(57)【要約】【課題】簡単な構成で光電変換効率を向上することができる光電変換デバイス及び太陽電池を提供する。【解決手段】一対の電極の間に有機光電変換層を備えた有機光電変換デバイスであって、前記一対の電極のうち一方の電極側から入射して前記有機光電変換層を通過した光を前記有機光電変換層内に向けて反射する反射面を有し、前記一方の電極側から入射する入射光と前記反射面から前記有機光電変換層に反射される反射光との少なくとも一部が合成されて形成される光強度ピークの少なくとも１つのピーク頂点が、前記有機光電変換層に対して重畳したことを特徴とした有機光電変換デバイス又はこれを備えた太陽電池とする。【選択図】図１
2017199887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極の間に有機光電変換層を備えた有機光電変換デバイスであって、前記一対の電極のうち一方の電極側から入射して前記有機光電変換層を通過した光を前記有機光電変換層内に向けて反射する反射面を有し、前記一方の電極側から入射する入射光と前記反射面から前記有機光電変換層に反射される反射光との少なくとも一部が合成されて形成される光強度ピークの少なくとも１つのピーク頂点が、前記有機光電変換層に対して重畳したことを特徴とする有機光電変換デバイス。
【請求項２】
前記少なくとも１つのピーク頂点として波長５５０ｎｍの光強度ピーク頂点が前記有機光電変換層に対して重畳するように前記有機光電変換層の厚さが設定されたことを特徴とする請求項１に記載の有機光電変換デバイス。
【請求項３】
前記有機光電変換層は、その厚さ方向において全体がバルクヘテロ接合領域で形成されており、前記少なくとも１つのピーク頂点が前記有機光電変換層に対して重畳して前記有機光電変換層での厚さ方向における光強度の積算値が高まるように、前記有機光電変換層の物理膜厚ｄを、
２７５（２ｍ―１）／２ｎ５５０≦ｄ＜２７５ｍ／ｎ５５０ 
（上記式において、ｍは自然数、ｎ５５０は、前記有機光電変換層の波長５５０ｎｍの光についての屈折率）
の条件を満たすようにしたことを特徴とする請求項２に記載の有機光電変換デバイス。
【請求項４】
前記有機光電変換層の物理膜厚ｄが、
ｄ≦１７５（２ｍ―１）／ｎ７００
（上記式において、ｍは自然数、ｎ７００は、前記有機光電変換層の波長７００ｎｍの光についての屈折率）
の条件を満たすようにしたことを特徴とする請求項２に記載の有機光電変換デバイス。
【請求項５】
前記有機光電変換層の物理膜厚ｄを、
２００ｍ／ｎ４００≦ｄ≦２２５ｍ／ｎ４５０
（上記式において、ｍは自然数、ｎ４００は、前記有機光電変換層の波長４００ｎｍの光についての屈折率、ｎ５５０は、前記有機光電変換層の波長５５０ｎｍの光についての屈折率）
の条件を満たすようにしたことを特徴とする請求項３又は４に記載の有機光電変換デバイス。
【請求項６】
自然数ｍが２以上であることを特徴とするとする請求項３〜５のいずれか１項に記載の有機光電変換デバイス。
【請求項７】
前記有機光電変換層は、その厚さ方向において全体がバルクヘテロ接合領域で形成されおり、前記光強度ピークのうち最大のピーク頂点が前記有機光電変換層に対して重畳したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機光電変換デバイス。
【請求項８】
前記有機光電変換層は、その厚さ方向において一部がバルクヘテロ接合領域で形成されており、前記光強度ピークのうち最大のピーク頂点が前記バルクヘテロ接合領域に対して重畳したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機光電変換デバイス。
【請求項９】
前記一対の電極は、基板上に形成される第１電極と、前記第１電極上に設けられた前記光電変換膜上に形成される第２電極とで構成され、前記光電変換層と前記第２電極との間には、バッファ層が設けられ、前記反射面は、前記バッファ層における前記光電変換層側の面と、前記第２電極における前記バッファ層側の面の少なくともいずれか一つの面で形成されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機光電変換デバイス。
【請求項１０】
前記有機光電変換層は、電子供与性材料と電子受容体性材料とからなり、前記電子供与性材料の光学吸収端は６５０ｎｍよりも長波長側に位置することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機光電変換デバイス。
【請求項１１】
前記電子供与性材料は、分子内に電子供与性分子構造と電子受容性分子構造の両方を含む共役系高分子であることを特徴とする請求項１０に記載の有機薄膜光電変換デバイス。
【請求項１２】
前記電子供与性材料は、ベンゾジチオフェン、チエノチオフェン、ベンゾチアジアゾール、シクロペンタジチオフェン、カルバゾールのいずれかの分子構造のうち、少なくとも一つを分子内に含む共役系高分子であることを特徴とする請求項９または１１記載の有機光電変換デバイス。
【請求項１３】
前記電子供与性材料は、ＰＢＤＴＴＴ-ＥＦＴ（ＰＣＥ１０ / ＰＴＢ７-Ｔｈ / ポリ[４,８-ビス(５-(２-エチルヘキシル)チオフェン-２-イル)ベンゾ[１,２-ｂ;４,５-ｂ']ジチオフェン-２,６-ジイル][３-フルオロ-２-[(２-エチルヘキシル)カルボニル]チエノ[３,４-ｂ]チオフェンジイル]）であり、電子受容性材料はフラーレンまたはフラーレン誘導体であることを特徴とする請求項１２に記載の有機薄膜光電変換デバイス。
【請求項１４】
前記光強度ピークを形成する光の波長は、６５０〜８００ｎｍの範囲のうち少なくとも一つの波長を含むことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の有機光電変換デバイス。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の有機光電変換デバイスを備えた太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機光電変換デバイス及びこれを用いた太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換デバイスは、例えば、太陽電池に用いられている。近年、石油エネルギー等の代替エネルギーとして太陽光エネルギーの有効利用を促進するため、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池の開発が広く行われている。
