JP2015099810A - Method of manufacturing organic photoelectric conversion element - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing an organic photoelectric conversion element having photoelectric conversion efficiency.SOLUTION: A method of manufacturing an organic photoelectric conversion element is provided which includes the steps of: forming a cathode; forming an oxide layer containing a zinc oxide doped with gallium on the cathode; and forming an active layer on the oxide layer. Moreover, the method of manufacturing the organic photoelectric conversion element is provided which forms the oxide layer by applying the coating liquid containing the zinc oxide doped with gallium on the cathode to form the film.

Description

本発明は、有機光電変換素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an organic photoelectric conversion element.

有機太陽電池や光センサーなどに用いられる有機光電変換素子は、一対の電極(陽極および陰極)と、電極間に設けられる活性層とから構成されており、これら電極や活性層などを順次所定の順序で積層することにより作製される。   An organic photoelectric conversion element used for an organic solar cell or an optical sensor is composed of a pair of electrodes (anode and cathode) and an active layer provided between the electrodes. It is produced by laminating in order.

有機光電変換素子には、光電変換効率を向上させるため活性層に加えて、電子輸送層や正孔輸送層などの付加的な層が設けられることがある。電子輸送層を設けた有機光電変換素子の製造方法として、陰極としてのITO電極の上に酸化亜鉛からなる層を形成する工程を有する製造方法が知られている(例えば、非特許文献1参照)。   In order to improve the photoelectric conversion efficiency, the organic photoelectric conversion element may be provided with an additional layer such as an electron transport layer or a hole transport layer in addition to the active layer. As a method for producing an organic photoelectric conversion element provided with an electron transport layer, a production method having a step of forming a layer made of zinc oxide on an ITO electrode as a cathode is known (for example, see Non-Patent Document 1). .

Advanced Energy Materials Vol.3 (2013)301−307ページAdvanced Energy Materials Vol. 3 (2013) Pages 301-307

酸化亜鉛からなる層を電子輸送層として形成する上述の非特許文献1に記載の方法では、光電変換効率がかならずしも高くないという問題がある。したがって本発明の目的は、光電変換効率の高い有機光電変換素子を製造する方法を提供することにある。   In the method described in Non-Patent Document 1 in which a layer made of zinc oxide is formed as an electron transport layer, there is a problem that the photoelectric conversion efficiency is not necessarily high. Therefore, the objective of this invention is providing the method of manufacturing an organic photoelectric conversion element with high photoelectric conversion efficiency.

本発明は、陰極を形成する工程と、
前記陰極上にガリウムがドープされた亜鉛酸化物を含む酸化物層を形成する工程と、
前記酸化物層上に活性層を形成する工程とを含む有機光電変換素子の製造方法に関する。
The present invention includes a step of forming a cathode;
Forming an oxide layer comprising zinc oxide doped with gallium on the cathode;
Forming an active layer on the oxide layer.

また本発明は、前記ガリウムがドープされた亜鉛酸化物を陰極上に塗布成膜することによって前記酸化物層を形成する、有機光電変換素子の製造方法に関する。   The present invention also relates to a method for producing an organic photoelectric conversion element, wherein the oxide layer is formed by coating the gallium-doped zinc oxide on a cathode.

また本発明は、前記ガリウムがドープされた亜鉛酸化物が、粒子状である有機光電変換素子の製造方法に関する。   Moreover, this invention relates to the manufacturing method of the organic photoelectric conversion element whose zinc oxide doped with the said gallium is a particulate form.

また本発明は、活性層がフラーレン類及び/又はフラーレン類の誘導体と、共役高分子化合物とを含む有機光電変換素子の製造方法に関する。   The present invention also relates to a method for producing an organic photoelectric conversion element in which an active layer contains fullerenes and / or derivatives of fullerenes and a conjugated polymer compound.

本発明によれば光電変換効率の高い有機光電変換素子を製造することができる。   According to the present invention, an organic photoelectric conversion element having high photoelectric conversion efficiency can be manufactured.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

<1>有機光電変換素子の構成
本発明の製造方法によって製造される有機光電変換素子は、支持基板上に、陰極、ガリウムがドープされた酸化物層、活性層、および陽極がこの順で積層された構成の有機光電変換素子である。
<1> Configuration of Organic Photoelectric Conversion Element The organic photoelectric conversion element produced by the production method of the present invention has a cathode, an oxide layer doped with gallium, an active layer, and an anode laminated in this order on a support substrate. It is the organic photoelectric conversion element of the structure comprised.

陽極および陰極のうちの少なくとも一方は、透明又は半透明の電極によって構成される。透明又は半透明の電極から入射した光は、活性層中において、後述の電子受容性化合物及び/又は電子供与性化合物に吸収され、それによって電子と正孔とが結合した励起子が生成される。この励起子が活性層中を移動し、電子受容性化合物と電子供与性化合物とが隣接するヘテロ接合界面に達すると、界面でのそれぞれのHOMOエネルギー及びLUMOエネルギーの違いにより電子と正孔とが分離し、独立して移動することのできる電荷(電子と正孔)が発生する。発生した電荷は、それぞれ電極へ移動することにより外部へ電気エネルギー(電流)として取り出される。   At least one of the anode and the cathode is constituted by a transparent or translucent electrode. Light incident from a transparent or translucent electrode is absorbed in the active layer by an electron-accepting compound and / or an electron-donating compound described later, thereby generating excitons in which electrons and holes are combined. . When the exciton moves in the active layer and reaches the heterojunction interface where the electron accepting compound and the electron donating compound are adjacent to each other, the difference between the HOMO energy and the LUMO energy at the interface causes the electrons and holes to be separated. Charges (electrons and holes) are generated that can separate and move independently. The generated electric charges are taken out as electric energy (current) by moving to the electrodes.

(支持基板)
本発明の有機光電変換素子は、通常、支持基板上に形成される。支持基板には、有機光電変換素子を作製する際に化学的に変化しないものが好適に用いられる。支持基板としては、例えば、ガラス基板、プラスチック基板、高分子フィルム、シリコン板等が挙げられる。透明又は半透明な陰極から光を取り込む形態の有機光電変換素子の場合、支持基板には光透過性の高い基板が好適に用いられる。また不透明な基板上に有機光電変換素子を作製する場合には、陰極側から光を取り込むことができないため、陽極が透明又は半透明な電極から構成される。このような電極を用いることにより、たとえ不透明な支持基板を用いたとしても、支持基板側に設けられる陰極とは反対側の陽極から光を取り込むことができる。
(Support substrate)
The organic photoelectric conversion element of the present invention is usually formed on a support substrate. As the support substrate, one that does not change chemically when an organic photoelectric conversion element is produced is suitably used. Examples of the support substrate include a glass substrate, a plastic substrate, a polymer film, and a silicon plate. In the case of an organic photoelectric conversion element in which light is taken from a transparent or translucent cathode, a substrate having high light transmittance is preferably used as the support substrate. Further, when an organic photoelectric conversion element is produced on an opaque substrate, light cannot be taken in from the cathode side, so that the anode is composed of a transparent or translucent electrode. By using such an electrode, even if an opaque support substrate is used, light can be taken in from the anode on the side opposite to the cathode provided on the support substrate side.

