JP6070701B2 - コポリマー、有機半導体材料、有機電子デバイス及び太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
上記有機デバイスは、光電変換素子であることが好ましい。また、上記有機デバイスは、太陽電池であることが好ましい。
更に本発明は、上記有機電子デバイスを備える太陽電池モジュールを提供する。
[3] 前記式(1A)及び式(1B)で表される繰り返し単位を含むコポリマーであって、R3は、置換基を有していてもよい直鎖状の脂肪族炭化水素基であることを特徴とする[2]に記載のコポリマー。
[4] 前記式(1A)及び式(1B)で表される繰り返し単位を含むコポリマーであって、R2は置換基を有していてもよい分岐アルキル基であり、R3は置換基を有していてもよい直鎖アルキル基であることを特徴とする[3]に記載のコポリマー。
[5] 前記式(1A)及び式(1B)で表される繰り返し単位を含むコポリマーであって、R2及びR3の炭素数がそれぞれ独立して、6以上、10以下であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載のコポリマー。
[7] 前記式(1A)、式(1B)及び式(1C)で表される繰り返し単位を含むコポリマーであって、R4は置換基を有していてもよい直鎖状の脂肪族炭化水素基であることを特徴とする[6]に記載のコポリマー。
[9] 前記式(1A)、式(1B)及び式(1C)で表される繰り返し単位を含むコポリマーであって、R2は置換基を有していてもよい分岐アルキル基であり、R4は、置換基を有していてもよい直鎖アルキル基であり、R3、及びR5はそれぞれ独立して、直鎖アルキル基及び分岐アルキル基から選ばれる、置換基を有していてもよい基であることを特徴とする[8]に記載のコポリマー。
[11] [1]〜[10]のいずれかに記載のコポリマーを有する光電変換素子。
[12] [11]に記載の光電変換素子を有する太陽電池。
[1]下記式(1A)で表される繰り返し単位及び式(1B)で表される繰り返し単位を含むことを特徴とするコポリマー。
[3][1]又は[2]に記載のコポリマーを含むことを特徴とする、有機半導体材料。
[4][3]に記載の有機半導体材料を含むことを特徴とする、有機電子デバイス。
[5]光電変換素子であることを特徴とする、[4]に記載の有機電子デバイス。
[6]太陽電池であることを特徴とする、[4]に記載の有機電子デバイス。
[7][6]に記載の有機電子デバイスを備えることを特徴とする、太陽電池モジュール。
本発明に係るコポリマーは、下記式(1A)で表される繰り返し単位、及び下記式(1B)で表される繰り返し単位(以下、式(1A)及び式(1B)で表される繰り返し単位と称す場合がある)、又は下記式(1A)で表される繰り返し単位、下記式(1B)で表される繰り返し単位及び下記式(1C)で表される繰り返し単位(以下、式(1A)、式(1B)及び式(1C)で表される繰り返し単位と称す場合がある)を含む。本発明に係るコポリマーは、溶解させた際にゲル化しにくいため、塗布成膜するために適している。また、本発明に係るコポリマーは、光吸収波長領域がより長波長にあり、かつ光吸収性が高く、さらに高い移動度を有する点から好ましい。また、本発明に係るコポリマーは、高分子量のものを得やすい点で好ましい。
R1が置換基を有していてもよいアルキル基である場合、溶解性の観点から、炭素数が3以上であることが好ましく、炭素数が6以上であることがより好ましく、炭素数が8以上であることが特に好ましい。一方で、本発明に係るコポリマーが適度な分子間相互作用を有しうる観点から、炭素数が20以下であることが好ましく、炭素数が16以下であることがより好ましく、炭素数が10以下であることが特に好ましい。また、アルキル基は分岐鎖を持つアルキル基であってもよいが、半導体特性の観点から、直鎖のアルキル基であることがより好ましい。アルキル基が有していてもよい置換基としては、好ましくは、本発明に係るコポリマーの分子内極性をコントロールしうる点で、ハロゲン原子、水酸基、アシル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アミド基又はアルキルチオ基が好ましい例として挙げられる。
そして、少なくとも式(1A)及び式(1B)で表される繰り返し単位を含むコポリマーの場合、R2及びR3は互いに異なる。また、式(1A)、式(1B)及び式(1C)で表される繰り返し単位を含むコポリマーの場合、R2、R3、R4及びR5のうち、少なくとも一つの基が他の基と異なる。
本発明において、R2及びR3が互いに異なるとは、R2及びR3が同一構造でないことを意味する。例えば、R2とR3が共に直鎖状の脂肪族炭化水素基であっても、炭素数が異なっていれば、脂肪族炭化水素基は同一構造とはみなさない。また、分岐状の脂肪族炭化水素基において、同じ炭素数であっても、分岐の位置が異なる場合も同一構造とはみなさない。また、R2、R3、R4及びR5のうち、少なくとも一つの基が他の基と異なるとは、R2、R3、R4及びR5の少なくとも一つの基が、他の基と同一構造でなければよく、当該他の基を除くその他の基とは同じであってもよいし、異なっていてもよいことを意味する。なお、同一構造でないとはR2及びR3で挙げた定義と同様である。このように、本発明では、異なる置換基を有するジチエノ縮合環、又は2種以上のジチエノ縮合環を有するコポリマーとすることで、コポリマー間の配列を乱すことができるために、インクの保存安定性を向上させることができる。
R2及びR3の炭素数は、それぞれ独立して、通常3以上であり、6以上であることが好ましく、8以上であることがより好ましく、通常20以下であり、16以下であることが好ましく、12以下であることがより好ましく、10以下であることが特に好ましい。
R2及びR3が、共に、直鎖状の脂肪族炭化水素基、分岐状の脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、及び複素環基から選ばれ、置換基を有していてもよい基である場合、コポリマー間の配列の乱れを大きくするために、R2及びR3が有する炭素数の差が、2以上であることが好ましく、3以上であることが好ましく、4以上であることが特に好ましい。一方で、炭素数の差が大きすぎると、半導体特性が低下するために、20以下であることが好ましく、18以下であることがさらに好ましく、16以下であることが特に好ましい。
