(57)【要約】  電子供与層と電子受容層との密着性が良く、電荷分離効率と光電変換効率の向上を図ることが可能な、非バルクヘテロ結合型の光電変換素子を提供する。光電変換素子１０１は、電極主面同士が互いに対向して配置された一対の電極３０、４０の間に、電子供与層１０と電子受容層２０とが接合された電子供与・受容接合層１を備え、この電子供与・受容接合層１内に、電子供与層１０の材料と電子受容層２０の材料とが混在した混在層１Ｍが形成されたものである。
2012098876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極主面同士が互いに対向して配置された一対の電極の間に、電子供与層と電子受容層とが接合された電子供与・受容接合層を備えた光電変換素子であって、
前記電子供与・受容接合層内に、電子供与層の材料と前記電子受容層の材料とが混在した混在層が形成された光電変換素子。
【請求項２】
前記混在層の層厚が０．５〜５０ｎｍである請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記電子供与層は、前記電極主面に対して交差方向に延びる複数の断面視短冊状部が周期的に形成された断面視ストライプ状部と、当該断面視ストライプ状部の一方の前記電極側に形成され、前記複数の断面視短冊状部を繋ぐ基部とからなる断面視櫛歯状構造を有し、
前記電子受容層は、前記電極主面に対して交差方向に延びる複数の断面視短冊状部が周期的に形成された断面視ストライプ状部と、当該断面視ストライプ状部の他方の前記電極側に形成され、前記複数の断面視短冊状部を繋ぐ基部とからなる断面視櫛歯状構造を有し、
前記混在層が、前記電子供与層と前記電子受容層の断面視櫛歯状に沿って形成された請求項１又は２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記電子供与層の前記断面視ストライプ状部のストライプ幅及び前記電子受容層の前記断面視ストライプ状部のストライプ幅がいずれも５〜１００ｎｍであり、
かつ、
前記電子供与層の前記断面視ストライプ状部と前記電子受容層の前記断面視ストライプ状部とからなる活性層の層厚が、
前記電子供与層の前記ストライプ幅と前記電子受容層の前記ストライプ幅とが同一のとき、当該ストライプ幅の２倍以上４０倍以下であり、
前記電子供与層の前記ストライプ幅と前記電子受容層の前記ストライプ幅とが非同一のとき、前記電子供与層の前記ストライプ幅と前記電子受容層の前記ストライプ幅のうち、小さい方の２倍以上大きい方の４０倍以下である請求項３に記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記電子供与層の前記基部及び前記電子受容層の前記基部の厚さがいずれも１〜１００ｎｍである請求項３又は４に記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記電子供与層と前記一方の電極との間、及び／又は、前記電子受容層と前記他方の電極との間に、半導体層及び／又は導体層を有する請求項１〜５のいずれかに記載の光電変換素子。
【請求項７】
前記電子供与層及び／又は前記電子受容層が有機半導体からなる請求項１〜６のいずれかに記載の光電変換素子。
【請求項８】
前記有機半導体が結晶性有機高分子である請求項７に記載の光電変換素子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の光電変換素子の製造方法であって、
前記電子供与層と前記電子受容層とのうち一方の層を形成する工程と、
前記一方の層の上に、前記電子供与層と前記電子受容層とのうち他方の層の構成成分と前記一方の層が溶解する溶媒を含む少なくとも１種の溶媒とを含む溶液を塗布した後、前記少なくとも１種の溶媒を除去して、前記他方の層を形成する工程とを有する光電変換素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項３〜５のいずれかに記載の光電変換素子の製造方法であって、
前記電子供与層と前記電子受容層とのうち一方の層の構成材料からなる平坦膜を成膜し、当該平坦膜に対して、前記一方の層の前記断面視櫛歯状のパターンに対応した反転パターンを有するモールドを、前記一方の層の構成材料の融点をＴｍ（℃）としたとき、Ｔｍ−１００（℃）以上Ｔｍ（℃）未満の温度範囲内で押圧して、前記断面視櫛歯状のパターンに成形して、前記一方の層を形成する工程と、
前記一方の層の上に、前記電子供与層と前記電子受容層とのうち他方の層の構成成分と前記一方の層が溶解する溶媒を含む少なくとも１種の溶媒とを含む塗布剤を塗布した後、前記少なくとも１種の溶媒を除去して、前記他方の層を形成する工程とを有する光電変換素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれかに記載の光電変換素子を備えた太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極主面同士が互いに対向して配置された一対の電極の間に、電子供与層と電子受容層とが接合された電子供与・受容接合層を備えた光電変換素子とその製造方法、及びこれを用いた太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化を発端として昨今は環境問題への意識が高まっており、石油代替エネルギーとしての太陽光発電、及びそれに用いられる光電変換素子が注目されている。
現在、太陽光発電用に実用化されている光電変換素子は、結晶シリコンやアモルファスシリコンに代表される無機半導体型であるが、これらの光電変換素子は製造に掛かるエネルギー及びコストが莫大である。そのため、より低エネルギー及び低コストで製造できる有機材料を使用した光電変換素子の研究開発が行われている。【０００３】
有機材料は材料自体が安価であり、また大気圧での製造方法が可能なことから大面積化や連続プロセス化が容易であるため、低エネルギー及び低コストで光電変換素子を製造できると考えられている。【０００４】
