(57)【要約】【課題】有機光電変換素子に使用する基板の光学特性および使用する基板、電極の表面形状、さらには基板の温度特性及び機械的特性等の最適化を図ることで高効率で信頼性が高く、さらに変形容易な有機光電変換素子を提供する。【解決手段】本発明の有機光電変換素子は、基板１及び電極の光吸収特性を向上させている。これにより光電変換領域３へ到達する光の量を増大させることができ、高効率の有機光電変換素子を提供することが可能となる。また、本発明の有機光電変換素子は、基板１や電極の表面形状の最適化を図っている。これにより歩留まり及び信頼性の高い有機光電変換素子を提供することが可能となる。さらに本発明の有機光電変換素子は、可撓性を有する基板上に光電変換素子を形成することで変形が容易な有機光電変換素子を得ることができる。【選択図】  図４
2005032852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記基板の可視光透過率が８５％以上、または前記基板と前記基板上に形成された一つの電極の可視光透過率の積が８０％以上であることを特徴とする有機光電変換素子。
【請求項２】
基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記基板及び前記基板上に形成された一つの前記電極の最大光透過率が８５％以上であり、かつ前記基板と前記基板上に形成された一つの電極とを合わせた電極基板の最大光透過率が８０％以上であることを特徴とする有機光電変換素子。
【請求項３】
基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記基板のヘイズ値が３０％以下であることを特徴とする有機光電変換素子。
【請求項４】
基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記基板の屈折率が、光の入射方向から透過方向に向かって大きくなっていることを特徴とする有機光電変換素子。
【請求項５】
基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記基板が可撓性を有することを特徴とする有機光電変換素子。
【請求項６】
前記可撓性を有する基板が、光透過性を有する高分子材料からなることを特徴とする請求項５に記載の有機光電変換素子。
【請求項７】
基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記基板が紫外線領域光不透過性を有することを特徴とする有機光電変換素子。
【請求項８】
基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記基板が耐紫外線暴露性を有することを特徴とする有機光電変換素子。
【請求項９】
基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記基板および／または前記基板上に形成された電極の表面粗さの最大高さＲｍａｘ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）が１００ｎｍ以下であることを特徴とする有機光電変換素子。
【請求項１０】
基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記基板および／または前記基板上に形成された電極の表面の算術平均粗さＲａが０．０１ｎｍから１０ｎｍであることを特徴とする有機光電変換素子。
【請求項１１】
基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記基板および／または前記基板上に形成された電極の表面における１μｍ以上の直径を持つ異物、陥没等の合計が１ｍ２当たり１００個以下であることを特徴とする有機光電変換素子。
【請求項１２】
基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記基板が有機光電変換素子形成前に熱処理されたことを特徴とする有機光電変換素子。
【請求項１３】
基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記基板のガラス転移点が８０℃以上であることを特徴とする有機光電変換素子。
【請求項１４】
基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記基板の過重たわみ温度（ＤＴＵＬ）＝軟化温度が６０℃以上であることを特徴とする有機光電変換素子。
【請求項１５】
基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記基板の引張強さ（ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１）が３０Ｎ・ｍｍ−２以上かつ最大伸び率（ＪＩＳ  Ｋ  ７１１３）が５０％以上であることを特徴とする有機光電変換素子。
【請求項１６】
基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記基板の外表面が親水処理されたことを特徴とする有機光電変換素子。
【請求項１７】
基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記電子受容性材料がフラーレン類及び／またはカーボンナノチューブ類を含むことを特徴とする請求項１から１６いずれかの項に記載の有機光電変換素子。
【請求項１８】
基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記電子供与性有機材料と前記電子受容性材料とが混合されていることを特徴とする請求項１から１７いずれかに記載の有機光電変換素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機半導体材料の光起電力効果を利用した有機光電変換素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機光電変換素子は、電極間に挟み込んだ有機物半導体の光起電力効果を利用して素子外部に電力を供給するものである。この有機光電変換素子は従来の無機半導体を利用したフォトダイオード等に比べ製造のエネルギーコストが低く、廃棄の環境負荷が小さいなどの利点があることから実用化に向けた研究が進められている。
【０００３】
