JPH05326994A - Photovoltaic element - Google Patents

Photovoltaic element

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JPH05326994A
JPH05326994A JP4128712A JP12871292A JPH05326994A JP H05326994 A JPH05326994 A JP H05326994A JP 4128712 A JP4128712 A JP 4128712A JP 12871292 A JP12871292 A JP 12871292A JP H05326994 A JPH05326994 A JP H05326994A
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JP
Japan
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layer
electron
pigment
conversion efficiency
photovoltaic element
Prior art date
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Application number
JP4128712A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Suzuki
哲郎 鈴木
Masao Yoshikawa
雅夫 吉川
Hiroshi Ikuno
弘 生野
Kazukiyo Nagai
一清 永井
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH05326994A publication Critical patent/JPH05326994A/en
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

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Abstract

PURPOSE:To provide a photovoltaic element that has a wide range of a spectral sensitivity and affords a high conversion efficiency as an organic photovoltaic element. CONSTITUTION:A photovoltaic element contains two electrodes in which the electrode on a light incident side is at least translucent, and a double layer part consisting of an electron accepting organic substance layer and an electron donative organic substance layer which are successively arranged in that order at least from the light incident side. In this photovoltaic element, a perylene tetracarboxylic acid dialkyl imido pigment layer is sandwiched between the translucent electrode on the light entrance side and the electron accepting organic substance layer.

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、光センサ等にも有用な
光起電力素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photovoltaic element useful as an optical sensor and the like.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art A lot of research has been conducted on photovoltaic devices using organic materials as active materials. The purpose is to develop an inexpensive and non-toxic photovoltaic element, which is difficult to achieve with single crystal, polycrystal, and amorphous Si.

【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。能動材料として
有機物を用いた場合、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。
Since a photovoltaic element is an element that converts light energy into electric energy (voltage × current), its conversion efficiency is a main evaluation target. The generation of photocurrent requires the presence of an internal electric field, but several device configurations are known as methods for generating an internal electric field. When organic substances are used as the active material, the best data of conversion efficiency in each known constitution are as follows.

【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。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=1.2V、JSC=1.8mA/c
2、ff=0.25)が報告されている。[A.K.
Ghosh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の高いものは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。
1) Schottky junction or MIS type junction One that utilizes an internal electric field generated in a metal / semiconductor junction. As organic semiconductor materials, merocyanine dyes, phthalocyanine pigments, etc. have been reported. Conversion efficiency of 0.7% (V OC = 1.2 V, J SC = 1.8 mA / c) when white light of 78 mW / cm 2 was irradiated to the Al / merocyanine / Ag element.
m 2 , ff = 0.25) has been reported. [A. K.
Ghosh et al. Appl. Phys. 49,5982
(1978)]. Among the organic semiconductors used in this type of device, those having high conversion efficiency are limited to p-type. Therefore, an electrode material having a low work function such as Al, In, or Mg is used. These are easily oxidized.

【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。IT
O/電着CdS/塩素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=0.69V,JSC
0.89mA/cm2、ff=.029)がベストであ
る[A.HorらAppl.Phys.Lett.,4
2,15(1983)]。
2) Hetero pn junction using n-type inorganic semiconductor / p-type organic semiconductor junction A method utilizing an internal electric field generated when n-type inorganic semiconductor / p-type organic semiconductor is joined. CdS, Z as n-type material
nO or the like is used. Merocyanine dyes and phthalocyanines have been reported as p-type organic semiconductor materials. IT
O / electrodeposited CdS / chlorinated aluminum chlorophthalocyanine / Au device irradiated with 75 mW / cm 2 of AM-2 light had a conversion efficiency of 0.22% (V OC = 0.69 V, J SC =
0.89 mA / cm 2 , ff =. 029) is the best [A. Hor et al. Appl. Phys. Lett. , 4
2, 15 (1983)].

