(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極の間に配設された活性層とを備える光電池であって、
前記活性層は、電子供与体材料および電子受容体材料を含み、前記電子受容体材料は第１のフラーレンと、前記第１のフラーレンとは異なる第２のフラーレンとを備え、かつ、前記第１のフラーレンはＣ７０からなる非置換フラーレンであり、前記第２のフラーレンはＰＣＢＭまたはＰＣＢＧから選択される置換フラーレンであるとともに、前記第１のフラーレンの前記第２のフラーレンに対する重量比が少なくとも１：２０かつ高くても１０：１である光電池。
【請求項２】
前記重量比が少なくとも１：１０かつ高くても１０：１である請求項１に記載の光電池。
【請求項３】
前記重量比が少なくとも１：５かつ高くても１０：１である請求項１に記載の光電池。
【請求項４】
前記重量比が少なくとも１：３かつ高くても１０：１である請求項１に記載の光電池。
【請求項５】
前記重量比が少なくとも１：１かつ高くても１０：１である請求項１に記載の光電池。
【請求項６】
前記重量比が少なくとも１：２０かつ高くても３：１である請求項１に記載の光電池。
【請求項７】
前記置換フラーレンがＰＣＢＭである請求項１に記載の光電池。
【請求項８】
前記光電池が少なくとも０．５％の効率を有する請求項１に記載の光電池。
【請求項９】
前記光電池が少なくとも１％の効率を有する請求項１に記載の光電池。
【請求項１０】
前記光電池が少なくとも２％の効率を有する請求項１に記載の光電池。
【請求項１１】
前記光電池が、加熱前の第１の効率と、少なくとも５０℃の温度で少なくとも５分間加熱した後の第２の効率とを有し、前記第２の効率が前記第１の効率の少なくとも５０％である請求項１に記載の光電池。
【請求項１２】
前記光電池が、加熱前の第１の効率と、少なくとも５０℃の温度で少なくとも５分間加熱した後の第２の効率とを有し、前記第２の効率が前記第１の効率の少なくとも８０％である請求項１に記載の光電池。
【請求項１３】
前記光電池が、加熱前の第１の効率と、少なくとも５０℃の温度で少なくとも５分間加熱した後の第２の効率とを有し、前記第２の効率が前記第１の効率の少なくとも９０％である請求項１に記載の光電池。
【請求項１４】
前記第１のフラーレンおよび前記第２のフラーレンが相分離できないものである請求項１に記載の光電池。
【請求項１５】
前記電子供与体材料が、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリフェニレン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチエニルビニレン、ポリチオフェン、ポリポルフィリン、ポルフィリニック・マクロサイクル、ポリメタロシン、ポリイソチアナフタレン、ポリフタロシアニン、ディスコティック液晶ポリマー、またはそれらの誘導体を備える請求項１に記載の光電池。
【請求項１６】
請求項１に記載の光電池を複数備え、複数の光電池のうちの少なくともいくつかが電気的に接続されているモジュール。
【請求項１７】
前記複数の光電池のうちの少なくともいくつかが直列に接続されている請求項１６に記載のモジュール。
【請求項１８】
前記複数の光電池のうちの少なくともいくつかが並列に接続されている請求項１６に記載のモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国特許法１１９条（ｅ）により２００５年３月２１日に出願した米国仮出願第６０／６６４，１１４号の優先権を主張するものであり、その内容を本願に援用する。
【０００２】
本発明は、光電池ならびに関連したモジュールに関する。
【背景技術】
【０００３】
ポリマー光電池は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するために使用され得る。そのような電池は一般に、電子供与体材料および電子受容体材料を含む光活性層を含む。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、光電池ならびに関連したモジュールに関する。
【０００５】
別の態様では、本発明は、２つの電極およびこの２つの電極の間に１つの活性層を含む光電池を特徴とする。少なくとも約５０℃の温度で少なくとも約５分間加熱された後の光電池の効率は、加熱される前の光電池の効率の少なくとも約５０％である。
【０００６】