有機光電変換素子にはいくつかの方式があり、グラッチェル（Ｇｒａｔｚｅｌ）らによって報告された湿式のもの（例えば、非特許文献１を参照）や、積層構造をとるもの（例えば、非特許文献２を参照）、さらには電子供与性有機物と電子受容性有機物とを混合したもの（例えば、非特許文献３を参照）等が提唱されている。
【０００４】
ここで従来の有機光電変換素子の構成について説明を行う。図４は従来の有機光電変換素子の要部断面図である。図４において１は基板、２は陽極、３は光電変換領域、４は電子供与性有機材料からなる電子供与性層、５は電子受容性材料からなる電子受容性層、６は陰極である。
【０００５】
図４に示すように有機光電変換素子は、ガラス等の光透過性の基板１上にスパッタリング法や抵抗加熱蒸着法等により形成されたＩＴＯ等の透明な導電性膜からなる陽極２と、陽極２上に電子供与性層４と電子受容性層５をそれぞれ抵抗加熱蒸着法等によって成膜した光電変換領域３、さらにその上部に抵抗加熱蒸着法等により形成された金属からなる陰極６とを備えている。
【０００６】
上記構成を有する有機光電変換素子に、光照射を行うと光電変換領域３にて光吸収が起こり、励起子が形成される。続いてキャリアが分離され電子は電子受容性層５を通して陰極６へ、正孔は電子供与性層４を通して陽極２へと移動する。これにより両電極間には起電力が発生し、外部回路をつなげることで電力を取り出すことが可能となる。
【０００７】
【非特許文献１】
エム・ケイ・ナザールディン（Ｍ．  Ｋ．  Ｎａｚｅｅｒｕｄｄｉｎ），エイ・ケイ（Ａ．  Ｋａｙ），アイ・ロディシオ（Ｉ．  Ｒｏｄｉｃｉｏ），アール・ハンフェリーベーカー（Ｒ．  Ｈｕｍｐｈｒｙ−Ｂａｋｅｒ），エー・ミューラー（Ｅ．  Ｍｕｅｌｌｅｒ），ピー・リスカ（Ｐ．  Ｌｉｓｋａ），エヌ・ボラコポウロス（Ｎ．  Ｖｌａｃｈｏｐｏｕｌｏｓ），エム・グラッチェル（Ｍ．  Ｇｒａｅｔｚｅｌ）著、「ジャーナル  オブ  ジ  アメリカン  ケミカル  ソサイアティー（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ），１１５，１９９３年，ｐ６３８２−６３９０
【非特許文献２】
ピー・ピーマンズ（Ｐ．  Ｐｅｕｍａｎｓ），エス・アール・フォレスト（Ｓ．  Ｒ．  Ｆｏｒｒｅｓｔ）著，「アプライド  フィジックス  レターズ」（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ），７９，２００１年，ｐ１２６−１２８
【非特許文献３】
ジー・ユー（Ｇ．  Ｙｕ），ジェイ・ゲオ（Ｊ．  Ｇａｏ），ジェイ・シー・ヒューメロン（Ｊ．  Ｃ．  Ｈｕｍｍｅｌｅｎ），エフ・ウドル（Ｆ．  Ｗｕｄｌ），エイ・ジェイ・ヒーガー（Ａ．  Ｊ．  Ｈｅｅｇｅｒ）著、サイエンス（Ｓｃｉｅｎｃｅ），２７０，１９９５年，ｐ１７８９−１７９１
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように有機光電変換素子は入射する光エネルギーを電気に変換するデバイスであることから、その変換効率を向上させるためにはより多くの光を素子内部に取りこむ必要がある。通常の有機光電変換素子では、外光が光電変換領域に到達するまでには少なくとも基板と一つの電極を通過しなければならない。そのため基板や電極で光の反射、吸収等が起こると光電変換領域へ到達する光量が減少し、変換効率の低下を招いてしまう。
【０００９】
また、基板およびその上部に形成された電極の表面形状も非常に重要である。有機光電変換素子では、光電変換領域の形成にスピンコート法やディップ法、印刷法が用いられることも少なくない。しかしながらこれらのウエットプロセスは、蒸着法等のドライプロセスと比べると下地の影響を受けやすい。特にスピンコート法では塗布部に突起物が存在するとその部分の膜厚が薄くなるだけでなく、周辺部も成膜することができず致命的な欠陥を生じることになる。
【００１０】
さらに、従来の光電変換素子はいずれもシリコンウエハーやガラスといった剛直な基板上に形成されていたため、自由な形状に変形したり、配置したりすることが困難であった。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するものであり、有機光電変換素子に使用する基板の光学特性および使用する基板、電極の表面形状、さらには基板の温度特性及び機械的特性等の最適化を図ることで高効率で信頼性が高く、さらに変形容易な有機光電変換素子を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機光電変換素子は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記基板及び電極の光透過性を向上させている。これにより光電変換領域へ到達する光の量を増大させることができ、高効率の有機光電変換素子を提供することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の有機光電変換素子は、基板及び／または基板上に形成された電極の表面形状の最適化を図っている。これにより歩留まり及び信頼性の高い有機光電変換素子を提供することが可能となる。
【００１４】
さらに本発明の有機光電変換素子は、可撓性を有する基板上に光電変換素子を形成することで、変形が容易な有機光電変換素子を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、基板の可視光透過率が８５％以上、または基板と基板上に形成された一つの電極の可視光透過率の積が８０％以上であることを特徴とする有機光電変換素子としたものであり、これにより外光を効率良く光電変換領域へと取り込むことが可能となり、光電変換効率の向上を図ることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、基板及び基板上に形成された一つの電極の最大光透過率が８５％以上であり、かつ基板と基板上に形成された一つの電極とを合わせた電極基板の最大光透過率が８０％以上であることを特徴とする有機光電変換素子としたものであり、これにより外光を効率良く光電変換領域へと取り込むことが可能となり、光電変換効率の向上を図ることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、基板のヘイズ値が３０％以下であることを特徴とする有機光電変換素子としたものであって、これにより外光を効率良く光電変換部へと取りこむことが可能となり、光電変換効率の向上を図ることができる。なおこのヘイズ値は基板単体の場合はもちろんのこと、例えば基板外表面にフィルムを重ね合わせた場合の総ヘイズ値であっても何等差し支えない。