(活性層)
活性層は、単層の形態または複数の層が積層された形態をとりうる。単層構成の活性層は、電子受容性化合物及び電子供与性化合物を含有する層から構成される。
(Active layer)
The active layer can take the form of a single layer or a stack of a plurality of layers. The active layer having a single layer structure is composed of a layer containing an electron accepting compound and an electron donating compound.

また複数の層が積層された構成の活性層は、たとえば電子受容性化合物を含有する第一の活性層と、電子供与性化合物を含有する第二の活性層とを積層した積層体から構成される。なおこの場合、第一の活性層が、第二の活性層に対して陰極寄りに配置される。   In addition, the active layer having a configuration in which a plurality of layers are stacked includes, for example, a stacked body in which a first active layer containing an electron-accepting compound and a second active layer containing an electron-donating compound are stacked. The In this case, the first active layer is disposed closer to the cathode than the second active layer.

また、有機光電変換素子は、中間層を介して複数の活性層が積層された構成であっても構わない。このような場合は、マルチ接合型素子(タンデム型素子)となる。なおこの場合、各活性層は、電子受容性化合物及び電子供与性化合物を含有する単層型であっても構わないし、電子受容性化合物を含有する第一の活性層と、電子供与性化合物を含有する第二の活性層とを積層した積層体から構成された積層型であっても構わない。   Moreover, the organic photoelectric conversion element may have a configuration in which a plurality of active layers are stacked via an intermediate layer. In such a case, a multi-junction element (tandem element) is formed. In this case, each active layer may be a single layer type containing an electron-accepting compound and an electron-donating compound, or a first active layer containing an electron-accepting compound and an electron-donating compound. It may be a laminated type constituted by a laminated body in which a second active layer contained is laminated.

中間層は、単層の形態または複数の層が積層された形態をとりうる。中間層はいわゆる電荷注入層や電荷輸送層によって構成される。中間層には、たとえば後述の電子輸送性材料を含む機能層を用いることができる。   The intermediate layer may take the form of a single layer or a stack of a plurality of layers. The intermediate layer is constituted by a so-called charge injection layer or charge transport layer. For the intermediate layer, for example, a functional layer containing an electron transporting material described later can be used.

活性層は塗布法により形成されることが好ましい。また活性層は、高分子化合物を含むことが好ましく、高分子化合物を一種単独で含んでいても二種以上を組み合わせて含んでいてもよい。また、活性層の電荷輸送性を高めるために、前記活性層中に電子供与性化合物及び/又は電子受容性化合物を混合してもよい。   The active layer is preferably formed by a coating method. Moreover, it is preferable that an active layer contains a high molecular compound, and may contain the high molecular compound individually by 1 type, or may contain it in combination of 2 or more types. Moreover, in order to improve the charge transport property of the active layer, an electron donating compound and / or an electron accepting compound may be mixed in the active layer.

有機光電変換素子に用いられる電子受容性化合物は、そのHOMOエネルギーが電子供与性化合物のHOMOエネルギーよりも高く、かつ、そのLUMOエネルギーが電子供与性化合物のLUMOエネルギーよりも高い化合物から成る。   The electron-accepting compound used for the organic photoelectric conversion element is composed of a compound having a HOMO energy higher than that of the electron-donating compound and a LUMO energy higher than that of the electron-donating compound.

前記電子供与性化合物は低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。低分子の電子供与性化合物としては、フタロシアニン、金属フタロシアニン、ポルフィリン、金属ポルフィリン、オリゴチオフェン、テトラセン、ペンタセン、ルブレン等が挙げられる。   The electron donating compound may be a low molecular compound or a high molecular compound. Examples of the low molecular electron-donating compound include phthalocyanine, metal phthalocyanine, porphyrin, metal porphyrin, oligothiophene, tetracene, pentacene, and rubrene.

高分子の電子供与性化合物としては、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体等が挙げられる。   Polymeric electron donating compounds include polyvinylcarbazole and derivatives thereof, polysilane and derivatives thereof, polysiloxane derivatives having aromatic amines in the side chain or main chain, polyaniline and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, polypyrrole and derivatives thereof , Polyphenylene vinylene and derivatives thereof, polythienylene vinylene and derivatives thereof, polyfluorene and derivatives thereof, and the like.

前記電子受容性化合物は低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。低分子の電子受容性化合物としては、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン及びその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン誘導体、8−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、C60等のフラーレン類及びその誘導体、バソクプロイン等のフェナントレン誘導体等が挙げられる。高分子の電子受容性化合物としては、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体等が挙げられる。これらのなかでも、とりわけフラーレン類及びその誘導体が好ましい。 The electron-accepting compound may be a low molecular compound or a high molecular compound. Low molecular electron accepting compounds include oxadiazole derivatives, anthraquinodimethane and its derivatives, benzoquinone and its derivatives, naphthoquinone and its derivatives, anthraquinone and its derivatives, tetracyanoanthraquinodimethane and its derivatives, fluorenone derivatives , diphenyldicyanoethylene and derivatives thereof, diphenoquinone derivatives, 8-hydroxyquinoline and metal complexes of derivatives thereof, polyquinoline and derivatives thereof, polyquinoxaline and derivatives thereof, polyfluorene and derivatives thereof, fullerenes and derivatives thereof such as C 60, bathocuproine And the like, and the like. Polymeric electron-accepting compounds include polyvinylcarbazole and derivatives thereof, polysilane and derivatives thereof, polysiloxane derivatives having aromatic amines in the side chain or main chain, polyaniline and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, polypyrrole and derivatives thereof , Polyphenylene vinylene and derivatives thereof, polythienylene vinylene and derivatives thereof, polyfluorene and derivatives thereof, and the like. Among these, fullerenes and derivatives thereof are particularly preferable.

