JPH05299682A - 有機光起電力素子 - Google Patents
有機光起電力素子Info
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- JPH05299682A JPH05299682A JP4124147A JP12414792A JPH05299682A JP H05299682 A JPH05299682 A JP H05299682A JP 4124147 A JP4124147 A JP 4124147A JP 12414792 A JP12414792 A JP 12414792A JP H05299682 A JPH05299682 A JP H05299682A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/20—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising organic-organic junctions, e.g. donor-acceptor junctions
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/30—Coordination compounds
- H10K85/311—Phthalocyanine
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- H—ELECTRICITY
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
- H10K85/621—Aromatic anhydride or imide compounds, e.g. perylene tetra-carboxylic dianhydride or perylene tetracarboxylic di-imide
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高い変換効率を与える有機光起電力素子を提
供すること。 【構成】 少なくとも一方が透光性である２つの電極の
間に、ｎ型無機半導体層、電子受容性有機物層、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有する
構成からなる光起電力素子において、該ｎ型無機半導体
層が抵抗率０.１Ωcm以下の酸化亜鉛層を使用すること
により、及び／又は少なくとも一方が透光性である２つ
の電極の間に、電子受容性有機物層、電子供与性有機物
層の連続した２つの層からなる部分を有する構成からな
る光起電力素子において、該透光性電極に表面抵抗１５
Ω／□以下のＩＴＯ（酸化スズインジウム）を使用する
ことにより有機光起電力素子としては高い変換効率で、
特に素子の内部直列抵抗が低く、モジュール化によるエ
ネルギー損失の少ない有機光起電力素子。
供すること。 【構成】 少なくとも一方が透光性である２つの電極の
間に、ｎ型無機半導体層、電子受容性有機物層、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有する
構成からなる光起電力素子において、該ｎ型無機半導体
層が抵抗率０.１Ωcm以下の酸化亜鉛層を使用すること
により、及び／又は少なくとも一方が透光性である２つ
の電極の間に、電子受容性有機物層、電子供与性有機物
層の連続した２つの層からなる部分を有する構成からな
る光起電力素子において、該透光性電極に表面抵抗１５
Ω／□以下のＩＴＯ（酸化スズインジウム）を使用する
ことにより有機光起電力素子としては高い変換効率で、
特に素子の内部直列抵抗が低く、モジュール化によるエ
ネルギー損失の少ない有機光起電力素子。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光センサ等に有用な光
起電力素子に関する。
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。光起電力
素子は、光エネルギーを電気エネルギー(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。能動材料として有機物を用いた場合
の、各々の既知の構成での変換効率のベストデータは以
下の通りである。
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。光起電力
素子は、光エネルギーを電気エネルギー(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。能動材料として有機物を用いた場合
の、各々の既知の構成での変換効率のベストデータは以
下の通りである。
【０００３】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。Al/メロシアニン/Ag素子に対
する78mW/cm2の白色光照射で変換効率0.7％〔Voc（開放
端電圧）＝1.2V,Jsc（短絡光電流）＝1.8mA/cm2，ff
（フィルファクタ）＝0.25〕が報告されている（A.K.Gh
oshら J.Appl.Phys.49,5982 (1978)）。このタイプの
