(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの混合層を含有する有機層を含む光活性コンポーネント、詳細には光活性ｉ型層系を含む太陽電池に関し、この際、前記混合層は少なくとも１つのドナー材料および少なくとも１つのアクセプター材料を含有し、したがってドナー−アクセプター系を形成している。混合層のドナー材料およびアクセプター材料は、非ポリマー材料である。真空中で、ドナー材料は、アクセプター材料の蒸発温度よりも少なくとも１５０℃低い蒸発温度を有し、それぞれｎ型層、ｉ型層またはｐ型層系からなるｎｉｐ型、ｉｐ型またはｎｉ型を備えた逆層配列を有し、その際、有機光活性ｉ型層系は、直接カソード上にまたは電子伝導性ｎ型材料系上に施与されている。
2012529169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極および対電極ならびに前記電極間の少なくとも１つの有機光活性ｉ型層系を含む有機光活性コンポーネントであって、
（ｉ）前記光活性ｉ型層系が少なくとも１つの混合層を含有し、
（ｉｉ）前記混合層が少なくとも１つのドナー材料および少なくとも１つのアクセプター材料を含有し、したがって前記混合層がドナー−アクセプター系を形成しており、
（ｉｉｉ）前記混合層の前記ドナー材料および前記アクセプター材料が非ポリマー材料であり、
（ｉｖ）前記ドナー材料が、前記アクセプター材料の蒸発温度よりも少なくとも１５０℃低い真空中での蒸発温度を有し、
（ｖ）それぞれｎ型、ｉ型またはｐ型層系から構成されるｎｉｐ型、ｉｐ型またはｎｉ型構造から構成される逆層配列を有し、その際、前記有機光活性ｉ型層系が直接カソード上にまたは電子伝導性ｎ型材料系上に施与されていることを特徴とする、有機光活性コンポーネント。
【請求項２】
１つまたは複数の層からなるｐ型および／またはｎ型材料系を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光活性コンポーネント。
【請求項３】
前記ｐ型および／またはｎ型材料系が、＜４５０ｎｍの波長範囲に吸収最大を有する１つまたは複数のドーピングされたワイドギャップ層を含有することを特徴とする、請求項１および２のいずれか一つに記載の光活性コンポーネント。
【請求項４】
入射光の光学的経路を拡大するための光トラップが前記活性系中に形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の光活性コンポーネント。
【請求項５】
ドーピングされたワイドギャップ層が前記ｉ型層に対しては平滑な界面を、かつコンタクトに対しては周期的に微細構造化された界面を有するように、前記光トラップが実現されていることを特徴とする、請求項４に記載の光活性コンポーネント。
【請求項６】
前記コンポーネントが周期的に微細構造化された基板上に構成されていて、前記コンポーネントの均一な機能、即ち、面全体にわたって短絡のないコンタクト接続および電界の均一な分布が、ドーピングされたワイドギャップ層を使用することによって保証されているという事実によって、前記光トラップが実現されていることを特徴とする、請求項４に記載の光活性コンポーネント。
【請求項７】
第１の電子伝導層（ｎ型層）と前記基板の上に位置する前記電極との間にｐ型ドーピングされた層を含有し、その結果、ｐｎｉｐ型またはｐｎｉ型構造が含まれることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の光活性コンポーネント。
【請求項８】
前記光活性ｉ型層と前記基板の上に位置する前記電極との間にｐ型ドーピングされた層を含有し、その結果、ｐｉｐ型またはｐｉ型構造が含まれ、その際、前記の追加的なｐ型ドーピングされた層は、前記ｉ型層の電子輸送準位から最高で０．４ｅＶ、しかし好ましくは０．３ｅＶ未満下に位置するフェルミ準位を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の光活性コンポーネント。
【請求項９】
前記ｐ型ドーピングされた層と前記対電極との間にｎ型層系を含有し、その結果、ｎｉｐｎ型またはｉｐｎ型構造が含まれることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の光活性コンポーネント。
【請求項１０】
前記光活性ｉ型層と前記対電極との間にｎ型層系を含有し、その結果、ｎｉｎ型またはｉｎ型構造が含まれ、その際、前記の追加的なｎ型ドーピングされた層は、前記ｉ型層の正孔輸送準位から最高で０．４ｅＶ、しかし好ましくは０．３ｅＶ未満に位置するフェルミ準位を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載の光活性コンポーネント。
【請求項１１】
ｎ型層系および／またはｐ型層系を含有し、その結果、ｐｎｉｐｎ型、ｐｎｉｎ型、ｐｉｐｎ型またはｐｉｎ型構造が含まれることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の光活性コンポーネント。
【請求項１２】
前記の追加のｐ型材料系および／または前記の追加のｎ型材料系が１つまたは複数のドーピングされたワイドギャップ層を含有することを特徴とする、請求項７〜１１のいずれか一つに記載の光活性コンポーネント。
【請求項１３】
なおさらなるｎ型層系および／またはｐ型層系を含有し、その結果、例えばｎｐｎｉｐｎ型、ｐｎｉｐｎｐ型、ｎｐｎｉｐｎｐ型、ｐｎｐｎｉｐｎｐｎ型またはｐｎｐｎｐｎｉｐｎｐｎｐｎ型構造が含まれることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の光活性コンポーネント。
【請求項１４】
前記のさらなるｐ型材料系および／または前記のさらなるｎ型材料系のうちの１つまたは複数が、１つまたは複数のドーピングされたワイドギャップ層を含有することを特徴とする、請求項１３に記載の光活性コンポーネント。
【請求項１５】
