(57)【要約】  基板と反対側から好適に光を入射させることができ、その入射光を効率よく利用することができる有機太陽電池を提供する。  基板、第１電極、有機固体層、第２電極をこの順で積層することにより構成された有機太陽電池であって、前記第２電極は、マグネシウム含有合金により形成されており、厚さが１〜２０ｎｍであることを特徴とする。
2008001577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、第１電極、有機固体層、第２電極をこの順で積層することにより構成された有機太陽電池であって、
前記第２電極は、マグネシウム含有合金により形成されており、厚さが１〜２０ｎｍであることを特徴とする有機太陽電池。
【請求項２】
基板、第１電極、有機固体層、第２電極をこの順で積層することにより構成された有機太陽電池であって、
前記第２電極が複数層により構成されており、そのうちの少なくとも一層は、マグネシウム含有合金により形成されており、前記第２電極全体の厚さが１〜２０ｎｍであることを特徴とする有機太陽電池。
【請求項３】
請求項２に記載の有機太陽電池において、
前記複数層により構成されている第２電極には、Ａｇにより形成されている層が含まれることを特徴とする有機太陽電池。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の有機太陽電池において、
前記マグネシウム含有合金が、マグネシウムと銀からなる合金であることを特徴とする有機太陽電池。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の有機太陽電池において、
前記基板は、Ｓｉ又はＳｉとＳｉＯ２が積層されることにより形成されていることを特徴とする有機太陽電池。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の有機太陽電池において、
前記第１電極は陰極であり、前記第２電極は陽極であることを特徴とする有機太陽電池。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の有機太陽電池において、
前記第１電極は陽極であり、前記第２電極は陰極であることを特徴とする有機太陽電池。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の有機太陽電池において、
前記陽極に接するようにＭｏＯｘにより形成されたバッファ層が積層されていることを特徴とする有機太陽電池。
【請求項９】
請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記載の有機太陽電池において、
前記陰極に接するように補助電極が積層されていることを特徴とする有機太陽電池。
【請求項１０】
請求項９に記載の有機太陽電池において、
前記補助電極が、格子状又は線状であることを特徴とする有機太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、基板、第１電極、有機固体層、第２電極を積層することにより構成された有機太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業の発展に伴いエネルギー使用量が飛躍的に増大しており、その中で地球環境に負荷を与えず、且つ経済的で高性能な新しいクリーンなエネルギー源の開発が求められている。このような新しいエネルギー源として期待されているもののうち、太陽電池は無限にあるといってよい太陽光を利用することから注目されている。当該太陽電池の構造は、基板、第１電極（陽極）、有機固体層、第２電極（陰極）を積層することにより構成されている。このような構造をもつ太陽電池においては、基板側から光を入射させることが一般的であり、そのためには、基板、陽極にそれぞれ透明基板、透明電極を用いることが必要である。具体的には、透明基板としてはガラス等、透明電極としてはＩＴＯ、ＩＺＯ等のインジウム酸化物等が用いられていたが、このように基板・陽極として透明である素材を選択しなければならないため、基板・陽極として用いることのできる素材の選択の余地が狭いといった問題が生じていた。また、これらの透明電極を用いる場合には、シート抵抗を下げ、導電性をあげるために３０ｎｍ〜５００ｎｍ程度の厚みが最低限必要であった。しかし、このような比較的厚さの厚い透明電極を用いることによって、入射光の一部が透明電極、更には上述した透明基板の内部に閉じ込められ、入射光の利用効率が低くなってしまうという問題が生じていた。
【特許文献１】特開平９−７４２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、上述の問題を解消するために、基板と反対側から光を入射させる開発が行われている。このように基板と反対側から光を入射させる場合には、基板と陽極は透明である必要がないため、基板や陽極として用いる素材の選択の余地が狭まることがない。さらに、陽極として上述のような素材を用いる必要がないため、陽極の厚さを上述のように厚くする必要がない。これにより、入射光の一部が陽極の内部に閉じ込められ、入射光の利用効率が低くなってしまうという問題も生じることがない。よって、上述した問題は解消したかのように見受けられるが、基板と反対側から光を入射させる場合には、逆に陰極が透明でなければないため、陰極として上述したＩＴＯ、ＩＺＯ等のインジウム酸化物等を用いる必要がある。この場合には、上述した同理由により、比較的厚さの厚い透明電極を用いなければならず、入射光の一部が透明電極の内部に閉じ込められ、入射光の利用効率が低くなってしまうという問題は依然生じてしまう。更に、一般的な有機デバイス作製プロセスに於いてこの透明電極を有機固体層上に積層する際にはスパッタにより積層を行うことが一般的であるため、その際に陰極の下に積層されている有機固体層がプラズマ等により損傷し、ダメージを受けてしまうといった問題が新たに生じていた。【０００４】