別の態様では、本発明は、複数の光電池（例えば１つまたは複数の現行の光電池）を含むモジュールを特徴とする。光電池のうちの少なくともいくつかは電気的に接続される（例えば、複数の電池のうちのいくつかが直列に接続され、かつ／または複数の電池のうちのいくつかが並列に接続される）。
【０００７】
実施形態は、以下の特徴の１つまたは複数を含むことができる。
第１のフラーレンはＣ７０からなる非置換フラーレンであり、第２のフラーレンの例はＣ６１フェニル酪酸メチル・エステル（ＰＣＢＭ）またはＣ６１フェニル酪酸グリシドール・エステル（ＰＣＢＧ）から選択される置換フラーレンである。いくつかの実施形態では、第１のフラーレンおよび第２のフラーレンが実質的に相分離できないものでもよい。
【０００８】
２つのフラーレンの重量比は、少なくとも約１：１０（例えば、少なくとも約１：５、少なくとも約１：３、または少なくとも約１：１）および／または、高くても約３：１でもよい。
【０００９】
光電池は、少なくとも約０．５％（例えば、少なくとも約１％または少なくとも約２％）の効率を有することができる。
少なくとも約５０℃の温度で少なくとも約５分間加熱された後の光電池の効率は、加熱される前の光電池の効率の少なくとも約５０％（例えば、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％）でもよい。
【００１０】
活性層は、電子供与体材料をさらに含むことができる。例示の電子供与体材料は、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリフェニレン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチエニルビニレン、ポリチオフェン、ポリポルフィリン、ポルフィリニック・マクロサイクル、ポリメタロシン、ポリイソチアナフタレン、ポリフタロシアニン、ディスコティック液晶ポリマー、それらの誘導体、および／またはそれらの組合せを含む。
【００１１】
本発明の他の特徴および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。
様々な図面において同じ参照符号は同じ要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】光電池の実施形態の断面図。
【図２】特定の条件下で加熱された後の光電池の効率の変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、基板１１０、カソード１２０、正孔キャリア層１３０、活性層１４０（電子受容体材料および電子供与体材料を含む）、正孔阻止層１５０、アノード１６０および基板１７０を含む光電池１００の断面図を示す。
【００１４】
一般に、使用中に、光は基板１１０の表面に当たり、基板１１０、カソード１２０および正孔キャリア層１３０を通過する。次いで、光は、活性層１４０と相互作用して、電子供与体材料から電子受容体材料まで電子を移動させる。次いで、電子受容体材料が、正孔阻止層１５０を通してアノード１６０へ電子を送り、電子供与体材料が、正孔キャリア層１３０を通してカソード１２０へ正孔を送る。電子がアノード１６０から負荷を通ってカソード１２０に進むように、アノード１６０とカソード１２０は外部負荷によって電気接続されている。
【００１５】
活性層１４０の電子受容体材料はフラーレンを含むことができる。いくつかの実施形態では、活性層１４０は１つまたは複数の非置換フラーレンと、１つまたは複数の置換フラーレンとを含むことができる。非置換フラーレンの例は、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４およびＣ９２を含む。置換フラーレンの例は、ＰＣＢＭおよびＰＣＢＧを含む。
【００１６】
本願に使用される用語「フラーレン」は、複数の炭素原子を有する３次元炭素骨格を含む化合物、例えば分子を意味する。そのようなフラーレンの炭素骨格は一般に、閉殻を形成するが、これは、形状が例えば球状または半球状である。あるいは、炭素骨格は、例えば管状の形などの不完全な閉殻を形成することがある。フラーレンの炭素原子は一般に、４面体の網状組織内の最も近い３つの隣接格子に連結される。用語「フラーレン」は、非置換フラーレンおよび置換フラーレンの両方を含む。
【００１７】
