JPH04337674A - Organic solar cell - Google Patents

Organic solar cell

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JPH04337674A
JPH04337674A JP3109020A JP10902091A JPH04337674A JP H04337674 A JPH04337674 A JP H04337674A JP 3109020 A JP3109020 A JP 3109020A JP 10902091 A JP10902091 A JP 10902091A JP H04337674 A JPH04337674 A JP H04337674A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solar cell
layer
phthalocyanine
organic solar
unit cell
Prior art date
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Pending
Application number
JP3109020A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norishige Shichiri
徳重 七里
Minoru Suezaki
穣 末崎
Takeshi Inoue
健 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sekisui Chemical Co Ltd filed Critical Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication of JPH04337674A publication Critical patent/JPH04337674A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

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Abstract

PURPOSE:To enable an energy conversion efficiency to be improved and obtain a high voltage by allowing a unit cell to be a compound layer where a first layer consisting of perylene coloring matter film and a second layer consisting of phthalocyanine coloring matter film are laminated in sequence from the transparent electrode side toward the opposing electrode side. CONSTITUTION:A unit cell is a compound layer where a first layer consisting of perylen coloring matter and a second layer consisting of phthalocyanine coloring matter are laminated in sequence from the transparent electrode side toward the opposing electrode side. The #1 coloring matter includes perylene tetracarbon acid bisbenzoimidazole N, N' and dimethyl perylene tetracarbon acid diimide. The phthalocaylanine coloring matter includes a non-metal phthalocyanine and metal phthalocyanine. These first and second layers are formed by the vacuum deposition method for subliming each coloring matter with resistance heating within a vacuum container. These compound layers enable an energy conversion efficiency of the unit cell to be improved.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は有機太陽電池に関する。FIELD OF THE INVENTION This invention relates to organic solar cells.

【0002】0002

【従来の技術】太陽電池材料として有機化合物を使用し
た有機太陽電池は、無機半導体を使用した太陽電池に比
べ、コスト、大面積化、製造工程の容易さ等の点で優れ
ており、従来より、有機化合物が太陽電池材料として使
用された種々の構成の有機太陽電池が提案されている。
[Prior Art] Organic solar cells that use organic compounds as solar cell materials are superior to solar cells that use inorganic semiconductors in terms of cost, large area, and ease of manufacturing process. Organic solar cells of various configurations using organic compounds as solar cell materials have been proposed.

【0003】例えば、フタロシアニン銅とペリレン系色
素の積層膜を使用した有機太陽電池が提案されており、
この有機太陽電池のエネルギ−変換効率は1%程度であ
ると報告されている(C.W.Tang,Applie
d Physics Letters,Vol.48,
p.183) 。しかし、上記太陽電池においては、そ
の高いエネルギ−変換効率を得るためには、半導体層で
ある色素層の膜厚を薄くしなければならない。そのため
膜にピンホ−ルが生じ易く、電極が短絡する欠点があっ
た。
For example, an organic solar cell using a laminated film of copper phthalocyanine and perylene dye has been proposed.
It is reported that the energy conversion efficiency of this organic solar cell is about 1% (C.W. Tang, Applie
d Physics Letters, Vol. 48,
p. 183). However, in the solar cell described above, in order to obtain high energy conversion efficiency, the thickness of the dye layer, which is a semiconductor layer, must be made thin. As a result, pinholes are likely to form in the film, resulting in short circuits between the electrodes.

【0004】また、キナクリドン系色素を用いた太陽電
池としてショットキ−型のものが、CHEMISTRY
  LETTERS(1984)P.1305、高分子
学会予稿集第34巻(1985)2001頁、特開昭6
1−59784号公報に記載されている。これらの太陽
電池においては、色素層上にインジウム、アルミニウム
等の仕事関数の小さい金属を積層することによってショ
ットキ−接合を形成する手法がとられており、これらの
金属膜は蒸着やスパッタリング等の方法により形成され
るが、空気中の酸素により接合界面に酸化膜を形成しや
すく、接合が劣化して性能が低下するという欠点があっ
た。また、インジウム、アルミニウム等の金属電極側か
ら光を入射させなければならないため、金属の光透過性
の低さがエネルギ−変換効率の低下を招くという欠点が
あった。
[0004] In addition, a Schottky type solar cell using a quinacridone dye is known from CHEMISTRY.
LETTERS (1984) P. 1305, Proceedings of the Society of Polymer Science, Vol. 34 (1985), p. 2001, JP-A-6
It is described in Japanese Patent No. 1-59784. In these solar cells, a method is used to form a Schottky junction by laminating metals with low work functions such as indium and aluminum on the dye layer, and these metal films are formed by methods such as vapor deposition and sputtering. However, it has the drawback that oxygen in the air tends to form an oxide film on the bonding interface, deteriorating the bond and reducing performance. Furthermore, since light must be incident from the side of a metal electrode such as indium or aluminum, there is a drawback that the low light transmittance of the metal leads to a decrease in energy conversion efficiency.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点を
解決するためになされたものであり、その目的は、エネ
ルギ−変換効率が高く、しかも電極の短絡等の少ない、
性能の安定した有機太陽電池を提供することにある。
OBJECTS OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks, and its purpose is to provide a high energy conversion efficiency and less short-circuiting of electrodes.
Our goal is to provide organic solar cells with stable performance.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明で使用される透明
電極は、可視光が透過可能な公知の電極材料を用いて形
成され、通常は透明基板の表面に真空蒸着、スパッタリ
ング、イオンプレ−ティング等によって設けられる。
[Means for Solving the Problems] The transparent electrode used in the present invention is formed using a known electrode material that can transmit visible light, and is usually formed by vacuum evaporation, sputtering, or ion plating on the surface of a transparent substrate. established by etc.

