JPH02162775A - 光電変換素子 - Google Patents
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/549—Organic PV cells
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、安価で大面積が容易に作製でき、可撓性も可
能であって、有機材料を用いたものとしては、高い変換
効率を有する光電変換素子に関するものである。
能であって、有機材料を用いたものとしては、高い変換
効率を有する光電変換素子に関するものである。
[従来の技術]
無機半導体を用いた光電変換素子を作製する試みは多く
なされてきている。その目標はa)変換効率が高く、b
)安価な光電変換素子である。単結晶Sis多結品st
、CdS。
なされてきている。その目標はa)変換効率が高く、b
)安価な光電変換素子である。単結晶Sis多結品st
、CdS。
CdTe、GaAs、アモルファスsi等の実用化が試
みれているが、これらは全てb)の目標を満足している
とは言い難い。
みれているが、これらは全てb)の目標を満足している
とは言い難い。
この欠点を改芒するため有機半導体を用いて光電変換素
子を作製する試みが近年なされている。使用された有機
半導体層としては以下の例がある。
子を作製する試みが近年なされている。使用された有機
半導体層としては以下の例がある。
(イ)スピナー塗布されたメロシアニン染料層(特開昭
51−122389、特開昭53−131782および
びニー・ケー・ボウシュ(A、に、Ghosh)著の「
ジャーナル、オン。アプライド、フィジックス(J、A
ppl、Phys、) J 49.5982.1978
)(ロ)フタロシアニン蒸着層またはオバレン等の電子
供与体層とビリリウム系染料等の電子受容体層を積層し
たもの(特開昭54−27787、特開昭80−201
872及びアール、オール6ラウトフイ(R,O,Lo
utry)著の「ジャーナル参オブ・アプライド、フィ
ジックス(J、Appl。
51−122389、特開昭53−131782および
びニー・ケー・ボウシュ(A、に、Ghosh)著の「
ジャーナル、オン。アプライド、フィジックス(J、A
ppl、Phys、) J 49.5982.1978
)(ロ)フタロシアニン蒸着層またはオバレン等の電子
供与体層とビリリウム系染料等の電子受容体層を積層し
たもの(特開昭54−27787、特開昭80−201
872及びアール、オール6ラウトフイ(R,O,Lo
utry)著の「ジャーナル参オブ・アプライド、フィ
ジックス(J、Appl。
Phys、)J 52.5218.1981)(ハ)ビ
リリウム系染料とポリカーボネートから生成する非晶錯
体層(特開昭54−27387)(ニ)無金属フタロシ
アンをバインダーに分散させた層(特開昭55−949
7) (ホ)n型シリコンとp型ドープされたポリアセチレン
薄膜を積層したもの(特開昭55−130182、特開
昭55−138879及びビー、アール。
リリウム系染料とポリカーボネートから生成する非晶錯
体層(特開昭54−27387)(ニ)無金属フタロシ
アンをバインダーに分散させた層(特開昭55−949
7) (ホ)n型シリコンとp型ドープされたポリアセチレン
薄膜を積層したもの(特開昭55−130182、特開
昭55−138879及びビー、アール。
ワインバーガー(B、R,Vclnnbargor)著
のアプライド、フィジックス、レター(AI)1.Ph
5ys。
のアプライド、フィジックス、レター(AI)1.Ph
5ys。
LOlt、)J 38.555.1981)(へ)真空
蒸着されたメロシアニン染料層(特開昭58−8547
7) これらは、これらの有機半導体を溶媒中に溶解または分
散した溶液を基板上に塗布したり、あるいは低温度で真
空蒸着し、更にその上に別の導電層を設けることで安価
に大面積のものが得られる。
蒸着されたメロシアニン染料層(特開昭58−8547
7) これらは、これらの有機半導体を溶媒中に溶解または分
散した溶液を基板上に塗布したり、あるいは低温度で真
空蒸着し、更にその上に別の導電層を設けることで安価
に大面積のものが得られる。
[発明が解決しようとする課題]
上記(イ)〜(へ)では、有機半導体層は、有機半導体
単独または適当なバインダーとともに用いられているが
、変換効率が低いものであった。
単独または適当なバインダーとともに用いられているが
、変換効率が低いものであった。
そこで本発明では、安価で大面積が容易に製作でき、可
撓性も可能であって、しかも有機材料を用いたものとし
ては高い変換効率を有する光変換素子を提供しようとす
るものである。
撓性も可能であって、しかも有機材料を用いたものとし
ては高い変換効率を有する光変換素子を提供しようとす
るものである。
[課題を解決するための手段]
本発明は上記課題を解決すべくなされたもので、透光性
フロント電極、光活性層および背面電極を有する光電変
換素子において、前記光活性層がアゾ顔料およびアクセ
プタ化合物からなることを特徴とする光電変換素子であ
る。
フロント電極、光活性層および背面電極を有する光電変
換素子において、前記光活性層がアゾ顔料およびアクセ
プタ化合物からなることを特徴とする光電変換素子であ
る。
すなわち、光活性層にアゾ顔料を使用し、これにアクセ
プタ化合物を添加すると、大幅に光電流が上昇し、それ
により光電変換効率の上昇がもたらされることが発見さ
れたことにより本発明はなされた。
プタ化合物を添加すると、大幅に光電流が上昇し、それ
により光電変換効率の上昇がもたらされることが発見さ
れたことにより本発明はなされた。
光活性層に使用されるアゾ顔料としては下記の一般式(
