有机半导体材料4B的分子再排列而形成晶体。换句话说，例如能够WlOnm级的适当的尺寸， 良P，W适合电荷分离的尺寸得到具有使作为n型有机半导体材料4B的PCBM与作为P型有机半 导体材料4A的PCDTBT发生相分离的相分离结构、作为n型有机半导体材料4B的PCBM形成晶 体的光电转换层4。运里，被侵入到内部的THF分子溶解的PCDTBT4A为了使表面能最小化而 从PCDTBT4A与PCBM4B的混合状态抽出，PCBM4B成为近球状，W填入运些间隙的方式， PCDTBT4A成为网状，PCDTBT4A与PCBM4B发生相分离。与此同时，成为近球状的PCBM4B的排列 状态为规则的，且至少部分地结晶化。
[0081] 特别是，如图3(B)所示，通过实施上述的蒸气处理，从而溶剂的分子(运里为THF分 子)渗透，被溶解而移动变得容易的P型有机半导体材料4A为了使表面能最小化，从表面侧 朝向P型有机半导体材料4A存在的内部移动。其结果，形成在表面侧（即，上侧)具有P型有机 半导体材料4A的比率低于平均比率的区域4U的光电转换层4。换句话说，形成在表面侧具有 Wn型有机半导体材料4B为主体的区域的光电转换层4。运里，在表面侧具有P型有机半导体 材料4A的比率低于平均比率的区域4U的光电转换层4的表面的上方形成阴极6(参照图1)。 因此，形成在阴极6侧包含P型有机半导体材料4A的比率低于平均比率的区域4U的光电转换 层4。如此，能够形成具有含有n型有机半导体材料4B的晶体的相分离结构和组成梯度结构 的光电转换层4。
[0082] 另外，在形成光电转换层4前，形成阳极2,进一步形成阳极侧缓冲层3(运里由 PCDTBT和亲和性高的氧化钢构成)时，涂布含有P型有机半导体材料4A和n型有机半导体材 料4B的混合液时，P型有机半导体材料4A优先吸附（堆积)于阳极侧缓冲层3的表面。由此，如 图3(A)所示，与光电转换层4的阳极侧缓冲层3接触的区域(缓冲层附近区域；阳极2侧的区 域）中的P型有机半导体材料4A的比率高于平均比率，且和与光电转换层4的缓冲层3接触的 区域相比，阴极6侧的区域中的P型有机半导体材料4A的比率低于平均比率。换句话说，同时 形成P型有机半导体材料4A的比率高于平均比率的区域化和P型有机半导体材料4A的比率 低于平均比率的区域（即，n型有机半导体材料4B的比率高于平均比率的区域）。如此，在阳 极侧缓冲层3上形成在阳极侦隱冲层3侧包含P型有机半导体材料4A的比率高于平均比率的 区域化、在与阳极侧缓冲层3相反的一侧包含P型有机半导体材料4A的比率低于平均比率的 区域的光电转换层4。然后，通过在W运样状态干燥的混合膜的表面实施上述蒸气处理，从 而溶剂的分子(运里为THF分子)渗透，被溶解而移动变得容易的P型有机半导体材料4A为了 使表面能最小化，从表面侧朝向存在P型有机半导体材料4A的内部移动。其结果，如图3(B) 所示，形成在表面侧（即，上侧；阴极6侧)具有P型有机半导体材料4A的比率低于平均比率的 区域4U的光电转换层4。换句话说，形成在表面侧具有Wn型有机半导体材料4B为主体的区 域的光电转换层4。运样，如图3(C)所示，形成如下结构，即在光电转换层4的表面侧（即，阴 极6侧)形成P型有机半导体材料4A的比率低的区域4U，在阳极侧缓冲层3侧形成P型有机半 导体材料4A的比率高于平均比率的区域化，在运些P型有机半导体材料4A的比率低的区域 4U与P型有机半导体材料4A的比率高于平均比率的区域化之间的中间区域4M，n型有机半导 体材料4B成为近球状的凝聚体，W填入运些间隙的方式，P型有机半导体材料4A成为网状， 包含形成有n型有机半导体材料4B的晶体的区域4C的结构。特别是由于被侵入到内部的溶 剂的分子(运里为THF分子)溶解而从n型有机半导体材料4B与P型有机半导体材料4A的混合 状态抽出的P型有机半导体材料4A与吸附于阳极侧缓冲层3的表面的P型有机半导体材料4A 形成一体的域时能够减小表面能，因此更多的P型有机半导体材料4A聚集在阳极侧缓冲层3 上。运样，通过设置阳极侧缓冲层3,从而形成具有更优选的组成梯度结构的光电转换层4。 如此，能够形成具有含有n型有机半导体材料4B的晶体的相分离结构和更优选的组成梯度 结构的光电转换层4(电荷分离层)4。
[0083] 接下来，对本实施方式的光电转换元件的制造方法进行具体说明。
[0084] 首先，在基板1(透明基板)上形成阳极2(透明电极）。
[0085] 接着，在阳极2上形成阳极侧缓冲层(运里为含有Mo化的层)3。
[0086] 接下来，在阳极侧缓冲层3上形成光电转换层4。