非置換フラーレンをＣｊとして示すことができ、ｊは炭素骨格の炭素原子の数と関係がある整数である。例えば、Ｃ６０は、３２の面を含む切頂２０面体を定義するが、１２の面が５角形であり、２０の面が６角形である。他の適当なフラーレンは、例えばｊが少なくとも５０であって約２５０未満でよいＣｊを含む。非置換フラーレンは一般に、単体炭素または炭素含有種などの炭素源の高温反応によって作製されることができる。例えば、十分な高温を、レーザ蒸発、電気アークまたは火炎を使用して作り出すことができる。炭素源を高温にさらすと、様々な非置換フラーレンが得られる炭素質の堆積物が形成される。一般に、非置換フラーレンは、溶剤抽出とクロマトグラフィとの組合せを使用して純化されることができる。
【００１８】
置換フラーレンは、ＰＣＢＭおよびＰＣＢＧなど１つまたは複数の置換基を含むフラーレンを含む。適当な置換基の例は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、アルコキシ基、アリル基、アリールオキシ基、ヘテロアリール基、ヘテロアリールオキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、ジアリールアミノ基、水酸基、ハロゲン基、チオ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、シアン基、ニトロ基、アシル基、アシルオキシ基、カルボキシル基およびカルボン酸エステルを含む。これらの置換基は、さらに１つまたは複数の適当な置換基によって置換されることができる。置換フラーレンは、任意の適当な方法によって調製されることができる。例えば、アルキルフラーレンの誘導体は、フラーレンを有機アルキル基のリチウムまたはアルキル基のグリニャール試薬と反応させ、次いでハロゲン化アルキルに対して反応させることにより調製されることができる。別例として、ＰＣＢＭは、塩基がある状態でメチル４−ベンゾイル酪酸塩（４−ｂｅｎｚｏｙｌｂｕｔｙｒａｔｅ）ｐ−トシルヒドラゾン（ｐ−ｔｏｓｙｌｈｙｄｒａｚｏｎｅ）に対してＣ６０を反応させることにより調製されることができる。ＰＣＢＭは、他の置換フラーレン（例えばＰＣＢＧ）を得るためにさらに変えられることができる。
【００１９】
いかなる定説に拘束されることも望まず、活性層１４０中に１つまたは複数の非置換フラーレンおよび１つまたは複数の置換フラーレンの混合物を含む光電池は、高度な熱的安定性を示すことができると信じられる。例えば、１つまたは複数の非置換フラーレンと１つまたは複数の置換フラーレンとの混合物を含む光電池がしばらくの間高温で加熱された後に被る影響は、効率上比較的小さな変化でもよい。
【００２０】
一般に、非置換フラーレンの置換フラーレンに対する重量比は、必要に応じて変えられることができる。ある実施形態では、非置換フラーレンの置換フラーレンに対する重量比は、少なくとも約１：２０（例えば、少なくとも約１：１０、少なくとも約１：５、少なくとも約１：３、または少なくとも約１：１）および／または、高くても１０：１（例えば、高くても約５：１、または高くても約３：１）でもよい。
【００２１】
いくつかの実施形態では、少なくとも約５０℃（例えば、少なくとも約１００℃、少なくとも約１５０℃、少なくとも約１７０℃、少なくとも約２００℃、少なくとも約２２５℃）の温度で少なくとも約５分（例えば少なくとも約１０分、少なくとも約１５分、少なくとも約２０分、少なくとも約３０分、少なくとも約６０分、少なくとも約１２０分）間加熱された後の光電池１００の効率は、加熱される前の効率の少なくとも約５０％（例えば少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９８％）である。
【００２２】
光電池１００は、少なくとも約０．５％（例えば少なくとも約１％、少なくとも約２％、少なくとも約３％、または少なくとも約４％）の効率を有することができる。光電池の効率は、電池に到着する太陽エネルギーの、電池によって生成される電気エネルギーに対する比を示す。光電池の効率を、当技術分野で既知の方法によって得ることができる。例えば、光電池に基づいて導出された電流・電圧曲線から求めることができる。いくつかの実施形態には、活性層１４０中の非置換フラーレンおよび置換フラーレンが実質的に相分離できないものでもよい。
【００２３】
いくつかの実施形態では、活性層１４０は、１つまたは複数の非フラーレン電子受容体材料を含むことができる。適当な電子受容体材料の例は、オキサジアゾール（ｏｘａｄｉａｚｏｌｅｓ）、炭素ナノロッド、ディスコティック液晶、無機ナノ粒子（例えば酸化亜鉛、酸化タングステン、リン化インジウム、セレン化カドミウムおよび／または硫化鉛、で形成されたナノ粒子）、無機ナノロッド（例えば、酸化亜鉛、酸化タングステン、リン化インジウム、セレン化カドミウムおよび／または硫化鉛、で形成されたナノロッド）、または電子を受け取ることができるかもしくは安定したアニオンを形成することができる部分を含むポリマー（例えば、ＣＮ基を含むポリマー、ＣＦ３基を含むポリマー）を含む。