フラーレン類としては、C60、C70、カーボンナノチューブが挙げられる。C60フラーレンの誘導体の具体的構造としては、以下のようなものが挙げられる。

Figure 2015099810
Examples of fullerenes include C 60 , C 70 and carbon nanotubes. Specific examples of the C 60 fullerene derivative include the following.
Figure 2015099810

活性層が、フラーレン類及び/又はフラーレン類の誘導体からなる電子受容性化合物と、電子供与性化合物とを含有する構成では、フラーレン類及びフラーレン類の誘導体の割合が、電子供与性化合物100重量部に対して、10〜1000重量部であることが好ましく、50〜500重量部であることがより好ましい。また有機光電変換素子としては、前述の単層構成の活性層を備えることが好ましく、ヘテロ接合界面を多く含むという観点からは、フラーレン類及び/又はフラーレン類の誘導体からなる電子受容性化合物と、電子供与性化合物とを含有する単層構成の活性層を備えることがより好ましい。   In the structure in which the active layer contains an electron-accepting compound composed of fullerenes and / or fullerene derivatives and an electron-donating compound, the proportion of fullerenes and fullerene derivatives is 100 parts by weight of the electron-donating compound. The amount is preferably 10 to 1000 parts by weight, and more preferably 50 to 500 parts by weight. In addition, the organic photoelectric conversion element preferably includes the active layer having the above-described single layer structure, and from the viewpoint of including many heterojunction interfaces, an electron-accepting compound composed of fullerenes and / or derivatives of fullerenes, It is more preferable to provide an active layer having a single layer structure containing an electron donating compound.

中でも活性層は、共役高分子化合物と、フラーレン類及び/又はフラーレン類の誘導体とを含むことが好ましい。活性層に用いられる共役高分子化合物としては、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体等があげられる。   In particular, the active layer preferably contains a conjugated polymer compound and fullerenes and / or derivatives of fullerenes. Examples of the conjugated polymer compound used in the active layer include polythiophene and derivatives thereof, polyphenylene vinylene and derivatives thereof, polyfluorene and derivatives thereof, and the like.

活性層の膜厚は、通常、1nm〜100μmであり、好ましくは2nm〜1000nmであり、より好ましくは5nm〜500nmであり、さらに好ましくは20nm〜200nmである。   The thickness of the active layer is usually 1 nm to 100 μm, preferably 2 nm to 1000 nm, more preferably 5 nm to 500 nm, and further preferably 20 nm to 200 nm.

(酸化物層)
本発明の有機光電変換素子は、ガリウムがドープされた亜鉛酸化物を含む酸化物層を含む。この酸化物層は、活性層と陰極との間に設けられる。
(Oxide layer)
The organic photoelectric conversion element of the present invention includes an oxide layer containing zinc oxide doped with gallium. This oxide layer is provided between the active layer and the cathode.

またガリウムの亜鉛酸化物に対するドーピング濃度は、通常0.1モル%〜50モル%であり、0.5モル%〜30モル%が好ましく、1モル%〜20モル%がさらに好ましい。   Moreover, the doping concentration with respect to the zinc oxide of gallium is 0.1 mol%-50 mol% normally, 0.5 mol%-30 mol% are preferable, and 1 mol%-20 mol% are more preferable.

陰極と活性層との間に、ガリウムがドープされた亜鉛酸化物を含む酸化物層を設けることによって、活性層から陰極への電子注入効率を高めることができる。なお酸化物層は、活性層に接して設けることが好ましく、さらには陰極にも接して設けられることが好ましい。このような酸化物層を設けることによって、信頼性が高く、光電変換効率の高い有機光電変換素子を実現することができる。   By providing an oxide layer containing zinc oxide doped with gallium between the cathode and the active layer, the electron injection efficiency from the active layer to the cathode can be increased. Note that the oxide layer is preferably provided in contact with the active layer, and more preferably provided in contact with the cathode. By providing such an oxide layer, an organic photoelectric conversion element with high reliability and high photoelectric conversion efficiency can be realized.

ガリウムがドープされた亜鉛酸化物を含む酸化物層は、いわゆる電子輸送層及び/又は電子注入層として機能する。このような酸化物層を設けることによって、陰極への電子の注入効率を高めたり、活性層からの正孔の注入を防いだり、電子の輸送能を高めたり、活性層の劣化を抑制したりすることができる。   The oxide layer containing zinc oxide doped with gallium functions as a so-called electron transport layer and / or electron injection layer. By providing such an oxide layer, the efficiency of electron injection into the cathode can be increased, the injection of holes from the active layer can be prevented, the electron transport capability can be increased, and the active layer can be prevented from deteriorating. can do.

(電極)
本発明の製造方法によって製造される有機光電変換素子は一対の電極を有する。該一対の電極の一方の電極は陽極であり、他方の電極は陰極である。該一対の電極のうち少なくとも一方の電極は、透明又は半透明である。透明又は半透明の電極の材料としては、導電性を有する金属酸化物膜、半透明の金属薄膜等が挙げられる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウムスズ酸化物(Indium Tin Oxide:略称ITO)、インジウム亜鉛酸化物(Indium Zinc Oxide:略称IZO)、金、白金、銀、銅が挙げられ、ITO、IZO、酸化スズが好ましい。また、電極として、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の有機の透明導電膜を用いてもよい。
(electrode)
The organic photoelectric conversion element manufactured by the manufacturing method of the present invention has a pair of electrodes. One electrode of the pair of electrodes is an anode, and the other electrode is a cathode. At least one of the pair of electrodes is transparent or translucent. Examples of the material for the transparent or translucent electrode include a conductive metal oxide film and a translucent metal thin film. Specifically, indium oxide, zinc oxide, tin oxide, indium tin oxide (abbreviated as ITO), indium zinc oxide (abbreviated as IZO), gold, platinum, silver, and copper can be given. ITO, IZO and tin oxide are preferred. Moreover, you may use organic transparent conductive films, such as polyaniline and its derivative (s), polythiophene, and its derivative (s) as an electrode.

透明又は半透明の電極は、陰極であることが好ましく、陰極は、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウムスズ酸化物(Indium Tin Oxide:略称ITO)、インジウム亜鉛酸化物(Indium Zinc Oxide:略称IZO)などの導電性を有する金属酸化物で形成されることが好ましく、ITO、IZO、酸化スズで形成されることがさらに好ましい。   The transparent or translucent electrode is preferably a cathode, and the cathode is indium oxide, zinc oxide, tin oxide, indium tin oxide (Indium Tin Oxide: abbreviation ITO), indium zinc oxide (Indium Zinc Oxide: abbreviation). IZO) and the like, and preferably formed of a conductive metal oxide, more preferably ITO, IZO, or tin oxide.

