有機太陽電池及びその製造方法

【課題】優秀な光電変換効率を有しつつ、低コストで製作可能な有機太陽電池及びその製造方法を提供する。
【解決手段】第１電極１０１と、第２電極１０８と、第１電極１０１および第２電極１０８の間に介在された光活性層１０４と、光活性層１０４および第２電極１０８の間に介在された電子抽出層１０６と、を含み、電子抽出層１０６は、イオン性高分子を含んだ有機太陽電池。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機太陽電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
全世界的に新再生エネルギーへの関心が高まっている現時点で、未来エネルギーとしての可能性と多様な長所とを有した有機太陽電池が注目を集めている。
シリコンを利用した無機太陽電池に比べ、有機太陽電池は、薄膜化及び低コスト製造が可能であり、今後各種フレキシブル素子に多様に適用されうるであろう。
尚、このような従来技術は広く一般に公知であるため、先行技術文献は示さない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在、有機太陽電池の特性改善のために、多様な研究及び開発が進められている。例えば、光活性層材料の熱処理、光活性層の表面処理のような光活性層の改善が試みられている。
しかし、有機太陽電池の光電変換効率の向上、製造コスト節減などの必要性は、依然として要求されている。
【０００４】
従って、本発明の目的は、優秀な光電変換効率を有しつつ、低コストで製作可能な有機太陽電池及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明に係る有機太陽電池の第一特徴構成は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に介在された光活性層と、前記光活性層および前記第２電極の間に介在された電子抽出層と、を含み、前記電子抽出層は、イオン性高分子を含んだ点にある。
【０００６】
本発明に係る有機太陽電池の第二特徴構成は、前記イオン性高分子が、下記化学式１Ａで表示される置換基を少なくとも一つ含む請求項１に記載の有機太陽電池。
【０００７】
［化１Ａ］

【０００８】
前記化学式１Ａで、ａは、０ないし３０の整数であり、Ｌ_１は、−Ｏ−、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_１０アルキレン基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_１０アルケニレン基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_２０アリーレン基、あるいは置換または非置換のＣ_３−Ｃ_２０ヘテロアリーレン基であり、ｐは、１ないし１０の整数であり、Ａ_１は、−ＣＯ_２Ｍ_１、−ＳＯ_３Ｍ_１または−ＰＯ_３Ｍ_１Ｍ_２であり、前記Ｍ_１及びＭ_２は、一価陽イオンである。
【０００９】
本発明に係る有機太陽電池の第三特徴構成は、前記化学式１Ａにおいて、Ｌ_１を−Ｏ−、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、フェニレン基、ナフチレン基またはアントリレン基とした点にある。
【００１０】
本発明に係る有機太陽電池の第四特徴構成は、前記化学式１Ａにおいて、前記Ｍ_１及びＭ_２が互いに独立して、水素またはアルカリ金属とした点にある。
【００１１】
本発明に係る有機太陽電池の第五特徴構成は、前記化学式１Ａが下記化学式１０Ａないし化学式１０Ｅのうちいずれか一つで表示される点にある。
【００１２】
［化１０Ａ］

【００１３】
［化１０Ｂ］

【００１４】
［化１０Ｃ］

【００１５】
［化１０Ｄ］

【００１６】
［化１０Ｅ］

【００１７】
前記化学式１０Ａないし化学式１０Ｅで、Ｍ_１はＨ、Ｌｉ、ＮａまたはＫである。
【００１８】
本発明に係る有機太陽電池の第六特徴構成は、前記イオン性高分子が、下記化学式２Ａで表示される反復単位、下記化学式３Ａで表示される反復単位、下記化学式４Ａで表示される反復単位、下記化学式５Ａで表示される反復単位、下記化学式６Ａで表示される反復単位、及び下記化学式７Ａで表示される反復単位のうち一つ以上を有する点にある。
【００１９】
［化２Ａ］

【００２０】
［化３Ａ］

【００２１】
［化４Ａ］

【００２２】
［化５Ａ］

【００２３】
［化６Ａ］

【００２４】
［化７Ａ］

【００２５】
前記化学式で、Ａｒ_１ないしＡｒ_３は、互いに独立して、Ｃ_１−Ｃ_３０アルキレン基、Ｃ_６−Ｃ_３０アリーレン基、Ｃ_３−Ｃ_３０ヘテロアリーレン基、Ｃ_５−Ｃ_３０シクロアルキレン基、少なくとも１つの第１基で置換されたＣ_１−Ｃ_３０アルキレン基、少なくとも１つの第２基で置換されたＣ_６−Ｃ_３０アリーレン基、少なくとも１つの第３基で置換されたＣ_３−Ｃ_３０ヘテロアリーレン基、または少なくとも１つの第４基で置換されたＣ_５−Ｃ_３０シクロアルキレン基であり、ｂないしｄは、互いに独立して、１ないし２０の整数であり、Ｒ_１ないしＲ_４，Ｒ_１１，Ｒ_１３，Ｒ_１４，Ｒ_１５，前記第１基，前記第２基，前記第３基及び前記第４基は、互いに独立して、水素（Ｈ）、ニトロ基（−ＮＯ_２）、シアノ基（−ＣＮ）、ヒドロキシル基（−ＯＨ）、ハロゲン原子、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_３０アルキル基、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_３０アルコキシ基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリール基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリールアルキル基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリールオキシ基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ_５−Ｃ_２０シクロアルキル基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_３０アルキルエステル基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリールエステル基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリールエステル基、−Ｎ（Ｑ_１）（Ｑ_２）、−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ_２、または前記化学式１Ａで表示される置換基であるが（ここで、Ｑ_１ないしＱ_２は、互いに独立して、水素、Ｃ_１−Ｃ_３０アルキル基、Ｃ_６−Ｃ_３０アリール基またはＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリール基である）、Ｒ_１ないしＲ_４，Ｒ_１１，Ｒ_１３，Ｒ_１４，Ｒ_１５，前記第１基，前記第２基，前記第３基及び前記第４基のうち少なくとも一つは、前記化学式１Ａで表示される置換基である。
【００２６】
本発明に係る有機太陽電池の第七特徴構成は、前記イオン性高分子が、下記化学式８Ａで表示される反復単位を有し、前記イオン性高分子の末端に、前記化学式１Ａで表示される置換基が結合しうる点にある。
【００２７】
［化８Ａ］