【０００３】
その中でも有機太陽電池は、シリコン系などの無機太陽電池と比較して、製造コストが安価、フレキシブル化・軽量化が可能、材料選択の幅が広いなどの利点を持つ事から注目を浴びている。
【０００４】
特許文献１には、電子供与性材料である共役系ポリマーとしてポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）、電子受容性材料であるフラーレン誘導体として[６,６]−フェニルＣ６１酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）を混合した光電変換層が記載されている。そして、光電変換層と透明電極間にはポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ/ＰＳＳ）のバッファ層を備える。有機薄膜太陽電池のＡｌ電極との間にＴｉＯｘの光学スペーサー層を用いることで装置内の光強度の空間分布を修正し、電力効率を向上させたポリマー光起電力セルの記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８-５３３７４５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、有機光電変換層材料としてＰ３ＨＴ：ＰＣＢＭを用いた系での光学スペーサー層による光電変換特性向上効果が示されているが、光学スペーサー層を別途設ける必要がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、高い光電変換効率を示す有機光電変換デバイス並びに太陽電池を、簡単な構成で提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の有機光電変換デバイスは、一対の電極の間に有機光電変換層を備えた有機光電変換デバイスであって、前記一対の電極のうち一方の電極側から入射して前記有機光電変換層を通過した光を前記有機光電変換層内に向けて反射する反射面を有し、前記一方の電極側から入射する入射光と前記反射面から前記有機光電変換層に反射される反射光との少なくとも一部が合成されて形成される光強度ピークの少なくとも１つのピーク頂点が、前記有機光電変換層に対して重畳したことを特徴とする。また、本発明は、このような有機光電変換デバイスを備えた太陽電池にも適用可能である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、簡単な構成で光電変換特性の改善を図った光電変換性能に優れた有機光電変換デバイス並びに太陽電池を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１ａは、本発明の実施形態にかかる概略断面図。図１ｂは、本発明の実施形態に係る有機光電変換デバイスの概略断面図。
【図２】ＰＣＥ１０：ＰＣ７１ＢＭの光学定数の波長分散。
【図３】光電変換層の物理膜厚が１２０ｎｍ、１８０ｎｍ、２４０ｎｍの際の光学シミュレーション結果。
【図４】本発明の実施形態２に係る有機光電変換デバイスの概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する本発明の実施の形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を説明するための一例である。したがって、本発明の技術的範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１２】
（実施形態１）
図１ａは、本発明の実施形態にかかる概略断面図である。有機光電変換デバイス（素子）１０は、一対の電極１，２と、これら一対の電極１，２の間に設けられる有機光電変換層３と、電極１側から入射して有機光電変換層３を通過した光を有機光電変換層３内に向けて反射する反射面４とを有する。
【００１３】
図１ｂに示すように、本実施形態の有機光電変換デバイス（素子）２０は、一対の電極１，２と、これら一対の電極１，２の間に設けられるバッファ層５と、有機光電変換層３と、電極１側から入射して有機光電変換層３を通過した光を有機光電変換層３内に向けて反射する反射面４とを有する。バッファ層５は、電極と光電変換層の電気的接触が良好であれば必ずしも必要ではない。以下、図１を参照しつつ、図１に示した有機光電変換デバイスの各構成要素について、個別に詳細説明を行う。
【００１４】
＜光電変換層＞
有機光電変換層３は、入射光で電荷を生成する層であり、電子供与性材料（ドナー、ｐ型）と電子受容体性材料（アクセプター、ｎ型）とからなり、単層構造でも多層構造でもよい。更に、電子供与性材料と電子受容体性材料とは、それぞれが混合層内で適度な大きさのドメイン構造をとる、所謂、バルクヘテロ接合領域を形成していてもよい。バルクヘテロ接合領域では電荷生成サイトとなるｐｎ接合界面が多く存在することから、詳細は後述するが、電極１側から入射する入射光と反射面４か光電変換層３に反射される反射光との少なくとも一部が合成されて形成される光強度ピーク（｜Ｅ｜２に比例）が、光電変換層３内のバルクヘテロ接合領域に対して重畳するように光電変換層３の厚みを決定することで、より多く、より効率的に電荷を発生させることが可能になる。
【００１５】
本実施例においては、有機光電変換層３全体がバルクヘテロ接合領域となるように形成したものを示した。有機光電変換層３のバルクヘテロ接合領域が部分的になる構成である有機光電変換層３が多層構造を取る場合の例としては、ｐｎ積層型構造、ｐ層とｎ層の間にバルクヘテロ接合層（ｉ層）を有する所謂ｐｉｎ積層型構造、複数のｐｎ積層またはバルクヘテロ接合層を積み上げたタンデム構造などを挙げることができるが、その限りではない。また、これらの詳細な構造についても、特に制限されることはない。例えば、ｐｎ積層型構造においてｐｎ接合界面をふやすためにｐ層ｎ層それぞれが櫛刃型の構造を取っていたり、光電変換層３を構成する材料の分子配向などを利用したミクロ構造を含んでいたりしても、何ら問題はない。
【００１６】