1)〜(3)で表わされる化合物より選択される。
1)〜(3)で表わされる化合物より選択される。
A−N−N−X 言
・・・ (1)A−N−N−X I−N
−N−A ”・・・(2)(Xl、X2及びX3はジア
ゾニウム残基、A、A”及びA”はカップラー残基を表
わし、A、A−1A’は同一であっても異なってもよい
) 光活性層に添加されるアクセプタ化合物は電子親和力が
O,OeV以上または還元電位が飽和カロメル電極に対
して−1,Ovより大きな値を有する化合物が用いられ
る。
・・・ (1)A−N−N−X I−N
−N−A ”・・・(2)(Xl、X2及びX3はジア
ゾニウム残基、A、A”及びA”はカップラー残基を表
わし、A、A−1A’は同一であっても異なってもよい
) 光活性層に添加されるアクセプタ化合物は電子親和力が
O,OeV以上または還元電位が飽和カロメル電極に対
して−1,Ovより大きな値を有する化合物が用いられ
る。
本発明の光電変換素子は上記アゾ顔料と上記アクセプタ
化合物を含む光活性層(1)が2つの電極(フロント電
極、背面電極)にサンドイッチされた構成から成る。そ
して、フロント電極側から光が入射するため、フロント
電極は光透過性となっている。
化合物を含む光活性層(1)が2つの電極(フロント電
極、背面電極)にサンドイッチされた構成から成る。そ
して、フロント電極側から光が入射するため、フロント
電極は光透過性となっている。
フロント、背面電極とも単独で使用されてもよいし、支
持体あるいは保護層が設けられていてもよい。第1〜第
3図にはこれらの例を示した。
持体あるいは保護層が設けられていてもよい。第1〜第
3図にはこれらの例を示した。
各図中、lは透光性フロント電極、2は光活性層(1)
、3は光活性層(II)、4は背面電極、5はフロント
電極支持体、Bは背面電極支持体である。フロント電極
11背面電極4からはリード線等により外部回路と接続
され、実際の使用に供される。光活性層は単層である必
要はなく、2層の例がff11〜3図の(b)図にそれ
ぞれ示されている。
、3は光活性層(II)、4は背面電極、5はフロント
電極支持体、Bは背面電極支持体である。フロント電極
11背面電極4からはリード線等により外部回路と接続
され、実際の使用に供される。光活性層は単層である必
要はなく、2層の例がff11〜3図の(b)図にそれ
ぞれ示されている。
なお、これらの構造は用途に応じているいろと応用変化
させることができる。
させることができる。
この光活性層(■)3は光活性層(I)2と同様に光に
より電荷を発生させる層でもよいし、光活性層(I)2
で発生した電荷を効率よく移動させる層でもよい。第1
(b)図の例では光活性層(■)2はフロント電極1側
に描かれているが、光活性層(■)3がフロント電極側
にあっても勿論良い。また、光活性層(I)2は異なる
アゾ顔料から成る複層であってもよい。
より電荷を発生させる層でもよいし、光活性層(I)2
で発生した電荷を効率よく移動させる層でもよい。第1
(b)図の例では光活性層(■)2はフロント電極1側
に描かれているが、光活性層(■)3がフロント電極側
にあっても勿論良い。また、光活性層(I)2は異なる
アゾ顔料から成る複層であってもよい。
本発明は上記光活性層(I)2にかかわるものである。
光活性層(I)2は光照射で正孔と電子を発生させる層
である。このためには、層内に電界が存在することが必
要で、これはフロント電極lと背面電極4の間に外部か
ら電圧を印加するか、または異なる仕事関数を有する金
属をフロント電極lと背面電極4に使用するか、または
光活性層(■)2がフロントまたは背面電極もしくは光
活性層(n)と接合した時にお互いのフェルミレベル(
または仕事関数)の違いにより、熱キャリアが移動し、
接合障壁が形成されることで外部電圧なしでも達成され
る。
である。このためには、層内に電界が存在することが必
要で、これはフロント電極lと背面電極4の間に外部か
ら電圧を印加するか、または異なる仕事関数を有する金
属をフロント電極lと背面電極4に使用するか、または
光活性層(■)2がフロントまたは背面電極もしくは光
活性層(n)と接合した時にお互いのフェルミレベル(
または仕事関数)の違いにより、熱キャリアが移動し、
接合障壁が形成されることで外部電圧なしでも達成され
る。
本発明に係る光活性層(I)は層中にアゾ顔料とアクセ
プタ化合物を含む層である。また必要ならば適当なバイ
ンダーを含んでいても良い。
プタ化合物を含む層である。また必要ならば適当なバイ
ンダーを含んでいても良い。
我々はかかるアクセプタ化合物が存在すると存在しない
場合とくらべ光活性層(1)で光照射時に生成する光電
流量が飛躍的に増大し、それにより変換効率が増大する
ことを見出した。
場合とくらべ光活性層(1)で光照射時に生成する光電
流量が飛躍的に増大し、それにより変換効率が増大する
ことを見出した。
光活性層(1)は前述の如くアゾ顔料とアクセプタ化合
物を必須成分として含む層である。
物を必須成分として含む層である。
二二で光活性層(1)での各成分の組成はアクセプタ化
合物0.O1〜50vt%、可視光に吸収を有する光導
電性有機半導体30〜90vt%、バインダー0〜50
wt%であり、好ましくはそれぞれ0.1−15vt%
、40〜70vt%、10〜40vt%である。
合物0.O1〜50vt%、可視光に吸収を有する光導
電性有機半導体30〜90vt%、バインダー0〜50
wt%であり、好ましくはそれぞれ0.1−15vt%
、40〜70vt%、10〜40vt%である。
アクセプタ化合物の組成が低くなると同化合物の添加の
効果が弱くなり、またアクセプタ化合物の組成が高くな
ると相対的に光吸収アゾ顔料の濃度が低くなり、それに
より光吸収量が小さくなる。
