[發(fā)明專利]有機(jī)光電轉(zhuǎn)換元件及其制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080046952.7
• 申請(qǐng)日: 2010-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN102576805A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 加藤岳仁;三谷明子;大西敏博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 住友化學(xué)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L51/42
• 分類號(hào): H01L51/42
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 蔣亭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于有機(jī)太陽(yáng)能電池、有機(jī)光傳感器等有機(jī)光電裝置中的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換元件以及其制造方法。

背景技術(shù)

有機(jī)光電轉(zhuǎn)換元件為具備由陽(yáng)極和陰極構(gòu)成的一對(duì)電極、以及設(shè)置于這一對(duì)電極間的有機(jī)活性層的元件。有機(jī)光電轉(zhuǎn)換元件中，由透明材料構(gòu)成任一個(gè)電極，使光從透明的電極側(cè)入射到有機(jī)活性層。通過(guò)入射到有機(jī)活性層的光的能量(hv)，在有機(jī)活性層中生成電荷(空穴和電子)，生成的空穴趨向于陽(yáng)極，電子趨向于陰極。因此，通過(guò)電極與外部電路連接，從而對(duì)外部電路供給電流(I)。

上述有機(jī)活性層由受電子性化合物(n型半導(dǎo)體)和供電子性化合物(p型半導(dǎo)體)構(gòu)成。存在如下情況：混合使用受電子性化合物(n型半導(dǎo)體)和供電子性化合物(p型半導(dǎo)體)，制成1層結(jié)構(gòu)的有機(jī)活性層的情況；以及使包含受電子性化合物的受電子性層與包含供電子性化合物的供電子性層接合，制成2層結(jié)構(gòu)的有機(jī)活性層的情況(例如參照專利文獻(xiàn)1)。

通常，前者的1層結(jié)構(gòu)的有機(jī)活性層被稱為本體異質(zhì)型有機(jī)活性層、后者的2層層疊結(jié)構(gòu)的有機(jī)活性層被稱為異質(zhì)結(jié)型有機(jī)活性層。

前者的本體異質(zhì)型有機(jī)活性層中，受電子性化合物和供電子性化合物構(gòu)成在一方電極側(cè)至另一方電極側(cè)連續(xù)的微細(xì)且復(fù)雜的形狀的相，這些相互相分離而形成復(fù)雜的界面。因此，本體異質(zhì)型有機(jī)活性層中，包含受電子性化合物的相和包含供電子性化合物的相隔著非常大面積的界面相接。因此，具有本體異質(zhì)型有機(jī)活性層的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換元件與具有如下所述的異質(zhì)結(jié)型有機(jī)活性層的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換元件相比，獲得更高的光電轉(zhuǎn)換效率，其中上述異質(zhì)結(jié)型有機(jī)活性層中，包含受電子性化合物的層與包含供電子性化合物的層連接的異質(zhì)結(jié)型有機(jī)活性層隔著平坦的1個(gè)界面相接。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2009-084264號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

光電轉(zhuǎn)換元件中除了有上述的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換元件以外，還有活性層使用結(jié)晶硅或無(wú)定形硅等無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料的無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換元件。與無(wú)機(jī)光電轉(zhuǎn)換元件相比，有機(jī)光電轉(zhuǎn)換元件存在通過(guò)涂布法等能夠在常溫下簡(jiǎn)易地制作有機(jī)活性層、且為輕量等優(yōu)點(diǎn)，另一方面還存在光電轉(zhuǎn)換效率低這樣的問(wèn)題點(diǎn)。

無(wú)論有機(jī)、無(wú)機(jī)，都存在使光電轉(zhuǎn)換元件的光電轉(zhuǎn)換效率提高這樣的至高期望，特別是對(duì)于有機(jī)光電轉(zhuǎn)換元件而言，正因?yàn)榫哂兄圃焐系膬?yōu)點(diǎn)，所以現(xiàn)狀是還要求進(jìn)一步提高光電轉(zhuǎn)換效率。

本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)狀而完成的，其課題在于，提供光電轉(zhuǎn)換效率高的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換元件及其制造方法。

為了解決上述課題，本發(fā)明提供采用了下述構(gòu)成的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換元件及其制造方法。

[1]一種有機(jī)光電轉(zhuǎn)換元件，其具有陽(yáng)極、陰極、以及設(shè)置于該陽(yáng)極與該陰極之間的有機(jī)活性層，上述有機(jī)活性層使用包含第一p型半導(dǎo)體材料、n型半導(dǎo)體材料和溶劑的溶液而形成，其中，

上述第一p型半導(dǎo)體材料的溶解度參數(shù)與上述溶劑的溶解度參數(shù)之差為2.9～6.5，上述n型半導(dǎo)體材料的溶解度參數(shù)與上述溶劑的溶解度參數(shù)之差為0～5。

[2]根據(jù)上述[1]所述的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換元件，作為構(gòu)成有機(jī)活性層的p型半導(dǎo)體材料，還包含第二p型半導(dǎo)體材料，該第二p型半導(dǎo)體材料的溶解度參數(shù)與上述溶劑的溶解度參數(shù)之差為2.8～6.5。

[3]根據(jù)上述[2]所述的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換元件，在將有機(jī)活性層中所含的p型半導(dǎo)體材料的重量的總計(jì)設(shè)為100的情況下，第二p型半導(dǎo)體材料的重量為50以下。

[4]一種用于獲得如下所述的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法，上述有機(jī)光電轉(zhuǎn)換元件具有陽(yáng)極、陰極、以及設(shè)置于該陽(yáng)極與該陰極之間有機(jī)活性層，上述有機(jī)活性層使用包含第一p型半導(dǎo)體材料、n型半導(dǎo)體材料和溶劑的溶液而形成，其中，

在上述第一p型半導(dǎo)體材料的溶解度參數(shù)與上述溶劑的溶解度參數(shù)之差為2.9～6.5、上述n型半導(dǎo)體材料的溶解度參數(shù)與上述溶劑的溶解度參數(shù)之差為0～5的范圍內(nèi)，選擇上述第一p型半導(dǎo)體材料、n型半導(dǎo)體材料、以及溶劑。

[5]根據(jù)上述[4]所述的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法，作為構(gòu)成有機(jī)活性層的p型半導(dǎo)體材料，進(jìn)一步使用第二p型半導(dǎo)體材料，在該第二p型半導(dǎo)體材料的溶解度參數(shù)與上述溶劑的溶解度參數(shù)之差為2.8～6.5的范圍內(nèi)，選擇上述第一p型半導(dǎo)體材料、第二p型半導(dǎo)體材料、n型半導(dǎo)體材料、以及溶劑。

[6]根據(jù)上述[5]所述的有機(jī)光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法，在將有機(jī)活性層中所含的p型半導(dǎo)體材料的重量的總計(jì)設(shè)為100的情況下，將第二p型半導(dǎo)體材料的重量設(shè)定為50以下。