有机薄膜太阳能电池
阅读：54发布：2020-05-11
专利汇可以提供有机薄膜太阳能电池专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种有机 薄膜 太阳能 电池 ，其特征在于，具有一对 电极 和夹持于所述一 对电极 间且包含2种以上的有机化合物的1个以上的有机层，所述2种以上的有机化合物中的主要2种有机化合物的亲和 水 平之差ΔAf满足下述式(a)：0.5eV＜ΔAf＜2.0eV…(a)。，下面是有机薄膜太阳能电池专利的具体信息内容。
1.一种有机薄膜太阳能电池，其特征在于，具有一对电极和夹持于所述一对电极间且包含2种以上的有机化合物的1个以上的有机层，
所述2种以上的有机化合物中的主要2种有机化合物的亲和水平之差ΔAf满足下述式(a)：
0.5eV＜ΔAf＜2.0eV…(a)。
2.根据权利要求1所述的有机薄膜太阳能电池，其中，
所述1个以上的有机层中的至少1个有机层是混合2种以上的有机化合物而成的混合层。
3.根据权利要求1所述的有机薄膜太阳能电池，其中，
所述1个以上的有机层是2个以上的有机层，
所述2个以上的有机层分别包含所述2种以上的有机化合物中的任意一种。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的有机薄膜太阳能电池，其中，所述1个以上的有机层包含p层，
所述主要2种有机化合物的至少1种是形成p层的主要的有机化合物。
5.根据权利要求4所述的有机薄膜太阳能电池，其中，
所述形成p层的主要的有机化合物的能隙Eg为Eg≤3eV。
6.根据权利要求4或5所述的有机薄膜太阳能电池，其中，
所述形成p层的主要的有机化合物是具有氨基、咔唑基或缩合芳香族多环部位的有机化合物。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的有机薄膜太阳能电池，其中，所述2种以上的有机化合物不是金属络合物。
有机薄膜太阳能电池
技术领域
背景技术
[0002] 有机薄膜太阳能电池像以将光信号转换为电信号的发光二极管或摄像元件、将光能转换为电能的太阳能电池为代表的那样，是相对于光输入显示出电输出的装置，是与相对于电输入显示出光输出的电致发光(EL)元件显示出相反的响应的装置。尤其是太阳能电池，在化石燃料的枯竭问题和地球变暖问题的背景下，作为清洁能源近年来受到极大关注，正在积极地进行研究开发。
[0003] 以往，已经得到实用化的是以单晶Si、多晶Si、无定形Si等为代表的硅系太阳能电池，然而因为价格高且随着原料Si的不足问题等逐渐表面化，对新一代太阳能电池的要求在不断提高。此种背景之下，有机太阳能电池由于廉价且毒性低，还不用担心原材料不足，因此作为继硅系太阳能电池之后的新一代的太阳能电池倍受关注。
[0004] 有机太阳能电池基本上由输送电子的n层和输送空穴的p层构成，根据构成各层的材料大致上可分为2种。
[0005] 作为n层在二氧化钛等无机半导体表面单分子吸附了钌染料等敏化染料且作为p层使用了电解质溶液的电池被称作染料敏化太阳能电池(所谓的Gratzel电池)，由于转换效率高，因此自1991年以后就得到大力研究，然而由于使用溶液，因此具有在长时间的使用时会发生漏液等缺点。所以为了克服此种缺点，最近还进行了将电解质溶液固体化而摸索全固体型的染料敏化太阳能电池的研究，然而向多孔二氧化钛的细孔中渗入有机物的技术难度很高，因而现实状况是，尚未完成可以再现性良好地体现出高转换效率的电池。
[0006] 另一方面，n层、p层都由有机薄膜构成的有机薄膜太阳能电池由于是全固体型，因此没有漏液等缺点，制作容易，且不使用属于稀有金属的钌等，因而最近受到关注，正在大力地进行研究。
[0007] 有机薄膜太阳能电池最先是以使用了花青染料等的单层膜进行研究，然而发现，通过设为p层/n层的多层膜，转换效率就会提高，此后多层膜逐渐成为主流。对于此时所用的材料，作为p层是铜酞菁(CuPc)，作为n层是苝酰亚胺类(PTCBI)。
