(57)【要約】要約  フレキシブルデバイスに適した、柔軟性と耐久性を両立し得る光起電力装置が開示されている。光起電力装置は、光電変換層と、該光電変換層の両側に配置された第１および第２の電極と、該第１および第２の電極の外側の一方または両方に配置された基材と、を有し、前記光電変換層が下記一般式（１）で表される構造を有する重合体を含み、前記基材のうち少なくとも一方が、フッ素樹脂層とパラキシリレン系ポリマー層とを含む複層構造を有する。［化１］2019059231.tif 000014
2019059231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換層と、
該光電変換層の両側に配置された第１および第２の電極と、
該第１および第２の電極の外側の一方または両方に配置された基材と、
を有する光起電力装置であって、
前記光電変換層が下記一般式（１）で表される構造を有する重合体を含み、
前記基材のうち少なくとも一方が、フッ素樹脂層とパラキシリレン系ポリマー層とを含む複層構造を有する光起電力装置。
【化１】
2019059231.tif 000013
（上記一般式（１）中、Ｒ１は、アルキル基部分が直鎖アルキルであるアルコキシカルボニル基またはアルキル基部分が直鎖アルキルであるアルカノイル基を表し、これらは直鎖構造を保つ限り置換されていてもかまわない。Ｒ２はそれぞれ同じでも異なっていても良く、置換されていてもよいヘテロアリール基を表す。Ｘは水素原子またはハロゲン原子を表す。Ｙは硫黄原子（Ｓ）または酸素原子（Ｏ）を表す。ｎは重合度を示し、２以上１，０００以下の整数を表す。）
【請求項２】
前記フッ素樹脂層がフッ素化ポリエチレンを含む層である、請求項１記載の光起電力装置。
【請求項３】
前記光電変換層と前記電極との間に、さらに正孔輸送層および／または電子輸送層を有する、請求項１または２に記載の光起電力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光起電力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超薄型（１μｍ）ポリマー箔を基材として試作された、有機トランジスタを有するフレキシブル電子回路が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
このようなフレキシブル電子回路に、フレキシブルなセンサー類、光起電力素子、発光素子などの光電変換装置、二次電池などを組み合わせたフレキシブルシートデバイスが提案されている。この種のシートデバイスでは、軽量かつフレキシブルな特徴を活かし、衣類あるいは体表に直接装着するウエアラブルデバイスとして、人間や動物の体温、脈拍、体水分率、血圧などの健康指標などをモニタリングの上、データ発信もしくは記録し、健康医療に役立てる試みが注目を集めている。ウエアラブルデバイスにおいては、人間あるいは動物の動きに追随し、脱着の際の曲げに耐えて性能等の劣化を引き起こさずに一定期間使用出来ることが求められる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｋａｌｔｅｎｂｒｕｎｎｅｒら，"Ａｎ  ｕｌｔｒａ−ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ  ｄｅｓｉｇｎ  ｆｏｒ  ｉｍｐｅｒｃｅｐｔｉｂｌｅ  ｐｌａｓｔｉｃ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ"，Ｎａｔｕｒｅ，２０１３年，第４９９巻，第７４５９号，ｐ．４５８−４６３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなフレキシブルデバイスに搭載する光電変換装置は、曲げ変形時などに破損や性能劣化を引き起こしにくい特性が求められている。本発明は、このようなフレキシブルデバイスに適した、柔軟性と耐久性を両立し得る光起電力装置を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明は、光電変換層と、該光電変換層の両側に配置された第１および第２の電極と、該第１および第２の電極の外側の一方または両方に配置された基材と、を有する光起電力装置であって、前記光電変換層が下記一般式（１）で表される構造を有する重合体を含み、前記基材のうち少なくとも一方が、フッ素樹脂層とパラキシリレン系ポリマー層とを含む複層構造を有する光起電力装置である。【０００６】