有機光電変換素子としては、電子供与層と電子受容層とがそれぞれ別に成膜され、これらが平面結合した平面結合型の光電変換素子（特許文献１の実施例１等）、及び、電子供与材料と電子受容材料とを混合した塗布剤を塗工したバルクへテロ結合型の光電変換素子（特許文献１の実施例２等）、及び電子供与材料と電子受容材料とを共蒸着したバルクへテロ結合型の光電変換素子（特許文献２等）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２４５０７３号公報
【特許文献２】特許第３３６９１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電子供与層と電子受容層との界面積及び密着性等の接触状態は、電荷分離効率に大きく寄与し、光電変換素子の性能に大きく影響する。
従来の平面結合型の光電変換素子では、電子供与層と電子受容層との界面積はこれらの層面積以上に大きくは取れない。また、電子供与層と電子受容層とを別々に成膜して積層するため、これらの密着性が良くない。そのため、従来の平面結合型の光電変換素子では、光電変換効率を向上することが難しい。
従来のバルクヘテロ結合型の光電変換素子は、電子供与材料と電子受容材料との相分離構造を精密に制御することが困難であり、光電変換効率を向上することが難しい。【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電子供与層と電子受容層との密着性が良く、電荷分離効率と光電変換効率の向上を図ることが可能な、非バルクヘテロ結合型の光電変換素子を提供することを目的とするものである。
本発明はまた、電子供与層と電子受容層との界面積を大きくすることができ、電子供与層と電子受容層との密着性が良く、電荷分離効率と光電変換効率の向上を図ることが可能な、非バルクヘテロ結合型の光電変換素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光電変換素子は、
電極主面同士が互いに対向して配置された一対の電極の間に、電子供与層と電子受容層とが接合された電子供与・受容接合層を備えた光電変換素子であって、
前記電子供与・受容接合層内に、電子供与層の材料と前記電子受容層の材料とが混在した混在層が形成されたものである。【０００９】
本発明の光電変換素子において、
前記電子供与層は、前記電極主面に対して交差方向に延びる複数の断面視短冊状部が周期的に形成された断面視ストライプ状部と、当該断面視ストライプ状部の一方の前記電極側に形成され、前記複数の断面視短冊状部を繋ぐ基部とからなる断面視櫛歯状構造を有し、
前記電子受容層は、前記電極主面に対して交差方向に延びる複数の断面視短冊状部が周期的に形成された断面視ストライプ状部と、当該断面視ストライプ状部の他方の前記電極側に形成され、前記複数の断面視短冊状部を繋ぐ基部とからなる断面視櫛歯状構造を有し、
前記混在層が、前記電子供与層と前記電子受容層の断面視櫛歯状に沿って形成されたことが好ましい。【００１０】
本発明の第１の光電変換素子の製造方法は、
上記の本発明の光電変換素子の製造方法であって、
前記電子供与層と前記電子受容層とのうち一方の層を形成する工程と、
前記一方の層の上に、前記電子供与層と前記電子受容層とのうち他方の層の構成成分と前記一方の層が溶解する溶媒を含む少なくとも１種の溶媒とを含む塗布剤を塗布した後、前記少なくとも１種の溶媒を除去して、前記他方の層を形成する工程とを有するものである。【００１１】
本発明の第２の光電変換素子の製造方法は、
前記電子供与層及び前記電子受容層が断面視櫛歯状構造を有する上記の本発明の光電変換素子の製造方法であって、
前記電子供与層と前記電子受容層とのうち一方の層の構成材料からなる平坦膜を成膜し、当該平坦膜に対して、前記一方の層の前記断面視櫛歯状のパターンに対応した反転パターンを有するモールドを、前記一方の層の構成材料の融点をＴｍ（℃）としたとき、Ｔｍ−１００（℃）以上Ｔｍ（℃）未満の温度範囲内で押圧して、前記断面視櫛歯状のパターンに成形して、前記一方の層を形成する工程と、
前記一方の層の上に、前記電子供与層と前記電子受容層とのうち他方の層の構成成分と前記一方の層が溶解する溶媒を含む少なくとも１種の溶媒とを含む塗布剤を塗布した後、前記少なくとも１種の溶媒を除去して、前記他方の層を形成する工程とを有するものである。【００１２】
本発明の太陽電池は、上記の本発明の光電変換素子を備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
電子供与・受容接合層内に、電子供与層の材料と電子受容層の材料とが混在した混在層が形成された構成の本発明によれば、電子供与層と電子受容層との密着性が良く、電荷分離効率と光電変換効率の向上を図ることが可能な、非バルクヘテロ結合型の光電変換素子を提供することができる。
上記構成に合わせて、さらに電子供与層と電子受容層とが断面視櫛歯状構造を有する構成の本発明によれば、電子供与層と電子受容層との界面積を大きくすることができ、電子供与層と電子受容層との密着性が良く、電荷分離効率と光電変換効率の向上を図ることが可能な、非バルクヘテロ結合型の光電変換素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る第１実施形態の光電変換素子の模式断面図である。
【図２】図１の光電変換素子の部分拡大断面図である。
【図３Ａ】断面視櫛歯型構造の活性層の平面パターン例を示す図である。
【図３Ｂ】断面視櫛歯型構造のその他の活性層の平面パターン例を示す図である。
【図３Ｃ】断面視櫛歯型構造の活性層のその他の平面パターン例を示す図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態の光電変換素子の模式断面図である。
【図５】本発明に係る第３実施形態の光電変換素子の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
「第１実施形態」
図面を参照して、本発明に係る第１実施形態の光電変換素子とその製造方法について説明する。
