェニル基、ビフェニル基、チエニル基、フリル基およびピリジル基が好ましく、フェニル基およびチエニル基がさらに好ましい。。芳香族基が有していても良い置換基として、炭素数1〜14のアルキル基、炭素数1〜14のフッ化アルキル基および炭素数1〜14のアルコキシ基が好ましく、炭素数1〜14のアルコキシ基がさらに好ましく、メトキシ基および2−エチルヘキシルオキシ基が特に好ましい。置換基を有する場合、その数に限定は無いが、好ましくは1〜3であり、より好ましくは1である。置換基の種類は異なっていても同一でもよく、好ましくは同一である。   The aromatic group is preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms and an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, preferably a phenyl group, a biphenyl group, a thienyl group, a furyl group or a pyridyl group, And more preferred are thienyl groups. . As the substituent that the aromatic group may have, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, a fluorinated alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms are preferable, and 1 to 14 carbon atoms are preferable. Are more preferable, and a methoxy group and a 2-ethylhexyloxy group are particularly preferable. When it has a substituent, there is no limitation in the number, However, Preferably it is 1-3, More preferably, it is 1. The types of substituents may be different or the same, preferably the same.

置換基を有する場合、その数に限定は無いが、好ましくは1〜3であり、より好ましくは1である。置換基の種類は異なっていても同一でもよく、好ましくは同一である。
一般式(n4)の構造として好ましくは、R14、R15が共にアルコキシカルボニル基であるか、R14、R15が共に芳香族基であるか、R14が芳香族基で、かつR15が3−(アルコキシカルボニル)プロピル基である。
When it has a substituent, there is no limitation in the number, However, Preferably it is 1-3, More preferably, it is 1. The types of substituents may be different or the same, preferably the same.
As the structure of the general formula (n4), preferably R 14 and R 15 are both alkoxycarbonyl groups, R 14 and R 15 are both aromatic groups, R 14 is an aromatic group, and R 15 Is a 3- (alkoxycarbonyl) propyl group.

なお、フラーレン化合物としては、上記一種の化合物でも複数種の化合物の混合物でもよい。
該フラーレン化合物は蒸着法や塗布法で製膜できる。特に、塗布法を適用できるようにするためには、当該フラーレン化合物自体が液状で塗布可能であるか、当該フラーレン化合物が何らかの溶媒に対して溶解性が高く溶液として塗布可能であることが好ましい。
In addition, as a fullerene compound, the said 1 type compound or the mixture of multiple types of compound may be sufficient.
The fullerene compound can be formed by vapor deposition or coating. In particular, in order to be able to apply the coating method, it is preferable that the fullerene compound itself can be applied in a liquid state or that the fullerene compound is highly soluble in some solvent and can be applied as a solution.

本発明のフラーレン化合物の溶媒は、非極性有機溶媒であれば、特段に制限はないが、非ハロゲン系溶媒が好ましい。ジクロロベンゼンなどのハロゲン系溶媒でも可能であるが、環境負荷の面等から代替が求められている。
非ハロゲン系溶媒としては、例えば、非ハロゲン系芳香族炭化水素類が挙げられる。その中でも好ましくはトルエン、キシレン、シクロヘキシルベンゼンなどである。
The solvent for the fullerene compound of the present invention is not particularly limited as long as it is a nonpolar organic solvent, but a non-halogen solvent is preferred. Although halogen-based solvents such as dichlorobenzene are also possible, alternatives are required in terms of environmental impact.
Examples of non-halogen solvents include non-halogen aromatic hydrocarbons. Of these, toluene, xylene, cyclohexylbenzene and the like are preferable.

[フラーレン化合物の製造方法]
本発明のフラーレン化合物の製造方法としては、特に制限はないが、例えば、部分構造(n1)を有するフラーレンの合成方法としては、国際公開WO2008/059771号パンフレットやJ.Am.Chem.Soc.,2008,130(46),15429−15436に記載されている公知文献によって、実施可能であり、部分構造(n2)
を有するフラーレンの合成方法としては、J.Am.Chem.Soc.1993,115,9798−9799、Chem.Mater.2007,19,5363−5372やChem.Mater.2007,19,5194−5199に記載されている公知文献によって、実施可能であり、部分構造(n3)を有するフラーレンの合成方法としては、Angew.Chem.Int.Ed.Engl.1993,32,78−80、Tetrahedron Lett. 1997, 38, 285−288、国際公開WO2008/018931パンフレット、国際公開WO2009/086210パンフレットに記載されている公知文献によって、実施可能であり、部分構造(n4)を有するフラーレンの合成方法としては、J.Chem.Soc., Perkin Trans.1,1997 1595、Thin Solid Films 489(2005)251−256、Adv.Funct.Mater.2005,15,1979−1987やJ.Org.Chem.1995,60,532−538に記載されている公知文献によって、実施可能である。
[Production method of fullerene compound]
Although there is no restriction | limiting in particular as a manufacturing method of the fullerene compound of this invention, For example, as a synthesis method of fullerene which has a partial structure (n1), international publication WO2008 / 059771 pamphlet, J. Org. Am. Chem. Soc. , 2008, 130 (46), 15429-15436, and can be implemented by a partial structure (n2).
As a method for synthesizing fullerene having the above, J. et al. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9798-9799, Chem. Mater. 2007, 19, 5363-5372 and Chem. Mater. The synthesis method of fullerene having a partial structure (n3) can be carried out by publicly known literature described in 2007, 19, 5194-5199, and Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1993, 32, 78-80, Tetrahedron Lett. 1997, 38, 285-288, International Publication WO2008 / 018931 Pamphlet, International Publication WO2009 / 086212 Pamphlet can be carried out according to known literature, and a method for synthesizing fullerene having a partial structure (n4) is J . Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1997 1595, Thin Solid Films 489 (2005) 251-256, Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1979-1987 and J. Org. Org. Chem. It can be carried out according to known documents described in 1995, 60, 532-538.

<N−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体>
本発明に係るN−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体は、特段の制限はないが、具体的には国際公開第2008/063609号、国際公開第2009/115513号、国際公開第2009/098250号、国際公開第2009/000756号および国際公開第2009/091670号に記載されている化合物が挙げられる。電子移動度が高く、可視域に吸収を有するため、電荷輸送と発電との両方に寄与する点から好ましい。
<N-alkyl-substituted perylene diimide derivatives>
The N-alkyl-substituted perylene diimide derivative according to the present invention is not particularly limited, and specifically, International Publication No. 2008/063609, International Publication No. 2009/115513, International Publication No. 2009/098250, Examples thereof include compounds described in International Publication No. 2009/000756 and International Publication No. 2009/091670. High electron mobility and absorption in the visible range are preferable because they contribute to both charge transport and power generation.

<ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド>
本発明に係るナフタレンテトラカルボン酸ジイミドは、特段の制限はないが、具体的には国際公開第2008/063609号、国際公開第2007/146250号および国際公開第2009/000756号に記載されている化合物が挙げられる。電子移動度が高く、溶解性が高く塗布性に優れている点から好ましい。
<Naphthalene tetracarboxylic acid diimide>
The naphthalene tetracarboxylic acid diimide according to the present invention is not particularly limited, but specifically described in International Publication No. 2008/063609, International Publication No. 2007/146250 and International Publication No. 2009/000756. Compounds. It is preferable from the viewpoint of high electron mobility, high solubility, and excellent coating properties.

<n型ポリマー>
本発明に係るn型ポリマーは、特段の制限はないが、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、ペリレンジイミド誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、キノキサリン誘導体、ビピリジン誘導体およびボラン誘導体のうち少なくとも1つを構成ユニットとするn型ポリマーなどが挙げられる。
その中でも、ボラン誘導体、チアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、N−アルキル置換されたナフタレンテトラカルボン酸ジイミドおよびN−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体のうち少なくとも1つを構成ユニットとするポリマーが好ましく、N−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体およびN−アルキル置換されたナフタレンテトラカルボン酸ジイミドのうち少なくとも1つを構成ユニットとするn型ポリマーを構成ユニットとするn型ポリマーがより好ましい。これらの化合物を一種又は二種以上含んでもよい。具体的には国際公開第2009/098253号、国際公開第2009/098250号、国際公開第2010/012710号および国際公開第2009/098250号に記載されている化合物が挙げられる。可視域に吸収を有するため、発電に寄与し、粘度が高く、塗布性に優れている点から好ましい。
<N-type polymer>
The n-type polymer according to the present invention is not particularly limited, but condensed ring tetracarboxylic acid diimides such as naphthalene tetracarboxylic acid diimide and perylene tetracarboxylic acid diimide, perylene diimide derivatives, benzimidazole derivatives, benzoxazole derivatives, thiazoles Derivatives, benzothiazole derivatives, benzothiadiazole derivatives, oxadiazole derivatives, thiadiazole derivatives, triazole derivatives, pyrazine derivatives, phenanthroline derivatives, quinoxaline derivatives, n-type polymers comprising at least one of bipyridine derivatives and borane derivatives Can be mentioned.
Among them, polymers having at least one of a borane derivative, a thiazole derivative, a benzothiazole derivative, a benzothiadiazole derivative, an N-alkyl-substituted naphthalenetetracarboxylic acid diimide and an N-alkyl-substituted perylene diimide derivative as a constituent unit Preferably, an n-type polymer having an n-type polymer having at least one of N-alkyl-substituted perylene diimide derivative and N-alkyl-substituted naphthalenetetracarboxylic acid diimide as a structural unit is more preferable. You may contain 1 type, or 2 or more types of these compounds. Specific examples include compounds described in International Publication No. 2009/098253, International Publication No. 2009/098250, International Publication No. 2010/012710, and International Publication No. 2009/098250. Since it has absorption in the visible region, it is preferable from the viewpoint of contributing to power generation, high viscosity, and excellent coating properties.

活性層の膜厚としては特に限定されるものではないが、10nm未満では均一性が十分ではなく、短絡を起こしやすいという問題が生じ、他方、異なる化合物を含む層の厚さが1000nmを超えると内部抵抗が大きくなり、又、電極間の距離が離れて電荷の拡散が
悪くなるという問題が生じるため、10〜1000nmが好ましく、50〜200nmが更に好ましい。
The thickness of the active layer is not particularly limited, but if it is less than 10 nm, there is a problem that uniformity is not sufficient and a short circuit is likely to occur. On the other hand, if the thickness of the layer containing different compounds exceeds 1000 nm Since internal resistance becomes large and the problem that the distance between electrodes increases and charge diffusion worsens arises, 10 to 1000 nm is preferable, and 50 to 200 nm is more preferable.

<バッファー層>
光電変換素子におけるバッファー層の役割として、励起子阻止、オプティカルスペーサー、活性層の保護、金属から活性層への逆電子移動等が挙げられる。本発明に係る光電変換素子は、バッファー層が少なくとも一方の電極に隣接した電極バッファー層であるのが好ましく、その電極バッファー層の材料として、本発明の前記一般式(1)で表されるホスフィンオキシド又はホスフィンスルフィド化合物からなる光電変換素子材料が用いられたものであり、その電極バッファー層としての、正孔取り出し層、電子取り出し層のどちらの層にも用いることができるが、電子取り出し層に用いられているのが好ましい。
<Buffer layer>
The role of the buffer layer in the photoelectric conversion element includes exciton blocking, optical spacer, protection of the active layer, reverse electron transfer from the metal to the active layer, and the like. In the photoelectric conversion element according to the present invention, the buffer layer is preferably an electrode buffer layer adjacent to at least one of the electrodes, and the phosphine represented by the general formula (1) of the present invention is used as a material of the electrode buffer layer. A photoelectric conversion element material made of an oxide or a phosphine sulfide compound is used, and can be used for both the hole extraction layer and the electron extraction layer as the electrode buffer layer. It is preferably used.

電子取り出し層には、本発明の前記光電変換材料に加えてアルカリ金属又はアルカリ土類金属、又はその塩化物をドープしてもよい。電子取り出し層の膜厚は特に限定はないが、好ましくは0.01nm以上であり、一方、40nm以下であるのが好ましく、20nm以下であるのが更に好ましい。薄すぎるとバッファー層としての機能を果たさなくなる傾向となり、一方、厚すぎると電子が取り出しにくくなり、光電変換効率が低下する傾向となる。   In addition to the photoelectric conversion material of the present invention, the electron extraction layer may be doped with an alkali metal, an alkaline earth metal, or a chloride thereof. The thickness of the electron extraction layer is not particularly limited, but is preferably 0.01 nm or more, on the other hand, preferably 40 nm or less, and more preferably 20 nm or less. If it is too thin, it tends to fail to function as a buffer layer. On the other hand, if it is too thick, it becomes difficult to take out electrons and the photoelectric conversion efficiency tends to decrease.

正孔取り出し層の材料としては、活性層から電極へ正孔の取り出し効率を向上させることが可能な材料であれば特に限定されない。具体的には、ポリチオフェン誘導体にポリスチレンスルフォン酸をドーピングしたPEDOT/PSS、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、トリフェニレンジアミンポリピロール、及びポリアニリン等にヨウ素等をドーピングした導電性ポリマー、銅フタロシアニン(CuPC)やアリールアミン等の導電性有機化合物や前述のp型半導体等が挙げられる。又、金、インジウム、銀、パラジウム等の金属等の薄膜も使用することができ、金属等の薄膜は、単独で用いることもでき、上記の有機材料と組み合わせて用いることもできる。   The material of the hole extraction layer is not particularly limited as long as it can improve the efficiency of extracting holes from the active layer to the electrode. Specifically, PEDOT / PSS, polythiophene derivatives doped with polystyrene sulfonic acid, polythiophene, polypyrrole, polyacetylene, triphenylenediamine polypyrrole, conductive polymers doped with iodine, etc., copper phthalocyanine (CuPC), arylamine, etc. And the above-mentioned p-type semiconductors. A thin film of a metal such as gold, indium, silver, or palladium can also be used, and the thin film of a metal or the like can be used alone or in combination with the above organic material.

正孔取り出し層と電子取り出し層とは、1対の電極間に、活性層を挟むように配置される。即ち、本発明に係る光電変換素子が正孔取り出し層と電子取り出し層の両者を含む場合、電極、正孔取り出し層、活性層、電子取り出し層、電極がこの順に配置されている。本発明に係る光電変換素子が電子取り出し層を含み正孔取り出し層を含まない場合は、電極、活性層、電子取り出し層、電極がこの順に配置されている。正孔取り出し層と電子取り出し層とは積層順序が逆であってもよいし、又、正孔取り出し層と電子取り出し層との少なくとも一方が異なる複数の膜により構成されていてもよい。   The hole extraction layer and the electron extraction layer are disposed so as to sandwich the active layer between a pair of electrodes. That is, when the photoelectric conversion element according to the present invention includes both the hole extraction layer and the electron extraction layer, the electrode, the hole extraction layer, the active layer, the electron extraction layer, and the electrode are arranged in this order. When the photoelectric conversion element according to the present invention includes an electron extraction layer and does not include a hole extraction layer, the electrode, the active layer, the electron extraction layer, and the electrode are arranged in this order. The stacking order of the hole extraction layer and the electron extraction layer may be reversed, or at least one of the hole extraction layer and the electron extraction layer may be composed of a plurality of films.

正孔取り出し層と電子取り出し層との形成方法としては、例えば、昇華性を有する材料を用いる場合は真空蒸着法等により形成することができ、又、例えば、溶媒に可溶な材料を用いる場合は、スピンコートやインクジェット等の湿式塗布法等により形成することができる。正孔取り出し層に半導体材料を用いる場合は、活性層の低分子化合物と同様に、前駆体を用いて層を形成した後に前駆体を半導体材料に変換してもよい。   As a method for forming the hole extraction layer and the electron extraction layer, for example, when a material having sublimation property is used, the hole extraction layer and the electron extraction layer can be formed by a vacuum deposition method or the like. For example, a material soluble in a solvent is used. Can be formed by a wet coating method such as spin coating or inkjet. When a semiconductor material is used for the hole extraction layer, the precursor may be converted into a semiconductor material after forming the layer using the precursor, similarly to the low-molecular compound of the active layer.

尚、本発明に係る光電変換素子としては、変換効率の向上を図るために、素子同士を積層して構成してもよい。
〔太陽電池〕
本発明の光電変換素子は、薄膜太陽電池における光電変換素子として好適に用いられる。そして、本発明の太陽電池は、基板(A)、光電変換素子(B)、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)、該光電変換素子を被覆するガスバリア層(D)を順に積層した層構成を有することが好ましい。該光電変換素子は前述のように、一対の電極を備えるが、基板とは逆側の電極と該水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)
との間に、単一若しくは複数の防食層(E)を備えていてもよい。
The photoelectric conversion element according to the present invention may be configured by stacking elements in order to improve the conversion efficiency.
[Solar cell]
The photoelectric conversion element of this invention is used suitably as a photoelectric conversion element in a thin film solar cell. The solar cell of the present invention comprises a substrate (A), a photoelectric conversion element (B), a layer (C) containing a trapping agent that absorbs moisture and / or oxygen, and a gas barrier layer (D) covering the photoelectric conversion element. It is preferable to have a layer structure in which As described above, the photoelectric conversion element includes a pair of electrodes, and includes a layer (C) including an electrode opposite to the substrate and a trapping agent that absorbs the moisture and / or oxygen.
A single or a plurality of anticorrosion layers (E) may be provided between them.

<基板(A)>
基板(A)は光電変換素子(B)を支持する支持部材であり、前述の光電変換素子の説明において挙げた基板と同一物である。基板(A)を形成する材料としては、例えば、ガラス、サファイア、チタニア等の無機材料;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリアミド、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン、セルロース、アセチルセルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリ(メタ)アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアリレート、ポリノルボルネン等の有機材料;ステンレス、チタン、ニッケル、銀、金、銅、アルミニウム等の金属材料;等が挙げられる。
<Substrate (A)>
A board | substrate (A) is a supporting member which supports a photoelectric conversion element (B), and is the same thing as the board | substrate mentioned in description of the above-mentioned photoelectric conversion element. Examples of the material for forming the substrate (A) include inorganic materials such as glass, sapphire, and titania; polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyimide, polyamide, polystyrene, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol copolymer, Fluorine resin, polyvinyl chloride, polyethylene, polypropylene, cyclic polyolefin, cellulose, acetyl cellulose, polyvinylidene chloride, aramid, polyphenylene sulfide, polyurethane, polycarbonate, poly (meth) acrylic resin, phenol resin, epoxy resin, polyarylate, polynorbornene Organic materials such as stainless steel, titanium, nickel, silver, gold, copper, and aluminum, and the like.

これらの中でも、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリ(メタ)アクリル樹脂、ステンレス、アルミニウムが光電変換素子(B)の形成しやすさの点で好ましい。尚、基材の材料は、1種であっても、2種以上の任意の組み合わせ及び比率の併用であってもよい。又、前記有機材料に炭素繊維、ガラス繊維等の強化繊維を含有させて機械的強度を補強したものであってもよい。又、前記金属材料に絶縁性を付与するための表面処理が施された複合材料であってもよい。   Among these, glass, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyimide, poly (meth) acrylic resin, stainless steel, and aluminum are preferable from the viewpoint of easy formation of the photoelectric conversion element (B). In addition, the material of a base material may be 1 type, or may use 2 or more types of arbitrary combinations and combined use of a ratio. Further, the organic material may be reinforced with mechanical strength by containing reinforcing fibers such as carbon fibers and glass fibers. Moreover, the composite material by which the surface treatment for providing insulation to the said metal material was given may be sufficient.

<光電変換素子(B)>
光電変換素子(B)は、前記〔光電変換素子〕の項で説明した光電変換素子である。
<水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)>
水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)は、光電変換素子(B)を水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)で覆うことにより、光電変換素子(B)の水分、酸素による劣化等を防止し、長期間にわたって発電効率を維持するためのものであり、通常、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含有させた樹脂により構成され、フィルム状或いは塗膜状であるのが好ましい。
<Photoelectric conversion element (B)>
The photoelectric conversion element (B) is the photoelectric conversion element described in the above section [Photoelectric conversion element].
<Layer (C) containing a scavenger that absorbs moisture and / or oxygen>
The layer (C) containing the trapping agent that absorbs moisture and / or oxygen is covered with the layer (C) containing the trapping agent that absorbs moisture and / or oxygen, thereby covering the photoelectric conversion element (B). B) to prevent deterioration due to moisture and oxygen, etc., and to maintain power generation efficiency over a long period of time, and is usually composed of a resin containing a scavenger that absorbs moisture and / or oxygen, and is in the form of a film Or it is preferable that it is a coating-film form.

ここで、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)は、後述するガスバリア層(D)とは異なり、水及び/又は酸素の透過を妨げるものではなく、水分及び/又は酸素を吸収する機能を有するものである。この水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)を設けることにより、後述するガスバリア層(D)等で光電変換素子を被覆した場合であってもそれらを逃れて僅かに浸入する水分及び/又は酸素を、この層(C)が捕捉して水分や酸素による光電変換素子への影響を排除できる。   Here, unlike the gas barrier layer (D) described later, the layer (C) containing a moisture and / or oxygen-absorbing agent does not hinder the permeation of water and / or oxygen, but does not interfere with moisture and / or oxygen. It has a function of absorbing water. By providing the layer (C) containing a trapping agent that absorbs moisture and / or oxygen, even if the photoelectric conversion element is covered with a gas barrier layer (D) or the like to be described later, they escape and enter slightly. Moisture and / or oxygen is captured by this layer (C), and the influence of moisture and oxygen on the photoelectric conversion element can be eliminated.

