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JP2012134337A - Organic photoelectric conversion element - Google Patents

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JP2012134337A
JP2012134337A JP2010285520A JP2010285520A JP2012134337A JP 2012134337 A JP2012134337 A JP 2012134337A JP 2010285520 A JP2010285520 A JP 2010285520A JP 2010285520 A JP2010285520 A JP 2010285520A JP 2012134337 A JP2012134337 A JP 2012134337A
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JP
Japan
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photoelectric conversion
layer
transport layer
conversion element
organic photoelectric
Prior art date
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Application number
JP2010285520A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirohide Ito
博英 伊藤
Hiroaki Ito
宏明 伊東
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic photoelectric conversion element having enhanced energy conversion efficiency with high productivity.SOLUTION: The tandem organic photoelectric conversion element has two or more photoelectric conversion layers. The organic photoelectric conversion element has at least one recombination layer containing 70 mass% or more of an organic matter, and a charge transport layer which transports electrons or holes selectively between at least one pair of adjoining photoelectric conversion layers out of the two or more photoelectric conversion layers. The recombination layer has electric conductivity of 5-50,000 S/cm.

Description

本発明は、有機光電変換素子に関し、さらに詳しくは、光電変換層を少なくとも2層以上有するタンデム型の有機光電変換素子に関する。   The present invention relates to an organic photoelectric conversion element, and more particularly to a tandem organic photoelectric conversion element having at least two photoelectric conversion layers.

有機光電変換素子は、透明電極上に有機物からなる光電変換層と電荷輸送層とを積層し、さらに電極で挟みこんだ構造をしており、発生したフリーキャリアを各電極で回収して外部回路を駆動するデバイスである。さらに、可撓性の高い透明樹脂基板を用いることで、フレキシブルな有機光電変換素子を実現できるだけでなく、有機層はダイコーターのような生産設備を用いてロールツーロールで塗布製膜でき、製造コストの低い高生産性のプロセスが期待できる。   The organic photoelectric conversion element has a structure in which a photoelectric conversion layer made of an organic substance and a charge transport layer are laminated on a transparent electrode, and is further sandwiched between the electrodes. It is a device that drives Furthermore, by using a highly flexible transparent resin substrate, not only can a flexible organic photoelectric conversion element be realized, but the organic layer can be coated and formed by roll-to-roll using a production facility such as a die coater. A low-cost and high-productivity process can be expected.

光電変換素子において、紫外線から、可視光、赤外線まで広く分布する太陽光の有効に活用するために、複数の光電変換層を積層するタンデム素子構成は広く知られており、有機光電変換素子においても、例えば特許文献1〜3、非特許文献1〜3にタンデム素子構成が提案されている。有機光電変換素子において、タンデム素子を構成する2つ以上の光電変換層の間に、光電変換層で発生した電子及び正孔を効率よく再結合させ、光電変換効率を向上させるために再結合層を設け、再結合層として、非特許文献1、2、特許文献1では蒸着法で形成した金属ナノ粒子からなる層を設けている。しかし、金属ナノ粒子層を蒸着で形成する場合は、真空プロセスを導入することが必要であり、生産性・コストの観点で課題を有しており、有機光電変換素子の利点が失われていた。   In a photoelectric conversion element, in order to effectively utilize sunlight widely distributed from ultraviolet rays to visible light and infrared rays, a tandem element configuration in which a plurality of photoelectric conversion layers are stacked is widely known, and also in an organic photoelectric conversion element For example, Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Documents 1 to 3 propose tandem element configurations. In an organic photoelectric conversion element, a recombination layer is used to efficiently recombine electrons and holes generated in the photoelectric conversion layer between two or more photoelectric conversion layers constituting the tandem element, thereby improving the photoelectric conversion efficiency. In Non-patent Documents 1 and 2 and Patent Document 1, a layer made of metal nanoparticles formed by a vapor deposition method is provided as a recombination layer. However, when the metal nanoparticle layer is formed by vapor deposition, it is necessary to introduce a vacuum process, which has problems in terms of productivity and cost, and the advantages of the organic photoelectric conversion element have been lost. .

また、金属ナノ粒子に代わって、再結合層に透明性の高いITOを形成させる方法が知られているが(例えば、特許文献2参照)、金属ナノ粒子と同様に真空製膜法であるため、生産性が低かった。また非特許文献3では、蒸着法は用いずにゾル−ゲル法で形成した酸化チタンからなる無機半導体の層を有するが、無機酸化物からなる正孔輸送層及び電子輸送層は、ゾル−ゲル法、スパッタリング等で積層し、塗布時の析出、真空プロセスが必要等で生産上の課題があった。   In addition, a method of forming highly transparent ITO in the recombination layer in place of the metal nanoparticles is known (for example, see Patent Document 2). Productivity was low. In Non-Patent Document 3, an inorganic semiconductor layer made of titanium oxide formed by a sol-gel method without using a vapor deposition method is used. However, a hole transport layer and an electron transport layer made of an inorganic oxide are sol-gel. Laminating by the method, sputtering, etc., precipitation at the time of coating, and a vacuum process were necessary, and there were problems in production.

このように有機光電変換素子のエネルギー変換効率向上のために、タンデム構成の有機光電変換素子が望まれているが、有機光電変換素子の高い生産性の可能性を生かすために、タンデム構成の有機光電変換素子を構成する2つ以上の光電変換層の間に、実質的に有機物からなり塗布で形成可能な層を有する素子構成が望まれていた。また、従来の方法では、タンデム構成の出力は、2つ以上のサブセルの和になっておらず、効率のロスが生じており、その改良が求められていた。   Thus, in order to improve the energy conversion efficiency of the organic photoelectric conversion element, an organic photoelectric conversion element having a tandem configuration is desired. In order to take advantage of the high productivity of the organic photoelectric conversion element, There has been a demand for an element configuration having a layer which is substantially made of an organic substance and can be formed by coating between two or more photoelectric conversion layers constituting the photoelectric conversion element. Further, in the conventional method, the output of the tandem configuration is not the sum of two or more subcells, causing a loss of efficiency, and an improvement thereof has been demanded.

非特許文献3、特許文献3には、2つ以上の光電変換層の間に、実質的に有機物からなる層を用いる方法が開示されているが、有機層の必要要件について、十分明らかになっていなかった。また、有機物からなる再結合層に隣接する電荷輸送層の関する記載がなかった。   Non-Patent Document 3 and Patent Document 3 disclose a method of using a layer substantially composed of an organic substance between two or more photoelectric conversion layers. However, the necessary requirements of the organic layer are sufficiently clarified. It wasn't. Moreover, there was no description about the charge transport layer adjacent to the recombination layer made of organic matter.

特表2006−520533号公報JP-T-2006-520533 特開2006−279011号公報JP 2006-279011 A 特表2006−527490号公報JP-T-2006-527490

M.Hiromoto,Chem.Lett.1990,327M.M. Hiromoto, Chem. Lett. 1990,327 S.T.Forrest,J.Apply.Phys.Lett.,2004,96,7519S. T.A. Forrest, J. et al. Apply. Phys. Lett. , 2004, 96, 7519 A.J.Heeger,Sceience 2007,317,222A. J. et al. Heeger, Science 2007, 317, 222

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、生産性がよく、エネルギー変換効率が向上した有機光電変換素子を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an organic photoelectric conversion element having good productivity and improved energy conversion efficiency.

本発明の上記課題は、以下の構成により達成される。   The above object of the present invention is achieved by the following configurations.

1.光電変換層を少なくとも2層以上有するタンデム型の有機光電変換素子であって、前記2層以上の光電変換層の内、少なくとも1対の隣り合った光電変換層の間に、有機物が70質量%以上の再結合層及び電子または正孔を選択的に輸送する電荷輸送層を少なくとも1層有し、該再結合層の導電率が5〜50,000S/cmであることを特徴とする有機光電変換素子。   1. A tandem organic photoelectric conversion element having at least two photoelectric conversion layers, wherein 70% by mass of organic matter is present between at least one pair of adjacent photoelectric conversion layers among the two or more photoelectric conversion layers. An organic photoelectric sensor characterized by having at least one recombination layer and a charge transport layer that selectively transports electrons or holes, and the recombination layer has a conductivity of 5 to 50,000 S / cm. Conversion element.

2.前記再結合層の導電率が10〜10,000S/cmであることを特徴とする前記1に記載の有機光電変換素子。   2. 2. The organic photoelectric conversion element as described in 1 above, wherein the electrical conductivity of the recombination layer is 10 to 10,000 S / cm.

3.前記電荷輸送層のうち、正孔を選択的に輸送する電荷輸送層(正孔輸送層)の導電率が10−5〜1S/cmであることを特徴とする前記1または2に記載の有機光電変換素子。 3. 3. The organic according to 1 or 2, wherein among the charge transport layers, the conductivity of a charge transport layer (hole transport layer) that selectively transports holes is 10 −5 to 1 S / cm. Photoelectric conversion element.

本発明により、生産性がよく、エネルギー変換効率が向上した有機光電変換素子を提供することができた。   According to the present invention, an organic photoelectric conversion element with good productivity and improved energy conversion efficiency could be provided.

本発明の有機光電変換素子の断面構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross-section of the organic photoelectric conversion element of this invention.

本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、光電変換層を少なくとも2層以上有するタンデム型の有機光電変換素子であって、前記2層以上の光電変換層の内、少なくとも1対の隣り合った光電変換層の間に、有機物が70質量%以上の再結合層及び電荷輸送層を有し、該再結合層の導電率が5〜50,000S/cmであることにより、生産性がよく、エネルギー変換効率が向上した有機光電変換素子を実現できることを見出し、本発明に至った。   As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventor is a tandem organic photoelectric conversion element having at least two photoelectric conversion layers, and at least one pair of the two or more photoelectric conversion layers. The organic substance has a recombination layer and a charge transport layer of 70% by mass or more between adjacent photoelectric conversion layers, and the conductivity of the recombination layer is 5 to 50,000 S / cm. It has been found that an organic photoelectric conversion element having good properties and improved energy conversion efficiency can be realized, and the present invention has been achieved.

このようなタンデム型の有機光電変換素子では、2つ光電変換層を、再結合層を介して連結させることにより、正孔と電子の再結合サイトが増加し、エネルギー変換効率が向上する。光電変換素子の生産性を高めるため、塗布で設置可能であることが好ましく、従来の金属や、金属酸化物に代わり、有機物からなる再結合層や電荷輸送層が、完全有機物からなる例は知られていなかった。本発明において、詳細なメカニズムは不明であるが、電荷輸送層及び再結合層での正孔、電子の選択的導電性から、再結合層は5S/cm以上の導電率により再結合層として有効に機能しているものとみている。再結合層の導電率は、抵抗低減の観点から高い方が好ましいが、高くなり過ぎると電荷輸送層と再結合層の電荷の輸送性のバランスがくずれ、再結合層として有効に機能しなくなるため、本発明では再結合層の導電率は5〜50,000S/cmであることが好ましい。特に再結合層の導電率は10〜10,000S/cmであることが好ましい。   In such a tandem organic photoelectric conversion element, by connecting two photoelectric conversion layers through a recombination layer, the recombination sites of holes and electrons are increased, and the energy conversion efficiency is improved. In order to increase the productivity of the photoelectric conversion element, it is preferable that it can be installed by coating, and there are known examples in which a recombination layer or a charge transport layer made of an organic material is made of a completely organic material instead of a conventional metal or metal oxide. It was not done. In the present invention, although the detailed mechanism is unknown, the recombination layer is effective as a recombination layer with a conductivity of 5 S / cm or more due to the selective conductivity of holes and electrons in the charge transport layer and the recombination layer. I think it works. The conductivity of the recombination layer is preferably higher from the viewpoint of reducing the resistance, but if it becomes too high, the charge transport property of the charge transport layer and the recombination layer will be out of balance and will not function effectively as a recombination layer. In the present invention, the recombination layer preferably has a conductivity of 5 to 50,000 S / cm. In particular, the electrical conductivity of the recombination layer is preferably 10 to 10,000 S / cm.

