JP2013179158A - Method for producing photoelectric conversion device, photoelectric conversion device and production device of photoelectric conversion device - Google Patents

Method for producing photoelectric conversion device, photoelectric conversion device and production device of photoelectric conversion device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an organic photoelectric conversion device by a new method for orienting an orientational organic material which an active layer has, etc.SOLUTION: A method for producing a photoelectric conversion device having an orientation layer which has a first orientation organic material, and an active layer which converts incident light into electricity, includes: an orientation layer formation step of forming an orientation layer by using the first orientational organic material; a first rubbing step of rubbing the orientation layer in a first direction in the surface in parallel with the orientation layer; a second rubbing step of rubbing the orientation layer in a second direction different from the first direction in the surface in parallel with the orientation layer; and an active layer formation step of forming the active layer by using a second orientational organic material.

Description

本発明は、光電変換装置を生産する方法、光電変換装置及び光電変換装置の生産装置に関し、特に、第1配向性有機物を有する配向層と入射光を電気に変換する活性層とを有する光電変換装置を生産する方法等に関する。なお、本願において、「配向」とは、複数の分子が特定方向に遷移双極子モーメントをそろえて配列することを指す。   The present invention relates to a method for producing a photoelectric conversion device, a photoelectric conversion device, and a production apparatus for a photoelectric conversion device, and in particular, a photoelectric conversion having an alignment layer having a first alignment organic substance and an active layer for converting incident light into electricity. The present invention relates to a method for producing a device. In the present application, “orientation” refers to the arrangement of a plurality of molecules with a transition dipole moment in a specific direction.

特許文献1には、簡便な方法であるラビング(摩擦)法により導電性高分子を配向させた有機薄膜を有する有機太陽電池が記載されている。   Patent Document 1 describes an organic solar cell having an organic thin film in which a conductive polymer is oriented by a rubbing (friction) method which is a simple method.

特開2008−078129号公報JP 2008-078129 A

特許文献1には、有機太陽電池に関し、ラビングすることにより配向させることの有効性は記載されている。しかしながら、有機光電変換装置の生産方法の選択肢を広げるためには、例えば、具体的な配向方法とエネルギー変換効率との関係を明らかにすることなど、より詳細な研究開発が期待されている。   Patent Document 1 describes the effectiveness of orientation by rubbing regarding an organic solar cell. However, in order to broaden the options for the production method of the organic photoelectric conversion device, more detailed research and development is expected, for example, by clarifying the relationship between a specific alignment method and energy conversion efficiency.

ゆえに、本発明は、活性層が有する配向性有機物を配向させる新たな方法により有機光電変換装置を生産する方法等を提供することを目的とする。   Therefore, an object of this invention is to provide the method of producing an organic photoelectric conversion apparatus by the new method of orienting the orientational organic substance which an active layer has.

本発明の第1の観点は、第1配向性有機物を有する配向層と入射光を電気に変換する活性層とを有する光電変換装置を生産する方法であって、前記第1配向性有機物を用いて前記配向層を形成する配向層形成ステップと、前記配向層を前記配向層と平行な面内における第1方向に摩擦する第1摩擦ステップと、前記配向層と平行な面内における前記第1方向とは異なる第2方向に前記配向層を摩擦する第2摩擦ステップと、第2配向性有機物を用いて前記活性層を形成する活性層形成ステップとを含む、光電変換装置を生産する方法である。   A first aspect of the present invention is a method for producing a photoelectric conversion device having an alignment layer having a first alignment organic substance and an active layer for converting incident light into electricity, using the first alignment organic substance. An alignment layer forming step for forming the alignment layer; a first friction step for rubbing the alignment layer in a first direction in a plane parallel to the alignment layer; and the first in a plane parallel to the alignment layer. A method for producing a photoelectric conversion device, comprising: a second friction step of rubbing the alignment layer in a second direction different from the direction; and an active layer formation step of forming the active layer using a second alignment organic material. is there.

本発明の第2の観点は、第1の観点に記載の光電変換装置を生産する方法であって、前記配向層は、前記第1方向及び前記第2方向を含めて互いに異なるn個の方向(nは2以上の自然数)に摩擦され、前記第1方向と前記第2方向がなす角のうち小さい方の角が180/n[°]である。   A second aspect of the present invention is a method for producing the photoelectric conversion device according to the first aspect, wherein the alignment layer includes n directions different from each other including the first direction and the second direction. (N is a natural number of 2 or more), and the smaller one of the angles formed by the first direction and the second direction is 180 / n [°].

本発明の第3の観点は、第1又は第2の観点に記載の光電変換装置を生産する方法であって、前記第1摩擦ステップ及び/又は前記第2摩擦ステップにおいて、不活性ガス雰囲気下で、ダストフリーの布を用いて前記配向層を摩擦する。   A third aspect of the present invention is a method for producing the photoelectric conversion device according to the first or second aspect, in the first friction step and / or the second friction step, under an inert gas atmosphere. Then, the alignment layer is rubbed with a dust-free cloth.

本発明の第4の観点は、第1配向性有機物を有する配向層と入射光を電気に変換する活性層とを有する光電変換装置を生産する方法であって、前記第1配向性有機物を用いて前記配向層を形成する配向層形成ステップと、不活性ガス雰囲気下で前記配向層を摩擦する摩擦ステップと、第2配向性有機物を用いて前記活性層を形成する活性層形成ステップとを含む、光電変換装置を生産する方法である。   A fourth aspect of the present invention is a method for producing a photoelectric conversion device having an alignment layer having a first alignment organic substance and an active layer for converting incident light into electricity, using the first alignment organic substance. An alignment layer forming step for forming the alignment layer, a friction step for rubbing the alignment layer in an inert gas atmosphere, and an active layer forming step for forming the active layer using a second alignment organic substance. This is a method for producing a photoelectric conversion device.

本発明の第5の観点は、入射光を電気に変換する活性層を有する光電変換装置であって、前記活性層は、前記活性層に平行な面内の第1方向及び前記第1方向とは異なる第2方向に配向している有機物を有することを特徴とする、光電変換装置である。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a photoelectric conversion device having an active layer for converting incident light into electricity, wherein the active layer includes a first direction in a plane parallel to the active layer and the first direction. Is a photoelectric conversion device comprising organic substances oriented in different second directions.

本発明の第6の観点は、第5の観点に記載の光電変換装置であって、前記配向性有機物は、前記第1方向及び前記第2方向を含めて互いに異なるn個の方向(nは2以上の自然数)に配向しており、前記第1方向と前記第2方向がなす角のうち小さい方の角が180/n[°]であることを特徴とする。   A sixth aspect of the present invention is the photoelectric conversion device according to the fifth aspect, in which the alignment organic material includes n different directions (n is different from the first direction and the second direction). 2 or more), and the smaller one of the angles formed by the first direction and the second direction is 180 / n [°].

本発明の第7の観点は、入射光を電気に変換する活性層を有する光電変換装置であって、前記活性層は、配向性有機物を含むものであり、前記配向性有機物の吸収ピーク波長を有して前記活性層に垂直な方向から前記活性層に入射する偏光させた単色光に対する前記活性層の吸光度又は前記偏光させた単色光を入射したときの短絡電流密度、内部量子効率、外部量子効率、内部エネルギー変換効率若しくは外部エネルギー変換効率が、前記光の進行方向に対して垂直な面内で前記活性層を回転させたときの回転角度(0°以上360°未満)に対して第1方向及び前記第1方向とは異なる第2方向を含めて極大値を3つ以上有することを特徴とする、光電変換装置である。   A seventh aspect of the present invention is a photoelectric conversion device having an active layer for converting incident light into electricity, wherein the active layer includes an oriented organic material, and an absorption peak wavelength of the oriented organic material is determined. The absorbance of the active layer with respect to polarized monochromatic light incident on the active layer from a direction perpendicular to the active layer, or short-circuit current density when the polarized monochromatic light is incident, internal quantum efficiency, external quantum Efficiency, internal energy conversion efficiency, or external energy conversion efficiency is first with respect to a rotation angle (0 ° to less than 360 °) when the active layer is rotated in a plane perpendicular to the light traveling direction. A photoelectric conversion device having three or more maximum values including a direction and a second direction different from the first direction.

本発明の第8の観点は、入射光を電気に変換する活性層を有する光電変換装置であって、前記活性層は、配向性有機物を含むものであり、前記活性層が、第1方向にすじ状に延びたモルフォロジー及び前記第1方向とは異なる第2方向にすじ状に延びたモルフォロジーを有することを特徴とする、光電変換装置である。   An eighth aspect of the present invention is a photoelectric conversion device having an active layer for converting incident light into electricity, wherein the active layer includes an alignment organic substance, and the active layer is in the first direction. A photoelectric conversion device having a morphology extending in a streak shape and a morphology extending in a second direction different from the first direction.

本発明の第9の観点は、第5から第8の観点のいずれかに記載の光電変換装置であって、前記第1方向及び前記第2方向に配向している第1配向性有機物を有する配向層をさらに備え、前記配向層は、前記活性層に隣接することを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the photoelectric conversion device according to any one of the fifth to eighth aspects, wherein the photoelectric conversion device has a first alignment organic material aligned in the first direction and the second direction. An alignment layer is further provided, and the alignment layer is adjacent to the active layer.

本発明の第10の観点は、入射光を電気に変換する光電変換装置の生産装置であって、前記光電変換装置が有する配向性有機層を前記配向性有機層と平行な面内の方向に摩擦する摩擦手段と、前記配向性有機層及び/又は前記摩擦手段を相対的に回転させる回転手段とを備える、光電変換装置の生産装置である。   According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a production apparatus for a photoelectric conversion device that converts incident light into electricity, wherein the alignment organic layer of the photoelectric conversion device is arranged in a direction parallel to the alignment organic layer. An apparatus for producing a photoelectric conversion device, comprising: friction means for rubbing; and rotation means for relatively rotating the oriented organic layer and / or the friction means.