【化１】
2019059231.tif 000003
（上記一般式（１）中、Ｒ１は、アルキル基部分が直鎖アルキルであるアルコキシカルボニル基またはアルキル基部分が直鎖アルキルであるアルカノイル基を表し、これらは直鎖構造を保つ限り置換されていてもかまわない。Ｒ２はそれぞれ同じでも異なっていても良く、置換されていてもよいヘテロアリール基を表す。Ｘは水素原子またはハロゲン原子を表す。Ｙは硫黄原子（Ｓ）または酸素原子（Ｏ）を表す。ｎは重合度を示し、２以上１，０００以下の整数を表す。）
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、フレキシブルデバイスに適した、柔軟性と耐久性を両立し得る光起電力装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の光起電力装置の一実施形態の断面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の光起電力装置を図１を参照しつつ説明する。
【００１０】
〔光電変換層〕
本発明において、光電変換層３は、下記一般式（１）で表される構造を有する共役系重合体を含む。
【００１１】
【化２】
2019059231.tif 000004
【００１２】
上記一般式（１）中、Ｒ１はアルキル基部分が直鎖アルキル基であるアルコキシカルボニル基またはアルキル基部分が直鎖アルキル基であるアルカノイル基を表し、これらは直鎖構造を保つ限り置換されていてもかまわない。上記一般式（１）におけるチエノ［３，４−ｂ］チオフェン骨格の２位にカルボニル基を有する置換基Ｒ１を配置することで共役系重合体のＨＯＭＯ準位を深めることができ、電子供与性有機材料として用いた場合、光起電力装置の開放電圧を高めることが可能となる。直鎖状のアルキル基は分岐状のアルキル基と比較して共重合体のパッキング性を高めることができるため、共役系重合体のキャリア移動度を向上させることができる。
【００１３】
Ｒ２はそれぞれ同じでも異なっていても良く、置換されていてもよいヘテロアリール基を表す。一般式（１）のＲ２の位置にヘテロアリール基を導入することによって共重合体の平面性を高め、共役系重合体のキャリア移動度を高めることができる。
【００１４】
ここで、Ｒ１が表すアルコキシカルボニル基とはエステル結合を介したアルキル基を示す。また、Ｒ１が表すアルカノイル基とはケトン基を介したアルキル基を示す。
【００１５】
また、Ｒ１における直鎖アルキル基とは、例えば、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基のような直鎖状の飽和脂肪族炭化水素基であり、無置換でもよく、直鎖構造を保つ限り置換されていてもかまわない。ここで、直鎖構造を保つとは、直鎖アルキル基が置換基により置換された場合でも、炭素原子を含む側鎖が形成されないことを意味する。また、直鎖構造を保つ限り、直鎖アルキル基に置換した置換基がさらに置換されていてもかまわない。直鎖構造を保ちながら置換される場合の置換基の例としては、アルコキシ基、チオアルコキシ基、ハロゲンが挙げられる。直鎖アルキル基の炭素数は、共役系重合体の十分な溶解性とキャリア移動度を両立させるためには、４以上１０以下であることが好ましく、７以上９以下が特に好ましい。直鎖アルキル基上の置換基としてハロゲンは共役系重合体の凝集状態を改善する効果があり、原子半径の小さなフッ素が好ましく用いられる。
【００１６】
また、Ｒ２が表すヘテロアリール基とは、例えば、チエニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、オキサゾリル基、ピリジル基、ピラジル基、ピリミジル基、チエノチエニル基などの炭素以外の原子を有する複素芳香環基を示す。Ｒ２に用いられるヘテロアリール基の炭素数は、キャリア移動度を保つために２以上６以下が好ましく、ベンゾジチオフェン骨格とのねじれをおさえてパッキング性を高めるために、分子サイズの小さな５員環構造であるチエニル基またはフリル基が特に好ましく用いられる。ヘテロアリール基上の置換基としては共役系重合体の溶解性とキャリア移動度を両立させるために、炭素数が６以上１０以下のアルキル基またはアルコキシ基が好ましく、これらは直鎖状であっても分岐状であってもかまわない。
【００１７】