一対の電極の一方の電極は、不透明であってもよい。不透明の電極として、例えば、光を透過しない程度の膜厚の金属薄膜を用いることができる。不透明な電極の材料としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫等の金属、及びそれらのうち2つ以上の合金、グラファイト又はグラファイト層間化合物が挙げられる。   One electrode of the pair of electrodes may be opaque. As the opaque electrode, for example, a metal thin film having a thickness that does not transmit light can be used. Examples of opaque electrode materials include lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, aluminum, scandium, vanadium, zinc, yttrium, indium, cerium, samarium, europium, terbium, ytterbium, Examples include metals such as gold, silver, platinum, copper, manganese, titanium, cobalt, nickel, tungsten, and tin, and alloys of two or more thereof, graphite, or graphite intercalation compounds.

また有機光電変換素子としては、前述した素子構成に限らず、陽極と陰極との間に付加的な層をさらに設けてもよい。付加的な層としては、例えば、ホールを輸送する正孔輸送層、電子を輸送する電子輸送層、バッファ層等が挙げられる。例えば正孔輸送層は陽極と活性層との間に設けられ、電子輸送層は活性層と酸化物層との間に設けられ、バッファ層は例えば陰極と酸化物層の間などに設けられる。バッファ層を設けることによって、表面の平坦化や、電荷注入を促進することができる。   Further, the organic photoelectric conversion element is not limited to the element configuration described above, and an additional layer may be further provided between the anode and the cathode. Examples of the additional layer include a hole transport layer that transports holes, an electron transport layer that transports electrons, and a buffer layer. For example, the hole transport layer is provided between the anode and the active layer, the electron transport layer is provided between the active layer and the oxide layer, and the buffer layer is provided, for example, between the cathode and the oxide layer. By providing the buffer layer, planarization of the surface and charge injection can be promoted.

前記付加的な層としてのホール輸送層または電子輸送層に用いられる材料としては、それぞれ前述した電子供与性化合物、電子受容性化合物を用いることができる。付加的な層としてのバッファ層に用いられる材料としては、フッ化リチウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属のハロゲン化物、酸化物等を用いることができる。また、酸化チタン等の無機半導体の微粒子を用いて電荷輸送層を形成することもできる。例えば電子輸送層が成膜される下地層上にチタニア溶液を塗布法により成膜し、さらに乾燥することによって電子輸送層を形成することができる。   As the material used for the hole transport layer or the electron transport layer as the additional layer, the above-described electron donating compound and electron accepting compound can be used, respectively. As a material used for the buffer layer as an additional layer, an alkali metal such as lithium fluoride, a halide of an alkaline earth metal, an oxide, or the like can be used. The charge transport layer can also be formed using fine particles of an inorganic semiconductor such as titanium oxide. For example, an electron transport layer can be formed by forming a titania solution on a base layer on which an electron transport layer is formed by a coating method and further drying.

<2>有機光電変換素子の製造方法
本発明の有機光電変換素子の製造方法は、陰極を形成する工程と、前記陰極上にガリウムがドープされた亜鉛酸化物を含む酸化物層を形成する工程と、前記酸化物層上に活性層を形成する工程とを含む製造方法である。なおこれらの各工程は記載の順におこなわれる。また所定の層上に所定の層を形成するという形態には、これらの層が互いに接するような形態、およびこれらの層の間に他の所定の層が介在する形態も含まれる
<2> Manufacturing Method of Organic Photoelectric Conversion Device The manufacturing method of the organic photoelectric conversion device of the present invention includes a step of forming a cathode and a step of forming an oxide layer containing zinc oxide doped with gallium on the cathode. And a step of forming an active layer on the oxide layer. Each of these steps is performed in the order of description. The form in which the predetermined layer is formed on the predetermined layer includes a form in which these layers are in contact with each other and a form in which another predetermined layer is interposed between these layers.

<陰極形成工程>
陰極は、例としてあげた陰極の材料を真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等によって前述した支持基板上に成膜することで形成される。またポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の有機材料を含む塗布液、金属インク、金属ペースト、溶融状態の低融点金属等を用いて、塗布法によって陰極を形成してもよい。
<Cathode formation process>
The cathode is formed by depositing the above-described cathode material on the above-described supporting substrate by vacuum deposition, sputtering, ion plating, plating, or the like. Alternatively, the cathode may be formed by a coating method using a coating liquid containing an organic material such as polyaniline and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, metal ink, metal paste, a molten low melting point metal, or the like.

<酸化物層形成工程>
本工程では、陰極上に、酸化物層を形成する。すなわち前記陰極の形成後、かつ前記活性層の形成前に、上述のガリウムがドープされた亜鉛酸化物を含む酸化物層を形成する。酸化物層は、塗布法により形成することが好ましく、たとえば上記のガリウムがドープされた亜鉛酸化物と溶媒とを含む塗布液を、当該酸化物層が設けられる層の表面上に塗布することにより形成することが好ましい。なお本発明において、塗布液は、エマルション(乳濁液)、サスペンション(懸濁液)等の分散液も含む
<Oxide layer forming step>
In this step, an oxide layer is formed on the cathode. That is, after the cathode is formed and before the active layer is formed, an oxide layer containing zinc oxide doped with gallium is formed. The oxide layer is preferably formed by a coating method, for example, by coating a coating liquid containing the above-described zinc oxide doped with gallium and a solvent on the surface of the layer on which the oxide layer is provided. It is preferable to form. In the present invention, the coating solution also includes dispersions such as emulsions (emulsions) and suspensions (suspensions).

酸化物層を形成するさいには、粒子状のガリウムがドープされた亜鉛酸化物を含む塗布液を成膜して、当該酸化物層を形成することが好ましい。このような電子輸送材料としては、いわゆるガリウムがドープされた亜鉛酸化物のナノ粒子を用いて、酸化物層を形成することがより好ましい。粒子状のガリウムがドープされた亜鉛酸化物の球相当の平均粒子径は、1nm〜1000nmが好ましく、10nm〜100nmが好ましい。平均粒子径はレーザー光散乱法や、X線回折法によって測定される。   In forming the oxide layer, it is preferable to form a coating solution containing zinc oxide doped with particulate gallium to form the oxide layer. As such an electron transport material, it is more preferable to form an oxide layer using so-called gallium-doped zinc oxide nanoparticles. The average particle diameter corresponding to a sphere of zinc oxide doped with particulate gallium is preferably 1 nm to 1000 nm, and more preferably 10 nm to 100 nm. The average particle diameter is measured by a laser light scattering method or an X-ray diffraction method.

