TW201602157A - 聚合物及使用其之太陽能電池 - Google Patents

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Shigehiko Mori
Takeshi Gotanda
Fumihiko Aiga
Rumiko Hayase
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Abstract

實施形態之聚合物具備含有下述式(1)所示之2價基的重複單位。式(1)中，R1為選自由氫、取代或非取代之烷基、取代或非取代之烷醯基、取代或非取代之芳基、及取代或非取代之雜芳基之一價基。X為選自氧、硫、及硒的原子。Y及Z各自獨立為選自羰基、亞磺醯基、及磺醯基的2價基。但是Y及Z同時為羰基的情形除外。 □

Description

聚合物及使用其之太陽能電池
本發明之實施形態係有關聚合物及使用其之太陽能電池。
有機半導體係被期待適用於有機薄膜太陽能電池、有機/無機混合(hybrid)太陽能電池、發光元件、光感測器等之光電轉換元件。其中，如果使用高分子化合物作為有機半導體材料時，可以廉價的塗佈法製作活性層。從能量需要及減少O2排放的觀點，作為環境負荷少的清潔能源之一，太陽能電池受期待，且其需要正快速地發展。目前，矽系太陽能電池是主流，但效率只有15%左右，難以低成本化。另外，能夠廉價地製作的太陽能電池，已知有CdTe型太陽能電池，但由於使用有毒元素Cd，有可能會產生環境問題。在這種狀況下，期待開發出低成本、能量轉換效率高，且無害的次世代之太陽能電池的有機薄膜太陽能電池或有機/無機混合太陽能電池。
為了使有機薄膜太陽能電池實用化，而強烈要求提高有機薄膜太陽能電池之發電效率。為了提高發電 效率時，斷開電壓(opening voltage)(Voc)之改善很重要。有機薄膜太陽能電池之斷開電壓值係強烈依存於電子供體及電子受體之組合，而被要求使用於彼等之材料之最佳化。有機薄膜太陽能電池之斷開電壓係與p型材料之最高佔有分子軌道(HOMO)之能階與n型材料之最低非佔有分子軌道之能階之差有關已為人知。現在，正進行開發的有機薄膜太陽能電池中，作為n型半導體材料，最佳為苯基C61丁酸甲酯(PCBM)等之富勒烯類。一般使用的p型半導體材料，可列舉聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(P3HT)等之聚噻吩之共軛高分子。
組合有PCBM與P3HT之有機薄膜太陽能電 池之斷開電壓(Voc)低為0.6V左右，從實用上的觀點，未必能滿足者。改良斷開電壓值的方法，考慮降低p型半導體材料之HOMO準位。但是此時，p型半導體之能帶隙(Band gap)寬，變成無法吸收長波長範圍的光。換言之，可見光區域之長波長側的光吸收效率減少，變得無法有效利用入射的光。其結果，具有無法提高能量效率的缺點。斷開電壓值與長波長範圍的光吸收，大多有取捨的關係，難以更高的水準兼顧兩者。
嘗試改善有機薄膜太陽能電池之斷開電壓值 之一為檢討使用在噻吩上使醯亞胺進行縮環的聚合物，作為p型半導體材料。在噻吩上使醯亞胺進行縮環的聚合物作為p型半導體材料使用的有機薄膜太陽能電池，其斷開電壓可提高至0.85V左右，但是發電效率為1%以下，仍 需要進一步改良。因此，需要提高有機薄膜太陽能電池之斷開電壓值，且提高長波長範圍之光吸收特性的p型半導體材料。此外，有機薄膜太陽能電池除了提高斷開電壓外，也需要改善壽命。為了改善壽命時，需要光安定的活性物質(供體與受體)。
又，最近正進行研究，光電轉換層藉由使用 有機/無機混成鈣鈦礦化合物或無機鈣鈦礦化合物，提高了能量轉換效率的有機/無機混合太陽能電池。有機/無機混合太陽能電池係電洞輸送層使用聚芳基胺或2,2’,7,7’-肆(N,N-二-p-甲氧基苯基胺)-9,9’-雙茀(spiro-OMeTAD)。此外，為了進一步提高轉換效率，因此，電洞輸送層使用t-丁基吡啶(TBP)或雙(三氟甲烷磺醯基)醯亞胺鋰(Li-TFSI)等之摻雜劑。但是TBP為液體，Li-TFSI為吸濕性之物質，故因溫度上昇造成TBP擴散或散逸至光電轉換層中，因Li-TFSI之潮解性導致水分子之吸收等而產生性能降低。此乃是使有機/無機混合太陽能電池之壽命降低的重要原因。雖提案使用p型材料的P3HT作為電洞輸送層，但是此情況，無法得到充分的發電效率。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開2011-168747號公報
〔發明之概要〕
本發明欲解決的課題係提供可提高太陽能電池之斷開電壓值等之特性或壽命的聚合物及使用其之太陽能電池。
實施形態之聚合物係具備含有以下所示之式(1)表示之2價基的重複單位。
式(1)中，R1為選自由氫、取代或非取代之烷基、取代或非取代之烷醯基、取代或非取代之芳基、及取代或非取代之雜芳基所成群之一價基。X為選自由氧、硫、及硒所成群之原子，Y及Z各自獨立為選自由羰基、亞磺醯基、及磺醯基所成群之2價基。但是Y及Z同時為羰基的情形除外。聚合物之重量平均分子量為3000以上1000000以下之範圍。
100‧‧‧太陽能電池元件
110‧‧‧基板
120‧‧‧電極
130‧‧‧緩衝層
140‧‧‧活性層
150‧‧‧緩衝層
160‧‧‧電極
〔圖1〕表示實施形態之太陽能電池之構成的剖面圖。
〔實施發明之形態〕
以下說明實施形態之聚合物及使用其之太陽 能電池。實施形態之聚合物係具備含有下述式(1)表示之2價基之重複單位的有機高分子化合物。式(1)中，R1、Y及Z如前述。以下說明實施形態之聚合物之具體的構成。
〔第1聚合物〕
實施形態中之第1聚合物係具備下述式(2)表示之重複單位的有機高分子化合物。第1聚合物之重量平均分子量為3000~1000000之範圍。
式(2)中，R1為選自由氫、取代或非取代 之烷基、取代或非取代之烷醯基、取代或非取代之芳基、及取代或非取代之雜芳基所成群之一價基。X為選自由氧、硫、及硒所成群的原子。Y及Z各自獨立選自由羰 基、亞磺醯基、及磺醯基所成群之2價基。但是Y及Z之組合係彼等同時為羰基的情形除外者。
R1基中，取代或非取代之烷基之碳數，較佳 為1~30之範圍。取代或非取代之烷基可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一。這種烷基之具體例，可列舉甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、戊基、己基、辛基、異辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、十二烷基、十八烷基、2-十六烷基、八(月桂基)、三氟甲基、五氟乙基、全氟己基、全氟辛基等，但是不受此限定。
又，取代或非取代之烷醯基之碳數，較佳為 1~30之範圍。取代或非取代之烷醯基可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一。這種烷醯基之具體例，可列舉乙醯基、丙醯基、丁醯基、戊醯基、己醯基、辛醯基、2-乙基己醯基、壬醯基、癸醯基、十二烷醯基、十八醯基、2-十六癸醯基、八(月桂醯基)、三氟乙醯基、五氟丙醯基、全氟己醯基、全氟辛醯基等，但是不受此限定。
R1基中，取代或非取代之芳基及雜芳基之碳 數，較佳為4~20之範圍。芳基及雜芳基之具體例，可列舉苯基、萘基、4-聯苯基、2-噻吩基、2-呋喃基、4-甲苯基、4-辛基苯基、2-(5-乙基己基)噻吩基、2-(5-乙基己基)呋喃基等，但是不受此限定。
式(2)中之X係選自氧(O)、硫(S)、 及硒(Se)的原子。Y及Z係選自羰基(-C(=O)-)、亞磺醯基(-S(=O)-)、及磺醯基(-SO2-)的2價基。Y及 Z可為相同之基，也可為不同之基。但是Y及Z同時為羰基的組合除外。含有氧、硫、或硒之雜五員環與醯亞胺五員環之複合結構中，醯亞胺環之一方的羰基被亞磺醯基或磺醯基取代的結構、或醯亞胺環之兩方的羰基以亞磺醯基或磺醯基取代的結構之有機高分子化合物時，可提高有機薄膜太陽能電池之斷開電壓值，且可提高光吸收特性。
含有式(2)表示之重複單位的聚合物中，Y 與Z之組合中，如上述，可適用羰基與亞磺醯基、羰基與磺醯基、亞磺醯基與磺醯基、亞磺醯基彼此、或磺醯基彼此之組合。此等之中，考慮作為p型半導體材料之特性與製作之容易度時，較佳為羰基與亞磺醯基之組合、及羰基與磺醯基之組合，更佳為羰基與磺醯基之組合。
含有式(2)表示之重複單位之聚合物的重量 平均分子量為3000~1000000之範圍，這種情形可得到良好的溶解性與半導體特性。聚合物之重量平均分子量，較佳為10000~600000之範圍。重量平均分子量係表示藉由凝膠滲透層析法測量之聚苯乙烯換算的重量平均分子量。 此外，對於聚合物，為了賦予良好的溶解性，R1基係碳數為6以上之取代或非取代之烷基為佳。
式(2)表示之重複單位，有時僅以其本身環 狀鍵結構成聚合物，但是一般而言，含有末端基(Rt基)。末端基Rt可適用與上述R1同樣的一價基。末端基Rt也可為後述的交聯基。實施形態中之第1聚合物，可僅以式(2)表示之重複單位所構成，也可含有式(2)以 外的重複單位。但是式(2)表示之重複單位之莫耳數未達50莫耳%時，無法充分得到依據式(2)表示之重複單位的半導體特性。因此，相對於聚合物中之全重複單位之總莫耳數，式(2)之比例較佳為50莫耳%以上。
具備式(2)表示之重複單位的聚合物之具體 例如以下所示。但是實施形態之第1聚合物不限於以下所示的具體例。
〔第2聚合物〕
實施形態中之第2聚合物係具備下述式(3)表示之重複單位，且重量平均分子量為3000~1000000之範圍的有機高分子化合物。
具備式(3)表示之重複單位的第2聚合物， 除了式(2)表示之重複單位外，含有2價之共軛系連結基A。式(3)表示之重複單位中，R1基、X、Y、及Z分別表示與式(2)同樣的取代基或原子，彼等之具體例 也同樣。式(3)表示之重複單位中，關於與式(2)相同部分係如第1聚合物所說明。
共軛系連結基A之具體例，可列舉以下所示 者。但是共軛系連結基A不限於以下的具體例者。
具備式(3)表示之重複單位之聚合物的重量 平均分子量為3000~1000000之範圍，這種情形，可得到良好的溶解性與半導體特性。聚合物之重量平均分子量較佳為10000~600000之範圍。式(3)表示之重複單位，有時僅以其本身環狀鍵結構成聚合物，但是一般而言，含有末端基Rt基。末端基Rt係如前述。第2聚合物，可僅以 式(3)表示之重複單位所構成，也可含有式(3)以外的重複單位。但是式(3)表示之重複單位之莫耳數未達50莫耳%時，無法充分得到依據式(3)表示之重複單位的半導體特性。因此，相對於聚合物中之全重複單位之總莫耳數，式(3)之比例較佳為50莫耳%以上為佳。
具備式(3)表示之重複單位的聚合物之具體 例如以下所示。但是實施形態之第2聚合物不限於以下所示的具體例。
〔第3及第4聚合物〕
實施形態中之第3聚合物係具備下述式(4)表示之重複單位，且重量平均分子量為3000~1000000之範圍的有機高分子化合物。實施形態中之第4聚合物係具備下述式(5)表示之重複單位，且重量平均分子量為3000~1000000之範圍的有機高分子化合物。
第3聚合物係如式(4)所示，含有在式(2)表示之重複單位之兩端鍵結有由噻吩衍生之2價基的重複單位。依據這種重複單位時，提高聚合物之長波長側的光吸收效率。因此，可進一步提高太陽能電池之發電效率。第4聚合物係如式(5)所示，進一步含有由噻吩衍生之2價基之一方鍵結有共軛系連結基A的重複單位。依據這種重複單位時，聚合物之立體結構中之方向性變得 容易一致，提高製作電池(cell)構造時之堆疊(Stack)性。因電池構造，電流變得容易流通，故可進一步提高太陽能電池之發電效率。
