(57)【要約】【課題】高い開口率を有し、変換効率に優れる有機薄膜太陽電池モジュールを提供する。【解決手段】基板上に電気的に直列接続した２以上の有機太陽電池素子を含む有機薄膜太陽電池モジュールであって、前記有機太陽電池素子の開放端電圧が、それぞれ０．９Ｖ以上３．０Ｖ以下であり、前記有機太陽電池素子が、それぞれ前記基板と接する透明電極を含み、前記透明電極の接続方向の幅Ｘとシート抵抗Ｒが、３００ｍｍ・Ω＜ＸＲ＜６００ｍｍ・Ωを満たす有機薄膜太陽電池モジュール。【選択図】図１
2014038975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に電気的に直列接続した２以上の有機太陽電池素子を含む有機薄膜太陽電池モジュールであって、
前記有機太陽電池素子の開放端電圧が、それぞれ０．９Ｖ以上３．０Ｖ以下であり、
前記有機太陽電池素子が、それぞれ前記基板と接する透明電極を含み、前記透明電極の接続方向の幅Ｘとシート抵抗Ｒが、３００ｍｍ・Ω＜ＸＲ＜６００ｍｍ・Ωを満たす有機薄膜太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記有機太陽電池素子が、それぞれ前記透明電極、有機光電変換層及び対向電極をこの順に含む素子であり、
前記有機光電変換層が、イオン化ポテンシャルが５．４ｅＶ以上７．５ｅＶ以下を示す材料を含む請求項１に記載の有機薄膜太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記有機太陽電池素子が、それぞれ前記透明電極、第１の有機光電変換層、中間電極、第２の有機光電変換層及び対向電極をこの順に含む素子である請求項１に記載の有機薄膜太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記第１の有機光電変換層及び前記第２の有機光電変換層の少なくと一方がイオン化ポテンシャルが５．２ｅＶ以上７．５ｅＶ以下を示す材料を含む請求項３に記載の有機薄膜太陽電池モジュール。
【請求項５】
前記第１の有機光電変換層及び前記第２の有機光電変換層が、フラーレン誘導体を含む請求項３又は４に記載の有機薄膜太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記有機太陽電池素子が、それぞれ前記透明電極、第１の有機光電変換層、第１の中間電極、第２の有機光電変換層、第２の中間電極、第３の有機光電変換層及び対向電極をこの順に含む素子である請求項１に記載の有機薄膜太陽電池モジュール。
【請求項７】
前記第１の有機光電変換層と中間電極と第２の有機光電変換層の総膜厚が１００ｎｍ以上１μｍ以下である請求項３〜６のいずれかに記載の有機薄膜太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を受けて電気を発生する有機光電変換層を備えた有機光電変換素子を２以上有する有機薄膜太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、化石燃料の枯渇問題や地球温暖化問題を背景に、クリーンエネルギー源として近年大変注目されてきており、研究開発が盛んに行なわれるようになってきた。実用化された従来の太陽電池は、単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、アモルファスＳｉ等に代表されるシリコン系太陽電池であるが、高価であることや原料Ｓｉの不足問題等が表面化するにつれて、次世代太陽電池への要求が高まりつつある。このような背景の中で、有機薄膜太陽電池は、安価で毒性が低く、原材料不足の懸念もないことから、シリコン系太陽電池に次ぐ次世代の太陽電池として大変注目を集めている。
【０００３】
有機薄膜太陽電池は、光信号を電気信号に変換するフォトダイオードや撮像素子、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池に代表されるように、光入力に対して電気出力を示す装置である。
近年の有機薄膜太陽電池は、有機太陽電池の小面積セルを高集積化して大面積としたモジュールとする傾向にある。有機薄膜太陽電池モジュールは、高集積化のため隣接するセル間を電気的に接続するが、高集積化するほど変換効率が低下してしまう問題がある。
【０００４】
一般に、有機薄膜太陽電池の透明電極（ＴＣＯ）材料には、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ）等の透明電極が用いられているが、数十Ω／□といったシート抵抗を有しているため、透明電極内での電圧降下ロスが発生してしまう。電圧降下ロスを防ぐために、透明電極の短軸幅を短くして集積化モジュールを設計すると、短軸幅を短くしただけ非発電エリアが増大することになり、基板全面積に対する発電エリアの割合である開口率が低下してしまい、モジュール効率が低下してしまう問題があった。
一方、透明電極のシート抵抗を下げるためには、高価な低抵抗透明電極の使用、透明電極に対して金属等の補助電極の使用が必要であるが、製造コストが高くなってしまう問題があった。
【０００５】
例えば、特許文献１は、複数の光起電力素子を配置し、互いに隣接する光起電力素子の受光面電極と裏面電極とをその隣接間隔部で電気的に直列接続した光起電力装置であって、透明電極の幅を広くした時に、効果的に集電できる補助電極の配置について開示する。
しかし、特許文献１のモジュールは、高価な透明電極を用いていることから安価な製造が困難となる問題がある。また、特許文献１のモジュールは、補助電極を用いていることから、当該補助電極部分は金属反射によって透明電極からの透過光が遮られることで開口率が低下し、光起電力部への太陽光の照射が一部遮られ、変換効率が低下してしまう問題があった。
【０００６】
また、特許文献２は、電極の少なくとも一部分に、電極よりも電気抵抗の低い補助電極を併設した有機光電変換素子を開示する。
一般に、陽極に用いられるＩＴＯは、陰極に比べると電気抵抗が高く、ＩＴＯ中をキャリアが輸送されるときには抵抗により効率低下を引き起こす。この影響は、使用する電極の電気抵抗が高ければ高いほど顕著に現れ、これを防ぐには高価な低抵抗電極を使用する必要があり、コスト高を招く結果となる。特許文献２では、電気抵抗の低い補助電極を併設しているが、安価な製造コストの実現には至っていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−２３４０６６公報
【特許文献２】特開２００４−１５８６６１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、高い開口率を有し、変換効率に優れる有機薄膜太陽電池モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、有機薄膜太陽電池において構成する材料種によって制御が可能である起電力すなわち開放端電圧（Ｖｏｃ）の値に着目して、透明電極内での電圧降下に関して鋭意検討した結果、高い開放端電圧を有する有機薄膜太陽電池素子を用いることで透明電極内での電圧降下を抑制することができ、透明電極の短軸長さ及び透明電極のシート抵抗の値から特定の構造を有する透明電極形状とすることで変換効率の向上がもたらされることを発見し、本発明を完成させた。