また、電子供与性材料は分子内に電子供与性分子構造と電子受容性分子構造の両方を含む共役系（ドナーアクセプター型）高分子からなってもよい。例えば、本実施形態の有機光電変換層３は、分子内に電子供与性分子構造と電子受容性分子構造の両方を含む共役系高分子からなる電子供与性材料と電子受容体性材料との混合物を含む単層構造からなる。
【００１７】
本発明における電子供与性材料とは、ドナー性有機化合物であり、主に正孔輸送性有機化合物に代表され、電子を供与しやすい性質がある有機化合物をいう。さらに詳しくは２つの有機材料を接触させて用いたときにイオン化ポテンシャルの小さい方の有機化合物（電子供与性有機材料）をいう。したがって、ドナー性有機化合物は、電子供与性のある有機化合物であればいずれの有機化合物も使用可能である。
【００１８】
分子内に電子供与性分子構造と電子受容性分子構造の両方を含む共役系高分子からなる電子供与性材料の好適例としては、ＰＣＰＤＴＢＴ（ポリ［２，６−（４，４−ビス−（２−エチルヘキシル）−４Ｈ−シクロペンタ［２，１−ｂ；３，４−ｂ’］−ジチオフェン）−ａｌｔ−４，７−（２，１，３−ベンゾチアジアゾール）］）、ＰＣＤＴＢＴ（ポリ[Ｎ−９'−ヘプタデカニル−２,７−カルバゾール−ａｌｔ−５,５−(４',７'−ｄｉ−２−チエニル−２',１',３'−ベンゾチアジアゾール)],ポリ[[９−(１−オクチルノニル)−９Ｈ−カルバゾール−２,７−ジイル]−２,５−チオフェンジイル−２,１,３−ベンゾチアジアゾール−４,７−ジイル−２,５−チオフェンジイル] ）、ＰＢＤＴＴＴ−ＥＦ（ＰＴＢ７ / ポリ[[４,８−ビス[(２−エチルヘキシル)オキシ]ベンゾ[１,２−ｂ:４,５−ｂ']ジチオフェン−２,６−ジイル][３−フルオロ−２−[(２−エチルヘキシル)カルボニル]チエノ[３,４−ｂ]チオフェンジイル]]）、ＰＢＤＴＴＴ−ＥＦＴ（ＰＣＥ１０ / ＰＴＢ７−Ｔｈ / ポリ[４,８−ビス(５−(２−エチルヘキシル)チオフェン−２−イル)ベンゾ[１,２−ｂ;４,５−ｂ']ジチオフェン−２,６−ジイル][３−フルオロ−２−[(２−エチルヘキシル)カルボニル]チエノ[３,４−ｂ]チオフェンジイル]）、ＰＦＦＢＴ４Ｔ−２ＯＤ（ＰＣＥ１１ / ポリ[(５,６−ジフルオロ−２,１,３−ベンゾチアジアゾール−４,７−ジイル) −オルト−(３,３’’’−ジ(２−オクチルドデシル)−２,２’;５’,２’’;５’’,２’’’−クォーターチオフェン−５,５’’’−ジイル)]などが挙げられる。
【００１９】
これらの材料は、ベンゾジチオフェンやシクロペンタジチオフェン、カルバゾールといった電子供与性を示す分子構造と、電子吸引性基であるチエノチオフェンやベンゾチアジアゾールといった電子受容性を示す分子構造が同一分子内に存在しているため、分子内の電荷移動吸収に基づく長波長光吸収が可能となる。加えて、バンドギャップエネルギーもＰ３ＨＴ（光学吸収端６３０ｎｍ付近）など従来の有機半導体材料に比べて低い。すなわちこれらの材料を光電変換層に用いることにより、本発明の有機光電変換デバイスは、有効利用できる入射光の波長域が広くなり、光電変換効率が高くなる。
【００２０】
ここで光学吸収端とは、ＨＯＭＯ-ＬＵＭＯ エネルギーギャップに対応する光の波長で求められ、長波長側の吸収の立ち上がり部分であるが、およそ吸収係数ｋが０．０５以上となる光の波長としてもよい。本発明の実施例にかかる光電変換層と同等のＰＣＥ１０：ＰＣ７１ＢＭ膜の光学定数（ｎ、ｋ）の吸収スペクトルの測定値を図２に示す。測定には、分光エリプソメーター ＵＶＩＳＥＬ (株式会社 堀場製作所）を用いた。
【００２１】
また、ドナーアクセプター型高分子を用いると、後述する光電変換層３の厚さによる光電変換層３での光強度分布の調整の自由度も高くなる。特に、ＰＢＤＴＴＴ-ＥＦＴ（ＰＣＥ１０）においては、その光学吸収端は７５０ｎｍ近辺にあり、太陽光の放射強度が極大を示す７００ｎｍ付近の光も有効活用することが可能である。ここで、ＰＣＢ７は、６７０ｎｍから吸収係数ｋの立下り部分があり、光の波長領域４００〜６７０ｎｍにかけて、吸収係数ｋが０．３１±０．０３である。ＰＣＥ１０は、光の波長領域４００〜７００ｎｍにかけて、吸収係数ｋは、０．２５〜０．４まで増減しながら徐々に吸収が大きくなっている。ＰＣＥ１０は、波長４００ｎｍの光の吸収係数ｋよりも、６５０ｎｍの光の吸収係数ｋが３０％以上大きく、波長６５０〜７００ｎｍの光の利用効率が高いことがわかる。光電変換層を厚くする場合には、ＰＣＥ１０のように、６００〜７００ｎｍの光の波長領域で吸収係数ｋが増加傾向を示す材料を用いることが好ましい。
【００２２】
本発明の電子供与性有機材料は、分子内に電子供与性分子構造と電子受容性分子構造の両方を含む共役系高分子のみからなるものでもよいし、他の化合物を含んでもよい。電子供与性有機材料に含まれる分子内に電子供与性分子構造と電子受容性分子構造の両方を含む共役系高分子の含有量は、１〜１００重量％の範囲であることが好ましく、１０〜１００重量％の範囲であることがさらに好ましい。他の化合物としては、例えばポリチオフェン系重合体、ポリ−ｐ−フェニレンビニレン系重合体、ポリ−ｐ−フェニレン系重合体、ポリフルオレン系重合体、ポリピロール系重合体、ポリアニリン系重合体、ポリアセチレン系重合体、ポリチエニレンビニレン系重合体などの共役系重合体や、Ｈ２フタロシアニン（Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、亜鉛フタロシアニン（ＺｎＰｃ）等のフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミン（ＮＰＤ）等のトリアリールアミン誘導体、４，４’−ジ（カルバゾール−９−イル）ビフェニル（ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体、オリゴチオフェン誘導体（ターチオフェン、クウォーターチオフェン、セキシチオフェン、オクチチオフェンなど）等の低分子有機化合物が挙げられるが、この限りではない。
【００２３】
一方、上述した本実施形態に係る有機光電変換デバイス２０に用いる電子受容体性有機材料は、アクセプター性有機材料であり、主に電子輸送性有機化合物に代表され、電子を受容しやすい性質がある有機化合物をいう。さらに詳しくは２つの有機化合物を接触させて用いたときに電子親和力の大きい方の有機化合物（電子受容性有機材料）をいう。したがって、アクセプター性有機化合物は、電子受容性のある有機化合物であればいずれの有機化合物も使用可能である。
【００２４】