ｎｉｐ型、ｎｉ型、ｉｐ型、ｐｎｉｐ型、ｐｎｉ型、ｐｉｐ型、ｎｉｐｎ型、ｎｉｎ型、ｉｐｎ型、ｐｎｉｐｎ型、ｐｎｉｎ型またはｐｉｐｎ型構造の組み合わせから構成されるタンデム型または多重型（multiple）電池であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一つに記載の光活性コンポーネント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機層を含む光活性コンポーネント、より詳細には請求項１の前提部による太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーセント範囲の効率を有する最初の有機太陽電池が実証されて以来（Tangら（1986）［C.W.Tangら、Appl. Phys. Lett. 48、183頁(1986)］（非特許文献１））、有機材料は、様々な電子および光電子コンポーネントのために集中的に調査されている。有機太陽電池は、好ましくは真空中での蒸着によって、または溶液からのスピンコーティングによって施与される、有機材料から構成される薄層（典型的には１ｎｍから１μｍ）の配列からなる。電気的コンタクト接続は、金属層、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）および／または透明導電性ポリマー（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ、ＰＡＮＩ）によって生じさせることができる。
【０００３】
太陽電池は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する。この場合、光活性という用語も同様に、光エネルギーを電気エネルギーに変換することを表している。無機太陽電池とは対照的に、有機太陽電池では、光は、自由電荷キャリアを直接的に発生させるのではなく、むしろ励起子、即ち、電気的に中性な励起状態（束縛電子−正孔対）が初めに生じる。第２のステップで初めて、これらの励起子は自由電荷キャリアに分離して、次いでこれが、電流フローに寄与する。
【０００４】
従来の無機ベースのコンポーネント（シリコン、ヒ化ガリウムなどの半導体）を上回るそのような有機ベースのコンポーネントの利点は、材料およびエネルギーに関して僅かな費用で非常に薄い太陽電池を製造する可能性をもたらす、場合によっては極めて高い光吸収係数（２×１０５ｃｍ−１まで）である。さらなる技術的局面には、低コスト、プラスチックフィルム上に柔軟で大面積のコンポーネントを製造する可能性ならびに有機化学のほぼ無制限の変更の可能性および無制限の利用可能性が包含される。
【０００５】
文献で既に提案されている有機太陽電池を実現するための１つの可能性は、次の層構造を有するｐｉｎ型ダイオードにある［Martin Pfeiffer、「Controlled doping of organic vacuum deposited dye layers: basics and applications」、PhD thesis TU-Dresden、1999（非特許文献２）］：
０．担体、基板、
１．通常は透明な底部コンタクト、
２．ｐ型層（複数可）、
３．ｉ型層（複数可）、
４．ｎ型層（複数可）、
５．上部コンタクト。
【０００６】
この場合、ｎおよびｐは、それぞれ熱平衡状態で、それぞれ自由電子および自由正孔の密度の上昇をもたらすｎ型およびｐ型ドーピングを表している。しかしながら、ｎ型層（複数可）およびｐ型層（複数可）が名目上はドーピングされておらず、単に材料特性（例えば、異なる移動度）によって、未知の不純物（例えば、層製造の間の合成、分解または反応生成物に由来して残った残留物）によって、または周囲の影響（例えば、隣接する層、金属または他の有機物質の内方拡散、周囲雰囲気からのガスドーピング）によって、それぞれ好ましくはｎ型伝導性および好ましくはｐ型伝導性特性を有することも可能である。この意味において、この種の層は主に、輸送層と理解されるべきである。対照的に、ｉ型層という名称は、名目上ドーピングされていない層（真性層）を表している。この場合、１つまたは複数のｉ型層は、１種の材料から構成されるか、または２種の材料から構成される混合物から構成される層からなってよい（いわゆる、相互貫入ネットワークまたはバルクヘテロ接合；M. Hiramotoら、Mol. Cryst. Liq. Cryst.、2006、444、33〜40頁（非特許文献３））。透明底部コンタクトを通っての光入射によって、励起子（束縛電子−正孔対）がｉ型層またはｎ／ｐ型層で生じる。前記励起子は、非常に高い電界によって、または適切な界面でのみ分離され得る。十分に高い電界は、有機太陽電池では利用することができず、その結果、有機太陽電池で有望なコンセプトは全て、光活性界面での励起子の分離に基づく。励起子は拡散によって、そのような活性な界面へと行き、そこで、電子と正孔とに相互に分離される。この場合、電子を受け取る材料は、アクセプターと称され、正孔を受け取る材料は、ドナーと称される。分離界面は、ｐ（ｎ）型層とｉ型層との間に、または２つのｉ型層の間にあってよい。太陽電池のビルドアップ電界（built-up electric field）では、次いで、電子はｎ型領域へと輸送され、正孔はｐ型領域へと輸送される。好ましくは、輸送層は、例えばＷＯ２００４０８３９５８号（特許文献１）に記載されているものなどの大きなバンドギャップ（ワイドギャップ）を有する透明か、またはほぼ透明な材料である。この場合、ワイドギャップ材料という用語は、その吸収最大が＜４５０ｎｍの波長範囲にあり、好ましくは＜４００ｎｍである材料を表している。
【０００７】
光は常に、励起子を初めに発生させ、まだ自由電荷キャリアは発生させないので、僅かな再結合で励起子が活性界面へと拡散することが、有機太陽電池では重要な役割を果たす。したがって、光電流に寄与するために、良好な有機太陽電池では、励起子拡散距離が、光の典型的な侵入深さを明らかに超えて、光の大部分が利用され得ることが必要である。構造的に、かつ化学的純度に関して完全である有機結晶または薄層は実際に、この規準を満たしている。しかしながら、大面積用途では、単結晶有機材料の使用は不可能であり、十分な構造的完全性を有する多層の製造は今日まで未だに非常に困難である。
【０００８】
ｉ型層が混合層である場合、光吸収の課題は、コンポーネントのうちの一方によってのみ、または両方によって行われる。混合層の利点は、発生した励起子が、それらが分離される領域境界に達するまでの非常に短い経路をカバーするだけでよいことである。電子および正孔はそれぞれ別々に、個々の材料へと輸送される。材料は混合層中のいたるところで相互に接触しているので、このコンセプトの場合に重要なことは、分離された電荷が個々の材料において長い寿命を有し、個々のコンタクトへと向かう両方のタイプの電荷キャリアに関して閉じたパーコレーション経路がいずれの位置からも存在することである。
【０００９】
米国特許第５，０９３，６９８号（特許文献２）は、有機材料のドーピングを開示している。アクセプター様またはドナー様ドーピング物質を混合することによって、層中の平衡電荷キャリア濃度を高め、伝導率を高めている。米国特許第５，０９３，６９８号（特許文献２）によると、ドーピングされた層は、エレクトロルミネセンスコンポーネントにおけるコンタクト材料に関連して、界面で入射層として使用される。類似のドーピングアプローチは、太陽電池にも同様に好都合である。
