(57)【要約】  本発明は、基板、下部電極、上部電極（下部電極が上部電極より基板の近くにある）、下部電極および上部電極の間に設けられており、下部電極および上部電極を電気的に接続している電気的に活性な領域、電気的に活性な領域に設けられている光吸収領域、ならびに電気的に活性な領域に設けられている非平坦層および基板と下部電極との間に設けられている電気的に不活性な非平坦層のうちの少なくとも１つを含んでいる重層構造になっている有機光起電素子に関する。また、本発明は、有機光起電素子を製造する方法に関する。
2015503238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重層構造になっている有機光起電素子であって、
−基板、
−下部電極、
−上部電極であって、上記下部電極が当該上部電極より上記基板の近くにある、上部電極、
−上記下部電極および上記上部電極の間に設けられており、上記下部電極および上記上部電極を電気的に接続している電気的に活性な領域、
−上記電気的に活性な領域に設けられている光吸収領域、ならびに、
−上記電気的に活性な領域に設けられている非平坦層および上記基板と、上記下部電極との間に設けられている電気的に不活性な非平坦層のうちの少なくとも１つを含んでいる、素子。
【請求項２】
上記非平坦層は、１つ以上の有機材料から作製されている有機層である、請求項１に記載の素子。
【請求項３】
上記非平坦層は、下地層の上に設けられており、互いに離されている複数の粒子を含んでいる緊密ではない層である、請求項１または２に記載の素子。
【請求項４】
上記上部電極および上記下部電極のうちの少なくとも１つは、非平坦電極であり、上記非平坦電極の非平坦面の構造は、上記非平坦層の上記非平坦構造によって生じている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の素子。
【請求項５】
上記非平坦層は、
−上記上部電極および上記光吸収領域の間、または、
−上記下部電極および上記光吸収領域の間に設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の素子。
【請求項６】
上記上部電極は金属層を含んでいる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の素子。
【請求項７】
上記電気的に活性な領域は、中間領域によって上記光吸収領域から離されている付加的な光吸収領域を含んでおり、当該付加的な光吸収領域は、上記非平坦層および上記上部電極の間に設けられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の素子。
【請求項８】
上記粒子の高さは、上記電気的に活性な領域に近接する上記上部電極の側および第１光学最大の間の距離より大きい、請求項２を引用するときの請求項３〜７のいずれか１項に記載の素子。
【請求項９】
上記非平坦層は、フラーレンまたはフラーレン含有化合物を含んでいる下地層の上に設けられている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の素子。
【請求項１０】
上記非平坦層は、約３ｎｍ〜約５０ｎｍの層の公称厚さを与えられている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の素子。
【請求項１１】
上記非平坦層は、以下の式（Ｉ）：
【化１】
2015503238.tif 000013
（ここで、Ａｒは、Ｃ６〜Ｃ２０のアリールであり、Ｒは、それぞれ独立して、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル（好ましくはＣ１〜Ｃ１０のアルキル、より好ましくはＣ１〜Ｃ５のアルキル）、Ｃ６〜Ｃ２０のアリール（好ましくはＣ６〜Ｃ１２のアリール基）、Ｃ５〜Ｃ２０のヘテロアリール（好ましくはＣ５〜Ｃ１２のヘテロアリール）、ハロゲン、ニトロ、ＣＮおよびアミンから選択される）
にしたがう化合物を含んでいる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の素子。
【請求項１２】
重層構造を与えられている光起電素子を製造する方法であって、
当該方法は、
−基板を準備するステップ、
−上記基板の上に下部電極を堆積させるステップ、
−電気的に活性な構造を形成するステップ、および、
−上記電気的に活性な構造の上に上部電極を堆積させるステップを包含しており、
上記形成するステップは、
−下地層の上に非平坦層を堆積させること、および、
−上記非平坦層の上に有機半導体の層を堆積させることを包含している、方法。
【請求項１３】
上記非平坦層は、水晶振動子モニターによって上記非平坦層の公称厚さを真空蒸着の間に制御すること、および当該真空熱蒸着によって、堆積されている、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は有機光起電素子の分野における技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機半導体素子は、層によって形成されており、そのような有機半導体の層は、共役有機化合物を主に含んでおり、当該共役有機化合物は、小分子（例えば、モノマーまたはオリゴマー）、ポリマー、コポリマー、共役ブロックと非共役ブロックとのコポリマー、完全もしくは部分的に架橋されている層、凝集構造、またはブラシ様構造であり得る。また、異なる層において異なる種類の化合物を用いて作製されている（すなわち例えばポリマーの層および小分子の層を用いて混合されている）素子は、ポリマー−小分子のハイブリッド素子と呼ばれている。有機光起電素子（ＯＰＶＤ）（有機太陽電池素子としても知られている）は、小分子ＯＰＶ素子の製造に関与する堆積手法が多層構造の作製を可能にするので、優先的に小分子から作製されている。
【０００３】
１９８７年以来、多くの試みが、ＯＰＶＤ（特に小分子のＯＰＶＤ）の性能を向上させるために研究グループおよび産業団体によって世界的に行われた。第１の探索の１つは、小分子からできている好適な、均質層を形成可能な有機半導体材料を発見することだった。現在では、工業用途の荷電粒子輸送材料は、少なくとも８５℃の温度まで形態的に安定であり、代表的な材料は、１００℃以上のガラス転移温度を有している。同時に、荷電粒子輸送材料は、一連の他の要求（例えば、可視スペクトルにおける高い透明度および良好な電荷輸送能）を満たす必要がある。
【０００４】
