JP2003347568A - 光電変換素子及びその製造方法 - Google Patents

光電変換素子及びその製造方法

Info

Publication number
JP2003347568A
JP2003347568A JP2002149916A JP2002149916A JP2003347568A JP 2003347568 A JP2003347568 A JP 2003347568A JP 2002149916 A JP2002149916 A JP 2002149916A JP 2002149916 A JP2002149916 A JP 2002149916A JP 2003347568 A JP2003347568 A JP 2003347568A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode film
semiconductor layer
photoelectric conversion
film
conversion element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002149916A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobutaka Tanigaki
宣孝 谷垣
Kiyoshi Yatsuse
清志 八瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2002149916A priority Critical patent/JP2003347568A/ja
Publication of JP2003347568A publication Critical patent/JP2003347568A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光照射がない状態の暗電流を抑え、光による
電流のオン−オフ比を大きくして、フォトダイオードな
どの光電変換素子の性能低下を防止する。 【解決手段】 本発明は、陽極として機能する光透過性
電極膜を付着させた透明基板と、陰極として機能する金
属電極膜との間に有機物を用いた機能層を挟んで構成さ
れる。機能層は、n型半導体層としてチタン酸化物薄膜
3と、その表面に圧着掃引したp型半導体層としてのPP
Vの摩擦転写膜(有機半導体層)4とから構成される。
金属電極膜は、ポリ塩化ビニリデン製のフォイル6に金
を蒸着したもの(金電極膜5)を作製し、この金を蒸着
したフォイルを、金がPPVと接するように貼り付け、電
極として使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、陽極として機能す
る光透過性電極膜を付着させた透明基板と、陰極として
機能する金属電極膜との間に有機物を用いた機能層を挟
んで構成した光電変換素子及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】有機素子はトランジスタ、電界発光、太
陽電池、フォトダイオード等、様々な電子素子として検
討されているが、ここではフォトダイオードを例にとり
従来法による電極作製法について説明する。
【0003】以下に従来技術で作製した素子の製造方法
を示す。図5にその断面構造を示す。 1)光透過性電極膜(インジウム錫酸化物薄膜)2が透
明基板(ガラス基板)1の表面についた基板で、透明電
極として使用するITOガラスの表面(ITO側)に、n型半
導体層としてチタン酸化物薄膜3をスパッタ法で形成す
る。チタン酸化物薄膜3の厚さは200nmである。 2)次に、ペレット状に加圧成型した共役系高分子配向
膜(ポリパラフェニレンビニレン(PPV))4を300℃に
加熱した上記のチタン酸化物薄膜表面に圧着掃引して、
p型半導体層としてPPVの摩擦転写膜(有機半導体層)
4を形成する。PPVは可溶性誘導体から合成し、熱転化
によって不溶化したものである。 3)従来型の素子1ではこのPPV摩擦転写膜表面に金を
直接真空蒸着し電極膜5としていた。金電極の膜厚は20
nmから100nm程度である。
【0004】このように製造した素子のITO層2を陽
極、金の膜5を陰極として、電極2−5間に電圧をか
け、負荷にとりだされる電流の電圧依存を測定した。電
圧−電流特性を図6に示す。横軸は電圧で、縦軸は電流
を表している。また図6では素子のITO面から125mW/cm2
のハロゲンランプの白色光を照射した場合としない場合
を同時に示している。光を照射した場合、照射しない場
合に対してどれだけ多くの電流が負荷に流れたかによっ
てフォトダイオードとしての特性が決まる。この従来型
の素子1の場合光照射がない状態の暗電流がある程度流
れてしまうため、光による電流のオン−オフ比が大きく
とれず、性能が低下してしまっている。これは従来型の
素子1では直接金をPPV層4の上に蒸着したため金の一
部が素子中に入り込みショートしやすくなっているため
素子の性能が低下していると考えられる。電極5が素子
内部に侵入しないような工夫が必要である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような電極の素子
への侵入の問題はフォトダイオードに限らず、すべての
有機材料を用いた光電変換素子についても問題となる。
そこで、本発明は、係る問題点を解決して、光照射がな
い状態の暗電流を抑え、光による電流のオン−オフ比を
大きくして、フォトダイオードなどの光電変換素子の性
能低下を防止することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の光電変換素子及
びその製造方法は、陽極として機能する光透過性電極膜
を付着させた透明基板と、陰極として機能する金属電極