【００２８】
前記化学式８Ａで、Ｒ_２１ないしＲ_２４は、互いに独立して、水素（Ｈ）、ニトロ基（−ＮＯ_２）、シアノ基（−ＣＮ）、ヒドロキシル基（−ＯＨ）、ハロゲン原子、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_３０アルキル基、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_３０アルコキシ基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリール基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリールアルキル基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリールオキシ基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ_５−Ｃ_２０シクロアルキル基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_３０アルキルエステル基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリールエステル基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリールエステル基、−Ｎ（Ｑ_１）（Ｑ_２）、または−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ_２である（ここで、Ｑ_１ないしＱ_２は、互いに独立して、水素、Ｃ_１−Ｃ_３０アルキル基、Ｃ_６−Ｃ_３０アリール基またはＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリール基でありうる。
【００２９】
本発明に係る有機太陽電池の第八特徴構成は、前記イオン性高分子が、下記化学式３０Ａないし化学式３０Ｌのうちいずれか一つで表示される点にある。
【００３０】
［化３０Ａ］

【００３１】
［化３０Ｂ］

【００３２】
［化３０Ｃ］

【００３３】
［化３０Ｄ］

【００３４】
［化３０Ｅ］

【００３５】
［化３０Ｆ］

【００３６】
［化３０Ｇ］

【００３７】
［化３０Ｈ］

【００３８】
［化３０Ｉ］

【００３９】
［化３０Ｊ］

【００４０】
［化３０Ｋ］

【００４１】
［化３０Ｌ］

【００４２】
前記化学式で、ｎ、ｎ_１及びｎ_２は互いに独立して、１０ないし１，０００，０００の整数であり、Ｍ_１はＨ、Ｌｉ、ＮａまたはＫである。
【００４３】
本発明に係る有機太陽電池の第九特徴構成は、前記イオン性高分子の重量平均分子量（Ｍｗ）が１，０００ないし９０，０００，０００でありうる点にある。
【００４４】
本発明に係る有機太陽電池の第十特徴構成は、前記電子抽出層の厚みを０．１ｎｍないし１０ｎｍとした点にある。
【００４５】
本発明に係る有機太陽電池の第十一特徴構成は、前記電子抽出層の一面と、前記第２電極の一面とが互いに接触した点にある。
【００４６】
本発明に係る有機太陽電池の製造方法の第一特徴手段は、基板上に第１電極を形成する段階と、前記第１電極上に光活性層を形成する段階と、前記光活性層上にイオン性高分子を含んだ電子抽出層を形成する段階と、前記電子抽出層上に第２電極を形成する段階と、を含み、前記電子抽出層の形成段階は、前記イオン性高分子及び溶媒を含んだ混合物からなる第１層を形成する工程、及び前記第１層において、前記溶媒の一部以上を除去し、前記電子抽出層を収得する工程を含む点にある。
【００４７】
本発明に係る有機太陽電池の製造方法の第二特徴手段は、前記電子抽出層の形成段階において、前記第１層形成工程を、スピンコーティング法、インクジェット・プリンティング法、ノズル・プリンティング法、ディップコーティング法、電気泳動蒸着法、テープキャスティング法、スクリーン・プリンティング法、ドクターブレード・コーティング法、グラビア・プリンティング法、グラビアオフセット・プリンティング法、ＬＢ（Langmuir-Blodgett）法、または多層薄膜自己組立法を利用して行う点にある。
【発明の効果】
【００４８】
本発明の有機太陽電池は、優秀な光電変換効率を有しつつ、同時に、低コストで容易に薄膜で製作可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の有機太陽電池の断面図の概略図である。
【図２】図１の有機太陽電池の各層のエネルギー準位を示した図である。
【図３】比較例１及び実施例１の有機太陽電池の電圧−電流特性を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、添付された図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施例について詳細に説明すれば、次の通りである。
【００５１】
図１は、本発明の有機太陽電池の一具現例の断面を概略的に示した図である。図１の有機太陽電池は、第１電極１０１、正孔抽出層１０２、光活性層１０４、電子抽出層１０６及び第２電極１０８が順に積層された構造を有する。
【００５２】
第１電極１０１は、基板（図示せず）上に形成されうる。当該基板としては、一般的な半導体工程に使われる基板（例えば、シリコン基板など）、または太陽光などの外光を入射させることができる、実質的に透明（無色透明、着色透明または半透明）の物質からなる基板などを利用することができる。例えば基板としては、各種ガラス材料、各種金属酸化物、高分子基板などを利用することができる。当該金属酸化物の例としては、アルミニウム酸化物、モリブデン酸化物、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などを挙げることができ、前記高分子基板の例としては、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアクリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（polyallylate）、ポリイミド（polyimide）、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。基板は、互いに異なる１以上の物質の混合物からなる単一層でもあり、互いに異なる２以上の物質からなる個別層が積層された多層構造でもある。
【００５３】
第１電極１０１はアノードでありうる。第１電極１０１の材料は、大きい仕事関数を有する物質のうちから選択されている。例えば第１電極１０１は、透明であって伝導性にすぐれるＩＴＯ、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）などを利用することができる。または、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金、銀、金、銅、モリブデン、チタン、タンタル、及びこれらのうち２以上の組み合わせ（例えば、合金またはアルミニウム−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム−インジウム（Ｍｇ−Ｉｎ）またはマグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）の共蒸着層）、黒鉛などの各種炭素系材料などを利用することができる。第１電極１０１は、互いに異なる２種の物質を含むことができる。例えば第１電極１０１を、互いに異なる２種の物質を含んだ２層構造で形成することができるなど、多様な変形例が可能である。第１電極１０１は、選択された材料によって、スパッタリング法、蒸着法（気相蒸着法または熱蒸着法など）、イオンビーム・アシスト蒸着法（ＩＢＡＤ）、各種湿式コーティング法など、公知の多様な方法を利用して形成されうる。
【００５４】
第１電極１０１上には、正孔抽出層１０２が形成されている。正孔輸送層１０２は、光活性層１０４で生成された正孔を捕捉及び輸送し、第１電極１０１に伝達する役割を行う。
【００５５】