【００２４】
活性層１４０の電子供与体材料は、共役部分を一般に有する導電性ポリマー（例えば共役有機ポリマー）を含むことができる。共役ポリマーは、オーバラップしているπ軌道を有するという点で特徴付けられ、このことは導電特性に寄与する。共役ポリマーは、２つ以上の共鳴構造を仮定することができるという点でも特徴付けられることができる。共役の有機ポリマーは、ポリマーがその共役の性質を保つ限り、例えば直線状または枝分れしたものでもよい。
【００２５】
適当な電子供与体材料の例は、１つまたは複数の、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリフェニレン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチエニルビニレン、ポリチオフェン、ポリポルフィリン、ポルフィリニック・マクロサイクル、ポリメタロシン、ポリイソチアナフタレン、ポリフタロシアニン、ディスコティック液晶ポリマー、およびそれらの誘導体または組合せを含む。電子供与体材料の誘導体の例は、例えばエポキシ樹脂、オキセタン、フランまたはシクロヘキセン酸化物などの環状エーテルであるペンダント基を有する誘導体を含む。これらの材料の誘導体は、その代わりに、またはそれに加えて他の置換基を含んでもよい。例えば、電子供与体のチオフェン構成要素は、各チオフェンの一部分の３つの位置におけるものなどフェニル基を含んでもよい。別例として、アルキル基、アルコキシル基、シアン基、アミノ基、および／または水酸基の置換基が、ポリフェニルアセチレン、ポリジフェニルアセチレン、ポリチオフェンおよびポリ（ｐ−フェニレンビニレン）共役ポリマーのうちのいずれのものの中に存在してもよい。いくつかの実施形態では、電子供与体材料はポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）である。ある実施形態では、活性層１４０は、電子供与体材料の組合せを含むことができる。
【００２６】
いくつかの実施形態では、活性層１４０は、配向された電子供与体材料（例えば液晶（ＬＣ）材料）、電気活性ポリマー結合剤キャリア（例えばＰ３ＨＴ）、および複数のナノ結晶（例えば、ＺｎＯ、ＷＯ３またはＴｉＯ２のうち少なくとも１つを含む配向されたナノロッド）を含む。液晶材料は、例えば複数のディスコチック・メソゲン（ｄｉｓｃｏｔｉｃ  ｍｅｓｏｇｅｎ）ユニットを含むディスコチック・ネマチック（ｄｉｓｃｏｔｉｃ  ｎｅｍａｔｉｃ）ＬＣ材料であり得る。各ユニットは、中心基および複数の電気活性アームを含むことができる。中心基は、少なくとも１つの芳香族環（例えばアントラセン基）を含むことができる。各電気活性アームは、複数のチオフェンの一部分および複数のアルキル基の一部分を含むことができる。光活性層内では、ユニットは、層とカラムに整列されることができる。隣接したカラムにおけるユニットの電気活性アームは、互いに組み合わせることができ、ユニット間の電子の移動を容易にする。また、電気活性ポリマーのキャリアはＬＣ材料中で分散することができ、電子の移動をさらに促進する。各ナノ結晶の表面は、複数の電気活性の界面活性剤群を含むことができ、ＬＣ材料およびポリマーのキャリアからナノ結晶まで電子の移動を容易にする。各界面活性剤群は、複数のチオフェン基を含むことができる。各界面活性剤は、例えばホスホン酸末端基によってナノ結晶に結合することができる。各界面活性剤群は、複数のアルキル基の一部分を含むこともでき、光活性層内のナノ結晶の溶解性を高める。
【００２７】
ここで光電池１００の他の構成要素に転じると、基板１１０は、一般に透明材料から形成される。本願で言及されたように、透明材料は、光電池１００の中で使用された厚さにおいて、光電池の動作中に使用されたある波長または一連の波長で、入射光の少なくとも約６０％（例えば、少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％または少なくとも約８５％）を透過させる材料である。ある波長または一連の波長の例は、約３００ナノメートルと約８５０ナノメートルの間に生じるものである。
【００２８】
