JPH05167094A - 有機光起電力素子 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高い変換効率を有する有機光起電力素子を提
供することを目的とするものである。 【構成】 入射光側が少なくとも透光性である2つの電
極の間に、入射光側から少なくとも電子受容性有機物層
(I)、電子受容性有機物層(II)、電子供与性有機物
層の連続した3つの層からなる部分を含む光起電力素子
において、前記連続した3つの層が実質的に有機溶媒に
不溶である顔料を蒸着により形成したもの。電子受容性
有機物層Iとして、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド
顔料、ペリレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料、
アントラキノンアクリドン顔料、多環キノン顔料、ナフ
タレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料のいずれか
を使用する。
供することを目的とするものである。 【構成】 入射光側が少なくとも透光性である2つの電
極の間に、入射光側から少なくとも電子受容性有機物層
(I)、電子受容性有機物層(II)、電子供与性有機物
層の連続した3つの層からなる部分を含む光起電力素子
において、前記連続した3つの層が実質的に有機溶媒に
不溶である顔料を蒸着により形成したもの。電子受容性
有機物層Iとして、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド
顔料、ペリレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料、
アントラキノンアクリドン顔料、多環キノン顔料、ナフ
タレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料のいずれか
を使用する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光センサ等にも有用な
光起電力素子に関する。
光起電力素子に関する。
【0002】
【従来の技術】有機物を能動材料として用いた光起電力
素子が多く研究されている。その目的は、単結晶、多結
晶、アモルファスのSiでは達成が困難とされている安
価で毒性のない光起電力素子を開発するためである。
素子が多く研究されている。その目的は、単結晶、多結
晶、アモルファスのSiでは達成が困難とされている安
価で毒性のない光起電力素子を開発するためである。
【0003】光起電力素子は、光エネルギを電気エネル
ギ(電圧×電流)に変換する素子であるため、変換効率
がその主要な評価対象となる。光電流の生成には内部電
界の存在が必要であるが、内部電界を生成する方法とし
ていくつかの素子構成が知られている。
ギ(電圧×電流)に変換する素子であるため、変換効率
がその主要な評価対象となる。光電流の生成には内部電
界の存在が必要であるが、内部電界を生成する方法とし
ていくつかの素子構成が知られている。
【0004】1)ショットキー接合またはMIS型接合 金属/半導体接合で生じる内部電界を利用したもの。有
機半導体材料としてメロシアニン染料、フタロシアニン
顔料等が報告されている。{A.K.GhoshらJ.
Appl.Phys.49,5982(1978)}。
この素子は、開放電圧(VOC)は大きくとれるが、電極
として金属材料が用いられているため、電極の光透過率
が低くなる。実際の光透過率は、よくても30%、通常
は10%前後である。また、これらの材料は耐酸化性に
乏しい。従って、この素子形態では高い変換効率と、安
定した特性を作り出すことは望めない。
機半導体材料としてメロシアニン染料、フタロシアニン
顔料等が報告されている。{A.K.GhoshらJ.
Appl.Phys.49,5982(1978)}。
この素子は、開放電圧(VOC)は大きくとれるが、電極
として金属材料が用いられているため、電極の光透過率
が低くなる。実際の光透過率は、よくても30%、通常
は10%前後である。また、これらの材料は耐酸化性に
乏しい。従って、この素子形態では高い変換効率と、安
定した特性を作り出すことは望めない。
【0005】2)n型無機半導体/p型有機半導体接合
を利用したヘテロpn接合 n型無機半導体/p型有機半導体を接合したときに生じ
る内部電界を利用したもの。n型材料としてCdS、Z
nO等が用いられる。p型有機半導体材料としてメロシ
アニン染料、フタロシアニン等が報告されている{A.
HorらAppl.Phys.Lett.,42,15
(1983)}。この素子は、電荷生成が主として有機
層でなされるため、分光感度の制限を受ける。通常、有
機層は単一の材料から形成されるが、400から例えば
800nmまで強い光吸収をもつ有機半導体は現在存在
しないからである。従って、この素子構成では光入射電
極の光透過性や、電極の安定性の問題はクリアできる
が、分光感度領域が狭いため、高い変換効率は望めな
い。
を利用したヘテロpn接合 n型無機半導体/p型有機半導体を接合したときに生じ
る内部電界を利用したもの。n型材料としてCdS、Z
nO等が用いられる。p型有機半導体材料としてメロシ
アニン染料、フタロシアニン等が報告されている{A.
