(57)【要約】第１電極、複数の有機層を含む活性層、第２電極をこの順に含む有機太陽電池であって、前記活性層が下記（Ａ）及び（Ｂ）のいずれか一方である有機太陽電池。（Ａ）ｐ型半導体層、ｐ型半導体材料とｎ型半導体材料の混合層であるｉ層、正孔の移動を阻止し、電子の移動を妨げない厚さの正孔障壁層、ｎ型半導体層の順に積層されてなる活性層；（Ｂ）ｐ型半導体層、ｎ型半導体層（Ｉ）、正孔の移動を阻止し、電子の移動を妨げない厚さの正孔障壁層、ｎ型半導体層（II）の順に積層されてなる活性層
2013035305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極、複数の有機層を含む活性層、第２電極をこの順に含む有機太陽電池であって、前記活性層が下記（Ａ）及び（Ｂ）のいずれか一方である有機太陽電池。
（Ａ）ｐ型半導体層、ｐ型半導体材料とｎ型半導体材料の混合層であるｉ層、正孔の移動を阻止し、電子の移動を妨げない厚さの正孔障壁層、ｎ型半導体層の順に積層されてなる活性層
（Ｂ）ｐ型半導体層、ｎ型半導体層（Ｉ）、正孔の移動を阻止し、電子の移動を妨げない厚さの正孔障壁層、ｎ型半導体層（II）の順に積層されてなる活性層
【請求項２】
前記正孔障壁層に含まれる化合物のイオン化ポテンシャルが、前記ｉ層に含まれるｎ型半導体材料のイオン化ポテンシャル又は前記ｎ型半導体層（Ｉ）に含まれる化合物のイオン化ポテンシャルより大きい請求項１に記載の有機太陽電池。
【請求項３】
前記正孔障壁層に含まれる化合物のイオン化ポテンシャルが、前記ｉ層に含まれるｎ型半導体材料のイオン化ポテンシャル又は前記ｎ型半導体層（Ｉ）に含まれる化合物のイオン化ポテンシャルより０．０１ｅＶ〜１．０ｅＶ大きい請求項１又は２に記載の有機太陽電池。
【請求項４】
前記正孔障壁層に含まれる化合物の電子移動度が、前記ｉ層に含まれるｎ型半導体材料の電子移動度又は前記ｎ型半導体層（Ｉ）に含まれる化合物の電子移動度よりも大きい請求項１〜３のいずれかに記載の有機太陽電池。
【請求項５】
前記正孔障壁層に含まれる化合物の電子移動度が１×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上である請求項１〜４のいずれかに記載の有機太陽電池。
【請求項６】
前記（Ａ）における正孔障壁層の厚さが０．１〜１９ｎｍである請求項１〜５のいずれかに記載の有機太陽電池。
【請求項７】
前記（Ｂ）における正孔障壁層の厚さが０．１〜９ｎｍである請求項１〜５のいずれかに記載の有機太陽電池。
【請求項８】
前記（Ｂ）におけるｎ型半導体層（Ｉ）の厚さが０．１〜４０ｎｍである請求項１〜５、７のいずれかに記載の有機太陽電池。
【請求項９】
前記正孔障壁層に含まれる化合物がフラーレン又はフラーレン誘導体である請求項１〜８のいずれかに記載の有機太陽電池。
【請求項１０】
前記正孔障壁層に含まれる化合物がＣ６０又はその誘導体である請求項９に記載の有機太陽電池。
【請求項１１】
前記ｉ層に含まれるｎ型半導体材料又はｎ型半導体層（Ｉ）に含まれる化合物がＣ７０又はその誘導体である請求項１〜１０のいずれかに記載の有機太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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、研究開発が盛んに行なわれている。
従来、実用化されたのは、単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ及びアモルファス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。【０００４】
有機薄膜太陽電池は、メロシアニン色素等を用いた単層膜で研究が進められてきたが、ｐ層／ｎ層の多層膜にすることで変換効率が向上することが見出され、それ以降多層膜が主流になっている。その後、ｐ層とｎ層の間にｉ層（ｐ材料とｎ材料の混合層）を挿入することにより、変換効率が向上することが見出された。【０００５】
一方、高分子化合物を用いた有機薄膜太陽電池では、ｐ材料（ｐ層に用いられる材料）として導電性高分子を用い、ｎ（ｎ層に用いられる材料）材料としてＣ６０誘導体を用いてそれらを混合し、熱処理することによりｐ層とｎ層のミクロ層分離を誘起してヘテロ界面を増やし、変換効率を向上させるという、所謂バルクヘテロ構造の研究が主に行なわれてきた。【０００６】
このように、有機薄膜太陽電池ではセル構成及びモルフォロジーの最適化により変換効率が向上されてきた。しかしながら、シリコン等に代表される無機太陽電池に比べると光電変換効率が低いため、実用に供することは困難であり、光電変換効率の高効率化が最大の課題となっている。【０００７】
高い光電変換効率を得るために、非特許文献１では光電変換層としてキャリア輸送能の高いｎ型有機材料を用いている。また、非特許文献２にはバルクへテロ接合構造を用いることが記載されている。【０００８】
他には、例えば特許文献１において、電荷障壁層を挿入した撮像素子が記載され、キャリアの湧き出しを抑制することで、暗電流を低下させることができる光電変換素子及び撮像素子が記載されている。【０００９】
特許文献１は撮像素子に関する発明であり、有機薄膜太陽電池に関する言及はない。また、暗電流を低下することを目的としているが、これは、有機薄膜太陽電池の変換効率向上とは異なる概念である。
さらに、電子障壁層の総厚は２０ｎｍ以上であり、電子障壁層が複数層の場合は、電子障壁層のうち光電変換層に隣接する層の厚さが１０ｎｍ以上であることを特徴としている。従って、本発明の電荷障壁層に効果的な膜厚領域とは範囲が異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−１８３０６０号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  ７９，  １２６（２００１）