ここで、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含有させる樹脂としては、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等を用いることができる。中でも、ポリエチレン系樹脂、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂が好ましい。尚、前記樹脂は1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   Here, as a resin containing a scavenger that absorbs moisture and / or oxygen, for example, polyethylene resin, polypropylene resin, cyclic polyolefin resin, polystyrene resin, acrylonitrile-styrene copolymer (AS resin), An acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), a polyvinyl chloride resin, a fluorine resin, a poly (meth) acrylic resin, a polycarbonate resin, or the like can be used. Among these, polyethylene resins, fluorine resins, cyclic polyolefin resins, and polycarbonate resins are preferable. In addition, the said resin may use 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

又、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤としては、水分を吸収する捕捉剤としては、一般の吸水剤や乾燥剤が挙げられ、具体的には、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ土金属の酸化物、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、シリカゲル、ゼオライト系化合物、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、硫酸ニッケル等の硫酸塩
、アルミニウム金属錯体、アルミニウムオキサイドオクチレート等の有機金属化合物等が挙げられ、そのアルカリ土類金属としては、Ca、Sr、Ba等が挙げられ、アルカリ土類金属の酸化物としては、CaO、SrO、BaO等の外、Zr−Al−BaO等も挙げられる。これらの中でも、アルカリ土類金属Ca、Sr、Baとその酸化物CaO、SrO、BaO、及びアルミニウム金属錯体が好ましく、CaO、SrO、BaOが水分捕捉性高さの点で更に好ましく、アルミニウム金属錯体が捕捉剤を透明化することができる点でより好ましい。水分を吸収する捕捉剤として好ましい具体的な商品名を挙げると、例えば、「OleDry」(双葉電子社製)が挙げられる。尚、これらの水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤は、1種の捕捉剤が用いられていても、2種以上の捕捉剤が用いられていてもよい。
Moreover, as the scavenger that absorbs moisture and / or oxygen, the scavenger that absorbs moisture includes general water-absorbing agents and desiccants. Specifically, for example, alkali metals, alkaline earth metals, Alkali earth metal oxides, alkali metal or alkaline earth metal hydroxides, silica gels, zeolite compounds, sulfates such as magnesium sulfate, sodium sulfate, nickel sulfate, organic metals such as aluminum metal complexes, aluminum oxide octylates Examples of the alkaline earth metal include Ca, Sr, and Ba, and examples of the alkaline earth metal oxide include CaO, SrO, and BaO, as well as Zr—Al—BaO. Can be mentioned. Among these, alkaline earth metals Ca, Sr, Ba and their oxides CaO, SrO, BaO, and aluminum metal complexes are preferable, and CaO, SrO, BaO are more preferable in terms of high moisture scavenging properties, and aluminum metal complexes. Is more preferable in that the scavenger can be made transparent. As a specific trade name preferable as a scavenger that absorbs moisture, for example, “OleDry” (manufactured by Futaba Electronics Co., Ltd.) can be mentioned. In addition, as for the capture | acquisition agent which absorbs these water | moisture and / or oxygen, 1 type of capture agents may be used, or 2 or more types of capture agents may be used.

又、酸素を吸収する捕捉剤としては、一般の脱酸素剤が挙げられ、具体的には、例えば、Fe、Mn、Zn、及びこれら金属の硫酸塩、塩化物塩、硝酸塩等の無機塩等の無機系;アスコルビン酸、ヒドラジン系化合物、MXD6ナイロン、エチレン性不飽和炭化水素、シクロヘキセン基をもつポリマー等の有機系等が挙げられる。
水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)を構成する捕捉剤の好ましい組み合わせとしては、水分を吸収する捕捉剤同士の場合では、アルカリ土類金属Ca又はSrとアルカリ土類金属の酸化物CaO又はSrOとの組み合わせ、アルカリ土類金属の酸化物CaO又はSrOとアルミニウム金属錯体との組み合わせが、水分捕捉性能の点から好ましい。又、水分を吸収する捕捉剤と酸素を吸収する捕捉剤の組合せの場合では、アルカリ土類金属の酸化物CaO又はSrOとFeとの組み合わせ、アルカリ土類金属の酸化物CaO又はSrOとアスコルビン酸との組み合わせ、アルカリ土類金属の酸化物CaO又はSrOとヒドラジン化合物との組み合わせ、アルミニウム金属錯体とアスコルビン酸との組み合わせ、アルミニウム金属錯体とヒドラジン化合物との組み合わせが、水分と酸素の吸収を両立させる点から好ましく、アルカリ土類金属の酸化物CaO又はSrOとアスコルビン酸との組み合わせ、アルカリ土類金属の酸化物CaO又はSrOとヒドラジン化合物との組み合わせが、より高い吸収性能を示す点から更に好ましい。
Examples of the scavenger that absorbs oxygen include general oxygen scavengers. Specifically, for example, Fe, Mn, Zn, and inorganic salts such as sulfate, chloride, and nitrate of these metals. Ascorbic acid, hydrazine compounds, MXD6 nylon, ethylenically unsaturated hydrocarbons, and organic systems such as polymers having a cyclohexene group.
As a preferable combination of the scavengers constituting the layer (C) containing the scavenger that absorbs moisture and / or oxygen, in the case of the scavengers that absorb moisture, the alkaline earth metal Ca or Sr and the alkaline earth metal are used. A combination of the oxide CaO or SrO and a combination of the alkaline earth metal oxide CaO or SrO and an aluminum metal complex are preferable from the viewpoint of moisture trapping performance. In the case of a combination of a scavenger that absorbs moisture and a scavenger that absorbs oxygen, a combination of an alkaline earth metal oxide CaO or SrO and Fe, an alkaline earth metal oxide CaO or SrO and ascorbic acid Combination of alkaline earth metal oxide CaO or SrO and hydrazine compound, combination of aluminum metal complex and ascorbic acid, combination of aluminum metal complex and hydrazine compound achieves both moisture and oxygen absorption A combination of an alkaline earth metal oxide CaO or SrO and ascorbic acid, and a combination of an alkaline earth metal oxide CaO or SrO and a hydrazine compound are further preferable from the viewpoint of higher absorption performance.

これらの水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)は、捕捉剤の種類に応じて任意の方法で形成することができるが、例えば、捕捉剤を含有する樹脂で成形したフィルムを光電変換素子に粘着剤で貼付する方法、捕捉剤を含有する樹脂溶液をロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、カーテンフローコート、スプレーコート、バーコート、ダイコート、スピンコート、インクジェット、ディスペンサー等で光電変換素子に塗布する方法等を用いることができる。又、更に、プラズマCVD、真空蒸着、イオンプレーディング、スパッタリング法等の成膜法を使用してもよい。   The layer (C) containing the trapping agent that absorbs moisture and / or oxygen can be formed by any method depending on the type of the trapping agent. For example, a film formed from a resin containing the trapping agent. A method of sticking a photoelectric conversion element with an adhesive, a resin solution containing a trapping agent is roll coated, gravure coated, knife coated, dip coated, curtain flow coated, spray coated, bar coated, die coated, spin coated, inkjet, dispenser The method etc. which apply | coat to a photoelectric conversion element by etc. can be used. Further, a film forming method such as plasma CVD, vacuum vapor deposition, ion plating, or sputtering may be used.

尚、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)の厚みは特に限定されるものではないが、通常5μm以上、好ましくは10μm以上、より好ましくは15μm以上であり、又、通常500μm以下、好ましくは400μm以下、より好ましくは300μm以下である。厚みを厚くすることで機械的強度が高まる傾向にあり、薄くすることで柔軟性が高まる傾向とデバイスが薄型化できる利点がある。又、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)は単層で形成されていても、2層以上の積層状態で形成されていてもよい。   The thickness of the layer (C) containing a scavenger that absorbs moisture and / or oxygen is not particularly limited, but is usually 5 μm or more, preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more, It is 500 μm or less, preferably 400 μm or less, more preferably 300 μm or less. Increasing the thickness tends to increase the mechanical strength, and decreasing the thickness has an advantage of increasing flexibility and an advantage that the device can be thinned. Further, the layer (C) containing a scavenger that absorbs moisture and / or oxygen may be formed as a single layer or in a laminated state of two or more layers.

本発明において、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)の水分吸収能力は、積層面に対する単位面積当たりの水分吸収量として、通常0.1mg/cm2 以上、好ましくは0.5mg/cm2 以上、より好ましくは1mg/cm2 以上である。この数値が高いほど水分吸収能力が高く光電変換素子の劣化を抑制しうる。又、上限に制限は無いが、通常15mg/cm2 以下である。 In the present invention, the moisture absorption capacity of the layer (C) containing a scavenger that absorbs moisture and / or oxygen is usually 0.1 mg / cm 2 or more, preferably 0 as the amount of moisture absorption per unit area with respect to the laminated surface. .5mg / cm 2 or more, and more preferably 1 mg / cm 2 or more. The higher the numerical value, the higher the water absorption capacity, and the deterioration of the photoelectric conversion element can be suppressed. Moreover, although there is no restriction | limiting in an upper limit, it is 15 mg / cm < 2 > or less normally.

又、単位体積当たりの水分吸収量としては、通常1mg/cm3 以上、好ましくは5mg/cm3以上、より好ましくは10mg/cm3 以上である。この数値が高いほど水分
吸収能力が高く光電変換素子の劣化を抑制しうる。又、上限に制限は無いが、通常800mg/cm3 以下である。
尚、これらの水分吸収量は、試験体の水分吸収前後での重量変化から算出する方法、試験体中の水分量を水分測定装置で測定する方法、水分を含む密閉容器に試験体を保管しその水分減少を水分濃度計で検出する方法等で測定することができる。簡便に実施できることから、重量変化から算出する方法が好ましく、具体的には、乾燥状態での試験体の重量を計測した後、同試験体を水分が存在する環境で保管し、重量増加がなくなったときの重量を記録して、その差分を水分吸収量とする。水分が存在する保管環境は、試験体の水分吸収量以上の水分が存在する条件さえ満たせば、水分吸収能力で適宜設定すればよい。具体的には、水分吸収能力が大きい試験体では、試験時間を短くするために50〜100%RH以上の湿度環境とし、水分吸収能力が小さい試験体では、適宜水分濃度をコントロールした環境、例えば1ppm〜1%の範囲で、実施すればよい。重量測定時の環境は、非可逆的に水分を吸収する試験体は、50%RH以上の湿度環境で重量測定すればよいが、可逆的に水分を吸収する試験体は、85%RH以上の高湿環境で重量測定する必要がある。
The water absorption amount per unit volume is usually 1 mg / cm 3 or more, preferably 5 mg / cm 3 or more, more preferably 10 mg / cm 3 or more. The higher the numerical value, the higher the water absorption capacity, and the deterioration of the photoelectric conversion element can be suppressed. Moreover, although there is no restriction | limiting in an upper limit, it is usually 800 mg / cm < 3 > or less.
These moisture absorption amounts are calculated from the weight change before and after moisture absorption of the test specimen, the method of measuring the moisture content in the test specimen with a moisture measuring device, and the specimen is stored in a sealed container containing moisture. The water loss can be measured by a method of detecting with a moisture concentration meter. The method of calculating from the change in weight is preferable because it can be carried out easily. Specifically, after measuring the weight of the test specimen in a dry state, the specimen is stored in an environment where moisture exists, and the weight increase is eliminated. The weight at the time of recording is recorded, and the difference is taken as the moisture absorption amount. The storage environment in which moisture exists may be set as appropriate in terms of moisture absorption capacity as long as the conditions for the presence of moisture in excess of the moisture absorption amount of the specimen are satisfied. Specifically, in a test body having a large water absorption capacity, a humidity environment of 50 to 100% RH or more is used to shorten the test time, and in a test body having a low water absorption capacity, an environment in which the water concentration is appropriately controlled, for example, What is necessary is just to implement in 1 ppm-1% of range. As for the environment for weight measurement, a test body that irreversibly absorbs water may be weighed in a humidity environment of 50% RH or more, but a test body that reversibly absorbs water has a humidity of 85% RH or more. It is necessary to measure the weight in a high humidity environment.

又、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)の酸素吸収能力は、積層面に対する単位面積当たりの酸素吸収量として、通常0.01ml/cm2 以上、好ましくは0.05ml/cm2 以上、より好ましくは0.1ml/cm2 以上である。この数値が高いほど酸素吸収能力が高く光電変換素子の劣化を抑制しうる。又、上限に制限は無いが、通常20ml/cm2 以下である。 The oxygen absorption capacity of the layer (C) containing a scavenger that absorbs moisture and / or oxygen is usually 0.01 ml / cm 2 or more, preferably 0.05 ml as the amount of oxygen absorbed per unit area with respect to the laminated surface. / Cm 2 or more, more preferably 0.1 ml / cm 2 or more. The higher this value, the higher the oxygen absorption capacity, and the deterioration of the photoelectric conversion element can be suppressed. Moreover, although there is no restriction | limiting in an upper limit, it is usually 20 ml / cm < 2 > or less.

又、単位体積当たりの酸素吸収量としては、通常0.1ml/cm3 以上、好ましくは0.5mg/cm3 以上、より好ましくは1mg/cm3 以上である。この数値が高いほど水分吸収能力が高く光電変換素子の劣化を抑制しうる。又、上限に制限は無いが、通常200mg/cm3 以下である。
尚、これらの酸素吸収量は、酸素を含む密閉容器内に試験体を保管し、その酸素減少を酸素濃度計で検出する方法により測定することができる。酸素濃度減少がなくなったときの酸素濃度を記録して、試験前の密閉容器内の酸素濃度との差分を酸素吸収量とする。密閉容器内の初期酸素濃度は、試験体の酸素吸収量以上の酸素が存在し、酸素濃度計の感度に適合した濃度になるように、適宜設定すればよい。又、密閉容器内の試験体量は、吸収による酸素減少分が酸素濃度計の検出感度以上となるように、適宜仕込めばよい。
The oxygen absorption amount per unit volume is usually 0.1 ml / cm 3 or more, preferably 0.5 mg / cm 3 or more, more preferably 1 mg / cm 3 or more. The higher the numerical value, the higher the water absorption capacity, and the deterioration of the photoelectric conversion element can be suppressed. Moreover, although there is no restriction | limiting in an upper limit, Usually, it is 200 mg / cm < 3 > or less.
These oxygen absorption amounts can be measured by a method in which a specimen is stored in a sealed container containing oxygen and the oxygen decrease is detected by an oxygen concentration meter. Record the oxygen concentration when there is no decrease in oxygen concentration, and use the difference from the oxygen concentration in the sealed container before the test as the oxygen absorption amount. The initial oxygen concentration in the sealed container may be set as appropriate so that oxygen exceeding the oxygen absorption amount of the test specimen exists and becomes a concentration suitable for the sensitivity of the oximeter. Further, the amount of the test body in the sealed container may be appropriately charged so that the oxygen decrease due to the absorption is equal to or higher than the detection sensitivity of the oximeter.

更に、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)は、該層(C)が太陽電池の受光側面に設けられる場合は、光電変換素子の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率は、フィルム界面の部分反射によるロスを除き、通常75%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、更に好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上、その中でも特に好ましくは97%以上である。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。   Furthermore, the layer (C) containing a trapping agent that absorbs moisture and / or oxygen is visible light from the viewpoint of not impeding the light absorption of the photoelectric conversion element when the layer (C) is provided on the light receiving side surface of the solar cell. It is preferable to transmit light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 75% or more, preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and still more preferably 90%, excluding loss due to partial reflection at the film interface. Above, particularly preferably 95% or more, and particularly preferably 97% or more. This is to convert more sunlight into electrical energy.

又、太陽電池は光を受けて熱せられることが多いため、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)は耐熱性をも有することが好ましい。この観点から、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)の構成材料の融点又は軟化点は、通常100℃以上、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上であり、又、通常350℃以下、好ましくは320℃以下、より好ましくは300℃以下である。融点又は軟化点を高くすることで太陽電池の使用時に水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)が融解・劣化する可能性を低減できる。   In addition, since solar cells are often heated by receiving light, the layer (C) containing a trapping agent that absorbs moisture and / or oxygen preferably has heat resistance. From this viewpoint, the melting point or softening point of the constituent material of the layer (C) containing the scavenger that absorbs moisture and / or oxygen is usually 100 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, more preferably 130 ° C. or higher, Moreover, it is 350 degrees C or less normally, Preferably it is 320 degrees C or less, More preferably, it is 300 degrees C or less. By increasing the melting point or softening point, it is possible to reduce the possibility that the layer (C) containing the trapping agent that absorbs moisture and / or oxygen when the solar cell is used is melted and deteriorated.

太陽電池においてはその受光面及び裏面が他の面よりも大面積に形成されることが多いため、これらの面を介して水分及び酸素が浸入する傾向がある。この観点から、本発明では、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)は後述するガスバリア層(D)と光電変換素子(B)との間に設けられる。
その一つの実施形態では、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)が光電変換素子(B)の受光面側に設けられる。又、他の実施形態としては、必要に応じて水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)が光電変換素子(B)の裏面側に設けられる。更に、別の実施形態として、受光面、裏面側共に水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)が設けられる。その場合、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)が受光面、裏面共にそれぞれ、光電変換素子(B)と後述するガスバリア層(D)との間に位置するようになっているのが好ましい。
In solar cells, the light-receiving surface and the back surface are often formed in a larger area than the other surfaces, and therefore moisture and oxygen tend to enter through these surfaces. From this viewpoint, in the present invention, the layer (C) containing a trapping agent that absorbs moisture and / or oxygen is provided between a gas barrier layer (D) and a photoelectric conversion element (B) described later.
In the one embodiment, a layer (C) containing a scavenger that absorbs moisture and / or oxygen is provided on the light receiving surface side of the photoelectric conversion element (B). In another embodiment, a layer (C) containing a trapping agent that absorbs moisture and / or oxygen is provided on the back side of the photoelectric conversion element (B) as necessary. Furthermore, as another embodiment, a layer (C) containing a scavenger that absorbs moisture and / or oxygen is provided on both the light receiving surface and the back surface. In that case, the layer (C) containing a scavenger that absorbs moisture and / or oxygen is positioned between the photoelectric conversion element (B) and a gas barrier layer (D) described later on both the light receiving surface and the back surface. It is preferable.

又、受光面とは逆の光電変換素子(B)の裏面に配置する水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)は、光電変換素子(B)よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要がないため、可視光を透過させないものを用いることもできる。又、使用する水分或いは酸素吸収剤を、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)よりも多く含有する層として用いることも可能となる。このような吸収剤としては、水分吸収剤としてCaO、BaO、Zr−Al−BaO、酸素吸収剤として活性炭、モレキュラーシーブ等が挙げられる。   Moreover, the layer (C) containing the trapping agent that absorbs moisture and / or oxygen disposed on the back surface of the photoelectric conversion element (B) opposite to the light receiving surface is a constituent member on the back side of the photoelectric conversion element (B). Since it is not always necessary to transmit visible light, a material that does not transmit visible light can be used. It is also possible to use the moisture or oxygen absorbent used as a layer containing more than the layer (C) containing a scavenger that absorbs moisture and / or oxygen. Examples of such absorbents include CaO, BaO, Zr—Al—BaO as moisture absorbents, and activated carbon, molecular sieves and the like as oxygen absorbents.

<ガスバリア層(D)>
ガスバリア層(D)は、水蒸気及び酸素の透過を防止する層であり、光電変換素子(B)を被覆して、光電変換素子(B)への水蒸気及び酸素の進入を防止する機能を有する。光電変換素子(B)は湿気及び酸素に弱い傾向があり、透明電極、金属電極、有機半導体層が水分及び酸素により劣化することを防止するため、光電変換素子(B)をガスバリア層(D)で被覆することにより、光電変換素子(B)を水蒸気及び酸素から保護し、発電能力を高く維持することができる。
<Gas barrier layer (D)>
The gas barrier layer (D) is a layer that prevents permeation of water vapor and oxygen and has a function of covering the photoelectric conversion element (B) and preventing water vapor and oxygen from entering the photoelectric conversion element (B). The photoelectric conversion element (B) tends to be sensitive to moisture and oxygen, and in order to prevent the transparent electrode, the metal electrode and the organic semiconductor layer from being deteriorated by moisture and oxygen, the photoelectric conversion element (B) is changed to a gas barrier layer (D). By covering with, the photoelectric conversion element (B) can be protected from water vapor and oxygen, and the power generation capacity can be kept high.

ガスバリア層(D)として、具体的には、例えば、樹脂フィルム基材表面に無機バリア層を設けた樹脂フィルムが挙げられる。この際、無機バリア層は、樹脂フィルム基材の片面のみに形成されていてもよいし、樹脂フィルム基材の両面に形成されていてもよく、その場合、両面に形成する無機バリア層の種類、数が一致していても、異なっていてもよい。   Specifically as a gas barrier layer (D), the resin film which provided the inorganic barrier layer on the resin film base-material surface is mentioned, for example. At this time, the inorganic barrier layer may be formed only on one side of the resin film substrate, or may be formed on both sides of the resin film substrate. In this case, the kind of inorganic barrier layer formed on both sides The numbers may be the same or different.