【００１０】
本発明によれば、以下の有機薄膜太陽電池モジュールが提供される。
１．基板上に電気的に直列接続した２以上の有機太陽電池素子を含む有機薄膜太陽電池モジュールであって、
前記有機太陽電池素子の開放端電圧が、それぞれ０．９Ｖ以上３．０Ｖ以下であり、
前記有機太陽電池素子が、それぞれ前記基板と接する透明電極を含み、前記透明電極の接続方向の幅Ｘとシート抵抗Ｒが、３００ｍｍ・Ω＜ＸＲ＜６００ｍｍ・Ωを満たす有機薄膜太陽電池モジュール。
２．前記有機太陽電池素子が、それぞれ前記透明電極、有機光電変換層及び対向電極をこの順に含む素子であり、
前記有機光電変換層が、イオン化ポテンシャルが５．４ｅＶ以上７．５ｅＶ以下を示す材料を含む１に記載の有機薄膜太陽電池モジュール。
３．前記有機太陽電池素子が、それぞれ前記透明電極、第１の有機光電変換層、中間電極、第２の有機光電変換層及び対向電極をこの順に含む素子である１に記載の有機薄膜太陽電池モジュール。
４．前記第１の有機光電変換層及び前記第２の有機光電変換層の少なくと一方がイオン化ポテンシャルが５．２ｅＶ以上７．５ｅＶ以下を示す材料を含む３に記載の有機薄膜太陽電池モジュール。
５．前記第１の有機光電変換層及び前記第２の有機光電変換層が、フラーレン誘導体を含む３又は４に記載の有機薄膜太陽電池モジュール。
６．前記有機太陽電池素子が、それぞれ前記透明電極、第１の有機光電変換層、第１の中間電極、第２の有機光電変換層、第２の中間電極、第３の有機光電変換層及び対向電極をこの順に含む素子である１に記載の有機薄膜太陽電池モジュール。
７．前記第１の有機光電変換層と中間電極と第２の有機光電変換層の総膜厚が１００ｎｍ以上１μｍ以下である３〜６のいずれかに記載の有機薄膜太陽電池モジュール。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高い開口率を有し、変換効率に優れる有機薄膜太陽電池モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の有機薄膜太陽電池モジュールの一実施体を示す概略断面図である。
【図２】図１の有機薄膜体太陽電池モジュールを、基板を通して第１有機太陽電池素子、第２有機太陽電池素子及び第３有機太陽電池素子を見た概略底面図である。
【図３】本発明の有機薄膜太陽電池モジュールの基板上の任意の有機太陽電池素子と当該有機太陽電池素子と隣接する他の有機太陽電池素子までの距離（ギャップ）を示した図である。
【図４】透明電極長さに対する有機太陽電池素子の相対効率の関係を示す図である。
【図５】透明電極長さに対する有機太陽電池素子の相対効率の関係を示す図である。
【図６】有機薄膜太陽電池素子の透明電極幅と相対効率の関係を示す図である。
【図７】モジュール効率（開口率×相対効率）と太陽電池素子のＸＲ（透明電極幅×シート抵抗）の関係を示す図である。
【図８】モジュール効率（開口率×相対効率）と太陽電池素子のＸＲ（透明電極幅×シート抵抗）の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［有機薄膜太陽電池モジュール］
本発明の有機薄膜太陽電池モジュールは、基板上に電気的に直列接続した２以上の有機太陽電池素子を含む。これら有機太陽電池素子の開放端電圧は、それぞれ０．９Ｖ以上３．０Ｖ以下であり、これら有機太陽電池素子が、それぞれ基板と接する透明電極を含み、当該透明電極の接続方向の幅Ｘとシート抵抗Ｒが、３００ｍｍ・Ω＜ＸＲ＜６００ｍｍ・Ωを満たす。
【００１４】
図１は、本発明の有機薄膜太陽電池モジュールの一実施体を示す概略断面図である。
有機薄膜太陽電池モジュール１は、基板１０上に並置された第１有機太陽電池素子１００、第２有機太陽電池素子２００及び第３有機太陽電池３００素子を有する。
第１有機太陽電池素子１００は、第１透明電極層１０２、第１有機層１０４及び第１金属層１０６を、この順に積層した構造を有している。第１有機太陽電池素子１００と同様に、第２有機太陽電池素子２００は、第２透明電極層２０２、第２有機層２０４及び第２金属層２０６を、この順に積層した構造を有し、第３有機太陽電池素子３００は、第３透明電極層３０２、第３有機層３０４及び第３金属層３０６を、この順に積層した構造を有する。
本実施形態において、第１金属層１０６と第２透明電極層２０２は電気的に接続しており、第２金属層２０６と第３透明電極層３０２も電気的に接続されている。透明電極層と金属層は互いに極性が異なるので、第１有機太陽電池素子１００、第２有機太陽電池素子２００及び第３有機太陽電池素子３００は直列に接続されている。
また、直列に接続されている第１有機太陽電池素子１００、第２有機太陽電池素子２００及び第３有機太陽電池素子３００は、いずれも開放端電圧（Ｖｏｃ）が０．９Ｖ以上３．０Ｖ以下である。
尚、本発明のモジュールの有機太陽電池素子は直列接続した素子が２以上あればよく、図１では有機太陽電池素子は第１〜第３有機太陽電池素子の３つであるが、素子の数は３つに限定されない。
【００１５】
本発明の有機薄膜太陽電池モジュールは、電気的に直列接続した全ての有機太陽電池素子の開放端電圧が０．９Ｖ以上３．０Ｖ以下であることで、透明電極内での電圧降下を抑制することができる。
基板上のいずれか１以上の有機太陽電池素子の開放端電圧が、０．９Ｖ未満である場合、
相対効率が低下するおそれがある。一方、基板上のいずれか１以上の有機太陽電池素子の開放端電圧が、３．０Ｖ超とは、現実的に実施されない電圧領域である。
尚、太陽電池素子の開放端電圧の下限は、好ましくは１．２Ｖ以上であり、より好ましくは１．４Ｖ以上である。同様に太陽電池素子の開放端電圧の上限は、好ましくは２．５Ｖ以下であり、より好ましくは２．０Ｖ以下である。
【００１６】
有機太陽電池素子ではなく無機太陽電池素子の場合、ｐ−ｎ間のイオン化ポテンシャルとアフィニティの差を大きくすることが困難なため、有機太陽電池のように容易にＶｏｃ制御することは困難である。
【００１７】
図２は、有機薄膜体太陽電池モジュール１を基板１０を通して第１有機太陽電池素子１００、第２有機太陽電池素子２００及び第３有機太陽電池素子３００を見た概略底面図である。
本発明の有機太陽電池モジュールでは、有機太陽電池素子が基板と接する透明電極を有する。当該透明電極は、長方形の底面を有し、接続方向（電流の流れる方向）の短軸幅をＸとし、透明電極のシート抵抗をＲとしたとき、３００ｍｍ・Ω＜ＸＲ＜６００ｍｍ・Ωを満たす。
特に基板上の全ての透明電極基板のＸＲが３００ｍｍ・Ω超であることで、有機太陽電池素子を直列と並列のいずれか一方又は両方に接続して集積化したモジュールを作製した場合であっても相対効率の低下を防ぐことができる。特にモジュールを構成する有機太陽電池素子の開放端電圧が０．９Ｖ〜３．０Ｖであることで、ＸＲが３００ｍｍ・Ω＜ＸＲ＜６００ｍｍ・Ωである透明電極であっても相対効率の低下を抑制することができる。