本発明の第11の観点は、第10の観点に記載の光電変換装置の生産装置であって、前記摩擦手段が、ダストフリーの布と、不活性ガス雰囲気下で前記配向性有機層を摩擦するための不活性ガスを付与する不活性ガス付与手段とをさらに備える。   An eleventh aspect of the present invention is the photoelectric conversion device production apparatus according to the tenth aspect, wherein the friction means rubs the oriented organic layer under a dust-free cloth and an inert gas atmosphere. And an inert gas applying means for applying an inert gas for the purpose.

なお、配向層が有する第1配向性有機物と、活性層が有する第2配向性有機物とは、同じ物質であってもよい。   Note that the first alignment organic material included in the alignment layer and the second alignment organic material included in the active layer may be the same substance.

また、光電変換装置を生産する方法は、少なくとも、第1及び第2摩擦ステップの2つの方向に摩擦するものであればよい。例えば、第1摩擦ステップの前、第1摩擦ステップと第2摩擦ステップの間、又は、第2摩擦ステップの後に、他の1つ又は複数の摩擦する処理を含むものであってもよい。   Moreover, the method of producing a photoelectric conversion apparatus should just rub at least in the two directions of a 1st and 2nd friction step. For example, one or more other rubbing processes may be included before the first friction step, between the first friction step and the second friction step, or after the second friction step.

本発明の各観点によれば、活性層の面内の複数の方向(多軸方向)に、第2配向性有機物を配向させることが可能となる。このため、自然光のように複数の方向に電場ベクトル成分を有する光を効率よく吸収し、ひいてはエネルギー変換効率が向上する有機光電変換装置を生産可能となる。   According to each aspect of the present invention, it is possible to align the second alignment organic substance in a plurality of directions (multiaxial directions) in the plane of the active layer. For this reason, it becomes possible to produce an organic photoelectric conversion device that efficiently absorbs light having electric field vector components in a plurality of directions, such as natural light, and thus improves energy conversion efficiency.

ここで、配向性有機物をあえて複数の方向に配向させることには阻害要因があった。すなわち、従来、一軸方向のみに配向させた場合には、活性層面内において、一定の配向度が得られることは知られている。しかしながら、複数の方向に配向させた場合、活性層面内の配向度が減少し、キャリア移動度(正孔移動度又は電子移動度)が低下するおそれがある。しかも、複数の方向に摩擦することは、従来配向させていた一軸方向の電場ベクトル成分の光の吸光度を低下させるおそれもある。そのため、エネルギー変換効率の観点から不利となるおそれがあった。よって、従来、摩擦を行う際の方向については、好ましくは一軸方向に揃えることがよいとされていた。   Here, there is an impediment to intentionally orienting the oriented organic material in a plurality of directions. That is, conventionally, it is known that a certain degree of orientation can be obtained in the active layer plane when oriented only in a uniaxial direction. However, when oriented in a plurality of directions, the degree of orientation in the active layer surface may decrease, and the carrier mobility (hole mobility or electron mobility) may be reduced. Moreover, rubbing in a plurality of directions may reduce the light absorbance of the uniaxial electric field vector component that has been conventionally oriented. Therefore, there was a possibility that it may become disadvantageous from a viewpoint of energy conversion efficiency. Therefore, conventionally, the direction in which friction is performed is preferably aligned in a uniaxial direction.

これに対し、本発明の発明者らは、一軸方向に配向させた有機物を有する有機光電変換装置と比較して、全体としてエネルギー変換効率を低下させることなく、複数方向に配向させた有機物を有する有機光電変換装置を生産可能であるとの知見を初めて見出したものである。しかも、有機物を配向させない有機光電変換装置と比較して、エネルギー変換効率及び耐久性が向上することを見出した。   On the other hand, the inventors of the present invention have organic materials that are aligned in a plurality of directions without reducing the energy conversion efficiency as a whole, as compared with an organic photoelectric conversion device having organic materials that are aligned in a uniaxial direction. This is the first finding that an organic photoelectric conversion device can be produced. And it discovered that energy conversion efficiency and durability improved compared with the organic photoelectric conversion apparatus which does not orientate organic substance.

上記のとおり、複数方向に配向させた有機物を有する有機光電変換装置は、自然光のように複数方向に偏光した光の吸収において、一軸方向に配向させた有機物を有する有機光電変換装置よりも有利である。そのため、配向性有機物を活性層に有する有機光電変換装置のエネルギー変換効率を向上させることが可能となる。   As described above, an organic photoelectric conversion device having an organic material oriented in a plurality of directions is more advantageous than an organic photoelectric conversion device having an organic material oriented in a uniaxial direction in absorbing light polarized in a plurality of directions like natural light. is there. Therefore, it becomes possible to improve the energy conversion efficiency of the organic photoelectric conversion device having the oriented organic material in the active layer.

また、第2配向性有機物が配向する方向を分散させることにより、例えば自然光のように複数の方向の電場ベクトル成分を有する光を効率よく吸収し、エネルギー変換効率が向上する光電変換装置を生産することが容易となる。   In addition, by dispersing the direction in which the second alignment organic material is oriented, a photoelectric conversion device that efficiently absorbs light having electric field vector components in a plurality of directions such as natural light and improves energy conversion efficiency is produced. It becomes easy.

さらに、不活性ガス雰囲気下で配向層を摩擦することにより、配向層と活性層の界面を酸素や水に曝すことなく摩擦することが可能となる。このため、エネルギー変換効率が向上する光電変換装置を生産可能となる。   Further, by rubbing the alignment layer in an inert gas atmosphere, it becomes possible to rub without exposing the interface between the alignment layer and the active layer to oxygen or water. For this reason, it becomes possible to produce a photoelectric conversion device with improved energy conversion efficiency.

すなわち、摩擦処理に伴って発生する静電気は、秤量の際に粉末を散乱させる等、実験操作の障害となる。また、不活性ガス雰囲気下では、大気中の酸素や水の濃度が低く保たれており、除電が困難であった。そのため、従来、不活性ガス雰囲気下で摩擦処理を行うことは避けられていた。   That is, the static electricity generated by the friction treatment becomes an obstacle to the experimental operation such as scattering the powder during weighing. In addition, in an inert gas atmosphere, the concentration of oxygen and water in the atmosphere is kept low, and it is difficult to eliminate static electricity. For this reason, conventionally, friction treatment in an inert gas atmosphere has been avoided.

これに対し、本発明の発明者等は、摩擦処理に着目し、あえて不活性ガス雰囲気下で摩擦処理を行うことにより、有機光電変換装置のエネルギー変換効率が向上するとの知見を見出したものである。   On the other hand, the inventors of the present invention have found knowledge that the energy conversion efficiency of the organic photoelectric conversion device is improved by paying attention to the friction treatment and performing the friction treatment in an inert gas atmosphere. is there.

本実施例に係る光電変換装置1の構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the photoelectric conversion apparatus 1 which concerns on a present Example. 図1の光電変換装置1の生産方法の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the production method of the photoelectric conversion apparatus 1 of FIG. 配向層を摩擦する方向を示した図であり、(a)一軸方向にのみ摩擦する場合と、(b)複数の方向に摩擦する場合を示した図である。It is the figure which showed the direction which rubs an orientation layer, and is the figure which showed the case where (a) it rubs only to a uniaxial direction, and (b) the case where it rubs in several directions. 光電変換装置1のモルフォロジーの一例を示す図である。1 is a diagram illustrating an example of a morphology of a photoelectric conversion device 1. FIG. 光電変換装置1の光電流密度―電圧特性の一例を示す図である。2 is a diagram illustrating an example of a photocurrent density-voltage characteristic of the photoelectric conversion device 1. FIG. 活性層12の(a)第1及び第2イオン化ポテンシャル、(b)算出されたp/n界面のエネルギー準位図を示す図である。It is a figure which shows the energy level figure of (a) 1st and 2nd ionization potential of the active layer 12, and (b) the calculated p / n interface. 光電変換装置1の光電流密度の入射光の偏光角依存性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the polarization angle dependence of the incident light of the photoelectric current density of the photoelectric conversion apparatus. 配向層の上に製膜した活性層の吸光度の偏光角依存性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the polarization angle dependence of the light absorbency of the active layer formed into a film on the orientation layer. 基板の入射方向に対する傾きを変化させたときの吸光度を示す図であり、(a)基板に垂直に光を入射した場合、(b)基板を(a)の場合から80°傾けた場合について示す図である。It is a figure which shows the light absorbency when changing the inclination with respect to the incident direction of a board | substrate, (a) When light enters perpendicular | vertical to a board | substrate, (b) It shows about the case where it tilts 80 degrees from the case of (a). FIG. 図9における入射光の波長域をPTCBIの吸収波長域に対応する600-900nmとした図である。FIG. 10 is a diagram in which the wavelength range of incident light in FIG. 9 is 600 to 900 nm corresponding to the absorption wavelength range of PTCBI. 光電変換装置1の(a)吸光率、(b)外部量子効率、及び、(c)短絡電流密度の波長依存性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the wavelength dependence of (a) light absorption rate of the photoelectric conversion apparatus 1, (b) external quantum efficiency, and (c) short circuit current density. 光電変換装置1の(a)活性層の分光蛍光スペクトルの一例と、(b)励起子拡散長を算出するためのフィッティングカーブを示す図である。It is a figure which shows an example of the spectral fluorescence spectrum of (a) active layer of the photoelectric conversion apparatus 1, and the fitting curve for calculating (b) exciton diffusion length. 光電変換装置1の特性の経時変化の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a change with time of characteristics of the photoelectric conversion device 1. 異なる摩擦条件における光電変換装置の光電流密度―電圧特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the photocurrent density-voltage characteristic of the photoelectric conversion apparatus in different friction conditions.

以下、図面を参照して、本願発明の実施例について述べる。なお、本願発明の実施の形態は、以下の実施例に限定されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The embodiment of the present invention is not limited to the following examples.

