(57)【要約】      （修正有）【課題】屋内用光源の下でも光を有効に利用できる有機太陽電池を提供する。【解決手段】有機太陽電池１Ａは、基板１０と、この基板の一方に設けられた有機太陽電池セル１００Ａと、この基板の他方に設けられた色変換層１６とを備えている。色変換層は、３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長の光を吸収し、吸収した光より長い波長の光を発光する。有機太陽電池の吸収がＬＥＤ等の屋内用光源の発光波長より高い波長の５４０ｎｍ近辺にあるため、光をより有効利用できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長の光を吸収し、吸収した光より長い波長の光を発光する層を備えることを特徴とする有機太陽電池。
【請求項２】
請求項１に記載の有機太陽電池において、
当該有機太陽電池は、蛍光灯および発光ダイオードのうちの少なくとも一つの屋内用光源の下で用いられる
ことを特徴とする有機太陽電池。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の有機太陽電池において、
前記吸収した光より長い波長の光を発光する層が、有機蛍光体および無機蛍光体を含有する
ことを特徴とする有機太陽電池。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の有機太陽電池において、
前記吸収した光より長い波長の光を発光する層が、半導体ナノクリスタルを含有する
ことを特徴とする有機太陽電池。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の有機太陽電池において、
前記吸収した光より長い波長の光を発光する層が、蛍光性無機ナノクリスタルを含有する
ことを特徴とする有機太陽電池。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の有機太陽電池において、
前記吸収した光より長い波長の光を発光する層が、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長の光を発光する
ことを特徴とする有機太陽電池。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の有機太陽電池において、
前記吸収した光より長い波長の光を発光する層は、発光スペクトルが５００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲にピークを有する
ことを特徴とする有機太陽電池。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の有機太陽電池において、
当該有機太陽電池の有機層中のｐ型材料が、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長の光を吸収する
ことを特徴とする有機太陽電池。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の有機太陽電池において、
当該有機太陽電池の有機層中のｐ型材料は、吸収スペクトルが５５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲にピークを有する
ことを特徴とする有機太陽電池。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の有機太陽電池を備えることを特徴とする有機太陽電池モジュール。
【請求項１１】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の有機太陽電池を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機太陽電池、有機太陽電池モジュールおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機太陽電池（有機薄膜太陽電池）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。
このような有機太陽電池では、特に光電変換効率の向上が求められており、光電変換効率の高い化合物の検討等がされている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７７１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
有機太陽電池は、屋外だけでなく、屋内でも用いられる。そして、有機太陽電池を屋内で用いる場合には、発光ダイオード（ＬＥＤ）や蛍光灯といった屋内用光源の下でも、光を有効に利用して、効率よく発電することが求められる。
【０００５】
本発明は、屋内用光源の下でも光を有効に利用できる有機太陽電池および有機太陽電池モジュール、並びに電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長の光を吸収し、吸収した光より長い波長の光を発光する層を備えることを特徴とする有機太陽電池が提供される。
【０００７】
本発明の一態様によれば、前述の本発明の一態様に係る有機太陽電池を備える有機太陽電池モジュールが提供される。