【００１０】
文献は、光活性ｉ型層を実現するための様々な可能性を開示している。例えば、後者は、二重層（欧州特許第００００８２９号（特許文献３））または混合層（Hiramoto、Appl. Phys. Lett. 58、1062頁（1991）（非特許文献４））であってよい。二重および混合層の組み合わせも公知である（Hiramoto、Appl. Phys. Lett. 58、1062頁（1991）（非特許文献４）；米国特許第６，５５９，３７５号（特許文献４））。同様に、混合比を混合層の種々の領域で変えること（米国特許出願公開第２００５０１１０００５号（特許文献５））または混合比に勾配を持たせることが公知である。
【００１１】
さらに、光活性混合層が部分的に結晶質で存在してよいことが文献から公知である（Hiramoto、MOLECULAR CRYSTALS AND LIQUID CRYSTALS、444、33〜40頁(2006）（非特許文献５）。この場合、蒸着の間に基板の温度を選択することによって、結晶度を変化させることができる。高められた基板温度は通常、より高い結晶質割合またはより大きな結晶子をもたらす。別法では、層を製造した後にも、コンポーネントを高められた温度に掛けることができる（Peumans、Nature、425、158（2003）（非特許文献６））。同様に、このプロセスも通常、高められた結晶化度をもたらす。有機混合層の構造に影響を及ぼすための他の可能性は、有機気相堆積技術（ＯＶＰＤ）を使用することにある（Rusu、Thin Solid Films、516、7160〜7166頁（2008）（非特許文献７）；Rusu、Renewable Energy、33、254〜258頁（2008）（非特許文献８）; Yang、Nature Materials、4、37〜41頁（2005）（非特許文献９））。この場合、有機材料をガス流中で気化させる。次いで、このガス流は分子を基板に運ぶ。様々なパラメーターを選択することによって、堆積層および混合層の構造に影響を及ぼすことができる。
【００１２】
さらに、文献は、ｉｐ型構造を有する太陽電池を開示している（Drechsel、Org. Electron.、5、175頁(2004)（非特許文献１０）；J.Drechsel、Synthet. Metal.、127、201〜205頁（2002）（非特許文献１１））。この場合、光活性混合層は、ＺｎＰｃおよびＣ６０から構成される混合層である。これら２種の材料は、非常に類似した蒸発温度を有する。したがって、下記の問題は、この系では生じず、その結果、この特許の内容は、それによって影響を受けない。
【００１３】
さらに、タンデム型および多重型（multiple）太陽電池が文献から公知である（Hiramoto、Chem. Lett.、1990、327頁（1990）（非特許文献１２）；ドイツ特許第１０２００４０１４０４６号（特許文献６））。
【００１４】
非ポリマー有機材料、いわゆる小分子の場合、真空中での蒸発温度は、分子間相互作用に密接に関連している。前記相互作用が極めて著しい場合、このことは、高められた蒸発温度をもたらす。
【００１５】
本発明の意味の範囲内では、蒸発温度という用語は、所定の蒸発器形状での基板位置（参照：垂直にその上に設置されている基板から３０ｃｍの距離のところに、円形開口部（直径１ｃｍ）を有する源）および１０−４から１０−１０ｍｂａｒの範囲の真空で、０．１ｎｍ／ｓの蒸着速度を達成するために必要な温度を意味すると理解されたい。この場合、より狭い意味での蒸発（液相から気相への遷移）または昇華であるかは重要ではない。
【００１６】
したがって、蒸着による層形成の経過において、層内での分子間相互作用は最大化されていて、著しく相互作用し得る界面は層表面では回避されている構造が好ましくは生じる。
【００１７】
混合層の場合、このことは、比較的弱い相互作用力を有するその成分が好ましくは表面に蓄積する、即ち、その成分が、層形成の間にある程度まで「フロート」するという効果を有する。分子間で比較的弱い相互作用を有する材料は通常、低い融点（例えば＜１００℃）または低いガラス遷移温度（例えば＜１５０℃）を有することを特徴とする。
【００１８】
「より弱く相互作用する成分」が混合層のドナー成分である場合、特に加熱された基板上での成長の間に、または後続の熱処理の間に、多くの場合に専らドナー材料からなる非常に薄い層（即ち、少なくとも１つの単層）が表面に生じる傾向がある。この偏析またはこの「フローティング」はまた、例えば溶媒処理（層を製造する間か、またはその後）などの他のプロセスを介して、または有機気相堆積（ＯＶＰＤ）を用いて層を堆積させる方法を介しても生じるか、促進され得る。「フローティングした」ドナー成分の単分子層はその結果、より弱い電子輸送特性を有し、ｐｉｎ型構造の場合、光によって生じた電子を輸送するプロセスを妨害する。対照的に、結局のところドナー成分は好ましくは正孔輸送材料であるので、光によって生じた正孔は、この方向では何ら問題なく輸送され得る。
【００１９】
ドナー材料が真空中で、アクセプター材料の蒸発温度よりも少なくとも１５０℃低い蒸発温度を有する場合に、上記の問題は優先的に生じる。しかしながら、蒸発差が１００℃以下の場合でさえ、「フローティング」は十分に起こり得る。
【００２０】
非ポリマー有機分子、即ち小分子を蒸着させることから製造されている文献記載の有機太陽電池は、いくつかの例外を除いて（Drechsel、Org. Electron.、5、175頁(2004)（非特許文献１０）;J.Drechsel、Synthet. Metal.、127、201〜205頁(2002)（非特許文献１１））、その上に有機層が堆積されるいわゆる底部コンタクトが、アノードを形成するように構成されている（その構造が専ら正孔伝導性またはｐ型ドーピングされた層を含む場合には、後者は、底部コンタクトに隣接する）。アノードは一般に、透明な導電性酸化物（多くの場合に、酸化インジウムスズ、略してＩＴＯ；しかしながら、ＺｎＯ：Ａｌであってもよい）であるが、これは、金属層または導電性ポリマーから構成される層であってもよい。光活性混合層を含む有機層系を堆積させた後、（通常は金属の）カソードを堆積させる。
【００２１】
本明細書では「非−逆」と称されるこの構造は、光活性混合層中で生じた正孔を基板（アノード）に向かって運ばなければならない一方で、光によって生じた電子を、基板からカソードの方向へ移さなければならないとう結果を有する。しかしながら上記の通り、このことは、ドナー成分の「フローティング」が混合層の堆積または後処理の間に生じる場合には問題となる。