また、本発明は2つ光電変換層の間に再結合層と電荷輸送層を有し、これらの層が70質量%以上の有機物からなることを特徴とする。これらの層の有機物は80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましい。有機物がこの範囲であれば、無機化合物を含んでもよい。   In addition, the present invention is characterized in that a recombination layer and a charge transport layer are provided between two photoelectric conversion layers, and these layers are composed of an organic substance of 70% by mass or more. 80 mass% or more is preferable and the organic substance of these layers has more preferable 90 mass% or more. If an organic substance is this range, an inorganic compound may be included.

また3層以上の光電変換層を含む形態も本発明に含まれる。   A form including three or more photoelectric conversion layers is also included in the present invention.

以下、本発明をさらに詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

〔有機光電変換素子の構成〕
本発明の有機光電変換素子の好ましい形態について図1を用いて説明するが、これに限定されるものではない。
[Configuration of organic photoelectric conversion element]
Although the preferable form of the organic photoelectric conversion element of this invention is demonstrated using FIG. 1, it is not limited to this.

図1は本発明の好ましい有機光電変換素子の断面構造を示す模式図である。   FIG. 1 is a schematic view showing a cross-sectional structure of a preferred organic photoelectric conversion device of the present invention.

図1(1)において、有機光電変換素子10は基板100上に、第1電極(透明電極、カソード)101、第1電子輸送層102、第1光電変換層103、第1正孔輸送層104、再結合層105、第2電子輸送層106、第2光電変換層107、第2正孔輸送層108、第2電極(アノード)109を積層した構造を示している。   In FIG. 1A, the organic photoelectric conversion element 10 is formed on a substrate 100 with a first electrode (transparent electrode, cathode) 101, a first electron transport layer 102, a first photoelectric conversion layer 103, and a first hole transport layer 104. 1 shows a structure in which a recombination layer 105, a second electron transport layer 106, a second photoelectric conversion layer 107, a second hole transport layer 108, and a second electrode (anode) 109 are stacked.

図1(2)において、有機光電変換素子20は基板100上に、第1電極(透明電極、カソード)201、第1正孔輸送層104、第1光電変換層103、第1電子輸送層102、再結合層105、第2正孔輸送層108、第2光電変換層107、第2電子輸送層106、第2電極(カソード)209を積層した構造を示している。   In FIG. 1B, the organic photoelectric conversion element 20 is formed on a substrate 100 with a first electrode (transparent electrode, cathode) 201, a first hole transport layer 104, a first photoelectric conversion layer 103, and a first electron transport layer 102. 1 shows a structure in which a recombination layer 105, a second hole transport layer 108, a second photoelectric conversion layer 107, a second electron transport layer 106, and a second electrode (cathode) 209 are stacked.

〔再結合層〕
本発明では、タンデム素子を形成する少なくとも2つ光電変換層の間に再結合層を有し、この層が70質量%以上の有機物からなり、導電率が5〜50,000S/cmであることを特徴とする。導電率は100〜10,000S/cmがより好ましい。
(Recombination layer)
In this invention, it has a recombination layer between the at least 2 photoelectric conversion layers which form a tandem element, this layer consists of 70 mass% or more organic substance, and electrical conductivity is 5-50,000 S / cm. It is characterized by. The electrical conductivity is more preferably 100 to 10,000 S / cm.

このような導電率にするには、下記導電性高分子材料及びドーパントを添加することで達成できる。   Such conductivity can be achieved by adding the following conductive polymer material and dopant.

また、再結合層の透明性は、光電変換層の吸収波長領域(380〜800nm)で透過率80%以上であることが好ましく、さらに好ましくは90%以上である。再結合層の膜厚は、1〜1000nmが好ましく、さらに好ましくは5〜50nmである。   Further, the transparency of the recombination layer is preferably 80% or more and more preferably 90% or more in the absorption wavelength region (380 to 800 nm) of the photoelectric conversion layer. The thickness of the recombination layer is preferably 1-1000 nm, more preferably 5-50 nm.

再結合層を構成する材料は、上記導電率、透過率を達成する導電性有機材料であれば特に限定はなく、1種類の素材で構成しても、複数の素材で構成してもよい。また分子量に特に制約はないが、導電性高分子化合物が好ましく用いられる。   The material constituting the recombination layer is not particularly limited as long as it is a conductive organic material that achieves the above-described conductivity and transmittance, and may be composed of one kind of material or a plurality of materials. The molecular weight is not particularly limited, but a conductive polymer compound is preferably used.

(導電性高分子)
本発明に係る透明導電性材料に適用される導電性高分子としては、例えば、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリアズレン、ポリイソチアナフテン、ポリカルバゾール、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセン、ポリフェニルアセチレン、ポリジアセチレン及びポリナフタレンの各誘導体からなる群より選ばれる化合物等を挙げることができる。
(Conductive polymer)
Examples of the conductive polymer applied to the transparent conductive material according to the present invention include polypyrrole, polyaniline, polythiophene, polythienylene vinylene, polyazulene, polyisothianaphthene, polycarbazole, polyacetylene, polyphenylene, polyphenylene vinylene, and polyacene. And compounds selected from the group consisting of derivatives of polyphenylacetylene, polydiacetylene and polynaphthalene.

本発明に係る導電性高分子は、1種類の導電性高分子を単独で含有してもよいし、2種類以上の導電性高分子を組み合わせて含有してもよいが、導電性及び透明性の観点から、下記一般式(I)または一般式(II)で示される繰り返し単位を有するポリアニリンまたはその誘導体や、下記一般式(III)で示される繰り返し単位を有するポリピロール誘導体、または下記一般式(IV)で示される繰り返し単位を有するポリチオフェン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含むことがより好ましい。   The conductive polymer according to the present invention may contain one type of conductive polymer alone, or may contain two or more types of conductive polymers in combination, but the conductivity and transparency. In view of the above, polyaniline having a repeating unit represented by the following general formula (I) or general formula (II) or a derivative thereof, a polypyrrole derivative having a repeating unit represented by the following general formula (III), or the following general formula ( More preferably, it contains at least one compound selected from the group consisting of polythiophene derivatives having a repeating unit represented by IV).

Figure 2012134337
Figure 2012134337

なお、上記一般式(III)及び一般式(IV)において、Rは主として線状有機置換基であり、アルキル基、アルコキシ基、アリル基またはこれらの基の組み合わせが好ましいが、可溶性導電性高分子としての性質を失わなければよく、さらにこれらにスルホネート基、エステル基、アミド基などが結合しても、組み合わされてもよい。なお、nは整数である。   In the above general formulas (III) and (IV), R is mainly a linear organic substituent, preferably an alkyl group, an alkoxy group, an allyl group, or a combination of these groups. As long as it does not lose its properties, a sulfonate group, an ester group, an amide group, or the like may be bonded to or combined with these. Note that n is an integer.

本発明に係る透明導電性高分子には、所定の導電率を得るためにドーピング処理を施すことができる。導電性高分子に対するドーパントとしては、例えば、炭素数が6〜30の炭化水素基を有するスルホン酸(以下、長鎖スルホン酸ともいう。)あるいはその重合体(例えば、ポリスチレンスルホン酸)、ハロゲン原子、ルイス酸、プロトン酸、遷移金属ハロゲン化物、遷移金属化合物、アルカリ金属、アルカリ土類金属、MClO(M=Li、Na)、R(R=CH、C、C)、またはR(R=CH、C、C)からなる群から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。なかでも、上記長鎖スルホン酸が好ましい。 The transparent conductive polymer according to the present invention can be subjected to a doping treatment in order to obtain a predetermined conductivity. As a dopant for the conductive polymer, for example, a sulfonic acid having a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms (hereinafter also referred to as a long-chain sulfonic acid) or a polymer thereof (for example, polystyrene sulfonic acid), a halogen atom , Lewis acid, proton acid, transition metal halide, transition metal compound, alkali metal, alkaline earth metal, MClO 4 (M = Li + , Na + ), R 4 N + (R═CH 3 , C 4 H 9 , C 6 H 5 ), or R 4 P + (R═CH 3 , C 4 H 9 , C 6 H 5 ). Of these, the long-chain sulfonic acid is preferable.

また、導電性高分子に対するドーパントは、水素化フラーレン、水酸化フラーレン、スルホン酸化フラーレンなどのフラーレン類に導入されていてもよい。上記ドーパントは、導電性高分子100質量部に対して、0.001質量部以上含まれていることが好ましい。さらには、0.5質量部以上含まれていることがより好ましい。   The dopant for the conductive polymer may be introduced into fullerenes such as hydrogenated fullerene, hydroxylated fullerene, and sulfonated fullerene. It is preferable that 0.001 mass part or more of the said dopant is contained with respect to 100 mass parts of conductive polymers. Furthermore, it is more preferable that 0.5 mass part or more is contained.

なお、本発明に係る導電性高分子は、長鎖スルホン酸、長鎖スルホン酸の重合体(例えば、ポリスチレンスルホン酸)、ハロゲン、ルイス酸、プロトン酸、遷移金属ハロゲン化物、遷移金属化合物、アルカリ金属、アルカリ土類金属、MClO、R、及びRからなる群から選ばれる少なくとも1種のドーパントと、フラーレン類との双方を含んでいてもよい。 The conductive polymer according to the present invention includes a long-chain sulfonic acid, a polymer of long-chain sulfonic acid (for example, polystyrene sulfonic acid), halogen, Lewis acid, proton acid, transition metal halide, transition metal compound, alkali Both at least one dopant selected from the group consisting of metals, alkaline earth metals, MClO 4 , R 4 N + , and R 4 P + and fullerenes may be included.

本発明に係る導電性高分子を含む透明導電性材料には、水溶性有機化合物を含有してもよい。水溶性有機化合物の中で、導電性高分子材料に添加することによって導電性を向上させる効果を有する化合物が知られており、2nd.ドーパント(或いは増感剤)と称される場合がある。本発明に係る高導電性材料で用いることができる2nd.ドーパントには特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、ジメチルスルホキシド(DMSO)やジエチレングリコール、その他酸素含有化合物が好適に挙げられる。   The transparent conductive material containing the conductive polymer according to the present invention may contain a water-soluble organic compound. Among water-soluble organic compounds, compounds having an effect of improving conductivity by adding to a conductive polymer material are known, and 2nd. Sometimes called a dopant (or sensitizer). 2nd. Which can be used in the highly conductive material according to the present invention. There is no restriction | limiting in particular in a dopant, It can select suitably from well-known things, For example, a dimethyl sulfoxide (DMSO), diethylene glycol, and another oxygen containing compound are mentioned suitably.

本発明に係る導電性高分子を含む透明導電性材料においては、導電性高分子100質量部に対する上記2nd.ドーパントの含有量は、0.001質量部以上が好ましく、0.01〜50質量部がより好ましく、0.01〜10質量部が特に好ましい。   In the transparent conductive material containing the conductive polymer according to the present invention, the 2nd. 0.001 mass part or more is preferable, as for content of a dopant, 0.01-50 mass parts is more preferable, and 0.01-10 mass parts is especially preferable.

