JP2009231610A - 有機太陽電池及び有機太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な構成としながら開放電圧を向上させること。
【解決手段】有機太陽電池1は、基板上に形成された第1電極3と、その第1電極3上に形成されており、モリブデン酸化物を材質とするp型半導体層5a及び、電子受容性有機半導体を材質とするn型半導体層5bを有する光電変換層5と、その光電変換層5上に形成されており第1電極3と対をなす第2電極7と、を有する。このようにすると、有機太陽電池1は、第1電極3と第2電極7との間の開放電圧を従来よりも向上させることができる。
【選択図】図1
【解決手段】有機太陽電池1は、基板上に形成された第1電極3と、その第1電極3上に形成されており、モリブデン酸化物を材質とするp型半導体層5a及び、電子受容性有機半導体を材質とするn型半導体層5bを有する光電変換層5と、その光電変換層5上に形成されており第1電極3と対をなす第2電極7と、を有する。このようにすると、有機太陽電池1は、第1電極3と第2電極7との間の開放電圧を従来よりも向上させることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、光電変換層が吸収した光に応じて発電する有機太陽電池等に関する。
近年、環境保護活動が盛んになりつつあり、太陽光線を利用した太陽電池の開発が盛んに行われている。このような太陽電池としては、p型無機半導体層をn型有機半導体層とが積層されたpn接合層を具備するいわゆるハイブリッド型の有機太陽電池が存在している(特許文献1参照)。
特開2001−7355号公報(図1)
このような有機太陽電池においては、研究開発により開放電圧の向上が望まれるが、現在のところ開放電圧のメカニズムについては解明が進んでおらず、そのメカニズムについて解明を進めるべく様々な研究開発がなされている。
本発明が解決しようとする課題には、上記した問題が一例として挙げられる。
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、基板と、前記基板上に形成された第1電極と、前記第1電極上に形成されており、モリブデン酸化物を材質とするp型半導体層及び、電子受容性有機半導体を材質とするn型半導体層を有する光電変換層と、前記光電変換層上に形成されており前記第1電極と対をなす第2電極とを有する。
上記課題を解決するために、請求項7記載の発明は、基板上に第1電極を形成する第1電極形成ステップと、前記第1電極上に、モリブデン酸化物を材質とするp型半導体層を形成するp型半導体層形成ステップと、前記p型半導体層上に、電子受容性有機半導体を材質とするn型半導体層を形成するn型半導体層形成ステップと、前記p型半導体層及び前記n型半導体層で構成された光電変換層上に第2電極を形成する第2電極形成ステップとを有する。
上記課題を解決するために、請求項8記載の発明は、基板上に第1電極を形成する第1電極形成ステップと、前記第1電極上に、モリブデン酸化物を材質とする第1p型半導体層を形成する第1p型半導体層形成ステップと、前記第1p型半導体層上に、電子受容性有機半導体を材質とする第1n型半導体層を形成する第1n型半導体層形成ステップと、前記第1p型半導体層及び前記第1n型半導体層で構成された第1光電変換層上に中間層を形成する中間層形成ステップと、前記中間層上に、モリブデン酸化物を材質とする第2p型半導体層を形成する第2p型半導体層形成ステップと、前記第2p型半導体層上に、電子受容性有機半導体を材質とする第2n型半導体層を形成する第2n型半導体層形成ステップと、前記第2n型半導体層上に第2電極を形成する第2電極形成ステップとを有する。
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態における有機太陽電池1の構成例を示す断面図である。有機太陽電池1は、基板4、第1電極3、光電変換層5及び第2電極7を有する。
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態における有機太陽電池1の構成例を示す断面図である。有機太陽電池1は、基板4、第1電極3、光電変換層5及び第2電極7を有する。