良好な性能の電子または正孔輸送材料のほとんどは、解決されるべき問題を提示しているそれらの複雑な合成経路に主に起因して、相対的に高いコストの材料である。
【０００５】
他の解決されるべき問題は、ＯＰＶＤの光内部結合効率（角度依存性が挙げられる）の向上である。典型的な有機ＯＰＶＤは、吸収されない垂直入射光が再び外部結合し、光電流に寄与しないという欠点を有している。法線に対する高い角度の光は、大気−基板界面または基板下部電極／有機界面において反射され、光電流に寄与せず、‘不良な’角度依存性を特徴付けている。
【０００６】
種々の異なる手法は、太陽電池素子の有効範囲を増大させること、または大気−基板界面の角度を変えることなどによって、全体的な光吸収を向上させるために提案されている。そのような手法は、複雑な加工であり、かつときに有効ではないと証明されている。
【０００７】
したがって、ＯＰＶＤの使用のために、加工の工程に安価に組み込まれ得る好適な光回収方法を利用することが必要である。ＯＰＶＤが、現在最高の約９〜１０％の電力変換効率において経済的に理想的であるためのワットピークにつき１ＵＳ＄未満のコストでなければならないことが、想定されている。しかし、これは、特に安価な方法のみが、多少でも光回収を向上させるために考慮に入れられることを意味する。現在、いわゆる小分子（ＳＭ）に基づくＯＰＶＤは、真空における熱蒸着を用いて加工されている。典型的に、ＯＰＶＤは、個々にすべて熱蒸着される２〜２０の層からなる。光回収がもう１層の熱蒸着された層によって有意に向上され得る場合、光回収方法のコストに対する条件は、任意の場合に満たされる。同じことがＳＭ−ポリマー混成ＯＰＶＤに適用される。
【発明の概要】
【０００８】
向上した光回収効率を有している有機光起電素子のための改良された手法を、単純な素子構造および単純な製造方法を維持しながら提供することが、本発明の目的である。
【０００９】
一局面によれば、独立請求項１にあるような有機光起電素子が提供される。また、独立請求項１２によれば、有機光起電素子を製造する方法が提供される。
【００１０】
一局面によれば、重層構造を含んでいる有機光起電素子が提供される。重層構造は、基板、下部電極、上部電極、電気的に活性な領域、光吸収領域、ならびに非平坦層および電気的に不活性な非平坦層のうちの少なくとも１つを含んでいる。上記上部電極は、下部電極が上部電極より基板の近くにある。上記電気的に活性な領域は、下部電極および上部電極の間に設けられており、下部電極および上部電極を電気的に接続している。上記光吸収領域は電気的に活性な領域に設けられている。上記非平坦層は、電気的に活性な領域に設けられており、上記電気的に不活性な非平坦層は、非平坦層および基板と下部電極との間に設けられている。
【００１１】
他の局面によれば、光起電素子を製造する方法が提供される。素子には重層構造が設けられている。上記方法は、基板を準備するステップ、当該基板上に下部電極を堆積させるステップおよび電気的に活性な構造を形成するステップを包含している。上記形成するステップは、非平坦層を堆積させるステップおよび非平坦層上に有機半導体の層を堆積させるステップを含んでいる。上部電極は、電気的に活性な構造を覆って堆積されている。
【００１２】
一般的に、基板および上部電極の間に設けられている少なくとも１つの非平坦層があり得、そのような少なくとも１つの非平坦層は、電気的に活性な領域に設けられている場合に電気的に活性な非平坦層であり、基板および下部電極の間に設けられている場合に電気的に不活性な非平坦層である。
【００１３】
本発明の他の実施形態において、非平坦層は、下部電極を堆積させる前に、基板上に対して直接に堆積され得る。
【００１４】
非平坦層は、電気的に活性であり得る。例えば、非平坦層は、電子および／または正孔を輸送する半導体材料から作製され得る。
【００１５】
非平坦層および電気的に不活性な非平坦層のうちの少なくとも１つは、１つ以上の有機材料から作製されている有機層であり得る。
【００１６】
非平坦層および電気的に不活性な非平坦層のうちの少なくとも１つは、下地層の上に設けられている、互いから離されている複数の粒子（非平坦性を付与する粗化構造）を含んでいる緊密ではない層であり得る。（複数の）非平坦層は、粗化構造を示し得る。本明細書に使用されるとき“緊密ではない”という用語は、下地層から突出しており、そのような構造のない空間によって互いから離されている複数の粒子／粗化構造から作製されている層を指す。５ｎｍ以下の層厚さを有している非常に薄い平坦な基底層は、粗化粒子／粗化構造のない空間に存在し得る。そのような基底層または基部層は、例えば、（複数の）非平坦層の形成の工程において堆積された１つ以上の分子の単層であり得る。
【００１７】
一実施形態において、複数の粒子は、基底層（例えば、非平坦層が作製されている材料の単層）に設けられ得る。そのような層の構造は、氷山構造と呼ばれ得る。粒子は、層の材料が、下地層の上に（例えば真空蒸着によって）堆積された後における自己集合（自己結晶化）工程によって形成される結晶構造の粒子であり得る。
【００１８】
粒子は、光吸収領域において吸収される光の波長の寸法を有し得る。粒子は、約３〜約５０ｎｍ、好ましくは約３〜約１５ｎｍの粒子高さ、および５０〜２０００ｎｍの側方の寸法を有して設けられ得、高さは、基板の表面に対して直交している。
【００１９】
上部電極および下部電極のうちの少なくとも１つは、非平坦電極、非平坦層および電気的に不活性な非平坦層の（複数の）非平坦構造または粗化構造によって、それぞれ生じている非平坦電極の非平坦面構造であり得る。非平坦層および／または電気的に不活性な非平坦層は、電極構造を形成する層または電極構造化層と呼ばれ得る。非平坦層の非平坦構造は、電気的に活性な領域に近接する電極表面において電極構造に対して、面の法線方向から光を散乱させる光散乱表面をもたらす。
【００２０】
非平坦層は、電気的／電子工学的に活性な領域と向かい合う内側、および電気的／電子工学的に活性な領域と向かい合っていない外側の少なくとも一方において上部電極を粗化することによって電極粗さを付与されている上部電極を生じ得る。上部電極の粗さは、電気的に活性な領域と向かい合う上部電極の内面に、粗化された／非平坦な内面構造を含み得る。上部電極の粗さは、上部電極の外側に粗化された／非平坦な外面構造を含み得る。上部電極に対して上部から観察すると、粗化された内面構造および粗化された外面構造は、実質的に重なり得る。同様に、下部電極には、電気的に不活性な非平坦層によって生じた粗化された／非平坦な外面構造が設けられ得る。