本願はこのような問題に鑑みなされたものであり、基板と反対側から好適に光を入射させることができ、その入射光を効率よく利用することができる有機太陽電池を提供することを主たる課題とする。
【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請求項１に記載の発明は、基板、第１電極、有機固体層、第２電極をこの順で積層することにより構成された有機太陽電池であって、前記第２電極は、マグネシウム含有合金により形成されており、厚さが１〜２０ｎｍであることを特徴とする。【０００６】
また、上記課題を解決するための請求項２に記載の発明は、基板、第１電極、有機固体層、陰極をこの順で積層することにより構成された有機太陽電池であって、前記第２電極が複数層により構成されており、そのうちの少なくとも一層は、マグネシウム含有合金により形成されており、厚さが１〜２０ｎｍであることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１ａ】本願の有機太陽電池の実施形態の一例を示す概略断面図である。
【図１ｂ】補助電極を示すための図である。
【図１ｃ】補助電極を示すための図である。
【図２】波長と透過率の関係を示す図である。
【図３】波長と反射率の関係を示す図である。
【符号の説明】
【０００８】
１・・・第２電極
２・・・有機固体層
３・・・バッファ層
４・・・第１電極
５・・・基板
６・・・補助電極
１１・・・有機電子供与体層
１２・・・電子受容体層
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本願の有機太陽電池について図面を用いて詳細に説明する。【００１０】
図１ａは、本願の有機太陽電池の実施形態の一例を示す概略断面図である。【００１１】
本願の有機太陽電池は、図１に示すように、基板５、第１電極４、有機固体層２、第２電極１をこの順で積層することにより構成されている。そして、このような本願の有機太陽電池における第２電極１は、マグネシウム含有合金により形成されており、厚さが１〜２０ｎｍであることを特徴とする。ここで、第１電極が陽極、第２電極が陰極である場合及び第１電極が陰極、第２電極が陽極である場合についてそれぞれ本発明の効果を有することができるが、以下第１電極が陽極、第２電極が陰極である場合について説明する。【００１２】
（第２電極（陰極））
本願の有機太陽電池を構成する第２電極（陰極）を説明するに際し、（Ｉ）第２電極（陰極）１が単層により構成されている場合、（ＩＩ）第２電極（陰極）１が複数層により構成されている場合に分けて説明する。【００１３】
（Ｉ）第２電極（陰極）１が単層により構成されている場合
本願の有機太陽電池において陰極１を単層構造とする場合、この陰極１は、マグネシウム含有合金により形成されていることを特徴とする。【００１４】
ここで、マグネシウム含有合金とは、マグネシウム（Ｍｇ）とその他マグネシウム以外の金属を含む合金をいう。【００１５】
マグネシウム含有合金の「全金属原子の数」に対する「マグネシウム原子の数」、つまり、「マグネシウムの原子比率」は、特に限定されないが、本願においては、当該マグネシウムの原子比率は、１〜９０パーセントが好ましく、２０〜４０パーセントが特に好ましい。【００１６】
また、マグネシウム以外の金属については、特に限定されることはなく、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｎ、アルカリ金属、２族元素、希土類金属、遷移金属等が用いられる。これらの金属を用いることにより、透明性或いは半透明性を有する陰極を形成することが可能である。さらに、これらの金属を用いれば、導電性をも保つことができるため好適である。ここで特にマグネシウム以外の金属がＡｇであることが好ましい。このようにマグネシウムとＡｇにより形成されたマグネシウム含有合金は陰極としてキャリアを効率よく取り出すことができるため有効である。更に、マグネシウム以外の金属は上述したような単体のみではなく、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）のような導電性酸化物であってもよい。また、一種類である必要はなく、例えば、前記ＡｇとＩＴＯの双方を用いてもよい（つまり、Ａｇ、ＩＴＯおよびＭｇからなる複合導電性膜を用いてもよい。）。【００１７】
また、本願の有機太陽電池においてこのような材料で形成された陰極１の厚さは、１〜２０ｎｍであることに特徴を有している。【００１８】
陰極１の厚さをこのように薄く形成することによって、入射光の一部が透明電極の内部に閉じ込められることを防ぎ、入射光の利用効率を上げることができる。ここで、第２電極（陰極）１の厚さが、１〜２０ｎｍであることが好ましいが、特に、第２電極（陰極）１の厚さが、１〜５ｎｍであることが好ましい。【００１９】
なお、このように陰極１の厚さを薄くしても、上述したようにマグネシウム含有合金により陰極１を形成していることにより、導電性をも好適に保つことができる。【００２０】
陰極１は、例えば上述した電極材料を用い、真空蒸着（抵抗加熱蒸着）法、真空蒸着（電子ビーム蒸着）法、塗布成膜等の方法により形成することができる。このように、従来陰極を有機固体層上に積層する際に用いられていたスパッタ法等を用いることなく有機固体層２上に陰極１を積層することができるため、陰極１を積層する際に有機固体層２がプラズマ等により損傷し、ダメージを受けることがない。【００２１】
（ＩＩ）第２電極（陰極）１が複数層により構成されている場合
