WO2010050198A1 - 有機太陽電池 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、非特許文献1は、フタロシアニン類やペリレンイミド類の2種の有機物を用いて光吸収を行い、正孔と電子の各キャリア輸送を電子供与層と電子受容層に担わせることで、それまでの単層のものに比べれば高変換効率化が可能になったことを報告したが、変換効率は不十分である。
本発明の目的は、高い光電変換効率を有する有機太陽電池を提供することである。
1.電子供与層と、
3種以上の電子受容性材料を含有する電子受容層と、
が積層されてなる光電変換層を有し、
前記3種以上の電子受容性材料のうちの少なくとも1種が有機物である有機太陽電池。
2.前記電子受容層が、前記3種以上の電子受容性材料をそれぞれ1種ずつ含有する、複数の層からなる1記載の有機太陽電池。
3.前記電子受容層が、前記3種以上の電子受容性材料のうち少なくとも2種が混合された層を含む、複数の層からなる1記載の有機太陽電池。
4.前記電子受容層が、前記3種以上の電子受容性材料が混合された単一の層からなる1記載の有機太陽電池。
5.前記3種以上の電子受容性材料の薄膜吸収スペクトルが、それぞれ異なるピーク波長を有する1~4のいずれか記載の有機太陽電池。
6.前記3種以上の電子受容性材料のうちの少なくとも1種が、フラーレン類からなる群から選択される1~5のいずれか記載の有機太陽電池。
7.前記3種以上の電子受容性材料のうちの1種がC60フラーレンであり、他の1種がC61以上のフラーレン類からなる群から選択される1~6のいずれか記載の有機太陽電池。
ここで、本発明の太陽電池は、電子供与性又は電子受容性を有する有機半導体薄膜を含み、色素・有機分子が光吸収によって励起子を生成し、それが電極あるいは異種薄膜の接触界面において生成した内部電場まで移動し、そこで電荷分離が起こり起電力を示すことを特徴とする有機薄膜太陽電池である。
上記形態(a)では、電子受容層14は、電子受容性材料1~3をそれぞれ1種ずつ含有する3層の薄膜(以下、電子受容性薄膜ということがある)から構成されている。
形態(b-1)では、電子受容層16は、電子受容性材料1及び2が混合されて含有されている単一の薄膜と、電子受容性材料3を含有する薄膜の2つの層から構成されている。
また形態(b-2)は、電子受容層17は、電子受容性材料1を含有する薄膜と、電子受容性材料2及び3が混合されて含有されている単一の薄膜の2つの層から構成されている。
また形態(c)では、電子受容層18は、3種以上の電子受容性材料1,2,3が混合された単一の薄膜から層が構成されている。
また、用いる電子受容性材料は、電子の移動度が高い材料であることが好ましい。さらに、電子親和力が小さい材料であることが好ましい。電子親和力の小さい材料をn層(電子受容層)として用い、p層(電子供与層)と組み合わせることで充分な開放端電圧を実現することができる。
また、電子受容層を構成するn1~n3材料は電子輸送が可能であり、これらの材料のうち、少なくとも一つが他に比べて電子移動度が高いことが好ましい。さらに、陰極側への正孔移動をブロックすることが期待できるエネルギー準位関係を満たすことが好ましい。具体的には陰極側に向かって、HOMO準位(価電子レベル)及びLUMO準位(電導レベル)が、真空準位に対して同程度であるか、若しくは、深くなることが望ましい。
電子供与性材料としては、有機化合物であれば、例えば、N,N’-ビス(3-トリル)-N,N’-ジフェニルベンジジン(mTPD)、N,N’-ジナフチル-N,N’-ジフェニルベンジジン(NPD)、4,4’,4”-トリス(フェニル-3-トリルアミノ)トリフェニルアミン(MTDATA)等に代表されるアミノ基、又は縮合芳香族多環部位を有する有機化合物が挙げられる。上記アミノ基、又は縮合芳香族多環部位を有する有機化合物を用いることは、動作過程のキャリア輸送過程における正孔輸送に好ましい。また、フタロシアニン(Pc)、銅フタロシアニン(CuPc)、亜鉛フタロシアニン(ZnPc)、チタニルフタロシアニン(TiOPc)等のフタロシアニン類、オクタエチルポルフィリン(OEP)、白金オクタエチルポルフィリン(PtOEP)、亜鉛テトラフェニルポルフィリン(ZnTPP)等に代表されるポルフィリン類が挙げられる。
また、添加剤としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤等が挙げられる。
上記薄膜の形成方法は特に限定されず、公知の薄膜形成方法を用いることができる。具体的には、真空蒸着、スパッタリング、プラズマ、イオンプレーティング等の乾式成膜法やスピンコーティング、ディップコート、キャスティング、ロールコート、フローコーティング、インクジェット等の湿式成膜法を適用することができる。
25mm×75mm×0.7mm厚のITO透明電極付きガラス基板をイソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行なった後、UVオゾン洗浄を30分間実施した。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず下部電極である透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして電子供与性であるN,N’-ビス(3-トリル)-N,N’-ジフェニルベンジジン(mTPD)を抵抗加熱蒸着により、0.5Å/sで成膜し、膜厚30nmのp型層を形成した。続けて、このmTPD膜上に電子受容性であるn1材料としてフラーレンC60を抵抗加熱蒸着により0.5Å/sで成膜し、膜厚15nmのn1層を形成した。続けて、その上に電子受容性であるn2材料としてフラーレンC70を抵抗加熱蒸着により0.5Å/sで成膜し、膜厚45nmのn2層を形成した。続けて、電子受容性であるn3材料としてバソクプロイン(BCP)を抵抗加熱蒸着により1Å/sで成膜し、10nmのn3層を形成した。最後に、連続して対向電極として金属Alを膜厚80nmで蒸着させ、有機太陽電池を形成した。面積は0.05cm2であった。このように作製された有機太陽電池を擬似太陽光照射装置を用いてAM1.5条件下(光強度100mW/cm2)で電流密度-電圧(I-V)特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)の結果を表1に示す。