更に、例えば、樹脂フィルム基材表面に、無機バリア層とポリマー層とが互いに隣接して配置された2層からなるユニット層を設けた樹脂フィルムが挙げられる。この際、無機バリア層とポリマー層とが互いに隣接して配置された2層からなるユニット層は、樹脂フィルム基材の片面のみに形成されていてもよいし、樹脂フィルム基材の両面に形成されていてもよく、その場合、両面に形成するユニット層の種類、数が一致していても、異なっていてもよい。又、樹脂フィルム基材の一表面に形成されるガスバリア層は、無機バリア層とポリマー層とが互いに隣接して配置された2層からなるユニット層を1単位として、このユニット層が1単位(無機バリア層1層とポリマー層1層を合わせて1単位の意味)のみが設けられていても、2単位以上、例えば2〜5単位が設けられていてもよい。   Furthermore, the resin film which provided the unit layer which consists of two layers by which the inorganic barrier layer and the polymer layer were mutually arrange | positioned adjacent to the surface of a resin film base material is mentioned, for example. At this time, the unit layer composed of two layers in which the inorganic barrier layer and the polymer layer are arranged adjacent to each other may be formed only on one side of the resin film substrate or on both sides of the resin film substrate. In this case, the type and number of unit layers formed on both sides may be the same or different. In addition, the gas barrier layer formed on one surface of the resin film substrate has a unit layer composed of two layers in which an inorganic barrier layer and a polymer layer are arranged adjacent to each other as one unit. Even if only 1 unit of inorganic barrier layer and 1 polymer layer are provided, 2 units or more, for example, 2 to 5 units may be provided.

更に、樹脂フィルム基材表面に無機バリア層を設けた樹脂フィルムの場合、及び、樹脂フィルム基材表面に、無機バリア層とポリマー層とが互いに隣接して配置された2層からなるユニット層を設けた樹脂フィルムの場合のいずれにおいても、無機バリア層を保護する等の目的で、無機バリア層を配置した面に保護フィルムを備えてもよい。かかる保護フィルムは樹脂フィルム基材と同じ材料でもよく、異なってもよい。又、無機バリア層を配
置した面同士を貼り合せて樹脂フィルム基材を外側に向けた積層体としてもよい。
Further, in the case of a resin film provided with an inorganic barrier layer on the resin film substrate surface, and a unit layer composed of two layers in which the inorganic barrier layer and the polymer layer are arranged adjacent to each other on the resin film substrate surface. In any case of the provided resin film, a protective film may be provided on the surface on which the inorganic barrier layer is disposed for the purpose of protecting the inorganic barrier layer. Such a protective film may be the same material as the resin film substrate or may be different. Moreover, it is good also as a laminated body which bonded the surfaces which have arrange | positioned the inorganic barrier layer, and faced the resin film base material outside.

前述した、樹脂フィルム基材表面に無機バリア層を設けた樹脂フィルムの場合、及び、樹脂フィルム基材表面に、無機バリア層とポリマー層とが互いに隣接して配置された2層からなるユニット層を設けた樹脂フィルムの場合における樹脂フィルム基材としては、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、メタクリル酸−マレイン酸共重合体、ポリスチレン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素化ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、セルロースアシレート系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、脂環式ポリオレフィン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、シクロオレフィン系共重合体樹脂、フルオレン環変性ポリカーボネート系樹脂、脂環変性ポリカーボネート系樹脂等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。   In the case of the resin film in which the inorganic barrier layer is provided on the surface of the resin film base as described above, and the unit layer composed of two layers in which the inorganic barrier layer and the polymer layer are disposed adjacent to each other on the surface of the resin film base. As the resin film substrate in the case of the resin film provided with, for example, polyester resin, poly (meth) acrylic resin, methacrylic acid-maleic acid copolymer, polystyrene resin, fluorine resin, polyimide resin, Fluorinated polyimide resin, polyamide resin, polyvinyl alcohol resin, polyamideimide resin, polyetherimide resin, cellulose acylate resin, polyurethane resin, polyetheretherketone resin, polycarbonate resin, alicyclic Polyolefin resin, polyarylate resin, polyether Sulfone resins, polysulfone resins, cycloolefin copolymer resins, fluorene ring-modified polycarbonate resins, thermoplastic resins such as alicyclic modified polycarbonate resins.

これら樹脂のうち、好ましい例としては、ポリエステル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、フルオレン環変性ポリカーボネート系樹脂、脂環変性ポリカーボネート系樹脂等が挙げられる。又、スピロビインダン、スピロビクロマンを含む縮合ポリマーを用いるのも好ましい。ポリエステル系樹脂の中でも、二軸延伸を施したポリエチレンテレフタレート(PET)、同じく二軸延伸したポリエチレンナフタレート(PEN)は、熱的寸法安定性に優れるため、本発明において樹脂フィルム基材として好ましく用いられる。尚、これらの樹脂は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   Among these resins, preferred examples include polyester resins, polyarylate resins, polyethersulfone resins, fluorene ring-modified polycarbonate resins, alicyclic modified polycarbonate resins, and the like. It is also preferable to use a condensation polymer containing spirobiindane or spirobichroman. Among polyester-based resins, biaxially stretched polyethylene terephthalate (PET) and biaxially stretched polyethylene naphthalate (PEN) are preferably used as a resin film substrate in the present invention because of excellent thermal dimensional stability. It is done. In addition, these resin may use 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

又、これらの樹脂フィルム基材には、無機バリア層との密着性向上のため、アンカーコート層が形成されてもよい。通常、アンカーコート層は、例えば、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、オキサゾリン基含有樹脂、カルボジイミド基含有樹脂、エポキシ基含有樹脂、イソシアネート基含有樹脂及びこれらの共重合体等からなる1種或いは2種以上のアンカーコート剤を塗布することにより形成される。   In addition, an anchor coat layer may be formed on these resin film base materials in order to improve adhesion to the inorganic barrier layer. Usually, the anchor coat layer is made of, for example, a polyester resin, a urethane resin, an acrylic resin, an oxazoline group-containing resin, a carbodiimide group-containing resin, an epoxy group-containing resin, an isocyanate group-containing resin, and a copolymer thereof. It is formed by applying seeds or two or more anchor coating agents.

その際のアンカーコート層の厚さは、通常0.005μm以上、好ましくは0.01μm以上であり、通常5μm以下、好ましくは1μm以下である。この範囲の上限値以下の厚さであれば滑り性が良好であり、アンカーコート層自体の内部応力による樹脂フィルム基材からの剥離もほとんどない。又、この範囲の下限値以上の厚さであれば、均一な厚さを保つことができ好ましい。   In this case, the thickness of the anchor coat layer is usually 0.005 μm or more, preferably 0.01 μm or more, and usually 5 μm or less, preferably 1 μm or less. If the thickness is less than or equal to the upper limit of this range, the slipperiness is good, and there is almost no peeling from the resin film substrate due to the internal stress of the anchor coat layer itself. Moreover, if it is more than the lower limit of this range, it can maintain a uniform thickness and is preferable.

又、前述した、樹脂フィルム基材表面に無機バリア層を設けた樹脂フィルムの場合、及び、樹脂フィルム基材表面に、無機バリア層とポリマー層とが互いに隣接して配置された2層からなるユニット層を設けた樹脂フィルムの場合における無機バリア層としては、通常は金属酸化物、窒化物若しくは酸化窒化物等により形成される。尚、無機バリア層を形成する金属酸化物、窒化物及び酸化窒化物は、1種でもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   Moreover, in the case of the resin film which provided the inorganic barrier layer in the resin film base surface mentioned above, and consists of two layers by which the inorganic barrier layer and the polymer layer were arrange | positioned mutually adjacently on the resin film base material surface In the case of a resin film provided with a unit layer, the inorganic barrier layer is usually formed of a metal oxide, nitride, oxynitride or the like. In addition, the metal oxide, nitride, and oxynitride which form an inorganic barrier layer may be 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

その金属酸化物、窒化物、酸化窒化物としては、例えば、Si、Al、Mg、In、Ni、Sn、Zn、Ti、Cu、Ce、Ta等の酸化物、窒化物、酸化窒化物等が挙げられる。中でも、高いバリア性と高透明性とを両立させるために、酸化アルミニウム又は酸化珪素を含むことが好ましく、特に水分の透過性、光線透過性等の観点から、酸化珪素を含むことが好ましい。2種以上の金属酸化物より無機バリア層を構成する場合、金属酸化物として酸化アルミニウム及び酸化珪素を含むことが好ましい。   Examples of the metal oxide, nitride, oxynitride include Si, Al, Mg, In, Ni, Sn, Zn, Ti, Cu, Ce, Ta, and other oxides, nitrides, oxynitrides, and the like. Can be mentioned. Among them, in order to achieve both high barrier properties and high transparency, it is preferable to include aluminum oxide or silicon oxide, and it is particularly preferable to include silicon oxide from the viewpoint of moisture permeability, light transmittance, and the like. When the inorganic barrier layer is composed of two or more kinds of metal oxides, it is preferable to include aluminum oxide and silicon oxide as the metal oxide.

金属酸化物において、各々の金属原子と酸素原子との比率も任意であるが、無機バリア
層の透明度を向上させ着色を防ぐためには、酸素原子の比率が酸化物の化学量論的な比率から極端に少なくないことが好ましい。一方、無機バリア層の緻密性を向上させバリア性を高くするためには、酸素原子を少なくすることが好ましい。これらの観点から、例えば金属酸化物として酸化珪素SiOx を用いる場合には、前記xの値は1.5〜1.8が特に好ましい。又、例えば金属酸化物として酸化アルミニウムAlOx を用いる場合には、前記xの値は1.0〜1.4が特に好ましい。
In the metal oxide, the ratio of each metal atom and oxygen atom is also arbitrary, but in order to improve the transparency of the inorganic barrier layer and prevent coloring, the oxygen atom ratio is determined from the stoichiometric ratio of the oxide. It is preferable that it is not extremely small. On the other hand, in order to improve the denseness of the inorganic barrier layer and increase the barrier property, it is preferable to reduce oxygen atoms. From these viewpoints, for example, when silicon oxide SiOx is used as the metal oxide, the value of x is particularly preferably 1.5 to 1.8. For example, when aluminum oxide AlOx is used as the metal oxide, the value of x is particularly preferably 1.0 to 1.4.

尚、無機バリア層の形成方法に制限は無いが、一般的にスパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマCVD法等で行うことができる。例えばスパッタリング法では、1種類或いは複数種類の金属ターゲットと酸素ガスを原料とし、プラズマを用いた反応性スパッタ方式で形成することができる。
又、無機バリア層の厚みは、厚くするとバリア性が高まる傾向にあるが、曲げた際にクラックを生じやすくなるため、それらの観点からの適正な厚みとしては、通常5nm以上、好ましくは10nm以上であり、又、通常1000nm以下、好ましくは200nm以下である。
In addition, although there is no restriction | limiting in the formation method of an inorganic barrier layer, Generally it can carry out by sputtering method, a vacuum evaporation method, an ion plating method, plasma CVD method etc. For example, in the sputtering method, it can be formed by a reactive sputtering method using plasma using one or more kinds of metal targets and oxygen gas as raw materials.
Further, the thickness of the inorganic barrier layer tends to increase the barrier property when it is thick, but cracks are likely to occur when it is bent. Therefore, an appropriate thickness from these viewpoints is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more. Moreover, it is 1000 nm or less normally, Preferably it is 200 nm or less.

又、前述した、樹脂フィルム基材表面に、無機バリア層とポリマー層とが互いに隣接して配置された2層からなるユニット層を設けた樹脂フィルムの場合におけるポリマー層には、いずれのポリマーでも使用することができ、例えば真空チャンバー内で成膜できるものも用いることができる。尚、ポリマー層を構成するポリマーは、1種でもよく、2種以上の任意の組み合わせ及び比率の併用でもよい。従って、それら対応し、モノマーは1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   In the case of the resin film in which the unit film composed of two layers in which the inorganic barrier layer and the polymer layer are disposed adjacent to each other is provided on the surface of the resin film substrate, any polymer may be used as the polymer layer. For example, a film that can be formed in a vacuum chamber can be used. In addition, the polymer which comprises a polymer layer may be 1 type, and may use 2 or more types of arbitrary combinations and combined use of a ratio. Accordingly, corresponding to these, one type of monomer may be used, or two or more types may be used in any combination and ratio.

前記ポリマーを与える化合物としては、例えば、ポリマーとしてポリシロキサンが得られる、ヘキサメチルジシロキサン等のシロキサン、ポリマーとしてポリパラキシレンが得られる、ジパラキシリレン等のパラキシリレン等が挙げられる。又、ポリウレタン(ジイソシアナート/グリコール)、ポリ尿素(ジイソシアナート/ジアミン)、ポリチオ尿素(ジチオイソシアナート/ジアミン)、ポリチオエーテルウレタン(ビスエチレンウレタン/ジチオール)、ポリイミン(ビスエポキシ/第一アミン)、ポリペプチドアミド(ビスアゾラクトン/ジアミン)、ポリアミド(ジオレフィン/ジアミド)等の重付加ポリマーが得られる、二種のモノマーを交互に繰り返し付加重合させることができるモノマー等も挙げられる。又、各種のアクリル系ポリマーが得られる、単官能、2官能、多官能のアクリレートモノマーが挙げられる。その単官能アクリレートモノマーとしては、例えば、脂肪族アクリレートモノマー、脂環式アクリレートモノマー、エーテル系アクリレートモノマー、環状エーテル系アクリレートモノマー、芳香族系アクリレートモノマー、水酸基含有アクリレートモノマー、カルボキシ基含有アクリレートモノマー等が挙げられる。アクリル系ポリマーとして、適切な蒸発速度、硬化度、硬化速度等を得るために、前記のアクリレートモノマーを2種以上組み合わせて併用することが好ましい。   Examples of the compound that gives the polymer include siloxanes such as hexamethyldisiloxane, which can obtain polysiloxane as a polymer, and paraxylylenes such as diparaxylylene, which can obtain polyparaxylene as a polymer. Polyurethane (diisocyanate / glycol), polyurea (diisocyanate / diamine), polythiourea (dithioisocyanate / diamine), polythioether urethane (bisethyleneurethane / dithiol), polyimine (bisepoxy / primary amine) ), A polyaddition polymer such as polypeptide amide (bisazolactone / diamine), polyamide (diolefin / diamide) or the like, and a monomer capable of alternately repeating addition polymerization of two kinds of monomers. Moreover, the monofunctional, bifunctional, and polyfunctional acrylate monomer from which various acrylic polymers are obtained is mentioned. Examples of the monofunctional acrylate monomer include aliphatic acrylate monomers, alicyclic acrylate monomers, ether acrylate monomers, cyclic ether acrylate monomers, aromatic acrylate monomers, hydroxyl group-containing acrylate monomers, carboxy group-containing acrylate monomers, and the like. Can be mentioned. In order to obtain an appropriate evaporation rate, curing degree, curing rate, etc. as an acrylic polymer, it is preferable to use a combination of two or more of the above acrylate monomers.

その他、エポキシ系やオキセタン系等の光カチオン硬化ポリマーが得られるモノマー、その重合体をケン化することでポリビニルアルコールが得られる酢酸ビニル、エチレンとの共重合ポリマーが得られる、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和カルボン酸、又、これらの混合物やグリシジルエーテル化合物等のエポキシ化合物との混合物等も挙げられる。   In addition, monomers that can produce photocationically cured polymers such as epoxy-based and oxetane-based polymers, vinyl acetate that can produce polyvinyl alcohol by saponifying the polymer, and copolymers that can be obtained with ethylene, acrylic acid, methacrylic acid , Ethacrylic acid, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, monomethyl maleate, monoethyl maleate, maleic anhydride, itaconic anhydride and other unsaturated carboxylic acids, and mixtures thereof and epoxy compounds such as glycidyl ether compounds A mixture etc. are also mentioned.

これらのモノマーを重合してポリマーを生成させるには、通常、モノマーを含む組成物を塗布又は蒸着して成膜した後、熱重合開始剤を用いてヒーター等による接触加熱、赤外線やマイクロ波等による放射加熱、又は、光重合開始剤を用いて活性エネルギー線照射により、重合させる。尚、活性エネルギー線照射による場合の光源としては、例えば、水銀
アークランプ、キセノンアークランプ、蛍光ランプ、炭素アークランプ、タングステンーハロゲン輻射ランプ、及び日光による照射光等を用いることができる。又、電子線照射や大気圧プラズマ処理を行うこともできる。
In order to polymerize these monomers to form a polymer, usually, a composition containing the monomer is applied or vapor deposited to form a film, and then contact heating with a heater or the like using a thermal polymerization initiator, infrared rays, microwaves, etc. Polymerization is carried out by radiant heating or irradiation with active energy rays using a photopolymerization initiator. In addition, as a light source in the case of active energy ray irradiation, for example, a mercury arc lamp, a xenon arc lamp, a fluorescent lamp, a carbon arc lamp, a tungsten-halogen radiation lamp, and irradiation light by sunlight can be used. Further, electron beam irradiation or atmospheric pressure plasma treatment can be performed.

従って、ポリマー層の形成方法としては、例えば、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、カーテンフローコート、スプレーコート、バーコート等の塗布法、及び、例えば、蒸着、プラズマCVD等の成膜法等が挙げられる。
又、ポリマー層の厚みとしては、通常10nm以上であり、又、通常5000nm以下、好ましくは2000nm以下、より好ましくは1000nm以下である。ポリマー層の厚みを厚くすることで、厚みの均一性が得やすくなり無機バリア層の構造欠陥を効率よくポリマー層で埋めることができ、バリア性が向上する傾向となる。又、ポリマー層の厚みを薄くすることで、ポリマー層自身が曲げ等の外力によるクラックを発生しにくくなるためバリア性を向上しうる。
Accordingly, the polymer layer can be formed by, for example, roll coating, gravure coating, knife coating, dip coating, curtain flow coating, spray coating, bar coating, or the like, and film formation such as vapor deposition or plasma CVD. Law.
The thickness of the polymer layer is usually 10 nm or more, and is usually 5000 nm or less, preferably 2000 nm or less, more preferably 1000 nm or less. By increasing the thickness of the polymer layer, the uniformity of the thickness can be easily obtained, and structural defects of the inorganic barrier layer can be efficiently filled with the polymer layer, and the barrier property tends to be improved. In addition, by reducing the thickness of the polymer layer, it becomes difficult for the polymer layer itself to generate cracks due to external forces such as bending, so that the barrier property can be improved.

以上の、樹脂フィルム基材表面に無機バリア層を設けた樹脂フィルム、或いは、樹脂フィルム基材表面に、無機バリア層とポリマー層とが互いに隣接して配置された2層からなるユニット層を設けた樹脂フィルムによるガスバリア層(D)の厚みは特に限定されるものではないが、通常10μm以上、好ましくは15μm以上、より好ましくは20μm以上であり、又、通常500μm以下、好ましくは300μm以下、より好ましくは200μm以下である。厚みを厚くすることで機械的強度が高まる傾向にあり、薄くすることで柔軟性が高まる傾向にある。   The above resin film having an inorganic barrier layer provided on the surface of the resin film base, or a unit layer composed of two layers in which the inorganic barrier layer and the polymer layer are disposed adjacent to each other are provided on the surface of the resin film base. The thickness of the gas barrier layer (D) by the resin film is not particularly limited, but is usually 10 μm or more, preferably 15 μm or more, more preferably 20 μm or more, and usually 500 μm or less, preferably 300 μm or less. Preferably it is 200 micrometers or less. Increasing the thickness tends to increase mechanical strength, and decreasing the thickness tends to increase flexibility.

本発明において、ガスバリア層(D)の水蒸気透過率は、外部からの水分の浸入を遮断するため、40℃、90%RH環境下、100μm厚で、10-1g/m2 /day以下である必要があるが、より好ましくは10-2g/m2 /day以下、更に好ましくは10-3g/m2 /day以下、特に好ましくは10-4g/m2 /day以下である。但し、現状の技術では透明かつフレキシブルでバリア性能を上げていくと、製造コストもそれに連動して上がることになるので、太陽電池用途に使用する場合は、製造コストの制約も大きいことから、通常は10-3g/m2 /day〜10-4g/m2 /dayの範囲にあることが現実的に最も好ましい水蒸気透過性能となる。尚、水蒸気透過率は、JIS K7129に準じた感湿センサ、赤外線センサ、ガスクロマトグラフを備えた装置による測定、カップ法(JIS Z0208)により、40℃、90%RH環境下で測定することができる。 In the present invention, the water vapor permeability of the gas barrier layer (D) in order to block the entry of moisture from the outside, 40 ° C., under 90% RH environment, 100μm thick, below 10 -1 g / m 2 / day More preferably, it is 10 −2 g / m 2 / day or less, more preferably 10 −3 g / m 2 / day or less, and particularly preferably 10 −4 g / m 2 / day or less. However, the current technology is transparent and flexible, and the barrier performance increases, so the manufacturing cost will increase accordingly. Is in the range of 10 −3 g / m 2 / day to 10 −4 g / m 2 / day, which is the most preferable water vapor transmission performance. The water vapor transmission rate can be measured in a 40 ° C. and 90% RH environment by a measurement using an apparatus equipped with a humidity sensor, an infrared sensor, and a gas chromatograph according to JIS K7129, or by the cup method (JIS Z0208). .