基板１１０を形成することができる例示の材料は、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリマー炭化水素、セルロース系ポリマー、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエーテル、ポリエーテルケトンおよびそのような材料のコポリマーを含むそれらの誘導体を含む。ある実施形態では、ポリマーは、過フッ化炭化水素、例えば過フッ化炭化水素エーテルでもよい。いくつかの実施形態では、ポリマー材料の組合せが使用される。ある実施形態では、基板１１０の別の領域は別の材料から形成されることができる。
【００２９】
一般に、基板１１０は、可撓性、半剛体、または剛体（例えばガラス）でもよい。いくつかの実施形態では、基板１１０は、約５，０００メガパスカル未満の曲げ率を有する。ある実施形態では、基板１１０の様々な領域は、可撓性、半剛体、または不撓性でもよい（例えば、１つまたは複数の領域が可撓性であって１つまたは複数の別の領域が半剛体であるか、あるいは１つまたは複数の領域が可撓性であって１つまたは複数の別の領域が不撓性である）。
【００３０】
一般に、基板１１０は、厚さが少なくとも約１ミクロン（例えば少なくとも約５ミクロン、または少なくとも約１０ミクロン）であり、かつ／または、厚さが高くても約１，０００ミクロン（例えば、高くても約５００ミクロンの厚さ、高くても約３００ミクロンの厚さ、高くても約２００ミクロンの厚さ、高くても約１００ミクロン、または高くても約５０ミクロン）である。
【００３１】
一般に、基板１１０は、着色してあるか、または無着色でもよい。いくつかの実施形態では、基板１１０の１つまたは複数の部分が着色してあり、その一方で基板１１０の１つまたは複数の別の部分は無着色である。
【００３２】
基板１１０は、１つの平面（例えば光が当たる表面）または２つの平面（例えば光が当たる表面および対向面）を有することができるが、平面がなくてもよい。基板１１０の平坦でない面は、例えば曲がっているか、またはぎざぎざがついていることがあり得る。いくつかの実施形態では、基板１１０の平坦でない面はパターニングされる（例えば、フレネル・レンズ、レンチキュラー・レンズまたはレンズ形のプリズムを形成するためのパターン化工程を有する）。
【００３３】
カソード１２０およびアノード１６０のどちらか一方または両方は、その上に当たった光の少なくとも一部分を透過させるように構成されてもよい。例えば、カソード１２０およびアノード１６０のうち少なくとも一つは、透過性材料から形成されてよい。例示の透過性材料は、酸化スズ、例えばインジウムをドープされた酸化スズ（ＩＴＯ）などの透過性酸化物を含む。透過性材料の代替として、または透過性材料と一緒に使われるものとして、カソード１２０は、光の通過を可能にするための開いた領域および電子を通す導電材料によって画定された閉ざされた領域を有して構成されてよい。一実施形態では、カソード１２０およびアノード１６０の少なくとも一つはメッシュである。メッシュ電極を有する光電池は、例えば、同時係属であって本願の権利者が所有する米国実用新案出願第１０／３９５，８２３号明細書、第１０／７２３，５５４号および第１０／４９４，５６０号明細書に開示されており、これらの各々を本願に援用する。
【００３４】
正孔キャリア層１３０は一般に、光電池１００の中で使用される厚さで、電極１２０に正孔を移送し、かつ電極１２０への電子の移送を実質的に阻止する材料から形成される。層１３０を形成することができる材料の例は、ポリチオフェン（例えばポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン））、ポリアニリン、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレン、ポリフェニルビニレン、ポリシラン、ポリチエニレンビニレンおよび／またはポリイソチアナフタネンを含む。いくつかの実施形態では、正孔キャリア層１３０は、正孔キャリア材料の組合せを含むことができる。
【００３５】
一般に、正孔キャリア層１３０（すなわち光活性層１４０と接する正孔キャリア層１３０の表面）の上部表面と、電極１２０（すなわち正孔キャリア層１３０と接する電極１２０の表面）の上部表面の間の距離は、必要に応じて変化することができる。一般に、正孔キャリア層１３０の上部表面と電極１２０の上部表面の間の距離は、少なくとも０．０１ミクロン（例えば少なくとも約０．０５ミクロン、少なくとも約０．１ミクロン、少なくとも約０．２ミクロン、少なくとも約０．３ミクロンまたは少なくとも約０．５ミクロン）および／または高くても約５ミクロン（例えば、高くても約３ミクロン、高くても約２ミクロン、または高くても約１ミクロン）である。いくつかの実施形態では、正孔キャリア層１３０の上部表面と電極１２０の上部表面の間の距離は、約０．０１ミクロンから約０．５ミクロンである。