図1は、本実施例に係る光電変換装置1(本願請求項の「光電変換装置」の一例)の構造を示す模式図である。光電変換装置1は、基板3と、陽極5と、配向層7(本願請求項の「配向層」の一例)と、p型層9と、n型層11と、バッファ層13と、陰極15とを備える。p型層9及びn型層11は、全体として活性層12(本願請求項の「活性層」の一例)として機能する。基板3には、ガラス基板を用いた。陽極5には、ITO層150nmを用いた。配向層7には、配向性有機物であるα―6T(α―sexithiophene)(本願請求項の「第1配向性有機物」の一例)を用い、後に述べる摩擦ステップにより配向させた。p型層9には、α―6T層50nm(本願請求項の「第2配向性有機物」の一例)を用いた。n型層11には、別の配向性有機物であるPTCBI(ペリレン誘導体;3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシリックビス−ベンゾイミダゾール)層30nm(本願請求項の「第2配向性有機物」の一例)を用いた。バッファ層13には、BCP(Bathocuproine)層10nmを用いた。陰極15には、Ag(銀)電極層100nmを用いた。以下、このような層状構造を、glass/ITO(150nm)/α-6T(rub)/α-6T(50nm)/PTCBI(30nm)/BCP(10nm)/Ag(100nm)のように表記する。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a structure of a photoelectric conversion device 1 according to the present embodiment (an example of “photoelectric conversion device” in the claims of the present application). The photoelectric conversion device 1 includes a substrate 3, an anode 5, an alignment layer 7 (an example of “alignment layer” in the claims of the present application), a p-type layer 9, an n-type layer 11, a buffer layer 13, and a cathode 15. With. The p-type layer 9 and the n-type layer 11 function as an active layer 12 (an example of an “active layer” in the claims) as a whole. As the substrate 3, a glass substrate was used. For the anode 5, an ITO layer of 150 nm was used. For the alignment layer 7, α-6T (α-sexithiophene) (an example of “first alignment organic material” in the claims of the present application), which is an alignment organic material, was aligned by a friction step described later. As the p-type layer 9, an α-6T layer of 50 nm (an example of “second alignment organic substance” in the claims of the present application) was used. The n-type layer 11 includes another PTCBI (perylene derivative; 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic bis-benzimidazole) layer 30 nm (“second alignment organic substance” in the claims). Example) was used. As the buffer layer 13, a BCP (Bathocuproine) layer of 10 nm was used. As the cathode 15, an Ag (silver) electrode layer of 100 nm was used. Hereinafter, such a layered structure is expressed as glass / ITO (150 nm) / α-6T (rub) / α-6T (50 nm) / PTCBI (30 nm) / BCP (10 nm) / Ag (100 nm).

光電変換装置1にガラス基板3側から光が入射されると、活性層12で光が吸収されて励起子が生成する。励起子は、p型層9とn型層11の界面(p/n界面)に拡散により移動し、p/n界面において正孔と電子に分離される。正孔は、p型層9を通って陽極5から取り出されると共に、電子は、n型層11及びバッファ層13を通って陰極15から取り出されて電流(光電流)となる。バッファ層13は、励起子が陰極15に到達してクエンチ(脱励起)されるのを防止する。   When light is incident on the photoelectric conversion device 1 from the glass substrate 3 side, the light is absorbed by the active layer 12 to generate excitons. The excitons move by diffusion to the interface (p / n interface) between the p-type layer 9 and the n-type layer 11 and are separated into holes and electrons at the p / n interface. Holes are extracted from the anode 5 through the p-type layer 9, and electrons are extracted from the cathode 15 through the n-type layer 11 and the buffer layer 13 to become a current (photocurrent). The buffer layer 13 prevents excitons from reaching the cathode 15 and being quenched (de-excited).

図2は、図1の光電変換装置1の生産方法(本願請求項の「光電変換装置を生産する方法」の一例)の一例を示すフロー図である。ステップST001において、ITO層5(150nm)が形成されたガラス基板3が用意される。ステップST002(本願請求項の「配向層形成ステップ」の一例)において、配向層7としてα―6T(15nm)が真空蒸着法にて形成される。ここでの蒸着速度は、0.1nm/sとした。   FIG. 2 is a flowchart showing an example of a production method of the photoelectric conversion device 1 of FIG. 1 (an example of “a method of producing a photoelectric conversion device” in the claims of the present application). In step ST001, a glass substrate 3 on which an ITO layer 5 (150 nm) is formed is prepared. In step ST002 (an example of “alignment layer forming step” in the claims of the present application), α-6T (15 nm) is formed as the alignment layer 7 by a vacuum deposition method. The vapor deposition rate here was 0.1 nm / s.

次に、摩擦ステップについて、図2で斜視図を用いて説明する。ステップST003(本願請求項の「第1摩擦ステップ」の一例)において、摩擦手段17(本願請求項の「摩擦手段」の一例)を用いて、配向層7と平行な面内における第1方向18(本願請求項の「第1方向」の一例)に配向層7を摩擦する。続いて、ステップST004(本願請求項の「第2摩擦ステップ」の一例)において、図示しない回転手段(本願請求項の「回転手段」の一例)が光電変換装置1及び/又は摩擦手段17を相対的に回転させて、摩擦手段17を用いて、配向層7と平行な面内における第1方向18とは異なる第2方向19(本願請求項の「第2方向」の一例)に配向層7を摩擦する。このように摩擦されることにより、配向層7のα―6Tは、分子平面が配向層7と平行な面内に横たわるように配向する。   Next, the friction step will be described with reference to FIG. In step ST003 (an example of “first friction step” in the claims of the present application), the first direction 18 in a plane parallel to the alignment layer 7 is used by using the friction means 17 (an example of “friction means” in the claims of the present application). The alignment layer 7 is rubbed in (an example of “first direction” in the claims). Subsequently, in step ST004 (an example of “second friction step” in the claims of the present application), a rotating means (not shown) (an example of “rotating means” in the claims of the present application) makes the photoelectric conversion device 1 and / or the friction means 17 relative to each other. The alignment layer 7 is rotated in a second direction 19 (an example of a “second direction” in the claims) different from the first direction 18 in a plane parallel to the alignment layer 7 using the friction means 17. Rubbing. By rubbing in this way, α-6T of the alignment layer 7 is aligned so that the molecular plane lies in a plane parallel to the alignment layer 7.

光電変換装置1は、上記の摩擦ステップを含めて一度も空気に曝すことなく生産された。また、摩擦手段17としては、ダストフリーのナイロン布を用いた。摩擦する方向については、詳細を後に述べる。なお、ダストフリーとは、クリーンルーム内で洗浄されており、ほこり等の異物の付着量が極めて少ないことを指す。   The photoelectric conversion device 1 was produced without being exposed to air even once including the above friction step. As the friction means 17, a dust-free nylon cloth was used. Details of the direction of friction will be described later. Note that dust-free means that the dust is washed in a clean room and the amount of dust or other foreign matter attached is extremely small.

続いて、ステップST005において、配向した配向層7に続いてα―6T層(50nm)がp型層9として製膜される。このときの蒸着速度は、p型層9の配向度を向上させるために、0.01nm/sとステップST002よりも遅い速度とした。ステップST006において、n型層11として、PTCBI層(30nm)が製膜される。このときの蒸着速度は、0.01nm/sとした。ステップST005及びST006は、全体として、本願請求項の「活性層形成ステップ」の一例である。ステップST007において、バッファ層13として、BCP層(10nm)が製膜される。最後に、ステップST008において、陰極層15として、Ag層(100nm)が製膜されて、光電変換装置1が生産される。さらに、測定対象の素子を作製段階から一度も大気に暴露させないまま、乾燥剤付きでガラスキャップと紫外線硬化樹脂を用いて、生産した光電変換装置1を、封止した。   Subsequently, in step ST005, an α-6T layer (50 nm) is formed as a p-type layer 9 following the oriented alignment layer 7. The deposition rate at this time was set to 0.01 nm / s, which is slower than step ST002, in order to improve the degree of orientation of the p-type layer 9. In step ST006, a PTCBI layer (30 nm) is formed as the n-type layer 11. The vapor deposition rate at this time was 0.01 nm / s. Steps ST005 and ST006 are an example of the “active layer forming step” in the claims of the present application as a whole. In Step ST007, a BCP layer (10 nm) is formed as the buffer layer 13. Finally, in Step ST008, an Ag layer (100 nm) is formed as the cathode layer 15, and the photoelectric conversion device 1 is produced. Further, the produced photoelectric conversion device 1 was sealed using a glass cap and an ultraviolet curable resin with a desiccant without exposing the element to be measured to the atmosphere from the production stage.

続いて、ステップST003及びST004の摩擦ステップについて詳細に説明する。図3は、配向層7を摩擦する方向を示した図であり、(a)従来と同じく一軸方向にのみ摩擦する場合と、(b)複数の方向(多軸方向)に摩擦する場合を示した図である。図3は、配向層7を製膜した素子を配向層7側から見たものである。   Subsequently, the friction steps of steps ST003 and ST004 will be described in detail. FIGS. 3A and 3B are diagrams showing directions in which the alignment layer 7 is rubbed. FIGS. 3A and 3B show a case in which friction is caused only in a uniaxial direction and a case in which friction is caused in a plurality of directions (multiaxial directions). It is a figure. FIG. 3 shows the element on which the alignment layer 7 is formed as viewed from the alignment layer 7 side.

