(57)【要約】【課題】  簡単な構成で高い光電変換効率を有する光電変換素子を提供すること。【解決手段】  光電変換素子は、透明膜１と光透過性導電層２とから成る作用電極５と、作用電極５と対を成すように設けられた対極４と、作用電極５及び対極４間に挟持された高分子複合膜から成る固体層３とを有している。固体層３は、正孔輸送性複素環高分子と電荷輸送性を示しフラーレンに種々の官能基を導入したフラーレン変性物とを有している。正孔輸送性複素環高分子としては、ビニレン構造を有しない正孔輸送性複素環高分子であるポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフラン、ポリピリジン、ポリカルバゾールなどの複素環高分子を用いることができる。【図１】【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対の電極と、前記１対の電極間に配設された電荷輸送性複素環高分子から成る固体層とを有し、前記固体層が正孔輸送性複素環高分子とフラーレン変性物とを含有することを特徴とする光電変換素子。
【請求項２】
前記正孔輸送性複素環高分子がビニレン構造を有しない正孔輸送性複素環高分子であることを特徴とする請求項１記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記正孔輸送性複素環高分子がポリチオフェン、ポリピロール又はポリフランであることを特徴とする請求項２記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記正孔輸送性複素環高分子が立体規則性ポリマーであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記ポリチオフェンがポリアルキルチオフェン、ポリアリールチオフェン、ポリアルキルイソチオナフテン、ポリエチレンジオキシチオフェンから選ばれた少なくとも１種以上から成ることを特徴とする請求項３記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記立体規則性ポリマーがポリアルキルチオフェンであることを特徴とする請求項４記載の光電変換素子。
【請求項７】
前記ポリアルキルチオフェンのアルキル基の炭素数が１２より小さいことを特徴とする請求項６記載の光電変換素子
【請求項８】
前記固体層のフラーレン変性物の含有量が５重量％以上９５重量％以下の範囲にあることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光電変換素子。
【請求項９】
前記固体層のフラーレン変性物がエステル基、イミノ基、アルキル基、アラルキル基、チオフェニル基から選ばれた官能基を少なくとも１つ以上含有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一に記載の光電変換素子
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の光電変換素子を用いた太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡便な構造を有し特に太陽電池等に好適な光電変換素子及び前記光電変換素子を用いた太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、種々の用途に光電変換材料が開発されている（例えば、特許文献１参照）。光電変換材料とは、光電効果を利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能な材料である。光電変換材料では、光が照射されるとその材料内の原子に束縛されていた電子が光エネルギーにより自由に動けるようになり、これによって自由電子と自由電子の抜け孔（正孔）が発生して、これら自由電子と正孔とが効率良く分離し、連続的に電気エネルギーを取り出すことが可能になる。このような光電変換材料は、例えば太陽電池等に利用されている。
【０００３】
半導体を用いた太陽電池にはｐｎ接合型太陽電池、ショットキー接合型太陽電池、色素増感型太陽電池などがある。シリコンなどの無機材料をベースにしたｐｎ接合型太陽電池は高変換効率が得られているが、製造プロセスにおいて高温、高真空等のプロセスを要するため製造コストが比較的高い。
【０００４】