式(4)及式(5)表示之重複單位中，R1基 、X、Y、Z、及A分別表示與式(2)及式(3)同樣的取代基或原子，彼等之具體例也同樣。亦即，式(4)及式(5)表示之重複單位中，與式(2)相同部分，如第1聚合物所說明者。R2基及R3基係選自氫、氟、氰基、硝基、取代或非取代之烷氧基羰基、取代或非取代之烷基、取代或非取代之烷醯基、取代或非取代之芳基、及取代或非取代之雜芳基之一價基。R2基及R3基可相同或相異。R2基及R3基中，取代或非取代之烷基及烷醯基之碳數均為1~30之範圍者為佳。取代或非取代之烷基及烷醯基可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一。取代或非取代之芳基及雜芳基之碳數，較佳為4~20之範圍。這種烷基、烷醯基、芳基、及雜芳基之具體例係與前述R1基之具體例同樣。
取代或非取代之烷氧基羰基之碳數，較佳為 1~30之範圍。取代或非取代之烷氧基羰基可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一。這種烷氧基羰基之具體例，可列舉甲氧基羰基、乙氧基羰基、丁氧基羰基、戊氧基羰基、己氧基(hexoxy)、2-乙基己氧基、辛氧基羰基、癸氧基羰基、十二烷氧基羰基、十八烷氧基羰基、2-十六烷氧基羰基、八(十二烷氧基)羰基、三氟甲氧基羰基、五氟乙氧基羰基、全氟己氧基羰基、全氟辛氧基羰基等，但是不受此限定。
具備式(4)及式(5)表示之重複單位的聚 合物之重量平均分子量為3000~1000000之範圍，這種情形，可得到良好的溶解性與半導體特性。聚合物之重量平均分子量，較佳為10000~600000之範圍。式(4)及式(5)表示之重複單位，有時僅以其本身環狀鍵結構成聚合物，但是一般而言，含有末端基Rt基。末端基Rt係如前述。第3及第4聚合物，可僅以式(4)及式(5)表示之重複單位所構成，也可含有式(4)及式(5)以外的重複單位。但是式(4)及式(5)表示之重複單位之莫耳數未達50莫耳%時，無法充分得到依據式(4)及式(5)表示之重複單位的半導體特性。因此，相對於聚合物中之全重複單位之總莫耳數，式(4)及式(5)之比例較佳為50莫耳%以上為佳。
具備式(4)表示之重複單位的聚合物之具體 例如以下所示。但是實施形態之第3聚合物不限定於以下所示的具體例者。
具備式(5)表示之重複單位的聚合物之具體 例如以下所示。但是實施形態之第4聚合物不限定於以下所示的具體例者。
〔第5聚合物〕
實施形態中之第5聚合物係具備下述式(6)表示之重複單位，且重量平均分子量為3000~1000000之範圍的有機高分子化合物。
第5聚合物係如式(6)所示，含有在式(2)表示之重複單位上鍵結有由噻吩衍生之三環結構之2價基的重複單位。依據這種重複單位時，提高聚合物之長波長側的光吸收效率，同時提高製作電池(cell)構造時之堆疊(Stack)性。因電池構造，電流變得容易流通。因此，故可進一步提高太陽能電池之發電效率。
式(6)表示之重複單位中，R1基、X、Y、及Z分別表示與式(2)同樣的取代基或原子，彼等之具體例也同樣。式(6)表示之重複單位中，與式(2)相同部分，如第1聚合物所說明者。L為選自氧(O)、硫(S)、取代亞胺基(-NR-)、取代亞甲基(-CR2-)、取代亞矽基(-SiR2-)、及取代鍺烯基(-GeR2-)之1個。此等2價基中之取代基R係與R1基同樣。
R4基及R5基為選自氫、取代或非取代之烷基、取代或非取代之芳基、及取代或非取代之雜芳基所成群之一價基。R4基及R5基可相同或相異。R4基及R5基中，取代或非取代之烷基之碳數，較佳為1~30之範圍。取代或非取代之烷基可為直鏈狀、支鏈狀、環狀之任一。取代或非取代之芳基及雜芳基之碳數，較佳為4~20之範 圍。這種烷基、芳基、及雜芳基之具體例係與前述R1基之具體例同樣。
具備式(6)表示之重複單位之聚合物的重量 平均分子量為3000~1000000之範圍，這種情形，可得到良好的溶解性與半導體特性。聚合物之重量平均分子量，較佳為10000~600000之範圍。式(6)表示之重複單位，有時僅以其本身環狀鍵結構成聚合物，但是一般而言，含有末端基Rt基。末端基Rt係如前述。第5聚合物，可僅以式(6)表示之重複單位所構成，也可含有式(6)以外的重複單位。但是式(6)表示之重複單位之莫耳數未達50莫耳%時，無法充分得到依據式(6)表示之重複單位的半導體特性等。因此，相對於聚合物中之全重複單位之總莫耳數，式(6)之比例較佳為50莫耳%以上。
具備式(6)表示之重複單位的聚合物之具體 例如以下所示。但是實施形態之第5聚合物不限定於以下所示的具體例者。
提高實施形態之第1至第4聚合物的耐久性 時，式(1)及式(2)中之取代基(R1)、式(3)及式(4)中之取代基(R1、R2、R3)、式(5)中之取代基(R1、R4、R5)之至少1個，較佳為交聯基。交聯基不限於取代基(R1~R5)，也可以末端基(Rt)導入。交聯基只要是藉由光或熱、或自由基起始劑等，使產生交聯反應的取代基即可。例如，藉由光使鍵結分解，產生交聯的交聯基，可列舉取代溴或碘之含有烷基或烷氧基的取代基、含有偶氮基或重氮基的取代基。
交聯基可為以光引起光二聚化之含有碳-碳之 雙鍵或三重鍵的取代基、或可為藉由熱引起加成反應的取代基。這種交聯基例如有蒽基、桂皮醯基、含有香豆素結構的取代基、苯基馬來醯亞胺基、糠基丙烯酸酯基、乙炔基、苯並環丁烷、環戊二烯基、苯並環丁烷或具有亞酯(sultines)結構的取代基。此外，交聯基係作為自由基起始劑進行反應的取代基，可為如丙烯醯基或甲基丙烯醯基之含有碳-碳之多重鍵結的取代基。以下具有交聯基的聚合物之具體例如以下所示。但是聚合物不限定於以下所示的具體例者。
<有機高分子化合物之合成方法>
實施形態之聚合物之合成方法，無特別限定。實施形態之聚合物，例如合成具有適合使用之聚合反應之官能基的單體後，根據需要，將該單體溶解於有機溶劑中，可藉由採用使用鹼、觸媒、配位基等之公知的芳基偶合反應進行聚合來合成。藉由芳基偶合反應的聚合方法，可列舉例如採用Stille偶合反應或鈴木偶合反應的聚合方法。
藉由Stille偶合之聚合係使用鈀錯合物作為觸媒，根據需要添加配位基，使具有三烷基錫殘基的單體與具有溴原子、碘原子、氯原子等之鹵原子的單體進行反應的方法。鈀錯合物可舉出例如鈀[四(三苯基膦)]、[三(二亞苄基丙酮)]二鈀、乙酸鈀、雙(三苯基膦)二氯化鈀。藉由Stille偶合反應之聚合的詳細說明，例如記載 於專利文獻1。Stille偶合反應所用的溶劑，可使用例如甲苯、二甲苯、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、此等溶劑2種以上混合而成之混合溶劑的有機溶劑。但不限定於此等溶劑。為了抑制副反應，較佳為在反應前對Stille偶合反應所用的溶劑進行脫氧處理。
藉由鈴木偶合反應之聚合係在無機鹼或有機 鹼之存在下，使用鈀錯合物或鎳錯合物作為觸媒，根據需要添加配位基，使具有硼酸殘基或硼酸酯殘基的單體與具有溴原子、碘原子、氯原子等之鹵原子的單體、或與具有三氟甲磺酸酯基、對甲苯磺酸酯基等之磺酸酯基的單體進行反應的方法。
無機鹼可列舉例如，碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸 銫、磷酸三鉀、氟化鉀。有機鹼可列舉例如，氟化四丁銨、氯化四丁銨、溴化四丁銨、氫氧化四乙銨。鈀錯合物可列舉例如，鈀[四(三苯基膦)]、[三(二亞苄基丙酮)]二鈀、乙酸鈀、雙(三苯基膦)二氯化鈀。鎳錯合物可列舉例如，雙(環辛二烯)鎳。配位基可列舉例如，三苯基膦、三(2-甲基苯基)膦、三(2-甲氧基苯基)膦、二苯基膦基丙烷、三(環己基)膦、三(tert-丁基)膦。藉由採用鈴木偶合反應的聚合的詳細說明係記載於例如Journal of Polymer Science：Part A：Polymer Chemistry)，2001年，第39卷，p.1533-1。
藉由芳基偶合反應的聚合，通常使用溶劑。 溶劑係考慮使用之聚合反應、單體及聚合物的溶解性來選 擇即可。具體而言，可列舉如四氫呋喃、甲苯、1,4-二噁烷、二甲氧基乙烷、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、此等溶劑2種以上混合而成的混合溶劑的有機溶劑、或具有有機溶劑相與水相之兩相的溶劑。適用於鈴木偶合反應的溶劑，較佳為四氫呋喃、甲苯、1,4-二噁烷、二甲氧基乙烷、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、此等溶劑2種以上混合而成的混合溶劑的有機溶劑、具有有機溶劑相與水相之兩相的溶劑。為了抑制副反應，較佳為在反應前對鈴木偶合反應所用的溶劑進行脫氧處理。
從反應性的觀點，芳基偶合反應的反應溫 度，較佳為-100℃以上，更佳為-20℃以上，特佳為0℃以上。從單體及聚合物之穩定性的觀點，反應溫度較佳為200℃以下，更佳為150℃以下，特佳為120℃以下。藉由芳基偶合反應之聚合中，從反應結束後之反應溶液中取出聚合物時，可使用公知的方法。例如，將反應溶液添加於如甲醇等低碳醇中，將析出的沉澱過濾，藉由使過濾乾燥，可得到實施形態的聚合物。在所得到之聚合物的純度低的情況下，也可藉由再結晶、以索氏(Soxhlet)萃取器進行連續萃取、凝膠滲透色譜法(GPC)等進行純化。
實施形態之聚合物可使用Stille偶合反應來合 成。例如，藉由式(7)或式(8)表示之二鹵代化合物與式(9)或式(10)表示之雙(三烷基)錫進行聚合來合成聚合物。
上述式(7)至式(10)中之R1基、R2基、 R3基、R4基、R5基、X、Y、Z、L、及A係如前述。式(7)及式(8)表示之化合物之具體例如以下所示。但是化合物不限定於以下具體例者。
式(9)及式(10)表示之化合物之具體例如 以下所示。但是化合物不限定於以下具體例者。
實施形態之聚合物也可含有如前述之交聯 基。這種情形下，使用具有交聯基的化合物，合成聚合物。具有交聯基之化合物之具體例如以下所示。但是化合 物不限定於以下具體例者。
實施形態之聚合物可使用鈴木偶合反應來合 成。聚合物係藉由使例如式(9)或式(10)表示之化合物與式(11)或式(12)表示之化合物，進行聚合來合成。
式(11)及式(12)中，Q為聚硼酸酯殘 基，係指由硼酸二酯中除去羥基後的基。Q基之具體例如以下所示。但是不限定於該等。式中之「Me」表示甲基，「Et」表示乙基。以下中，Me及Et也表示相同意 義。
〔太陽能電池〕
實施形態之太陽能電池係具備一對電極，及被配置於前述電極之間，含有有機材料的光電轉換層的光電轉換元件。構成光電轉換層之各層之中，含有有機材料之層，可列舉活性層或緩衝層等。含有有機材料之活性層，例如可列舉具有含有上述實施形態之聚合物的p型半導體材料(電子供體/電子donor)與n型半導體材料(電子受體/電子接受體)的層。具備含有這種有機材料的光電轉換層的光電轉換元件，不限於太陽能電池，也可適用於光感測器或發光元件。
〔有機薄膜太陽能電池〕
參照圖1說明實施形態之太陽能電池。圖1所示之太陽能電池元件100係具備第1電極120與第2電極160及配置於此等電極120、160間的活性層140。圖1表示一般的有機薄膜太陽能電池所用的太陽能電池元件(光電轉換元件)，但是太陽能電池元件之構造不限於此。實施形態之太陽能電池元件100也可進一步具有基板110或緩衝 層130、150。第1電極120係捕集電洞的電極(以下有時記載為陽極)。第2電極160係捕集電子的電極(以下有時記載為陰極)。圖1中，雖在基板110側配置陽極120，但是陽極120與陰極160可相反，此時緩衝層130與緩衝層150也可相反。以下說明此等之各部份。