本発明の一態様によれば、前述の本発明の一態様に係る有機太陽電池を備える電子機器が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、屋内用光源の下でも光を有効に利用できる有機太陽電池および有機太陽電池モジュール、並びに電子機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第一実施形態における有機太陽電池を示す概略図である。
【図２】ＬＥＤの発光スペクトルと有機太陽電池の吸収スペクトルとを示すグラフである。
【図３】色変換層の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示すグラフである。
【図４】第二実施形態における有機太陽電池を示す概略図である。
【図５】第三実施形態における有機太陽電池を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。また、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているものの、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１１】
＜第一実施形態＞
（有機太陽電池）
図１は、第一実施形態における有機太陽電池の概略図である。
第一実施形態の有機太陽電池１Ａは、基板１０と、この基板１０の一方に設けられた有機太陽電池セル１００Ａと、この基板１０の他方に設けられた色変換層１６と、を備えている。
有機太陽電池セル１００Ａは、第一電極層１１、バッファー層１２、有機層１３、バッファー層１４および第二電極層１５を、この順に積層した構造を有している。
色変換層１６は、３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長の光を吸収し、吸収した光より長い波長の光を発光する層である。なお、本実施形態では、このような色変換層１６を別途に設けているが、このような構成に限定されない。例えば、バッファー層１２等に、バッファーとしての機能の他に、色変換の機能を持たせた層とすれば、別途に色変換層１６を設けなくてもよい。
【００１２】
本実施形態によれば、屋内用光源の下でも光を有効に利用できる有機太陽電池１Ａを提供できる。
すなわち、図２に示すように、屋内用光源のＬＥＤの発光スペクトルと、色変換層１６を備えない従来の有機太陽電池の吸収スペクトルとを比較すると、ＬＥＤの光の発光波長のうち、最大のピークであるピーク波長が４５０ｎｍ付近の光を有効に利用できない。これに対し、本実施形態においては、基板１０の他方に色変換層１６が設けられている。この色変換層１６は、図３に示すように、３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長の光を吸収し、吸収した光より長い波長の光（ピーク波長が５４０ｎｍ付近の光）を発光できる。つまり、このような色変換層１６により、従来は有効に利用できなかったＬＥＤの４５０ｎｍ付近の波長の光を、吸収した光より長い波長の光に色変換できる。そして、色変換層１６により色変換された光は、図２の有機太陽電池の吸収スペクトルからも明らかなように、ピーク波長が４５０ｎｍ付近の光よりも吸収が高いピーク波長が５４０ｎｍ付近の光であるので、従来は有効に利用できなかったＬＥＤの光の一部を有効に利用できる。
なお、屋内用光源としては、適宜公知のものを用いることができ、特に限定されないが、ＬＥＤ、蛍光灯等が挙げられる。これらの光源は１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、吸収・発光スペクトルは、分光光度計（例えば、日立ハイテック社製Ｕ−３９００）を用いて測定することができる。
【００１３】
以下、本実施形態の有機太陽電池を構成する基板１０、有機太陽電池セル１００Ａ、および色変換層１６の各部材について説明する。
【００１４】
（基板）
本実施形態の基板１０は、有機太陽電池の構造を支持する役目を担うものである。基板１０を形成する材料としては、ガラスの他、金属酸化物および窒化物等の無機化合物、プラスチックフィルム（ＰＥＴ，ＰＥＳ，ＰＣ）、金属基板、並びにこれら複合体および積層体等も用いることが可能である。また、基板の材料としてはシリコン（Ｓｉ）ウエハが用いられることもある。
【００１５】
（有機太陽電池セル）
有機太陽電池セル１００Ａは、第一電極層１１、バッファー層１２、有機層１３、バッファー層１４および第二電極層１５を、この順に積層した構造を有している。
【００１６】
（第一電極層）
本実施形態の第一電極層１１は、基板１０上に形成される。
本実施形態の第一電極層１１としては、例えば、アノード電極層および透明電極層等が挙げられる。第一電極層１１を形成する材料は、導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペーストおよびカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物、リチウム／アルミニウム混合物等が挙げられる。
【００１７】
第一電極層１１の厚みは、電流の導通さえあれば特に制限はないが、好ましくは５ｎｍ以上１００μｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲である。上記好ましい範囲内であれば、機能を発現できる。
【００１８】