【非特許文献２】Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  ８４，  ４２１８（２００４）
【発明の概要】
【００１２】
有機太陽電池は上記のように改良されてきたが、現在利用されているシリコン系（単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン）のデバイスに比べ、エネルギー変換効率が低いという問題点があり、実用化には至っていない。
本発明の目的は、高効率の光電変換特性を有する有機太陽電池を提供することである。
【００１３】
本発明者らは、電荷ブロックの効果について鋭意検討した結果、正孔の移動を阻止し、電子の移動を妨げず、正孔と電子をそれぞれ陽極と陰極に効率的に輸送する層を設けた素子構成とすることで、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。
具体的には、分析の結果、正孔ブロックの効果の要因として下記が関係していることが考えられる。
【００１４】
（ｉ）有機薄膜光電変換層の半導体材料のＩｐ（イオン化ポテンシャル）と、正孔障壁層のＩｐとの関係
（ii）正孔障壁層の厚さ
（iii）有機薄膜光電変換層の半導体材料と正孔障壁層の電子輸送性（電子移動度）との関係
【００１５】
本発明によれば、以下の有機太陽電池が提供される。
１．第１電極、複数の有機層を含む活性層、第２電極をこの順に含む有機太陽電池であって、前記活性層が下記（Ａ）及び（Ｂ）のいずれか一方である有機太陽電池。
（Ａ）ｐ型半導体層、ｐ型半導体材料とｎ型半導体材料の混合層であるｉ層、正孔の移動を阻止し、電子の移動を妨げない厚さの正孔障壁層、ｎ型半導体層の順に積層されてなる活性層
（Ｂ）ｐ型半導体層、ｎ型半導体層（Ｉ）、正孔の移動を阻止し、電子の移動を妨げない厚さの正孔障壁層、ｎ型半導体層（II）の順に積層されてなる活性層
２．前記正孔障壁層に含まれる化合物のイオン化ポテンシャルが、前記ｉ層に含まれるｎ型半導体材料のイオン化ポテンシャル又は前記ｎ型半導体層（Ｉ）に含まれる化合物のイオン化ポテンシャルより大きい１に記載の有機太陽電池。
３．前記正孔障壁層に含まれる化合物のイオン化ポテンシャルが、前記ｉ層に含まれるｎ型半導体材料のイオン化ポテンシャル又は前記ｎ型半導体層（Ｉ）に含まれる化合物のイオン化ポテンシャルより０．０１ｅＶ〜１．０ｅＶ大きい１又は２に記載の有機太陽電池。
４．前記正孔障壁層に含まれる化合物の電子移動度が、前記ｉ層に含まれるｎ型半導体材料の電子移動度又は前記ｎ型半導体層（Ｉ）に含まれる化合物の電子移動度よりも大きい１〜３のいずれかに記載の有機太陽電池。
５．前記正孔障壁層に含まれる化合物の電子移動度が１×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上である１〜４のいずれかに記載の有機太陽電池。
６．前記（Ａ）における正孔障壁層の厚さが０．１〜１９ｎｍである１〜５のいずれかに記載の有機太陽電池。
７．前記（Ｂ）における正孔障壁層の厚さが０．１〜９ｎｍである１〜５のいずれかに記載の有機太陽電池。
８．前記（Ｂ）におけるｎ型半導体層（Ｉ）の厚さが０．１〜４０ｎｍである１〜５、７のいずれかに記載の有機太陽電池。
９．前記正孔障壁層に含まれる化合物がフラーレン又はフラーレン誘導体である１〜８のいずれかに記載の有機太陽電池。
１０．前記正孔障壁層に含まれる化合物がＣ６０又はその誘導体である９に記載の有機太陽電池。
１１．前記ｉ層に含まれるｎ型半導体材料又はｎ型半導体層（Ｉ）に含まれる化合物がＣ７０又はその誘導体である１〜１０のいずれかに記載の有機太陽電池。
【００１６】
本発明によれば、光照射時に有機薄膜光電変換層で発生した電荷のうち、正孔が陰極側へ輸送されること（再結合失活要因）をブロックし、抑制することで、高効率の光電変換特性を有する有機太陽電池が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１で作製した有機太陽電池の模式図である。
【図２】実施例１で作製した有機太陽電池のエネルギーを示す模式図である。
【図３】実施例５で作製した有機太陽電池の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の有機太陽電池（有機薄膜太陽電池）は、第１電極、複数の有機層を含む活性層、第２電極をこの順に含み、活性層が下記（Ａ）及び（Ｂ）のいずれか一方である。
（Ａ）ｐ型半導体層（ｐ層）、ｐ型半導体材料とｎ型半導体材料の混合層であるｉ層、正孔の移動を阻止し、電子の移動を妨げない厚さの正孔障壁層、ｎ型半導体層（ｎ層）の順に積層されてなる活性層
（Ｂ）ｐ型半導体層、ｎ型半導体層（Ｉ）、正孔の移動を阻止し、電子の移動を妨げない厚さの正孔障壁層、ｎ型半導体層（II）の順に積層されてなる活性層
【００１９】
本発明の有機太陽電池のセル構造は、上記の構成であれば特に限定されるものではないが、具体的には、基板上に下記の構成を有する構造が挙げられる。
（１）第１電極／ｐ層／ｉ層／正孔障壁層／ｎ層／第２電極
（２）第１電極／ｐ層／ｎ層（Ｉ）／正孔障壁層／ｎ層（II）／第２電極
【００２０】
また、必要に応じて電極と有機層の間にバッファー層を設けてもよい。例えば、上記構成（１）にバッファー層を設けた場合、下記構成を有する構造が挙げられる。
（１１）第１電極／ｐ層／ｉ層／正孔障壁層／ｎ層／バッファー層／第２電極
（１２）第１電極／バッファー層／ｐ層／ｉ層／正孔障壁層／ｎ層／第２電極
（１３）第１電極／バッファー層／ｐ層／ｉ層／正孔障壁層／ｎ層／バッファー層／第２電極
【００２１】
また、上記構成（２）にバッファー層を設けた場合、下記構成を有する構造が挙げられる。
（２１）第１電極／ｐ層／ｎ層（Ｉ）／正孔障壁層／ｎ層（II）／バッファー層／第２電極
（２２）第１電極／バッファー層／ｐ層／ｎ層（Ｉ）／正孔障壁層／ｎ層（II）／第２電極