図3(a)を参照して、一軸方向にのみ摩擦した場合のデバイス(以下、「一軸デバイス」と表記)について説明する。一軸デバイスにおいては、配向層7を製膜後、配向層7と平行な面内における同じ方向にのみ配向層7の全面を摩擦した。摩擦回数は、光電変換装置1の摩擦ステップと対比するために16回とした。摩擦方法以外の生産プロセスは、図2の生産プロセスと同様に生産した。なお、ダストフリーのナイロン布で摩擦後の配向層7の表面には、摩擦した方向に対応してすじ状の痕跡が見られた。   With reference to FIG. 3A, a device (hereinafter referred to as “uniaxial device”) in the case of friction only in the uniaxial direction will be described. In the uniaxial device, after the alignment layer 7 was formed, the entire surface of the alignment layer 7 was rubbed only in the same direction in a plane parallel to the alignment layer 7. The number of times of friction was 16 in order to compare with the friction step of the photoelectric conversion device 1. Production processes other than the friction method were produced in the same manner as the production process of FIG. Note that streaks were observed on the surface of the alignment layer 7 after being rubbed with a dust-free nylon cloth corresponding to the rubbing direction.

図3(b)を参照して、複数の方向に摩擦した光電変換装置1の摩擦方向について説明する。光電変換装置1においても、配向層7を製膜後、配向層7と平行な面内において16回摩擦を繰り返した。ただし、一軸デバイスとは異なり、摩擦の方向は全て異なる方向とした。具体的には、図3(b)に丸付き数字で示す順序とした。最初の1回目は、一軸デバイスと同じ方向に摩擦を行った。2回目は、1回目と直交する方向に摩擦を行った。3回目以降、それぞれ異なる方向に摩擦を行った。このようにして、光電変換装置1の配向層7もまんべんなく摩擦した。なお、ダストフリーのナイロン布で摩擦後の配向層7の表面には、摩擦した方向に対応してすじ状の痕跡が見られた。   With reference to FIG.3 (b), the friction direction of the photoelectric conversion apparatus 1 rubbed in the several direction is demonstrated. Also in the photoelectric conversion device 1, after forming the alignment layer 7, friction was repeated 16 times in a plane parallel to the alignment layer 7. However, unlike the uniaxial device, the friction directions were all different. Specifically, the order indicated by the circled numbers in FIG. In the first round, friction was performed in the same direction as the uniaxial device. The second time rubbed in the direction orthogonal to the first time. From the third time on, friction was performed in different directions. In this way, the alignment layer 7 of the photoelectric conversion device 1 was rubbed evenly. Note that streaks were observed on the surface of the alignment layer 7 after being rubbed with a dust-free nylon cloth corresponding to the rubbing direction.

図4を参照して、摩擦した配向層7の上に活性層9を積層した素子のモルフォロジー(表面形態)について述べる。図4は、光電変換装置1のモルフォロジーの一例を示す図であり、(a)摩擦なしデバイス、(b)一軸デバイス、(c)光電変換装置1のモルフォロジーを示す図である。それぞれの素子構成は、摩擦なしデバイス;石英ガラス/α-6T(50nm)、一軸デバイス及び光電変換装置1;石英ガラス/α-6T(rub)/α-6T(50nm)とした。測定装置は、原子間力顕微鏡(VN-8000, 株式会社キーエンス製)を用い、DFMモードで観察を行った。図中の表面粗さを示すグラフは、横軸がスケール[μm]を表し、縦軸が粗さ[nm]を表す。   With reference to FIG. 4, the morphology (surface morphology) of the element in which the active layer 9 is laminated on the rubbed alignment layer 7 will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the morphology of the photoelectric conversion device 1, and is a diagram illustrating (a) a frictionless device, (b) a uniaxial device, and (c) a morphology of the photoelectric conversion device 1. Each element configuration was a frictionless device; quartz glass / α-6T (50 nm), uniaxial device and photoelectric conversion device 1; quartz glass / α-6T (rub) / α-6T (50 nm). The measurement apparatus was an atomic force microscope (VN-8000, manufactured by Keyence Corporation), and observed in DFM mode. In the graph showing the surface roughness in the figure, the horizontal axis represents the scale [μm], and the vertical axis represents the roughness [nm].

図4(a)を参照して、摩擦なしデバイスにおいては、特筆すべきモルフォロジーは観察されなかった。一方、図4(b)を参照して、一軸デバイスにおいては、一方向21にすじ状に延びた跡を有するモルフォロジーが観察された。また、図4(c)を参照して、光電変換装置1においては、複数の方向(少なくとも第1方向23及び第2方向25)にすじ状に延びた跡を有するモルフォロジーが観察された。配向層7の膜が削れたすじ状部分の下部領域で分子配向が変化しているものと考えられる。光電変換装置におけるp/n界面に対応するα-6T(50nm)層の表面粗さは、摩擦なしデバイスと比較して増大していなかった。そのため、一軸デバイス、光電変換装置1ともに、摩擦なしデバイスと比較してエネルギー変換効率が増大した理由としては、p/n界面の接触表面積の増大ではなく、吸光度の増大等の他の理由に起因すると考えられる。   Referring to FIG. 4 (a), no noteworthy morphology was observed in the non-friction device. On the other hand, with reference to FIG.4 (b), in the uniaxial device, the morphology which has the trace extended in the direction of one direction 21 was observed. 4C, in the photoelectric conversion device 1, a morphology having traces extending in a plurality of directions (at least the first direction 23 and the second direction 25) was observed. It is considered that the molecular orientation is changed in the lower region of the streak-shaped portion where the film of the alignment layer 7 is cut. The surface roughness of the α-6T (50 nm) layer corresponding to the p / n interface in the photoelectric conversion device did not increase as compared with the device without friction. Therefore, the reason why the energy conversion efficiency of both the uniaxial device and the photoelectric conversion device 1 is higher than that of the non-friction device is due to other reasons such as an increase in absorbance rather than an increase in the contact surface area at the p / n interface. I think that.

図5を参照して、生産された光電変換装置のエネルギー変換特性について述べる。図5は、光電変換装置1、一軸デバイス及び摩擦をしないデバイス(以下、「摩擦なしデバイス」と表記)の光電流密度―電圧特性の一例を示す図である。摩擦なしデバイスは、配向層7を製膜しない点以外は、図2の生産プロセスと同様に生産した。測定は、100[mW/cm2]、AM1.5の条件下で行われた。測定機器として、コンピューター制御したソースメーター(2400, Keithley社製)及び擬似太陽光照射装置(LHX-500E3, 光研工業株式会社)を用いた。図5のグラフにおいて、横軸は電圧[V]を表し、縦軸は電流密度[mA/cm2]を表す。 The energy conversion characteristics of the produced photoelectric conversion device will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the photocurrent density-voltage characteristics of the photoelectric conversion device 1, a uniaxial device, and a device that does not cause friction (hereinafter, referred to as “a frictionless device”). The non-friction device was produced in the same manner as the production process of FIG. 2 except that the alignment layer 7 was not formed. The measurement was performed under conditions of 100 [mW / cm 2 ] and AM1.5. As a measuring instrument, a computer-controlled source meter (2400, manufactured by Keithley) and a simulated solar irradiation device (LHX-500E3, Koken Kogyo Co., Ltd.) were used. In the graph of FIG. 5, the horizontal axis represents voltage [V], and the vertical axis represents current density [mA / cm 2 ].

表1に、これらのデバイスの特性を比較して示す。光電変換装置1の特性は、一軸デバイスと同程度のエネルギー変換効率その他の特性を示した。一因として、複数の方向に摩擦することにより、一軸方向の吸光度が減少した分を他の方向の吸光度増加分で補ったことが考えられる。また、光電変換装置1は、摩擦なしデバイスよりも優れたエネルギー変換効率その他の特性を示した。なお、表1には、同じ方法で生産された12個以上のデバイスの測定値の平均値を示す。一方、後に示すIPCEスペクトル(図11(b))及び太陽光スペクトルから短絡電流密度の波長依存性を算出し(図11(c))、短絡電流密度の波長依存性の面積から全波長領域(白色光)の短絡電流密度を計算した。算出された短絡電流密度は、光電変換素子1、一軸デバイス、摩擦デバイスについて、それぞれ、2.67、2.70、1.59[mA/cm2]であった。このことから、測定された短絡電流密度Jscは、IPCEスペクトルから得られた短絡電流密度とよい精度で一致したことが分かる。 Table 1 compares the characteristics of these devices. The characteristics of the photoelectric conversion device 1 showed energy conversion efficiency and other characteristics comparable to those of the uniaxial device. One possible reason is that the amount of decrease in absorbance in the uniaxial direction due to friction in a plurality of directions was compensated by the increase in absorbance in other directions. Moreover, the photoelectric conversion apparatus 1 showed energy conversion efficiency and other characteristics superior to those of the frictionless device. Table 1 shows average values of measured values of 12 or more devices produced by the same method. On the other hand, the wavelength dependency of the short-circuit current density is calculated from the IPCE spectrum (FIG. 11B) and the sunlight spectrum shown later (FIG. 11C), and the entire wavelength region ( The short-circuit current density of white light) was calculated. The calculated short-circuit current densities were 2.67, 2.70, and 1.59 [mA / cm 2 ] for the photoelectric conversion element 1, the uniaxial device, and the friction device, respectively. From this, it can be seen that the measured short-circuit current density J sc coincided with the short-circuit current density obtained from the IPCE spectrum with good accuracy.

ここで、図6を参照して、各デバイスに対応する活性層のエネルギー準位について述べる。図6は、光電変換素子1を含む各デバイスの活性層の(a)第1及び第2イオン化ポテンシャル、(b)算出されたp/n界面のエネルギー準位図を示す図である。AC-2(理研計器株式会社製)を用いて、エネルギー順位の測定を行った。光電変換装置1及び一軸デバイスについては、石英ガラス/α-6T(rub)/α-6T(50nm)/PTCBI(30nm)の素子を測定対象とした。摩擦なしデバイスについては、石英ガラス/α-6T(50nm)/PTCBI(30nm)の素子を測定対象とした。図6(a)に示すグラフにおいて、横軸は照射光エネルギー[eV]を表し、縦軸は光電子収率の平方根を表す。図6(b)中の数字は、エネルギー準位[eV]を表す。   Here, with reference to FIG. 6, the energy level of the active layer corresponding to each device will be described. FIG. 6 is a diagram showing (a) first and second ionization potentials of the active layer of each device including the photoelectric conversion element 1 and (b) the calculated energy level diagram of the p / n interface. The energy ranking was measured using AC-2 (Riken Keiki Co., Ltd.). As for the photoelectric conversion device 1 and the uniaxial device, an element of quartz glass / α-6T (rub) / α-6T (50 nm) / PTCBI (30 nm) was measured. As for the device without friction, an element of quartz glass / α-6T (50 nm) / PTCBI (30 nm) was measured. In the graph shown in FIG. 6A, the horizontal axis represents irradiation light energy [eV], and the vertical axis represents the square root of the photoelectron yield. The numbers in FIG. 6B represent energy levels [eV].