【0007】上記電極材料は、可視光吸収の少ない材料
であれば特に限定されるものでなく、例えば、スズがド
−プされた酸化インジウム(以下、ITOという)、酸
化スズ、酸化インジウム等があげられ、特にITOが好
ましい。
The above-mentioned electrode material is not particularly limited as long as it has low absorption of visible light, and examples thereof include tin-doped indium oxide (hereinafter referred to as ITO), tin oxide, indium oxide, etc. Among them, ITO is particularly preferred.

【0008】上記透明基板としては、例えば、ガラスお
よびアクリル系、ビニル系、ポリオレフィン系、ポリエ
ステル系、ポリアミド系、ポリカ−ボネ−ト系等の高分
子があげられる。
Examples of the transparent substrate include glass and polymers such as acrylic, vinyl, polyolefin, polyester, polyamide, and polycarbonate.

【0009】本発明で使用される対向電極は、公知の電
極材料を用いて、真空蒸着、スパッタリング、イオンプ
レ−ティング等により形成される。上記電極材料として
は、例えば、金、銀、白金等の仕事関数の大きな金属が
あげられる。
The counter electrode used in the present invention is formed using a known electrode material by vacuum evaporation, sputtering, ion plating, or the like. Examples of the electrode material include metals with a large work function such as gold, silver, and platinum.

【0010】本発明の有機太陽電池は、上記透明電極お
よび対向電極の間に1個の単位セルを有しており、該単
位セルと透明電極との間に導電膜が設けられている。上
記導電膜は、プラズマ重合によって形成された共役系高
分子と、スパッタリングによって形成された金属との混
合物からなる有機高分子/金属複合体であり、上記プラ
ズマ重合とスパッタリングは同一容器内で同時に行われ
る。
The organic solar cell of the present invention has one unit cell between the transparent electrode and the counter electrode, and a conductive film is provided between the unit cell and the transparent electrode. The conductive film is an organic polymer/metal composite made of a mixture of a conjugated polymer formed by plasma polymerization and a metal formed by sputtering, and the plasma polymerization and sputtering are performed simultaneously in the same container. be exposed.

【0011】上記共役系高分子は、共役系有機モノマ−
を出発原料としてプラズマ重合して形成され、該共役系
有機モノマ−としては、共役二重結合を有するものであ
れば特に限定されるものではなく、例えば、ナフタレン
、ピレン、ペリレンおよびこれらの誘導体(例えば、ナ
フタレンテトラカルボン酸二無水物、ナフタレンテトラ
カルボン酸ジイミドおよびこれらの誘導体、ペリレンテ
トラカルボン酸二無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジ
イミドおよびこれらの誘導体)等の縮合芳香族化合物、
ならびに下記一般式で表されるフェニル化合物などがあ
げられる。
[0011] The above conjugated polymer is a conjugated organic monomer.
The conjugated organic monomer is not particularly limited as long as it has a conjugated double bond, such as naphthalene, pyrene, perylene, and derivatives thereof ( For example, fused aromatic compounds such as naphthalenetetracarboxylic dianhydride, naphthalenetetracarboxylic diimide and derivatives thereof, perylenetetracarboxylic dianhydride, perylenetetracarboxylic diimide and derivatives thereof,
and phenyl compounds represented by the following general formula.