尚、ＸＲが３００ｍｍ・Ω超を達成するには、通常は補助電極を必要とするが、本発明のモジュールでは、太陽電池素子の開放端電圧が特定範囲にあることにより透明電極内での電圧降下を抑制することができるので、Ｘを大きくすることができ、補助電極無しでＸＲを３００ｍｍ・Ω超とすることができる。
【００１８】
有機薄膜太陽電池モジュールの上記開口率は、次のように定義される。
図３は、本発明の有機薄膜太陽電池モジュールの基板上の任意の有機太陽電池素子と当該有機太陽電池素子と隣接する他の有機太陽電池素子までの距離（ギャップ）を示した図である。
図３において、Ｘは接続方向の透明電極の長さを示す（透明電極の短軸幅）、Ｙは接続方向に対して垂直な方向の透明電極の長さ（透明電極の長軸幅）を示す。この場合、開口率は以下のように計算される。
開口率＝Ｘ×Ｙ／（Ｘ＋ギャップ）×Ｙ＝Ｘ／（Ｘ＋ギャップ）
開口率は、発電面積／基板面積を表わすものでもあり、有機薄膜太陽電池モジュールのモジュール効率は、太陽電池素子の素子効率×開口率で表現できる。特に本発明の有機薄膜太陽電池モジュールは長いＸを有し、高い開口率を有するため、モジュール効率を向上させることができる。
【００１９】
［有機太陽電池素子］
本発明の有機薄膜太陽電池モジュールを構成する有機太陽電池素子は、開放端電圧（Ｖｏｃ）が０．９Ｖ以上３．０Ｖ以下であるが、有機太陽電池素子の材料を適切に選択することで素子のＶｏｃを０．９〜３．０Ｖとすることができる。
例えば、有機太陽電池素子のＶｏｃは、経験的にＶｏｃ≒Ｉｐ（ｐ）−Ａｆ（ｎ）−０．３といった関係式で表現することができる。ｎ型材料にフラーレンＣ６０を用いた場合、フラーレンのＡｆが４．２（ｅＶ）であるため、ｐ型材料のＩｐは５．４以上ｅＶであるとよい尚、ｐ型材料のＩｐの上限は例えば７．５ｅＶである
また、有機太陽電池素子のＶｏｃが０．９Ｖ未満であっても、後述する光電変換層を複数有するタンデム構造の素子とすることで、本発明の開放端電圧を満たすことができる。
以下、本発明の有機薄膜太陽電池モジュールを構成する基板及び有機太陽電池素子の各部材について説明する。
【００２０】
［基板］
基板は、機械的、熱的強度を有し、透明性を有するものが好ましい。例えば、ガラス基板及び透明性樹脂フィルムが挙げられる。
透明性樹脂フィルムとしては、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタアクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリビニルフルオライド、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリプロピレン等が挙げられる。
【００２１】
[透明電極層及び金属層]
透明電極層及び金属層は、公知の正極及び負極の材料をそれぞれ使用できる。当該材料としては、例えば、正極としては、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）、金（Ａｕ）、オスミウム（Ｏｓ），パラジウム（Ｐｄ）等の金属が使用でき、負極としては、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、カルシウム（Ｃａ）、白金（Ｐｔ）、リチウム（Ｌｉ）等の金属やＭｇ：Ａｇ、Ｍｇ：ＩｎやＡｌ：Ｌｉ等の２成分金属系，さらには正極の例示材料が使用できる。
尚、透明電極層は、公知の導電性材料を使用して、蒸着やスパッタリング等の方法で所定の透光性が確保するように形成するとよい。受光面の電極の光透過率は１０％以上とすることが望ましい。一対の電極構成の好ましい構成では、電極部の一方が仕事関数の大きな金属を含み、他方は仕事関数の小さな金属を含む。
【００２２】
上記のうち、透明電極層は、好ましくは非晶質膜であり、より好ましくは非晶質導電性酸化物からなる層である。
上記非晶質導電性酸化物からなる層は、好ましくはインジウム（Ｉｎ），亜鉛（Ｚｎ）及び酸素（Ｏ）を含み、インジウム（Ｉｎ）の原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）が０．５〜０．９の非晶質酸化物（以下、この非晶質導電性酸化物を「Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系非晶質導電性酸化物」という。）、非晶質ＩＴＯ、及びＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系非晶質導電性酸化物にＧａ，Ａｌ，Ｓｎ等の第３金属をさらに添加した非晶質酸化物（特開平７−２３５２１９号公報参照）等である。
【００２３】
Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系非晶質導電性酸化物からなる層は、所定のスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法等によって容易に形成することができる。また、非晶質ＩＴＯ層は、基板温度を２００℃以下にする他は、結晶質ＩＴＯ膜を成膜する場合と同様にして、各種のスパッタリング法（ＤＣスパッタリング，ＲＦスパッタリング，ＤＣマグネトロンスパッタリング，ＲＦマグネトロンスパッタリング，ＥＣＲプラズマスパッタリング，イオンビームスパッタリング等）やイオンプレーティング法等によって成膜することができる。
Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系非晶質導電性酸化物は、低温プロセスでも高い導電性を有する膜を成膜することができるので、基板が樹脂等の熱に弱い材料であっても成膜が可能である。この特性は、有機薄膜太陽電池のフレキシブル化も可能である。
尚、本発明の有機薄膜太陽電池を構成する透明電極層は、非晶質導電性酸化物からなる層の単層構造でもよく、非晶質導電性酸化物層の他にさらに金属薄膜を有する積層体であってもよい。
【００２４】
本発明の有機薄膜太陽電池モジュールでは、透明電極層は低効率の高い低品質な透明電極であっても、同じ開口率で使用することができる。低効率の高い低品質な透明電極は、一般に安価であるため、本発明のモジュールは安価に製造可能である。
【００２５】
［有機層（有機光電変換層）］
有機層は、以下のような層構成をとることができる。
（１）正極側｜電荷輸送層／ｉ層（ｐ材料とｎ材料の混合層）｜負極側
（２）正極側｜ｉ層／電荷輸送層｜負極側
（３）正極側｜電荷輸送層／ｉ層／電荷輸送層｜負極側
（４）正極側｜電荷輸送層／ｐ層／ｎ層｜負極側
（５）正極側｜ｐ層／ｎ層／電荷輸送層｜負極側
（６）正極側｜電荷輸送層／ｐ層／ｎ層／電荷輸送層｜負極側
（７）正極側｜電荷輸送層／ｐ層／ｎ層／バッファー層｜負極側
（８）正極側｜バッファー層／電荷輸送層／ｐ層／ｎ層／バッファー層｜負極側
（９）正極側｜バッファー層／電荷輸送層／ｐ層／ｉ層／ｎ層／バッファー層｜負極側
【００２６】
電荷輸送層は、電荷を輸送する層であり、例えば（６）の層構成であれば、正極側の電荷輸送層は正孔輸送層であり、負極側の電荷輸送層は電子輸送層である。