[0087] 换句话说，在形成于阳极2上的阳极侧缓冲层3的表面涂布含有非晶性的高分子化 合物(运里为PCDTBT)作为P型有机半导体材料4A、含有富勒締衍生物(运里为PCBM)作为n型 有机半导体材料4B的混合液(涂布工序），使其干燥(干燥工序）。
[0088] 接下来，将其暴露于含有与n型有机半导体材料4B相比优先溶解P型有机半导体材 料4A的溶剂(运里为作为有机溶剂的THF)的蒸气的气氛中。将其称为蒸气处理、有机溶剂蒸 气处理或THF处理。由此，如上所述，形成具有含有n型有机半导体材料4B的晶体的相分离结 构和更优选的组成梯度结构的光电转换层4。
[0089] 接着，在光电转换层4上形成也作为阴极侧缓冲层5发挥功能的空穴阻挡层(运里 为含有氣化裡的层）。
[0090] 其后，在空穴阻挡层5上形成阴极6(金属电极）。
[0091] 然后，例如在氮气氛中密封，完成光电转换元件。
[0092] 因此，根据本实施方式的光电转换元件及其制造方法，具有在低照度的室内光环 境(低照度条件)和高照度的太阳光环境(高照度条件)运两种条件下都能够得到高的光电 转换效率的优点。另外，根据本实施方式的光电转换元件的制造方法，能够容易地制造在低 照度的室内光环境和高照度的太阳光环境运两种条件下都能够得到高的光电转换效率的 光电转换元件。
[0093] 应予说明，本发明不限于上述实施方式中记载的构成，在不脱离本发明的主旨的 范围内可W进行各种变型。
[0094] 例如，在上述实施方式中，在涂布工序后进行干燥工序，但并不限定于此，例如，可 W将涂布工序和干燥工序在一个工序中同时进行。换句话说，在上述实施方式中，在涂布混 合液后的工序中使涂布的混合液干燥，但例如也可W将混合液的涂布和干燥在一个工序中 同时进行。
[0095] 另外，上述实施方式中，举出将光电转换元件用于有机薄膜型太阳能电池的情况 为例进行了说明，但不限定于此，例如也可W用于照相机等摄像装置的传感器等。
[0096] 实施例
[0097] W下，通过实施例进一步详细说明。但是，本发明不限定于W下的实施例。
[0098] 本实施例中，如下制作光电转换元件。
[0099] 首先，在玻璃基板上形成膜厚约150nm的口 0电极(阳极;下部电极）。
[0100] 接下来，通过真空蒸锻在作为阳极的ITO电极上的整面形成膜厚约6nm的氧化钢 (VI)层（阳极侧缓冲层）。
[0101] 接下来，将形成有ITO电极和氧化钢(VI)层的玻璃基板转移到内部充满氮的手套 箱中，将W重量比1:3含有作为P型有机半导体材料的PCDTBT和作为n型有机半导体材料的 PCBM(运里为[6，6]-苯基-C71 -下酸甲醋；W下称为PC7IBM)的单氯苯溶液(混合溶液;浓度 约2重量％)在约25°C(室溫)下通过旋涂成膜进行涂布，使其干燥。
[0102] 然后，将作为与n型有机半导体材料相比优先溶解P型有机半导体材料的溶剂的 THF的液溫设为约30°C而作为蒸气源，在含有THF的蒸气的饱和气氛中放置(暴露）。运里，将 如上所述涂布混合溶液并使其干燥而得的膜在使其溫度(设备溫度)为约25°C的状态下转 移到W液溫约30°C的THF为蒸气源而成为THF的饱和气氛的密闭容器中，静置。换句话说，进 行THF处理(蒸气处理）。
[0103] 如此形成具有约SOnm的厚度的光电转换层。
[0104] 接下来，不进行热处理，在如上形成并被暴露过的光电转换层上形成膜厚约Inm的 氣化裡层(空穴阻挡层）。运里，从上述密闭容器中取出，在如上形成并被暴露过的光电转换 层上形成膜厚约Inm的氣化裡层。
[0105] 其后，通过真空蒸锻在作为空穴阻挡层的氣化裡层上形成膜厚约150nm的侣电极 (阴极;上部电极）。
[0106] 然后，在氮气氛中密封，制作光电转换元件。
[0107] 运里，将THF的液溫设为约30°C，将设备溫度设为约25°C，改变放置于THF饱和气氛 中的时间（THF处理时间；暴露时间），制作多个光电转换元件(样品；光电转换层的厚度约 80nm)。W下，将它们称为实施例1的样品。
[0108] 除此W外，不进行THF处理，与上述实施例1的样品同样地制作光电转换元件。W 下，将其称为比较例1的样品。
[0109] 另外，将THF的液溫设为约30°C，将设备溫度设为约25°C，改变THF处理时间，制作 多个相对于实施例1的样品将光电转换层的厚度改变而为约150nm的光电转换元件。W下， 将其称为实施例2的样品。
[0110] 另外，不进行THF处理，与上述的实施例2的样品同样地制作光电转换元件。W下， 将其称为比较例2的样品。