HorらAppl.Phys.Lett.,42,15
(1983)}。この素子は、電荷生成が主として有機
層でなされるため、分光感度の制限を受ける。通常、有
機層は単一の材料から形成されるが、400から例えば
800nmまで強い光吸収をもつ有機半導体は現在存在
しないからである。従って、この素子構成では光入射電
極の光透過性や、電極の安定性の問題はクリアできる
が、分光感度領域が狭いため、高い変換効率は望めな
い。
【0006】 3)有機/有機ヘテロpn接合を利用したもの 電子受容性の有機物と電子供与性の有機物を接合したと
きに生じる電界を利用したもの。
きに生じる電界を利用したもの。
【0007】この電子受容性有機物としてはマラカイト
グリーン、メチルバイオレット、ピリリウム等の染料、
フラバンスロン、ペリレン顔料等の縮合多環芳香族化合
物が報告されており、電子供与性有機物としてはフタロ
シアニン顔料、メロシアニン染料等が報告されている
{C.Tang Appl.Phys.Lett.,4
8,183(1986)}。上記2種の構成と較べ、現
在のところ最も望ましいものである。透明電極からの光
照射が行え、また、2種の材料で光電荷生成が可能であ
るため、分光感度も広げることができる。しかし、Ta
ng氏の技術は次の様な欠点を有している。
グリーン、メチルバイオレット、ピリリウム等の染料、
フラバンスロン、ペリレン顔料等の縮合多環芳香族化合
物が報告されており、電子供与性有機物としてはフタロ
シアニン顔料、メロシアニン染料等が報告されている
{C.Tang Appl.Phys.Lett.,4
8,183(1986)}。上記2種の構成と較べ、現
在のところ最も望ましいものである。透明電極からの光
照射が行え、また、2種の材料で光電荷生成が可能であ
るため、分光感度も広げることができる。しかし、Ta
ng氏の技術は次の様な欠点を有している。
【0008】前記電子供与性有機物及び電子受容性有機
物の光電流、開放電圧、安定性等の特性及び成膜時ピン
ホールが生じやすい等未だ十分とは言えない。
物の光電流、開放電圧、安定性等の特性及び成膜時ピン
ホールが生じやすい等未だ十分とは言えない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、有機
/有機pnタイプの光起電力素子に対し、安定性がよく
且つピンホールを生じにくく、有機光起電力素子として
は高い変換効率を与える素子を提供することにある。
/有機pnタイプの光起電力素子に対し、安定性がよく
且つピンホールを生じにくく、有機光起電力素子として
は高い変換効率を与える素子を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、鋭意検討した結果、入射光側が少なくとも透光性で
ある2つの電極の間に、入射光側から少なくとも電子受
容性有機物層(I)、電子受容性有機物層(II)、電子
供与性有機物層の連続した3つの層からなる部分を含む
光起電力素子において、前記電子受容性有機物層
(I)、(II)、電子供与性有機物層が実質的に有機溶
媒に不溶である顔料を蒸着により形成することで目的が
達成できることを見いだした。また、前記入射光側の透
光性電極上に透光性酸化亜鉛層を有することによりその
効果が増大される。また、上記電子受容性有機物層
(I)としてペリレンテトラカルボン酸ジイミド顔料、
ペリレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料、アント
ラキノンアクリドン顔料、多環キノン顔料、ナフタレン
テトラカルボン酸ジイミダゾール顔料が特に効果が高い
ことが見いだされた。
め、鋭意検討した結果、入射光側が少なくとも透光性で
ある2つの電極の間に、入射光側から少なくとも電子受
容性有機物層(I)、電子受容性有機物層(II)、電子
供与性有機物層の連続した3つの層からなる部分を含む
光起電力素子において、前記電子受容性有機物層
(I)、(II)、電子供与性有機物層が実質的に有機溶
媒に不溶である顔料を蒸着により形成することで目的が
達成できることを見いだした。また、前記入射光側の透
光性電極上に透光性酸化亜鉛層を有することによりその
効果が増大される。また、上記電子受容性有機物層
(I)としてペリレンテトラカルボン酸ジイミド顔料、
ペリレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料、アント
ラキノンアクリドン顔料、多環キノン顔料、ナフタレン
テトラカルボン酸ジイミダゾール顔料が特に効果が高い
ことが見いだされた。
【0011】本発明は、入射光側から少なくとも電子受
容性有機物層(I)、電子受容性有機層(II)、電子供
与性有機物層の連続した3つの層からなる部分を含む光
起電力素子に対するものであるが、かかる光電変換素子
は例えば図1に示す形態で使用される。ここで、支持体
は背面電極側にあってもよい。
容性有機物層(I)、電子受容性有機層(II)、電子供
与性有機物層の連続した3つの層からなる部分を含む光
起電力素子に対するものであるが、かかる光電変換素子
は例えば図1に示す形態で使用される。ここで、支持体
は背面電極側にあってもよい。
【0012】また、本発明の透光性酸化亜鉛層が挿入さ
れた態様として図2のものが挙げられる。
れた態様として図2のものが挙げられる。
【0013】図2の場合も図1同様支持体は背面電極側
にあってもよい。
にあってもよい。
【0014】上記図1、図2の本素子が光起電力能を有
する理由は、電子受容性有機物層(II)と電子供与有機
物層の界面で両層のフェルミレベルの違いによって生ず
る局所的な内部電界に起因している。この内部電界が働
いている部分に光が吸収されることによりキャリアが発
生する。これが最終的に外部に電流として取り出され
る。従って、この界面にいかに多くの光が到達し吸収さ
れるか、電子受容性有機物層(II)と電子供与有機物層
の間に生ずる内部電界の大きさ等のキャリア発生能と電