電荷輸送層は、その主たる輸送電荷と逆の電荷の輸送をブロックする機能を有することが好ましい。具体的に、電荷発生層（例えばｐ層及びｎ層）で生じた正孔を正極へ効率的に移動させるために、正極と電荷発生層の間にある電荷輸送層（正孔輸送層）は、正極側への電子の移動を防止するように構成されることが好ましい。また、負極と電荷発生層の間にある電荷輸送層（電子輸送層）は、電荷発生層で生じた電子を負極へ効率的に移動させるために、負極側への正孔の移動を防止するように構成されることが好ましい。電荷の輸送をブロックする機能を有しない場合、例えば正極側において、正極と電荷発生層の間にある電荷輸送層（正孔輸送層）で、正極側への正孔と電子の移動が起こることにより、正孔と電子の再結合による失活が起こる。同様に負極側において、負極と電荷発生層の間にある電荷輸送層（電子輸送層）で、負極側への電子と正孔の移動が起こることにより、正孔と電子の再結合による失活が起こることが考えられる。
従って、電荷輸送層がその主たる輸送電荷と逆の電荷の輸送をブロックする機能を有することで正孔と電子に再結合による失活を抑制させることができ、効率的に電荷を各電極へ取り出すことが可能となる。
【００２７】
電荷輸送層の材料としては、特に限定されないが、例えば（６）の層構成であれば、正極側の電荷輸送層は正孔輸送層であり、正孔受容体としての機能を有する化合物が好ましく、正孔の移動度が高い材料が好ましい。また、負極側の電荷輸送層は電子輸送層であり、電子受容体としての機能を有する化合物が好ましく、電子の移動度が高い材料が好ましい。
【００２８】
電荷発生層は、光を吸収し電荷（正孔及び電子）を発生させる層であり、例えば電子供与性であるｐ材料からなる層（ｐ層）、電子受容性であるｎ材料からなる層（ｎ層）、又はｐ材料とｎ材料の混合層（ｉ層）のいずれかである。ｉ層を単独で、又はこれらの層を組み合わせて電荷発生層とすることができる。
【００２９】
ｐ材料は特に限定されないが、正孔受容体としての機能を有する化合物が好ましく、正孔の移動度が高い材料が好ましい。特に、イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）が５．４ｅＶ以上の大きいＩｐを有するｐ材料の場合、ｎ材料をフラーレンとしたときにＶｏｃ０．９Ｖ以上が見込める。
尚、ｐ材料は上記に限定されず、低いイオン化ポテンシャルのｐ材料であっても、スタックセルとしたタンデム素子とすることによりＶｏｃ０．９Ｖ以上が得られる。
【００３０】
イオン化ポテンシャルは、ＩＴＯガラス基板上に真空蒸着で目的化合物の薄膜を成膜し、ＩＴＯガラス基板上の薄膜を用いて大気下で光電子分光装置（理研計器(株)社製：ＡＣ−３）を用いて測定することができる。具体的には、目的化合物の薄膜に光を照射し、その際に電荷分離によって生じる電子量を計測することにより測定できる。
【００３１】
ｐ材料としては、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ン化合物、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）、ホウ素フタロシアニン（ＳｕｂＰｃ）等のフタロシアニン錯体、ナフタロシアニン錯体、ベンゾポルフィリン（ＢＰ）、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錯体が挙げられる。
また、溶液による塗布プロセスを用いる高分子化合物であれば、メトキシエチルヘキシロキシフェニレンビニレン（ＭＥＨＰＰＶ）、ポリヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）、シクロペンタジチオフェン‐ベンゾチアジアゾール（ＰＣＰＤＴＢＴ）等の主鎖型共役高分子類、ポリビニルカルバゾール等に代表される側鎖型高分子類等が挙げられる。
【００３２】
ｎ材料は特に限定されないが、正孔供与体としての機能を有する化合物が好ましく、電子の移動度が高い材料が好ましい。
例えば、有機化合物であれば、Ｃ６０、Ｃ７０、ＰＣＢＭ等のフラーレン誘導体、カーボンナノチューブ、ペリレン誘導体、多環キノン、キナクリドン等、高分子系ではＣＮ−ポリ（フェニレン−ビニレン）、ＭＥＨ−ＣＮ−ＰＰＶ、−ＣＮ基又はＣＦ３基含有ポリマー、ポリ（フルオレン）誘導体等を挙げることができる。好ましくは、アフィニティ（電子親和力）が小さい材料が好ましい。アフィニティの小さい材料をｎ層として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。
変換効率の点でＣ６０、Ｃ７０等のフラーレン及びフラーレン誘導体が好ましい。
【００３３】
上記フラーレン及びフラーレン誘導体は、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９２等の非置換フラーレン；並びに置換フラーレンを含む。
上記置換フラーレンとしては、Ｃ６１フェニル酪酸メチル・エステル（ＰＣＢＭ）、Ｃ６１フェニル酪酸グリシドール・エステル（ＰＣＢＧ）等のエステル基で置換した置換フラーレンが挙げられる。
【００３４】
フラーレン誘導体が有する置換基は、上記エステル基に限定されず、例えば、直鎖、分岐又は環状の炭化水素基、アリール基、ヘテロアリール基等が挙げられる。
上記炭化水素基としては、好ましくはアルキル基であり、より好ましくは炭素数１〜１２のアルキル基、さらに好ましくは炭素数２〜７のアルキル基である。アルキル基は、上述したように、直鎖、分岐、又は環状のいずれであってもよい。アルキル基の少なくとも大部分は直鎖であることが好ましい。
また、上記炭化水素基は、１以上の官能基で置換されていてもよい。当該官能基としては、例えばカルボン酸エステル、アミド、エーテル、ラクトン、ラクタム、ウレタン、炭酸塩、アセタール、アミン、ハロゲン等の残基が挙げられる。中でも、上記アルキル基は、炭素数１〜１０のアルキル基部分を有するエーテルおよびカルボン酸エステルを含むことが好ましい。
【００３５】
上記フラーレン誘導体が、置換基として有するアリール基及びヘテロアリール基としては、例えばベンゼン環、チオフェン環、ピロール環、ピロリジン環、フラン環を含む基が挙げられる。また、当該アリール基及びヘテロアリール基自体が、さらに１以上の側鎖で置換されていてもよい。この側鎖としては、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、Ｃ−アルキルアミド基、Ｎ−アルキルアミド基、アリール基等が挙げられる。
フラーレン誘導体が、置換基として有するアリール基及びヘテロアリール基としては、好ましくは側鎖としてアルコキシカルボニル基で置換されたアリール基である。
側鎖のアリール基としては、例えば、フェニル、チオフェン、インドール、ピロール、フランを含む基等が挙げられる。中でも、フェニルが好ましい。
側鎖のエステル基としては、例えば直鎖又は分岐の炭素数１〜２０のカルボン酸基が挙げられ、好ましくは炭素数３〜７のカルボン酸基である。
置換基であるアリール基及びヘテロアリール基の側鎖は、好ましくは炭素原子数４のカルボン酸と炭素数１〜２０のアルカノールとから形成される基であり、より好ましくは炭素数４のカルボン酸と炭素数１〜４のアルカノールから形成される基である。
【００３６】