又、ガスバリア層(D)に要求される酸素透過性能は、光電変換素子(B)の種類等に応じて様々である。例えば、一般的には、25℃環境下、100μm厚で、単位面積(1m2 )の1日あたりの酸素透過率が、1cc/m2 /day/atm以下であることが好ましく、1×10-1cc/m2 /day/atm以下であることがより好ましく、1×10-2cc/m2 /day/atm以下であることが更に好ましく、1×10-3cc/m2
/day/atm以下であることが中でも好ましく、1×10-4cc/m2 /day/
atm以下であることがとりわけ好ましく、1×10-5cc/m2 /day/atm以下であることが特に好ましい。酸素が透過しなければしないほど、素子の酸化による劣化が抑えられる利点がある。尚、酸素透過率は、JIS K7126Aに準じた差圧法に基づく装置、或いはJIS K7126Bに準じた等圧法に基づく赤外線センサ、ガスクロマトグラフを備えた装置で測定することができる。
Further, the oxygen permeation performance required for the gas barrier layer (D) varies depending on the type of the photoelectric conversion element (B) and the like. For example, in general, the oxygen permeability per unit area (1 m 2 ) per day is preferably 1 cc / m 2 / day / atm or less in a 25 ° C. environment with a thickness of 100 μm, preferably 1 × 10 -1 cc / m 2 / day / atm or less is more preferable, and 1 × 10 −2 cc / m 2 / day / atm or less is further preferable, and 1 × 10 −3 cc / m 2 is more preferable.
/ Day / atm or less is preferable, and 1 × 10 −4 cc / m 2 / day /
It is particularly preferably not more than atm, and particularly preferably not more than 1 × 10 −5 cc / m 2 / day / atm. There is an advantage that the deterioration due to the oxidation of the element can be suppressed as the oxygen does not permeate. The oxygen transmission rate can be measured with an apparatus based on a differential pressure method according to JIS K7126A, or an apparatus equipped with an infrared sensor and gas chromatograph based on an isobaric method according to JIS K7126B.

尚、ガスバリア層(D)は、太陽電池の光入射・出射面に用いられる場合には、可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率は、通常75%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、更に好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上、その中でも特に好ましくは97%以上である
。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。又、太陽電池の光入射・出射面とは反対の面に用いられる場合には、必ずしも可視光を透過させる必要がないため、不透明でもよい。
The gas barrier layer (D) preferably transmits visible light when used on the light incident / exit surface of the solar cell. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 75% or more, preferably 80% or more, more preferably 85% or more, still more preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more. Among these, 97% or more is particularly preferable. This is to convert more sunlight into electrical energy. Further, when it is used on a surface opposite to the light incident / exiting surface of the solar cell, it is not always necessary to transmit visible light, and may be opaque.

又、太陽電池は光を受けて熱せられることが多いため、ガスバリア層(D)も耐熱性を有することが好ましい。この観点から、ガスバリア層(D)の構成材料の融点又は軟化点は、通常100℃以上、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上であり、又、通常350℃以下、好ましくは320℃以下、より好ましくは300℃以下である。融点又は軟化点を高くすることで太陽電池の使用時にガスバリア層(D)が融解・劣化する可能性を低減できる。   Further, since the solar cell is often heated by receiving light, the gas barrier layer (D) preferably has heat resistance. From this viewpoint, the melting point or softening point of the constituent material of the gas barrier layer (D) is usually 100 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, more preferably 130 ° C. or higher, and usually 350 ° C. or lower, preferably 320 ° C. Below, more preferably 300 ° C. or less. By increasing the melting point or softening point, it is possible to reduce the possibility that the gas barrier layer (D) is melted or deteriorated when the solar cell is used.

本発明において、以上のガスバリア層(D)の中で好適なものとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)或いはポリエチレンナフタレート(PEN)等の基材フィルム表面に、SiOx やSiOx Ny (xの値は1.5〜1.8が特に好ましく、Yは整数)等の無機バリア層を真空製膜法により真空蒸着した樹脂フィルム等が挙げられる。   In the present invention, among the above gas barrier layers (D), for example, SiOx or SiOx Ny (value of x) is preferably formed on the surface of a base film such as polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN). Is preferably 1.5 to 1.8, and Y is an integer), and examples thereof include a resin film obtained by vacuum-depositing an inorganic barrier layer by a vacuum film-forming method.

尚、本発明において、ガスバリア層(D)に無機バリア材料を用いた無機バリア層を有せしめるのは、有機バリア材料の場合、バリア材料中に水蒸気等のガスを溶解、拡散させながら主としてバリア材料の厚さでバリア性を達成するケースが大半であり、この場合、バリア材料中のガス溶解量が計時で飽和溶解度付近まで上がってきた場合には光電変換素子中へのガス遮断ができなくなるのに対して、SiOx やSiOx Ny の無機バリア材料は、水分を吸収したり水分と反応したりせず、自由体積を規制することによってバリア性能を達成することができることによる。   In the present invention, the gas barrier layer (D) includes an inorganic barrier layer using an inorganic barrier material. In the case of an organic barrier material, the gas barrier layer (D) is mainly a barrier material while dissolving and diffusing a gas such as water vapor in the barrier material. In most cases, the barrier property is achieved with the thickness of the gas. In this case, if the amount of dissolved gas in the barrier material increases to near the saturation solubility by timekeeping, the gas cannot be shut off in the photoelectric conversion element. In contrast, SiOx and SiOx Ny inorganic barrier materials do not absorb moisture or react with moisture, and can achieve barrier performance by regulating the free volume.

又、本発明において、ガスバリア層(D)のガスバリア性能の一つとして水蒸気透過率を挙げているのは、水蒸気のバリアが最も重要な機能の一つであることと共に、水蒸気のバリアが、通常問題となる酸素等の気体、揮発成分やアルカリ、酸等の低分子量成分の中で最も難しい(透過し易い)ものの一つであるからである。
又、本発明において、ガスバリア層(D)は、光電変換素子(B)を被覆して水分及び酸素から保護できるように、本発明に記載の順で積層されていれば、その形成位置に制限はないが、光電変換素子(B)の基板と反対面に備えていることが特徴である。又、光電変換素子(B)の基板設置面背面(受光面とは反対側の面)を同様のガスバリア層(D)で覆っていてもよい。太陽電池においてはその正面及び背面が他の面よりも大面積に形成されることが多いためである。そして、ガスバリア層(D)の縁部をシール材でシールし、ガスバリア層(D)及びシール材で囲まれた空間内に光電変換素子(B)を納められた構造とすることにより、光電変換素子(B)を湿気及び酸素から保護できるようになっている。尚、後述する裏面保護シートが高いガスバリア性能を有する場合には、用途によりガスバリア層(D)を兼ねることができる。
In the present invention, the water vapor permeability is cited as one of the gas barrier performances of the gas barrier layer (D). The water vapor barrier is one of the most important functions, and the water vapor barrier is usually used. This is because it is one of the most difficult (easy to permeate) among gases such as oxygen and low molecular weight components such as volatile components, alkalis and acids which are problematic.
In the present invention, if the gas barrier layer (D) is laminated in the order described in the present invention so as to cover the photoelectric conversion element (B) and protect it from moisture and oxygen, the gas barrier layer (D) is limited to its formation position. However, the photoelectric conversion element (B) is provided on the surface opposite to the substrate. Moreover, you may cover the back surface (surface on the opposite side to a light-receiving surface) of the board | substrate installation surface of a photoelectric conversion element (B) with the same gas barrier layer (D). This is because the front and back surfaces of solar cells are often formed in a larger area than the other surfaces. Then, the edge of the gas barrier layer (D) is sealed with a sealing material, and the photoelectric conversion element (B) is placed in a space surrounded by the gas barrier layer (D) and the sealing material, so that photoelectric conversion is performed. The element (B) can be protected from moisture and oxygen. In addition, when the back surface protection sheet mentioned later has high gas barrier performance, it can serve as a gas barrier layer (D) by the use.

<防食層(E)>
本発明において、太陽電池は、基板(A)とは逆側の電極と水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)との間に、単一若しくは複数の防食層(E)を備えていてもよい。これにより、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)が直接に電極に接することがないようにし、層(C)中の水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤が電極へ拡散することによる電極の腐食を防止する。尚、防食層(E)は、前述の配置位置の他、基板(A)上の光電変換素子(B)が存在しない部分、ガスバリア層(D)上に備えられていてもよい。
<Anti-corrosion layer (E)>
In the present invention, the solar cell has a single or plural anticorrosion layers (E) between the electrode opposite to the substrate (A) and the layer (C) containing a trapping agent that absorbs moisture and / or oxygen. May be provided. Thus, the layer (C) containing the trapping agent that absorbs moisture and / or oxygen is prevented from coming into direct contact with the electrode, and the trapping agent that absorbs moisture and / or oxygen in the layer (C) is applied to the electrode. Prevents electrode corrosion due to diffusion. In addition, the anticorrosion layer (E) may be provided on the gas barrier layer (D), the portion where the photoelectric conversion element (B) on the substrate (A) does not exist, in addition to the above-described arrangement position.

防食層(E)には、ガスバリア性を有する樹脂膜や樹脂フィルム等が用いられるが、太
陽電池の組上げプロセスの簡易性やコストを考慮するとガスバリア樹脂フィルムの形態が最も好ましい。樹脂膜においては、ガスバリア性を有する樹脂膜を直接に光電変換素子(B)上に形成する場合、塗布法では、塗布液の溶媒が電極のピンホールから光電変換素子(B)中へ浸透して劣化を引き起こす恐れがあることから好ましくなく、一方、真空プロセスをともなうドライ成膜法では、バッチプロセスとなるために生産効率が著しく劣ることとなると共に、樹脂膜の内部応力で光電変換素子(B)が損傷する恐れがあることから好ましくない。
For the anticorrosion layer (E), a resin film or a resin film having a gas barrier property is used. In consideration of the simplicity and cost of the assembly process of the solar cell, the form of the gas barrier resin film is most preferable. In the resin film, when the resin film having gas barrier properties is directly formed on the photoelectric conversion element (B), in the coating method, the solvent of the coating solution penetrates from the pinhole of the electrode into the photoelectric conversion element (B). On the other hand, the dry film formation method with a vacuum process is not preferable because it is a batch process, and the production efficiency is extremely inferior, and the photoelectric conversion element ( B) is not preferred because it may be damaged.

本発明における防食層(E)を構成する材料としては、具体的には、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、α−オレフィン−無水マレイン酸共重合体、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、スチレン−ブタジエン共重合体(SB樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコ−ル系樹脂、エチレン−ビニルアルコ−ル共重合体、ポリビニルブチラール系樹脂、ポリビニルピロリドン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリアミド系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリベンゾイミダゾール系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、尿素樹脂、レゾルシノール系樹脂、キシレン系樹脂、エポキシ系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられる。好ましくは、ポリエチレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、フッ素系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂等であり、より好ましくは、ポリエチレン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂等である。これらの中でも特に好ましくは、接着機能を付与できる点から、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂である。   Specifically, the material constituting the anticorrosion layer (E) in the present invention includes, for example, a polyethylene resin, a polypropylene resin, a cyclic polyolefin resin, an α-olefin-maleic anhydride copolymer, a polystyrene resin, Acrylonitrile-styrene copolymer (AS resin), styrene-butadiene copolymer (SB resin), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), polyvinyl chloride resin, polyvinylidene chloride resin, polyvinyl acetate Resin, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl alcohol resin, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinyl butyral resin, polyvinyl pyrrolidone resin, fluorine resin, poly (meth) acrylic resin, polycarbonate Resin, polyethylene terephthalate, polyethylene Polyester resins such as ethylene naphthalate, polyimide resins, polyamideimide resins, polyarylate resins, polyamide resins, silicone resins, polysulfone resins, polyethersulfone resins, polyphenylene sulfide resins, polyurethane resins, Examples thereof include polybenzimidazole resins, phenol resins, melamine resins, urea resins, resorcinol resins, xylene resins, epoxy resins, acetal resins, and cellulose resins. Preferred are polyethylene resins, cyclic polyolefin resins, ethylene-vinyl acetate copolymers, fluorine resins, poly (meth) acrylic resins, polycarbonate resins, polyester resins, polyimide resins, epoxy resins, etc. More preferred are polyethylene resins, fluorine resins, poly (meth) acrylic resins, polyester resins, polyimide resins, epoxy resins and the like. Of these, poly (meth) acrylic resins and epoxy resins are particularly preferable because they can provide an adhesive function.

この防食層(E)は、一層以上あればよく、複数層から構成されていてもよい。複数層の場合、ポリエステル系樹脂とポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂とエポキシ系樹脂のような組合せが、透明性、耐熱性を兼ね備え、かつ接着機能を付与できる点で好ましい。
防食層(E)は、用いる樹脂材料の種類に応じて任意の方法で形成することができるが、例えば、溶融押出し成形法、溶液流延法、カレンダー法等でフィルム又はシートを成形する方法、樹脂材料の溶液をロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、カーテンフローコート、スプレーコート、バーコート、ダイコート、スピンコート、インクジェット、ディスペンサー等で塗布し乾燥させた樹脂膜を形成するウェット成膜方法を用いることができる。又、プラズマCVD、真空蒸着、イオンプレーディング、スパッタリング等のドライ成膜方法も用いることができる。更に、フィルム又はシート成形後、或いは製膜後に、ヒーター、赤外線、マイクロ波等による加熱、紫外光及び/又は可視光照射等により、重合、架橋、硬化反応等を行ってもよい。
The anticorrosion layer (E) may be one or more layers, and may be composed of a plurality of layers. In the case of a plurality of layers, a combination such as a polyester resin and a poly (meth) acrylic resin, a polyester resin and an epoxy resin is preferable in that it has both transparency and heat resistance and can provide an adhesive function.
The anticorrosion layer (E) can be formed by any method depending on the type of resin material to be used. For example, a method of forming a film or sheet by a melt extrusion molding method, a solution casting method, a calendar method, etc. Wet deposition that forms a resin film by applying a resin material solution by roll coating, gravure coating, knife coating, dip coating, curtain flow coating, spray coating, bar coating, die coating, spin coating, ink jet, dispenser, etc. The method can be used. In addition, dry film forming methods such as plasma CVD, vacuum deposition, ion plating, and sputtering can also be used. Furthermore, after forming a film or sheet or after film formation, polymerization, crosslinking, curing reaction, and the like may be performed by heating with a heater, infrared rays, microwaves, etc., irradiation with ultraviolet light and / or visible light, and the like.

防食層(E)の一層当たりの厚みは、通常5〜500μmであり、好ましくは10〜200μmであり、更に好ましくは20〜100μmである。上限を超えると、可撓性の太陽電池では厚みが増して、曲げることが困難となるばかりか、素子の金属電極と距離が生じて、捕捉剤が金属電極周囲に達した水分、酸素等を効率的に吸収できなくなる恐れがある。一方、下限を下回ると、アルカリ拡散の抑制が不十分になり、電極の劣化防止ができなくなる恐れがある。   The thickness per layer of the anticorrosion layer (E) is usually 5 to 500 μm, preferably 10 to 200 μm, and more preferably 20 to 100 μm. If the upper limit is exceeded, the thickness of the flexible solar cell increases and it becomes difficult to bend, and a distance from the metal electrode of the element arises, so that the scavenger reaches moisture around the metal electrode, oxygen, etc. There is a risk that it cannot be absorbed efficiently. On the other hand, if the value is below the lower limit, the suppression of alkali diffusion becomes insufficient and there is a possibility that the deterioration of the electrode cannot be prevented.

本発明において、防食層(E)は、複数層の場合の層全体としての特性として、水蒸気透過率(Pe)としては、前記ガスバリア層(D)の水蒸気透過率(Pd)との関係の含め、90%RH環境下で、Pd<Pe≦15g/m2 /dayの関係にあることが好ましく、Pd<Pe≦5g/m2 /dayの関係にあることがより好ましく、Pd×5<Pe≦1g/m2 /dayの関係にあることが更に好ましく、Pd×10<Pe≦1g/m2
/dayの関係にあることが特に好ましく、Pd×10<Pe≦0.1g/m2/day
の関係にあることが特に好ましい。ここでの測定方法も前述した方法による。
In the present invention, the anticorrosion layer (E) includes the relationship with the water vapor transmission rate (Pd) of the gas barrier layer (D) as the water vapor transmission rate (Pe) as a characteristic of the whole layer in the case of a plurality of layers. In a 90% RH environment, the relationship is preferably Pd <Pe ≦ 15 g / m 2 / day, more preferably Pd <Pe ≦ 5 g / m 2 / day, and Pd × 5 <Pe. More preferably, the relationship is ≦ 1 g / m 2 / day, and Pd × 10 <Pe ≦ 1 g / m 2
/ Day is particularly preferable, and Pd × 10 <Pe ≦ 0.1 g / m 2 / day.
It is particularly preferable that The measurement method here is also according to the method described above.

かかる上限よりも防食層(E)の水蒸気透過率(Pe)が大きい場合は、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)から漏れ出て来る水分、酸素、及び捕捉剤が反応して発生するアルカリや酸等を十分に遮断することができず、光電変換素子(B)の劣化を防ぐことができない恐れがある。又、太陽電池の製造工程において、工程で使用する接着剤や粘着剤等から揮発した有機溶媒や低分子量成分等を十分に遮断することができず、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)を変質させ、太陽電池に組みあがった後に水分及び/又は酸素を十分に吸収することができなくなり、光電変換素子(B)の劣化を防ぐことができない恐れがある。   When the water vapor transmission rate (Pe) of the anticorrosion layer (E) is larger than the upper limit, moisture, oxygen, and scavenger leaking from the layer (C) containing the scavenger that absorbs moisture and / or oxygen are contained. There is a possibility that alkali or acid generated by the reaction cannot be sufficiently blocked, and deterioration of the photoelectric conversion element (B) cannot be prevented. In addition, in the solar cell manufacturing process, an organic solvent or low molecular weight component volatilized from the adhesive or pressure sensitive adhesive used in the process cannot be sufficiently blocked, and a scavenger that absorbs moisture and / or oxygen is used. After the layer (C) is altered and assembled into a solar cell, moisture and / or oxygen cannot be sufficiently absorbed, and deterioration of the photoelectric conversion element (B) may not be prevented.

又、前記ガスバリア層(D)の水蒸気透過率(Pd)との関係から規定される下限よりも防食層(E)の水蒸気透過率(Pe)が小さい場合には、太陽電池に組みあがった後、防食層(E)が、光電変換素子(B)内部に侵入した、或いは組上げプロセス中に残留した水分や酸素を十分に吸収することができず、光電変換素子(B)の劣化を防ぐことができない恐れがある。これは特に長寿命を狙ってガスバリア層(D)の水蒸気透過率(Pd)が低い場合に顕著である。   When the water vapor transmission rate (Pe) of the anticorrosion layer (E) is smaller than the lower limit defined from the relationship with the water vapor transmission rate (Pd) of the gas barrier layer (D), The anticorrosion layer (E) cannot sufficiently absorb moisture or oxygen that has entered the photoelectric conversion element (B) or remains during the assembly process, and prevents deterioration of the photoelectric conversion element (B). There is a risk of not being able to. This is particularly remarkable when the water vapor transmission rate (Pd) of the gas barrier layer (D) is low, aiming at a long life.

上記水蒸気透過率の条件を満たす防食層(E)の好ましい態様の一つとしては、真空製膜法によって製膜された無機材料膜を層として含ませることも好ましい。有機バリア材料の場合、バリア材料中に水蒸気等のガスを溶解、拡散させながら主としてバリア材料の厚さでバリア性を達成するケースが大半であり、この場合、バリア材料中のガス溶解量が計時で飽和溶解度付近まで上がってきた場合には光電変換素子中へのガス遮断ができなくなるのに対して、例えばSiOx 、SiOx Ny (X=1.5〜2、Yは整数)等の無機バリア材料は、水分を吸収したり水分と反応したりせず、自由体積を規制することによってバリア性能を達成することができるからである。   As one of the preferable aspects of the anticorrosion layer (E) satisfying the water vapor transmission rate, it is also preferable to include an inorganic material film formed by a vacuum film forming method as a layer. In the case of organic barrier materials, in most cases, the barrier property is achieved mainly by the thickness of the barrier material while dissolving and diffusing a gas such as water vapor in the barrier material. In this case, the amount of dissolved gas in the barrier material is measured. In contrast, when the gas reaches the vicinity of the saturation solubility, it becomes impossible to shut off the gas into the photoelectric conversion element, whereas for example, an inorganic barrier material such as SiOx, SiOx Ny (X = 1.5 to 2, Y is an integer) This is because the barrier performance can be achieved by regulating the free volume without absorbing or reacting with moisture.