第一電極層１１は、上記の導電性材料を含む、溶液、ペースト、インク、および分散液等の流動性電極材料を用いて形成することができる。これらの中でも、導電性ポリマー、または白金、金、銀、もしくは銅を含有する金属微粒子を含む流動性電極材料が好ましい。金属微粒子を含有する分散物としては、例えば、公知の導電性ペースト等を用いてもよいが、通常粒子径が０．５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の金属微粒子を含有する分散物であると好ましい。この金属微粒子の材料としては、例えば、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン、鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、亜鉛等を用いることができる。これらの金属微粒子を、主に有機材料からなる分散安定剤を用いて、水や任意の有機溶媒である分散媒中に分散した分散物を用いて電極を形成するのが好ましい。このような金属微粒子の分散物の製造方法としては、ガス中蒸発法、スパッタリング法、金属蒸気合成法等の物理的生成法、並びに、コロイド法および共沈法等の、液相で金属イオンを還元して金属微粒子を生成する化学的生成法等が挙げられる。好ましくは、コロイド法またはガス中蒸発法により製造された金属微粒子の分散物である。
【００１９】
これらの金属微粒子分散物を用いて直接インクジェット法によりパターニングしてもよく、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーション等により形成してもよい。また凸版、凹版、平版、スクリーン印刷等の印刷法でパターニングする方法も用いることができる。前記電極を成形し、溶媒を乾燥させた後、必要に応じて１００℃以上３００℃以下、好ましくは１５０℃以上２００℃以下の範囲で形状様に加熱することにより、金属微粒子を熱融着させ、目的の形状を有する電極パターンを形成できる。
【００２０】
更に、第一電極層１１の別の材料として、ドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマーを用いることも好ましく、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン（ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体等）、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸の錯体等も好適に用いられる。これらの形成方法もインクジェット法によりパターニングしてもよく、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーション等により形成してもよい。また凸版、凹版、平版、スクリーン印刷等の印刷法でパターニングする方法も用いることができる。
【００２１】
（バッファー層）
本実施形態のバッファー層１２，１４は、第一電極層１１と後述する有機層１３との間、或いは、後述する有機層１３と後述する第二電極層１５との間に形成される。
一般に、有機太陽電池セルは総膜厚が薄いことが多く、そのため正極と負極が短絡し、有機太陽電池セルの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、電極に接するバッファー層１２，１４を積層することによって短絡を防止することができる。また、電荷移動度を高め、発生した電流を効率よく外部に取り出すためバッファー層１２，１４を設けるのが好ましい。
【００２２】
バッファー層１２，１４を形成する材料としては、例えば、低分子化合物であればナフタレンテトラカルボン酸無水物（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。
【００２３】
バッファー層１２，１４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。励起子阻止層は正極側、負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。
この場合、励起子阻止層を形成する材料としては、例えば有機ＥＬ素子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。正孔障壁層を形成する材料としては、イオン化ポテンシャルが充分に大きい化合物が好ましく、電子障壁層を形成する材料としては、電子親和力が充分に小さい化合物が好ましい。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）等が負極側の正孔障壁層材料として挙げられる。
【００２４】
バッファー層１２，１４の厚みは、短絡の防止や電荷移動度を高めるという観点から、０．１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましく、０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがより好ましく、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが特に好ましい。
【００２５】
（有機層）
本実施形態の有機層１３は、第一電極層１１および後述する第二電極層１５の間に、それぞれバッファー層１２，１４を介して形成される。