【００２１】
電気的に活性な非平坦層は、上部電極および光吸収領域の間、または下部電極および光吸収領域の間に設けられ得る。
【００２２】
上部電極は金属層を含み得る。非平坦層および／または電気的に不活性な非平坦層の非平坦構造によって、金属層は非平坦構造を付与され得る。金属層は、電極の内側に光反射表面をもたらし得る。
【００２３】
電気的に活性な領域は、中間領域によって光吸収領域から離されている付加的な光吸収領域を含み得、付加的な光吸収領域は、非平坦層および上部電極の間に設けられている。
【００２４】
粒子の高さは、電気的に活性な領域に近接する上部電極の側および第１光学最大（first optical maximum）の間の距離より大きい。光学最大（optical maximum）は、微小な空洞構造に有機層を囲い込んでいる光学的に厚い半透明な金属層の間における、多重の反射および干渉による強め合いよって生じる。空洞の幅に依存して、種々の光学最大が生じ得る。番号付与は、高度に反射性の電極に最も近い光学最大から始まる。最上部の吸収層が第１光学最大にある最適化された素子について、以上において言及されている距離は、上部電極と最上部の吸収層の中央との間の距離である。上部電極が平坦な表面を有していないことを粒子の高さが保証する場合に、これは、最適化された素子における光学的な空洞に必要な距離である。
【００２５】
非平坦層は、フラーレンまたはフラーレン含有化合物を含んでいる下地層に設けられ得る。フラーレンは、Ｃ６０またはＣ７０であり得る。非平坦層とフラーレンおよび／またはフラーレンに基づく化合物を含んでいる層との間に直接的な接触があり得る。
【００２６】
非平坦層および電気的に不活性な非平坦層のうちの少なくとも１つは、５ｎｍ〜１５ｎｍの公称層厚さを有して形成され得る。好ましい公称層厚さは、最大の効率を有している素子を可能にする６〜１０ｎｍである。
【００２７】
非平坦層および電気的に不活性な非平坦層のうちの少なくとも１つは、以下の式（Ｉ）：
【００２８】
【化１】
2015503238.tif 000003
【００２９】
（ここで、Ａｒは、Ｃ６〜Ｃ２０のアリールであり、Ｒは、それぞれ独立して、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル（好ましくはＣ１〜Ｃ１０のアルキル、より好ましくはＣ１〜Ｃ５のアルキル）、Ｃ６〜Ｃ２０のアリール（好ましくはＣ６〜Ｃ１２のアリール）、Ｃ５〜Ｃ２０のヘテロアリール（好ましくはＣ５〜Ｃ１２のヘテロアリール）、ハロゲン、ニトロ、ＣＮおよびアミンから選択される）
にしたがう化合物を含み得る。
【００３０】
上記方法に関して、非平坦層は、真空熱蒸着によって堆積され得る。真空蒸着の工程の間、非平坦層の公称厚さは、水晶振動子モニターによって制御され得る。
【００３１】
非平坦層は、第１の有機半導体層上に直接に堆積され得、第１の有機半導体層の材料および非平坦層の材料は、Volmer-Weber成長モードを補助するために選択され得る。
【００３２】
開示されている技術のさらなる局面が、以下に説明されている。
【００３３】
非平坦層は、特定の公称厚さの層である。非平坦層は、複数の層が、一層ずつの配列によって堆積される堆積プロセスのために一層として指定されている。非平坦層は、高さ対幅のある比率を有している粒子様構造をともなった領域であり得る。粒子は、互いから一定の間隔をおいて並べられており、緊密な層を形成していない。粒子を覆って後から堆積され、粒子の間の空間を満たし得る材料は、実際の原因のために他の層を規定し得る。他の層は、次の層と呼ばれ得る。また、非平坦層は“粒子の層”と呼ばれ得る。非平坦層は、光散乱機能をもたらし得る。したがって、この場合において、非平坦層は“散乱層”とも呼ばれ得る。散乱層は型枠としての機能を果たし得る。
【００３４】
粒子は、５０〜５００ｎｍの側方の寸法および約３〜約５０ｎｍの高さ、好ましくは約３〜約１５ｎｍの高さを有し得る。有機光起電素子（ＯＰＶ素子）の内部における粒子密度は、１μｍ２につき５〜２００粒子、好ましくは１μｍ２につき１０〜５０粒子である。粒子は１０００ｎｍ以下の寸法を有し得る。それらの寸法は、周囲の有機材料の屈折率によって割った可視光の波長程度（４５０〜７００ｎｍ）の直径を有している物体において選択的に生じるMie散乱をもたらし得る。
【００３５】
非平坦層は、Volmer-Weber（ＶＷ）モードまたはStranski-Krastanow（ＳＫ）モードにおいて成長されている。ＶＷモードが好ましい。粒子が不規則な分布を有しており、下地層の表面のほとんどが粒子の材料によって覆われていないことが好ましい。
【００３６】
本発明は、自己集合様式における非平坦層の容易な成形を可能にする。非平坦層にとっての材料は、従来の方法（例えば、ＶＴＥ、有機気相堆積、または有機半導体のために使用される他の方法）によって選択的に堆積されている有機化合物である。ＶＦＥが好ましい。
【００３７】
非平坦層にとっての材料の例は、アントラセン、フェナントレン、オキサジアゾールである。
【００３８】
好ましい材料は、３ｅＶを超えるＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップを有している非常に高いギャップの材料であり、さらに好ましい材料は、素子において一切の電気的な役割を果たさない（すなわち、電子も正孔も注入され得ない）。この場合において、ＶＷモードの堆積が非常に好ましい。
【００３９】
非平坦層の材料は、電子輸送材料（ＥＴＭ）であり得る。ＥＴＭは、電子輸送が必要とされている素子における位置に採用され得る。
【００４０】
非平坦層は、吸収層および上部電極の間に設けられ得る。輸送層および／または注入層は、非平坦層および上部電極の間に好ましく形成される。任意の一実施形態において、隣接しているこの上部の層は、粒子の高さより薄い厚さを有している。
【００４１】
有機光活性素子が、直列または複数の吸収ユニットを積層した素子である場合、例えば、非平坦層は、最上部の吸収層および上部電極の間に設けられ得る。最上部の吸収層は、上部電極に最も近い吸収層である。素子は、直列または複数の吸収ユニットを積層した素子であり、非平坦層は、２つの吸収ユニットの間に設けられている。
【００４２】
有機光活性素子には、種々の界面において良好な電荷の抽出および注入を保証し、かつ非常に低いオーム損失を有している厚い電荷輸送層を許容するために、ドープされている（複数の）電荷輸送層が設けられ得る。ドープ層は、主に、電子および正孔にとっての電荷輸送層である。ＶＷモードにおいて成長された（複数の）非平坦層が、非ドープ層として形成され得るので、下部層および上部層（頂部における保護層）は、この非平坦層にとっての良好な電荷の抽出を可能にする。