正孔抽出層１０２の材料として、伝導性高分子を使用することができる。伝導性高分子の例として、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリジフェニル、アセチレン、ポリ（ｔ−ブチル）ジフェニルアセチレン、ポリ（トリフルオロメチル）ジフェニルアセチレン、銅フタロシアニン（Ｃｕ−ＰＣ）、ポリ（ビストリフルオロメチル）アセチレン、ポリビス（Ｔ−ブチルジフェニル）アセチレン、ポリ（トリメチルシリル）ジフェニルアセチレン、ポリ（カルバゾール）ジフェニルアセチレン、ポリジアセチレン、ポリフェニルアセチレン、ポリピリジンアセチレン、ポリメトキシフェニルアセチレン、ポリメチルフェニルアセチレン、ポリ（ｔ−ブチル）フェニルアセチレン、ポリニトロフェニルアセチレン、ポリ（トリフルオロメチル）フェニルアセチレン、ポリ（トリメチルシリル）フェニルアセチレン、これらの誘導体及びこれらのうち２以上の組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００５６】
例えば正孔抽出層１０２の材料として、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを利用することができるが、これに限定されるものではない。
【００５７】
正孔抽出層１０２は、選択された材料によって、蒸着法（気相蒸着法または熱蒸着法など）、イオンビーム・アシスト蒸着法（ＩＢＡＤ）、各種湿式コーティング法など公知の多様な方法を利用して形成されうる。
【００５８】
正孔抽出層１０２の厚みは、１ｎｍないし５００ｎｍでありうる。正孔抽出層１０２の範囲が、前記範囲を満足する場合、駆動電圧の上昇なしに、優秀な正孔抽出性能を示すことができる。
【００５９】
光活性層１０４は、正孔抽出層１０２上に形成されている。光活性層１０４は、太陽光などの外光を吸収し、そこから正孔と電子とを生成させる役割を行う。
【００６０】
光活性層１０４は、電子供与物質と電子受容物質とを含んだ単一層構造、または電子供与物質を含んだ層と、電子受容物質を含んだ層とを複層構造であるなど、多様な構造を有する。
【００６１】
電子供与物質としては、π電子を含むｐ型伝導性高分子物質を利用することができる。電子供与物質として利用される伝導性高分子の具体的な例としては、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）、ポリシロキサンカルバゾール、ポリアニリン、酸化ポリエチレン、ポリ（１−メトキシ−４−（０−ディスパースレッド１）−２，５−フェニレン−ビニレン）、ポリ−［２−メトキシ−５−（２’−エトキシヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ［２−メトキシ−５−３（３’，７’−ジメチルオクチルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＤＭＯ−ＰＰＶ）、ポリ（（２，７−（９，９−ジオクチル）−フルオレン−alt−５，５−（４’，７’−ジ−２−チエニル−２’，１’，３’−ベンゾチアジアゾール））（ＰＦＤＴＢＴ）、ポリ［Ｎ’，０’−ヘプタデカニル−２，７−カルバゾール−alt−５，５−（４’，７’−ジ−２−チエニル−２’，１’，３’−ベンゾチアゾール]（ＰＣＰＤＴＢＴ）、ポリ［Ｎ’，９’−ヘプタデカニル−２，７−カルバゾール−alt−５，５−（４’，７’−ジ−２−チエニル−２’，１’，３’− ベンゾチアゾール]（ＰＣＤＴＢＴ）、ポリインドール、ポリカルバゾール、ポリピリジアジン、ポリイソチアナフタレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリビニルピリジン、ポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリピリジン、これらの誘導体などを含むが、これらに限定されるものではない。電子供与物質の具体例のうち２以上の組み合わせ（ブレンド、共重合体などをいずれも含む）の使用も、もちろん可能である。
【００６２】
電子受容物質の具体例としては、フラーレンまたはその誘導体（例えば、フラーレン誘導体である［６，６］−フェニル−Ｃ_６１酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）、ＣｄＳｅなどのナノ結晶、炭素ナノチューブ、ナノロッド・ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）、３，４，９，１０−ペリレン四酢酸ビスベンズイミダゾール（ＰＴＣＢＩ）などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００６３】
光活性層１０４は、電子供与物質としてＰ３ＨＴと、電子受容物質としてフラーレン誘導体であるＰＣＢＭとを含んだ単一層であるが、これに限定されるものではない。
【００６４】
光活性層１０４が、電子供与物質と電子受容物質との混合物を含む場合、電子供与物質と電子受容物質との重量比は、１０：１ないし１０：１００であるが、これに限定されるものではない。
【００６５】
光活性層１０４の厚みは、例えば１０ｎｍないし２，０００ｎｍでありうる。光活性層１０４は、選択された材料によって、一般的な蒸着法またはコーティング方法、例えば、スプレー、スピンコーティング、ディッピング、プリンティング、ドクターブレード、スパッタリングなどの方法を利用したり、または電気泳動法を利用して形成することができるが、これらに限定されるものではない。
【００６６】
電子抽出層１０６は光活性層１０４上に形成されている。電子抽出層１０６は、光活性層１０４で生成された電子を捕捉及び輸送し、第２電極１０８に伝達する役割を行う。
【００６７】
電子抽出層１０６はイオン性高分子を含む。これにより、第１電極１０１と第２電極１０８との仕事関数差が大きくなり、電子有機太陽電池の開放電圧（Ｖ_ＯＣ：open circuit voltage）が増大し、光活性層１０４から第２電極１０８への電子移動が促進され、短絡電流（Ｊ_ＳＣ：short circuit current）が増大しうる。従って、イオン性高分子を含んだ電子抽出層１０６を含んだ有機太陽電池の光電変換効率が向上しうる。
【００６８】
図２は、図１に図示された有機太陽電池の各層のエネルギー準位を図示したダイヤグラムであり、第１電極１０１のエネルギー準位２０１、光活性層１０４において、電子供与物質２０４ａのＨＯＭＯ（highest occupied molecular orbital）２１４、光活性層１０４において、電子受容物質２０４ｂのＬＵＭＯ（lowest unoccupied molecular orbital）２２４、第２電極１０８のエネルギー準位２０８が図示されている（ちなみに、図２には、電子供与物質２０４ａと電子受容物質２０４ｂとのエネルギー準位が区分されて図示されているだけであり、図２の光活性層１０４が、電子供与物質２０４ａを含んだ層と、電子受容物質２０４ｂを含んだ層とを個別的に含んだ二重層構造を有するものであると限定されるものではなく、便宜上、図２には、正孔抽出層１０２のエネルギー準位は図示していない）。
【００６９】
図１及び図２を参照すれば、太陽光などの外光に露出された有機太陽電池の光活性層１０４で生成された正孔は、電子供与物質２０４ａのＨＯＭＯ２１４から第１電極１０１に移動し、光活性層１０４で生成された電子は、電子受容物質２０４ｂのＬＵＭＯ２２４から電子抽出層１０６を経て、第２電極１０８に移動する。
【００７０】
ここで、電子抽出層１０６はイオン性高分子を含むので、図２に図示されているように、正電荷領域（δ＋）及び負電荷領域（δ−）を含んだ「双極子層」が形成されうるが、真空エネルギー準位２０６（点線部分）は上側にシフトされる。その結果、第１電極１０１の仕事関数と第２電極１０８の仕事関数との差が大きくなり、有機太陽電池の開放電圧が増大しうる。例えば真空エネルギー準位は、０．０５ｅＶ以上上側にシフトされるが、これに限定されるものではない。
【００７１】
また、前述のような真空エネルギー準位２０６のシフトは、光活性層１０４のＬＵＭＯ２２４と、第２電極１０８の仕事関数との差を低減させ、光活性層１０４で生成された電子が、第２電極１０８にさらに容易に伝えられる。従って、有機太陽電池の短絡電流が増大しうる。
【００７２】
電子抽出層１０６に含まれたイオン性高分子の双極子モーメントは、０．３デバイ以上、例えば、０．３６デバイないし１２デバイ（溶媒としてトルエンを使用し、３８．４℃で測定したデータ基準である）でありうる。前記範囲を満足させるイオン性高分子を採用した電子抽出層１０６は、真空エネルギー準位２０６のシフトを容易に達成することができる。
【００７３】
イオン性高分子は、下記化学式１Ａで表示される置換基を少なくとも一つ含むことができる。
【００７４】
［化１Ａ］