<活性層(140)>
實施形態之太陽能電池元件100中之活性層140，包含p型半導體材料(電子供體)與n型半導體材料(電子受體)。p型半導體材料係具有實施形態之聚合物，亦即具備式(2)、式(3)、式(4)、式(5)、或式(6)表示之重複單位，且重量平均分子量為3000~1000000以下之範圍的聚合物。作為p型半導體材料之聚合物之具體的構成係如前述。n型半導體材料(電子受體)係如下述。活性層140可含有複數種類之p型半導體材料或複數種類之n型半導體材料。
<n型半導體材料>
活性層140所含之n型半導體材料(電子受容體)，可列舉酞菁衍生物、富勒烯或富勒烯衍生物、含硼聚合物、聚(苯並雙咪唑並苯並菲繞啉等，但不限定於此等。其中，較佳為富勒烯衍生物。富勒烯衍生物之具體例，可列舉1’,1”,4’,4”-Tetrahydro-di[1,4]methanonaphthaleno[1,2：2’,3’,56,60：2”,3”][5,6]fullerene-C60(茚-C60雙加成 物：IC60BA)、[6,6]-Phenyl C61 butyric acid methyl ester(PC60BM)、[6,6]-Phenyl C71 butyric acid methyl ester(PC70BM)、Dihyrdonaphtyl-based[60]fullerene bisadducts(NC60BA)、Dihyrdonaphtyl-based[70]fullerene bisadducts(NC70BA)等，但是不限定於此等者。
<活性層的構成與構造>
為了使電子有效率地從電子供體(p型半導體)移動至電子受體(n型半導體)，在p型半導體材料與n型半導體材料之間的LUMO能階之相對系很重要。具體而言，p型半導體材料之LUMO能階，僅特定之能量高於n型半導體材料之LUMO能階為佳。換言之，p型半導體材料之電子親和力，僅特定之能量大於n型半導體材料之電子親和力。
n型半導體材料的LUMO能階過高時，由於難以產生電子之移動，因此太陽能電池元件100的短路電流(Jsc)有降低的傾向。另一方面，太陽能電池元件100之斷開電壓(Voc)係以p型半導體材料之HOMO能階與n型半導體材料之LUMO能階之差來決定。因此，n型半導體材料之LUMO過低時，Voc有降低的傾向。亦即，為了實現更高的轉換效率，並非單純地選擇LUMO能階高或低的n型半導體材料即可。
前述實施形態之第1至第5聚合物，藉由選擇其取代基可調整LUMO能階。亦即，對於構成共聚物 的2種單體，藉由改變取代基，可獲得具有各種能階的化合物。為了獲得具有各種取代基的單體時，可採用例如酯化、醚化、交叉偶合等眾所周知的技術。但是較佳之p型半導體材料與n型半導體材料的組合，並非僅單純地依據LUMO能階與HOMO能階來決定。
太陽能電池元件100係，光被活性層140吸 收，在p型半導體與n型半導體的界面產生電荷分離，產生的電洞與電子，從電極120、160取出。活性層的厚度沒有特別限定。活性層的厚度較佳為10nm~1000nm，更佳為50nm~250nm。將活性層的厚度設為10nm以上，可保持層之均勻性，因此不易引起短路。藉由將活性層的厚度設在1000nm以下，可減小內部電阻，進而拉近電極120、160間的距離，可使電荷良好擴散。
活性層140之具體的結構，可列舉層合有p 型半導體層與n型半導體層的薄膜層合型、混合有p型半導體材料與n型半導體材料的塊狀異質接合(bulk heterojunction)型。薄膜層合型的活性層140係配置於p型半導體層與n型半導體層之間，也可具有混合有p型半導體材料與n型半導體材料的層(i層)。實施形態之太陽能電池元件100，較佳為具備具有混合有p型半導體材料與n型半導體材料之塊狀異質接合型結構的活性層140。
塊狀異質接合型的活性層140，包含p型半導 體材料與n型半導體材料。在活性層140中，p型半導體 與n型半導體係彼此相分離。活性層140吸收光時，此等之相界面，正電荷(電洞)與負電荷(電子)分離，通過半導體被輸送至電極120、160。塊狀異質接合型的活性層140中，p型半導體相與n型半導體相之相分離構造，對於光吸收過程、激子之擴散過程、激子之解離過程(電荷發生過程)、載體輸送過程等，具有影響。因此，為了提高太陽能電池元件100之光電轉換效率，較佳為使活性層140中之p型半導體相與n型半導體相之相分離構造適當化。
<活性層之形成方法>
活性層140的形成方法無特殊限制，較佳為採用旋轉塗佈法、噴墨法、刮刀法、滴下澆鑄法(Drop casting)等之濕式塗佈法等。此情況下，選擇p型半導體材料(具備式(2)~式(6)表示之重複單位的聚合物)與n型半導體材料可溶的溶劑，製作含有由聚合物所構成之p型半導體材料與n型半導體材料的塗佈液。藉由塗佈此塗佈液，可形成塊狀異質接合型的活性層140。
溶劑的種類只要能均勻地溶解半導體材料者，則無特別限定。溶劑可選擇己烷、庚烷、辛烷、異辛烷、壬烷、癸烷等之脂肪族烴類；甲苯、二甲苯、氯苯、鄰二氯苯等之芳香烴類；甲醇、乙醇、丙醇等之低級醇類；丙酮、丁酮、環戊酮、環己酮等之酮類；乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸甲酯等之酯類；氯仿、二氯甲烷、二氯乙 烷、三氯乙烷、三氯乙烯等之鹵代烴類；乙醚、四氫呋喃、二噁烷等之醚類；二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺等之醯胺類等。
<對活性層塗佈液之添加劑>
藉由塗佈法形成塊狀異質接合型的活性層140的情形，在塗佈液中添加低分子量的化合物，有時可提高光電轉換效率。藉由添加劑使相分離結構最佳化，以提高光電轉換效率的機構，有多種重要因素。其重要因素之一為由於存在添加劑，因此可抑制p型半導體材料彼此，或n型半導體材料彼此之凝聚。亦即，無添加劑的情況，活性層塗佈液(油墨)中的溶劑，通常在塗佈後立即揮發。此時以殘留成分殘留之p型半導體材料及n型半導體材料，分別形成了較大的凝聚體。此情況，由於p型半導體材料及n型半導體材料之間的接合面積(界面的面積)變小，因此電荷之發生效率降低。
在塗佈加入了添加劑的油墨的情況，即使在 溶劑揮發後，暫時添加劑會殘留。亦即，由於在p型半導體材料或n型半導體材料，或此等雙方的周圍存在添加劑，因此，防止p型半導體材料及/或n型半導體材料的凝聚。添加劑在塗佈油墨後，於常溫常壓下，以緩慢的速度蒸發。隨著添加劑之蒸發，p型半導體材料及n型半導體材料發生凝聚，但是殘留的添加劑抑制凝聚，因此形成有p型半導體材料及n型半導體材料的凝聚體變得更小。 其結果，在活性層140內，p型半導體材料與n型半導體材料的接合面積大，形成電荷產生效率更高的相分離結構。
如上述，添加劑在油墨之主溶劑揮發後之一 段時間內，殘留在活性層140內為佳。從這種觀點，添加劑的沸點高於油墨主溶劑的沸點為佳。經常作為油墨之主溶劑使用的氯苯或鄰二氯苯的沸點分別為131℃、181℃，因此，常壓(1000hPa)下之添加劑的沸點，較佳為比此等的沸點高。從同樣的觀點，常溫(25℃)下，添加劑的蒸氣壓較佳為低於油墨之主溶劑的蒸氣壓。添加劑的沸點過高時，即使在元件製作後，添加劑也不會從活性層中完全脫離，保留於其內部之添加劑的量增加。在這種情況下，由於雜質增加，因此認為會引起移動度降低，即光電轉換效率降低。因此，添加劑的沸點較佳為不要過高。
常壓下之添加劑的沸點，較佳為比主溶劑的 沸點高10℃以上、200℃以下之範圍，更佳為比主溶劑的沸點高50℃以上、100℃以下之範圍。添加劑的沸點過低時，油墨在乾燥時，容易引起n型半導體材料的凝聚，活性層140的形態(morphology)變大，因此表面有變得凹凸的疑慮。添加劑在常溫(25℃)下為液體，從容易製作油墨的觀點較佳。添加劑在常溫下為固體的情況，在製作油墨時，添加劑難以溶解於主溶劑中，或即使能夠溶解也需要花費長的攪拌時間。為了使活性層140的相分離結構最佳化，不僅添加劑的沸點很重要，且添加劑與p型半導 體材料及n型半導體材料之間的相容性也很是重要。亦即，由於添加劑與p型半導體材料及n型半導體材料能夠產生相互作用，因此例如因添加劑的結構，有使p型半導體材料或n型半導體材料之結晶性等產生變化的疑慮。
添加劑之具體例，可列舉如具有取代基的烷 烴或具有取代基之萘的芳香族化合物。取代基可列舉醛基、側氧基、羥基、烷氧基、巰基、硫代烷基、羧基、酯基、胺基、醯胺基、氟基、氯基、溴基、碘基、腈基、環氧基、芳基等。取代基可為1個，也可為複數個。烷烴所具有的取代基，較佳為巰基或碘基。另外，如萘之芳香族化合物所具有的取代基，較佳為溴基或氯基。如上所述添加劑之沸點高較佳，因此烷烴的碳數較佳為6以上，更較佳為8以上。另外，如上述，添加劑在常溫下為液體較佳，因此，烷烴的碳數較佳為14以下，更較佳為12以下。
相對於油墨全體，油墨(活性層塗佈液)中 所含的添加劑的量，較佳為0.1重量%以上、10重量%以下。此外，相對於油墨全體，更佳為0.5重量%以上、3重量%以下。藉由使添加劑的量設為此範圍內，可以減少殘留在活性層140內的添加劑，且可得到良好的相分離結構。
<電極(120、160)>
實施形態之太陽能電池元件100中之電極120、 160，具有捕集因活性層140吸收光所生成之電洞或電子的功能。因此，第1電極120較佳為適於捕集電洞，第2電極160較佳為適於捕集電子。此等一對電極120、160，其中至少一方具有透光性為佳，也可雙方具有透光性。具有透光性係指太陽光透過40%以上。具有透光性的電極，太陽光能透過70%以上更佳，藉此，使透過透明電極，變得容易使光到達活性層140。光之透過率可以通常分光光度計測量，例如表示可見光線(400nm~800nm)的平均透過率。
<適於捕集電洞的電極(陽極)120>
適於捕集電洞的電極(陽極)120係指一般以顯示功函數高於陰極160的導電性材料所構成的電極。依據這種陽極120時，可順利地取出活性層140所產生的電洞。陽極120的形成材料，可舉出例如氧化鎳、氧化錫、氧化銦、氧化銦錫(ITO)、摻雜氟之氧化錫(FTO)、銦-鋯氧化物(IZO)、氧化鈦、氧化鋅等之導電性金屬氧化物、金、鉑、銀、鉻、鈷等之金屬、或彼等之合金。此等物質具有高的功函數，故較佳。陽極120為透明電極的情形，較佳為使用ITO、氧化鋅、氧化錫等之具有透光性的導電性金屬氧化物、Au、Ag、Cu等之金屬奈米金屬線或奈米碳管(CNT)與導電性金屬氧化物之複合體或層合體、Au、Ag、Cu等之金屬奈米金屬線或奈米碳管(CNT)與導電性高分子之複合體或層合體等，特佳為使用ITO。
上述物質可與在聚噻吩衍生物中摻雜有聚苯 乙烯磺酸之以PEDOT/PSS所代表之導電性高分子材料層合，故較佳。例如，可在陽極120與活性層140之間，設置以導電性高分子材料所構成的緩衝層130。層合導電性高分子材料的情況，由於導電性高分子材料的功函數高，因此可代替如上述具有高功函數的材料，而使用鋁、鎂等適合陰極120的金屬。導電性高分子材料本身也可作為陽極120的材料使用。導電性高分子材料，可列舉上述的PEDOT/PSS、在聚吡咯或聚苯胺等中摻雜有碘等的材料等。
陽極120的膜厚沒有特殊限制，較佳為10nm 以上、1μm以下，更佳為50nm以上、300nm以下。陽極120的膜厚過薄時，薄片電阻變高，而過厚時，光透過率降低。陽極120為透明電極的情況，較佳為可得到高的光透過率及低的薄片電阻之二者來選擇膜厚。陽極120之薄片電阻，無特別限定，通常為1Ω/□以上，較佳為500Ω/□以下，更佳為200Ω/□以下。從取更大之電流的觀點，薄片電阻越小越佳。