効果が弱くなり、またアクセプタ化合物の組成が高くな
ると相対的に光吸収アゾ顔料の濃度が低くなり、それに
より光吸収量が小さくなる。
アゾ顔料の組成が低くなると光吸収量が小さくなり、ま
た、該組成が高くなるとアクセプタ化合物の濃度が相対
的に低くなり、添加効果が弱くなる。バインダーの量が
低いとアクセプタ化合物が結晶化する確立が高まり、ま
た、高いと光電荷の発生、移動にかかわる部分の量が少
なくなり効率が低下する。
た、該組成が高くなるとアクセプタ化合物の濃度が相対
的に低くなり、添加効果が弱くなる。バインダーの量が
低いとアクセプタ化合物が結晶化する確立が高まり、ま
た、高いと光電荷の発生、移動にかかわる部分の量が少
なくなり効率が低下する。
光活性層の膜厚は0.01〜lOμlで適当である。
最適膜厚は用いるアゾ顔料の種類や樹脂によっても異な
るが0605〜3μ−が好ましい。薄いと光吸収量が小
さくなり、またフロント/背面電極間でピンホールの確
率が高くなる。厚くなると発生した正孔および電子の一
方が電極に到達するまでの距離が長くなり、途中で失活
する確率が高まり、効率が低下する。
るが0605〜3μ−が好ましい。薄いと光吸収量が小
さくなり、またフロント/背面電極間でピンホールの確
率が高くなる。厚くなると発生した正孔および電子の一
方が電極に到達するまでの距離が長くなり、途中で失活
する確率が高まり、効率が低下する。
尚、水層は上記アゾ顔料を必要ならば、樹脂とともに適
当な溶媒中に混合し、ボールミル等の方法で顔料を粉砕
し、均一なスラリーを作製するか、有機アミン等の溶剤
中に顔料を溶解するかした後、アクセプタ化合物を添加
し、これらを背面電極あるいは支持体上の背面電極ある
いは支持体上のフロント電極上に塗布して形成される。
当な溶媒中に混合し、ボールミル等の方法で顔料を粉砕
し、均一なスラリーを作製するか、有機アミン等の溶剤
中に顔料を溶解するかした後、アクセプタ化合物を添加
し、これらを背面電極あるいは支持体上の背面電極ある
いは支持体上のフロント電極上に塗布して形成される。
この様に形成された光活性層はアクセプタ化合物がない
場合と比べ、開放電圧(V oc)が若干増大し、また
、短絡電流(J sc)が大幅に上昇する。
場合と比べ、開放電圧(V oc)が若干増大し、また
、短絡電流(J sc)が大幅に上昇する。
変換効率(η)は次式
%式%
(P i n :入射光エネルギー ff:フィルファ
クター)で決定される。
クター)で決定される。
本発明の素子はアクセプタ化合物を添加していないもの
とくらべ、高い変換効率をもたらす。
とくらべ、高い変換効率をもたらす。
この理由としてアクセプタ化合物は有機物としては高い
電子親和力を有するため、光吸収によりアゾ顔料中に生
成した光電荷のうち、電子が8銘にアクセプタ化合物中
に注入される。また、該化合物は電子移動度も高い。こ
のため、未添加の系とくらべ、正孔と電子の再結合の確
率の低下がもたらされ、また、電子の移動効率の上昇も
図られたことが考えられる。
電子親和力を有するため、光吸収によりアゾ顔料中に生
成した光電荷のうち、電子が8銘にアクセプタ化合物中
に注入される。また、該化合物は電子移動度も高い。こ
のため、未添加の系とくらべ、正孔と電子の再結合の確
率の低下がもたらされ、また、電子の移動効率の上昇も
図られたことが考えられる。
また、勿論、外部から電圧を印加した場合にも大きな光
電流がとり出せ、従って感度に優れた光電変換素子とし
て用いられる。
電流がとり出せ、従って感度に優れた光電変換素子とし
て用いられる。
本発明で用いられるアクセプタ化合物は電子親和力が0
.6cV以上または還元電位が飽和カロメル電極に対し
て−t、OVより大きな値を有する化合物である。
.6cV以上または還元電位が飽和カロメル電極に対し
て−t、OVより大きな値を有する化合物である。
電子親和力は例えばカルバゾール類などの電子供外性物
質とCT錯体を形成させその吸収スペクトルよりトリニ
トロフルオレノン(TNF)の電子親和力の値(0,9
4cV)を基準にし算出される。
質とCT錯体を形成させその吸収スペクトルよりトリニ
トロフルオレノン(TNF)の電子親和力の値(0,9
4cV)を基準にし算出される。
還元電位はアセトニトリルなどの誘電率の高い溶媒に指
示電解質とともにサンプルを溶解し、ポーラログラフイ
ックアナライザーを使用して、飽和カロメル電極などの
標準電極に対する値が測定される。
示電解質とともにサンプルを溶解し、ポーラログラフイ
ックアナライザーを使用して、飽和カロメル電極などの
標準電極に対する値が測定される。
かかるアクセプタ化合物は化学構造としては電子吸引性
置換基、例えばハロゲン、ニトロ基、シアノ基、カルボ
ニル基などを有しており、具体例としては下記の構造式
で示される。
置換基、例えばハロゲン、ニトロ基、シアノ基、カルボ
ニル基などを有しており、具体例としては下記の構造式
で示される。
本発明の光活性層(1)の必須成分として使用される前
記一般式(1)〜(3)で示されるアゾ顔料のXIの具
体例を構造式で示すと次のとおりである。
記一般式(1)〜(3)で示されるアゾ顔料のXIの具
体例を構造式で示すと次のとおりである。
X2の具体例を構造式で示すと次の通りになる。
C,H。
C,H。
8α=CM−CM =CH&
QcH=C舅−c*=cx−cx=cx+カップラーと
しては、たとえば、フェノール類、ナフトール類などの
フェノール性水酸基を有する化合物、アミノ基を有する
芳香族アミノ基化合物、あるいはアミノ基とフェノール
性水酸基を有するアミノナフトール類、脂肪族もしくは
芳香族のエノール性ケトン基(活性メチレン基)をもつ
化合物などが用いられ、好ましくは、カップラー残基A
が下記一般式(II)、(III)、(IV)、(V)