この基板4は、ガラス又はフィルムなどの透明な部材である。この基板4上には、例えばITO(Indium Tin Oxide)を材質とする透明な第1電極3が形成されている。この第1電極3上には光電変換層5が形成されている。この光電変換層5はp型材料(p型半導体層に相当)及びn型材料(n型半導体層に相当)によって構成されている。この光電変換層5上には第2電極7が形成されている。この光電変換層5は、電子供与性材料及び電子受容性材料を有する。また基板4は絶縁膜が形成された金属箔または不透明な絶縁体でも良い。この場合、第1電極3は金属または透明な部材とし、第2電極7は透明として、第2電極側7から光を入射するようにする。
このような構成の有機太陽電池1は、その外部から入射した光(以下「外部光」という)Lが透明な基板4及び第1電極3を透過し、光電変換層5に到達する。この光電変換層5では、例えば太陽光スペクトルに吸収スペクトルを持つ電子供与性材料又は電子受容性材料を用いることにより、太陽光の光Lを吸収するようになる。
例えば電子供与性材料で光Lが吸収されると、励起子が生成され、電子受容性材料と電子供与性材料との接触界面で電荷分離が起こり、電子と正孔(ホール)を発生させる。このうち電子は電子受容性材料へ、正孔は電子供与性材料へ移動し、第1電極3及び第2電極7へ到達する。到達した電子と正孔は電気エネルギーとして外部回路へ取り出される。また、第1電極3及び第2電極7との間には光電変換層5の内部で発生した起電力によって電圧(開放電圧)が発生している。この開放電圧が大きいほど、有機太陽電池1から取り出すことができる電気エネルギーは大きくなる。
本実施形態においては、電子供与性材料が電子供与性を有する無機半導体(後述するp型半導体層5aに相当)であり、電子受容性材料が電子受容性を有する有機半導体(後述するn型半導体層5bに相当)である。このうち電子供与性材料の材質としては、モリブデン酸化物、例えばMoO3が用いられる。なお、上記電子供与性材料としては、これらに限定されず、電子供与性のある材料であればその他の材料を採用しても良い。一方、上記電子受容性材料としては、例えばフラーレン又はフラーレン誘導体を用いる。このフラーレンとしては、例えばC60を挙げることができ、その他にもC70なども利用することができる。なお、上記電子受容性材料としては、これらに限定されず、電子受容性のある材料であればその他の材料を採用しても良い。
図2は、図1に示す有機太陽電池1の構成を採用した場合の開放電圧の一例及び比較例としての一般的な開放電圧を示す図である。
有機太陽電池1では、その光電変換層5のp型半導体層5aが厚さ10nmのMoO3であり、かつ、n型半導体層5bが厚さ40nmのC60であるものと例示している(図示の実施例に相当)。一方、比較例の有機太陽電池では、その光電変換層5のp型半導体層5aが厚さ10nmのCuPcであり、かつ、n型半導体層5bが厚さ40nmのC60であるものと例示している(図示の比較例に相当)。つまり、比較例の有機太陽電池では、p型半導体層5aとしてMoO3の代わりにCuPcを用いて作製した光電変換素子である。CuPcは、有機光電変換素子に用いられる代表的な有機半導体である。
第1実施形態による有機太陽電池1は、その開放電圧が1.25[V]であり、1[V]を超える非常に大きな値を示している。従来の有機太陽電池は、その開放電圧が0.1[V]〜0.7[V]程度しかなく、比較例の有機太陽電池においても0.4V程度となっている。第1実施形態における有機太陽電池1は、既存の有機太陽電池と比較して高性能であるといえる。また、無機半導体による太陽電池や化学電池などの一般的な電力発生素子と比較しても、上述した1.25[V]は非常に大きい値といえる。
有機太陽電池1の構成例は以上のようであり、次にこの有機太陽電池1の製造方法の一例について図1及び図2を参照しつつ説明する。
図3〜図7は、それぞれ第1実施形態における有機太陽電池1の製造方法によって有機太陽電池1を製造する様子の一例を示す断面図である。
<第1電極形成ステップ>
図3に示すように用意した基板4はガラスを材質としている。この基板4上には、図4に示すように、例えばスパッタ法によりITO(Indium Tin Oxide)を材質とする電極膜が形成される。その後、この電極膜は、フォトリソグラフィー工程、エッチング工程によりストライプパターンでなる第1電極3が形成される。
図3に示すように用意した基板4はガラスを材質としている。この基板4上には、図4に示すように、例えばスパッタ法によりITO(Indium Tin Oxide)を材質とする電極膜が形成される。その後、この電極膜は、フォトリソグラフィー工程、エッチング工程によりストライプパターンでなる第1電極3が形成される。