[om]另外，将THF的液溫设为约25°C，将设备溫度设为约25°C，改变THF处理时间，制作 多个光电转换元件(样品;光电转换层的厚度约150nm)。W下，将它们称为实施例3的样品。 [om]另外，将THF的液溫设为约25°C，将设备溫度设为约25°C，改变THF处理时间，制作 多个相对于实施例3的样品将光电转换层的厚度改变而为约SOnm的光电转换元件。W下，将 它们称为实施例4的样品。
[011引另外，将THF处理时间设为2分钟，将THF液溫设为约40°C，将设备溫度设为约40°C， 制作光电转换层的厚度约SOnm的光电转换元件。W下，将它们称为实施例5的样品。
[0114] 运里，图4表示AM(大气质量）1.5、放射照度1 OOmW/cm2的太阳模拟器中的实施例1 和比较例1的各样品的相对于THF处理时间的光电转换特性(JV特性;光电转换参数）的变 化。另外，图5表示照度390LX、放射照度90iiW/cm 2的白色巧光灯下的实施例1和比较例1的各 样品的相对于THF处理时间的光电转换特性(JV特性;光电转换参数)的变化。
[011引首先，如图4所示，进行了 THF处理的实施例1的各样品（THF处理时间1分钟、2分钟） 的填充因子和短路电流密度在THF处理时间为1分钟时最大，相对于未进行THF处理的比较 例1的样品（THF处理时间O分钟），填充因子和短路电流密度提高。其结果，进行了 THF处理的 实施例1的各样品(THF处理时间1分钟、2分钟)相对于未进行THF处理的比较例1的样品(THF 处理时间O分钟），光电转换效率提高。特别是，在THF处理时间1分钟时得到最佳光电转换效 率。运样，进行了 THF处理的实施例1的各样品(THF处理时间1分钟、2分钟)相对于未进行THF 处理的比较例1的样品(THF处理时间O分钟），在高照度的太阳光环境(高照度条件)下，光电 转换效率提高，特别是在THF处理时间1分钟时得到最佳光电转换效率。
[0116] 接下来，如图5所示，在约1分半左右的时间内进行了 THF处理的实施例1的样品（运 里为THF处理时间1分钟）的填充因子和短路电流密度在THF处理时间1分钟时为最大，相对 于未进行THF处理的比较例1的样品（THF处理时间0分钟），填充因子和短路电流密度提高。 其结果，在约1分半左右的时间内进行了 THF处理的实施例1的样品（运里为THF处理时间1分 钟)相对于未进行THF处理的比较例1的样品(THF处理时间0分钟），光电转换效率提高。特别 是，在THF处理时间1分钟时得到最佳光电转换效率。运样在约1分半左右的时间内进行了 THF处理的实施例1的样品（运里为THF处理时间1分钟）相对于未进行THF处理的比较例1的 样品（THF处理时间0分钟），在低照度的室内光环境(低照度条件)下，光电转换效率提高，特 别是在THF处理时间1分钟时得到最佳光电转换效率。
[0117] 运样，通过在约1分半左右的时间内进行THF处理，相对于未进行THF处理的情况， 在低照度的室内光环境和高照度的太阳光环境运两种条件下，光电转换效率提高。特别是， 在低照度的室内光环境和高照度的太阳光环境运两种条件下，在THF处理时间1分钟时得到 最佳光电转换效率。
[011引运里，图6表示实施例1的样品（THF处理时间1分钟;THF液溫约30°C ;设备溫度约25 °C;光电转换层的厚度约80nm)和比较例1的样品(无 THF处理;光电转换层的厚度约80nm)的 太阳模拟器(AM(大气质量)1.5,放射照度lOOmW/cm2)中的I-V曲线(J-V曲线）。
[0119] 如图6所示，在太阳模拟器中的高照度条件下，实施例1的样品的I-V曲线在图6中 如实线A所示，比较例1的样品的I-V曲线在图6中如实线B所示。换句话说，实施例1的样品的 作为太阳模拟器中的IV参数的开路电压（Voc)约为0.889V，短路电流密度（Jsc)约为 8.56mA/cm 2，填充因子(FF)约为O . 65，光电转换效率约为5.0%。另一方面，比较例1的样品 的开路电压（Voc)约为0.893V，短路电流密度（Jsc)约为7.03mA/cm 2,填充因子(FF)约为 0.44,光电转换效率约为2.8%。应予说明，光电转换效率可W通过光电转换效率=(Voc X Jsc XFF)/入射光的放射照度X 100的公式求出。运样，实施例1的样品相对于比较例1的样 品，短路电流密度(Jsc)和填充因子(FF)提高，其结果，光电转换效率提高。换句话说，通过 在THF液溫约30°C、设备溫度约25°C的条件下进行1分钟THF处理，从而短路电流密度(Jsc) 和填充因子(F巧提高，其结果，光电转换效率提高。
[0120] 另外，图7表示实施例1的样品（THF处理时间1分钟;THF液溫约30°C ;设备