電子受容体性有機材料としては、例えば、フラーレン及びその誘導体（ＰＣＢＭなど）、カーボンナノチューブ及びその誘導体、ペリレン及びその誘導体（ＰＴＣＤＡ、ＰＴＣＤＩなど）、ナフタレン誘導体（ＮＴＣＤＡ、ＮＴＣＤＩなど）、ピリジン及びその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、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及びその誘導体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、ビス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、ジスチリルアリーレン誘導体、シロール化合物などが挙げられ、特にフラーレン系誘導体（ＰＣＢＭなど）が好ましく使用されるが、この限りではない。
【００２５】
なお、上述した材料は例示であり、分子内に電子供与性分子構造と電子受容性分子構造の両方を含む共役系高分子からなる共役系高分子の電子供与性有機材料及び電子受容体性有機材料は、その該当材料の前駆体を用いても良く、前駆体を成膜後、後処理で該当材料に変換しても良い。
【００２６】
光電変換層３の厚さは、電極１側から入射する入射光と反射面４から反射される反射光との少なくとも一部が合成されて形成される光強度ピークの少なくとも１つのピーク頂点が、光電変換層３に対して重畳するように設定されていればよいが、光電変換層３の厚さが薄すぎると、入射光を十分に吸収することが出来ず、光電変換層３の厚さが厚すぎると、光電変換層３で生成した電荷を電極１または２へと効率よく到達させることが困難となる。そのため、６０〜５００ｎｍの範囲内、より好ましくは８０〜３００ｎｍの範囲内で、電極１側から入射する入射光と反射面４から反射される反射光との少なくとも一部が合成されて形成される光強度の少なくとも１つのピーク頂点が、光電変換層３に対して重畳するように設定されることが望ましい。
【００２７】
例えば、電子供与性材料にＰＴＢ７やＰＣＥ１０といった上述した本発明に好適な材料を用いた場合、その正孔移動度はＰ３ＨＴなど従来の電子供与性材料よりも高いため、上記の光電変換層３の厚さの制限を緩和することができる。また、これらの本発明に好適な材料を用いれば、従来材料よりも吸収する光の波長が広帯域に渡るため、電極１側から入射する入射光と反射面４から反射される反射光との少なくとも一部が合成されて形成される光強度ピークの少なくとも１つのピーク頂点が、光電変換層３に対して重畳するように形成（設定）する際に、光波長の選択幅が増えると共にそれらの波長に対応して設定する光電変換層３の膜厚の自由度も高まる。つまり、光電変換層３の膜厚を厚くしても、従来材料と比べて電荷輸送の低下が少なく、光学的な観点からもより広い膜厚範囲を指定することが可能となる。すなわち、例えば、上記本発明の光電変換層３において上述した好適な材料（ＰＴＢ７やＰＣＥ１０などの電子供与性材料）を適宜選択すれば、光電変換層３内で反射面４からの反射光を利用するために、上述した光強度ピークの少なくとも１つのピーク頂点が光電変換層３の膜厚方向において光電変換層３内に実質的に収まる（重畳する）ように光電変換層３を形成し易くなり、上述した光強度ピークを取り込むことでより効率的な電荷の発生を実現でき、これに加えて、光電変換層３の膜厚増加に伴う電極間の電荷輸送の低下を抑えることが可能となる。このような光電変換層３を含む上記構成を採用すれば、反射光を利用して光電変換層３の機能を高めることができるため、このような比較的簡単な構成によって有機光電変換デバイス１０の光電変換効率を高めることができる。
【００２８】
ここで、光電変換層の光学膜厚はｎλ×ｄ（ただし：ｎはある波長λにおける光電変換層の屈折率、ｄは光電変換層の物理膜厚)で表される。光強度ピーク頂点は、電極２がＡｌやＡｇのような金属であって、光電変換層に直接接している場合、あるいは十分薄い密着層（光学的な影響を無視することが出来るように光学膜厚が０．１〜２０ｎｍのＬｉＦ、酸化モリブデン、酸化亜鉛等、好ましくは、光学膜厚が０．１〜１０ｎｍ、さらに好ましくは光学膜厚が０．１〜５ｎｍ）を介して接している場合には、固定端反射であると考えられる。このとき、電極からの各層中の光学的な距離に応じて光強度分布のピーク頂点が形成される。電極からの光電変換層の光学膜厚に対して、光学的な位相のずれによる干渉作用による強め合い条件は、（２ｍ―１）λ/４、（ここで、ｍは自然数、１，２，３…）、弱め合い条件は、２ｍλ/４＝ｍλ／２となる。後述する光学シミュレーション結果では、波長λの｜Ｅ｜２をグラフ化すると（２ｍ―１）λ/４がボトムの頂点、（２ｍ）λ/４がピーク頂点となる。ここで光強度は、｜Ｅ｜２／２η（ηは波動インピーダンス）で表されるため光強度は、電界強度の二乗（｜Ｅ｜２）に比例する。
【００２９】
ＰＣＥ１０：ＰＣ７１ＢＭの図２に示した各波長の屈折率を用いて、４００〜８００ｎｍの範囲内の各波長における強め合い条件、弱め合い条件となる光電変換層３の物理膜厚（ｎｍ）を表１に示す。
【００３０】
【表１】
2017199887.tif 000003
【００３１】
吸収波長領域のおよそ中心波長である５５０ｎｍの波長の光について、（２ｍ―１）λ/４の強め合い条件の光学膜厚以上、ｍλ／２の弱め合い条件より薄い光学膜厚であることが好ましい。光電変換層３にドナーアクセプター型高分子を用いて吸収端が７００ｎｍ以上となる場合には、中心波長を波長５５０ｎｍの光とするとより好ましい。不等式で表すと、
５５０（２ｍ―１）／４≦ｄｎ５５０＜５５０ｍ／２  …（１）
２７５（２ｍ―１）／２ｎ５５０≦ｄ＜２７５ｍ／ｎ５５０  …（１）´
となる。
【００３２】
なお、（１）を満たし、波長７００ｎｍの光の強め合い条件以下の光学膜厚であれば、波長７００ｎｍの光の吸収を効率良く利用できるためより好ましい。不等式で表すと、
ｎ７００ｄ≦７００（２ｍ―１）／４  …（２）
ｄ≦１７５（２ｍ―１）／ｎ７００  …（２）´
【００３３】