【0012】0012

【化1】[Chemical formula 1]

【0013】(式中、R1 、R2 は水素、ハロゲン
、水酸基、アルキル基、アルコキシ基、スルホン基、ニ
トリル基、ビニル基等を示し、nは1以上の整数)上記
フェニル化合物としては、例えば、ビフェニル、4,4
’−ビフェニルジオ−ル等のビフェニル化合物、p−タ
−フェニル等のタ−フェニル化合物、p−クォ−タ−フ
ェニル、4−ヒドロキシ−p−クォ−タ−フェニル、4
,4’−ジヒドロキシ−p−クォ−タ−フェニル等のク
ォ−タ−フェニル化合物およびこれらの誘導体などがあ
げられる。
(In the formula, R1 and R2 represent hydrogen, halogen, hydroxyl group, alkyl group, alkoxy group, sulfone group, nitrile group, vinyl group, etc., and n is an integer of 1 or more.) Examples of the above phenyl compound include: biphenyl, 4,4
Biphenyl compounds such as '-biphenyldiol, terphenyl compounds such as p-terphenyl, p-quarter-phenyl, 4-hydroxy-p-quarter-phenyl, 4
, 4'-dihydroxy-p-quarter-phenyl, and derivatives thereof.

【0014】上記共役系有機モノマ−のプラズマ重合は
、キャリアガスで一定圧力に調整された容器内で、電極
間に電力を供給することにより行われる。その際のモノ
マ−の供給方法としては、例えば、モノマ−が液体の場
合は、容器外でモノマ−を気化させた後、その蒸気を容
器内に導入する方法があげられ、モノマ−が固体の場合
は、容器内で抵抗加熱によりモノマ−を蒸発または昇華
させる方法があげられる。そして、抵抗加熱によりモノ
マ−を蒸発または昇華させるときの温度は、モノマ−の
種類に応じて適宜決定されるが、例えば、50〜400
℃が好ましい。
The plasma polymerization of the conjugated organic monomer is carried out in a container whose pressure is adjusted to a constant level with a carrier gas by supplying electric power between electrodes. For example, when the monomer is a liquid, the monomer can be supplied by vaporizing the monomer outside the container and then introducing the vapor into the container. In this case, the monomer may be evaporated or sublimated by resistance heating in a container. The temperature at which the monomer is evaporated or sublimated by resistance heating is determined as appropriate depending on the type of monomer, and is, for example, 50 to 400 m
°C is preferred.

【0015】上記キャリアガスとしては、例えば、N2
 、Ar等の不活性ガスが好適に使用され、そのときの
圧力は、10−1〜10−4Torrが好ましく、より
好ましくは10−2〜10−3Torrである。
[0015] As the carrier gas, for example, N2
, Ar, and the like are preferably used, and the pressure at that time is preferably 10-1 to 10-4 Torr, more preferably 10-2 to 10-3 Torr.

【0016】上記供給される電力の種類としては特に限
定されるものではなく、例えば、周波数が10kHz〜
35kHzまたは10MHz〜50MHzのもの、直流
等が好適に使用でき、その出力は、50W〜1kWが好
ましく、より好ましくは50〜300Wである。
[0016] The type of power to be supplied is not particularly limited, and for example, the frequency is 10kHz to
35 kHz or 10 MHz to 50 MHz, direct current, etc. can be suitably used, and the output thereof is preferably 50 W to 1 kW, more preferably 50 to 300 W.

【0017】上記スパッタリングされる金属としては特
に限定されるものではなく、例えば、金、銀、銅、鉄、
スズ、クロム、ニッケル、コバルト、チタン等の単一金
属、これらの合金(ステンレス鋼、ニッケル合金鋳鉄、
青銅等)などがあげられる。
The metal to be sputtered is not particularly limited, and includes, for example, gold, silver, copper, iron,
Single metals such as tin, chromium, nickel, cobalt, and titanium, and their alloys (stainless steel, nickel alloy cast iron,
bronze, etc.).

【0018】上記金属のスパッタリングは、金属を陽極
電極材料として使用し、キャリアガスで一定圧力に調整
された容器内で、電極間に電力を供給して上記キャリア
ガスをイオン化し、加速することにより上記金属電極を
スパッタして行われる。
[0018] The above metal sputtering is carried out by using a metal as an anode electrode material and supplying electric power between the electrodes to ionize and accelerate the carrier gas in a container adjusted to a constant pressure with a carrier gas. This is done by sputtering the metal electrode.

【0019】上記スパッタリングは、同一容器内で有機
モノマ−のプラズマ重合と同時におこなわれるので、そ
の条件は、上記プラズマ重合条件と同一である。上記の
方法により形成される導電膜の膜厚は、特に限定される
ものではないが、薄くなるとピンホ−ルが発生しやすく
なり、厚くなると光透過率の低下および膜の電気抵抗の
増加のためにエネルギ−変換効率が低下するので、10
0〜1000Åが好ましい。
Since the sputtering described above is carried out simultaneously with the plasma polymerization of the organic monomer in the same container, the conditions are the same as those for the plasma polymerization described above. The thickness of the conductive film formed by the above method is not particularly limited, but as it becomes thinner, pinholes are more likely to occur, and as it becomes thicker, the light transmittance decreases and the electrical resistance of the film increases. Since the energy conversion efficiency decreases in
0 to 1000 Å is preferable.