そこで有機材料を用いた低コストな太陽電池の研究が活発に行われている。それらは、色素増感型太陽電池、導電性高分子を用いた固体型太陽電池などである。そのうち、色素増感型太陽電池は高変換効率を示すため広く注目されている。色素増感型太陽電池は、例えば、色素を吸着させた半導体電極及び対極と、これら電極間に挟持された電解質層から主に構成されており、半導体電極に光が照射されるとこの電極側で電子が発生し、発生した電子が電気回路を通って対極に移動し、対極に移動した電子が電解質中をイオンとして移動して半導体電極に戻り、これが繰り返されて電気エネルギーを取り出すことができるものである。
【０００５】
この色素増感型太陽電池で用いられている半導体は、酸化チタンなどの光酸化触媒を使用しており、色素がこれにより分解されたり、あるいは併用される電解質は主として電解液が用いられているが、電解液を十分に保持できず、作用電極と対極のすき間から電解液が漏れ出したり揮発したりしてしまうという問題がある。また、電解液の漏れを防ぐための構成が複雑になるという問題がある。
有機材料を用い、電解液を使用しない構成が簡単な太陽電池としては導電性高分子を用いた固体型太陽電池がある。この固体型太陽電池については、例えば非特許文献１において、導電性高分子にポリフェニレンビニレンを用いフラーレン変性物（ＰＣＢＭ）と組み合わせたソーラーセルが報告されており、光電変換効率としては２．５％程度である。
【０００６】
導電性高分子を用いた固体型太陽電池である前記非特許文献１記載の導電性高分子ポリフェニレンビニレンとフラーレン変性物（ＰＣＢＭ）と組み合わせたソーラーセルについては、エレクトロルミネッセンスの研究でよく知られているように、構成は比較的簡単ではあるが、ポリフェニレンビニレンは酸化されやすい性質を持っており、耐久性が必要な用途では欠点となり、実用化が困難である。また、光電変換効率は２．５％程度であり、変換効率の向上が必要である。この固体型太陽電池の光電変換効率が低いのは、導電性高分子の電荷輸送能が低いことが１つの原因と考えられ、電荷輸送能の改善が必要である。
【特許文献１】特開２００２−３３５００４号公報
【非特許文献１】ＡＰＰＬＩＥＤ  ＰＨＹＳＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ  Ｖｏｌ．７８（２００１年）８４１〜８４３頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、簡単な構成で高い光電変換効率を有する光電変換素子を提供することを課題としている。また、本発明は、高い光電変換効率を有すると共に耐久性に優れた光電変換素子を提供することを課題としている。
また、本発明は、前記問題点に鑑み成されたもので、安価で高光電変換効率を有する太陽電池を提供することを課題としている。また、本発明は、高い光電変換効率を有すると共に耐久性に優れた太陽電池を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、１対の電極と、前記１対の電極間に配設された電荷輸送性複素環高分子から成る固体層とを有し、前記固体層が正孔輸送性複素環高分子とフラーレン変性物とを含有することを特徴とする光電変換素子が提供される。
固体層は光を吸収して励起する。この励起によって発生した電子は前記固体層中のフラーレン変性物を主とした領域を通って対極に移動する。一方、フラーレン変性物に電子を移動させると正孔輸送性複素環高分子は酸化体の状態になり、正孔が作用電極に移動する。このような動作の結果として電流が流れることになる。
【０００９】
ここで、前記正孔輸送性複素環高分子がビニレン構造を有しない正孔輸送性複素環高分子であるように構成してもよい。
また、前記正孔輸送性複素環高分子がポリチオフェン、ポリピロール又はポリフランであるように構成してもよい。
また、前記正孔輸送性複素環高分子が立体規則性ポリマーであるように構成してもよい。
【００１０】
また、前記ポリチオフェンがポリアルキルチオフェン、ポリアリールチオフェン、ポリアルキルイソチオナフテン、ポリエチレンジオキシチオフェンから選ばれた少なくとも１種以上から成るように構成してもよい。
また、前記立体規則性ポリマーがポリアルキルチオフェンであるように構成してもよい。
また、前記ポリアルキルチオフェンのアルキル基の炭素数が１２より小さいように構成してもよい。