【００４３】
非平坦層は、金属電極の下部（例えば、下部電極および上部電極の間または基板および金属の下部電極の間）に設けられ得る。“下部”は、金属電極より基板の近くに配置されていることを意味する。非平坦層は、上部の金属電極から５０ｎｍ以下の距離に形成され得る。“上部”は、金属電極が、非平坦層より基板からさらに離れて配置されていることを意味する。
【００４４】
非平坦層の粒子がＥＴＭからなり得る場合に、上部電極はカソードの素子であり得る。意外にも、良好な結果は、金属層（ＡｌまたはＡｇを好ましく含んでおり、より好ましくはカソードである）として形成されている上部電極を有している有機光活性素子について認められた。
【００４５】
非平坦層は、フラーレンを含んでいる層の頂部に直接に堆積され得る。フラーレンを含んでいる層は、非置換のフラーレン（例えば、Ｃ６０およびＣ７０）のみを好ましく含んでいる。
【００４６】
非平坦層がまた、（アノードおよび吸収層の間にある）正孔輸送層（ＨＴＬ）を形成している場合、ベンズアネレイテッド（benzanelated） オキサチインの等級（およびより高いその同族体）に基づく材料（特に、５，１２−ジオキサ−７，１４−ジチア−ペンタセン、２，２’−（パーフルオロシクロヘキサ−２，５−ジエン−１，４−ジイリデン）ジマロノニトリル、および１，４−ビス（ベンゾ［ｄ］オキサゾール−２−イル）ナフタレン）は、非平坦層のために使用され得る。
【００４７】
他の実施形態において、ベンズアネレイテッド オキサチインは、除外される。一実施形態において、以下の化合物：
【００４８】
【化２】
2015503238.tif 000004
【００４９】
（ここで、ＸおよびＹは、互いに異なり、他の点において、独立して、酸素、硫黄、セレンおよびテルルから選択され；ｎは、１、２、３、４、５または６であり；Ｒ１〜９は、独立して、水素、アルキル、アリール、ヘテロアリール、縮合炭素環、縮合複素環、ＯＲ’、ＳＲ’およびＮＲ２’（ここで、Ｒ’は、それぞれ独立してアルキル、アリール、ヘテロアリール、縮合炭素環および縮合複素環から選択される）から選択される）
は、除外される。
【００５０】
低コストの最適な輸送材料ＥＴＭを探索することによって、式（Ｉ）にしたがう化合物が、非常に特異な熱特性を有していることが見出された。材料は、測定可能なガラス転移温度（Ｔｇ）を有しておらず、結晶化された非常に粗い層を形成する。ＯＰＶＤ試験を実施することによって、意外にも、ＯＰＶＤが非常に良好な性能を有していることが見出された。さらなる分析は、式（Ｉ）にしたがう化合物が非常に粗い層を形成することが、性能を低下させず、かつ素子を破損させずに、ＯＰＶＤの性能を向上させることを示している。
【００５１】
有機光活性素子は、以下の特徴の少なくとも１つを付与されている化合物から形成されている１つ以上の層を含み得る。
−融解温度以下の少なくとも３００Ｋにガラス転移温度がある。好ましくは、材料は、室温以上の温度において測定可能なガラス転移温度をまったく示さず、かつガラス状態から直接に結晶状態に変化するか、またはガラス状態において未知である。
−あらゆる可視光についての低い吸光係数（０．１以下）として規定されている高い透過度を有している。
−明らかな色がない。
−少なくとも３ｅＶのＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップがある。
−材料が可視領域において透明である（光学ギャップ＞３ｅＶ）。
−ＯＰＶＤに使用されているＥＴＭにとって異常である３．０ｅＶ未満（絶対値において）のＬＵＭＯ、またはＯＶＰＤに使用されているＨＴＭにとって異常である５．５ｅＶ未満（絶対値において）のＨＯＭＯである。
−分子量が、２００ｇ／ｍｏｌを超えており、４００ｇ／ｍｏｌ未満である（＜２００ｇ／ｍｏｌは、高すぎる揮発性を有している化合物であり、＞４００ｇ／ｍｏｌは、しばしば緩やかに結晶化する化合物である）。
−化合物は、互いに縮合されておらず、３ユニットのいずれかの独立した回転が可能な３つの芳香族ユニットを含んでいる。
【００５２】
非平坦層の厚さは、公称厚さとして測定され得る。そのような公称厚さは、材料密度を知ることによって、特定の面積に堆積されている質量から、一般的に計算される。例えば、真空熱蒸着（ＶＴＥ）によれば、公称厚さは、膜厚監視装置によって示される値である。実際には、層が選択的に緊密ではないので、層は測定可能な厚さを有しておらず、ピーク（粒子の高さ）のみを有している。
【００５３】
また、粗化層の公称厚さは、ＡＦＭ測定から取得され得る。
【００５４】
製造プロセスは、有利な成長のモード：堆積速度、堆積の間における基板温度、膜の堆積（焼き戻し）後における待機時間を得るために、調整される。低い基板温度は、分子が一般的に所定の位置に留まり、かつそれらのバルク配置を見出さないように、拡散長を減少させる。より高い基板温度は、高い配位部位を見出し、かつ活性化障壁を超えるために表面に対して拡散する機会を分子に与える。分子が、低い島の密度およびより高度な配列を促す既存の結晶核に対して拡散するためにより長い時間を有しているので、堆積速度を下げることは、類似の作用を有している。対照的に、分子が、完全に所定の位置に留まり、かつ再配置までの時間を有していないので、高い堆積速度は、非晶質膜成長に導き得る。
【００５５】
理論に縛られことなく、有機光起電素子（ＯＰＶＤ）の改良が、種々の要因から生じると考えられる。電極の構造化は、異なる正の作用を有している。
【００５６】
鋳型として非平坦層を用いた金属電極の構造化は、種々の拡散角度を有している入射光の背面散乱に導く。したがって、吸収体層における平均の光吸収路長は、延長され、より高い光電流をもたらす。
【００５７】
さらにその上、角度依存性は、非平坦に構造化された電極を利用して向上され得る。
【００５８】
上部電極は、（複数の）非平坦層に起因して不規則な粗さを備え得る。当該粗さは、以下の少なくとも１つのサイズの特徴を含んでいる。
−サイズは、例えば、電気的に活性な領域から光を散乱させ、かつ当該領域に光を散乱させるためであり、および／または、
−サイズは、例えば、電気的に活性な領域の吸収層および上部電極の間におけるプラズモン共鳴を回避するためであり、および／または、
−サイズは、例えば、プラスモンモードから回収する光を増幅するためである。