、(Vl)、(■)、(■)、(IX)、(X)、(X
I)、(Xll)の一般式で表されるものである。
しては、たとえば、フェノール類、ナフトール類などの
フェノール性水酸基を有する化合物、アミノ基を有する
芳香族アミノ基化合物、あるいはアミノ基とフェノール
性水酸基を有するアミノナフトール類、脂肪族もしくは
芳香族のエノール性ケトン基(活性メチレン基)をもつ
化合物などが用いられ、好ましくは、カップラー残基A
が下記一般式(II)、(III)、(IV)、(V)
、(Vl)、(■)、(■)、(IX)、(X)、(X
I)、(Xll)の一般式で表されるものである。
X、の具体例8−構造式で示すと次の様になる。
上記式(n)、(III)、(IV)および(V)中、
Xs YI SZSmおよびnはそれぞれ以下のものを
表す。
Xs YI SZSmおよびnはそれぞれ以下のものを
表す。
R1
/
(R+およびR2は水素または置換もしくは無置換のア
ルキル基を表し、R3は置換もしくは無置換夷のアルキ
ル基または置換もしくは無置換のアリール基を表す。) Yl :水素、ハロゲン、置換もしくは無置換のアルキ
ル基、置換もしくは無置換のアルコキシ基、カルボキシ
基、スルホン基、置換もしくは無置換のスルファモイル
基または またはその置換体、複索環基またはその置換体あるいは
スチリル基またはその置換体、Rsは水素、アルキル基
、フェニル基またはその置換体を表すか、あるいはR5
及びR6はそれらに結合する炭素原子と共に環を形成し
てもよい。) Z:炭化水素環またはその置換体あるいは複素環または
その置換体 n:1または2の整数 m:1または2の整数] (R4は水素、アルキル基またはその置換体、フェニル
基またはその置換体を表し、Y2は炭化水素環基または
その置換体、複索環基またはその置換体、あるいは、 [式(Vl)および(■)中、R7は置換もしくは無置
換の炭化水素基を表し、Xは前記に同じである] Ar I [式中、Raはアルキル基、カルバモイル基、カルボキ
シル基またはそのエステルを表し、Ar1は炭化水素環
基またはその置換体を表し、Xは前記と同じである。] [上記式(■)および(X)中、R9は水素または置換
もしくは無置換の炭化水素基を表し、Ar2は炭化水素
環基またはその置換体を表す。] 前記一般式(II)、(III)、(TV)または(V
)のZの炭化水素環としてはベンゼン環、ナフタレン環
などが例示でき、また複素環としてはインドール環、カ
ルバゾール環、ベンゾフラン環、などが例示できる。ま
た、Zの環における置換基としては塩素原子、臭素原子
などのハロゲン原子が例示できる。
ルキル基を表し、R3は置換もしくは無置換夷のアルキ
ル基または置換もしくは無置換のアリール基を表す。) Yl :水素、ハロゲン、置換もしくは無置換のアルキ
ル基、置換もしくは無置換のアルコキシ基、カルボキシ
基、スルホン基、置換もしくは無置換のスルファモイル
基または またはその置換体、複索環基またはその置換体あるいは
スチリル基またはその置換体、Rsは水素、アルキル基
、フェニル基またはその置換体を表すか、あるいはR5
及びR6はそれらに結合する炭素原子と共に環を形成し
てもよい。) Z:炭化水素環またはその置換体あるいは複素環または
その置換体 n:1または2の整数 m:1または2の整数] (R4は水素、アルキル基またはその置換体、フェニル
基またはその置換体を表し、Y2は炭化水素環基または
その置換体、複索環基またはその置換体、あるいは、 [式(Vl)および(■)中、R7は置換もしくは無置
換の炭化水素基を表し、Xは前記に同じである] Ar I [式中、Raはアルキル基、カルバモイル基、カルボキ
シル基またはそのエステルを表し、Ar1は炭化水素環
基またはその置換体を表し、Xは前記と同じである。] [上記式(■)および(X)中、R9は水素または置換
もしくは無置換の炭化水素基を表し、Ar2は炭化水素
環基またはその置換体を表す。] 前記一般式(II)、(III)、(TV)または(V
)のZの炭化水素環としてはベンゼン環、ナフタレン環
などが例示でき、また複素環としてはインドール環、カ
ルバゾール環、ベンゾフラン環、などが例示できる。ま
た、Zの環における置換基としては塩素原子、臭素原子
などのハロゲン原子が例示できる。
Y2またはR5における炭化水素環基としては、フェニ
ル基、ナフチル基、アントリル基、ピレニル基などが、
また、複索環基としてはピリジル基、チエニル基、フリ
ル基、インドリル基、ベンゾフラニル基、カルバゾリル
基、ジベンゾフラニル基などが例示でき、さらに、R5
およびR6が結合して形成する環としては、フルオレン
環などが例示できる。
ル基、ナフチル基、アントリル基、ピレニル基などが、
また、複索環基としてはピリジル基、チエニル基、フリ
ル基、インドリル基、ベンゾフラニル基、カルバゾリル
基、ジベンゾフラニル基などが例示でき、さらに、R5
およびR6が結合して形成する環としては、フルオレン
環などが例示できる。
Y2またはRsの炭化水素環基または複素環基あるいは
R5およびR6によって形成される環における置換基と
しては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基な
どのアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ
基、ブトキシ基などのアルコキシ基、塩素原子、臭素原
子などのハロゲン原子、ジメチルアミノ基、ジエチルア
ミノ基などのジアルキルアミノ基、ジベンジルアミノ基
などのジアルキルアミノ基、トリフルオロメチル基など
のへロメチル基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基
、またはそのエステル、水酸基、−8O3Naなどのス