【００２２】
この問題は、混合層の成長が熱平衡近くで生じるほど、より大きな規模で現れる。したがって、平衡のより近くで成長させている間に改善される体積における秩序の利点（非晶質構造に変わってナノ結晶構造、M.Hiramotoら、Mol. Cryst. Liq. Cryst.、2006、444、33〜40頁（非特許文献３）；M. Rusuら、Thin Solid Film、2008、516、7160〜7166頁（非特許文献１３）を参照されたい）は、界面での問題が高まることによって打ち消される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】ＷＯ２００４０８３９５８号
【特許文献２】米国特許第５，０９３，６９８号
【特許文献３】欧州特許第００００８２９号
【特許文献４】米国特許第６，５５９，３７５号
【特許文献５】米国特許出願公開第２００５０１１０００５号
【特許文献６】ドイツ特許第１０２００４０１４０４６号
【特許文献７】ＷＯ２００６０９２１３４号
【特許文献８】ドイツ特許第１０３３８４０６号
【特許文献９】ドイツ特許第１０３４７８５６号
【特許文献１０】ドイツ特許第１０３５７０４４号
【特許文献１１】ドイツ特許第１０２００４０１０９５４号
【特許文献１２】ドイツ特許第１０２００６０５３３２０号
【特許文献１３】ドイツ特許第１０２００６０５４５２４号
【特許文献１４】ドイツ特許第１０２００８０５１７３７号
【非特許文献】
【００２４】
【非特許文献１】Tangら（1986）、C.W.Tangら、Appl. Phys. Lett. 48、183頁(1986)
【非特許文献２】Martin Pfeiffer、「Controlled doping of organic vacuum deposited dye layers: basics and applications」、PhD thesis TU-Dresden、1999
【非特許文献３】M. Hiramotoら、Mol. Cryst. Liq. Cryst.、2006、444、33〜40頁
【非特許文献４】Hiramoto、Appl. Phys. Lett. 58、1062頁（1991）
【非特許文献５】Hiramoto、MOLECULAR CRYSTALS AND LIQUID CRYSTALS、444、33〜40頁(2006）
【非特許文献６】Peumans、Nature、425、158（2003）
【非特許文献７】Rusu、Thin Solid Films、516、7160〜7166頁（2008）
【非特許文献８】Rusu、Renewable Energy、33、254〜258頁（2008）
【非特許文献９】Yang、Nature Materials、4、37〜41頁（2005）
【非特許文献１０】Drechsel、Org. Electron.、5、175頁(2004)
【非特許文献１１】J.Drechsel、Synthet. Metal.、127、201〜205頁（2002）
【非特許文献１２】Hiramoto、Chem. Lett.、1990、327頁（1990）
【非特許文献１３】M. Rusuら、Thin Solid Film、2008、516、7160〜7166頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
したがって問題は、混合層中のドナー材料の少なくとも部分的な「フローティング」が生じるドナー−アクセプターの組み合わせの場合に、混合層中で良好な秩序を得ることと同時に、混合層の界面で輸送問題を招かないことにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
したがって本発明は、上記の欠点を克服し、その場合に、コンポーネントの高い効率と、可能な限り改善された寿命とを有する光活性コンポーネントを提供するという目的に基づく。本発明のさらなる目的は、そのような光活性コンポーネントを製造する方法を提供することである。
【００２７】
この目的は、請求項１による光活性コンポーネントを用いて達成される。有利な実施形態が、従属請求項に明記されている。
【００２８】
本発明では、堆積をカソード上で行う逆層配列を採用することによって、この目的を達成し（底部にｎ面、例えばｎｉｐ型構造）、したがって光によって生じた電子は、混合層を出発して基板の方向へ向かい、光によって生じた電子は、対電極の方向へ向かうはずであり、その際、両方とも、何ら問題なく可能である。
【００２９】
僅かな数の単層の「フローティング」という本明細書で仮定されている問題は事実上、現今の手段を使用して分光器で証明することは不可能である。したがって、この問題は、今まで認められておらず、本明細書で提案されているとおりのこの問題に対する解決は、当業者によってこれまで検討されてこなかった。
【００３０】
本発明の好ましい一実施形態は、ＷＯ２００４０８３９５８号（特許文献１）に示されているとおりの有機ｎｉｐ型太陽電池または有機ｎｉｐｎｉｐ型タンデム型太陽電池またはｎｉｐ型多重型太陽電池として存在する。
【００３１】
上記逆構造（ｎｉｐ型、ｉｐ型またはｎｉ型構造）では、基板の上に位置する電極および／または対電極の所でコンポーネントにコンタクトの問題が起こることがある：
通常、従来のｐｉｎ型構造では、基板の上に位置する電極は、ｐ型層に対するコンタクトを有し、対電極は、ｎ型層に対してコンタクトを有する。これらのコンタクトは、非常によく機能するか、または即ち、コンタクト系およびコンタクト材料は、その間で最適化されて、その結果、損失はこの場合生じない。逆構造で可能な解決として、２つの新たなコンタクト系、つまり電極／ｎ型層およびｐ型層／対電極を今や新たに最適化することができる（例えば、材料の適切な選択または適切な製造条件を介して）。他の解決の可能性は、変換コンタクト（conversion contact）（ｐｎ型またはｎｐ型）を電極に導入して、電極／ｐ型層およびｎ型層／対電極の元のコンタクト系を再び得ることにある。この目的を可能にする構造には例えば、ｐｎｉｐ型、ｎｉｐｎ型またはｐｎｉｐｎ型が包含される。
【００３２】
本発明によるコンポーネントのさらなる実施形態は、ｐ型ドーピングされた層がまた、第１の電子伝導層（ｎ型層）と基板の上に位置する電極との間にも存在するという事実にあり、その結果、ｐｎｉｐ型またはｐｎｉ型構造が含まれ、その際、ドーピングは好ましくは、直接のｐｎ型コンタクトがブロッキング効果を有さず、むしろ、好ましくはトンネル過程によって、低損失再結合が生じるのに十分に高いように選択される。
【００３３】