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、基板の屈折率が光の入射方向から透過方向に向かって大きくなっていることを特徴とする有機光電変換素子としたものであり、基板から電極へ光が入射する際のフレネル反射を低減し、光電変換領域へ到達する光の量を増やすことで高効率の有機光電変換素子を提供することが可能となる。なお基板自体が屈折率の傾斜を有する場合はもちろんのこと、屈折率の異なる材料を屈折率が徐々に大きくなるように基板上に順次積層したものであってもよい。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、基板が可撓性を有することを特徴とする有機光電変換素子としたものであり、様々な形状に変形が可能で、設置場所の自由度が高い有機光電変換素子を提供することが可能である。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、可撓性を有する基板が、光透過性を有する高分子材料からなることを特徴とする請求項５記載の有機光電変換素子としたものであり、高い光透過性と可撓性を有する基板が得られることから高効率でフレキシブルな有機光電変換素子を提供することが可能となる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、基板が紫外線領域光不透過性を有することを特徴とする有機光電変換素子としたものであり、有機物からなる有機光電変換素子の各構成要素が紫外線により劣化するのを防止することが可能となり、有機光電変換素子の発電寿命を大幅に向上させることが可能となる。
【００２２】
ここで紫外線領域光とは３００ｎｍ以下の波長の光のことを指し、この光の少なくとも一部分を吸収または反射するものを紫外線領域光不透過性を有するものとする。なお、基板が単独で紫外線領域光不透過性を有する場合はもちろんのこと、他の紫外線吸収材等を基板表面に配置した構造であっても何等差し支えない。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、基板が耐紫外線暴露性を有することを特徴とする有機光電変換素子としたものであり、紫外線による基板の劣化を防止できることから、長期にわたる安定発電が可能であり、有機光電変換素子の寿命を延ばすことができる。
【００２４】
なお、基板は単独で耐紫外線暴露性を有する場合はもちろんのこと、他の紫外線吸収材を基板表面または内部に配置した構造であっても何等差し支えない。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、基板および／または基板上に形成された電極の表面粗さの最大高さＲｍａｘ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）が１００ｎｍ以下であることを特徴とする有機光電変換素子としたものであり、光電変換領域の厚みよりも大きな突起物を除去することにより短絡電流の発生を防ぎ高変換効率の有機光電変換素子を提供することが可能となる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、基板および／または基板上に形成された電極の表面の算術平均粗さＲａが０．０１ｎｍから１０ｎｍであることを特徴とする有機光電変換素子としたものであり、短絡電流の発生を防ぎ高変換効率の有機光電変換素子を提供することが可能となる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、基板および／または基板上に形成された電極の表面における１μｍ以上の直径を持つ異物、陥没等の合計が１ｍ２当たりの換算値で１００個以下であることを特徴とする有機光電変換素子としたものであり、光電変換を行わず発電に寄与しない異物の数を減らすことで高変換効率の有機光電変換素子が得られると共に、異物からの水分等の進入を抑えた高信頼性の有機光電変換素子を得ることができる。
【００２８】
請求項１２に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、基板が有機光電変換素子形成前に熱処理されたことを特徴とする有機光電変換素子としたものであり、基板表面及び内部に吸着、含有する水分を除去することで長期間安定して発電可能な有機光電変換素子を提供することが可能となる。なお、この熱処理は基板材料のガラス転移温度以下で行うことが望ましく、必要であれば減圧下で実施しても何等問題ない。
【００２９】
請求項１３に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、基板のガラス転移点が８０℃以上であることを特徴とする有機光電変換素子としたものであり、有機光電変換素子形成前に基板を熱処理する際の処理温度を高くすることができ、これにより効果的に水分を除去することが可能となる。また耐熱性に優れるため、様々な環境下での使用が可能であり、最適な発電性能を維持することができる。
【００３０】
請求項１４に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、基板の過重たわみ温度（ＤＴＵＬ）＝軟化温度が６０℃以上であることを特徴とする有機光電変換素子としたものであり、耐熱性に優れるため、様々な環境下での使用が可能であり、最適な発電性能を維持することができる。
【００３１】
請求項１５に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、基板の引張強さ（ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１）が３０Ｎ・ｍｍ−２以上かつ最大伸び率（ＪＩＳ  Ｋ  ７１１３）が５０％以上であることを特徴とする有機光電変換素子としたものであり、引張り、曲げ等の変形が容易なため、形状を自由に変え様々な場所での発電が可能となる。
【００３２】
請求項１６に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、基板の外表面が親水処理されたことを特徴とする有機光電変換素子としたものであり、レンズ効果による有機光電変換素子の各構成要素の劣化を防止することができ、最適な発電性能を維持することができる。
【００３３】