しかしながら、R2及びR3は、上述の直鎖状の脂肪族炭化水素基、分岐状の脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、及び複素環基から選ばれ、置換基を有していてもよい基であって、異なる種類の基であることが好ましい。つまり、R2が置換基を有していてもよい直鎖状の脂肪族炭化水素基である場合、R3は、分岐状の脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環基から選ばれる、置換基を有していてもよい基であることが好ましい。その他の組み合わせについても同様である。
また、式(1B)において、R3が、直鎖状の脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、及び複素環基から選ばれ、置換基を有していてもよい基である場合は、R3は、置換基を有していてもよい直鎖アルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい脂肪族複素環基又は置換基を有していてもよい芳香族複素環基であることが好ましい。また、R3で示される基の炭素数は3以上であることが好ましく、6以上であることがより好ましい。また、R3の炭素数は20以下であることが好ましく、16以下であることがより好ましく、10以下であることが特に好ましい。直鎖アルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、脂肪族複素環基及び芳香族複素環基の例としては、R1について例示した直鎖アルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、脂肪族複素環基及び芳香族複素環基が挙げられる。
また、R2が分岐状の脂肪族炭化水素基であり、R3が直鎖状の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、及び複素環基から選ばれる基で、置換基を有していてもよい基であることが好ましい。なかでも好ましくは、R3が直鎖アルキル基、芳香族炭化水素基、及び芳香族複素環基から選ばれる、置換基を有していてもよい基が好ましい。有していてもよい置換基として特に好ましくは、フッ素原子のようなハロゲン原子が挙げられる。
上記の中でも、特にR2が置換基を有していてもよい分岐状の脂肪族炭化水素基であり、R3が置換基を有していてもよい直鎖状の脂肪族炭化水素基であることが好ましい。具体的には、R2が置換基を有していてもよい分岐アルキル基であり、R3が置換基を有していてもよい直鎖アルキル基であることが、特に好ましい。R3が置換基を有していてもよい直鎖状の脂肪族炭化水素基であることで、より長波長の光を吸収することができる。
なお、直鎖アルキル基として好ましくは、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基又はn−ドデシル基等が挙げられ、特に好ましくは、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基である。シクロアルキル基として特に好ましくは、シクロヘキシル基等が挙げられる。芳香族炭化水素基として特に好ましくは、フェニル基又はナフチル基等が挙げられる。脂肪族複素環基として特に好ましくは、テトラヒドロチエニル基等が挙げられる。芳香族複素環基として特に好ましくは、チエニル基等が挙げられる。シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、脂肪族複素環基及び脂肪族芳香環基が有していてもよい置換基として好ましくは、2−エチルヘキシル基のような分岐アルキル基、又はn−オクチル基のような直鎖アルキル基が挙げられる。
上述の通り、式(1B)及び式(1C)中、R2、R3、R4、及びR5はそれぞれ独立して、直鎖状の脂肪族炭化水素基、分岐状の脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、及び複素環基から選ばれ、これらは、置換基を有していてもよい。R2、R3、R4、及びR5のうち、少なくとも一つの基は、他の基と異なる。具体的には、例えばR2及びR4は互いに異なる。
しかしながら、R2、R3、R4及びR5のうち少なくとも一つの基が、上述の直鎖状の脂肪族炭化水素基、分岐状の脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、及び複素環基から選ばれ、置換基を有していてもよい基であって、他の基が異なる種類の基であることが好ましい。つまり、少なくとも一つの基が置換基を有していてもよい直鎖状の脂肪族炭化水素基である場合、その他の基の少なくとも一つの基は、分岐状の脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環基から選ばれる、置換基を有していてもよい基であることが好ましい。その他の組み合わせについても同様である。
R2とR4を上記のような組み合わせにすることによって、本発明に係るコポリマーは、分岐状の脂肪族炭化水素基(R2)による溶解性を向上することができ、直鎖状の脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環基(R4)により、立体障害が抑えられるために、分子間相互作用を向上することができ、電荷輸送効率が向上し、より長波長の光を吸収することができる。さらにコポリマー間の配列の乱れにより、高い溶液安定を得ることができる。
この観点から、R2の炭素数は3以上であることが好ましく、6以上であることがより好ましく、8以上であることが特に好ましく、一方で、R2の炭素数は20以下であることが好ましく、16以下であることがより好ましく、12以下であることが特に好ましく、10以下であることが殊更好ましい。有していてもよい置換基として特に好ましくは、フッ素原子のようなハロゲン原子が挙げられる。R2として好ましくは、2−エチルヘキシル基、3,7−ジメチルオクチル基、2−ヘキシルデシル基、2−ブチルオクチル基又は2−ヘキシルオクチル基等が挙げられ、特に好ましくは、2−エチルヘキシル基、3,7−ジメチルオクチル基である。
直鎖アルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基及び芳香族複素環基の例としては、R1について例示した直鎖アルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基及び芳香族複素環基が挙げられる。R4が直鎖アルキル基、芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基であることにより、式(1C)で表される繰り返し単位周辺の立体障害が抑えられ、分子間相互作用が適度に向上しうる。このことは、本発明に係るコポリマーの光吸収波長が長波長化しうる点、及び本発明に係るコポリマーの半導体特性が向上しうる点で好ましい。この観点から、R4の炭素数は3以上であることが好ましく、6以上であることがさらに好ましく、8以上であることが特に好ましい。