膜との間に有機物を用いた機能層を挟んで構成される。
この金属電極膜は、金属電極膜を蒸着させた高分子材料
製のフォイルを、該金属電極膜を光透過性電極膜に対向
させる側にして機能層に貼り付けることを特徴としてい
る。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、例示に基づき、本発明を説
明する。図1は、共役系高分子とチタン酸化物との積層
薄膜フォトダイオード(第1の素子)の断面を示す模式
図で、金属電極は高分子フォイルに蒸着したものを貼り
付けた構造になっている。
【0008】以下に第1の素子の製造方法を示す。 1)光透過性電極膜(インジウム錫酸化物薄膜)2が透
明基板(ガラス基板)1の表面についた基板で、透明電
極として使用するITOガラスの表面(ITO側)に、n型半
導体層としてチタン酸化物薄膜3をスパッタ法で形成す
る。チタン酸化物薄膜3の厚さは200nmである。 2)次に、ペレット状に加圧成型した共役系高分子配向
膜(ポリパラフェニレンビニレン(PPV))4を300℃に
加熱した上記のチタン酸化物薄膜表面に圧着掃引して、
p型半導体層としてPPVの摩擦転写膜(有機半導体層)
4を形成する。PPVは可溶性誘導体から合成し、熱転化
によって不溶化したものである。 3)図5に示したような従来型の素子では、このPPV摩
擦転写膜表面に金を直接真空蒸着し電極膜としていた
が、例示の第1の素子では、まずポリ塩化ビニリデン製
のフォイル6に金を蒸着したもの(金電極膜5)を作製
し、この金を蒸着したフォイルを、金がPPVと接するよ
うに貼り付け、電極として使用する。例えば、金がPPV
と接するようにフォイル6の背面から押さえることで貼
り付け電極として使用する。また、フォイル6のうち電
極として使用しない部分に接着剤をつけて固定すること
も可能である。金電極膜5の厚さは50nmである。このプ
ロセスにより図1にその断面を示す第1の素子が得られ
る。フォイルとしてはポリ塩化ビニリデンの他ポリエチ
レン、ポリエチレンテレフタレート等、フォイル化が可
能な高分子材料を用いることができる。また金電極膜に
代えて金以外に、銀、アルミニウム等、蒸着可能な金属
が使用可能である。
【0009】このように製造した素子のITO層2を陽
極、金の膜5を陰極として、電極2−5間に電圧をか
け、負荷にとりだされる電流の電圧依存を測定した。電
圧−電流特性を図2に示す。図2では素子のITO面から
光を照射した場合としない場合を同時に示している。光
を照射した場合、照射しない場合に対してどれだけ多く
の電流が負荷に流れたかによって光スイッチとしての特
性が決まる。素子に125mW/cm2のハロゲンランプの白色
光を照射した場合、従来型素子及び第1の素子とも光電
流の増大、光起電力が観測された。しかし、照射しない
場合、従来型素子では光照射時より弱いものの相当量の
電流が観測された。従来型の素子の場合、光照射がない
状態の暗電流がある程度流れてしまうため、光による電
流のオン−オフ比が大きくとれず、性能が低下してしま
っている。たとえば−0.6Vの電圧をかけた場合、従
来型の場合明暗の比が3.5倍程度となっている。これ
に対し、例示の第1の素子では明暗の比が180倍以上
となり、第1の素子の方が光スイッチとしての特性が高
い。第1の素子では光照射しない場合、暗電流が非常に
低く抑えられ、良好なオン−オフ特性が得られている。
これは従来型素子では直接金をPPV層の上に蒸着したた
め、金の一部が素子中に入り込みショートしやすくなっ
ているため素子の性能が低下していると考えられる。こ
れに対して第1の素子では金電極は後から貼り付けてい
るため素子を破壊しないので高い特性を保っていると考
えられる。
【0010】加えて従来型素子の構造ではでは蒸着電極
によるショートが起こりやすいため、素子の歩留まりが
悪いが、第1の素子の構造では作製したすべての素子で
フォトダイオードとして機能した。
【0011】本発明の有機素子用電極は、電界発光素子
にも適用可能である。図3にその素子構造(第2の素
子)の断面図を示す。ITOガラス(光透過性電極膜(イ
ンジウム錫酸化物薄膜)2が透明基板(ガラス基板)1
の表面についた基板で、透明電極として使用する)表面
(ITO側)に有機発光半導体層37、たとえばPPVのよう
な発光性の高分子を塗布する。従来型の素子ではこのPP
V膜表面にアルミニウムなどを直接真空蒸着し電極膜と
していた。発光層は厚すぎると電荷輸送が妨げられるた
め素子性能が低下してしまうので薄い方が望ましい。し
かしPPV膜が100nm以下程度と薄い場合、金属電極と透明
電極でショートが発生する可能性が高く、その場合、発
光層に電界がかからず素子として機能しない。本発明の
電極を用いる場合は、ポリ塩化ビニリデン製のフォイル
56にアルミニウムを蒸着したもの45を作製し、この
フォイルをアルミニウムがPPVと接するように貼り付け
電極として使用する。電極2を陽極と45を陰極として
間の37に電界をかけ発光させる。この場合、直接真空
蒸着していないため金属による発光層37のダメージが
なく、ショートも起こりにくい。
【0012】本発明の有機素子用電極は、太陽電池にも
適用可能である。図4にその素子構造(第3の素子)の
断面図を示す。ITOガラス(光透過性電極膜(インジウ
ム錫酸化物薄膜)2が透明基板(ガラス基板)1の表面
についた基板で、透明電極として使用する)表面(ITO
側)に光起電力を持つような有機半導体層38、たとえ
ばPPVのような正孔輸送性高分子にフラーレンのような
電子輸送性分子を混合したものを塗布する。従来型の素
子ではこのPPV複合膜表面にアルミニウムなどを直接真
空蒸着し電極膜としていた。光起電力を起こす38の層
は厚すぎると電荷輸送能の低さなどから光電変換効率の
低下を招くので薄い方が望ましい。PPV複合膜が100nm以