[0008] 其后发现，通过向p层与n层之间插入i层(p材料与n材料的混合层)而增加层叠，转换效率就会提高。但是，此时所用的材料依然是酞菁类和苝酰亚胺类。另外，其后发现，利用将p/i/n层层叠几层的堆电池构成可以进一步提高转换效率，然而此时的材料系是酞菁类和C60。
[0009] 如此所述，有机薄膜太阳能电池中，利用电池构成及形态学的最佳化可以带来转换效率的提高，然而此处所用的材料系与初期的时候相比没有什么进展，依然是使用酞菁类、苝酰亚胺类、C60类。所以，热切期望开发出取代它们的新的材料系。
[0010] 一般来说，有机薄膜太阳能电池的动作过程由(1)光吸收及激子生成、(2)激子扩散、(3)电荷分离、(4)载流子移动、(5)电动势产生的单过程组成。有机物大体上显示出符合太阳光谱图的吸收特性的很少，而且很多有机物的载流子迁移率也很低，大多无法实现高转换效率。另外，由于有机薄膜太阳能电池是全固体型元件，因此会受到有机薄膜的膜性的影响。此外，还有受形成有机薄膜的材料分子影响的问题。
[0011] 专利文献1公开有酞菁类及苝酰亚胺类的有机共蒸镀膜，然而酞菁类及苝酰亚胺类由于其升华特性而极难控制真空蒸镀成膜时的成膜速度，存在产生短路的概率高的问题。另外，除了需要高度的成膜控制性以外，酞菁类的蒸镀温度高，在元件制作中需要的能量大也是个问题。
[0012] 专利文献2公开有具备空穴阻止层的有机太阳能电池，该空穴阻止层具有比活性层中所含的化合物半导体粒子的电离势更大的电离势。但是，电离势是反映出空穴的能级的值，并不形成对电子的能级或移动的规定。
[0013] 专利文献1：日本特开2002-76027号公报
[0014] 专利文献2：日本特开2004-165516号公报
发明内容
[0015] 本发明的目的在于，提供一种显示出高效率的光电转换特性的有机薄膜太阳能电池。
[0016] 根据本发明，可以提供以下的有机薄膜太阳能电池。
[0018] 上述2种以上的有机化合物中的主要的2种有机化合物的亲和水平之差ΔAf满足下述式(a)：
[0019] 0.5eV＜ΔAf＜2.0eV…(a)。
[0020] 2.根据1所述的有机薄膜太阳能电池，其中，上述1个以上的有机层中的至少1个有机层是混合2种以上的有机化合物而成的混合层。
[0021] 3.根据1所述的有机薄膜太阳能电池，其中，
[0022] 上述1个以上的有机层是2个以上的有机层，
[0023] 上述2个以上的有机层分别包含上述2种以上的有机化合物中的任意一种。
[0024] 4.根据1～3中任意一项所述的有机薄膜太阳能电池，其中，
[0025] 上述1个以上的有机层包含p层，
[0026] 上述主要的2种有机化合物的至少1种是形成p层的主要的有机化合物。
[0027] 5.根据4所述的有机薄膜太阳能电池，其中，
[0028] 上述形成p层的主要的有机化合物的能隙Eg为Eg≤3eV。
[0029] 6.根据4或5所述的有机薄膜太阳能电池，其中，
[0030] 上述形成p层的主要的有机化合物是具有氨基、咔唑基或缩合芳香族稠环部位的有机化合物。
[0031] 7.根据1～6中任意一项所述的有机薄膜太阳能电池，其中，
[0033] 图1是表示在大气下使用光电子分光装置得到的有机化合物层的大气下光电子分光测定结果的一例的图。
[0034] 图2是表示使用分光装置得到的有机化合物的吸收特性的一例的图。
[0035] 图3是表示发生了短路的有机薄膜太阳能电池的I-V特性曲线的图。
具体实施方式
[0036] 本发明的有机薄膜太阳能电池的特征在于，具有一对电极和夹持于一对电极间且包含2种以上的有机化合物的1个以上的有机层(例如p层、n层、i层及p材料与n材料的混合层)，上述2种以上的有机化合物中的主要的2种有机化合物的亲和水平之差ΔAf满足下述式(a)：
[0037] 0.5eV＜ΔAf＜2.0eV…(a)。
