特表 2020-509613 有機光学活性層複合インク、有機太陽電池及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2020-509613(P2020-509613A)

(43)【公表日】2020年3月26日

(54)【発明の名称】有機光学活性層複合インク、有機太陽電池及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 51/46 20060101AFI20200303BHJP

   H01L 51/48 20060101ALI20200303BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/04 162

   H01L31/04 180

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

【全頁数】52

(21)【出願番号】特願2019-569530(P2019-569530)

(86)(22)【出願日】2017年12月29日

(85)【翻訳文提出日】2019年9月4日

(86)【国際出願番号】CN2017119957

(87)【国際公開番号】WO2018161707

(87)【国際公開日】20180913

(31)【優先権主張番号】201710126348.9

(32)【優先日】2017年3月6日

(33)【優先権主張国】CN

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT

(71)【出願人】

【識別番号】516082763

【氏名又は名称】中国科学院蘇州納米技術与納米▲ファン▼生研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100148633

【弁理士】

【氏名又は名称】桜田 圭

(74)【代理人】

【識別番号】100147924

【弁理士】

【氏名又は名称】美恵 英樹

(72)【発明者】

【氏名】▲イェン▼ ▲リン▼鵬

(72)【発明者】

【氏名】伊 今▲ドゥオ▼

(72)【発明者】

【氏名】譚 銘希

(72)【発明者】

【氏名】馬 昌期

【テーマコード（参考）】

5F151

【Ｆターム（参考）】

5F151AA11

5F151CB11

5F151CB14

5F151CB24

5F151CB29

5F151FA04

5F151FA06

(57)【要約】

本発明は、有機光学活性層複合インク、有機太陽電池及びその製造方法を開示する。上記有機光学活性層複合インクは電子供与体材料、電子受容体材料、有機アミノ化合物及び有機溶媒等を含む。本発明は有機アミノ化合物と光学活性層材料の分子間の相互作用によって、効果的に活性層分子の光化学的反応を抑制し、著しく光学活性層材料の光安定性を向上でき、ひいては大幅に太陽電池の安定性を向上させることができる。本発明で製造される有機太陽電池は高安定性及び長使用寿命等の利点を有し、且つエネルギ変換効率等の動作特性も効果的に改善し、同時にその製造プロセスが簡単で便利であり、材料コストが低いため、経済性に優れている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子供与体材料と、電子受容体材料と有機溶媒を含む有機光学活性層複合インクであって、有機アミノ化合物を更に含み、且つ前記有機光学活性層複合インクに、電子供与体材料と電子受容体材料の合計質量に対して０．０１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の質量の有機アミノ化合物を含み、前記有機光学活性層複合インクに、前記電子供与体材料と電子受容体材料の質量比が１０：１〜１：１０であり、前記電子供与体材料または電子受容体材料の濃度が１〜５０ｍｇ／ｍＬであることを特徴とする有機光学活性層複合インク。

【請求項2】

前記有機光学活性層複合インクに、前記電子供与体材料と電子受容体材料の質量比が５：１〜１：５であることを特徴とする請求項１に記載の有機光学活性層複合インク。

【請求項3】

前記有機光学活性層複合インクに、前記電子供与体材料と電子受容体材料の質量比が２：１〜１：２であることを特徴とする請求項２に記載の有機光学活性層複合インク。

【請求項4】

前記有機光学活性層複合インクに、前記電子供与体材料または電子受容体材料の濃度が５〜２０ｍｇ／ｍＬであることを特徴とする請求項１に記載の有機光学活性層複合インク。

【請求項5】

前記有機光学活性層複合インクに、前記電子供与体材料または電子受容体材料の濃度が１０〜２０ｍｇ／ｍＬであることを特徴とする請求項４に記載の有機光学活性層複合インク。

【請求項6】

前記有機溶媒はｏ-ジクロロベンゼン、クロロベンゼン、クロロホルム、メチルベンゼン、ジメチルベンゼン、トリメチルベンゼン中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載の有機光学活性層複合インク。

【請求項7】

前記有機アミノ化合物は、式（１）、式（２）、式（１-１）及び式（２-１）中のいずれか１つに示される構造を有する有機アミノ化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機光学活性層複合インク。

【化1】

（ただし、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４は水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のヘテロアルキル基や置換若しくは無置換修飾された芳香族或いはへテロ芳香族π共役単位誘導体を示し、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８は水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のヘテロアルキル基、置換若しくは無置換修飾された芳香族或いはへテロ芳香族π共役単位誘導体、もしくはＲ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８中のいずれか２つの置換単位の結合によって形成される五員または六員環状構造を示す。）

【請求項8】

前記有機アミノ化合物はエチレンジアミンの誘導体から選ばれたものであり、前記エチレンジアミンの誘導体は式（３）構造を有することを特徴とする請求項１に記載の有機光学活性層複合インク。

【化2】

（ただし、Ｒ_１、Ｒ_２は水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のヘテロアルキル基、または置換若しくは無置換修飾された芳香族或いはへテロ芳香族π共役単位誘導体を示す。）

【請求項9】

前記有機アミノ化合物はアルキルエチレンジアミンであることを特徴とする請求項８に記載の有機光学活性層複合インク。

【請求項10】

前記有機アミノ化合物は式（４）-式（８）中いずれか１つに示される構造を有するピペラジン誘導体から選ばれたものであることを特徴とする請求項１に記載の有機光学活性層複合インク。

【化3】

（ただし、Ｒ_９は水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のヘテロアルキル基、または置換若しくは無置換修飾された芳香族或いはへテロ芳香族π共役単位誘導体を示す。）

【請求項11】

前記有機アミノ化合物はピペラジンであることを特徴とする請求項１０に記載の有機光学活性層複合インク。

【請求項12】

前記電子供与体材料は共役高分子電子供与体材料及び／又は共役有機低分子電子供与体材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機光学活性層複合インク。

【請求項13】

前記共役高分子電子供与体材料はポリ（３-ヘキシルチオフェン）、ＰＴＢ７、ＰＴＢ７-Ｔｈ、ＰｆｆＢＴ４Ｔ-２ＯＤ及びその構造改変体中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１２に記載の有機光学活性層複合インク。

【請求項14】

前記共役有機低分子電子供与体材料はベンゾジチオフェンー及び／又はオリゴチオフェンを核とする低分子を含むことを特徴とする請求項１２に記載の有機光学活性層複合インク。

【請求項15】

前記共役有機低分子電子供与体材料はＤＲ３ＴＳＢＤＴ、ＤＲＣＮ７Ｔ及びその構造改変体中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１２に記載の有機光学活性層複合インク。

【請求項16】

前記電子受容体材料はフラーレン電子受容体材料、フラーレン誘導体系電子受容体材料及びフラーレン以外の電子受容体材料中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載の有機光学活性層複合インク。

【請求項17】

前記フラーレン電子受容体材料、フラーレン誘導体系電子受容体材料は[６,６]-フェニル-Ｃ_６１-酪酸メチルエステル、ＰＣ_７１ＢＭ、Ｂｉｓ-ＰＣ_６１ＢＭ及びＩＣ_６１ＢＡ中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１６に記載の有機光学活性層複合インク。

【請求項18】

前記フラーレン以外の電子受容体材料は有機共役性電子受容体材料を含むことを特徴とする請求項１６に記載の有機光学活性層複合インク。

【請求項19】

前記有機共役性電子受容体材料はペリレンジイミド誘導体、ナフタレンジイミド誘導体、イミダセン誘導体、フルオレン誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、サブフタロシアニン誘導体中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１６に記載の有機光学活性層複合インク。

【請求項20】

請求項１から１９中のいずれか１つに記載の有機光学活性層複合インクの製造方法であって、有機アミノ化合物、電子受容体材料及び電子供与体材料を有機溶媒中に溶解させ、均一に混合させることによって、前記有機光学活性層複合インクを得るステップを含むことを特徴とする製造方法。

【請求項21】

請求項１〜１９中のいずれか１つに記載の有機光学活性層複合インクで形成される有機光学活性層複合フィルム。

【請求項22】

ポリ（３-ヘキシルチオフェン）、ＰＴＢ７、ＰＴＢ７-Ｔｈ、ＰｆｆＢＴ４Ｔ-２ＯＤ及びその構造改変体中のいずれか１種または２種以上の組み合わせとする電子供与体材料と、[６,６]-フェニル-Ｃ_６１-酪酸メチルエステル、ＰＣ_７１ＢＭ、Ｂｉｓ-ＰＣ_６１ＢＭ及びＩＣ_６１ＢＡ中のいずれか１種または２種以上の組み合わせとする電子受容体材料と、式（１）、式（２）、式（１-１）及び式（２-１）中のいずれか１つに示される構造を有する有機アミノ化合物とで組み合わせて形成される複合体であることを特徴とする請求項２１に記載の有機光学活性層複合フィルム。

【請求項23】

前記有機光学活性層複合フィルムの厚さは８０ｎｍ〜２μｍであることを特徴とする請求項２１または２２に記載の有機光学活性層複合フィルム。

【請求項24】

前記有機光学活性層複合フィルムの厚さは８０〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項２３に記載の有機光学活性層複合フィルム。

【請求項25】

前記有機光学活性層複合フィルムの厚さは８０〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項２４に記載の有機光学活性層複合フィルム。

【請求項26】

請求項２１〜２５中のいずれか１つに記載の有機光学活性層複合フィルムの製造方法であって、請求項１〜１９中のいずれか１つに記載の有機光学活性層複合インクの成膜処理を行うことによって有機光学活性層複合フィルムを形成するステップを含むことを特徴とする製造方法。

【請求項27】

前記成膜処理の方式は滴下成膜プロセス、スピンコート成膜プロセス、スプレコート成膜プロセス、インクジェットプリント成膜プロセス、スクリーン印刷成膜プロセス、ブレードコーティング成膜プロセス及びワイヤーバーコーティングプロセス中の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項２６に記載の製造方法。

【請求項28】

前記成膜処理は前記有機光学活性層複合フィルムに対する熱処理及び／又は溶媒アニール処理を含むことを特徴とする請求項２６に記載の製造方法。

【請求項29】

前記有機光学活性層複合フィルムの熱処理温度を６０〜２００℃とし、時間を１０ｓ〜２ｈとすることを特徴とする請求項２８に記載の製造方法。

【請求項30】

前記溶媒アニール処理に使用される溶媒はメチルベンゼン、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、クロロホルム、ｏ-ジクロロベンゼン、クロロベンゼン中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含み、前記溶媒アニール処理の時間を５ｓ〜２ｈとすることを特徴とする請求項２８に記載の製造方法。