本発明の構成の一例であるガラス基板／ＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／ＰＣＥ１０：ＰＣ７１ＢＭ／ＬｉＦ／Ａｌにおいて、光電変換層３（ＰＣＥ１０：ＰＣ７１ＢＭ）の物理膜厚ｄが１２０ｎｍ、１８０ｎｍ、２４０ｎｍの際の、｜Ｅ｜２の光学シミュレーション結果について、図３に示す。なお、各層の物理膜厚は、ガラス基板を０.７ｍｍ、ＩＴＯ膜を１５０ｎｍ、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを４５ｎｍ、ＰＣＥ１０を１２０、１８０、または２４０ｎｍ、ＬｉＦを０ｎｍ、Ａｌを８０ｎｍとした。入射光の電界強度（Ｅ０）を１として、表２の波長４００〜７００ｎｍの各層の屈折率ｎと吸収係数ｋの物性値と特性マトリックス法を用いて、｜Ｅ｜２を求めた。
【００３４】
【表２】
2017199887.tif 000004
【００３５】
物理膜厚が１２０ｎｍ、２４０ｎｍである場合には、光電変換層３内の光強度と物理膜厚の積算値が高まり、特に優れた変換効率になることが分かる。物理膜厚が１２０ｎｍのときには、波長４００〜７００ｎｍの光強度のピーク頂点が全て光電変換層３に重畳している。物理膜厚２４０ｎｍでは、波長４００〜７００ｎｍの光の複数のピーク頂点が光電変換層３に重畳している。
【００３６】
光学シミュレーションにより求めた入射光波長ごとの結果を、下記表３に記載した。物理膜厚を１２０ｎｍと２４０ｎｍとした場合には、波長領域５００〜７００ｎｍの光吸収率が高いことがわかる。
【００３７】
【表３】
2017199887.tif 000005
【００３８】
ここで、太陽光の分光放射照度について検討すると、オゾン層によって紫外線に近い波長側は地表に降り注ぐ強度が少ない。従って、４５０ｎｍ近辺の波長は、光電変換効率に大きく寄与しない。そのため（１）を満たし、波長４００ｎｍの光の弱め合い条件の光学膜厚以上、波長４５０ｎｍの光の弱め合い条件よりも薄い光学膜厚であることも好ましいことが分かる。不等式で表すと、
４００ｍ／２ｎ４００≦ｄ≦４５０ｍ／２ｎ４５０  …（３）
２００ｍ／ｎ４００≦ｄ≦２２５ｍ／ｎ４５０  …（３）´
なお、（２）と（３）はそれぞれ独立した考え方であるが、（１）、（２）、（３）を満たす場合に優れた変換効率を得ることができる。なお、物理膜厚が厚くなればなるほど、光の吸収は大きくなるため、自然数ｍは、２以上が好ましい。
【００３９】
ここで、光学シミュレーションの結果から、光電変換層３内での光強度と物理膜厚の積（図３の横軸（各層の物理膜厚）と縦軸（｜Ｅ｜２）の積）を大きくするためには、できるだけ多くの波長のピーク頂点が光電変換層３に重畳していることが好ましい。少なくとも一つのピーク頂点が重畳していることによって、物理膜厚と光強度の積算値を高くすることができる。なお、ピーク頂点の立下り部分も物理膜厚と光強度の積算値が高くなるため、光電変換層３の物理膜厚が、ある波長λのピーク頂点の物理膜厚に２０ｎｍを加えた物理膜厚であれば、ある波長λのピーク頂点を有効に利用できていることがわかる。より好ましくは、ある波長λのピーク頂点の物理膜厚に１０ｎｍを加えた物理膜厚である。この考え方は（１）、（２）で表される式の強め合い条件に対する光電変換層３の物理膜厚に適応できる。また、強め合い条件について、ドナーアクセプター型高分子では、７００ｎｍの波長の吸収が特徴的であるので、この考え方を用いて７００ｎｍ波長の強め合い条件に２０ｎｍを加えた物理膜厚も好ましい。さらに、ＰＣＥ１０のような吸収端が７５０ｎｍまであるような物質であれば、７５０ｎｍの波長の強め合い条件に２０ｎｍを加えた物理膜厚であることも好ましい。
【００４０】
なお、波長７００ｎｍの光は、波長５５０ｎｍの光の波長に比べて波長が長くエネルギーが小さい。そのため、ｍ＝２の場合に、波長５５０ｎｍ近辺の光を有効活用する場合には、光学シミュレーションの図として２４０ｎｍの図で示したように、波長７００ｎｍのピーク頂点が１つ、波長４００〜６００ｎｍの光のピーク頂点が２つ光電変換層３内に重畳することが好ましい。
【００４１】
（バッファ層）
バッファ層５は、直接的ないし間接的に光電変換デバイス２０としての種々の特性を向上させる役割を担うもので、例えば、光電変換層３から電極１または２への電荷注入障壁の低下、光電変換層３から電極１または２への励起子拡散の防止、電荷整流作用、電極１または２と光電変換層３の電子供与性有機材料又は電子受容体性有機材料との反応防止、電極間短絡防止などがその効果の一つとして挙げられる。
【００４２】
バッファ層５が接する電極が正極として機能する場合、バッファ層５を形成する材料としては、正孔輸送性を備える物質を用いることが好ましい。例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）やポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）あるいはこれらの混合物（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）といった正孔輸送性高分子材料や、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化バナジウムなどの正孔輸送性金属酸化物などがその好適例として挙げられる。
【００４３】
一方、バッファ層５が接する電極が負極として機能する場合、バッファ層５を形成する材料としては、電子輸送性を備える物質を用いることが好ましい。例えば、Ｐｏｌｙ[(９,９-ｄｉｏｃｔｙｌ-２,７-ｆｌｕｏｒｅｎｅ)-ａｌｔ-(９,９-ｂｉｓ(３-(Ｎ,Ｎ-ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ)ｐｒｏｐｙｌ)-２,７-ｆｌｕｏｒｅｎｅ)] (ＰＦＮ)のような電子輸送性高分子材料や、酸化チタン、酸化亜鉛、フッ化リチウムやカルシウムなど、そのもの単体で若しくは電極との作用で電子輸送性を示す金属化合物または金属単体などがその好適例として挙げられる。
【００４４】
また、バッファ層５を形成する材料としては、バッファ層５が接する電極が正極、負極いずれの場合においても、光電変換層３が電荷生成において反応する波長の入射光に対する透過性を有する材料で構成されることが望ましい。
【００４５】
バッファ層５の厚みとしては、バッファ層５が上述の機能を発現できるようであれば特段の制限はないが、光電変換層３内での電荷生成がより効率よく発生するように光強度分布を調整できるように適宜選択されることが好ましい。具体的には、０．１〜１００ｎｍが好ましく、５〜１００ｎｍがより好ましい。
【００４６】
（電極）