子受容性有機物層(I)、(II)、電子供与有機物層の
電子及び正孔の移動能及び注入性等が光起電力素子の変
換効率の大きな因子となる。光起電力素子の変換効率
(η)は次式によって表される。
する理由は、電子受容性有機物層(II)と電子供与有機
物層の界面で両層のフェルミレベルの違いによって生ず
る局所的な内部電界に起因している。この内部電界が働
いている部分に光が吸収されることによりキャリアが発
生する。これが最終的に外部に電流として取り出され
る。従って、この界面にいかに多くの光が到達し吸収さ
れるか、電子受容性有機物層(II)と電子供与有機物層
の間に生ずる内部電界の大きさ等のキャリア発生能と電
子受容性有機物層(I)、(II)、電子供与有機物層の
電子及び正孔の移動能及び注入性等が光起電力素子の変
換効率の大きな因子となる。光起電力素子の変換効率
(η)は次式によって表される。
【0015】
【数1】
【0016】上式において、VOCは開放時の電圧、JSC
は短絡時の電流、ffはフィルファクターと呼ばれる光
照射時の電圧−電流曲線の因子を示す値である。Pin
は入射光エネルギーである。
は短絡時の電流、ffはフィルファクターと呼ばれる光
照射時の電圧−電流曲線の因子を示す値である。Pin
は入射光エネルギーである。
【0017】次に本構成の効果について説明する。図1
に示されているように、電子受容性有機物層(II)と電
極間に電子受容性有機物層(I)を設けることにより、
電子供与性層と入射光側電極とのピンホールによる短絡
が低減され高い開放電圧を有する安定した素子が得られ
る。図2における透光性酸化亜鉛層は、上記の電子受容
性有機物層(I)同様にピンホールによる短絡の低減に
有効であると同時に、電子受容性有機物層(I)と透光
性電極間の弱い接合をなくし電荷の移動をスムースにし
ていると考えられる。次に各層の順序についてである
が、電子受容性有機物層(I)、(II)は、電子供与性
有機物層に比べ一般的に短波長の吸収を有するため実質
的な接合界面へ到達する光量及び接合部以外で吸収され
た光のエネルギー移動面から入射光側より電子受容性有
機物層(I)、(II)、電子供与性有機物層の順による
構成が有利である。
に示されているように、電子受容性有機物層(II)と電
極間に電子受容性有機物層(I)を設けることにより、
電子供与性層と入射光側電極とのピンホールによる短絡
が低減され高い開放電圧を有する安定した素子が得られ
る。図2における透光性酸化亜鉛層は、上記の電子受容
性有機物層(I)同様にピンホールによる短絡の低減に
有効であると同時に、電子受容性有機物層(I)と透光
性電極間の弱い接合をなくし電荷の移動をスムースにし
ていると考えられる。次に各層の順序についてである
が、電子受容性有機物層(I)、(II)は、電子供与性
有機物層に比べ一般的に短波長の吸収を有するため実質
的な接合界面へ到達する光量及び接合部以外で吸収され
た光のエネルギー移動面から入射光側より電子受容性有
機物層(I)、(II)、電子供与性有機物層の順による
構成が有利である。
【0018】次に電子受容性有機物層(I)、(II)、
電子供与性有機物層の材料についてであるが、内部にあ
る程度のフリーキャリアを有している、高い光導電性が
ある、可視光を効率よく吸収する、電子及び正孔の移動
度が高い、荷電子体及び導電体が適切なエネルギーレベ
ルに位置している、等の条件が考えられるが化学構造上
どの様な化合物が適切かは明確でない。しかし、高い変
換特性を与える材料の性質として有機溶媒に実質的に不
溶であることが判明した。これは化合物の分子間力が光
導電性及び移動度に大きく影響しているためと考えられ
る。ここで示した有機溶媒に実質的に不溶という性質
は、トリフルオロ酢酸等の有機強酸及びトリエチルアミ
ン有機強塩基を除くほとんどの有機溶剤、例えば、N,
N−ジメチルホルムアミド、クロロホルム、1,2−ジ
クロロエタン、トルエン、ピリジン、アセトン、エタノ
ールに対する室温の溶解度が1重量%以下であるものを
さす。
電子供与性有機物層の材料についてであるが、内部にあ
る程度のフリーキャリアを有している、高い光導電性が
ある、可視光を効率よく吸収する、電子及び正孔の移動
度が高い、荷電子体及び導電体が適切なエネルギーレベ
ルに位置している、等の条件が考えられるが化学構造上
どの様な化合物が適切かは明確でない。しかし、高い変
換特性を与える材料の性質として有機溶媒に実質的に不
溶であることが判明した。これは化合物の分子間力が光
導電性及び移動度に大きく影響しているためと考えられ
る。ここで示した有機溶媒に実質的に不溶という性質
は、トリフルオロ酢酸等の有機強酸及びトリエチルアミ
ン有機強塩基を除くほとんどの有機溶剤、例えば、N,
N−ジメチルホルムアミド、クロロホルム、1,2−ジ
クロロエタン、トルエン、ピリジン、アセトン、エタノ
ールに対する室温の溶解度が1重量%以下であるものを
さす。
【0019】次に電子受容性有機物層(I)、(II)、
電子供与性有機物層の形成方法についてであるが、上述
のように有機溶媒に不溶な有機顔料を使用するため、薄
膜でピンホールのない均一な膜を作成するため真空蒸着
が用いられる。
電子供与性有機物層の形成方法についてであるが、上述
のように有機溶媒に不溶な有機顔料を使用するため、薄
膜でピンホールのない均一な膜を作成するため真空蒸着
が用いられる。
【0020】次に本発明の電子受容性有機物層(I)の
具体的な材料について説明する。電子受容性有機物層
(I)の材料としては、ペリレンテトラカルボン酸ジイ
ミド顔料、ペリレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔
料、アントラキノンアクリドン顔料、多環キノン顔料、
ナフタレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料が有効
である。
具体的な材料について説明する。電子受容性有機物層
(I)の材料としては、ペリレンテトラカルボン酸ジイ