素子に用いられている有機半導体で変換効率が高いもの
はｐ型に限定されている。従って、電極材料もAl,In,Mg
等の仕事関数が低いものが使用される。これらは容易に
酸化される。
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。Al/メロシアニン/Ag素子に対
する78mW/cm2の白色光照射で変換効率0.7％〔Voc（開放
端電圧）＝1.2V,Jsc（短絡光電流）＝1.8mA/cm2，ff
（フィルファクタ）＝0.25〕が報告されている（A.K.Gh
oshら J.Appl.Phys.49,5982 (1978)）。このタイプの
素子に用いられている有機半導体で変換効率が高いもの
はｐ型に限定されている。従って、電極材料もAl,In,Mg
等の仕事関数が低いものが使用される。これらは容易に
酸化される。
【０００４】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，ZnO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。ITO/電着Cd
S/塩化アルミニウムクロルフタロシアニン/Au素子に対
する75mW/cm2のAM-2光照射で変換効率0.22％（Voc＝0.6
9V,Jsc＝0.89mA/cm2，ff＝0.29）がベストである（A.Ho
rら Appl.Phys.Lett.,42,15，1983）。
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，ZnO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。ITO/電着Cd
S/塩化アルミニウムクロルフタロシアニン/Au素子に対
する75mW/cm2のAM-2光照射で変換効率0.22％（Voc＝0.6
9V,Jsc＝0.89mA/cm2，ff＝0.29）がベストである（A.Ho
rら Appl.Phys.Lett.,42,15，1983）。
【０００５】３）有機／有機ヘテロ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
きに生じる整流接合による電界を利用したもの。一方の
有機物の例として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、他方
の有機物の例として、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。
きに生じる整流接合による電界を利用したもの。一方の
有機物の例として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、他方
の有機物の例として、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。
【０００６】ITO/銅フタロシアニン/ペリレン顔料/Ag素
子に対する75mW/cm2のAM(Air Mass)-2光照射で変換効率
0.95％(Voc＝0.45V,Jsc＝2.3mA/cm2，ff＝0.65)が報告
されている〔C.Tang Appl.Phys.Lett.,48,183(198
6)〕。この値は有機物を用いた光起電力素子では最高の
ものである。また、同じ発明者による特公昭62-4871に
は、本素子構成で別種のペリレン顔料に対して変換効率
１％(Voc＝0.44V,Jsc＝3.0mA/cm2，ff＝0.6)が報告され
ている。
子に対する75mW/cm2のAM(Air Mass)-2光照射で変換効率
0.95％(Voc＝0.45V,Jsc＝2.3mA/cm2，ff＝0.65)が報告
されている〔C.Tang Appl.Phys.Lett.,48,183(198
6)〕。この値は有機物を用いた光起電力素子では最高の
ものである。また、同じ発明者による特公昭62-4871に
は、本素子構成で別種のペリレン顔料に対して変換効率
１％(Voc＝0.44V,Jsc＝3.0mA/cm2，ff＝0.6)が報告され
ている。
【０００７】有機物を用いた光起電力素子の変換効率
は、無機半導体を用いたものより低い。この要因として
最大のものはJscの低さである。変換効率５％の素子で
は75mW/cm2の白色光照射に対し、少なくとも10mA/cm2の
Jscが必要である。前述のJscはそれよりもはるかに低
い。この原因は、量子効率の低さと、分光感度波長域の
狭さにある。分光感度波長は、400nmからなるべく長波
長まで広がっていることが望ましいが、従来の例は特定
波長域に限定されている例が多い。
は、無機半導体を用いたものより低い。この要因として
最大のものはJscの低さである。変換効率５％の素子で
は75mW/cm2の白色光照射に対し、少なくとも10mA/cm2の
Jscが必要である。前述のJscはそれよりもはるかに低
い。この原因は、量子効率の低さと、分光感度波長域の
狭さにある。分光感度波長は、400nmからなるべく長波
長まで広がっていることが望ましいが、従来の例は特定
波長域に限定されている例が多い。
【０００８】また、ffが小さい例が多い。ffの低さの原
因の１つは有機半導体の示す量子効率が、低電界で急激