ルホン酸塩基などが挙げられる。
R5およびR6によって形成される環における置換基と
しては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基な
どのアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ
基、ブトキシ基などのアルコキシ基、塩素原子、臭素原
子などのハロゲン原子、ジメチルアミノ基、ジエチルア
ミノ基などのジアルキルアミノ基、ジベンジルアミノ基
などのジアルキルアミノ基、トリフルオロメチル基など
のへロメチル基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基
、またはそのエステル、水酸基、−8O3Naなどのス
ルホン酸塩基などが挙げられる。
R4のフェニル基の置換体としては塩素原子または臭素
原子などのハロゲン原子が例示できる。
原子などのハロゲン原子が例示できる。
R7またはR9における炭化水素基の代表例としては、
メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアル
キル基、ベンジル基などのアラルキル基、フェニル基な
どのアリール基またはこれらの置換体か例示できる。
メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアル
キル基、ベンジル基などのアラルキル基、フェニル基な
どのアリール基またはこれらの置換体か例示できる。
R7またはR9の炭化水素基における置換基としてはメ
チル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキ
ル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキ
シ基などのアルコキシ基、塩素原子、臭素原子などのハ
ロゲン原子、水酸基、ニトロ基などが例示できる。
チル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキ
ル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキ
シ基などのアルコキシ基、塩素原子、臭素原子などのハ
ロゲン原子、水酸基、ニトロ基などが例示できる。
Ar+またはAr2における炭化水素環基としては、フ
ェニル基、ナフチル基などがその代表例であり、また、
これらの基における置換基としては、メチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基、メトキシ
基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などのアル
コキシ基、ニトロ基、塩素原子、臭素原子などのハロゲ
ン原子、シアノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ
基などのジアルキルアミノ基などが例示できる。
ェニル基、ナフチル基などがその代表例であり、また、
これらの基における置換基としては、メチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基、メトキシ
基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などのアル
コキシ基、ニトロ基、塩素原子、臭素原子などのハロゲ
ン原子、シアノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ
基などのジアルキルアミノ基などが例示できる。
また、Xの中では特に水酸基が適当である。
上記カップラー残基の中でも好ましいのは上記一般式(
III)、(VT)、(■)、(■)、(IK)および
(X)で示されるものであり、この中でも一般式におけ
るXが水酸基のものが好ましい。また、この中でも一般
式(■″)(Y+およびZは前記に同じ。) で表わされるカップラー残基が好ましく、さらに好まし
くは一般式 (Z、Y2およびR2は前記に同じ。)で示されるカッ
プラー残基である。
III)、(VT)、(■)、(■)、(IK)および
(X)で示されるものであり、この中でも一般式におけ
るXが水酸基のものが好ましい。また、この中でも一般
式(■″)(Y+およびZは前記に同じ。) で表わされるカップラー残基が好ましく、さらに好まし
くは一般式 (Z、Y2およびR2は前記に同じ。)で示されるカッ
プラー残基である。
さらにまた、上記好ましいカップラー残基の中でも一般
式(X I V)または(X V)で表されるものが適
当である。
式(X I V)または(X V)で表されるものが適
当である。
カップラー残基の具体例を構造式で示すと次の通りであ
る。(A、A″ A”を以下Aとして示す。) (Z、R2,R5およびR6は前記に同じであり、また
R1としては上記のY2の置換基が例示できる。) No。
る。(A、A″ A”を以下Aとして示す。) (Z、R2,R5およびR6は前記に同じであり、また
R1としては上記のY2の置換基が例示できる。) No。
A
フロント電極層及びその支持体についてニアルミニウム
、鉛、亜鉛、タンタル、ニッケル、チタン、コバルト、
ニオブ、銅、ハステロイ01金、白金、銀、パラジウム
等の半透明の金属や、酸化スズ、ITO等の金属酸化物
等がフロント電極として使用でき、支持体としては、ガ
ラス、透明プラスチックフィルムが用いられる。
、鉛、亜鉛、タンタル、ニッケル、チタン、コバルト、
ニオブ、銅、ハステロイ01金、白金、銀、パラジウム
等の半透明の金属や、酸化スズ、ITO等の金属酸化物
等がフロント電極として使用でき、支持体としては、ガ
ラス、透明プラスチックフィルムが用いられる。