本願においては、陰極が単層構造ではなく複数層とすることも可能であり、陰極が複数層により構成されている場合には、そのうちの少なくとも一層は、マグネシウム含有合金により形成されていることに特徴を有している。【００２２】
ここで、マグネシウム含有合金により形成されている層は、（Ｉ）において説明したマグネシウム含有合金と同様であるためここでは説明を省略する。【００２３】
マグネシウム含有合金により形成された層以外の層は特に限定されることはなく、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｎ、アルカリ金属、２族元素、希土類金属、遷移金属等により形成されていてもよい。ここで特にマグネシウム含有合金により形成された層以外の少なくとも一層は、Ａｇにより形成されている層であることが好ましい。これにより、キャリアを効率よく取り出すことができる。なお、陰極１をマグネシウム含有合金を用いて形成せず、Ａｇのみにより形成した場合には、透明性と導電性の双方を同時に満たすことができない（透明性を良くするため陰極１を薄くした場合には、導電性が悪くなり電流が流れず、逆に導電性を良くするために陰極１を電流が流れるほどの厚さにした場合には、透明性が悪くなる。）。このように複数層により陰極が形成されている場合、陰極１中のマグネシウム含有合金により形成された層とマグネシウム含有合金以外により形成された層の位置関係は、特に限定されるものではないが、マグネシウム含有合金以外により形成された層が有機固体層２に接する位置に配置されることが好ましい。【００２４】
更に、陰極１が複数層により構成されている場合においても、陰極全体の厚さが１〜２０ｎｍであることに特徴を有する。陰極１の厚さをこのように薄く形成することによって、入射光の一部が透明電極の内部に閉じ込められることを防ぎ、入射光の利用効率を上げることができる。なお、陰極１全体の厚さを１〜５ｎｍとすることによって、透明性は、８０％以上確保することができる。【００２５】
陰極１をマグネシウム含有合金層を含む複数層で形成する場合であっても、その形成方法は、前記（Ｉ）の場合と同様に、真空蒸着（抵抗加熱蒸着）法、真空蒸着（電子ビーム蒸着）法、塗布成膜等の方法を用いることができる。【００２６】
（有機固体層）
次に、有機固体層２について説明する。【００２７】
有機固体層２は、少なくとも有機電子供与体層１１と電気受容体層１２とにより構成されている。【００２８】
有機電子供与体層（以下、「ｐ型層」という場合もある）１１を構成する有機電子供与体としては、電荷キャリアが正孔であることと、ｐ型半導体特性を示す材料であれば、特に限定されるものではない。【００２９】
具体的には、チオフェンおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、フェニレンビニレンおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、チエニレンビニレンおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ビニルカルバゾールおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ピロールおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、アセチレンおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、イソチアナフェンおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ヘプタジエンおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマーなどの高分子、無金属フタロシアニン、金属フタロシアニン類およびそれらの誘導体、ジアミン類、フェニルジアミン類およびそれらの誘導体、ペンタセンなどのアセン類およびその誘導体、ポルフィリン、テトラメチルポルフィリン、テトラフェニルポルフィリン、ジアゾテトラベンズポルフィリン、モノアゾテトラベンズポルフィリン、ジアゾテトラベンズポルフィリン、トリアゾテトラベンズポルフィリン、オクタエチルポルフィリン、オクタアルキルチオポルフィラジン、オクタアルキルアミノポルフィラジン、ヘミポルフィラジン、クロロフィルなどの無金属ポルフィリンや金属ポルフィリンおよびその誘導体、シアニン色素、メロシア、ベンゾキノン、ナフトキノンなどのキノン系色素などの低分子が利用され得る。金属フタロシアニンや金属ポルフィリンの中心金属としては、マグネシウム、亜鉛、銅、銀、アルミニウム、珪素、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、スズ、白金、鉛などの金属、金属酸化物、金属ハロゲン化物が用いられる。なお、特に可視域（３００ｎｍ〜９００ｎｍ）に吸収帯が存在する有機材料が望ましい。【００３０】
一方で、電子受容体層１２（以下、「ｎ型層」という場合もある）を構成する電子供与体としては、本願では電荷キャリアが電子であること、ｎ型半導体特性を示す材料であれば、特に限定されることはない。【００３１】
具体的には、有機電子受容体としては、ピリジンおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、キノリンおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ベンゾフェナンスロリン類およびその誘導体によるラダーポリマー、シアノポリフェニレンビニレンなどの高分子、フッ素化無金属フタロシアニン、フッ素化金属フタロシアニン類およびその誘導体、ペリレンおよびその誘導体、ナフタレン誘導体、バソキュプロインおよびその誘導体などの低分子が利用され得る。また、修飾又は未修飾のフラーレン類、カーボンナノチューブ類などを挙げることができる。なお、上述した場合と同様に特に可視域（３００ｎｍ〜９００ｎｍ）に吸収帯が存在する有機材料が望ましい。【００３２】
