[發(fā)明專利]n型有機半導體薄膜的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480034764.0
• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN105308729B
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設計）人: 大谷直樹
• 申請（專利權）人: 日產化學工業(yè)株式會社
• 主分類號: H01L21/368
• 分類號: H01L21/368;B05D7/24;B32B9/00;C07H15/203;H01L51/46
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 王永紅

本發(fā)明提供n型有機半導體薄膜的制造方法，其通過將含有式(1)所示的富勒烯衍生物的溶液在基材涂布、在450℃以上進行燒成來制造n型有機半導體薄膜，能夠得到具有優(yōu)選的電離電位，并且在成膜面具有微小的凹凸或細孔的n型有機半導體薄膜。(式中，R¹～R⁵分別獨立地表示氫原子、糖基、或糖基的任意羥基被取代基取代的糖基即取代糖基，R⁶表示碳原子數1～5的烷基。其中，R¹～R⁵中至少1個為所述糖基或取代糖基。)

技術領域

本發(fā)明涉及n型有機半導體薄膜的制造方法，進一步詳細而言，涉及包含由具有單糖或糖醇殘基的富勒烯衍生物構成的n型半導體的、表面積較大的薄膜的制造方法。

背景技術

富勒烯具有優(yōu)異的電子傳輸性(受電子性)及耐熱性，廣泛用作有機薄膜太陽能電池等的有機裝置的n型半導體材料。

然而，由于無修飾的富勒烯在各種有機溶劑中的溶解性差，因此，難以通過濕式工藝進行成膜，該成膜通常通過作為干式工藝的蒸鍍法來進行。

另外，作為可通過濕式工藝進行成膜的富勒烯衍生物，已知有PCBM，但PCBM僅能溶解于特定有機溶劑，不僅以單體的成膜性差，而且與無修飾的富勒烯相比，電子傳輸性上也差。

有機薄膜太陽能電池具備具有空穴傳輸性(供電子性)的p型半導體和具有電子傳輸性(受電子性)的n型半導體，主要p型半導體吸收來自外部的光而激發(fā)，產生的激子擴散至這2個半導體的界面，因此，電子移動至n型半導體，由此引起電起所需的電荷分離。提高該電荷分離的效率關系到有機薄膜太陽能電池的光電轉換效率的提高，作為實現其的1個方法，可以舉出各半導體彼此的接觸面積的增大化。

從這樣的觀點考慮，例如報告有制備混合p型半導體材料和n型半導體材料的溶液并通過涂布法形成活性層，由此得到的太陽能電池的轉換效率大幅上升(非專利文獻1)。通過該方法得到的活性層由于供體/受體界面形成于活性層的層體全體，因此，一般稱為體異質結。

另外，作為可實現光電轉換效率提高的其它理想的結構，提出有超階層納米結構(非專利文獻2)。該結構中，為了防止電極附近的載體的再結合，與異質結不同，p型半導體和n型半導體分別分離而配置于電極，另一方面，該這2個半導體彼此以納米級水平的間隔整齊地接觸，因此，認為可抑制產生的載體的再結合的同時顯現高移動度，且可高密度地形成供體/受體界面。

以上的2個技術作為提高光電轉換效率的方法是熟知的，在體異質結中由于涂布p型半導體材料和n型半導體材料的混合液而形成界面，因此，不僅難以再現性良好地得到優(yōu)選的界面，而且存在因膜形成所需的燒成時的熱而引起界面變化的問題。

因此，為了提高光電轉換效率和提升元件的可靠性，超階層納米結構可以說優(yōu)選，但為了實現該結構，則需要進行半導體層的多孔質化或凹凸化等的表面積的增大化。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第2010/055898號

專利文獻2：特開2011-258944號公報

非專利文獻

非專利文獻1：Science,1995,270,pp.1789-1791

非專利文獻2：Chem.Rev.,2007,107,pp.1324-1338

發(fā)明內容

發(fā)明所要解決的課題

本發(fā)明是鑒于這樣的情況而完成的，其目的在于提供具有優(yōu)選的電離電勢的同時在成膜面具有微小的凹凸或細孔的、使用濕式工藝的n型有機半導體薄膜的制造方法。

用于解決課題的手段