本発明に係る導電性高分子を含む透明導電性材料は、成膜性や膜強度を確保するために、導電性高分子の他に透明な樹脂成分や添加剤を含んでいてもよい。透明な樹脂成分としては、導電性高分子と相溶または混合分散可能であれば特に制限されず、熱硬化性樹脂であってもよいし、熱可塑性樹脂であってもよい。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のポリイミド系樹脂、ポリアミド6、ポリアミド6,6、ポリアミド12、ポリアミド11等のポリアミド樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル等のビニル樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、アラミド樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリウレア系樹脂、メラミン樹脂、フェノール系樹脂、ポリエーテル、アクリル系樹脂及びこれらの共重合体等が挙げられる。   The transparent conductive material containing the conductive polymer according to the present invention may contain a transparent resin component or additive in addition to the conductive polymer in order to ensure film formability and film strength. The transparent resin component is not particularly limited as long as it is compatible with or mixed with the conductive polymer, and may be a thermosetting resin or a thermoplastic resin. For example, polyester resins such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyimide resins such as polyimide and polyamideimide, polyamide resins such as polyamide 6, polyamide 6,6, polyamide 12 and polyamide 11, polyvinylidene fluoride, Fluorine resin such as polyvinyl fluoride, polytetrafluoroethylene, ethylene tetrafluoroethylene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, etc., vinyl resin such as polyvinyl alcohol, polyvinyl ether, polyvinyl butyral, polyvinyl acetate, polyvinyl chloride, epoxy resin, xylene Resin, aramid resin, polyurethane resin, polyurea resin, melamine resin, phenol resin, polyether, acrylic resin and their co-polymer Body, and the like.

〔電荷輸送層:正孔輸送層、電子輸送層〕
本発明では、タンデム素子を形成する少なくとも2つ光電変換層の間に電荷輸送層を有し、この層が70質量%以上の有機物からなることを特徴とする。
[Charge transport layer: hole transport layer, electron transport layer]
In the present invention, a charge transport layer is provided between at least two photoelectric conversion layers forming a tandem element, and this layer is made of 70% by mass or more of an organic substance.

電荷輸送層の本来の機能として、光電変換層で発生した正孔または電子の一方を電極まで輸送し、反対のキャリアの輸送を阻止する阻止層としての役割がある。この場合、正孔輸送層を電子阻止層、電子輸送層を正孔阻止層と言い換えることができる。   The original function of the charge transport layer is to serve as a blocking layer that transports one of holes or electrons generated in the photoelectric conversion layer to the electrode and prevents transport of the opposite carrier. In this case, the hole transport layer can be referred to as an electron blocking layer, and the electron transport layer as a hole blocking layer.

本発明において、再結合層とその両側に位置する2つの光電変換層のどちらか一方に70質量%以上の有機物からなる電荷輸送を有する。さらに詳しくは、再結合層とアノード側に位置する光電変換層の間に電子輸送層を有するか、再結合層とカーソド側に位置する光電変換層の間に正孔輸送層を有する態様が好ましい。光電変換層の間に電子輸送層または正孔輸送層のどちらか一方が存在することが本発明の態様であるが、再結合層とアノード側に位置する光電変換層の間に電子輸送層を有し、再結合層とカーソド側に位置する光電変換層の間に正孔輸送層を有する態様がさらに好ましい。   In the present invention, either one of the recombination layer and the two photoelectric conversion layers located on both sides thereof has charge transport composed of 70% by mass or more of an organic substance. More specifically, an embodiment having an electron transport layer between the recombination layer and the photoelectric conversion layer located on the anode side or a hole transport layer between the recombination layer and the photoelectric conversion layer located on the cathode side is preferable. . It is an aspect of the present invention that either the electron transport layer or the hole transport layer exists between the photoelectric conversion layers, but the electron transport layer is interposed between the recombination layer and the photoelectric conversion layer located on the anode side. More preferably, the hole transport layer is provided between the recombination layer and the photoelectric conversion layer located on the cathode side.

電子輸送層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、詳しくは、電子を輸送する機能を有しかつ正孔を輸送する能力が著しく小さい(好ましくは、移動度で10倍以上)材料からなり、電子を輸送しつつ正孔移動を阻止することで、電子と正孔の再結合層での再結合確率を向上させることができる。   The electron transport layer has a function of an electron transport layer in a broad sense, and more specifically, a material having a function of transporting electrons and a very small ability to transport holes (preferably, ten times or more in mobility). It is possible to improve the recombination probability in the recombination layer of electrons and holes by blocking hole movement while transporting electrons.

一方、正孔輸送層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、詳しくは正孔を輸送する機能を有しかつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料(好ましくは、移動度で10倍以上)からなり、正孔を輸送しつつ電子移動を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。   On the other hand, the hole transport layer has a function of a hole transport layer in a broad sense, and more specifically, a material having a function of transporting holes and a remarkably small ability to transport electrons (preferably having a mobility of 10 The recombination probability of electrons and holes can be improved by blocking the electron movement while transporting holes.

電荷輸送層の膜厚は1〜2000nmであることが好ましい。リーク防止効果をより高める視点からは5nm以上の膜厚であることがさらに好ましい。また、高い透過率と低い抵抗を維持する視点から1000nm以下の膜厚であることが好ましく、200nm以下であることがより好ましい。   The thickness of the charge transport layer is preferably 1 to 2000 nm. From the viewpoint of further improving the leak prevention effect, the film thickness is more preferably 5 nm or more. Moreover, it is preferable that it is a film thickness of 1000 nm or less from a viewpoint of maintaining a high transmittance | permeability and low resistance, and it is more preferable that it is 200 nm or less.

また、電荷輸送層の導電率は高い方が好ましいが、高くなりすぎると逆の電荷に対する導電率も上がり逆の電荷に対する阻止能力が低下し、整流性(一方の電荷に対して反対側の電荷の移動度の違い)が少なくなることから、電荷輸送層のうち、正孔を選択的に輸送する電荷輸送層(正孔輸送層)の導電率は10−5〜1S/cmであることが好ましく、さらには10−4〜10−2S/cmが好ましい。 In addition, the conductivity of the charge transport layer is preferably high, but if it is too high, the conductivity against the reverse charge increases and the blocking ability against the reverse charge decreases, and the rectifying property (the charge on the opposite side to one charge) is reduced. Of the charge transport layer, the conductivity of the charge transport layer (hole transport layer) that selectively transports holes is 10 −5 to 1 S / cm. More preferably, it is 10 −4 to 10 −2 S / cm.

(正孔輸送層)
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
(Hole transport layer)
The hole transport layer is made of a hole transport material having a function of transporting holes, and in a broad sense, a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer. The hole transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.

正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものがあり、主として有機物からなり、塗布で容易に設置可能であることが本発明の態様である。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。   As a hole transport material, there is a material having either hole injection or transport or electron barrier property, which is mainly made of an organic material and can be easily installed by coating. For example, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, Examples thereof include stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers.

正孔輸送材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。   The above-mentioned materials can be used as the hole transport material, but it is preferable to use a porphyrin compound, an aromatic tertiary amine compound and a styrylamine compound, particularly an aromatic tertiary amine compound.

さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、特開平11−251067号公報、J.Huang et.al.著文献(Applied Physics Letters,80(2002),p.139)に記載されているような所謂、p型正孔輸送材料を用いることもできる。   Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used. JP-A-11-251067, J. Org. Huang et. al. A so-called p-type hole transport material described in a book (Applied Physics Letters, 80 (2002), p. 139) can also be used.

また、不純物をドープしたp性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。   Alternatively, a hole transport layer having a high p property doped with impurities can be used. Examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, 2001-102175, J.A. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.

これらの材料は塗布で積層可能とするために、塗膜形成後、化学結合、物理的な接着により塗膜を形成するものが好ましく、化学的物理的な接着を促進するために、反応性基、架橋基の導入。反応性化合物の導入。熱処理による融着等の接着促進策をとることができる。   These materials are preferably those that form a coating film by chemical bonding or physical adhesion after the coating film is formed so that they can be laminated by coating. In order to promote chemical-physical adhesion, reactive groups can be used. , Introduction of cross-linking groups. Introduction of reactive compounds. Adhesion promotion measures such as fusion by heat treatment can be taken.

(電子輸送層)
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層主として有機物からなり、塗布で容易に設置可能であることが本発明の態様である。
(Electron transport layer)
The electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer and a hole blocking layer are also included in the electron transport layer. It is an aspect of the present invention that the electron transport layer is mainly composed of an organic substance and can be easily installed by coating.

その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。   As the material, any one of conventionally known compounds can be selected and used. For example, nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquino Examples include dimethane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives, and the like. Furthermore, in the above oxadiazole derivative, a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron withdrawing group can also be used as an electron transport material. Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.

また、8−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)亜鉛(Znq)等、及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、GaまたはPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。 In addition, metal complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinol) aluminum (Alq 3 ), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinol) Aluminum, tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), etc., and the central metals of these metal complexes are In, Mg Metal complexes replaced with Cu, Ca, Sn, Ga, or Pb can also be used as electron transport materials. In addition, metal-free or metal phthalocyanine, or those having terminal ends substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the electron transporting material.

また、不純物をドープしたn性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、同10−270172号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。   Further, an electron transport layer having a high n property doped with impurities can also be used. Examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-10-270172, JP-A-2000-196140, 2001-102175, J.A. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.

具体例としては、N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−(1,1′−ビフェニル)−4,4′−ジアミン(TPD)や4,4′−ビス[N−(ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル(α−NPD)等の芳香族ジアミン化合物やその誘導体、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、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(m−MTDATA)、ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物、トリアゾール誘導体、オキサジザゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アニールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、シラザン誘導体等を用いることができ、高分子材料では、フェニレンビニレン、フルオレン、カルバゾール、インドール、ピレン、ピロール、ピコリン、チオフェン、アセチレン、ジアセチレン等の重合体や、その誘導体等を好ましく用いることができる。   Specific examples include N, N′-bis (3-methylphenyl)-(1,1′-biphenyl) -4,4′-diamine (TPD) and 4,4′-bis [N- (naphthyl)- Aromatic diamine compounds such as N-phenyl-amino] biphenyl (α-NPD) and derivatives thereof, oxazole, oxadiazole, triazole, imidazole, imidazolone, stilbene derivative, pyrazoline derivative, tetrahydroimidazole, polyarylalkane, butadiene, 4 , 4 ', 4 "-tris (N- (3-methylphenyl) N-phenylamino) triphenylamine (m-MTDATA), porphine, tetraphenylporphine copper, phthalocyanine, copper phthalocyanine, titanium phthalocyanine oxide, etc. , Triazole derivatives, oxa Zazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, annealed amine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, silazane derivatives, etc. In the polymer material, polymers such as phenylene vinylene, fluorene, carbazole, indole, pyrene, pyrrole, picoline, thiophene, acetylene, diacetylene, and derivatives thereof can be preferably used.

これらの材料は塗布で積層可能とするために、塗膜形成後、化学結合、物理的な接着により塗膜を形成するものが好ましく、化学的物理的な接着を促進するために、反応性基、架橋基の導入。反応性化合物の導入。熱処理による融着等の接着促進策をとることができる。   These materials are preferably those that form a coating film by chemical bonding or physical adhesion after the coating film is formed so that they can be laminated by coating. In order to promote chemical-physical adhesion, reactive groups can be used. , Introduction of cross-linking groups. Introduction of reactive compounds. Adhesion promotion measures such as fusion by heat treatment can be taken.

〔光電変換層〕
本発明に係る光電変換層は、p型半導体材料及びn型半導体材料を用いるバルクへテロジャンクション型の光電変換層が好ましい。
[Photoelectric conversion layer]
The photoelectric conversion layer according to the present invention is preferably a bulk heterojunction type photoelectric conversion layer using a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material.

(p型半導体材料)
本発明に係る光電変換層に用いられるp型半導体材料としては、種々の縮合多環芳香族低分子化合物や共役系ポリマーが挙げられる。
(P-type semiconductor material)
Examples of the p-type semiconductor material used for the photoelectric conversion layer according to the present invention include various condensed polycyclic aromatic low molecular compounds and conjugated polymers.