【００５９】
有機太陽電池素子において、吸収層は、優先的にヘテロ接合（ＨＪ）である。典型的なＨＪは、平坦なヘテロ接合またはバルク−ヘテロ接合である。平坦なヘテロ接合は、少なくとも２つの層のエネルギー準位がエネルギー界面を形成して、励起子の電荷を分離する少なくとも２つの層を含んでいる。少なくとも２つの層は、ねじれ型のタイプＩＩヘテロ接合を選択的に形成する。平坦なヘテロ接合の例は、ＺｎＰＣ／Ｃ６０の二重層である。平坦なヘテロ接合において、層の少なくとも１つは、吸収材料を含んでいる。吸収しない材料は、電荷を輸送する良好な材料である必要がある。吸収材料は、必要に応じて（特に層が５ｎｍを超えて厚い場合）、良好な輸送材料である。バルク−ヘテロ接合は、少なくとも２つの材料が混合されている１つの層を標準的に含んでおり、少なくとも２つの層のエネルギー準位はエネルギー界面を形成して、励起子を分離する。また、段階的な層または他の層が可能である（例えば、Xue et al. Adv. Mat., V. 17, pp. 66-71, 2004に見られるように、ＨＪは、平坦なヘテロ接合およびバルクーヘテロ接合の中間の混合物によって形成され得る）。
【００６０】
太陽電池素子における光活性層は、光子の吸収による励起子の生成を担っているＨＪと組み合わせた層と規定される。この層は、４００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲にある吸収ピークを含んでいる少なくとも１００ｎｍの波長の範囲の全体にわたって１．１０４Ｍ−１ｃｍ−１を超える吸光係数を有している材料を一般的に含んでいる。
【００６１】
ＯＰＶＤは、電子輸送層および正孔輸送層を含み得る。
【００６２】
信頼性があると同時に効率的なＯＰＶＤは、電気的にドープされている輸送層を含んでいるＯＰＶＤである。好適なアクセプタ材料を用いて正孔輸送層を電気的にドープすること（ｐ型ドーピング）、またはドナー材料を用いて電子輸送層を電気的にドープすること（ｎ型ドーピング）によって、有機固体における電荷粒子の密度（およびしたがって導電性）は、実質的に増大させられる。さらに、無機半導体を用いた経験と同様に、構成部材におけるｐ型ドープ層およびｎ型ドープ層の使用に正確に基づいており、かつそれ以外に考えられないいくつかの用途が予想され得る。ＯＰＶＤにおけるドープされている荷電粒子輸送層（アクセプタ様分子の混合物による正孔輸送層のｐ型ドーピング、ドナー様分子の混合物による電子輸送層のｎ型ドーピング）の使用は、例えば、米国特許第７，６７５，０５７号明細書に記載されている。
【００６３】
有機半導体層の電気的ドーピングは、有機光活性素子に使用され得る。また、素子の電気的に活性な領域における１つ以上の有機層のこの電気的ドーピングは、酸化還元ドーピングまたは電荷輸送ドーピングと呼ばれ得る。ドーピングが、ドープされていないマトリクスの荷電粒子密度に対して、半導体マトリクスの荷電粒子の密度を増大させることが知られている。
【００６４】
ドープされている正孔輸送材料の典型的な例は、ＬＵＭＯレベルが約−５．２ｅＶであるテトラフルオロ−テトラシアノキノンジメタン（Ｆ４ＴＣＮＱ）を用いてドープされている、ＨＯＭＯレベルが約−５．２ｅＶである銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）；Ｆ４ＴＣＮＱを用いてドープされている亜鉛フタロシアニン（ＺｎＰｃ）（ＨＯＭＯ＝−５．２ｅＶ）；Ｆ４ＴＣＮＱを用いてドープされているａ−ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ビス（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）−ベンジジン）、２，２’−（パーフルオロナフタレン−２，６−ジイリデン）ジアミノニトリルをドープされているａ−ＮＰＤ（ＰＤ１）である。２，２’，２”−（シクロプロパン−１，２，３−トリイリジン）トリス（２−（ｐ−シアノテトラフルオロフェニル）アセトニトリル）を用いてドープされているａ−ＮＰＤ（ＰＤ２）。ＰＤ２を用いてドープされているＮ４，Ｎ４，Ｎ４”，Ｎ４”−テトラ（［１，１’−ビフェニル］−４−イル）−［１，１’：４’，１”−テルフェニル］−４，４”−ジアミン（ＨＴＭ１）。
【００６５】
ドープされている電子輸送材料の典型的な例は、アクリジンオレンジベース（ＡＯＢ）を用いてドープされているフラーレンＣ６０、ロイコクリスタルバイオレットを用いてドープされているペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸−３，４，９，１０−二無水物（ＰＴＣＤＡ）、テトラキス（１，３，４，６，７，８−ヘキサヒドロ−２Ｈ−ピリミド［１，２−ａ］ピリミジナート）二タングステン（ＩＩ）を用いてドープされている２，９−ジ（フェナントレン−９−イル）−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（Ｗ２（ｈｐｐ）４、ＮＤ１）、３，６−ビス−（ジメチルアミノ）−アクリジンを用いてドープされているナフタレンテトラカルボン酸二無水物（ＮＴＣＤＡ）、ビス（エチレン−ジチオ）テトラチアフルバレン（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）を用いてドープされているＮＴＣＤＡである。フラーレン電子輸送材料においてｎ型ドーパントとして特に有用な他の化合物は、Ｎ１，Ｎ４−ビス（トリ−ｐ−トリルホスホラニリデン）ベンゼン−１，４−ジアミン（ＮＤ２）によって代表されるホスフィンイミン化合物である。
【００６６】
積層の配列におけるすべての有機層は、真空における蒸着（ＶＴＥ−真空熱蒸着）によって作製され得る。代替的に、積層の配列における有機層は、有機気相堆積によって作製され得る。好ましい実施形態において、すべての有機層および両方の電極は、真空めっきプロセス（例えば、ＶＴＥまたはスパッタリング）において堆積されている。
【００６７】
非平坦層は、真空における熱蒸着を用いて蒸着され得る有機材料から、気相蒸着層として形成され得る。この目的のために、材料は、真空における分解温度より低い真空における蒸発（または昇華）温度を有している。代替的に、またはさらに、非平坦層は、有機気相堆積によって作製され得る。
【００６８】
