[發明專利]有機光電轉換元件

有效

• 申請號: 201080048245.1
• 申請日: 2010-10-26
• 公開（公告）號: CN102598337A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 加藤岳仁;吉村研;大西敏博
• 申請（專利權）人: 住友化學株式會社
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 蔣亭

技術領域

本發明涉及太陽能電池、光傳感器等光電設備中所用的有機光電轉換元件。

背景技術

有機光電轉換元件是具備由陽極及陰極構成的一對電極、和設于該一對電極間的有機活性層的元件。有機光電轉換元件中，將任何一個電極以透明材料構成，從設為透明的電極一側向有機活性層射入光。利用射入有機活性層的光的能量(hv)，在有機活性層中生成電荷(空穴及電子)，所生成的空穴朝向陽極，電子朝向陰極。所以，通過在電極處連接外部電路，就可以向外部電路提供電流(I)。

上述有機活性層由作為n型半導體材料的受電子性化合物和作為p型半導體材料的供電子性化合物構成。有將受電子性化合物和供電子性化合物混合使用而設為1層結構的有機活性層的情況、將含有受電子性化合物的受電子性層和含有供電子性化合物的供電子性層接合而設為2層結構的有機活性層的情況(例如參照專利文獻1)。

通常來說，前者的1層結構的有機活性層被稱作本體異質結型有機活性層，后者的2層層疊結構的有機活性層被稱作異質結型有機活性層。

前者的本體異質結型有機活性層中，受電子性化合物和供電子性化合物構成從一方的電極側連續到另一方的電極側的微細并且復雜的形狀的相，在相互分離的同時構成復雜的界面。所以，本體異質結型有機活性層中，含有受電子性化合物的相與含有供電子性化合物的相夾隔著很大面積的界面相接。由此，具有本體異質結型有機活性層的有機光電轉換元件與具有夾隔著平坦的1個界面使含有受電子性化合物的層與含有供電子性化合物的層相接的異質結型有機活性層的有機光電轉換元件相比，可以獲得更高的光電轉換效率。

有機光電轉換元件的有機活性層中所用的有機材料是基于π-π＊躍遷來實現光吸收的有機高分子化合物(專利文獻2)。但是，以往的有機光電轉換元件中，被作為有機活性層的主要負責光吸收的有機材料通常使用的供電子性化合物是1種，而且其吸收區域沒有覆蓋對于光電轉換來說有效的太陽光的波長區域。

針對于此，提出過通過組合2種以上的吸收波長不同的供電子性化合物來拓寬吸收區域而覆蓋有效的太陽光的波長區域的方案(專利文獻3)。

但是，專利文獻3中公開的組合了2種以上的供電子性化合物中，由于能量從能量高的激發態向低的狀態移動，向富勒烯等受電子性化合物的電子移動不夠充分，組合了2種以上的各個供電子性化合物的HOMO(最高占有分子軌道)能級及LUMO(最低非占有分子軌道)能級不匹配，因此空穴的傳輸受到妨礙，其結果是，光電轉換效率不一定升高。

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2009-084264號公報

[專利文獻2]日本特表平8-500701號公報

[專利文獻3]日本特開2005-32793號公報

發明內容

本發明通過作為有機活性層的供電子性化合物基于給定的組合基準來選定多種材料，而提供光電轉換效率高的有機光電轉換元件，提供采用了下述構成的有機光電轉換元件。

[1]一種有機光電轉換元件，其具有陽極、陰極以及設于該陽極與該陰極之間的有機活性層，有機活性層含有第一供電子性化合物、第二供電子性化合物和受電子性化合物，所述第一供電子性化合物的HOMO(最高占有分子軌道)的能級與所述第二供電子性化合物的HOMO(最高占有分子軌道)的能級之差為0.20eV以下。

[2]根據上述[1]中記載的有機光電轉換元件，其特征在于，第一供電子性化合物是具有以下述結構式(1)表示的結構單元及以下述通式(2)表示的結構單元中的至少一方的結構單元的有機高分子化合物。