上述した有機固体層２（ｐ型層１１、ｎ型層１２）を積層する位置関係は、特に限定されることはないが、陽極４側にｐ型層１１、陰極側にｎ型層１２を配置することが好ましい。なお、ＭｏＯｘを陰極１側へ配置することで陽極４側にｎ型層１２、陰極１側にｐ型層１１を配置することも可能である。また、ｐ型層、ｎ型層の単独膜ではなく、ｐ型層とｎ型層を共蒸着させた共蒸着層（ｉ型層）を積層させることも可能である。この共蒸着層（ｉ型層）を積層する場合には、それぞれの位置関係は、陽極４側から、ｐ型層、ｉ型層、ｎ型層であってもよく、ｎ型層、ｉ型層、ｐ型層であってもよい。またｐ型材料とｎ型材料を共蒸着させた層（ｉ層）単層であってもよい。塗布型の場合はｐ型材料とｎ型材料のを混合して成膜させてｉ層を形成してもかまわない。【００３３】
（第１電極（陽極））
次に、陽極４について説明する。【００３４】
陽極４は、陽極４と陰極１との間で発生した正孔を効率よく収集するための電極であり、仕事関数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、特に仕事関数が４ｅＶ以上のものを用いることが好ましい。このような電極材料としては、通常太陽電池の陽極として用いられるような電極材料を用いればよい。例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ＳｎＯ2、ＡＺＯ、ＩＺＯ、ＧＺＯ等の導電性と透明性を兼ね備えた材料が挙げられる。ここで、従来の太陽電池は基板側から光を入射する構造であったため、陽極には透明性が必要であったため、上述のような材料が用いられていたが、本発明は、基板の逆側から光を入射させるためになされた発明であるため、陽極は導電性があればよく、透明性は必要とされないため、上述したもの他に、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｎ、アルカリ金属、２族金属、希土類金属、遷移金属等を用いることができる。このように、透明性をもつ材料を選択する必要がないため、陽極として用いられる材料の選択の余地が広がる。特にここでは、透明性をもたない電極材料を陽極に用いる方が基板と逆側から入射された光が陽極で透過されることがないため、入射した光を有効に使用できる。【００３５】
更に、陽極として用いられる電気材料は、反射性のある材料であることがより好ましい。基板５の逆側から光を入射させる際に、陽極４によって光を反射させることができれば、再度、光が有機固体層に取り入れられ、陽極４と陰極１との間で発生した正孔を効率よく収集することができる。よって、入射した光を効率よく利用することができる。このような電極材料としては、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ等の金属、又はＭｇＡｇ、ＭｇＡｕ等の合金等が挙げられる。陽極としてＡｇ等の金属を用いる場合には、基板５との密着性を向上させるために基板５と陽極４との間にＣｒ、Ｔｉ、Ｍｇ等を挿入することが好ましい。当該厚さは、０．１〜１０ｎｍが好ましく、特に１ｎｍ程度挿入することが好ましい。一方、陽極４としてＭｇＡｇ等の合金を用いる場合には、基板５との密着性は良好であるため、上述したように基板と陽極４との間にＣｒ等を挿入しなくてもよい。更に、陽極４としてＭｇＡｇ合金を用いる場合には、１００％近くの良好な反射率を有し、且つ導電性も保たれるため好適である。【００３６】
陽極４の厚さは２０〜１０００ｎｍが好ましく、特に２０ｎｍ〜２００ｎｍが好ましい。【００３７】
このような陽極４は、上述した電極材料を基板１の表面に真空蒸着（抵抗加熱蒸着）法、真空蒸着（電子ビーム蒸着）法、真空蒸着（スパッタ）法、塗布成膜等の方法により形成することができる。【００３８】
本願の有機太陽電池にあっては、上述した陽極４に接するように（陽極の上又は下）バッファ層３を形成してもよい。なお、図１ａは、陽極４上にバッファ層３が形成されている場合について示している。ここで、バッファ層３はキャリアを効率よく取り出しやすくし、陽極４の援助をするものである。【００３９】
バッファ層３は特に限定されることはなく、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩｎＯｘ、ＳｎＯｘ、Ｖ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯｘ、ＲｅＯｘ、ＭｏＯｘ等の酸化物や極薄膜（１ｎｍ程度）のＡｕ（仕事関数：５．０ｅＶ程度）、Ｐｔ（仕事関数：５．３ｅＶ）を用いることができる。ここで特に、バッファ層として、透明性の高いＭｏＯｘ（５．５ｎｍにおいて９９％程度の透過率）を用いることが好ましい。バッファ層としてＭｏＯｘを用いる場合には、当該ＭｏＯｘの厚さは１〜７．５ｎｍであることが好ましく、特に５．５ｎｍであることが好ましい。【００４０】
バッファ層３は、陽極の表面に真空蒸着（抵抗加熱蒸着）法、真空蒸着（電子ビーム蒸着）法等の方法により形成することができる。【００４１】
（基板）
次に、基板５について説明する。【００４２】
基板５は、陽極４を表面に保持することが可能であれば、材質や厚みには制限されない。そのため、基板は板状でもフィルム状でもよく、材料としてはガラス、アルミニウム、ステンレスなどの金属や、合金類、ポリカーボネート、ポリエステルなどのプラスチックなどが使用できる。本発明は、基板の逆側から光を入射させるためになされた発明であるため、基板５に透明性は必要とされない。よって、透明性をもつ材料を選択する必要がなく、基板として用いられる材料の選択の余地が広がる。【００４３】