請求項１７に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、電子受容性材料がフラーレン類及び／またはカーボンナノチューブ類を含むことを特徴とする請求項１から１６いずれかの項に記載の有機光電変換素子としたものであり、電子供与性有機材料から電子受容性材料への電子移動速度が非常に速いため、効率よくキャリアを発生することができ高効率な有機光電変換素子を提供することが可能となる。
【００３４】
請求項１８に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも一種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、電子供与性有機材料と電子受容性材料とが混合されていることを特徴とする請求項１から１７いずれかの項に記載の有機光電変換素子としたものであり、混合溶液を塗布することによって簡単に光電変換領域を作製することができ、大面積化、低コスト化が可能である。
【００３５】
以下、本発明の有機光電変換素子ついて詳細に説明する。
【００３６】
本発明の有機光電変換素子に用いられる基板は、機械的、熱的強度を有し、照射光を有効に透過するものであれば特に限定されるものではない。
【００３７】
例えば、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂等の可視光領域について透明度の高い材料を用いることができ、これらの材料をフィルム化した可撓性を有するフレキシブル基板であっても良い。また、高分子材料を使用する場合には、その耐湿性を向上させる目的で、透過率を極力損なわない程度に各種金属、金属酸化物等からなる被膜を基板の外表面に設けることも有効である。
【００３８】
さらに、用途によっては特定波長のみを透過する材料、光−光変換機能をもった特定の波長の光へ変換する材料などであってもよい。また、基板は絶縁性であることが好ましいが、特に限定されるものではなく、有機光電変換素子の動作を妨げない範囲、或いは用途によって、導電性を有していても良い。
【００３９】
有機光電変換素子の電極のうち少なくとも一つは光を透過する必要があり、この透過率が光電変換特性に大きく影響する。そのため上記有機光電変換素子の陽極としては、ＩＴＯ、ＡＴＯ（ＳｂをドープしたＳｎＯ２）、ＡＺＯ（ＡｌをドープしたＺｎＯ）等をスパッタリング法や、イオンビーム蒸着法等によって成膜した、いわゆる一般に透明電極と呼ばれるものが用いられる。
【００４０】
また補助電極の併設等によりＡｕ、Ａｇ等の各種金属材料薄膜や比較的高抵抗の塗布型ＩＴＯ、さらにはＰＥＤＯＴやＰＰＶ、ポリフルオレン等の各種導電性高分子化合物等も用いることができる。
【００４１】
電子供与性有機材料としては、フェニレンビニレン、フルオレン、カルバゾール、インドール、ピレン、ピロール、ピコリン、チオフェン、アセチレン、ジアセチレン等の重合体や、その誘導体が用いられる。また、高分子に限定されるものではなく、例えばポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物や、１，１−ビス｛４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）フェニル｝シクロヘキサン、４，４’，４’’−トリメチルトリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（Ｐ−トリル）−Ｐ−フェニレンジアミン、１−（Ｎ，Ｎ−ジ−Ｐ−トリルアミノ）ナフタレン、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）−２−２’−ジメチルトリフェニルメタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノビフェニル、Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−Ｎ、Ｎ’−ジ−ｍ−トリル−４、４’−ジアミノビフェニル、Ｎ−フェニルカルバゾ−ル等の芳香族第三級アミンや、４−ジ−Ｐ−トリルアミノスチルベン、４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）−４’−〔４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン等のスチルベン化合物や、トリアゾール誘導体や、オキサジザゾール誘導体や、イミダゾール誘導体や、ポリアリールアルカン誘導体や、ピラゾリン誘導体や、ピラゾロン誘導体や、フェニレンジアミン誘導体や、アニールアミン誘導体や、アミノ置換カルコン誘導体や、オキサゾール誘導体や、スチリルアントラセン誘導体や、フルオレノン誘導体や、ヒドラゾン誘導体や、シラザン誘導体や、ポリシラン系アニリン系共重合体や、高分子オリゴマーや、スチリルアミン化合物や、芳香族ジメチリディン系化合物や、ポリ３−メチルチオフェン等も用いられる。
【００４２】
電子受容性材料としてはＣ６０、Ｃ７０をはじめとするフラーレンやカーボンナノチューブ、及びそれらの誘導体や、１，３−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾリル）フェニレン（ＯＸＤ−７）等のオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体等が用いられる。
【００４３】
陰極としては発生した電荷を外部回路に効率良く取り出すことができるものであればどのようなものであってもよく、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｔｉ等の金属や、Ｍｇ−Ａｇ合金、Ｍｇ−Ｉｎ合金等のＭｇ合金や、Ａｌ−Ｌｉ合金、Ａｌ−Ｓｒ合金、Ａｌ−Ｂａ合金等のＡｌ合金等が用いられる。また短絡電流の改善を図るため、有機層と陰極との間に金属酸化物、金属弗化物等を導入する手法も好適に用いられる。
【００４４】
このような材料を用いて有機光電変換素子を作製するときの作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法等の各種真空プロセスや、スピンコート法、ディッピング法等のウエットプロセス等どのようなものであってもよく、使用する材料、構成等に合ったものを任意に選択することが可能である。
【００４５】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
【００４６】
（実施の形態１）
本発明の一実施の形態における有機光電変換素子について述べる。
【００４７】