図6(a)を参照して、光電変換素子1に対応する素子の第1イオン化ポテンシャル、第2イオン化ポテンシャルは、それぞれ5.24[eV]及び5.89[eV]であった。また、一軸デバイスに対応する素子の第1イオン化ポテンシャル、第2イオン化ポテンシャルは、それぞれ5.25[eV]、5.90[eV]であった。摩擦なしデバイスに対応する素子の第1イオン化ポテンシャル、第2イオン化ポテンシャルは、それぞれ4.96[eV]、5.81[eV]であった。この結果をふまえたエネルギー準位図は、図6(b)に表されるものとなる。したがって、光電変換素子1、一軸デバイス、摩擦なしデバイスのp型層とn型層の間のHOMO−LUMOギャップは、それぞれ、0.84[eV]、0.84[eV]、0.64[eV]となる。これらの値は、開放端電圧Vocと関連しており、表1に示されるように図5の測定結果から得られた開放端電圧の差異として表れている。   With reference to FIG. 6A, the first ionization potential and the second ionization potential of the element corresponding to the photoelectric conversion element 1 were 5.24 [eV] and 5.89 [eV], respectively. The first ionization potential and the second ionization potential of the element corresponding to the uniaxial device were 5.25 [eV] and 5.90 [eV], respectively. The first ionization potential and the second ionization potential of the element corresponding to the device without friction were 4.96 [eV] and 5.81 [eV], respectively. An energy level diagram based on this result is shown in FIG. Therefore, the HOMO-LUMO gap between the p-type layer and the n-type layer of the photoelectric conversion element 1, the uniaxial device, and the non-friction device is 0.84 [eV], 0.84 [eV], and 0.64 [eV], respectively. These values are related to the open-circuit voltage Voc, and as shown in Table 1, are expressed as the difference in the open-circuit voltage obtained from the measurement result of FIG.

続いて、各デバイスの入射光の偏光角依存性について述べる。図7は、光電変換装置1の光電流密度の入射光偏光角依存性の一例を示す図である。光電変換装置1、一軸デバイス又は摩擦なしデバイスを生産した。生産したデバイスに偏光させた光を入射して、短絡電流密度を測定した。入射光は、偏光させる前は、100[mW/cm2](AM1.5)であり、偏光子を通した後の光強度は、33[mW/cm2]であった。測定機器として、コンピューター制御したソースメーター(2400, Keithley)及び擬似太陽光照射装置(LHX-500E3)を用いた。測定値は、小数点第3位を四捨五入した。図7中の目盛りは、短絡電流密度Jsc[mA/cm2]を表す。図7中の矢印は、一軸デバイスにおける摩擦方向、及び、光電変換装置1における1回目の摩擦方向を示す。 Next, the polarization angle dependency of incident light of each device will be described. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the dependency of the photoelectric current density of the photoelectric conversion device 1 on the incident light polarization angle. Photoelectric converter 1, uniaxial device or frictionless device was produced. Polarized light was incident on the produced device and the short circuit current density was measured. The incident light was 100 [mW / cm 2 ] (AM1.5) before being polarized, and the light intensity after passing through the polarizer was 33 [mW / cm 2 ]. As a measuring instrument, a computer-controlled source meter (2400, Keithley) and a simulated sunlight irradiation device (LHX-500E3) were used. The measured value was rounded off to the third decimal place. The scale in FIG. 7 represents the short circuit current density J sc [mA / cm 2 ]. The arrows in FIG. 7 indicate the friction direction in the uniaxial device and the first friction direction in the photoelectric conversion device 1.

光電変換装置1の場合、偏光角に対して3つ以上の極大値を有した。一軸デバイスの場合、偏光角に対して2つの極大値を有した。それぞれ、活性層の配向性有機物が摩擦した方向に配向したことが反映されたものと考えられる。一方、摩擦なしデバイスの場合、偏光角に対して同じ光電流密度の値が得られ、入射光の偏光角に対する極大値を有さなかった。摩擦なしデバイスの活性層内の配向性有機物がランダムに配向しているため、入射光の偏光角に対する異方性が見られなかったものと考えられる。   In the case of the photoelectric conversion device 1, it had three or more maximum values with respect to the polarization angle. In the case of a uniaxial device, it had two maxima for the polarization angle. It is considered that the orientational organic substances in the active layer are each oriented in the direction of friction. On the other hand, in the case of the device without friction, the same value of photocurrent density was obtained with respect to the polarization angle, and it did not have a maximum value with respect to the polarization angle of incident light. It is considered that anisotropy with respect to the polarization angle of incident light was not observed because the oriented organic material in the active layer of the frictionless device was randomly oriented.

また、光電変換装置1は、全ての偏光角において摩擦なしデバイスよりも短絡電流密度の値が上回った。一因として、分子平面が膜厚方向に立つように配向していた分子が分子平面を活性層面内に平行に向けるように配向することにより、分子の遷移双極子モーメントと光の電場ベクトルの方向が一致し、効果的に光吸収する分子数が増大したことが考えられる。   Moreover, the value of the short circuit current density of the photoelectric conversion device 1 exceeded that of the non-friction device at all polarization angles. One reason for this is that molecules that are oriented so that the molecular plane stands in the film thickness direction are oriented so that the molecular plane is oriented parallel to the active layer plane, so that the transition dipole moment of the molecule and the direction of the electric field vector of the light It is considered that the number of molecules that effectively absorb light increases.

そこで、図8を参照して、各デバイスの吸光度の偏光角依存性について述べる。図8は、配向層7の上に製膜した活性層12の吸光度の偏光角依存性の一例を示す図であり、(a)デバイスへの偏光させた光の光入射方向、(b)α-6Tの吸収域に対応する360nmの単色光を入射した場合の偏光角依存性、(c)PTCBIの吸収域に対応する670nmの単色光を入射した場合の偏光角依存性について示す。図8(b)及び(c)中の目盛りは、それぞれ360nm、670nmにおける吸光度を表す。   Therefore, the dependence of the absorbance of each device on the polarization angle will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram showing an example of the polarization angle dependence of the absorbance of the active layer 12 formed on the alignment layer 7, where (a) the light incident direction of the polarized light to the device, (b) α The polarization angle dependency when a 360 nm monochromatic light corresponding to the -6T absorption region is incident and (c) the polarization angle dependency when a 670 nm monochromatic light corresponding to the PTCBI absorption region is incident are shown. The scales in FIGS. 8B and 8C represent the absorbance at 360 nm and 670 nm, respectively.

図8(b)の測定は、光電変換装置1及び一軸デバイスについては、石英ガラス/α-6T(rub)/α-6T(50nm)の素子を測定対象とした。摩擦なしデバイスについては、石英ガラス/α-6T(50nm)の素子を測定対象とした。また、図8(c)の測定は、光電変換装置1及び一軸デバイスについては、石英ガラス/α-6T(rub)/α-6T(50nm)/PTCBI(30nm)の素子を測定対象とした。摩擦なしデバイスについては、石英ガラス/α-6T(50nm)/PTCBI(30nm)の素子を測定対象とした。それぞれ、蒸着速度は、図2の生産プロセスと同様とした。図8中の矢印は、一軸デバイスにおける摩擦方向、及び、光電変換装置1における1回目の摩擦方向を示す。測定機器として、紫外可視近赤外分光光度計(V-670, 日本分光株式会社)を用いた。   In the measurement of FIG. 8B, for the photoelectric conversion device 1 and the uniaxial device, an element of quartz glass / α-6T (rub) / α-6T (50 nm) was used as a measurement target. For the device without friction, a quartz glass / α-6T (50 nm) element was used as the measurement object. In the measurement of FIG. 8C, for the photoelectric conversion device 1 and the uniaxial device, an element of quartz glass / α-6T (rub) / α-6T (50 nm) / PTCBI (30 nm) was measured. As for the device without friction, an element of quartz glass / α-6T (50 nm) / PTCBI (30 nm) was measured. The vapor deposition rate was the same as in the production process of FIG. The arrows in FIG. 8 indicate the friction direction in the uniaxial device and the first friction direction in the photoelectric conversion device 1. As a measuring instrument, an ultraviolet visible near infrared spectrophotometer (V-670, JASCO Corporation) was used.

図8(b)を参照して、光電変換装置1は、摩擦なしデバイスに比べて、吸光度の増大が全方向に見られる。また、光電変換装置1は、一軸デバイスと比べて、複数方向へ吸光度が増大したことが伺われる。このことから、光電変換装置1の活性層12において、分子が活性層12の面に平行な平面内に配向したことが分かる。   With reference to FIG.8 (b), compared with the device without friction, the photoelectric conversion apparatus 1 has an increase in absorbance in all directions. In addition, it can be seen that the photoelectric conversion apparatus 1 has increased absorbance in a plurality of directions as compared to the uniaxial device. From this, it can be seen that in the active layer 12 of the photoelectric conversion device 1, the molecules are aligned in a plane parallel to the surface of the active layer 12.

さらに、図8(c)を参照しても、同様の結果が得られた。すなわち、p型層9を挟んで配向層7から離れて積層されたn型層11においても、配向層7の配向の影響が及んでいることが分かる。   Furthermore, similar results were obtained with reference to FIG. That is, it can be seen that the orientation effect of the orientation layer 7 is also exerted on the n-type layer 11 laminated away from the orientation layer 7 with the p-type layer 9 interposed therebetween.