【請求項31】

請求項１〜１９中のいずれか１つに記載の有機光学活性層複合インクまたは請求項２１〜２５中のいずれか１つに記載の有機光学活性層複合フィルムの有機太陽電池の製造での応用。

【請求項32】

配置方向に沿って順次に配置される上部電極、上部電極界面装飾層、有機光学活性層、下部電極界面装飾層、及び下部電極を含む有機太陽電池であって、前記有機光活性層は請求項２１〜２５中のいずれか１つに記載の有機光学活性層複合フィルムを含むことを特徴とする有機太陽電池。

【請求項33】

その上に前記下部電極が設置される下部電極ベースを更に含むことを特徴とする請求項３２に記載の有機太陽電池。

【請求項34】

請求項３２或いは３３に記載の有機太陽電池の製造方法であって、
（１）下部電極ベースを用意し、下部電極ベース上に下部電極を設置するステップと、
（２）前記下部電極上に下部電極界面装飾層を形成するステップと、
（３）請求項１〜１９中のいずれか１つに記載の有機光学活性層複合インクによって前記下部電極界面装飾層上に有機光学活性層複合フィルムを形成するステップと、
（４）前記有機光学活性層複合フィルム上に上部電極界面装飾層を形成するステップと、
（５）前記上部電極界面装飾層上に上部電極を形成することによって前記有機太陽電池を得るステップと、を含むことを特徴とする製造方法。

【請求項35】

ステップ（４）は、前記有機光学活性層複合フィルムの熱処理及び／又は溶媒アニール処理を行い、そして前記有機光学活性層複合フィルム上に上部電極界面装飾層を形成することを含むことを特徴とする請求項３４に記載の製造方法。

【請求項36】

前記溶媒アニール処理に使用される溶媒はメチルベンゼン、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、クロロホルム、ｏ-ジクロロベンゼン、クロロベンゼン中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むことを特徴とする請求項３５に記載の製造方法。

【請求項37】

前記溶媒アニール処理の時間を５ｓ〜２ｈとすることを特徴とする請求項３５或いは３６に記載の製造方法。

【請求項38】

前記有機光学活性層複合フィルムの熱処理温度を６０〜２００℃とし、時間を１０ｓ〜２ｈとすることを特徴とする請求項３５に記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光電機能材料及びデバイス技術の分野に属し、具体的に有機太陽電池の光学活性層複合インク材料、それを利用して形成される高安定性の有機太陽電池及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

有機太陽電池は安価、軽量、曲げ性能が良く、印刷面積が大きいなどの利点を有するので、広く注目されている。近年、科学家が鋭意検討を重ねた結果、有機太陽電池の光電変換効率が１１％を超え、商用化の応用に近づきつつある。一方、従来の有機太陽電池デバイスの安定性能が応用要求を満たすとは遥かに言えない。

【0003】

鋭意検討した結果、有機太陽電池の動作過程中に、初期の１００時間内に「ｂｕｒｎ-ｉｎ ｌｏｓｓ」と言われる急速減衰現象がよく現れる。一般に該過程はデバイスの動作初期段階から１００時間ぐらいに発するが、デバイスの性能が２０〜５０％減衰することを招き、デバイスの安定性及び使用寿命に悪影響を及ぼす。この過程が有機光学活性層の不活性化によるデバイス性能の減衰を招くからである。従って、有機太陽電池デバイスの安定性を向上させるために光学活性層の安定性能の向上が重要である。現在、活性層構造の安定性を向上させる方法として、主に供与体材料の設計合成及びフラーレン以外の材料の開発を挙げるが、活性層中の材料を変更せずに、デバイス効率及びデバイス安定性の向上を両立させる方法がまだ提案されていない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の主な目的は、従来技術の欠点を解決するための有機光学活性層複合インク及びその製造方法を提供することである。

【0005】

本発明のもう１つの主な目的は、該有機光学活性層複合インクを利用して製造される有機太陽電池及びその製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の発明目的を達成するために、本発明は以下のような技術手段を含む。

【0007】

本発明の実施例は電子供与体材料と、電子受容体材料と有機溶媒及び有機アミノ化合物を含み、且つ上記有機光学活性層複合インク中に有機アミノ化合物の質量が電子供与体材料と電子受容体材料の合計質量の０．０１ｗｔ％〜１０ｗｔ％であり、上記有機光学活性層複合インク中に上記電子供与体材料と電子受容体材料の質量比が１０：１〜１：１０であり、上記電子供与体材料または電子受容体材料の濃度が１〜５０ｍｇ／ｍＬである有機光学活性層複合インクを提供している。

【0008】

さらに、上記有機アミノ化合物は式（１）、式（２）、式（１-１）及び式（２-１）中いずれか１つに示される構造を有する有機アミノ化合物を含む。

【0009】

【化1】

（ただし、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４は少なくとも水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のヘテロアルキル基や置換若しくは無置換修飾された芳香族或いはへテロ芳香族π共役単位誘導体を示し、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８は少なくとも水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のヘテロアルキル基、置換若しくは無置換修飾された芳香族或いはへテロ芳香族π共役単位誘導体、もしくはＲ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８中のいずれか２つの置換単位の結合によって形成される五員または六員環状構造を示す）

【0010】

本発明の実施例は有機アミノ化合物、電子受容体材料及び電子供与体材料を有機溶媒中に溶解させ、均一に混合させることによって、前記有機光学活性層複合インクを得るステップを含む上記有機光学活性層複合インクの製造方法を更に提供している。

【0011】

本発明の実施例は上記有機光学活性層複合インクで形成される有機光学活性層複合フィルムを更に提供している。

【0012】

さらに、本発明は、上記有機光学活性層複合インクの成膜処理を行うことによって有機光学活性層複合フィルムを形成するステップを含む上記有機光学活性層複合フィルムの製造方法をさらに提供している。

【0013】

好ましくは、上記成膜処理の方式は滴下成膜プロセス、スピンコート成膜プロセス、スプレコート成膜プロセス、インクジェットプリント成膜プロセス、スクリーン印刷成膜プロセス、ブレードコーティング成膜プロセス及びワイヤーバーコーティングプロセス中の少なくとも１種を含む。

【0014】

本発明は、上記有機光学活性層複合インクまたは有機光学活性層複合フィルムの有機太陽電池の製造での応用を更に提供している。

【0015】

本発明は、配置方向に沿って順次に配置される上部電極、上部電極界面装飾層、有機光学活性層、下部電極界面装飾層、下部電極及び下部電極ベースを含み、上記有機光活性層は上記有機光学活性層複合フィルムを含む有機太陽電池を更に提供している。さらに、上記有機太陽電池はその上に上記下部電極が設置される下部電極ベースを更に含んでもよい。

【0016】

本発明は、その表面接合及び／又は裏面接合電池は上記有機太陽電池を含む積層有機太陽電池を更に提供している。

【0017】

さらに、本発明は、
（１）下部電極ベースを用意し、下部電極ベース上に下部電極を設置するステップと、
（２）前記下部電極上に下部電極界面装飾層を形成するステップと、
（３）上記有機光学活性層複合インクによって前記下部電極界面装飾層上に有機光学活性層複合フィルムを形成するステップと、
（４）前記有機光学活性層複合フィルム上に上部電極界面装飾層を形成するステップと、
（５）前記上部電極界面装飾層上に上部電極を形成することによって前記有機太陽電池を得るステップと、を含む上記有機太陽電池の製造方法を更に提供している。

【発明の効果】

【0018】

従来技術に比べて、本発明は以下のような利点を有する。

【0019】

（１）本発明が提供する有機光学活性層複合インクによれば、従来の光学活性層インク中に有機アミノ化合物を添加し、有機アミノ化合物と光学活性層材料分子間の相互作用によって、活性層分子の光化学的反応を抑制するので、光学活性層材料の光安定性、ひいては太陽電池の安定性を向上させることができる。

【0020】

（２）本発明が提供する有機光学活性層複合インクによれば、有機アミノ化合物の添加によって、有機太陽電池の光電変換効率を向上できるだけでなく、その長期間の安定性を向上させることができる。

【0021】

（３）本発明が提供する有機活性層複合インクで製造される有機光学活性層複合フィルムは優れた安定性を有し、該構造に基づき製造される有機太陽電池は高い安定性及び長い使用寿命を有し、特に有機太陽電池デバイスのエネルギ変換効率等の他の動作特性を改善することができる。

【0022】

（４）本発明が提供する安定性が高い有機太陽電池の製造方法は汎用性が広く、簡単で便利であり、材料コストが低いため、経済性に優れている。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一代表的な実施例の有機太陽電池の構造を示す模式図である。

【図2】本発明の比較例１で製造される有機太陽電池のＩ-Ｖ曲線図である。

【図3】本発明の実施例１で製造される有機太陽電池のＩ-Ｖ曲線図である。

【図4】本発明の実施例２で製造される有機太陽電池のＩ-Ｖ曲線図である。

【図5】本発明の実施例３で製造される有機太陽電池のＩ-Ｖ曲線図である。

【図6】本発明の実施例４で製造される有機太陽電池のＩ-Ｖ曲線図である。

【図7】本発明の実施例５で製造される有機太陽電池のＩ-Ｖ曲線図である。

【図8】本発明の実施例６で製造される有機太陽電池のＩ-Ｖ曲線図である。

【図9】本発明の実施例７で製造される有機太陽電池のＩ-Ｖ曲線図である。

【図10】本発明の実施例８で製造される有機太陽電池のＩ-Ｖ曲線図である。

【図11】本発明の実施例９で製造される有機太陽電池のＩ-Ｖ曲線図である。

【図12】本発明の実施例１０で製造される有機太陽電池のＩ-Ｖ曲線図である。

【図13】本発明の実施例１１で製造される有機太陽電池のＩ-Ｖ曲線図である。

【図14】本発明の実施例１２で製造される有機太陽電池のＩ-Ｖ曲線図である。

【図15】本発明の実施例１３で製造される有機太陽電池のＩ-Ｖ曲線図である。

【図16】本発明の実施例１４で製造される有機太陽電池のＩ-Ｖ曲線図である。

【図17a】本発明の比較例１及び実施例１で製造される有機太陽電池の減衰試験における性能経時変化を示す曲線図である。

【図17b】本発明の比較例１及び実施例１で製造される有機太陽電池の減衰試験における性能経時変化を示す曲線図である。

【図17c】本発明の比較例１及び実施例１で製造される有機太陽電池の減衰試験における性能経時変化を示す曲線図である。

【図17d】本発明の比較例１及び実施例１で製造される有機太陽電池の減衰試験における性能経時変化を示す曲線図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