下程度と薄い場合、金属電極と透明電極でショートが発
生する可能性が高く、その場合、起電力が生じず素子と
して機能しない。本発明の電極を用いる場合は、ポリ塩
化ビニリデン製のフォイル56にアルミニウムを蒸着し
たもの45を作製し、このフォイルをアルミニウムがPP
Vと接するように貼り付け電極として使用する。光を透
明基板1側から照射したとき電極2と電極45の間に起
電力を生じる。この場合、直接真空蒸着していないため
金属による発光層38のダメージがなく、ショートも起
こりにくい。
【0013】
【発明の効果】本発明は、金属電極膜を蒸着させた高分
子材料製のフォイルを、該金属電極膜を光透過性電極膜
に対向させる側にして機能層に貼り付けることによって
構成したことによって、光照射がない状態の暗電流を抑
え、光による電流のオン−オフ比を大きくして、フォト
ダイオードなどの光電変換素子の性能低下を防止するこ
とを可能にし、また、機能層のダメージをなくし、電極
間のショートを起こりにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】共役系高分子とチタン酸化物との積層薄膜フォ
トダイオード(第1の素子)の断面を示す模式図で、金
属電極は高分子フォイルに蒸着したものを貼り付けた構
造になっている。
【図2】高分子フォイル上に蒸着した金電極を貼り付け
たフォトダイオード素子(第1の素子)の電流−電圧特
性を示す図である。
【図3】PPV薄膜電界発光素子(第2の素子)の断面を
示す模式図で、金属電極は高分子フォイルに蒸着したも
のを貼り付けた構造になっている。
【図4】PPV、フラーレン複合薄膜太陽電池(第3の素
子)の断面を示す模式図で、金属電極は高分子フォイル
に蒸着したものを貼り付けた構造になっている。
【図5】共役系高分子とチタン酸化物との従来型の積層
薄膜フォトダイオードの断面を示す模式図。
【図6】直接蒸着した金電極を用いたフォトダイオード
素子1の電流−電圧特性を示す図である。
【符号の説明】
1:ガラス基板 2:透明電極膜(インジウム錫酸化物) 3:n型半導体層(チタン酸化物膜) 4:有機p型半導体層(共役高分子膜、ポリパラフェニ
レンビニレン) 5:金属電極膜 6:高分子フォイル(ポリ塩化ビニリデン) 7:有機発光半導体層(ポリパラフェニレンビニレン) 8:有機光電変換層(ポリパラフェニレンビニレンとフ
ラーレンの複合膜)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陽極として機能する光透過性電極膜を付
    着させた透明基板と、陰極として機能する金属電極膜と
    の間に有機物を用いた機能層を挟んで構成した光電変換
    素子において、 前記金属電極膜は、金属電極膜を蒸着させた高分子材料
    製のフォイルを、該金属電極膜を前記光透過性電極膜に
    対向させる側にして前記機能層に貼り付けることによっ
    て構成したことから成る光電変換素子。
  2. 【請求項2】 前記機能層が、n型半導体層と、その上
    のp型半導体層としての有機半導体層とから構成され
    て、積層薄膜フォトダイオードとして機能する請求項1
    に記載の光電変換素子。
  3. 【請求項3】 前記機能層が、発光性の高分子材料から
    成る有機発光半導体層であって、電界発光素子として機
    能する請求項1に記載の光電変換素子。
  4. 【請求項4】 前記機能層が、光起電力を持つ有機半導
    体層であって、太陽電池として機能する請求項1に記載
    の光電変換素子。
  5. 【請求項5】 陽極として機能する光透過性電極膜を付
    着させた透明基板と、陰極として機能する金属電極膜と
    の間に有機物を用いた機能層を挟んで構成した光電変換
    素子の製造方法において、 前記金属電極膜は、金属電極膜を蒸着させた高分子材料
    製のフォイルを、該金属電極膜を前記光透過性電極膜に
    対向させる側にして前記機能層に貼り付けることから成
    る光電変換素子の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記機能層が、n型半導体層と、その上
    のp型半導体層としての有機半導体層とから構成され
    て、積層薄膜フォトダイオードとして機能する請求項5
    に記載の光電変換素子の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記機能層が、発光性の高分子材料から
    成る有機発光半導体層であって、電界発光素子として機
    能する請求項5に記載の光電変換素子の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記機能層が、光起電力を持つ有機半導
    体層であって、太陽電池として機能する請求項5に記載
    の光電変換素子の製造方法。
JP2002149916A 2002-05-24 2002-05-24 光電変換素子及びその製造方法 Pending JP2003347568A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002149916A JP2003347568A (ja) 2002-05-24 2002-05-24 光電変換素子及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002149916A JP2003347568A (ja) 2002-05-24 2002-05-24 光電変換素子及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003347568A true JP2003347568A (ja) 2003-12-05