非平坦層は、約４０℃以下のＴｇを有している有機材料から作製され得る。好ましくは、Ｔｇを有していない材料が使用される。このようにして、従来のＶＴＥシステムの基板温度がたいてい２０℃〜６０℃であるので、有機材料は、さらなる焼き戻し処理をまったくすることなく、基板に対する堆積の間に、結晶化し得る。Ｔｇは、ＤＳＣ測定によって測定される。ＤＳＣ測定は、融解の後にショック冷却によって室温まで冷却されている材料を用いて実施される。その後に、材料は、１０Ｋ／分の速度において測定の間、加熱される。非平坦層に使用される好ましい材料において、Ｔｇが観察されなかった。
【００６９】
非平坦な有機層は、気相堆積の間に結晶化し得る。代替的に、焼き戻し工程は、層の完成後および次の層の堆積前に行われ得る。
【００７０】
一実施形態によれば、重層構造を含んでいる有機光起電素子がある。重層構造は、基板、下部電極および上部電極（下部電極が上部電極より基板の近くにある）、電気的に活性な領域を規定している下部電極および上部電極の間の領域を含み得る。電気的に活性な領域は、光吸収領域および有機材料の非平坦層のうちの少なくとも１つを含み得、電気的に非活性な非平坦層は、基板および下部電極の間に構成されている。
【００７１】
上述の開示および／または以下の開示において、１つ以上の以下の用語が使用され得る。
【００７２】
ＥＴＬ  −  電子輸送層は、主な荷電粒子が電子であるような素子積層に使用されている層である。典型的に、この層は電子輸送材料（ＥＴＭ）を含んでいる。また、カソードおよびその最も近くにあるドナー−アクセプタのヘテロ接合の間にある、正孔遮断層、励起子遮断層は、電子輸送層である。また、電子注入層は、電子注入層がＥＴＭを含んでいる半導体である場合、電子輸送層であり得る。
【００７３】
ＥＴＭ  −  電子輸送材料は、還元に対して安定な半導体材料であり、電子にとっての高い移動度を有している。ＥＴＭにおいて、電子の移動度は、正孔の移動度より典型的に高い。
【００７４】
ＨＴＬ  −  正孔輸送層は、主な荷電粒子が正孔であるような素子積層に使用されている層である。典型的に、この層は正孔輸送材料（ＨＴＭ）を含んでいる。
【００７５】
ＨＴＭ  −  正孔輸送材料は、酸化に対して安定な半導体材料であり、正孔にとっての高い移動度を有している。ＨＴＭにおいて、正孔の移動度は、電子の移動度より典型的に高い。
【００７６】
ＦＨＪ  −  平坦なヘテロ接合は、ドナーおよびアクセプタの材料が別々の層にあるドナー−アクセプタヘテロ接合である。ドナーおよびアクセプタ材料は、ヘテロ界面をもたらしている隣接する層にある。代替的に、他の層は、光吸収および／または荷電粒子の分離を補助するために、間に配置され得る。
【００７７】
ＢＨＪ  −  バルクヘテロ接合は、ドナー、アクセプタおよび吸収材料を含んでいる混合層である。また典型的に、ドナー材料およびアクセプタ材料の少なくとも１つは、吸収材料である。ドナー−アクセプタヘテロ接合は、光吸収によって形成される励起子の、移動可能な電荷への分離に必要である。バルクヘテロ接合は、段階化され得るか、またはさらなる層を含み得る。また、バルクドナー−アクセプタヘテロ接合は、混合層および少なくとも１つの層を含んでいる混成接合であり得る。当該少なくとも１つの層は、ドナー材料を含んでいないがアクセプタ材料を含んでいるか、またはアクセプタ材料を含んでいないがドナー材料を含んでいる。また、そのようなヘテロ接合は、段階化されたバルクヘテロ接合であり得る。
【００７８】
アクセプタ  −  本明細書に使用されるとき、アクセプタは、電子を受け取る荷電粒子への励起子分離を補助するために、太陽電池素子の光学的に活性な層に使用される化合物である。アクセプタという用語は、正孔輸送層をドープ可能な非常に強いアプセプターである電気的なｐ型ドーパントと混同されるべきではない。
【００７９】
ドナー  −  本明細書に使用されるとき、ドナーは、電子（正孔を含んでいる）を供与する荷電粒子への励起子分離を補助するために太陽電池素子の光学的に活性な層に使用される化合物である。ドナーという用語は、電子輸送層をドープ可能な非常に強いドナーである電気的なｎ型ドーパントと混同されるべきではない。
【００８０】
電気的ドーパント  −  電気的ドーパントは、半導体に加えられると、荷電粒子密度を増大可能であり、したがってその導電性を向上させるドーパントである。荷電粒子密度の増大は、ドーパント−半導体系の少なくとも２つの構成要素のＬＵＭＯおよびＨＯＭＯの間における荷電移動に起因する。電気的にドープされているという用語は、以上に規定されている通り、電気的ドーパントによってドープされている層および材料に言及している。
【００８１】
ｎ型ドーパント  −  電子輸送材料または電子輸送層における負の荷電粒子の密度を増大可能な電気的ドーパント。負の荷電粒子は、電子輸送層の有効な伝導帯（典型的に電子輸送材料のＬＵＭＯ）に供与されている。
【００８２】
ｐ型ドーパント  −  正孔輸送材料または正孔輸送層における正の荷電粒子の密度を増大可能な電気的ドーパント。正の荷電粒子は、正孔輸送層の有効な伝導帯（典型的に正孔輸送材料のＨＯＭＯ）に供与されている。
【００８３】
透明度  −  光電流の生成に寄与しないそれらの輸送層は、所望されない吸収によるあらゆる効率の損失を避けるために透明であることが求められる。高い透明度は、太陽電池素子が能動的である波長の範囲において求められる。高い透明度は、１未満、より好ましくは０．１未満の吸光係数を優先的に意味している。
【００８４】
ＬＵＭＯおよびＨＯＭＯは、最低空分子軌道および最高被占有分子軌道をそれぞれ指す。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】有機光起電素子の層配列の概略図である。
【図２】下地層の上に粗化層を有している層状構造の概略図（断面図）である。
【図３】下地層の上に粗化層を有している層状構造の概略図（断面図）である。
【図４】次に粒子を含んでいる非平坦層がある下地層、および非平坦層の頂部に堆積されている輸送層である。
【図５】有機光起電素子の断面の概略図である。
【図６】ある有機光活性素子の層状構造の概略図である。
【図７】ある有機光活性素子の層状構造の概略図である。
【図８】ある有機光活性素子の層状構造の概略図である。
【図９】ある有機光活性素子の層状構造の概略図である。
【図１０】原子間力顕微鏡によって決定された実験結果の図である。
【図１１】有機光活性素子の特性を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００８６】
以下のさらなる実施形態は、一例として、異なる実施形態を参照にして、さらに詳細に説明されている。以下の図において、