に低下することにあると言われている。従って、この様
な低下をきたさないような強い内部電界が生成する構成
がffの向上に好ましい。さらに、生成電荷がエネルギ的
な障壁無しにスムーズに電極に到達できる素子構成がff
を大きくする。これらの達成によりVocの向上も図られ
るが、従来はこれらの点で十分な考慮がなされていない
例が多かった。更に加えると、報告されている有機光起
電力素子では、電極材料の化学的安定性の点でも問題が
あるものが多い。
因の１つは有機半導体の示す量子効率が、低電界で急激
に低下することにあると言われている。従って、この様
な低下をきたさないような強い内部電界が生成する構成
がffの向上に好ましい。さらに、生成電荷がエネルギ的
な障壁無しにスムーズに電極に到達できる素子構成がff
を大きくする。これらの達成によりVocの向上も図られ
るが、従来はこれらの点で十分な考慮がなされていない
例が多かった。更に加えると、報告されている有機光起
電力素子では、電極材料の化学的安定性の点でも問題が
あるものが多い。
【０００９】以上のような観点から前述の従来技術を眺
める。 １）ショットキー接合またはＭＩＳ型接合 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。
める。 １）ショットキー接合またはＭＩＳ型接合 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。
【００１０】２）無機半導体／有機半導体ヘテロｐｎ接
合 電荷生成は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。
合 電荷生成は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。
【００１１】３）有機／有機ヘテロｐｎ接合 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。しかしながら、本構成を持ってしても変換
効率は実用域にはほど遠い状況である。変換効率を向上
させる目下の最善の手段は、本接合を展開しながら、高
い変換効率を与える有機層を探索することであると考え
られる。
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。しかしながら、本構成を持ってしても変換
効率は実用域にはほど遠い状況である。変換効率を向上
させる目下の最善の手段は、本接合を展開しながら、高
い変換効率を与える有機層を探索することであると考え
られる。
【００１２】又、本発明類似の技術としてマグネシウム
フタロシアニン（MgPc）の溶媒処理膜をCdS／MgPcヘテ
ロ接合を有する光起電力素子へ応用した例が知られてい
る（Thin Solid Films, 106 (1983)）。しかしながら、
変換効率は0.128％と低く、無機半導体／有機半導体ヘ
テルｐｎ接合型の為に上記欠点を有している。
フタロシアニン（MgPc）の溶媒処理膜をCdS／MgPcヘテ
ロ接合を有する光起電力素子へ応用した例が知られてい
る（Thin Solid Films, 106 (1983)）。しかしながら、
変換効率は0.128％と低く、無機半導体／有機半導体ヘ
テルｐｎ接合型の為に上記欠点を有している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、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
することである。特に、素子の内部直列抵抗が低く、モ
ジュール化によるエネルギー損失の少ない有機光起電力
素子を提供することである。
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
することである。特に、素子の内部直列抵抗が低く、モ
ジュール化によるエネルギー損失の少ない有機光起電力
素子を提供することである。
【００１４】
【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、少なくとも一方が透光性である
２つの電極の間に、ｎ型無機半導体層、電子受容性有機
物層、電子供与性有機物層の連続した３つの層からなる
部分を有する構成からなる光起電力素子において、該ｎ
型無機半導体層が抵抗率０.１Ωcm以下の酸化亜鉛層を
使用することにより及び／又は少なくとも一方が透光性
である２つの電極の間に、電子受容性有機物層、電子供
与性有機物層の連続した２つの層からなる部分を有する
構成からなる光起電力素子において、該透光性電極に表
面抵抗１５Ω／□以下のＩＴＯ（酸化スズインジウム）
を使用することにより上記目的を達成できることを見出
した。
め、鋭意検討した結果、少なくとも一方が透光性である
２つの電極の間に、ｎ型無機半導体層、電子受容性有機
物層、電子供与性有機物層の連続した３つの層からなる
部分を有する構成からなる光起電力素子において、該ｎ
型無機半導体層が抵抗率０.１Ωcm以下の酸化亜鉛層を
使用することにより及び／又は少なくとも一方が透光性
である２つの電極の間に、電子受容性有機物層、電子供
与性有機物層の連続した２つの層からなる部分を有する
構成からなる光起電力素子において、該透光性電極に表
面抵抗１５Ω／□以下のＩＴＯ（酸化スズインジウム）