<p型半導体層形成ステップ>
このようなストライプパターンの第1電極3が形成された基板4は、真空チャンバーに導入され、抵抗加熱によるマスク蒸着により、p型半導体材料としてのMoO3が厚さ10nm分形成され、図5に示すようにp型半導体層5aが形成される。なお蒸着手法としては、このような抵抗加熱の他、EB蒸着、スパッタ法などのいずれかを用いても良い。
このようなストライプパターンの第1電極3が形成された基板4は、真空チャンバーに導入され、抵抗加熱によるマスク蒸着により、p型半導体材料としてのMoO3が厚さ10nm分形成され、図5に示すようにp型半導体層5aが形成される。なお蒸着手法としては、このような抵抗加熱の他、EB蒸着、スパッタ法などのいずれかを用いても良い。
<n型半導体層形成ステップ>
次にこのp型半導体層5a上には、マスク蒸着により、n型半導体材料としてのC60が厚さ40nm分形成される。
次にこのp型半導体層5a上には、マスク蒸着により、n型半導体材料としてのC60が厚さ40nm分形成される。
<第2電極形成ステップ>
この光電変換層5上には、例えばAgが50nmにわたり蒸着されてストライプパターンとされ、図6に示すように第2電極7が形成される。この第2電極7は、上述したストライプパターンの第1電極3とは直交している。このようにして有機太陽電池1が完成する。
この光電変換層5上には、例えばAgが50nmにわたり蒸着されてストライプパターンとされ、図6に示すように第2電極7が形成される。この第2電極7は、上述したストライプパターンの第1電極3とは直交している。このようにして有機太陽電池1が完成する。
以上説明したように、本実施形態における有機太陽電池1は、基板4と、前記基板4上に形成された第1電極3と、前記第1電極3上に形成されており、モリブデン酸化物を材質とするp型半導体層5a及び、電子受容性有機半導体を材質とするn型半導体層5bを有する光電変換層5と、前記光電変換層5上に形成されており前記第1電極3と対をなす第2電極7とを有することを特徴とする。
このようにすると、光電変換層5におけるモリブデン酸化物と電子受容性有機半導体との積層構造により、第1電極3と第2電極7との間の開放電圧を従来よりも向上させることができる。
上記実施形態における有機太陽電池1は、上述した構成に加えてさらに、前記モリブデン酸化物がMoO3であることを特徴とする。
このようにすると、モリブデン酸化物としてMoO3を採用すると、有機太陽電池1の開放電圧を向上させることができる。
上記実施形態における有機太陽電池1は、上述した構成に加えてさらに、前記電子受容性有機半導体5b(n型半導体層)がフラーレン又はフラーレン誘導体である。
このようにすると、電子受容性有機半導体5bとしてフラーレン又はフラーレン誘導体を採用すると、電子供与性有機半導体5aとの接合面が良好となるため、開放電圧を向上させることができる。
上記実施形態における有機太陽電池1は、上述した構成に加えてさらに、前記フラーレンがC60であることを特徴とする。
このようにすると、上記フラーレンの一例としてC60を採用すると、電子供与性有機半導体5aとの接合面が良好となるため、効率よく光電変換効率を向上させることができる。
以上説明したように、本実施形態における有機太陽電池1の製造方法は、基板4上に第1電極3を形成する第1電極形成ステップと、前記第1電極3上に、モリブデン酸化物を材質とするp型半導体層5aを形成するp型半導体層形成ステップと、前記p型半導体層5a上に、電子受容性有機半導体を材質とするn型半導体層5bを形成するn型半導体層形成ステップと、前記p型半導体層5a及び前記n型半導体層5bで構成された光電変換層5上に第2電極7を形成する第2電極形成ステップとを有することを特徴とする。
このようにすると、例えばモリブデン酸化物がMoO3であり、電子受容性有機半導体がC60であるものと例示すると、この有機太陽電池1の製造方法においては、これらMoO3とC60の積層順が重要である。つまり、MoO3とC60との積層構造を形成する際に、まずMoO3層を、その次にC60層を形成するのが望ましい。これらのうちMoO3は有機半導体に対して強いアクセプター性を示す。そのためC60層の上からMoO3層を形成すると、昇華して高いエネルギーを持ったMoO3がC60と相互作用し、MoO3とC60との界面に非常に大きなエネルギー障壁が形成される。その結果、製造した有機太陽電池は機能しなくなってしまう。逆にMoO3層を先に形成し、その上からC60層を形成すると、C60は安定な分子であるためMoO3とは反応しないため、上述した有機太陽電池1は非常に理想的な接合界面を形成し、開放電圧を向上することができる。