（２３）第１電極／バッファー層／ｐ層／ｎ層（Ｉ）／正孔障壁層／ｎ層（II）／バッファー層／第２電極
【００２２】
上記有機太陽電池における各構成部材は、有機太陽電池で使用される公知の部材や材料を使用することができる。以下、各構成部材について簡単に説明する。
【００２３】
１．第１電極、第２電極
第１電極、第２電極の材料は特に制限はなく、公知の導電性材料を使用できる。例えば、ｐ層と接続する電極（陽極）としては、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）や金（Ａｕ）等の金属が使用でき、ｎ層と接続する電極（陰極）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等の二成分金属系が用いられ、上記陽極に比べ仕事関数は小さいものが用いられる。またｎ層を構成する材料の電子準位次第では、上記ｐ層と接続する電極例示材料が使用できる。
【００２４】
尚、高効率の光電変換特性を得るためには、太陽電池の少なくとも一方の面は太陽光スペクトルにおいて十分透明にすることが望ましい。透明電極は、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。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。
【００２５】
２．ｐ型半導体層
ｐ層に用いる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い。例えば有機化合物であれば、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）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、高分子化合物であれば、ポリヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）、メトキシエチルヘキシロキシフェニレンビニレン（ＭＥＨＰＰＶ）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。
【００２６】
また、ｐ層に用いる材料として、下記式（Ａ）で表される化合物も好ましい。
【化１】
2013035305.tif 000003
（式（Ａ）中、Ｒ０は水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル，置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール、置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルケニル、ハロゲン又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜４０の複素環であり、
Ｒｇ１及びＲｇ２は、それぞれ置換もしくは無置換の窒素原子を少なくとも１つ有する五員複素環、又は置換もしくは無置換の窒素原子を少なくとも１つ有する六員複素環であり、
Ｒｇ３及びＲｇ４は、それぞれ置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜４０の複素環であり、Ｍは配位金属である。
Ｒ０及びＲｇ１〜Ｒｇ４の置換基のうち、隣接する基は互いに結合して環を形成してもよい。ただし、Ｒｇ１及びＲｇ２の隣接する置換基が結合してイソインドールを形成する場合はない。）
【００２７】
式（Ａ）の２つのＮ−Ｍ結合のうち、いずれか一方が配位結合であり、この場合、本発明の化合物は配位化合物（錯体又はキレート錯体）である。
Ｍは、配位金属であり、好ましくはホウ素原子、ケイ素原子、アルミニウム原子、マグネシウム原子、鉄原子、銅原子又は亜鉛原子であり、ホウ素原子がより好ましい。
【００２８】
以下、Ｒ０、Ｒｇ１〜Ｒｇ４の各基について説明する。
Ｒ０のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。
【００２９】
Ｒ０の置換又は無置換の炭素数１〜２０のアルキルは、好ましくはアルキル部分の炭素数が１〜８であり、アルキル部分は直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよく、例えばメチル基、エチル基、１−プロピル基、２−プロピル基、１−ブチル基、２−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、２−エチルヘキシル基、３、７−ジメチルオクチル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基、ノルボルニル基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、ベンジル基、α、α−ジメチルベンジル基、２−フェニルエチル基、１−フェニルエチル基等が挙げられる。これらのうち、原料の入手しやすさ等の観点から、炭素数１〜２０のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、１−プロピル基、２−プロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、シクロヘキシル基が更に好ましい。
【００３０】
上記アルキル基の置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、フェニル基等のアリール基が挙げられ、当該アリール基はメチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数１〜５のアルキル基でさらに置換されていてもよい。
【００３１】