【００１１】
また、前記固体層のフラーレン変性物の含有量が５重量％以上９５重量％以下の範囲にあるように構成してもよい。
また、前記固体層のフラーレン変性物がエステル基、イミノ基、アルキル基、アラルキル基、チオフェニル基から選ばれた官能基を少なくとも１つ以上含有するように構成してもよい。
また、本発明によれば、前記いずれかの光電変換素子を用いた太陽電池が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高い光電変換効率を有する光電変換素子を提供することが可能になる。また、高い光電変換効率を有すると共に耐久性に優れた光電変換素子を提供することが可能になる。
また、本発明によれば、前記光電変換素子を用いて、安価で高光電変換効率を有する太陽電池を提供することが可能になる。また、高い光電変換効率を有すると共に耐久性に優れた太陽電池を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
先ず、本発明の実施の形態の概要を説明すると、本願発明者らは前記課題を解決すべく鋭意研究を行なった結果、ビニレン構造を有しない正孔輸送性複素環高分子（例えば、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフラン等）とフラーレン変性物とを含有した高分子複合膜から成る固体層を、透光性を有する作用電極と前記作用電極と対をなすように設けられた対極との間に配設することにより、主に耐久性を向上できることを見出し、また、高分子複合膜から成る固体層が立体規則性を持った正孔輸送性複素環高分子とフラーレン変性物から構成されることにより、主に光電変換効率を向上できること、さらに、立体規則性を持った正孔輸送性複素環高分子がポリチオフェンから成り、ユニットであるチオフェンに結合した置換基の大きさや種類をコントロールすることにより、主に光電変換効率を向上できることを見出し、本実施の形態に係る光電変換素子を発明するに至った。
また、ビニレン構造を有しない正孔輸送性複素環高分子とフラーレン変性物とを含有した高分子複合膜から成る固体層を、透明性を有する作用電極と、前記作用電極と対になるように設けられた対極との間に配設した導電性高分子を用いた固体型太陽電池を発明するに至った。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係る光電変換素子及び太陽電池について詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る高分子複合膜を用いた光電変換素子の構成を示す概念図である。
本実施の形態に係る光電変換素子は、作用電極５と、作用電極５と対を成すように設けられた電極である対極４と、透光性の作用電極５及び対極４間に配設された高分子複合膜から成る固体層３とから構成される。作用電極５は透明膜１と光透過性導電層２から構成されている。
【００１５】
本実施の形態において、作用電極５と対極４の間に配設された高分子複合膜から成る固体層３は、正孔輸送性の複素環高分子とフラーレン変性物とから構成されている。固体層３は照射光を吸収しやすく、かつ、電荷を運びやすい特性が必要である。特に、太陽電池に応用するためには光を照射したときの電流と光を照射しないときの電流（電流は電流計Ａを介して流れる。）の比を大きくすることが重要である。
高分子複合膜から成る固体層３を構成する正孔輸送性複素環高分子としては、ビニレン構造を有しない正孔輸送性複素環高分子であるポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフラン、ポリピリジン、ポリカルバゾールなどの複素環高分子を用いることができる。それらの中でも、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフランは、種々の置換基が結合しているものが存在し、種々の構造が存在するために、多種多様なポリマーを合成できることで好ましい。
【００１６】
また、ビニレン構造を有しない正孔輸送性複素環高分子の中でも、立体規則性を持った高分子（立体規則性ポリマーと称する。）が電荷（この場合は正孔）輸送能が向上し、主に光電変換効率が向上するので好ましい。