を使用することにより上記目的を達成できることを見出
した。
【００１５】以下本発明の重要な構成要素である、素子
の構成、作製法、使用材料等について説明する。本発明
に適用される電子受容性層と電子供与性層の整流接合に
基づく光起電力素子の構成の例には以下に示すものがあ
る。 ここで、支持体は背面電極側にあってもよい。また、電
子受容性層と電子供与性層の順が逆があってもよい。
の構成、作製法、使用材料等について説明する。本発明
に適用される電子受容性層と電子供与性層の整流接合に
基づく光起電力素子の構成の例には以下に示すものがあ
る。 ここで、支持体は背面電極側にあってもよい。また、電
子受容性層と電子供与性層の順が逆があってもよい。
【００１６】さらに異なる構成として下図のものが挙げ
られる。 ここで、支持体は背面電極側にあってもよい。また、電
子受容性層と電子供与性層が逆があっても良く、その場
合は、電子供与性有機物層（２）、電子供与性有機物層
（１）、電子受容性有機物層の順になる。
られる。 ここで、支持体は背面電極側にあってもよい。また、電
子受容性層と電子供与性層が逆があっても良く、その場
合は、電子供与性有機物層（２）、電子供与性有機物層
（１）、電子受容性有機物層の順になる。
【００１７】さらに異なる構成として下図のものが挙げ
られる。
られる。
【００１８】さらに異なる構成として下図のものが挙げ
られる。
られる。
【００１９】以上の構成例は、一部の実施態様を示すも
のでこれによって限定されるものではない。
のでこれによって限定されるものではない。
【００２０】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。
【００２１】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
ウム等が用いられる。好ましい厚さは1〜1000nmであ
る。本発明において使用するｎ型半導体層としては酸化
亜鉛、３価の金属がドーブされた酸化亜鉛、CdS、酸化
チタン、リンをドーブしたアモルファスシリコン等で酸
化亜鉛、CdS等が好ましい。厚さは1〜1000nmが好まし
い。
は、酸化スズインジウム(ITO)、酸化スズ、酸化インジ
ウム等が用いられる。好ましい厚さは1〜1000nmであ
る。本発明において使用するｎ型半導体層としては酸化
亜鉛、３価の金属がドーブされた酸化亜鉛、CdS、酸化
チタン、リンをドーブしたアモルファスシリコン等で酸
化亜鉛、CdS等が好ましい。厚さは1〜1000nmが好まし
い。
【００２２】本発明に使用する電子供与性有機物層また
は電子供与性有機物層（１）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、塩化アルミニウムフタ
ロシアニン、塩化インジウムフタロシアニン、塩化ガリ
ウム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、その他酸化バナジウムフタロシア
ニン、酸化チタニウムフタロシアニン等の酸素が配位し
たフタロシアニン）が使用される。
は電子供与性有機物層（１）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、塩化アルミニウムフタ
ロシアニン、塩化インジウムフタロシアニン、塩化ガリ
ウム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、その他酸化バナジウムフタロシア
ニン、酸化チタニウムフタロシアニン等の酸素が配位し
たフタロシアニン）が使用される。
【００２３】本発明に使用する電子供与性有機物質
（２）としては、電子供与性有機物層（１）に使用され
る物と異なり、以下のようなものから選択される。 ・フタロシアニン系顔料（中心金属がCu,Zn,Co,Ni,Pb,P
t,Fe,Mg等の２価のもの、無金属フタロシアニン、塩化
アルミニウムフタロシアニン、塩化インジウムフタロシ
アニン、塩化ガリウム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、その他酸化バナ
ジウムフタロシアニン、酸化チタニウムフタロシアニン
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, P
igment Violet 36等）、キナクリドン系顔料（Pigmemen
t Violet 19, Pigment Red 122等)、メロシアニン化合
物、シアニン化合物、スクアリウム化合物等の染料 ・有機電子写真感光体で用いられる電荷移動剤（ヒドラ
ゾン化合物、ピラゾリン化合物、トリフェニルメタン化
合物、トリフェニルアミン化合物等） ・電気伝導性有機電荷移動錯体で用いられる電子供与性
化合物（テトラチオフルバレン、テトラフェニルテトラ
チオフラバレン等） ・導電性高分子（ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ
アニリン等）から選択される。
（２）としては、電子供与性有機物層（１）に使用され
る物と異なり、以下のようなものから選択される。 ・フタロシアニン系顔料（中心金属がCu,Zn,Co,Ni,Pb,P
t,Fe,Mg等の２価のもの、無金属フタロシアニン、塩化