陽極120的形成方法，可舉出蒸鍍或濺鍍等 真空成膜方法、塗佈含有奈米粒子或前驅物之油墨，進行成膜的方法等。此處，前驅物係指塗佈後藉由轉換處理，被轉變成適於陽極120的材料的化合物。
<適於捕集電子的電極(陰極)160>
適於捕集電子的電極(陰極)係指一般以顯示功函數高於陽極的導電性材料所構成的電極。這種陰極160可將活性層140所產生的電子順利取出。陰極160之形成材料，可舉出例如鉑、金、銀、銅、鐵、錫、鋅、鋁、銦、鉻、鋰、鈉、鉀、銫、鈣、鎂等之金屬、或含有至少1個彼等金屬的合金、氟化鋰、氟化銫等之無機鹽、氧化鎳、氧化鋁、氧化鋰、氧化銫等之金屬氧化物。此等之材料具有低的功函數，故適於陰極160的材料。
陰極160也與陽極120同樣地，可在陰極160 與活性層140之間設置緩衝層150。例如使用如二氧化鈦之n型半導體，且具有導電性者作為緩衝層130的情況，陰極160的材料，可使用具有高的功函數的材料。從保護電極的觀點，陰極160之形成材料，較佳為鉑、金、銀、銅、鐵、錫、鋁、鈣、銦等金屬，或彼等之合金。
陰極160的膜厚無特別限定，較佳為10nm以 上、10μm以下，更佳為50nm以上、500nm以下。陰極160的膜厚過薄時，薄片電阻變高，過厚時，光透過率降低。陰極160為透明電極的情況，較佳為以可得到高的光透過率及低的薄片電阻之二者來選擇膜厚。陰極160的薄片電阻無特別限定，較佳為500Ω/□以下，更佳為200Ω/□以下。下限值無特別限定，通常為1Ω/□以上。從取更大之電流的觀點，薄片電阻越小越佳。
陰極160的形成方法，可舉出蒸鍍或濺鍍等 真空成膜方法、塗佈含有奈米粒子或前驅物之油墨，進行 成膜的方法等。
<緩衝層(130、150)>
實施形態之太陽能電池元件100，除了一對電極120、160及配置於該等電極之間的活性層140外，還可以具有1層以上的緩衝層。緩衝層可分類為電洞取出層130與電子取出層150。通常，電洞取出層130係配置在活性層140與陽極120之間，電子取出層150配置於活性層140與陰極160之間。
<電洞取出層(130)>
電洞取出層130的材料只要是能夠提高從活性層140至陽極120之電洞的取出效率的材料時，即無特別限定。具體而言，可列舉在聚噻吩、聚吡咯、聚乙炔、三苯二胺聚吡咯、聚苯胺等中摻雜有磺酸及碘中之至少一者之摻雜材料的導電性聚合物。彼等之中，較佳為摻雜有磺酸之導電性聚合物，更較佳為在聚噻吩衍生物中摻雜有聚苯乙烯磺酸的PEDOT：PSS。也可使用氧化鎢、氧化鉬等之金屬氧化物半導體。金、銦、銀、鈀等之金屬之薄膜也可作為電洞取出層130使用。金屬薄膜也可以單獨作為電洞取出層130使用。組合金屬薄膜與上述導電性聚合物，也可作為電洞取出層130使用。
電洞取出層130的膜厚無特別限定，通常為1nm以上、200nm以下。電洞取出層130的膜厚，較佳為 5nm以上、100nm以下。電洞取出層130的膜厚過薄時，變得均勻性不足，具有容易引起短路的傾向。而電洞取出層130的膜厚過厚時，電阻值增加，具有難以取出電洞的傾向。
<電子取出層(150)>
電子取出層150的材料只要是能夠提高從活性層140至陰極160之電子的取出效率的材料時，即無特別限定。 電子取出層150之形成材料，大致分為無機化合物與有機化合物。電子取出層150可僅使用其中任一種材料，也可使用兩種材料。例如，可將無機化合物層與有機化合物層之層合體作為電子取出層150使用。
電子取出層150所用的無機化合物材料，較 佳為鋰、鈉、鉀、銫等鹼金屬的鹽、或如氧化鈦(TiOx)或氧化鋅(ZnO)的n型氧化物半導體化合物。鹼金屬的鹽，較佳為氟化鋰、氟化鈉、氟化鉀、氟化銫等氟化物鹽。藉由使用這種材料，與由鋁等所構成之陰極160組合使用的情形，可減少陰極160之功函數，可提高外加於太陽能電池元件100之內部的電壓。
鹼金屬鹽作為電子取出層150之形成材料的 情況，可以採用真空蒸鍍、濺鍍等真空成膜方法來形成電子取出層150的膜。其中，較佳為藉由以電阻加熱的真空蒸鍍來形成電子取出層150。藉由真空蒸鍍，可以減小對活性層140等其他層的損害。此情形的膜厚較佳為0.1nm 以上、50nm以下，更佳為20nm以下。電子取出層150過薄時，提高電子取出效率的效果變得不足。電子取出層150過厚時，由於電子取出層150作為串聯電阻成分起作用，而有損害元件特性的疑慮。
將氧化鈦作為電子取出層150的形成材料使 用的情況，可採用濺鍍法等真空成膜方法來形成電子取出層150的膜。由氧化鈦構成的電子取出層150，更佳為採用塗佈法來成膜。例如，可藉由Adv.Mater.18,572(2006)所記載的溶膠凝膠法，形成以氧化鈦所構成的電子取出層150。此情形的膜厚較佳為0.1nm以上、100nm以下，更佳為5nm以上、50nm以下。電子取出層150過薄時，提高電子取出效率的效果變得不足。電子取出層150過厚時，由於電子取出層150作為串聯電阻成分起作用，而有損害元件特性的疑慮。
將氧化鋅作為電子取出層150的形成材料使 用的情況，也可採用濺鍍射法等真空成膜方法，較佳為採用塗佈法來形成電子取出層150的膜。例如，依據Sol-Gel Science,C.J.Brinker,G.W.Scherer,Academic Press(1990)所記載的溶膠凝膠法時，可形成以氧化鋅所構成的電子取出層150。此情形的膜厚通常為0.1nm以上、400nm以下，更佳為1nm以上、50nm以下。電子取出層150過薄時，提高電子取出效率的效果變得不足。電子取出層150過厚時，由於電子取出層150作為串聯電阻成分起作用，而有損害元件特性的疑慮。
作為電子取出層150使用的有機化合物材料 ，可舉出例如聯苯-1,10-鄰二氮雜菲(BCP：Bathocuproine)、紅菲繞啉(Bphen：bathophenanthroline])、(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)、硼化合物、噁二唑化合物、苯並咪唑化合物、萘四羧酸酐(NTCDA)、苝四羧酸酐(PTCDA)、氧化膦化合物、硫化膦化合物等或導電性聚合物，但不限定於此等。上述有機化合物材料中，也可摻雜鹼金屬或鹼土金屬等的金屬。
將有機化合物作為電子取出層150之形成材 料使用的情況，電子取出層150的厚度通常為0.5nm以上、500nm以下，較佳為1nm以上、100nm以下。電子取出層150過薄時，提高電子取出效率的效果變得不足。電子取出層150過厚時，由於電子取出層150作為串聯電阻成分起作用，而有損害元件特性的疑慮。使用複數種材料來形成電子取出層150的情況，電子取出層150的全體厚度，通常為0.1nm以上、100nm以下，較佳為60nm以下。
<緩衝層的形成方法>
緩衝層130、150的形成方法無特別限定。如上述，有幾種材料之成膜方法。一般而言，在使用具有昇華性的材料的情況，可使用真空蒸鍍法等之真空成膜方法。使用溶劑可溶材料的情況，可使用用旋轉塗佈或噴墨塗佈等濕式塗佈法。
<基板(110)>
太陽能電池元件100通常具有成為支撐體的基板110。亦即，在基板110上，形成電極120、160、活性層140、及緩衝層130、150。基板110的材料無特別限定。基板材料可列舉石英、玻璃、藍寶石(sapphire)、二氧化鈦等之無機材料；聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚碸、聚醯亞胺、尼龍、聚苯乙烯、聚乙烯醇、乙烯乙烯醇共聚物、氟樹脂、氯乙烯、聚乙烯等聚烯烴、纖維素、聚偏氯乙烯、芳族聚醯胺、聚苯硫醚、聚胺基甲酸酯、聚碳酸酯、聚芳酯、聚降冰片烯、環氧樹脂等之有機材料；紙、合成紙等之紙材料；塗佈或層合了對不銹鋼、鈦、鋁等之金屬賦予絕緣性之層的複合材料等。玻璃可列舉鈉玻璃、青板玻璃、無鹼玻璃等。對於玻璃的材質，由玻璃中之溶出離子較少者為佳，故較佳為無鹼玻璃。使用0.3mm以下之薄玻璃的情形，為了使不易龜裂，可使用與上述聚合物薄膜之層合體作為基板使用。
基板110的形狀無特別限制，可使用例如板、薄膜、薄片等的形狀。基板110的厚度無特別限制。基板110的厚度較佳為5μm以上、20mm以下，較佳為20μm以上、10mm以下。基板110過薄時，太陽能電池元件100的強度有不足的疑慮，基板110過厚時，有成本提高或變得過重的疑慮。基板110為玻璃的情況，過薄時，機械強度降低，變得容易龜裂，因此，其厚度較佳為 0.01mm以上，更佳為0.1mm以上。過厚時變重，因此，基板110之厚度較佳為10mm以下，更佳為3mm以下。
<太陽能電池元件100的製造方法>
實施形態之太陽能電池元件100係以如上述的方法，藉由在基板110上依序形成電極120、活性層140、電極160來製作。設置緩衝層130、150的情況，在基板110上，依序形成電極120、緩衝層130、活性層140、緩衝層150、電極160即可。此外，對於在基板110上依序形成各層所得之層合體，較佳為進行加熱處理(退火處理)。藉由進行退火處理，有時可提高太陽能電池元件100之熱穩定性或耐久性等。可認為其理由之一是退火處理能夠提高各層間的密著性。
加熱溫度通常為200℃以下，較佳為180℃以 下，更佳為150℃以下。加熱溫度通常為50℃以上，較佳為80℃以上。溫度過低時，有可能無法充分提高密著性的疑慮。溫度過高時，有可能使例如活性層140中所含的化合物產生熱分解的疑慮。退火處理也可使用複數之溫度加熱。加熱時間通常為1分鐘以上、3小時以下，較佳為3分鐘以上、1小時以下。較佳為在太陽能電池性能之參數的斷開電壓、短路電流及填充因數(fill factor)達到一定值時結束退火處理。退火處理較佳為在常壓下進行，此外，較佳為在惰性氣體環境中實施。
實施形態的太陽能電池可採用任意的方法來 製作。例如可依據公知的技術，為了提高耐候性，以適當的保護材料包覆有機薄膜太陽能電池(太陽能電池元件100)的表面來製作太陽能電池。保護材料可列舉耐候性保護薄膜、紫外線隔離薄膜、阻氣性薄膜、吸氣材料薄膜、密封材料等。此等以外，也可附加公知的構成。
〔有機/無機混合太陽能電池〕
其次，說明實施形態之太陽能電池之其他的例。在此，說明將實施形態之太陽能電池適用於有機/無機混合太陽能電池之例。有機/無機混合太陽能電池，具有例如基板/陰極電極/電子取出層/活性層/電洞取出層/陽極電極之層合構造(逆構造)。前述有機薄膜太陽能電池係具有基板/陽極電極/電洞取出層/活性層/電子取出層/陰極電極之層合構造(順構造)。但是有機薄膜太陽能電池也可採用逆構造。
有機/無機混合太陽能電池之活性層，可使用 有機/無機混成鈣鈦礦化合物。此外，有機/無機混合太陽能電池之電洞取出層可使用p型半導體材料。形成電洞取出層之p型半導體材料含有實施形態之聚合物，亦即具備式(2)、式(3)、式(4)、式(5)、或式(6)表示之重複單位，且重量平均分子量為3000~1000000以下之範圍的聚合物。作為p型半導體材料之聚合物之具體的構成如前述。電洞取出層也可含有複數種類的p型半導體材料。
有機/無機混合太陽能電池中，因照射的光被 含有有機/無機混成鈣鈦礦化合物的活性層吸收，而在活性層產生電荷分離。藉由電荷分離所產生之電子係由陰極電極被取出，電洞係由陽極電極被取出。有機/無機混合太陽能電池中，可使用與有機薄膜太陽能電池同樣的緩衝層(電子取出層及電洞取出層)。有機/無機混合太陽能電池係除了與前述有機薄膜太陽能電池層合順序為相反外，也可藉由與有機薄膜太陽能電池同樣的方法來製作。
有機/無機混合太陽能電池之活性層所用之有 機/無機混成鈣鈦礦化合物，具有例如下述式(13)表示之組成。
CH3NH4ML3...(13)
式(13)中，M係選自由鉛(Pb)及錫(Sn)所成群之至少1個原子，L係選自由碘(I)、溴(Br)、及氯(Cl)所成群之至少1個原子。