【００３６】
一般に、活性層１４０は、その上に当たる光子の吸収において比較的効率が良いように十分に厚く、対応する電子および正孔を形成し、かつデバイスの電極への正孔と電子の移送において比較的効率が良いように十分に薄い。ある実施形態では、層１１０は、少なくとも０．０５ミクロン（例えば、少なくとも約０．１ミクロン、少なくとも約０．２ミクロン、または少なくとも約０．３ミクロン）の厚さであり、および／または、高くても約１ミクロン（例えば、高くても約０．５ミクロン、または高くても約０．４ミクロン）の厚さである。いくつかの実施形態では、層１４０は、約０．１ミクロンから約０．２ミクロンの厚さである。
【００３７】
正孔阻止層１５０は一般に、光電池１００の中で使用される厚さで、アノード１６０に電子を移送し、かつアノード１６０への正孔の移送を実質的に阻止する材料から形成される。層１５０を形成することができる材料の例は、ＬｉＦおよび金属酸化物（例えば酸化亜鉛、酸化チタン）を含む。
【００３８】
一般に、正孔阻止層１５０は、少なくとも０．０２ミクロン（例えば、少なくとも約０．０３ミクロン、少なくとも約０．０４ミクロン、または少なくとも約０．０５ミクロン）の厚さであり、および／または、せいぜい約０．５ミクロン（例えば、高くても約０．４ミクロン、高くても約０．３ミクロン、高くても約０．２ミクロン、または高くても約０．１ミクロン）の厚さである。
【００３９】
基板１７０は、透明材料または不透明材料から形成されることができる。例えば、光電池が、動作中にアノード１６０を通り抜ける光を使用する実施形態では、基板１７０は、望ましくは透明材料から形成される。基板１７０は、前述の基板１１０と同じものでも別のものでもよい。一般に、基板１７０は、実質的に散乱性ではない。
【００４０】
いくつかの実施形態では、光電池は以下のように調製されることができる。基板１７０上に、通常の技術を使用してアノード１６０が形成され、アノード１６０上に、（例えば、真空蒸着工程または溶液コーティング工程を使用して）正孔阻止層１５０が形成される。インク・ジェット印刷、スピン・コーティング、ディップ・コーティング、ナイフ・コーティング、バー・コーティング、スプレー・コーティング、ローラー・コーティング、スロット・コーティング、グラビア・コーティング、またはスクリーン印刷など適当な工程を使用して、正孔阻止層１５０上に活性層１４０が形成される。例えば溶液コーティング工程を使用して、活性層１４０上に正孔キャリア層１３０が形成される。カソード１２０が、部分的に正孔キャリア層１３０内に配設される（例えば正孔キャリア層１３０の表面上にカソード１２０を配設してカソード１２０を押すことによる）。次いで、従来方法を使用して、カソード１２０上および正孔キャリア層１３０上に基板１１０が形成される。
【００４１】
本発明は、複数の光電池を含む太陽電池モジュールも特徴とする。少なくとも光電池のうちのいくつかは電気的に接続される。太陽電池モジュールは、一般に任意の企図されたシステムの中で構成要素として使用されることができる。そのようなシステムの例は、屋根ふき材、パッケージ標識、電池充電器、センサ、窓カーテンおよびブラインド、日除け、不透明または半透明の窓ならびに外壁パネルを含む。
【００４２】
以下の例は説明であって、限定するように意図されたものではない。
【実施例】
【００４３】
様々な電子受容体材料を含む以下の６つの光電池を調製してテストした。（１）ＰＣＢＭだけを含む光電池、（２）ＰＣＢＭとＣ６０とを２０：１の重量比で含む光電池、（３）ＰＣＢＭとＣ６０とを９：１の重量比で含む光電池、（４）ＰＣＢＭとＣ６０とを３：１の重量比で含む光電池、（５）ＰＣＢＭとＣ６０とを１：１の重量比で含む光電池、および（６）ＰＣＢＭとＣ６０とを１：３の重量比で含む光電池。
【００４４】
具体的には、２０ｍｇのＰ３ＨＴおよび１８．８ｍｇの前述のフラーレンをキシレンまたはクロロベンゼンなどの有機溶剤に溶解し、構造化ガラス−ＩＴＯ−ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレンスルホネート）の基板上に堆積させた。次に、最上部の電極として、ＬｉＦ層およびアルミニウム層を蒸着によって堆積させた。セルの調製についての詳細は、パディンガー（Ｐａｄｉｎｇｅｒ）らによる、Ａｄｖ．Ｆｕｎｃｔｌ．Ｍａｔ．２００３年第１３号の１ページに見ることができる。このようにして調製された光電池の効率を、ＯＲＩＥＬソーラシミュレータによって与えられた８００Ｗ／ｍ２（ＡＭ  １．５）の照明強度の下で、Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  ２４００ユニットによって測定された電流・電圧曲線から求めた。次に、光電池を加熱板上に置き、１７０℃で１５分間加熱した。室温までクール・ダウンした後、再び効率を測定した。１７０℃でさらに１５分間加熱してから室温までクール・ダウンした後、もう１回光電池の効率を測定した。