フラーレン誘導体の具体例としては、アリール基及びエステル化アルカンカルボン酸基を有する置換基を有する（メタノ）フラーレン、及び当該（メタノ）フラーレンの機能的類似体が好ましい。
（メタノ）フラーレンの好ましい例としては、置換基としてフェニル酪酸メチルエステルを有するフラーレン誘導体（Ｃ６０ＰＣＢＭ、Ｃ７０ＰＣＢＭと称される）が挙げられ、具体的には、［６，６］−フェニル−Ｃ６１−酪酸メチルエステル、［５，６］−フェニル−Ｃ６１−酪酸メチルエステル、［６，６］−フェニル−Ｃ７１−酪酸メチルエステル、［５，６］−フェニル−Ｃ７１−酪酸メチルエステルが挙げられる。
尚、上述のＣ６０、Ｃ７０フラーレン誘導体の合成方法としては、Ｊ．  Ｏｒｇ．  Ｃｈｅｍ．，  １９９５，  ６０，  ５３２−５３８、Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．，  ９８，  ０５４５０３，  ２００５に詳しく記載されている。
【００３７】
i層は上記ｐ材料とｎ材料の混合層であり、これらの材料を共蒸着して作製することができる。
【００３８】
電荷発生層の厚みは、例えば０．５〜２００ｎｍであり、好ましくは１〜１００ｎｍであり、より好ましくは２〜５０ｎｍである。
【００３９】
一般に、有機太陽電池素子は総膜厚が薄いことが多く、そのため正極と負極が短絡し、セル作製の歩留まりが低下することが多い。このような場合には、電極に接するバッファー層を積層することによって短絡を防止することができる。また、電荷移動度を高め、発生した電流を効率よく外部に取り出すためバッファー層を設けるのが好ましい。
【００４０】
バッファー層に好ましい化合物としては、例えば、低分子化合物であれば下記に示すＮＴＣＤＡに代表される芳香族環状酸無水物等が挙げられ、高分子化合物であればポリ（３，４−エチレンジオキシ）チオフェン：ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ポリアニリン：カンファースルホン酸（ＰＡＮＩ：ＣＳＡ）等に代表される公知の導電性高分子等が挙げられる。
【化１】
2014038975.tif 000003
【００４１】
バッファー層には、励起子が電極まで拡散して失活してしまうのを防止する役割を持たせることも可能である。このように励起子阻止層としてバッファー層を挿入することは、高効率化のために有効である。励起子阻止層は正極側、負極側のいずれにも挿入することができ、両方同時に挿入することも可能である。
この場合、励起子阻止層として好ましい材料としては、例えば有機ＥＬ素子用途で公知な正孔障壁層用材料又は電子障壁層用材料等が挙げられる。正孔障壁層として好ましい材料は、イオン化ポテンシャルが充分に大きい化合物であり、電子障壁層として好ましい材料は、電子親和力が充分に小さい化合物である。具体的には有機ＥＬ用途で公知な材料であるバソクプロイン（ＢＣＰ）、バソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）等が負極側の正孔障壁層材料として挙げられる。
【化２】
2014038975.tif 000004
【００４２】
さらに、バッファー層には、上記ｎ材料として例示した無機半導体化合物を用いてもよい。また、ｐ型無機半導体化合物としてはＣｄＴｅ、ｐ−Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＷＯ３等を用いることができる。
【００４３】
バッファ層の厚みは、例えば０．１〜２００ｎｍであり、好ましくは０．５〜１００ｎｍであり、より好ましくは１〜５０ｎｍである。
【００４４】
各層の膜厚は特に限定されないが、適切な膜厚に設定するとよい。
一般に有機層の励起子拡散長は短いことが知られているため、膜厚が厚すぎると励起子が電荷発生層のヘテロ界面に到達する前に失活してしまうため、光電変換効率が低くなるおそれがある。一方、有機層の膜厚が薄すぎるとピンホール等が発生してしまうため、充分なダイオード特性が得らず、変換効率が低下するおそれがある。
従って、膜厚は通常１ｎｍから１０μｍの範囲であり、好ましくは３ｎｍから０．２μｍの範囲である。
【００４５】
有機太陽電池素子のいずれの有機層においても、成膜性向上、膜のピンホール防止等のため適切な樹脂や添加剤を使用してもよい。
使用の可能な樹脂としては、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリサルホン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、セルロース等の絶縁性樹脂及びそれらの共重合体、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリシラン等の光導電性樹脂、ポリチオフェン、ポリピロール等の導電性樹脂を挙げられる。
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。
【００４６】
有機層は上記（１）〜（９）の層構成の他に、中間電極で区切られた複数の有機光電変換層を有する以下のタンデム構成をとることもできる。タンデム構成をとることで、有機太陽電池素子の開放端電圧を高めることができる。
（１０）正極側｜バッファー層／電荷輸送層／ｐ層／ｎ層／バッファー層／中間電極／バッファー層／電荷輸送層／ｐ層／ｎ層／バッファー層｜負極側
（１１）正極側｜バッファー層／電荷輸送層／ｐ層／ｉ層／ｎ層／バッファー層／中間電極／バッファー層／電荷輸送層／ｐ層／ｉ層／ｎ層／バッファー層｜負極側
【００４７】
タンデム構成においては、中間電極の設置によって、有機層の個々の有機光電変換層を分離することができる。尚、有機光電変換層とは、（１０）の構成であればバッファー層／電荷輸送層／ｐ層／ｎ層／バッファー層を指し、（１１）の構成であればバッファー層／電荷輸送層／ｐ層／ｉ層／ｎ層／バッファー層を指す。
中間電極は、前方の有機光電変換層（フロントセル）のｎ層と後方の有機光電変換層（バックセル）のｐ層の間の逆ヘテロ接合の形成を防ぐ役目をする。
中間電極層は、光が全ての有機光電変換層に到達できるようにするため、十分薄く半透明であるとよく、例えばその材料としてはＡｇ、Ａｕ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｌｉ、ＬｉＦ、Ａｌ、Ｔｉ、ＭｏＯ３及びＳｎが含まれる。Ａｇ、Ａｕ、Ｃａがこの層に特に好ましい金属である。また、例えば複数材料を積層、混合、合金としてもよい。
また、中間電極層の厚さは、好ましくは約２０Å未満であり、より好ましくは約５Å程度の厚さである。約５Å以下の厚さでは、中間電極層は連続膜ではなく、孤立した金属ナノ粒子からなる層と推測されるが、連続ではない極めて薄い膜であっても中間電極として機能することができる。
【００４８】
タンデム構成を有する有機太陽電池素子の厚さは、例えば２つの有機光電変換層を有する有機太陽電池素子である場合、第１の有機光電変換層、中間電極及び第２の有機光電変換層の合計の膜厚が好ましくは１００ｎｍ以上１μｍ以下である。