次に、図9及び図10を参照して、膜厚方向の配向について述べる。図9は、基板の入射方向に対する傾きを変化させたときの吸光度を示す図であり、(a)基板に垂直に光を入射した場合、(b)基板を(a)の場合から80°傾けた場合について示す図である。光電変換装置1及び一軸デバイスについては、石英ガラス/α-6T(rub)/α-6T(50nm)の素子を測定対象とした。摩擦なしデバイスについては、石英ガラス/α-6T(50nm)の素子を測定対象とした。測定機器として、紫外可視近赤外分光光度計(V-670, 日本分光株式会社)を用いた。入射光の波長域は、α-6Tの吸収波長域に対応する300-600nmとした。図10は、図9における入射光の波長域をPTCBIの吸収波長域に対応する600-900nmとした図である。ただし、光電変換装置1及び一軸デバイスについては、石英ガラス/α-6T(rub)/α-6T(50nm)/PTCBI(30nm)の素子を測定対象とした。摩擦なしデバイスについては、石英ガラス/α-6T(50nm)/PTCBI(30nm)の素子を測定対象とした。図9及び図10内のグラフにおいて、横軸は入射光の波長[nm]を表し、縦軸は吸光度を表す。   Next, the orientation in the film thickness direction will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a diagram showing the absorbance when the inclination of the substrate with respect to the incident direction is changed. (A) When light is incident on the substrate vertically, (b) The substrate is inclined by 80 ° from the case of (a). FIG. Regarding the photoelectric conversion apparatus 1 and the uniaxial device, an element of quartz glass / α-6T (rub) / α-6T (50 nm) was used as a measurement target. For the device without friction, a quartz glass / α-6T (50 nm) element was used as the measurement object. As a measuring instrument, an ultraviolet visible near infrared spectrophotometer (V-670, JASCO Corporation) was used. The wavelength range of incident light was 300-600 nm corresponding to the absorption wavelength range of α-6T. FIG. 10 is a diagram in which the wavelength range of incident light in FIG. 9 is 600 to 900 nm corresponding to the absorption wavelength range of PTCBI. However, for the photoelectric conversion device 1 and the uniaxial device, an element of quartz glass / α-6T (rub) / α-6T (50 nm) / PTCBI (30 nm) was used as a measurement target. As for the device without friction, an element of quartz glass / α-6T (50 nm) / PTCBI (30 nm) was measured. 9 and 10, the horizontal axis represents the wavelength [nm] of incident light, and the vertical axis represents the absorbance.

図9及び図10ともに、垂直方向からの入射光に対する吸光度は、光電変換装置1及び一軸デバイスに対応する素子の方が、摩擦なしデバイスに対応する素子を上回った(図9(a)及び図10(a))。一方、80°傾けた場合は、その逆の結果となった(図9(b)及び図10(b))。光は、進行方向に対して垂直な電場ベクトルを有している。そのため、80°傾けた場合は、ほぼ素子の膜厚方向に配向している分子の吸光度を測定することになる。図9及び図10からは、光電変換素子1及び一軸デバイスともに、膜厚方向に配向した分子の吸光度が低下し、活性層に平行な方向に配向した分子の吸光度が増大したことが読み取れる。すなわち、分子平面が膜厚方向に立った向きに配向した分子が減少し、その分、分子平面が活性層平面に平行に配向した分子が増加していることが分かる。   9 and 10, the absorbance of incident light from the vertical direction was higher in the element corresponding to the photoelectric conversion device 1 and the uniaxial device than in the element corresponding to the non-friction device (FIGS. 9A and 9B). 10 (a)). On the other hand, when it was tilted by 80 °, the opposite result was obtained (FIG. 9 (b) and FIG. 10 (b)). The light has an electric field vector perpendicular to the traveling direction. Therefore, when it is tilted by 80 °, the absorbance of the molecules oriented approximately in the film thickness direction of the element is measured. From FIG. 9 and FIG. 10, it can be seen that in both the photoelectric conversion element 1 and the uniaxial device, the absorbance of the molecules oriented in the film thickness direction decreased and the absorbance of the molecules oriented in the direction parallel to the active layer increased. That is, it can be seen that the number of molecules oriented in the direction in which the molecular plane stands in the film thickness direction decreases, and the number of molecules in which the molecular plane is oriented parallel to the active layer plane increases accordingly.

図11は、光電変換装置1の(a)吸光率、(b)外部量子効率(IPCE;Incident Photon-to-current Conversion Efficiency)、及び、(c)短絡電流密度の波長依存性の一例を示す図である。図11の各図において、横軸は入射光の波長[nm]を表し、縦軸は(a)吸光率(1−透過率)、(b)IPCE、(c)短絡電流密度Jsc[mA/cm2 nm]を表す。 FIG. 11 shows an example of wavelength dependence of (a) absorbance, (b) Incident Photon-to-current Conversion Efficiency (IPCE), and (c) short-circuit current density of the photoelectric conversion device 1. FIG. 11, the horizontal axis represents the wavelength [nm] of incident light, and the vertical axis represents (a) absorbance (1-transmittance), (b) IPCE, (c) short-circuit current density Jsc [mA / cm 2 nm].

いずれも光電変換装置1の特性は、摩擦なしデバイスよりも特性が向上した。具体的には、吸光率は、400nmにおいて1.83倍、700nmにおいて1.45倍となった。IPCEは、400nmにおいて2.11倍、700nmにおいて1.55倍となった。また、一軸方向にのみ摩擦したデバイスと同程度の値を示した。エネルギー変換効率の向上に寄与した吸光度増大以外の要因として、励起子の拡散及び解離、並びに、電荷の輸送及び取り出しの効率が分子配向により増加したことが考えられる。   In any case, the characteristics of the photoelectric conversion device 1 were improved as compared with the device without friction. Specifically, the absorbance was 1.83 times at 400 nm and 1.45 times at 700 nm. IPCE was 2.11 times at 400 nm and 1.55 times at 700 nm. Moreover, the same value as the device which rubbed only in the uniaxial direction was shown. As a factor other than the increase in absorbance that contributed to the improvement of energy conversion efficiency, it is considered that the efficiency of exciton diffusion and dissociation, and charge transport and extraction increased due to molecular orientation.

そこで、図12を参照して、励起子拡散長について述べる。図12は、光電変換装置1の(a)活性層の分光蛍光スペクトルの一例と、(b)励起子拡散長を算出するためのフィッティングカーブを示す図である。分光蛍光光度計として、JASCO FP-6500(日本分光株式会社製)を用いた。励起光の波長は、420nmとした。図12(a)において、横軸は入射光の波長[nm]を表し、縦軸は蛍光強度を表す。また、図12(b)において、横軸はα-6T層の膜厚[nm]を表し、縦軸は、PL/PLの値を表す。ここで、分光蛍光分析は、光電変換装置1及び一軸デバイスについては、石英ガラス/α-6T(rub)/α-6T(20〜50nm)の素子、及び、α-6T層で生成した励起子をクエンチする層としてPTCBIをさらに積層した、石英ガラス/α-6T(rub)/α-6T(20〜50nm)/PTCBI(5nm)の素子を測定対象とした。摩擦なしデバイスについては、石英ガラス/α-6T(20〜50nm)の素子、及び、石英ガラス/α-6T(20〜50nm)/PTCBI(5nm)の素子を測定対象とした。また、α-6T層の膜厚を、20nm, 30nm, 40nm, 50nmとした素子を作製した。図12(a)において蛍光ピークが見られた約590nmの蛍光強度の値を用いて、式(1)により励起子拡散長Lを算出した(参考文献1参照)。 Thus, the exciton diffusion length will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram illustrating an example of (a) the spectral fluorescence spectrum of the active layer of the photoelectric conversion device 1 and (b) a fitting curve for calculating the exciton diffusion length. JASCO FP-6500 (manufactured by JASCO Corporation) was used as a spectrofluorometer. The wavelength of the excitation light was 420 nm. In FIG. 12A, the horizontal axis represents the wavelength [nm] of incident light, and the vertical axis represents the fluorescence intensity. In FIG. 12B, the horizontal axis represents the film thickness [nm] of the α-6T layer, and the vertical axis represents the value of PL 1 / PL 2 . Here, in the spectrofluorescence analysis, for the photoelectric conversion device 1 and the uniaxial device, the excitons generated in the quartz glass / α-6T (rub) / α-6T (20-50 nm) element and the α-6T layer are used. A quartz glass / α-6T (rub) / α-6T (20 to 50 nm) / PTCBI (5 nm) element in which PTCBI was further laminated as a layer for quenching was measured. Regarding the non-friction device, quartz glass / α-6T (20 to 50 nm) element and quartz glass / α-6T (20 to 50 nm) / PTCBI (5 nm) element were measured. In addition, devices with an α-6T layer thickness of 20 nm, 30 nm, 40 nm, and 50 nm were fabricated. The exciton diffusion length L was calculated by Equation (1) using the value of the fluorescence intensity of about 590 nm at which the fluorescence peak was observed in FIG. 12A (see Reference 1).

ここで、PL;クエンチ層ありの素子におけるα-6Tの蛍光ピーク強度、PL;クエンチ層なしの素子におけるα-6Tの蛍光ピーク強度、L;励起子拡散長[nm]、d;α-6Tの膜厚[nm]を表す。 Where PL 1 ; α-6T fluorescence peak intensity in the element with quench layer, PL 2 ; α-6T fluorescence peak intensity in the element without quench layer, L; exciton diffusion length [nm], d; α -6T film thickness [nm].