[0038] 有机薄膜太阳能电池中，由于不进行来自外部的电压施加，因此会有所产生的电荷不一定向各电极移动的情况。由此，为了防止电荷向反方向的移动，形成有机层的材料的能级就变得十分重要。如果材料间的能级大，则电荷就难以越过其壁垒地移动，从而可以促进向正常的方向的电荷移动。
[0039] 上述式(a)是用于电荷正常地移动的条件。
[0040] 本发明中，所谓“主要2种有机化合物”是指，在形成有机层的全部有机化合物当中，具有最高的组成比(摩尔比)的有机化合物及具有第二高的组成比(摩尔比)的有机化合物。
[0041] 例如，在具有下部电极/p层/n层/上部电极的构成的有机薄膜太阳能电池中，在作为有机层的p层及n层由有机化合物X、有机化合物Y及有机化合物Z形成，有机化合物X、有机化合物Y及有机化合物Z的组成比分别为50％、30％及20％的情况下，主要2种有机化合物就是有机化合物X及有机化合物Y。
[0042] 上述组成比的精度可以设为0.1％。
[0043] 而且，在以3种有机化合物形成1个以上的有机层，3种有机化合物的组成比分别是34％、33％及33％的情况下，只要组成比为33％的2个有机化合物的任意一方与组成比为34％的有机化合物满足式(a)即可。
[0044] 同样地，在以4种有机化合物形成1个以上的有机层，4种有机化合物的组成比都为25％的情况下(均等比率的情况下)，只要4种有机化合物的任意2个有机化合物的组合满足式(a)即可。
[0045] 上述2种以上的有机化合物优选不是金属络合物。作为该金属络合物，例如可以举出酞菁类。
[0046] 本发明的有机薄膜太阳能电池的电池结构只要是在一对电极间具有1个以上的有机层的结构，就没有特别限定。作为具体的电池结构，可以举出在稳定的绝缘性基板上具有下述的构成的结构。
[0047] (1)下部电极/p层/n层/上部电极
[0048] (2)下部电极/p层/i层(或p材料与n材料的混合层)/n层/上部电极
[0049] (3)下部电极/p材料与n材料的混合层/上部电极
[0050] 以及将上述(1)及(2)的构成的p层与n层反过来的结构。
[0051] 另外，根据需要，也可以在电极与有机层之间设置缓冲层。例如，在上述构成(1)中设有缓冲层的情况下，可以举出具有下述构成的结构。
[0052] (4)下部电极/缓冲层/p层/n层/上部电极
[0053] (5)下部电极/p层/n层/缓冲层/上部电极
[0054] (6)下部电极/缓冲层/p层/n层/缓冲层/上部电极
[0055] 本发明的有机薄膜太阳能电池优选1个以上的有机层的任意一个是混合2种以上的有机化合物而成的混合层。
[0056] 本发明的有机薄膜太阳能电池优选有机层为2个以上的有机层，2个以上的有机层分别包含主要2种有机化合物的任意一种。通过形成2个以上的有机层，就可以抑制朝向反方向的电荷通道的形成，可以进一步产生朝向正常的电极方向的电荷移动。
[0057] 本发明的有机薄膜太阳能电池优选1个以上的有机层包含p层，上述主要2种有机化合物的至少一种是形成p层的主要的有机化合物。形成p层的主要的有机化合物的带隙Eg优选为Eg≤3eV，更优选为Eg≤2.5eV。通过使形成p层的有机化合物的带隙Eg满足Eg≤3eV，就可以进一步增加动作过程中的光吸收。
[0058] 例如，太阳光是从紫外延至可见区域、甚至红外以上的长波长区域的宽波长区域光谱，尤其是500～700nm区域的强度很强，因此通过使有机薄膜太阳能电池满足上述要件，就可以更为有效地吸收太阳光。
[0059] 而且，本发明中，所谓“形成p层的主要的有机化合物”是指，在形成p层的全部的有机化合物当中，具有第一高的组成比(摩尔比)的有机化合物。
[0060] 本发明中，可以利用以下的方法来测定有机化合物的亲和水平及带隙。
[0061] 通过真空蒸镀作为测定对象的有机化合物而形成膜厚50nm的有机化合物层，在大气下使用光电子分光装置(例如理研测量仪器制AC-1或AC-3)，就可以得到例如图1的测定结果，可以确定有机化合物的电离势(Ip)。