一対の電極１，２を形成する材料としては、特に限定されないが、隣接または近接する層（本実施形態では有機光電変換層３、またはバッファ層５）の構成材料の種類や仕事関数の組合せにより適宜選択するのが好ましい。
【００４７】
例えば、電極１を形成する材料を、仕事関数が低い材料とした場合には、電極２を形成する材料は、仕事関数が高い材料が好ましい。仕事関数が低い材料としては、Ｌｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｚｒ、ＬｉＦ等を挙げることができる。仕事関数が高い材料としては、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃ、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ（ＩＴＯ）、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、フッ素をドープしたＳｎＯ２、ＺｎＯ等を挙げることができる。
【００４８】
光が入射する側、即ち、本実施形態における電極１は、有機光電変換層３が電荷生成において反応する入射光の透過性を有する材料で、入射光側の電極を形成することが好ましい。
【００４９】
また、電極１は、光電変換層３のうち有機層部分が電荷生成において直接反応する入射光の波長（有機層部分が本来、光電変換可能な吸収波長）以外の波長を有する他の光についても透過し易い材料で形成してもよい。光が電極平面に対し垂直に照射される場合、光が照射される側の電極は透明材料で形成される。
【００５０】
このような透明な材料としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、フッ素がドープされたＳｎＯ２、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳのような透明導電性高分子、銅（Ｃｕ）メッシュや銀（Ａｇ）メッシュ、銀（Ａｇ）ナノワイヤーなどが挙げられる。
【００５１】
また、上述した材料の他、例えば、炭素系の透明電極材料であることが好ましく、さらに好ましくは、複数の炭素原子が平面状に連なって形成される格子形状の薄膜を形成する材料を用いるのがよい。具体的には、炭素原子が六角形で平面的に広がった材料であるグラフェンを入射光側の電極材料に用いることが好ましい。グラフェンは、例えば、電子を流しやすく、高強度な材料としての性質があるため、光電変換デバイスとしての入射光側の電極材料に用いれば、大電流に耐えつつ光電変換効率の改善において非常に有利である。
【００５２】
なお、電極１をグラフェン薄膜とする場合には、その下側にある光電変換層３は赤外線に感度のある材料で形成することが好ましいが、その光電変換層３の層構造は特に限定されるものではない。グラフェン電極のｎ型が比較的強い場合（電荷輸送性が強い場合）、グラフェン電極側にｎ型有機半導体の存在比を高くすることが好ましいが、グラフェン電極のｐ型が比較的強い場合には、グラフェン電極側にｐ型有機半導体の存在比を高くすることが好ましい。何れにしても、有機光電変換層３の構造（ｐｎ結合割合の勾配・方向性）は、グラフェン電極の仕事関数の関係や電子・正孔移動度の関係などによって適宜選択することが好ましい。
【００５３】
電極１，２の厚みとしては、電極１、２が電極としての機能を発現できるようであれば特段の制限はないが、光電変換層３内での電荷生成がより効率よく発生するように光強度分布を調整できるように適宜選択されることが好ましい。具体的には、光が照射される側の電極の厚みは、５０〜３００ｎｍが好ましく、その対向電極が不透明材料で形成される場合、その厚みは４０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００５４】
（反射面）
反射面４としては、電極１側から入射して有機光電変換層３を通過した光を有機光電変換層３内に向けて反射すれば、特段の制限はないが、光電変換層３が電荷生成において反応する波長の入射光に対して、特に高い反射性を有することが望ましい。例えば、電極２にＡｌやＡｇなどの金属電極を用いた場合は、有機光電変換層３に隣接する側の電極２の表面（有機光電変換層３と電極２との界面）が、反射面４となる。
【００５５】
（製造方法）
以下、本実施形態の光電変換素子２０の製造方法の一例について説明する。まず、電極１上にバッファ層５を形成する。ここで、バッファ層５を形成する前に、バッファ層５の形成表面（本実施形態例では電極１表面）に、表面性やエネルギー状態の改善などを目的としたプラズマ処理などの表面処理を行ってもよい。
【００５６】
また、電極１は基板上に形成されていても良く、該基板は光電変換層３が電荷生成において反応する波長の入射光に対する透過性を有する材料で構成されることが好ましい。この透明基板の材料としては、例えば石英ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を挙げることができる。
【００５７】
例えば、上記基板が透明樹脂フィルム等のフレキシブル材であれば、製造コスト低減や軽量化、割れにくい有機薄膜太陽電池の実現において有用であり、曲面への適用等の種々のアプリケーションへの適用可能性が広がるといった点で好ましい。
【００５８】
バッファ層５の形成方法としては、その構成材料によって適宜選択することが望ましい。例えば、各種蒸着法やスパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などの乾式成膜法や、スピンコート法、キャスティング法、グラビアコート法、ディップコート法、スプレーコート法、シャワーコート法、カーテンコート法、電着塗装法、静電塗布法（ＥＳＤ法）、ダイコート法、スクリーン印刷法、インクジェットプリント法などの湿式成膜方法を適宜選択することができる。
【００５９】
ここで、上述のようにして形成されたバッファ層５に対して、溶媒除去（乾燥）や膜の構造や物性などの改変などを目的として、熱処理や溶媒蒸気処理などを施してもよい。
【００６０】