ここで、基板５はより平坦なものであることが好ましい。例えば、上述したように本発明に用いられる陰極１の厚さは１〜２０ｎｍ程度であり非常に薄い層であるため、基板の高低差は５ｎｍ以下であることが好ましく、特に、１ｎｍ以下であることが好ましい。陰極１の厚さが１〜２０ｎｍ程度の薄い層であるため、基板が５ｎｍ以上の高低差をもつものであれば、陰極１を断絶する可能性があるからである。このような平坦性を有する基板は、Ｓｉ、ガラス、アルミニウム、ステンレスなどの金属や、合金類、ポリカーボネート、ポリエステルなどのプラスチック等により形成された基板を挙げることができ、更に、ＳｉとＳｉＯ２が積層されることにより形成された基板であってもよい。また、基板５の平坦性を保つために、物理研磨（プラズマエッチング、アッシング等）、化学研磨（フッ素、塩酸、硫酸エッチング等）、平坦化膜塗布等を行ってもよい。【００４４】
（補助電極）
次に、補助電極６について説明する。【００４５】
補助電極６は、マグネシウム含有合金を含有する陰極の抵抗を下げる（より電流を獲得する）ために形成されるものである。詳細には、上述したように、本願発明の特徴を有する陰極は、膜厚が薄く形成されているため、抵抗が高いことが予想される。よって、陰極の抵抗を下げ、より電流を獲得するため、陰極に接するように（陰極の上又は下）に補助電極６を形成する。なお、図１ａは、陰極１上に補助電極６が形成されている場合について示している。補助電極６の配線形状は特に限定されるものではないが、図１ｂ、ｃに示すように、陰極の擬似太陽光を取り込む機能を阻害しないよう格子状或いは線状が好ましい。補助電極６の膜厚は、４０ｎｍ〜５０００ｎｍであるが好ましく、６０ｎｍ〜１０００ｎｍであることが特に好ましい。補助電極６の幅（補助電極と補助電極との間の開口部分）はデバイスの大きさなどによって変化するが、開口率（（デバイスにおける補助電極を除いた、光を吸収して光電変換できる部分の面積）÷（デバイスにおける補助電極を除いた、光を吸収して光電変換できる部分の面積＋補助電極面積で表されるデバイス全体の面積））が好ましくは５０％以上、特に８０％以上が好ましい。また、補助電極６の電極材料としては特に限定することはないが、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕの貴金属、Ａｌ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ等の遷移金属、Ｍｇ、Ｃａ等の２族元素、Ｃｓ、Ｌｉ等のアルカリ金属及びＹ、Ｙｂ等の希土類金属を用いるのが好ましく、単体、合金、混合膜が用いられる。また、ＩＴＯ、ＳｎＯｘ、ＩｎＯｘ等の酸化物層及び金属との複合膜層であってもよい。補助電極６は、真空蒸着(抵抗加熱)、真空蒸着(電子銃)、塗布方法等により形成することができる。【００４６】
なお、上述したように第１電極が陽極、第２電極が陰極である場合について説明したが、本実施形態において、第１電極が陰極、第２電極が陽極である場合についても本発明の効果を有することができる。この場合の各層の層構成は、図１において説明すると、基板５、第１電極（陰極）４、有機固体層２、第２電極（陽極）１であり、各層の説明は上述の場合と同様である。
【実施例】
【００４７】
（実施例１）
マグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）との比が１：１０であるマグネシウム含有合金（ＭｇＡｇ）（厚さ５．０ｎｍ）からなる実施例１の陰極を製造した。
（実施例２）
マグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）との比が１：１０であるマグネシウム含有合金（ＭｇＡｇ）（厚さ７．５ｎｍ）からなる実施例２の陰極を製造した。
（実施例３）
マグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）との比が１：１０であるマグネシウム含有合金（ＭｇＡｇ）（厚さ１０．０ｎｍ）からなる実施例３の陰極を製造した。
（実施例４）
銀（Ａｇ）（厚さ０．５ｎｍ）と、マグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）との比率が１：１０であるマグネシウム含有合金（ＭｇＡｇ）（厚さ２．０ｎｍ）とからなる実施例４の陰極（層全体の厚さ（２．５ｎｍ））を製造した。
（実施例５）
銀（Ａｇ）（厚さ０．７ｎｍ）と、マグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）との比率が１：１０であるマグネシウム含有合金（ＭｇＡｇ）（厚さ３．０ｎｍ）とからなる実施例５の陰極（層全体の厚さ（３．７ｎｍ））を製造した。
（実施例６）
銀（Ａｇ）（厚さ１．０ｎｍ）と、マグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）との比率が１：１０であるマグネシウム含有合金（ＭｇＡｇ）（厚さ４．０ｎｍ）とからなる実施例６の陰極（層全体の厚さ（５．０ｎｍ））を製造した。
（実施例７）
銀（Ａｇ）（厚さ２．０ｎｍ）と、マグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）との比率が１：１０であるマグネシウム含有合金（ＭｇＡｇ）（厚さ８．０ｎｍ）とからなる比較例７の陰極を製造した。
（比較例１）
銀（Ａｇ）（厚さ５．０ｎｍ）からなる比較例１の陰極を製造した。
（実施例８）
マグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）との比率が１：１０であるマグネシウム含有合金（ＭｇＡｇ）を厚さ６０ｎｍとなるように実施例８の陽極を製造した。