さらに好ましくは、立体規則性の高いポリマーを合成できること、比較的溶媒に溶解性が高いポリマーを合成できること、色々なレベルのＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital）、ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）を有するポリマーを合成できることなどの理由でポリチオフェンが好ましい。この場合、単一のポリチオフェンのみでなく、異なったポリチオフェンを混合して用いても良く、また、ドーパントが添加されていても良い。
【００１７】
ここで、立体規則性について例をあげて説明する。例えば、ポリチオフェンの中で、ポリ置換チオフェンは置換基の配置によりいくつかの立体構造をとることができる。
図２は、ポリマーの結合様式を示す図である。ポリ３−アルキルチオフェンの場合を図２を用いて説明すると、３−アルキルチオフェンのアルキル基が互いに遠ざかる形で結合して高分子ができた場合、この立体構造をもつ名称として尾−尾結合ポリ３−アルキルチオフェンといい（図２（ｂ））、逆に、３−アルキルチオフェンのアルキル基が互いに近づいて結合し、高分子ができた場合、この立体構造をもつ名称として頭−頭結合ポリ３−アルキルチオフェンといい（図２（ａ））、更に、アルキル基が順序良く１方向に結合し、高分子ができた場合、この立体構造をもつ名称として頭−尾結合ポリ３−アルキルチオフェンと言う（図２（ｃ））。
【００１８】
これらの中で、立体規則性７０％以上のポリチオフェンを立体規則性ポリチオフェンと定義する。ここで、立体規則性（頭−尾結合含量）＝頭−尾結合数／（頭−尾結合数＋頭−頭結合数＋尾−尾結合数）×１００％である。
立体規則性は８０％以上あることが、モビリティ向上の理由で好ましい。より好ましくは、９０％以上であることが好ましい。このとき、立体規則性を評価する方法は、ＮＭＲ（核磁気共鳴スペクトル）などがあげられる。例えば、ポリチオフェンの場合は、立体規則性が８５％以上好ましくは９５％以上である。立体規則性を上げることにより、薄膜を形成したときに分子間の距離が狭まり、ホッピング電流が流れやすくなるため、光電変換効率が向上すると考えられる。
【００１９】
ポリチオフェンの具体例を挙げれば、ポリアルキルチオフェン（ポリ３−メチルチオフェン、ポリ３−ブチルチオフェン、ポリ３−ヘキシルチオフェン、ポリ３−オクチルチオフェン、ポリ３−デシルチオフェン、ポリ３−ドデシルチオフェン）、ポリアリールチオフェン（ポリ３−フェニルチオフェン、ポリ３−（ｐ―アルキルフェニルチオフェン））、ポリアルキルイソチオナフテン（ポリ３−ブチルイソチオナフテン、ポリ３−ヘキシルイソチオナフテン、ポリ３−オクチルイソチオナフテン、ポリ３−デシルイソチオナフテン）、ポリエチレンジオキシチオフェンなどがある。
ポリアルキルチオフェンについては、アルキルチオフェンのアルキル基の炭素数が１２より小さい方が、立体規則性が高く、密にパッキングするので好ましい。また、炭素数が４より大きい方が溶媒にポリマーが溶解し易いのでより好ましい。
【００２０】
正孔輸送性複素環高分子を作成する一般的な方法としては、酸化重合（化学的）、電解重合、付加重合、縮合重合などが挙げられる。具体的には、例えば、ポリピロール、ポリフランは化学的重合法、ポリビニルカルバゾールは付加重合法がある。ポリチオフェンは塩化鉄などの触媒を用いて酸化重合して、または、電解質溶液中で電気化学的に酸化して得られる。ポリチオフェンで立体規則性に着目した場合、例えば、塩化鉄を触媒に用いて酸化重合して得られるポリチオフェンは、一般に、ランダム重合体が得られ、頭−尾結合は７０％程度以下である。さらに立体規則性を高めるためには触媒にゼロ価のＰｄやＮｉ錯体を用いジブロムチオフェン誘導体のカップリング反応を行なう山本法あるいは、ＲＥＩＣＨ法により製造することができる。
【００２１】
次に高分子複合膜から成る固体層３を構成するフラーレン変性物について説明する。フラーレン変性物とは電荷輸送性を示し、フラーレンに種々の官能基を導入したものである。具体的には、フラーレン変性物として、図３及び図４に示すような、ロージャー・テーラーの著書「Lecture notes on fullerene chemistry」（Imperial Colledge Press）に記載されているものを挙げることができる。勿論、これらに限定されるものではない。上記フラーレンとしては、安定性、安全性の点からＣ６０、Ｃ７０あるいはそれらの混合体が好ましい。つまり、フラーレン変性物としては、Ｃ６０、Ｃ７０あるいはそれらの混合体の変性物が好ましい。