一方で、立体障害をより軽減する観点から、R4は置換基を有していてもよい直鎖状の脂肪族炭化水素基であることがさらに好ましく、置換基を有していてもよい直鎖アルキル基であることがより好ましい。また、R4の炭素数は20以下であることが好ましく、16以下であることがより好ましく、12以下であることが特に好ましく、10以下であることが殊更好ましい。有していてもよい置換基として特に好ましくは、フッ素原子のようなハロゲン原子が挙げられる。R4として特に好ましくは、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基又はn−ドデシル基等が挙げられ、特に好ましくは、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基である。
R3及びR5の炭素数は、それぞれ独立して、通常3以上であり、6以上であることが好ましく、8以上であることがより好ましく、通常20以下であり、16以下であることが好ましく、12以下であることがより好ましく、10以下であることが特に好ましい。
本発明に係るコポリマーの製造方法には特に限定はなく、例えばジオキソピロール縮合環を有する化合物と、ジチエノ縮合環を有する化合物と、を用いて公知の方法で製造することができる。例えば、式(1A)及び式(1B)で表される繰り返し単位を含むコポリマーの好ましい製造方法としては、下記一般式(3A)で表される化合物と、下記一般式(3B)で表される化合物とを、必要であれば適当な触媒の存在下で、重合する方法が挙げられる。また、式(1A)、式(1B)及び式(1C)で表される繰り返し単位を含むコポリマーの好ましい製造方法としては、下記一般式(3A)で表される化合物と、下記一般式(3B)で表される化合物と、下記一般式(3C)で表される化合物とを、必要であれば適当な触媒の存在下で、重合する方法が挙げられる。
重合反応の原料として用いられる式(3A)で表される化合物は、J.Am.Chem.Soc.,2010,132(22),7595−7597に記載の方法に準じて製造することができる。また、式(3B)及び(3C)で表される化合物は、J.Mater.Chem.,2011,21,3895、及びJ.Am.Chem.Soc.2008,130,16144−16145に記載の方法に準じて製造することができる。
本発明に係るコポリマーは、溶媒に対する溶解性、及び長波長領域における光吸収性を持ち、有機半導体材料として好適である。
次に、本発明に係る有機電子デバイスについて説明する。本発明に係る有機電子デバイスは、本発明に係る有機半導体材料を用いて作製される。すなわち本発明に係る有機電子デバイスは、本発明に係る有機半導体材料を含む。本発明に係る有機半導体材料を適用可能なものであれば、本発明に係る有機電子デバイスの種類に特に制限はない。例としては、発光素子、スイッチング素子、光電変換素子、光電導性を利用した光センサー等が挙げられる。
本発明に係る光電変換素子は、一対の電極と、該電極間に配置された活性層とを備える光電変換素子であって、この活性層は本発明に係るコポリマーを含有する。
図1に、本発明に係る光電変換素子の一実施形態を示す。図1に示される光電変換素子は、一般的な有機薄膜太陽電池に用いられる光電変換素子であるが、本発明に係る光電変換素子が図1に示されるものに限られるわけではない。本発明の一実施形態としての光電変換素子107は、基材106、アノード101、正孔取り出し層102、活性層103(p型半導体材料とn型半導体材料との混合層)、電子取り出し層104、及びカソード105を含む層構造を有する。それぞれの層の間には、後述の各層の機能に影響を与えない程度に、別の層が挿入されていてもよい。
活性層103は光電変換が行われる層を指し、p型半導体材料とn型半導体材料を含む。また活性層103は、本発明に係る有機半導体材料を含む。すなわち活性層103は、本発明に係るコポリマーを含む。本発明に係るコポリマーは、通常はp型半導体材料として用いられる。光電変換素子107が光を受けると、光が活性層103に吸収され、p型半導体材料とn型半導体材料の界面で電気が発生し、発生した電気が電極101及び105から取り出される。
[5−2−1.活性層の層構成]
薄膜積層型の活性層は、p型半導体材料を含むp型半導体層と、n型半導体材料を含むn型半導体層とが積層された構造を有する。薄膜積層型の活性層は、p型半導体層と、n型半導体層とをそれぞれ形成することにより作製することができる。p型半導体層とn型半導体層とが別の方法によって形成されてもよい。
p型半導体層は、本発明に係るコポリマーを含む層である。p型半導体層はさらに、後述するp型半導体材料を含んでいてもよい。p型半導体層の膜厚に制限はない。ただし、通常5nm以上、好ましくは10nm以上、一方、通常500nm以下、好ましくは200nm以下である。p型半導体層の膜厚が500nm以下であることは、直列抵抗が低くなる点で好ましい。p型半導体層の膜厚が5nm以上であることは、より多くの光を吸収できる点で好ましい。
n型半導体層は、後述するn型半導体材料を含む層である。n型半導体層の膜厚に特段の制限はないが、通常5nm以上、好ましくは10nm以上、一方、通常500nm以下、好ましくは200nm以下である。n型半導体層の膜厚が500nm以下であることは、直列抵抗が低くなる点で好ましい。n型半導体層の膜厚が5nm以上であることは、より多くの光を吸収できる点で好ましい。
バルクヘテロ接合型の活性層は、p型半導体材料とn型半導体材料とが混合された層(i層)を有する。i層はp型半導体材料とn型半導体材料とが相分離した構造を有し、相界面でキャリア分離が起こり、生じたキャリア(正孔及び電子)が電極まで輸送される。
上述の、p型半導体材料を含む塗布液、n型半導体材料を含む塗布液、及びp型半導体材料とn型半導体材料とを含む塗布液の溶媒としては、p型半導体材料及び/又はn型半導体材料を均一に溶解できるものであれば特に限定されないが、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、ノナン若しくはデカン等の脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン、テトラリン、クロロベンゼン若しくはオルトジクロロベンゼン等の芳香族炭化水素類;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、テトラリン若しくはデカリン等の脂環式炭化水素類;メタノール、エタノール若しくはプロパノール等の低級アルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン若しくはシクロヘキサノン等の脂肪族ケトン類;アセトフェノン若しくはプロピオフェノン等の芳香族ケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル若しくは乳酸メチル等のエステル類;クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン若しくはトリクロロエチレン等のハロゲン炭化水素類;エチルエーテル、テトラヒドロフラン若しくはジオキサン等のエーテル類;又は、ジメチルホルムアミド若しくはジメチルアセトアミド等のアミド類等が挙げられる。