【００７５】
化学式１Ａにおいて、ａは、互いに独立して０ないし３０の整数である。例えばａが０である場合、Ａ_１はイオン性高分子の主鎖に直接連結される。ａは０ないし３０の整数のうちから多様に選択される。
【００７６】
化学式１Ａにおいて、Ｌ_１は、−Ｏ−、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_１０アルキレン基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_１０アルケニレン基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_２０アリーレン基、あるいは置換または非置換のＣ_３−Ｃ_２０ヘテロアリーレン基である。具体的には、Ｌ_１は、−Ｏ−、Ｃ_１−Ｃ_５アルキレン基、Ｃ_２−Ｃ_５アルケニレン基、Ｃ_６−Ｃ_１４アリーレン基またはＣ_２−Ｃ_１４ヘテロアリーレン基である。例えばＬ_１は、−Ｏ−、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、フェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基であるが、これらに限定されるものではない。一具現例で、ａが２である場合、Ｌ_１は、−Ｏ−及びプロピレン基であるなど、多様な例が可能である。
【００７７】
化学式１Ａにおいて、ｐは１ないし１０の整数である。ｐは、Ｌ_１によって変わりうる。例えばｐは、１、２、３または４であるが、これらに限定されるものではない。
【００７８】
化学式１ＡでＡ_１は、−ＣＯ_２Ｍ_１、−ＳＯ_３Ｍ_１または−ＰＯ_３Ｍ_１Ｍ_２である。
【００７９】
Ｍ_１及びＭ_２は、互いに独立して、水素またはアルカリ金属（例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋなど）でありうる。
【００８０】
化学式１Ａは、例えば、下記化学式１０Ａないし化学式１０Ｅのうちいずれか一つで表示されるが、これらに限定されるものではない。
【００８１】
［化１０Ａ］