図１は本実施形態の光電変換素子の模式断面図である。図２は図１の光電変換素子の部分拡大断面図である。図３Ａ〜図３Ｃは、断面視櫛歯型構造の活性層の平面パターン例を示す図（図１のIII−III断面図）である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の光電変換素子１０１は、電極主面同士が互いに対向して配置された一対の電極３０、４０と、これらの間に形成された断面視櫛歯状の電子供与層１０（ｐ層）及び断面視櫛歯状の電子受容層２０（ｎ層）とを備えている。
断面視櫛歯状の電子供与層１０と断面視櫛歯状の電子受容層２０とは、互いの櫛歯が噛み合うように接合されている。断面視櫛歯状の電子供与層１０と断面視櫛歯状の電子受容層２０とが互いに噛み合って接合された層が、電子供与・受容接合層１である。
【００１７】
図中、一方の電極（図示下側の電極）３０の電極主面に符号３０Ａ、他方の電極（図示上側の電極）４０の電極主面に符号４０Ａを付してある。
本実施形態において、一方の電極３０は図示しない基板上に成膜されている。本実施形態の光電変換素子１０１は、基板に一方の電極３０が成膜された電極基板上に、電子供与・受容接合層１が形成され、その上に他方の電極４０が形成されたものである。
基板には、他方の電極４０、電子供与・受容接合層１、及び一方の電極３０の順に形成してもよい。
電極３０、４０の電極主面３０Ａ、４０Ａは、基板面に平行な面である。
基板としては、任意の基板を使用できる。光電変換素子１０１の製造上、基板を用いることは好適であるが、基板は必須なものではない。
【００１８】
電子供与層１０は、電極主面３０Ａに対して交差方向、好ましくは略垂直方向に延びる複数の断面視短冊状部１２Ａが所定のピッチで形成された断面視ストライプ状部１２と、断面視ストライプ状部１２の一方の電極３０側に形成され、複数の断面視短冊状部１２Ａを繋ぐ基部１１とから構成されている。
電子受容層２０は、電極主面４０Ａに対して交差方向、好ましくは略垂直方向に延びる複数の断面視短冊状部２２Ａが所定のピッチで形成された断面視ストライプ状部２２と、断面視ストライプ状部２２の他方の電極４０側に形成され、複数の断面視短冊状部２２Ａを繋ぐ基部２１とから構成されている。
【００１９】
本実施形態において、電子供与層１０の複数の断面視短冊状部１２Ａ及び電子受容層２０の複数の断面視短冊状部２２Ａは、電極主面３０Ａ、４０Ａに対して略垂直方向に延びている。
本明細書において、「略垂直方向」は、完全垂直方向、及び完全垂直方向から±５°の角度方向を意味する。
【００２０】
上記のように、断面視櫛歯状の電子供与層１０と断面視櫛歯状の電子受容層２０とは、互いの櫛歯が噛み合うように接合されており、電子供与層１０の複数の断面視短冊状部１２Ａと電子受容層２０の複数の断面視短冊状部２２Ａとが交互に接合されている。
【００２１】
本実施形態において、電子供与・受容接合層１内には、電子供与層１０の材料と電子受容層２０の材料とが混在した混在層１Ｍが形成されている。この混在層１Ｍは、電子供与層１０と電子受容層２０の断面視櫛歯状に沿って形成されている。
混在層１Ｍは、互いに隣接する電子供与層１０の断面視短冊状部１２Ａと電子受容層２０の断面視短冊状部２２Ａとの境界部分、電子供与層１０の断面視短冊状部１２Ａと電子受容層２０の基部２１との境界部分、及び、電子受容層２０の断面視短冊状部２２Ａと電子供与層１０の基部１１との境界部分に形成されている。
図面上は、電子供与・受容接合層１において、上記の混在層１Ｍと、電子供与層の材料と電子受容層の材料とが混在していない非混在層とが明確に界面を形成しているように図示されているが、実際にはこれらの界面は明確でない場合がある。
本実施形態において、電荷分離に寄与している電子供与層（ｐ層）１０と電子受容層（ｎ層）２０との界面（ｐ／ｎ界面）は、混在層１Ｍ内に含まれている。
【００２２】
電子供与・受容接合層１内に、電子供与層１０の材料と電子受容層２０の材料とが混在した混在層１Ｍを形成することで、電子供与層１０と電子受容層２０との密着性を向上させることができる。
【００２３】
混在層１Ｍの層厚ｃは特に制限されない。
混在層１Ｍの層厚ｃは明確に測定できない場合がある。
電子供与層１０の材料と電子受容層２０の材料とが混在した混在層１Ｍの層厚は例えば、断面加工で超薄切片を作製し、これを電子顕微鏡にて観察して、平均的な層厚を求めることができる。
【００２４】
電子供与・受容接合層１においては、電荷分離界面で発生した電子及び正孔（以下、両者を合わせて「キャリア」と表記。）の移動経路が通じている必要がある。
電子供与層１０と電子受容層２０とが良好に密着し、電荷分離界面で発生したキャリアの移動経路が良好に通じた構造が安定的に得られることから、混在層１Ｍの層厚ｃは０．５〜５０ｎｍであるのが好ましく、１〜２５ｎｍであるのがより好ましい。
混在層１Ｍの層厚ｃが０．５ｎｍ未満では、電子供与層１０と電子受容層２０との間に混在層１Ｍが形成されない箇所が生じてこれらの層の密着性が低下する部分が生じる恐れがある。
混在層１Ｍの層厚ｃが５０ｎｍ超では、電子供与・受容接合層１内を移動するキャリアの移動経路が通じ難くなり、電極３０、４０でのキャリア収集効率が低減する恐れがある。
【００２５】
電子供与層１０の断面視ストライプ状部１２のストライプ幅ａと、電子受容層２０の断面視ストライプ状部２２のストライプ幅ｂは特に制限されない。
本実施形態では、電子供与・受容接合層１内に混在層１Ｍが形成されているので、電子供与層１０と電子受容層２０との接合界面が明確ではなく、これらの層の層厚が明確でない場合がある。
電子供与層１０と電子受容層２０との接合界面が明確でない場合には、混在層１Ｍは、層厚の半分が電子供与層１０に属し、残りの半分が電子受容層２０に属しているとみなす。
【００２６】
有機光電変換素子では、生成した励起子（エキシトン）のうち電荷分離に関与しているのは、電子供与層と電子受容層との界面に到達した励起子のみである。励起子がその電荷分離界面までに到達する距離（以下、「励起子拡散長」と称す。）は、材料の化学構造や純度によって異なるものの５０ｎｍ以下であると考えられている。従って、励起子拡散長の約２倍の距離毎に電子供与層と電子受容層の界面が周期的に存在し、界面方向と垂直方向に電極を配置すれば電荷分離する励起子は増大し光電変換効率は向上すると考えられる。