【００４５】
実験結果を図２に要約した。図２に示されるように、１７０℃で１５分間加熱された後の光電池（１）の効率は、熱処理前の効率の約４５％であった。光電池（２）の効率は、熱処理前の効率の約５７％であり、光電池（３）、（４）、（５）および（６）のそれぞれの効率は、熱処理前の効率の約９５％であった。その上、１７０℃で３０分間加熱された後の光電池（１）の効率は、熱処理前の効率の約１６％であった。光電池（２）の効率は、熱処理前の効率の約３０％であり、光電池（３）、（４）、（５）および（６）のそれぞれの効率は、熱処理前の効率の８０％を上回るものであった。
【００４６】
他の実施形態は、特許請求の範囲内にある。
以下、上記実施形態から把握できる技術的思想を付記する。
（付記１）
第１の電極と、
第２の電極と、
該第１の電極および該第２の電極の間に配設された活性層とを備える光電池であって、
該活性層が第１のフラーレンと該第１のフラーレンと異なる第２のフラーレンとを備え、該第１のフラーレンの該第２のフラーレンに対する重量比が少なくとも約１：２０である光電池。
（付記２）
前記重量比が少なくとも約１：１０である付記１に記載の光電池。
（付記３）
前記重量比が少なくとも約１：５である付記１に記載の光電池。
（付記４）
前記重量比が少なくとも約１：３である付記１に記載の光電池。
（付記５）
前記重量比が少なくとも約１：１である付記１に記載の光電池。
（付記６）
前記重量比が高くても約３：１である付記１に記載の光電池。
（付記７）
前記第１のフラーレンが非置換フラーレンである付記１に記載の光電池。
（付記８）
前記非置換フラーレンが、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４およびＣ９２からなる群から選択されたフラーレンを備える付記７に記載の光電池。
（付記９）
前記第２のフラーレンが置換フラーレンである付記１に記載の光電池。
（付記１０）
前記置換フラーレンがエステル基を含む付記９に記載の光電池。
（付記１１）
前記置換フラーレンがＰＣＢＭまたはＰＣＢＧである付記１０に記載の光電池。
（付記１２）
前記第１のフラーレンが非置換フラーレンである付記９に記載の光電池。
（付記１３）
前記非置換フラーレンが、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４およびＣ９２からなる群から選択されたフラーレンを備える付記１２に記載の光電池。
（付記１４）
前記光電池が少なくとも約０．５％の効率を有する付記１に記載の光電池。
（付記１５）
前記光電池が少なくとも約１％の効率を有する付記１に記載の光電池。
（付記１６）
前記光電池が少なくとも約２％の効率を有する付記１に記載の光電池。
（付記１７）
前記光電池が、加熱前の第１の効率と、少なくとも約５０℃の温度で少なくとも約５分間加熱した後の第２の効率とを有し、該第２の効率が該第１の効率の少なくとも約５０％である付記１に記載の光電池。
（付記１８）
前記光電池が、加熱前の第１の効率と、少なくとも約５０℃の温度で少なくとも約５分間加熱した後の第２の効率とを有し、該第２の効率が該第１の効率の少なくとも約８０％である付記１に記載の光電池。
（付記１９）
前記光電池が、加熱前の第１の効率と、少なくとも約５０℃の温度で少なくとも約５分間加熱した後の第２の効率とを有し、該第２の効率が該第１の効率の少なくとも約９０％である付記１に記載の光電池。
（付記２０）
前記第１のフラーレンおよび前記第２のフラーレンが実質的に相分離できないものである付記１に記載の光電池。
（付記２１）
前記活性層が電子供与体材料をさらに備える付記１に記載の光電池。
（付記２２）
前記電子供与体材料が、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリフェニレン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチエニルビニレン、ポリチオフェン、ポリポルフィリン、ポルフィリニック・マクロサイクル、ポリメタロシン、ポリイソチアナフタレン、ポリフタロシアニン、ディスコティック液晶ポリマー、またはそれらの誘導体を備える付記２１に記載の光電池。