従来技術中の欠点を鑑み、本出願の発明者らは長期間の研究及び大量実践を重ねて、本発明の技術手段を見出し、以下該技術手段、その実施過程及び原理等を詳しく説明する。

【0025】

本発明の実施例の１つの側面では、電子供与体材料、電子受容体材料、有機溶媒及び有機アミノ化合物を含む有機光学活性層複合インクを提供している。

【0026】

さらに、上記有機光学活性層複合インク中に、有機アミノ化合物の質量が電子供与体材料及び電子受容体材料の合計質量の０．０１ｗｔ％〜１０ｗｔ％である。

【0027】

さらに、上記有機光学活性層複合インク中に、上記電子供与体材料と電子受容体材料の質量比を１０：１〜１：１０とし、好ましくは５：１〜１：５とし、特に好ましくは２：１〜１：２とする。

【0028】

さらに、上記電子供与体材料または電子受容体材料の濃度が１〜５０ｍｇ／ｍＬであり、好ましくは５〜２０ｍｇ／ｍＬであり、特に好ましくは１０〜２０ｍｇ／ｍＬである。

【0029】

上記有機溶媒は、ｏ-ジクロロベンゼン、クロロベンゼン、クロロホルム、メチルベンゼン、ジメチルベンゼン、トリメチルベンゼン等を含むが、これらに限定されない。

【0030】

さらに、上記有機アミノ化合物は式（１）、式（２）、式（１-１）及び式（２-１）中いずれか１つに示される構造を有する１種または複数種類の有機アミノ化合物を含む。

【0031】

【化2】

（ただし、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４はそれぞれ水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のヘテロアルキル基または置換若しくは無置換修飾された芳香族或いはへテロ芳香族π共役単位誘導体から選ばれる少なくとも１つを示す。）
（ただし、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８はそれぞれ水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のヘテロアルキル基、置換若しくは無置換修飾された芳香族或いはへテロ芳香族π共役単位誘導体またはＲ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８中のいずれか２つの置換単位の結合によって形成される五員または六員環状構造から選ばれる少なくとも１つを示す。）

【0032】

好ましくは、Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル基はメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等であるが、これらに限定されない。

【0033】

以下、本発明が開示する解決手段中に応用される幾つかの修飾単位を示すが、本発明が提供する解決手段は以下の単位に限定されるものではない。

【0034】

【化3】

【0035】

ある実施例では、式（１）構造を有する有機アミノ化合物は式（３）の構造を有するエチレンジアミンの誘導体から選ばれるものである。

【0036】

【化4】

（ただし、Ｒ_１、Ｒ_２はそれぞれ水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のヘテロアルキル基、または置換若しくは無置換修飾された芳香族或いはへテロ芳香族π共役単位誘導体から選ばれる少なくとも１つを示す。）

【0037】

以下、本発明が開示する解決手段中に応用される幾つかの修飾単位を示すが、本発明が提供する解決手段は以下の単位に限定されるものではない。

【0038】

【化5】

【0039】

好ましくは、上記有機アミノ化合物はアルキルエチレンジアミンである。

【0040】

ある実施例では、式（２）構造を有する有機アミノ化合物は下式（４）-式（８）中いずれか１つに示される構造を有するピペラジン誘導体から選ばれるものである。

【0041】

【化6】

（ただし、Ｒ_９は水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のヘテロアルキル基、または置換若しくは無置換修飾された芳香族或いはへテロ芳香族π共役単位誘導体から選ばれる少なくとも１つを示す。）

【0042】

以下、本発明が開示する解決手段中に応用される幾つかの修飾単位を示すが、本発明が提供する解決手段は以下の単位に限定されるものではない。

【0043】

【化7】

【0044】

好ましくは、上記有機アミノ化合物はピペラジンである。

【0045】

上記電子供与体材料とは有機太陽電池の光学活性層に、光励起の条件下で、分子から電子を供給し、電荷分離を実現する半導体材料を指す。ある実施例では、上記電子供与体材料は共役高分子電子供与体材料及び／又は共役有機低分子電子供与体材料等を含む。

【0046】

好ましくは、上記共役高分子電子供与体材料はポリ（３-ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）、ＰＴＢ７（Ｎａｔｕｒｅ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ, ２０１２, ６（９）：５９１-５９５）、ＰＴＢ７-Ｔｈ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｎｖｉｒｏｎ． Ｓｃｉ．, ２０１５, ８, ２９０２）、ＰｆｆＢＴ４Ｔ-２ＯＤ（Ｎａｔｕｒｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ, ２０１４, ５）及びその構造改変体中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むが、これらに限定されない。

【0047】

好ましくは、上記共役有機低分子電子供与体材料はベンゾジチオフェンー（ＢＤＴ）を核とする低分子、オリゴチオフェンを核とする低分子等を含む。

【0048】

例えば、好ましくは、上記共役有機低分子電子供与体材料はＤＲ３ＴＳＢＤＴ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ, ２０１６, ２８（３２）：７００８-７０１２．）、ＤＲＣＮ７Ｔ（Ｎａｔｕｒｅ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ ９．１ （２０１５）：３５-４１）及びその構造改変体等を含む。

【0049】

上記電子受容体材料とは有機太陽電池活性層に、光励起の条件下で、分子が電子を受け取り、電荷分離を実現する半導体材料を指す。ある実施例では、上記電子受容体材料はフラーレン電子受容体材料、フラーレン誘導体系電子受容体材料及びフラーレン以外の電子受容体材料中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むが、これらに限定されない。

【0050】

好ましくは、上記フラーレン電子受容体材料、フラーレン誘導体系電子受容体材料は[６,６]-フェニル-Ｃ_６１-酪酸メチルエステル（ＰＣ_６１ＢＭ）、ＰＣ_７１ＢＭ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ, ２０１３, ３（１）：６５-７４）、Ｂｉｓ-ＰＣ_６１ＢＭ（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｎａｎｏｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ, ２０１４, １４（２）：１０６４-１０８４．）及びＩＣ_６１ＢＡ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ, ２０１３, ２３（２６）：３２８６-３２９８．）中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むが、これらに限定されない。

【0051】

好ましくは、上記フラーレン以外の電子受容体材料は有機共役性電子受容体材料を含む。

【0052】

より好ましくは、上記有機共役性電子受容体材料はペリレンジイミド（ＰＤＩ）誘導体、ナフタレンジイミド（ＮＤＩ）誘導体、イミダセン誘導体、フルオレン誘導体、ベンゾチアジアゾール（ＢＴ）誘導体、サブフタロシアニン誘導体（ＳｕｂＰｃ）中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むが、これらに限定されない。

【0053】

本発明の実施例のもう１つの側面では、有機アミノ化合物、電子受容体材料及び電子供与体材料を有機溶媒中に溶解させ、均一に混合させることによって、上記有機光学活性層複合インクを得るステップを含む上記有機光学活性層複合インクの製造方法を更に提供している。

【0054】

本発明の実施例のもう１つの側面では、上記有機光学活性層複合インクで形成される有機光学活性層複合フィルムを更に提供している。

【0055】

ある実施例では、上記有機光学活性層複合フィルムは、ポリ（３-ヘキシルチオフェン）、ＰＴＢ７、ＰＴＢ７-Ｔｈ、ＰｆｆＢＴ４Ｔ-２ＯＤ及びその構造改変体中のいずれか１種または２種以上の組み合わせとする電子供与体材料と、[６,６]-フェニル-Ｃ_６１-酪酸メチルエステル、ＰＣ_７１ＢＭ、Ｂｉｓ-ＰＣ_６１ＢＭ及びＩＣ_６１ＢＡ中のいずれか１種または２種以上の組み合わせとする電子受容体材料と、式（１）、式（２）、式（１-１）及び式（２-１）中いずれか１つに示される構造を有する有機アミノ化合物組み合わせで形成される複合体である。

【0056】

好ましくは、上記有機光学活性層複合フィルムの厚さは８０ｎｍ〜２μｍであり、好ましくは８０〜２００ｎｍであり、特に好ましくは８０〜１００ｎｍである。

【0057】

さらに、本発明の実施例では、上記有機光学活性層複合インクの成膜処理を行うことによって有機光学活性層複合フィルムを形成するステップを含む上記有機光学活性層複合フィルムの製造方法をさらに提供している。

【0058】

好ましくは、上記成膜処理の方式は滴下成膜プロセス、スピンコート成膜プロセス、スプレコート成膜プロセス、インクジェットプリント成膜プロセス、スクリーン印刷成膜プロセス、ブレードコーティング成膜プロセス及びワイヤーバーコーティングプロセス中の少なくとも１種を含む。

【0059】

ある具体的な実施態様では、上記製造方法は、少なくともコーティング、印刷方式中のいずれか１種によって上記有機光学活性層複合インクを基材上に吐出し上記有機光学活性層の複合フィルムを形成するステップを含む。

【0060】

好ましくは、上記コーティング方式はスピンコーティング、ブレードコーティング、スプレイコーティング中のいずれか１種を含む。

【0061】

好ましくは、上記成膜処理は上記有機光学活性層複合フィルムに対する熱処理及び／又は溶媒アニール処理を更に含む。

【0062】

好ましくは、上記有機光学活性層複合フィルムの熱処理温度を６０〜２００℃とし、時間を１０ｓ〜２ｈとする。

【0063】

好ましくは、上記溶媒アニール処理に使用される溶媒は、メチルベンゼン、ジメチルスルホキシド（ＤＭＦ）、テトラヒドロフラン、クロロホルム、ｏ-ジクロロベンゼン、クロロベンゼン中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むが、これらに限定されない。

【0064】

さらに、上記溶媒アニール処理の時間を５ｓ〜２ｈとする。

【0065】

本発明の実施例のもう１つの側面では、上記有機光学活性層複合インクまたは有機光学活性層複合フィルムの有機太陽電池の製造での応用を更に提供している。

【0066】

図１に示すように、本発明の実施例では、配置方向に沿って順次に配置される上部電極１、上部電極界面装飾層２、有機光学活性層３、下部電極界面装飾層４、下部電極５及び下部電極ベース６を含み、上記有機光活性層３は上記有機光学活性層複合フィルムを含む有機太陽電池をさらに提供している。