縮合多環芳香族低分子化合物としては、例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、へプタセン、クリセン、ピセン、フルミネン、ピレン、ペロピレン、ペリレン、テリレン、クオテリレン、コロネン、オバレン、サーカムアントラセン、ビスアンテン、ゼスレン、ヘプタゼスレン、ピランスレン、ビオランテン、イソビオランテン、サーコビフェニル、アントラジチオフェン等の化合物、ポルフィリンや銅フタロシアニン、テトラチアフルバレン(TTF)−テトラシアノキノジメタン(TCNQ)錯体、ビスエチレンテトラチアフルバレン(BEDTTTF)−過塩素酸錯体、及びこれらの誘導体や前駆体が挙げられる。   Examples of the condensed polycyclic aromatic low molecular weight compound include anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, heptacene, chrysene, picene, fluorene, pyrene, peropyrene, perylene, terylene, quaterylene, coronene, ovalene, thacumanthracene, bisanthene, zeslene. , Heptazethrene, pyranthrene, violanthene, isoviolanthene, cacobiphenyl, anthradithiophene, etc., porphyrin, copper phthalocyanine, tetrathiafulvalene (TTF) -tetracyanoquinodimethane (TCNQ) complex, bisethylenetetrathiafulvalene ( BEDTTTTF) -perchloric acid complexes, and derivatives and precursors thereof.

また上記の縮合多環を有する誘導体の例としては、国際公開第03/16599号パンフレット、国際公開第03/28125号パンフレット、米国特許第6,690,029号明細書、特開2004−107216号公報等に記載の置換基を持ったペンタセン誘導体、米国特許出願公開第2003/136964号明細書等に記載のペンタセンプレカーサ、J.Amer.Chem.Soc.,vol.127,No.14,p4986、J.Amer.Chem.Soc.,vol.123,p9482、J.Amer.Chem.Soc.,vol.130(2008),No.9,p2706等に記載のトリアルキルシリルエチニル基で置換されたアセン系化合物等が挙げられる。   Examples of the derivative having the above-mentioned condensed polycycle include WO 03/16599 pamphlet, WO 03/28125 pamphlet, US Pat. No. 6,690,029, JP 2004-107216 A. A pentacene derivative having a substituent described in JP-A-2003-136964, a pentacene precursor described in US Patent Application Publication No. 2003/136964, and the like; Amer. Chem. Soc. , Vol. 127, no. 14, p 4986, J. MoI. Amer. Chem. Soc. , Vol. 123, p9482; Amer. Chem. Soc. , Vol. 130 (2008), no. 9, acene compounds substituted with a trialkylsilylethynyl group described in p2706 and the like.

共役系ポリマーとしては、例えば、ポリ3−ヘキシルチオフェン(P3HT)等のポリチオフェン及びそのオリゴマー、またはTechnical Digest of the International PVSEC−17,Fukuoka,Japan,2007,P1225に記載の重合性基を有するようなポリチオフェン、Nature Material,(2006)vol.5,p328に記載のポリチオフェン−チエノチオフェン共重合体、WO2008000664に記載のポリチオフェン−ジケトピロロピロール共重合体、Adv.Mater.,2007,p4160に記載のポリチオフェン−チアゾロチアゾール共重合体,Nature Mat.,vol.6(2007),p497に記載のPCPDTBT等のようなポリチオフェン共重合体、ポリピロール及びそのオリゴマー、ポリアニリン、ポリフェニレン及びそのオリゴマー、ポリフェニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリチエニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリシラン、ポリゲルマン等のσ共役系ポリマー、等のポリマー材料が挙げられる。   As the conjugated polymer, for example, a polythiophene such as poly-3-hexylthiophene (P3HT) and an oligomer thereof, or a technical group described in Technical Digest of the International PVSEC-17, Fukuoka, Japan, 2007, P1225. Polythiophene, Nature Material, (2006) vol. 5, p328, polythiophene-thienothiophene copolymer, polythiophene-diketopyrrolopyrrole copolymer described in WO2008000664, Adv. Mater. , 2007, p4160, a polythiophene-thiazolothiazole copolymer, Nature Mat. , Vol. 6 (2007), p497 described in PCPDTBT, polypyrrole and its oligomer, polyaniline, polyphenylene and its oligomer, polyphenylene vinylene and its oligomer, polythienylene vinylene and its oligomer, polyacetylene, polydiacetylene, Examples thereof include polymer materials such as σ-conjugated polymers such as polysilane and polygermane.

また、ポリマー材料ではなくオリゴマー材料としては、チオフェン6量体であるα−セクシチオフェンα,ω−ジヘキシル−α−セクシチオフェン、α,ω−ジヘキシル−α−キンケチオフェン、α,ω−ビス(3−ブトキシプロピル)−α−セクシチオフェン、等のオリゴマーが好適に用いることができる。   In addition, oligomeric materials instead of polymer materials include thiophene hexamer α-sexual thiophene α, ω-dihexyl-α-sexual thiophene, α, ω-dihexyl-α-kinkethiophene, α, ω-bis (3 Oligomers such as -butoxypropyl) -α-sexithiophene can be preferably used.

これらの化合物の中でも、溶液プロセスが可能な程度に有機溶剤への溶解性が高く、かつ乾燥後は結晶性薄膜を形成し、高い移動度を達成することが可能な化合物が好ましい。また、光電変換層上に電子輸送層を塗布で製膜する場合、電子輸送層溶液が光電変換層を溶かしてしまうという課題があるため、溶液プロセスで塗布した後に不溶化できるような材料を用いてもよい。   Among these compounds, compounds that have high solubility in organic solvents to the extent that solution processing is possible, can form a crystalline thin film after drying, and can achieve high mobility are preferable. In addition, when the electron transport layer is formed on the photoelectric conversion layer by coating, there is a problem that the electron transport layer solution dissolves the photoelectric conversion layer, so a material that can be insolubilized after being applied by a solution process is used. Also good.

このような材料としては、Technical Digest of the International PVSEC−17,Fukuoka,Japan,2007,P1225に記載の重合性基を有するようなポリチオフェンのような、塗布後に塗布膜を重合架橋して不溶化できる材料、または米国特許出願公開第2003/136964号明細書、及び特開2008−16834号公報等に記載されているような、熱等のエネルギーを加えることによって可溶性置換基が反応して不溶化する(顔料化する)材料等を挙げることができる。   Examples of such materials include materials that can be insolubilized by polymerizing the coating film after coating, such as polythiophene having a polymerizable group described in Technical Digest of the International PVSEC-17, Fukuoka, Japan, 2007, P1225. Or a soluble substituent reacts and insolubilizes by applying energy such as heat as described in U.S. Patent Application Publication No. 2003/136964 and JP-A-2008-16834 (pigment). Material) and the like.

〈n型半導体材料〉
本発明に係る光電変換層に用いられるn型半導体材料としては、特に限定されないが、例えば、フラーレン、オクタアザポルフィリン等、p型半導体のパーフルオロ体(パーフルオロペンタセンやパーフルオロフタロシアニン等)、ナフタレンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の芳香族カルボン酸無水物やそのイミド化物を骨格として含む高分子化合物等を挙げることができる。
<N-type semiconductor material>
The n-type semiconductor material used for the photoelectric conversion layer according to the present invention is not particularly limited. For example, fullerene, octaazaporphyrin, and the like, p-type semiconductor perfluoro products (perfluoropentacene, perfluorophthalocyanine, etc.), naphthalene, and the like. Examples thereof include aromatic carboxylic acid anhydrides such as tetracarboxylic acid anhydride, naphthalene tetracarboxylic acid diimide, perylene tetracarboxylic acid anhydride, and perylene tetracarboxylic acid diimide, and polymer compounds containing the imidized product thereof as a skeleton.

しかし、チオフェン含有縮合環を有する材料をp型半導体材料として用いる場合、効率的な電荷分離を行えるフラーレン誘導体が好ましい。フラーレン誘導体としては、フラーレンC60、フラーレンC70、フラーレンC76、フラーレンC78、フラーレンC84、フラーレンC240、フラーレンC540、ミックスドフラーレン、フラーレンナノチューブ、多層ナノチューブ、単層ナノチューブ、ナノホーン(円錐型)等、及びこれらの一部が水素原子、ハロゲン原子、置換または無置換のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、シクロアルキル基、シリル基、エーテル基、チオエーテル基、アミノ基、シリル基等によって置換されたフラーレン誘導体を挙げることができる。   However, when a material having a thiophene-containing condensed ring is used as the p-type semiconductor material, a fullerene derivative capable of efficient charge separation is preferable. Fullerene derivatives include fullerene C60, fullerene C70, fullerene C76, fullerene C78, fullerene C84, fullerene C240, fullerene C540, mixed fullerene, fullerene nanotubes, multi-walled nanotubes, single-walled nanotubes, nanohorns (conical), etc. Partially by hydrogen atom, halogen atom, substituted or unsubstituted alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heteroaryl group, cycloalkyl group, silyl group, ether group, thioether group, amino group, silyl group, etc. Examples thereof include substituted fullerene derivatives.

中でも[6,6]−フェニルC61−ブチリックアシッドメチルエステル(略称PCBM)、[6,6]−フェニルC61−ブチリックアシッド−nブチルエステル(PCBnB)、[6,6]−フェニルC61−ブチリックアシッド−イソブチルエステル(PCBiB)、[6,6]−フェニルC61−ブチリックアシッド−nヘキシルエステル(PCBH)、Adv.Mater.,vol.20(2008),p2116等に記載のbis−PCBM、特開2006−199674号公報等のアミノ化フラーレン、特開2008−130889号公報等のメタロセン化フラーレン、米国特許第7329709号明細書等の環状エーテル基を有するフラーレン等のような、置換基を有してより溶解性が向上したフラーレン誘導体を用いることが好ましい。   Among them, [6,6] -phenyl C61-butyric acid methyl ester (abbreviation PCBM), [6,6] -phenyl C61-butyric acid-nbutyl ester (PCBnB), [6,6] -phenyl C61-buty Rick acid-isobutyl ester (PCBiB), [6,6] -phenyl C61-butyric acid-n hexyl ester (PCBH), Adv. Mater. , Vol. 20 (2008), p2116, etc., aminated fullerenes such as JP-A 2006-199674, metallocene fullerenes such as JP-A 2008-130889, and cyclics such as US Pat. No. 7,329,709. It is preferable to use a fullerene derivative having a substituent and having improved solubility, such as fullerene having an ether group.

〔その他の機能層〕
本発明の有機光電変換素子は、エネルギー変換効率の向上や、素子寿命の向上を目的に、各種中間層を素子内に有する構成としてもよい。中間層の例としては、UV吸収層、光反射層、波長変換層、平滑化層等を挙げることができる。
[Other functional layers]
The organic photoelectric conversion device of the present invention may have various intermediate layers in the device for the purpose of improving energy conversion efficiency and device life. Examples of the intermediate layer include a UV absorption layer, a light reflection layer, a wavelength conversion layer, and a smoothing layer.

〔電極〕
(透明電極)
本発明に係る透明電極は、陰極、陽極は特に限定せず、素子構成により選択することができるが、通常陽極として用いることが一般的である。なお本発明において陽極とは、正孔を取り出す電極のことを意味する。例えば、陽極として用いる場合、好ましくは380〜800nmの光を透過する電極である。材料としては、例えば、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO、ZnO等の透明導電性金属酸化物、金、銀、白金等の金属薄膜、金属ナノワイヤー、カーボンナノチューブ用いることができる。
〔electrode〕
(Transparent electrode)
In the transparent electrode according to the present invention, the cathode and the anode are not particularly limited, and can be selected depending on the element configuration, but it is generally used as an anode. In the present invention, the anode means an electrode for extracting holes. For example, when used as an anode, it is preferably an electrode that transmits light of 380 to 800 nm. As the material, for example, transparent conductive metal oxides such as indium tin oxide (ITO), SnO 2 and ZnO, metal thin films such as gold, silver and platinum, metal nanowires and carbon nanotubes can be used.

またポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリアズレン、ポリイソチアナフテン、ポリカルバゾール、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセン、ポリフェニルアセチレン、ポリジアセチレン及びポリナフタレンの各誘導体からなる群より選ばれる導電性高分子等も用いることができる。また、これらの導電性化合物を複数組み合わせて透明電極とすることもできる。   Also, a conductive material selected from the group consisting of polypyrrole, polyaniline, polythiophene, polythienylene vinylene, polyazulene, polyisothianaphthene, polycarbazole, polyacetylene, polyphenylene, polyphenylene vinylene, polyacene, polyphenylacetylene, polydiacetylene and polynaphthalene. A functional polymer can also be used. A plurality of these conductive compounds can be combined to form a transparent electrode.

(対電極)
本発明に係る対電極は、陰極、陽極は特に限定せず、素子構成により選択することができるが、通常陰極として用いることが一般的である。なお本発明において陰極とは、電子を取り出す電極のことを意味する。例えば、陰極として用いる場合、対電極は導電材単独層であってもよいが、導電性を有する材料に加えて、これらを保持する樹脂を併用してもよい。対電極は導電材単独層であってもよいが、導電性を有する材料に加えて、これらを保持する樹脂を併用してもよい。対電極の導電材としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。
(Counter electrode)
In the counter electrode according to the present invention, the cathode and the anode are not particularly limited, and can be selected depending on the element structure, but it is generally used as a cathode. In the present invention, the cathode means an electrode for taking out electrons. For example, when used as a cathode, the counter electrode may be a single layer of a conductive material, but in addition to a conductive material, a resin that holds these may be used in combination. The counter electrode may be a single layer of a conductive material, but in addition to a conductive material, a resin that holds these may be used in combination. As the conductive material of the counter electrode, a material having a small work function (4 eV or less) metal, alloy, electrically conductive compound and a mixture thereof is used.

このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、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(Al)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子の取り出し性能及び酸化等に対する耐久性の点から、これら金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、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(Al)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。対電極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。 Specific examples of such electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) Mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like. Among these, from the viewpoint of electron extraction performance and durability against oxidation, etc., a mixture of these metals and a second metal which is a stable metal having a larger work function value than this, for example, a magnesium / silver mixture, magnesium / Aluminum mixtures, magnesium / indium mixtures, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium / aluminum mixtures, aluminum and the like are preferred. The counter electrode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering. The film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 μm, preferably 50 to 200 nm.

対電極の導電材として金属材料を用いれば対電極側に来た光は反射されて第1電極側に反射され、この光が再利用可能となり、光電変換層で再度吸収され、より光電変換効率が向上し好ましい。   If a metal material is used as the conductive material of the counter electrode, the light coming to the counter electrode side is reflected and reflected to the first electrode side, and this light can be reused and is absorbed again by the photoelectric conversion layer, and more photoelectric conversion efficiency Is preferable.

また、対電極は、金属(例えば金、銀、銅、白金、ロジウム、ルテニウム、アルミニウム、マグネシウム、インジウム等)、炭素からなるナノ粒子、ナノワイヤー、ナノ構造体であってもよく、ナノワイヤーの分散物であれば、透明で導電性の高い対電極を塗布法により形成でき好ましい。   The counter electrode may be a metal (eg, gold, silver, copper, platinum, rhodium, ruthenium, aluminum, magnesium, indium, etc.), carbon nanoparticle, nanowire, or nanostructure. A dispersion is preferable because a transparent and highly conductive counter electrode can be formed by a coating method.

また、対電極側を光透過性とする場合は、例えば、アルミニウム及びアルミニウム合金、銀及び銀化合物等の対電極に適した導電性材料を薄く1〜20nm程度の膜厚で作製した後、上記透明電極の説明で挙げた導電性光透過性材料の膜を設けることで、光透過性対電極とすることができる。   Moreover, when making the counter electrode side light-transmitting, for example, after forming a conductive material suitable for the counter electrode such as aluminum and aluminum alloy, silver and silver compound in a thin film thickness of about 1 to 20 nm, By providing a film of the conductive light transmissive material mentioned in the description of the transparent electrode, a light transmissive counter electrode can be obtained.

〔基板〕
基板側から光電変換される光が入射する場合、基板はこの光電変換される光を透過させることが可能な、即ちこの光電変換すべき光の波長に対して透明な部材であることが好ましい。基板は、例えば、ガラス基板や樹脂基板等が好適に挙げられるが、軽量性と柔軟性の観点から透明樹脂フィルムを用いることが望ましい。
〔substrate〕
When light that is photoelectrically converted enters from the substrate side, the substrate is preferably a member that can transmit the light that is photoelectrically converted, that is, a member that is transparent to the wavelength of the light to be photoelectrically converted. As the substrate, for example, a glass substrate, a resin substrate and the like are preferably mentioned, but it is desirable to use a transparent resin film from the viewpoint of light weight and flexibility.

本発明で透明基板として好ましく用いることができる透明樹脂フィルムには特に制限がなく、その材料、形状、構造、厚み等については公知のものの中から適宜選択することができる。例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)変性ポリエステル等のポリエステル系樹脂フィルム、ポリエチレン(PE)樹脂フィルム、ポリプロピレン(PP)樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、環状オレフィン系樹脂等のポリオレフィン類樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂フィルム、ポリサルホン(PSF)樹脂フィルム、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂フィルム、ポリカーボネート(PC)樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、トリアセチルセルロース(TAC)樹脂フィルム等を挙げることができるが、可視域の波長(380〜800nm)における透過率が80%以上である樹脂フィルムであれば、本発明に係る透明樹脂フィルムに好ましく適用することができる。中でも透明性、耐熱性、取り扱いやすさ、強度及びコストの点から、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリエーテルサルホンフィルム、ポリカーボネートフィルムであることが好ましく、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムであることがより好ましい。   There is no restriction | limiting in particular in the transparent resin film which can be preferably used as a transparent substrate by this invention, The material, a shape, a structure, thickness, etc. can be suitably selected from well-known things. For example, polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN) modified polyester, polyethylene (PE) resin film, polypropylene (PP) resin film, polystyrene resin film, polyolefin resins such as cyclic olefin resin Film, vinyl resin film such as polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyether ether ketone (PEEK) resin film, polysulfone (PSF) resin film, polyether sulfone (PES) resin film, polycarbonate (PC) resin film, A polyamide resin film, a polyimide resin film, an acrylic resin film, a triacetyl cellulose (TAC) resin film, and the like can be given. If the resin film transmittance of 80% or more at ~800nm), can be preferably applied to a transparent resin film according to the present invention. Among these, from the viewpoint of transparency, heat resistance, ease of handling, strength and cost, it is preferably a biaxially stretched polyethylene terephthalate film, a biaxially stretched polyethylene naphthalate film, a polyethersulfone film, or a polycarbonate film, and biaxially stretched. More preferred are polyethylene terephthalate films and biaxially stretched polyethylene naphthalate films.

本発明に用いられる透明基板には、塗布液の濡れ性や接着性を確保するために、表面処理を施すことや易接着層を設けることができる。表面処理や易接着層については従来公知の技術を使用できる。例えば、表面処理としては、コロナ放電処理、火炎処理、紫外線処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処理、レーザー処理等の表面活性化処理を挙げることができる。また、易接着層としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ビニル系共重合体、ブタジエン系共重合体、アクリル系共重合体、ビニリデン系共重合体、エポキシ系共重合体等を挙げることができる。   The transparent substrate used in the present invention can be subjected to a surface treatment or an easy adhesion layer in order to ensure the wettability and adhesiveness of the coating solution. A conventionally well-known technique can be used about a surface treatment or an easily bonding layer. For example, the surface treatment includes surface activation treatment such as corona discharge treatment, flame treatment, ultraviolet treatment, high frequency treatment, glow discharge treatment, active plasma treatment, and laser treatment. Examples of the easy adhesion layer include polyester, polyamide, polyurethane, vinyl copolymer, butadiene copolymer, acrylic copolymer, vinylidene copolymer, and epoxy copolymer.

また、酸素及び水蒸気の透過を抑制する目的で、透明基板にはバリアコート層が予め形成されていてもよいし、透明導電層を転写する反対側にはハードコート層が予め形成されていてもよい。   Further, for the purpose of suppressing the permeation of oxygen and water vapor, a barrier coat layer may be formed in advance on the transparent substrate, or a hard coat layer may be formed in advance on the opposite side to which the transparent conductive layer is transferred. Good.

〔その他の光学機能層〕
本発明の有機光電変換素子は、太陽光のより効率的な受光を目的として、各種の光学機能層を有していてよい。光学機能層としては、たとえば、反射防止膜、マイクロレンズアレイ等の集光層、陰極で反射した光を散乱させて再度光電変換層に入射させることができるような光拡散層等を設けてもよい。
[Other optical functional layers]
The organic photoelectric conversion element of the present invention may have various optical functional layers for the purpose of more efficient reception of sunlight. As the optical functional layer, for example, a light condensing layer such as an antireflection film or a microlens array, or a light diffusion layer that can scatter light reflected by the cathode and enter the photoelectric conversion layer again can be provided. Good.

反射防止層としては、各種公知の反射防止層を設けることができるが、例えば、透明樹脂フィルムが二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムである場合は、フィルムに隣接する易接着層の屈折率を1.57〜1.63とすることで、フィルム基板と易接着層との界面反射を低減して透過率を向上させることができるのでより好ましい。屈折率を調整する方法としては、酸化スズゾルや酸化セリウムゾル等の比較的屈折率の高い酸化物ゾルとバインダー樹脂との比率を適宜調整して塗設することで実施できる。易接着層は単層でもよいが、接着性を向上させるためには2層以上の構成にしてもよい。   Various known antireflection layers can be provided as the antireflection layer. For example, when the transparent resin film is a biaxially stretched polyethylene terephthalate film, the refractive index of the easy adhesion layer adjacent to the film is 1.57. It is more preferable to set it to ˜1.63 because the interface reflection between the film substrate and the easy adhesion layer can be reduced and the transmittance can be improved. The method for adjusting the refractive index can be carried out by appropriately adjusting the ratio of the oxide sol having a relatively high refractive index such as tin oxide sol or cerium oxide sol and the binder resin. The easy adhesion layer may be a single layer, but may be composed of two or more layers in order to improve adhesion.

集光層としては、例えば、支持基板の太陽光受光側にマイクロレンズアレイ上の構造を設けるように加工したり、あるいは所謂集光シートと組み合わせたりすることにより特定方向からの受光量を高めたり、逆に太陽光の入射角度依存性を低減することができる。   As the condensing layer, for example, it is processed so as to provide a structure on the microlens array on the sunlight receiving side of the support substrate, or the amount of light received from a specific direction is increased by combining with a so-called condensing sheet. Conversely, the incident angle dependency of sunlight can be reduced.

マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が30μmでその頂角が90度となるような四角錐を2次元に配列する。一辺は10〜100μmが好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付き、大きすぎると厚みが厚くなり好ましくない。   As an example of the microlens array, quadrangular pyramids having a side of 30 μm and an apex angle of 90 degrees are two-dimensionally arranged on the light extraction side of the substrate. One side is preferably 10 to 100 μm. If it becomes smaller than this, the effect of diffraction will generate | occur | produce and color, and if too large, thickness will become thick and is not preferable.

また光散乱層としては、各種のアンチグレア層、金属または各種無機酸化物等のナノ粒子・ナノワイヤー等を無色透明なポリマーに分散した層等を挙げることができる。   Examples of the light scattering layer include various antiglare layers, layers in which nanoparticles or nanowires such as metals or various inorganic oxides are dispersed in a colorless and transparent polymer, and the like.