[0062] 另外，通过对上述有机化合物层使用分光装置(例如岛津制作所制UV-3100)，就可以得到例如图2的吸收特性，可以根据吸收端波长(λedge)确定有机化合物的带隙(Eg)。根据如此得到的Ip及Eg，可以算出有机化合物的亲和水平(Af＝Ip-Eg)。
[0063] 但是，本发明中，并不限定于上述测定法。在所用的有机化合物处于上述测定装置的范围外的情况下，可以利用其他的遵从上述测定法的分析方法来确定各参数。
[0064] 本发明的有机薄膜太阳能电池可以使用在有机薄膜太阳能电池中所用的公知的构件或材料。下面，对各构成构件进行说明。
[0065] [有机化合物层]
[0066] 有机化合物层包含p层、i层、p材料与n材料的混合层及n层。优选在p层中使用作为电子给体发挥作用的有机化合物，在n层中使用作为电子受体发挥作用的有机化合物。
[0067] 本发明中，优选主要2种有机化合物是作为电子给体发挥作用的有机化合物与作为电子受体发挥作用的有机化合物的组合。
[0068] 对于作为电子给体发挥作用的有机化合物，可以举出具有氨基、咔唑基或缩合芳香族稠环部位的有机化合物，例如日本特愿2006-355358、日本特愿2007-283102、日本特愿2008-112795、日本特开2008-34764等中记载的化合物。
[0069] 通过在p层中使用上述具有氨基、咔唑基或缩合芳香族稠环部位的有机化合物，对于动作过程的载流子输送过程的空穴输送来说是理想的。
[0070] 以下给出上述具有氨基、咔唑基或缩合芳香族稠环部位的有机化合物的具体例。
[0071]
[0072] 对于作为电子受体发挥作用的有机化合物，可以举出C60等富勒烯衍生物、碳纳米管、苝衍生物、稠环醌、喹吖啶酮等，高分子系中可以举出CN-聚(苯乙烯)、MEH-CN-PPV、含有-CN基或CF3基的聚合物、它们的-CF3取代聚合物、聚芴衍生物等。
[0074] 作为电子受体发挥作用的有机化合物优选为电子的迁移率高的材料或电子亲和力小的材料。通过将电子亲和力小的材料用于n层中，就可以实现足够的开路电压。
[0075] 除了上述的作为电子给体发挥作用的有机化合物及作为电子受体发挥作用的有机化合物以外，还可以在n层中使用n型特性无机半导体化合物，在p层中使用作为空穴受体发挥作用的化合物。
[0076] 作为n型特性无机半导体化合物，可以举出n-Si、GaAs、CdS、PbS、CdSe、InP、Nb2O5、WO3、Fe2O3等掺杂半导体及化合物半导体；二氧化钛(TiO2)、一氧化钛(TiO)、三氧化二钛(Ti2O3)等氧化钛；以及氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)等导电性氧化物。
[0077] 上述n型特性无机半导体化合物可以使用1种或组合使用2种以上，优选使用氧化钛，特别优选使用二氧化钛。
[0078] 对于作为空穴受体发挥作用的化合物，如果是有机化合物，则可以举出以N，N’-双(3-甲苯基)-N，N’-二苯基联苯胺(mTPD)、N，N’-二萘基-N，N’-二苯基联苯胺(NPD)、4，4’，4”-三(苯基-3-甲苯基氨基)三苯基胺(MTDATA)等为代表的胺化合物；以及以八乙基卟啉(OEP)、八乙基卟啉铂(PtOEP)、四苯基卟啉锌(ZnTPP)等为代表的卟啉类。如果是高分子化合物，则可以举出聚己基噻吩(P3HT)、甲氧基乙基环己氧基苯乙炔(MEHPPV)等主链型共轭高分子类、以聚乙烯基咔唑等为代表的侧链型高分子类等。
[0079] i层可以通过混合上述p层的材料及n层的材料而形成。
[0080] [电极]
[0081] 本发明的有机薄膜太阳能电池的一对电极(上部电极及下部电极)只要任意一方是透过光的电极即可，例如一对电极的至少一方对波长300～800nm的光的透过率为10％以上。而且，电极的透过率可以利用透过率测定装置(例如分光装置(岛津制作所制UV-3100)来测定。