酸化物層が陰極に接して設けられる場合には、前記塗布液を陰極の表面上に塗布することによって酸化物層が形成される。なお酸化物層を形成するさいには、塗布液が塗布される層(陰極など)に与える損傷が少ない塗布液を用いることが好ましく、具体的には塗布液が塗布される層(陰極など)を溶解し難い塗布液を用いることが好ましい。   When the oxide layer is provided in contact with the cathode, the oxide layer is formed by applying the coating liquid onto the surface of the cathode. In forming the oxide layer, it is preferable to use a coating solution that causes little damage to the layer to which the coating solution is applied (such as the cathode). Specifically, the layer to which the coating solution is applied (such as the cathode). It is preferable to use a coating solution that hardly dissolves.

酸化物層を塗布形成する際に用いる塗布液は、溶媒と、前述した金属がドープされた亜鉛酸化物とを含む。前記塗布液の溶媒としては、水、アルコール、ケトン等があげられ、アルコールの具体例としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブトキシエタノール、メトキシブタノール等があげられ、ケトンの具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン及びこれらの2種以上の混合物等があげられる。また本発明に用いられる塗布液は、2種類以上の溶媒を含んでいてもよく、上記で例示した溶媒を2種類以上含んでいてもよい。   The coating solution used for coating and forming the oxide layer includes a solvent and zinc oxide doped with the above-described metal. Examples of the solvent for the coating solution include water, alcohol, and ketone. Specific examples of alcohol include methanol, ethanol, isopropanol, butanol, ethylene glycol, propylene glycol, butoxyethanol, methoxybutanol, and the like. Specific examples of these include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, 2-heptanone, cyclohexanone, and a mixture of two or more thereof. Moreover, the coating liquid used for this invention may contain 2 or more types of solvent, and may contain 2 or more types of solvent illustrated above.

<活性層形成工程>
活性層の形成方法はとくに限定されないが、製造工程の簡易化の観点からは塗布法によって形成することが好ましい。活性層は例えば前述した活性層の構成材料と溶媒とを含む塗布液を用いる塗布法により形成することができ、例えば共役高分子化合物およびフラーレン類及び/又はフラーレン類の誘導体と、溶媒とを含む塗布液を用いる塗布法により形成することができる。
<Active layer forming step>
The method for forming the active layer is not particularly limited, but it is preferably formed by a coating method from the viewpoint of simplifying the production process. The active layer can be formed, for example, by a coating method using a coating solution containing the constituent material of the active layer and a solvent, and includes, for example, a conjugated polymer compound and fullerenes and / or fullerene derivatives and a solvent. It can be formed by a coating method using a coating solution.

溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、ビシクロヘキシル、n−ブチルベンゼン、s−ブチルベゼン、t−ブチルベンゼン等の炭化水素系溶媒、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、ブロモペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサン等のハロゲン化飽和炭化水素系溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化不飽和炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル類系溶媒等が挙げられる。
また本発明に用いられる塗布液は、2種類以上の溶媒を含んでいてもよく、上記で例示した溶媒を2種類以上含んでいてもよい。
Examples of the solvent include hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, mesitylene, tetralin, decalin, bicyclohexyl, n-butylbenzene, s-butylbezen, and t-butylbenzene, carbon tetrachloride, chloroform, dichloromethane, dichloroethane, and chlorobutane. Halogenated saturated hydrocarbon solvents such as bromobutane, chloropentane, bromopentane, chlorohexane, bromohexane, chlorocyclohexane and bromocyclohexane, halogenated unsaturated hydrocarbon solvents such as chlorobenzene, dichlorobenzene and trichlorobenzene, tetrahydrofuran, And ether solvents such as tetrahydropyran.
Moreover, the coating liquid used for this invention may contain 2 or more types of solvent, and may contain 2 or more types of solvent illustrated above.

前記活性層の構成材料を含む塗布液を塗布する方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法、ノズルコート法、キャピラリーコート法等の塗布法を挙げることができ、これらのなかでもスピンコート法、フレキソ印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法が好ましい。   As a method of applying a coating solution containing the constituent material of the active layer, spin coating method, casting method, micro gravure coating method, gravure coating method, bar coating method, roll coating method, wire bar coating method, dip coating method, Examples of the spray coating method, screen printing method, flexographic printing method, offset printing method, ink jet printing method, dispenser printing method, nozzle coating method, capillary coating method, and the like include spin coating method and flexographic method. A printing method, an inkjet printing method, and a dispenser printing method are preferable.

<陽極形成工程>
陽極は、酸化物層または活性層などの表面上に塗布法や真空成膜法により形成される。
<Anode formation process>
The anode is formed on the surface of an oxide layer or an active layer by a coating method or a vacuum film forming method.

本発明の有機光電変換素子は、透明又は半透明の電極に太陽光等の光を照射することにより、電極間に光起電力が発生し、有機薄膜太陽電池として動作させることができる。
また有機薄膜太陽電池を複数集積することにより有機薄膜太陽電池モジュールとして用いることもできる。
The organic photoelectric conversion element of the present invention can be operated as an organic thin-film solar cell by irradiating light such as sunlight to a transparent or translucent electrode to generate photovoltaic power between the electrodes.
Moreover, it can also be used as an organic thin film solar cell module by integrating a plurality of organic thin film solar cells.

また、本発明の有機光電変換素子は、電極間に電圧を印加した状態で、透明又は半透明の電極に光を照射することにより、光電流が流れ、有機光センサーとして動作させることができる。有機光センサーを複数集積することにより有機イメージセンサーとして用いることもできる。   In addition, the organic photoelectric conversion element of the present invention can be operated as an organic photosensor by irradiating light to a transparent or translucent electrode in a state where a voltage is applied between the electrodes, so that a photocurrent flows. It can also be used as an organic image sensor by integrating a plurality of organic photosensors.

以下、本発明をさらに詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Examples will be shown below for illustrating the present invention in more detail, but the present invention is not limited to these examples.

以下の実施例において、重合体の分子量として、GPCラボラトリー製GPC(PL−GPC2000)を用いてポリスチレン換算の数平均分子量を求めた。重合体の濃度が約1重量%となるようにo−ジクロロベンゼンに重合体を溶解させた。GPCの移動相にはo−ジクロロベンゼンを用い、測定温度140℃で、1mL/分の流速で流した。カラムは、PLGEL 10μm MIXED−B(PLラボラトリー製)を3本直列で繋げた。   In the following Examples, the number average molecular weight in terms of polystyrene was determined using GPC Laboratories GPC (PL-GPC2000) as the molecular weight of the polymer. The polymer was dissolved in o-dichlorobenzene so that the concentration of the polymer was about 1% by weight. As the mobile phase of GPC, o-dichlorobenzene was used and allowed to flow at a measurement temperature of 140 ° C. at a flow rate of 1 mL / min. As the column, three PLGEL 10 μm MIXED-B (manufactured by PL Laboratory) were connected in series.