【0067】

本発明では、その表面接合及び／又は裏面接合電池は上記の有機太陽電池を含む積層有機太陽電池を更に提供している。

【0068】

さらに、本発明の実施例では、
（１）下部電極ベースを用意し、下部電極ベース上に下部電極を設置するステップと、
（２）前記下部電極上に下部電極界面装飾層を形成するステップと、
（３）上記有機光学活性層複合インクによって前記下部電極界面装飾層上に有機光学活性層複合フィルムを形成するステップと、
（４）前記有機光学活性層複合フィルム上に上部電極界面装飾層を形成するステップと、
（５）前記上部電極界面装飾層上に上部電極を形成することによって前記有機太陽電池を得るステップと、を含む上記有機太陽電池の製造方法を更に提供している。

【0069】

さらに、上記ステップ（１）では、下部電極ベースに下部電極を形成する前に、下部電極ベースを洗浄することができる。

【0070】

ある実施例では、ステップ（４）は、上記有機光学活性層複合フィルムの熱処理及び／又は溶媒アニール処理を行い、そして上記有機光学活性層複合フィルム上に上部電極界面装飾層を形成することを含む。

【0071】

好ましくは、上記有機光学活性層複合フィルムの熱処理温度を６０〜２００℃とし、時間を１０ｓ〜２ｈとする。

【0072】

好ましくは、上記溶媒アニール処理に使用される溶媒は、メチルベンゼン、ジメチルスルホキシド（ＤＭＦ）、テトラヒドロフラン、クロロホルム、ｏ-ジクロロベンゼン、クロロベンゼン中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むが、これらに限定されない。

【0073】

さらに、上記溶媒アニール処理の時間を５ｓ〜２ｈとする。

【0074】

さらに、ステップ（３）の前に、上記有機光学活性層複合インクを形成する任意ステップを更に含む。

【0075】

ある具体的な実施例では、上記製造方法は、具体的に、
（１）インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）ベースを洗浄するステップと、
（２）下部電極ベース上にスピンコート、ブレードコートまたはスプレコートによって下部電極界面装飾層を形成するステップと、
（３）有機光学活性層複合インクを調製し、上記有機光学活性層複合インクをスピンコート、ブレードコートまたはスプレコートによって下部電極界面装飾層上に吐出し有機光学活性層複合フィルムを形成するステップと、
（４）上記有機光学活性層複合フィルムの熱処理または溶媒アニール処理を行い、そして上記有機光学活性層複合フィルム上に上部電極界面装飾層を蒸着するステップと、
（５）上記上部電極界面装飾層上に上部電極を蒸着することによって上記有機太陽電池を得るステップと、を含む。

【0076】

本発明の目的、技術手段及び利点をより明らかにするために、以下、具体的な実施例及び図面を参照して、本発明の技術手段を詳しく説明するが、特に明示しない限り、以下の実施例の方法はすべて本分野の公知方法である。

【0077】

比較例１：ポリ（３-ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）：[６,６]-フェニル-Ｃ_６１-酪酸メチルエステル（ＰＣ_６１ＢＭ）を有機光学活性層とする反転構造ポリマー太陽電池の製造
まず、順次に洗剤、純水、アセトン及びイソプロパノールを使用して透明基板及びインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）透明導電陰極で組成されるベースシートを３０ｍｉｎごとに超音波洗浄する。洗浄したベースシートへ窒素ガスを吹き付き乾燥させて、ベースシートに対しＵＶＯオゾン洗浄機で３０ｍｉｎ処理する。処理したベースシート上にＺｎＯ陰極バッファー層を形成し、スピンコート法によってＺｎＯアセトン溶液をベースシート上にスピンコートし、スピンコーターの回転数を２０００ｒｐｍ／ｓとし、スピンコート時間を６０ｓとし、そして１２０℃の条件下で１０ｍｉｎアニールする。スピンコート法によって陰極バッファー層上に有機光学活性層を形成する。該有機光学活性層は、電子供与体材料Ｐ３ＨＴと電子受容体材料ＰＣ_６１ＢＭの質量％が１：１でｏ-ジクロロベンゼンに溶解させ混合させて製造され、スピンコート法によってグローブボックス内で有機光学活性層を形成し、回転数を６００ｒｐｍ／ｓとし、時間を６０ｓとし、厚さが約１５０ｎｍになる。スピンコート成膜した後キャップ付きの時計皿中で２ｈの溶媒アニールを行い、そしてベースシートを加熱板上に１２０℃で３０ｍｉｎの熱アニールを行う。そして、ベースシートを真空コーティング装置へ搬送し、有機光学活性層上に順次に陽極バッファー層酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）（厚さ２０ｎｍ、蒸着レート０．５〜１Å／ｓ）及び金属陽極Ａｌ（厚さ１００ｎｍ、蒸着レート８Å／ｓ）を蒸着する。製造した太陽電池を標準条件下（ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ^２）で計測し、Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ２４００デジタルソースメータによって電流密度-電圧曲線のデータを収集する。

【0078】

該比較例で製造された有機太陽電池は、透明基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ／Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭ／ＭｏＯ_３／Ａｌ（１００ｎｍ）という構造を有する。

【0079】

図２に示すように、比較例１で製造された有機太陽電池の電流密度-電圧曲線図を示し、他の具体的なデバイス性能パラメータは表１に示される。試験結果により、標準構造のＰ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭ電池の光電変換効率が３．３０％であることが分かる。

【0080】

【表1】

【0081】

実施例１：ポリ３-ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）：[６,６]-フェニル-Ｃ_６１-酪酸メチルエステル（ＰＣ_６１ＢＭ）：ピペラジン（含有量が異なる）を有機光学活性層とする反転構造ポリマー太陽電池の製造
比較例１と同じ製造方法によって、該有機光学活性層は電子供与体材料Ｐ３ＨＴ、電子受容体材料ＰＣ_６１ＢＭ及びピペラジンをｏ-ジクロロベンゼンに溶解させ混合させて製造され、その内にＰ３ＨＴとＰＣ_６１ＢＭの質量％が１：１で、ピペラジンの含有量がそれぞれＰ３ＨＴ及びＰＣ_６１ＢＭの合計質量の１ｗｔ％、３ｗｔ％、５ｗｔ％、７ｗｔ％、１０ｗｔ％である。該実施例で製造された有機太陽電池は、透明基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ／Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭ：ピペラジン／ＭｏＯ_３／Ａｌ（１００ｎｍ）という構造を有する。その内にピペラジンの構造は式（９）に示される。

【0082】

【化8】

【0083】

【表2】

【0084】

図３に示すように、実施例１で製造された有機太陽電池の電流密度-電圧曲線図を示し、他の具体的なデバイス性能パラメータは表２中に示される。試験結果から、ピペラジンのドーピング量が１〜５％である場合に、有機太陽電池の電圧も電流も向上し、最終的にデバイスの光電変換効率が最大３．７０％まで達したことが分かる。ドーピング量が１％〜１０％の範囲にある場合でも、デバイス性能がノンドーピングピペラジンデバイスの性能に相当またはそれより高いので、ピペラジンのドーピング範囲が広いと言える。

【0085】

実施例２：ポリ３-ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）：[６,６]-フェニル-Ｃ_６１-酪酸メチルエステル（ＰＣ_６１ＢＭ）：Ｎ,Ｎ'-ジメチルエチレンジアミン（１ｗｔ％）を有機光学活性層とする反転構造ポリマー太陽電池の製造
比較例１と同じ製造方法によって、該有機光学活性層は電子供与体材料Ｐ３ＨＴ、電子受容体材料ＰＣ_６１ＢＭ及びＮ,Ｎ'-ジメチルエチレンジアミンをｏ-ジクロロベンゼンに溶解させ混合させて製造され、その内にＰ３ＨＴ及びＰＣ_６１ＢＭの質量％が１：１で、Ｎ,Ｎ'-ジメチルエチレンジアミンの含有量がＰ３ＨＴ及びＰＣ_６１ＢＭの合計質量の１ｗｔ％である。該実施例で製造された有機太陽電池は、透明基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ／Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭ：Ｎ,Ｎ'-ジメチルエチレンジアミン／ＭｏＯ_３／Ａｌ（１００ｎｍ）という構造を有する。その内にＮ,Ｎ'-ジメチルエチレンジアミン構造は式（１０）に示される。

【0086】

【化9】

【0087】

【表3】

【0088】

図４に示すように、実施例２で製造された有機太陽電池の電流密度-電圧曲線図を示し、他の具体的なデバイス性能パラメータは表３に示される。試験結果から、１ｗｔ％のＮ,Ｎ'-ジメチルエチレンジアミンをドーピングした場合に、有機太陽電池の電圧も電流も向上し、最終的にデバイスの光電変換効率が元の３．３０％から３．４９％に向上したことが分かる。

【0089】

実施例３：ポリ３-ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）：[６,６]-フェニル-Ｃ_６１-酪酸メチルエステル（ＰＣ_６１ＢＭ）：デカヒドロイソキノリン（１ｗｔ％）を有機光学活性層とする反転構造ポリマー太陽電池の製造
比較例１と同じ製造方法によって、該有機光学活性層は電子供与体材料Ｐ３ＨＴ、電子受容体材料ＰＣ_６１ＢＭ及びデカヒドロイソキノリンをｏ-ジクロロベンゼンに溶解させ混合させて製造され、その内にＰ３ＨＴ及びＰＣ_６１ＢＭの質量％が１：１で、デカヒドロイソキノリンの含有量がＰ３ＨＴ及びＰＣ_６１ＢＭの合計質量の１ｗｔ％である。該実施例で製造された有機太陽電池は、透明基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ／Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭ：デカヒドロイソキノリン／ＭｏＯ_３／Ａｌ（１００ｎｍ）という構造を有する。その内にデカヒドロイソキノリンの構造は式（１１）に示される。

【0090】

【化10】

【0091】

【表4】

【0092】

図５に示すように、実施例３で製造された有機太陽電池の電流密度-電圧曲線図を示し、他の具体的なデバイス性能パラメータは表４に示される。試験結果から、１ｗｔ％のデカヒドロイソキノリンをドーピングした場合に、有機太陽電池の電圧も電流も向上し、最終的にデバイスの光電変換効率が元の３．３０％から３．５１％まで向上したことが分かる。