（実施例９）
銀（Ａｇ）を厚さ６０ｎｍとなるように実施例９の陽極を製造した。
（実施例１０）
アルミニウム（Ａｌ）を厚さ６０ｎｍとなるように実施例１０の陽極を製造した。
（実施例１１）
マグネシウム（Ｍｇ）と金（Ａｕ）との比率が１：１０であるマグネシウム含有合金（ＭｇＡｕ）を厚さ６０ｎｍとなるように実施例１１の陽極を製造した。
（実施例１２）
まず、陽極としてマグネシウム（Ｍｇ）と金（Ａｕ）との比率が１：１であるマグネシウム含有合金（ＭｇＡｕ）を厚さ６０ｎｍとなるように基板上に形成した。その上にバッファ層としてＭｏＯ３（厚さ５．５ｎｍ）、有機固体層として、ＣｕＰｃ（厚さ４０ｎｍ）、Ｃ６０（厚さ３０ｎｍ）、ＢＣＰ（厚さ１０ｎｍ）をこの順で積層した。その後、陰極として銀（Ａｇ）（厚さ１．０ｎｍ）と、マグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）との比率が１：１０であるマグネシウム含有合金（ＭｇＡｇ）（厚さ４．０ｎｍ）とからなる陰極（層全体の厚さ（５．０ｎｍ））を積層することにより実施例１２の有機太陽電池を製造した。
（実施例１３）
有機固体層上に、銀（Ａｇ）（厚さ０．７ｎｍ）と、マグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）との比率が１：１０であるマグネシウム含有合金（ＭｇＡｇ）（厚さ３．０ｎｍ）とからなる陰極（層全体の厚さ（３．７ｎｍ））を積層した以外の諸条件は全て実施例１２の有機太陽電池を製造した方法と同様とすることで実施例１３の有機太陽電池を製造した。
（実施例１４）
有機固体層上に、銀（Ａｇ）（厚さ０．５ｎｍ）と、マグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）との比率が１：１０であるマグネシウム含有合金（ＭｇＡｇ）（厚さ２．０ｎｍ）とからなる陰極（層全体の厚さ（２．５ｎｍ））を積層した以外の諸条件は全て実施例１２の有機太陽電池を製造した方法と同様とすることで実施例１４の有機太陽電池を製造した。
（実施例１５）
陽極としてマグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）との比率が１：１０であるマグネシウム含有合金（ＭｇＡｇ）を厚さ６０ｎｍとなるように形成した以外の諸条件は全て全て実施例１２の有機太陽電池を製造した方法と同様とすることで実施例１５の有機太陽電池を製造した。
（実施例１６）
陽極上にバッファ層を設けず有機固体層を設けるように形成した以外の諸条件は全て実施例１２の有機太陽電池を製造した方法と同様とすることで実施例１６の有機太陽電池を製造した。
（実施例１７）
バッファ層としてＭｏＯ３を厚さ１．５０ｎｍとなるように形成した以外の諸条件は全て実施例１２の有機太陽電池を製造した方法と同様とすることで実施例１７の有機太陽電池を製造した。
（実施例１８）
バッファ層としてＭｏＯ３を厚さ２．５０ｎｍとなるように形成した以外の諸条件は全て実施例１２の有機太陽電池を製造した方法と同様とすることで実施例１８の有機太陽電池を製造した。
（実施例１９）
バッファ層としてＭｏＯ３を厚さ３．５０ｎｍとなるように形成した以外の諸条件は全て実施例１２の有機太陽電池を製造した方法と同様とすることで実施例１９の有機太陽電池を製造した。
（実施例２０）
バッファ層としてＭｏＯ３を厚さ４．５０ｎｍとなるように形成した以外の諸条件は全て実施例１２の有機太陽電池を製造した方法と同様とすることで実施例２０の有機太陽電池を製造した。
（実施例２１）
バッファ層としてＭｏＯ３を厚さ５．５０ｎｍとなるように形成した以外の諸条件は全て実施例１２の有機太陽電池を製造した方法と同様とすることで実施例２１の有機太陽電池を製造した。
（実施例２２）
バッファ層としてＭｏＯ３を厚さ６．５０ｎｍとなるように形成した以外の諸条件は全て実施例１２の有機太陽電池を製造した方法と同様とすることで実施例２２の有機太陽電池を製造した。
（実施例２３）
バッファ層としてＭｏＯ３を厚さ７．５０ｎｍとなるように形成した以外の諸条件は全て実施例１２の有機太陽電池を製造した方法と同様とすることで実施例２３の有機太陽電池を製造した。
（実施例２４）
有機固体層として、ＣｕＰｃ（厚さ４０ｎｍ）、Ｃ６０（厚さ３０ｎｍ）、ＣｓとＢＣＰとの比率が１：１である混合物（厚さ１０ｎｍ）をこの順で積層した以外の諸条件は全て実施例１２の有機太陽電池を製造した方法と同様とすることで実施例２４の有機太陽電池を製造した。
（実施例２５）
有機固体層として、ＣｕＰｃ（厚さ４０ｎｍ）、Ｃ６０（厚さ３０ｎｍ）、ＣｓとＢＣＰとの比率が１：１である混合物（厚さ２０ｎｍ）をこの順で積層した以外の諸条件は全て実施例１２の有機太陽電池を製造した方法と同様とすることで実施例２５の有機太陽電池を製造した。
（実施例２６）
有機固体層として、ＣｕＰｃ（厚さ４０ｎｍ）、Ｃ６０（厚さ３０ｎｍ）、ＣｓとＢＣＰとの比率が１：１である混合物（厚さ３０ｎｍ）をこの順で積層した以外の諸条件は全て実施例１２の有機太陽電池を製造した方法と同様とすることで実施例２６の有機太陽電池を製造した。
（実施例２７）
有機固体層として、ＣｕＰｃ（厚さ４０ｎｍ）、Ｃ６０（厚さ３０ｎｍ）、ＣｓとＢＣＰとの比率が１：１である混合物（厚さ４０ｎｍ）をこの順で積層した以外の諸条件は全て実施例１２の有機太陽電池を製造した方法と同様とすることで実施例２７の有機太陽電池を製造した。
（実施例２８）
有機固体層として、ＣｕＰｃ（厚さ４０ｎｍ）、ＣｕＰｃとＣ６０（比率が１：１である共蒸着層（厚さ１０ｎｍ））、Ｃ６０（厚さ２０ｎｍ）、ＢＣＰ（厚さ１０ｎｍ）をこの順で積層した以外の諸条件は全て実施例１２の有機太陽電池を製造した方法と同様とすることで実施例２８の有機太陽電池を製造した。