本実施の形態の有機光電変換素子の構成は図４の従来のものと同一である。
【００４８】
本発明の有機光電変換素子が従来の技術と異なっているのは、基板１の可視光透過率が８５％以上、または基板１と基板１上に形成された一つの電極（陽極２）の可視光透過率の積が８０％以上である点と、基板１及び基板１上に形成された一つの電極（陽極２）の最大光透過率が８５％以上であり、かつ基板１と基板１上に形成された一つの電極とを合わせた電極基板（基板１および陽極２）としての最大光透過率が８０％以上である点、さらには基板１のヘイズ値が３０％以下という点である。
【００４９】
通常の有機光電変換素子では照射光は基板１及び陽極２を通過した後に光電変換領域３へと到達し、この到達した光のみが発電に寄与する。そのため基板１や陽極２等の電極の光透過率を向上させることにより光電変換効率を改善することが可能となる。
【００５０】
例えば、有機光電変換素子を太陽電池として使用するような場合、照射光は太陽光線である。この太陽光線は紫外領域から赤外領域に至るまでの広いスペクトル範囲を有しているが、そのなかで有機材料が吸収可能な領域は主に可視光領域であることから、この可視光領域の光を如何に効率良く光電変換領域まで到達させ、吸収させるかが太陽電池としての効率向上に非常に重要となる。
【００５１】
通常の有機光電変換素子に用いられるＩＴＯ基板にはキャリアを効率よく素子外部へ取り出すために抵抗値の低いＩＴＯ膜が形成される場合が多い。この時の可視光透過率は５５０ｎｍの波長の光で約８０％程度と低く、さらに４００ｎｍ付近ではＩＴＯの吸収のために透過率は大きく低下することから４００ｎｍから７００ｎｍの可視光領域全体で見ると透過率は８０％より低下してしまう。そのため太陽光を有効に光電変換領域へと導入することができていないのが現状である。
【００５２】
この基板及び電極の可視光透過率を向上させるためには、構成材料の組成を変更するのはもちろんのこと、基板及び電極の厚みを変更することも有効である。各種ガラスや高分子材料を基板として用いる場合には、機械的強度には十分注意することが必要ではあるが、基板の厚みを１．２ｍｍ以下とすることで高い可視光透過率を実現することができる。また電極を薄くすることはキャリアの輸送の観点では好ましくないが、補助電極を併設する等すればこのキャリア輸送に影響を及ぼすことなく電極を薄くすることが可能となる。このような手段により基板及び電極の可視光透過率を向上させることができるが、基板と電極の可視光透過率の積が８０％未満では、現状より大幅に光電変換効率を向上させることは難しい。しかしながら基板及び電極の可視光透過率を向上させることは直接光電変換領域に入射する光だけでなく、背面の電極によって反射され再び光電変換領域に入射する光の量も増やすことになるため透過率が高くなるほど光電変換特性への寄与が大きくなり、具体的には基板と電極の可視光透過率の積が８０％以上となると大きく変換効率を向上させることが可能となる。
【００５３】
また有機光電変換素子を、特定の波長の光のみを受光するセンサのような用途に用いる場合には、基板や電極はその特定波長の光を効率よく透過すればよく、これも材料選択と基板及び電極の薄型化により実現可能である。この場合にも基板と電極とを合わせた最大光透過率を８０％以上とすることで大きく変換効率を向上させることが可能となる。
【００５４】
さらにセンサとして用いる場合には入射光の広がりを抑えることも重要であり、これには基板のヘイズ値を小さくし光の散乱を低減することが有効である。ヘイズ値が３０％より大きい場合は光の散乱を無視することができず、例えば位置センサ等では正確な情報が得られなくなる等の問題が発生するが、３０％以下であれば光の散乱はほとんど抑制することができ信頼性の高い各種センサを提供することが可能となる。
【００５５】
なお、本実施の形態では照射光を基板側から受光する場合についてのみ述べたが、例えば基板と反対側から受光する場合は基板の光透過率は問題ではない。この場合は陰極等の光を受光する側の電極の光透過率が重要であり、この電極が本発明の基板と同等の光透過率を有することが高効率の有機光電変換素子実現には不可欠である。
【００５６】
（実施の形態２）
本発明の一実施の形態における有機光電変換素子について述べる。
【００５７】
本実施の形態の有機光電変換素子構成は図４と同様である。
【００５８】
本実施の形態の有機光電変換素子が従来と異なっているのは、基板の屈折率が、光の入射方向から透過方向に向かって大きくなっている点である。
【００５９】
図４に示した構成の従来の有機光電変換素子では外部からの光は基板１、陽極２、光電変換領域３の順番に進入する。これらのなかで通常最も屈折率が高いのはＩＴＯ等からなる陽極２であり、基板１と陽極２の間の屈折率差が大きいためにこの界面でのフレネル反射で入射光の損失を招いている。
【００６０】
本発明はこの損失を最小限に抑制するため基板の層厚方向に屈折率の傾斜を付与し、光の入射側から透過側すなわち陽極側に向かって徐々に屈折率が大きくなるようにしている。
【００６１】
これにより基板／陽極界面のフレネル反射を低減することが可能となり、高効率の有機光電変換素子を提供することが可能となる。
【００６２】
なお、屈折率の傾斜はたとえばガラスの膜厚方向に順次ＢａＯ等を添加するなどして得ることが可能である。
【００６３】
このように基板自身が屈折率の傾斜を有する場合はもちろんのこと、屈折率の異なる材料を複数個積層することで屈折率の傾斜を付与してもよい。
【００６４】
図１は本発明の一実施の形態の有機光電変換素子の要部断面図であり、７ａ，７ｂ，７ｃの光学薄膜を有する他は従来の構成と同様である。これらの光学薄膜の屈折率は７ａ＜７ｂ＜７ｃの関係で順番に積層されており、基板１と光学薄膜７ａ，７ｂ，７ｃを合わせて、有機光電変換素子の基板８としている。
【００６５】
また、光学薄膜７ａは、基板１と、また光学薄膜７ｃは陽極２とそれぞれ近い屈折率を有している。
【００６６】
これらの光学薄膜７ａ，７ｂ，７ｃは、それぞれ例えばポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリビニルカルバゾールなどで形成することができる。
【００６７】
このような屈折率を徐々に大きくする構成により、基板１から直接陽極へと光が入射する場合に比べ、フレネル反射による光損失が少なく、高効率の有機光電変換素子を提供することが可能となる。
【００６８】
（実施の形態３）
本発明の一実施の形態における有機光電変換素子について述べる。
【００６９】