本発明のさらなる実施形態では、ｐ型ドーピングされた層がまた、コンポーネント中、光活性ｉ型層と基板の上に位置する電極との間にも存在してもよく、その結果、ｐｉｐ型またはｐｉ型構造が含まれ、その際、追加的なｐ型ドーピングされた層は、ｉ型層の電子輸送準位から最高で０．４ｅＶ、しかし好ましくは０．３ｅＶ未満下に位置するフェルミ準位を有し、その結果、ｉ型層からこのｐ型層への低損失電子抽出が生じ得る。
【００３４】
本発明によるコンポーネントのさらなる実施形態は、ｎ型層系がまた、ｐ型ドーピングされた層と対電極との間にも存在するという事実にあり、その結果、ｎｉｐｎ型またはｉｐｎ型構造が含まれ、その際、ドーピングは好ましくは、直接のｐｎ型コンタクトがブロッキング効果を有さず、むしろ、好ましくはトンネル過程によって、低損失再結合が生じるのに十分に高いように選択される。
【００３５】
さらなる実施形態では、ｎ型層系がまた、コンポーネント中、真性の光活性層と対電極との間にも存在してもよく、その結果、ｎｉｎ型またはｉｎ型構造が含まれ、その際、追加的なｎ型ドーピングされた層は、ｉ型層の正孔輸送準位から最高で０．４ｅＶ、しかし好ましくは０．３ｅＶ未満上に位置するフェルミ準位を有し、その結果、ｉ型層からこのｐ型層への低損失正孔抽出が生じ得る。
【００３６】
本発明によるコンポーネントのさらなる実施形態は、コンポーネントがｎ型層系および／またはｐ型層系を含有するという事実にあり、その結果、ｐｎｉｐｎ型、ｐｎｉｎ型、ｐｉｐｎ型またはｐｉｎ型構造が含まれ、その際、これらはいずれの場合も、伝導型とは独立に、基板面上の光活性ｉ型層に隣接する層が、ｉ型層に隣接するが基板に面していない層よりも低い熱仕事関数を有し、その結果、外部電圧がコンポーネントに印加されない場合、光によって生じた電子が好ましくは、基板へと輸送される。
【００３７】
本発明のさらなる実施形態では、複数の変換コンタクトが、連続して接続されており、その結果、例えば、ｎｐｎｉｐｎ型、ｐｎｉｐｎｐ型、ｎｐｎｉｐｎｐ型、ｐｎｐｎｉｐｎｐｎ型またはｐｎｐｎｐｎｉｐｎｐｎｐｎ型構造が含まれる。
【００３８】
上記の構造の好ましい一展開では、後者は、有機タンデム型太陽電池または多重型太陽電池として実施される。したがって、該コンポーネントは、ｎｉｐ型、ｎｉ型、ｉｐ型、ｐｎｉｐ型、ｐｎｉ型、ｐｉｐ型、ｎｉｐｎ型、ｎｉｎ型、ｉｐｎ型、ｐｎｉｐｎ型、ｐｎｉｎ型またはｐｉｐｎ型構造の組み合わせから構成されるタンデム型電池であってよく、その際、少なくとも１つのｉ型層を含有する複数の独立した組み合わせを、上下に積層させる（クロスコンビネーション（cross-combinations））。
【００３９】
上記の構造の特に好ましい一実施形態では、後者は、ｐｎｉｐｎｉｐｎ型タンデム型電池として実施される。
【００４０】
この種の積層型電池において特に重要なことは、個々の電池中で生じる電流のバランス、即ち、吸収されて、電荷キャリアに変換される光子の数である。例えば、混合層の場合で２つの異なる吸収体系を有するｐｉｎｐｉｎ型タンデム型電池の際に、上記の「フローティング」問題が生じるならば、したがって、前記混合層がより僅かな電流を発生させるか、またはより低い占有率を有し、それによって、タンデム形太陽電池がその特性において著しく縮小されるならば（より弱い一部の電池が、そのより僅かな発生電流またはより低い占有率（ＦＦ）によって、コンポーネント全体、即ち、他の部分の電池も制限し、もはや、そのポテンシャルを実現することができない）、本発明に従って逆ｎｉｐｎｉｐ型構造に、または上記の他の構造に変えることで、この問題は、解決される。
【００４１】
本発明のさらなる実施形態では、タンデム型または多重型電池の場合、一定数のｉ型混合層は加熱基板（好ましくは７０℃から１４０℃）上で製造し、残りのｉ型混合層は、基板がより低い温度（好ましくは＜６０℃）または室温である間に製造する。この場合、基板を交互に加熱および再冷却することによって、ｉ型混合層を加熱基板上と、より低い温度または室温とで交互に製造することも可能である。
【００４２】
さらなる実施形態では、有機光活性コンポーネントは、電極および対電極ならびにこれらの電極の間の少なくとも１個の有機光活性ｉ型層系で実現される有機太陽電池として実現される。この光活性ｉ型層系は、ドナー−アクセプター系を形成するドナー材料およびアクセプター材料から構成される少なくとも１つの混合層を含有する。混合層のドナーおよびアクセプター材料は、非ポリマー材料、いわゆる小分子を含有する。さらにドナー材料は、アクセプター材料の蒸発温度よりも少なくとも１５０℃低い真空中での蒸発温度を有する。有機太陽電池は、逆層配列を有する。後者は、それぞれｎ型層、ｉ型層またはｐ型層系から構成されるｎｉｐ型、ｉｐ型またはｎｉ型構造として形成することができ、ここで、有機光活性ｉ型層系は、直接カソード上にまたは電子伝導性ｎ型材料系上に施与する。
【００４３】
さらなる実施形態では、混合層中のアクセプター材料は、少なくとも部分的に結晶形で存在する。
【００４４】
さらなる実施形態では、混合層中のドナー材料は、少なくとも部分的に結晶形で存在する。
【００４５】
さらなる実施形態では、混合層中のアクセプター材料およびドナー材料は両方とも、少なくとも部分的に結晶形で存在する。
【００４６】
さらなる実施形態では、アクセプター材料は、＞４５０ｎｍの波長範囲に吸収最大を有する。
【００４７】
さらなる実施形態では、ドナー材料は、＞４５０ｎｍの波長範囲に吸収最大を有する。
【００４８】
さらなる実施形態では、光活性ｉ型層系はまた、さらなる光活性の個別または混合層を、上述の混合層に加えて含有する。
【００４９】
さらなる実施形態では、ｎ型材料系は、１つまたは複数の層からなる。
【００５０】
さらなる実施形態では、ｐ型材料系は、１つまたは複数の層からなる。
【００５１】
さらなる実施形態では、ｎ型材料系は、１つまたは複数のドーピングされたワイドギャップ層を含有する。この場合、ワイドギャップ層という用語は、＜４５０ｎｍの波長範囲に吸収最大を有する層を定義している。
【００５２】
さらなる実施形態では、ｐ型材料系は、１つまたは複数のドーピングされたワイドギャップ層を含有する。
【００５３】
さらなる実施形態では、入射光の光学経路を拡大するための光トラップが、活性系中に形成されている。
【００５４】
さらなる実施形態では、ドーピングされたワイドギャップ層がｉ型層に対しては平滑な界面を、かつコンタクトに対しては周期的に微細構造化された界面を有するように、光トラップを実現する。
【００５５】