【００２７】
電子供与層１０の断面視ストライプ状部１２のストライプ幅ａと電子受容層２０の断面視ストライプ状部２２のストライプ幅ｂはいずれも、電荷分離に寄与する励起子を増大させるために励起子拡散長の２倍以下であるのが好ましい。一般的に有機半導体の励起子拡散長は５０ｎｍ以下と考えられている。また、電子供与層１０のストライプ幅ａと電子受容層２０のストライプ幅ｂを５ｎｍ未満とすることは作製上困難である。
以上の理由から、電子供与層１０のストライプ幅ａと電子受容層２０のストライプ幅ｂはいずれも５〜１００ｎｍが好ましい。
換言すれば、電子供与層１０の断面視ストライプ状部１２のピッチと、電子受容層２０の断面視ストライプ状部２２のピッチはいずれも、１０〜２００ｎｍであることが好ましい。
電子供与層１０のストライプ幅ａと電子受容層２０のストライプ幅ｂとは同一でも非同一でもよい。
【００２８】
電子供与層１０の断面視ストライプ状部１２と電子受容層２０の断面視ストライプ状部２２とからなる活性層１Ａの層厚ｄは、特に制限されない。
基部１１と電子受容層２０との接合界面、あるいは基部２１と電子受容層１０との接合界面が明確でない場合には、混在層１Ｍの層厚の半分が活性層１Ａに属し、半分が基部１１あるいは基部２１に属しているとみなす。
活性層１Ａの層厚ｄは、電子供与層１０のストライプ幅ａと電子受容層２０のストライプ幅ｂとが同一のとき、これらストライプ幅ａ、ｂの２〜４０倍が好ましく、より好ましくは５〜２０倍である。
活性層１Ａの層厚ｄは、電子供与層１０のストライプ幅ａと電子受容層２０のストライプ幅ｂとが非同一のとき、電子供与層１０のストライプ幅ａと電子受容層２０のストライプ幅ｂのうち、小さい方の２倍以上大きい方の４０倍以下が好ましく、より好ましくは小さい方の５倍以上大きい方の２０倍以下である。
活性層１Ａの層厚ｄが、上記下限未満では光吸収効果と電荷分離界面積の増大効果が充分に得られなくなる恐れがあり、上記上限超では作製が困難な場合がある。
【００２９】
電子供与層１０の基部１１の層厚ｅは特に制限されない。
基部１１と電子受容層２０との接合界面が明確でない場合には、混在層１Ｍの層厚の半分が基部１１に属しているとみなす。
基部１１の層厚ｅは、電子供与層１０のストライプ幅ａと同じく５〜１００ｎｍであるのが好ましく、より好ましくは５〜５０ｎｍである。
電子供与層１０の基部１１は、電子受容層２０と接合界面を有しているため、励起子拡散長に近い厚さであることが好ましい。
電子供与層１０の基部１１と一方の電極３０とが接合された本実施形態の構成では、整流性への悪影響や短絡を回避するために、電子供与層１０の基部１１は充分な層厚（具体的には５ｎｍ以上）を有することが好ましい。
電子供与層１０の基部１１と一方の電極３０とが接合された本実施形態の構成で電子供与層１０の基部１１の層厚が不充分であると、電子受容層２０が一方の電極３０と近接しすぎて、整流性の悪化や短絡を招く恐れがある。基部１１の層厚ｅを５ｎｍ未満とすることは作製上困難でもある。
また、基部１１の層厚ｅが１００ｎｍより大きいと、電荷分離後のキャリアの移動に対する抵抗が大きくなり、電極でのキャリア収集効率が低下する恐れがある。
【００３０】
電子供与層１０の基部１１と一方の電極３０との間に、（半）導体層５０を介在させた後記の第２実施形態においては、電子供与層１０の基部１１の層厚ｅが薄くても、整流性の悪化や短絡は起こりにくい。したがって、この場合、電子供与層１０の基部１１の厚さｅは１〜１００ｎｍが好ましい。
【００３１】
電子受容層２０の基部２１の層厚ｆは特に制限されず、電子供与層１０の基部１１の層厚ｅと同様である。
基部２１と電子供与層１０との接合界面が明確でない場合には、混在層１Ｍの層厚の半分が基部２１に属しているとみなす。
基部２１の層厚ｆは、電子受容層２０のストライプ幅ｂと同じく５〜１００ｎｍであるのが好ましく、より好ましくは５〜５０ｎｍである。
電子受容層２０の基部２１は、電子供与層１０と接合界面を有しているため、励起子拡散長に近い厚さであることが好ましい。
電子受容層２０の基部２１と他方の電極４０とが接合された本実施形態の構成では、整流性への悪影響や短絡を回避するために、電子受容層２０の基部２１は充分な層厚（具体的には５ｎｍ以上）を有することが好ましい。
電子受容層２０の基部２１と他方の電極４０とが接合された本実施形態の構成で電子受容層２０の基部２１の層厚が不充分であると、電子供与層１０が他方の電極４０と近接しすぎて、整流性の悪化や短絡を招く恐れがある。層厚ｆを５ｎｍ未満とすることは作製上困難でもある。
また、層厚ｆが１００ｎｍより大きいと、電荷分離後のキャリアの移動に対する抵抗が大きくなり、電極でのキャリア収集効率が低下する恐れがある。
電子受容層２０の基部２１と他方の電極４０との間に、（半）導体層６０を介在させた後記の第２実施形態においては、電子受容層２０の基部２１の層厚ｆが薄くても、整流性の悪化や短絡は起こりにくい。したがって、この場合、電子供与層１０の基部１１の厚さｅは１〜１００ｎｍが好ましい。
【００３２】
電子供与・受容接合層１の層厚（＝活性層１Ａ、電子供与層１０の基部１１、及び電子受容層２０の基部２１の総膜厚）は特に制限されず、２０〜４４００ｎｍの範囲内であるのが好ましく、１００〜１０００ｎｍの範囲内であるのが特に好ましい。電子供与・受容接合層１の層厚が１００ｎｍ未満であると吸光量が不充分となる場合があり、１０００ｎｍを超えると電子供与・受容接合層１の作製が困難となる場合がある。
【００３３】
図３Ａ〜図３Ｃを参照して、活性層１Ａの平面パターン例について説明する。図３Ａ〜図３Ｃは図１のIII−III断面図である。
【００３４】
図３Ａに示す活性層１Ａの平面パターンは、電子供与層１０と電子受容層２０とがいずれも、平面視ストライプ状にパターン形成された例である。
【００３５】
図３Ｂに示す活性層１Ａの平面パターンは、電子受容層２０が平面視格子状にパターン形成され、電子供与層１０が平面視マトリクス状に形成された例である。
図３Ｂに示す例では、電子供与層１０の個々の断面視短冊状部１２Ａの平面形状は矩形状である。電子供与層１０の個々の断面視短冊状部１２Ａの平面形状は、正円状あるいは楕円状など任意である。