【0020】上記単位セルは、透明電極側から対向電極
側に向けて、ペリレン系色素からなる第1層およびフタ
ロシアニン系色素からなる第2層が順次積層されている
複合層となされている。
The above unit cell is a composite layer in which a first layer made of a perylene dye and a second layer made of a phthalocyanine dye are sequentially laminated from the transparent electrode side to the counter electrode side.

【0021】上記第1層で使用されるペリレン系色素と
しては、例えば、ペリレンテトラカルボン酸ビスベンゾ
イミダゾ−ル、N,N′−ジメチルペリレンテトラカル
ボン酸ジイミド、N,N′−ジフェニルペリレンテトラ
カルボン酸ジイミド等があげられ、これらは、単独で使
用してもよいし、二種以上併用されてもよい。
Examples of perylene dyes used in the first layer include perylenetetracarboxylic acid bisbenzimidazole, N,N'-dimethylperylenetetracarboxylic acid diimide, and N,N'-diphenylperylenetetracarboxylic acid. Examples include acid diimide, and these may be used alone or in combination of two or more.

【0022】上記第1層の形成方法としては、例えば、
真空容器内でペリレン系色素を抵抗加熱により昇華させ
て形成する真空蒸着法があげられる。上記第1層の膜厚
は特に限定されるものではないが、薄くなるとピンホ−
ルが発生しやすくなり、厚くなると光透過率の低下およ
び膜の電気抵抗の増加のためにエネルギ−変換効率が低
下するので、100〜1000Åが好ましい。
[0022] As a method for forming the first layer, for example,
An example is a vacuum evaporation method in which a perylene dye is sublimated by resistance heating in a vacuum container. The thickness of the first layer is not particularly limited, but the thinner the pinhole
The thickness is preferably from 100 to 1000 Å, since the thickness tends to cause pores and the energy conversion efficiency decreases due to a decrease in light transmittance and an increase in the electrical resistance of the film.

【0023】上記第2層で使用されるフタロシアニン系
色素としては、例えば、無金属フタロシアニン、金属フ
タロシアニンおよびそれらの誘導体等があげられる。上
記金属フタロシアニンとしては、例えば、中心原子が、
銅、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、スズ、クロム
、マンガン、鉄、コバルト、ロジウム、パラジウム、白
金等の金属、3価以上の原子価を有する金属のハロゲン
化物などで形成されている金属フタロシアニン化合物が
あげられる。
Examples of the phthalocyanine dye used in the second layer include metal-free phthalocyanine, metal phthalocyanine, and derivatives thereof. As the metal phthalocyanine, for example, the central atom is
Examples include metal phthalocyanine compounds formed from metals such as copper, magnesium, zinc, aluminum, tin, chromium, manganese, iron, cobalt, rhodium, palladium, platinum, and halides of metals with a valence of 3 or more. It will be done.

【0024】上記誘導体としては、例えば、フタロシア
ニン分子中の水素原子が、スルホン基、ニトロ基、シア
ノ基、カルボキシル基、ハロゲン原子等で置換された誘
導体があげられる。
Examples of the above derivatives include derivatives in which the hydrogen atom in the phthalocyanine molecule is substituted with a sulfone group, nitro group, cyano group, carboxyl group, halogen atom, etc.

【0025】第2層の形成方法としては、例えば、上記
第1層と同様、真空蒸着法があげられる。上記第2層の
膜厚は特に限定されるものではないが、薄くなるとピン
ホ−ルが発生しやすくなり、厚くなると光透過率の低下
および膜の電気抵抗の増加のためにエネルギ−変換効率
が低下するので、200〜1000Åが好ましい。
[0025] As a method for forming the second layer, for example, the vacuum evaporation method can be cited as in the case of the first layer. The thickness of the second layer is not particularly limited, but as it becomes thinner, pinholes are more likely to occur, and as it becomes thicker, the energy conversion efficiency decreases due to a decrease in light transmittance and an increase in the electrical resistance of the film. 200 to 1000 Å is preferable.

【0026】次に、本発明2の有機太陽電池を説明する
。本発明2の有機太陽電池においては、前記導電膜が電
極上に形成された透明電極および対向電極の間に、透明
電極側から対向電極側に向けて、ペリレン系色素からな
る第1層、フタロシアニン系色素からなる第2層および
キナクリドン系色素からなる第3層が順次積層されてい
る複合層となされた単位セルが設けられている。
Next, the organic solar cell of the second invention will be explained. In the organic solar cell of the second aspect of the present invention, the conductive film is arranged between the transparent electrode formed on the electrode and the counter electrode, from the transparent electrode side to the counter electrode side, a first layer made of a perylene dye, a phthalocyanine A unit cell is provided as a composite layer in which a second layer made of a quinacridone dye and a third layer made of a quinacridone dye are sequentially laminated.