Family

ID=29767892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002149916A Pending JP2003347568A (ja) 2002-05-24 2002-05-24 光電変換素子及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003347568A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004335737A (ja) * 2003-05-07 2004-11-25 Dainippon Printing Co Ltd 有機薄膜太陽電池の製造方法および転写シート
KR100993846B1 (ko) 2008-07-30 2010-11-11 고려대학교 산학협력단 태양전지, 그 제조방법 및 이를 제조하기 위한 태양전지제조장치
CN107787255A (zh) * 2015-06-24 2018-03-09 皇家飞利浦有限公司 换能器转移堆叠体

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004335737A (ja) * 2003-05-07 2004-11-25 Dainippon Printing Co Ltd 有機薄膜太陽電池の製造方法および転写シート
JP4578065B2 (ja) * 2003-05-07 2010-11-10 大日本印刷株式会社 有機薄膜太陽電池の製造方法および転写シート
KR100993846B1 (ko) 2008-07-30 2010-11-11 고려대학교 산학협력단 태양전지, 그 제조방법 및 이를 제조하기 위한 태양전지제조장치
CN107787255A (zh) * 2015-06-24 2018-03-09 皇家飞利浦有限公司 换能器转移堆叠体
US10517636B2 (en) 2015-06-24 2019-12-31 Koninklijke Philips N.V. Transducer transfer stack
CN107787255B (zh) * 2015-06-24 2020-09-29 皇家飞利浦有限公司 换能器转移堆叠体

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6420031B1 (en) Highly transparent non-metallic cathodes
US6469437B1 (en) Highly transparent organic light emitting device employing a non-metallic cathode
Friend et al. Polymer diodes
CN1812154B (zh) 有机光敏光电器件
US7358538B2 (en) Organic light-emitting devices with multiple hole injection layers containing fullerene
KR100726061B1 (ko) 다수의 전기 접속된 유기 광전자 소자와 이를 마련하는방법
CN102694124B (zh) 有机光敏光电器件
US8759884B2 (en) Electronic device and method of manufacturing the same
US7157851B2 (en) Self-charging organic electroluminescent display device
US20090108757A1 (en) One-piece organic light emitting diode display device with an energy-recycling feature and high contrast
US20080142079A1 (en) Photovoltaic cell
JP2005500700A (ja) 有機発光ダイオード、有機発光ダイオードの製造方法および有機発光ダイオードの使用
JP2002289353A (ja) 有機半導体ダイオード
KR101423476B1 (ko) 무기 반도체 연결층을 갖는 전기-광학적으로 능동의 스택형 유기 다이오드
CN111063680A (zh) 一种基于交流驱动平面型显示单元的上转换器件
US9577196B2 (en) Optoelectronics integration by transfer process
CN113284920A (zh) 一种柔性钙钛矿叠层式波长上转换传感器
JP2003347568A (ja) 光電変換素子及びその製造方法
JP2002289878A (ja) 有機半導体ダイオード
KR101087903B1 (ko) 양면 수광 유기태양전지
KR101206758B1 (ko) 이종 적층형 박막 태양전지 및 그 제조방법
KR20130039357A (ko) 태양전지 모듈을 구비하는 발광모듈 어셈블리
JPH06275864A (ja) 光−光変換素子
KR101682714B1 (ko) 전력 재활용 유기소자 및 이의 제조 방법
EP3467893B1 (en) Organic light-emitting diode device and preparation method therefor, and array substrate and display apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070117

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070206

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070703