【００２２】
また、官能基の観点からは、フラーレン変性物としては、エステル基、イミノ基、アルキル基、アラルキル基、チオフェニル基から選ばれた官能基を少なくとも１つ以上含有したものが、溶解性およびエネルギーレベルの最適化の理由で好ましい。
さらに、フラーレン変性物としては、前記ポリチオフェン等の正孔輸送性複素環高分子に含有している官能基と同種の官能基を含有することが、フラーレン変性物と正孔輸送性高分子の接触性、分散性を向上させ、正孔輸送性高分子で吸収された光励起電子がフラーレン変性物に効率よく移動可能となったり、電荷分離状態を沢山つくることが出来るという理由で好ましい。例えば、フラーレン変性物の官能基に含有されているアルキル基とポリチオフェンの官能基に含有されているアルキル基が、ともに同一のアルキル基を含有することがより好ましい。
【００２３】
これらのフラーレン変性物はフラーレンに導入する変性基により、溶媒に対する溶解性を向上させたり、フラーレンのＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital）レベルを置換基の種類でコントロールさせたりすることにより、導電性高分子を用いた固体型太陽電池の変換効率の向上を可能とする。
フラーレン変性物の作製方法としては変性反応といわれる手法が有効である。例えば、付加反応、置換反応、ラジカル反応、環化付加反応などの方法がある。
【００２４】
高分子複合膜から成る固体層を作製する方法としては、フラーレンの変性反応をｉｎ−ｓｉｔｕで行って得られた粉末を溶液に分散させ、溶液に溶解させた正孔輸送性複素環高分子と混合し、膜を作製する方法、フラーレン変性物と正孔輸送性複素環高分子を溶液に溶解させて膜を作製する方法等が使用できるが、均一性の点から、フラーレン変性物と正孔輸送性複素環高分子を溶液に溶解させて膜を作製する方法が好ましい。
使用するフラーレン変性物の量は５重量％以上で９５重量％以下の範囲である。さらに好ましくは１５重量％以上で８５重量％以下の範囲である。５重量％未満では電荷発生が不十分であり、９５重量％を超えると成膜性に問題があり、光電変換素子の変換効率が低下する。
【００２５】
以上、述べたように本実施の形態に係る光電変換素子の特徴は、正孔輸送性複素環高分子（例えば、ポリチオフェン）とフラーレン変性物を含有する固体層を電極間（作用電極と対極との間）に設置することにより、従来知られている光電変換素子と比較して優れた性能を示すことである。
高分子複合膜から成る固体層３の厚さとしては０．１〜５０００ｎｍが好ましく、１〜１０００ｎｍがさらに好ましい。より好ましくは１００〜５００ｎｍがさらに好ましい。固体層３の厚さが０．１ｎｍ未満では均一性が十分ではなく、短絡を起こしやすいという問題が生じる。一方、固体層５の厚さが５０００ｎｍを超えると内部抵抗が大きくなり、また素子１個当たりの固体層の占める体積割合が高くなるため、容量が低下し好ましくない。また、電極間の距離が離れるので、電荷の拡散が悪くなる問題が生じる。
【００２６】
また、光透過性導電層２として使用する透明導電膜は特に限定されるものではないが、例えば、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化亜鉛などの透明導電膜が好ましい。これら透明導電膜の製造方法及び膜厚などは適宜選択することができる。
このような構成の光電変換素子を用いた太陽電池において、高分子複合膜から成る固体層に太陽光を照射すると、固体層は可視領域の光を吸収して励起する。この励起によって発生した電子は固体層中のフラーレン変性物を主とした領域を通って対極に移動する。一方、フラーレン変性物に電子を移動させると正孔輸送性複素環高分子は酸化体の状態になり、正孔が作用電極に移動する。このようにして電子が流れ、本実施の形態に係る光電変換素子を用いた太陽電池を構成することができる。本実施の形態に係る光電変換素子は、太陽電池に限らず、光スイッチング装置、センサなどの各種の光電変換装置に好適に使用することができる。
【００２７】