上記一般式（１）中、Ｘは水素原子またはハロゲン原子を表す。ここでハロゲンとは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素のいずれかである。共役系重合体のＨＯＭＯ準位を効果的に深め、またパッキング性を保つためにも原子半径の小さなフッ素が特に好ましく用いられる。
上記一般式（１）中、Ｙは硫黄原子（Ｓ）または酸素原子（Ｏ）を表し、中でも、硫黄原子（Ｓ）が好ましい。
【００１８】
また、ｎは重合度を示し、２以上１，０００以下の整数を表す。ｎを５以上とすることにより、共役系重合体のキャリア移動度を高め、またバルクヘテロ接合薄膜において有効なキャリアパスを形成させることができるために、光電変換効率を高めることができる。合成上の容易さからｎは１００未満であることが好ましい。重合度は重量平均分子量から求めることができる。重量平均分子量は、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）を用いて測定し、ポリスチレンの標準試料に換算して求めることができる。なお、共役系重合体におけるチエノ［３，４−ｂ］チオフェン骨格の向きはランダムでもレジオレギュラーでもかまわない。
【００１９】
光電変換層は、さらに電子受容性有機材料（ｎ型有機半導体）を含むことが好ましい。この電子受容性有機材料として、例えば、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボキシリックジアンハイドライド（ＮＴＣＤＡ）、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックジアンハイドライド（ＰＴＣＤＡ）、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンズイミダゾール（ＰＴＣＢＩ）、Ｎ，Ｎ’−ジオクチル−３，４，９，１０−ナフチルテトラカルボキシジイミド（ＰＴＣＤＩ−Ｃ８Ｈ）、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）、２，５−ジ（１−ナフチル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＢＮＤ）等のオキサゾール誘導体、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）等のトリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、フラーレン化合物（Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９４を始めとする無置換のものと、［６，６］−フェニル  Ｃ６１  ブチリックアシッドメチルエステル（［６，６］−ＰＣＢＭ）、［５，６］−フェニル  Ｃ６１  ブチリックアシッドメチルエステル（［５，６］−ＰＣＢＭ）、［６，６］−フェニル  Ｃ６１  ブチリックアシッドヘキシルエステル（［６，６］−ＰＣＢＨ）、［６，６］−フェニル  Ｃ６１  ブチリックアシッドドデシルエステル（［６，６］−ＰＣＢＤ）、フェニル  Ｃ７１  ブチリックアシッドメチルエステル（ＰＣ７０ＢＭ）、フェニル  Ｃ８５  ブチリックアシッドメチルエステル（ＰＣ８４ＢＭ）など）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、ポリ−ｐ−フェニレンビニレン系重合体にシアノ基を導入した誘導体（ＣＮ−ＰＰＶ）などが挙げられる。中でも、フラーレン化合物は電荷分離速度と電子移動速度が速いため、好ましく用いられる。
【００２０】
電子供与性有機材料には、狭いバンドギャップ、高いキャリア移動度、有機溶媒に対する溶解性、そしてフラーレン誘導体に代表される電子受容性材料との相溶性など、多くの特性が要求される。チエノ［３，４−ｂ］チオフェン骨格およびベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン骨格で構成される共役系重合体に、特定の置換基および側鎖を配置した一般式（１）で表される構造を有する共役系重合体は、これらの特性を全て満たすことができ、光起電力装置の光電変換層３における電子供与性有機材料として好ましく用いることができる。
【００２１】
上記一般式（１）で表される構造を有する共役系重合体として、具体的には下記のような構造が挙げられる。ただし、ｎは２以上１，０００以下の整数を示す。
【００２２】
【化３】
2019059231.tif 000005