尚、本発明において、防食層(E)として、水蒸気透過率でガスバリア性能を規定しているが、これは水蒸気のバリアが最も重要な機能の一つであることと共に、水蒸気のバリアが通常問題となる酸素等の気体、揮発成分やアルカリ、酸等低分子量成分の中で最も遮断が難しい(透過し易い)ものの一つであるからである。
又、より好ましい機能としては接着機能を有するものである。接着機能を有することにより、素子と水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤が固定されるため、曲げ等による太陽電池の変形時に、捕捉剤がずれて素子電極に接触するような恐れがなくなる。又、太陽電池製造時に、基板(A)と光電変換素子(B)上に、防食層(E)、捕捉剤を含む層(C)、ガスバリアフィルム(D)が積層されていくが、その際にも、捕捉剤を含む層(C)がずれて素子電極に接触する恐れもなくなる利点が生じる。
In the present invention, the gas barrier performance is defined by the water vapor transmission rate as the anticorrosion layer (E). This is because the water vapor barrier is one of the most important functions, and the water vapor barrier is usually a problem. This is because it is one of the most difficult to block (easily permeate) among low molecular weight components such as gases such as oxygen, volatile components, alkalis and acids.
A more preferable function is one having an adhesive function. By having an adhesive function, the element and the capture agent that absorbs moisture and / or oxygen are fixed, and therefore, there is no possibility that the capture agent is displaced and contacts the element electrode when the solar cell is deformed by bending or the like. Further, during the manufacture of the solar cell, the anticorrosion layer (E), the layer containing the scavenger (C), and the gas barrier film (D) are laminated on the substrate (A) and the photoelectric conversion element (B). In addition, there is an advantage that the layer (C) containing the trapping agent is displaced and does not come in contact with the device electrode.

又、防食層(E)自体の性質としては、耐アルカリ性を有していることが好ましい。捕捉剤成分が水分と反応してアルカリが生じることがあり、その場合、防食層(E)にアルカリ耐性がないと、アルカリが浸透して電極を腐食劣化させてしまう恐れがある。又、防食層(E)から酸が発生しないことが好ましい。酸は電極と接触すると、電極を腐食劣化させてしまう恐れがある。酸を発生する樹脂材料としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体等の酢酸ビニル系樹脂が挙げられる。   Moreover, it is preferable that it has alkali resistance as a property of anticorrosion layer (E) itself. The scavenger component may react with moisture to generate alkali. In that case, if the anticorrosion layer (E) is not resistant to alkali, the alkali may permeate and cause corrosion and deterioration of the electrode. Further, it is preferable that no acid is generated from the anticorrosion layer (E). When the acid comes into contact with the electrode, the electrode may corrode and deteriorate. Examples of the resin material that generates an acid include vinyl acetate resins such as ethylene-vinyl acetate copolymers.

防食層(E)におけるその他の代表的な特性として、酸素透過能力は、光電変換素子(B)に応じて様々であるが、例えば、一般には、25℃環境下で、100μm厚での単位面積(1m2 )の1日あたりの酸素透過率が、500cc/m2 /day/atm以下であることが好ましく、100cc/m2 /day/atm以下であることがより好ましく、10cc/m2 /day/atm以下であることが更に好ましく、1cc/m2 /day/atm以下であることが特に好ましい。酸素バリア性能がかかる範囲にあることで、素子の酸素による劣化を抑制できる。又、用いられる捕捉剤が酸素を吸収する場合は、ガスバリア層(D)の酸素透過率以上の値であることが好ましい。ガスバリア層(D)よりも酸素透過率が低い場合は、捕捉剤は素子封止領域外、つまりガスバリア層(D)の外部領域の酸素を捕捉することとなり、本来の素子劣化防止の目的が失われてしまう。尚、酸素透過率は前述した方法で測定できる。 As another typical characteristic in the anticorrosion layer (E), the oxygen transmission capacity varies depending on the photoelectric conversion element (B). For example, in general, a unit area at a thickness of 100 μm in an environment of 25 ° C. The oxygen permeability per day of (1 m 2 ) is preferably 500 cc / m 2 / day / atm or less, more preferably 100 cc / m 2 / day / atm or less, more preferably 10 cc / m 2 / More preferably, it is not more than day / atm, and particularly preferably not more than 1 cc / m 2 / day / atm. When the oxygen barrier performance is within such a range, deterioration of the element due to oxygen can be suppressed. Moreover, when the scavenger used absorbs oxygen, it is preferable that it is a value more than the oxygen permeability of a gas barrier layer (D). When the oxygen permeability is lower than that of the gas barrier layer (D), the scavenger captures oxygen outside the element sealing region, that is, outside the gas barrier layer (D), and the original purpose of preventing element deterioration is lost. I will be broken. The oxygen permeability can be measured by the method described above.

又、防食層(E)の接着機能として、素子電極と捕捉剤を含む層(C)に対する接着能力をもつことが要求される。接着能力の基準として、接着強さが、0.1N/mm以上であり、好ましくは、0.4N/mm以上、より好ましくは1N/mm以上である。接着機能が、かかる下限を下回ると、捕捉剤が容易ずれて素子電極に接触し、電極劣化を引き起こしてしまう恐れがある。   In addition, the adhesion function of the anticorrosion layer (E) is required to have an adhesion ability to the layer (C) containing the device electrode and the trapping agent. As a standard of the adhesive ability, the adhesive strength is 0.1 N / mm or more, preferably 0.4 N / mm or more, more preferably 1 N / mm or more. If the adhesion function is below this lower limit, the scavenger may easily shift and contact the device electrode, causing electrode deterioration.

又、防食層(E)の耐アルカリ性の指標としては、ASTM D543に準拠した試験に耐え得ることが好ましい。具体的には、水酸化ナトリウム1%溶液に24時間浸漬後に外観に異常がなく、寸法変化も5%以下、更には1%以下であることが好ましい。
又、防食層(E)の吸水率は、一般に0.005〜1%が好ましく、0.01〜0.5%がより好ましく、0.02〜0.3%が更に好ましい。かかる上限を超えると、吸収した水分によりアルカリ拡散が促進され、電極腐食防止効果が劣ってしまう恐れがある。一方、かかる下限より下回ると、素子電極と防食層(E)界面の水分が防食層(E)により遮られて、捕捉剤で吸収することができなくなる恐れがある。
Moreover, as an index of alkali resistance of the anticorrosion layer (E), it is preferable that it can withstand a test based on ASTM D543. Specifically, it is preferable that there is no abnormality in the appearance after immersion in a 1% sodium hydroxide solution for 24 hours, and the dimensional change is 5% or less, more preferably 1% or less.
Further, the water absorption of the anticorrosion layer (E) is generally preferably 0.005 to 1%, more preferably 0.01 to 0.5%, still more preferably 0.02 to 0.3%. When this upper limit is exceeded, alkali diffusion is promoted by the absorbed moisture, and the electrode corrosion prevention effect may be inferior. On the other hand, below the lower limit, the moisture at the interface between the device electrode and the anticorrosion layer (E) is blocked by the anticorrosion layer (E) and may not be absorbed by the scavenger.

又、防食層(E)が薄膜太陽電池の受光面側に用いられる場合、光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率は、フィルム界面の部分反射によるロスを除き、通常75%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、更に好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上、最も好ましくは97%以上である。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。一方、防食層(E)が有機薄膜太陽電池の受光面と反対側に用いられる場合は、必ずしも可視光を透過させる必要がなく、不透明でもよい。   When the anticorrosion layer (E) is used on the light-receiving surface side of the thin-film solar cell, it is preferable to transmit visible light from the viewpoint of not preventing light absorption. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 75% or more, preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and still more preferably 90%, excluding loss due to partial reflection at the film interface. More preferably, it is 95% or more, most preferably 97% or more. This is to convert more sunlight into electrical energy. On the other hand, when the anticorrosion layer (E) is used on the side opposite to the light receiving surface of the organic thin film solar cell, it is not always necessary to transmit visible light, and may be opaque.

更に、太陽電池は光を受けて熱せられることが多いため、防食層(E)は耐熱性を有することが好ましい。この観点から、構成材料の融点又は軟化点は、通常100℃以上、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上であり、又、通常350℃以下、好ましくは320℃以下、より好ましくは300℃以下である。又、ガラス転移温度は、通常0℃以上、好ましくは30℃以上、より好ましくは60℃以上であり、通常300℃以下、好ましくは200℃以下、より好ましくは160℃以下である。高融点又は高軟化点・高ガラス転移温度材料を用いることで耐熱性が良好になり、太陽電池使用時に防食層(E)が融解、劣化する可能性を低減できる。   Furthermore, since the solar cell is often heated by receiving light, the anticorrosion layer (E) preferably has heat resistance. From this viewpoint, the melting point or softening point of the constituent material is usually 100 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, more preferably 130 ° C. or higher, and usually 350 ° C. or lower, preferably 320 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. It is below ℃. The glass transition temperature is usually 0 ° C. or higher, preferably 30 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, and usually 300 ° C. or lower, preferably 200 ° C. or lower, more preferably 160 ° C. or lower. By using a material having a high melting point or a high softening point / high glass transition temperature, the heat resistance is improved, and the possibility that the anticorrosion layer (E) is melted and deteriorated when the solar cell is used can be reduced.

<その他部材;シール材>
シール材は、前記(A)〜(E)等で構成される積層体の縁部をシールして、これらの内部に水分及び酸素が浸入しないようにシールする部材である。特に、少なくとも光電変換素子(B)の縁部をシールできる位置に設けることにより、少なくとも光電変換素子(B)内に水分及び酸素が侵入しないようにする。通常、太陽電池の周縁部に通常0.5〜
100mm、好ましくは、1〜80mm 更に好ましくは2〜50mmの厚さでロの字型に被覆し、光電変換素子(B)をその内側に封じ込める。
<Other members; seal materials>
The sealing material is a member that seals the edges of the laminate composed of (A) to (E) and the like so as to prevent moisture and oxygen from entering the inside thereof. In particular, at least the edge of the photoelectric conversion element (B) is provided at a position where it can be sealed, so that moisture and oxygen do not enter at least the photoelectric conversion element (B). Usually, 0.5 ~
A rectangular shape is coated with a thickness of 100 mm, preferably 1 to 80 mm, more preferably 2 to 50 mm, and the photoelectric conversion element (B) is enclosed inside.

シール材を構成する材料としては、例えば、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、α−オレフィン−無水マレイン酸共重合体、ウレタン系樹脂、セルロース系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エポキシ系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、尿素樹脂、レゾルシノール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルブチラール系樹脂、ポリベンゾイミダゾール系樹脂、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエン共重合体ゴム等のポリマーが挙げられ、シール材は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。   Examples of the material constituting the sealing material include fluorine resin, silicone resin, acrylic resin, α-olefin-maleic anhydride copolymer, urethane resin, cellulose resin, vinyl acetate resin, ethylene-acetic acid. Vinyl copolymer, epoxy resin, polyvinyl chloride resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, resorcinol resin, polyamide resin, polyimide resin, polystyrene resin, polyvinyl butyral resin, polybenzimidazole Examples thereof include polymers such as resin, chloroprene rubber, nitrile rubber, and styrene butadiene copolymer rubber, and the sealing material may be formed of one material or two or more materials.

シール材は、最外側の基板(A)とガスバリア層(D)との間で隙間なく被覆できるようにすれば、その被覆方法に特に制限はないが、例えば、シール材の硬化による接着、溶剤・分散媒の揮発による固着、ホットメルト剤による粘着、単に貼り合わせることによる粘着等が挙げられる。製造をより容易にする観点からは、単に貼り合わせる粘着が好ましい。又、シール材にバリア性を求める場合には、硬化による分子間架橋がガスバリア性を良好とすることから硬化による接着が好ましい。   The sealing material is not particularly limited as long as it can be coated without a gap between the outermost substrate (A) and the gas barrier layer (D). For example, adhesion by curing of the sealing material, solvent -Adhesion by volatilization of the dispersion medium, adhesion by a hot melt agent, adhesion by simply pasting, and the like can be mentioned. From the viewpoint of facilitating the production, it is preferable to simply adhere to each other. Moreover, when barrier property is calculated | required for a sealing material, since the intermolecular bridge | crosslinking by hardening makes gas barrier property favorable, the adhesion | attachment by hardening is preferable.

その際の硬化方法としては、例えば、常温での化学反応による硬化、加熱硬化、可視光或いは紫外線による光硬化、電子線硬化、嫌気性硬化等が挙げられる。中でも、硬化制御を精密に行うことができる点から、加熱硬化、紫外線硬化が好ましい。又、シール材の性状としては、接着方法により液状、ゲル状、シート状等が適宜選択されるが、シール工程において液だれ等の問題を生じない点からは、シート状が好ましい。   Examples of the curing method at that time include curing by a chemical reaction at normal temperature, heat curing, photocuring with visible light or ultraviolet light, electron beam curing, anaerobic curing, and the like. Among these, heat curing and ultraviolet curing are preferable because curing control can be performed precisely. Further, as the properties of the sealing material, liquid, gel, sheet, and the like are appropriately selected depending on the bonding method, but the sheet shape is preferable from the viewpoint of not causing problems such as dripping in the sealing process.

尚、シール材に要求される水蒸気透過性の程度は、40℃、90%RH環境下、100μm厚みで、水蒸気透過率として500g/m2 /day以下であることが好ましく、100g/m2 /day以下がより好ましく、30g/m2 /day以下が更に好ましく、10g/m2 /dayが特に好ましく、1g/m2 /dayが最も好ましい。このようなシール材を適用することにより、太陽電池積層体縁部からの水分の透過を抑制し、太陽電池を長期間作動させることが可能になる。 Incidentally, the degree of water vapor permeability required of the sealant, 40 ° C., under 90% RH environment, with 100μm thickness is preferably not more than 500g / m 2 / day as water vapor transmission rate, 100 g / m 2 / Day or less is more preferable, 30 g / m 2 / day or less is more preferable, 10 g / m 2 / day is particularly preferable, and 1 g / m 2 / day is most preferable. By applying such a sealing material, it is possible to suppress the permeation of moisture from the edge of the solar cell laminate and operate the solar cell for a long period of time.

又、シール材の被着材に対する接着能力の基準としては、接着強さが、2N/mm以上であるのが好ましく、4N/mm以上であるのがより好ましく、10N/mm以上であるのが更に好ましい。かかる下限を下回ると、容易に剥がれて水分及び酸素が浸入し、太陽電池の劣化を引き起こす恐れがある。
更に、太陽電池は光を受けて熱せられることが多いため、シール材も耐熱性を有することが好ましい。この観点から、シール材の構成材料の融点又は軟化点は、通常100℃以上、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上であり、又、通常350℃以下、好ましくは300℃以下、より好ましくは280℃以下である。融点又は軟化点が低すぎると太陽電池の使用時にシール材が融解する可能性がある。
In addition, as a standard for the adhesion ability of the sealing material to the adherend, the adhesive strength is preferably 2 N / mm or more, more preferably 4 N / mm or more, and 10 N / mm or more. Further preferred. If it falls below this lower limit, it may be easily peeled off and moisture and oxygen may enter, which may cause deterioration of the solar cell.
Furthermore, since the solar cell is often heated by receiving light, the sealing material preferably has heat resistance. From this viewpoint, the melting point or softening point of the constituent material of the sealing material is usually 100 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, more preferably 130 ° C. or higher, and usually 350 ° C. or lower, preferably 300 ° C. or lower. Preferably it is 280 degrees C or less. If the melting point or softening point is too low, the sealing material may melt during use of the solar cell.

<その他部材;封止材>
本発明においては、太陽電池の補強等のために、通常は光電変換素子を挟み込むように、封止材が用いられていてもよい。封止材は、太陽電池の強度保持の観点から強度が高いことが好ましく、具体的強度については、太陽電池本体のの強度とも関係することになり一概には規定しにくいが、太陽電池全体が良好な曲げ加工性を有し、折り曲げ部分の剥離を生じないような強度を有するのが好ましい。
<Other members; sealing material>
In the present invention, a sealing material may be used so as to sandwich the photoelectric conversion element usually for reinforcement of the solar cell. The sealing material preferably has a high strength from the viewpoint of maintaining the strength of the solar cell, and the specific strength is related to the strength of the solar cell body and is difficult to define unconditionally. It is preferable to have a strength that has good bending workability and does not cause peeling of the bent portion.

封止材を構成する材料としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)樹
脂が挙げられ、そのフィルム等を用いることができるが、EVA樹脂を架橋処理する場合にその架橋処理には比較的時間を要するため、太陽電池の生産速度及び生産効率を低下させる原因となる場合があり、又、長期間使用の際には、EVA樹脂の分解ガス(酢酸ガス)或いはEVA樹脂自体が有する酢酸ビニル基が、光電変換素子に悪影響を与えて発電効率が低下させる場合がある。その場合の他封止材としては、プロピレン−エチレン−他α−オレフィン共重合体のフィルムを用いることもできる。尚、封止材は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。又、封止材は単層フィルムにより形成されていてもよく、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。
As a material constituting the sealing material, for example, an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) resin can be used, and a film thereof can be used. However, when the EVA resin is subjected to a crosslinking treatment, the crosslinking treatment includes Since it takes a relatively long time, it may cause a reduction in the production rate and production efficiency of the solar cell, and when used for a long period of time, the decomposition gas (acetic acid gas) of the EVA resin or the EVA resin itself has. The vinyl acetate group may adversely affect the photoelectric conversion element and reduce power generation efficiency. In this case, as the other sealing material, a film of propylene-ethylene-other α-olefin copolymer may be used. In addition, the sealing material may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials. Moreover, the sealing material may be formed of a single layer film or a laminated film including two or more layers.

封止材の厚みは特に限定されないが、通常100μm以上、好ましくは150μm以上、更に好ましくは200μm以上であり、又、通常1000μm以下、好ましくは800μm以下、更に好ましくは600μm以下である。厚くすることで太陽電池全体の強度が高まる傾向にあり、薄くすることで柔軟性が高まり、又、可視光の透過率が向上する傾向にある。   The thickness of the sealing material is not particularly limited, but is usually 100 μm or more, preferably 150 μm or more, more preferably 200 μm or more, and usually 1000 μm or less, preferably 800 μm or less, more preferably 600 μm or less. Increasing the thickness tends to increase the overall strength of the solar cell, decreasing the thickness increases flexibility, and tends to improve the visible light transmittance.

封止材は、薄膜太陽電池の受光面側に用いられる場合、光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率は、通常75%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、更に好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上、最も好ましくは97%以上である。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。一方、薄膜太陽電池の受光面と反対側に封止材を用いる場合は、必ずしも可視光を透過させる必要がなく、不透明でもよい。   When the sealing material is used on the light-receiving surface side of the thin-film solar cell, it is preferable to transmit visible light from the viewpoint of preventing light absorption. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 75% or more, preferably 80% or more, more preferably 85% or more, still more preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more, most Preferably it is 97% or more. This is to convert more sunlight into electrical energy. On the other hand, when a sealing material is used on the side opposite to the light receiving surface of the thin-film solar cell, it is not always necessary to transmit visible light and may be opaque.

又、太陽電池は光を受けて熱せられることが多いため、封止材も耐熱性を有することが好ましい。この観点から、封止材の構成材料の融点は、通常100℃以上、好ましくは120℃以上、更に好ましくは130℃以上であり、又、通常350℃以下、好ましくは320℃以下、更に好ましくは300℃以下である。融点を高くすることで太陽電池の使用時に封止材が融解・劣化する可能性を低減できる。   In addition, since the solar cell is often heated by receiving light, the sealing material preferably has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the sealing material is usually 100 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, more preferably 130 ° C. or higher, and usually 350 ° C. or lower, preferably 320 ° C. or lower, more preferably. It is 300 degrees C or less. By increasing the melting point, it is possible to reduce the possibility of the sealing material melting and deteriorating when the solar cell is used.

尚、封止材に、紫外線遮断、熱線遮断、導電性、反射防止、防眩性、光拡散、光散乱、波長変換、ガスバリア性等の機能を付与してもよい。特に、太陽電池の場合は、太陽光からの強い紫外線に晒されることから、紫外線遮断機能を持つことが好ましい。かかる機能を付与する方法としては、かかる機能を有する層を塗布製膜等により封止材上に形成してもよいし、かかる機能を有する添加剤を構成材料に分散させる等して封止材に含有させてもよい。   The sealing material may be provided with functions such as ultraviolet blocking, heat ray blocking, conductivity, antireflection, antiglare, light diffusion, light scattering, wavelength conversion, gas barrier properties, and the like. In particular, in the case of a solar cell, it is preferable to have an ultraviolet blocking function because it is exposed to strong ultraviolet rays from sunlight. As a method of imparting such a function, a layer having such a function may be formed on the sealing material by coating film formation or the like, or an additive having such a function is dispersed in a constituent material, etc. You may make it contain.

<その他部材;耐候性保護シート>
耐候性保護シートは、温度変化、湿度変化、光、風雨等に係わる太陽電池設置環境から太陽電池を保護するシート又はフィルムである。耐候性保護シートで太陽電池表面を覆うことにより、太陽電池構成材料、特に光電変換素子(B)が保護され、劣化することなく、長期にわたり高い発電能力を得られる利点がある。
<Other components: Weatherproof protective sheet>
The weather-resistant protective sheet is a sheet or film that protects a solar cell from a solar cell installation environment related to temperature change, humidity change, light, wind and rain, and the like. By covering the surface of the solar cell with a weather-resistant protective sheet, the solar cell constituent material, particularly the photoelectric conversion element (B) is protected, and there is an advantage that high power generation capability can be obtained over a long period without deterioration.