さらなる実施形態では、コンポーネントが周期的に微細構造化された基板上に構成されていて、コンポーネントの均一な機能、即ち、面全体にわたって短絡のないコンタクト接続および電界の均一な分布が、ドーピングされたワイドギャップ層を使用することによって保証されているという事実によって、光トラップを実現する。超薄コンポーネントは、構造化基板上で、局所的な短絡を形成する高められたリスクを有し、その結果、コンポーネント全体の機能性は、そのような明らかな不均質性によって最終的に危うくなる。この短絡のリスクを、ドーピングされた輸送層を使用することによって低減する。
【００５６】
さらなる実施形態では、コンポーネントはｐ型ドーピングされた層を、第１の電子伝導層（ｎ型層）および基板の上に位置する電極との間に含有し、その結果、ｐｎｉｐ型またはｐｎｉ型構造が含まれる。
【００５７】
さらなる実施形態では、コンポーネントはｐ型ドーピングされた層を、光活性ｉ型層と基板の上に位置する電極との間に含有し、その結果、ｐｉｐ型またはｐｉ型構造が含まれ、その際、追加のｐ型ドーピングされた層は、ｉ型層の電子輸送準位から最高で０．４ｅＶ、しかし好ましくは０．３ｅＶ未満下に位置するフェルミ準位を有する。
【００５８】
さらなる実施形態では、コンポーネントはｎ型層系を、ｐ型ドーピングされた層と対電極との間に含有し、その結果、ｎｉｐｎ型またはｉｐｎ型構造が含まれる。
【００５９】
さらなる実施形態では、コンポーネントはｎ型層系を、光活性ｉ型層と対電極との間に含有し、その結果、ｎｉｎ型またはｉｎ型構造が含まれ、その際、追加のｎ型ドーピングされた層は、ｉ型層の正孔輸送準位から最高で０．４ｅＶ、しかし好ましくは０．３ｅＶ未満上に位置するフェルミ準位を有する。
【００６０】
さらなる実施形態では、コンポーネントは、ｎ型層系および／またはｐ型層系を含有し、その結果、ｐｎｉｐｎ型、ｐｎｉｎ型、ｐｉｐｎ型またはｐｉｎ型が含まれる。
【００６１】
さらなる実施形態では、追加のｐ型材料系および／または追加のｎ型材料系は、１つまたは複数のドーピングされたワイドギャップ層を含有する。
【００６２】
さらなる実施形態では、コンポーネントは、なおさらなるｎ型層系および／またはｐ型層系を含有し、その結果、例えばｎｐｎｉｐｎ型、ｐｎｉｐｎｐ型、ｎｐｎｉｐｎｐ型、ｐｎｐｎｉｐｎｐｎ型またはｐｎｐｎｐｎｉｐｎｐｎｐｎ型構造が含まれる。
【００６３】
さらなる実施形態では、さらなるｐ型材料系および／またはさらなるｎ型材料系のうちの１つまたは複数は、１つまたは複数のドーピングされたワイドギャップ層を含有する。
【００６４】
さらなる実施形態では、コンポーネントは、タンデム型または多重型構造である。
【００６５】
さらなる実施形態では、コンポーネントは、ｎｉｐ型、ｎｉ型、ｉｐ型、ｐｎｉｐ型、ｐｎｉ型、ｐｉｐ型、ｎｉｐｎ型、ｎｉｎ型、ｉｐｎ型、ｐｎｉｐｎ型、ｐｎｉｎ型またはｐｉｐｎ型構造の組み合わせから構成されるタンデム型電池である。
【００６６】
さらなる実施形態では、使用される有機材料は、小分子である。本発明の意味の範囲内では、小分子という用語は、蒸発させて、基板に堆積させることができるモノマーを意味すると理解されたい。
【００６７】
さらなる実施形態では、有機材料は、少なくとも部分的にポリマーであるが、少なくとも１つの光活性ｉ型層は、小分子から形成されている。
【００６８】
さらなる実施形態では、アクセプター材料は、フラーレンまたはフラーレン誘導体（好ましくはＣ６０またはＣ７０）またはＰＴＣＤＩ誘導体（ペリレン−３，４，９，１０−ビス（ジカルボキシミド）誘導体）の群からの材料である。
【００６９】
さらなる実施形態では、ドナー材料は、オリゴマー、特にＷＯ２００６０９２１３４号（特許文献７）によるオリゴマー、ポルフィリン誘導体、ペンタセン誘導体またはＤＩＰ（ジ−インデノ−ペリレン）、ＤＢＰ（ジ−ベンゾ−ペリレン）などのペリレン誘導体である。
【００７０】
さらなる実施形態では、ｐ型材料系には、ＴＰＤ誘導体（トリフェニルアミン−ダイマー）、スピロピラン類、スピロオキサジン類などのスピロ化合物、ＭｅＯ−ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メトキシフェニル）ベンジジン）、ジ−ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（１，１’−ビフェニル）４，４’−ジアミン類））、ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４’’−トリス（Ｎ−３−メチルフェニル−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン）、ＴＮＡＴＡ（４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン）、ＢＰＡＰＦ（９，９−ビス｛４−［ジ−（ｐ−ビフェニル）アミノフェニル］｝フルオレン類）、ＮＰＡＰＦ（９，９−ビス［４−（Ｎ，Ｎ’−ビスナフタレン−２−イルアミノ）フェニル］−９Ｈ−フルオレン類）、スピロ−ＴＡＤ（２，２’，７，７’−テトラキス（ジフェニルアミノ）−９，９’−スピロビフルオレン）、ＰＶ−ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ−ジ４−２，２−ジフェニルエテン−１−イルフェニル−Ｎ，Ｎ−ジ４−メチルフェニルフェニルベンジジン類）、４Ｐ−ＴＰＤ（４，４’−ビス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）テトラフェニル）またはドイツ特許第１０２００４０１４０４６号（特許文献６）に記載されているｐ型材料が包含される。
【００７１】
さらなる実施形態では、ｎ型材料系には、例えばＣ６０、Ｃ７０などのフラーレン類；ＮＴＣＤＡ（１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物類）、ＮＴＣＤＩ（ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド類）またはＰＴＣＤＩ（ペリレン−３，４，９，１０−ビス（ジカルボキシミド））が包含される。
【００７２】
さらなる実施形態では、ｐ型材料系は、ｐ型ドーパントを含有し、ここで、前記ｐ型ドーパントは、Ｆ４−ＴＣＮＱ、ドイツ特許第１０３３８４０６号（特許文献８）、ドイツ特許第１０３４７８５６号（特許文献９）、ドイツ特許第１０３５７０４４号（特許文献１０）、ドイツ特許第１０２００４０１０９５４号（特許文献１１）、ドイツ特許第１０２００６０５３３２０号（特許文献１２）、ドイツ特許第１０２００６０５４５２４号（特許文献１３）およびドイツ特許第１０２００８０５１７３７号（特許文献１４）に記載されているｐ型ドーパントまたは遷移金属酸化物（ＶＯ、ＷＯ、ＭｏＯなど）である。
【００７３】