【００２３】
【化４】
2019059231.tif 000006
【００２４】
【化５】
2019059231.tif 000007
【００２５】
【化６】
2019059231.tif 000008
【００２６】
また、上記一般式（１）で表される構造を有する共役系重合体は、上記一般式（１）で表される構造においてＲ１、Ｒ２、Ｘの組み合わせが異なる複数の構造単位を含むものであっても構わない。このような共役系重合体としては、例えば、以下のような構造を有する共役系重合体が挙げられる。括弧で括られた繰り返し単位に添えられた数字は繰り返し単位の比率を表す。ｎは２以上１，０００以下の整数を示す。
【００２７】
【化７】
2019059231.tif 000009
【００２８】
また、上記一般式（１）で表される構造を有する共役系重合体は、さらに２価の共役系連結基を含む共重合体であってもかまわない。共役系重合体全体に対して、２価の共役系連結基は２０重量％以下であることが共役系重合体のキャリア移動度を保つために好ましく、１０重量％以下であることがより好ましい。
【００２９】
好ましい２価の共役系連結基の例としては下記のような構造が挙げられる。中でもチエノ［３，４−ｂ］チオフェン骨格およびベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン骨格で構成される構造が共役系重合体のキャリア移動度を保つために好ましい。
【００３０】
【化８】
2019059231.tif 000010
【００３１】
ここで、Ｒ３〜Ｒ５３は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルチオエステル基、アルカノイル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲンの中から選ばれる。
【００３２】
一般式（１）で表される構造を有する共役系重合体は、たとえばＹ．Ｌｉａｎｇ、Ｄ．Ｆｅｎｇ、Ｙ．Ｗｕ、Ｓ．−Ｔ．Ｔｓａｉ、Ｇ．Ｌｉ、Ｃ．Ｒａｙ、Ｌ．Ｙｕ著、「ジャーナルオブザアメリカンケミカルソサエティ（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ）」、２００９年、１３１巻、７７９２頁、あるいは、Ｆ．Ｈｅ、Ｗ．Ｗａｎｇ、Ｗ．Ｃｈｅｎ、Ｔ．Ｘｕ、Ｓ．Ｂ．Ｄａｒｌｉｎｇ、Ｊ．Ｓｔｒｚａｌｋａ、Ｙ．Ｌｉｕ、Ｌ．Ｙｕ著、「ジャーナルオブザアメリカンケミカルソサエティ（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ）」、２０１１年、１３３巻、３２８４頁に記載されている方法に類似した方法等で合成することができる。
【００３３】
光電変換層３は、複数の光電変換層を有していてもよい。具体的には、光電変換層３は、薄膜単結晶シリコン、薄膜多結晶シリコン、薄膜微結晶シリコン、アモルファスシリコン、ペロブスカイト型化合物、その他の無機半導体材料、色素材料からなる層をさらに有する層であってもよい。上記一般式（１）で表される構造を有する共役系重合体を含む光電変換層の厚みは、通常５０ｎｍから５００ｎｍである。
【００３４】
また、光電変換層３は、上記一般式（１）で表される構造を有する共役系重合体以外のｐ型有機半導体材料を含んでいてもよい。ｐ型有機半導体材料としては、ペンタセン類、ルブレン類、チオフェン類等の縮合芳香族炭化水素、ポルフィリン類、フタロシアニン類、ジアミン誘導体、ＴＰＤなどのアミン誘導体が挙げられる。
【００３５】
〔電極〕
電極は、光電変換層３の両側に配置されており、本明細書においては、便宜的にこれらの電極の一方を「第１の電極」（図１における符号２）、他方を「第２の電極」（図１における符号４）と呼ぶ。なお、「両側に配置されて」いるとは、必ずしも光電変換層３と接して光電変換層３を挟むように配置されている態様に限定されず、光電変換層と電極の間に他の層、例えば後述する正孔輸送層や電子輸送層が存在する態様を包含するものとする。
【００３６】
光起電力素子においては、光電変換層３に光を導入するため、電極のうち少なくとも一方は透光性を有する必要がある。以下、「第１の電極」がこのような透光性を有する電極であるものとして説明するが、第１の電極２および第２の電極４がいずれも透光性を有する電極であってもよく、さらには全く同じ電極であってもよく、そのような意味で「第１」「第２」は単に便宜的に区別するための呼称である。
【００３７】