活性層之製作方法，可列舉將上述鈣鈦礦化 合物或其前驅物進行真空蒸鍍的方法、將鈣鈦礦化合物或其前驅物溶解於溶劑的溶液進行塗佈、加熱．乾燥來形成的方法。鈣鈦礦化合物之前驅物，可列舉例如鹵素化甲基銨與鹵素化鉛或鹵素化錫之混合物。活性層係藉由將鈣鈦礦化合物或其前驅物溶解於溶劑的溶液進行塗佈、加熱．乾燥來形成。或使作為前驅物之鹵素化鉛或鹵素化錫之溶液進行塗佈使乾燥後，塗佈鹵素化甲基銨的溶液，經加熱．乾燥也可形成活性層。
溶劑之種類只要是可溶解鈣鈦礦化合物或其 前驅物者時，即無特別限定。溶劑例如可選自甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、甲氧基乙醇等之低級醇類、丙酮、甲基乙基酮、環戊烷、環己酮等之酮類、乙酸乙酯、乙酸丁基、乳酸甲酯等之酯類、乙基醚、四氫呋喃、二噁烷等之醚類、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺等之醯胺類。
活性層之厚度無特別限定，較佳為10nm以 上、1000nm以下，更佳為50nm以上、600nm以下。活性層之厚度為10nm以上時，活性層保持均勻性，變得不易引起短路。活性層之厚度為1000nm以下時，可降低內部電阻，電極間之距離變得更近，可使電荷良好擴散。
實施形態之有機/無機混合太陽能電池中，活 性層與陽極電極之間，被設置由含有具備前述式(2)~(6)表示之重複單位之聚合物的p型半導體材料所構成之電洞取出層(緩衝層)。電洞取出層，例如藉由塗佈使聚合物溶解於溶劑的溶液來形成。電洞取出層之厚度無特別限定，通常為1nm以上、100nm以下。電洞取出層之厚度，較佳為2nm以上、50nm以下。電洞取出層之厚度過薄時，均勻性變得不足，有容易產生短路的傾向。電洞取出層之厚度過厚時，電阻值增加，有變得不易取出電洞的傾向。
實施形態之有機/無機混合太陽能電池係與前 述有機薄膜太陽能電池同樣，可具備被設置於活性層與陰極電極之間的電子取出層(緩衝層)。電子取出層之形成 材料或形成方法係如前述。此外，陽極電極或陰極電極之形成材料也如前述。有機/無機混合太陽能電池之其他的構成，也與前述有機薄膜太陽能電池同樣。
〔實施例〕
其次，敘述實施例及其評價結果。
(實施例1)
聚(4,8-雙(5-(2-乙基己基)噻吩基)苯並[1,2-b：4,5-b’]二噻吩-2,6-二基-alt-(N-辛基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮-4,6-二基))[P1]之合成
於氮氣下，在具有三通閥的三口燒瓶中量秤 1.091g(1.21mmol)之2,6-雙(三甲基錫)-4,8-雙(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯並(1,2-b：4,5-b‘)二噻吩及0.055g之肆(三苯基膦)鈀(觸媒)，一邊通過三通閥向三口燒瓶中通入氬氣，一邊於附有氬導入管之迴流管中通入氬氣，裝設於三口燒瓶，接著，為了防止因混入空氣而 導致觸媒失去活性，裝備滴液漏斗，以防止空氣進入。將氬導入管與真空管線連接，以便可切換氬氣與真空。關閉三通閥，使燒瓶中成為真空，再次導入氬氣。此操作重複進行3次。
另外，於氮氣下，在燒瓶中量秤4,6-二溴-N- 辛基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮(0.538g、1.21mmol)，將三通閥安裝於燒瓶上，三通閥中之一連接氬氣。使用三通閥之一，打開安裝於此燒瓶的三通閥(從其中之一流通氬氣)，以注射器加入經脫氣的無水甲苯24mL並使其溶解後，用注射器吸出，打開安裝於三口燒瓶上的三通閥(從一方流入氬氣)，添加此甲苯溶液。再使用注射器量秤經脫氣的無水二甲基甲醯胺(DMF)6mL，與先前同樣，加入到燒瓶中，關閉三通閥。
將此三口燒瓶以油浴加熱，在迴流溫度下， 使反應12小時，冷卻至室溫。於氮氣下，量秤三甲基苯基錫0.109g，溶解於經脫氣的無水甲苯4mL中，使用注射器與先前同樣，加入到燒瓶中，加熱迴流2小時。冷卻至室溫後，於氮氣下，量秤溴苯0.097g，溶解於經脫氣的無水甲苯4mL中，使用注射器與先前同樣，加入到燒瓶中，加熱迴流2小時。冷卻至室溫後，一邊攪拌一邊將此反應液滴入甲醇500mL中，使聚合物沉澱。將此沉澱以玻璃過濾器過濾後，使其溶解於氯仿中，使用矽藻土柱除去觸媒。以蒸發器將溶劑濃縮後，添加甲醇，充分攪拌 後，以玻璃過濾器過濾得到固體。將此固體在80℃下真空乾燥4小時，得到具有金屬光澤的黑黃銅色的聚合物1.080g。採用索氏萃取，依乙酸乙酯、己烷、甲苯、氯苯的順序進行純化。以後，使用苯萃取成分。
所得之固體使用NMR裝置(JNM-GSX270(商品名)、日本電子公司製)進行評價。所得之結果為「1H-NMR(270MHz，CDCI3)：8.2-6.35(broad)、3.9-3.5(broad)、3.2-2.6(broad)、2.3-0.6(m)」。在 6.35-8.2ppm，可看見苯並二噻吩環與側鏈之噻吩環的芳香族質子的波峰，在3.5-3.9ppm，相當於與氮原子鍵結之CH2的波峰、相當於側鏈之噻吩環鍵結之CH2的波峰，在0.6-2.3ppm，相當於烷基之波峰，這些峰全部都以寬的波峰被觀測到，確認為目的之聚合物。
另外，藉由凝膠滲透色譜進行評價。使用GPC裝置(HPCL：島津製公司製CBM20(商品名)、柱：Shodex公司製K-504、溶劑：氯仿)，測定換算成聚苯乙烯的重均分子量，測得64000(Mw/Mn=2.5)。另外，進行UV-vis吸收光譜之測定(島津公司製A2000(商品名)、使用氯仿溶液)，結果表明，最大吸收波峰(λmax)為619nm。
聚合物合成所使用的2,6-雙(三甲基錫)-4,8-雙(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯並(1,2-b：4,5-b’)二噻吩係以Lijin Huo等，Angew.Chem.lnt.Ed.2011,50,9697所記載的方法[12]合成。又，2,3-二氫-3-側 氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮係使用J.Org,Chem.,Vol.45,617-620(1980)所記載的Phillip A Rossy等之方法進行合成。
單體之4,6-二溴-N-辛基-2,3-二氫-3-側氧-噻 吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮(0.538g、1.21mmol)之合成係如下述。
(1)N-辛基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮之合成
在四口燒瓶中量秤氫化鈉0.497g，然後裝設溫度計、氮導入迴流管、及滴液漏斗，置入轉子，使氮氣流通，形成氮環境後，加入無水DMF10mL。在滴液漏斗中加入溶解於無水DMF20mL之2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮1.892g(10mmol)。將燒瓶以冰水冷卻後，將該溶液滴下。滴下後，返回室溫，反應2小時後，添加溶解於無水DMF10mL的1-溴-辛烷(3.100g)。室溫下攪拌30分鐘後，使於80℃下反應6小時。返回室溫後，添加水，以氯仿萃取，將有機層以無水硫酸鎂乾燥，減壓下除去溶劑後，以管柱層析(矽凝膠、展開溶劑甲苯)進行純化，得到1.799g(收率59.5%))之N-辛基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮。
對於所得之化合物，與前述同樣進行NMR之評價。所得之結果為「1H-NMR(270MHz，CDCI3)δ：0.88(t，3H，J=6.6Hz)、1.08-1.51(m，10H)、1.75- 1.9(m，2H)、3.70(t，2H，J=7.6Hz)、7.93(d，1H，J=2.6Hz)、8.04(d，1H，J=2.6Hz)」。
(2)4,6-二溴-N-辛基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮之合成
在四口燒瓶上裝設迴流管、滴液漏斗及溫度計，置入轉子，加入N-辛基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮1.786g(5.93mmol)與N-溴琥珀醯亞胺(succinimide)3.170g(17.8mmol)。然後，由滴液漏斗添加濃硫酸9mL與三氟乙酸30mL。於室溫下，使反應18小時後，將反應混合物注入冰水約400mL的燒杯中。以氯仿萃取，將有機層以無水鎂乾燥，減壓下濃縮溶劑。殘留物以管柱層析(矽凝膠、甲苯/己烷)進行純化，得到4,6-二溴-N-辛基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮之白色固體1.771g(收率67.1%)。
NMR之評價結果為「1H-NMR(270MHz，CDCI3)δ：0.89(t，3H，J=6.4Hz)、1.12-1.48(m，10H)、1.65-1.89(m，2H)、3.67(t，2H，J=7.4Hz)」。
(實施例2)
聚(4,8-雙(5-(2-乙基己基)噻吩基)苯並[1,2-b：4,5-b’]二噻吩-2,6-二基-alt-(N-(2-乙基己基)-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮-4,6-二基)) [P2]之合成
除了使用4,6-二溴-N-(2-乙基己基)-2,3-二 氫-3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮，取代實施例1之4,6-二溴-N-辛基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮外，與實施例1同樣的條件進行合成，得到具有金屬光澤之紅紫色聚合物1.012g。採用索氏萃取，依乙酸乙酯、己烷、甲苯、氯苯的順序進行純化。以後，使用苯萃取成分。
對於所得之化合物，進行NMR之評價。評價 結果為「1H-NMR(270MHz，CDCI3)：8.2-6.35(broad)、3.9-3.45(broad)、3.2-2.6(broad)、2.4-0.6(m)」。在 6.35-8.2ppm，可看見苯並二噻吩環與側鏈之噻吩環的芳香族質子的波峰，在3.45-3.9ppm，相當於與氮原子鍵結之CH2的波峰、相當於與側鏈之噻吩環鍵結之CH2的波峰，在0.6-2.3ppm，相當於烷基之波峰，這些峰全部都以寬的波峰被觀測到，確認為目的之聚合物。此外，重 量平均分子量與UV-vis吸收光譜使用與前述同樣的方法進行測量，聚苯乙烯換算之重量平均分子量為45000(Mw/Mn=2.1)、最大吸收波峰(λmax)為610nm。
單體之4,6-二溴-N-(2-乙基己基)-2,3-二氫- 3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮係除了使用1-溴-2-乙基-己烷，取代實施例1之合成使用的1-溴辛烷外，以相同的方法進行合成。
(實施例3)
聚(4,8-雙(5-(2-乙基己基)噻吩基)苯並[1,2-b：4,5-b’]二噻吩-2,6-二基-alt-(N-(4-辛基)苯基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並(Thieno)[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮-4,6-二基))[P3]之合成