【0027】上記単位セルの第1層で使用されるペリレ
ン系色素としては、前記ペリレン系色素が使用できる。 上記対向電極側の単位セルの第1層の膜厚は特に限定さ
れるものではないが、薄くなるとピンホ−ルが発生しや
すくなり、厚くなると光透過率の低下および膜の電気抵
抗の増加のためにエネルギ−変換効率が低下するので、
100〜1000Åが好ましい。
As the perylene dye used in the first layer of the unit cell, the above perylene dye can be used. The film thickness of the first layer of the unit cell on the counter electrode side is not particularly limited, but if it becomes thin, pinholes are likely to occur, and if it becomes thick, the light transmittance will decrease and the electrical resistance of the film will increase. Therefore, the energy conversion efficiency decreases,
100-1000 Å is preferable.

【0028】上記単位セルの第2層で使用されるフタロ
シアニン系色素としては、前記フタロシアニン系色素が
使用できる。上記第2層は、ごく薄い膜であっても十分
な起電力を生じさせることができ、膜中にピンホ−ルを
有していたり、膜が不連続な状態になっていても同様の
効果を発揮する。その膜厚は特に限定されるものではな
いが、薄くなると十分な起電力を生じさせることができ
なくなり、厚くなると光透過率の低下および膜の電気抵
抗の増加のためにエネルギ−変換効率が低下するので、
20〜300Åが好ましい。
The phthalocyanine dyes mentioned above can be used as the phthalocyanine dyes used in the second layer of the unit cell. The above-mentioned second layer can generate sufficient electromotive force even if it is a very thin film, and the same effect can be achieved even if the film has pinholes or is discontinuous. demonstrate. The film thickness is not particularly limited, but if it becomes thin, sufficient electromotive force cannot be generated, and if it becomes thick, the energy conversion efficiency decreases due to a decrease in light transmittance and an increase in the electrical resistance of the membrane. So,
20-300 Å is preferable.

【0029】上記単位セルの第3層で使用されるキナク
リドン系色素としては、例えば、無置換キナクリドン、
2,9−ジメチルキナクリドン、2,9−ジクロロキナ
クリドン、3,10−ジメチルキナクリドン、3,10
−ジクロロキナクリドン、4,11−ジメチルキナクリ
ドン等があげられ、これらは、単独で使用されてもよい
し二種以上併用されてもよい。
Examples of the quinacridone dye used in the third layer of the unit cell include unsubstituted quinacridone,
2,9-dimethylquinacridone, 2,9-dichloroquinacridone, 3,10-dimethylquinacridone, 3,10
-dichloroquinacridone, 4,11-dimethylquinacridone, etc., and these may be used alone or in combination of two or more.

【0030】上記第3層の形成方法としては、例えば、
上記第一層と同様、真空蒸着法があげられる。上記第3
層の膜厚は特に限定されるものではないが、薄くなると
ピンホ−ルが発生しやすくなり、厚くなると光透過率の
低下および膜の電気抵抗の増加のためにエネルギ−変換
効率が低下するので、300〜1000Åが好ましくい
[0030] As a method for forming the third layer, for example,
As with the first layer, a vacuum evaporation method can be used. 3rd above
The thickness of the layer is not particularly limited, but as it becomes thinner, pinholes are more likely to occur, and as it becomes thicker, the energy conversion efficiency decreases due to a decrease in light transmittance and an increase in the electrical resistance of the film. , 300 to 1000 Å is preferable.

【0031】[0031]

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。[Examples] The present invention will be explained below with reference to Examples.

【0032】実施例1 ステンレス鋼板(SUS−304)からなる並行平板電
極(陽極)を設置した反応容器内の下部電極(陰極)に
ITOを蒸着したガラス基板を置き、反応容器内に別途
設置されたタングステンボ−ドに4,4’−ジヒドロキ
シ−p−クオ−タ−フェニルを供給し、容器内を1×1
0−5Torrに減圧した後、Arガスを容器内の全圧
が1×10−2Torrとなるように供給した。
Example 1 A glass substrate on which ITO was vapor-deposited was placed on the lower electrode (cathode) in a reaction vessel in which a parallel plate electrode (anode) made of stainless steel plate (SUS-304) was installed, and a glass substrate was placed separately in the reaction vessel. 4,4'-dihydroxy-p-quarter phenyl was supplied to the tungsten board, and the inside of the container was
After reducing the pressure to 0-5 Torr, Ar gas was supplied so that the total pressure inside the container was 1 x 10-2 Torr.