[0082] 上部电极及下部电极可以使用由公知的导电性材料制成的电极。
[0083] 作为与p层连接的电极，例如可以使用由掺杂锡的氧化铟(ITO)、金(Au)、锇(Os)、钯(Pd)等金属制成的电极。
[0084] 作为与n层连接的电极，例如可以使用由银(Ag)、铝(Al)、铟(In)、钙(Ca)、铂(Pt)、锂(Li)等金属制成的电极、由Mg:Ag、Mg:In、Al:Li等二成分金属系制成的电极、以及上述的与p层连接的电极。
[0085] 为了获得高效率的光电转换特性，最好使太阳能电池的至少一方的电极对太阳光光谱而言充分透明。上述透明电极可以使用公知的导电性材料，利用蒸镀或溅射等方法以确保给定的透光性的方式形成。
[0086] 优选一对电极的一方电极含有功函数大的金属，另一方含有功函数小的金属。
[0087] [缓冲层]
[0088] 有机薄膜太阳能电池由于一般来说经常是总膜厚较薄，因此有可能上部电极及下部电极短路，使得电池制作的材料利用率降低。通过层叠缓冲层就可以防止该短路。
[0089] 作为缓冲层的形成中所用的材料，为了在即使增大膜厚时短路电流也不会降低，优选载流子迁移率足够高的化合物。例如，如果是低分子化合物，则可以举出以下述所示的NTCDA为代表的芳香族环状酸酐等，如果是高分子化合物，则可以举出聚(3，4-乙撑二氧)噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)、聚苯胺:樟脑磺酸(PANI:CSA)等为代表的公知的导电性高分子等。
[0090]
[0092] 作为激子阻止层的优选的材料，例如可以举出在有机EL元件用途中公知的空穴阻挡层用材料或电子阻挡层用材料等。作为空穴阻挡层优选的材料是电离势足够大的化合物，作为电子阻挡层优选的材料是电子亲和力足够小的化合物。
[0093] 具体来说，作为阴极侧的空穴阻挡层材料可以举出在有机EL元件用途中属于公知的材料的Bathocuproine(BCP)、Bathophenanthroline(BPhen)等。
[0094]
[0095] 除了上述化合物以外，作为缓冲层的材料，也可以使用上述作为n层材料例示出的无机半导体化合物，另外，还可以使用属于p型无机半导体化合物的CdTe、p-Si、SiC、GaAs、WO3等。
[0096] [基板]
[0097] 基板优选具有机械的、热的强度且具有透明性的基板，例如可以举出玻璃基板及透明性树脂薄膜。
[0098] 作为上述透明性树脂薄膜，可以举出聚苯乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、尼龙、聚醚醚酮、聚砜、聚醚砜、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、聚乙烯基氟化物、四氟乙烯-乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氯三氟乙烯、聚偏氟乙烯聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚丙烯等。
[0099] [形成方法]
[0100] 本发明的有机薄膜太阳能电池的各层的形成方法没有特别限定。具体来说，可以应用真空蒸镀、溅射、等离子体、离子镀等干式成膜法或旋涂、浸涂、流延、辊涂、流涂、喷墨等湿式成膜法。优选的形成方法是真空蒸镀法。
[0102] 在湿式成膜法的情况下，将形成各层的材料溶解或分散于恰当的溶剂中而配制发光性有机溶液，形成薄膜，然而可以使用任意的溶剂。