図２は、本発明の一実施の形態における有機光電変換素子の要部断面図である。陽極２、光電変換領域３、陰極６という構成は従来のものと同様である。本実施の形態の有機光電変換素子が従来と異なっているのは、基板９が可撓性を有している点である。
【００７０】
従来の有機光電変換素子は、ガラス上に形成されていたため可撓性がなく、自由に変形させることができなかった。そのため設置場所が制限され、これが有機光電変換素子普及の妨げとなる可能性があった。しかしながら有機光電変換素子では、基板以外はいずれも有機、無機の薄膜材料からなっており比較的高い可撓性を有しているため、基板さえ可撓性を持てばデバイス自身に可撓性を付与することが可能である。
【００７１】
本発明はこの課題を解決するものであり、ポリカーボネートやポリエチレンテレフタレートなどの高分子フィルム等を基板９に用いることにより、可撓性を有する有機光電変換素子を提供するものである。他にも従来のガラス基板の膜厚を薄くしたものや、ガラスと有機材料の積層フィルム等により可撓性を付与することも可能である。
【００７２】
（実施の形態４）
本発明の一実施の形態における有機光電変換素子について述べる。
【００７３】
本実施の形態の有機光電変換素子の構成は図４と同様である。本実施の形態の有機光電変換素子が従来と異なっているのは、基板１が紫外線領域光不透過性及び耐紫外線曝露性を有している点である。有機光電変換素子ではその光電変換領域３に有機材料を用いている。そのため、この光電変換領域３に照射光や外光に含まれる紫外領域の光が長時間もしくは大量に照射されると、この有機材料が光劣化を起こし、結果として光電変換効率の低下を招く恐れがある。
【００７４】
しかし、本発明のように基板１自体が紫外線領域光不透過性及び耐紫外線曝露性を有していれば、紫外線が有機材料に到達するのを抑制することが可能となり、長期に渡り安定した光電変換効率を維持することができる。また紫外線吸収材等を基板外表面に配置しても同様の効果を得ることが可能である。
【００７５】
このような、紫外線領域光不透過性及び耐紫外線曝露性を有した基板１として従来のガラスに加え、ポリメチルメタクリレートや、ポリカーボネートなどが使用できる。
【００７６】
（実施の形態５）
本発明の一実施の形態における有機光電変換素子について述べる。
【００７７】
本実施の形態においても有機光電変換素子の構成は図４と同様である。本実施の形態の有機光電変換素子が従来と異なっているのは、基板１および／または前記基板上に形成された電極（陽極２）の表面粗さの最大高さＲｍａｘ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）が１００ｎｍ以下である点、算術平均粗さＲａが０．０１ｎｍから１０ｎｍである点、表面における１μｍ以上の直径を持つ異物、陥没等の合計が１ｍ２当たり１００個以下である点である。
【００７８】
これら基板１の表面の形状と光電変換特性とは非常に密接な関わりがある。通常、有機光電変換素子の光電変換領域３は基板１上に配置された陽極２等の電極上に形成される。形成法は蒸着法、スピンコート法、ディップ法、スプレイ法等様々であるが、どのような方法であってもその膜質は下地となる基板１、電極（陽極２）の形状を反映してしまう。特に電極上に形成する光電変換領域３の厚さよりも大きな起伏、突起、欠陥が存在するとその影響は大きなものとなる。また低コスト化が可能であるスピンコート法やディップ法ではその影響が大きく、基板もしくは電極表面が粗い場合や、欠陥がある場合には膜を形成できない部分が発生する等、致命的なデバイス欠陥を招く恐れがある。
【００７９】
例えば一般的な有機光電変換素子では光電変換領域の厚さは約１００ｎｍであり、これが電極基板上に形成される。そのため光電変換領域をスピンコート法やドクターブレード法等によって形成する場合、基板のＲｍａｘ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）が１００ｎｍより大きいとその部分に光電変換領域を形成することが困難になり欠陥を生じてしまう。このような欠陥が存在すると、場合によっては全く光電変換しなくなることもあることから基板のＲｍａｘは十分に管理する必要がある。このＲｍａｘの低減には基板及び電極表面の研磨や、電極と基板との間にＳｉＯ２等からなるアンダーコート層を導入することが望ましい。
【００８０】
また、算術平均粗さＲａは光電変換特性の向上のために非常に重要である。有機光電変換素子では光電変換領域の膜質が光電変換効率に大きく影響を及ぼすことが知られている。前述したように光電変換領域はスピンコート法等によって形成されるため、下地となる電極基板の算術平均粗さＲａによって光電変換領域の膜質が大きく異なる。このＲａが１０ｎｍよりも小さいときは光電変換領域を安定して形成することが可能であり、このＲａが小さいほど安定性は向上する。このＲａの低減もＲｍａｘ同様、基板及び電極表面の研磨や、電極と基板との間にＳｉＯ２等からなるアンダーコート層を導入することで実現可能であるが、Ｒｍａｘを０．０１ｎｍよりも小さくすることはコスト高を招くことからＲｍａｘは０．０１ｎｍまでに留める方が実用的である。
【００８１】
また基板及び電極表面における１μｍ以上の異物の存在はＲｍａｘと同様、デバイス欠陥を招く原因となる。しかしながらこの１μｍ以上の異物を１ｍ２当たり１００個以下とすることにより信頼性の高い有機光電変換素子を歩留まり良く形成することが可能となる。１ｍ２当たり１００個以下であれば、例えば１ｃｍ角の光電変換素子を作製する場合の歩留まりは９９％以上となり十分に許容できる範囲である。また大型の有機光電変換パネルを作製するような場合においても、１ｍ２当たり１００個以下であればパネルを小さな領域に分割することによって欠陥の影響を低減することが容易である。
【００８２】
このように本発明では、基板１および／または前記基板１上に形成された電極の表面形状を平滑にし、特に突起物をなくすことでこの課題を解決し、高効率で信頼性の高い有機光電変換素子を形成することが可能となる。
【００８３】
（実施の形態６）
本発明の一実施の形態における有機光電変換素子について述べる。
【００８４】
本実施の形態においても有機光電変換素子構成は図４と同様である。
【００８５】
本実施の形態の有機光電変換素子が従来と異なっているのは、基板のガラス転移点が８０℃以上である点、過重たわみ温度（ＤＴＵＬ）＝軟化温度が６０℃以上である点である。
【００８６】