Voc:開放端電圧
Jsc:短絡電流密度
FF:曲線因子
Pin:照射光量
同じ照射光量(Pin)に対して、Voc、Jsc及びFFがいずれも大きな素子ほど優れた変換効率を示す。
実施例1のn1層の膜厚を30nm、n2層の膜厚を30nmに変更した以外は、実施例1と同様に有機太陽電池を作製した。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表1に示す。
実施例1のn1層の膜厚を45nm、n2層の膜厚を15nmに変更した以外は、実施例1と同様に有機太陽電池を作製した。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表1に示す。
25mm×75mm×0.7mm厚のITO透明電極付きガラス基板をイソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行なった後、UVオゾン洗浄を30分間実施した。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず下部電極である透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして電子供与性であるmTPDを抵抗加熱蒸着により、0.5Å/sで成膜し、膜厚30nmのp型層を形成した。続けて、このmTPD膜上に電子受容性であるフラーレンC70を抵抗加熱蒸着により0.5Å/sで成膜し、膜厚15nmのn1層を形成した。続けて、その上に電子受容性であるフラーレンC60を抵抗加熱蒸着により0.5Å/sで成膜し、膜厚45nmのn2層を形成した。続けて、電子受容性であるバソクプロイン(BCP)を抵抗加熱蒸着により1Å/sで成膜し、10nmのn3を形成した。最後に、連続して対向電極として金属Alを膜厚80nmで蒸着させ、有機太陽電池を形成した。面積は0.05cm2であった。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下(光強度100mW/cm2)でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表1に示す。
実施例4のn1層の膜厚を30nm、n2層の膜厚を30nmに変更した以外は、実施例4と同様に有機太陽電池を作製した。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下でI-V特性を測定した。その結果、開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表1に示す。
実施例4のn1層の膜厚を45nm、n2層の膜厚を15nmに変更した以外は、実施例4と同様に有機太陽電池を作製した。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表1に示す。
25mm×75mm×0.7mm厚のITO透明電極付きガラス基板をイソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行なった後、UVオゾン洗浄を30分間実施した。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず下部電極である透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして電子供与性であるmTPDを抵抗加熱蒸着により、0.5Å/sで成膜し、膜厚30nmのp型層を形成した。続けて、このmTPD膜上に電子受容性であるn1材料として、フラーレンC60を0.3Å/s、n2材料として、フラーレンC70を0.3Å/sで抵抗加熱により共蒸着し、膜厚60nmの混合n電子受容性薄膜(重量混合比n1:n2=1:1)を形成した。
続けて、電子受容性であるn3材料としてバソクプロイン(BCP)を抵抗加熱蒸着により1Å/sで成膜し、10nmのn3層を形成した。最後に、連続して対向電極として金属Alを膜厚80nm蒸着させ、有機太陽電池を形成した。面積は0.05cm2であった。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下(光強度100mW/cm2)でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表2に示す。
混合n電子受容性薄膜におけるn1材料とn2材料の重量混合比をn1:n2=1:2(成膜速度はそれぞれ0.1Å/s、0.2Å/s)とした以外は実施例7と同様にして有機太陽電池を作製し、AM1.5条件下(光強度100mW/cm2)でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表2に示す。