【0033】次いで、タングステンボ−ドに電流を流し
て4,4’−ジヒドロキシ−p−クオ−タ−フェニルを
300℃に加熱するとともに、電極間に13kHzの低
周波を100Wの出力で印加し、ITO膜上に500Å
の厚さの導電膜を形成した。
Next, a current was passed through the tungsten board to heat the 4,4'-dihydroxy-p-quarter phenyl to 300°C, and a low frequency of 13kHz was applied between the electrodes at an output of 100W. , 500 Å on the ITO film
A conductive film with a thickness of .

【0034】形成した導電膜の元素分析をX線光電子分
光法により行ったところ、主元素の原子数の割合は、C
:48%、O:35%、Fe:8%、Cr:3%であっ
た。上記導電膜が形成されたガラス基板を真空蒸着装置
の真空容器内に設置して1×10−5Torrに減圧し
、N,N′−ジメチルペリレンテトラカルボン酸ジイミ
ドを抵抗加熱して、導電膜上に、600Åの厚さに蒸着
した。
Elemental analysis of the formed conductive film was performed by X-ray photoelectron spectroscopy, and the ratio of the number of atoms of the main element was found to be C.
:48%, O:35%, Fe:8%, and Cr:3%. The glass substrate on which the conductive film was formed was placed in a vacuum container of a vacuum evaporation device, the pressure was reduced to 1 x 10-5 Torr, N,N'-dimethylperylenetetracarboxylic acid diimide was resistance heated, and the conductive film was deposited on the conductive film. The film was deposited to a thickness of 600 Å.

【0035】次いで、この膜の上に、N,N′−ジメチ
ルペリレンテトラカルボン酸ジイミドと同様にして、無
金属フタロシアニンを600Åの厚さに真空蒸着し、単
位セルを形成した。
Next, on this film, metal-free phthalocyanine was vacuum-deposited to a thickness of 600 Å in the same manner as N,N'-dimethylperylenetetracarboxylic acid diimide to form a unit cell.

【0036】上記単位セル上に、1×10−5Torr
の減圧下で金を真空蒸着し、6mm2 の大きさで70
0Åの厚さの対向電極を形成して有機太陽電池を得た。 得られた有機太陽電池のITO透明電極側からエアマス
(AM2)光(70mW/cm2)を照射し、電流−電
圧特性を測定して光電変換特性〔開放端電圧(VOC)
、短絡電流密度(JSC)、フィルファクタ−(ff)
及びエネルギ−変換効率(η)〕を評価し、結果を表1
に示した。
[0036] On the unit cell, 1×10-5 Torr is applied.
Gold was vacuum deposited under reduced pressure of
An organic solar cell was obtained by forming a counter electrode with a thickness of 0 Å. Air mass (AM2) light (70 mW/cm2) was irradiated from the ITO transparent electrode side of the obtained organic solar cell, and the current-voltage characteristics were measured to determine the photoelectric conversion characteristics [open circuit voltage (VOC)]
, short circuit current density (JSC), fill factor (ff)
and energy conversion efficiency (η)], and the results are shown in Table 1.
It was shown to.

【0037】実施例2 実施例1において、導電膜に用いた4,4’−ジヒドロ
キシ−p−クオ−タ−フェニルに代えて、3,4,9,
10−ペリレンテトラカルボン酸無水物を使用した以外
は、実施例1と同様にして、有機太陽電池を得た。
Example 2 In Example 1, 3,4,9,
An organic solar cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that 10-perylenetetracarboxylic anhydride was used.

【0038】得られた有機太陽電池を用いて、実施例1
と同様にして光電変換特性を評価し、結果を表1に示し
た。
Example 1 Using the obtained organic solar cell
The photoelectric conversion characteristics were evaluated in the same manner as above, and the results are shown in Table 1.

【0039】実施例3 実施例1と同様にして、ITOを蒸着したガラス基板上
に導電膜を形成した。上記導電膜が形成されたガラス基
板を真空蒸着装置の真空容器内に設置して1×10−5
Torrに減圧し、N,N′−ジメチルペリレンテトラ
カルボン酸ジイミドを抵抗加熱して、導電膜上に、60
0Åの厚さに蒸着した。
Example 3 In the same manner as in Example 1, a conductive film was formed on a glass substrate on which ITO was deposited. The glass substrate on which the conductive film was formed was placed in a vacuum container of a vacuum evaporation device, and
Under reduced pressure to
It was deposited to a thickness of 0 Å.