アルミニウムフタロシアニン、塩化インジウムフタロシ
アニン、塩化ガリウム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、その他酸化バナ
ジウムフタロシアニン、酸化チタニウムフタロシアニン
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, P
igment Violet 36等）、キナクリドン系顔料（Pigmemen
t Violet 19, Pigment Red 122等)、メロシアニン化合
物、シアニン化合物、スクアリウム化合物等の染料 ・有機電子写真感光体で用いられる電荷移動剤（ヒドラ
ゾン化合物、ピラゾリン化合物、トリフェニルメタン化
合物、トリフェニルアミン化合物等） ・電気伝導性有機電荷移動錯体で用いられる電子供与性
化合物（テトラチオフルバレン、テトラフェニルテトラ
チオフラバレン等） ・導電性高分子（ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ
アニリン等）から選択される。
【００２４】これらの層は蒸着、スピンコート、デイッ
ピング、電界重合等での方法で製膜される。この中で、
薄膜化、均一化には蒸着が好ましい。膜厚は電子受容性
有機物層では、５〜300nmが適当である。電子供与性有
機物層（１）では３〜30nmが適当である。厚くなるとJs
cの増大がみられず、また、薄くなるとその層自体の光
吸収効率が落ち、Jscが低下する。電子供与性有機物層
（２）では適当な膜厚は５〜300nmである。電子供与性
有機物層が一層の場合は適当な膜厚は５〜300nmであ
る。
ピング、電界重合等での方法で製膜される。この中で、
薄膜化、均一化には蒸着が好ましい。膜厚は電子受容性
有機物層では、５〜300nmが適当である。電子供与性有
機物層（１）では３〜30nmが適当である。厚くなるとJs
cの増大がみられず、また、薄くなるとその層自体の光
吸収効率が落ち、Jscが低下する。電子供与性有機物層
（２）では適当な膜厚は５〜300nmである。電子供与性
有機物層が一層の場合は適当な膜厚は５〜300nmであ
る。
【００２５】電子受容性有機物層としては、ペリレン系
顔料（Pigment Red (以下 PR) 179、PR190、PR149、PR1
89、PR123、Pigment Brown 26等)、ペリノン系顔料（Pi
gmentOrange 43、PR194等)、アントラキノン系顔料 PR1
68、PR177、Vat Yellow 4等、フラバンスロン等の含キ
ノン黄色顔料、クリスタルバイオレット、メチルバイオ
レット、マラカイトグリーン等の染料を一例として挙げ
ることができる。
顔料（Pigment Red (以下 PR) 179、PR190、PR149、PR1
89、PR123、Pigment Brown 26等)、ペリノン系顔料（Pi
gmentOrange 43、PR194等)、アントラキノン系顔料 PR1
68、PR177、Vat Yellow 4等、フラバンスロン等の含キ
ノン黄色顔料、クリスタルバイオレット、メチルバイオ
レット、マラカイトグリーン等の染料を一例として挙げ
ることができる。
【００２６】本発明においては抵抗率が1.0×108Ωcm以
下の物でが好ましい。同一の材料であっても僅かな不純
物の含有量により抵抗率が大きく変化する場合があり、
そのとき抵抗率が1.0×108Ωcm以下になるようにするこ
とが必要である。逆に電子受容性であり、抵抗率が1.0
×108Ωcm以下の材料であれば使用することができる。
これらは蒸着、スピンコート、ディッピングにて製膜さ
れる。薄膜化、均一化には蒸着が好ましい。膜厚は10〜
300nmが好ましい。
下の物でが好ましい。同一の材料であっても僅かな不純
物の含有量により抵抗率が大きく変化する場合があり、
そのとき抵抗率が1.0×108Ωcm以下になるようにするこ
とが必要である。逆に電子受容性であり、抵抗率が1.0
×108Ωcm以下の材料であれば使用することができる。
これらは蒸着、スピンコート、ディッピングにて製膜さ
れる。薄膜化、均一化には蒸着が好ましい。膜厚は10〜
300nmが好ましい。
【００２７】
【実施例】以下に実施例を挙げて更に説明する。 〔実施例１〕よく洗浄したＩＴＯガラス（10Ω／□）上
に基板温度約300℃で、導入ガスとしてアルゴンを用
い、ＤＣマグネトロンスパッタ法で、酸化亜鉛を約130n
mの厚さで設けた。その上に、真空蒸着法で電子受容性
物質であるペリレンテトラカルボン酸ビスメチルイミド
を約31nmの厚さで、次いで塩化アルミニウムフタロシア
ニンを約13nmの厚さで、ついで2,9-ジメチルキナクリド
ンを約31nmの厚さで設けた。その上に金を真空蒸着し、
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。この素子のＩＴ
Ｏ側に、75mW/cm2（AM1.5）の疑似太陽光を照射しなが
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＝0.5V、Jsc＝3.36mA/cm2、ff＝0.5とな
り変換効率1.12％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、内部直列抵抗を測