第１の電極２は、可視光透過性を有する。可視光帯域における第１の電極２の全光線透過率の平均値は６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましい。第１の電極２は、全光線透過率がこれらの値を満たす範囲で光散乱性を有してもよい。第１の電極２は、例えば透明電極層である。
【００３８】
第１の電極２は、酸化スズインジウム（ＩＴＯ）、酸化ニッケル、酸化スズ、酸化インジウム、インジウム−ジルコニウム酸化物（ＩＺＯ）、酸化チタン、酸化亜鉛等の、金属酸化物等で形成されていてもよい。あるいは、第１の電極２は、アルミニウムや銀を薄膜化して透光性を持たせたもの、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）：ＰＳＳ（ポリスチレンスルホネート）等の透光性のある有機導電材料、もしくはこれらの組み合わせ、またはアルミ、金、銀、銅などの細線により構成補助電極と組み合わされたものであってもよい。
【００３９】
あるいは、第１の電極２は、電極としてのメッシュ構造を有する金属を透光性材料で保持した金属メッシュ層であってもよい。当該メッシュ構造は、銀、金、銅等で形成されていてもよい。第１の電極２は、電極としての金属ナノワイヤを透光性材料で保持した金属ナノワイヤ層であってもよい。第１の電極２として金属メッシュ層又は金属ナノワイヤ層を適用する場合、電極部分は透光性を有しなくてもよく、透光性材料で形成された部分が光を透過することによって、第１の電極２が全体として透光性を有していればよい。第１の電極２は、透光性の導電性高分子で形成されていてもよい。
【００４０】
第２の電極４は、太陽電池における裏面電極層となる場合には、必ずしも透光性を有していなくてもよい。この場合、例えば、第２の電極４は、金、銀、アルミニウム等の金属膜であることができる。また、用途等に応じて透光性を有していてもよく、その場合は上記第１の電極と同様の電極であることができる。
【００４１】
〔正孔輸送層、電子輸送層〕
光電変換層３と第１の電極２または第２の電極４との間には、効率向上や短絡防止などを目的として、必要に応じて他の層を介在させることができる。このような層としては、正孔輸送層、電子輸送層が代表的である。
【００４２】
正孔輸送層としては、ポリチオフェン系重合体、ポリ−ｐ−フェニレンビニレン系重合体、ポリフルオレン系重合体などの導電性高分子や、フタロシアニン誘導体（Ｈ２Ｐｃ、ＣｕＰｃ、ＺｎＰｃなど）、ポルフィリン誘導体などのｐ型半導体特性を示す低分子有機化合物を含む層が好ましい。特に、ポリチオフェン系重合体であるポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）やＰＥＤＯＴにポリスチレンスルホネート（ＰＳＳ）を含む層であることが好ましい。
【００４３】
上記電子輸送層としては、酸化亜鉛、電子受容性有機材料（ＮＴＣＤＡ、ＰＴＣＤＡ、ＰＴＣＤＩ−Ｃ８Ｈ、オキサゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、フラーレン化合物、ＣＮＴ、ＣＮ−ＰＰＶなど）のようにｎ型半導体特性を示す材料を含む層が好ましい。
【００４４】
〔基材〕
基材は、第１の電極２および第２の電極４の外側の一方または両方に配置され、光電変換層３等を補強および保護する層である。
【００４５】
本発明においては、第１および第２の電極の外側の一方または両方に配置された基材の少なくとも一方が、フッ素樹脂層とパラキシリレン系ポリマー層とを含む複層構造を有する。フレキシブルデバイスに搭載された光起電力装置が変形した際に、２つの電極層に加わる歪みの差が大きいと、より大きい歪みが加わる一方の電極層が、他方の電極層より極端に破断し易くなる。基材がこのような複層構造を有することで、フッ素樹脂層が主にガスバリア性を担い、パラキシリレン系ポリマー層がフッ素樹脂層とその下層との間での相関剥離を抑制する機能を担うことができるため、耐湿性と柔軟性を両立させることができ、実用上の耐久性を有する太陽電池が実現できる。
【００４６】
フッ素樹脂層とは、フッ素樹脂から本質的に構成された層であり、より具体的にはフッ素樹脂を５０重量％以上、より好ましくは８０重量％以上含む層を意味する。また、フッ素樹脂とはフッ素を含むオレフィンを重合して得られる合成樹脂である。フッ素樹脂としては、具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、商品名：テフロン（登録商標））、ポリジフルオロエチレン（ＰＶＤＦ）などのフッ素化ポリエチレンが好ましく用いられる。フッ素樹脂層の厚みは、通常５０ｎｍ〜１μｍである。