有機層１３（光電変換層）は、以下のような層構成をとることができる。
（１）正極側｜電荷輸送層／ｉ層（ｐ型材料とｎ型材料の混合層）｜負極側
（２）正極側｜ｉ層／電荷輸送層｜負極側
（３）正極側｜電荷輸送層／ｉ層／電荷輸送層｜負極側
（４）正極側｜電荷輸送層／ｐ層／ｎ層｜負極側
（５）正極側｜ｐ層／ｎ層／電荷輸送層｜負極側
（６）正極側｜電荷輸送層／ｐ層／ｎ層／電荷輸送層｜負極側
（７）正極側｜電荷輸送層／ｐ層／ｎ層／バッファー層｜負極側
（８）正極側｜バッファー層／電荷輸送層／ｐ層／ｎ層／バッファー層｜負極側
（９）正極側｜バッファー層／電荷輸送層／ｐ層／ｉ層／ｎ層／バッファー層｜負極側
【００２６】
電荷輸送層は、電荷を輸送する層であり、例えば（６）の層構成であれば、正極側の電荷輸送層は正孔輸送層であり、負極側の電荷輸送層は電子輸送層である。
電荷輸送層は、その主たる輸送電荷と逆の電荷の輸送をブロックする機能を有することが好ましい。具体的に、電荷発生層（例えばｐ層及びｎ層）で生じた正孔を正極へ効率的に移動させるために、正極と電荷発生層の間にある電荷輸送層（正孔輸送層）は、正極側への電子の移動を防止するように構成されることが好ましい。また、負極と電荷発生層の間にある電荷輸送層（電子輸送層）は、電荷発生層で生じた電子を負極へ効率的に移動させるために、負極側への正孔の移動を防止するように構成されることが好ましい。電荷の輸送をブロックする機能を有しない場合、例えば正極側において、正極と電荷発生層の間にある電荷輸送層（正孔輸送層）で、正極側への正孔と電子の移動が起こることにより、正孔と電子の再結合による失活が起こる。同様に負極側において、負極と電荷発生層の間にある電荷輸送層（電子輸送層）で、負極側への電子と正孔の移動が起こることにより、正孔と電子の再結合による失活が起こることが考えられる。
従って、電荷輸送層がその主たる輸送電荷と逆の電荷の輸送をブロックする機能を有することで正孔と電子の再結合による失活を抑制させることができ、効率的に電荷を各電極へ取り出すことが可能となる。
【００２７】
電荷輸送層の材料としては、特に限定されないが、例えば（６）の層構成であれば、正極側の電荷輸送層は正孔輸送層であり、正孔受容体としての機能を有する化合物が好ましく、正孔の移動度が高い材料が好ましい。また、負極側の電荷輸送層は電子輸送層であり、電子受容体としての機能を有する化合物が好ましく、電子の移動度が高い材料が好ましい。
【００２８】
電荷発生層は、光を吸収し電荷（正孔及び電子）を発生させる層であり、例えば電子供与性であるｐ型材料からなる層（ｐ層）、電子受容性であるｎ型材料からなる層（ｎ層）、又はｐ型材料とｎ型材料の混合層（ｉ層）のいずれかである。ｉ層を単独で、又はこれらの層を組み合わせて電荷発生層とすることができる。
【００２９】
ｐ型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く、正孔の移動度が高い材料が好ましい。また、ｐ型材料は、後述する色変換層１６の光を有効利用するという観点から、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長の光を吸収するものであることが好ましい。さらにｐ型材料の吸収スペクトルを測定した場合、その吸収スペクトルが５５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲にピークを有することが好ましく、５５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲にピークを有することがより好ましい。
ｐ型材料としては、例えば、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）、ホウ素フタロシアニン（ＳｕｂＰｃ）等のフタロシアニン錯体、ナフタロシアニン錯体、ベンゾポルフィリン（ＢＰ）、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錯体が挙げられる。これらの中でも、上記の観点から、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等が好ましい。
また、ｐ型材料として、溶液による塗布プロセスを用いる高分子化合物であれば、メトキシエチルヘキシロキシフェニレンビニレン（ＭＥＨＰＰＶ）、ポリヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）、シクロペンタジチオフェン‐ベンゾチアジアゾール（ＰＣＰＤＴＢＴ）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。これらの中でも、上記の観点から、メトキシエチルヘキシロキシフェニレンビニレン（ＭＥＨＰＰＶ）、ポリヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）等が好ましい。
【００３０】
ｎ型材料は特に限定されないが、正孔供与体としての機能を有する化合物が好ましく、電子の移動度が高い材料が好ましい。