[0103] 作为上述溶剂，例如可以举出二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、四氯化碳、四氯乙烷、三氯乙烷、氯苯、二氯苯、氯甲苯等卤素系烃系溶剂；二丁醚、四氢呋喃、二噁烷、苯甲醚等醚系溶剂；甲醇或乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、环己醇、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、乙二醇等醇系溶剂；苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、己烷、辛烷、癸烷、四氢化萘等烃系溶剂；乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯等酯系溶剂等。尤其优选烃系溶剂或醚系溶剂。另外，这些溶剂既可以单独使用，也可以混合使用多种。而且，可以使用的溶剂并不限定于它们。
[0104] 各层的膜厚没有特别限定，然而可以设定为适当的膜厚。
[0105] 一般来说已知有机薄膜的激子扩散长度很短，如果膜厚过厚，则激子在到达异质结界面之前就会失活，因此光电转换效率有可能降低。另一方面，如果膜厚过薄，则容易产生针孔等，无法获得足够的二极管特性，转换效率有可能降低。通常的各层的合适的膜厚分别为1nm到10μm的范围，然而更优选为5nm到0.2μm的范围。
[0106] 本发明中，在有机薄膜太阳能电池的有机层中，为了提高成膜性、防止膜的针孔等，也可以使用适当的树脂或添加剂。
[0107] 作为可以使用的树脂，可以举出聚苯乙烯、聚碳酸酯、多芳基化合物、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、纤维素等绝缘性树脂及它们的共聚物；聚-N-乙烯基咔唑、聚硅烷等光导电性树脂；聚噻吩、聚吡咯等导电性树脂。
[0109] 实施例
[0110] 下面，对本发明的实施例进行具体的说明，然而本发明只要不超出其主旨，则并不限定于以下的实施例。
[0111] 实施例1
[0112] 将25mm×75mm×0.7mm厚的带有ITO透明电极的玻璃基板(对波长300～800nm的光来说透过率为60％以上)在异丙醇中进行5分钟超声波清洗后，实施30分钟的UV臭氧清洗。将清洗后的带有透明电极线的玻璃基板安装于真空蒸镀装置的基板夹具上，在形成有作为下部电极的透明电极线的一侧的面上，电阻加热蒸镀化合物1，以覆盖透明电极的方式以 成膜，形成膜厚30nm的p层。然后，电阻加热蒸镀富勒烯(C60)，以 成膜，在p层上形成膜厚60nm的n层。电阻加热蒸镀BCP，在n层上形成膜厚10nm的缓冲层，继而作为上部电极在缓冲层上以膜厚100nm蒸镀金属Al，制作出有机薄膜太阳能电池。面2
积为0.05cm。
积为0.05cm。
[0113] 而且，将在有机层(p层、n层及缓冲层)的形成中所用的有机化合物的组成比(摩尔比)表示于表1中。
[0114]
[0115] 在AM1.5条件下(入射强度(Pin)为100mW/cm2)对所制作的有机薄膜太阳能电池测定了I-V特性。将作为所得结果的开路电压(Voc)、短路电流密度(Jsc)、曲线因子(FF)以及有机薄膜太阳能电池的光电转换效率(η)表示于表1中。
[0116] 而且，光电转换效率是利用下述式子导出的。
[0117] [数学式1]
[0118]
[0119] 形成由化合物1构成的膜厚50nm的薄膜，对该膜在大气下使用光电子分光装置(例如理研计量仪器制AC-3)测定电离势(Ip)。另外，对由上述化合物1构成的膜厚50nm的薄膜，使用分光装置(岛津制作所制UV-3100)根据吸收特性的吸收端波长确定出带隙(Eg)。根据所得的Ip及Eg，算出化合物1的电子亲和力Af(Af＝Ip-Eg)。
[0120] 对化合物B也同样地算出电子亲和力Af，算出ΔAf。将结果表示于表1中。
[0121] 实施例2～7及比较例1～3
[0122] 除了取代化合物1而使用表1中所示的有机化合物形成p层，以表1中所示的组成比形成有机层以外，与实施例1相同地制作、评价了有机太阳能电池。将结果表示于表1中。