【００４７】
パラキシリレン系ポリマー層とは、パラキシリレン系ポリマーから本質的に構成された層であり、より具体的にはパラキシリレン系ポリマーを５０重量％以上、より好ましくは８０重量％以上含む層を意味する。パラキシリレン系ポリマーとしては、ポリパラキシリレン（例えば、商品名：パリレン（登録商標））が好ましく用いられる。パラキシリレン系ポリマー層の厚みは、通常５００ｎｍ〜５μｍである。
【００４８】
基材はフッ素樹脂層とパラキシリレン系ポリマー層以外の層をさらに含むものであってもよいが、光起電力装置の柔軟性を確保する観点からは、他の層を含まないことが好ましい。なお、「複層構造」とは必ずしもフッ素樹脂層とパラキシリレン系ポリマー層とが接する形で積層されている構造のみではなく、両層を有する限り他の層を両層の間または両層の外側に含んでいる構造も包含する。また、フッ素樹脂層とパラキシリレン系ポリマー層の形成順序は特に限定されないが、第２の電極４の上部にフッ素樹脂層およびパラキシリレン系ポリマー層をこの順序で形成するのが好ましい。
【００４９】
なお、基材のうち少なくとも一方は、光起電力素子内へと光を導入するため、透光性を有する必要がある。すなわち、前述の電極の説明に従えば、第１の電極２側の基材（便宜的に「第１の基材」と呼ぶ。）（図１における符号１）が透光性を有する必要がある。このような基材を形成する材料としては、アクリルゴム、シリコンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム等のゴム材料、ＥＴＦＥ、ＰＶＦ等の軟質フッ素樹脂材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール等のポリオレフィン類、ＥＶＡ、ＥＭＡ等の軟質ポリオレフィン共重合体、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、これらの発泡体、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエステルなどの縮重合樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ＳＵ−８などのエポキシ樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の硬化樹脂類、キシリレン系ポリマー材料、シクロポリオレフィン材料、ポリカーボネート材料、メタクリル樹脂材料、ポリイミド材料、各種フォトレジスト材料等が挙げられる。これらの中でも、透明性や耐熱性、表面平滑性などからポリイミド材料やエポキシ樹脂が好適に用いられる。あるいは、前述の複層構造を有する基材が透光性を有する場合、当該基材を第１の基材１として用いることもできる。
【００５０】
第１の基材１が前述の複層構造を有し、かつ透光性を有する基材である場合、第２の基材５の態様は特に限定されず、用途に応じて透光性を有しないものを用いることができる。この場合、第２の基材５の材料は特に限定されず、用途に応じて各種の樹脂材料等を用いることができる。第１の基材１として前述の複層構造を有する基材を用いない場合、第２の基材５として当該複層構造を有する基材を用いる。この場合、当該第２の基材５は必ずしも透光性を有することを要しない。
【００５１】
上記のような構成を有する本発明の光起電力装置は、下記実施例に記載するように、例えば、ガラス基板上に第１の基材１を成膜し、次いで第１の電極２、光電変換層３、第２の電極４、第２の基材５を順次成膜した後に、ガラス基板と第１の基材との間で剥離することにより作製することができる。
【実施例】
【００５２】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。また実施例等で用いた化合物および特性評価のうち、略語を使用しているものについて、以下に示す。
ＩＴＯ：インジウム錫酸化物
ＰＥＤＯＴ：ポリエチレンジオキシチオフェン
ＰＳＳ：ポリスチレンスルホネート
ＰＣ７１ＢＭ：フェニル  Ｃ７１  ブチリックアシッドメチルエステル
Ｊｓｃ：短絡電流密度
Ｖｏｃ：開放電圧
ＦＦ：フィルファクター【００５３】
［実施例１］