混合n電子受容性薄膜におけるn1材料とn2材料の重量混合比をn1:n2=2:1(成膜速度はそれぞれ0.2Å/s、0.1Å/s)とした以外は実施例7と同様にして有機太陽電池を作製し、AM1.5条件下(光強度100mW/cm2)でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表2に示す。
25mm×75mm×0.7mm厚のITO透明電極付きガラス基板をイソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行なった後、UVオゾン洗浄を30分間実施した。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず下部電極である透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして電子供与性であるmTPDを抵抗加熱蒸着により、0.5Å/sで成膜し、膜厚30nmのp型層を形成した。続けて、このmTPD膜上に電子受容性であるn1材料として、フラーレンC60を1Å/sで成膜し、30nmのn1層を形成した。続けて、n2材料として、フラーレンC70を0.3Å/s、n3材料としてバソクプロイン(BCP)を0.3Å/sで抵抗加熱により共蒸着し、膜厚30nmの混合n電子受容性薄膜(重量混合比n2:n3=1:1)を形成した。
最後に、連続して対向電極として金属Alを膜厚80nm蒸着させ、有機太陽電池を形成した。面積は0.05cm2であった。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下(光強度100mW/cm2)でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表2に示す。
25mm×75mm×0.7mm厚のITO透明電極付きガラス基板をイソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行なった後、UVオゾン洗浄を30分間実施した。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず下部電極である透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして電子供与性であるmTPDを抵抗加熱蒸着により、0.5Å/sで成膜し、膜厚30nmのp型層を形成した。続けて、このmTPD膜上に電子受容性であるn1材料として、フラーレンC70を1Å/sで成膜し、30nmのn1層を形成した。続けて、n2材料として、フラーレンC60を0.3Å/s、n3材料としてバソクプロイン(BCP)を0.3Å/sで抵抗加熱により共蒸着し、膜厚30nmの混合n電子受容性薄膜(重量混合比n2:n3=1:1)を形成した。
最後に、連続して対向電極として金属Alを膜厚80nm蒸着させ、有機太陽電池を形成した。面積は0.05cm2であった。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下(光強度100mW/cm2)でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表2に示す。
25mm×75mm×0.7mm厚のITO透明電極付きガラス基板をイソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行なった後、UVオゾン洗浄を30分間実施した。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず下部電極である透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして電子供与性であるmTPDを抵抗加熱蒸着により、0.5Å/sで成膜し、膜厚30nmのp型層を形成した。続けて、このmTPD膜上に電子受容性であるn1材料としてフラーレンC60を0.5Å/s、n2材料としてフラーレンC70を0.5Å/s、n3材料としてバソクプロイン(BCP)を0.2Å/sで抵抗加熱により共蒸着し、混合n電子受容性薄膜(重量混合比n1:n2:n3=5:5:2)、膜厚30nmのn型層を形成した。
最後に、連続して対向電極として金属Alを膜厚80nm蒸着させ、有機太陽電池を形成した。面積は0.05cm2であった。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下(光強度100mW/cm2)でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表2に示す。
25mm×75mm×0.7mm厚のITO透明電極付きガラス基板をイソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行なった後、UVオゾン洗浄を30分間実施した。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず下部電極である透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして電子供与性である化合物Aを抵抗加熱蒸着により、0.5Å/sで成膜し、膜厚30nmのp型層を形成した。続けて、この化合物A膜上に電子受容性であるn1材料としてフラーレンC60を抵抗加熱蒸着により0.5Å/sで成膜し、膜厚15nmのn1層を形成した。続けて、その上に電子受容性であるn2材料としてフラーレンC70を抵抗加熱蒸着により0.5Å/sで成膜し、膜厚45nmのn2層を形成した。続けて、電子受容性であるn3材料としてバソクプロイン(BCP)を抵抗加熱蒸着により1Å/sで成膜し、10nmのn3層を形成した。最後に、連続して対向電極として金属Alを膜厚80nmで蒸着させ、有機太陽電池を形成した。面積は0.05cm2であった。このように作製された有機太陽電池を擬似太陽光照射装置を用いてAM1.5条件下(光強度100mW/cm2)で電流密度-電圧(I-V)特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)の結果を表3に示す。