【0093】

実施例４：ＰＴＢ７-Ｔｈ：[６,６]-フェニル-Ｃ_６１-酪酸メチルエステル（ＰＣ_６１ＢＭ）：ピペラジン（異なる濃度）を有機光学活性層とする反転構造ポリマー太陽電池の製造
比較例１と同じ製造方法によって、該有機光学活性層は電子供与体材料ＰＴＢ７-Ｔｈ、電子受容体材料ＰＣ_６１ＢＭ及びピペラジン（異なる濃度）をクロロベンゼン（３％体積比のＤＩＯ添加）に溶解させ混合させて製造され、その内にＰＴＢ７-Ｔｈ及びＰＣ_６１ＢＭの質量％が１：１．２で、その内にＰＴＢ７-Ｔｈの濃度が７ｍｇ／ｍＬとし、ピペラジンの含有量がＰＴＢ７-Ｔｈ及びＰＣ_６１ＢＭの合計質量の０．０１-０．２ｗｔ％である。スピンコート法によってグローブボックス内で有機光学活性層を形成し、回転数を１０００ｒｐｍ／ｓとし、時間を６０ｓとし、厚さが約１００ｎｍである。該実施例で製造された有機太陽電池は、透明基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ／ＰＴＢ７-Ｔｈ：ＰＣ_６１ＢＭ：ピペラジン／ＭｏＯ_３／Ａｌ（１００ｎｍ）という構造を有する。ただし、ＰＴＢ７-Ｔｈの化学構造は式（１２）に示される。

【0094】

【化11】

【0095】

【表5】

【0096】

図６に示すように、実施例４で製造された０．１５ｗｔ％のピペラジンをドーピングした有機太陽電池の電流密度-電圧曲線図を示す。試験結果から、０．１５ｗｔ％のピペラジンをドーピングした後、有機太陽電池の光電変換効率が７．５１％まで達したことが分かる。

【0097】

実施例５：ＣＯＯＰ-４ＨＴ-ＢＤＴ（低分子）：ＰＣ_７１ＢＭ：ピペラジン（０．１ｗｔ％）を有機光学活性層とする正置き構造ポリマー太陽電池の製造
まず、順次に洗剤、純水、アセトン及びイソプロパノールを使用して透明基板及びインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）透明導電陽極で組成されるベースシートを３０ｍｉｎごとに超音波洗浄する。洗浄したベースシートへ窒素ガスを吹き付き乾燥させて、ベースシートに対しＵＶＯオゾン洗浄機で３０ｍｉｎ処理する。処理したベースシート上にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ陽極バッファー層を形成し、スピンコート法によって陽極バッファー層上に有機光学活性層を形成する。該有機光学活性層は電子供与体材料ＣＯＯＰ-４ＨＴ-ＢＤＴ、電子受容体材料ＰＣ_７１ＢＭ及びピペラジンをクロロホルムに溶解させ混合させて製造され、その内にＣＯＯＰ-４ＨＴ-ＢＤＴ及びＰＣ_７１ＢＭの質量％が２：１で、その内にＣＯＯＰ-４ＨＴ-ＢＤＴの濃度が５ｍｇ／ｍＬであり、ピペラジンの含有量がＣＯＯＰ-４ＨＴ-ＢＤＴ及びＰＣ_７１ＢＭの合計質量の０．１ｗｔ％である。スピンコート法によってグローブボックス内に有機光学活性層を形成し、回転数を２５００ｒｐｍ／ｓとし、時間を４０ｓとし、厚さが約１１０ｎｍである。そしてベースシートを真空コーティング装置に搬送し、有機光学活性層上に順次に陰極バッファー層フッ化リチウム（ＬｉＦ）（厚さ１ｎｍ、蒸着レート０．２Å／ｓ）及び金属陰極Ａｌ（厚さ１００ｎｍ、蒸着レート８Å／ｓ）を蒸着する。製造された有機太陽電池を標準条件下（ＡＭ１．５、１００ｍＷ／ｃｍ^２）で計測し、Ｋｅｉｔｈｌｅｙ ２４００デジタルソースメータによって電流密度-電圧曲線のデータを収集する。

【0098】

該実施例で製造された有機太陽電池は、透明基板／ＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／ＣＯＯＰ-４ＨＴ-ＢＤＴ：ＰＣ_７１ＢＭ：ピペラジン／ＬｉＦ／Ａｌ（１００ｎｍ）という構造を有する。ただし、ＣＯＯＰ-４ＨＴ-ＢＤＴの構造は式（１３）に示される。

【0099】

【化12】

【0100】

【表6】

【0101】

図７に示すように、実施例５で製造された有機太陽電池の電流密度-電圧曲線図を示し、他の具体的なデバイス性能パラメータは表６に示される。試験結果から、０．１ｗｔ％のピペラジンをドーピングした後、有機太陽電池の光電変換効率が５．１４％まで達したことが分かる。

【0102】

実施例６ ＰＴＢ７-Ｔｈ：ＳＢＦ-ＰＤＩ_４：ピペラジン（０．１ｗｔ％）を有機光学活性層とする反転構造ポリマー太陽電池の製造
比較例１と同じ製造方法によって、該有機光学活性層は電子供与体材料ＰＴＢ７-Ｔｈ、電子受容体材料ＳＢＦ-ＰＤＩ_４及びピペラジンをクロロホルム（１％体積比のクロロナフタレン添加）に溶解させ混合させて製造され、その内にＰＴＢ７-Ｔｈ及びＳＢＦ-ＰＤＩ_４の質量％が１：１で、その内にＰＴＢ７-Ｔｈの濃度が５ｍｇ／ｍＬであり、ピペラジンの含有量がＰＴＢ７-Ｔｈ及びＳＢＦ-ＰＤＩ_４の合計質量の０．１ｗｔ％である。スピンコート法によってグローブボックス内に有機光学活性層を形成し、回転数を２０００ｒｐｍ／ｓとし、時間を６０ｓとし、厚さが約１００ｎｍである。該実施例で製造された有機太陽電池は、透明基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ／ＰＴＢ７-Ｔｈ：ＳＢＦ-ＰＤＩ_４：ピペラジン／ＭｏＯ_３／Ａｌ（１００ｎｍ）という構造を有する。その内にＰＴＢ７-Ｔｈの化学構造は式（１２）に示され、ＳＢＦ-ＰＤＩ_４の構造は式（１４）に示される。

【0103】

【化13】

【0104】

【表7】

【0105】

図８に示すように、実施例６で製造された有機太陽電池の電流密度-電圧曲線図を示し、他の具体的なデバイス性能パラメータは表７に示される。試験結果から、０．１％のピペラジンをドーピングした後、有機太陽電池の光電変換効率が５．３２％まで達したことが分かる。

【0106】

実施例７ Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭ：ポリエーテルイミド（１ｗｔ％）を有機光学活性層とする反転構造ポリマー太陽電池の製造
比較例１と同じ製造方法によって、該有機光学活性層は電子供与体材料Ｐ３ＨＴ、電子受容体材料ＰＣ_６１ＢＭ及びポリエーテルイミドをｏ-ジクロロベンゼンに溶解させ混合させて製造され、その内にＰ３ＨＴ及びＰＣ_６１ＢＭの質量％が１：１であり、ポリエーテルイミドの含有量がＰ３ＨＴ及びＰＣ_６１ＢＭの合計質量の１ｗｔ％である。該実施例で製造された有機太陽電池は、透明基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ／Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭ：ポリエーテルイミド／ＭｏＯ_３／Ａｌ（１００ｎｍ）という構造を有する。その内にポリエーテルイミドの構造は式（１５）に示される。

【0107】

【化14】

【0108】

【表8】

【0109】

図９に示すように、実施例７で製造された有機太陽電池の電流密度-電圧曲線図を示し、他の具体的なデバイス性能パラメータは表８に示される。試験結果から、１ｗｔ％ポリエーテルイミドをドーピングした後、有機太陽電池の電圧も電流も向上し、最終的にデバイスの光電変換効率が元の３．３０％から３．６０％まで向上したことが分かる。

【0110】

実施例８ Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭ：２,５-ジアザビシクロ[２,２,２]オクタン（１ｗｔ％）を有機光学活性層とする反転構造ポリマー太陽電池の製造
比較例１と同じ製造方法によって、該有機光学活性層は電子供与体材料Ｐ３ＨＴ、電子受容体材料ＰＣ_６１ＢＭ及び２,５-ジアザビシクロ[２,２,２]オクタンをｏ-ジクロロベンゼンに溶解させ混合させて製造され、その内にＰ３ＨＴ及びＰＣ_６１ＢＭの質量％が１：１であり、２,５-ジアザビシクロ[２,２,２]オクタンの含有量がＰ３ＨＴ及びＰＣ_６１ＢＭの合計質量の１ｗｔ％である。該実施例で製造された有機太陽電池は、透明基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ／Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭ：２,５-ジアザビシクロ[２,２,２]オクタン／ＭｏＯ_３／Ａｌ（１００ｎｍ）という構造を有する。その内に２,５-ジアザビシクロ[２,２,２]オクタンの構造は式（１６）に示される。

【0111】

【化15】

【0112】

【表9】

【0113】

図１０に示すように、実施例８で製造された有機太陽電池の電流密度-電圧曲線図であり、他の具体的なデバイス性能パラメータは表９に示される。試験結果から、１ｗｔ％の２,５-ジアザビシクロ[２,２,２]オクタンをドーピングした後、有機太陽電池の電圧も電流も向上し、最終的にデバイスの光電変換効率が元の３．３０％から３．６７％まで向上したことが分かる。

【0114】

実施例９ Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭ：Ｎ,Ｎ'-ジフェニルエチレンジアミン（１ｗｔ％）を有機光学活性層とする反転構造ポリマー太陽電池の製造
比較例１と同じ製造方法によって、該有機光学活性層は電子供与体材料Ｐ３ＨＴ、電子受容体材料ＰＣ_６１ＢＭ及びＮ,Ｎ'-ジフェニルエチレンジアミンをｏ-ジクロロベンゼンに溶解させ混合させて製造され、その内にＰ３ＨＴ及びＰＣ_６１ＢＭの質量％が１：１であり、Ｎ,Ｎ'-ジフェニルエチレンジアミンの含有量がＰ３ＨＴ及びＰＣ_６１ＢＭの合計質量の１ｗｔ％である。該実施例で製造された有機太陽電池は、透明基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ／Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭ：Ｎ,Ｎ'-ジフェニルエチレンジアミン／ＭｏＯ_３／Ａｌ（１００ｎｍ）という構造を有する。その内にＮ,Ｎ'-ジフェニルエチレンジアミンの構造は式（１７）に示される。