除了使用4,6-二溴-N-4-辛基苯基-2,3-二氫-3- 側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮，取代實施例1之4,6-二溴-N-辛基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮外，與實施例1同樣的條件進行合成，得到具有 金屬光澤之紅紫色聚合物1.012g。採用索氏萃取，依乙酸乙酯、己烷、甲苯、氯苯的順序進行純化。以後，使用苯萃取成分。
對於所得之化合物，進行NMR之評價。評價 結果為「1H-NMR(270MHz，CDCI3)：8.2-6.35(broad)、3.2-2.6(broad)、2.4-0.6(m)」。在 6.35-8.2ppm，可看見苯並二噻吩環與側鏈之噻吩環與苯環的芳香族質子的波峰，在3.2-2.6ppm，相當於與側鏈之噻吩環鍵結的CH2及與苯環鍵結之CH2的波峰，在0.6-2.3ppm，相當於烷基之波峰，這些峰全部都以寬的波峰被觀測到，確認為目的之聚合物。此外，重量平均分子量與UV-vis吸收光譜使用與前述同樣的方法進行測量，聚苯乙烯換算之重量平均分子量為71000(Mw/Mn=3.2)、最大吸收波峰(λmax)為631nm。
(實施例4)
聚(4,8-雙(5-(2-乙基己基)噻吩基)苯並[1,2-b：4,5-b’]二噻吩-2,6-二基-alt-(N-庚基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮-4,6-二基))[P4]之合成
除了使用4,6-二溴-N-庚基-2,3-二氫-3-側氧- 噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮，取代實施例1之4,6-二溴-N-辛基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮外，與實施例1同樣的條件進行合成，得到具有金屬光澤之紅紫色聚合物0.962g。採用索氏萃取，依乙酸乙酯、己烷、甲苯、氯苯的順序進行純化。以後，使用苯萃取成分。
對於所得之化合物，進行NMR之評價。評價 結果為「1H-NMR(270MHz，CDCI3)：8.2-6.35(broad)、3.9-3.45(broad)、3.2-2.6(broad)、2.4-0.6(m)」。在 6.35-8.2ppm，可看見苯並二噻吩環與側鏈之噻吩環的芳香族質子的波峰，在3.4-3.9ppm，相當於與氮原子鍵結之CH2的波峰、相當於側鏈之噻吩環鍵結之CH2的波峰，在0.6-2.3ppm，相當於烷基之波峰，這些峰全部都以寬的波峰被觀測到，確認為目的之聚合物。此外，重量平均分子量與UV-vis吸收光譜使用與前述同樣的方法進行測量，聚苯乙烯換算之重量平均分子量為55000( Mw/Mn=2.6)、最大吸收波峰(λmax)為617nm。
(實施例5)
聚(3,3’-二辛基-2-2’-聯噻吩-5,5’-二基-alt-(N-庚基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-]異噻唑-1,1-二酮-4,6-二基))[P5]之合成
除了使用5,5’-雙(三甲基錫)-3,3’-二辛基2- 2‘-聯噻吩(Bithiophene)，取代實施例4之2,6-雙(三甲基錫)-4,8-雙(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯並(1,2-b：4,5-b’)二噻吩外，與實施例4同樣的條件進行合成，得到紅黑色聚合物0.724g。採用索氏萃取，依乙酸乙酯、己烷、甲苯、氯苯的順序進行純化。以後，使用苯萃取成分。
對於所得之化合物，進行NMR之評價。評價 結果為「1H-NMR(270MHz，CDCI3)：8.2-6.8(broad)、3.9-3.4(broad)、3.2-2.4(broad)、2.3-0.6(m)」。在 6.8-8.2ppm，可看見噻吩環的芳香族質子的波峰，3.4-3.9ppm相當於與氮原子鍵結之CH2的波峰、在2.4-3.0ppm，相當於與側鏈之噻吩環鍵結之CH2的波峰，在0.6-2.3ppm，相當於烷基之波峰，這些峰全部都以寬的波 峰被觀測到，確認為目的之聚合物。此外，重量平均分子量與UV-vis吸收光譜使用與前述同樣的方法進行測量，聚苯乙烯換算之重量平均分子量為65000(Mw/Mn=3.0)、最大吸收波峰(λmax)為604nm。
(實施例6)
聚(3-辛基-噻吩-2,5’-二基-alt-(N-庚基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-]異噻唑-1,1-二酮-4,6-二基))[P6]之合成
除了使用2,5-雙(三甲基錫)-3-辛基噻吩，取代實施例4之2,6-雙(三甲基錫)-4,8-雙(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯並(1,2-b：4,5-b’)二噻吩外，與實施例4同樣的條件進行合成，得到紅黑色聚合物0.521g。採用索氏萃取，依乙酸乙酯、己烷、甲苯、氯苯的順序進行純化。以後，使用苯萃取成分。
對於所得之化合物，進行NMR之評價。評價結果為「1H-NMR(270MHz，CDCI3)：8.2-6.8(broad)、3.9-3.4(broad)、3-2.4(broad)、2.3-0.6(m)」。在 6.8-8.2ppm，可看見噻吩環的芳香族質子的波峰，在3.4-3.9ppm，相當於與氮原子鍵結之CH2的波峰、在 2.4-3.0ppm，相當於與側鏈之噻吩環鍵結之CH2的波峰，在0.6-2.3ppm，相當於烷基之波峰，這些峰全部都以寬的波峰被觀測到，確認為目的之聚合物。此外，重量平均分子量與UV-vis吸收光譜使用與前述同樣的方法進行測量，聚苯乙烯換算之重量平均分子量為81000(Mw/Mn=3.2)、最大吸收波峰(λmax)為586nm。
(實施例7)
聚(噻吩並[3,2-b]噻吩-2,5-二基-alt-(N-庚基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-]異噻唑-1,1-二酮-4,6-二基))[P7]之合成
除了使用2,5-雙(三甲基錫)噻吩並[3,2-b]噻吩，取代實施例2之2,6-雙(三甲基錫)-4,8-雙(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯並(1,2-b：4,5-b’)二噻吩外，與實施例2同樣的條件進行合成，得到紅黑色聚合物0.451g。採用索氏萃取，依乙酸乙酯、己烷、甲苯、氯苯的順序進行純化。以後，使用苯萃取成分。
對於所得之化合物，進行NMR之評價。評價結果為「1H-NMR(270MHz，CDCI3)：8.2-6.8(broad )、3.9-3.4(broad)、3-2.4(broad)、2.3-0.6(m)」。在 6.8-8.2ppm，可看見二噻吩環的芳香族質子的波峰，在3.4-3.9ppm，相當於與氮原子鍵結之CH2的波峰、在0.6-2.3ppm，相當於烷基之波峰，這些峰全部都以寬的波峰被觀測到，確認為目的之聚合物。此外，重量平均分子量與UV-vis吸收光譜使用與前述同樣的方法進行測量，聚苯乙烯換算之重量平均分子量為81000(Mw/Mn=3.2)、最大吸收波峰(λmax)為586nm。
(實施例8)
聚(4,4’-雙(2-乙基己基)二噻吩並[3,2-b：2’,3’-b]噻咯-2,6-二基-alt-(N-庚基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-]異噻唑-1,1-二酮-4,6-二基))[P8]之合成
除了使用2,6-雙(三甲基錫)-(4,4’-雙(2- 乙基己基)二噻吩並[3,2-b：2’,3’-b]噻咯(silole)，取代實施例4之2,6-雙(三甲基錫)-4,8-雙(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯並(1,2-b：4,5-b’)二噻吩外，與實施例4同樣的條件進行合成，得到具有金屬光澤之稍微帶藍之紅銅色聚合物0.803g。採用索氏萃取，依乙酸乙酯、己烷、甲苯、氯苯的順序進行純化。以後，使用苯萃取成分。 2,6-雙(三甲基錫)-(4,4’-雙(2-乙基己基)二噻吩並[3,2-b：2’,3’-b]噻咯係依據Lijun Huo et al.Macromolecules 2009,VOL42,6564-6571之記載進行合成。
對於所得之化合物，進行NMR之評價。評價 結果為「1H-NMR(270MHz，CDCI3)：8.15-6.95(broad)、3.9-3.45(broad)、2.4-0.5(m)」。在 6.95-8.15ppm，可看見噻吩環的芳香族質子的波峰，在3.45-3.9ppm，相當於與氮原子鍵結之CH2的波峰，在0.6-2.3ppm，相當於烷基之波峰，這些峰全部都以寬的波峰被觀測到，確認為目的之聚合物。此外，重量平均分子量與UV-vis吸收光譜使用與前述同樣的方法進行測量，聚苯乙烯換算之重量平均分子量為92000(Mw/Mn=3.3)、最大吸收波峰(λmax)為668nm。
(實施例9)
聚(4,4’-雙(2-乙基己基)二噻吩並[3,2-b：2’,3’-b]Germole-2,6-二基-alt-(N-庚基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-]異噻唑-1,1-二酮-4,6-二基))[P9]之合成
除了使用2,6-雙(三甲基錫)-(4,4’-雙(2-乙基己基)二噻吩並[3,2-b：2’,3’-b]Germole，取代實施例 4之2,6-雙(三甲基錫)-4,8-雙(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯並(1,2-b：4,5-b’)二噻吩外，與實施例4同樣的條件進行合成，得到具有金屬光澤之紅銅色聚合物0.834g。採用索氏萃取，依乙酸乙酯、己烷、甲苯、氯苯的順序進行純化。以後，使用苯萃取成分。2,6-雙(三甲基錫)-(4,4’-雙(2-乙基己基)二噻吩並[3,2-b：2’,3’-b]Germole係依據Chad m.Amb et al.J.Am.Chem.Soc 2011,VOL133,10062-10065之記載進行合成。
對於所得之化合物，進行NMR之評價。評價結果為「1H-NMR(270MHz，CDCI3)：8.2-6.9(broad)、3.9-3.45(broad)、2.3-0.5(m)」。在 6.9-8.2ppm，可看見噻吩環的芳香族質子的波峰，在3.45-3.9ppm，相當於與氮原子鍵結之CH2的波峰、在0.6-2.3ppm，相當於烷基之波峰，這些峰全部都以寬的波峰被觀測到，確認為目的之聚合物。此外，重量平均分子量與UV-vis吸收光譜使用與前述同樣的方法進行測量，聚苯乙烯換算之重量平均分子量為42000(Mw/Mn=2.8)、最大吸收波峰(λmax)為678nm。
(實施例10)
聚(4,4’-二乙基己基-4H-環戊[2,1-b：3,4-b’]二噻吩-2,6-二基-alt-(N-(2-庚基)-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-]異噻唑-1,1-二酮-4,6-二基))[P10]之合成