算出した結果を表2に示す。光電変換装置1における励起子拡散長は、摩擦なしデバイスだけでなく一軸デバイスの励起子拡散長を上回った。励起子拡散長が長いことは、膜厚を増大させてp/n界面から離れた部分で生成する励起子が増加したとしても、励起子がp/n界面に到達する確率が増大することを意味する。このため、膜厚等の製造条件の最適化等により、光電変換装置1のエネルギー変換効率がさらに向上する可能性が期待される。   The calculated results are shown in Table 2. The exciton diffusion length in the photoelectric conversion apparatus 1 exceeded the exciton diffusion length of not only a frictionless device but also a uniaxial device. The long exciton diffusion length means that the probability of excitons reaching the p / n interface increases even when the film thickness is increased and the number of excitons generated away from the p / n interface increases. means. For this reason, the possibility of further improving the energy conversion efficiency of the photoelectric conversion device 1 is expected by optimizing the manufacturing conditions such as the film thickness.

続いて、図13を参照して、光電変換装置1の耐久性について述べる。図13は、光電変換装置1の特性の経時変化の一例を示す図であり、(a)開放端電圧、(b)短絡電流密度、(c)FF、(d)エネルギー変換効率の経時変化を示す図である。図13の各グラフにおいて、横軸は経過時間[時間]を表し、縦軸は(a)規格化された開放端電圧、(b)短絡電流密度、(c)FF、(d)エネルギー変換効率を表す。   Next, the durability of the photoelectric conversion device 1 will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the change over time of the characteristics of the photoelectric conversion device 1. (A) Open-circuit voltage, (b) Short-circuit current density, (c) FF, (d) Energy conversion efficiency change over time. FIG. In each graph of FIG. 13, the horizontal axis represents elapsed time [hour], and the vertical axis represents (a) standardized open-circuit voltage, (b) short-circuit current density, (c) FF, and (d) energy conversion efficiency. Represents.

光電変換装置1の特性は、開放端電圧以外の特性は、摩擦なしデバイスよりも劣化速度が緩やかであった。特に、FFは、摩擦しないデバイスにおいて時間と共に顕著に低下したのに対し、光電変換装置1の場合は劣化が緩やかであった。結果として、光電変換装置1のエネルギー変換効率の劣化は、摩擦なしデバイスよりも緩やかであった。一軸デバイスと比較すると、経時変化の点ではほとんど差異は見られなかった。   As for the characteristics of the photoelectric conversion device 1, the deterioration rate of characteristics other than the open-circuit voltage was slower than that of the non-friction device. In particular, the FF significantly decreased with time in a device that did not rub, whereas in the case of the photoelectric conversion device 1, the deterioration was moderate. As a result, the deterioration of the energy conversion efficiency of the photoelectric conversion apparatus 1 was more gradual than that of the device without friction. Compared to the uniaxial device, there was almost no difference in terms of change over time.

続いて、図14を参照して、摩擦ステップにおける摩擦条件について述べる。光電変換装置1は、摩擦ステップを窒素雰囲気下で行い、摩擦ステップも含めて空気に曝されることなく窒素で満たされたグローブボックス内で生産された。また、摩擦ステップにおいて、ダストフリーのナイロン布を用いた。これに対し、比較のために、摩擦を空気中で行い、摩擦手段17として通常のナイロン布(本願請求項における「摩擦手段」の一例)を用いた光電変換装置31を作製した。それ以外の生産プロセスは、実施例1と同様とした。   Next, the friction conditions in the friction step will be described with reference to FIG. The photoelectric conversion device 1 was produced in a glove box filled with nitrogen without performing the friction step in a nitrogen atmosphere and being exposed to air including the friction step. A dust-free nylon cloth was used in the friction step. On the other hand, for comparison, friction was performed in the air, and a photoelectric conversion device 31 using a normal nylon cloth (an example of “friction means” in the claims of the present application) as the friction means 17 was produced. The other production processes were the same as in Example 1.

図14は、それぞれの光電変換装置の光電流密度―電圧特性の一例を示す図である。測定から得られた特性値を表3に示す。光電変換装置1の特性の方が光電変換装置31よりも優れた値を示した。この結果から、摩擦ステップを不活性ガス雰囲気下で行い、摩擦手段17としてダストフリーのナイロン布を用いることで光電変換装置の特性が向上することが分かる。   FIG. 14 is a diagram illustrating an example of photocurrent density-voltage characteristics of each photoelectric conversion device. Table 3 shows characteristic values obtained from the measurement. The characteristic of the photoelectric conversion device 1 was superior to that of the photoelectric conversion device 31. From this result, it is understood that the characteristics of the photoelectric conversion device are improved by performing the friction step in an inert gas atmosphere and using a dust-free nylon cloth as the friction means 17.

なお、配向層の摩擦ステップにおける摩擦の力、速度、回数、方向、順序、摩擦手段等の詳細は、適宜変更してもよい。特に、摩擦手段として、ナイロン布の代わりに、他の材質の布等を用いてもよい。また、摩擦手段として布を用いる場合には、糸を織った布を用いてもよく、不織布を用いてもよい。   The details of the friction force, speed, number of times, direction, order, friction means, and the like in the friction step of the alignment layer may be appropriately changed. In particular, as a friction means, a cloth of another material may be used instead of the nylon cloth. Moreover, when using cloth as a friction means, the cloth which woven the thread | yarn may be used and a nonwoven fabric may be used.

さらに、配向層と活性層とは、同じ材料を用いて形成してもよいし、異なる材料を用いて形成してもよい。また、それぞれ2種以上の材料を含む層であってもよい。さらに、活性層は、例えば、バルクヘテロ接合構造のように、p型層とn型層とを兼ねる1層であってもよい。   Furthermore, the alignment layer and the active layer may be formed using the same material or different materials. Moreover, the layer which contains 2 or more types of materials, respectively may be sufficient. Further, the active layer may be a single layer serving both as a p-type layer and an n-type layer, for example, as in a bulk heterojunction structure.

さらに、配向層及びp型層に用いる材料は、α―6T以外の材料であってもよい。例えば、ペンタセン,ルブレン等の芳香族炭化水素、6P,8T等のオリゴマー、P3HT、MEH−PPV、MDMO−PPV、PFO、PFO−DMP等のポリマー、CuPc,ZnPc、CoPc、TiOPC、PbPc、NiPc、SbPc等のフタロシアニン誘導体、HTPP等のポルフィリン誘導体、α−NPD、TPD等のトリフェニルアミン誘導体等であってもよいし、これらの2種以上の混合物であってもよい。 Further, the material used for the alignment layer and the p-type layer may be a material other than α-6T. For example, aromatic hydrocarbons such as pentacene and rubrene, oligomers such as 6P and 8T, polymers such as P3HT, MEH-PPV, MDMO-PPV, PFO and PFO-DMP, CuPc, ZnPc, CoPc, TiOPC, PbPc, NiPc, It may be a phthalocyanine derivative such as SbPc, a porphyrin derivative such as H 2 TPP, a triphenylamine derivative such as α-NPD or TPD, or a mixture of two or more of these.

さらに、n型層に用いる材料は、PTCBI以外の材料であってもよい。例えば、PDCDA、PenPTC、ADIDI、PTCDA、PTCDI、NTDA、MePTC、HepPTC等のペリレン誘導体、C(n=60,70,76,84等)、PCBM(C)(n=60,70,76,84等)等のフラーレン誘導体、F16CuPc等のフッ素置換化合物等であってもよいし、これらの2種以上の混合物であってもよい。 Furthermore, the material used for the n-type layer may be a material other than PTCBI. For example, PDCDA, PenPTC, ADIDI, PTCDA, PTCDI, NTDA, MePTC, HepPTC and other perylene derivatives, C n (n = 60, 70, 76, 84, etc.), PCBM (C n ) (n = 60, 70, 76) , 84, etc.), fluorine-substituted compounds such as F16CuPc, etc., or a mixture of two or more of these.

さらに、配向層7に隣接する活性層に用いる材料が配向性有機物であれば、それ以外の活性層に用いる材料は、配向性有機物でなくともよい。本実施例の例では、配向層7に隣接するp型層9のみが配向性有機物であれば、n型層11が配向性有機物以外の材料で製膜されてもよい。このような構造であっても、少なくともp型層における配向の効果が得られるためである。   Furthermore, if the material used for the active layer adjacent to the alignment layer 7 is an oriented organic material, the other materials used for the active layer may not be the oriented organic material. In the example of this embodiment, if only the p-type layer 9 adjacent to the alignment layer 7 is an oriented organic material, the n-type layer 11 may be formed of a material other than the oriented organic material. This is because even with such a structure, an orientation effect at least in the p-type layer can be obtained.

さらに、光電変換装置1は、電極層と活性層、又は、電極層と配向層との間に、キャリアの取り出しを容易とするキャリア取出層を備えてもよい。   Furthermore, the photoelectric conversion device 1 may include a carrier extraction layer that facilitates carrier extraction between the electrode layer and the active layer, or between the electrode layer and the alignment layer.

さらに、光電変換装置1は、バッファ層としてBCP以外の材料を用いてもよい。例えば、PBD、OXD−7、Bpy−OXD、BP−OXD−Bpy、Bpy−FOXD等のオキサジアゾール誘導体、TAZ、NTAZ等のトリアゾール誘導体、Bphen、NBphen、HNBphen等のフェナントロリン誘導体、Liq、BAlq等の金属錯体、POPy等のリン酸誘導体、mCP、TcTa、CBP,CDBP等のカルバゾール誘導体、MPT、DPT、TPT等のトリアジン誘導体、BPyB、TpyB、B4PyMPM等のピリジン誘導体等であってもよいし、これらの2種以上の混合物であってもよい。また、バッファ層を備えなくともよい。 Furthermore, the photoelectric conversion device 1 may use a material other than BCP as the buffer layer. For example, oxadiazole derivatives such as PBD, OXD-7, Bpy-OXD, BP-OXD-Bpy, and Bpy-FOXD, triazole derivatives such as TAZ and NTAZ, phenanthroline derivatives such as Bphen, NBphen, and HNBphen, Liq, BAlq, and the like phosphoric acid derivatives of the metal complexes, such Popy 2 of, mCP, TCTA, CBP, carbazole derivatives such CDBP, MPT, DPT, triazine derivatives such as TPT, BPyB, TpyB, may be a such as pyridine derivatives, such as B4PyMPM A mixture of two or more of these may be used. Further, the buffer layer may not be provided.