耐候性保護シートは、太陽電池の最表面に位置させるため、耐候性、耐熱性、透明性、撥水性、耐汚染性、機械強度等の、表面被覆材として好適な性能を備え、しかもそれらの性能を屋外暴露において長期間維持する性質を有することが好ましい。
耐候性保護シートを構成する材料は、太陽電池を保護することができるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン(AS)系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、フェノー
ル系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、セルロース系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等が挙げられ、それらの1種の材料で形成されていても、2種以上の材料で形成されていてもよく、それらの単層フィルム、又は2層以上の積層フィルムとして用いられる。尚、積層フィルムの場合等において、他のフィルム等との接着性の改良のために、コロナ処理、プラズマ処理等の表面処理が行われていてもよい。
Since the weather-resistant protective sheet is positioned on the outermost surface of the solar cell, it has suitable performance as a surface covering material such as weather resistance, heat resistance, transparency, water repellency, stain resistance, mechanical strength, and the like. It preferably has the property of maintaining the performance for a long period of time in outdoor exposure.
The material constituting the weatherproof protective sheet is not particularly limited as long as it can protect the solar cell. For example, a polyethylene resin, a polypropylene resin, a cyclic polyolefin resin, acrylonitrile-styrene (AS ) Resin, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, polyvinyl chloride resin, fluorine resin, polyester resin such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, phenol resin, polyacrylic resin, polyamide resin , Polyimide resins, polyamideimide resins, polyurethane resins, cellulose resins, silicone resins, polycarbonate resins, etc., even if they are formed of one of those materials, they are formed of two or more materials May simply be those Films, or used as two or more layers of laminated film. In the case of a laminated film or the like, surface treatment such as corona treatment or plasma treatment may be performed in order to improve adhesion with other films.

中でも好ましいのはフッ素系樹脂であり、その具体例を挙げると、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、4−フッ化エチレン−パークロロアルコキシ共重合体(PFA)、4−フッ化エチレン−6−フッ化プロピレン共重合体(FEP)、2−エチレン−4−フッ化エチレン共重合体(ETFE)、ポリ3−フッ化塩化エチレン(PCTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、及びポリフッ化ビニル(PVF)等が挙げられる。   Of these, fluororesins are preferred, and specific examples thereof include polytetrafluoroethylene (PTFE), 4-fluoroethylene-perchloroalkoxy copolymer (PFA), 4-fluoroethylene-6-fluoride. Propylene copolymer (FEP), 2-ethylene-4-fluorinated ethylene copolymer (ETFE), poly-3-fluoroethylene chloride (PCTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), and polyvinyl fluoride (PVF) Etc.

耐候性保護シートの厚みは特に限定されるものではないが、通常10μm以上、好ましくは15μm以上、更に好ましくは20μm以上であり、又、通常200μm以下、好ましくは180μm以下、更に好ましくは150μm以下である。厚みを厚くすることで機械的強度が高まる傾向にあり、薄くすることで柔軟性が高まる傾向にある。
尚、耐候性保護シートは、太陽電池の受光面側に用いられる場合、光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率は、通常75%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、更に好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上、最も好ましくは97%以上である。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。一方、太陽電池の受光面と反対側に耐候性保護シートを用いる場合は、必ずしも可視光を透過させる必要がなく、不透明でもよい。
The thickness of the weatherproof protective sheet is not particularly limited, but is usually 10 μm or more, preferably 15 μm or more, more preferably 20 μm or more, and usually 200 μm or less, preferably 180 μm or less, more preferably 150 μm or less. is there. Increasing the thickness tends to increase mechanical strength, and decreasing the thickness tends to increase flexibility.
In addition, when a weatherproof protective sheet is used for the light-receiving surface side of a solar cell, what permeate | transmits visible light from a viewpoint which does not prevent light absorption is preferable. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 75% or more, preferably 80% or more, more preferably 85% or more, still more preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more, most Preferably it is 97% or more. This is to convert more sunlight into electrical energy. On the other hand, when using a weatherproof protective sheet on the side opposite to the light receiving surface of the solar cell, it is not always necessary to transmit visible light, and may be opaque.

又、太陽電池は光を受けて熱せられることが多いため、耐候性保護シートも耐熱性を有することが好ましい。この観点から、耐候性保護シートの構成材料の融点又は軟化点は、通常100℃以上、好ましくは120℃以上、更に好ましくは130℃以上であり、又、通常350℃以下、好ましくは320℃以下、更に好ましくは300℃以下である。融点又は軟化点を高くすることで光電変換素子(B)の使用時に耐候性保護シートが融解・劣化する可能性を低減できる。   In addition, since solar cells are often heated by receiving light, it is preferable that the weather-resistant protective sheet also has heat resistance. From this viewpoint, the melting point or softening point of the constituent material of the weatherproof protective sheet is usually 100 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, more preferably 130 ° C. or higher, and usually 350 ° C. or lower, preferably 320 ° C. or lower. More preferably, it is 300 ° C. or lower. By increasing the melting point or softening point, it is possible to reduce the possibility that the weatherproof protective sheet is melted and deteriorated when the photoelectric conversion element (B) is used.

又、耐候性保護シートに、紫外線遮断、熱線遮断、防汚性、親水性、疎水性、防曇性、耐擦性、導電性、反射防止、防眩性、光拡散、光散乱、波長変換、ガスバリア性等の機能を付与してもよい。特に、太陽電池の場合は、太陽光からの強い紫外線に晒されることから、紫外線遮断機能を持つことが好ましい。かかる機能を付与する方法としては、かかる機能を有する層を塗布製膜等により耐候性保護シート上に形成してもよいし、かかる機能を有する添加剤を構成材料に分散させる等して耐候性保護シートに含有させてもよい。   In addition, UV protection, heat ray blocking, antifouling, hydrophilicity, hydrophobicity, antifogging, abrasion resistance, conductivity, antireflection, antiglare, light diffusion, light scattering, wavelength conversion Moreover, you may provide functions, such as gas-barrier property. In particular, in the case of a solar cell, it is preferable to have an ultraviolet blocking function because it is exposed to strong ultraviolet rays from sunlight. As a method for imparting such a function, a layer having such a function may be formed on a weather-resistant protective sheet by coating film formation or the like, or an additive having such a function is dispersed in a constituent material to provide weather resistance. You may make it contain in a protection sheet.

<その他部材;裏面保護シート>
裏面保護シートは、太陽電池の受光面と反対側となる裏面に、外部応力に対する保護等を目的として設けられるものであり、前述した耐候性保護シートと同様のシート又はフィルムを用いることができる。尚、この裏面保護シートが水及び酸素を透過させ難いものであれば、裏面保護シートをガスバリア層として機能させることも可能である。
<Other members: Back protection sheet>
The back surface protection sheet is provided on the back surface opposite to the light receiving surface of the solar cell for the purpose of protection against external stress or the like, and the same sheet or film as the weatherproof protection sheet described above can be used. In addition, if this back surface protection sheet cannot permeate | transmit water and oxygen, it is also possible to make a back surface protection sheet function as a gas barrier layer.

裏面保護シートを構成する材料としては、強度に優れ、耐候性、耐熱性、耐水性、耐光性等に優れたものであり、受光面と反対側となる裏面に設けられる関係から可視光を透過させる必要がないため可視光を透過させないものも用いることもでき、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリルースチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリルーブタジエンース
チレン共重合体(ABS樹脂)、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等のシート又はフィルムを挙げることができ、それらの1種の材料で形成されていても、2種以上の材料で形成されていてもよく、それらの単層フィルム、又は2層以上の積層フィルムとして用いられる。尚、積層フィルムの場合等において、他のフィルム等との接着性の改良のために、コロナ処理、プラズマ処理等の表面処理が行われていてもよい。
As the material that composes the back protection sheet, it has excellent strength, weather resistance, heat resistance, water resistance, light resistance, etc., and transmits visible light because it is provided on the back side opposite to the light receiving surface. It is also possible to use those that do not transmit visible light, such as polyethylene resins, polypropylene resins, cyclic polyolefin resins, polystyrene resins, acrylonitrile-styrene copolymers (AS resins), and acrylonitrile-butadiene. -Styrene copolymer (ABS resin), polyvinyl chloride resin, fluorine resin, poly (meth) acrylic resin, polycarbonate resin, polyester resin such as polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate, polyamide resin, polyimide resin Resin, polyamideimide resin, polyrelay Sheet or film of resin, silicone resin, polysulfone resin, polyphenylene sulfide resin, polyethersulfone resin, polyurethane resin, acetal resin, cellulosic resin, etc., and one of those materials Or may be formed of two or more materials and used as a single layer film or a laminate film of two or more layers. In the case of a laminated film or the like, surface treatment such as corona treatment or plasma treatment may be performed in order to improve adhesion with other films.

これらの樹脂の中でも、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニル(PVF)、テトラフルオロエチレン−エチレン又はプロピレン共重合体(ETFE)等のフッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等が好ましい。   Among these resins, fluorine-based resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride (PVF), tetrafluoroethylene-ethylene or propylene copolymer (ETFE), and cyclic polyolefins Resins, polycarbonate resins, poly (meth) acrylic resins, polyamide resins, polyester resins and the like are preferable.

又、裏面保護シートとして、例えば、アルミニウム箔又は板、ステンレス製薄膜又は鋼板等の金属材料を用いることもでき、これらの金属は1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。尚、かかる金属材料には、腐食防止が施されていることが好ましい。
更に、樹脂と金属との複合材料を用いることができる。例えば、アルミニウム箔の両面に、例えば、一弗化エチレン(デュポン社製、商品名「テドラー」)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−エチレン又はプロピレン共重合体(ETFE)、フッ化ビニリデン系樹脂(PVDF)、フッ化ビニル系樹脂(PVF)等のフッ素系樹脂の1種又は2種以上のフッ素系樹脂のフイルムを接着した防水性の高いシートを用いてもよい。
Moreover, as a back surface protection sheet, metal materials, such as aluminum foil or a board, a stainless steel thin film, or a steel plate, can also be used, for example, these metals may use 1 type and arbitrary combinations and ratios of 2 or more types. You may use together. In addition, it is preferable that corrosion prevention is given to this metal material.
Furthermore, a composite material of resin and metal can be used. For example, on both surfaces of an aluminum foil, for example, ethylene monofluoride (manufactured by DuPont, trade name “Tedlar”), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-ethylene or propylene copolymer (ETFE), fluoride, A highly waterproof sheet in which a film of one or two or more fluorine-based resins such as vinylidene-based resin (PVDF) and vinyl fluoride-based resin (PVF) is bonded may be used.

裏面保護シートの厚みとしては、通常20μm以上、好ましくは50μm以上であり、更に好ましくは100μm以上である。又、通常1000μm以下、好ましくは500μm以下、更にましくは300μm以下である。
又、裏面保護シートに、紫外線遮断、熱線遮断、防汚性、親水性、疎水性、防曇性、耐擦性、導電性、反射防止、防眩性、光拡散、光散乱、波長変換、ガスバリア性等の機能が付与されていてもよい。特に、防湿性の観点から、無機酸化物蒸着層によるガスバリア層が設けられていることが好ましい。
As thickness of a back surface protection sheet, it is 20 micrometers or more normally, Preferably it is 50 micrometers or more, More preferably, it is 100 micrometers or more. Further, it is usually 1000 μm or less, preferably 500 μm or less, and more preferably 300 μm or less.
In addition, on the back protection sheet, UV blocking, heat blocking, antifouling, hydrophilic, hydrophobic, antifogging, abrasion resistance, conductivity, antireflection, antiglare, light diffusion, light scattering, wavelength conversion, Functions such as gas barrier properties may be imparted. In particular, from the viewpoint of moisture resistance, it is preferable to provide a gas barrier layer by an inorganic oxide vapor deposition layer.

<太陽電池の製造方法>
本実施形態の太陽電池の製造方法としては、積層する順序が重要である。具体的には、基板(A)、光電変換素子(B)、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)、光電変換素子を被覆するガスバリア層(D)を順に積層したものであって、光電変換素子(B)は、一対の電極を備えるように製造し、基板(A)とは逆側の電極と水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)との間に一層若しくは複数層の防食層(E)を積層するように製造する。
<Method for manufacturing solar cell>
As a manufacturing method of the solar cell of this embodiment, the order of stacking is important. Specifically, a substrate (A), a photoelectric conversion element (B), a layer (C) containing a trapping agent that absorbs moisture and / or oxygen, and a gas barrier layer (D) covering the photoelectric conversion element are sequentially laminated. The photoelectric conversion element (B) is manufactured so as to include a pair of electrodes, an electrode on the side opposite to the substrate (A), and a layer (C) including a trapping agent that absorbs moisture and / or oxygen. 1 layer or multiple layers of anticorrosion layers (E) are laminated.

好ましくは、以下の製造手順が挙げられる。
工程1:基板(A)上に1個又は2個以上の光電変換素子(B)を直列又は並列接続させる。
工程2:水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)に一層若しくは複数層の防食層(E)を積層した積層体を製造する。
Preferably, the following manufacturing procedures are mentioned.
Step 1: One or more photoelectric conversion elements (B) are connected in series or in parallel on the substrate (A).
Process 2: The laminated body which laminated | stacked the anticorrosion layer (E) of one layer or multiple layers on the layer (C) containing the capture | acquisition agent which absorbs a water | moisture content and / or oxygen is manufactured.

工程3:工程1で製造した基板(A)上の光電変換素子(B)上に、工程2で製造した捕捉剤を含む層(C)と防食層(E)との積層体と、ガスバリア層となるガスバリアフィルム(D)とを、基板(A)、光電変換素子(B)、防食層(E)、捕捉剤を含む層(C)、ガスバリア層(D)の順になるように積層する。
好ましい他の製造手順として、以下が挙げられる
工程1:基板(A)上に1個又は2個以上の光電変換素子(B)を直列又は並列接続させる。
Step 3: On the photoelectric conversion element (B) on the substrate (A) manufactured in Step 1, a laminate of the layer (C) containing the trapping agent manufactured in Step 2 and the anticorrosion layer (E), and a gas barrier layer The gas barrier film (D) to be stacked is laminated in the order of the substrate (A), the photoelectric conversion element (B), the anticorrosion layer (E), the layer (C) containing the scavenger, and the gas barrier layer (D).
Other preferable production procedures include the following: Step 1: One or more photoelectric conversion elements (B) are connected in series or in parallel on the substrate (A).

工程2' :ガスバリア層となるガスバリアフィルム(D)、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)、一層もしくは複数層の防食層(E)を積層した積層体を製造する。
工程3' :工程1で製造した基板(A)上の光電変換素子(B)上に、工程2’で製造したガスバリア層(D)と捕捉剤を含む層(C)と防食層(E)との積層体を、基板(A)、光電変換素子(B)、防食層(E)、捕捉剤を含む層(C)、ガスバリア層(D)の順になるように積層する。
Step 2 ′: A laminate in which a gas barrier film (D) to be a gas barrier layer, a layer (C) containing a scavenger that absorbs moisture and / or oxygen, and one or more anticorrosive layers (E) are produced.
Step 3 ′: On the photoelectric conversion element (B) on the substrate (A) manufactured in Step 1, the gas barrier layer (D) manufactured in Step 2 ′, a layer containing a scavenger (C), and an anticorrosion layer (E) Are laminated so as to be in the order of the substrate (A), the photoelectric conversion element (B), the anticorrosion layer (E), the layer (C) containing the scavenger, and the gas barrier layer (D).

又、その他の部材、例えば前述した、シール材、封止材、耐候性保護シート、裏面保護シート等は、予め基板(A)及び/又はガスバリア層となるガスバリアフィルム(D)上に積層した積層体を製造した後に、前記工程1〜3、又は工程1〜3' を実施してもよいし、前記工程1〜3、又は工程1〜3' 後に、基板(A)及び/又はガスバリア層となるガスバリアフィルム(D)上に積層してもよい。   In addition, other members, for example, the above-described sealing material, sealing material, weatherproof protective sheet, back surface protective sheet, etc., are laminated in advance on the substrate (A) and / or the gas barrier film (D) to be the gas barrier layer. After the body is manufactured, the steps 1 to 3 or the steps 1 to 3 ′ may be performed. After the steps 1 to 3 or the steps 1 to 3 ′, the substrate (A) and / or the gas barrier layer may be used. You may laminate | stack on the gas barrier film (D) which becomes.

その際、好ましい積層順序としては、基板(A)側が受光面の場合は、耐候性保護シート、ガスバリア層(D)、封止材、基板(A)、光電変換素子(B)、防食層(E)、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)、ガスバリア層(D)、封止材、裏面保護シートの順、又は、耐候性保護シート、封止材、ガスバリア層(D)、基板(A)、光電変換素子(B)、防食層(E)、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)、ガスバリア層(D)、封止材、裏面保護シートの順であるのが好ましい。一方、ガスバリア層(D)が受光面の場合は、裏面保護シート、封止材、基板(A)、光電変換素子(B)、防食層(E)、水分及び/又は酸素を吸収する捕捉剤を含む層(C)、ガスバリア層(D)、封止材、耐候性保護シートの順であるのが好ましい。尚、上記層は、必要に応じて適宜、複数積層してもよいし、省略してもよく、他の機能層を挿入してもよい。   At that time, as a preferable stacking order, when the substrate (A) side is a light receiving surface, a weatherproof protective sheet, a gas barrier layer (D), a sealing material, a substrate (A), a photoelectric conversion element (B), an anticorrosion layer ( E), a layer containing a scavenger that absorbs moisture and / or oxygen (C), a gas barrier layer (D), a sealing material, a back surface protective sheet, or a weather resistant protective sheet, a sealing material, a gas barrier layer ( D), substrate (A), photoelectric conversion element (B), anticorrosion layer (E), layer (C) containing a trapping agent that absorbs moisture and / or oxygen, gas barrier layer (D), sealing material, back surface protection The order of the sheets is preferable. On the other hand, when the gas barrier layer (D) is a light receiving surface, a back surface protective sheet, a sealing material, a substrate (A), a photoelectric conversion element (B), an anticorrosion layer (E), a trapping agent that absorbs moisture and / or oxygen. The layer (C) containing gas, the gas barrier layer (D), the sealing material, and the weather-resistant protective sheet are preferable in this order. In addition, the said layer may be laminated | stacked suitably suitably as needed, may be abbreviate | omitted, and another functional layer may be inserted.

積層方法としては、本発明の効果を損なわなければ特に制限はないが、例えば、接着剤による接着法、加熱又は加熱プレスによる溶融接着法、押出ラミネート法、共押出ラミネート法、真空ラミネーターによるラミネート法、塗布製膜によるウェット製膜法等が挙げられる。中でも、有機ELデバイス封止で実績のある光硬化接着剤による接着法、太陽電池で実績のある真空ラミネーターによるラミネート法等が、汎用機器が使用できる点好ましい。   The lamination method is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, an adhesion method using an adhesive, a melt adhesion method using a heating or heating press, an extrusion lamination method, a coextrusion lamination method, a lamination method using a vacuum laminator. Examples thereof include a wet film formation method by coating film formation. Among these, an adhesion method using a photo-curing adhesive having a proven record in organic EL device sealing, a laminating method using a vacuum laminator having a proven record in solar cells, and the like are preferable because general-purpose equipment can be used.

尚、シール材によって、太陽電池の縁部をシールすることが好ましいが、ガスバリア性が保持できれば、接着している層に特に制限はない。シール材により接着する組合せとして、ガスバリア層(D)と基板(A)、ガスバリア層(D)が複数層ある時はガスバリア層(D)とガスバリア層(D)、ガスバリア層(D)と裏面保護シート、基板(A)と耐候性保護シート、耐候性保護シートと裏面保護シートのいずれか1組、複数組、又は全層の縁部が例示される。ガスバリア性保持を重視する観点では、ガスバリア層(D)と基板、ガスバリア層(D)とガスバリア層(D)の縁部シールが好ましく、太陽電池全体の強度を上げる観点では、耐候性保護シートと裏面保護シート、全層が好ましい。   In addition, although it is preferable to seal the edge part of a solar cell with a sealing material, if the gas barrier property can be maintained, there is no restriction | limiting in particular in the layer to which it adhere | attached. When there are multiple gas barrier layers (D) and substrates (A) and gas barrier layers (D), the gas barrier layer (D) and the substrate (A), and the gas barrier layer (D) and the back surface protection are combined. Examples of the edge of the sheet, the substrate (A) and the weather-resistant protective sheet, any one of the weather-resistant protective sheet and the back-surface protective sheet, a plurality of sets, or all layers. From the viewpoint of emphasizing the maintenance of the gas barrier property, the edge seal of the gas barrier layer (D) and the substrate, the gas barrier layer (D) and the gas barrier layer (D) is preferable, and from the viewpoint of increasing the strength of the entire solar cell, A back protective sheet and all layers are preferred.