またMoO3層の形成においては、他の元素を添付する必要がなく、非常に簡便な方法で製造することができる。そのため製造プロセスが簡便であり、製造装置も比較的安価にすることができ、しかも歩留まりを高くすることができる。
<第1変形例>
図8は、第1実施形態の第1変形例としての有機太陽電池1aの構成例を示す部分断面図である。この有機太陽電池1aは、第1実施形態とほぼ同様の構成でありほぼ同様の動作を行うため、以下の説明では異なる点を中心として説明する。
図8は、第1実施形態の第1変形例としての有機太陽電池1aの構成例を示す部分断面図である。この有機太陽電池1aは、第1実施形態とほぼ同様の構成でありほぼ同様の動作を行うため、以下の説明では異なる点を中心として説明する。
有機太陽電池1aは、上述した第1実施形態の構成に加えて、第1電極3と第2電極7との間にバッファ層6が形成されている。このバッファ層6は、一例として第2電極7と光電変換層5との間に形成されている。
このバッファ層6は、上述した第1実施形態における有機太陽電池の製造方法においては次のように形成される。すなわち、このバッファ層6は、例えばn型半導体層形成ステップが終了した後、第2電極形成ステップまでの間に、マスク蒸着によりp型半導体層5a上にBCPを厚さ10nm蒸着させ、形成する。このバッファ層6の材質としては、上述したBCPでなくても、上記性質を発揮するのであればその他の材質を採用することもできる。
第1変形例におけるバッファ層6は、第1電極3と第2電極7との間における形成位置に応じて次のような機能を有する機能層を総称している。
(1)バッファ層6は、第1電極3と光電変換層5とのエネルギー障壁又は第2電極7と光電変換層5とのエネルギー障壁を緩和することでキャリアの取り出しを促す機能を有するキャリア取り出し層として機能させても良い。このようにすると、光電変換層5から各電極3,7へのキャリアの取り出しが容易になる。
(2)バッファ層6は、光電変換層5内部で生成された励起子が電極界面で失活するのを抑制する励起子ブロッキング層として機能させても良い。このようにすると、励起子の失活を抑制することができる。
(3)バッファ層6は、第1電極3に対して電子が、第2電極7に対してホールが流入してくることで逆電流が発生するのを抑制するキャリアブロッキング層として機能させても良い。このようにすると、電子とホールの再結合を抑制することができる。
(4)バッファ層6は、基板4上に形成された第1電極3における電極表面上の凹凸を平坦化する平坦化膜として機能させても良い。このようにすると、基板4の突起を被覆することができる。或いは、このようにすると、基板4の表面の凹凸を軽減できる。その結果、素子の短絡が抑制でき、素子の製造の歩留まりを改善することができる。
(5)バッファ層6は、第2電極7を形成する際に電極金属が光電変換層5に拡散するのを抑制する金属拡散抑止層として機能させても良い。このようにすると、第2電極7を形成する際に、金属が光電変換層5内に拡散するのを抑制することができる。その結果、素子の短絡が抑制でき、素子製造の歩留まりが改善される。
(6)バッファ層6は、光電変換層5とは異なる屈折率を有する材料からなり、光学干渉効果を制御することで素子特性を最適化する光学的バッファ層として機能させても良い。このようにすると、有機太陽電池1a内部の光路長を制御することができ、入射光を効率よく利用することができる。
なおバッファ層6は有機化合物でも良いし、無機化合物でも良い。またバッファ層6には色素をドーピングしても良い。このようにすると、ドーピングした色素が入射光の一部を吸収し、励起子を生成することで、変換効率を改善することができる。
上記実施形態における有機太陽電池1aは、上述した構成に加えてさらに、前記第1電極3と前記光電変換層5との間又は前記光電変換層5と前記第2電極7との間のいずれかの層として形成した機能層6(バッファ層に相当)を有することを特徴とする。
このようにすると、有機太陽電池1aは、挿入された機能層6に、励起子が陰極界面で失活するのを抑制する励起子ブロッキング層として機能させることができる。或いは、この機能層6は、第2電極7の形成時に、第2電極7を構成すべき金属がC60層(n型半導体層5b)へ拡散するのを抑制する陰極拡散抑止層として機能することもできるし、或いは、光電変換層5で生成された正孔が第2電極7へ逆流するのを抑制する正孔ブロッキング層として機能することができる。