Ｒ０の置換又は無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールは、好ましくはアリール部分の環形成炭素数が６〜２０であり、例えば、フェニル基、２−トリル基、４−トリル基、４−トリフルオロメチルフェニル基、４−メトキシフェニル基、４−シアノフェニル基、２−ビフェニリル基、３−ビフェニリル基、４−ビフェニリル基、ターフェニリル基、３、５−ジフェニルフェニル基、３、４−ジフェニルフェニル基、ペンタフェニルフェニル基、４−（２、２−ジフェニルビニル）フェニル基、４−（１、２、２−トリフェニルビニル）フェニル基、フルオレニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、２−（１、４−ジフェニル）ナフチル基、９−アントリル基、２−アントリル基、２−（１、４−ジフェニル）アントリル基）、２−（９、１０−ジフェニル）アントリル基、９−フェナントリル基、１−ピレニル基、クリセニル基、ナフタセニル基、コロニル基等が挙げられる。これらのうち、原料の入手しやすさ等の観点から、環形成炭素数６〜３０のアリール基が好ましく、フェニル基、４−ビフェニリル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、２−アントリル基、９−フェナントリル基等が更に好ましい。
【００３２】
上記アリール基の置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数１〜５のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等の炭素数１〜５のアルコキシ基、シアノ基、フェニル基等のアリール基、フェニル基等のアリール基、カルバゾール等の複素環、ジフェニルアミノ基等のアリールアミノ基等が挙げられる。
【００３３】
Ｒｇ３及びＲｇ４の置換又は無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールとしては、上記Ｒ０の置換又は無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールに対応する２価の残基が挙げられる。
【００３４】
Ｒ０の置換又は無置換の炭素数２〜３０のアルケニルは、好ましくはアルケニル部分の炭素数が２〜８であり、直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよく、例えばビニル基、プロペニル基、ブテニル基、オレイル基、エイコサペンタエニル基、ドコサヘキサエニル基、スチリル基、２、２−ジフェニルビニル基、１、２、２−トリフェニルビニル基、２−フェニル−２−プロペニル基等が挙げられる。これらのうち、原料の入手しやすさ等の観点から、炭素数２〜２０のアルケニル基が好ましく、ビニル基、スチリル基、２、２−ジフェニルビニル基が更に好ましい。
【００３５】
上記のアルケニル基の置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、フェニル基等のアリール基、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数１〜５のアルキル基が挙げられる。
【００３６】
Ｒ０、Ｒｇ３及びＲｇ４の置換又は無置換の環形成原子数５〜４０の複素環は、好ましくは複素環の環形成原子数５〜１５であり、例えば、フラン、チオフェン、ピロール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、ピラゾール、ベンズピラゾール、トリアゾール、オキサジアゾール、ピリジン、ピラジン、トリアジン、キノリン、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン及びカルバゾールに対応する１価又は２価の残基が挙げられる。これらのうち、原料の入手しやすさ等の観点から、フラン、チオフェン、ピリジン、カルバゾール等が好ましい。
【００３７】
上記複素環の置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子やメチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数１〜５のアルキル基が挙げられる。
【００３８】
Ｒｇ１及びＲｇ２の窒素原子を少なくとも１つ有する五員複素環又は六員複素環としては、ピロール、イミダゾール、ピリジン等が挙げられ、好ましくはピロールである。
【００３９】
Ｒｇ１及びＲｇ２の窒素原子を少なくとも１つ有する五員複素環又は六員複素環の置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、フェニル基等のアリール基が挙げられる。
Ｒｇ１及びＲｇ２の置換基のうち、隣接するものは結合して環を形成してもよいが、ピロールであるＲｇ１又はＲｇ２の置換基が環を形成してイソインドールとなる場合はない。
【００４０】
また、Ｒ０はＲｇ１又はＲｇ２に結合してもよく、Ｒｇ１の置換基はＲｇ３と結合してもよく、Ｒｇ２の置換基はＲｇ４と結合してもよい。
【００４１】
尚、本発明において、水素原子とは、中性子数が異なる同位体、即ち、軽水素（ｐｒｏｔｉｕｍ）、重水素（ｄｅｕｔｅｒｉｕｍ）、三重水素（ｔｒｉｔｉｕｍ）を包含する。
【００４２】
式（Ａ）で表される化合物は、好ましくは下記式（Ｂ）で表されるピロメテンホウ素キレート化合物である。
【化２】
2013035305.tif 000004
（式中、Ｒ０は上記式（Ａ）と同じであり、Ｒ１〜Ｒ１２はそれぞれ水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール、置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルケニル、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールアミノ、ハロゲン又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜４０の複素環であり、