本発明の有機光電変換素子の層構成は、前記金属微粒子の集合体構造を有する電極が陽極を構成し、陽極、高導電性層、正孔輸送層の層構成であることが好ましい。   The layer structure of the organic photoelectric conversion element of the present invention is preferably a layer structure of the anode, the highly conductive layer, and the hole transport layer, in which the electrode having the aggregate structure of the metal fine particles constitutes an anode.

また、前記金属微粒子の集合体構造を有する電極が陰極を構成し、陰極、高導電性層、電子輸送層の層構成であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the electrode having the aggregate structure of the metal fine particles constitutes a cathode and has a layer structure of a cathode, a highly conductive layer, and an electron transport layer.

さらに、少なくとも、陽極、高導電性層、正孔輸送層、光電変換層、電子輸送層、高導電性層、陰極をこの順で基板上に有する有機光電変換素子が好ましい。   Furthermore, an organic photoelectric conversion element having at least an anode, a highly conductive layer, a hole transport layer, a photoelectric conversion layer, an electron transport layer, a highly conductive layer, and a cathode in this order on the substrate is preferable.

(製膜方法・表面処理方法)
電子受容体と電子供与体とが混合された光電変換層、及び輸送層・電極の形成方法としては、蒸着法、塗布法(キャスト法、スピンコート法を含む)等を例示することができる。このうち、光電変換層の形成方法としては、蒸着法、塗布法(キャスト法、スピンコート法を含む)等を例示することができる。このうち、正孔と電子が電荷分離する界面の面積を増大させ、高い光電変換効率を有する素子を作製するためには、塗布法が好ましい。また塗布法は、製造速度にも優れている。
(Film forming method / Surface treatment method)
Examples of the method for forming a photoelectric conversion layer in which an electron acceptor and an electron donor are mixed, and a transport layer / electrode include a vapor deposition method, a coating method (including a casting method and a spin coating method), and the like. Among these, as a formation method of a photoelectric converting layer, a vapor deposition method, the apply | coating method (a casting method, a spin coat method is included), etc. can be illustrated. Among these, the coating method is preferable in order to increase the area of the interface where holes and electrons are separated by charge and to produce a device having high photoelectric conversion efficiency. The coating method is also excellent in production speed.

この際に使用する塗布方法に制限はないが、例えば、スピンコート法、溶液からのキャスト法、ディップコート法、ブレードコート法、ワイヤバーコート法、グラビアコート法、スプレーコート法等が挙げられる。さらには、インクジェット法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法等の印刷法でパターニングすることもできる。   Although there is no restriction | limiting in the coating method used in this case, For example, a spin coat method, the cast method from a solution, a dip coat method, a blade coat method, a wire bar coat method, a gravure coat method, a spray coat method etc. are mentioned. Furthermore, patterning can also be performed by a printing method such as an ink jet method, a screen printing method, a relief printing method, an intaglio printing method, an offset printing method, or a flexographic printing method.

塗布後は残留溶媒及び水分、ガスの除去、及び半導体材料の結晶化による移動度向上・吸収長波化を引き起こすために加熱を行うことが好ましい。製造工程中において所定の温度でアニール処理されると、微視的に一部が凝集または結晶化が促進され、光電変換層を適切な相分離構造とすることができる。その結果、光電変換層のキャリア移動度が向上し、高い効率を得ることができるようになる。   After coating, it is preferable to perform heating in order to cause removal of residual solvent, moisture and gas, and improvement of mobility and absorption longwave due to crystallization of the semiconductor material. When annealing is performed at a predetermined temperature during the manufacturing process, a part of the particles is microscopically aggregated or crystallized and the photoelectric conversion layer can have an appropriate phase separation structure. As a result, the carrier mobility of the photoelectric conversion layer is improved and high efficiency can be obtained.

光電変換層は、p型半導体とn型半導体とが混在された層で構成してもよいが、それぞれ混合比が膜厚方向で異なる複数層または混合比のグラデーション構成でもよい。   The photoelectric conversion layer may be composed of a layer in which a p-type semiconductor and an n-type semiconductor are mixed, but may have a plurality of layers having different mixing ratios in the film thickness direction or a gradation structure with a mixing ratio.

(パターニング)
本発明に係る電極、光電変換層、正孔輸送層、電子輸送層、再結合層等をパターニングする方法やプロセスには特に制限はなく、公知の手法を適宜適用することができる。
(Patterning)
There is no particular limitation on the method and process for patterning the electrode, photoelectric conversion layer, hole transport layer, electron transport layer, recombination layer, and the like according to the present invention, and known methods can be applied as appropriate.

光電変換層、輸送層等の可溶性の材料であれば、ダイコート、ディップコート等の全面塗布後に不要部だけ拭き取ってもよいし、製膜後に炭酸レーザー等を用いてアブレーションする方法、スクライバで直接削り取る方法等でパターニングしてもよいし、インクジェット法やスクリーン印刷、グラビア印刷等の各種印刷方法を使用して直接パターニングしてもよい。   If it is a soluble material such as a photoelectric conversion layer and a transport layer, only unnecessary portions may be wiped after the entire surface of die coating, dip coating, etc., or ablation using a carbonic acid laser after film formation, or scraping directly with a scriber Patterning may be performed by a method or the like, or direct patterning may be performed using various printing methods such as an inkjet method, screen printing, and gravure printing.

電極材料等の不溶性の材料の場合は、真空蒸着法や真空スパッタ法、プラズマCVD法、電極材料の微粒子を分散させたインキを用いたスクリーン印刷法やグラビア印刷法、インクジェット法等の各種印刷方法、蒸着膜に対しエッチングまたはリフトオフする等の公知の方法、また、別の基板上に形成したパターンを転写することによってパターンを形成してもよい。   In the case of insoluble materials such as electrode materials, various printing methods such as vacuum deposition method, vacuum sputtering method, plasma CVD method, screen printing method using ink in which fine particles of electrode material are dispersed, gravure printing method, inkjet method, etc. The pattern may be formed by a known method such as etching or lift-off of the deposited film, or by transferring a pattern formed on another substrate.

(封止)
作製した有機光電変換素子が大気中の酸素、水分等で劣化しないために、公知の手法によって封止することが好ましい。例えば、アルミまたはガラスでできたキャップを接着剤によって接着することによって封止する手法、アルミニウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等のガスバリア層が形成されたプラスチックフィルムと有機光電変換素子上を接着剤で貼合する手法、ガスバリア性の高い有機高分子材料(ポリビニルアルコール等)をコートする方法、ガスバリア性の高い無機薄膜(酸化ケイ素、酸化アルミニウム等)または有機膜(パリレン等)を真空下で堆積する方法、及びこれらを複合的に積層する方法等を挙げることができる。
(Sealing)
In order to prevent the produced organic photoelectric conversion element from being deteriorated by oxygen, moisture, etc. in the atmosphere, it is preferable to seal by a known method. For example, a method of sealing a cap made of aluminum or glass by bonding with an adhesive, a plastic film on which a gas barrier layer such as aluminum, silicon oxide, or aluminum oxide is formed and an organic photoelectric conversion element are pasted with an adhesive. Method of coating, method of coating organic polymer material (polyvinyl alcohol etc.) with high gas barrier property, method of depositing inorganic thin film (silicon oxide, aluminum oxide etc.) or organic film (parylene etc.) with high gas barrier property under vacuum And a method of laminating these in a composite manner.

さらに本発明においては、エネルギー変換効率と素子寿命向上の観点から、素子全体を2枚のバリア付き基板で封止した構成でもよく、好ましくは、水分ゲッター、酸素ゲッター等を同封した構成であることが本発明においてより好ましい。   Furthermore, in the present invention, from the viewpoint of improving energy conversion efficiency and device lifetime, the entire device may be sealed with two substrates with a barrier, and preferably a moisture getter, oxygen getter, etc. are enclosed. Is more preferred in the present invention.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例1
《有機光電変換素子の作製》
〔有機光電変換素子SC−105の作製〕
有機光電変換素子SC−105を以下の手順で作製した。なお、これらの操作は、特に断りがない限り窒素雰囲気下で実施した。
Example 1
<< Production of organic photoelectric conversion element >>
[Production of Organic Photoelectric Conversion Element SC-105]
Organic photoelectric conversion element SC-105 was produced by the following procedure. These operations were performed under a nitrogen atmosphere unless otherwise specified.

(透明電極層)
大気下で、PET基板上に、銀ナノ粒子ペースト1(M−Dot SLP 三ツ星ベルト製)をRK Print Coat Instruments Ltd製グラビア印刷試験機K303MULTICOATERを用いて、線幅50μm、高さ0.8μm、間隔1.0mmの細線格子を印刷した後、110℃、5分の乾燥処理を行い、補助電極を作製した。補助電極を設けた基板上に、下記組成の透明電極層層塗布液をウェット膜厚10μmになるように塗布し、90℃、1分間乾燥した。その後、電気炉を用いて120℃で30分の加熱処理を行い、透明電極層を形成した。
(Transparent electrode layer)
Under the atmosphere, a silver nanoparticle paste 1 (M-Dot SLP manufactured by Mitsuboshi Belting) was placed on a PET substrate using a gravure printing tester K303MULTICOATER manufactured by RK Print Coat Instruments Ltd. with a line width of 50 μm, a height of 0.8 μm, and an interval. After printing a 1.0 mm fine wire grid, a drying process was performed at 110 ° C. for 5 minutes to produce an auxiliary electrode. A transparent electrode layer coating solution having the following composition was applied on a substrate provided with an auxiliary electrode so as to have a wet film thickness of 10 μm, and dried at 90 ° C. for 1 minute. Then, the heat processing for 30 minutes were performed at 120 degreeC using the electric furnace, and the transparent electrode layer was formed.

透明電極層塗布液
導電性ポリマー分散液(Clevios TH510;H.C.Starck社製、固形分1.7質量%) 17.6g
水溶性バインダーWP−1水溶液(数平均分子量33700、分子量分布2.4、固形分20質量%) 3.5g
ジメチルスルホキシド 1.0g
Transparent electrode layer coating liquid Conductive polymer dispersion (Clevios TH510; manufactured by HC Starck, solid content 1.7% by mass) 17.6 g
Water-soluble binder WP-1 aqueous solution (number average molecular weight 33700, molecular weight distribution 2.4, solid content 20% by mass) 3.5 g
Dimethyl sulfoxide 1.0g

Figure 2012134337
Figure 2012134337

(第1電子輸送層)
この透明電極上に、イソプロパノールに溶解したポリエチレンイミンと、グリセロールプロポキシレートトリグリシジルエーテルの混合溶液を塗布し、ホットプレート上で120℃、10分間乾燥し、厚さ5nmの第1電子輸送層を形成した。
(First electron transport layer)
On this transparent electrode, a mixed solution of polyethyleneimine dissolved in isopropanol and glycerol propoxylate triglycidyl ether is applied and dried on a hot plate at 120 ° C. for 10 minutes to form a first electron transport layer having a thickness of 5 nm. did.

(第1光電変換層)
クロロベンゼンにP3HT(プレクトロニクス社製:レジオレギュラーポリ−3−ヘキシルチオフェン、HOMO:−5.5eV、LUMO:−3.4eV)とPC60BM(フロンティアカーボン社製:6,6−フェニル−C61−ブチリックアシッドメチルエステル、HOMO:−6.1eV、LUMO:−4.3eV)を3.0質量%になるように1:0.8で混合した液を調製し、フィルターでろ過し、乾燥膜厚が約200nmになるように塗布乾燥し、第1電子輸送層を形成した。
(First photoelectric conversion layer)
P3HT (manufactured by Prectronics: regioregular poly-3-hexylthiophene, HOMO: -5.5 eV, LUMO: -3.4 eV) and PC60BM (manufactured by Frontier Carbon: 6,6-phenyl-C 61 -butyrate) Rick Acid Methyl Ester, HOMO: -6.1 eV, LUMO: -4.3 eV) prepared at a ratio of 1: 0.8 so as to be 3.0% by mass, filtered through a filter, and dried film thickness The coating was dried to a thickness of about 200 nm to form a first electron transport layer.