活性層103は、p型半導体材料として、本発明に係るコポリマーを少なくとも含有する。しかしながら、他の有機半導体材料を、本発明に係るコポリマーと混合及び/又は積層して併用することも可能である。以下、併用しうる有機半導体材料、例えば、高分子有機半導体材料及び低分子有機半導体材料について説明する。
p型半導体材料として併用しうる高分子有機半導体材料としては、特に限定はなく、ポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポリアセチレン又はポリアニリン等の共役コポリマー半導体材料;アルキル基やその他の置換基が置換されたオリゴチオフェン等のコポリマー半導体材料等が挙げられる。また、二種以上のモノマー単位を共重合させたコポリマー半導体材料も挙げられる。共役コポリマーは、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等の公知文献に記載されたコポリマーやその誘導体、及び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コポリマーを用いることができる。p型半導体材料として併用される高分子有機半導体材料は、一種の化合物でも複数種の化合物の混合物でもよい。
p型半導体材料として併用しうる低分子有機半導体材料は、特段の制限はないが、具体的には、ナフタセン、ペンタセン又はピ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、チアジアゾール環及びベンゾチアゾール環のうち少なくとも一つ以上を含み、かつ合計4個以上連結したもの;フタロシアニン化合物及びその金属錯体、又はテトラベンゾポルフィリン等のポルフィリン化合物及びその金属錯体、等の大環状化合物等が挙げられる。好ましくは、フタロシアニン化合物及びその金属錯体又はポルフィリン化合物及びその金属錯体である。
n型半導体材料としては、特段の制限はないが、具体的にはフラーレン化合物;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又は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、ベンズ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、ベンズチアゾール誘導体、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、ナフタセン又はペンタセン等の縮合多環芳香族炭化水素の全フッ化物;単層カーボンナノチューブ、n型ポリマー(n型高分子半導体材料)等が挙げられる。
ックボルタモグラム測定法により算出される真空準位に対する値が、通常−3.85eV以上、好ましくは−3.80eV以上である。p型半導体材料から効率良くn型半導体材料へと電子を移動させるためには、p型半導体材料とn型半導体材料とのLUMOエネルギー準位の相対関係が重要である。具体的には、p型半導体材料のLUMOエネルギー準位が、n型半導体材料のLUMOエネルギー準位より所定の値だけ上にあること、言い換えると、n型半導体材料の電子親和力がp型半導体材料の電子親和力より所定のエネルギーだけ大きいことが好ましい。開放電圧(Voc)はp型半導体材料のHOMOエネルギー準位とn型半導体材料のLUMOエネルギー準位の差に依存するため、n型半導体材料のLUMOを高くすると、Vocが高くなる傾向がある。一方、LUMOの値は通常−1.0eV以下、好ましくは−2.0eV以下、より好ましくは−3.0eV以下、更に好ましくは−3.3eV以下である。n型半導体材料のLUMOエネルギー準位を低くすることで、電子の移動が起こりやすくなり、短絡電流(Jsc)が高くなる傾向がある。
n型半導体材料の25℃でのトルエンに対する溶解度が0.5質量%以上であることは、溶液中でのn型半導体材料の分散安定性が向上し、凝集、沈降、分離等を起こしにくくなるために、好ましい。
フラーレン化合物としては、一般式(n1)、(n2)、(n3)及び(n4)で表される部分構造を有するものが好ましい例として挙げられる。
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化合物の合成は、国際公開第2008/059771号やJ.Am.Chem.Soc.,2008,130(46),15429−15436のような公知文献の記載に従って実施可能である。
N−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体としては、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号及び国際公開第2009/091670号に記載されている化合物が挙げられる。これらの化合物は電子移動度が高く、可視域の光を吸収しうるために、電荷輸送と発電との両方に寄与しうる点から好ましい。
ナフタレンテトラカルボン酸ジイミドとしては、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号及び国際公開第2009/000756号に記載されている化合物が挙げられる。これらの化合物は電子移動度が高く、溶解性が高く塗布性に優れている点から好ましい。
n型高分子半導体材料としては、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、ビピリジン誘導体及びボラン誘導体のうち少なくとも一つを構成ユニットとするn型高分子半導体材料等が挙げられる。
光電変換素子107は、活性層103と電極101,105の間にバッファ層102,104を有する。バッファ層は、電子取り出し層104及び正孔取り出し層102に分類することができる。バッファ層を設けることで、活性層103と電極101,105との間での電子又は正孔の移動が容易となるほか、電極間の短絡が防止されうる。もっとも本発明において、バッファ層102,104は存在しなくてもよい。