総膜厚が１００ｎｍ未満である場合、薄膜であるため太陽光を十分に光吸収できずに変換効率が低下することや、薄膜であるためショートや素子不良となるおそれがある。一方、総膜厚が１μｍ超である場合、生成された電荷を取り出すことができずに変換効率が低下してしまうおそれがある。
【００４９】
有機太陽電池素子の光電変換層は、蒸着法のみならず、塗布法によっても形成することができる。例えばＰＣＢＭは溶媒可溶フラーレンであり、塗布法の適用が可能である。
光電変換層の形成に使用できる塗布法は、特に限定されることはなく公知の方法を適用でき、例えば、材料を溶媒に溶かした溶液のディッピング法、スピンコーティング法、キャスティング法、バーコート法、ロールコート法、インクジェット法等の印刷、塗布法及びベーキング、エレクトロポリマラインゼーション、分子ビーム蒸着、溶液からのセルフ・アセンブリ、及びこれらの組合せた手段により形成できる。
塗布液は、光電変換層材料と有機溶剤を含んでなる。例えば光電変換層材料と有機溶媒を混合し、溶解に必要な最低限の温度まで溶媒を加熱することにより調製することができる。
【００５０】
有機溶媒の種類及び塗布液の濃度は、適宜設定してよいが、次のように例示することができる。
有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等のケトン系溶剤；酢酸エチル、酢酸ブチル、γ−ブチルラクトン等のエステル系溶剤；ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アニソール等のエーテル系溶剤；ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、テトラリン、インダン等の芳香族炭化水素溶剤；１，２，４−トリクロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン等の芳香族ハロゲン化炭化水素溶剤；１，２−ジクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン、クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素溶剤；ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等のスルホキシド系溶剤等を挙げることができ、これらのうち２以上の有機溶媒を混合して用いてもよい。
塗布液中の光電変換層材料の濃度としては、例えば０．１質量％〜１０質量％の範囲であり、好ましくは０．４質量％以上である。膜の連続性を得るためには、塗布法、塗布溶媒、塗布溶媒の濃度等を適切に選んだ塗布液で成膜した膜であると好ましい。例えば、スピンコーティング法においては、溶媒をトルエンとした場合、光電変換層材料が０．４質量％以上の濃度であると、連続性のある膜が得られやすい。
【実施例】
【００５１】
比較例１
［有機太陽電池素子の作製］
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超音波洗浄を５分間行ない、ＵＶオゾン洗浄を３０分間実施する。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、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、透明電極を覆うようにして、膜厚３０ｎｍのＣｕＰｃを抵抗加熱蒸着により、１Å／ｓで成膜する。続けて、ＣｕＰｃ膜上に膜厚６０ｎｍのＣ６０を抵抗加熱蒸着により１Å／ｓで成膜する。更に続けてその上に、バソクプロイン（ＢＣＰ）を抵抗加熱蒸着により１Å／ｓで成膜し、膜厚１０ｎｍのバッファー層を形成する。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、有機薄膜太陽電池素子を作製する。素子面積は１．０ｃｍ２である。
【００５２】
上記有機太陽電池素子をＡＭ１．５条件下（光強度（Ｐｉｎ）１００ｍＷ／ｃｍ２）でＩ−Ｖ特性を測定する。測定には、光学マスクをかけて素子面積を１．０ｃｍ２に規定して実施する。
Ｉ−Ｖ測定は、ソーラーシミュレーターとソースメータＫｅｉｔｈｌｅｙ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｉｎｃ．社製等を用いて実施する。開放端電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流密度（Ｊｓｃ）、曲線因子（ＦＦ）、光電変換効率（η）は次式によって求める。
【数１】
2014038975.tif 000005
（式中、Ｖｏｃは開放端電圧、Ｊｓｃは短絡電流密度、ＦＦは曲線因子、Ｐｉｎは入射光エネルギーである。）
【００５３】
得られる有機太陽電池素子（ｐ型材料：ＣｕＰｃ、ｎ型材料：Ｃ６０）のＶｏｃは０．５Ｖである。以下に有機太陽電池素子の作製に用いる材料の構造を示す。
【化３】
2014038975.tif 000006
【００５４】
［有機薄膜太陽電池モジュールの製造］
２００ｍｍ×２００ｍｍ×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超音波洗浄を５分間行ない、ＵＶオゾン洗浄を３０分間実施する。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、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、透明電極を覆うようにして、膜厚３０ｎｍのＣｕＰｃ膜を抵抗加熱蒸着により、１Å／ｓで成膜する。続けてＣｕＰｃ膜上に膜厚６０ｎｍのＣ６０膜を抵抗加熱蒸着により１Å／ｓで成膜する。更に続けてＣ６０膜上に、バッファー層として１０ｎｍのバソクプロイン（ＢＣＰ）膜を抵抗加熱蒸着により１Å／ｓで成膜する。最後に、連続して対向電極として金属Ａｌを膜厚８０ｎｍ蒸着し、隣接する有機太陽電池素子間を直列に接続して、集積化させることによって有機薄膜太陽電池モジュールを作製する。
得られる有機薄膜太陽電池モジュールは、モジュールを構成する各素子の透明電極の電流が流れる向きの長さ（単軸幅）が５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ及び４０ｍｍであって、ギャップ幅が１．５ｍｍ又は２．０ｍｍである計１６種類のモジュールである。
【００５５】
上記透明電極のシート抵抗値は２０Ω／□であり、モジュールを構成する各素子の透明電極の電流が流れる向きの長さを５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ及び４０ｍｍであるそれぞれのモジュールについて相対効率を評価する。
透明電極長さに対する素子の相対効率の低下を図４及び図５に示す。ここで相対効率とは、透明電極内での効率低下が問題とならない程度のミニセル（電流が流れる向きの長さが１ｍｍ程度）の変換効率に対する、幅が長い上記透明電極の変換効率の比を意味する。
尚、図４は、隣接する太陽電池素子間のギャップが１．５ｍｍである時のモジュールのＸＲと開口率の関係を示す図であり、図５は、隣接する太陽電池素子間の素子間ギャップが２．０ｍｍである時のモジュールのＸＲと開口率の関係を示す図である。非発電領域であるギャップ幅が大きいほど、開口率が低いことが分かる。