(第1正孔輸送層)
導電性高分子及びポリアニオンからなるPEDOT−PSS(CLEVIOS(登録商標) P VP AI 4083、エイチ・シー・スタルク株式会社製、導電率1×10−3S/cm)、イソプロパノールを含む液を調製し、第1光電変換層上に、乾燥膜厚が約100nmになるように塗布乾燥した。その後、120℃で10分間加熱処理し第1正孔輸送層を形成した。
(First hole transport layer)
A liquid containing PEDOT-PSS (CLEVIOS (registered trademark) PVP AI 4083, manufactured by H.C. Starck Co., Ltd., conductivity 1 × 10 −3 S / cm) composed of a conductive polymer and a polyanion, and isopropanol is prepared. The coating was dried on the first photoelectric conversion layer so that the dry film thickness was about 100 nm. Thereafter, heat treatment was performed at 120 ° C. for 10 minutes to form a first hole transport layer.

(再結合層)
導電性高分子及びポリアニオンからなるPEDOT−PSS(CLEVIOS(登録商標) PH500、エイチ・シー・スタルク株式会社製に5質量%のDMSOを添加し(導電率500S/cm))、イソプロパノールを含む液を調製し、第1正孔輸送層上に乾燥膜厚が約100nmになるように塗布乾燥した。その後、120℃で10分間加熱処理し再結合層を形成した。
(Recombination layer)
PEDOT-PSS composed of a conductive polymer and a polyanion (CLEVIOS (registered trademark) PH500, 5 mass% DMSO added to H.C. Starck Co., Ltd. (conductivity: 500 S / cm)) and a liquid containing isopropanol It was prepared and applied and dried on the first hole transport layer so that the dry film thickness was about 100 nm. Thereafter, a heat treatment was performed at 120 ° C. for 10 minutes to form a recombination layer.

(第2電子輸送層)
下記ET−1をブタノールに溶解し再結合層上に塗布した後、365nmのUV光を3J/cmの照射エネルギーで3分間照射を行った。その後ホットプレート上で80℃10分間加熱し、厚さ5nmの第2電子輸送層を形成した。
(Second electron transport layer)
The following ET-1 was dissolved in butanol and coated on the recombination layer, and then irradiated with 365 nm UV light at an irradiation energy of 3 J / cm 2 for 3 minutes. Then, it heated at 80 degreeC for 10 minute (s) on the hotplate, and formed the 2 nm thickness 2nd electron carrying layer.

Figure 2012134337
Figure 2012134337

(第2光電変換層)
光電変換層ポリマーとして下記PCPDTBTとPC70BM(フロンティアカーボン社製:6,6−フェニル−C71−ブチリックアシッドメチルエステル)を3.0質量%になるように1:1.5で混合した液を調製し、フィルターでろ過し第2電子輸送層上に、乾燥膜厚が約100nmになるように塗布乾燥し、第2光電変換層を形成した。
(Second photoelectric conversion layer)
A liquid obtained by mixing the following PCPDTBT and PC70BM (manufactured by Frontier Carbon Co., Ltd .: 6,6-phenyl-C 71 -butyric acid methyl ester) as a photoelectric conversion layer polymer at 1: 1.5 so as to be 3.0% by mass. It prepared, filtered with the filter, and apply | coated and dried so that the dry film thickness might be set to about 100 nm on the 2nd electron carrying layer, and the 2nd photoelectric converting layer was formed.

Figure 2012134337
Figure 2012134337

(第2正孔輸送層)
導電性高分子及びポリアニオンからなるPEDOT−PSS(CLEVIOS(登録商標) P VP AI 4083、エイチ・シー・スタルク株式会社製、導電率1×10−3S/cm)、イソプロパノールを含む液を調製し、第2光電変換層上に、乾燥膜厚が約100nmになるように塗布乾燥した。その後、120℃で10分間加熱処理し第2正孔輸送層を形成した。
(Second hole transport layer)
A liquid containing PEDOT-PSS (CLEVIOS (registered trademark) PVP AI 4083, manufactured by H.C. Starck Co., Ltd., conductivity 1 × 10 −3 S / cm) composed of a conductive polymer and a polyanion, and isopropanol is prepared. The coating was dried on the second photoelectric conversion layer so that the dry film thickness was about 100 nm. Thereafter, heat treatment was performed at 120 ° C. for 10 minutes to form a second hole transport layer.

(電極)
この後、蒸着機にて銀を150nm蒸着し、有機光電変換素子SC−105を作製した。
(electrode)
Then, 150 nm of silver was vapor-deposited with the vapor deposition machine, and organic photoelectric conversion element SC-105 was produced.

〔有機光電変換素子SC−101の作製〕
有機光電変換素子SC−105と同様に第1光電変換層まで積層を行い、その後蒸着機にて、10−6Paの真空下で銀を1nm蒸着し再結合層を形成した。その後、真空下から窒素下に戻し、有機光電変換素子SC−105と同様に第2光電変換層以降を形成した。
[Production of Organic Photoelectric Conversion Element SC-101]
Lamination was performed up to the first photoelectric conversion layer in the same manner as in the organic photoelectric conversion element SC-105, and then, 1 nm of silver was evaporated under a vacuum of 10 −6 Pa with a vapor deposition machine to form a recombination layer. Then, it returned to under nitrogen from the vacuum, and formed the 2nd photoelectric converting layer after the organic photoelectric conversion element SC-105 similarly.

〔有機光電変換素子SC−102の作製〕
有機光電変換素子SC101と同様に第1光電変換層まで積層を行い、その後蒸着機にて、10−6Paの真空下でMoOを5nm蒸着し第1正孔輸送層を形成し、銀を1nm蒸着し再結合層を形成した。その後真空下から大気下に戻し、ZnOをゾル−ゲル法で塗布を行い、乾燥膜厚が10nmの第2電子輸送層を形成した。その後、有機光電変換素子SC−105と同様に第2光電変換層以降を形成した。
[Production of Organic Photoelectric Conversion Element SC-102]
Lamination is performed up to the first photoelectric conversion layer in the same manner as the organic photoelectric conversion element SC101, and then MoO 3 is deposited in a thickness of 5 nm under a vacuum of 10 −6 Pa by a vapor deposition machine to form a first hole transport layer, and silver is added. A recombination layer was formed by vapor deposition of 1 nm. Thereafter, the vacuum was returned to the atmosphere, and ZnO was applied by a sol-gel method to form a second electron transport layer having a dry film thickness of 10 nm. Thereafter, the second and subsequent photoelectric conversion layers were formed in the same manner as in the organic photoelectric conversion element SC-105.

〔有機光電変換素子SC−103の作製〕
有機光電変換素子SC101と同様に第1正孔輸送層まで積層を行い、その後蒸着機にて、10−6Paの真空下で銀を1nm蒸着し再結合層を形成した。その後、真空下から窒素下に戻し、有機光電変換素子SC−105と同様に第2電子輸送層以降を形成した。
[Production of Organic Photoelectric Conversion Element SC-103]
Lamination was performed up to the first hole transport layer in the same manner as in the organic photoelectric conversion element SC101, and then, 1 nm of silver was deposited under a vacuum of 10 −6 Pa by a vapor deposition machine to form a recombination layer. Then, it returned to under nitrogen from the vacuum, and formed the 2nd electron carrying layer or later similarly to organic photoelectric conversion element SC-105.

〔有機光電変換素子SC−104の作製〕
有機光電変換素子SC101と同様に第1正孔輸送層まで積層を行い、その後蒸着機にて、10−6Paの真空下でアルミニウムを1nm蒸着し再結合層を形成した。その後、真空下から窒素下に戻し、有機光電変換素子SC−105と同様に第2電子輸送層以降を形成した。
[Production of Organic Photoelectric Conversion Element SC-104]
Lamination was performed up to the first hole transport layer in the same manner as in the organic photoelectric conversion element SC101, and then 1 nm of aluminum was deposited under a vacuum of 10 −6 Pa with a vapor deposition machine to form a recombination layer. Then, it returned to under nitrogen from the vacuum, and formed the 2nd electron carrying layer or later similarly to organic photoelectric conversion element SC-105.

〔有機光電変換素子SC−106〜113の作製〕
有機光電変換素子SC101の作製において、第1正孔輸送層、再結合層、第2電子輸送層を表1に示すように変えた以外は同様にして、有機光電変換素子SC−106〜113を作製した。
[Production of Organic Photoelectric Conversion Elements SC-106 to 113]
In the production of the organic photoelectric conversion element SC101, the organic photoelectric conversion elements SC-106 to 113 are similarly formed except that the first hole transport layer, the recombination layer, and the second electron transport layer are changed as shown in Table 1. Produced.

なお、再結合層に使用した材料は以下の略称で表示した。   In addition, the material used for the recombination layer was displayed with the following abbreviations.

PH500+DMSO:PEDOT−PSS(CLEVIOS(登録商標) PH500、エイチ・シー・スタルク株式会社製に5質量%のDMSO添加
PH1000+DMSO:PEDOT−PSS(CLEVIOS(登録商標) PH1000、エイチ・シー・スタルク株式会社製に5質量%のDMSO添加
PH500:PEDOT−PSS(CLEVIOS(登録商標) PH500、エイチ・シー・スタルク株式会社製
PH:PEDOT−PSS(CLEVIOS(登録商標) PH、エイチ・シー・スタルク株式会社製
P4083:PEDOT−PSS(CLEVIOS(登録商標) P VP AI 4083、エイチ・シー・スタルク株式会社製)
PH500 + DMSO: PEDOT-PSS (CLEVIOS (registered trademark) PH500, 5 mass% DMSO added to HC Starck Co., Ltd. 5% by mass DMSO added PH500: PEDOT-PSS (CLEVIOS (registered trademark) PH500, manufactured by H.C. Starck Co., Ltd. PH: PEDOT-PSS (CLEVIOS (registered trademark) PH, manufactured by H.C. Stark Co., Ltd. P4083: PEDOT-PSS (CLEVIOS (registered trademark) P VP AI 4083, manufactured by HC Starck Co., Ltd.)

Figure 2012134337
Figure 2012134337

《有機光電変換素子の評価》
上記作製した有機光電変換素子について、ソーラーシミュレーター(AM1.5Gフィルタ)の100mW/cmの強度の光を照射し、有効面積を1cmにしたマスクを受光部に重ね、IV特性を評価することで、短絡電流密度Jsc(mA/cm)、開放電圧Voc(V)及びフィルファクターFFを、同素子上に形成した4箇所の受光部をそれぞれ測定した。次に、Jsc、Voc、FFそれぞれの平均値から式1に従って光電変換効率η(%)を求めた。
<< Evaluation of organic photoelectric conversion element >>
An organic photoelectric conversion device prepared above, was irradiated with light having an intensity of 100 mW / cm 2 solar simulator (AM1.5G filter), a superposed mask in which the effective area to 1 cm 2 on the light receiving unit, to evaluate the IV characteristics Then, the four light receiving portions formed on the same element were measured for the short-circuit current density Jsc (mA / cm 2 ), the open circuit voltage Voc (V), and the fill factor FF. Next, the photoelectric conversion efficiency η (%) was obtained from the average values of Jsc, Voc, and FF according to Equation 1.