【0115】

【化16】

【0116】

【表10】

【0117】

図１１に示すように、実施例９で製造された有機太陽電池の電流密度-電圧曲線図であり、他の具体的なデバイス性能パラメータは表１０に示される。試験結果から、１ｗｔ％のＮ,Ｎ'-ジフェニルエチレンジアミンをドーピングした後、有機太陽電池の電圧も電流も向上し、最終的にデバイスの光電変換効率が元の３．３０％から３．６４％まで向上したことが分かる。

【0118】

実施例１０ Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭ：２,５-ジメチルピペラジン（１ｗｔ％）を有機光学活性層とする反転構造ポリマー太陽電池の製造
比較例１と同じ製造方法によって、該有機光学活性層は電子供与体材料Ｐ３ＨＴ、電子受容体材料ＰＣ_６１ＢＭ及び２,５-ジメチルピペラジンをｏ-ジクロロベンゼンに溶解させ混合させて製造され、その内にＰ３ＨＴ及びＰＣ_６１ＢＭの質量％が１：１であり、２,５-ジメチルピペラジンの含有量がＰ３ＨＴ及びＰＣ_６１ＢＭの合計質量の１ｗｔ％である。該実施例で製造された有機太陽電池は、透明基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ／Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭ：２,５-ジメチルピペラジン／ＭｏＯ_３／Ａｌ（１００ｎｍ）という構造を有する。その内に２,５-ジメチルピペラジンの構造は式（１８）に示される。

【0119】

【化17】

【0120】

【表11】

【0121】

図１２に示すように、実施例１０で製造された有機太陽電池の電流密度-電圧曲線図であり、他の具体的なデバイス性能パラメータは表１１に示される。試験結果から、１ｗｔ％の２,５-ジメチルピペラジンをドーピングした後、有機太陽電池の電圧も電流も向上し、最終的にデバイスの光電変換効率が元の３．３０％から３．５９％まで向上したことが分かる。

【0122】

実施例１１ Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭ：２-（４-ピリジル）ピペラジン（１ｗｔ％）を有機光学活性層とする反転構造ポリマー太陽電池の製造
比較例１と同じ製造方法によって、該有機光学活性層は電子供与体材料Ｐ３ＨＴ、電子受容体材料ＰＣ_６１ＢＭ及び２-（４-ピリジル）ピペラジンをトリメチルベンゼンに溶解させ混合させて製造され、その内にＰ３ＨＴ及びＰＣ_６１ＢＭの質量％が１：１であり、２-（４-ピリジル）ピペラジンの含有量がＰ３ＨＴ及びＰＣ_６１ＢＭの合計質量の１ｗｔ％である。該実施例で製造された有機太陽電池は、透明基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ／Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭ：２-（４-ピリジル）ピペラジン／ＭｏＯ_３／Ａｌ（１００ｎｍ）という構造を有する。その内に２-（４-ピリジル）ピペラジンの構造は式（１９）に示される。

【0123】

【化18】

【0124】

【表12】

【0125】

図１３に示すように、実施例１１で製造された有機太陽電池の電流密度-電圧曲線図であり、他の具体的なデバイス性能パラメータは表１２に示される。試験結果から、１ｗｔ％の２-（４-ピリジル）ピペラジンをドーピングした後、有機太陽電池の電圧も電流も向上し、最終的にデバイスの光電変換効率が元の３．３０％から３．５４％まで向上したことが分かる。

【0126】

実施例１２ Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭ：ペンタエチレンヘキサミン（１ｗｔ％）を有機光学活性層とする反転構造ポリマー太陽電池の製造
比較例１と同じ製造方法によって、該有機光学活性層は電子供与体材料Ｐ３ＨＴ、電子受容体材料ＰＣ_６１ＢＭ及びペンタエチレンヘキサミンをｏ-ジクロロベンゼンに溶解させ混合させて製造され、その内にＰ３ＨＴ及びＰＣ_６１ＢＭの質量％が１：１であり、ペンタエチレンヘキサミンの含有量がＰ３ＨＴ及びＰＣ_６１ＢＭの合計質量の１ｗｔ％である。該実施例で製造された有機太陽電池は、透明基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ／Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭ：ペンタエチレンヘキサミン／ＭｏＯ_３／Ａｌ（１００ｎｍ）という構造を有する。その内にペンタエチレンヘキサミンの構造は式（２０）に示される。

【0127】

【化19】

【0128】

【表13】

【0129】

図１４に示すように、実施例１２で製造された有機太陽電池の電流密度-電圧曲線図であり、他の具体的なデバイス性能パラメータは表１３に示される。試験結果から、１ｗｔ％のペンタエチレンヘキサミンをドーピングした後、有機太陽電池の電圧も電流も向上し、最終的にデバイスの光電変換効率が元の３．３０％から３．５９％まで向上したことが分かる。

【0130】

実施例１３ ＰｆｆＢＴ４Ｔ-２ＯＤ：ＰＣ_６１ＢＭ：Ｎ,Ｎ-ジフェニルエチレンジアミン（１ｗｔ％）を有機光学活性層とする反転構造ポリマー太陽電池の製造
比較例１と同じ製造方法によって、該有機光学活性層は電子供与体材料ＰｆｆＢＴ４Ｔ-２ＯＤ、電子受容体材料ＰＣ_６１ＢＭ及びＮ,Ｎ-ジフェニルエチレンジアミン（式２０）をトリメチルベンゼン及び１-フェニルナフタレンに溶解させ混合させて製造され、その内にＰｆｆＢＴ４Ｔ-２ＯＤ及びＰＣ_６１ＢＭの質量％が１：１であり、Ｎ,Ｎ-ジフェニルエチレンジアミンの含有量がＰｆｆＢＴ４Ｔ-２ＯＤ及びＰＣ_６１ＢＭの合計質量の１ｗｔ％である。１-フェニルナフタレン及びトリメチルベンゼンの体積比が０．０２５：１である。該実施例で製造された有機太陽電池は、透明基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ／ＰｆｆＢＴ４Ｔ-２ＯＤ：ＰＣ_６１ＢＭ：Ｎ,Ｎ-ジフェニルエチレンジアミン／ＭｏＯ_３／Ａｌ（１００ｎｍ）という構造を有する。その内にＰｆｆＢＴ４Ｔ-２ＯＤの構造は式（２１）に示され、Ｎ,Ｎ-ジフェニルエチレンジアミンの構造は式（１７）に示される。

【0131】

【化20】

【0132】

【表14】

【0133】

図１５に示すように、実施例１３で製造された有機太陽電池の電流密度-電圧曲線図を示し、他の具体的なデバイス性能パラメータは表１４に示される。試験結果から、１ｗｔ％のＮ,Ｎ-ジフェニルエチレンジアミンをドーピングした後、デバイスの光電変換効率が８．９２％まで達したことが分かる。

【0134】

実施例１４ Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭ：５,１０-ＤＩＨＹＤＲＯ-ＰＨＥＮＡＺＩＮＥ（１ｗｔ％）を有機光学活性層とする反転構造ポリマー太陽電池の製造
比較例１と同じ製造方法によって、該有機光学活性層は電子供与体材料Ｐ３ＨＴ、電子受容体材料ＰＣ_６１ＢＭ及び５,１０-ＤＩＨＹＤＲＯ-ＰＨＥＮＡＺＩＮＥをｏ-ジクロロベンゼンに溶解させ混合させて製造され、その内にＰ３ＨＴ及びＰＣ_６１ＢＭの質量％が１：１であり、５,１０-ＤＩＨＹＤＲＯ-ＰＨＥＮＡＺＩＮＥの含有量がＰ３ＨＴ及びＰＣ_６１ＢＭの合計質量の１ｗｔ％である。該実施例で製造された有機太陽電池は、透明基板／ＩＴＯ／ＺｎＯ／Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭ：５,１０-ＤＩＨＹＤＲＯ-ＰＨＥＮＡＺＩＮＥ／ＭｏＯ_３／Ａｌ（１００ｎｍ）という構造を有する。その内に５,１０-ＤＩＨＹＤＲＯ-ＰＨＥＮＡＺＩＮＥの構造は式（２２）に示される。

【0135】

【化21】

【0136】

【表15】

【0137】

図１６に示すように、実施例１４で製造された有機太陽電池の電流密度-電圧曲線図を示し、他の具体的なデバイス性能パラメータは表１５に示される。試験結果から、１ｗｔ％の５,１０-ＤＩＨＹＤＲＯ-ＰＨＥＮＡＺＩＮＥをドーピングした後、有機太陽電池の電圧も電流も向上し、最終的にデバイスの光電変換効率が元の３．３０％から３．５８％まで向上したことが分かる。

【0138】

実施例１５ 比較例１中の反転Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭデバイス及び実施例１中の１％ピペラジンをドーピングしたＰ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭデバイスに対して同時に太陽電池寿命試験システムによって減衰試験を行ったところ、試験過程中に２種類のデバイスの光強度が一致であり、且つ１００％の荷重を加える条件下で試験を行い、継続的にデバイスに光を照明するので、試験中デバイスの表面温度が４０〜４５℃になった。

【0139】

図１７ａ-図１７ｄは比較例１中の反転Ｐ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭデバイス及び実施例１中の１％ピペラジンをドーピングしたＰ３ＨＴ：ＰＣ_６１ＢＭデバイスの減衰過程中における性能の経時変化を示す曲線図であり、図１７ａ-図１７ｄから分かるように、ピペラジンをドーピングしていないデバイスについては時間の経過に従い、各パラメータの減衰に起因して期間性能が早く減衰し、２００ｈの場合に、デバイス性能が初期の５５％まで減衰したが、ピペラジンをドーピングしたデバイスについては、時間経過に従い電圧及び電流が殆ど減衰せず、曲線因子が反って上昇し、最終にデバイス性能がやや上昇し、２００ｈの場合に、デバイス性能が殆ど減衰しなかった。

【0140】

本発明の実施例１〜１５の結果から分かるように、有機アミノ化合物（例えばエチレンジアミンの誘導体、ピペラジン等）のドーピングによって有機太陽電池の効率を向上できると共に、大幅にデバイスの長期間安定性を向上させることができる。

【0141】

以上のように、上記実施例が本発明の技術思想及び特徴を説明するためのものに過ぎず、当業者が本発明の内容を理解し実施するための目的とし、これらによって本発明の保護範囲を限定することはできない。本発明の精神に基づき実質的に加えた等価変形や改良も全て本発明の保護範囲に含まれる。