除了使用2,6-雙(三甲基錫)-4,4’-二乙基己基-4H-環戊[2,1-b：3,4-b’]二噻吩，取代實施例4之2,6-雙(三甲基錫)-4,8-雙(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯並(1,2-b：4,5-b’)二噻吩外，與實施例4同樣的條件進行合成，得到具有金屬光澤之紅銅色聚合物0.611g。採用索氏萃取，依乙酸乙酯、己烷、甲苯、氯苯的順序進行純化。以後，使用苯萃取成分。2,6-雙(三甲基錫)-4,4’-二乙基己基-4H-環戊[2,1-b：3,4-b’]二噻吩係依據Zhu,Z et al.Macromolecules 2007,vol.40,1981-1986之記載進行合成。
對於所得之化合物，進行NMR之評價。評價結果為「1H-NMR(270MHz，CDCI3)：8.2-6.8(broad)、3.9-3.4(broad)、2.3-0.5(m)」。在 6.8-8.2ppm，可看見噻吩環的芳香族質子的波峰，在3.4-3.9ppm，相當於與氮原子鍵結之CH2的波峰、在0.6-2.3ppm，相當於烷基之波峰，這些峰全部都以寬的波峰被觀測到，確認為目的之聚合物。此外，重量平均分子量與UV-vis吸收光譜使用與前述同樣的方法進行測量，聚苯乙烯換算之重量平均分子量為38000(Mw/Mn=2.6)、最大吸收波峰(λmax)為705nm。
(實施例11)
聚(4,4’-雙(2-乙基己基)二噻吩並[3,2-b：2’,3’-b]噻咯-2,6-二基-alt-(N-(6-溴己基)-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-]異噻唑-1,1-二酮-4,6-二基))[P11]之合成
除了使用4,6-二溴-N-(6-溴己基)-2,3-二氫- 3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮，取代實施例8之4,6-二溴-N-庚基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮外，與實施例8同樣的條件進行合成，得到具有金屬光澤之紅銅色聚合物0.812g。採用索氏萃取，依乙酸乙酯、己烷、甲苯、氯苯的順序進行純化。以後，使用苯萃取成分。
對於所得之化合物，進行NMR之評價。評價 結果為「1H-NMR(270MHz，CDCI3)：8.2-6.8(broad)、3.85-3.2(broad)、2.3-0.5(m)」。在 6.95-8.15ppm，可看見噻吩環的芳香族質子的波峰，在3.2-3.85ppm，相當於與氮原子鍵結之CH2，鍵結有溴之CH2的波峰，在0.6-2.3ppm，相當於烷基之波峰，這些峰全部都以寬的波峰被觀測到，確認為目的之聚合物。此外，重量平均分子量與UV-vis吸收光譜使用與前述同樣的方法 進行測量，聚苯乙烯換算之重量平均分子量為48000(Mw/Mn=2.8)、最大吸收波峰(λmax)為672nm。
(實施例12)
聚(4,8-雙(5-(2-乙基己基)噻吩基)苯並[1,2-b：4,5-b’]二噻吩-2,6-二基-alt-(2,6-(5-噻吩-2-基)-N-庚基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮-4,6-二基))[P12]之合成
除了使用4,6-雙(5-溴噻吩-2-基)-N-庚基- 2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮，取代實施例1之4,6-二溴-N-辛基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮外，與實施例1同樣的條件進行合成，得到具有金屬光澤之紅紫色聚合物1.012g。採用索氏萃取，依乙酸乙酯、己烷、甲苯、氯苯的順序進行純化。以後，使用苯萃取成分。
對於所得之化合物，進行NMR之評價。評價 結果為「1H-NMR(270MHz，CDCI3)：8.2-6.5(broad )、3.9-3.45(broad)、3.2-2.6(broad)、2.4-0.6(m)」。在 6.5-8.2ppm，可看見苯並二噻吩環與側鏈之噻吩環之芳香族質子之波峰，在3.45-3.9ppm，相當於與氮原子鍵結之CH2的波峰、在3.2-2.6ppm，相當於與側鏈之噻吩環鍵結之CH2的波峰，在0.6-2.3ppm，相當於烷基之波峰，這些峰全部都以寬的波峰被觀測到，確認為目的之聚合物。此外，重量平均分子量與UV-vis吸收光譜使用與前述同樣的方法進行測量，聚苯乙烯換算之重量平均分子量為83000(Mw/Mn=3.2)、最大吸收波峰(λmax)為598nm。
(比較例1)
參照日本特開2011-168747號公報之記載，合成1,3-二溴-N-辛基-噻吩並[3,4-C]吡咯-4,6-二酮。與2,5-雙(三丁基錫)噻吩之偶合反應同樣進行，得到黑色固體。
(比較例2)
除了使用1,3-二溴-N-辛基-噻吩並[3,4-C]吡咯-4,6-二酮，取代4,6-二溴-N-辛基-2,3-二氫-3-側氧-噻吩並[3,4-d]異噻唑-1,1-二酮外，與實施例1同樣合成聚合物，得到具有金屬光澤之黑黃銅色聚合物。採用索氏萃取，依乙酸乙酯、己烷、甲苯、氯苯之順序進行純化。以後使用苯萃取成分。
對於所得之化合物，進行NMR之評價。評價 結果為「1H-NMR(270MHz，CDCI3)：8.2-6.35(broad)、3.9-3.5(broad)、3.2-2.6(broad)、2.3-0.6(m)」。在 6.35-8.2ppm，可看見苯並二噻吩環與側鏈之噻吩環的芳香族質子的波峰，在3.5-3.9ppm，相當於與氮原子鍵結之CH2的波峰與相當於與側鏈之噻吩環鍵結之CH2的波峰，在0.6-2.3ppm，相當於烷基之波峰，這些峰全部都以寬的波峰被觀測到，確認為目的之聚合物。此外，重量平均分子量與UV-vis吸收光譜使用與前述同樣的方法進行測量，聚苯乙烯換算之重量平均分子量為76000(Mw/Mn=3.1)、最大吸收波峰(λmax)為601nm。
(實施例13~24、比較例3~4) 〔有機薄膜太陽能電池元件之製作〕
將p型半導體材料的實施例1~12之聚合物(P1~P12)及比較例1~2之聚合物，以與n型半導體材料之PC70BM之質量比成為1：2，進行混合。其次，使混合物之濃度成為2.0質量%，在氮環境中使混合物溶解於氯 苯中。添加1,8-二碘辛烷使成為溶液全體之3質量%的比例，使用加熱攪拌器，在120℃的溫度下攪拌混合1小時。將攪拌混合後的溶液冷卻至室溫後，使用0.20μm的聚四氟乙烯(PTFE)過濾器過濾，得到使用各聚合物的活性層塗佈液。
將形成有銦．錫氧化物(ITO)之透明導電膜 之圖型的玻璃基板，依以界面活性劑進行超音波洗淨、以超純水之水洗、以超純水進行超音波洗淨的順序洗淨後，以吹送氮氣使乾燥，於120℃下，大氣中加熱乾燥5分鐘。最後，對基板進行紫外線臭氧洗淨。在此基板上，藉由旋轉塗佈機塗佈作為電洞取出層之聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(Ethylenedioxythiophene)聚苯乙烯磺酸水性分散液(Heraeus公司製PH500(商品名))，將塗佈後的基板於140℃的加熱板上，大氣中加熱5分鐘。電洞取出層的膜厚約為40nm。
在形成有電洞取出層膜的基板上，氮環境 下，分別以600rpm的速度，旋轉塗佈聚合物的活性層塗佈液，形成厚度約90nm的活性層。然後，藉由電阻加熱型真空蒸鍍法，依次形成作為電子取出層之平均膜厚0.1nm的氟化鋰以及作為電極層的膜厚100nm的鋁。如此製作1cm四方的太陽能電池元件。
〔有機薄膜太陽能電池元件之評價〕
在製作的太陽能電池元件上設置1cm四方的金屬掩膜 (mask)，使用作為照射光源之空氣重量(AM)1.5G、 輻射照度100mW/cm2之朝日分光公司製SPECTR太陽虛擬器IVP0605(商品名)，測量ITO電極與鋁電極之間的電流-電壓特性。表1表示測量結果為斷開電壓(Voc)、短路電流密度(Jsc)、填充因子(FF)及轉換效率。
由表1得知，使用實施例之聚合物的太陽能 電池元件，相較於比較例時，斷開電壓(Voc)較高為0.9~1.0V左右，且轉換效率(發電效率)更優異。因此，藉由使用實施例的聚合物，可提供高性能的有機薄膜太陽能電池。
(實施例25)
將形成有銦．錫氧化物(ITO)之透明導電膜之圖型 的玻璃基板，依以界面活性劑進行超音波洗淨、以超純水之水洗、以超純水進行超音波洗淨的順序洗淨後，以吹送氮氣使乾燥，於120℃下，大氣中加熱乾燥5分鐘。最後，對基板進行紫外線臭氧洗淨。在此基板上，藉由旋轉塗佈機塗佈作為電洞取出層之聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸水性分散液(Heraeus公司製PH500(商品名))，將塗佈後的基板於140℃的加熱板上，大氣中加熱5分鐘。電洞取出層的膜厚約為40nm。
在形成有電洞取出層膜的基板上，氮環境 下，分別以600rpm的速度，旋轉塗佈實施例11之聚合物[P11]的活性層塗佈液，形成厚度約90nm的活性層。其次，氬環境下，將UV光(254nm、1.9mW/cm2)照射30分鐘，進行光交聯。然後，藉由電阻加熱型真空蒸鍍法，依次形成作為電子取出層之平均膜厚0.1nm的氟化鋰以及作為電極層的膜厚100nm的鋁。如此製作1cm四方的太陽能電池元件。與此不同，另外準備聚合物未進行光交聯的太陽能電池元件。
對於聚合物進行光交聯之太陽能電池元件與 聚合物未進行光交聯之太陽能電池元件上，分別設置1cm四方的金屬掩膜，依據JIS規格之C8938進行耐光試驗。 使用作為照射光源之空氣重量(AM)1.5G、輻射照度100mW/cm2，調整使黑面板之溫度成為63℃，進行連續70h照射。使用朝日分光公司製SPECTR太陽虛擬器IVP0605(商品名)，測量ITO電極與鋁電極之間的電流- 電壓特性。此外，將聚合物進行光交聯之太陽能電池元件與聚合物未進行光交聯之太陽能電池元件，在氮環境中，以100℃加熱30分鐘後，同樣地測量特性。表2表示光照射前後之特性之劣化率、及加熱前後之特性的劣化率。 如表2所示，藉由聚合物進行交聯，可提高耐光性或耐熱性。
〔有機/無機混合太陽能電池元件之製作〕 (實施例26~28)
將碘化鉛(PbI2)與碘化甲基銨(CH3NH4I)以1：1之莫耳比混合，使此混合物之濃度成為40質量%，而在氮環境中，溶解於二甲基甲醯胺中。將此溶液使用加熱攪拌器，在120℃的溫度下攪拌混合1小時。將攪拌混合後的溶液冷卻至室溫後，使用0.45μm的聚四氟乙烯(PTFE)過濾器過濾，得到活性層塗佈液。
使p型半導體材料的實施例1、8、9聚合物(P1、P8、P9)之濃度成為1.0質量%，而在氮環境中溶解於氯苯中。將此等溶液使用加熱攪拌器，在120℃的溫度下攪拌混合1小時。將攪拌混合後的溶液冷卻至室溫 後，使用0.20μm的聚四氟乙烯(PTFE)過濾器過濾，得到使用個聚合物的電洞取出層塗佈液。
將形成有摻雜氟之氧化錫(FTO)之透明導電 膜之圖型的玻璃基板，依以界面活性劑進行超音波洗淨、以超純水之水洗、以超純水進行超音波洗淨的順序洗淨後，以吹送氮氣使乾燥，於120℃下，大氣中加熱乾燥5分鐘。最後，對基板進行紫外線臭氧洗淨。在此基板上，旋轉塗佈二異丙醇鈦雙(乙醯基丙酮)之乙醇溶液，於450℃下加熱30分鐘後進行冷卻。將此基板於氯化鈦(TiCl4)水溶液中，70℃下浸漬30分鐘。由水溶液中取出之基板進行洗淨乾燥後，空氣中，500℃下加熱20分鐘，形成具有約20nm之厚度的電子取出層。