従来の有機光電変換素子では電極及び光電変換部は基板上に直接形成される。そのため基板の熱的安定性が悪く、例えば軟化し変形した場合等には、上部の電極や光電変換部はその変形に追従することができず、結果として致命的な素子欠陥を引き起こす可能性がある。
【００８７】
また素子作製時に基板加熱し水分除去を行うためにも基板の熱的安定性は重要である。
【００８８】
そのため本発明では基板の耐熱性を向上させている。具体的にはガラス転移点を規定している。基板の水分除去は真空乾燥等によって行うが、水分を完全に除去するためには真空中であっても基板を８０℃以上に加熱する必要があり、そのため８０℃以上のガラス転移点は必須である。また、軟化温度が６０℃未満では素子の使用環境が大幅に制限され、屋外や車内での仕様が困難になるが、６０℃以上とすることで様々な環境下での仕様が可能となる。
【００８９】
特に基板材料に高分子材料を用いる場合にはこの熱的安定性は非常に重要な因子となり、この耐熱性を向上させることで高温領域においても信頼性の高い有機光電変換素子を提供することが可能となる。なお、高分子材料としては比較的耐熱性の高い、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート等が好適に用いられる。
【００９０】
（実施の形態７）
本発明の一実施の形態における有機光電変換素子について述べる。
【００９１】
本実施の形態においても有機光電変換素子構成は図４と同様である。本実施の形態の有機光電変換素子が従来と異なっているのは、基板の引張強さ（ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１）が３０Ｎ・ｍｍ−２以上かつ最大伸び率（ＪＩＳ  Ｋ  ７１１３）が５０％以上である点である。
【００９２】
有機光電変換素子の特徴の一つとしてデバイスに可撓性を付与することができるという点が挙げられるが、実際に有機光電変換素子を任意の形状に変形させるためには、基板が可撓性を有することに加え、粘り強い材料であることが必要である。
【００９３】
基板の引張強さ（ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１）が３０Ｎ・ｍｍ−２以上かつ最大伸び率（ＪＩＳ  Ｋ  ７１１３）が５０％以上の場合はネッキングを起こすことなく自由に曲げることが可能であるが、いずれかがこれより小さい基板ではネッキングによる白濁等を引き起こし易くなってしまう。そのため本実施の形態では引張強さ及び最大伸び率の大きいポリカーボネートやポリメチルメタクリレート等の基板を使用しており、これにより光電変換機能を損なうことなく素子を任意の形状に変形することが可能となる。
【００９４】
ただし電極の組成、成膜条件によっては電極自身が断絶し易いものもあり、このような断絶がない範囲に変形して使用することが絶対条件となることは言うまでもない。
【００９５】
（実施の形態８）
本発明の一実施の形態における有機光電変換素子について述べる。
【００９６】
本実施の形態においても有機光電変換素子構成は図４と同様である。本実施の形態の有機光電変換素子が従来と異なっているのは、基板の外表面が親水処理されている点である。
【００９７】
有機光電変換素子は様々な環境下での使用が可能であり、例えば屋外や高湿度下での使用も想定される。このとき基板外表面の水に対する接触角が大きいと素子構成膜中で外光を集光してしまい、局所的な温度上昇等によって有機材料が劣化し、これにより光電変換効率の低下を招く恐れがある。
【００９８】
本発明によれば基板外表面を親水処理することで接触角を小さくし、外光による素子劣化を抑制した信頼性の高い有機光電変換素子を得ることができる。特に接触角の大きい樹脂系の基板を用いる場合にはこの親水処理は有効である。
【００９９】
なお親水処理としては、例えば酸化チタン層を基板最表面に配置する方法等が用いられる。
【０１００】
（実施の形態９）
本発明の一実施の形態における有機光電変換素子について述べる。
【０１０１】
本実施の形態においても有機光電変換素子構成は図４と同様である。本実施の形態の有機光電変換素子が従来と異なっているのは、電子供与性層４とフラーレン類及び／またはカーボンナノチューブ類を含んだ電子受容性層５が、所定の光学特性、表面形状、温度特性、機械特性を有する基板もしくは電極上に形成される点である。
【０１０２】
フラーレン類やカーボンナノチューブ類は電子受容性が非常に高く、電子供与性有機材料から効率良くキャリアを受け取ることができる。そのためこのような電子受容性層を有する光電変換領域を実施の形態１から８に記載したような基板上に形成することでさらに変換効率の高い有機光電変換素子を安定して供給することが可能となる。
【０１０３】
また、この電子供与性有機材料と電子受容性材料との混合物を光電変換領域に用いても高効率の有機光電変換素子を得ることができる。
【０１０４】
図３は本発明の一実施の形態における有機光電変換素子の要部断面図である。
【０１０５】
図３において基板１、陽極２、陰極６という構成材料は図４と同様である。本実施の形態の有機光電変換素子が従来と異なっているのは、電子供与性有機材料１１と電子受容性材料１２との混合物からなる光電変換領域１０が、所定の光学特性、表面形状、温度特性、機械特性を有する基板もしくは電極上に形成される点である。
【０１０６】
ここで、「混合物」とは、液体または固体状の材料を容器に入れ、必要であれば溶剤を加えた上で攪拌などすることで混ざり合った状態のものをいい、これをスピンコート法等によって成膜したものも含む。
【０１０７】
このような混合型の有機光電変換素子は膜中の全域で光吸収、励起、電子の授受を行うことで、非常に簡単な構造でありながら比較的高い変換効率を有することが知られているが、実施の形態１から８に記載したような基板を用いることで、さらに変換効率や信頼性を向上させた有機光電変換素子を得ることができる。
【０１０８】
【実施例】
（実施例１）
まず可視光透過率が５０％及び９０％のガラス基板上に、それぞれスパッタリング法により膜厚１５０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜した後、そのＩＴＯ膜上部にレジスト材（東京応化製、ＯＦＰＲ−８００（商標））をスピンコート法により塗布して厚さ５μｍのレジスト膜を形成し、マスキング、露光、現像してレジストを所定の形状にパターニングした。次にこのガラス基板を６０℃、１８Ｎの塩酸水溶液中に浸漬し、レジスト膜が形成されていない部分のＩＴＯ膜をエッチングした後水洗し、最後にレジスト膜も除去することで所定のパターンのＩＴＯ膜からなる第一電極を有し、可視光透過率の異なるガラス基板を得た。この基板とＩＴＯ電極とを合わせた可視光透過率はそれぞれ４５％、８１％であった。