式1 η(%)=Jsc(mA/cm)×Voc(V)×FF(%)
また、ここで作製した有機光電変換素子を85℃で500時間加熱を行いその後、IV特性を評価し熱安定性を評価した。
Formula 1 η (%) = Jsc (mA / cm 2 ) × Voc (V) × FF (%)
Moreover, the organic photoelectric conversion element produced here was heated at 85 degreeC for 500 hours, Then, IV characteristic was evaluated and thermal stability was evaluated.

評価の結果を表2に示す。   The evaluation results are shown in Table 2.

Figure 2012134337
Figure 2012134337

表2から、本発明の有機光電変換素子SC−105〜112は、高い生産性を有する常圧下の塗布プロセスで電極を形成することが可能で、光電変換効率が高く、熱安定性も高く本発明の効果が明らかとなった。   From Table 2, the organic photoelectric conversion elements SC-105 to 112 of the present invention can form electrodes by a coating process under normal pressure having high productivity, and have high photoelectric conversion efficiency and high thermal stability. The effect of the invention became clear.

実施例2
《有機光電変換素子の作製》
〔有機光電変換素子SC−205の作製〕
有機光電変換素子SC−205を以下の手順で作製した。なお、これらの操作は、特に断りがない限り窒素雰囲気下で実施した。
Example 2
<< Production of organic photoelectric conversion element >>
[Production of Organic Photoelectric Conversion Element SC-205]
An organic photoelectric conversion element SC-205 was produced by the following procedure. These operations were performed under a nitrogen atmosphere unless otherwise specified.

(第1正孔輸送層)
実施例1で作製した透明電極上に、導電性高分子及びポリアニオンからなるPEDOT−PSS(CLEVIOS(登録商標) P VP AI 4083、エイチ・シー・スタルク株式会社製、導電率1×10−3S/cm)、イソプロパノールを含む液を調製し、乾燥膜厚が約80nmになるように塗布乾燥した。その後、120℃で10分間加熱処理し第1正孔輸送層を形成した。
(First hole transport layer)
On the transparent electrode produced in Example 1, PEDOT-PSS (CLEVIOS (registered trademark) PVP AI 4083, manufactured by H.C. Starck Co., Ltd., made of conductive polymer and polyanion, conductivity 1 × 10 −3 S / Cm), a solution containing isopropanol was prepared and applied and dried so that the dry film thickness was about 80 nm. Thereafter, heat treatment was performed at 120 ° C. for 10 minutes to form a first hole transport layer.

(第1光電変換層)
光電変換層ポリマーとしてPCPDTBTとPC70BM(フロンティアカーボン社製:6,6−フェニル−C71−ブチリックアシッドメチルエステル)を3.0質量%になるように1:1.5で混合した液を調製し、フィルターでろ過し第1正孔輸送層上に、乾燥膜厚が約80nmになるように第1光電変換層を形成した。
(First photoelectric conversion layer)
As a photoelectric conversion layer polymer, a liquid prepared by mixing PCPDTBT and PC70BM (manufactured by Frontier Carbon Co., Ltd .: 6,6-phenyl-C 71 -butyric acid methyl ester) at 1: 1.5 so as to be 3.0% by mass is prepared. And it filtered with the filter and formed the 1st photoelectric converting layer so that the dry film thickness might be set to about 80 nm on the 1st positive hole transport layer.

(第1電子輸送層)
PFN−OHをブタノールに溶解し第1光電変換層上に塗布し、80℃10分間加熱し、厚さ20nmの第1電子輸送層を形成した。
(First electron transport layer)
PFN-OH was dissolved in butanol, applied onto the first photoelectric conversion layer, and heated at 80 ° C. for 10 minutes to form a first electron transport layer having a thickness of 20 nm.

Figure 2012134337
Figure 2012134337

(再結合層)
導電性高分子及びポリアニオンからなるPEDOT−PSS(CLEVIOS(登録商標) PH500、エイチ・シー・スタルク株式会社製に5質量%のDMSOを添加した(導電率500S/cm))、イソプロパノールを含む液を調製し、第1電子輸送層上に乾燥膜厚が約100nmになるように塗布乾燥した。その後、120℃で10分間加熱処理し再結合層を形成した。
(Recombination layer)
A liquid containing PEDOT-PSS (CLEVIOS (registered trademark) PH500, manufactured by H.C. Starck Co., Ltd., 5% by mass DMSO (conductivity: 500 S / cm)) and isopropanol composed of a conductive polymer and a polyanion. It was prepared, applied and dried on the first electron transport layer so that the dry film thickness was about 100 nm. Thereafter, a heat treatment was performed at 120 ° C. for 10 minutes to form a recombination layer.

(第2正孔輸送層)
導電性高分子及びポリアニオンからなるPEDOT−PSS(CLEVIOS(登録商標) P VP AI 4083、エイチ・シー・スタルク株式会社製、導電率1×10−3S/cm)、イソプロパノールを含む液を調製し、再結合層上に、乾燥膜厚が約100nmになるように塗布乾燥した。その後、120℃で10分間加熱処理し第1正孔輸送層を形成した。
(Second hole transport layer)
A liquid containing PEDOT-PSS (CLEVIOS (registered trademark) PVP AI 4083, manufactured by H.C. Starck Co., Ltd., conductivity 1 × 10 −3 S / cm) composed of a conductive polymer and a polyanion, and isopropanol is prepared. On the recombination layer, it was applied and dried so that the dry film thickness was about 100 nm. Thereafter, heat treatment was performed at 120 ° C. for 10 minutes to form a first hole transport layer.

(第2光電変換層)
クロロベンゼンにP3HT(プレクトロニクス社製:レジオレギュラーポリ−3−ヘキシルチオフェン、HOMO:−5.5eV、LUMO:−3.4eV)とPC60BM(フロンティアカーボン社製:6,6−フェニル−C61−ブチリックアシッドメチルエステル、HOMO:−6.1eV、LUMO:−4.3eV)を3.0質量%になるように1:0.8で混合した液を調製し、フィルターでろ過し乾燥膜厚が約200nmになるよう塗布乾燥し、第2光電変換層を形成した。
(Second photoelectric conversion layer)
P3HT (manufactured by Prectronics: regioregular poly-3-hexylthiophene, HOMO: -5.5 eV, LUMO: -3.4 eV) and PC60BM (manufactured by Frontier Carbon: 6,6-phenyl-C 61 -butyrate) Rick Acid Methyl Ester, HOMO: -6.1 eV, LUMO: -4.3 eV) was prepared at a ratio of 1: 0.8 so as to be 3.0% by mass, and filtered to obtain a dry film thickness. The coating film was dried to a thickness of about 200 nm to form a second photoelectric conversion layer.

(第2電子輸送層)
第1電子輸送層と同様に、ET−2をブタノールに溶解し第2光電変換層上に塗布乾燥し、80℃で10分間加熱して、厚さ50nmの第2電子輸送層を製膜した。
(Second electron transport layer)
Similarly to the first electron transport layer, ET-2 was dissolved in butanol, applied and dried on the second photoelectric conversion layer, and heated at 80 ° C. for 10 minutes to form a second electron transport layer having a thickness of 50 nm. .

(電極)
この後、蒸着機にてアルミニウムを150nm蒸着し、有機光電変換素子SC−205を作製した。
(electrode)
Then, 150 nm of aluminum was vapor-deposited with the vapor deposition machine, and organic photoelectric conversion element SC-205 was produced.

〔有機光電変換素子SC−201の作製〕
有機光電変換素子SC205と同様に第1光電変換層まで積層を行い、その後大気下で、非特許文献3の方法でTiOx塗布を行い10nm積層し、第1電子輸送層を形成した。その後、窒素下に戻し、有機光電変換素子SC−205と同様に再結合層以降を形成した。
[Production of Organic Photoelectric Conversion Element SC-201]
Lamination was performed up to the first photoelectric conversion layer in the same manner as in the organic photoelectric conversion element SC205, and then TiOx was applied by the method of Non-Patent Document 3 in the atmosphere to form a first electron transport layer. Then, it returned to nitrogen and formed the recombination layer after the organic photoelectric conversion element SC-205 similarly.

〔有機光電変換素子SC−202〜204、206〜208の作製〕
有機光電変換素子SC205の作製において、第1正孔輸送層、再結合層、第2輸送層を表3に示すように変えた以外は同様にして、有機光電変換素子SC−202〜204、206〜208を作製した。
[Production of Organic Photoelectric Conversion Elements SC-202 to 204, 206 to 208]
In the production of the organic photoelectric conversion element SC205, the organic photoelectric conversion elements SC-202 to 204, 206 were similarly performed except that the first hole transport layer, the recombination layer, and the second transport layer were changed as shown in Table 3. -208 were made.

Figure 2012134337
Figure 2012134337

《有機光電変換素子の評価》
上記作製した有機光電変換素子について、実施例1と同様に評価した。
<< Evaluation of organic photoelectric conversion element >>
About the produced organic photoelectric conversion element, it evaluated similarly to Example 1. FIG.

評価の結果を表2に示す。   The evaluation results are shown in Table 2.

Figure 2012134337
Figure 2012134337

表4から、本発明の有機光電変換素子SC−202〜204、206〜208は、高い生産性を有する常圧下の塗布プロセスで電極を形成することが可能で、光電変換効率が高く、熱安定性も高く本発明の効果が明らかとなった。   From Table 4, the organic photoelectric conversion elements SC-202 to 204 and 206 to 208 of the present invention can form electrodes by a coating process under normal pressure having high productivity, have high photoelectric conversion efficiency, and are thermally stable. The effect of this invention became clear.

10、20 有機光電変換素子
100 基板
101 第1電極(透明電極、カソード)
102 第1電子輸送層
103 第1光電変換層
104 第1正孔輸送層
105 再結合層
106 第2電子輸送層
107 第2光電変換層
108 第2正孔輸送層
109 第2電極(アノード)
201 第1電極(透明電極、アノード)
209 第2電極(カソード)
10, 20 Organic photoelectric conversion device 100 Substrate 101 First electrode (transparent electrode, cathode)
102 1st electron transport layer 103 1st photoelectric converting layer 104 1st hole transport layer 105 recombination layer 106 2nd electron transport layer 107 2nd photoelectric converting layer 108 2nd hole transport layer 109 2nd electrode (anode)
201 1st electrode (transparent electrode, anode)
209 Second electrode (cathode)

Claims (3)

光電変換層を少なくとも2層以上有するタンデム型の有機光電変換素子であって、前記2層以上の光電変換層の内、少なくとも1対の隣り合った光電変換層の間に、有機物が70質量%以上の再結合層及び電子または正孔を選択的に輸送する電荷輸送層を少なくとも1層有し、該再結合層の導電率が5〜50,000S/cmであることを特徴とする有機光電変換素子。   A tandem organic photoelectric conversion element having at least two photoelectric conversion layers, wherein 70% by mass of organic matter is present between at least one pair of adjacent photoelectric conversion layers among the two or more photoelectric conversion layers. An organic photoelectric sensor characterized by having at least one recombination layer and a charge transport layer that selectively transports electrons or holes, and the recombination layer has a conductivity of 5 to 50,000 S / cm. Conversion element. 前記再結合層の導電率が10〜10,000S/cmであることを特徴とする請求項1に記載の有機光電変換素子。   The organic photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the electrical conductivity of the recombination layer is 10 to 10,000 S / cm. 前記電荷輸送層のうち、正孔を選択的に輸送する電荷輸送層(正孔輸送層)の導電率が10−5〜1S/cmであることを特徴とする請求項1または2に記載の有機光電変換素子。 The electrical conductivity of a charge transport layer (hole transport layer) that selectively transports holes among the charge transport layers is 10 −5 to 1 S / cm. 4. Organic photoelectric conversion element.
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JP2017522729A (en) * 2014-06-26 2017-08-10 コミサリア ア レネルジー アトミック エ オ ゼネルジー アルテルナティブCommissariat A L’Energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Multi-terminal series battery

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