在形成有電子取出層膜的基板上，氮環境 下，以600rpm的速度，旋轉塗佈鈣鈦礦化合物之活性層塗佈液，於60℃下乾燥約30分鐘，形成具有約300nm之厚度的活性層。活性層上，將聚合物之電洞取出層塗佈液以2000rpm之速度，旋轉塗佈60秒鐘，形成電洞取出層。然後，將作為電極層之100nm之厚度的金，藉由電阻加熱型真空蒸鍍法形成膜。如此製作1cm四方之有機/無機混合太陽能電池元件。
(比較例5)
使用作為電洞取出層之形成材料之聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(P3HT)外，與實施例26同樣製作有機/無機 混合太陽能電池元件。
(比較例6)
如下述形成電洞取出層外，與實施例26同樣製作有機/無機混合太陽能電池元件。將2,2’,7,7’-肆(N,N-二-p-甲氧基苯基胺)-9,9’-雙茀(spiro-OMeTAD)180mg溶解於二氯苯1mL中。此溶液中，添加將雙(三氟甲烷磺醯基)醯亞胺鋰(Li-TFSI)170mg溶解於乙腈1mL的溶液37.5μL，再添加4-t-丁基吡啶17.5μL，製作電洞取出層塗佈液。將此電洞取出層塗佈液以3000rpm之速度，進行旋轉塗佈30秒鐘，形成電洞取出層。
〔有機/無機混合太陽能電池元件之評價〕
有機/無機混合太陽能電池元件上設置1cm四方的金屬掩膜，使用作為照射光源之空氣重量(AM)1.5G、輻射照度100mW/cm2之朝日分光公司製SPECTR太陽虛擬器IVP0605(商品名)，測量FTO電極與Au電極之間的電流-電壓特性。表3表示測量結果為斷開電壓(Voc)、短路電流密度(Jsc)、填充因子(FF)及轉換效率。
此外，將有機/無機混合太陽能電池元件以玻 璃封裝後，在加熱板上，於氮環境中，90℃下加熱15分鐘後，冷卻製室溫。加熱試驗後，測量同樣的特性求劣化率。表3表示加熱前後之特性的劣化率。
由表3得知，使用實施例之聚合物的有機/無 機混合太陽能電池元件，其轉換效率(發電效率)或耐熱性優異。因此，藉由使用實施例之聚合物，可提供高性能，且長壽命的有機/無機混合太陽能電池。
又，說明本發明之幾個實施形態，但是此等
實施形態為例示者，並未限定發明之範圍。此等新穎的實施形態也可以其他的各種形態來實施，只要不超脫發明之重要技術的範圍內，可進行各種省略、取代、變更。此等實施形態或其變形包含於發明之範圍或重要技術內，同時也包含專利請求之範圍所記載的發明及其均等的範圍內。
100‧‧‧太陽能電池元件
110‧‧‧基板
120‧‧‧電極
130‧‧‧緩衝層
140‧‧‧活性層
150‧‧‧緩衝層
160‧‧‧電極

Claims (15)

  1. 一種聚合物，其係具備含有下述式(1)表示之2價基的重複單位，且重量平均分子量為3000以上1000000以下之範圍， (式中，R1為選自由氫、取代或非取代之烷基、取代或非取代之烷醯基、取代或非取代之芳基、及取代或非取代之雜芳基所成群之一價基，X為選自由氧、硫、及硒所成群之原子，Y及Z各自獨立為選自由羰基、亞磺醯基、及磺醯基所成群之2價基，且Y及Z同時為羰基的情形除外的2價基)。
  2. 如申請專利範圍第1項之聚合物，其係具有下述式(2)表示之重複單位， (式中，R1為選自由氫、取代或非取代之烷基、取代或非取代之烷醯基、取代或非取代之芳基、及取代或非取代之雜芳基所成群之一價基，X為選自由氧、硫、及硒所成群的原子，Y及Z各自獨立為選自由羰基、亞磺醯基、及 磺醯基所成群之2價基，且Y及Z同時為羰基的情形除外的2價基)。
  3. 如申請專利範圍第1項之聚合物，其係具有下述式(3)表示之重複單位， (式中，R1為選自由氫、取代或非取代之烷基、取代或非取代之烷醯基、取代或非取代之芳基、及取代或非取代之雜芳基所成群之一價基，X為選自由氧、硫、及硒所成群的原子，Y及Z各自獨立為選自由羰基、亞磺醯基、及磺醯基所成群之2價基，且Y及Z同時為羰基的情形除外的2價基，A為2價之共軛系連結基)。
  4. 如申請專利範圍第1項之聚合物，其係具有下述式(4)表示之重複單位， (式中，R1為選自由氫、取代或非取代之烷基、取代或非取代之烷醯基、取代或非取代之芳基、及取代或非取代之雜芳基所成群之一價基，R2及R3各自獨立為選自由氫、氟、氰基、硝基、取代或非取代之烷氧基羰基、取代 或非取代之烷基、取代或非取代之烷醯基、取代或非取代之芳基、及取代或非取代之雜芳基所成群之一價基，X為選自由氧、硫、及硒所成群的原子，Y及Z各自獨立為選自由羰基、亞磺醯基、及磺醯基所成群之2價基，且Y及Z同時為羰基的情形除外的2價基)。
  5. 如申請專利範圍第1項之聚合物，其係具有下述式(5)表示之重複單位， (式中，R1為選自由氫、取代或非取代之烷基、取代或非取代之烷醯基、取代或非取代之芳基、及取代或非取代之雜芳基所成群之一價基，R2及R3各自獨立為選自由氫、氟、氰基、硝基、取代或非取代之烷氧基羰基、取代或非取代之烷基、取代或非取代之烷醯基、取代或非取代之芳基、及取代或非取代之雜芳基所成群之一價基，X為選自由氧、硫、及硒所成群的原子，Y及Z各自獨立為選自由羰基、亞磺醯基、及磺醯基所成群之2價基，且Y及Z同時為羰基的情形除外的2價基，A為2價之共軛系連結基)。
  6. 如申請專利範圍第1項之聚合物，其係具有下述式(6)表示之重複單位， (式中，R1、R4、及R5各自獨立為選自由氫、取代或非取代之烷基、取代或非取代之烷醯基、取代或非取代之芳基、及取代或非取代之雜芳基所成群之一價基，X為選自由氧、硫、及硒所成群的原子，Y及Z各自獨立為選自由羰基、亞磺醯基、及磺醯基所成群之2價基，且Y及Z同時為羰基的情形除外的2價基，L為選自由氧、硫、取代亞胺基、取代亞甲基、取代亞矽基、及取代鍺烯(germylene)基所成群之1個)。
  7. 如申請專利範圍第1~6項中任一項之聚合物，其中前述聚合物具有作為末端基的交聯基。
  8. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之聚合物，其中前述R1基為交聯基。
  9. 如申請專利範圍第4或5項之聚合物，其中選自由前述R1基、前述R2基、及前述R3基所成群之至少1個為交聯基。
  10. 如申請專利範圍第6項之聚合物，其中選自由前述R1基、前述R5基、及前述R6基所成群之至少1個為交聯基。
  11. 如申請專利範圍第3或5項之聚合物，其中前述A基含有交聯基。
  12. 一種太陽能電池，其係具備如申請專利範圍第1~6項中任一項之聚合物。
  13. 一種太陽能電池，其係具備第1電極、第2電極、及被配置於前述第1電極與前述第2電極之間，含有有機材料的光電轉換層的太陽能電池，前述有機材料含有如申請專利範圍第1~6項中任一項之聚合物。
  14. 如申請專利範圍第13項之太陽能電池，其中前述光電轉換層具有含有前述聚合物的活性層。
  15. 如申請專利範圍第13項之太陽能電池，其中前述光電轉換層具有含有前述聚合物的緩衝層。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI721267B (zh) * 2018-04-16 2021-03-11 鴻海精密工業股份有限公司 聚合物太陽能電池

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10340458B2 (en) * 2015-10-30 2019-07-02 The University Of Akron Perovskite hybrid solar cells
CN108474115B (zh) * 2015-12-24 2021-04-23 株式会社Flosfia 成膜方法
JP2017224815A (ja) * 2016-06-10 2017-12-21 味の素株式会社 複合材料
JP6408042B2 (ja) * 2017-01-24 2018-10-17 株式会社東芝 光電変換素子およびその製造方法
KR102159624B1 (ko) * 2017-05-11 2020-09-24 주식회사 엘지화학 광활성층 및 이를 포함하는 유기태양전지
WO2019182143A1 (ja) * 2018-03-23 2019-09-26 住友化学株式会社 光電変換素子
CN108922978B (zh) * 2018-08-01 2020-05-08 京东方科技集团股份有限公司 发光二极管及其制备方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080061685A1 (en) 2006-08-24 2008-03-13 Chesterfield Reid J Organic electronic devices
WO2009102027A1 (ja) * 2008-02-15 2009-08-20 Mitsubishi Chemical Corporation 共役ポリマー、不溶化ポリマー、有機電界発光素子材料、有機電界発光素子用組成物、ポリマーの製造方法、有機電界発光素子、有機ｅｌディスプレイ、及び有機ｅｌ照明
JP5685778B2 (ja) * 2009-09-04 2015-03-18 ソルベイ ユーエスエイ インコーポレイテッド 光電池およびジケトンベースのポリマーを含む、有機電子素子およびポリマー
US8304512B2 (en) 2010-01-19 2012-11-06 Xerox Corporation Benzodithiophene based materials compositions
JP2011168747A (ja) * 2010-02-22 2011-09-01 Kyoto Univ 共役系高分子、該共役系高分子を用いた有機薄膜太陽電池
EP2692761A4 (en) 2011-03-31 2014-09-17 Kuraray Co BLOCK COPOLYMER AND PHOTOELECTRIC CONVERSION ELEMENT
JP5743301B2 (ja) * 2011-05-13 2015-07-01 三菱化学株式会社 ポリマー、有機半導体材料、並びにこれを用いた有機電子デバイス、光電変換素子及び太陽電池モジュール
JP5662916B2 (ja) 2011-09-28 2015-02-04 富士フイルム株式会社 有機薄膜太陽電池、これに用いられる有機半導体ポリマーおよび有機半導体材料用組成物
JP2013128001A (ja) 2011-12-16 2013-06-27 Mitsubishi Chemicals Corp 光電変換素子、太陽電池及び太陽電池モジュール
JP2013189602A (ja) * 2012-03-15 2013-09-26 Kuraray Co Ltd π電子共役重合体および光電変換素子
JP2013221074A (ja) * 2012-04-16 2013-10-28 Kuraray Co Ltd π電子共役系ブロック共重合体および光電変換素子
JP6127789B2 (ja) 2012-07-13 2017-05-17 三菱化学株式会社 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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI721267B (zh) * 2018-04-16 2021-03-11 鴻海精密工業股份有限公司 聚合物太陽能電池

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Publication number Publication date
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