【0040】次いで、この膜の上に、N,N′−ジメチ
ルペリレンテトラカルボン酸ジイミドと同様にして、無
金属フタロシアニンおよび2,9−ジメチルキナクリド
ンをを順次、200Åおよび400Åの厚さに真空蒸着
し、単位セルを形成した。
Next, on this film, metal-free phthalocyanine and 2,9-dimethylquinacridone were sequentially vacuum-deposited to thicknesses of 200 Å and 400 Å in the same manner as N,N'-dimethylperylenetetracarboxylic acid diimide. and formed a unit cell.

【0041】上記単位セル上に、1×10−5Torr
の減圧下で金を真空蒸着し、6mm2 の大きさで70
0Åの厚さの対向電極を形成して有機太陽電池を得た。 得られた有機太陽電池を用いて、実施例1と同様にして
光電変換特性を評価し、結果を表1に示した。
[0041] On the unit cell, 1×10-5 Torr
Gold was vacuum deposited under reduced pressure of
An organic solar cell was obtained by forming a counter electrode with a thickness of 0 Å. Using the obtained organic solar cell, the photoelectric conversion characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

【0042】実施例4 実施例3において、導電膜に用いた4,4’−ジヒドロ
キシ−p−クオ−タ−フェニルに代えて、3,4,9,
10−ペリレンテトラカルボン酸無水物を使用した以外
は、実施例1と同様にして、有機太陽電池を得た。
Example 4 In Example 3, 3,4,9,
An organic solar cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that 10-perylenetetracarboxylic anhydride was used.

【0043】得られた有機太陽電池を用いて、実施例1
と同様にして光電変換特性を評価し、結果を表1に示し
た。
Example 1 Using the obtained organic solar cell
The photoelectric conversion characteristics were evaluated in the same manner as above, and the results are shown in Table 1.

【0044】比較例1 実施例1において、導電膜を取り去った以外は、実施例
1と同様にして、有機太陽電池を得た。得られた有機太
陽電池を用いて、実施例1と同様にして光電変換特性を
評価したところ、電極が短絡して光電変換能を示さなか
った。
Comparative Example 1 An organic solar cell was obtained in the same manner as in Example 1 except that the conductive film was removed. When the photoelectric conversion characteristics of the obtained organic solar cell were evaluated in the same manner as in Example 1, the electrodes were short-circuited and no photoelectric conversion ability was exhibited.

【0045】比較例2 実施例1において、導電膜を取り去り、N,N’−ジメ
チルペリレンテトラカルボン酸ジイミドおよび無金属フ
タロシアニンの膜厚をそれぞれ、900Å、900Åと
した以外は、実施例1と同様にして、有機太陽電池を得
た。
Comparative Example 2 Same as Example 1 except that the conductive film was removed and the film thicknesses of N,N'-dimethylperylenetetracarboxylic acid diimide and metal-free phthalocyanine were changed to 900 Å and 900 Å, respectively. Then, an organic solar cell was obtained.

【0046】得られた有機太陽電池を用いて、実施例1
と同様にして光電変換特性を評価し、結果を表1に示し
た。
Example 1 Using the obtained organic solar cell
The photoelectric conversion characteristics were evaluated in the same manner as above, and the results are shown in Table 1.

【0047】比較例3 実施例3において、導電膜を取り去り、2,9−ジメチ
ルキナクリドンリドンの膜厚を600Åとした以外は、
実施例1と同様にして、有機太陽電池を得た。
Comparative Example 3 In Example 3, except that the conductive film was removed and the film thickness of 2,9-dimethylquinacridoneridone was changed to 600 Å,
An organic solar cell was obtained in the same manner as in Example 1.

【0048】得られた有機太陽電池を用いて、実施例1
と同様にして光電変換特性を評価したところ、電極が短
絡して光電変換能を示さなかった。
Example 1 Using the obtained organic solar cell
When the photoelectric conversion characteristics were evaluated in the same manner as above, the electrodes were short-circuited and no photoelectric conversion ability was exhibited.

【0049】比較例4 実施例3において、導電膜を取り去り、N,N’−ジメ
チルペリレンテトラカルボン酸ジイミドおよび無金属フ
タロシアニンの膜厚をそれぞれ、900Å、900Åと
した以外は、実施例1と同様にして、有機太陽電池を得
た。
Comparative Example 4 Same as Example 1 except that in Example 3, the conductive film was removed and the film thicknesses of N,N'-dimethylperylenetetracarboxylic acid diimide and metal-free phthalocyanine were set to 900 Å and 900 Å, respectively. Then, an organic solar cell was obtained.

【0050】得られた有機太陽電池を用いて、実施例1
と同様にして光電変換特性を評価し、結果を表1に示し
た。
Example 1 Using the obtained organic solar cell
The photoelectric conversion characteristics were evaluated in the same manner as above, and the results are shown in Table 1.