Ｒ１〜Ｒ１２のうち隣接する基は互いに結合して環を形成してもよい。但し、Ｒ１とＲ２及びＲ１１とＲ１２がそれぞれ結合して、イソインドールを形成する場合を含まない。）
【００４３】
式（Ｂ）において、アルキル、アリール、アルケニル、アリールアミノ、ハロゲン及び複素環は、上記と同じである。尚、Ｒ１〜Ｒ１６は式（Ａ）のＲｇ１〜Ｒｇ４の置換基に対応する。
【００４４】
式（Ｂ）において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１１及びＲ１２のうち少なくとも１つが環形成炭素数６〜３０のアリールであると好ましく、フェニル基であるとより好ましい。また、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ８及びＲ９のうち少なくとも１つが環形成炭素数６〜４０のアリールアミノ基であると好ましく、ジフェニルアミノ基であるとより好ましい。
また、Ｒ３及びＲ４、又はＲ４及びＲ５が連結して、これらが結合するベンゼン環に縮合する環（例えばベンゼン環）を形成してもよく、Ｒ８及びＲ９、又はＲ９及びＲ１０が連結して、これらが結合するベンゼン環に縮合する環（ベンゼン環）を形成してもよい。
【００４５】
式（Ａ）で表される化合物は、好ましくは下記式（Ｃ）で表されるピロメテンホウ素キレート化合物である。
【化３】
2013035305.tif 000005
（式中、Ｒ０は上記式（Ａ）と同じであり、
Ｒ１３〜Ｒ１６はそれぞれ水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール、置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルケニル、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールアミノ、ハロゲン又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜４０の複素環であり、Ｒ１３〜Ｒ１６のうち隣接する基は互いに結合して環を形成してもよい。但し、Ｒ１３とＲ１４及びＲ１５とＲ１６がそれぞれ結合して、イソインドールを形成する場合を含まない。
Ｘ１〜Ｘ６はそれぞれＯ、Ｓ又はＣ−Ｒである。Ｒは水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール、置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルケニル、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールアミノ、ハロゲン又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜４０の複素環であり、隣接するＲは互いに結合して環を形成してもよい。点線で示した五員環において、各炭素原子は隣接する炭素原子と二重結合を形成してもよい。）
【００４６】
式（Ｃ）は、例えば下記式（Ｃ−１）〜（Ｃ−３）で表わすことができる。
【化４】
2013035305.tif 000006
（式中、Ｒ、Ｒ０、Ｒ１３〜Ｒ１６は上記式（Ｃ）と同じであり、ＸはそれぞれＯ又はＳである。）
【００４７】
式（Ｃ）において、Ｒ１３〜Ｒ１６のうち少なくとも１つが環形成炭素数６〜３０のアリールであると好ましく、フェニル基であるとより好ましい。
式（Ｃ−１）又は（Ｃ−３）において、隣接するＲが連結して、これらが結合する５員環に縮合する環（例えばベンゼン環）を形成してもよい。
【００４８】
３．ｎ型半導体層
ｎ層に用いる材料は特に限定されないが、電子受容体としての機能を有する化合物が好ましい。
例えば、有機化合物であれば、Ｃ６０、Ｃ７０等のフラーレン、及びその誘導体、カーボンナノチューブ、ペリレン誘導体、多環キノン、キナクリドン等が挙げられ、高分子の有機化合物であれば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、それらの−ＣＦ３置換ポリマー、ポリ（フルオレン）誘導体等を挙げることができる。
また、電子の移動度が高い材料が好ましい。さらに、電子親和力が小さい材料が好ましい。電子親和力の小さい材料をｎ層として組み合わせることで高い開放端電圧を実現することができる。
【００４９】
無機化合物であれば、ｎ型特性の無機半導体化合物を挙げることができる。具体的には、ｎ−Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＰｂＳ、ＣｄＳｅ、ＩｎＰ、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｆｅ２Ｏ３等のドーピング半導体及び化合物半導体、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、一酸化チタン（ＴｉＯ）、三酸化二チタン（Ｔｉ２Ｏ３）等の酸化チタン、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）等の導電性酸化物が挙げられ、これらのうちの１種又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。好ましくは酸化チタンであり、特に好ましくは二酸化チタンを用いる。
【００５０】
上記活性層（Ｂ）に用いるｎ層（Ｉ）とｎ層（II）の化合物は同一でも異なっていてもよい。
【００５１】
４．ｉ層
ｉ層は、上記ｐ型半導体材料とｎ型半導体材料を混合した層である。ｉ層のｐ型半導体材料とｐ層の材料は同一でも異なっていてもよく、ｉ層のｎ型半導体材料とｎ層の材料は同一でも異なっていてもよい。ｉ層におけるｐ型半導体材料とｎ型半導体材料の割合は、例えば１０：１〜１：１０（体積比）である。
