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公開番号2024170887
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-11
出願番号2023087639
出願日2023-05-29
発明の名称光電変換素子、電子機器、及び電源モジュール
出願人株式会社リコー
代理人個人,個人
主分類H10K 30/50 20230101AFI20241204BHJP()
要約【課題】低照度の光に対する優れた光電変換効率を有する光電変換素子を提供する。
【解決手段】下記一般式(1)で表される構造を有する高分子材料を含有する光電変換層を有する。
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(ただし、上記一般式(1)中、R¹、R²、R³、及びR⁴は、炭素数2以上20以下の、アルキル基、チオアルキル基及びアルコキシ基のいずれかを示し、R¹とR³とが互いに異なる又はR²とR⁴とが互いに異なり、nは50以上1,000以下の整数を示し、X及びYはハロゲン又は水素を示す)
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光電変換層を有する光電変換素子であって、
前記光電変換層が、下記一般式（１）で表される構造を有する高分子材料と、Ｎ型半導体材料とを含有することを特徴とする光電変換素子。
JPEG
2024170887000017.jpg
58
140
（ただし、上記一般式（１）中、Ｒ
１
、Ｒ
２
、Ｒ
３
、及びＲ
４
は、炭素数２以上２０以下の、アルキル基、チオアルキル基及びアルコキシ基のいずれかを示し、Ｒ
１
とＲ
３
とが互いに異なる又はＲ
２
とＲ
４
とが互いに異なり、ｎは５０以上１，０００以下の整数を示し、Ｘ及びＹは、ハロゲン又は水素を示す）
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
前記一般式（１）のＲ
１
及びＲ
２
が炭素数２以上８以下のアルキル基である、請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
前記一般式（１）において、Ｒ
３
及びＲ
４
が炭素数１６以上２０以下のアルキル基である、請求項１から２のいずれかに記載の光電変換素子。
【請求項４】
前記一般式（１）において、Ｒ
１
及びＲ
３
並びにＲ
２
及びＲ
４
の少なくともいずれかの炭素数の差が、８以上１４以下である、請求項１から２のいずれかに記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記一般式（１）において、Ｘ及びＹが水素である、請求項１から２のいずれかに記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記一般式（１）において、Ｘがハロゲンであり、Ｙが水素である、請求項１から２のいずれかに記載の光電変換素子。
【請求項７】
前記Ｎ型半導体材料がフラーレン系Ｎ型半導体材料である、請求項１から２のいずれかに記載の光電変換素子。
【請求項８】
前記Ｎ型半導体材料が非フラーレン系Ｎ型半導体材料である、請求項１から２のいずれかに記載の光電変換素子。
【請求項９】
請求項１から２のいずれかに記載の光電変換素子と、前記光電変換素子と電気的に接続された装置と、を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
請求項１から２のいずれかに記載の光電変換素子と、前記光電変換素子と電気的に接続された電源ＩＣと、を有することを特徴とする電源モジュール。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子、電子機器、及び電源モジュールに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、電子回路における駆動電力が非常に少なくなり、来たるＩｏＴ（ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ）社会に向けて、微弱な電力（μＷオーダー）でもセンサ等の様々な電子部品を駆動することができるようになった。さらに、センサの活用に際し、その場で発電し消費できる自立電源として、環境発電素子への応用が期待されており、その中でも光電変換素子は光があればどこでも発電できる素子として注目を集めている。
前記環境発電素子においては、蛍光灯やＬＥＤランプなどの室内光で効率よく発電する素子がより求められている。一方で、低照度の光で高い光電変換効率を示す太陽電池は少なく、この中でも有機薄膜太陽電池は照度依存性が少ないことが知られている。
【０００３】
しかしながら、従来の有機薄膜太陽電池は、光源として主に太陽光を対象として開発が進められており、低照度の光に対して高い光電変換効率を有する材料の報告は極めて少ない。
【０００４】
これまでにＰ型有機半導体材料として、多種の共役高分子系P型有機半導体材料の開発が行なわれている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、低照度の光に対する優れた光電変換効率を有する光電変換素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための手段としての本発明の光電変換素子は、光電変換層を有する光電変換素子であって、
前記光電変換層が、下記一般式（１）で表される構造を有する高分子材料と、Ｎ型半導体材料とを含有することを特徴とする。
JPEG
2024170887000002.jpg
58
140
（ただし、上記一般式（１）中、Ｒ
１
、Ｒ
２
、Ｒ
３
、及びＲ
４
は、炭素数２以上２０以下の、アルキル基、チオアルキル基及びアルコキシ基のいずれかを示し、Ｒ
１
とＲ
３
とが互いに異なる又はＲ
２
とＲ
４
とが互いに異なり、ｎは５０以上１，０００以下の整数を示し、Ｘ及びＹは、ハロゲン又は水素を示す）
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、低照度の光に対する優れた光電変換効率を有する光電変換素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本発明に係る光電変換素子の層構成の一例を示す概略断面図である。
図２は、本発明に係る光電変換素子の他の層構成の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（光電変換素子）
前記光電変換素子としては、基板と、第一の電極と、電子輸送層と、光電変換層と、ホール輸送層と、第二の電極とを有し、更に必要に応じてその他の部材を有する。
本発明において「光電変換素子」とは、光エネルギーを電気エネルギーに変換する素子又は電気エネルギーを光エネルギーに変換する素子を表し、具体的には、太陽電池、フォトダイオードなどが挙げられる。
【００１０】
以下、本発明に係る光電変換素子について、図面を参照しながら説明する。
なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除などの当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用及び効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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