ミド顔料、ペリレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔
料、アントラキノンアクリドン顔料、多環キノン顔料、
ナフタレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料が有効
である。
【0021】ペリレンテトラカルボン酸ジイミド顔料
は、下記一般式で示される。
は、下記一般式で示される。
【0022】
【化1】
【0023】(R1、R2は水素原子、置換又は無置換の
アルキル基、置換又は無置換のアリール基を示す。)ペ
リレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料は、下記一
般式、で示される。一般的には、の混合物であ
る。
アルキル基、置換又は無置換のアリール基を示す。)ペ
リレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料は、下記一
般式、で示される。一般的には、の混合物であ
る。
【0024】
【化2】
【0025】(X1、X2は置換又は無置換のアリール環
を表わす。)アントラキノンアクリドン顔料は、下記一
般式、で示される。
を表わす。)アントラキノンアクリドン顔料は、下記一
般式、で示される。
【0026】
【化3】
【0027】(X3、X4、X5は置換又は無置換のアリ
ール環を表わし、R3、R4はハロゲン原子を表わし、
n、mは0〜3の整数を示す。)多環キノン顔料は、置
換及び無置換のアンスアンスロン、ジベンズピレンキノ
ン、ピラントロン、フラバンスロン、ビオアンスロン、
イソビオアンスロン等が挙げられる。その置換基として
はフッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子、ニ
トロ基、アルキル基などが挙げられる。
ール環を表わし、R3、R4はハロゲン原子を表わし、
n、mは0〜3の整数を示す。)多環キノン顔料は、置
換及び無置換のアンスアンスロン、ジベンズピレンキノ
ン、ピラントロン、フラバンスロン、ビオアンスロン、
イソビオアンスロン等が挙げられる。その置換基として
はフッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子、ニ
トロ基、アルキル基などが挙げられる。
【0028】ナフタレンテトラカルボン酸ジイミダゾー
ル顔料は、下記一般式、で示される。
ル顔料は、下記一般式、で示される。
【0029】
【化4】
【0030】(X6、X7、X8、X9は置換又は無置換の
アリール環を示す。)上記、ペリレンテトラカルボン酸
ジイミド顔料、ペリレンテトラカルボン酸ジイミダゾー
ル顔料、アントラキノンアクリドン顔料、多環キノン顔
料、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料は
既に公知の方法によって製造される。これらの顔料の具
体例を以下に示す。
アリール環を示す。)上記、ペリレンテトラカルボン酸
ジイミド顔料、ペリレンテトラカルボン酸ジイミダゾー
ル顔料、アントラキノンアクリドン顔料、多環キノン顔
料、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料は
既に公知の方法によって製造される。これらの顔料の具
体例を以下に示す。
【0031】ペリレンテトラカルボン酸ジイミド顔料具
体例:
体例:
【0032】
【化5】
【0033】
【化6】
【0034】ペリレンテトラカルボン酸ジイミダゾール
顔料の具体例:(シス体、トランス体の混合物、シス体
は省略)
顔料の具体例:(シス体、トランス体の混合物、シス体
は省略)
【0035】
【化7】
【0036】
【化8】
【0037】アントラキノンアクリドン顔料具体例:
【0038】
【化9】
【0039】
【化10】
【0040】
【化11】
【0041】
【化12】
【0042】
【化13】
【0043】
【化14】
【0044】
【化15】
【0045】
【化16】
【0046】多環キノン顔料具体例:
【0047】
【化17】
【0048】
【化18】
【0049】
【化19】
【0050】
【化20】
【0051】
【化21】
【0052】
【化22】
【0053】
【化23】
【0054】
【化24】
【0055】
【化25】
【0056】ナフタレンテトラカルボン酸ジイミダゾー
ル顔料の具体例:
ル顔料の具体例:
【0057】
【化26】
【0058】
【化27】
【0059】次に本発明の光起電力素子に使用される各
種の材料、膜厚等について説明する。
種の材料、膜厚等について説明する。
【0060】本発明において使用する透明絶縁支持体と
しては、ガラス、プラスチックフィルム等が用いられ
る。
しては、ガラス、プラスチックフィルム等が用いられ
る。
【0061】本発明において使用する透明電極として
は、酸化スズインジウム(ITO)、酸化スズ、酸化イ
ンジウム、酸化亜鉛、半透明Au等が用いられる。好ま
しい厚さは100〜10000Åである。
は、酸化スズインジウム(ITO)、酸化スズ、酸化イ
ンジウム、酸化亜鉛、半透明Au等が用いられる。好ま
しい厚さは100〜10000Åである。
【0062】本発明において使用する透光性酸化亜鉛層
の厚さは、10〜10000Å、好ましい。
の厚さは、10〜10000Å、好ましい。
【0063】本発明において用いる電子受容性有機物層
(II)としては、 ペリレン系顔料 Pigment Red(以下 P
R)179,PR190,PR149,PR189,P
R123,Pigment Brown 26等 ペリノン系顔料 Pigment Orange 4
3,PR194等 ペリレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料、アント
ラキノンアクリドン顔料、多環キノン顔料等を挙げるこ
とができる。膜厚は100〜3000Åが好ましい。
(II)としては、 ペリレン系顔料 Pigment Red(以下 P