定したところ９Ωcm2であった。これはこれまで報告さ
れている有機光起電力素子としては非常に小さい値であ
る。
に基板温度約300℃で、導入ガスとしてアルゴンを用
い、ＤＣマグネトロンスパッタ法で、酸化亜鉛を約130n
mの厚さで設けた。その上に、真空蒸着法で電子受容性
物質であるペリレンテトラカルボン酸ビスメチルイミド
を約31nmの厚さで、次いで塩化アルミニウムフタロシア
ニンを約13nmの厚さで、ついで2,9-ジメチルキナクリド
ンを約31nmの厚さで設けた。その上に金を真空蒸着し、
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。この素子のＩＴ
Ｏ側に、75mW/cm2（AM1.5）の疑似太陽光を照射しなが
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＝0.5V、Jsc＝3.36mA/cm2、ff＝0.5とな
り変換効率1.12％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、内部直列抵抗を測
定したところ９Ωcm2であった。これはこれまで報告さ
れている有機光起電力素子としては非常に小さい値であ
る。
【００２８】〔比較例１〕ＩＴＯガラス（松崎真空製、
34Ω／□）用いる以外は実施例１と同様にして素子を作
製し評価した。その結果、Voc＝0.5V、Jsc＝3.35mA/c
m2、ff＝0.45となり変換効率0.99％であった。また、内
部直列抵抗を測定したところ30Ωcm2であった。
34Ω／□）用いる以外は実施例１と同様にして素子を作
製し評価した。その結果、Voc＝0.5V、Jsc＝3.35mA/c
m2、ff＝0.45となり変換効率0.99％であった。また、内
部直列抵抗を測定したところ30Ωcm2であった。
【００２９】〔実施例２〕よく洗浄したＩＴＯガラス
（10Ω／□）上に基板温度約70℃で、導入ガスとしてア
ルゴンを用い、ＤＣマグネトロンスパッタ法で、酸化亜
鉛を約130nmの厚さで設けた。得られた酸化亜鉛透明膜
の抵抗率を４端子法で測定したところ0.006Ωcmであっ
た。その上に、真空蒸着法で電子受容性物質であるペリ
レンテトラカルボン酸ビスメチルイミドを約32nmの厚さ
で、次いで塩化インジウムフタロシアニンを約10nmの厚
さで、ついで2,9-ジメチルキナクリドンを約28nmの厚さ
で設けた。その上に金を真空蒸着し、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。この素子のＩＴＯ側に、75mW/cm2
（AM1.5）の疑似太陽光を照射しながら、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＝
0.57V、Jsc＝2.75mA/cm2、ff＝0.52となり変換効率1.1
％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、内部直列抵抗を測定したところ5.
5Ωcm2であった。これはこれまで報告されている有機光
起電力素子としては非常に小さい値である。
（10Ω／□）上に基板温度約70℃で、導入ガスとしてア
ルゴンを用い、ＤＣマグネトロンスパッタ法で、酸化亜
鉛を約130nmの厚さで設けた。得られた酸化亜鉛透明膜
の抵抗率を４端子法で測定したところ0.006Ωcmであっ
た。その上に、真空蒸着法で電子受容性物質であるペリ
レンテトラカルボン酸ビスメチルイミドを約32nmの厚さ
で、次いで塩化インジウムフタロシアニンを約10nmの厚
さで、ついで2,9-ジメチルキナクリドンを約28nmの厚さ
で設けた。その上に金を真空蒸着し、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。この素子のＩＴＯ側に、75mW/cm2
（AM1.5）の疑似太陽光を照射しながら、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＝
0.57V、Jsc＝2.75mA/cm2、ff＝0.52となり変換効率1.1
％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、内部直列抵抗を測定したところ5.
5Ωcm2であった。これはこれまで報告されている有機光
起電力素子としては非常に小さい値である。
【００３０】〔比較例２〕よく洗浄したＩＴＯガラス
（松崎真空製、10Ω／□）上に基板温度約300℃で、導
入ガスとしてアルゴンを用い、ＤＣマグネトロンスパッ
タ法で、酸化亜鉛を約100nmの厚さで設けた。得られた
酸化亜鉛透明膜の抵抗率を４端子法で測定したところ0.
5Ωcmであった。その後は実施例２と同様にして素子を
作製し、評価した。その結果、Voc＝0.58V、Jsc＝2.57m
A/cm2、ff＝0.42となり変換効率0.82％であった。ま
た、内部直列抵抗を測定したところ12Ωcm2であった。
（松崎真空製、10Ω／□）上に基板温度約300℃で、導
入ガスとしてアルゴンを用い、ＤＣマグネトロンスパッ
タ法で、酸化亜鉛を約100nmの厚さで設けた。得られた
酸化亜鉛透明膜の抵抗率を４端子法で測定したところ0.