電子取り出し層104の材料は、活性層103から電極101へ電子の取り出し効率を向上させる材料であれば特段の制限はないが、無機化合物又は有機化合物が挙げられる。
正孔取り出し層102の材料に特に限定は無く、活性層103からアノード101への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、ポリピロール、ポリアセチレン、トリフェニレンジアミン又はポリアニリン等に、スルホン酸及び/又はヨウ素等がドーピングされた導電性ポリマー、スルホニル基を置換基に有するポリチオフェン誘導体、アリールアミン等の導電性有機化合物、上述のp型半導体材料等が挙げられる。その中でも、スルホン酸をドーピングした導電性ポリマーが好ましく、ポリチオフェン誘導体にポリスチレンスルホン酸をドーピングしたポリ(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)(PEDOT:PSS)がより好ましい。また、金、インジウム、銀又はパラジウム等の金属等の薄膜も使用することができる。金属等の薄膜は、単独で形成してもよいし、上記の有機材料と組み合わせて用いることもできる。
電極101,105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。したがって、一対の電極には、正孔の捕集に適した電極101(以下、アノードと記載する場合もある)と、電子の捕集に適した電極105(以下、カソードと記載する場合もある)とを用いることが好ましい。一対の電極は、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構わない。透光性があるとは、太陽光が40%以上透過することを指す。また、透明電極の太陽光線透過率は70%以上であることが、透明電極を透過させて活性層103に光を到達させるために好ましい。光の透過率は、通常の分光光度計で測定できる。
光電変換素子107は、通常は支持体となる基材106を有する。すなわち、基材上に、電極101,105と、活性層103とが形成される。もっとも、本発明に係る光電変換素子は基材106を有さなくてもよい。
光電変換素子107の光電変換特性は次のようにして求めることができる。光電変換素子107にソーラシミュレーターでAM1.5G条件の光を照射強度100mW/cm2で照射して、電流−電圧特性を測定する。得られた電流−電圧曲線から、光電変換効率(PCE)、短絡電流密度(Jsc)、開放電圧(Voc)、フィルファクター(FF)、直列抵抗、シャント抵抗といった光電変換特性を求めることができる。
(維持率)=(大気暴露N時間後の光電変換効率)/(大気暴露直前の光電変換効率)
本発明に係る光電変換素子107は、太陽電池、なかでも薄膜太陽電池の太陽電池素子として使用されることが好ましい。
耐候性保護フィルム1は天候変化から太陽電池素子6を保護するフィルムである。耐候性保護フィルム1で太陽電池素子6を覆うことにより、太陽電池素子6等を天候変化等から保護し、発電能力を高く維持するようにしている。耐候性保護フィルム1は、薄膜太陽電池14の最表層に位置するため、耐候性、耐熱性、透明性、撥水性、耐汚染性及び/又は機械強度等の、薄膜太陽電池14の表面被覆材として好適な性能を備え、しかもそれ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。
紫外線カットフィルム2は紫外線の透過を防止するフィルムである。紫外線カットフィルム2を薄膜太陽電池14の受光部分に設け、紫外線カットフィルム2で太陽電池素子6の受光面6aを覆うことにより、太陽電池素子6及び必要に応じてガスバリアフィルム3、9等を紫外線から保護し、発電能力を高く維持することができるようになっている。
ガスバリアフィルム3は水及び酸素の透過を防止するフィルムである。ガスバリアフィルム3で太陽電池素子6を被覆することにより、太陽電池素子6を水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。
ゲッター材フィルム4は水分及び/又は酸素を吸収するフィルムである。ゲッター材フィルム4で太陽電池素子6を覆うことにより、太陽電池素子6等を水分及び/又は酸素から保護し、発電能力を高く維持するようにしている。ここで、ゲッター材フィルム4は上記のようなガスバリアフィルム3とは異なり、水分の透過を妨げるものではなく、水分を吸収するものである。水分を吸収するフィルムを用いることにより、ガスバリアフィルム3等で太陽電池素子6を被覆した場合に、ガスバリアフィルム3及び9で形成される空間に僅かに浸入する水分をゲッター材フィルム4が捕捉して水分による太陽電池素子6への影響を排除できる。
封止材5は、太陽電池素子6を補強するフィルムである。太陽電池素子6は薄いため通常は強度が弱く、ひいては薄膜太陽電池の強度が弱くなる傾向があるが、封止材5により強度を高く維持することが可能である。
太陽電池素子6は、前述の光電変換素子107と同様である。
封止材7は、上述した封止材5と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他は封止材7と同様のものを同様に用いることができる。また、太陽電池素子6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無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
ゲッター材フィルム8は、上述したゲッター材フィルム4と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他はゲッター材フィルム4と同様のものを同様に必要に応じて用いることができる。また、太陽電池素子6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無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
ガスバリアフィルム9は、上述したガスバリアフィルム3と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他はガスバリアフィルム9と同様のものを同様に必要に応じて用いることができる。また、太陽電池素子6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無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