以上のように、本発明の実施の形態によれば、正孔輸送性の複素環高分子とフラーレン変性物とを含有した高分子複合膜から成る固体層を、透光性を有する作用電極と対極との間に配設することにより、簡単で安価に、高効率で長期間安定した光電変換効率を示す光電変換素子を得ることが可能となる。さらに高分子複合膜から成る固体層に立体規則性を向上させた正孔輸送性複素環高分子を用いることにより、電導性の高い正孔輸送性複素環高分子を通って電子が移動するので、変換効率が向上する。また、チオフェン系ポリマーとフラーレン変性物を用いて変換効率の良い光電変換素子を提供することが可能になる。
また、前記実施の形態に係る光電変換素子を用いて構成した太陽電池は、安価で高い光電変換効率を有する。
【実施例】
【００２８】
（実施例１）
分子量５７０００の立体規則性ポリ−３−ドデシルチオフェン（立体規則性９０％）とフラーレン変性物を１：１の重量比となるように秤量し，これに脱水トルエンを添加し、２．５Ｗｔ％溶液を調製した。フラーレン変性物にはＰＣＢＭ（図３参照）を用いた。次いで、この溶液を、スピンコーターを用いて、１５００ｒｐｍ程度の回転で作用電極８であるＩＴＯガラス基板上に塗布し、窒素雰囲気下、１２０℃で１０分間熱処理を行い、膜厚１００ｎｍの光電変換膜（高分子複合膜から成る固体層３）を作製した。
【００２９】
続いて、上述で得られたフラーレン変性物含有ポリチオフェン膜（高分子複合膜から成る固体層３）を具備したＩＴＯガラス基板の対極としてフラーレン変性物含有ポリチオフェン膜側にアルミニウムを１００  ｎｍ蒸着した。光透過性導電層のＩＴＯからと対極のアルミニウムからそれぞれリード線を取付けて、本発明の光電変換素子を作成した。なお、素子は、透明ガラス容器にいれシールした。
作製した光電変換素子にソーラーシミュレーターで６０ｍＷ／ｃｍ２の強度の光を照射したところ、η（光電変換効率）は２．１％であり、太陽電池として有用であることがわかった。この素子を１ケ月室温、大気中、暗下で放置後、ソーラーシュミレーターで６０ｍＷ／ｃｍ２の強度の光を照射したところ、η（変換効率）は２．０％であった。
【００３０】
（比較例１）
フラーレンの未変性物を用い実施例１と同様に光電変換素子を作製した。得られた光電変換素子にソーラーシミュレーターで６０Ｗ／ｃｍ２の強度の光を照射したところ、η（光電変換効率）は０．００１％であり、この素子を１ケ月室温、大気中、暗下で放置後、ソーラーシミュレーターで６０ｍＷ／ｃｍ２の強度の光を照射したところ、η（変換効率）は０．０００７％であった。フラーレンの未変性品を用いた素子では、変換効率が低く、更に安定性にも劣ることが明らかとなった。
実施例１および比較例１から明らかなように、作用電極と対極の間に挟持された本発明の高分子複合膜から成る固体層を設けると、長期間安定した光電変換効率を示す光電変換素子を得られる。
【００３１】
（実施例２）
実施例１においてポリ−３−ドデシルチオフェンを分子量１２万の立体規則性ポリ−３−ヘキシルチオフェン（立体規則性９８％）にした以外は実施例１と同様にして、本実施例２の光電変換素子を作成した。光電変換膜の膜厚は２００ｎｍであった。  
得られた光電変換素子にソーラーシュミレーターで６０ｍＷ／ｃｍ２の強度の光を照射したところ、η（変換効率）は３．１％であり、太陽電池として有用であることがわかった。この素子を１ケ月室温、大気中、暗下で放置後、ソーラーシミュレーターで６０ｍＷ／ｃｍ２の強度の光を照射したところ、η（変換効率）は２．５％であった。
【００３２】
実施例１および実施例２より明らかなように、作用電極と対極の間に挟持された正孔輸送性複素環高分子とフラーレン変性物を含有した高分子複合膜から成る固体層を設けることにより、光電変換効率が向上し、長期間安定した光電変換効率を示す光電変換素子を得られることがわかった。また、正孔輸送性複素環高分子の立体規則性が高いほど変換効率も高いと判明した。
【００３３】
（実施例３〜６）、（比較例２、３）
実施例１においてポリ−３−ドデシルチオフェンとして分子量１２万の立体規則性ポリ−３−ドデシルチオフェン（立体規則性９６％）を用い、フラーレン変性物の組成比を変えた以外は実施例１と同様にしてセルを作製し、評価した結果を図５の図表に示す。
実施例３〜６と比較例２、３から、正孔輸送性複素環高分子とフラーレン変性物の組成比が５ｗｔ％以上で９５ｗｔ％以下の範囲が好ましく、１５ｗｔ％以上で８５ｗｔ％以下の範囲が更に好ましことが判明した。
【００３４】
（実施例７〜９）
実施例２と同様に実験を行い、次のような結果を得た。但し、フラーレン変性物として、ＮＭＰＦ、ＮＭＴＰＦ、ＰＰＩ（図３、図４参照）を用いた。