さらに、ガラス基板以外の基板を用いてもよい。例えば、石英、サファイヤ、金属等の基板を用いてもよいし、PENなどのポリマー基板を用いてもよい。また、ITO電極、Ag電極の代わりにPt、Au、Al、In、Mg、Ca、Cs、Li、Ba、Na、IZO、AZO、カーボンナノチューブ等の材質の電極を用いてもよい。さらに、電極は、多層膜でもよいし、合金であってもよい。   Further, a substrate other than a glass substrate may be used. For example, a substrate such as quartz, sapphire, or metal may be used, or a polymer substrate such as PEN may be used. Further, instead of the ITO electrode and the Ag electrode, an electrode made of a material such as Pt, Au, Al, In, Mg, Ca, Cs, Li, Ba, Na, IZO, AZO, or carbon nanotube may be used. Furthermore, the electrode may be a multilayer film or an alloy.

さらに、製膜速度は、適宜変更してもよい。また、活性層形成ステップにおいて、基板温度を上げる加熱ステップを行うこととしてもよい。例えば、加熱手段が基板温度を上げることにより、活性層の配向度が向上することが期待される点で好ましい。   Furthermore, the film forming speed may be changed as appropriate. In the active layer forming step, a heating step for raising the substrate temperature may be performed. For example, it is preferable in that the orientation degree of the active layer is expected to be improved by the heating means raising the substrate temperature.

さらに、配向層及び活性層は、真空蒸着法以外の方法で製膜してもよい。例えば、他の乾式プロセスとして、化学気相成長法、レーザーアブレーション法等が挙げられる。また、湿式プロセスとして、スピンコーティング法、インクジェット法等が挙げられる。湿式プロセスを採用することにより、ポリマー材料の採用が容易となる、   Furthermore, the alignment layer and the active layer may be formed by a method other than the vacuum deposition method. For example, other dry processes include chemical vapor deposition and laser ablation. Examples of the wet process include a spin coating method and an ink jet method. By adopting a wet process, it becomes easy to adopt polymer materials.

[参考文献]
1. Peter Peumans, Aharon Yakimov, and Stephen R. Forrest “Small molecular weight organic thin-film photodetectors and solar cells” J.Appl.Phys., 93, 3693(2003).
[References]
1. Peter Peumans, Aharon Yakimov, and Stephen R. Forrest “Small molecular weight organic thin-film features and solar cells” J. Appl. Phys., 93, 3693 (2003).

1・・・光電変換装置、7・・・配向層、9・・・p型層、11・・・n型層、12・・・活性層、17・・・摩擦手段、18・・・第1方向、19・・・第2方向   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photoelectric conversion apparatus, 7 ... Orientation layer, 9 ... P-type layer, 11 ... N-type layer, 12 ... Active layer, 17 ... Friction means, 18 ... First 1 direction, 19 ... 2nd direction

Claims (11)

第1配向性有機物を有する配向層と入射光を電気に変換する活性層とを有する光電変換装置を生産する方法であって、
前記第1配向性有機物を用いて前記配向層を形成する配向層形成ステップと、
前記配向層を前記配向層と平行な面内における第1方向に摩擦する第1摩擦ステップと、
前記配向層と平行な面内における前記第1方向とは異なる第2方向に前記配向層を摩擦する第2摩擦ステップと、
第2配向性有機物を用いて前記活性層を形成する活性層形成ステップとを含む、光電変換装置を生産する方法。
A method for producing a photoelectric conversion device having an alignment layer having a first alignment organic substance and an active layer for converting incident light into electricity,
An alignment layer forming step of forming the alignment layer using the first alignment organic material;
A first friction step of rubbing the alignment layer in a first direction in a plane parallel to the alignment layer;
A second friction step for rubbing the alignment layer in a second direction different from the first direction in a plane parallel to the alignment layer;
An active layer forming step of forming the active layer using a second alignment organic material.
前記配向層は、前記第1方向及び前記第2方向を含めて互いに異なるn個の方向(nは2以上の自然数)に摩擦され、
前記第1方向と前記第2方向がなす角のうち小さい方の角が180/n[°]である、請求項1記載の光電変換装置を生産する方法。
The alignment layer is rubbed in n different directions (n is a natural number of 2 or more) including the first direction and the second direction,
The method for producing a photoelectric conversion device according to claim 1, wherein a smaller one of the angles formed by the first direction and the second direction is 180 / n [°].
前記第1摩擦ステップ及び/又は前記第2摩擦ステップにおいて、不活性ガス雰囲気下で、ダストフリーの布を用いて前記配向層を摩擦する、請求項1又は2記載の光電変換装置を生産する方法。   3. The method for producing a photoelectric conversion device according to claim 1, wherein, in the first friction step and / or the second friction step, the alignment layer is rubbed with a dust-free cloth in an inert gas atmosphere. . 第1配向性有機物を有する配向層と入射光を電気に変換する活性層とを有する光電変換装置を生産する方法であって、
前記第1配向性有機物を用いて前記配向層を形成する配向層形成ステップと、
不活性ガス雰囲気下で前記配向層を摩擦する摩擦ステップと、
第2配向性有機物を用いて前記活性層を形成する活性層形成ステップとを含む、光電変換装置を生産する方法。
A method for producing a photoelectric conversion device having an alignment layer having a first alignment organic substance and an active layer for converting incident light into electricity,
An alignment layer forming step of forming the alignment layer using the first alignment organic material;
A rubbing step of rubbing the alignment layer under an inert gas atmosphere;
An active layer forming step of forming the active layer using a second alignment organic material.
入射光を電気に変換する活性層を有する光電変換装置であって、
前記活性層は、前記活性層に平行な面内の第1方向及び前記第1方向とは異なる第2方向に配向している有機物を有することを特徴とする、光電変換装置。
A photoelectric conversion device having an active layer for converting incident light into electricity,
The active layer includes an organic material oriented in a first direction in a plane parallel to the active layer and a second direction different from the first direction.
前記配向性有機物は、前記第1方向及び前記第2方向を含めて互いに異なるn個の方向(nは2以上の自然数)に配向しており、
前記第1方向と前記第2方向がなす角のうち小さい方の角が180/n[°]であることを特徴とする、請求項5記載の光電変換装置。
The oriented organic material is oriented in n directions (n is a natural number of 2 or more) different from each other including the first direction and the second direction,
6. The photoelectric conversion device according to claim 5, wherein the smaller one of the angles formed by the first direction and the second direction is 180 / n [°].
入射光を電気に変換する活性層を有する光電変換装置であって、
前記活性層は、配向性有機物を含むものであり、
前記配向性有機物の吸収ピーク波長を有して前記活性層に垂直な方向から前記活性層に入射する偏光させた単色光に対する前記活性層の吸光度又は前記偏光させた単色光を入射したときの短絡電流密度、内部量子効率、外部量子効率、内部エネルギー変換効率若しくは外部エネルギー変換効率が、前記光の進行方向に対して垂直な面内で前記活性層を回転させたときの回転角度(0°以上360°未満)に対して第1方向及び前記第1方向とは異なる第2方向を含めて極大値を3つ以上有することを特徴とする、光電変換装置。
A photoelectric conversion device having an active layer for converting incident light into electricity,
The active layer contains an oriented organic material,
Absorbance of the active layer with respect to polarized monochromatic light incident on the active layer from a direction perpendicular to the active layer having an absorption peak wavelength of the oriented organic material, or short circuit when the polarized monochromatic light is incident A rotation angle (0 ° or more) when the active layer is rotated in a plane perpendicular to the light traveling direction, such as current density, internal quantum efficiency, external quantum efficiency, internal energy conversion efficiency, or external energy conversion efficiency The photoelectric conversion device has three or more maximum values including a first direction and a second direction different from the first direction with respect to less than 360 °.
入射光を電気に変換する活性層を有する光電変換装置であって、
前記活性層は、配向性有機物を含むものであり、
前記活性層が、第1方向にすじ状に延びたモルフォロジー及び前記第1方向とは異なる第2方向にすじ状に延びたモルフォロジーを有することを特徴とする、光電変換装置。
A photoelectric conversion device having an active layer for converting incident light into electricity,
The active layer contains an oriented organic material,
The photoelectric conversion device, wherein the active layer has a morphology extending in a streak shape in a first direction and a morphology extending in a second shape different from the first direction.
前記第1方向及び前記第2方向に配向している第1配向性有機物を有する配向層をさらに備え、
前記配向層は、前記活性層に隣接することを特徴とする、請求項5から8のいずれかに記載の光電変換装置。
An alignment layer having a first alignment organic material aligned in the first direction and the second direction;
The photoelectric conversion device according to claim 5, wherein the alignment layer is adjacent to the active layer.
入射光を電気に変換する光電変換装置の生産装置であって、
前記光電変換装置が有する配向性有機層を前記配向性有機層と平行な面内の方向に摩擦する摩擦手段と、
前記配向性有機層及び/又は前記摩擦手段を相対的に回転させる回転手段とを備える、光電変換装置の生産装置。
A photoelectric conversion device production device that converts incident light into electricity,
Friction means for rubbing the oriented organic layer of the photoelectric conversion device in a direction in a plane parallel to the oriented organic layer;
A production apparatus for a photoelectric conversion device, comprising: an orientation organic layer and / or a rotation unit that relatively rotates the friction unit.
前記摩擦手段が、
ダストフリーの布と、
不活性ガス雰囲気下で前記配向性有機層を摩擦するための不活性ガスを付与する不活性ガス付与手段とをさらに備える、請求項10記載の光電変換装置の生産装置。
The friction means is
Dust-free cloth,
The apparatus for producing a photoelectric conversion device according to claim 10, further comprising an inert gas applying unit configured to apply an inert gas for rubbing the oriented organic layer in an inert gas atmosphere.
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