背面電極及びその支持体について:
はとんどの金属が背面電極として使用できる。
支持体としてはガラス、透明プラスチックフィルムが用
いられる。
いられる。
光活性層(n)について:
この層はa)光活性層(1)に使用のアゾ顔料の感光波
長の低い領域をおぎなうために、他の電荷発生有機半導
体を含むか、b)光活性層(1)との間で接合障壁を形
成する層か、C)光活性層(1)で発生した正孔と電子
のどちらかを有効に移動される層である。
長の低い領域をおぎなうために、他の電荷発生有機半導
体を含むか、b)光活性層(1)との間で接合障壁を形
成する層か、C)光活性層(1)で発生した正孔と電子
のどちらかを有効に移動される層である。
このうちa)の層は光活性層(1)のアゾ顔料と補正の
色調を有する有機半導体が効果が高く、これは光活性層
(1)と同様に塗布して形成してもよいが真空蒸着法な
どの他の形成方法を使用してもよい。
色調を有する有機半導体が効果が高く、これは光活性層
(1)と同様に塗布して形成してもよいが真空蒸着法な
どの他の形成方法を使用してもよい。
光活性層(n)で用いられる光吸収性有機半導体はフタ
ロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、ペリレン系顔
料、芳香族多環牛ノン系顔料、インジゴ系顔料、チオイ
ンジゴ系顔料等の顔料やトリフェニルメタン染料、シア
ニン染料、メロシアニン染料等の染料が挙げられる。
ロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、ペリレン系顔
料、芳香族多環牛ノン系顔料、インジゴ系顔料、チオイ
ンジゴ系顔料等の顔料やトリフェニルメタン染料、シア
ニン染料、メロシアニン染料等の染料が挙げられる。
b)の層は酸化亜鉛、酸化チタン、硫化カドミウム、セ
レン結晶、酸化鉛等の微粒子を結着剤樹脂に分散して形
成するか、真空蒸着法などにより形成される。
レン結晶、酸化鉛等の微粒子を結着剤樹脂に分散して形
成するか、真空蒸着法などにより形成される。
C)の層として、電子を移動する場合光活性層(1)の
添加剤か、それより更に電子親和力の強いアクセプタを
正孔を移動させる場合、光活性層(1)のアゾ顔料をよ
りIP値の低い電子供与体を使用し、適当な樹脂に混合
して塗布して形成するか、真空蒸着法などにより形成す
る。
添加剤か、それより更に電子親和力の強いアクセプタを
正孔を移動させる場合、光活性層(1)のアゾ顔料をよ
りIP値の低い電子供与体を使用し、適当な樹脂に混合
して塗布して形成するか、真空蒸着法などにより形成す
る。
バインダとして用いられる樹脂の例としては、ポリエス
テル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポ
リウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、フェ
ノール樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、セルロース
樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデ
ン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、ブチラール樹脂、ポリ
ビニルカルバゾール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミ
ド樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、塩ビー酢ビ共重合
体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、スチ
レン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−ブタジェン
共重合体、エチルセルロース等が挙げられる。
テル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポ
リウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、フェ
ノール樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、セルロース
樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデ
ン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、ブチラール樹脂、ポリ
ビニルカルバゾール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミ
ド樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、塩ビー酢ビ共重合
体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、スチ
レン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−ブタジェン
共重合体、エチルセルロース等が挙げられる。
[実施例]
次に実施例並びに比較例によって本発明を具体的に説明
する。
する。
実施例1
下記の構造のアゾ顔料0.8gとブチラール樹脂(UC
C社XYHL)の5%テトラヒドロフラン溶液8gとを
30間ボールミリングした後にテトラヒドロフランで更
に希釈し 1.5vt%の溶液を作製した。
C社XYHL)の5%テトラヒドロフラン溶液8gとを
30間ボールミリングした後にテトラヒドロフランで更