【0051】[0051]

【表1】[Table 1]

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明の有機太陽電池においては、導電
膜が形成された透明電極と、対向電極との間に、1個の
単位セルが設けられており、上記単位セルが、透明電極
側から対向電極側に向けて、ペリレン系色素膜からなる
第1層およびフタロシアニン系色素膜からなる第2層が
順次積層されている複合層となっているから、エネルギ
−変換効率が優れ、しかも高電圧を得ることができる。 また、ピンホ−ルが発生しにくくなり、電極間の短絡の
ない性能の安定した有機太陽電池となる。
Effects of the Invention In the organic solar cell of the present invention, one unit cell is provided between a transparent electrode on which a conductive film is formed and a counter electrode, and the unit cell is located on the side of the transparent electrode. Since it is a composite layer in which a first layer consisting of a perylene dye film and a second layer consisting of a phthalocyanine dye film are sequentially laminated from the top to the counter electrode side, it has excellent energy conversion efficiency and high energy conversion efficiency. voltage can be obtained. In addition, pinholes are less likely to occur, resulting in an organic solar cell with stable performance and no short circuit between electrodes.

【0053】本発明2の有機太陽電池においては、導電
膜が形成された透明電極と、対向電極との間に、1個の
単位セルが設けられており、上記単位セルが、透明電極
側から対向電極側に向けて、ペリレン系色素膜からなる
第1層、フタロシアニン系色素薄膜からなるごく薄い第
2層およびキナクリドン系色素膜からなる第3層が順次
積層されている複合層となっているから、エネルギ−変
換効率が優れ、しかも高電圧を得ることができる。また
、ピンホ−ルが発生しにくくなり、電極間の短絡のない
性能の安定した有機太陽電池となる。
In the organic solar cell of the second aspect of the invention, one unit cell is provided between the transparent electrode on which the conductive film is formed and the counter electrode, and the unit cell is separated from the transparent electrode side. It is a composite layer in which a first layer made of a perylene dye film, a very thin second layer made of a thin phthalocyanine dye film, and a third layer made of a quinacridone dye film are sequentially laminated toward the counter electrode side. Therefore, the energy conversion efficiency is excellent and high voltage can be obtained. In addition, pinholes are less likely to occur, resulting in an organic solar cell with stable performance and no short circuit between electrodes.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】透明電極と対向電極の間に1個の単位セル
を有し、該単位セルと透明電極との間に導電膜が設けら
れている有機太陽電池であって、上記導電膜が、共役系
有機モノマ−のプラズマ重合と金属のスパッタリングを
同時に行うことによって形成される有機高分子/金属複
合体からなる膜であり、単位セルが、透明電極側から対
向電極側に向けて、ペリレン系色素からなる第1層およ
びフタロシアニン系色素からなる第2層が順次積層され
ている複合層であることを特徴とする有機太陽電池。
1. An organic solar cell comprising one unit cell between a transparent electrode and a counter electrode, and a conductive film provided between the unit cell and the transparent electrode, wherein the conductive film is , is a film made of an organic polymer/metal composite formed by simultaneously performing plasma polymerization of a conjugated organic monomer and sputtering of a metal. An organic solar cell characterized in that it is a composite layer in which a first layer made of a phthalocyanine-based dye and a second layer made of a phthalocyanine-based dye are sequentially laminated.
【請求項2】透明電極と対向電極の間に1個の単位セル
を有し、該単位セルと透明電極との間に導電膜が設けら
れている有機太陽電池であって、上記導電膜が、共役系
有機モノマ−のプラズマ重合と金属のスパッタリングを
同時に行うことによって形成される有機高分子/金属複
合体からなる膜であり、単位セルが、透明電極側から対
向電極側に向けて、ペリレン系色素からなる第1層、フ
タロシアニン系色素からなる第2層およびキナクリドン
系色素からなる第3層が順次積層されている複合層であ
ることを特徴とする有機太陽電池。
2. An organic solar cell comprising one unit cell between a transparent electrode and a counter electrode, and a conductive film provided between the unit cell and the transparent electrode, wherein the conductive film is , is a film made of an organic polymer/metal composite formed by simultaneously performing plasma polymerization of a conjugated organic monomer and sputtering of a metal. An organic solar cell characterized in that it is a composite layer in which a first layer made of a phthalocyanine dye, a second layer made of a phthalocyanine dye, and a third layer made of a quinacridone dye are sequentially laminated.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2002021588A1 (en) * 2000-09-01 2002-03-14 Japan Science And Technology Corporation Process for producing organic film by coevaporation
WO2014024581A1 (en) * 2012-08-09 2014-02-13 ソニー株式会社 Photoelectric conversion element, imaging device, and optical sensor

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