JP2012004299A - 有機光電変換デバイス及び有機薄膜太陽電池並びにこれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 p型有機半導体及びn型有機半導体を含む有機光電変換層を備え、有機光電変換層は、p型有機半導体とn型有機半導体とが結合する領域を含み且つp型有機半導体とn型有機半導体とのドメインサイズ勾配が形成された電荷分離促進領域を有する有機光電変換デバイス又はこれを備えた有機薄膜太陽電池とする。
【選択図】 図1
Description
図1は、本発明の実施形態1に係る有機光電変換デバイスの一例である光電変換素子を示す概略断面図である。
図3は、本発明の実施形態2に係る有機光電変換デバイスの一例である光電変換素子の概略断面図である。
図4は、本発明の実施形態3に係る有機光電変換デバイスの一例である光電変換素子の概略断面図である。
図5は、本発明の実施形態4に係る太陽電池(有機薄膜太陽電池)の一例である光電変換素子の概略断面図である。
以上、本発明を実施形態1〜4に基づいて詳細に説明したが、本発明は上述した各実施形態1〜4に限定されるものではない。例えば、上述した各実施形態1〜3では、光電変換デバイスの一例として素子構成を例示して説明したが、本発明は勿論これに限定されない。例えば光電変換機能、光整流機能などを利用した種々の光電変換デバイス、たとえば光電池(太陽電池(太陽光発電装置)など)、光起電力素子、電子素子(光センサ、光スイッチ、フォトトランジスタなど)、光記録材(光メモリなど)などへの応用が可能である。特に、太陽電池(有機薄膜太陽電池、有機無機薄膜太陽電池、あるいはシリコン系太陽電池等)、光起電力素子に有用である。また、その用途に応じて、単位層構造を積層化(タンデム化)しても、何ら問題はない。
3 有機光電変換層
4 電荷分離促進領域
10 有機光電変換デバイス
100 有機薄膜太陽電池
A ドメインサイズ勾配
Claims (12)
- p型有機半導体及びn型有機半導体を含む有機光電変換層を備え、前記有機光電変換層は、前記p型有機半導体と前記n型有機半導体とが結合する領域を含み且つ前記p型有機半導体のドメインと前記n型有機半導体のドメインとのドメインサイズ勾配が形成された電荷分離促進領域を有することを特徴とする有機光電変換デバイス。
- 前記電荷分離促進領域は、前記p型有機半導体が前記電荷分離促進領域内の前記n型有機半導体よりも多く存在するp型有機半導体リッチ領域と、前記n型有機半導体が前記電荷分離促進領域内の前記p型有機半導体よりも多く存在するn型有機半導体リッチ領域との間に位置していることを特徴とする請求項1記載の有機光電変換デバイス。
- 前記電荷分離促進領域の前記p型有機半導体リッチ領域側又は前記n型有機半導体リッチ領域側の境界及びその近傍は、電荷輸送領域を兼ねることを特徴とする請求項2記載の有機光電変換デバイス。
- 前記電荷分離促進領域は、前記p型有機半導体と前記n型有機半導体との粒子サイズの大小によって前記有機光電変換層の厚さ方向に形成されたドメインサイズ勾配を有することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の有機光電変換デバイス。
- 前記電荷分離促進領域は、前記p型有機半導体と前記n型有機半導体とのバルクへテロ結合領域が層状に形成されたものであることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の有機光電変換デバイス。
- 前記電荷分離促進領域は、前記p型有機半導体及び前記n型有機半導体の各ドメインサイズが連続的に変化するグラデーション領域を含むことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の有機光電変換デバイス。
- 前記電荷分離促進領域は、前記p型有機半導体及び前記n型有機半導体の各ドメインサイズが段階的に変化するステップ領域を含むことを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の有機光電変換デバイス。
- 前記有機光電変換層は、前記p型有機半導体と前記n型有機半導体との各ドメインサイズ比が前記光電変換層の層中心領域に向かって略均等となる比率に近づく方向に変化した層を有することを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の有機光電変換デバイス。
- 前記電荷分離促進領域は、前記正極から遠ざかるに従って前記p型有機半導体のドメインサイズが相対的に小さくなるように変化する領域と、前記負極から遠ざかるに従って前記n型有機半導体のドメインサイズが相対的に小さくなるように変化する領域とで形成されていることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の有機光電変換デバイス。
- 前記有機光電変換層の一方面側は前記p型有機半導体の層からなり、その他方面側は前記n型有機半導体の層からなることを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の有機光電変換デバイス。
- 請求項1〜10の何れか1項に記載の有機光電変換デバイスを備えたことを特徴とする有機薄膜太陽電池。
- p型有機半導体のドメインとn型有機半導体のドメインとの勾配を有する前駆体層を形成するステップと、前記前駆体層を加熱処理して前記p型有機半導体と前記n型有機半導体とが結合する領域を含み且つ前記p型有機半導体のドメインと前記n型有機半導体のドメインとのドメインサイズ勾配を持つ電荷分離促進領域を形成して有機光電変換層とするステップとを有することを特徴とする有機光電変換デバイスの製造方法。
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