合成例1
(重合体1の合成)

Figure 2015099810
内部の気体をアルゴン置換した2L四つ口フラスコに、上記化合物A(7.928g、16.72mmol)、上記化合物B(13.00g、17.60mmol)、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:aliquat336、Aldrich製、CH3N[(CH2)7CH3]3Cl、density 0.884g/ml,25℃、trademark of Henkel Corporation)(4.979g)、およびトルエン405mlを入れ、撹拌しながら系内を30分間アルゴンバブリングした。ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(0.02g)を加え、105℃に昇温、撹拌しながら2mol/Lの炭酸ナトリウム水溶液42.2mlを滴下した。滴下終了後5時間反応させ、フェニルボロン酸(2.6g)とトルエン1.8mlを加えて105℃で16時間撹拌した。トルエン700mlおよび7.5%ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム三水和物水溶液200mlを加えて85℃で3時間撹拌した。水層を除去後、60℃のイオン交換水300mlで2回、60℃の3%酢酸300mlで1回、さらに60℃のイオン交換水300mlで3回洗浄した。有機層をセライト、アルミナ、シリカを充填したカラムに通し、熱トルエン800mlでカラムを洗浄した。溶液を700mlまで濃縮した後、2Lのメタノールに注加、再沈殿させた。重合体をろ過して回収し、500mlのメタノール、アセトン、メタノールで洗浄した。50℃で一晩真空乾燥することにより、下記式:
Figure 2015099810
で表される繰返し単位を有するペンタチエニル−フルオレンコポリマー(以下、「重合体1」という)を12.21g得た。重合体1のポリスチレン換算の数平均分子量は5.4×104、重量平均分子量は1.1×105であった。 Synthesis example 1
(Synthesis of polymer 1)
Figure 2015099810
Into a 2 L four-necked flask in which the internal gas was purged with argon, the above compound A (7.928 g, 16.72 mmol), the above compound B (13.00 g, 17.60 mmol), methyltrioctyl ammonium chloride (trade name: aliquat336, manufactured by Aldrich, CH 3 N [(CH 2 ) 7 CH 3 ] 3 Cl, density 0.884 g / ml, 25 ° C, trademark of Henkel Corporation) (4.979 g), and 405 ml of toluene are added, and argon is bubbled through the system for 30 minutes with stirring. did. Dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (II) (0.02 g) was added, and 42.2 ml of a 2 mol / L aqueous sodium carbonate solution was added dropwise while stirring at 105 ° C. with stirring. After completion of the dropwise addition, the mixture was reacted for 5 hours, phenylboronic acid (2.6 g) and 1.8 ml of toluene were added, and the mixture was stirred at 105 ° C. for 16 hours. Toluene 700 ml and 7.5% sodium diethyldithiocarbamate trihydrate 200 ml were added and stirred at 85 ° C. for 3 hours. After removing the aqueous layer, washing was performed twice with 300 ml of ion exchange water at 60 ° C., once with 300 ml of 3% acetic acid at 60 ° C., and further three times with 300 ml of ion exchange water at 60 ° C. The organic layer was passed through a column filled with celite, alumina, and silica, and the column was washed with 800 ml of hot toluene. The solution was concentrated to 700 ml, poured into 2 L of methanol, and reprecipitated. The polymer was recovered by filtration and washed with 500 ml of methanol, acetone, and methanol. By vacuum drying overnight at 50 ° C., the following formula:
Figure 2015099810
12.21 g of a pentathienyl-fluorene copolymer (hereinafter referred to as “polymer 1”) having a repeating unit represented by the formula: The polystyrene equivalent number average molecular weight of the polymer 1 was 5.4 × 10 4 , and the weight average molecular weight was 1.1 × 10 5 .

合成例2
(重合体2の合成)

Figure 2015099810
200mlのセパラブルフラスコに、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:aliquat336(登録商標)、Aldrich製、CH3N[(CH2)7CH3]3Cl、density 0.884g/ml、25℃)を0.65g、化合物(C)を1.5779g、化合物(E)を1.1454g入れ、フラスコ内の気体を窒素で置換した。フラスコに、アルゴンバブリングしたトルエンを35ml加え、撹拌溶解後、さらに40分アルゴンバブリングした。フラスコを加熱するバスの温度を85℃まで昇温後、反応液に、酢酸パラジウム1.6mg、トリスo−メトキシフェニルフォスフィンを6.7mg加え、つづいてバスの温度を105℃まで昇温しながら、17.5重量%の炭酸ナトリウム水溶液9.5mlを6分かけて滴下した。滴下後、バスの温度を105℃に保った状態で1.7時間攪拌し、その後、反応液を室温まで冷却した。 Synthesis example 2
(Synthesis of polymer 2)
Figure 2015099810
In a 200 ml separable flask, methyl trioctyl ammonium chloride (trade name: aliquat336 (registered trademark), manufactured by Aldrich, CH 3 N [(CH 2 ) 7 CH 3 ] 3 Cl, density 0.884 g / ml, 25 ° C.) 0.65 g, compound (C) 1.5779 g and compound (E) 1.1454 g, and the gas in the flask was replaced with nitrogen. 35 ml of toluene bubbled with argon was added to the flask, stirred and dissolved, and then bubbled with argon for 40 minutes. After raising the temperature of the bath for heating the flask to 85 ° C., 1.6 mg of palladium acetate and 6.7 mg of tris o-methoxyphenylphosphine were added to the reaction solution, and then the temperature of the bath was raised to 105 ° C. However, 9.5 ml of a 17.5% by weight aqueous sodium carbonate solution was added dropwise over 6 minutes. After dropping, the mixture was stirred for 1.7 hours while maintaining the bath temperature at 105 ° C., and then the reaction solution was cooled to room temperature.