【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。
3) Utilizing organic / organic hetero pn junction A technique utilizing an electric field generated when an electron-accepting organic substance and an electron-donating organic substance are bonded.

【0007】前者の有機物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、後者の例として、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。
Malachite green as the former organic matter,
Dyes such as methyl violet and pyrylium, and condensed polycyclic aromatic compounds such as flavanthuron and perylene pigments have been reported, and examples of the latter include phthalocyanine pigments and merocyanine dyes.

【0008】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−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.,4
8,183(1986)]。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,
SC=3.0mA/cm2,ff=0.6)が報告され
ている。
[0008] ITO / CuPc / perylene pigment / Ag 75 mW / cm conversion efficiency 0.95% at 2 AM-2 light irradiation to the device (V OC = 0.45V, J SC = 2.
3 mA / cm 2 , ff = 0.65) has been reported [C. Tang appl. Phys. Lett. , 4
8, 183 (1986)]. This value is the highest in a photovoltaic device using an organic material. Further, Japanese Patent Publication No. 62-4871 by the same inventor shows that a conversion efficiency of 1% (V OC = 0.44 V,
J SC = 3.0 mA / cm 2 , ff = 0.6) has been reported.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】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短絡光電流(JSC)に
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J
SC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。
The conversion efficiency of a photovoltaic element using an organic substance is lower than that using an inorganic semiconductor. The largest cause of this is low short circuit photocurrent (J SC ). 75 mW / cm 2 for a device with a conversion efficiency of 5%
Of at least 10 mA / cm 2 for white light irradiation of
SC is required. The aforementioned J SC is much lower than that. The cause is low quantum efficiency and narrow spectral sensitivity wavelength range. The spectral sensitivity wavelength is preferably extended from 400 nm to as long a wavelength as possible, but many conventional examples are limited to a specific wavelength range.

【0010】また、ffが小さい例が多い。ffの低さ
の原因の一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いわれている。従って、こ
の様な低下を来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、生成電界がエネル
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。
In many cases, ff is small. It is said that one of the causes of the low ff is that the quantum efficiency exhibited by the organic semiconductor sharply decreases in a low electric field. Therefore, a configuration in which a strong internal electric field is generated so as not to cause such a decrease is preferable for improving ff. Furthermore, an element configuration in which the generated electric field can smoothly reach the electrode without an energy barrier increases ff. Although VOC can be improved by achieving these, in the past, in many cases, sufficient consideration was not made in these points.

【0011】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。
In addition, many of the reported organic photovoltaic devices also have a problem in terms of chemical stability of electrode materials.

【0012】以上のような観点から前述の従来技術を眺
める。
The above-mentioned prior art is viewed from the above viewpoints.

【0013】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。
1) Schottky junction or MIS type junction V OC can be large, but since the metal material is used for the electrode, the light transmittance of the electrode is low. The actual light transmittance is at most 30%, usually around 10%. Also, these materials have poor oxidation resistance. Therefore, it is not possible to expect high conversion efficiency and stable characteristics with this element form.

【0014】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。
2) Inorganic semiconductor / organic semiconductor hetero pn junction Since charge generation is mainly performed in the organic layer, the spectral sensitivity is limited. This is because the organic layer is usually formed of a single material, but there is currently no organic semiconductor having strong light absorption from 400 to 800 nm, for example. Therefore, with this element structure, although the problems of the light transmittance of the light incident electrode and the stability of the electrode can be solved, a high conversion efficiency cannot be expected because the spectral sensitivity region is narrow.