さらなる実施形態では、ｎ型材料系は、ｎ型ドーパントを含有し、ここで、前記ｎ型ドーパントは、ＴＴＦ誘導体（テトラチアフルバレン誘導体）またはＤＴＴ誘導体（ジチエノチオフェン）、ドイツ特許第１０３３８４０６号（特許文献８）、ドイツ特許第１０３４７８５６号（特許文献９）、ドイツ特許第１０３５７０４４号（特許文献１０）、ドイツ特許第１０２００４０１０９５４号（特許文献１１）、ドイツ特許第１０２００６０５３３２０号（特許文献１２）、ドイツ特許第１０２００６０５４５２４号（特許文献１３）およびドイツ特許第１０２００８０５１７３７号（特許文献１４）に記載されているｎ型ドーパントまたはＣｓ、ＬｉもしくはＭｇである。
【００７４】
さらなる実施形態では、一方の電極を＞８０％の透過率で透明なように実現し、他方の電極は、＞５０％の反射率で反射するように実現する。
【００７５】
さらなる実施形態では、コンポーネントを、１０〜８０％の透過率で半透明なように実現する。
【００７６】
さらなる実施形態では、電極は、金属（例えばＡｌ、Ａｇ、Ａｕまたはこれらの組み合わせ）、導電性酸化物、特にＩＴＯ、ＺｎＯ：Ａｌもしくは何らかの他のＴＣＯ（透明導電性酸化物）、導電性ポリマー、特にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ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）もしくはＰＡＮＩ（ポリアニリン）またはこれらの材料の組み合わせからなる。
【００７７】
さらなる実施形態では、使用される有機材料は、低い融点、好ましくは＜１００℃の低い融点を有する。
【００７８】
さらなる実施形態では、使用される有機材料は、低いガラス転移温度、好ましくは＜１５０℃の低いガラス転移温度を有する。
【００７９】
さらなる実施形態では、使用される有機材料は、複数の結晶相を有し、堆積の間の基板温度または後続の熱処理の温度に近い（＋／−３０℃）相転移温度を有する。熱処理は、融点未満の温度への固体の加熱を意味すると理解されたい。これを比較的長期間（数分から数日まで）にわたって行い、その経過中に、構造的な欠陥を補正し、結晶構造を、短距離秩序および長距離秩序に関して改善する。したがって、結晶構造を固定するため、溶融および極めて緩慢な冷却プロセスは回避する。
【００８０】
さらなる実施形態では、混合層を有機気相堆積（ＯＶＰＤ）の方法によって堆積させる。
【００８１】
さらなる実施形態では、混合層を、加熱基板上に、好ましくは＞８０℃の温度を有する加熱基板上に堆積させる。
【００８２】
さらなる実施形態では、混合層を、堆積の後に熱処理に掛けるが、その場合、熱処理温度は、堆積の間の基板温度を少なくとも２０℃上回る。
【００８３】
さらなる実施形態では、混合層を、製造の間または製造の後に、溶媒蒸気で処理する。
【００８４】
さらなる実施形態では、タンデム型または多重型電池において、一定数のｉ型層は加熱基板（好ましくは７０℃から１４０℃）上で製造し、残りのｉ型層は、基板がより低い温度（好ましくは＜６０℃）または室温である間に製造する。
【００８５】
本発明を、例示的な実施形態に基づき、下記でより詳細に説明する。添付の図面において：
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】ＤＣＶ５Ｔフィルム（Ｓｉ１００上）上でのＸ線回折計測（ＸＲＤ）の図である。
【図２】９０℃および室温の基板温度で製造された混合層ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０を有するｐｉｎ型太陽電池での電流電圧特性曲線を示すグラフである。
【図３】９０℃および室温の基板温度で製造された混合層ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０を有するｎｉｐ型太陽電池での電流電圧特性曲線を示すグラフである。
【図４】９０℃の基板温度で製造された混合層ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０を有するｍｉｐ型太陽電池での電流電圧特性曲線を示すグラフである。
【図５】室温で製造された種々の層厚の混合層ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０を有するｍｉｐ型太陽電池での電流電圧特性曲線を示すグラフである。
【図６】９０℃の基板温度で製造された種々の層厚の混合層ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０を有するｍｉｐ型太陽電池の電流電圧特性曲線を示すグラフである。
【図７】それぞれ３０℃および９０℃の基板温度で製造された混合層ＺｎＰｃ：Ｃ６０およびＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０を有するｐｎｉｐｎｉｐｎ型タンデム型電池での電流電圧特性曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００８７】
例示的実施形態ａ）
９０℃の基板温度で製造された混合層ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０の結晶化度の検出：
図１は、ＤＣＶ５Ｔフィルム（Ｓｉ１００上）でのＸ線回折計測（ＸＲＤ）を示している。純粋なＤＣＶ５Ｔ層（α，α’−ビス（２，２−ジシアノビニル）キンキチオフェン層）（破線および暗色の実線）はそれぞれ、８．１５°および８．６５°にピークを示している。ピークは、室温で堆積された試料（ＲＴ；暗色の実線）と比較すると、加熱された基板（１００℃）に蒸着によって施与された試料の場合（破線）の方がかなり高い。したがって、秩序または結晶化度は１００℃試料の場合には、かなり上昇している。結晶化度はＣ６０を含む混合層の場合にはかなり低下している。室温での混合層のスペクトル（ＲＴ＝室温）は、どこにもピークを示していない。１００℃に加熱された基板上への蒸着によって、結晶化度を混合層中でも得ることができるが、ただし、個々の層においてのような良好な結晶化度ではない。この理由は、この場合、ピークが１つしか生じないためである。より良好に判別するために、生じた２つの混合層の曲線プロファイルを、矢印を用いて個々の基板温度に割り当てる。
【００８８】
例示的な実施形態ｂ）
さらなる例示的な実施形態では、構造ＩＴＯ／ｐ−ＨＴＬ／ＨＴＬ／ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０／ＥＴＬ／ｎ−ＥＴＬ／Ａｌを有するｐｉｎ型太陽電池を図２で使用する。混合層ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０を初めに、９０℃の基板温度で（破線の特性曲線、淡色および暗色の特性曲線）、次いで室温で（３０℃；実線の特性曲線、淡色および暗色の特性曲線）生じさせる。