ｎ型材料としては、例えば、有機化合物であれば、Ｃ６０、Ｃ７０等のフラーレン誘導体、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、高分子系では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、ポリ（フルオレン）誘導体等を挙げることができる。これらの中でも、アフィニティ（電子親和力）が小さい材料が好ましい。アフィニティの小さい材料をｎ層として組み合わせることで充分な開放端電圧を実現することができる。また、変換効率の点でフラーレン又はフラーレン誘導体が好ましい。
【００３１】
また、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、又、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る。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。変換効率の点で好ましくは、酸化チタン、特に好ましくは、二酸化チタンを用いる。
【００３２】
ｉ層は上記のｐ型材料とｎ型材料の混合層であり、これらの材料を共蒸着する等、公知の方法で形成できる。
【００３３】
電荷発生層の厚みは、例えば０．５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、好ましくは１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、より好ましくは２ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。
【００３４】
（第二電極層）
本実施形態の第二電極層１５は、有機層１３の上に、バッファー層１４を介して形成される。
本実施形態の第二電極層１５としては、例えば、カソード電極層等が挙げられる。第二電極層１５を形成する材料としては、例えば、アルミニウム、タングステン、モリブデン、マンガン、およびマグネシウム等の金属が挙げられる。
【００３５】
第二電極層１５の厚みは、電流の導通さえあれば特に制限はないが、好ましくは０．５ｎｍ以上１μｍ以下、より好ましくは１ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲である。この好ましい範囲内であれば、機能を発現できる。
第二電極層１５の形成方法としては、真空加熱蒸着法、およびスクリーン印刷等の印刷法等が挙げられる。
【００３６】
（色変換層）
本実施形態の色変換層１６は、３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長の光を吸収し、吸収した光より長い波長の光を発光する層であり、基板１０の有機太陽電池セル１００Ａが設けられた面とは反対側である他方の面上に形成される。
色変換層１６は、光の有効活用の観点から、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長の光を発光することが好ましく、５５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長の光を発光することがより好ましい。波長が前記範囲内であれば、色変換層中の蛍光材料として効率が高いものを選択でき、また、色変換層１６からの光を有機層１３で有効活用できる。
また、色変換層１６の発光スペクトルを測定した場合、光の有効活用の観点から、その発光スペクトルは、５００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲にピークを有することが好ましく、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲にピークを有することがより好ましい。ピークの波長が前記範囲内であれば、色変換層中の蛍光材料として効率が高いものを選択でき、また、色変換層１６からの光を有機層１３で有効活用できる。
【００３７】
色変換層１６は、少なくとも、入射する光の波長を変換する蛍光体を含み、必要に応じて、バインダー樹脂、ヘーズ値を調整する有機物または無機物の微粒子等を含んでいる層である。
バインダー樹脂は、透明な（可視光における光透過率が５０％以上）材料が好ましい。バインダー樹脂としては、例えば、ポリアルキルメタクリレート、ポリアクリレート、アルキルメタクリレート／メタクリル酸共重合体、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の透明樹脂（高分子）が挙げられる。
【００３８】
入射する光の波長を変換する蛍光体としては、例えば、（１）有機蛍光体および無機蛍光体、（２）半導体ナノクリスタル、並びに（３）蛍光性無機ナノクリスタル等が使用できる。
【００３９】
（１）有機蛍光体および無機蛍光体を使用する場合
有機蛍光体のうち、発光体における近紫外光から紫色の発光を青色発光に変換する蛍光体としては、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン（Ｂｉｓ−ＭＢＳ）、トランス−４，４’−ジフェニルスチルベン（ＤＰＳ）等のスチルベン系色素、７−ヒドロキシ−４−メチルクマリン（クマリン４）等のクマリン系色素が挙げられる。
【００４０】