実施例で用いた各材料の構造式及び薄膜吸収スペクトルのピーク波長を下記に示す。
実施例13のn1層の膜厚を30nm、n2層の膜厚を30nmに変更した以外は、実施例13と同様に有機太陽電池を作製した。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表3に示す。
実施例13のn1層の膜厚を45nm、n2層の膜厚を15nmに変更した以外は、実施例13と同様に有機太陽電池を作製した。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表3に示す。
25mm×75mm×0.7mm厚のITO透明電極付きガラス基板をイソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行なった後、UVオゾン洗浄を30分間実施した。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず下部電極である透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして電子供与性である化合物Aを抵抗加熱蒸着により、0.5Å/sで成膜し、膜厚30nmのp型層を形成した。続けて、この化合物A膜上に電子受容性であるフラーレンC70を抵抗加熱蒸着により0.5Å/sで成膜し、膜厚10nmのn1層を形成した。続けて、その上に電子受容性であるフラーレンC60を抵抗加熱蒸着により0.5Å/sで成膜し、膜厚50nmのn2層を形成した。続けて、電子受容性であるバソクプロイン(BCP)を抵抗加熱蒸着により1Å/sで成膜し、10nmのn3を形成した。最後に、連続して対向電極として金属Alを膜厚80nmで蒸着させ、有機太陽電池を形成した。面積は0.05cm2であった。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下(光強度100mW/cm2)でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表3に示す。
実施例16のn1層の膜厚を15nm、n2層の膜厚を45nmに変更した以外は、実施例16と同様に有機太陽電池を作製した。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下でI-V特性を測定した。その結果、開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表3に示す。
実施例16のn1層の膜厚を30nm、n2層の膜厚を30nmに変更した以外は、実施例16と同様に有機太陽電池を作製した。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下でI-V特性を測定した。その結果、開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表3に示す。
実施例16のn1層の膜厚を45nm、n2層の膜厚を15nmに変更した以外は、実施例16と同様に有機太陽電池を作製した。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下でI-V特性を測定した。その結果、開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表3に示す。
実施例16のn1層の膜厚を50nm、n2層の膜厚を10nmに変更した以外は、実施例16と同様に有機太陽電池を作製した。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下でI-V特性を測定した。その結果、開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表3に示す。
実施例16の化合物Aの膜厚を40nm、n1層の膜厚を30nm、n2層の膜厚を10nmに変更した以外は、実施例16と同様に有機太陽電池を作製した。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下でI-V特性を測定した。その結果、開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表3に示す。
25mm×75mm×0.7mm厚のITO透明電極付きガラス基板をイソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行なった後、UVオゾン洗浄を30分間実施した。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず下部電極である透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして電子供与性である化合物Aを抵抗加熱蒸着により、0.5Å/sで成膜し、膜厚30nmのp型層を形成した。続けて、この化合物A膜上に電子受容性であるn1材料として、フラーレンC60を0.3Å/s、n2材料として、フラーレンC70を0.3Å/sで抵抗加熱により共蒸着し、膜厚60nmの混合n電子受容性薄膜(重量混合比n1:n2=1:1)を形成した。