【００３６】
図３Ｃに示す活性層１Ａの平面パターンは、電子供与層１０が平面視格子状にパターン形成され、電子受容層２０が平面視マトリクス状に形成された例である。
図３Ｃに示す例では、電子受容層２０の個々の断面視短冊状部２２Ａの平面形状は矩形状である。電子受容層２０の個々の断面視短冊状部２２Ａの平面形状は、正円状あるいは楕円状など任意である。
【００３７】
光電変換素子１０１において、電極３０、４０の材質は導電体であれば特に限定されるものではなく、金属、合金、半金属、金属化合物、及び有機導体などが挙げられる。これらはドーパントを含んでいてもよい。少なくとも一方の電極は透光性電極である必要がある。
電極３０、４０の材質としては例えば、金、銀、白金、及びアルミニウムなどの金属及びこれらの合金、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、及びアルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）などの金属酸化物、カーボンナノチューブ、及びグラフェンなどの半金属などが挙げられる。
【００３８】
電極３０、４０の膜厚は特に制限されず、５〜２００ｎｍであるのが好ましい。電極３、４０の膜厚は薄すぎるとシート抵抗が大きくなり、発生したキャリアを充分に外部回路へ伝達できなくなる。電極３０、４０の膜厚は厚すぎると作製上困難であったり、コストが高くなったりする。
【００３９】
電極３０、４０を形成させる方法は特に限定されるものではなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、及びＣＶＤ法などの気相成膜法、あるいはスピンコート法、ディップコート法、及びスクリーン印刷法などの液相成膜法等が挙げられる。
【００４０】
電子供与層１０の材質は特に限定されるものではなく、有機半導体が好ましく、結晶性有機高分子がより好ましい。
電子供与層１０の材質としては例えば、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体、及びポリフェニレンビニレン誘導体などの高分子化合物及びそれらの共重合体、あるいはフタロシアニン誘導体及びその金属錯体、ポルフィリン誘導体及びその金属錯体、ペンタセンなどのアセン誘導体、ジアミン誘導体などの低分子化合物が挙げられる。ポリ（３−ヘキシルチオフェン）、ポリ（３−（２−メチルへキサン）オキシカルボニルジチオフェン）、及び３−（６−ブロモヘキシル）チオフェン・３−ヘキシルチオフェン共重合体などが好ましい。
電子供与層１０は特に支障のない限りにおいて、有機半導体に合わせて無機半導体を含むことができる。電子供与層１０は不可避不純物を含むことができる。
【００４１】
電子受容層２０の材質は特に限定されるものではなく、有機半導体が好ましい。
電子受容層２０の材質としては例えば、フラーレン誘導体、ペリレン誘導体、及びナフタレン誘導体などが挙げられる。フェニルＣ６１酪酸メチルエステル、及びフェニルＣ７１酪酸メチルエステルなどが好ましい。
電子受容層２０は特に支障のない限りにおいて、有機半導体に合わせて無機半導体を含むことができる。電子受容層２０は不可避不純物を含むことができる。
【００４２】
本実施形態の光電変換素子１０１の製造方法は特に制限されない。
電子供与層１０及び／又は電子受容層２０が有機半導体からなる場合、光電変換素子１０１は例えば、以下のようにナノインプリント法を用いて製造できる。
【００４３】
本実施形態の光電変換素子１０１は、
電子供与層１０と電子受容層２０とのうち一方の層の構成材料からなる平坦膜を成膜し、この平坦膜に対して、上記一方の層の断面視櫛歯状のパターンに対応した反転パターンを有するモールドを、上記一方の層の構成材料の融点をＴｍ（℃）としたとき、Ｔｍ−１００（℃）以上Ｔｍ（℃）未満の温度範囲内で押圧して、断面視櫛歯状のパターンに成形して、上記一方の層を形成する工程と、
上記一方の層の上に、電子供与層１０と電子受容層２０とのうち他方の層の構成成分と上記一方の層が溶解する溶媒を含む少なくとも１種の溶媒とを含む塗布剤を塗布した後、少なくとも１種の溶媒を除去して、上記他方の層を形成する工程とを有する製造方法によって、製造できる。
【００４４】
例えば、電子供与層１０と電子受容層２０とのうち電子供与層１０を先に形成する場合、本実施形態の光電変換素子１０１は以下のようにして製造できる。
【００４５】
一方の電極３０が形成された基板上に、電子供与層１０の構成材料からなる平坦膜を成膜する。この平坦膜に対して、電子供与層１０の断面視櫛歯状のパターンと図３Ａ〜図３Ｃに示したような平面パターンに対応した反転パターンを有するモールドを、電子供与層１０の構成材料の融点をＴｍ（℃）としたとき、Ｔｍ−１００（℃）以上Ｔｍ（℃）未満の温度範囲内で押圧して、モールドのパターンを転写する。こうすることで、平坦膜を断面視櫛歯状のパターンに成形することができる。
【００４６】
電子供与層１０の温度が下がり固化した後、この上に、その断面視櫛歯型構造が崩れない条件で、電子受容層２０の構成成分と先に形成した電子供与層１０が溶解する溶媒を含む少なくとも１種の溶媒とを含む塗布剤を塗布し、少なくとも１種の溶媒を除去して、電子受容層２０を形成する。
電子受容層２０成膜の過程において、電子供与層１０上に上記塗布剤を塗布する際に電子供与層１０の一部が溶解して、先に成膜した電子供与層１０の一部とその上に成膜された電子受容層２０の一部が混在した混在層１Ｍが形成される。
以上のようにして、断面視櫛歯型構造の電子供与・受容接合層１を形成することができる。
その後、電子供与・受容接合層１上に他方の電極４０を形成することで、光電変換素子１０１が製造される。
【００４７】
電子供与層１０となる平坦膜の成膜法は特に制限されず、真空蒸着法及びスパッタリング法などの気相成膜法、あるいはスピンコート法、ディップコート法、及びスプレーコート法などの液相成膜法等が挙げられる。
電子受容層２０の成膜法は液相成膜法であれば特に制限されず、スピンコート法、ディップコート法、及びスプレーコート法等が挙げられる。