[0123]
[0124] [表1]
[0125]
[0126] 从表1可以清楚地看到，以ΔAf为0.5eV及2eV作为边界，转换效率大幅度变化，在0.5＜ΔAf＜2.0eV的区域中，有机薄膜太阳能电池具有高转换效率。
[0127] 实施例8～14及比较例4
[0128] 除了取代化合物1而使用表2所示的化合物，在表2所示的蒸镀温度下形成p层，2
将面积设为0.5cm 以外，与实施例1相同地分别制作了10个有机薄膜太阳能电池。
将面积设为0.5cm 以外，与实施例1相同地分别制作了10个有机薄膜太阳能电池。
[0129] 在AM1.5条件下(入射强度(Pin)为100mW/cm2)对所制作的10个有机薄膜太阳能电池测定了I-V特性。将其结果中所得的有机薄膜太阳能电池的I-V特性曲线例如如图3所示地具有穿过原点的线性特性的情况定义为有机薄膜太阳能电池发生短路。将结果表示于表2中。
[0130] [表2]
[0131]
[0132]
[0133] 从表2中可以清楚地看到，与构成p层的有机化合物是属于金属络合物的铜酞菁的情况(比较例4)相比，在构成p层的有机化合物并非金属络合物的情况下(实施例8～14)，有机薄膜太阳能电池短路的数目变得更少。即，通过作为构成p层的有机化合物将金属络合物除外，就可以制作出材料利用率高的有机太阳能电池。
[0134] 实施例15
[0135] 除了取代化合物1而使用化合物11形成p层以外，与实施例1相同地制作、评价了有机薄膜太阳能电池。
[0136] 而且，化合物11、富勒烯及BCP的组成比(摩尔比)为6∶8∶3。
[0137] 其结果是，Voc＝0.33V，Jsc＝3.6mA/cm2，FF＝0.44，η＝0.52％，以及ΔAf＝1.2eV。
[0138]
[0139] 从以上的结果可以清楚地看到，如果比较实施例15的光电转换效率和实施例1～7的光电转换效率，则形成p层的主要的有机化合物优选为具有氨基、咔唑基或缩合芳香族稠环部位的有机化合物。
[0140] 实施例16
[0141] 将25mm×75mm×0.7mm厚的带有ITO透明电极的玻璃基板在异丙醇中进行5分钟超声波清洗后，实施30分钟的UV臭氧清洗。将清洗后的带有透明电极线的玻璃基板安装于真空蒸镀装置的基板夹具上，在形成有作为下部电极的透明电极线的一侧的面上，电阻加热蒸镀化合物4，以覆盖透明电极的方式以 成膜，形成膜厚5nm的p层。然后，以对化合物4以及以 对富勒烯进行共蒸镀，在p层上形成膜厚15nm的i层(混合比：化合物4∶富勒烯＝2∶3(摩尔比))。电阻加热蒸镀富勒烯，以 成膜，在i层上形成膜厚45nm的n层。电阻加热蒸镀BCP，在n层上形成膜厚10nm的缓冲层，继而作为上部电极在缓冲层上以膜厚80nm蒸镀金属Al，制作出有机薄膜太阳能电池。面积为
0.5cm2。
0.5cm2。
[0142] 而且，在有机层的形成中所用的化合物4、富勒烯及BCP的组成比(摩尔比)为2∶3∶1。
[0143] 与实施例1相同地评价了所制作的有机薄膜太阳能电池。其结果是，Voc＝0.91V，Jsc＝4.2mA/cm2，FF＝0.451，η＝1.72％，以及ΔAf＝1.5eV。
[0144] 从以上的结果可以清楚地看到，如果比较实施例16的光电转换效率和实施例4的光电转换效率，则优选至少1个有机层是具有2种以上的有机化合物的混合层。
[0145] 工业上的利用可能性
[0146] 本发明的有机薄膜太阳能电池可以作为钟表、携带电话、便携式个人电脑等的电源使用。
[0147] 虽然在上述部分中对本发明的实施方式和/或实施例详细地说明了几个，然而本领域技术人员很容易不脱离本发明的新的示范及效果地对这些作为例示的实施方式和/或实施例施加很多变更。所以，这些很多的变更包含于本发明的范围中。
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