【００８２】
［化１０Ｂ］

【００８３】
［化１０Ｃ］

【００８４】
［化１０Ｄ］

【００８５】
［化１０Ｅ］

【００８６】
化学式１０Ａないし化学式１０Ｅにおいて、Ｍ_１は、Ｈ、Ｌｉ、ＮａまたはＫである。
【００８７】
一方、電子抽出層１０６に含まれたイオン性高分子は、下記化学式２Ａで表示される反復単位、下記化学式３Ａで表示される反復単位、下記化学式４Ａで表示される反復単位、下記化学式５Ａで表示される反復単位、下記化学式６Ａで表示される反復単位、及び下記化学式７Ａで表示される反復単位のうち一つ以上を有する。
【００８８】
［化２Ａ］

【００８９】
［化３Ａ］

【００９０】
［化４Ａ］

【００９１】
［化５Ａ］

【００９２】
［化６Ａ］

【００９３】
［化７Ａ］

【００９４】
前記化学式で、Ａｒ_１ないしＡｒ_３は、互いに独立して、Ｃ_１−Ｃ_３０アルキレン基、Ｃ_６−Ｃ_３０アリーレン基（例えば、フェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、フルオレニレン基、スピロ−フルオレニレン基など）、Ｃ_３−Ｃ_３０ヘテロアリーレン基（例えば、チオフェニル基、ピロリレン基など）、Ｃ_５−Ｃ_３０シクロアルキレン基（例えば、シクロヘキシレン基など）、少なくとも１つの第１基で置換されたＣ_１−Ｃ_３０アルキレン基、少なくとも１つの第２基で置換されたＣ_６−Ｃ_３０アリーレン基（例えば、少なくとも１つの第２基で置換されたフェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、フルオレニレン基、スピロ−フルオレニレン基など）、少なくとも１つの第３基で置換されたＣ_３−Ｃ_３０ヘテロアリーレン基（例えば、少なくとも１つの第３基で置換されたチオフェニル基、ピロリレン基など）、または少なくとも１つの第４基で置換されたＣ_５−Ｃ_３０シクロアルキレン基（例えば、少なくとも１つの第４基で置換されたシクロヘキシレン基など）でありうる。
【００９５】
ｂないしｄは、互いに独立して、１ないし２０の整数のうちから選択される。
【００９６】
Ｒ_１ないしＲ_４，Ｒ_１１，Ｒ_１３，Ｒ_１４，Ｒ_１５，第１基，第２基，第３基及び第４基は、互いに独立して、水素（Ｈ）、ニトロ基（−ＮＯ_２）、シアノ基（−ＣＮ）、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_３０アルキル基、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_３０アルコキシ基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリール基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリールアルキル基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリールオキシ基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ_５−Ｃ_２０シクロアルキル基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_３０アルキルエステル基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリールエステル基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリールエステル基、−Ｎ（Ｑ_１）（Ｑ_２）、Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ_２、または前記化学式１Ａで表示される置換基であるが（ここで、Ｑ_１ないしＱ_２は、互いに独立して、水素、Ｃ_１−Ｃ_３０アルキル基、Ｃ_６−Ｃ_３０アリール基またはＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリール基である）、Ｒ_１ないしＲ_４，Ｒ_１１，Ｒ_１３，Ｒ_１４，Ｒ_１５，第１基，第２基，第３基及び第４基のうち少なくとも一つは、化学式１Ａで表示される置換基である。ここで、化学式１Ａについての説明は、前述のところを参照する。
【００９７】
Ｒ_１ないしＲ_４，Ｒ_１１，Ｒ_１３，Ｒ_１４，Ｒ_１５，第１基，第２基，第３基及び第４基は、互いに独立して、水素、Ｃ_１−Ｃ_１０アルキル基、Ｃ_１−Ｃ_１０アルコキシ基、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、化学式１Ａで表示される置換基などであるが、これらに限定されるものではない。
【００９８】
または、前記イオン性高分子は、下記化学式８Ａで表示される反復単位を有し、イオン性高分子の末端に、化学式１Ａで表示される置換基が結合しうる。
【００９９】
［化８Ａ］

【０１００】
化学式８Ａにおいて、Ｒ_２１ないしＲ_２４は互いに独立して、水素（Ｈ）、ニトロ基（−ＮＯ_２）、シアノ基（−ＣＮ）、ヒドロキシル基（−ＯＨ）、ハロゲン原子、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_３０アルキル基、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_３０アルコキシ基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリール基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリールアルキル基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリールオキシ基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ_５−Ｃ_２０シクロアルキル基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_３０アルキルエステル基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリールエステル基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリールエステル基、−Ｎ（Ｑ_１）（Ｑ_２）、または−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ_２（ここで、Ｑ_１ないしＱ_２は、互いに独立して、水素、Ｃ_１−Ｃ_３０アルキル基、Ｃ_６−Ｃ_３０アリール基またはＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリール基である）でありうる。化学式１Ａについての詳細な説明は、前述のところを参照する。
【０１０１】
イオン性高分子は、例えば化学式２Ａで表示される反復単位のうち１つの反復単位だけを含むホモポリマーでありうる。または、イオン性高分子は、例えば化学式２Ａで表示される反復単位のうち、互いに異なる２個の反復単位を含むコポリマーでありうる。または、イオン性高分子は、例えば化学式２Ａで表示される反復単位、及び化学式３Ａで表示される反復単位を含むコポリマーであるなど、前述の範囲内で多様な変形が可能である。
【０１０２】
電子抽出層１０６のイオン性高分子は、下記化学式３０Ａないし化学式３０Ｌのうちいずれか一つで表示されるが、これらに限定されるものではない。
【０１０３】
［化３０Ａ］