【００８９】
使用される略語は、次の通りに定義される：
ＥＴＬ：電子輸送層、
ＨＴＬ：正孔輸送層、
ｎ型ＥＴＬ：ｎ型ドーピングされた電子輸送層、
ｐ型ＨＴＬ：ｐ型ドーピングされた正孔輸送層。
【００９０】
９０℃で製造された太陽電池は低い占有率を有することが明確に分かる。この場合、混合層ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０はより高い結晶化度を有するとはいえ、これは、より良好なコンポーネントをもたらさず、むしろより劣悪なコンポーネントをもたらす。原因は、混合層からの電子の輸送問題である：混合層ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０と、上に位置するＣ６０層との間に、ＤＣＶ５Ｔから構成される非常に薄い（推測で１つまたは二三の単層を有する）層が生じていて、これが、電子の輸送プロセスを妨げている。この問題は、ｐｉｎ型構造を逆転させ、ｎｉｐ型構造を使用することによって解決される。
【００９１】
例示的な実施形態ｃ）
さらなる例示的な実施形態では、構造ＩＴＯ／ｎ型ＥＴＬ／ＥＴＬ／ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０／ＨＴＬ／ｐ型ＨＴＬ／Ａｕを有するｎｉｐ型太陽電池を図３で使用している。混合層ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０を初めに９０℃の基板温度で（破線の特性曲線、淡色および暗色の特性曲線）、次いで、室温で（３０℃；実線の特性曲線、淡色および暗色の特性曲線）製造する。
【００９２】
９０℃の基板温度で製造された太陽電池は、より高い短絡電流およびより高い占有率の両方において顕著である。その理由は、混合層ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０の高められた結晶化度である。混合層の上に再び生じている非常に薄いＤＣＶ５Ｔ層は、この場合には、妨害作用を有さない。それというのも、ここでは、コンポーネントのｐ型面に位置しているためである。対照的に、このｎｉｐ型構造の場合のこの薄いＤＣＶ５Ｔは、光電流に寄与さえして、コンポーネントの特性をさらに改善し得る。
【００９３】
例示的な実施形態ｄ）
さらなる例示的な実施形態では、構造ＩＴＯ／ＥＴＬ／ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０／ＨＴＬ／ｐ型ＨＴＬ／Ａｕを有するｍｉｐ型太陽電池を図４で使用する。混合層ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０は、９０℃の基板温度で製造された（淡色の特性曲線）。ｍｉｐ型構造でも、良好な占有率を有する良好なコンポーネントを実現することができる。
【００９４】
例示的な実施形態ｅ）
さらなる例示的な実施形態では、異なる層厚の混合層を備えた構造ＩＴＯ／Ｃ６０／ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０／ｐ型ＢＰＡＰＦ／ｐ型ＺｎＰｃ（ｐ型亜鉛フタロシアニン）／Ａｕを有するｍｉｐ型太陽電池を図５で使用する。混合層ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０を室温で（３０℃）製造した。混合層の層厚は１０ｎｍ（実線の特性曲線、淡色および暗色の特性曲線）および２０ｎｍ（破線の特性曲線、淡色および暗色の特性曲線）である。
【００９５】
より厚い混合層を備えたコンポーネントの方が、より多くの光を吸収するが、より厚い混合層を備えたコンポーネントは、より薄い混合層を備えたコンポーネントよりも良好ではない。その理由は、室温で製造された混合層の低い結晶化度およびその結果生じる、電荷キャリアを輸送する場合の問題である。
【００９６】
例示的な実施形態ｆ）
さらなる例示的な実施形態では、異なる層厚の混合層を備えた構造ＩＴＯ／ＥＴＬ／ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０／ＨＴＬ／ｐ型ＨＴＬ／Ａｕを有するｍｉｐ型太陽電池を図６で使用する。混合層ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０を、９０℃の基板温度で製造した。混合層の層厚は、１０ｎｍ（実線の特性曲線、淡色および暗色の特性曲線）および２０ｎｍ（破線の特性曲線、淡色および暗色の特性曲線）である。
【００９７】
この場合、より厚い混合層を備えたコンポーネントの方が、明らかにより良好なコンポーネントである：短絡電流は、かなり高くなっており、占有率は、僅かにのみ低くなっていて、その結果、より厚い混合層を備えたコンポーネントは、より高い効率を有する。
【００９８】
例示的な実施形態ｇ）
さらなる例示的な実施形態では、混合層ＺｎＰｃ：Ｃ６０およびＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０を含むｐｎｉｐｎｉｐｎ型タンデム型電池を図７で使用するが、この場合、これらの混合層を、それぞれ３０℃でおよび９０℃の基板温度で施与した。このタンデム型電池の構造は、ＩＴＯ／ｐ型ＨＴＬ／ｎ型ＥＴＬ／ＥＴＬ／ＺｎＰｃ：Ｃ６０／ｐ型ＨＴＬ／ｎ型ＥＴＬ／ＥＴＬ／ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０／ＨＴＬ／ｐ型ＨＴＬ／ｎ型ＥＴ／Ａｌである。
【００９９】
一方の太陽電池（実線の特性曲線）では、ＺｎＰｃ：Ｃ６０混合層を３０℃で製造し、ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０もまた、３０℃の基板温度で製造した。第２の太陽電池（破線の特性曲線）では、対照的に、ＺｎＰｃ：Ｃ６０混合層を３０℃で製造し、ＤＣＶ５Ｔ：Ｃ６０を９０℃の基板温度で製造した。第２の太陽電池の方が、かなり良好な占有率を有し、したがって、そのコンポーネントの方が確かに良好な効率を有することが、明らかに認識され得る。
【図１】
2012529169.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012529169.tif 000009
【国際調査報告】
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