ｉ層に用いるｎ型半導体材料としてはＣ７０又はその誘導体が好ましい。
【００５２】
５．正孔障壁層
活性層（Ａ）の正孔障壁層（正孔障壁層（ａ））は、好ましくは上記ｉ層に用いられるｎ型半導体材料よりＩｐ（イオン化ポテンシャル）が大きい化合物を含むことにより、ｉ層で生じた正孔が陰極側へ移動することを阻止する。
【００５３】
正孔障壁層（ａ）に用いる化合物としては、上記ｎ型半導体材料と同じものが挙げられ、ｉ層のｎ型半導体材料よりもＩｐが大きい化合物が好ましい。
正孔障壁層（ａ）に用いる化合物は、ｉ層のｎ型半導体材料よりもＩｐが０．０１ｅＶ〜１．０ｅＶ大きいと好ましい。また、ｉ層のｎ型半導体材料よりも０．０５ｅＶ〜０．５ｅＶ大きいとより好ましく、０．０５ｅＶ〜０．２ｅＶ大きいとさらに好ましく、０．１ｅＶ大きいとさらに好ましい。
【００５４】
Ｉｐ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、材料に光を照射し、その際に電荷分離によって生じる電子量を測定することにより測定することができる。照射光のエネルギーに対し、放出された光電子を１／２乗でプロットし、光電子放出エネルギーのしきい値をＩｐとする。
【００５５】
また、正孔障壁層（ａ）の化合物は、ｉ層に含まれるｎ型半導体材料よりも電子移動度が大きいと好ましい。正孔障壁層（ａ）の化合物の電子移動度は、好ましくは１×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上、より好ましくは１×１０−４ｃｍ２／Ｖｓ以上である。
【００５６】
電子移動度は、電界効果トランジスタ(ＦＥＴ)法によって測定する。作製した有機薄膜トランジスタのゲート電極にゲート電圧を印加し、ソース−ドレイン間にソースドレイン電圧を印加して電流を流し、閾値電圧（Ｖｔｈ）及び電界効果移動度μを評価する。各電圧の印加及びソース−ドレイン電極間電流の測定は、例えば半導体特性評価システム（ケースレーインスツルメンツ（株）製  ４２００ＳＣＳ）を用いて行うことができる。
【００５７】
電界効果移動度μは、下記式（Ａ）を用いて算出できる。
ＩＤ＝（Ｗ／２Ｌ）・Ｃ・μ・（ＶＧ−ＶＴ）２    （Ａ）
（式中、ＩＤはソース−ドレイン間電流、Ｗはチャンネル幅、Ｌはチャンネル長、Ｃはゲート絶縁体層の単位面積あたりの電気容量、ＶＴはゲート閾値電圧、ＶＧはゲート電圧である。）
移動度は、線形領域や飽和領域の特性から求めることができる。例えば、トランスファ特性の結果から、√Ｉｄ―Ｖｇのグラフを作製し、この傾きから電界効果移度を導く方法が挙げられる。本明細書では特にこだわらない限り、この手法で評価している。
【００５８】
正孔障壁層（ａ）の化合物としては、Ｃ６０又はその誘導体が好ましい。
【００５９】
また、正孔障壁層（ａ）の厚さは、正孔の移動を阻止し、電子の移動を妨げない厚さである。ここでいう「正孔の移動を阻止し、電子の移動を妨げない厚さ」とは、i層で生じた正孔の陰極側への移動を妨げるために薄すぎない厚さであり、かつｉ層で生じた電子が陰極側へ移動するのを妨げないために厚すぎない厚さをいう。このようにすることで、再結合失活要因をブロックし、抑制することで、高効率の光電変換特性と有する有機太陽電池が作製できる。「正孔の移動を阻止し、電子の移動を妨げない厚さ」は材料に依存するが、０．１〜１９ｎｍであると好ましく、０．１〜１５ｎｍであるとより好ましく、０．１〜１０ｎｍであるとより好ましい。
０．１ｎｍ未満であると正孔障壁としての機能が十分機能しないおそれがあり、１９ｎｍ超であると電子の移動を妨げるおそれがある。
【００６０】
活性層（Ｂ）の正孔障壁層（正孔障壁層（ｂ））は、好ましくはｎ層（Ｉ）のｎ型半導体材料よりＩｐが大きい化合物を含むことにより、ｐ層とｎ層の界面で生じた正孔が陰極側へ移動することを阻止する。
【００６１】
正孔障壁層（ｂ）に用いる化合物としては、上記ｎ型半導体材料と同じものが挙げられ、ｎ層（Ｉ）のｎ型半導体材料よりもＩｐが大きい化合物が好ましい。正孔障壁層（ｂ）に用いる化合物は、ｎ層（Ｉ）のｎ型半導体材料よりもＩｐが０．０１ｅＶ〜１．０ｅＶ大きいと好ましい。また、ｎ層（Ｉ）のｎ型半導体材料よりも０．０５ｅＶ〜０．５ｅＶ大きいとより好ましく、０．０５ｅＶ〜０．２ｅＶ大きいとさらに好ましく、０．１ｅＶ大きいとさらに好ましい。
【００６２】
また、正孔障壁層（ｂ）の化合物は、ｎ層（Ｉ）のｎ型半導体材料より電子移動度が大きいと好ましい。正孔障壁層（ｂ）の化合物の電子移動度は、好ましくは１×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上であり、より好ましくは１×１０−４ｃｍ２／Ｖｓ以上である。電子移動度の測定方法は上記と同じである。
【００６３】
正孔障壁層（ｂ）の化合物としては、Ｃ６０又はその誘導体が好ましい。
【００６４】
また、正孔障壁層（ｂ）の厚さは、正孔の移動を阻止し、電子の移動を妨げない厚さである。ここでいう「正孔の移動を阻止し、電子の移動を妨げない厚さ」とは、ｐ層とｎ層（Ｉ）の界面で生じた正孔の陰極側への移動を妨げるために薄すぎない厚さであり、かつｐ層とｎ層（Ｉ）の界面で生じた電子が陰極側へ移動するのを妨げないために厚すぎない厚さをいう。このようにすることで、再結合失活要因をブロックし、抑制することで、高効率の光電変換特性と有する有機太陽電池が作製できる。「正孔の移動を阻止し、電子の移動を妨げない厚さ」は材料に依存するが、０．１〜９ｎｍであると好ましく、０．１〜５ｎｍであるとより好ましく、０．１〜３ｎｍであるとより好ましい。
０．１ｎｍ未満であると正孔障壁としての機能が十分機能しないおそれがあり、９ｎｍ超であると電子の移動を妨げるおそれがある。
【００６５】
また、正孔障壁層（ｂ）は、ｐ層とｎ層（Ｉ）の界面近くに設けられていると好ましく、ｐ層とｎ層（Ｉ）の界面との距離、即ちｎ層（Ｉ）の厚さが、例えば０．１〜４０ｎｍであり、好ましくは１．０〜４０ｎｍである。更に好ましくは１．０〜３０ｎｍである。