【0142】

（付記）
（付記１）
電子供与体材料と、電子受容体材料と有機溶媒を含む有機光学活性層複合インクであって、有機アミノ化合物を更に含み、且つ前記有機光学活性層複合インクに、電子供与体材料と電子受容体材料の合計質量に対して０．０１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の質量の有機アミノ化合物を含み、前記有機光学活性層複合インクに、前記電子供与体材料と電子受容体材料の質量比が１０：１〜１：１０であり、前記電子供与体材料または電子受容体材料の濃度が１〜５０ｍｇ／ｍＬであることを特徴とする有機光学活性層複合インク。

【0143】

（付記２）
前記有機光学活性層複合インクに、前記電子供与体材料と電子受容体材料の質量比が５：１〜１：５であることを特徴とする付記１に記載の有機光学活性層複合インク。

【0144】

（付記３）
前記有機光学活性層複合インクに、前記電子供与体材料と電子受容体材料の質量比が２：１〜１：２であることを特徴とする付記２に記載の有機光学活性層複合インク。

【0145】

（付記４）
前記有機光学活性層複合インクに、前記電子供与体材料または電子受容体材料の濃度が５〜２０ｍｇ／ｍＬであることを特徴とする付記１に記載の有機光学活性層複合インク。

【0146】

（付記５）
前記有機光学活性層複合インクに、前記電子供与体材料または電子受容体材料の濃度が１０〜２０ｍｇ／ｍＬであることを特徴とする付記４に記載の有機光学活性層複合インク。

【0147】

（付記６）
前記有機溶媒はｏ-ジクロロベンゼン、クロロベンゼン、クロロホルム、メチルベンゼン、ジメチルベンゼン、トリメチルベンゼン中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むことを特徴とする付記１に記載の有機光学活性層複合インク。

【0148】

（付記７）
前記有機アミノ化合物は、式（１）、式（２）、式（１-１）及び式（２-１）中のいずれか１つに示される構造を有する有機アミノ化合物を含むことを特徴とする付記１に記載の有機光学活性層複合インク。

【化22】

（ただし、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４は水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のヘテロアルキル基や置換若しくは無置換修飾された芳香族或いはへテロ芳香族π共役単位誘導体を示し、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８は水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のヘテロアルキル基、置換若しくは無置換修飾された芳香族或いはへテロ芳香族π共役単位誘導体、もしくはＲ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８中のいずれか２つの置換単位の結合によって形成される五員または六員環状構造を示す。）

【0149】

（付記８）
前記有機アミノ化合物はエチレンジアミンの誘導体から選ばれたものであり、前記エチレンジアミンの誘導体は式（３）構造を有することを特徴とする付記１に記載の有機光学活性層複合インク。

【化23】

（ただし、Ｒ_１、Ｒ_２は水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のヘテロアルキル基、または置換若しくは無置換修飾された芳香族或いはへテロ芳香族π共役単位誘導体を示す。）

【0150】

（付記９）
前記有機アミノ化合物はアルキルエチレンジアミンであることを特徴とする付記８に記載の有機光学活性層複合インク。

【0151】

（付記１０）
前記有機アミノ化合物は式（４）-式（８）中いずれか１つに示される構造を有するピペラジン誘導体から選ばれたものであることを特徴とする付記１に記載の有機光学活性層複合インク。

【化24】

（ただし、Ｒ_９は水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のヘテロアルキル基、または置換若しくは無置換修飾された芳香族或いはへテロ芳香族π共役単位誘導体を示す。）

【0152】

（付記１１）
前記有機アミノ化合物はピペラジンであることを特徴とする付記１０に記載の有機光学活性層複合インク。

【0153】

（付記１２）
前記電子供与体材料は共役高分子電子供与体材料及び／又は共役有機低分子電子供与体材料を含むことを特徴とする付記１に記載の有機光学活性層複合インク。

【0154】

（付記１３）
前記共役高分子電子供与体材料はポリ（３-ヘキシルチオフェン）、ＰＴＢ７、ＰＴＢ７-Ｔｈ、ＰｆｆＢＴ４Ｔ-２ＯＤ及びその構造改変体中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むことを特徴とする付記１２に記載の有機光学活性層複合インク。

【0155】

（付記１４）
前記共役有機低分子電子供与体材料はベンゾジチオフェンー及び／又はオリゴチオフェンを核とする低分子を含むことを特徴とする付記１２に記載の有機光学活性層複合インク。

【0156】

（付記１５）
前記共役有機低分子電子供与体材料はＤＲ３ＴＳＢＤＴ、ＤＲＣＮ７Ｔ及びその構造改変体中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むことを特徴とする付記１２に記載の有機光学活性層複合インク。

【0157】

（付記１６）
前記電子受容体材料はフラーレン電子受容体材料、フラーレン誘導体系電子受容体材料及びフラーレン以外の電子受容体材料中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むことを特徴とする付記１に記載の有機光学活性層複合インク。

【0158】

（付記１７）
前記フラーレン電子受容体材料、フラーレン誘導体系電子受容体材料は[６,６]-フェニル-Ｃ_６１-酪酸メチルエステル、ＰＣ_７１ＢＭ、Ｂｉｓ-ＰＣ_６１ＢＭ及びＩＣ_６１ＢＡ中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むことを特徴とする付記１６に記載の有機光学活性層複合インク。

【0159】

（付記１８）
前記フラーレン以外の電子受容体材料は有機共役性電子受容体材料を含むことを特徴とする付記１６に記載の有機光学活性層複合インク。

【0160】

（付記１９）
前記有機共役性電子受容体材料はペリレンジイミド誘導体、ナフタレンジイミド誘導体、イミダセン誘導体、フルオレン誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、サブフタロシアニン誘導体中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むことを特徴とする付記１６に記載の有機光学活性層複合インク。

【0161】

（付記２０）
付記１から１９中のいずれか１つに記載の有機光学活性層複合インクの製造方法であって、有機アミノ化合物、電子受容体材料及び電子供与体材料を有機溶媒中に溶解させ、均一に混合させることによって、前記有機光学活性層複合インクを得るステップを含むことを特徴とする製造方法。

【0162】

（付記２１）
付記１〜１９中のいずれか１つに記載の有機光学活性層複合インクで形成される有機光学活性層複合フィルム。

【0163】

（付記２２）
ポリ（３-ヘキシルチオフェン）、ＰＴＢ７、ＰＴＢ７-Ｔｈ、ＰｆｆＢＴ４Ｔ-２ＯＤ及びその構造改変体中のいずれか１種または２種以上の組み合わせとする電子供与体材料と、[６,６]-フェニル-Ｃ_６１-酪酸メチルエステル、ＰＣ_７１ＢＭ、Ｂｉｓ-ＰＣ_６１ＢＭ及びＩＣ_６１ＢＡ中のいずれか１種または２種以上の組み合わせとする電子受容体材料と、式（１）、式（２）、式（１-１）及び式（２-１）中のいずれか１つに示される構造を有する有機アミノ化合物とで組み合わせて形成される複合体であることを特徴とする付記２１に記載の有機光学活性層複合フィルム。

【0164】

（付記２３）
前記有機光学活性層複合フィルムの厚さは８０ｎｍ〜２μｍであることを特徴とする付記２１または２２に記載の有機光学活性層複合フィルム。

【0165】

（付記２４）
前記有機光学活性層複合フィルムの厚さは８０〜２００ｎｍであることを特徴とする付記２３に記載の有機光学活性層複合フィルム。

【0166】

（付記２５）
前記有機光学活性層複合フィルムの厚さは８０〜１００ｎｍであることを特徴とする付記２４に記載の有機光学活性層複合フィルム。

【0167】

（付記２６）
付記２１〜２５中のいずれか１つに記載の有機光学活性層複合フィルムの製造方法であって、付記１〜１９中のいずれか１つに記載の有機光学活性層複合インクの成膜処理を行うことによって有機光学活性層複合フィルムを形成するステップを含むことを特徴とする製造方法。

【0168】

（付記２７）
前記成膜処理の方式は滴下成膜プロセス、スピンコート成膜プロセス、スプレコート成膜プロセス、インクジェットプリント成膜プロセス、スクリーン印刷成膜プロセス、ブレードコーティング成膜プロセス及びワイヤーバーコーティングプロセス中の少なくとも１種を含むことを特徴とする付記２６に記載の製造方法。

【0169】

（付記２８）
前記成膜処理は前記有機光学活性層複合フィルムに対する熱処理及び／又は溶媒アニール処理を含むことを特徴とする付記２６に記載の製造方法。

【0170】

（付記２９）
前記有機光学活性層複合フィルムの熱処理温度を６０〜２００℃とし、時間を１０ｓ〜２ｈとすることを特徴とする付記２８に記載の製造方法。

【0171】

（付記３０）
前記溶媒アニール処理に使用される溶媒はメチルベンゼン、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、クロロホルム、ｏ-ジクロロベンゼン、クロロベンゼン中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含み、前記溶媒アニール処理の時間を５ｓ〜２ｈとすることを特徴とする付記２８に記載の製造方法。

【0172】

（付記３１）
付記１〜１９中のいずれか１つに記載の有機光学活性層複合インクまたは付記２１〜２５中のいずれか１つに記載の有機光学活性層複合フィルムの有機太陽電池の製造での応用。

【0173】

（付記３２）
配置方向に沿って順次に配置される上部電極、上部電極界面装飾層、有機光学活性層、下部電極界面装飾層、及び下部電極を含む有機太陽電池であって、前記有機光活性層は付記２１〜２５中のいずれか１つに記載の有機光学活性層複合フィルムを含むことを特徴とする有機太陽電池。

【0174】

（付記３３）
その上に前記下部電極が設置される下部電極ベースを更に含むことを特徴とする付記３２に記載の有機太陽電池。

【0175】

（付記３４）
付記３２或いは３３に記載の有機太陽電池の製造方法であって、
（１）下部電極ベースを用意し、下部電極ベース上に下部電極を設置するステップと、
（２）前記下部電極上に下部電極界面装飾層を形成するステップと、
（３）付記１〜１９中のいずれか１つに記載の有機光学活性層複合インクによって前記下部電極界面装飾層上に有機光学活性層複合フィルムを形成するステップと、
（４）前記有機光学活性層複合フィルム上に上部電極界面装飾層を形成するステップと、
（５）前記上部電極界面装飾層上に上部電極を形成することによって前記有機太陽電池を得るステップと、を含むことを特徴とする製造方法。