（実施例２９）
有機固体層として、ＣｕＰｃ（厚さ３０ｎｍ）、ＣｕＰｃとＣ６０（比率が１：１である共蒸着層（厚さ１０ｎｍ））、Ｃ６０（厚さ３０ｎｍ）、ＢＣＰ（厚さ１０ｎｍ）をこの順で積層した以外の諸条件は全て実施例１２の有機太陽電池を製造した方法と同様とすることで実施例２９の有機太陽電池を製造した。
（実施例３０）
有機固体層として、ＣｕＰｃ（厚さ２０ｎｍ）、ＣｕＰｃとＣ６０（比率が１：１である共蒸着層（厚さ１０ｎｍ））、Ｃ６０（厚さ４０ｎｍ）、ＢＣＰ（厚さ１０ｎｍ）をこの順で積層した以外の諸条件は全て実施例１２の有機太陽電池を製造した方法と同様とすることで実施例３０の有機太陽電池を製造した。【００４８】
＜実施例１〜７の陰極と比較例１の陰極について＞
実施例１〜７及び比較例１の陰極に対して、波長３５０ｎｍ〜９００ｎｍの光を入射し、各実施例及び比較例の陰極の光透過率（以下、単に「透過率」と称する。）を比較した。その結果を図２に示す。【００４９】
（実施例１の陰極と比較例１の陰極との比較結果）
図２に示すように、実施例１の陰極、つまり、マグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）とからなるマグネシウム含有合金を厚さ５．０ｎｍとなるように形成した陰極は、波長３５０ｎｍ〜９００ｎｍの領域においてどの波長領域においても約８０％の安定した透過率を示した。一方、比較例１の陰極、つまり、銀（Ａｇ）を厚さ５．０ｎｍとなるように形成した陰極は、波長６００ｎｍ以上の領域では安定した透過率を示したが、波長３５０ｎｍ〜６００ｎｍの領域においては透過率が不安定であった。よって、本願の実施例１の陰極（マグネシウム含有合金により形成された陰極）は、銀（Ａｇ）のみから形成されている陰極よりも優れていることがわかる。【００５０】
（実施例１〜３の陰極との比較結果）
図２に示すように、実施例１の陰極、つまり、マグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）とからなるマグネシウム含有合金を厚さ５．０ｎｍとなるように形成した陰極と、実施例２の陰極、つまり、マグネシウム含有合金を厚さ７．５ｎｍとなるように形成した陰極と、実施例３の陰極、つまり、マグネシウム含有合金を厚さ１０．０ｎｍとなるように形成した陰極を比較すると、実施例１の陰極の透過率が図２に示す波長領域の全体を通じて高く、安定している結果となった。よって、本願の実施例１の陰極の厚さ（５．０ｎｍ）が最も優れていることがわかる。【００５１】
（実施例４〜６の陰極との比較結果）
図２に示すように、実施例６の陰極、つまり、銀（Ａｇ）（厚さ１．０ｎｍ）の上に、マグネシウム含有合金（ＭｇＡｇ）（厚さ４．０ｎｍ）を積層した陰極と、実施例５の陰極、つまり、銀（Ａｇ）（厚さ０．７ｎｍ）の上に、マグネシウム含有合金（ＭｇＡｇ）（厚さ３．０ｎｍ）を積層した陰極と、実施例４の陰極、つまり、銀（Ａｇ）（厚さ０．５ｎｍ）の上に、マグネシウム含有合金（ＭｇＡｇ）（厚さ２．０ｎｍ）を積層した陰極を比較すると、実施例４の陰極の透過率が図２に示す波長領域の全体を通して高く、安定している結果となった。よって、銀（Ａｇ）の上に、マグネシウム含有合金（ＭｇＡｇ）を積層することにより形成された陰極の場合、銀（Ａｇ）の厚さが０．５ｎｍ、マグネシム含有合金（ＭｇＡｇ）の厚さが２．０ｎｍとなる場合が最も優れていることがわかる。【００５２】
（実施例１〜７の陰極と比較例１の陰極との比較結果）
図２に示すように、実施例１〜７の陰極と比較例１の陰極を比較すると、実施例１の陰極、つまり、マグネシウム含有合金のみから形成された陰極よりも、実施例４、５の陰極、つまり、銀（Ａｇ）上に、マグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）とからなるマグネシウム含有合金を積層した陰極の方が透過率が高い結果となった。よって、銀（Ａｇ）（厚さ０．５ｎｍ）の上に、マグネシウム含有合金（ＭｇＡｇ）（厚さ２．０ｎｍ）を積層した場合が最も優れていることがわかる。【００５３】
＜実施例８〜１１の陽極について＞
実施例８〜１１の陽極に対して、波長３５０ｎｍ〜９００ｎｍの光を入射し、実施例８〜１１の陽極について光の反射率を比較した。その結果を図３に示す。【００５４】
各実施例の陽極の反射率を比較すると、実施例８の陽極の反射率が全体の波長を通して比較的高い結果となった。よって、マグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）とからなるマグネシウム合金からなる陽極が最も優れていることがわかる。【００５５】
＜実施例１２〜１４の有機太陽電池について＞
実施例１２〜１４の有機太陽電池に対して、擬似太陽光の光を入射し、各実施例の有機太陽電池における光電変換効率を比較した。その結果を表１に示す。【００５６】
【表１】
2008001577.tif 000003
表１からも明らかなように、各実施例の有機太陽電池における光電変換効率を比較すると、実施例１２の有機太陽電池における光電変換効率が最も高い結果となった。よって、有機太陽電池の光電変換効率を考慮すると、銀（Ａｇ）（厚さ１．０ｎｍ）の上に、マグネシウム含有合金（ＭｇＡｇ）（厚さ４．０ｎｍ）を積層した陰極が最も優れていることがわかる。【００５７】
＜実施例１２、１５の有機太陽電池について＞
実施例１２、１５の有機太陽電池に対して、擬似太陽光の光を入射し、各実施例の有機太陽電池における光電変換効率を比較した。その結果を表２に示す。【００５８】
【表２】
2008001577.tif 000004