バックシート10は、上述した耐候性保護フィルム1と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他は耐候性保護フィルム1と同様のものを同様に用いることができる。また、このバックシート10が水及び酸素を透過させ難いものであれば、バックシート10をガスバリア層として機能させることも可能である。また、太陽電池素子6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無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
本実施形態の薄膜太陽電池14は、通常、膜状の薄い部材である。このように膜状の部材として薄膜太陽電池14を形成することにより、薄膜太陽電池14を建材、自動車又はインテリア等に容易に設置できるようになっている。薄膜太陽電池14は、軽く、割れにくく、従って安全性の高い太陽電池が得られ、また曲面にも適用可能であるため更に多くの用途に使用しうる。薄くて軽いため輸送や保管等流通面でも好ましい。更に、膜状であるためロール・トゥ・ロール式の製造が可能であり大幅なコストカットが可能である。
本実施形態の薄膜太陽電池14の製造方法に制限は無いが、例えば、図2の形態の太陽電池製造方法としては、図2に示される積層体を作成した後に、ラミネート封止工程を行う方法が挙げられる。本実施形態の太陽電池素子は、耐熱性に優れるため、ラミネート封止工程による劣化が低減される点で好ましい。
本発明に係る太陽電池、特には上述した薄膜太陽電池14の用途に制限はなく、任意の用途に用いることができる。本発明に係る薄膜太陽電池を適用する分野の例を挙げると、建材用太陽電池、自動車用太陽電池、インテリア用太陽電池、鉄道用太陽電池、船舶用太陽電池、飛行機用太陽電池、宇宙機用太陽電池、家電用太陽電池、携帯電話用太陽電池又は玩具用太陽電池等である。
ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)により求めた。なお、分子量分布(PDI)は、Mw/Mnを表す。
カラム:PolymerLaboratories GPC用カラム(PLgel MIXED−B 10μm 内径7.5mm,長さ30cm)2本直列に接続して使用
ポンプ:LC−10AT(島津製作所社製)
オーブン:CTO−10A(島津製作所社製)
検出器:示差屈折率検出器(島津製作所社製,RID−10A)及びUV−vis検出器(島津製作所社製,SPD−10A)
サンプル:試料1mgをクロロホルム(200mg)に溶解させた液1μL
移動相:クロロホルム
流速:1.0mL/min
解析:LC−Solution(島津製作所社製)
吸収スペクトル測定は、分光光度計(日立製作所製、U−3500)を用いて実施した。具体的には、コポリマーのクロロホルム溶液(吸光度極大値が0.8以下になるように調整)について、1cm角の石英セルを用いて、350nmから850nmの範囲で測定を行った。
コポリマー含有インクの保存安定性試験は、次の方法により実施した。2mLのスクリューバイアル中にコポリマーを2mg入れ、ここに1.5質量%の濃度になるようにo−キシレンを加えた。蓋をして容器を密閉し、コポリマーが溶解するまで加熱した。得られたコポリマー含有インクを室温まで冷却し、ゲル化するまでの時間を測定した。ゲル化の判定方法として、所定時間経過後にスクリューバイアルを上下逆さまにした状態で1分間静置し、流動性が認められなかった場合に、ゲル化したものとした。具体的には、熱源から容器を離し、室温下で静置した時点から5分後にゲル化しているか、及び1時間後にゲル化しているかを判定した。
光電変換素子に4mm角のメタルマスクを付け、照射光源としてエアマス(AM)1.5G、放射照度100mW/cm2のソーラシミュレーター(ワコム電創社製、WXS―100SU―10,AM1.5G)を用い、ソースメーター(ケイスレー社製,2400型)により、ITO電極と銀電極との間における電流−電圧特性を測定した。開放電圧Voc(V)、短絡電流密度Jsc(mA/cm2)、形状因子FF、及び光電変換効率PCE(%)を算出した。ここで、開放電圧Vocとは電流値=0(mA/cm2)の際の電圧値であり、短絡電流密度Jscとは電圧値=0(V)の際の電流密度である。形状因子FFとは内部抵抗を表すファクターであり、最大出力をPmaxとすると次式で表される。
FF = Pmax/(Voc×Jsc)
また、光電変換効率PCEは、入射エネルギーをPinとすると次式で与えられる。
PCE = (Pmax/Pin)×100
= (Voc×Jsc×FF/Pin)×100
化合物E16:1H−NMR(400MHz,溶媒:重クロロホルム):δ7.43(d,2H,J=3.6Hz),6.92(d,2H,J=3.6Hz),2.88(t,4H),1.69(m,4H),1.41(m,4H),0.94(t,6H).
化合物E18:1H−NMR(400MHz,溶媒:重クロロホルム):δ7.34(d,2H,J=3.2Hz),7.28(s,2H),6.89(d,2H,J=2.8Hz),2.87(t,4H),1.68(m,4H),1.41(m,4H),0.95(t,6H),0.41(s,18H),
化合物E19:1H−NMR(400MHz,溶媒:重クロロホルム):δ7.21(d,2H,J=5Hz),7.06(d,2H,J=5Hz),1.24−1.41(m、16H)0.85−0.93(m,10H).
化合物E20:1H−NMR(400MHz,溶媒:重クロロホルム):δ7.06(s,2H),1.22−1.32(m,16H),0.86−0.88(m、10H),0.38(s,18H)
化合物E21:1H−NMR(400MHz,溶媒:重クロロホルム):δ1.51−1.48(m、4H),1.32−1.20(m、28H),1.10−1.07(m、4H),0.89−0.84(m、6H)
化合物E23:1H−NMR(400MHz,溶媒:重クロロホルム):δ7.08(s,2H),1.45−1.38(m,4H),1.32−1.20(m、28H),1.10−1.07(m、4H),0.89−0.84(m、6H),0.38(s,18H)
化合物E24:1H−NMR(400MHz,溶媒:重クロロホルム):δ1.54−1.46(m、4H),1.41−1.21(m、11H),1.17−1.02(m、7H),0.91−0.86(m、12H)
化合物E26:1H−NMR(400MHz,溶媒:重クロロホルム):δ7.08(s,2H), 1.52−1.46(m,2H),1.42−1.34(m,2H),1.30−1.18(m,10H),1.11−1.08(m,4H),0.92−0.88(m,4H、0.85−0.80(m,12H),0.38(s,18H).