図１  有機光起電素子の層配列の概略図、
図２  下地層の上に粗化層を有している層状構造の概略図（断面図）、
図３  下地層の上に粗化層を有している層状構造の概略図（断面図）、
図４  次に粒子を含んでいる非平坦層がある下地層、および非平坦層の頂部に堆積されている輸送層、
図５  有機光起電素子の断面の概略図、
図６  ある有機光活性素子の層状構造の概略図、
図７  ある有機光活性素子の層状構造の概略図、
図８  ある有機光活性素子の層状構造の概略図、
図９  ある有機光活性素子の層状構造の概略図、
図１０Ａ〜１０Ｃ  原子間力顕微鏡によって決定された実験結果、および、
図１１  有機光活性素子の特性を説明するための概略図、
を表している。
【００８７】
図１は、有機光起電素子（ＯＰＶＤ）の層配列の概略図を表している。層配列は基板１に始まっている。下部電極２は基板１を覆って堆積されている。光吸収領域には光吸収層３、４、５が付与されている。光吸収領域は、１つ以上の光吸収層を含み得る。非平坦層６は、下部電極２および上部電極８の間に、表されている実施形態において光吸収領域５および上部電極８の間に、堆積されている。積層体は、非平坦層６および上部電極８の間に、付加的な荷電粒子輸送層７を必要に応じて有している。
【００８８】
図２は、下地層２１の上に非平坦層２２を有している層状構造の概略図（断面図）を表している。非平坦層２２には、緊密ではない層が付与されている。非平坦層または粗化層２２の粒子２３は、島状構造または粒子構造を付与している互いから離されている。粒子２３は高さ２４を有している。それらの開口した空間または領域２５は、近接する粒子の間に位置していた。開口した空間２５において、非平坦層２２の材料は下地層２１を覆っていない。そのような層のデザインは、例えば、下地層２１に対する非平坦層２２のVolmer-Weber（ＶＷ）モード成長によって生成され得る。
【００８９】
図３は、非平坦構造または粗化構造（すなわち粒子３３）を下地層上に備えている非平坦層または粗化層３２を有している層状構造の概略図（断面図）を表している。粗化構造をもたらしている粒子３３の間の領域において下地層３１を覆っており、粒子３３と同じ材料から作製されている５ｎｍ以下の厚さを有している基底層３４がある。粒子３３および基底層３４はともに、非平坦層にとっての氷山構造をもたらしている。そのような層状構造は、例えば、下地層３１に対する非平坦層３２のStranski-Krastanow（ＳＫ）モード成長によって形成され得る。
【００９０】
図４は、次に非平坦層４１がある下地層４０、および非平坦層４１の頂部に堆積されている粗化された層４２の概略図（断面図）を表している。粗化された層４２には、外面４４および内面４５に粗さ構造４３を含んでいる粗さが与えられている。他の実施形態において（図示せず）、粗化された層４２には、内面４５のみに表面粗さが付与され得、外面４４は平坦である。
【００９１】
層４２は、必要に応じてドープされている輸送層、または電極であり得る。
【００９２】
また、図４は、粗化構造なし（粒子なし）の領域４６を表しており、そのような領域は、例えば、蒸着の間にシャドーマスクを用いることによって形成され得る。領域４６において、層４２の厚さは、例えば側面計によって、直接に測定され得る。なお、図面は、単なる概略であり、比例している必要はない。
【００９３】
図５は、有機光起電素子の断面の概略図を表している。基板５０上に、下部電極５１（例えば、ＩＴＯアノード）が設けられている。有機層５２、５３および５４が、形成されている。有機−有機界面は、破線（例えば５６）によって示されている。また、有機層５４は、例えばＡｌカソードとして、設けられている上部電極５５の波形５７を導く非平坦層（明確に図示せず）を含んでいる。
【００９４】
以下の化合物：
【００９５】
【化３】
2015503238.tif 000005
【００９６】
は、有機光起電素子に（複数の）非平坦層を生成するために使用され得る。化合物（１ａ）〜（１ｆ）、およびそれらの合成は、それ自体として公知である。１つ以上の化合物は、蛍光光沢剤として使用されている。
【００９７】
試験的な素子において電子輸送材料として使用されている化合物２，７，９−トリフェニル−４−（ｐ−トリル）ピリド［３，２−ｈ］キナゾリン（ＥＴ１）および４−（ナフタレン−１−イル）−２，７，９−トリフェニルピリド−［３，２−ｈ］キナゾリン（ＥＴ２）の合成は、ＥＰ１９７０３７１に公開された。
【００９８】
有機光活性素子（太陽電池素子）は、ＶＴＥを用いることによって作製された。
【００９９】
素子は、１Ｅ−７ｍｂａｒの基準圧力および室温において、Leskerツールにおいて形成された。ガラス基板上の９０ｎｍのパターン化されたＩＴＯ層が、下部アノードとして使用されている。
【０１００】
２ｎｍの薄いＰＤ２層は、良好な電荷の抽出および注入のために利用されており、５重量％のＰＤ２をドープした４０ｎｍのＨＴＭ１層に続いている。２ｎｍのＥＴ２は、ドーパントにおける励起の消滅を低減するために、頂部に堆積されている。この層は、１：１の体積混合率を有しているＣ６０およびＺｎＰｃの３０ｎｍの混合層および頂部における３０ｎｍの純粋なＣ６０の層に続いている。化合物（１ａ）からなる非平坦層は、０〜１４ｎｍの公称層厚さおよび６Å／ｓの堆積率を有して、Ｃ６０を覆って堆積されている。１０重量％のＮＤ１をドープした１０ｎｍのＥＴ２層は、頂部に堆積されている１００ｎｍのＡｇの上部電極に対する良好な電荷抽出を保証するために、（１ａ）層上に堆積されている。加熱または冷却は、堆積の間に基板のために使用されない。結果は表１に見られ得る。最良の結果は６ｎｍ〜１０ｎｍの非平坦層を用いて得られた。
【０１０１】
表１は、非平坦層の公称厚さを０から１４ｎｍまで変更することのみによって、ＯＰＶ素子について測定された結果を示している。
【０１０２】
【表１】
2015503238.tif 000006
【０１０３】
図６は、他の有機光起電素子（ＳＣ２）の層状構造の概略図を示している。以下の層状構造：
６．１：    ガラス基板
６．２：    ＩＴＯ（層厚さ：９０ｎｍ）
６．３：    Ｃ６０（５ｎｍ）
６．４：    （１ａ）（０〜１０ｎｍ）
６．５：    ＥＴ２：ＮＤ１（１０重量％のＮＤ１）（８０ｎｍ）
６．６：    ＥＴ２：ＮＤ１（２０重量％のＮＤ１）（１０ｎｍ）
６．７：    Ｃ６０（２０ｎｍ）
６．８：    Ｃ６０：ＺｎＰｃ（１：１の重量比）
６．９：    ＨＴＭ１（２ｎｍ）
６．１０：  ＨＴＭ１：ＰＤ２（５重量％のＰＤ２）（４０ｎｍ）