その際のシール材により縁部をシールする工程は、接着する層、シール材の種類等によ
り適宜選択できる。例えば、太陽電池構成層を積層後にシールしてもよいし、構成層を積層する時に同時にシールしてもよい。製造工程の簡略化から積層時に同時にシールするのが好ましい。
<太陽電池の性能評価>
本発明に係る太陽電池は、以下のような性能を持つことが特徴である。
The step of sealing the edge with the sealing material at that time can be appropriately selected depending on the layer to be bonded, the type of the sealing material, and the like. For example, the solar cell constituent layer may be sealed after lamination, or may be sealed simultaneously when the constituent layers are laminated. In order to simplify the manufacturing process, it is preferable to seal simultaneously at the time of lamination.
<Performance evaluation of solar cells>
The solar cell according to the present invention is characterized by having the following performance.

例えば、有機薄膜太陽電池の場合、以下に示す加速試験を行い、試験前後での光電変換特性の変化を比較することで性能を評価することができる。
加速試験:環境試験機(例えば、エスペック社製「SH−241」)を、好ましくは、40℃、90%RH、又は85℃、85%RHの高温高湿環境に設定し、その環境中に試験体を、例えば24時間以上設置し、その前後で、ソーラシュミレーターでAM1.5G条件の光を照射強度100mW/cm2 照射して電流・電圧特性を測定し、かかる測定から得られる電流・電圧曲線から、エネルギー変換効率(PCE)、短絡電流、開放電圧、FF(フィルファクター)、直列抵抗、シャント抵抗を求める。
For example, in the case of an organic thin film solar cell, performance can be evaluated by performing the following acceleration test and comparing changes in photoelectric conversion characteristics before and after the test.
Accelerated test: An environmental testing machine (for example, “SH-241” manufactured by Espec Corp.) is preferably set in a high-temperature and high-humidity environment of 40 ° C., 90% RH, or 85 ° C., 85% RH. For example, a test specimen is set for 24 hours or longer, and before and after that, a solar simulator is used to measure current / voltage characteristics by irradiating light of AM1.5G with an irradiation intensity of 100 mW / cm 2 , and current / voltage obtained from such measurement. From the curve, energy conversion efficiency (PCE), short circuit current, open circuit voltage, FF (fill factor), series resistance, and shunt resistance are obtained.

光電変換特性の加速試験前後を比較する式としては、例えば、以下の式が挙げられる。
PCE変化率=(加速試験後のPCE)/(加速試験前のPCE)
本発明に係る太陽電池のエネルギー変換効率(PCE)変化率は、上記式により算出される値として、通常、初期性能に対して加速試験後の値が、通常0.86以上であり、好ましくは0.88以上、更に好ましくは0.90以上である。
Examples of the expression for comparing before and after the acceleration test of the photoelectric conversion characteristics include the following expressions.
PCE change rate = (PCE after acceleration test) / (PCE before acceleration test)
The rate of change in energy conversion efficiency (PCE) of the solar cell according to the present invention is usually 0.86 or more after the accelerated test with respect to the initial performance as a value calculated by the above formula, preferably 0.88 or more, more preferably 0.90 or more.

本発明に係る太陽電池は、荷重がかかったときにも捕捉剤を含む層(C)と素子電極が接触せず、劣化防止効果が高い性能を有する。その評価としては、ガスバリア層(D)側から捕捉剤を含む層(C)を光電変換素子(B)方向に押しつけるときの接触有無を確認すればよい。
又、本発明に係る太陽電池は、耐候性良好である。屋外暴露試験や耐候性試験機により耐候性試験を実施しても、初期性能を維持し、高い耐久性能を示す。これは、防食層の存在により電極劣化が抑制されているためと考えられ、又、耐候性保護シートを積層した場合にはより高い耐久性能を示すことができる。
The solar cell according to the present invention does not contact the layer (C) containing the scavenger and the device electrode even when a load is applied, and has a high performance of preventing deterioration. As the evaluation, the presence or absence of contact when the layer (C) containing the scavenger is pressed in the photoelectric conversion element (B) direction from the gas barrier layer (D) side may be confirmed.
Moreover, the solar cell according to the present invention has good weather resistance. Even if a weather resistance test is performed using an outdoor exposure test or a weather resistance tester, the initial performance is maintained and high durability performance is exhibited. This is considered to be because electrode deterioration is suppressed by the presence of the anticorrosion layer, and when the weatherproof protective sheet is laminated, higher durability performance can be exhibited.

合成例1 ホスフィンオキシド化合物1の合成例[F−POPy2]
下式に示すように、窒素雰囲気下、1−ブロモピレン(東京化成社製)5.6g(20mmol)を脱水テトラヒドロフラン(関東化学社製)100mLに溶かし、―78℃に冷却した後、n−ブチルリチウム(関東化学社製)13mL(1.6M)をゆっくり滴下し、―78℃を保持したまま、45分間攪拌した。続いて、亜リン酸トリフェニル(和光純薬社製)3.1g(10mmol)を滴下し、十分攪拌した後、室温まで昇温し、1.5時間攪拌し、再度―78℃まで冷却した。一方、別の反応容器に4−フルオロブロモベンゼン(東京化成社製)3.5g(20mmol)を脱水テトラヒドロフラン50mLに溶解し、窒素雰囲気下、―78℃の状態で、n−ブチルリチウム(関東化学社製)13mL(1.6M)を加え、30分間攪拌を行った後、最初の容器に滴下し、室温まで昇温し、1時間攪拌した。得られた反応溶液に水20mLを加え、テトラヒドロフランを減圧留去し、塩化メチレンを用いて抽出を行った。有機層を硫酸マグネシウムを加えて乾燥後、濾過濃縮し、カラムクロマトグラフィー(展開溶媒ヘキサン)を用いて精製することにより、3.7gの目的前駆体(F−PPy2)を得た。ここで得られた化合物をアセトン(
関東化学社製)150mLに溶かし、30%過酸化水素水(和光純薬社製)2mLを加え、室温で攪拌した。反応溶液に水20mLを加え濃縮後、アセトニトリルで洗浄することにより、目的物を1.9g得た。得られたホスフィンオキシド化合物1を「F−POPy2 」と称する。
Synthesis Example 1 Synthesis Example of Phosphine Oxide Compound 1 [F-POPy 2 ]
As shown in the following formula, 5.6 g (20 mmol) of 1-bromopyrene (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 100 mL of dehydrated tetrahydrofuran (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) under a nitrogen atmosphere, cooled to −78 ° C., and then n-butyl. Lithium (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) 13 mL (1.6 M) was slowly added dropwise and stirred for 45 minutes while maintaining -78 ° C. Subsequently, 3.1 g (10 mmol) of triphenyl phosphite (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added dropwise, and after sufficient stirring, the temperature was raised to room temperature, stirred for 1.5 hours, and cooled again to -78 ° C. . On the other hand, 3.5 g (20 mmol) of 4-fluorobromobenzene (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 50 mL of dehydrated tetrahydrofuran in another reaction vessel, and n-butyllithium (Kanto Chemical Co., Ltd.) at -78 ° C. in a nitrogen atmosphere. 13 mL (1.6M) was added and stirred for 30 minutes, then dropped in the first container, warmed to room temperature, and stirred for 1 hour. 20 mL of water was added to the obtained reaction solution, tetrahydrofuran was distilled off under reduced pressure, and extraction was performed using methylene chloride. The organic layer was dried by adding magnesium sulfate, concentrated by filtration, and purified using column chromatography (developing solvent hexane) to obtain 3.7 g of the target precursor (F-PPy 2 ). The compound obtained here is acetone (
It was dissolved in 150 mL of Kanto Chemical Co., Ltd., 2 mL of 30% hydrogen peroxide solution (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, and the mixture was stirred at room temperature. 20 mL of water was added to the reaction solution, concentrated, and then washed with acetonitrile to obtain 1.9 g of the desired product. The obtained phosphine oxide compound 1 is referred to as “F-POPy 2 ”.

合成例2 ホスフィンオキシド化合物2の合成例 [CF−POPySynthesis Example 2 Synthesis Example of Phosphine Oxide Compound 2 [CF 3 -POPy 2 ]

窒素雰囲気下,1−ブロモピレン(東京化成:5.6g,20mmol)を脱水THF(関東化学:100mL)に溶かし,―78℃に冷却した後,n−BuLi(関東化学:13mL,1.6M)をゆっくり滴下し,―78℃を保持したまま,45min攪拌した。つづいて,亜リン酸トリフェニル(和光純薬:3.1g,10mmol)を滴下し,十分攪拌した後,室温まで昇温し,1.5h攪拌し,再度―78℃まで冷却した。一方,別の反応容器に4−トリフルオロメチルブロモベンゼン(東京化成:4.4g,20mmol)を脱水THF(50mL)に溶解し,窒素雰囲気下,―78℃の状態で,n−BuLi(関東化学:13mL,1.6M)を加え,30min攪拌をおこなったのち,最初の容器に滴下し,室温まで昇温し,1時間攪拌した。得られた反応溶液に水20mLを加え,THFを減圧留去し,塩化メチレンを用いて抽出をおこなった。有機層を硫酸マグネシウムを加えて乾燥後,ろ過濃縮し,カラムクロマトグラフィー(展開溶媒:Hexane)を用いて精製することにより,2.9g(収率50%)の目的物前駆体(CF−PP
)を得た。なお化合物の同定はNMRを用いて行った。
In a nitrogen atmosphere, 1-bromopyrene (Tokyo Kasei: 5.6 g, 20 mmol) was dissolved in dehydrated THF (Kanto Chemical: 100 mL), cooled to −78 ° C., and then n-BuLi (Kanto Chemical: 13 mL, 1.6 M). Was slowly added dropwise and stirred for 45 minutes while maintaining -78 ° C. Subsequently, triphenyl phosphite (Wako Pure Chemical: 3.1 g, 10 mmol) was added dropwise, and after sufficient stirring, the temperature was raised to room temperature, stirred for 1.5 h, and then cooled to -78 ° C again. On the other hand, 4-trifluoromethyl bromobenzene (Tokyo Kasei: 4.4 g, 20 mmol) was dissolved in dehydrated THF (50 mL) in another reaction vessel, and n-BuLi (Kanto) at -78 ° C. in a nitrogen atmosphere. Chemistry: 13 mL, 1.6 M) was added, and the mixture was stirred for 30 minutes, then dropped in the first container, warmed to room temperature, and stirred for 1 hour. 20 mL of water was added to the obtained reaction solution, THF was distilled off under reduced pressure, and extraction was performed using methylene chloride. The organic layer is dried by adding magnesium sulfate, concentrated by filtration, and purified by column chromatography (developing solvent: Hexane) to obtain 2.9 g (yield 50%) of the target precursor (CF 3 − PP
y 2) was obtained. The compound was identified using NMR.

上記で得られた化合物2.9gをアセトン(関東化学:150mL)に溶かし,過酸化水素水(和光純薬:30%溶液2mL)を加え,室温で攪拌した。反応溶液に水20mLを加え濃縮後,アセトニトリルで洗浄することにより,目的物(CF−POPy)を2.4g(収率80%)得た。得られた生成物はNMRにより確認した。
合成例3 ホスフィンオキシド化合物3の合成例 [(CF−POPy
2.9 g of the compound obtained above was dissolved in acetone (Kanto Chemical: 150 mL), hydrogen peroxide (Wako Pure Chemicals: 2% of 30% solution) was added, and the mixture was stirred at room temperature. The reaction solution was added with 20 mL of water, concentrated, and washed with acetonitrile to obtain 2.4 g (yield 80%) of the target product (CF 3 -POPy 2 ). The resulting product was confirmed by NMR.
Synthesis Example 3 Synthesis Example of Phosphine Oxide Compound 3 [(CF 3 ) 2 -POPy 2 ]

窒素雰囲気下,1−ブロモピレン(東京化成:5.6g,20mmol)を脱水THF(関東化学:100mL)に溶かし,―78℃に冷却した後,n−BuLi(関東化学:13mL,1.6M)をゆっくり滴下し,―78℃を保持したまま,30分攪拌した。つづいて,亜リン酸トリフェニル(和光純薬:3.1g,10mmol)を滴下し,十分攪拌した後,室温まで昇温し,1.5時間攪拌し,再度―78℃まで冷却した。一方,別の反応容器に3,5−ビストリフルオロメチルブロモベンゼン(東京化成:5.8g,20mmol)を脱水THF(50mL)に溶解し,窒素雰囲気下,―78℃の状態で,n−BuLi(関東化学:13mL,1.6M)を加え,30分攪拌をおこなったのち,最初の容器に滴下し,室温まで昇温し,12時間攪拌した。得られた反応溶液に水20mLを加え,THFを減圧留去し,ジクロロメタンを用いて抽出をおこなった。有機層を硫酸マグネシウムを加えて乾燥後,ろ過濃縮し,カラムクロマトグラフィー(展開溶媒:Hexane、ジクロロメタンの混合溶媒)を用いて精製することにより,0.9gの目的物前駆体を得た。なお化合物の同定はNMRを用いて行った。   In a nitrogen atmosphere, 1-bromopyrene (Tokyo Kasei: 5.6 g, 20 mmol) was dissolved in dehydrated THF (Kanto Chemical: 100 mL), cooled to −78 ° C., and then n-BuLi (Kanto Chemical: 13 mL, 1.6 M). Was slowly added dropwise and stirred for 30 minutes while maintaining -78 ° C. Subsequently, triphenyl phosphite (Wako Pure Chemicals: 3.1 g, 10 mmol) was added dropwise, and after sufficient stirring, the temperature was raised to room temperature, stirred for 1.5 hours, and then cooled to -78 ° C again. On the other hand, 3,5-bistrifluoromethylbromobenzene (Tokyo Kasei: 5.8 g, 20 mmol) was dissolved in dehydrated THF (50 mL) in a separate reaction vessel, and in a nitrogen atmosphere at −78 ° C., n-BuLi. (Kanto Chemical Co., Inc .: 13 mL, 1.6 M) was added, and the mixture was stirred for 30 minutes, then dropped in the first container, warmed to room temperature, and stirred for 12 hours. 20 mL of water was added to the obtained reaction solution, THF was distilled off under reduced pressure, and extraction was performed using dichloromethane. The organic layer was dried by adding magnesium sulfate, concentrated by filtration, and purified by column chromatography (developing solvent: mixed solvent of Hexane and dichloromethane) to obtain 0.9 g of a target product precursor. The compound was identified using NMR.

上記で得られた化合物0.9gをジクロロメタン(関東化学:100mL)に溶かし,過酸化水素水(和光純薬:30%溶液2mL)を加え,室温で攪拌した。反応溶液に水20mLを加え抽出後硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、減圧留去により溶媒を除去した。ヘキサン、メタノールで懸洗し目的物((CF−POPy)を0.6g(収率9%)得た。得られた生成物はNMRにより確認した。 0.9 g of the compound obtained above was dissolved in dichloromethane (Kanto Chemical: 100 mL), hydrogen peroxide solution (Wako Pure Chemicals: 2% of 30% solution) was added, and the mixture was stirred at room temperature. 20 mL of water was added to the reaction solution, followed by extraction and drying using sodium sulfate, and the solvent was removed by distillation under reduced pressure. The suspension was washed with hexane and methanol to obtain 0.6 g (yield 9%) of the desired product ((CF 3 ) 2 -POPy 2 ). The resulting product was confirmed by NMR.

合成例4 ホスフィンオキシド化合物4の合成例 [(FPh)−POPy] Synthesis Example 4 Synthesis Example of Phosphine Oxide Compound 4 [(FPh) 2 -POPy]

窒素雰囲気下、1−ブロモピレン(東京化成社製)2.0g(7.1mmol)を脱水テトラヒドロフラン(関東化学社製)30mLに溶かし、―78℃に冷却した後、n−ブチルリチウム(関東化学社製)5.3mL(1.6M)をゆっくり滴下し、―78℃を保持したまま、1時間攪拌した。続いて、クロロビス(4−フルオロフェニル)ホスフィン
2.0g(7.8mmol)を滴下し、十分攪拌した後、室温まで昇温し、1.5時間攪拌した。水でクエンチ後減圧留去によりTHFを除き、ジクロロメタン10mL及び30%過酸化水素水5mLを加え30分間攪拌した。Brineで洗浄し硫酸マグネシウムで乾燥させ減圧留去によりジクロロメタンを除いた後、GPCにより精製したところ目的物((FPh)−POPy)を得た。
Under a nitrogen atmosphere, 2.0 g (7.1 mmol) of 1-bromopyrene (Tokyo Kasei Co., Ltd.) was dissolved in 30 mL of dehydrated tetrahydrofuran (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.), cooled to -78 ° C, and then n-butyllithium (Kanto Chemical Co., Ltd.). (Manufactured) 5.3 mL (1.6 M) was slowly added dropwise, and the mixture was stirred for 1 hour while maintaining -78 ° C. Subsequently, 2.0 g (7.8 mmol) of chlorobis (4-fluorophenyl) phosphine was added dropwise and stirred sufficiently, and then the temperature was raised to room temperature and stirred for 1.5 hours. After quenching with water, THF was removed by distillation under reduced pressure, 10 mL of dichloromethane and 5 mL of 30% hydrogen peroxide were added and stirred for 30 minutes. After washing with Brine, drying over magnesium sulfate, removing dichloromethane by distillation under reduced pressure, and purifying by GPC, the desired product ((FPh) 2 -POPy) was obtained.

合成例5 ホスフィンオキシド化合物5の合成例[POPy
下式に示すように、窒素雰囲気下、1−ブロモピレン(東京化成社製)14g(50mmol)を脱水テトラヒドロフラン(関東化学社製)200mLに溶かし、―78℃に冷却した後、n−ブチルリチウム(関東化学社製)33mL(1.6M)をゆっくり滴下し、―78℃を保持したまま、30分間攪拌した。続いて、ジクロロフェニルホスフィン(東京化成社製)4.3g(9.0mmol)を滴下し、十分攪拌した後、室温まで昇温し、1.5時間攪拌した。得られた反応溶液にメタノール(純正化学社製)30mLを加え、得られた粗精製物を、濾過し、ベンゼンを用いて再結晶することにより、10.7gの目的物を得た。ここで得られた化合物をテトラヒドロフラン(純正化学社製)350mL、塩化メチレン(関東化学社製)300mL、アセトン(関東化学社製)100mLに溶かし、30%過酸化水素水(和光純薬社製)10mLを加え、室温で30分間攪拌した。
Synthesis Example 5 Synthesis Example of Phosphine Oxide Compound 5 [POPy 2 ]
As shown in the following formula, 14 g (50 mmol) of 1-bromopyrene (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 200 mL of dehydrated tetrahydrofuran (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) in a nitrogen atmosphere, cooled to −78 ° C., and then n-butyllithium ( 33 mL (1.6 M) (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was slowly added dropwise, and the mixture was stirred for 30 minutes while maintaining -78 ° C. Subsequently, 4.3 g (9.0 mmol) of dichlorophenylphosphine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added dropwise and stirred sufficiently, and then the temperature was raised to room temperature and stirred for 1.5 hours. 30 mL of methanol (manufactured by Junsei Co., Ltd.) was added to the obtained reaction solution, and the obtained crude product was filtered and recrystallized using benzene to obtain 10.7 g of the desired product. The compound obtained here was dissolved in 350 mL of tetrahydrofuran (manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.), 300 mL of methylene chloride (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and 100 mL of acetone (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.), and 30% hydrogen peroxide solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 10 mL was added and stirred at room temperature for 30 minutes.

反応溶液に水30mLを加え600mLまで濃縮後、濾過することにより、目的物を7.5g得た。得られたホスフィンオキシド化合物5を「POPy2 」と称する。 The reaction solution was added with 30 mL of water, concentrated to 600 mL, and then filtered to obtain 7.5 g of the desired product. The obtained phosphine oxide compound 5 is referred to as “POPy 2 ”.

合成例6 フラーレン化合物1の合成例 [SIMEF]   Synthesis Example 6 Synthesis Example of Fullerene Compound 1 [SIMEF]

SIMEFの合成は、国際公開WO2009/008323パンフレットに記載の方法で合成を行った。
<実施例1>
ITO電極がパターニングされたガラス基板上に、正孔取り出し層としてポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)ポリ(スチレンスルホン酸)水性分散液(エイチ・シー・スタルク社製「CLEVIOSTM PVP AI4083」)をスピンコートにより塗布した後、当該基板を120℃のホットプレート上で、大気中10分間、加熱処理を施した。その膜厚は約30nmであった。
The synthesis of SIMEF was performed by the method described in International Publication WO2009 / 008323 Pamphlet.
<Example 1>
Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) poly (styrenesulfonic acid) aqueous dispersion (HCL Starck Co., Ltd. “CLEVIOS PVP AI4083” as a hole extraction layer on a glass substrate on which an ITO electrode is patterned ) Was applied by spin coating, and then the substrate was subjected to heat treatment on a hot plate at 120 ° C. for 10 minutes in the air. The film thickness was about 30 nm.

一方、真空蒸着装置内に配置されたメタルボートに下記式(A)で表されるテトラベンゾポルフィリン(化合物A)を入れ、前記で得られた基板上に真空蒸着し、その後、窒素雰囲気下で該基板を180℃で20分間加熱処理することにより、正孔取り出し層の上に膜厚約25nmのp型半導体の層を形成した。   On the other hand, tetrabenzoporphyrin (compound A) represented by the following formula (A) is put into a metal boat arranged in a vacuum deposition apparatus, vacuum-deposited on the substrate obtained above, and then in a nitrogen atmosphere. The substrate was heat treated at 180 ° C. for 20 minutes to form a p-type semiconductor layer having a thickness of about 25 nm on the hole extraction layer.