（付記２３）
第１の電極と、
第２の電極と、
該第１の電極および該第２の電極の間に配設された活性層とを備える光電池であって、
該光電池が、加熱前の第１の効率と、少なくとも約５０℃の温度まで少なくとも約５分間加熱した後の第２の効率とを有し、該第２の効率が該第１の効率の少なくとも約５０％である光電池。
（付記２４）
前記活性層が、第１のフラーレンと、該第１のフラーレンと異なる第２のフラーレンとを備え、該第１のフラーレンが非置換フラーレンである付記２３に記載の光電池。
（付記２５）
前記非置換フラーレンが、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４およびＣ９２からなる群から選択されたフラーレンを備える付記２４に記載の光電池。
（付記２６）
前記第１のフラーレンおよび前記第２のフラーレンが実質的に相分離できないものである付記２４に記載の光電池。
（付記２７）
前記活性層が、第１のフラーレンと、該第１のフラーレンと異なる第２のフラーレンとを備え、該第２のフラーレンが置換フラーレンである付記２３に記載の光電池。
（付記２８）
前記置換フラーレンがエステル基を含む付記２７に記載の光電池。
（付記２９）
前記置換フラーレンがＰＣＢＭまたはＰＣＢＧである付記２８に記載の光電池。
（付記３０）
前記第１のフラーレンが非置換フラーレンである付記２７に記載の光電池。
（付記３１）
前記非置換フラーレンが、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４およびＣ９２からなる群から選択されたフラーレンを備える付記３０に記載の光電池。
（付記３２）
前記第１のフラーレンおよび前記第２のフラーレンが実質的に相分離できないものである付記２７に記載の光電池。
（付記３３）
前記活性層が、第１のフラーレンと、該第１のフラーレンと異なる第２のフラーレンとを備え、該第１のフラーレンの該第２のフラーレンに対する重量比が少なくとも約１：１０である付記２３に記載の光電池。
（付記３４）
前記重量比が少なくとも約１：５である付記３３に記載の光電池。
（付記３５）
前記重量比が少なくとも約１：３である付記３３に記載の光電池。
（付記３６）
前記重量比が少なくとも約１：１である付記３３に記載の光電池。
（付記３７）
前記重量比が高くても約３：１である付記３３に記載の光電池。
（付記３８）
前記第１のフラーレンおよび前記第２のフラーレンが実質的に相分離できないものである付記３３に記載の光電池。
（付記３９）
前記第１の効率が少なくとも約０．５％である付記２３に記載の光電池。
（付記４０）
前記第１の効率が少なくとも約１％である付記２３に記載の光電池。
（付記４１）
前記第１の効率が少なくとも約２％である付記２３に記載の光電池。
（付記４２）
前記第２の効率が前記第１の効率の少なくとも約８０％である付記２３に記載の光電池。
（付記４３）
前記第２の効率が前記第１の効率の少なくとも約９０％である付記２３に記載の光電池。
（付記４４）
前記活性層が電子供与体材料をさらに備える付記２３に記載の光電池。
（付記４５）
前記電子供与体材料が、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリフェニレン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチエニルビニレン、ポリチオフェン、ポリポルフィリン、ポルフィリニック・マクロサイクル、ポリメタロシン、ポリイソチアナフタレン、ポリフタロシアニン、ディスコティック液晶ポリマー、またはそれらの誘導体を備える付記４４に記載の光電池。
（付記４６）
付記１に記載の複数の光電池を備え、該光電池のうちの少なくともいくつかが電気的に接続されているモジュール。
（付記４７）
前記複数の光電池のうちの少なくともいくつかが直列に接続されている付記４６に記載のモジュール。
（付記４８）
前記複数の光電池のうちの少なくともいくつかが並列に接続されている付記４６に記載のモジュール。
（付記４９）
付記２３に記載の複数の光電池を備え、該光電池のうちの少なくともいくつかが電気的に接続されているモジュール。
（付記５０）
前記複数の光電池のうちの少なくともいくつかが直列に接続されている付記４９に記載のモジュール。
（付記５１）
前記複数の光電池のうちの少なくともいくつかが並列に接続されている付記４９に記載のモジュール。
【図１】
0005567178.tif 000002
【図２】
0005567178.tif 000003