R)179,PR190,PR149,PR189,P
R123,Pigment Brown 26等 ペリノン系顔料 Pigment Orange 4
3,PR194等 ペリレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料、アント
ラキノンアクリドン顔料、多環キノン顔料等を挙げるこ
とができる。膜厚は100〜3000Åが好ましい。
【0064】本発明の電子受容性有機物層(I)の膜厚
は50〜3000Åが好ましい。
は50〜3000Åが好ましい。
【0065】本発明に使用する電子供与性有機物層とし
ては、フタロシアニン系顔料(中心金属がCu,Zn,
Co,Ni,Pb,Pt,Fe,Mg等の2価のもの、
無金属フタロシアニン、アルミニウムクロルフタロシア
ニン、インジウムクロルフタロシアニン、インジウムブ
ロムフタロシアニン、ガリウムクロルフタロシアニン等
のハロゲン原子が配位した3価金属のフタロシアニン、
塩素化銅フタロシアニン、塩素化亜鉛フタロシアニン、
その他バナジルフタロシアニン、チタニルフタロシアニ
ン等の酸素が配位したフタロシアニン)、インジゴ、チ
オインジゴ系顔料(Pigment Blue 66,
Pigment Violet 36等)、キナクリド
ン系顔料(Pigment Violet 19,Pi
gment Red 122等)、電子供与性有機物層
の適当な膜厚は50〜10000Åである。
ては、フタロシアニン系顔料(中心金属がCu,Zn,
Co,Ni,Pb,Pt,Fe,Mg等の2価のもの、
無金属フタロシアニン、アルミニウムクロルフタロシア
ニン、インジウムクロルフタロシアニン、インジウムブ
ロムフタロシアニン、ガリウムクロルフタロシアニン等
のハロゲン原子が配位した3価金属のフタロシアニン、
塩素化銅フタロシアニン、塩素化亜鉛フタロシアニン、
その他バナジルフタロシアニン、チタニルフタロシアニ
ン等の酸素が配位したフタロシアニン)、インジゴ、チ
オインジゴ系顔料(Pigment Blue 66,
Pigment Violet 36等)、キナクリド
ン系顔料(Pigment Violet 19,Pi
gment Red 122等)、電子供与性有機物層
の適当な膜厚は50〜10000Åである。
【0066】また、本発明で用いられる背面電極として
は、Au,Pt,Ni,Pd,Cu,Cr,Ag等の仕
事関数の高い金属が用いられる。金属の膜厚は50〜3
000Åが好ましい。
は、Au,Pt,Ni,Pd,Cu,Cr,Ag等の仕
事関数の高い金属が用いられる。金属の膜厚は50〜3
000Åが好ましい。
【0067】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明を更に詳細に説
明する。
明する。
【0068】実施例1 よく洗浄したITOガラス(松崎真空製、30Ω/□)
上に、真空蒸着法で電子受容性物質(I)として例示構
造式No.A−2の化合物を約400Åの厚さで、電子受
容性物質(II)として例示構造式No.B−1の化合物を
約150Åの厚さで、次いで電子供与性物質であるアル
ミニウムクロロフタロシアニン(AlClPc)を約4
00Åの厚さで設け、その上に金を真空蒸着した。IT
Oと金がなす面積は0.25cm2とした。2つの電極
に銀ペーストにてリード線を取り付けた。
上に、真空蒸着法で電子受容性物質(I)として例示構
造式No.A−2の化合物を約400Åの厚さで、電子受
容性物質(II)として例示構造式No.B−1の化合物を
約150Åの厚さで、次いで電子供与性物質であるアル
ミニウムクロロフタロシアニン(AlClPc)を約4
00Åの厚さで設け、その上に金を真空蒸着した。IT
Oと金がなす面積は0.25cm2とした。2つの電極
に銀ペーストにてリード線を取り付けた。
【0069】この素子のITO側に、75mW/cm2
の白色光を照射しながら、6mV/sで掃引される電圧
を印加して変換効率を測定したところVOC=0.40
V,JSC=1.62mA/cm2,ff=0.37とな
り変換効率0.32%が得られた。この値は有機光起電
力素子としては大きなものである。また、同様のサンプ
ルを10個作成したところ、VOC=0.40〜0.38
Vで安定した変換特性であった。
の白色光を照射しながら、6mV/sで掃引される電圧
を印加して変換効率を測定したところVOC=0.40
V,JSC=1.62mA/cm2,ff=0.37とな
り変換効率0.32%が得られた。この値は有機光起電
力素子としては大きなものである。また、同様のサンプ
ルを10個作成したところ、VOC=0.40〜0.38
Vで安定した変換特性であった。
【0070】実施例2 実施例1の電子受容性物質(I)として例示構造式No.
D−5の化合物に、電子受容性物質(II)として例示構
造式No.B−1の化合物を使用した以外は実施例1と同
様に素子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を測
定した。その結果、VOC=0.36V,JSC=1.55
mA/cm2,ff=0.37となり変換効率0.28
%が得られた。この値は有機光起電力素子としては大き
なものである。また、同様のサンプルを10個作成した
ところ、VOC=0.36〜0.35Vで安定した変換特
性であった。
D−5の化合物に、電子受容性物質(II)として例示構
造式No.B−1の化合物を使用した以外は実施例1と同
様に素子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を測
定した。その結果、VOC=0.36V,JSC=1.55
mA/cm2,ff=0.37となり変換効率0.28
%が得られた。この値は有機光起電力素子としては大き
なものである。また、同様のサンプルを10個作成した
ところ、VOC=0.36〜0.35Vで安定した変換特
性であった。
【0071】実施例3 実施例1の電子受容性物質(I)として例示構造式No.