<第2変形例>
図9は、第1実施形態の第2変形例としての有機太陽電池1bの構成例を示す部分断面図である。この有機太陽電池1bは、第1実施形態とほぼ同様の構成でありほぼ同様の動作を行うため、以下の説明では異なる点を中心として説明する。
図9は、第1実施形態の第2変形例としての有機太陽電池1bの構成例を示す部分断面図である。この有機太陽電池1bは、第1実施形態とほぼ同様の構成でありほぼ同様の動作を行うため、以下の説明では異なる点を中心として説明する。
第2変形例としての有機太陽電池1bは、上述した第1実施形態における有機太陽電池1の構成に加えて、第1電極3と光電変換層5との間に第1バッファ層6a及び正孔輸送層8aが形成されているとともに、第2電極7と光電変換層5との間に第2バッファ層6b及び電子輸送層8bが形成されている。これらのうち第1バッファ層6a及び第2バッファ層6bは、それぞれ、上述した第1変形例におけるバッファ層6に相当し、第2変形例では省略することもできるため、以下の説明では、主として正孔輸送層8a及び電子輸送層8bについて説明する。
有機太陽電池1bは、キャリア輸送層として正孔輸送層8a及び電子輸送層8bの一方が形成されていても良い。これらのキャリア輸送層は、それぞれ有機化合物でも良いし、或いは無機化合物でも良い。また、これらのキャリア輸送層は、色素をドーピングしても良い。
このような有機太陽電池1bは、上述した正孔輸送層8a及び電子輸送層8bが形成されていると、それぞれ正孔及び電子の取り出し効率を向上させることができる。
<第2実施形態>
図10は、第2実施形態における有機太陽電池1xの構成例を示す断面図である。有機太陽電池1xは、第1実施形態とほぼ同様の構成でありほぼ同様の動作を行う。このため第2実施形態では、同一の構成及び動作については第1実施形態における図1乃至図9と同一の符号を用いるとともに、その説明を省略し、以下の説明では異なる点を中心として説明する。
図10は、第2実施形態における有機太陽電池1xの構成例を示す断面図である。有機太陽電池1xは、第1実施形態とほぼ同様の構成でありほぼ同様の動作を行う。このため第2実施形態では、同一の構成及び動作については第1実施形態における図1乃至図9と同一の符号を用いるとともに、その説明を省略し、以下の説明では異なる点を中心として説明する。
有機太陽電池1xは、いわゆるタンデム型ハイブリッド光電変換素子であり、上述した第1実施形態における光電変換層5と同様な構成である複数の光電変換層5,15が積層されている。なお光電変換層15におけるp型半導体層15a及びn型半導体層15bは、それぞれ光電変換層5におけるp型半導体層5a及びn型半導体層5bに相当しており、同様な材質を採用している。なお光電変換層5は第1光電変換層に相当し、光電変換層15は第2光電変換層に相当する。
MoO3は可視光に対して透明であるため、n型半導体層5b,15bに用いる有機半導体との光吸収にオーバーラップがない。そのため、上述のようなタンデム構造にした場合も、有機半導体の吸収帯域を有効に利用することができ、高効率化が容易である。一般的に、タンデム型光電変換素子を作製した場合、単一の光電変換層を供える光電変換素子と比較して、開放電圧は光電変換層5,15の積層数に比例して増加するが、短絡電流は逆に大きく減少する。これは、積層させたそれぞれの光電変換層5,15による吸収のオーバーラップに起因しているためである。
また、前記第1および第2の電子受容性有機半導体のうち、光Lが入射される側の光電変換層5を構成する電子受容性有機半導体5bは、もう一方の電子受容性有機半導体15bと比較して、短波長領域の吸収がより強い、あるいは、長波長領域の吸収がより弱いことが望ましい。
タンデム型ハイブリッド光電変換素子としての有機太陽電池1xの一例としては、第1電子受容性有機半導体5bとしてフラーレンを用い、第2電子受容性有機半導体15bとしてペリレン誘導体を用いている。
光電変換層15と光電変換層5とは中間層9によって区切られている。この中間層9は透明な導電性の薄膜で構成されている。この薄膜は、例えば銀を材質としている。この中間層9は、第1光電変換層5及び第2光電変換層15を電気的に接続するための導電層である。中間層9は、単一或いは複数の材料からなり、その材料は無機化合物でも良いし有機化合物でも良い。さらには、複数の材料が混合されていても良いし、複数の薄膜が積層されていても良い。