また、青色、青緑色または白色の発光を緑色発光に変換する場合の蛍光体については、例えば、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフロルメチルキノリジノ（９，９ａ，１−ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）、３−（２’−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）、３−（２’−ベンズイミダゾリル）−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（クマリン７）等のクマリン色素、その他クマリン色素系染料であるベーシックイエロー５１、また、ソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー１１６等のナフタルイミド色素が挙げられる。
【００４１】
また、青色から緑色までの発光、または白色の発光を、橙色から赤色までの発光に変換する場合の蛍光色素については、例えば、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチルリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）等のシアニン系色素、１−エチル−２−（４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，３−ブタジエニル）−ピリジニウム−パークロレート（ピリジン１）等のピリジン系色素、ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ベーシックバイオレット１１等のローダミン系色素、その他にオキサジン系色素等が挙げられる。
【００４２】
さらに、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料等）も蛍光性があれば蛍光体として選択することが可能である。
また、蛍光体をポリメタクリル酸エステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体、アルキッド樹脂、芳香族スルホンアミド樹脂、ユリア樹脂、メラニン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂等の顔料樹脂中にあらかじめ練り込んで顔料化したものでもよい。
これらの有機蛍光体は、一種を単独で使用してもよく、また、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００４３】
無機蛍光体としては、金属化合物等の無機化合物からなり、紫外光から可視光を吸収し、吸収した光よりも長い蛍光を発するものを用いることができる。蛍光体表面には、後述するバインダー樹脂への分散性向上のため、例えば、長鎖アルキル基や燐酸等の有機物で表面を修飾してあってもよい。無機蛍光体を使用することによって、色変換層の耐久性をより向上することができる。具体的には、以下のものを用いることができる。
【００４４】
（ａ）金属酸化物に遷移金属イオンをドープした微粒子
Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｚｎ２ＳｉＯ４等の金属酸化物に、Ｅｕ２＋、Ｅｕ３＋、Ｃｅ３＋、Ｔｂ３＋等の、紫外線から可視光を吸収する遷移金属イオンをドープしたもの。これらの中でも、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２にＣｅ３＋をドープしたものが特に好ましい。
【００４５】
（ｂ）金属カルコゲナイド物に遷移金属イオンをドープした微粒子
ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ等の金属カルコゲナイド化物に、Ｅｕ２＋、Ｅｕ３＋、Ｃｅ３＋、Ｔｂ３＋等の可視光を吸収する遷移金属イオンをドープしたもの。ＳやＳｅ等が、後述するバインダー樹脂の反応成分により引き抜かれることを防止するため、シリカ等の金属酸化物や有機物等で表面修飾してもよい。
【００４６】
（ｃ）半導体のバンドギャップを利用し、可視光を吸収、発光する微粒子
ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＩｎＰ等の半導体微粒子。これらは、特表２００２−５１０８６６号公報等の文献で知られているように、粒径をナノサイズ化することにより、バンドギャップを制御し、その結果、吸収−蛍光波長を変えることができる。ＳやＳｅ等が、バインダー樹脂の反応成分により引き抜かれることを防止するため、シリカ等の金属酸化物や有機物等で表面修飾してもよい。
【００４７】
例えば、ＣｄＳｅ微粒子の表面を、ＺｎＳのような、よりバンドギャップエネルギーの高い半導体材料のシェルで被覆してもよい。これにより中心微粒子内に発生する電子の閉じ込め効果を発現しやすくなる。
これらの無機蛍光体は、一種を単独で使用してもよく、また、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００４８】
（２）半導体ナノクリスタルを使用する場合
半導体ナノクリスタルの材料としては、長周期型周期表のＩＶ族元素、ＩＩａ族元素−ＶＩｂ族元素の化合物、ＩＩＩａ族元素−Ｖｂ族元素の化合物、ＩＩＩｂ族元素−Ｖｂ族元素の化合物、カルコパイライト型化合物からなる結晶等が挙げられる。