電子供与層１０となる平坦膜および電子受容層２０は、成膜条件や成膜方法を変えて、複数段階で成膜を実施してもよい。
【００４８】
ナノインプリント法に用いられるモールドは、シリコン、ガラス、及び金属などからなり、その表面に電子供与層１０の断面視櫛歯型構造に対応する凹凸パターンを有する型である。かかるモールドの作製方法は特に限定されるものではなく、例えば、熱酸化シリコン基板に対して電子線描画によりレジストパターンを形成し、これをマスクとして基板をドライエッチングする方法、Ｃｒスパッタ石英ガラス基板に対して電子線描画によりレジストパターンを形成し、これをマスクとして基板をドライエッチングする方法、及び、シリコン基板に対して電子線描画によりレジストパターンを形成し、これをマスクとして基板をウェットエッチングする方法等が挙げられる。
【００４９】
上記の製造方法によれば、電子供与・受容接合層１のパターン精度が良好で均一性が高く、良好な電荷分離と良好な光電変換効率を示す光電変換素子１０１を製造することができる。
また、上記の製造方法では、電子受容層２０を成膜する際に同時に混在層１Ｍを形成しているので、工程数が少なく、好ましい。
【００５０】
電子供与層１０の非混在層と、混在層１Ｍと、電子受容層２０の非混在層とを別工程で形成しても構わない。
例えば、断面視櫛歯状のパターンを有する電子供与層１０を形成した後、電子供与材料と電子受容材料とを含む混在層用の塗布剤を塗布し、溶媒を除去して、混在層１Ｍを成膜し、その後、電子受容層を成膜することができる。この場合、混在層は共蒸着等の気相成膜によって成膜してもよい。電子受容層についても蒸着等の気相成膜によって成膜してもよい。
電子供与層１０の非混在層と、混在層１Ｍと、電子受容層２０の非混在層とを別工程で形成しても、電子供与材料と電子受容材料とを含む混在層１Ｍを介在させることで、電子供与層１０と電子受容層２０との密着性を高めることができる。
【００５１】
以上説明したように、電子供与・受容接合層１内に、電子供与層１０の材料と電子受容層２０の材料とが混在した混在層１Ｍが形成され、電子供与層１０と電子受容層２０とが断面視櫛歯状構造を有する構成の本実施形態によれば、電子供与層１０と電子受容層２０との界面積を大きくすることができ、電子供与層１０と電子受容層２０との密着性が良く、電荷分離効率と光電変換効率の向上を図ることが可能な、非バルクヘテロ結合型の光電変換素子１０１を提供することができる。
【００５２】
「第２実施形態」
図面を参照して、本発明に係る第２実施形態の光電変換素子について説明する。
図４は本実施形態の光電変換素子の模式断面図である。
本実施形態の基本構成は第１実施形態と同様であり、同じ構成要素には同じ参照符号を付して、説明を省略する。
【００５３】
本実施形態の光電変換素子１０２は、第１実施形態と同様に、電極主面同士が互いに対向して配置された一対の電極３０、４０と、これらの間に形成された断面視櫛歯状の電子供与層１０（ｐ層）及び断面視櫛歯状の電子受容層２０（ｎ層）からなる電子供与・受容接合層１とを備えている。
本実施形態においても、電子供与・受容接合層１内には、電子供与層１０の材料と電子受容層２０の材料とが混在した混在層１Ｍが形成されている。この混在層１Ｍは、電子供与層１０と電子受容層２０の断面視櫛歯状に沿って形成されている。
断面視櫛歯型構造の活性層の平面パターン例（III−III断面図）は、第１実施形態において図３Ａ〜図３Ｃに示したのと同様である。
【００５４】
本実施形態ではさらに、電子供与層１０の基部１１と一方の電極３０、及び／又は、電子受容層２０の基部２１と他方の電極４０との間に、半導体層及び／または導体層が形成されている。以下、「半導体層及び／または導体層」を（半）導体層と表記する。
本実施形態では、電子供与層１０の基部１１と一方の電極３０との間に（半）導体層５０が形成され、電子受容層２０の基部２１と他方の電極４０との間に（半）導体層６０が形成されている。
【００５５】
（半）導体層５０、６０の材質は特に限定されるものではなく、例えば、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、及びポリアニリンなどの高分子化合物、カーボンナノチューブなどの半金属、酸化チタン、酸化モリブデン、及びフッ化リチウムなどの金属化合物、あるいはアルミニウム合金及びマグネシウム合金などの合金などが挙げられる。
【００５６】
（半）導体層５０、６０を形成させる方法は特に限定されるものではなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、及びＣＶＤ法などの気相成膜法、あるいはスピンコート法、ディップコート法、及びスクリーン印刷法などの液相成膜法等が挙げられる。
【００５７】
本実施形態の光電変換素子１０２は、第１実施形態と同様の構造の電子供与・受容接合層１を備えており、第１実施形態と同様の効果が得られる。
本実施形態の光電変換素子１０２は、（半）導体層５０、６０の成膜工程が増えることを除けば、第１実施形態と同様に製造できる。
電子供与・受容接合層１内に、電子供与層１０の材料と電子受容層２０の材料とが混在した混在層１Ｍが形成され、電子供与層１０と電子受容層２０とが断面視櫛歯状構造を有する構成の本実施形態によれば、電子供与層１０と電子受容層２０との界面積を大きくすることができ、電子供与層１０と電子受容層２０との密着性が良く、電荷分離効率と光電変換効率の向上を図ることが可能な、非バルクヘテロ結合型の光電変換素子１０２を提供することができる。
【００５８】
「第３実施形態」
図面を参照して、本発明に係る第３実施形態の光電変換素子について説明する。
図５は本実施形態の光電変換素子の模式断面図である。
本実施形態の基本構成は第１実施形態と同様であり、同じ構成要素には同じ参照符号を付して、説明を省略する。
【００５９】
本実施形態の光電変換素子１０３は、電極主面同士が互いに対向して配置された一対の電極３０、４０と、これらの間に形成された電子供与層７０（ｐ層）及び電子受容層８０（ｎ層）からなる電子供与・受容接合層２とを備えている。本実施形態の光電変換素子１０３は、電子供与層７０及び電子受容層８０がいずれもベタ膜である平面結合型の光電変換素子である。
