[发明专利]光伏元件

说明书

技术领域

本发明涉及光伏元件。

背景技术

太阳能电池作为对环境友好的电能源，它是可解决目前剧增的能量问题的有力的能源而受到关注。目前太阳能电池的光伏元件的半导体材料使用单晶硅、多晶硅、非晶硅、化合物半导体等的无机物。但是，使用无机半导体制造的太阳能电池与火力发电或原子能发电等发电方式相比成本高，因此尚未广泛普及至一般家庭。成本高的原因主要在于在真空且高温下形成半导体薄膜的工序。因此，作为有望使制造工序简化的半导体材料，使用共轭类聚合物或有机晶体等的有机半导体或有机染料的有机太阳能电池进行了研究。这样的有机太阳能电池中，可以通过涂布法制造半导体材料，因此可以使制造工序简化。

但是，使用共轭类聚合物等的以往的有机太阳能电池与以往的使用无机半导体的太阳能电池相比，光电转换效率低，因此尚未达到实用化。为了实现有机太阳能电池的实用化，必须开拓可实现更高的光电转换效率的方法。

提高有机太阳能电池的光电转换效率的方法例如可举出：在由铜酞菁和富勒烯的层合膜制成的光电转换层与银阴极之间设置电子提取层的方法。通过该方法，银阴极蒸镀可抑制光电转换层的劣化等，由此转换效率提高。还对使用在有机太阳能电池的电子提取层中导入离子性基团而成的材料进行了研究。

例如，公开了通过将导入了乙酸铵盐作为离子性基团的取代芴类聚合物(非专利文献1)等用作有机太阳能电池的电子提取层，使转换效率提高。

还公开了一种有机装置用电荷注入材料，其含有具有作为离子性基团的配位性官能团的芳族化合物；提示将其应用于有机太阳能电池的电子提取层(参照专利文献1、非专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-353401号公报(权利要求1、8)

非专利文献

非专利文献1：“Advanced Materials”, 2011年, 23卷, 4636-4643页

非专利文献2：“Advanced Functional Materials”, 2011年, 21卷, 4338-4341页。

发明内容

发明所要解决的课题

但是，根据本发明人的了解，以往的插入电子提取层来提高光电转换效率的效果在实际应用上看来尚不充分。其原因是，例如，对于如非专利文献1的芴类聚合物，因为具有共轭长度长的特征，如果层合，则由于吸收可见区的光而成为元件特性降低的原因，适用膜厚受到限制。薄的电子提取层难以均匀涂布，表面粗糙度容易增大，因此可能无法充分发挥电子提取层的功能。

本发明人还认为，对于如专利文献1或非专利文献2的芳族化合物，虽然单分子的共轭长度不长，但层合时由于层叠等而可能具有源于分子间相互作用的新的光吸收区。

因此，本发明的目的在于：通过将在可见光区不具有光吸收的有机材料用于电子提取层，提供具有更高的光电转换效率的光伏元件。

解决课题的方案

本发明人基于所述课题，着眼于不含有芳环和共轭双键的烷基化合物。从而，经过反复刻苦努力，发现通过将导入了特定的离子性基团的烷基化合物用于电子提取层，可获得光电转换效率优异的光伏元件。

即，本发明是一种光伏元件，该光伏元件至少具有依次排列的阳极、光电转换层、电子提取层和阴极，其特征在于：该电子提取层含有下述通式(1)所示的化合物。

[化1]

(R选自氢、可具有取代基的烷基；X^-选自-COO^-、-SO₃^-、-PO₄H^-、-PO₄^2-、-O-SO₃^-；M选自碱金属、碱土金属)。

发明效果

根据本发明可提供光电转换效率高的光伏元件。

附图说明

图1是表示本发明的光伏元件的一个方案的截面图。

具体实施方式

本发明的光伏元件至少具有依次排列的阳极、光电转换层、电子提取层和阴极，该电子提取层含有下述通式(1)所示的化合物。

[化2]