有機薄膜太陽電池モジュール効率として、全体の出力に対して集積化したセルの発電有効面積や直列数から透明電極幅を変更することによるモジュールを構成する各セルの出力変化が分かる。
【００５６】
比較例２
ｐ型材料としてＣｕＰｃの代わりにペンタセンを用いる他は比較例１と同様にして、有機太陽電池素子及び有機薄膜太陽電池モジュールを製造する。
得られる有機太陽電池素子（ｐ型材料：ペンタセン、ｎ型材料：Ｃ６０）のＶｏｃは０．５Ｖである。有機薄膜太陽電池素子においては、Ｖｏｃはｐ型材料のＨＯＭＯとｎ型材料ＬＵＭＯの差の値に相関があることが知られている。
【００５７】
比較例３
ｐ型材料としてＣｕＰｃの代わりにポリヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）を用い、ｎ型材料としてＣ６０の代わりに可溶性フラーレンＰＣ６０ＢＭを用いて塗布型高分子バルクヘテロジャンクション素子を作製する他は比較例１と同様にして、有機太陽電池素子及び有機薄膜太陽電池モジュールを製造する。
得られる有機太陽電池素子（ｐ型材料：Ｐ３ＨＴ、ｎ型材料：フラーレンＰＣ６０ＢＭ）のＶｏｃは０．６Ｖである。
上記ＰＣ６０ＢＭは、下記構造を有する化合物である。
【化４】
2014038975.tif 000007
【００５８】
上記塗布型高分子バルクヘテロジャンクション素子は以下のように作製する。
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超音波洗浄を５分間行ない、ＵＶオゾン洗浄を３０分間実施する。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板に、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、透明電極を覆うようにして、ポリ（３，４）エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を０．４５μｍのフィルターを通して滴下し、スピンコート法によって均一に塗布する。これを１５０℃のクリーンオーブン中で１０分間加熱してバッファ層を形成する。
次に、高分子化合物ポリヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）及びフラーレンＰＣ６０ＢＭ（フェニルＣ６１−酪酸メチルエステル）（ｐｈｅｎｙｌ  Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ  ａｃｉｄ  ｍｅｔｈｙｌ  ｅｓｔｅｒ、フロンティアカーボン社製）を、Ｐ３ＨＴの重量に対するＰＣ６０ＢＭの重量の比が１：１となるようにオルトジクロロベンゼンに溶解させ、インクを製造する。インクの重量に対して、Ｐ３ＨＴの重量とＰＣ６０ＢＭの重量の合計は２．０重量％である。該インクをスピンコートによりガラス基板上に塗布し、Ｐ３ＨＴとＰＣ６０ＢＭを含む有機膜を作製する。膜厚は約１００ｎｍである。その後、真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、有機膜上に真空蒸着機によりＣａを厚さ１ｎｍで蒸着し、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、有機薄膜太陽電池素子を作製する。素子面積は１．０ｃｍ２である。
【００５９】
実施例１
ｐ型材料としてＣｕＰｃの代わりに下記化合物Ａを用いる他は比較例１と同様にして、有機太陽電池素子及び有機薄膜太陽電池モジュールを製造する。
得られる有機太陽電池素子（ｐ型材料：化合物Ａ、ｎ型材料：Ｃ６０）のＶｏｃは１．０Ｖである。
【化５】
2014038975.tif 000008
【００６０】
実施例２
ｐ型材料としてＣｕＰｃの代わりに下記化合物Ｂを用いる他は比較例１と同様にして、有機太陽電池素子及び有機薄膜太陽電池モジュールを製造する。
得られる有機太陽電池素子（ｐ型材料：化合物Ｂ、ｎ型材料：Ｃ６０）のＶｏｃは１．０Ｖである。
【化６】
2014038975.tif 000009
【００６１】
実施例３
ｐ型材料としてＣｕＰｃの代わりに下記ＤＣＶ−５Ｔを用いる他は比較例１と同様にして、有機太陽電池素子及び有機薄膜太陽電池モジュールを製造する。
得られる有機太陽電池素子（ｐ型材料：ＤＣＶ−５Ｔ、ｎ型材料：Ｃ６０）のＶｏｃは０．９５Ｖである。
【化７】
2014038975.tif 000010
【００６２】
［タンデム型有機太陽電池素子の製造］
実施例４
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超音波洗浄を５分間行ない、ＵＶオゾン洗浄を３０分間実施する。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する。
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、化合物Ｃ膜（膜厚１０ｎｍ：電荷輸送層）、ＳｕｂＮｃ膜（膜厚１０ｎｍ：ｐ層）、Ｃ６０膜（膜厚２０ｎｍ：ｎ層）、ＢＣＰ膜（膜厚５ｎｍ、バッファー層）、Ａｇ膜（膜厚０．５ｎｍ：中間電極）、ＭｏＯ３膜（膜厚２ｎｍ：中間電極）、化合物Ｃ：化合物Ｄ膜（膜厚１５０ｎｍ：ドープ層）、化合物Ｃ膜（膜厚１０ｎｍ：電荷輸送層）、ＳｕｂＮｃ膜（膜厚１０ｎｍ：ｐ層）、Ｃ６０膜（膜厚２０ｎｍ：ｎ層）、ＢＣＰ膜（膜厚１０ｎｍ：バッファー層）、金属Ａｌ膜（膜厚８０ｎｍ：対向電極）をこの順に積層し、有機薄膜太陽電池（素子面積０．５ｃｍ２）を作製する。
これら層は、抵抗加熱蒸着により積層し、ドープ層を除いて蒸着速度は１Å／ｓで実施する。上記ドープ層である化合物Ａ：化合物Ｄ膜は、ドナー材料に化合物Ａを抵抗加熱蒸着により１Å／ｓで成膜すると同時に、アクセプター材料として、化合物Ｄを抵抗加熱蒸着により０．０５Å／ｓで共蒸着成膜することで成膜する。この時の化合物Ｄの蒸着温度は約２１０℃である。
【００６３】
得られるタンデムタイプの有機太陽電池素子（ｐ型材料：ＳｕｂＮｃ、ｎ型材料：Ｃ６０）のＶｏｃを比較例１と同様にして評価すると、０．８Ｖを直列接続させた１．６（Ｖ）である。
電池作製に使用する材料を以下に示す。
【化８】
2014038975.tif 000011
【００６４】
上記タンデムタイプの有機太陽電池素子が集積化した有機薄膜太陽電池モジュールを比較例１と同様に製造する。
【００６５】
実施例５
ＳｕｂＮｃの代わりにＣｕＰｃを用いて全てのｐ層を形成する他は実施例４と同様にしてタンデムタイプ有機太陽素子及び有機薄膜太陽電池モジュールを製造する。得られる太陽電池素子のＶｏｃは、１．０Ｖである。
【００６６】
実施例６
ＳｕｂＮｃの代わりに化合物Ａを用いて全てのｐ層を形成する他は実施例４と同様にしてタンデムタイプ有機太陽素子及び有機薄膜太陽電池モジュールを製造する。得られる太陽電池素子のＶｏｃは、１．８Ｖである。
【００６７】
実施例７