化合物E27:1H−NMR(400MHz,溶媒:重クロロホルム):δ1.56−1.44(m、4H),1.43−1.37(m、2H),1.35−1.21(m、8H),1.17−0.99(m、10H)、0.89−0.86(m、18H)
化合物E29:1H−NMR(400MHz,溶媒:重クロロホルム):δ7.08(s,2H),1.45−1.38(m,2H),1.40−1.32(m,2H),1.30−1.15(m,8H),1.10−1.00(m,8H),0.94−0.87(m,4H),0.85−0.80(m,18H)
<実施例A1−2>
p型半導体化合物としてコポリマー1、及びn型半導体化合物としてフラーレン化合物であるPC61BM(フェニルC61酪酸メチルエステル)とPC71BM(フェニルC71酪酸メチルエステル)との混合物(フロンティアカーボン社,nanom spectra E123)を1.8質量%の濃度となるように窒素雰囲気中でo−キシレンとテトラリンとの混合溶媒(体積比9:1)に溶解させた。この溶液をホットスターラー上で80℃の温度にて1時間攪拌混合した。攪拌混合後の溶液を1μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルターで濾過することにより、活性層塗布用インクを得た。
次に、酢酸亜鉛(II)二水和物(和光純薬社)を濃度105mg/mLになるように2−メトキシエタノール(Aldrich社)とエタノールアミン(Aldrich社)の混合溶媒(体積比100:3)に溶解した溶液(約0.1mL)を3000rpmの速度にてスピンコートし、UV―オゾン処理した後、200℃のオーブンで15分間加熱することで、電子取り出し層を形成した。
電子取り出し層を成膜した基板をグローブボックスに持ち込み、窒素雰囲気下150℃で3分間加熱処理し、冷却後に上述のように作製した活性層塗布用インク(0.12mL)をスピンコートすることにより活性層を形成した。
さらに、活性層上に、正孔取り出し層として三酸化モリブデン(MoO3)膜を、次いで電極層として厚さ100nmの銀膜を、抵抗加熱型真空蒸着法により順次成膜し、5mm角の光電変換素子を作製した。
このように作製した光電変換素子を、上述のように電流−電圧特性を測定することにより評価した。その結果を、p型半導体化合物とn型半導体化合物との重量比、活性層の膜厚および三酸化モリブデン(MoO3)膜の膜厚と共に表1に示す。
p型半導体化合物としてコポリマー2を用いたこと以外は実施例A1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
<実施例A3−2>
p型半導体化合物としてコポリマー3を用いたこと以外は実施例A1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
<実施例A4−2>
p型半導体化合物としてコポリマー4を用いたこと以外は実施例A1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
p型半導体化合物としてコポリマー5を用いたこと以外は実施例A1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
<実施例A6−2>
p型半導体化合物としてコポリマー6を用いたこと以外は実施例A1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
<実施例A7−2>
p型半導体化合物としてコポリマー7を用いたこと以外は実施例A1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
p型半導体化合物としてコポリマー8を用いたこと以外は実施例A1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
<実施例A9−2>
p型半導体化合物としてコポリマー9を用いたこと以外は実施例A1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
<実施例A10−2>
p型半導体化合物としてコポリマー10を用いたこと以外は実施例A1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
p型半導体化合物としてコポリマー11を用いたこと以外は実施例A1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
p型半導体化合物としてコポリマー15を用いたこと以外は実施例A1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
<実施例A12−2>
p型半導体化合物としてコポリマー16を用いたこと以外は実施例A1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
<実施例A13−2>
p型半導体化合物としてコポリマー17を用いたこと以外は実施例A1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
p型半導体化合物としてコポリマー18を用いたこと以外は実施例A1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
<実施例A15−2>
p型半導体化合物としてコポリマー19を用いたこと以外は実施例A1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
<実施例A16−2>
p型半導体化合物としてコポリマー20を用いたこと以外は実施例A1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
p型半導体化合物としてコポリマー21を用いたこと以外は実施例A1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
<実施例A18−2>
p型半導体化合物としてコポリマー22を用いたこと以外は実施例A1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
<実施例A19−2>
p型半導体化合物としてコポリマー23を用いたこと以外は実施例A1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
また、表1に示すように、実施例A1−2〜A19−2に係る本発明に係るコポリマーを用いて得られた光電変換素子は、いずれも高い変換効率を示した。この結果から、本発明に係るコポリマーを用いることで、優れた特性を有する太陽電池用の光電変換素子を提供できることがわかった。
化合物G18:1H−NMR(400MHz,溶媒:重クロロホルム):δ1.54−1.46(m、4H),1.41−1.21(m、11H),1.17−1.02(m、7H),0.91−0.86(m、12H)
化合物G19:1H−NMR(400MHz,溶媒:重クロロホルム):δ7.19(d,2H,J=4.8Hz),7.05(d,1H,J=5.2Hz),7.05(d,1H,J=4.0Hz),1.52−1.46(m,2H),1.42−1.34(m,2H),1.30−1.18(m,10H),1.11−1.08(m,4H),0.92−0.88(m,4H、0.85−0.80(m,12H).