【０１０４】
［化３０Ｂ］

【０１０５】
［化３０Ｃ］

【０１０６】
［化３０Ｄ］

【０１０７】
［化３０Ｅ］

【０１０８】
［化３０Ｆ］

【０１０９】
［化３０Ｇ］

【０１１０】
［化３０Ｈ］

【０１１１】
［化３０Ｉ］

【０１１２】
［化３０Ｊ］

【０１１３】
［化３０Ｋ］

【０１１４】
［化３０Ｌ］

【０１１５】
前記化学式で、ｎ、ｎ_１及びｎ_２は互いに独立して１０ないし１，０００，０００の整数であり、Ｍ_１は、Ｈ、Ｌｉ、ＮａまたはＫである。
【０１１６】
イオン性高分子の重量平均分子量（Ｍｗ）は、１，０００ないし９０，０００，０００、例えば１０，０００ないし１００，０００でありうる。イオン性高分子の重量平均分子量の範囲が、前述のような範囲を満足する場合、電子抽出層１０６を含んだ混合物のコーティング性、粘度、フロー性などが向上し、優秀な界面特性を有する電子抽出層１０６を形成することができる。
【０１１７】
電子抽出層１０６の厚みは、０．１ｎｍないし１０ｎｍ、例えば１ｎｍないし４ｎｍでありうる。電子抽出層１０６の厚み範囲が、前述のところを満足するならば、駆動電圧の上昇なしに、図２に図示されているような真空エネルギー準位のシフト効果を得ることができる。
【０１１８】
電子抽出層１０６は、イオン性高分子及び溶媒を含んだ混合物からなる第１層を形成する工程、及び当該第１層において、前記溶媒の一部以上を除去して電子抽出層を収得する工程によって形成されうる。すなわち、電子抽出層１０６は、いわゆる「湿式工程」によって形成されうる。
【０１１９】
溶媒は、前述のような電子抽出層１０６に含まれるイオン性高分子と反応性はないが、混和性があり、熱などによって容易に除去されうる物質でありうる。例えば溶媒は、アルコール類（エチルアルコール）であるが、これに限定されるものではない。
【０１２０】
イオン性高分子及び溶媒を含んだ混合物からなる第１層は、電子抽出層１０６が形成される領域上に形成されうるが、例えば光活性層１０４上に形成されうる。
【０１２１】
第１層は、公知の多様な方法、例えば、スピンコーティング法、インクジェット・プリンティング法、ノズル・プリンティング法、ディップコーティング法、電気泳動蒸着法、テープキャスティング法、スクリーン・プリンティング法、ドクターブレード・コーティング法、グラビア・プリンティング法、グラビアオフセット・プリンティング法、ＬＢ（Langmuir-Blodgett）法、または多層薄膜自己組立法（layer-by-layer self-assembly）を利用して形成されうるが、これらに限定されるものではない。
【０１２２】
イオン性高分子及び溶媒を含んだ混合物からなる第１層において、溶媒の一部以上は、公知の多様な方法を利用して除去されうる。例えば第１層に対する熱処理、真空乾燥、ＵＶ処理などを行うことにより、第１層において、溶媒の一部以上が除去することができ、その結果、第１層は、イオン性高分子を含んだ電子抽出層１０６に変換されうる。
【０１２３】
このように電子抽出層１０６は、湿式工程に基づいた工程によって形成されうるが、前述のような電子抽出層１０６を具備した有機太陽電池は、高価な真空チャンバ、真空化装備などを要する蒸着法を利用して電子抽出層を形成する有機太陽電池に比べ、製造コストを節減することができる。また、湿式工程を利用して電子抽出層１０６を形成する場合、電子抽出層１０６下部の光活性層１０４の損傷が最小化または防止されうるので、有機太陽電池のフィルファクタ（fill factor）が増大しうる。
【０１２４】
電子抽出層１０６上には、第２電極１０８が形成されている。一具現例によれば、電子抽出層１０６上には、第２電極１０８が「直接」形成され、前記電子抽出層１０６の一面と、第２電極１０８の一面とが互いに接触しうる（図１参照）。すなわち、電子抽出層１０６と第２電極１０８との間に、他の電子輸送層、例えば、蒸着法を利用して形成されるＬｉＦ層が介在されない。
【０１２５】
第２電極１０８はカソードでありうる。第２電極１０８は、光活性層１０４での電子移動が容易なように、仕事関数の小さい物質を利用することができる。例えば第２電極１０８の材料としては、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、ナトリューム、カリウム、インジウム、イットリウム、リチウム、銀、鉛、セシウムなどの金属、またはこれらの２種以上の組み合わせを使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【０１２６】
本明細書で、「＊」は、隣接した元素または反復単位との結合サイトを示したものであり、当業者に容易に理解されうるものである。
本発明は、図面に図示された実施例を参考にして説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、当技術分野で当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解することができるであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まるものである。
【実施例】
【０１２７】
〔実施例１〕
ＩＴＯ基板（ＩＴＯがコーティングされたガラス基板）を準備した後、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｈ．Ｃ．Starck社のＣＬＥＶＩＯＳＰＨ）をスピンコーティングした後、２００℃で１０分間熱処理し、３５ｎｍ厚の正孔抽出層を形成した。次に、１，２−ジクロロベンゼン、ＰＣＢＭ及びＰ３ＨＴ（ＰＣＢＭ及びＰ３ＨＴの重量比は、１：１である）の混合物を６０℃で８時間撹拌した後、常温に冷却させて得た混合物を、当該正孔抽出層上にスピンコーティングした後、１５０℃で３０分間熱処理し、２１０ｎｍ厚の光活性層を形成した。次に、当該光活性層上に、化学式３０Ａ（Ｍ_１＝Ｎａ）のポリ（２，５−ビス（３−スルホネートプロポキシ）−１，４−フェニレンジナトリウム塩−alt−１，４−フェニレン）（Sigma-Aldrich社製（製品番号：６５９２２３））及び水を含んだ混合物をスピンコーティングした後、５０℃で０分間熱処理し、２．７ｎｍ厚のイオン性高分子含有電子抽出層を形成した。当該電子抽出層上に、Ａｌを１００ｎｍ厚に蒸着させ、第２電極を形成することによって、有機太陽電池を製作した。
【０１２８】
〔比較例１〕
イオン性高分子含有電子抽出層を形成していないという点を除いては、実施例１と同じ方法で有機太陽電池を製作した。
【０１２９】
〔評価例１〕
実施例１及び比較例１の有機太陽電池の電圧−電流密度特性を評価し、その結果を図３に図示した。電圧−電流密度特性の評価時、光源としては、キセノンランプを使用（前記キセノンランプの太陽条件（ＡＭ１．５）は、標準太陽電池を使用して補正する）し、１００ｍＷ／ｃｍ^２の光をそれぞれの有機太陽電池に照射した。
【０１３０】
一方、測定された電圧−電流グラフから計算された短絡電流（Ｊ_ＳＣ）、開放電圧（Ｖ_ＯＣ）、フィルファクタ（ＦＦ）から、光電変換効率（ＰＣＥ）（％）を計算し、下記表１に整理した。
【０１３１】
【表１】