E−1の化合物に、電子受容性物質(II)として例示構
造式No.B−1の化合物を使用した以外は実施例1と同
様に素子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を測
定した。その結果、VOC=0.35V,JSC=1.44
mA/cm2,ff=0.35となり変換効率0.24
%が得られた。この値は有機光起電力素子としては大き
なものである。また、同様のサンプルを10個作成した
ところ、VOC=0.35〜0.32Vで安定した変換特
性であった。
E−1の化合物に、電子受容性物質(II)として例示構
造式No.B−1の化合物を使用した以外は実施例1と同
様に素子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を測
定した。その結果、VOC=0.35V,JSC=1.44
mA/cm2,ff=0.35となり変換効率0.24
%が得られた。この値は有機光起電力素子としては大き
なものである。また、同様のサンプルを10個作成した
ところ、VOC=0.35〜0.32Vで安定した変換特
性であった。
【0072】比較例1 実施例1の電子受容性物質(I)を設けずに、電子受容
性物質(II)として例示構造式No.B−1の化合物を約
400Å蒸着により製膜し、その上に実施例1と同様の
電子供与性有機物層を設けた以外は実施例1と同様に素
子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を測定し
た。その結果、VOC=0.16V,JSC=1.07mA
/cm2,ff=0.27となり変換効率0.068%
が得られた。また、同様のサンプルを10個作成したと
ころ6個は短絡しVOCがほぼOVで、残りも0.16V
以下であった。実施例1,2,3と比較して明らかに変
換特性、安定性とも劣っていた。
性物質(II)として例示構造式No.B−1の化合物を約
400Å蒸着により製膜し、その上に実施例1と同様の
電子供与性有機物層を設けた以外は実施例1と同様に素
子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を測定し
た。その結果、VOC=0.16V,JSC=1.07mA
/cm2,ff=0.27となり変換効率0.068%
が得られた。また、同様のサンプルを10個作成したと
ころ6個は短絡しVOCがほぼOVで、残りも0.16V
以下であった。実施例1,2,3と比較して明らかに変
換特性、安定性とも劣っていた。
【0073】実施例4 実施例1の電子受容性物質(I)として例示構造式No.
C−21の化合物に、電子受容性物質(II)として例示
構造式No.A−2の化合物を使用した以外は実施例1と
同様に素子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を
測定した。その結果、VOC=0.29V,JSC=1.3
2mA/cm2,ff=0.32となり変換効率0.1
6%が得られた。この値は有機光起電力素子としては大
きなものである。また、同様のサンプルを10個作成し
たところ、VOC=0.29〜0.28Vで安定した変換
特性であった。
C−21の化合物に、電子受容性物質(II)として例示
構造式No.A−2の化合物を使用した以外は実施例1と
同様に素子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を
測定した。その結果、VOC=0.29V,JSC=1.3
2mA/cm2,ff=0.32となり変換効率0.1
6%が得られた。この値は有機光起電力素子としては大
きなものである。また、同様のサンプルを10個作成し
たところ、VOC=0.29〜0.28Vで安定した変換
特性であった。
【0074】実施例5 実施例1の電子受容性物質(I)として例示構造式No.
D−33の化合物に、電子受容性物質(II)として例示
構造式No.A−2の化合物を使用した以外は実施例1と
同様に素子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を
測定した。その結果、VOC=0.26V,JSC=1.4
5mA/cm2,ff=0.27となり変換効率0.1
4%が得られた。また、同様のサンプルを10個作成し
たところ、VOC=0.26〜0.24Vで安定した変換
特性であった。
D−33の化合物に、電子受容性物質(II)として例示
構造式No.A−2の化合物を使用した以外は実施例1と
同様に素子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を
測定した。その結果、VOC=0.26V,JSC=1.4
5mA/cm2,ff=0.27となり変換効率0.1
4%が得られた。また、同様のサンプルを10個作成し
たところ、VOC=0.26〜0.24Vで安定した変換
特性であった。
【0075】比較例2 実施例4の電子受容性物質(I)を設けずに、電子受容
性物質(II)として例示構造式No.A−2の化合物を約
400Å蒸着により製膜し、その上に実施例1と同様の
電子供与性有機物層を設けた以外は実施例1と同様に素
子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を測定し
た。その結果、VOC=0.17V,JSC=1.48mA
/cm2,ff=0.27となり変換効率0.088%
が得られた。また、同様のサンプルを10個作成したと
ころ3個は短絡しVOCがほぼ0Vで、残りも0.17V
以下であった。実施例4,5と比較して明らかに変換特
性、安定性とも劣っていた。
性物質(II)として例示構造式No.A−2の化合物を約
400Å蒸着により製膜し、その上に実施例1と同様の
電子供与性有機物層を設けた以外は実施例1と同様に素
子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を測定し
た。その結果、VOC=0.17V,JSC=1.48mA
/cm2,ff=0.27となり変換効率0.088%
が得られた。また、同様のサンプルを10個作成したと
ころ3個は短絡しVOCがほぼ0Vで、残りも0.17V
以下であった。実施例4,5と比較して明らかに変換特
性、安定性とも劣っていた。
【0076】実施例6 よく洗浄したITOガラス(松崎真空製、30Ω/□)
上に、基板温度約250℃で、導入ガスとしてアルゴン
を用い、RFマグネトロンスパッタ法で、酸化亜鉛を約
1500Åの厚さで設けた。その上に、真空蒸着法で電
子受容性物質(I)として例示構造式No.A−2の化合
物を約400Åの厚さで、電子受容性物質(II)として
例示構造式No.B−1の化合物を約150Åの厚さで、
次いで電子供与性物質であるアルミニウムクロロフタロ
シアニン(AlClPc)を約400Åの厚さで設け、
その上に金を真空蒸着した。ITOと金がなす面積は
0.25cm2とした。2つの電極に銀ペーストにてリ
ード線を取り付けた。
上に、基板温度約250℃で、導入ガスとしてアルゴン
を用い、RFマグネトロンスパッタ法で、酸化亜鉛を約
1500Åの厚さで設けた。その上に、真空蒸着法で電
子受容性物質(I)として例示構造式No.A−2の化合
物を約400Åの厚さで、電子受容性物質(II)として
例示構造式No.B−1の化合物を約150Åの厚さで、
次いで電子供与性物質であるアルミニウムクロロフタロ
シアニン(AlClPc)を約400Åの厚さで設け、
その上に金を真空蒸着した。ITOと金がなす面積は
0.25cm2とした。2つの電極に銀ペーストにてリ
ード線を取り付けた。
【0077】以下実施例1と同様にして変換効率を測定
した。その結果、VOC=0.47V,JSC=1.80m
A/cm2,ff=0.43となり変換効率0.48%
が得られた。この値は有機光起電力素子としては大きな
ものである。
した。その結果、VOC=0.47V,JSC=1.80m
A/cm2,ff=0.43となり変換効率0.48%
が得られた。この値は有機光起電力素子としては大きな
ものである。
【0078】実施例7 実施例6の電子受容性物質(I)として例示構造式No.