本実施形態において、電子供与・受容接合層２内には、電子供与層７０の材料と電子受容層８０の材料とが混在した混在層２Ｍが形成されている。
【００６０】
図面上は、電子供与・受容接合層２において、上記の混在層２Ｍと、電子供与層７０の材料と電子受容層８０の材料とが混在していない非混在層とが明確に界面を形成しているように図示しているが、実際にはこれらの界面は明確でない場合がある。
本実施形態において、電荷分離に寄与している電子供与層（ｐ層）７０と電子受容層（ｎ層）８０との界面（ｐ／ｎ界面）は、混在層２Ｍ内に含まれている。
【００６１】
平面結合型の光電変換素子１０３においても、電子供与・受容接合層２内に、電子供与層７０の材料と電子受容層８０の材料とが混在した混在層２Ｍを形成することで、電子供与層７０と電子受容層８０との密着性を向上させることができる。
混在層２Ｍの層厚は特に制限されない。
混在層２Ｍの層厚は明確に測定できない場合もある。
第１実施形態と同様、電子供与層７０と電子受容層８０とが良好に密着し、電荷分離界面積の増大効果が得られ、かつ電荷分離界面で発生したキャリアの移動経路が良好に通じた構造が安定的に得られることから、混在層２Ｍの層厚は０．５〜５０ｎｍであるのが好ましい。
混在層２Ｍの層厚が０．５ｎｍ未満では、電子供与層７０と電子受容層８０との間に混在層２Ｍが形成されない箇所が生じてこれらの層の密着性が低下する部分が生じる恐れがあり、また電荷分離界面積の増大効果が充分に得られない場合がある。
混在層２Ｍの層厚が５０ｎｍ超では、電子供与・受容接合層２内を移動するキャリアの移動経路が通じ難くなり、電極３０、４０でのキャリア収集効率が低減する恐れがある。
【００６２】
電子供与層１０の層厚と電子受容層２０の層厚は特に制限されない。
本実施形態では、電子供与・受容接合層２内に混在層２Ｍが形成されているので、電子供与層７０と電子受容層８０との接合界面が明確ではなく、これらの層の層厚が明確でない場合がある。
第１実施形態と同様、電子供与層７０と電子受容層８０との接合界面が明確でない場合には、混在層２Ｍは、層厚の半分が電子供与層７０に属し、残りの半分が電子受容層８０に属しているとみなす。
【００６３】
電子供与層７０の層厚と電子受容層８０の層厚はいずれも、５０〜２５０ｎｍが好ましい。
電子供与層７０および電子受容層８０の層厚が５０ｎｍ未満では、充分な光吸収がなされず光電変換効率が低下する恐れがある。電子供与層７０および電子受容層８０の層厚が２５０ｎｍ超では、電荷分離後のキャリアの移動に対する抵抗が大きくなり、電極でのキャリア収集効率が低下する恐れがある。
電子供与層７０の層厚と電子受容層８０とからなる活性層である電子供与・受容接合層２の層厚は５０．５〜３００ｎｍが好ましい。
電子供与層７０の層厚と電子受容層８０の層厚とは同一でも非同一でもよい。
【００６４】
本実施形態の光電変換素子１０３は、
電子供与層７０と電子受容層８０とのうち一方の層を形成する工程と、
上記一方の層の上に、電子供与層７０と電子受容層８０とのうち他方の層の構成成分と上記一方の層が溶解する溶媒を含む少なくとも１種の溶媒とを含む塗布剤を塗布した後、溶媒を除去して、上記他方の層を形成する工程とを有する製造方法によって、製造できる。
【００６５】
電子供与・受容接合層２内に、電子供与層７０の材料と電子受容層８０の材料とが混在した混在層２Ｍが形成された構成の本実施形態によれば、電子供与層７０と電子受容層８０との密着性が良く、電荷分離効率と光電変換効率の向上を図ることが可能な、平面結合型の光電変換素子１０３を提供することができる。
【００６６】
「太陽電池」
上記第１〜第３実施形態の光電変換素子１０１〜１０３は、カバーガラス及び保護フィルム等を付けて、太陽電池として利用することができる。
【実施例】
【００６７】
本発明に係る実施例及び比較例について説明する。【００６８】
以下の実施例１〜３では、上記実施形態の光電変換素子１０１〜１０３を作製した。活性層の平面パターンは、図３Ａに示したストライプ状パターンとした。
比較例１〜３は混在層が形成されない条件とした以外は、実施例１〜３と同様にして、比較用の光電変換素子を得た。【００６９】
＜断面視櫛歯構造の寸法、モールドの寸法＞
実施例２、３における断面視櫛歯構造の寸法は以下の通りとした。
電子供与層１０のストライプ幅ａ（混在層１Ｍの半分の厚みを含む）＝１００ｎｍ、電子受容層２０のストライプ幅ｂ（混在層１Ｍの半分の厚みを含む）＝１００ｎｍ、活性層１Ａの層厚ｄ＝５００ｎｍ、電子供与層１０の基部１１の厚さｅ（混在層１Ｍの半分の厚みを含む）＝５０ｎｍ、電子受容層２０の基部２１の厚さｆ（混在層１Ｍの半分の厚みを含む）＝５０ｎｍ。
実施例２、３において、電子供与層１０のパターン形成に用いたモールドは、幅１００ｎｍ、長さ６ｍｍ、深さ５００ｎｍ、ピッチ２００ｎｍの複数のトレンチを有しており、このモールドの断面視櫛歯型構造が形成された部分の平面視面積は６ｍｍ×６ｍｍであった。【００７０】
＜変換効率＞
下記各例において、光電変換素子の変換効率測定は、ソーラーシミュレーターを用いて行った。変換効率は、キセノンランプ（５００Ｗ）により擬似太陽光を照射し（ＡＭ１．５Ｇ、１ｋＷ／ｍ２）、Ｉ−Ｖ曲線を測定して、算出した。【００７１】
＜実施例１＞
以下のようにして、図５に示した構造の光電変換素子１０３を作製した。
表面に膜厚１００ｎｍのＩＴＯ透明電極が形成された層厚０．７ｍｍの電極基板に、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（以下、「Ｐ３ＨＴ」と略記。）をスピンコートし、１５０℃３０ｍｉｎの熱処理を行って、層厚１００ｎｍの電子供与層を形成した。
次に、上記電子供与層上にフェニルＣ６１酪酸メチルエステル（以下、「ＰＣＢＭ」と略記。）をジクロロメタン／クロロホルム混合溶媒に溶解した溶液をスピンコートし、１５０℃３０ｍｉｎの熱処理を行って、層厚１００ｎｍの電子受容層を形成した。
以上のようにして、電子供与層と電子受容層とからなる電子供与・受容接合層を形成した。