具体的には、Ｓｉ、Ｇｅ，ＭｇＳ，ＺｎＳ，ＭｇＳｅ、ＺｎＳｅ、ＡｌＰ、ＧａＰ，ＡｌＡｓ、ＧａＡｓ，ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＳｂ、ＺｎＴｅ、ＣｄＴｅ、ＩｎＳｂ、ＣｕＡｌＳ２、ＣｕＡｌＳｅ２、ＣｕＡｌＴｅ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＧａＴｅ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＴｅ２、ＡｇＡｌＳ２、ＡｇＡｌＳｅ２、ＡｇＡｌＴｅ２、ＡｇＧａＳ２、ＡｇＧａＳｅ２、ＡｇＧａＴｅ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＡｇＩｎＴｅ２、ＺｎＳｉＰ２、ＺｎＳｉＡｓ２、ＺｎＧｅＰ２、ＺｎＧｅＡｓ２、ＺｎＳｎＰ２、ＺｎＳｎＡｓ２、ＺｎＳｎＳｂ２、ＣｄＳｉＰ２、ＣｄＳｉＡｓ２、ＣｄＧｅＰ２、ＣｄＧｅＡｓ２、ＣｄＳｎＰ２、ＣｄＳｎＡｓ２等の結晶、およびこれらの元素または化合物からなる混晶結晶が挙げられる。
【００４９】
好ましくは、ＡｌＰ、ＧａＰ、Ｓｉ、ＺｎＳｅ、ＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＩｎＰ、ＺｎＴｅ、ＡｌＳｂ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＧａＴｅ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＴｅ２を挙げることができ、中でも、直接遷移型半導体である、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＩｎＰ、ＺｎＴｅ、ＣｄＴｅ、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２が、発光効率が高い、または励起光源の光吸収効率が高いという点で、特に好ましい。
ここで、赤色蛍光を得るためには、半導体ナノクリスタルの種類および粒径にて調整するが、半導体ナノクリスタルを製造する際に、吸収、蛍光を測定することで制御するのが容易である。
【００５０】
半導体ナノクリスタルは、米国特許第６５０１０９１号明細書、特開２００３−２８６２９２号公報、特表２００４−５１０６７８号公報、特開２００４−３１５６６１号公報等記載の方法で、製造できる。
これらの半導体ナノクリスタルは、一種を単独で使用してもよく、また、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００５１】
（３）蛍光性無機ナノクリスタルを使用する場合
蛍光性無機ナノクリスタル（フォトルミネッセンス性無機ナノクリスタル）としては、以下の物質を例示できる。
（ａ）半導体ナノクリスタル
ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳｅ等のＩＩ−ＶＩ化合物半導体ナノクリスタル、ＩｎＰ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノクリスタル、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２等のカルコパイライト型半導体ナノクリスタル。
半導体ナノクリスタルは、半導体結晶をナノメートルオーダーまで超微粒子化したものであり、好ましくは粒径が２０ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以下である。
【００５２】
（ｂ）金属カルコゲナイド物に遷移金属イオンをドープしたナノクリスタル
ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ等の金属カルコゲナイド化物に、Ｅｕ２＋、Ｅｕ３＋、Ｃｅ３＋、Ｔｂ３＋、Ｃｕ２＋等の遷移金属イオンをドープしたもの。
【００５３】
（ｃ）金属酸化物に遷移金属イオンをドープしたナノクリスタル
Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｚｎ２ＳｉＯ４等の金属酸化物に、Ｅｕ２＋、Ｅｕ３＋、Ｃｅ３＋、Ｔｂ３＋等の、可視光を吸収する遷移金属イオンをドープしたもの。これらの中でも、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２にＣｅ３＋をドープしたものが特に好ましい。
【００５４】
上記（ａ），（ｂ）のナノクリスタルは、ナノクリスタル表面が酸化されたり、ＳやＳｅ等が引き抜かれることを防止するため、シリカ等の金属酸化物や長鎖アルキル基や燐酸等の有機物等で表面修飾してもよい。
さらに、上記ナノ粒子表面をシェルと呼ばれる別の半導体で覆ったナノ粒子が安定性、およびフォトルミネッセンス性の点でより好ましい。シェルの表面をさらにシリカ、チタニア等の金属酸化物で被覆してもよい。
これらのフォトルミネッセンス性無機ナノクリスタルは、一種単独で使用してもよく、また、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００５５】
色変換層１６の厚みは、光の有効活用の観点から、０．５ｎｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることがより好ましい。これにより機能を発現できる。
色変換層１６の形成方法としては、真空加熱蒸着法、およびスクリーン印刷等の印刷法等が挙げられる。
【００５６】
本実施形態の有機太陽電池１Ａによれば、発光ダイオード（ＬＥＤ）や蛍光灯といった屋内用光源の下でも、光を有効に利用して、効率よく発電することができる。