フッ素ポリマー（Ｎｏｖｅｃ  ２７００，  ３Ｍ社）を塗布したガラス基板上に、ポリイミド前駆体（三井化学社）をスピン塗布し、窒素下２７０℃で２時間キュアし、厚み１μｍのポリイミド層を製膜した。次いで、平滑層としてエポキシ層（ＳＵ−８  ３００５，  ＭｉｃｒｏＣｈｅｍ社）をスピン塗布で５００ｎｍの厚みに製膜した。このポリイミド層／エポキシ層の積層体が、第１の基材に相当する。その上に、スパッタリング法で厚み１００ｎｍのＩＴＯ層（第１の電極）を製膜した。次いで、酢酸亜鉛（０．５ｇ）とエタノールアミン（０．１４ｍｌ）を２−メトキシエタノール（５ｍｌ）に溶解した溶液をＩＴＯ層上にスピン塗布し、大気中１８０℃で３０分間キュアし、厚み３０ｎｍの酸化亜鉛からなる電子輸送層を形成した。その上に、下記式で表される化合物ＰＢＤＴＴＴ−ＯＦＴとＰＣ７１ＢＭを重量比１：１．２で混合しクロロベンゼン（１，８−ジヨードオクタンを２体積％含む）に溶解させた溶液をスピン塗布し、真空中で３０分間乾燥させて、厚み約１１０ｎｍの光電変換層を製膜した。なお、下記式で表される化合物ＰＢＤＴＴＴ−ＯＦＴは、上記一般式（１）において、Ｒ１のアルキル基部分が直鎖アルキルである化合物である。【００５４】
【化９】
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【００５５】
次いで、光電変換層上にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶液をスピン塗布し、窒素下８０℃で５分間乾燥し、厚み１０ｎｍのＰＥＤＯＴ：ＰＳＳからなる正孔輸送層を形成した。その上に、抵抗加熱蒸着法で、高真空（約１０−４Ｐａ）中、厚み１００ｎｍの銀を製膜した（第２の電極）。次に、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標）１６００，  デュポン社）を３６０ｎｍの厚みにスピン塗布で製膜して１００℃で３０分間キュアすることにより、ポリテトラフルオロエチレン層を成膜し、その上に、パラキシリレン（ｄｉＸ−ＳＲ，第三化成社）を１μｍの厚みにＣＶＤ法で製膜した。この、ポリテトラフルオロエチレン／パラキシリレンから構成される積層体が、第２の基材に相当する。【００５６】
最後に、ガラス基板上のフッ素ポリマー層と、ポリイミド層との間で剥離し、厚み約３．２μｍの光起電力装置（発電部面積：０．０４ｃｍ２）を得た。【００５７】
このようにして作製された光起電力装置の正極と負極をケースレー社製２４００シリーズソースメータに接続して、大気中でＩＴＯ層側から擬似太陽光（ペクセルテクノロジーズ社  ＰＥＣ−Ｌ１１、スペクトル形状：ＡＭ１．５、強度：１００ｍＷ／ｃｍ２）を照射し、電流−電圧特性を測定した。この時のＪｓｃは１７．２Ａ／ｃｍ２、Ｖｏｃは０．７９Ｖ、ＦＦは０．６９であり、これらの値から算出した光電変換効率は９．４％であった。
また、この光起電力装置を大気中、１００℃で５分間加熱したところ、光電変換効率は低下しなかった。【００５８】
［比較例１］
ＰＢＤＴＴＴ−ＯＦＴの代わりに下記式で表される化合物ＰＢＤＴＴＴ−ＥＦＴを用いた他は実施例１と同様にして太陽電池デバイスを作製し、電流−電圧特性を測定した。なお、下記式で表される化合物ＰＢＤＴＴＴ−ＥＦＴは、上記一般式（１）において、Ｒ１のアルキル基部分が分岐アルキルである化合物である。【００５９】
【化１０】
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【００６０】
この時のＪｓｃは１９．０ｍＡ／ｃｍ２、Ｖｏｃは０．７８Ｖ、ＦＦは０．５８であり、これらの値から算出した光電変換効率は８．６％であった。
また、この太陽電池デバイスを大気中、１００℃で５分間加熱したところ、光電変換効率は初期値の約６９％に低下した。【００６１】
［比較例２］
第２の基材を、パラキシリレン（ｄｉＸ−ＳＲ，第三化成社，厚み：1μｍ）のみ（すなわち、フッ素樹脂層を含まない）とした他は実施例１と同様にして太陽電池デバイスを作製した。
この太陽電池デバイスを大気中、１００℃で５分間加熱したところ、光電変換効率は初期値の約９３％に低下した。
【符号の説明】
【００６２】
１  第１の基材
２  第１の電極
３  光電変換層
４  第２の電極
５  第２の基材
【図１】
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【国際調査報告】
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