【０１０９】
次に、これらのガラス基板を、洗剤（フルウチ化学製、セミコクリーン  （商標））による５分間の超音波洗浄、純水による１０分間の超音波洗浄、アンモニア水１（体積比）に対して過酸化水素水１と水５を混合した溶液による５分間の超音波洗浄、７０℃の純水による５分間の超音波洗浄の順に洗浄処理した後、窒素ブロアーでガラス基板に付着した水分を除去し、さらに２５０℃に加熱して乾燥した。
【０１１０】
続いてこの基板上にポリ（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（ＰＥＤＴ／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した。これを２００℃のクリーンオーブン中で１０分間加熱することでバッファ層を形成した。
【０１１１】
次に、ポリ（２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン）（ＭＥＨ−ＰＰＶ）と［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）の重量比１：４のクロロベンゼン溶液をスピンコートした後、１００℃のクリーンオーブン中で３０分間加熱処理し、約１００ｎｍの光電変換領域を形成した。
【０１１２】
最後に、この光電変換領域上部に０．２７ｍＰａ（＝２×１０−６Ｔｏｒｒ）以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、ＬｉＦを約１ｎｍ、続いてＡｌを約１０ｎｍの膜厚で成膜し、有機光電変換素子を得た。
【０１１３】
さらにこの有機光電変換素子上部に光硬化性エポキシ樹脂にてガラス板を接着することで水分の進入を抑えた有機光電変換素子を得た。
【０１１４】
これらの素子の光電変換特性を評価した結果を（表１）に示す。
【０１１５】
【表１】
2005032852.tif 000003
【０１１６】
エアマス１．５（ＡＭ１．５）の光照射条件下において、可視光透過率が９０％のガラス基板を用いた素子では、開放端電圧Ｖｏｃ＝０．８２Ｖ、短絡電流Ｊｓｃ＝５．１ｍＡ／ｃｍ２と大きな短絡電流を得ることができた。
【０１１７】
これに対し、可視光透過率が５０％のガラス基板を用いた素子では開放端電圧はほとんど変化がなかったものの、短絡電流は大きく低下し、Ｊｓｃ＝３．２ｍＡ／ｃｍ２となり、可視光透過率の高い基板により高い変換効率を得ることができた。
【０１１８】
（実施例２）
実施例１と同様にして、基板にポリメチルメタクリレート及びポリカーボネートを使用した有機光電変換素子を形成した。その後、これらの素子を１００ｍＪ／ｃｍ２の高圧水銀ランプ下で１０時間紫外線照射し、それぞれ初期の変換効率との比較を行った。結果を（表２）に示す。
【０１１９】
【表２】
2005032852.tif 000004
【０１２０】
紫外線領域光不透過性のポリメチルメタクリレートを使用した素子では大きな特性低下は見られなかったものの、紫外線領域光を透過してしまうポリカーボネートでは大幅に変換特性が低下してしまった。
【０１２１】
このように基板が紫外線領域光不透過性を有することによって、明らかに変換特性の低下を抑制することができた。
【０１２２】
（実施例３）
基板の熱特性について試験を行った。
【０１２３】
実施例１と同様の方法で基板にガラス転移点及び軟化温度の高いポリカーボネートとポリメチルメタクリレート、さらにガラス転移点及び軟化温度の低いポリエチレンを使用した素子についても作製し、ＩＴＯ成膜工程における安定性の評価、及び６０℃の高温環境下で５００時間放置した後の影響について試験を行った。結果を（表３）に示す。
【０１２４】
【表３】
2005032852.tif 000005
【０１２５】
ガラス転移点及び、軟化温度が高いポリメチルメタクリレート、ポリカーボネートでは高温に曝されるＩＴＯ成膜工程においても変形することがないのに対し、耐熱性の低いポリエチレンフィルムを使用した場合、ＩＴＯ成膜工程の熱によりベースフィルムが軟化し、平滑なＩＴＯ基板を得ることができず素子形成が不可能であった。
【０１２６】
また、ＩＴＯの成膜が可能であったポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート等の耐熱性ベースフィルム上に形成した有機光電変換素子を６０℃の高温環境下で５００時間連続動作させたが、何れも基板変形によると思われる変換効率低下は観測されず良好であった。
【０１２７】
（実施例４）
実施例１と同様にして高い可撓性を有するポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートと、可撓性の低いポリスチレンを基板として使用した有機光電変換素子を作製した。次にこれらの素子をＲ＝１ｃｍの円筒形に変形させ、光電変換機能の有無を評価した（表４）。
【０１２８】
【表４】
2005032852.tif 000006
【０１２９】
その結果、引張強さ、最大伸び率共に大きなポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートはネッキングによるフィルムの白濁を引き起こすことなく安定して光電変換を行うことができたが、ポリスチレンを使用した素子では曲げによって基板自体が破壊してしまい光電変換を行うことはできなかった。
【０１３０】
【発明の効果】
本発明によれば、有機光電変換素子に使用する基板の光学的、熱的、機械的特性の最適化を図ることにより、様々な環境下での使用が可能であり、安定した電力供給が可能な有機光電変換素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における有機光電変換素子の要部断面図
【図２】本発明の一実施の形態における有機光電変換素子の要部断面図
【図３】本発明の一実施の形態における有機光電変換素子の要部断面図
【図４】従来の有機光電変換素子の要部断面図
【符号の説明】
１，８，９，  基板
２  陽極
３，１０  光電変換領域
４  電子供与性層
５  電子受容性層
６  陰極
７ａ，７ｂ，７ｃ  光学薄膜
１１  電子供与性有機材料
１２  電子受容性材料
【図１】
2005032852.tif 000007
【図２】
2005032852.tif 000008
【図３】
2005032852.tif 000009
【図４】
2005032852.tif 000010