実施例７          実施例８          実施例９
変性フラーレン          ＮＭＰＦ          ＮＭＴＰＦ          ＰＰＩ
変換効率（％）          ２．６              ２．８            ２．７
実施例７〜９からフラーレン変性物において各種の官能基が好ましいと判明した。
【００３５】
（実施例１０）
実施例２と同様に実験を行った。但し、ポリチオフェンとして、ポリヘキシルイソチオナフテンをもちいた。結果は変換効率１．９％であった。
【００３６】
（実施例１１〜１３）
実施例２と同様に実験を行い、次のような結果を得た。但し、フラーレン変性物として、ＤＨＭＦ、ＰＣＢＨ、ＰＣＢＤ（図３、図４参照）を用いた。
実施例１１        実施例１２        実施例１３
変性フラーレン            ＤＨＭＦ          ＰＣＢＨ          ＰＣＢＤ
変換効率（％）            ２．９            ３．０            ２．１
実施例１１〜１３からフラーレン変性物の官能基としては、正孔輸送性複素環高分子に含有している官能基と同種の官能基を含有することが好ましい、特にフラーレン変性物の官能基に含有されているアルキル基と正孔輸送性複素環高分子（ポリチオフェン）の官能基に含有されているアルキル基が、ともに同一のアルキル基を含有することがより好ましいと判明した。
【００３７】
（実施例１４〜１６）
実施例２において、立体規則性ポリ−３ドデシルチオフェンの立体規則性を７０％、８０％、９５％に変更し、光電変換膜の膜厚を５００ｎｍとした以外は実施例２と同様の方法で本実施の形態に係る光電変換素子を作製した。次のような結果を得た。
実施例１４        実施例１５        実施例１６
立体規則性              ７０％            ８０％            ９５％
変換効率（％）          ０．９            ２．２            ３．３
実施例１４〜１６から立体規則性ポリ−３ドデシルチオフェンの立体規則性としては、８０％以上であることが好ましく、特に９５％以上がより好ましいと判明した。
また、以上の結果から、光電変換膜の膜厚としては１００ｎｍから５００ｎｍが好ましく、ポリアルキルチオフェンのアルキル基の炭素数が１２より小さいことが好ましいと判明した。
【００３８】
（比較例４）
実施例１のドデシルチオフェンをポリジオクチルフェニレンビニレンに代えて、同様に光電変換素子を試作、評価した。６０ｍＷ／ｃｍ２で照射したところ、ηは０．５％であった。１ケ月後に評価したところ、ηは０．１％と大きく低下した。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
光電変換素子は、太陽電池に限らず、光スイッチング装置、センサなどの光電変換装置に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態に係る光電変換素子の層構成を模式的に示した概念図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る光電変換素子におけるポリマーの結合様式を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る光電変換素子に用いるフラーレン変性物を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る光電変換素子に用いるフラーレン変性物を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る光電変換素子の組成と光電変換効率との関係を示す図表である。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・透明膜
２・・・光透過性導電層
３・・・固体層
４・・・対極  
５・・・作用電極
【図１】
2005116617.tif 000002
【図２】
2005116617.tif 000003
【図３】
2005116617.tif 000004
【図４】
2005116617.tif 000005
【図５】
2005116617.tif 000006