<製造方法>
第2実施形態としての有機太陽電池1xの製造方法は、第1実施形態における有機太陽電池1の製造方法と同様に、n型半導体層形成ステップまで実行した後(上述した第1電極形成ステップ、第1p型半導体層形成ステップ及び第1n型半導体層形成ステップに相当)、p型半導体層5a及びn型半導体層5bで構成された光電変換層5上に中間層9を形成する(中間層形成ステップ)。
第2実施形態としての有機太陽電池1xの製造方法は、第1実施形態における有機太陽電池1の製造方法と同様に、n型半導体層形成ステップまで実行した後(上述した第1電極形成ステップ、第1p型半導体層形成ステップ及び第1n型半導体層形成ステップに相当)、p型半導体層5a及びn型半導体層5bで構成された光電変換層5上に中間層9を形成する(中間層形成ステップ)。
この中間層8上には、モリブデン酸化物を材質とする第2p型半導体層15aが形成される(第2p型半導体層形成ステップ)。次に第2p型半導体層15a上には、電子受容性有機半導体を材質とする第2n型半導体層15bが形成される(第2n型半導体層形成ステップ)。
<第2電極形成ステップ>
この光電変換層5上には、例えばAgが50nmにわたり蒸着されてストライプパターンとされ、図6に示すように第2電極7が形成される。この第2電極7は、上述したストライプパターンの第1電極3とは直交している。このようにして有機太陽電池1xが完成する。
この光電変換層5上には、例えばAgが50nmにわたり蒸着されてストライプパターンとされ、図6に示すように第2電極7が形成される。この第2電極7は、上述したストライプパターンの第1電極3とは直交している。このようにして有機太陽電池1xが完成する。
上記実施形態における有機太陽電池1xは、上述した構成に加えてさらに、前記光電変換層は、モリブデン酸化物を材質とするp型半導体層及び、電子受容性有機半導体を材質とするn型半導体層を有する第1光電変換層5と、モリブデン酸化物を材質とするp型半導体層及び、電子受容性有機半導体を材質とするn型半導体層を有する第2光電変換層15と、前記第1光電変換層5と前記第2光電変換層15との間には、透明な導電性薄膜9(中間層に相当)とを含むことを特徴とする。
このようにすると、有機太陽電池1xは、第1光電変換層5及び第2光電変換層15を備えるため、全体として発電効率を向上させつつ、開放電圧を向上させることができる。
上記実施形態における有機太陽電池1xの製造方法は、基板4上に第1電極3を形成する第1電極形成ステップと、前記第1電極3上に、モリブデン酸化物を材質とする第1p型半導体層5aを形成する第1p型半導体層形成ステップと、前記第1p型半導体層5a上に、電子受容性有機半導体を材質とする第1n型半導体層5bを形成する第1n型半導体層形成ステップと、前記第1p型半導体層5a及び前記第1n型半導体層5bで構成された第1光電変換層5上に中間層9を形成する中間層形成ステップと、前記中間層9上に、モリブデン酸化物を材質とする第2p型半導体層15aを形成する第2p型半導体層形成ステップと、前記第2p型半導体層15a上に、電子受容性有機半導体を材質とする第2n型半導体層15bを形成する第2n型半導体層形成ステップと、前記第2n型半導体層15b上に第2電極を形成する第2電極形成ステップとを有することを特徴とする。
このようにすると、上述した有機太陽電池1の製造方法の効果に加えてさらに、少ない製造工程で、簡単な構成でありながら開放電圧を向上した有機太陽電池1xを製造することができる。
なお、本実施形態は、上記に限られず、種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。
上記実施形態における各材質について具体的に示すと、上述したペリレン誘導体としては、図11に示す構造式で表されるPTCBIを例示することができる。その他にもペリレン誘導体としては、図12に示す構造式で表されるPTCDAを例示することができる。またペリレン誘導体としては、図13に示す構造式で表されるPTCDIを例示することができる。上述したフラーレンのうちC60は、図14に示す構造式で表される。また上述したフラーレン誘導体のうちPCBMは、図15に示す構造式で表される。
上記実施形態では、フラーレンの具体例としてC60を例示したが、これに限られずC70など、炭素数が60以上の高次フラーレンを採用しても良い。
上記実施形態では、光電変換層5のn型半導体層5bの材質として、例えばカーボンナノチューブを採用しても良い。