に希釈し 1.5vt%の溶液を作製した。
この溶液に固型分で14%組成となるようにTCNQ
(化合物No、3)を加え、撹拌した後に塗布液を作製
した。
(化合物No、3)を加え、撹拌した後に塗布液を作製
した。
この塗布液にインジウムをドープした酸化スズ膜(以下
ITOと称する)を設けたガラス基板を浸漬し、2ms
+/秒の速度で基板をひきあげITO基板上に塗膜を設
けた。
ITOと称する)を設けたガラス基板を浸漬し、2ms
+/秒の速度で基板をひきあげITO基板上に塗膜を設
けた。
この上に580rvにおける透過率が6%となる様に半
透明のアルミニウムを真空蒸着した後、ITOとアルミ
ニウムに銀ペーストにて銅の細線を接続した。
透明のアルミニウムを真空蒸着した後、ITOとアルミ
ニウムに銀ペーストにて銅の細線を接続した。
この試料に対しAI電極側から580nmの単色光を照
射(顔料分散膜に到達した光量P1n’を1.54μv
/cm’に設定)しながら画電極に8a+V/秒で掃引
されるランプ波を印加して電流−電圧特性を01定した
。その結果 Voc−0,63V J sc= 2.6nA/ca+’ 「「−〇、20 であった。
射(顔料分散膜に到達した光量P1n’を1.54μv
/cm’に設定)しながら画電極に8a+V/秒で掃引
されるランプ波を印加して電流−電圧特性を01定した
。その結果 Voc−0,63V J sc= 2.6nA/ca+’ 「「−〇、20 であった。
電極の透過率を補正した580nIIlにおける光電変
換効率(η″)は0.021%であった。
換効率(η″)は0.021%であった。
実施例2
実施例1のTCNQを2.4.5.7−チトラニトロフ
ルオレノン(化合物N o、42)に変えた以外は実施
例1と同様に添加物を含有する試料を作製した。この試
料に580rvの単色光をA1電極側から入射(Pin
’−1,54μv/Cm2) L、実施例1と同様に光
電変換効率を811定したところ下記の様な結果が得ら
れた。
ルオレノン(化合物N o、42)に変えた以外は実施
例1と同様に添加物を含有する試料を作製した。この試
料に580rvの単色光をA1電極側から入射(Pin
’−1,54μv/Cm2) L、実施例1と同様に光
電変換効率を811定したところ下記の様な結果が得ら
れた。
Voc−0,58V
J sc −2,1nA/Cs2
1’l’−0,24
η −0,019%
実施例3
実施例1のTCNQを2.4.7− )リニトロフルオ
レノン(化合物N o、41)に変えた以外は実施例1
と同様に添加物を含有する試料を作製した。この試料に
580nmの単色光をAI電極側から入射(Pin’
−1,54μv/cm’ ) L、実施例1と同様に光
電変換効率を測定したところ下記の様な結果が得られた
。
レノン(化合物N o、41)に変えた以外は実施例1
と同様に添加物を含有する試料を作製した。この試料に
580nmの単色光をAI電極側から入射(Pin’
−1,54μv/cm’ ) L、実施例1と同様に光
電変換効率を測定したところ下記の様な結果が得られた
。
Voc−0,64V
J se= 1.02 nA/cm’
1’r−0,25
η −0,017%
比較例1
添加物を加えないこと以外は実施例1と同様に試料を作
製し、580nsの単色光をAI主電極ら入射(Pin
’ −1,54μw/cm2) して、同様に光電変換
効率を測定したところ下記の様な結果が得られた。
製し、580nsの単色光をAI主電極ら入射(Pin
’ −1,54μw/cm2) して、同様に光電変換
効率を測定したところ下記の様な結果が得られた。
Voc−0,48V
J 5c=o、21 nA/cm2
n■0.30
η″−0,002%
実施例4
実施例1のアゾ顔料を下記の顔料に変えた以外は実施例
1と同様に添加物を含有する試料を作製した。この試料
に600no+の単色光をA1電極側から入射(Pin
’=1.49uv/Cm2) L、実施例1と同様に光
電変換効率をAI定したところ下記の様な結果が得られ
た。
1と同様に添加物を含有する試料を作製した。この試料
に600no+の単色光をA1電極側から入射(Pin
’=1.49uv/Cm2) L、実施例1と同様に光
電変換効率をAI定したところ下記の様な結果が得られ
た。
Voc■0.85V
J sc −87nA/cm2
fr−0,21
η −1,1%
2f15
比較例2
添加物を加えないこと以外は実施例3と同様に試料を作
製し、1300rvの単色光をAtfjs極から入射(
Pin’−1,49μv/c+g’ ) して、同様に
光電変換効率を測定したところ下記の様な結果が得られ
た。
製し、1300rvの単色光をAtfjs極から入射(
Pin’−1,49μv/c+g’ ) して、同様に
光電変換効率を測定したところ下記の様な結果が得られ
た。
Voc−0,89V
J sc −35nA/cm2
f’r−0,23
η −0,49%
実施例5
実施例4のアゾ顔料を使用し、ブチラール樹脂をポリビ
ニルカルバゾール樹脂に変え、TCNQ(化合物No、
3)をTNF (化合物No。
ニルカルバゾール樹脂に変え、TCNQ(化合物No、
3)をTNF (化合物No。
41)に変えた以外は実施例1と同様に添加物を含有す
る試料を作製した。この試料に600niの単色光をA
I電極側から入射(P1n’−1,49μv/am’
) L、実施例1と同様に光電変換効率を測定したとこ
ろ下記の様な結果が得られた。
る試料を作製した。この試料に600niの単色光をA
I電極側から入射(P1n’−1,49μv/am’
) L、実施例1と同様に光電変換効率を測定したとこ
ろ下記の様な結果が得られた。
Voc−0,85V
J sc −44,8nA/cs+’
rr調0.23
η −0,57%
比較例3