【0176】

（付記３５）
ステップ（４）は、前記有機光学活性層複合フィルムの熱処理及び／又は溶媒アニール処理を行い、そして前記有機光学活性層複合フィルム上に上部電極界面装飾層を形成することを含むことを特徴とする付記３４に記載の製造方法。

【0177】

（付記３６）
前記溶媒アニール処理に使用される溶媒はメチルベンゼン、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、クロロホルム、ｏ-ジクロロベンゼン、クロロベンゼン中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むことを特徴とする付記３５に記載の製造方法。

【0178】

（付記３７）
前記溶媒アニール処理の時間を５ｓ〜２ｈとすることを特徴とする付記３５或いは３６に記載の製造方法。

【0179】

（付記３８）
前記有機光学活性層複合フィルムの熱処理温度を６０〜２００℃とし、時間を１０ｓ〜２ｈとすることを特徴とする付記３５に記載の製造方法。

【符号の説明】

【0180】

１ 上部電極
２ 上部電極界面装飾層
３ 有機光学活性層
４ 下部電極界面装飾層
５ 下部電極
６ 下部電極ベース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17a】

【図17b】

【図17c】

【図17d】

【手続補正書】

【提出日】2019年9月4日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子供与体材料と電子受容体材料と有機溶媒を含む有機光学活性層複合インクであって、有機アミノ化合物を更に含み、且つ前記有機光学活性層複合インクにおいて、電子供与体材料と電子受容体材料の合計質量に対して０．０１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の質量の有機アミノ化合物を含み、前記有機光学活性層複合インクにおいて、前記電子供与体材料と電子受容体材料の質量比が１０：１〜１：１０であり、前記電子供与体材料または電子受容体材料の濃度が１〜５０ｍｇ／ｍＬであることを特徴とする有機光学活性層複合インク。

【請求項2】

前記有機光学活性層複合インクにおいて、前記電子供与体材料と電子受容体材料の質量比が５：１〜１：５、好ましくは２：１〜１：２であることを特徴とする請求項１に記載の有機光学活性層複合インク。

【請求項3】

前記有機光学活性層複合インクにおいて、前記電子供与体材料または電子受容体材料の濃度が５〜２０ｍｇ／ｍＬ、好ましくは１０〜２０ｍｇ／ｍＬであることを特徴とする請求項１に記載の有機光学活性層複合インク。

【請求項4】

前記有機溶媒はｏ-ジクロロベンゼン、クロロベンゼン、クロロホルム、メチルベンゼン、ジメチルベンゼン、トリメチルベンゼン中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載の有機光学活性層複合インク。

【請求項5】

前記有機アミノ化合物は、式（１）、式（２）、式（１-１）、式（２-１）及び式（３）からなる群より選ばれた少なくとも１つに示される構造を有する有機アミノ化合物を含み、前記式（３）に示される構造を有する前記有機アミノ化合物はエチレンジアミンの誘導体又はアルキルエチレンジアミンであることを特徴とする請求項１に記載の有機光学活性層複合インク。

【化1】

【化2】

（ただし、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４は水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のヘテロアルキル基、又は置換若しくは無置換修飾された芳香族或いはへテロ芳香族π共役単位誘導体を示し、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８は水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のヘテロアルキル基、置換若しくは無置換修飾された芳香族或いはへテロ芳香族π共役単位誘導体、もしくはＲ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８中のいずれか２つの置換単位の結合によって形成される五員または六員環状構造を示す。）

【請求項6】

前記有機アミノ化合物は式（４）-式（８）中いずれか１つに示される構造を有するピペラジン誘導体から選ばれたものであること、又は前記有機アミノ化合物はピペラジンであることを特徴とする請求項１に記載の有機光学活性層複合インク。

【化3】

（ただし、Ｒ_９は水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のヘテロアルキル基、又は置換若しくは無置換修飾された芳香族或いはへテロ芳香族π共役単位誘導体を示す。）

【請求項7】

前記電子供与体材料は共役高分子電子供与体材料及び／又は共役有機低分子電子供与体材料を含み、
前記共役高分子電子供与体材料はポリ（３-ヘキシルチオフェン）、ＰＴＢ７、ＰＴＢ７-Ｔｈ、ＰｆｆＢＴ４Ｔ-２ＯＤ及びその構造改変体中のいずれか１種または２種以上の組合わせを含み、
前記共役有機低分子電子供与体材料はベンゾジチオフェンー及び／又はオリゴチオフェンを核とする低分子を含み、
前記共役有機低分子電子供与体材料はＤＲ３ＴＳＢＤＴ、ＤＲＣＮ７Ｔ及びその構造改変体中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載の有機光学活性層複合インク。

【請求項8】

前記電子受容体材料はフラーレン電子受容体材料、フラーレン誘導体系電子受容体材料及びフラーレン以外の電子受容体材料中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含み、
前記フラーレン電子受容体材料、フラーレン誘導体系電子受容体材料は[６,６]-フェニル-Ｃ_６１-酪酸メチルエステル、ＰＣ_７１ＢＭ、Ｂｉｓ-ＰＣ_６１ＢＭ及びＩＣ_６１ＢＡ中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含み、
前記フラーレン以外の電子受容体材料は有機共役性電子受容体材料を含み、
前記有機共役性電子受容体材料はペリレンジイミド誘導体、ナフタレンジイミド誘導体、イミダセン誘導体、フルオレン誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、サブフタロシアニン誘導体中のいずれか１種または２種以上の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載の有機光学活性層複合インク。

【請求項9】

請求項１に記載の有機光学活性層複合インクの製造方法であって、有機アミノ化合物、電子受容体材料及び電子供与体材料を有機溶媒中に溶解させ、均一に混合させることによって、前記有機光学活性層複合インクを得るステップを含むことを特徴とする製造方法。

【請求項10】

請求項１に記載の有機光学活性層複合インクで形成される有機光学活性層複合フィルム。

【請求項11】

ポリ（３-ヘキシルチオフェン）、ＰＴＢ７、ＰＴＢ７-Ｔｈ、ＰｆｆＢＴ４Ｔ-２ＯＤ及びその構造改変体中のいずれか１種または２種以上の組み合わせとする電子供与体材料と、[６,６]-フェニル-Ｃ_６１-酪酸メチルエステル、ＰＣ_７１ＢＭ、Ｂｉｓ-ＰＣ_６１ＢＭ及びＩＣ_６１ＢＡ中のいずれか１種または２種以上の組み合わせとする電子受容体材料と、式（１）、式（２）、式（１-１）及び式（２-１）中のいずれか１つに示される構造を有する有機アミノ化合物とで組み合わせて形成される複合体であることを特徴とする請求項１０に記載の有機光学活性層複合フィルム。

【化4】

（ただし、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４は水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のヘテロアルキル基、又は置換若しくは無置換修飾された芳香族或いはへテロ芳香族π共役単位誘導体を示し、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８は水素、置換若しくは無置換のＣ１〜Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ２０のヘテロアルキル基、置換若しくは無置換修飾された芳香族或いはへテロ芳香族π共役単位誘導体、もしくはＲ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８中のいずれか２つの置換単位の結合によって形成される五員または六員環状構造を示す。）

【請求項12】

前記有機光学活性層複合フィルムの厚さは８０ｎｍ〜２μｍで、
好ましくは８０〜２００ｎｍで、
好ましくは８０〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１０に記載の有機光学活性層複合フィルム。

【請求項13】

請求項１０に記載の有機光学活性層複合フィルムの製造方法であって、請求項１に記載の有機光学活性層複合インクの成膜処理を行うことによって有機光学活性層複合フィルムを形成するステップを含むことを特徴とする製造方法。

【請求項14】

前記成膜処理の方式は滴下成膜プロセス、スピンコート成膜プロセス、スプレコート成膜プロセス、インクジェットプリント成膜プロセス、スクリーン印刷成膜プロセス、ブレードコーティング成膜プロセス及びワイヤーバーコーティングプロセス中の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１３に記載の製造方法。

【請求項15】

前記成膜処理は前記有機光学活性層複合フィルムに対する熱処理及び／又は溶媒アニール処理を含み、
前記有機光学活性層複合フィルムの熱処理温度を６０〜２００℃とし、時間を１０ｓ〜２ｈとし、
前記溶媒アニール処理に使用される溶媒はメチルベンゼン、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、クロロホルム、ｏ-ジクロロベンゼン、クロロベンゼン中のいずれか１種または２種以上の組合わせを含み、前記溶媒アニール処理の時間を５ｓ〜２ｈとすることを特徴とする請求項１３に記載の製造方法。

【請求項16】

請求項１に記載の有機光学活性層複合インクの有機太陽電池の製造での応用。

【請求項17】

配置方向に沿って順次に配置される上部電極、上部電極界面装飾層、有機光学活性層、下部電極界面装飾層、及び下部電極を含む有機太陽電池であって、前記有機光活化層は請求項１０に記載の有機光学活性層複合フィルムを含むことを特徴とする有機太陽電池。

【請求項18】

その上に前記下部電極が設置される下部電極ベースを更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の有機太陽電池。

【請求項19】

請求項１７に記載の有機太陽電池の製造方法であって、
（１）下部電極ベースを用意し、下部電極ベース上に下部電極を設置するステップと、
（２）前記下部電極上に下部電極界面装飾層を形成するステップと、
（３）請求項１〜８中のいずれか１つに記載の有機光学活性層複合インクによって前記下部電極界面装飾層上に有機光学活性層複合フィルムを形成するステップと、
（４）前記有機光学活性層複合フィルム上に上部電極界面装飾層を形成するステップと、
（５）前記上部電極界面装飾層上に上部電極を形成することによって前記有機太陽電池を得るステップと、を含むことを特徴とする製造方法。

【請求項20】

ステップ（４）は、前記有機光学活性層複合フィルムの熱処理及び／又は溶媒アニール処理を行い、そして前記有機光学活性層複合フィルム上に上部電極界面装飾層を形成することを含み、
前記溶媒アニール処理に使用される溶媒はメチルベンゼン、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、クロロホルム、ｏ-ジクロロベンゼン、クロロベンゼン中のいずれか１種または２種以上の組合わせを含み、
前記溶媒アニール処理の時間を５ｓ〜２ｈとし、
前記有機光学活性層複合フィルムの熱処理温度を６０〜２００℃とし、時間を１０ｓ〜２ｈとすることを特徴とする請求項１９に記載の製造方法。

【国際調査報告】