【０１３２】
表１から、電子抽出層にイオン性高分子を採用した実施例１の有機太陽電池が、比較例１の有機太陽電池に比べ、優秀な特性を有するということを確認することができた。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明は、有機太陽電池及びその製造方法に利用できる。
【符号の説明】
【０１３４】
１０１第１電極
１０２正孔抽出層
１０４光活性層
１０６電子抽出層
１０８第２電極
２０１第１電極のエネルギー準位
２０４ａ電子供与物質
２０４ｂ電子受容物質
２０６真空エネルギー準位
２０８第２電極のエネルギー準位
２１４電子供与物質のＨＯＭＯ
２２４電子受容物質のＬＵＭＯ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に介在された光活性層と、前記光活性層および前記第２電極の間に介在された電子抽出層と、を含み、前記電子抽出層は、イオン性高分子を含んだ有機太陽電池。
【請求項２】
前記イオン性高分子が、下記化学式１Ａで表示される置換基を少なくとも一つ含む請求項１に記載の有機太陽電池。
［化１Ａ］

（前記化学式１Ａで、
ａは、０ないし３０の整数であり、
Ｌ_１は、−Ｏ−、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_１０アルキレン基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_１０アルケニレン基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_２０アリーレン基、あるいは置換または非置換のＣ_３−Ｃ_２０ヘテロアリーレン基であり、
ｐは、１ないし１０の整数であり、
Ａ_１は、−ＣＯ_２Ｍ_１、−ＳＯ_３Ｍ_１または−ＰＯ_３Ｍ_１Ｍ_２であり、
前記Ｍ_１及びＭ_２は、一価陽イオンである。）
【請求項３】
前記化学式１Ａにおいて、Ｌ_１が−Ｏ−、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、フェニレン基、ナフチレン基またはアントリレン基である請求項２に記載の有機太陽電池。
【請求項４】
前記化学式１Ａにおいて、前記Ｍ_１及びＭ_２が互いに独立して、水素またはアルカリ金属である請求項２に記載の有機太陽電池。
【請求項５】
前記化学式１Ａが下記化学式１０Ａないし化学式１０Ｅのうちいずれか一つで表示される請求項２に記載の太陽電池。
［化１０Ａ］

［化１０Ｂ］

［化１０Ｃ］

［化１０Ｄ］

［化１０Ｅ］

前記化学式１０Ａないし化学式１０Ｅで、Ｍ_１はＨ、Ｌｉ、ＮａまたはＫである。）
【請求項６】
前記イオン性高分子が、下記化学式２Ａで表示される反復単位、下記化学式３Ａで表示される反復単位、下記化学式４Ａで表示される反復単位、下記化学式５Ａで表示される反復単位、下記化学式６Ａで表示される反復単位、及び下記化学式７Ａで表示される反復単位のうち一つ以上を有する請求項１に記載の有機太陽電池。
［化２Ａ］