ＳｕｂＮｃの代わりに化合物Ｂを用いて全てのｐ層を形成する他は実施例４と同様にしてタンデムタイプ有機太陽素子及び有機薄膜太陽電池モジュールを製造する。得られる太陽電池素子のＶｏｃは、１．８Ｖである。
【００６８】
実施例８
ｐ型材料にＰ３ＨＴとＳｕｂＮｃを用いて、直列接続させたタンデムセルの有機薄膜太陽電池を作製する。得られる太陽電池素子のＶｏｃは１．４（Ｖ）である。
上記タンデム型有機薄膜太陽電池素子は、以下のように作製する。
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超音波洗浄を５分間行ない、ＵＶオゾン洗浄を３０分間実施する。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板に、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、透明電極を覆うようにして、ポリ（３，４）エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を０．４５μｍのフィルターを通して滴下し、スピンコート法によって均一に塗布する。これを１５０℃のクリーンオーブン中で１０分間加熱してバッファ層を形成する。
次に、高分子化合物ポリヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）及びフラーレンＰＣ６０ＢＭ（フェニルＣ６１−酪酸メチルエステル）（ｐｈｅｎｙｌ  Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ  ａｃｉｄ  ｍｅｔｈｙｌ  ｅｓｔｅｒ、フロンティアカーボン社製）を、Ｐ３ＨＴの重量に対するＰＣ６０ＢＭの重量の比が１：１となるようにオルトジクロロベンゼンに溶解させ、インクを製造する。インクの重量に対して、Ｐ３ＨＴの重量とＰＣ６０ＢＭの重量の合計は２．０重量％である。該インクをスピンコートによりガラス基板上に塗布し、Ｐ３ＨＴとＰＣ６０ＢＭを含む有機膜を作製する。膜厚は約６０ｎｍである。その後、真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、有機膜上に真空蒸着機によりＣａ膜（膜厚１ｎｍ：中間電極）、Ａｌ膜（膜厚１ｎｍ：中間電極）、ＭｏＯ３膜（膜厚２ｎｍ：中間電極）を蒸着し、続けて化合物Ｃ：化合物Ｄ膜（膜厚１０ｎｍ：ドープ層）、化合物Ｃ膜（膜厚１０ｎｍ：電荷輸送層）、ＳｕｂＮｃ膜（膜厚１０ｎｍ：ｐ層）、Ｃ６０膜（膜厚２０ｎｍ：ｎ層）、ＢＣＰ膜（膜厚１０ｎｍ：バッファー層）を成膜し、最後に、対向電極として金属Ａｌを膜厚８０ｎｍ蒸着させ、塗布および蒸着によるタンデム型有機薄膜太陽電池素子を作製する。素子面積は１．０ｃｍ２である。
【００６９】
実施例９
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超音波洗浄を５分間行ない、ＵＶオゾン洗浄を３０分間実施する。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する。
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、ＩｎＰｃ膜（膜厚５ｎｍ：ｐ層）、ＩｎＰｃ：Ｃ７０膜（膜厚２１ｎｍ：ｉ層（共蒸着比１：６））、Ｃ７０（膜厚２０ｎｍ：ｎ層）、ＢＣＰ膜（膜厚５ｎｍ、バッファー層）、Ａｇ膜（膜厚０．５ｎｍ：中間電極）、ＭｏＯ３膜（膜厚２ｎｍ：中間電極）、化合物Ａ膜（膜厚５ｎｍ：ｐ層）、化合物Ａ膜：Ｃ７０膜（膜厚２５ｎｍ：ｉ層（共蒸着比１：４））、Ｃ７０（膜厚２０ｎｍ：ｎ層）、ＢＣＰ膜（膜厚５ｎｍ、バッファー層）、Ａｇ膜（膜厚０．５ｎｍ：中間電極）、ＭｏＯ３膜（膜厚２ｎｍ：中間電極）、化合物Ｃ：化合物Ｄ膜（膜厚１２５ｎｍ：ドープ層）、化合物Ｃ膜（膜厚５ｎｍ：電荷輸送層）、ＳｕｂＮｃ膜（膜厚２ｎｍ：ｐ層）、ＳｕｂＮｃ膜：Ｃ７０膜（膜厚２５ｎｍ：ｉ層（共蒸着比１：４））、Ｃ７０（膜厚２０ｎｍ：ｎ層）、ＢＣＰ膜（膜厚１０ｎｍ：バッファー層）、金属Ａｌ膜（膜厚８０ｎｍ：対向電極）をこの順に積層し、有機薄膜太陽電池（素子面積０．５ｃｍ２）を作製する。
これら層は、抵抗加熱蒸着により積層し、ドープ層を除いて蒸着速度は１Å／ｓで実施する。上記ドープ層である化合物Ｃ：化合物Ｄ膜は、ドナー材料に化合物Ｃを抵抗加熱蒸着により１Å／ｓで成膜すると同時に、アクセプター材料として、化合物Ｄを抵抗加熱蒸着により０．０５Å／ｓで共蒸着成膜することで成膜する。
【００７０】
得られる３層タンデムタイプの有機太陽電池素子（ｐ型材料：化合物、ＳｕｂＮｃ及びＩｎＰＣ、ｎ型材料：Ｃ６０）のＶｏｃを比較例１と同様にして評価すると、２．４（Ｖ）である。
電池作製に使用するＩｎＰｃは、下記構造を有するＩｎｄｉｕｍ（ＩＩＩ）  ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ  ｃｈｌｏｒｉｄｅである。
【化９】
2014038975.tif 000012
【００７１】
上記３層タンデムタイプの有機太陽電池素子が集積化した有機薄膜太陽電池モジュールを比較例１と同様にして製造する。
【００７２】
［有機薄膜太陽電池モジュールの評価］
実施例１−８及び比較例１−３の有機薄膜太陽電池モジュールは、いずれも透明電極のシート抵抗は２０Ω／□であり、モジュールを構成する各素子の透明電極の電流が流れる向きの長さが１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ及び４０ｍｍであるモジュールについて、相対効率を評価する。結果を図６に示す。
また、素子間ギャップが１．５ｍｍである有機薄膜太陽電池モジュールのＸＲとモジュール効率（開口率×相対効率）の関係を図７に、素子間ギャップが２．０ｍｍである有機薄膜太陽電池モジュールのＸＲとモジュール効率（開口率×相対効率）の関係を図８に示す。
【００７３】
以上の結果より、高いＶｏｃを有する有機太陽電池素子を用いることで透明電極内での電圧降下が抑制され、透明電極幅を長くすることが可能となり、開口率の向上により、変換効率が向上することは明らかである。
さらに、透明電極の抵抗率が高い（低品質）の物も、同じ開口率で使用することができるため、低コストな有機薄膜太陽電池および有機薄膜太陽電池モジュールの製造が可能となることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の有機薄膜太陽電池は、時計、携帯電話及びモバイルパソコン等に使用できる。
【符号の説明】
【００７５】
１  有機薄膜太陽電池モジュール
１０  基板
１００  第１有機太陽電池素子
１０２  第１透明電極層
１０４  第１有機層
１０６  第１金属層
２００  第２有機太陽電池素子
２０２  第２透明電極層
２０４  第２有機層
２０６  第２金属層
３００  第３有機太陽電池素子
３０２  第３透明電極層
３０４  第３有機層
３０６  第３金属層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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