化合物G20:1H−NMR(400MHz,溶媒:重クロロホルム):δ7.08(s,2H), 1.52−1.46(m,2H),1.42−1.34(m,2H),1.30−1.18(m,10H),1.11−1.08(m,4H),0.92−0.88(m,4H、0.85−0.80(m,12H),0.38(s,18H).
化合物G21:1H−NMR(400MHz,溶媒:重クロロホルム):δ1.56−1.44(m、4H),1.43−1.37(m、2H),1.35−1.21(m、8H),1.17−0.99(m、10H)、0.89−0.86(m、18H)
化合物G22:1H−NMR(400MHz,溶媒:重クロロホルム):δ7.19(d,2H,J=4.8Hz),7.05(d,2H,J=4.8Hz),1.53−1.46(m,2H),1.41−1.33(m,2H),1.30−1.15(m,8H),1.10−1.00(m,8H),0.94−0.87(m,4H),0.85−0.80(m,18H).
化合物G23:1H−NMR(400MHz,溶媒:重クロロホルム):δ7.08(s,2H),1.45−1.38(m,2H),1.40−1.32(m,2H),1.30−1.15(m,8H),1.10−1.00(m,8H),0.94−0.87(m,4H),0.85−0.80(m,18H)
<実施例B1−2>
p型半導体化合物としてコポリマー1B、及びn型半導体化合物としてフラーレン化合物であるPC61BM(フェニルC61酪酸メチルエステル)とPC71BM(フェニルC71酪酸メチルエステル)との混合物(フロンティアカーボン社,nanom spectra E123)を1.8質量%の濃度となるように窒素雰囲気中でo−キシレンとテトラリンとの混合溶媒(体積比9:1)に溶解させた。この溶液をホットスターラー上で80℃の温度にて1時間攪拌混合した。攪拌混合後の溶液を1μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルターで濾過することにより、活性層塗布用インクを得た。
インジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜がパターニングされたガラス基板(ジオマテック社製)を、アセトンによる超音波洗浄、ついでイソプロパノールによる超音波洗浄の後、窒素ブローでの乾燥およびUV―オゾン処理を行った。
電子取り出し層を成膜した基板をグローブボックスに持ち込み、窒素雰囲気下150℃で3分間加熱処理し、冷却後に上述のように作製した活性層塗布用インク(0.12mL)をスピンコートすることにより活性層を形成した。
さらに、活性層上に、正孔取り出し層として三酸化モリブデン(MoO3)膜を、次いで電極層として厚さ100nmの銀膜を、抵抗加熱型真空蒸着法により順次成膜し、5mm角の光電変換素子を作製した。
このように作製した光電変換素子を、上述のように電流−電圧特性を測定することにより評価した。その結果を、p型半導体化合物とn型半導体化合物との重量比、活性層の膜厚および三酸化モリブデン(MoO3)膜の膜厚と共に表2に示す。
p型半導体化合物としてコポリマー3Bを用いたこと以外は実施例B1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表2に示す。
<実施例B4−2>
p型半導体化合物としてコポリマー4Bを用いたこと以外は実施例B1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表2に示す。
<実施例B5−2>
p型半導体化合物としてコポリマー5Bを用いたこと以外は実施例B1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表2に示す。
p型半導体化合物としてコポリマー6Bを用いたこと以外は実施例B1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表2に示す。
<実施例B7−2>
p型半導体化合物としてコポリマー7Bを用いたこと以外は実施例B1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表2に示す。
<実施例B8−2>
p型半導体化合物としてコポリマー8Bを用いたこと以外は実施例B1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表2に示す。
<実施例B9−2>
p型半導体化合物としてコポリマー9Bを用いたこと以外は実施例B1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表2に示す。
p型半導体化合物としてコポリマー10Bを用いたこと以外は実施例B1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表2に示す。
p型半導体化合物としてコポリマー12Bを用いたこと以外は実施例B1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表2に示す。
<実施例B11−2>
p型半導体化合物としてコポリマー13Bを用いたこと以外は実施例B1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表2に示す。
<実施例B12−2>
p型半導体化合物としてコポリマー14Bを用いたこと以外は実施例B1−2と同様にして、光電変換素子を作製し、評価した。結果を表2に示す。
また、表2に示すように、実施例B1−2、及び実施例B3−2〜B12−2に係る本発明に係るコポリマーを用いて得られた光電変換素子は、いずれも高い変換効率を示した。この結果から、本発明に係るコポリマーを用いることで、優れた特性を有する太陽電池用の光電変換素子を提供できることがわかった。
102 正孔取り出し層
103 活性層
104 電子取り出し層
105 カソード
106 基材
107 光電変換素子
1 耐候性保護フィルム
2 紫外線カットフィルム
3,9 ガスバリアフィルム
4,8 ゲッター材フィルム
5,7 封止材
6 太陽電池素子
10 バックシート
12 基材
13 太陽電池ユニット
14 薄膜太陽電池
Claims (7)
- 下記式(1A)で表される繰り返し単位、式(1B)で表される繰り返し単位及び式(1C)で表される繰り返し単位を含むことを特徴とするコポリマー。
- 下記式(2A)で表される繰り返し単位及び式(2B)で表される繰り返し単位を含むことを特徴とする、請求項1に記載のコポリマー。
- 請求項1又は2に記載のコポリマーを含むことを特徴とする、有機半導体材料。
- 請求項3に記載の有機半導体材料を含むことを特徴とする、有機電子デバイス。
- 光電変換素子であることを特徴とする、請求項4に記載の有機電子デバイス。
- 太陽電池であることを特徴とする、請求項4に記載の有機電子デバイス。
- 請求項6に記載の有機電子デバイスを備えることを特徴とする、太陽電池モジュール。
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