添加物を加えないこと以外は実施例5と同様に試料を作
製し、BOOnaの単色光をAI主電極ら入射(Pin
’−1,48μv/cm2) して、同様に光電変換効
率を測定したところ下記の様な結果が得られた。
製し、BOOnaの単色光をAI主電極ら入射(Pin
’−1,48μv/cm2) して、同様に光電変換効
率を測定したところ下記の様な結果が得られた。
V oc= 0.78V
J sc −11,6nA/as2
「「■0.35
η −0,22%
実施例6
実施例1のアゾ顔料を下記の顔料に変えた以外は実施例
1と同様に添加物を含有する試料を作製した。この試料
に580nsの単色光をAI電極側から入射(Pin”
−1,6μvlC12)シ、実施例1と同様に光電変
換効率を811定したところ下記の様な結果が得られた
。
1と同様に添加物を含有する試料を作製した。この試料
に580nsの単色光をAI電極側から入射(Pin”
−1,6μvlC12)シ、実施例1と同様に光電変
換効率を811定したところ下記の様な結果が得られた
。
Voc−0,$2V
J sc= 123nA/cm2
rr−0,14
η −0,87%
比較例4
添加物を加えないこと以外は実施例6と同様に試料を作
製し、5B0nsの単色光をAI組電極ら入射(Pin
’−L、S μv/es2) L、、て、同様に光電変
換効率を測定したところ下記の様な結果がiワられた。
製し、5B0nsの単色光をAI組電極ら入射(Pin
’−L、S μv/es2) L、、て、同様に光電変
換効率を測定したところ下記の様な結果がiワられた。
V ocm O,88V
J sc−35,4nA/Cs’
「r■0.21
η −0,32%
[発明の効果]
本発明によれば、アクセプタ化合物を光活性層に添加す
ることにより、高い光電流を示し、かつ安価で大面積の
光電変換素子が得られる。
ることにより、高い光電流を示し、かつ安価で大面積の
光電変換素子が得られる。
このため、従来の単独またはバインダーとの混合系で、
低い光電流のため使用不可能であった光導電性有機半導
体も有効に利用できるようになり、材料の選択範囲を広
げることができる。
低い光電流のため使用不可能であった光導電性有機半導
体も有効に利用できるようになり、材料の選択範囲を広
げることができる。
第1図a〜第3図すは本発明の充電変換素子の断面を示
す概略図である。 ■・・・透光性フロント電極、2・・・光活性層(1)
、3・・・光活性層(■)4・・・背面電極、5・・・
フロント電極支持体、6・・・背面電極支持体。 第1図 i1 図 第2図 第2 し 図
す概略図である。 ■・・・透光性フロント電極、2・・・光活性層(1)
、3・・・光活性層(■)4・・・背面電極、5・・・
フロント電極支持体、6・・・背面電極支持体。 第1図 i1 図 第2図 第2 し 図
Claims (1)
- 透光性フロント電極、光活性層および背面電極を有する
光電変換素子において、前記光活性層がアゾ顔料および
アクセプタ化合物からなることを特徴とする光電変換素
子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63316249A JPH02162775A (ja) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | 光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63316249A JPH02162775A (ja) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | 光電変換素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02162775A true JPH02162775A (ja) | 1990-06-22 |
Family
ID=18074988
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63316249A Pending JPH02162775A (ja) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | 光電変換素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02162775A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112352327A (zh) * | 2019-03-19 | 2021-02-09 | 株式会社东芝 | 光电转换元件以及光电转换元件的制造方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61245583A (ja) * | 1986-04-08 | 1986-10-31 | Ricoh Co Ltd | 光電変換素子 |
-
1988
- 1988-12-16 JP JP63316249A patent/JPH02162775A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61245583A (ja) * | 1986-04-08 | 1986-10-31 | Ricoh Co Ltd | 光電変換素子 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112352327A (zh) * | 2019-03-19 | 2021-02-09 | 株式会社东芝 | 光电转换元件以及光电转换元件的制造方法 |
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