電子供与・受容接合層形成の過程において、電子供与層上にＰＣＢＭ溶液を塗布する際に電子供与層の上層部が溶解して、先に成膜した電子供与層の上層部とその上に成膜された電子受容層の下層部が混在した混在層が形成された。混在層の層厚ｃは２０ｎｍであった。電子供与層の非混在層と電子受容層の非混在層の層厚はいずれも８０ｎｍであった。
すなわち、層厚１００ｎｍの電子供与層のうち、１０ｎｍ×２が混在層、残りの８０ｎｍが非混在層であった。同様に、層厚１００ｎｍの電子受容層のうち、１０ｎｍ×２が混在層、残りの８０ｎｍが非混在層であった。
最後に、Ａｌを膜厚１００ｎｍで真空蒸着して、光電変換素子を得た。変換効率を測定した結果、１．５％であった。【００７２】
＜実施例２＞
表面に膜厚１００ｎｍのＩＴＯ透明電極が形成された層厚０．７ｍｍの電極基板に、Ｐ３ＨＴをスピンコートし、１５０℃３０ｍｉｎの熱処理を行って、層厚３００ｎｍのＰ３ＨＴ層を形成した。
次に、上記モールドを用い、１８０℃４０ＭＰａで上記Ｐ３ＨＴ層を加熱加圧して、モールドのパターンを転写し、その後、１５０℃３０ｍｉｎの熱処理を行って、ａ＝１００ｎｍ、ｄ＝５００ｎｍ、ｅ＝５０ｎｍの断面視櫛歯構造の電子供与層を形成した。
次に、上記断面視櫛歯構造の電子供与層上に、ＰＣＢＭ−ジクロロメタン／クロロホルム溶液をスピンコートし、１５０℃３０ｍｉｎの熱処理を行って、ｂ＝１００ｎｍ、ｆ＝５０ｎｍの電子受容層を形成した。
以上のようにして、電子供与層と電子受容層とからなる電子供与・受容接合層を形成した。
電子供与・受容接合層形成の過程において、断面視櫛歯構造の電子供与層上にＰＣＢＭ溶液を塗布する際に電子供与層の一部が溶解して、先に成膜した電子供与層の一部とその上に成膜された電子受容層の一部が混在した混在層が形成された。混在層は、先に成膜された断面視櫛歯構造の電子供与層の表面形状に沿って形成された。
混在層の層厚ｃは２０ｎｍであった。電子供与層の非混在層のストライプ幅と電子受容層の非混在層のストライプ幅はいずれも８０ｎｍであった。
すなわち、電子供与層のストライプ幅１００ｎｍのうち、１０ｎｍ×２が混在層、残りの８０ｎｍが非混在層のストライプ幅であった。同様に、電子受容層のストライプ幅１００ｎｍのうち、１０ｎｍ×２が混在層、残りの８０ｎｍが非混在層のストライプ幅であった。
最後に、Ａｌを膜厚１００ｎｍで真空蒸着して、素子を得た。変換効率を測定した結果、３．５％であった。【００７３】
＜実施例３＞
表面に膜厚１００ｎｍのＩＴＯ透明電極が形成された層厚０．７ｍｍの電極基板に、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）との水溶液をスピンコートし、１１０℃１ｈｒ乾燥させて、膜厚３０ｎｍの（半）導体層を形成した。
実施例２と同様に、断面視櫛歯構造の電子供与・受容接合層を形成した。実施例２と同様に、電子供与・受容接合層形成の過程において、電子供与層上にＰＣＢＭ溶液を塗布する際に電子供与層の一部が溶解して、先に成膜した電子供与層の一部とその上に成膜された電子受容層の一部が混在した混在層が形成された。電子供与・受容接合層の寸法ａ〜ｆは実施例２と同様であった。
次に、チタンプロポキシド溶液をスピンコートし、１１０℃１ｈｒ乾燥させて、膜厚１０ｎｍの（半）導体層を形成した。
最後に、Ａｌを膜厚１００ｎｍで真空蒸着して、素子を得た。変換効率を測定した結果、３．９％であった。【００７４】
＜比較例１＞
ＰＣＢＭ−ジクロロメタン／クロロホルム溶液の代わりに、ＰＣＢＭをジクロロメタン溶媒にのみ溶解した溶液を用いた以外は実施例１と同様にして、比較用の光電変換素子を得た。混在層は形成されなかった。変換効率は、０．８％であった。【００７５】
＜比較例２＞
ＰＣＢＭ−ジクロロメタン／クロロホルム溶液の代わりに、ＰＣＢＭをジクロロメタン溶媒にのみ溶解した溶液を用いた以外は実施例２と同様にして、比較用の光電変換素子を得た。混在層は形成されなかった。
電子供与・受容接合層の寸法ａ〜ｆは以下の通りであった。
ａ＝１００ｎｍ、ｄ＝５００ｎｍ、ｅ＝５０ｎｍ、ｂ＝１００ｎｍ、ｆ＝５０ｎｍ、ｃ＝０ｎｍ。
変換効率は、１．３％であった。【００７６】
＜比較例３＞
ＰＣＢＭ−ジクロロメタン／クロロホルム溶液の代わりに、ＰＣＢＭをジクロロメタン溶媒にのみ溶解した溶液を用いた以外は実施例３と同様にして、比較用の光電変換素子を得た。混在層は形成されなかった。
電子供与・受容接合層の寸法ａ〜ｆは以下の通りであった。
ａ＝１００ｎｍ、ｄ＝５００ｎｍ、ｅ＝５０ｎｍ、ｂ＝１００ｎｍ、ｆ＝５０ｎｍ、ｃ＝０ｎｍ。
変換効率は、１．７％であった。【００７７】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、適宜設計変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の光電変換素子は、太陽電池、発光素子、受光素子、及びその他各種センサなどに好ましく適用できる。【００７９】
この出願は、２０１１年１月２１日に出願された日本出願特願２０１１−０１０６１１号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００８０】
１０１〜１０３  光電変換素子
１、２  電子供与・受容接合層
１Ａ  活性層
１Ｍ、２Ｍ  混在層
１０、７０  電子供与層
１１  基部
１２  断面視ストライプ状部
１２Ａ  断面視短冊状部
２０、８０  電子受容層
２１  基部
２２  断面視ストライプ状部
２２Ａ  断面視短冊状部
３０、４０  電極
３０Ａ、４０Ａ  電極主面
５０、６０  （半）導体層
７０  電子供与層
８０  電子受容層
【図１】
2012098876.tif 000003
【図２】
2012098876.tif 000004
【図３Ａ】
2012098876.tif 000005
【図３Ｂ】
2012098876.tif 000006
【図３Ｃ】
2012098876.tif 000007
【図４】
2012098876.tif 000008
【図５】
2012098876.tif 000009
【国際調査報告】
2012098876.tif 000010
2012098876.tif 000011
2012098876.tif 000012
2012098876.tif 000013