６．１１：  ＰＤ２（２ｎｍ）
６．１２：  Ａｌ（１００ｎｍ）
が、形成されている。
【０１０４】
有機光起電素子（ＳＣ１）は、比較のために非平坦層６．４なしで作製された。表２は、２つの素子について測定された結果を示している。
【０１０５】
【表２】
2015503238.tif 000007
【０１０６】
図７は、他の有機光起電素子（ＳＣ４）の層状構造の概略図を表している。以下の層状構造：
７．１：    ガラス基板
７．２：    ＩＴＯ（９０ｎｍ）
７．３：    ＰＤ２（２ｎｍ）
７．４：    ＨＴＭ１：ＰＤ２（５重量％のＰＤ２）（４０ｎｍ）
７．５：    ＨＴＭ１（２ｎｍ）
７．６：    Ｃ６０：ＺｎＰｃ（１：１の重量比；３０ｎｍ）
７．７：    Ｃ６０（２０ｎｍ）
７．８：    （１ａ）（０〜８ｎｍ）
７．９：    ＥＴ２：ＮＤ１（１０重量％のＮＤ１）（１０ｎｍ）
７．１０：  Ａｇ（１００ｎｍ）
が、作製された。
【０１０７】
有機光起電素子（ＳＣ３）は、比較のために非平坦層７．８なしで作製された。表３は、２つの素子について測定された結果を示している。
【０１０８】
【表３】
2015503238.tif 000008
【０１０９】
他の有機光起電素子（ＳＣ６）は、図８に示すように作製された。以下の重層構造：
８．１：    ガラス基板
８．２：    ＩＴＯ（９０ｎｍ）
８．３：    ＰＤ２（２ｎｍ）
８．４：    ＨＴＭ１：ＰＤ２（５重量％のＰＤ２）（４０ｎｍ）
８．５：    ＨＴＭ１（２ｎｍ）
８．６：    Ｃ６０：ＺｎＰｃ（１：１の重量比；３０ｎｍ）
８．７：    Ｃ６０（５ｎｍ）
８．８：    Ｃ６０：ＮＤ２（２０重量％）（３ｎｍ）
８．９：    ＨＴＭ１：ＰＤ２（１０重量％のＰＤ２）（３ｎｍ）
８．１０：  ＨＴＭ１（２ｎｍ）
８．１１：  Ｃ６０：ＺｎＰｃ（１：１の重量比；３０ｎｍ）
８．１２：  Ｃ６０（５ｎｍ）
８．１３：  （１ａ）（０〜１０ｎｍ）
８．１４：  ＥＴ２：ＮＤ１（１０重量％のＮＤ１）（１０ｎｍ）
８．１５：  Ａｌ（１００ｎｍ）
が、作製された。
【０１１０】
有機光起電素子（ＳＣ５）は、比較のために非平坦層８．１３なしで作製された。表４は、２つの素子について測定された結果を示している。
【０１１１】
【表４】
2015503238.tif 000009
【０１１２】
他の有機光起電素子（ＳＣ８）は、図９に示すように作製された。以下の重層構造：
９．１：    ガラス基板
９．２：    ＩＴＯ（９０ｎｍ）
９．３：    ＰＤ２（２ｎｍ）
９．４：    ＨＴＭ１：ＤＰ２（５重量％のＤＰ２）（４０ｎｍ）
９．５：    ＨＴＭ２（２ｎｍ）
９．６：    Ｃ６０：ＺｎＰｃ（１：１の重量比；３０ｎｍ）
９．７：    Ｃ６０（５ｎｍ）
９．８：    Ｃ６０：ＮＤ２（２０重量％のＮＤ２）（５ｎｍ）
９．９：    （１ａ）（０〜９ｎｍ） 
９．１０：  ＨＴＭ１：ＤＰ２（１０重量％のＤＰ２）（５ｎｍ）
９．１１：  ＨＴＭ１：ＤＰ２（３重量％のＤＰ２）（１３０ｎｍ） 
９．１２：  ＨＴＭ１（２ｎｍ）
９．１３：  Ｃ６０：ＺｎＰｃ（１：１の重量比；３０ｎｍ）
９．１４：  Ｃ６０（５ｎｍ）
９．１５：  ＥＴ２：ＮＤ１（１０重量％のＮＤ）（４０ｎｍ）
９．１６：  Ａｌ（１００ｎｍ）
が、作製された。
【０１１３】
有機光起電素子（ＳＣ７）は、比較のために非平坦層９．９なしで作製された。表５は、２つの素子について測定された結果を示している。
【０１１４】
【表５】
2015503238.tif 000010
【０１１５】
図１０Ａ〜１０Ｃは、原子間力顕微鏡によって決定された実験結果を示している。図１０Ａおよび１０Ｂは、非平坦層を含んでいる２つの有機光起電素子の上面視を表している。図１０Ａは、非平坦層を含んでいるＳＣ３の積層体に対応している。図１０Ｂは、非平坦層を含んでいるＳＣ６の積層体に対応している。
【０１１６】
図１０Ｃにおける画像は、非平坦層なしの素子を比較のために示している。
【０１１７】
図１０Ａは、非平坦層を含んでいるＯＰＶＤが、図４および５に描写されているように構造化されている上部電極を有していることを示している。非平坦層なしの図１０Ｃは、少しも粒子を見せておらず、平坦とみなされ得る。ここに、非平坦層の利用度の間の差が認められ得る。
【０１１８】
有機光起電素子のさらなる例は、図５に示されている層状構造を用いて作製された。同様に、非平坦層を有している素子（ＳＣ１０、ＳＣ１２）、およびそのような層なしの素子（ＳＣ９、ＳＣ１１）が、作製された。非平坦層を設けるために、化合物（１ｄ）、（１ｅ）が使用された。
【０１１９】
表６および表７は素子の特性を示している。
【０１２０】
【表６】
2015503238.tif 000011
【０１２１】
【表７】
2015503238.tif 000012
【０１２２】
図１１は、有機光起電素子の特性：Ｊ（Ｖ）−典型的な太陽電池のパラメータである開放電圧（ＶＯＣ）を有している太陽電池の曲線、ＪＳＣ−短絡電流の曲線因子（ＦＦ）における光電流密度、ＭＰＰ−最大電力点、ＪＭＰＰ−ＭＰＰにおける光電流密度、およびＶＭＰＰ−ＭＰＰにおける電圧を説明するための概略図を表している。素子の特性について測定されたさらなるパラメータは、Ｊ（−１Ｖ）／ＪＳＣによって与えられる飽和度（Ｓａｔ．）およびＶＯＣ＊ＪＳＣ＊ＦＦ／Ｐによって規定されている電力変換効率（Ｅｆｆｉ．）である。Ｐは照射出力である。
【０１２３】
これまでの記載、特許請求の範囲および図面に開示されている発明の特徴は、個々にかつ任意の組み合わせにおいて、種々の実施形態における発明の実施にとって重要であり得る。
【図１】
2015503238.tif 000014
【図２】
2015503238.tif 000015
【図３】
2015503238.tif 000016
【図４】
2015503238.tif 000017
【図５】
2015503238.tif 000018
【図６】
2015503238.tif 000019
【図７】
2015503238.tif 000020
【図８】
2015503238.tif 000021
【図９】
2015503238.tif 000022
【図１０】
2015503238.tif 000023
【図１１】
2015503238.tif 000024
【国際調査報告】
2015503238.tif 000025
2015503238.tif 000026
2015503238.tif 000027