ｐ層とｎ層（Ｉ）の界面と正孔障壁層（ｂ）の距離が近いほど、より正孔をブロックし電子の輸送を促進することが考えられる。
【００６６】
６．バッファー層
一般に、有機薄膜太陽電池は総膜厚が薄いことが多く、そのため上部電極と下部電極が短絡し、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、バッファー層を積層することによってこれを防止することが好ましい。
【００６７】
バッファー層に好ましい化合物としては、膜厚を厚くしても短絡電流が低下しないようにキャリア移動度が充分に高い化合物が好ましい。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５】
2013035305.tif 000007
【００６８】
また、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。励起子阻止層は陽極側、陰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。
【００６９】
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）等が陰極側の正孔障壁層材料として挙げられる。
【化６】
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【００７０】
さらに、バッファー層には、上記ｎ層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。
【００７１】
７．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ある。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、ポリエーテルサルフォン、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。
【００７２】
本発明の有機太陽電池の各層の形成は、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。
【００７３】
正孔障壁層、ｎ層（Ｉ）以外の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。一般に有機薄膜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。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れないため、変換効率が低下する。通常の膜厚は１ｎｍから１０μｍの範囲が適しているが、５ｎｍから０．２μｍの範囲がさらに好ましい。
【００７４】
乾式成膜法の場合、公知の抵抗加熱法が好ましく、混合層の形成には、例えば、複数の蒸発源からの同時蒸着による成膜方法が好ましい。さらに好ましくは、成膜時に基板温度を制御する。
【００７５】
湿式成膜法の場合、各層を形成する材料を、適切な溶媒に溶解又は分散させて発光性有機溶液を調製し、薄膜を形成するが、任意の溶媒を使用できる。例えば、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、テトラクロロエタン、トリクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロトルエン等のハロゲン系炭化水素系溶媒や、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アニソール等のエーテル系溶媒、メタノールやエタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコール等のアルコール系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ヘキサン、オクタン、デカン、テトラリン等の炭化水素系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル等のエステル系溶媒等が挙げられる。
中でも、炭化水素系溶媒又はエーテル系溶媒が好ましい。また、これらの溶媒は単独で使用しても複数混合して用いてもよい。尚、使用可能な溶媒は、これらに限定されるものではない。
【００７６】
本発明においては、有機太陽電池のいずれの有機薄膜層においても、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、ポリスルフォン、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。
【実施例】
【００７７】
実施例１
図１に示す有機太陽電池１を作製した。具体的には、２５ｍｍ×７５ｍｍ×０．７ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極１０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、化合物Ａを抵抗加熱蒸着により１Å／ｓで成膜し、膜厚４０ｎｍのｐ層２０とした。【００７８】
続けてその上に、Ｃ７０を抵抗加熱蒸着により１Å／ｓで成膜して膜厚１０ｎｍのｎ層（ｎ層（Ｉ））３０を形成し、その上にＣ６０を抵抗加熱蒸着により１Å／ｓで成膜して膜厚３ｎｍの正孔障壁層４０を形成し、さらにその上にＣ７０を抵抗加熱蒸着により１Å／ｓで成膜して膜厚３０ｎｍのｎ層（ｎ層（II））５０を形成した。その後、バソクプロイン（ＢＣＰ）を抵抗加熱蒸着により１Å／ｓで成膜して１０ｎｍのバッファー層６０とした。【００７９】
尚、Ｃ６０のＩｐは６．５ｅＶであり、Ｃ７０のＩｐは６．４ｅＶである。また、Ｃ６０の電子移動度は８×１０−２ｃｍ２／Ｖｓであり、Ｃ７０の電子移動度は２×１０−３ｃｍ２／Ｖｓである。Ｉｐは上述の方法により測定した。