次に、バッファ層５上に光電変換層３を、電極１側から入射する入射光と反射面４から反射される反射光との少なくとも一部が合成されて形成される光強度ピークの少なくとも１つのピーク頂点が、光電変換層３に対して重畳するようにその厚みを調整して形成する。光電変換層３の形成方法としては、公知技術を適宜用いることができるが、スピンコート法、キャスティング法、グラビアコート法、ディップコート法、スプレーコート法、シャワーコート法、カーテンコート法、電着塗装法、静電塗布法（ＥＳＤ法）、ダイコート法、スクリーン印刷法、インクジェットプリント法などの湿式成膜方法が、より好ましい。例えば、スピンコート法であれば、塗布溶液の濃度や被成膜基板の回転数などのパラメータを適宜調整し、電極１側から入射する入射光と反射面４から反射される反射光との少なくとも一部が合成されて形成される光強度ピークの少なくとも１つのピーク頂点が、光電変換層３に対して重畳するような厚さになるように成膜する。
【００６１】
ここで、上述のようにして形成された光電変換層３に対して、溶媒除去（乾燥）や、膜の構造や物性などの改変などを目的として、熱処理や溶媒蒸気処理などを施してもよい。この処理によって光電変換層３の厚さが変化する場合は、当該処理前の光電変換層の形成条件や当該処理条件などを適宜調整して、変化後の光電変換層３の厚さが、電極１側から入射する入射光と反射面４から反射される反射光との少なくとも一部が合成されて形成される光強度ピークの少なくとも１つのピーク頂点が、光電変換層３に対して重畳するような厚さとなるようにする。
【００６２】
更に、有機光電変換層３上に電極２を形成する。電極２の形成方法としては、真空蒸着法やスパッタリング法、各種塗布法など公知の方法を適宜用いることができる。ここで、電極２の材料として金属材料を選択すれば、電極２の形成と同時に、前述のように有機光電変換層３に隣接する側の電極２の表面（有機光電変換層３と電極２との界面）反射面４となり形成される。これにより、本実施形態の光電変換素子２０を形成することができる。    
【００６３】
また、電極１から順次積層形成した場合について説明したが、電極２側から順次積層形成するようにしてもよい。
【００６４】
（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２に係る有機光電変換デバイスの一例である光電変換素子の概略断面図である。
【００６５】
図１に示すように、本実施形態の有機光電変換デバイス３０は、有機光電変換層３と電極２との間にバッファ層６を設けるようにした以外は上述した実施形態１と同様である。なお、本実施形態では、上述した実施形態１（図１）と同一構成部分には同一符号を付して重複し、説明は省略する。
【００６６】
ここで、バッファ層６は、直接的ないし間接的に光電変換デバイス３０としての種々の特性を向上させる役割を担うもので、例えば、光電変換層３から電極１への電荷注入障壁の低下、光電変換層３から電極１への励起子拡散の防止、電荷整流作用、電極１と光電変換層３の電子供与性有機材料又は電子受容体性有機材料との反応防止、電極間短絡防止などがその効果の一つとして挙げられる。
【００６７】
バッファ層６が接する電極が正極として機能する場合、バッファ層５を形成する材料としては、正孔輸送性を備える物質を用いることが好ましい。例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）やポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）あるいはこれらの混合物（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）といった正孔輸送性高分子材料や、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化バナジウムなどの正孔輸送性金属酸化物などがその好適例として挙げられる。
【００６８】
一方、バッファ層６が接する電極が負極として機能する場合、バッファ層５を形成する材料としては、電子輸送性を備える物質を用いることが好ましい。例えば、Ｐｏｌｙ[(９,９-ｄｉｏｃｔｙｌ-２,７-ｆｌｕｏｒｅｎｅ)-ａｌｔ-(９,９-ｂｉｓ(３′-(Ｎ,Ｎ-ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ)ｐｒｏｐｙｌ)-２,７-ｆｌｕｏｒｅｎｅ)] (ＰＦＮ)のような電子輸送性高分子材料や、酸化チタン、酸化亜鉛、フッ化リチウムやカルシウムなど、そのもの単体で若しくは電極との作用で電子輸送性を示す金属化合物または金属単体などがその好適例として挙げられる。
【００６９】
バッファ層６の厚みとしては、バッファ層６が上述の機能を発現できるようであれば特段の制限はないが、光電変換層３内の光強度分布あるいはそれによる電荷生成に対して、実用的な影響を及ぼさないように適宜選択されることが好ましい。その具体的な例としては、バッファ層６の光学膜厚が２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００７０】
また、バッファ層６はその構造について、一般的な層や膜などの概念に捉われることはない。例えば、バッファ層６の材料が平面島状（非連続的）に点在していたり、隣接する光電変換層３あるいは電極２とバッファ層６の材料とが混在する領域を形成していたり、しても良い。
【００７１】
このように、本実施形態の光電変換素子３０は、光電変換層３と電極１の間にバッファ層６を設けるようにしたことで、光電変換効率の改善を図ることができると共に、例えば、光電変換層３から電極１への電荷注入障壁の低下、光電変換層３から電極１への励起子拡散の防止、電荷整流作用、電極１と光電変換層３の電子供与性有機材料又は電子受容体性有機材料との反応防止、電極間短絡防止などの効果を得ることができる。
【００７２】
また、バッファ層６を有機光電変換層３と電極２との間に設けるに際し、反射面４はバッファ層６における光電変換層３側の面と電極２におけるバッファ層６側の面の少なくともいずれか一つの面で形成されている。
【００７３】
なお、本実施形態の光電変換素子３０の製造方法は、バッファ層６以外は上述した実施形態１と同様にすることができる。バッファ層６の形成方法については、特に限定されないが、形成に際して光電変換層３に熱負荷がかからない方法が適している。光電変換層３の温度が１００℃以下となる形成方法が好ましく、光電変換層３の温度が６０℃以下となる形成方法がより好ましい。
【００７４】
（他の実施形態）