続けて、電子受容性であるn3材料としてバソクプロイン(BCP)を抵抗加熱蒸着により1Å/sで成膜し、10nmのn3層を形成した。最後に、連続して対向電極として金属Alを膜厚80nm蒸着させ、有機太陽電池を形成した。面積は0.05cm2であった。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下(光強度100mW/cm2)でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表4に示す。
25mm×75mm×0.7mm厚のITO透明電極付きガラス基板をイソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行なった後、UVオゾン洗浄を30分間実施した。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず下部電極である透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして電子供与性である化合物Aを抵抗加熱蒸着により、0.5Å/sで成膜し、膜厚30nmのp型層を形成した。続けて、この化合物A膜上に電子受容性であるn1材料として、フラーレンC60を1Å/sで成膜し、30nmのn1層を形成した。続けて、n2材料として、フラーレンC70を0.3Å/s、n3材料としてバソクプロイン(BCP)を0.3Å/sで抵抗加熱により共蒸着し、膜厚30nmの混合n電子受容性薄膜(重量混合比n2:n3=1:1)を形成した。
最後に、連続して対向電極として金属Alを膜厚80nm蒸着させ、有機太陽電池を形成した。面積は0.05cm2であった。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下(光強度100mW/cm2)でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表4に示す。
25mm×75mm×0.7mm厚のITO透明電極付きガラス基板をイソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行なった後、UVオゾン洗浄を30分間実施した。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず下部電極である透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして電子供与性である化合物Aを抵抗加熱蒸着により、0.5Å/sで成膜し、膜厚30nmのp型層を形成した。続けて、この化合物A膜上に電子受容性であるn1材料として、フラーレンC70を1Å/sで成膜し、30nmのn1層を形成した。続けて、n2材料として、フラーレンC60を0.3Å/s、n3材料としてバソクプロイン(BCP)を0.3Å/sで抵抗加熱により共蒸着し、膜厚30nmの混合n電子受容性薄膜(重量混合比n2:n3=1:1)を形成した。
最後に、連続して対向電極として金属Alを膜厚80nm蒸着させ、有機太陽電池を形成した。面積は0.05cm2であった。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下(光強度100mW/cm2)でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表4に示す。
25mm×75mm×0.7mm厚のITO透明電極付きガラス基板をイソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行なった後、UVオゾン洗浄を30分間実施した。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず下部電極である透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして電子供与性である化合物Aを抵抗加熱蒸着により、0.5Å/sで成膜し、膜厚30nmのp型層を形成した。続けて、この化合物A膜上に電子受容性であるn1材料としてフラーレンC60を0.5Å/s、n2材料としてフラーレンC70を0.5Å/s、n3材料としてバソクプロイン(BCP)を0.2Å/sで抵抗加熱により共蒸着し、混合n電子受容性薄膜(重量混合比n1:n2:n3=5:5:2)、膜厚30nmのn型層を形成した。
最後に、連続して対向電極として金属Alを膜厚80nm蒸着させ、有機太陽電池を形成した。面積は0.05cm2であった。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下(光強度100mW/cm2)でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表4に示す。
25mm×75mm×0.7mm厚のITO透明電極付きガラス基板をイソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行なった後、UVオゾン洗浄を30分間実施した。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず下部電極である透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして電子供与性であるmTPDを抵抗加熱蒸着により、0.5Å/sで成膜し、膜厚30nmのp型層を形成した。続けて、このmTPD膜上に電子受容性であるフラーレンC60を抵抗加熱蒸着により0.5Å/sで成膜し、膜厚60nmのn型層を形成した。最後に、連続して対向電極として金属Agを膜厚100nm蒸着させ、有機太陽電池を形成した。面積は0.05cm2であった。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下(光強度100mW/cm2)でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表1に示す。