尚、Ｃ６０、Ｃ７０の電子移動度の値は、Ｒ．Ｃ．Ｈａｄｄｏｎ  Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９９６，１１８，ｐ．３０４１−３０４２による。【００８０】
最後に、連続して対向電極７０として金属Ａｌを膜厚８０ｎｍで蒸着させ、有機薄膜太陽電池１を作製した。素子面積は１．０ｃｍ２であった。
【化７】
2013035305.tif 000009
【００８１】
作製した有機太陽電池を、ＡＭ１．５条件下（光強度（Ｐｉｎ）１００ｍＷ／ｃｍ２）でＩ−Ｖ特性を測定した。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）を表１に示す。【００８２】
光電変換効率（η）は次式によって求めた。
【数１】
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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。即ち、同じＰｉｎに対して、Ｖｏｃ、Ｊｓｃ及びＦＦがいずれも大きな化合物ほど優れた変換効率を示す。【００８３】
図２に、有機薄膜太陽電池１のエネルギーを模式的に示す。ｐ層２０とｎ層３０の界面で生じた正孔の一部はｎ層３０内に移動するが、Ｃ７０よりＩｐの大きいＣ６０を含む正孔障壁層４０により、正孔が陰極側へ移動することが阻止される。
また、Ｃ６０はＣ７０よりもＡｆが小さいが、Ｃ６０は電子移動度が高く、さらにＣ６０層（正孔障壁層４０）が薄いため、ｐ層２０とｎ層３０の界面で生じた電子は正孔障壁層４０を超えて陰極側へ移動できる。【００８４】
実施例２
２つのｎ層の膜厚をいずれも２０ｎｍとした他は、実施例１と同様にして有機太陽電池を作製し、評価した。結果を表１に示す。【００８５】
実施例３
ｎ層（Ｉ）の膜厚を３０ｎｍ、ｎ層（II）の膜厚を１０ｎｍとした他は、実施例１と同様にして有機太陽電池を作製し、評価した。結果を表１に示す。【００８６】
比較例１
ｐ層上に、Ｃ７０を抵抗加熱蒸着により１Å／ｓで成膜して膜厚４０ｎｍのｎ層とし、正孔障壁層及び他のｎ層を設けなかった他は、実施例１と同様にして有機太陽電池を作製し、評価した。結果を表１に示す。【００８７】
比較例２
正孔障壁層の膜厚を１０ｎｍとした他は、実施例２と同様にして有機太陽電池を作製し、評価した。結果を表１に示す。【００８８】
比較例３
正孔障壁層の膜厚を２０ｎｍとした他は、実施例２と同様にして有機太陽電池を作製し、評価した。結果を表１に示す。比較例２、３においては、正孔障壁層が厚すぎるため、電子の陰極への移動が妨げられて変換効率が低下した。【００８９】
【表１】
2013035305.tif 000011
【００９０】
実施例４
図３に示す有機太陽電池２を作製した。具体的には、２５ｍｍ×７５ｍｍ×０．７ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極１１０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、化合物Ａを抵抗加熱蒸着により１Å／ｓで成膜して、膜厚１０ｎｍのｐ層１２０とした。【００９１】
続いて、ｐ層１２０上に、化合物Ａを０．２５Å／ｓで５ｎｍ、Ｃ７０を１．０Å／ｓで２０ｎｍとなるように同時蒸着し、ｉ層（混合層）１３０を形成した。次いで、ｉ層１３０上に、Ｃ６０を抵抗加熱蒸着により１Å／ｓで成膜して膜厚１ｎｍの正孔障壁層１４０を形成し、その上にＣ７０を抵抗加熱蒸着により１Å／ｓで成膜して膜厚２０ｎｍのｎ層１５０とした。【００９２】
ｎ層１５０上に、バソクプロイン（ＢＣＰ）を抵抗加熱蒸着により１Å／ｓで成膜して膜厚１０ｎｍのバッファー層１６０とした。最後に、連続して対向電極１７０として金属Ａｌを８０ｎｍ蒸着させ、有機薄膜太陽電池２を作製した。素子面積は１．０ｃｍ２であった。
得られた有機薄膜太陽電池について、実施例１と同様に評価した。結果を表２に示す。【００９３】
実施例５〜６
正孔障壁層の膜厚を３ｎｍとした他は、実施例４と同様にして有機太陽電池を作製し、評価した。結果を表２に示す。【００９４】
実施例７
正孔障壁層の膜厚を１０ｎｍとした他は、実施例４と同様にして有機太陽電池を作製し、評価した。結果を表２に示す。【００９５】
比較例４
正孔障壁層を設けなかった他は、実施例４と同様にして有機太陽電池を作製し、評価した。結果を表２に示す。【００９６】
比較例５
正孔障壁層の膜厚を２０ｎｍとした他は、実施例４と同様にして有機太陽電池を作製し、評価した。結果を表２に示す。比較例５においては、正孔障壁層が厚すぎるため、電子の陰極への移動が妨げられて変換効率が低下した。【００９７】
【表２】
2013035305.tif 000012
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明の有機太陽電池は時計、携帯電話及びモバイルパソコン等の各種装置、電化製品等の電源又は補助電源として使用できる。充電機能のある二次電池と組み合わせ、暗所においても使用可能とし、適用用途を拡げることも可能である。【００９９】
上記に本発明の実施形態及び／又は実施例を幾つか詳細に説明したが、当業者は、本発明の新規な教示及び効果から実質的に離れることなく、これら例示である実施形態及び／又は実施例に多くの変更を加えることが容易である。従って、これらの多くの変更は本発明の範囲に含まれる。
この明細書に記載の文献及び本願のパリ優先の基礎となる日本出願明細書の内容を全てここに援用する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2013035305.tif 000017
2013035305.tif 000018
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