以上、本発明を実施形態１、２に基づいて詳細に説明したが、本発明は上述した各実施形態１、２に限定されるものではない。例えば、上述した各実施形態１、２では、光電変換デバイスの一例として素子構成を例示して説明したが、本発明は勿論これに限定されず、例えば、光電変換機能、光整流機能などを利用した種々の光電変換デバイス、たとえば光電池（太陽電池（太陽光発電装置）など）、光起電力素子、電子素子（光センサ、光スイッチ、フォトトランジスタなど）、光記録材（光メモリなど）などへの応用が可能である。特に、太陽電池（有機薄膜太陽電池、有機無機薄膜太陽電池、あるいはシリコン系太陽電池等）、光起電力素子に有用である。また、その用途に応じて、単位層構造を積層化（タンデム化）しても、何ら問題はない。
【００７５】
更に、本発明は、本発明の光電変換デバイス中を流れる光電流の方向によっても何ら制限はされない。即ち、光が入手する側の電極を正極に、それに対向する電極を負極に用いた所謂順型構成の光電変換デバイスでも、光が入手する側の電極を負極に、それに対向する電極を正極に用いた所謂逆型構成の光電変換デバイスでもよい。光の反射面を有する電極に概ね隣接する光電変換層があれば、順型、逆型各々の構成によって、電極やバッファ層の材料は、上述のように適宜選択される。
【実施例】
【００７６】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明がこれにより限定されるものではない。
【００７７】
＜実施例１＞
（光電変換層用溶液の調製）
ＰＣＥ１０（１−ｍａｔｅｒｉａｌ社製）を１０．８ｍｇ、[７０]ＰＣＢＭ（Ｓｏｌｅｎｎｅ  ＢＶ社製）を１６．２ｍｇ、それぞれ秤量して混合し、そこにクロロベンゼン（和光純薬工業社製、特級）０．９７ｍｌと１,８−ジヨードオクタン（東京化成工業社製）０．０３ｍｌとを加え、６０℃で３時間撹拌を行い、光電変換層用溶液としてＰＣＥ１０：[７０]ＰＣＢＭ混合溶液を得た。
【００７８】
（光電変換デバイスの作成）
ガラス基板（２ｃｍ角、厚さ０．７ｍｍ）上に透明導電膜としてＩＴＯ膜がパターン形成されたＩＴＯ膜付きガラス基板を準備した。以下、この基板を「ＩＴＯ基板」という。
【００７９】
ＩＴＯ基板を、液体洗剤、アセトン、２−プロパノールで超音波洗浄した後に、ＩＴＯ基板にＵＶ−オゾン処理を施した。
【００８０】
次に、ＩＴＯ基板上にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｈｅｒａｅｕｓ社製、ＣｌｅｖｉｏｓＰＨ５００）を大気中でスピンコート（５０００ｒｐｍ、１分）し、続けて、大気中で１５０℃のホットプレート上で１５分間乾燥処理し、バッファ層として膜厚４０ｎｍのＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ膜を得た。
【００８１】
続いて、乾燥処理を施したバッファ層としてのＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ膜が形成されたＩＴＯ基板上に、上記方法で作製された光電変換層用溶液を、窒素雰囲気下でスピンコート（６０００ｒｐｍ、２分）し、光電変換層として厚さ１１６ｎｍのＰＣＥ１０：[７０]ＰＣＢＭ混合層を得たＰＣＰＤＴＢＴ：[７０]ＰＣＢＭ混合層を得た。
【００８２】
更に、光電変換層上に、電極としてＬｉＦ（フッ化リチウム）／Ａｌ（アルミニウム）膜を、抵抗加熱真空蒸着により成膜した。ＬｉＦ／Ａｌ膜（ＬｉＦは０．５ｎｍ）の膜厚は８０ｎｍ、成膜速度は１〜２Å／ｓ、成膜時の圧力は１×１０−３Ｐａ以下であった。また、蒸着はシャドウマスクを介して行い、３ｍｍ角、すなわち０．０９ｃｍ２の有効光電変換面積をもつ光電変換デバイスを作製した。
【００８３】
＜実施例２＞
実施例１の光電変換層のスピンコート回転数を１０００ｒｐｍとして、光電変換層の厚みを２３６ｎｍに変えた以外は、実施例１と同様にして、実施例２の光電変換デバイスを作製した。
【００８４】
＜実施例３＞
実施例１の光電変換層のスピンコート回転数を１０００ｒｐｍとして、光電変換層の厚みを２９０ｎｍに変えた以外は、実施例１と同様にして、実施例３の光電変換デバイスを作製した。
【００８５】
＜実施例４＞
実施例１の光電変換層用溶液の濃度を２０ｍｇ／ｍｌとし、光電変換層のスピンコート回転数を４０００ｒｐｍとして、光電変換層の厚みを７３ｎｍに変えた以外は、実施例１と同様にして、実施例３の光電変換デバイスを作製した。
【００８６】
＜実施例５＞
実施例１の光電変換層のスピンコート回転数を２５００ｒｐｍとして、光電変換層の厚みを１８２ｎｍに変えた以外は、実施例１と同様にして、実施例５の光電変換デバイスを作製した。
【００８７】
〈評価〉
作製された光電変換デバイスについて、ＡＭ１．５Ｇのスペクトル分布を有し、１００ｍＷ／ｃｍ２の光強度を有する擬似太陽光照射下での電流密度−電圧特性を、ソーラーシミュレータ及び電流密度−電圧特性測定装置（分光計器社製、ＣＥＰ−２５ＢＸ）を用いて測定した。
【００８８】
測定により得られた実施例１〜５のデバイスの短絡電流密度（Ｊｓｃ）、開放電圧（Ｖｏｃ）、フィルファクター（ＦＦ）および光電変換効率（η）を下記表４に記載した。
【００８９】
【表４】
2017199887.tif 000006
【００９０】
また、実施例１〜５のデバイスの分光感度特性を上記と同様のソーラーシミュレータ及び電流密度−電圧特性測定装置（分光計器社製、ＣＥＰ−２５ＢＸ）を用いて測定し、下記式より求めた入射光波長ごとの外部量子効率の結果を、下記表５に記載した。
外部量子効率[％]  ＝  分光感度[Ａ／Ｗ] × １２４０／入射光波長[ｎｍ]×１００[％]
【００９１】
【表５】
2017199887.tif 000007
【００９２】
上記の結果は光学シミュレーション結果との一致が見られ、（１）、（３）の条件を満たす実施例１、２の光電変換デバイスは、特に光電変換層の吸収領域である波長６００〜７００ｎｍにおいて、光強度に比例する光吸収率及び量子効率が、高く、その結果、高い光電変換性能を発揮する。特に、実施例２は、ｍ＝２の場合の（１）、（２）、（３）全ての条件を満たしている。
【符号の説明】
【００９３】
１，２    電極
３        有機光電変換層
４        反射面
１０      有機光電変換デバイス
【図１】
2017199887.tif 000008
【図２】
2017199887.tif 000009
【図３】
2017199887.tif 000010
【図４】
2017199887.tif 000011