［化３Ａ］

［化４Ａ］

［化５Ａ］

［化６Ａ］

［化７Ａ］

（前記化学式で、
Ａｒ_１ないしＡｒ_３は、互いに独立して、Ｃ_１−Ｃ_３０アルキレン基、Ｃ_６−Ｃ_３０アリーレン基、Ｃ_３−Ｃ_３０ヘテロアリーレン基、Ｃ_５−Ｃ_３０シクロアルキレン基、少なくとも１つの第１基で置換されたＣ_１−Ｃ_３０アルキレン基、少なくとも１つの第２基で置換されたＣ_６−Ｃ_３０アリーレン基、少なくとも１つの第３基で置換されたＣ_３−Ｃ_３０ヘテロアリーレン基、または少なくとも１つの第４基で置換されたＣ_５−Ｃ_３０シクロアルキレン基であり、
ｂないしｄは、互いに独立して、１ないし２０の整数であり、
Ｒ_１ないしＲ_４，Ｒ_１１，Ｒ_１３，Ｒ_１４，Ｒ_１５，前記第１基，前記第２基，前記第３基及び前記第４基は、互いに独立して、水素（Ｈ）、ニトロ基（−ＮＯ_２）、シアノ基（−ＣＮ）、ヒドロキシル基（−ＯＨ）、ハロゲン原子、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_３０アルキル基、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_３０アルコキシ基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリール基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリールアルキル基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリールオキシ基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ_５−Ｃ_２０シクロアルキル基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_３０アルキルエステル基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリールエステル基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリールエステル基、−Ｎ（Ｑ_１）（Ｑ_２）、−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ_２、または下記化学式１Ａで表示される置換基であるが（ここで、Ｑ_１ないしＱ_２は、互いに独立して、水素、Ｃ_１−Ｃ_３０アルキル基、Ｃ_６−Ｃ_３０アリール基またはＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリール基である）、Ｒ_１ないしＲ_４，Ｒ_１１，Ｒ_１３，Ｒ_１４，Ｒ_１５，前記第１基，前記第２基，前記第３基及び前記第４基のうち少なくとも一つは、下記化学式１Ａで表示される置換基である。
［化１Ａ］

前記化学式１Ａで、
ａは、０ないし３０の整数であり、
Ｌ_１は、−Ｏ−、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_１０アルキレン基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_１０アルケニレン基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_２０アリーレン基、あるいは置換または非置換のＣ_３−Ｃ_２０ヘテロアリーレン基であり、
ｐは、１ないし１０の整数であり、
Ａ_１は、−ＣＯ_２Ｍ_１、−ＳＯ_３Ｍ_１または−ＰＯ_３Ｍ_１Ｍ_２であり、
前記Ｍ_１及びＭ_２は、一価陽イオンである。）
【請求項７】
前記イオン性高分子が、下記化学式８Ａで表示される反復単位を有し、前記イオン性高分子の末端に、下記化学式１Ａで表示される置換基が結合される請求項１に記載の有機太陽電池。
［化８Ａ］

（前記化学式８Ａで、
Ｒ_２１ないしＲ_２４は、互いに独立して、水素（Ｈ）、ニトロ基（−ＮＯ_２）、シアノ基（−ＣＮ）、ヒドロキシル基（−ＯＨ）、ハロゲン原子、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_３０アルキル基、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_３０アルコキシ基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリール基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリールアルキル基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリールオキシ基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ_５−Ｃ_２０シクロアルキル基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_３０アルキルエステル基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_３０アリールエステル基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリールエステル基、−Ｎ（Ｑ_１）（Ｑ_２）、または−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ_２である（ここで、Ｑ_１ないしＱ_２は、互いに独立して、水素、Ｃ_１−Ｃ_３０アルキル基、Ｃ_６−Ｃ_３０アリール基またはＣ_２−Ｃ_３０ヘテロアリール基である）。
［化１Ａ］

前記化学式１Ａで、
ａは、０ないし３０の整数であり、
Ｌ_１は、−Ｏ−、置換または非置換のＣ_１−Ｃ_１０アルキレン基、置換または非置換のＣ_２−Ｃ_１０アルケニレン基、置換または非置換のＣ_６−Ｃ_２０アリーレン基、あるいは置換または非置換のＣ_３−Ｃ_２０ヘテロアリーレン基であり、
ｐは、１ないし１０の整数であり、
Ａ_１は、−ＣＯ_２⁻Ｍ^＋または−ＳＯ_３⁻Ｍ^＋である。）
【請求項８】
前記イオン性高分子が、下記化学式３０Ａないし化学式３０Ｌのうちいずれか一つで表示される請求項１に記載の太陽電池。
［化３０Ａ］

［化３０Ｂ］

［化３０Ｃ］

［化３０Ｄ］

［化３０Ｅ］

［化３０Ｆ］

［化３０Ｇ］

［化３０Ｈ］

［化３０Ｉ］

［化３０Ｊ］

［化３０Ｋ］

［化３０Ｌ］

（前記化学式で、ｎ、ｎ_１及びｎ_２は互いに独立して、１０ないし１，０００，０００の整数であり、Ｍ_１はＨ、Ｌｉ、ＮａまたはＫである。）
【請求項９】
前記イオン性高分子の重量平均分子量（Ｍｗ）は、１，０００ないし９０，０００，０００である請求項１に記載の有機太陽電池。
【請求項１０】
前記電子抽出層の厚みが、０．１ｎｍないし１０ｎｍである請求項１に記載の有機太陽電池。
【請求項１１】
前記電子抽出層の一面と、前記第２電極の一面とが互いに接触している請求項１に記載の有機太陽電池。
【請求項１２】
基板上に第１電極を形成する段階と、
前記第１電極上に光活性層を形成する段階と、
前記光活性層上にイオン性高分子を含んだ電子抽出層を形成する段階と、
前記電子抽出層上に第２電極を形成する段階と、を含み、
前記電子抽出層の形成段階は、前記イオン性高分子及び溶媒を含んだ混合物からなる第１層を形成する工程、及び前記第１層において、前記溶媒の一部以上を除去し、前記電子抽出層を収得する工程を含む有機太陽電池の製造方法。
【請求項１３】
前記電子抽出層の形成段階において、前記第１層形成工程を、スピンコーティング法、インクジェット・プリンティング法、ノズル・プリンティング法、ディップコーティング法、電気泳動蒸着法、テープキャスティング法、スクリーン・プリンティング法、ドクターブレード・コーティング法、グラビア・プリンティング法、グラビアオフセット・プリンティング法、ＬＢ（Langmuir-Blodgett）法、または多層薄膜自己組立法を利用して行うことを特徴とする請求項１２に記載の有機太陽電池の製造方法。

【図１】