E−1の化合物に、電子受容性物質(II)として例示構
造式No.B−1の化合物を使用した以外は実施例6と同
様に素子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を測
定した。その結果、VOC=0.45V,JSC=1.72
mA/cm2,ff=0.43となり変換効率0.44
%が得られた。この値は有機光起電力素子としては大き
なものである。
E−1の化合物に、電子受容性物質(II)として例示構
造式No.B−1の化合物を使用した以外は実施例6と同
様に素子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を測
定した。その結果、VOC=0.45V,JSC=1.72
mA/cm2,ff=0.43となり変換効率0.44
%が得られた。この値は有機光起電力素子としては大き
なものである。
【0079】比較例3 実施例6の電子受容性物質(I)を設けずに、電子受容
性物質(II)として例示構造式No.B−1の化合物を約
400Å蒸着により製膜し、その上に実施例6と同様の
電子供与性有機物層を設けた以外は実施例6と同様に素
子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を測定し
た。その結果、VOC=0.37V,JSC=1.21mA
/cm2,ff=0.33となり変換効率0.20%が
得られた。実施例6,7と比較して明らかに変換特性が
劣っていた。
性物質(II)として例示構造式No.B−1の化合物を約
400Å蒸着により製膜し、その上に実施例6と同様の
電子供与性有機物層を設けた以外は実施例6と同様に素
子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を測定し
た。その結果、VOC=0.37V,JSC=1.21mA
/cm2,ff=0.33となり変換効率0.20%が
得られた。実施例6,7と比較して明らかに変換特性が
劣っていた。
【0080】実施例8 実施例6の電子受容性物質(I)として例示構造式No.
C−21の化合物に、電子受容性物質(II)として例示
構造式No.D−33の化合物を使用した以外は実施例6
と同様に素子を作成し、実施例1と同様にして変換効率
を測定した。その結果、VOC=0.39V,JSC=1.
40mA/cm2,ff=0.40となり変換効率0.
29%が得られた。この値は有機光起電力素子としては
大きなものである。
C−21の化合物に、電子受容性物質(II)として例示
構造式No.D−33の化合物を使用した以外は実施例6
と同様に素子を作成し、実施例1と同様にして変換効率
を測定した。その結果、VOC=0.39V,JSC=1.
40mA/cm2,ff=0.40となり変換効率0.
29%が得られた。この値は有機光起電力素子としては
大きなものである。
【0081】比較例4 実施例8の電子受容性物質(I)を設けずに、電子受容
性物質(II)として例示構造式No.D−33の化合物を
約400Å蒸着により製膜し、その上に実施例8と同様
の電子供与性有機物層を設けた以外は実施例8と同様に
素子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を測定し
た。その結果、VOC=0.37V,JSC=0.84mA
/cm2,ff=0.44となり変換効率0.18%が
得られた。実施例8と比較して明らかに変換特性が劣っ
ていた。
性物質(II)として例示構造式No.D−33の化合物を
約400Å蒸着により製膜し、その上に実施例8と同様
の電子供与性有機物層を設けた以外は実施例8と同様に
素子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を測定し
た。その結果、VOC=0.37V,JSC=0.84mA
/cm2,ff=0.44となり変換効率0.18%が
得られた。実施例8と比較して明らかに変換特性が劣っ
ていた。
【0082】実施例9 実施例6の電子受容性物質(I)として例示構造式No.
A−2の化合物に、電子受容性物質(II)として例示構
造式No.D−5の化合物を使用した以外は実施例6と同
様に素子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を測
定した。その結果、VOC=0.44V,JSC=1.52
mA/cm2,ff=0.41となり変換効率0.37
%が得られた。この値は有機光起電力素子としては大き
なものである。
A−2の化合物に、電子受容性物質(II)として例示構
造式No.D−5の化合物を使用した以外は実施例6と同
様に素子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を測
定した。その結果、VOC=0.44V,JSC=1.52
mA/cm2,ff=0.41となり変換効率0.37
%が得られた。この値は有機光起電力素子としては大き
なものである。
【0083】実施例10 実施例6の電子受容性物質(I)として例示構造式No.
D−33の化合物に、電子受容性物質(II)として例示
構造式No.D−5の化合物を使用した以外は実施例6と
同様に素子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を
測定した。その結果、VOC=0.45V,JSC=1.4
6mA/cm2,ff=0.39となり変換効率0.3
4%が得られた。この値は有機光起電力素子としては大
きなものである。
D−33の化合物に、電子受容性物質(II)として例示
構造式No.D−5の化合物を使用した以外は実施例6と
同様に素子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を
測定した。その結果、VOC=0.45V,JSC=1.4
6mA/cm2,ff=0.39となり変換効率0.3
4%が得られた。この値は有機光起電力素子としては大
きなものである。
【0084】実施例11 実施例6の電子受容性物質(I)として例示構造式No.