次に、当該反応液に、化合物(C)を1.0877g、化合物(D)を0.9399g加え、さらに、アルゴンバブリングしたトルエンを15ml加え、撹拌溶解後、さらに30分アルゴンバブリングした。反応液に、酢酸パラジウムを1.3mg、トリスo−メトキシフェニルフォスフィンを4.7mg加え、つづいてバスの温度を105℃まで昇温しながら、17.5重量%の炭酸ナトリウム水溶液6.8mlを5分かけて滴下した。滴下後、バスの温度を105℃に保った状態で3時間攪拌した。撹拌後、反応液に、アルゴンバブリングしたトルエンを50ml、酢酸パラジウムを2.3mg、トリスo−メトキシフェニルフォスフィンを8.8mg、フェニルボロン酸を0.305g加え、バスの温度を105℃に保った状態で8時間攪拌した。次に、反応液の水層を除去した後、ナトリウムN,N−ジエチルジチオカルバメート3.1gを30mlの水に溶解した水溶液を加え、バスの温度を85℃に保った状態で2時間攪拌した。つづいて、反応液にトルエン250mlを加えて反応液を分液し、有機層を65mlの水で2回、65mlの3重量%酢酸水で2回、65mlの水で2回洗浄した。洗浄後の有機層にトルエン150mlを加えて希釈し、2500mlのメタノールに滴下し、高分子化合物を再沈殿させた。高分子化合物をろ過し、減圧乾燥後、500mlのトルエンに溶解させた。得られたトルエン溶液を、シリカゲル−アルミナカラムに通し、得られたトルエン溶液を3000mlのメタノールに滴下し、高分子化合物を再沈殿させた。高分子化合物をろ過し、減圧乾燥後、3.00gの重合体2を得た。得られた重合体2のポリスチレン換算の重量平均分子量は、257,000であり、数平均分子量は87,000であった。   Next, 1.0877 g of compound (C) and 0.9399 g of compound (D) were added to the reaction solution, and 15 ml of toluene bubbled with argon was further added. After stirring and dissolving, argon was bubbled for another 30 minutes. To the reaction solution, 1.3 mg of palladium acetate and 4.7 mg of tris o-methoxyphenylphosphine were added, and then the temperature of the bath was raised to 105 ° C., and 6.8 ml of a 17.5 wt% sodium carbonate aqueous solution. Was added dropwise over 5 minutes. After the dropwise addition, the mixture was stirred for 3 hours while maintaining the bath temperature at 105 ° C. After stirring, 50 ml of argon bubbled toluene, 2.3 mg of palladium acetate, 8.8 mg of tris o-methoxyphenylphosphine, and 0.305 g of phenylboronic acid were added to the reaction solution, and the bath temperature was maintained at 105 ° C. The mixture was stirred for 8 hours. Next, after removing the aqueous layer of the reaction solution, an aqueous solution in which 3.1 g of sodium N, N-diethyldithiocarbamate was dissolved in 30 ml of water was added, and the mixture was stirred for 2 hours while maintaining the bath temperature at 85 ° C. . Subsequently, 250 ml of toluene was added to the reaction solution to separate the reaction solution, and the organic layer was washed twice with 65 ml of water, twice with 65 ml of 3% by weight aqueous acetic acid and twice with 65 ml of water. The washed organic layer was diluted by adding 150 ml of toluene, and dropped into 2500 ml of methanol to reprecipitate the polymer compound. The polymer compound was filtered, dried under reduced pressure, and dissolved in 500 ml of toluene. The obtained toluene solution was passed through a silica gel-alumina column, and the obtained toluene solution was added dropwise to 3000 ml of methanol to reprecipitate the polymer compound. The polymer compound was filtered and dried under reduced pressure to obtain 3.00 g of polymer 2. The obtained polymer 2 had a polystyrene equivalent weight average molecular weight of 257,000 and a number average molecular weight of 87,000.

重合体2は、
下記式で表されるブロック共重合体である。

Figure 2015099810
Polymer 2 is
It is a block copolymer represented by the following formula.
Figure 2015099810

(組成物1の製造)
フラーレン類の誘導体として25重量部の[6,6]−フェニルC71−酪酸メチルエステル(C70PCBM)(アメリカンダイソース社製ADS71BFA)と、電子供与体化合物として2.5重量部の重合体1と、2.5重量部の重合体2、溶媒として1000重量部のo−ジクロロベンゼンとを混合した。次に、混合した溶液を、孔径1.0μmのテフロン(登録商標)フィルターで濾過して組成物1を調製した。
(Production of Composition 1)
25 parts by weight of [6,6] -phenyl C71-butyric acid methyl ester (C70PCBM) (ADS71BFA manufactured by American Dye Source) as a fullerene derivative, 2.5 parts by weight of polymer 1 as an electron donor compound, 2.5 parts by weight of the polymer 2 and 1000 parts by weight of o-dichlorobenzene as a solvent were mixed. Next, the mixed solution was filtered through a Teflon (registered trademark) filter having a pore diameter of 1.0 μm to prepare a composition 1.

実施例1
(有機薄膜太陽電池の作製、評価)
太陽電池の陰極として機能するITO薄膜が形成されたガラス基板を用意した。ITO薄膜はスパッタ法によって形成されたものであり、その厚みは150nmであった。ガリウムドープ酸化亜鉛ナノ粒子(粒径20nm〜40nm)の20重量%メチルエチルケトン分散液(パゼットGK、ハクスイテック社製)1重量部と、メチルエチルケトン10重量部とを混合し、塗布液を調製した。この塗布液を、スピンコートによりITO上に19nmの膜厚で塗布し、大気中120℃で10分間加熱することにより酸化物層を形成した。
この酸化物層上に、前記組成物1をスピンコートにより塗布し、活性層(膜厚約200nm)を形成した。
Example 1
(Production and evaluation of organic thin-film solar cells)
A glass substrate on which an ITO thin film functioning as a cathode of a solar cell was formed was prepared. The ITO thin film was formed by sputtering, and the thickness was 150 nm. A coating solution was prepared by mixing 1 part by weight of 20% by weight methyl ethyl ketone dispersion (Pazette GK, manufactured by Hakusui Tech Co., Ltd.) of gallium-doped zinc oxide nanoparticles (particle size: 20 nm to 40 nm) and 10 parts by weight of methyl ethyl ketone. This coating solution was applied onto ITO with a film thickness of 19 nm by spin coating, and heated in air at 120 ° C. for 10 minutes to form an oxide layer.
On the oxide layer, the composition 1 was applied by spin coating to form an active layer (film thickness of about 200 nm).