25mm×75mm×0.7mm厚のITO透明電極付きガラス基板をイソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行なった後、UVオゾン洗浄を30分間実施した。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず下部電極である透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして電子供与性であるmTPDを抵抗加熱蒸着により、0.5Å/sで成膜し、膜厚30nmのp型層を形成した。続けて、このmTPD膜上に電子受容性であるn1材料として下記に示すPTCBIを抵抗加熱蒸着により0.5Å/sで成膜し、膜厚60nmのn1層を形成した。続けて、その上に電子受容性であるバソクプロイン(BCP)を抵抗加熱蒸着により1Å/sで成膜し、10nmのn2層を形成した。最後に、連続して対向電極として金属Agを膜厚100nm蒸着させ、有機太陽電池を形成した。面積は0.05cm2であった。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下(光強度100mW/cm2)でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表1に示す。
25mm×75mm×0.7mm厚のITO透明電極付きガラス基板をイソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行なった後、UVオゾン洗浄を30分間実施した。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず下部電極である透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして電子供与性であるmTPDを抵抗加熱蒸着により、0.5Å/sで成膜し、膜厚30nmのp型層を形成した。続けて、このmTPD膜上に電子受容性であるn1材料としてフラーレンC60を抵抗加熱蒸着により0.5Å/sで成膜し、膜厚60nmのn1層を形成した。続けて、その上に電子受容性であるバソクプロイン(BCP)を抵抗加熱蒸着により1Å/sで成膜し、10nmのn2層を形成した。最後に、連続して対向電極として金属Alを膜厚80nm蒸着させ、有機太陽電池を形成した。面積は0.05cm2であった。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下(光強度100mW/cm2)でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表1に示す。
25mm×75mm×0.7mm厚のITO透明電極付きガラス基板をイソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄を行なった後、UVオゾン洗浄を30分間実施した。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず下部電極である透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして電子供与性である化合物Aを抵抗加熱蒸着により、0.5Å/sで成膜し、膜厚30nmのp型層を形成した。続けて、この化合物A膜上に電子受容性であるn1材料としてフラーレンC60を抵抗加熱蒸着により0.5Å/sで成膜し、膜厚60nmのn1層を形成した。続けて、その上に電子受容性であるバソクプロイン(BCP)を抵抗加熱蒸着により1Å/sで成膜し、10nmのn2層を形成した。最後に、連続して対向電極として金属Alを膜厚80nm蒸着させ、有機太陽電池を形成した。面積は0.05cm2であった。このように作製された有機太陽電池について、AM1.5条件下(光強度100mW/cm2)でI-V特性を測定した。得られた開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、及び光電変換効率(η)を表3に示す。
この明細書に記載の文献の内容を全てここに援用する。
Claims (7)
- 電子供与層と、
3種以上の電子受容性材料を含有する電子受容層と、
が積層されてなる光電変換層を有し、
前記3種以上の電子受容性材料のうちの少なくとも1種が有機物である有機太陽電池。 - 前記電子受容層が、前記3種以上の電子受容性材料をそれぞれ1種ずつ含有する、複数の層からなる請求項1記載の有機太陽電池。
- 前記電子受容層が、前記3種以上の電子受容性材料のうち少なくとも2種が混合された層を含む、複数の層からなる請求項1記載の有機太陽電池。
- 前記電子受容層が、前記3種以上の電子受容性材料が混合された単一の層からなる請求項1記載の有機太陽電池。
- 前記3種以上の電子受容性材料の薄膜吸収スペクトルが、それぞれ異なるピーク波長を有する請求項1~4のいずれか1項記載の有機太陽電池。
- 前記3種以上の電子受容性材料のうちの少なくとも1種が、フラーレン類からなる群から選択される請求項1~5のいずれか1項記載の有機太陽電池。
- 前記3種以上の電子受容性材料のうちの1種がC60フラーレンであり、他の1種がC61以上のフラーレン類からなる群から選択される請求項1~6のいずれか1項記載の有機太陽電池。
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