B−1の化合物に、電子受容性物質(II)として例示構
造式No.D−5の化合物を使用した以外は実施例6と同
様に素子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を測
定した。その結果、VOC=0.45V,JSC=1.66
mA/cm2,ff=0.43となり変換効率0.43
%が得られた。この値は有機光起電力素子としては大き
なものである。
B−1の化合物に、電子受容性物質(II)として例示構
造式No.D−5の化合物を使用した以外は実施例6と同
様に素子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を測
定した。その結果、VOC=0.45V,JSC=1.66
mA/cm2,ff=0.43となり変換効率0.43
%が得られた。この値は有機光起電力素子としては大き
なものである。
【0085】比較例5 実施例9の電子受容性物質(I)を設けずに、電子受容
性物質(II)として例示構造式No.D−5の化合物を約
400Å蒸着により製膜し、その上に実施例9と同様の
電子供与性有機物層を設けた以外は実施例9と同様に素
子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を測定し
た。その結果、VOC=0.27V,JSC=0.85mA
/cm2,ff=0.36となり変換効率0.11%が
得られた。実施例9,10,11と比較して明らかに変
換特性が劣っていた。
性物質(II)として例示構造式No.D−5の化合物を約
400Å蒸着により製膜し、その上に実施例9と同様の
電子供与性有機物層を設けた以外は実施例9と同様に素
子を作成し、実施例1と同様にして変換効率を測定し
た。その結果、VOC=0.27V,JSC=0.85mA
/cm2,ff=0.36となり変換効率0.11%が
得られた。実施例9,10,11と比較して明らかに変
換特性が劣っていた。
【0086】
【発明の効果】本発明の光起電力素子の効果を要約する
と以下の通りである。
と以下の通りである。
【0087】1.入射光側が少なくとも透光性である2
つの電極の間に、入射光側から少なくとも電子受容性有
機物層(I)、電子受容性有機層(II)、電子供与性有
機物層の連続した3つの層からなる部分を含む光起電力
素子において、前記電子受容性有機物層(I)、(I
I)、電子供与性有機物層が実質的に有機溶媒に不溶で
ある顔料を蒸着により形成することで安定性がよく、ピ
ンホールが少ない高い変換特性を有する光起電力素子を
提供できた。
つの電極の間に、入射光側から少なくとも電子受容性有
機物層(I)、電子受容性有機層(II)、電子供与性有
機物層の連続した3つの層からなる部分を含む光起電力
素子において、前記電子受容性有機物層(I)、(I
I)、電子供与性有機物層が実質的に有機溶媒に不溶で
ある顔料を蒸着により形成することで安定性がよく、ピ
ンホールが少ない高い変換特性を有する光起電力素子を
提供できた。
【0088】2.前記入射光側の透光性電極上に透光性
酸化亜鉛層を有することによりその効果が増大された。
酸化亜鉛層を有することによりその効果が増大された。
【0089】3.これらの素子構成において電子受容性
有機物層(I)としてペリレンテトラカルボン酸ジイミ
ド顔料、ペリレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔
料、アントラキノンアクリドン顔料、多環キノン顔料、
ナフタレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料が有効
であることが見いだされた。
有機物層(I)としてペリレンテトラカルボン酸ジイミ
ド顔料、ペリレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔
料、アントラキノンアクリドン顔料、多環キノン顔料、
ナフタレンテトラカルボン酸ジイミダゾール顔料が有効
であることが見いだされた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用する光起電力素子の構成例の説明
図である。
図である。
【図2】本発明を適用する光起電力素子の他の構成例の
説明図である。
説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C09B 5/34 7375−4H 57/08 8619−4H 57/12 8619−4H (72)発明者 生野 弘 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内
Claims (3)
- 【請求項1】 入射光側が少なくとも透光性である2つ
の電極の間に、入射光側から少なくとも電子受容性有機
物層(I)、電子受容性有機物層(II)、電子供与性有
機物層の連続した3つの層からなる部分を含む光起電力
素子において、前記電子受容性有機物層(I)、(I
I)、電子供与性有機物層が実質的に有機溶媒に不溶で
ある顔料を蒸着により形成することを特徴とする有機光
起電力素子。 - 【請求項2】 入射光側の透光性電極上に透光性酸化亜
鉛層を有している請求項1記載の有機光起電力素子。 - 【請求項3】 電子受容性有機物層(I)として、ペリ
レンテトラカルボン酸ジイミド顔料、ペリレンテトラカ
ルボン酸ジイミダゾール顔料、アントラキノンアクリド
ン顔料、多環キノン顔料、ナフタレンテトラカルボン酸
ジイミダゾール顔料のいずれかを使用する請求項1又は
2記載の有機光起電力素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3327471A JPH05167094A (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 有機光起電力素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3327471A JPH05167094A (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 有機光起電力素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05167094A true JPH05167094A (ja) | 1993-07-02 |
Family
ID=18199530
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3327471A Pending JPH05167094A (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 有機光起電力素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05167094A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007533773A (ja) * | 2003-08-08 | 2007-11-22 | シピックス・イメージング・インコーポレーテッド | フッ素化染料又は着色剤及びそれらの使用 |
JP2010034458A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-12 | Mitsui Chemicals Inc | 有機トランジスタ |
JP2010141268A (ja) * | 2008-12-15 | 2010-06-24 | Shinshu Univ | 光電変換装置、および太陽電池 |
-
1991
- 1991-12-11 JP JP3327471A patent/JPH05167094A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007533773A (ja) * | 2003-08-08 | 2007-11-22 | シピックス・イメージング・インコーポレーテッド | フッ素化染料又は着色剤及びそれらの使用 |
JP2010034458A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-12 | Mitsui Chemicals Inc | 有機トランジスタ |
JP2010141268A (ja) * | 2008-12-15 | 2010-06-24 | Shinshu Univ | 光電変換装置、および太陽電池 |
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