次に、Plextronics社製の塗布型正孔輸送材料HIL691を、スピンコートにより活性層上に50nmの膜厚で塗布し、乾燥させることにより正孔輸送層を形成した。その後、真空蒸着機により陽極のアルミニウムを膜厚100nmで蒸着することにより、有機薄膜太陽電池を作製した。蒸着のときの真空度は、すべて1〜9×10-3Paであった。その後、UV硬化封止剤を用いて、有機薄膜太陽電池素子をガラス板で封止した。得られた有機薄膜太陽電池の形状は、2mm×2mmの正四角形であった。ソーラシミュレーター(分光計器製、商品名OTENTO-SUNII:AM1.5Gフィルター、放射照度100mW/cm2)を用いて、得られた有機薄膜太陽電池に一定の光を照射し、発生する電流と電圧を測定することによって光電変換効率を測定した。光電変換効率は4.36%、短絡電流密度は9.93mA/cm2、開放端電圧は0.92V、FF(フィルファクター)は0.48であった。 Next, a hole transporting layer was formed by applying a coating type hole transporting material HIL691 manufactured by Plextronics Co., Ltd. to a thickness of 50 nm on the active layer by spin coating and drying. Then, the organic thin-film solar cell was produced by vapor-depositing aluminum of an anode with a film thickness of 100 nm with a vacuum evaporation machine. The degree of vacuum at the time of vapor deposition was 1 to 9 × 10 −3 Pa in all cases. Then, the organic thin film solar cell element was sealed with a glass plate using a UV curable sealant. The shape of the obtained organic thin film solar cell was a regular square of 2 mm × 2 mm. Using a solar simulator (trade name: OTENTO-SUNII: AM1.5G filter, irradiance: 100 mW / cm 2 ), irradiate the obtained organic thin-film solar cell with a certain amount of light, and generate the generated current and voltage. The photoelectric conversion efficiency was measured by measuring. The photoelectric conversion efficiency was 4.36%, the short-circuit current density was 9.93 mA / cm 2 , the open circuit voltage was 0.92 V, and the FF (fill factor) was 0.48.

比較例1
(有機薄膜太陽電池の作製、評価)
有機薄膜太陽電池の作製、評価)
太陽電池の陽極として機能するITO薄膜が形成されたガラス基板を用意した。ITO薄膜はスパッタ法によって形成されたものであり、その厚みは150nmであった。酸化亜鉛ナノ粒子(粒径20〜30nm)の45重量%イソプロパノール分散液(HTD−711Z、テイカ社製)1重量部と、イソプロパノール10重量部とを混合し、塗布液を調製した。この塗布液を、スピンコートによりITO上に50nmの膜厚で塗布し、大気中120℃で10分間加熱することにより酸化物層を形成した。この酸化物層上に、前記組成物1をスピンコートにより塗布し、活性層(膜厚約200nm)を形成した。
Comparative Example 1
(Production and evaluation of organic thin-film solar cells)
Preparation and evaluation of organic thin-film solar cells)
A glass substrate on which an ITO thin film that functions as an anode of a solar cell was formed was prepared. The ITO thin film was formed by sputtering, and the thickness was 150 nm. 1 part by weight of a 45 wt% isopropanol dispersion (HTD-711Z, manufactured by Teika) of zinc oxide nanoparticles (particle size 20-30 nm) and 10 parts by weight of isopropanol were mixed to prepare a coating solution. This coating solution was applied onto ITO with a film thickness of 50 nm by spin coating, and heated in air at 120 ° C. for 10 minutes to form an oxide layer. On the oxide layer, the composition 1 was applied by spin coating to form an active layer (film thickness of about 200 nm).

次に、Plextronics社製の塗布型正孔輸送材料HIL691を、スピンコートにより活性層上に50nmの膜厚で塗布し、乾燥させることにより正孔輸送層を形成した。その後、真空蒸着機により陽極のアルミニウムを膜厚100nmで蒸着することにより、有機薄膜太陽電池を作製した。蒸着のときの真空度は、すべて1〜9×10-3Paであった。その後、UV硬化封止剤を用いて、有機薄膜太陽電池素子をガラス板で封止した。得られた有機薄膜太陽電池の形状は、2mm×2mmの正四角形であった。ソーラシミュレーター(分光計器製、商品名OTENTO-SUNII:AM1.5Gフィルター、放射照度100mW/cm2)を用いて、得られた有機薄膜太陽電池に一定の光を照射し、発生する電流と電圧を測定することによって光電変換効率を測定した。光電変換効率は3.98%、短絡電流密度は8.68mA/cm2、開放端電圧は0.93V、FF(フィルファクター)は0.49であった。 Next, a hole transporting layer was formed by applying a coating type hole transporting material HIL691 manufactured by Plextronics Co., Ltd. to a thickness of 50 nm on the active layer by spin coating and drying. Then, the organic thin-film solar cell was produced by vapor-depositing aluminum of an anode with a film thickness of 100 nm with a vacuum evaporation machine. The degree of vacuum at the time of vapor deposition was 1 to 9 × 10 −3 Pa in all cases. Then, the organic thin film solar cell element was sealed with a glass plate using a UV curable sealant. The shape of the obtained organic thin film solar cell was a regular square of 2 mm × 2 mm. Using a solar simulator (trade name: OTENTO-SUNII: AM1.5G filter, irradiance: 100 mW / cm 2 ), the obtained organic thin film solar cell is irradiated with a certain amount of light, and the generated current and voltage are The photoelectric conversion efficiency was measured by measuring. The photoelectric conversion efficiency was 3.98%, the short-circuit current density was 8.68 mA / cm 2 , the open-circuit voltage was 0.93 V, and the FF (fill factor) was 0.49.

Claims (4)

陰極を形成する工程と、
前記陰極上にガリウムがドープされた亜鉛酸化物を含む酸化物層を形成する工程と、
前記酸化物層上に活性層を形成する工程とを含む有機光電変換素子の製造方法。
Forming a cathode;
Forming an oxide layer comprising zinc oxide doped with gallium on the cathode;
Forming an active layer on the oxide layer.
前記ガリウムがドープされた亜鉛酸化物を含む塗布液を陰極上に塗布成膜することによって前記酸化物層を形成する、請求項1に記載の有機光電変換素子の製造方法。   The method for producing an organic photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the oxide layer is formed by coating a coating solution containing zinc oxide doped with gallium on a cathode. 前記ガリウムがドープされた亜鉛酸化物が、粒子状である請求項1または2に記載の有機光電変換素子の製造方法。   The method for producing an organic photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the zinc oxide doped with gallium is in the form of particles. 活性層がフラーレン類及び/又はフラーレン類の誘導体と、共役高分子化合物とを含む請求項1〜3のいずれか1つに記載の有機光電変換素子の製造方法。   The method for producing an organic photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the active layer contains fullerenes and / or derivatives of fullerenes and a conjugated polymer compound.
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