なお、本実施形態では、色変換層１６は、図３に示すように、３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長の光を吸収し、吸収した光より長い波長の光（ピーク波長が５４０ｎｍ付近の光）を発光できる。つまり、このような色変換層１６により、従来は有効に利用できなかったＬＥＤの４５０ｎｍ付近の波長の光を、吸収した光より長い波長の光に色変換できる。そして、色変換層１６により色変換された光は、図２の有機太陽電池の吸収スペクトルからも明らかなように、ピーク波長が４５０ｎｍ付近の光よりも吸収が高いピーク波長が５４０ｎｍ付近の光であるので、従来は有効に利用できなかったＬＥＤの光の一部を有効に利用できる。
【００５７】
（有機太陽電池モジュール）
本実施形態の有機太陽電池モジュールは、上述の本発明の一態様に係る有機太陽電池１Ａを備えており、具体的には、基板１０と、この基板１０上に電気的に接続した２以上の有機太陽電池セル１００Ａと、この基板１０の他方に設けられた色変換層１６と、を備えている。
本実施形態の有機太陽電池モジュールによれば、発光ダイオード（ＬＥＤ）や蛍光灯といった屋内用光源の下でも、光を有効に利用して、効率よく発電することができる。
【００５８】
（電子機器）
本実施形態に係る電子機器は、上述の本発明の一態様に係る有機太陽電池を備えている。
本実施形態に係る電子機器としては、例えば、電子計算機、携帯電話、モバイル電子機器、非常用電源、時計等が挙げられる。
【００５９】
＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態について図４を用いて説明する。
図４は、第二実施形態における有機太陽電池の概略図である。
第二実施形態における有機太陽電池１Ｂにおいては、色変換層１６が、基板１０の他方ではなく、有機太陽電池セル１００Ｂにおけるバッファー層１４および第二電極層１５の間に設けられている。それ以外の構成は上記第一実施形態の有機太陽電池１Ａと同じであるので説明を省略する。
【００６０】
本実施形態の有機太陽電池１Ｂにおいては、基板１０から入射した光が有機太陽電池セル１００Ｂにおける第一電極層１１、バッファー層１２、有機層１３およびバッファー層１４を経て、色変換層１６に入射する。ここで、基板１０、第一電極層１１、バッファー層１２、有機層１３およびバッファー層１４では、３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長の光の吸収は少ないので、この光の多くは色変換層１６に入射する。
そして、色変換層１６は、図３に示すように、３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長の光を吸収し、吸収した光より長い波長の光（ピーク波長が５４０ｎｍ付近の光）を発光でき、色変換できる。そして、色変換層１６により色変換された光は、直接、或いは、第二電極層１５に反射して、有機層１３に入射する。このようにして、従来は有効に利用できなかったＬＥＤの光の一部を有効に利用できる。
【００６１】
＜第三実施形態＞
次に、第三実施形態について図５を用いて説明する。
図５は、第三実施形態における有機太陽電池の概略図である。
第三実施形態における有機太陽電池１Ｃおいては、色変換層１６が、基板１０の他方ではなく、基板１０および有機太陽電池セル１００Ｃの間に設けられている。それ以外の構成は上記第一実施形態の有機太陽電池１Ａと同じであるので説明を省略する。
【００６２】
本実施形態の有機太陽電池１Ｃにおいては、基板１０から入射した光が色変換層１６に入射する。
そして、色変換層１６は、図３に示すように、３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長の光を吸収し、吸収した光より長い波長の光（ピーク波長が５４０ｎｍ付近の光）を発光でき、色変換できる。そして、色変換層１６により色変換された光は、有機層１３に入射する。このようにして、従来は有効に利用できなかったＬＥＤの光の一部を有効に利用できる。
【００６３】
［変形例］
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述の実施形態では、色変換層１６を別途に設けているが、このような構成に限定されない。例えば、バッファー層１２等に、バッファーとしての機能の他に、色変換の機能を持たせた層とすれば、別途に色変換層１６を設けなくてもよい。
また、前述の実施形態では、色変換層１６は一層であるが、このような構成に限定されない。例えば、色変換層１６は、複数層設けてもよい。この場合、色変換層１６を、基板１０の他方面上だけではなく、バッファー層１４および第二電極層１５の間や、基板１０および有機太陽電池セルとの間等、複数個所に設けてもよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な手順、および構造等は本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１Ａ，１Ｂ,１Ｃ…有機太陽電池
１１…第一電極層
１２…バッファー層
１３…有機層
１４…バッファー層
１５…第二電極層
１６…色変換層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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