なお上記実施形態においては第1電極3及び第2電極7はそれぞれ陽極及び陰極またはその逆であっても良い。
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
1 有機太陽電池
1a 有機太陽電池
1b 有機太陽電池
1x 有機太陽電池
3 第1電極
4 基板
5 光電変換層
5a p型半導体層
5b n型半導体層
7 第2電極
15 光電変換層
15a p型半導体層
15b n型半導体層
1a 有機太陽電池
1b 有機太陽電池
1x 有機太陽電池
3 第1電極
4 基板
5 光電変換層
5a p型半導体層
5b n型半導体層
7 第2電極
15 光電変換層
15a p型半導体層
15b n型半導体層
Claims (8)
- 基板と、
前記基板上に形成された第1電極と、
前記第1電極上に形成されており、モリブデン酸化物を材質とするp型半導体層及び、電子受容性有機半導体を材質とするn型半導体層を有する光電変換層と、
前記光電変換層上に形成されており前記第1電極と対をなす第2電極と
を有することを特徴とする有機太陽電池。 - 請求項1記載の有機太陽電池において、
前記モリブデン酸化物がMoO3である
ことを特徴とする有機太陽電池。 - 請求項1又は請求項2記載の有機太陽電池において、
前記電子受容性有機半導体がフラーレン又はフラーレン誘導体である
ことを特徴とする有機太陽電池。 - 請求項3記載の有機太陽電池において、
前記フラーレンがC60である
ことを特徴とする有機太陽電池。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか記載の有機太陽電池において、
前記第1電極と前記光電変換層との間又は前記光電変換層と前記第2電極との間のいずれかの層として形成した機能層
を有することを特徴とする有機太陽電池。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか記載の有機太陽電池において、
前記光電変換層は、
モリブデン酸化物を材質とするp型半導体層及び、電子受容性有機半導体を材質とするn型半導体層を有する第1光電変換層と、
モリブデン酸化物を材質とするp型半導体層及び、電子受容性有機半導体を材質とするn型半導体層を有する第2光電変換層と、
前記第1光電変換層と前記第2光電変換層との間に形成した透明な導電性の薄膜と、
を備えることを特徴とする有機太陽電池。 - 基板上に第1電極を形成する第1電極形成ステップと、
前記第1電極上に、モリブデン酸化物を材質とするp型半導体層を形成するp型半導体層形成ステップと、
前記p型半導体層上に、電子受容性有機半導体を材質とするn型半導体層を形成するn型半導体層形成ステップと、
前記p型半導体層及び前記n型半導体層で構成された光電変換層上に第2電極を形成する第2電極形成ステップと
を有することを特徴とする有機太陽電池の製造方法。 - 基板上に第1電極を形成する第1電極形成ステップと、
前記第1電極上に、モリブデン酸化物を材質とする第1p型半導体層を形成する第1p型半導体層形成ステップと、
前記第1p型半導体層上に、電子受容性有機半導体を材質とする第1n型半導体層を形成する第1n型半導体層形成ステップと、
前記第1p型半導体層及び前記第1n型半導体層で構成された第1光電変換層上に中間層を形成する中間層形成ステップと、
前記中間層上に、モリブデン酸化物を材質とする第2p型半導体層を形成する第2p型半導体層形成ステップと、
前記第2p型半導体層上に、電子受容性有機半導体を材質とする第2n型半導体層を形成する第2n型半導体層形成ステップと、
前記第2n型半導体層上に第2電極を形成する第2電極形成ステップと
を有することを特徴とする有機太陽電池の製造方法。
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JP2008076402A JP2009231610A (ja) | 2008-03-24 | 2008-03-24 | 有機太陽電池及び有機太陽電池の製造方法 |
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2008
- 2008-03-24 JP JP2008076402A patent/JP2009231610A/ja active Pending
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