5Ωcmであった。その後は実施例２と同様にして素子を
作製し、評価した。その結果、Voc＝0.58V、Jsc＝2.57m
A/cm2、ff＝0.42となり変換効率0.82％であった。ま
た、内部直列抵抗を測定したところ12Ωcm2であった。
【００３１】
【発明の効果】少なくとも一方が透光性である２つの電
極の間に、ｎ型無機半導体層、電子受容性有機物層、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有
する構成からなる光起電力素子において、該ｎ型無機半
導体層が体積抵抗率０.１Ωcm以下の酸化亜鉛層を使用
することにより、及び／又は少なくとも一方が透光性で
ある２つの電極の間に、電子受容性有機物層、電子供与
性有機物層の連続した２つの層からなる部分を有する構
成からなる光起電力素子において、該透光性電極に表面
抵抗15Ω／□以下のＩＴＯを使用することにより有機光
起電力素子としては高い変換効率で、特に素子の内部直
列抵抗が低く、モジュール化によるエネルギー損失の少
ない有機光起電力素子を提供できる。
極の間に、ｎ型無機半導体層、電子受容性有機物層、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有
する構成からなる光起電力素子において、該ｎ型無機半
導体層が体積抵抗率０.１Ωcm以下の酸化亜鉛層を使用
することにより、及び／又は少なくとも一方が透光性で
ある２つの電極の間に、電子受容性有機物層、電子供与
性有機物層の連続した２つの層からなる部分を有する構
成からなる光起電力素子において、該透光性電極に表面
抵抗15Ω／□以下のＩＴＯを使用することにより有機光
起電力素子としては高い変換効率で、特に素子の内部直
列抵抗が低く、モジュール化によるエネルギー損失の少
ない有機光起電力素子を提供できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 雅夫 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 (2)
- 【請求項１】 少なくとも一方が透光性である２つの電
極の間に、ｎ型無機半導体層、電子受容性有機物層、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有
する構成からなる光起電力素子において、該ｎ型無機半
導体層が抵抗率が０.１Ωcm以下の酸化亜鉛層からなる
ことを特徴とする有機光起電力素子。 - 【請求項２】 少なくとも一方が透光性である２つの電
極の間に、電子受容性有機物層、電子供与性有機物層の
連続した２つの層からなる部分を有する光起電力素子に
おいて、該透光性電極が表面抵抗１５Ω／□以下のＩＴ
Ｏ（酸化スズインジウム）からなることを特徴とする有
機光起電力素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4124147A JPH05299682A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 有機光起電力素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4124147A JPH05299682A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 有機光起電力素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05299682A true JPH05299682A (ja) | 1993-11-12 |
Family
ID=14878101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4124147A Pending JPH05299682A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 有機光起電力素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05299682A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010186997A (ja) * | 2009-02-11 | 2010-08-26 | Samsung Mobile Display Co Ltd | 光センサ、光センサを含む光センサ装置、及びこれを含むディスプレイ装置 |
| JP2014112610A (ja) * | 2012-12-05 | 2014-06-19 | Sekisui Chem Co Ltd | 有機薄膜太陽電池 |
-
1992
- 1992-04-17 JP JP4124147A patent/JPH05299682A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010186997A (ja) * | 2009-02-11 | 2010-08-26 | Samsung Mobile Display Co Ltd | 光センサ、光センサを含む光センサ装置、及びこれを含むディスプレイ装置 |
| JP2011119773A (ja) * | 2009-02-11 | 2011-06-16 | Samsung Mobile Display Co Ltd | 光センサ、光センサを含む光センサ装置、及びこれを含むディスプレイ装置 |
| US8779480B2 (en) | 2009-02-11 | 2014-07-15 | Samsung Display Co., Ltd. | Photosensor, photosensor apparatus including the photosensor, and display apparatus including the photosensor apparatus |
| JP2014112610A (ja) * | 2012-12-05 | 2014-06-19 | Sekisui Chem Co Ltd | 有機薄膜太陽電池 |
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