表２からも明らかなように、各実施例の有機太陽電池における光電変換効率を比較すると、実施例１５の有機太陽電池における光電変換効率が最も高い結果となった。よって、マグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）とからなるマグネシウム合金からなる陽極が最も優れていることがわかる。【００５９】
＜実施例１６〜２３の有機太陽電池について＞
実施例１６〜２３の有機太陽電池に対して、擬似太陽光の光を入射し、各実施例の有機太陽電池の光電変換効率を比較した。その結果を表３に示す。【００６０】
【表３】
2008001577.tif 000005
表３からも明らかなように、各実施例の有機太陽電池における光電変換効率を比較すると、実施例１６〜２３の有機太陽電池に用いられているバッファ層であるＭｏＯｘの厚さが０．００ｎｍ〜５．５０ｎｍと厚くなるほど光電変換効率が上がったが、ＭｏＯｘの厚さが５．５０ｎｍ以上になると光電変換効率が徐々に下がる結果となった。よって、バッファ層としてのＭｏＯｘの厚さが５．５０ｎｍである場合が最も優れていることがわかる。【００６１】
＜実施例１５、２４の有機太陽電池について＞
実施例１５、２４の有機太陽電池に対して、擬似太陽光の光を入射し、各実施例の有機太陽電池における光電変換効率を比較した。その結果を表４に示す。【００６２】
【表４】
2008001577.tif 000006
表４からも明らかなように、各実施例の有機太陽電池における光電変換効率を比較すると、有機太陽電池の有機固体層としてＢＣＰを用いた方が光電変換効率が高い結果となった。よって、有機固体層としてＢＣＰを用いた場合が最も優れていることがわかる。【００６３】
＜実施例２４〜２７の有機太陽電池について＞
実施例２４〜２７の有機太陽電池に対して、擬似太陽光の光を入射し、各実施例の有機太陽電池における光電変換効率を比較した。その結果を表５に示す。【００６４】
【表５】
2008001577.tif 000007
表５からも明らかなように、各実施例の有機太陽電池における光電変換効率を比較すると、実施例２４の有機太陽電池における光電変換効率が最も高い結果となった。よって、有機固体層としてＣｓ：ＢＣＰの厚さを１０ｎｍとした場合が最も優れていることがさかる。【００６５】
＜実施例２８〜３０の有機太陽電池について＞
実施例２８〜３０の有機太陽電池に対して、擬似太陽光の光を入射し、各実施例の有機太陽電池における光電変換効率を比較した。その結果を表６に示す。【００６６】
【表６】
2008001577.tif 000008
表６からも明らかなように、各実施例の有機太陽電池における光電変換効率を比較すると、実施例２８の有機太陽電池における光電変換効率が最も高い結果となった。よって、有機固体層としてＣｕＰｃとＣ６０の厚さをそれぞれ４０ｎｍ、２０ｎｍとした場合が最も優れていることがわかる。
【図１ａ】
2008001577.tif 000009
【図１ｂ】
2008001577.tif 000010
【図１ｃ】
2008001577.tif 000011
【図２】
2008001577.tif 000012
【図３】
2008001577.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月25日(2008.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、第１電極、有機固体層、第２電極をこの順で積層することにより構成された有機太陽電池であって、
前記第１電極は陰極か陽極のいずれか一方であり、前記第２電極は陰極か陽極のいずれか他方であり、
前記第２電極は、マグネシウム含有合金により形成されており、厚さが１〜２０ｎｍであり、
前記陽極に接するようにＭｏＯｘにより形成されたバッファ層が積層されていることを特徴とする有機太陽電池。
【請求項２】
基板、第１電極、有機固体層、第２電極をこの順で積層することにより構成された有機太陽電池であって、
前記第１電極は陰極か陽極のいずれか一方であり、前記第２電極は陰極か陽極のいずれか他方であり、
前記第２電極が複数層により構成されており、そのうちの少なくとも一層は、マグネシウム含有合金により構成されており、前記第２電極全体の厚さが１〜２０ｎｍであり、
前記陽極に接するようにＭｏＯｘにより形成されたバッファ層が積層されていることを特徴とする有機太陽電池。
【請求項３】
請求項２に記載の有機太陽電池において、
前記複数層により構成されている第２電極には、Ａｇにより形成されている層が含まれることを特徴とする有機太陽電池。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の有機太陽電池において、
前記マグネシウム含有合金が、マグネシウムと銀からなる合金であることを特徴とする有機太陽電池。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の有機太陽電池において、
前記基板は、Ｓｉ又はＳｉとＳｉＯ２が積層されていることにより形成されていることを特徴とする有機太陽電池。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の有機太陽電池において、
前記陰極に接するように補助電極が積層されていることを特徴とする有機太陽電池。
【請求項７】
請求項６に記載の有機太陽電池において、
前記補助電極が、格子状又は線状であることを特徴とする有機太陽電池。
【国際調査報告】
2008001577.tif 000014
2008001577.tif 000015
2008001577.tif 000016
2008001577.tif 000017
2008001577.tif 000018
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