引き続いて、クロロホルム/モノクロロベンゼンの1:1混合溶媒(重量)に、下記式(B)で表される、ビシクロ環構造を有するポリフィリン(化合物B)を0.6重量%と合成例6で得られたフラーレン化合物1(SIMEF)を1.4重量%溶解した液を調製し、濾過し、得られた濾液を、前記で得られたp型半導体の層上に、窒素雰囲気下で1500rpmでスピンコートし、180℃で20分間加熱した。これによって、前記で得られたp型半導体の層上にテトラベンゾポルフィリン(化合物A)とフラーレン化合物を含む混合物層を形成した。   Subsequently, 0.6 wt% of polyphyllin having a bicyclo ring structure (compound B) represented by the following formula (B) was obtained in Synthesis Example 6 in a 1: 1 mixed solvent (weight) of chloroform / monochlorobenzene. A liquid in which 1.4% by weight of the obtained fullerene compound 1 (SIMEF) was dissolved was prepared and filtered, and the obtained filtrate was spun at 1500 rpm in a nitrogen atmosphere on the p-type semiconductor layer obtained above. Coated and heated at 180 ° C. for 20 minutes. Thus, a mixture layer containing tetrabenzoporphyrin (compound A) and a fullerene compound was formed on the p-type semiconductor layer obtained above.

次に、トルエンに合成例6で得られたフラーレン化合物1(SIMEF)を1.2重量%溶解した液を調整し、濾過し、得られた濾液を、前記で得られた混合物層上に、窒素雰囲気下で3000rpmでスピンコートし、120℃で5分間加熱処理を施した。これによって、テトラベンゾポルフィリン(化合物A)とフラーレン化合物1(SIMEF)を含む混合物層上にフラーレン化合物1(SIMEF)の層を形成した。   Next, a solution in which 1.2% by weight of fullerene compound 1 (SIMEF) obtained in Synthesis Example 6 was dissolved in toluene was prepared and filtered, and the obtained filtrate was placed on the mixture layer obtained above. It spin-coated at 3000 rpm in nitrogen atmosphere, and heat-processed at 120 degreeC for 5 minute (s). Thus, a fullerene compound 1 (SIMEF) layer was formed on the mixture layer containing tetrabenzoporphyrin (compound A) and fullerene compound 1 (SIMEF).

引き続いて、真空蒸着装置内に配置されたメタルボートに前記合成例1で得られた「F−POPy2 」を入れ、加熱して、前記で得られたフラーレン化合物層上に膜厚6nmになるまで蒸着し、フラーレン化合物1層上に電子取り出し層を形成した。
更に、得られた電子取り出し層の上に真空蒸着により厚さが80nmのアルミニウム電極を設けた後、120℃のホットプレートで10分間加熱することにより、太陽電池を作製した。
Subsequently, “F-POPy 2 ” obtained in Synthesis Example 1 is placed in a metal boat placed in a vacuum evaporation apparatus and heated to a film thickness of 6 nm on the fullerene compound layer obtained above. The electron extraction layer was formed on one fullerene compound layer.
Furthermore, an aluminum electrode having a thickness of 80 nm was provided on the obtained electron extraction layer by vacuum vapor deposition, and then heated on a hot plate at 120 ° C. for 10 minutes to produce a solar cell.

作製した太陽電池にITO電極側からソーラシミュレーター(AM1.5G)で100mW/cm2 の強度の光を照射し、ソースメーター(ケイスレー社製、2400型)にて、ITO電極とアルミニウム電極と間における電流−電圧特性を測定し、結果を表1に示す。
<実施例2>
実施例1において電子取り出し層として用いた「F−POPy2」に代えて、合成例2
で得られた「CF−POPy2」を用いたこととアルミニウム電極を設けた後に120
℃で5分加熱したこと以外は、同様にして、太陽電池を作製した。得られた太陽電池について、実施例1と同様にして電流−電圧特性を測定し、結果を表1に示す。
The produced solar cell was irradiated with light of 100 mW / cm 2 with a solar simulator (AM1.5G) from the ITO electrode side, and between the ITO electrode and the aluminum electrode with a source meter (Type 2400 manufactured by Keithley). The current-voltage characteristics were measured and the results are shown in Table 1.
<Example 2>
Instead of “F-POPy 2 ” used as the electron extraction layer in Example 1, Synthesis Example 2
120 after using the “CF 3 -POPy 2 ” obtained in step 1 and providing the aluminum electrode.
A solar cell was produced in the same manner except that it was heated at 5 ° C. for 5 minutes. About the obtained solar cell, it carried out similarly to Example 1, and measured the current-voltage characteristic, and Table 1 shows the result.

<実施例3>
実施例1において電子取り出し層として用いた「F−POPy2」 に代えて、合成例3で得られた「(CF−POPy」を用いたこととアルミニウム電極を設けた後に120℃で5分加熱したこと以外は、同様にして、太陽電池を作製した。得られた太陽電池について、実施例1と同様にして電流−電圧特性を測定し、結果を表1に示す。
<Example 3>
In place of “F-POPy 2 ” used as the electron extraction layer in Example 1, “(CF 3 ) 2 -POPy 2 ” obtained in Synthesis Example 3 was used, and after the aluminum electrode was provided, 120 ° C. A solar cell was produced in the same manner except that it was heated for 5 minutes. About the obtained solar cell, it carried out similarly to Example 1, and measured the current-voltage characteristic, and Table 1 shows the result.

<実施例4>
実施例1と同様に、基板上にフラーレン化合物(SIMEF)の層までの4層を形成した。次に、合成例4で得られた「(FPh)POPy」5.0mgをイソプロパノールに室温で30分攪拌しながら熔解させ,0.05wt%のインクを調整した。インクを 3000rpmでスピンコートし、80℃で5分間加熱した。これによって、フラーレン化合物(SIMEF)の層上に約6nmのバッファー層を形成した。更に、バッファー層の上に真空蒸着により厚さが80nmのアルミニウム電極を設けた後、この太陽電池を120℃のホットプレートで5分間加熱することによって、太陽電池を作製した。得られた太陽電池について、実施例1と同様にして電流−電圧特性を測定し、結果を表1に示す。
<Example 4>
As in Example 1, four layers up to the fullerene compound (SIMEF) layer were formed on the substrate. Next, 5.0 mg of “(FPh) 2 POPy” obtained in Synthesis Example 4 was dissolved in isopropanol while stirring at room temperature for 30 minutes to prepare 0.05 wt% ink. The ink was spin coated at 3000 rpm and heated at 80 ° C. for 5 minutes. Thus, a buffer layer of about 6 nm was formed on the fullerene compound (SIMEF) layer. Further, an aluminum electrode having a thickness of 80 nm was provided on the buffer layer by vacuum deposition, and then this solar cell was heated on a hot plate at 120 ° C. for 5 minutes to produce a solar cell. About the obtained solar cell, it carried out similarly to Example 1, and measured the current-voltage characteristic, and Table 1 shows the result.

<比較例1>
実施例1において電子取り出し層として用いた「F−POPy2 」に代えて、合成例5で得られた「POPy2 」を用いた外は、同様にして、太陽電池を作製した。得られた太陽電池について、実施例1におけると同様にして電流−電圧特性を測定し、結果を表1に示す。
<Comparative Example 1>
A solar cell was produced in the same manner except that “POPy 2 ” obtained in Synthesis Example 5 was used instead of “F-POPy 2 ” used as the electron extraction layer in Example 1. With respect to the obtained solar cell, current-voltage characteristics were measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

<比較例2>
実施例1において電子取り出し層として用いた「F−POPy2 」に代えて、下記式で表される化合物「BCP」を用いた外は、同様にして、太陽電池を作製した。得られた太陽電池について、実施例1におけると同様にして電流−電圧特性を測定し、結果を表1に示す。
<Comparative example 2>
A solar cell was produced in the same manner except that the compound “BCP” represented by the following formula was used instead of “F-POPy 2 ” used as the electron extraction layer in Example 1. With respect to the obtained solar cell, current-voltage characteristics were measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

<比較例3>
実施例1において電子取り出し層を設けず、且つアルミニウム電極を設けた後に加熱しなかった外は、同様にして、太陽電池を作製した。得られた太陽電池について、実施例1におけると同様にして電流−電圧特性を測定し、結果を表1に示す。
<Comparative Example 3>
A solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the electron extraction layer was not provided and the aluminum electrode was provided but not heated. With respect to the obtained solar cell, current-voltage characteristics were measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

<実施例5>
電子供与性分子構造を有するレジオレギュラーポリ−3−ヘキシルチオフェン(P3HT)(アルドリッチ社製)、及び電子受容性分子構造を有する1−(3−メトキシカルボニル)プロピル−1−フェニル(6,6)−C60(C60(PCBM)、フロンティアカーボン社製)を重量比1:0.8として、2.1重量%の濃度でo−ジクロロベンゼンに溶解させた。得られた溶液を、40℃で窒素雰囲気中、4時間スターラーで攪拌混合した後、0.45μmのポリテトラフルオロエチレンフィルターで濾過し、光電変換層塗布液を作製した。
<Example 5>
Regioregular poly-3-hexylthiophene (P3HT) (manufactured by Aldrich) having an electron-donating molecular structure, and 1- (3-methoxycarbonyl) propyl-1-phenyl (6,6) having an electron-accepting molecular structure -C 60 (C 60 (PCBM), manufactured by Frontier Carbon Co., Ltd.) was dissolved in o-dichlorobenzene at a concentration of 2.1% by weight at a weight ratio of 1: 0.8. The resulting solution was stirred and mixed with a stirrer at 40 ° C. in a nitrogen atmosphere for 4 hours, and then filtered through a 0.45 μm polytetrafluoroethylene filter to prepare a photoelectric conversion layer coating solution.

155nmの厚みでインジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜を堆積したガラス基板を界面活性剤による超音波洗浄、超純水による水洗、超純水による超音波洗浄の順で洗
浄後、窒素ブローで乾燥させ、120℃で大気中5分間加熱乾燥し、最後に紫外線オゾン洗浄を行った。
この透明基板上に、0.45μmのポリフッ化ビニリデンフィルターで濾過したポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)ポリ(スチレンスルホン酸)水性分散液(エイチ・シー・スタルク社製「CLEVIOSTM PVP AI4083」)をスピンコートした後、120℃で大気中10分間、加熱乾燥した後、更に窒素雰囲気下で上記基板を180℃で3分間加熱処理を施した。その膜厚は60nmであった。
A glass substrate on which an indium tin oxide (ITO) transparent conductive film with a thickness of 155 nm is deposited is cleaned in the order of ultrasonic cleaning with a surfactant, water with ultrapure water, and ultrasonic cleaning with ultrapure water, followed by nitrogen blowing. And dried by heating at 120 ° C. in the air for 5 minutes, and finally, ultraviolet ozone cleaning was performed.
On this transparent substrate, an aqueous dispersion of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) poly (styrenesulfonic acid) filtered through a 0.45 μm polyvinylidene fluoride filter (“CLEVIO PVP AI4083 manufactured by H.C. Starck Co., Ltd.) After spin coating, the substrate was heat-dried at 120 ° C. for 10 minutes in the air, and the substrate was further heat-treated at 180 ° C. for 3 minutes in a nitrogen atmosphere. The film thickness was 60 nm.

前記で得られたガラス基板上に、窒素雰囲気下で前記光電変換層塗布液をスピンコートで塗布することにより、200nmの厚みの活性層を形成させ、窒素雰囲気中150℃で10分アニーリング処理を行った。その後、バッファー層として5nmの膜厚の前記「F−POPy」を、更に、80nmの膜厚のアルミニウムを抵抗加熱型真空蒸着法により順次成膜させ、5mm角のバルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池を作製した。 On the glass substrate obtained above, the photoelectric conversion layer coating solution is applied by spin coating in a nitrogen atmosphere to form an active layer having a thickness of 200 nm, and an annealing treatment is performed at 150 ° C. for 10 minutes in a nitrogen atmosphere. went. Thereafter, the “F-POPy 2 ” having a thickness of 5 nm as a buffer layer and aluminum having a thickness of 80 nm are sequentially formed by resistance heating vacuum deposition, and a 5 mm square bulk heterojunction organic thin film solar cell is formed. Was made.

照射光源としてエアマス(AM)1.5、放射照度100mW/cmのソーラシミュレータを用い、ソースメーター(ケイスレー社製、2400型)により、作製した太陽電池の電流−電圧特性を、4mm角のメタルマスクを付けて評価し、結果を表2に示す。
<比較例4>
実施例5においてバッファー層として用いた「F−POPy」に代えて、前記合成例5で得られた「POPy」を用い、その膜厚を6nmとした外は、同様にして、バルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池を作製した。得られた太陽電池について、実施例2におけると同様にして電流−電圧特性を測定し、結果を表2に示す。
Using a solar simulator with air mass (AM) 1.5 and irradiance of 100 mW / cm 2 as the irradiation light source, the current-voltage characteristics of the produced solar cell were measured with a 4 mm square metal by a source meter (Type 2400 manufactured by Keithley). Evaluation was performed with a mask attached, and the results are shown in Table 2.
<Comparative example 4>
Bulk heterojunction was similarly performed except that “POPy 2 ” obtained in Synthesis Example 5 was used instead of “F-POPy 2 ” used as the buffer layer in Example 5, and the film thickness was changed to 6 nm. Type organic thin film solar cell was produced. For the obtained solar cell, current-voltage characteristics were measured in the same manner as in Example 2, and the results are shown in Table 2.

表1、2に示す結果から、本発明の化合物を電極バッファー材料として含有する光電変換素子は、電池特性が優れた太陽電池用途の光電変換素子として好適であることが分かった。   From the results shown in Tables 1 and 2, it was found that the photoelectric conversion element containing the compound of the present invention as an electrode buffer material is suitable as a photoelectric conversion element for solar cell applications having excellent battery characteristics.

本発明のホスフィンオキシド又はホスフィンスルフィド化合物からなる光電変換素子材料は、電極との相互作用に優れ、高い性能を有する電極バッファー材料として有用であり、光電変換素子に用いるに好適である。   The photoelectric conversion element material comprising the phosphine oxide or phosphine sulfide compound of the present invention is useful as an electrode buffer material having excellent interaction with an electrode and high performance, and is suitable for use in a photoelectric conversion element.

100 基板
101 透明電極
102 電極バッファー層
103 p型半導体
104 p型半導体、n型半導体混合層
105 n型半導体
106 電極バッファー層
107 対向電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Substrate 101 Transparent electrode 102 Electrode buffer layer 103 P-type semiconductor 104 P-type semiconductor, n-type semiconductor mixed layer 105 N-type semiconductor 106 Electrode buffer layer 107 Counter electrode

Claims (3)

一対の電極間に少なくとも活性層と電極バッファー層を有する光電変換素子であって、前記電極バッファー層が下記一般式(1)で表されるホスフィンオキシド又はホスフィンスルフィド化合物からなる電極バッファー材料を含有する光電変換素子。
〔式(1)中、Ar1アセナフチレン環、フェナントレン環、アントラセン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ペリレン環、ジベンゾフラン環、キサンテン環、カルバゾール環、キノリン環、イソキノリン環、アクリジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、キノキサリン環、ジベンゾチオフェン環、又はフェノキサジン環を表し、Ar2は単環式芳香族基を表し、Aは弗素原子又はパーフルオロアルキル基を表し、Xは酸素原子又は硫黄原子を表す。mは1〜3の整数、nは1〜5の整数、pは1以上の整数である。但し、mが3のときpは1である。〕
A photoelectric conversion element having at least an active layer and an electrode buffer layer between a pair of electrodes, wherein the electrode buffer layer contains an electrode buffer material made of a phosphine oxide or phosphine sulfide compound represented by the following general formula (1) Photoelectric conversion element.
[In the formula (1), Ar 1 represents an acenaphthylene ring, phenanthrene ring, anthracene ring, triphenylene ring, pyrene ring, chrysene ring, perylene ring, dibenzofuran ring, xanthene ring, carbazole ring, quinoline ring, isoquinoline ring, acridine ring, Represents a nanthridine ring, a phenanthroline ring, a quinoxaline ring, a dibenzothiophene ring, or a phenoxazine ring , Ar 2 represents a monocyclic aromatic group, A represents a fluorine atom or a perfluoroalkyl group, and X represents an oxygen atom or Represents a sulfur atom. m is an integer of 1 to 3, n is an integer of 1 to 5, and p is an integer of 1 or more. However, when m is 3, p is 1. ]
請求項に記載の光電変換素子が用いられてなることを特徴とする太陽電池。 A solar cell comprising the photoelectric conversion element according to claim 1 . 請求項に記載の光電変換素子の製造方法であって、前記バッファー層を湿式塗布法により形成することを特徴とする光電変換素子の製造方法。 It is a manufacturing method of the photoelectric conversion element of Claim 1 , Comprising: The said buffer layer is formed by the wet apply | coating method, The manufacturing method of the photoelectric conversion element characterized by the above-mentioned.
JP2010205576A 2009-09-16 2010-09-14 Photoelectric conversion element, method for manufacturing photoelectric conversion element, and solar cell Active JP5648380B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010205576A JP5648380B2 (en) 2009-09-16 2010-09-14 Photoelectric conversion element, method for manufacturing photoelectric conversion element, and solar cell

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009214966 2009-09-16
JP2009214966 2009-09-16
JP2010205576A JP5648380B2 (en) 2009-09-16 2010-09-14 Photoelectric conversion element, method for manufacturing photoelectric conversion element, and solar cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011086925A JP2011086925A (en) 2011-04-28
JP5648380B2 true JP5648380B2 (en) 2015-01-07

Family

ID=44079615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010205576A Active JP5648380B2 (en) 2009-09-16 2010-09-14 Photoelectric conversion element, method for manufacturing photoelectric conversion element, and solar cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5648380B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016106437A (en) * 2016-03-17 2016-06-16 株式会社半導体エネルギー研究所 Photoelectric conversion device
EP3467880A4 (en) * 2016-05-31 2019-05-22 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Solar cell module and manufacturing method thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004008304A1 (en) * 2004-02-20 2005-09-08 Covion Organic Semiconductors Gmbh Organic electronic devices
JP2008244012A (en) * 2007-03-26 2008-10-09 Fujifilm Corp Organic electroluminescent element
JP5230218B2 (en) * 2007-03-26 2013-07-10 ユー・ディー・シー アイルランド リミテッド Organic electroluminescence device
JP5081010B2 (en) * 2007-03-26 2012-11-21 富士フイルム株式会社 Organic electroluminescence device
EP3249709A1 (en) * 2007-04-27 2017-11-29 Merck Patent GmbH Organic photovoltaic cells
JP2009076508A (en) * 2007-09-18 2009-04-09 Fujifilm Corp Organic electroluminescent element

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011086925A (en) 2011-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20130333758A1 (en) Photoelectric conversion element, solar cell and solar cell module
WO2011016430A1 (en) Photoelectric conversion element and solar cell using same
JP6015672B2 (en) Organic photoelectric conversion element
JP5310838B2 (en) Organic photoelectric conversion element, solar cell, and optical sensor array
JP5862189B2 (en) Organic photoelectric conversion device and solar cell using the same
JP5920341B2 (en) ORGANIC PHOTOELECTRIC CONVERSION DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND SOLAR CELL
JP5601039B2 (en) Thiadiazole-containing polymer
JP5633184B2 (en) Photoelectric conversion element
JP5822117B2 (en) Photoelectric conversion element, method for producing fullerene compound, and fullerene compound
JP5712769B2 (en) Organic photoelectric conversion element and solar cell
JP2014053383A (en) Tandem organic photoelectric conversion element and solar cell using the same
JP5648380B2 (en) Photoelectric conversion element, method for manufacturing photoelectric conversion element, and solar cell
JP2013187419A (en) Photoelectric conversion element and solar cell module
JP2011198811A (en) Photoelectric conversion element and organic thin-film solar cell
JP5608040B2 (en) Organic photoelectric conversion element
JP2013077760A (en) Organic photoelectric conversion element and solar cell using the same
JP4872281B2 (en) Photoelectric conversion material and organic thin film solar cell
JP2011054947A (en) Electrode buffering material for photoelectric conversion element, and photoelectric conversion element using the same
JP6413208B2 (en) Manufacturing method of organic solar cell
JP2011054948A (en) Photoelectric conversion element material, electrode buffering material for photoelectric conversion element, and photoelectric conversion element using the electrode buffering material
JP2013254949A (en) Method of manufacturing photoelectric conversion element, and solar battery and solar battery module
JP6255746B2 (en) Organic thin film solar cell manufacturing equipment
JP6142485B2 (en) Method for producing organic thin film solar cell element
JP2012134337A (en) Organic photoelectric conversion element
JP5515648B2 (en) Photoelectric conversion element and solar cell using the element

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130627

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140624

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140625

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140822

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140909

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140924

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: 20141014

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141027

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5648380

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350