【0015】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。実際、前述のTangによる報告では45
0〜550nmではペリレン系顔料、550〜700n
mでは銅フタロシアニンで電荷が生成していることが伺
える。また、ffが他の素子構成と較べ大きいことは、
生成している内部電界が大きいと推定される。しかし、
Tang氏の技術は次の欠点を有している。
3) Organic / organic hetero pn junction Compared with the above two types of structures, it is the most desirable one at present. Light can be emitted from the transparent electrode, and since photocharges can be generated with two kinds of materials, the spectral sensitivity can be expanded. In fact, it was 45 in the Tang report above.
At 0 to 550 nm, perylene pigment, 550 to 700 n
It can be seen that electric charge is generated by copper phthalocyanine at m. Also, the fact that ff is larger than other element configurations means that
It is estimated that the generated internal electric field is large. But,
Tang's technology has the following drawbacks:

【0016】1つめは有機層の厚さが薄いため(300
〜500Åが望ましいことが特許に記載されている)、
ピンホールの確率が高いことである。我々の実験では、
ピンホールによると思われる2つの電極間の短絡が比較
的高い確率で認められる。Tang氏の論文の電極面積
は0.1cm2となっており、実使用での面積(1cm2
以上が必要)となれば歩留まりの向上が大問題となる。
First, because the organic layer is thin (300
~ 500Å is desirable in the patent),
The probability of pinholes is high. In our experiment,
A relatively high probability of a short circuit between the two electrodes, possibly due to a pinhole, is observed. The electrode area in Tang's paper is 0.1 cm 2 , which is the area (1 cm 2
If the above is required), the improvement of yield becomes a big problem.

【0017】2つめは電極材料の問題である。彼の発明
では、電極は各々の有機物層とオーミック接触する必要
がある。前述の論文には、有機層を逆転した素子構成で
はVOCが低下すると書かれている。これはオーミック接
触が損なわれたためと推定される。ところが、オーミッ
ク接触を達成した構成では、金属材料の安定性が問題と
なる。それは、電子受容性の有機物とこの様な接触しう
る金属は仕事関数が低い必要があるからである。実際、
特許中にはIn,Ag,Sn,Alが例示されている。
これらはすべて酸化され易いものである。
The second problem is the electrode material. In his invention, the electrodes need to make ohmic contact with each organic layer. In the above-mentioned paper, it is written that V OC decreases in a device structure in which the organic layer is inverted. This is presumably because the ohmic contact was damaged. However, the stability of the metal material becomes a problem in the structure in which ohmic contact is achieved. This is because a metal that can make contact with an electron-accepting organic substance needs to have a low work function. In fact
In, Ag, Sn, and Al are exemplified in the patent.
All of these are easily oxidized.

【0018】本発明の目的は、透光性の高い電極を入射
側に使用し、安定性の高い電極材料を使用することがで
き、さらに、有機光起電力素子としては分光感度域が広
くかつ高い変換効率を与える素子を提供することにあ
る。
The object of the present invention is to use an electrode having a high light-transmitting property on the incident side, and to use an electrode material having a high stability. Further, as an organic photovoltaic element, the spectral sensitivity range is wide and It is to provide an element which gives high conversion efficiency.

【0019】[0019]

【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、少なくとも入射光側から電子受
容性有機物層、電子供与性有機物層の連続した2つの層
からなる部分を含む光起電力素子において、入射光側透
光性電極と電子受容性有機物層との間にペリレンテトラ
カルボン酸ジアルキルイミド顔料層を設けることにより
特に分光感度域が広がった有機光起電力素子としては高
い変換特性が提供できることを見いだし、本発明に至っ
た。
In order to achieve the above object, as a result of intensive studies, as a result, an electron-accepting organic material layer and an electron donor are provided between at least two incident light-side electrodes between two electrodes having at least light-transmitting side. In a photovoltaic device including a portion of two continuous organic organic material layers, by providing a perylenetetracarboxylic acid dialkylimide pigment layer between the incident light side transparent electrode and the electron-accepting organic material layer, It was found that an organic photovoltaic element having a wide spectral sensitivity range can provide high conversion characteristics, and the present invention has been completed.

【0020】すなわち、本発明は、入射光側が少なくと
も透光性である2つの電極の間に、少なくとも入射光側
から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含む光起電力素子において、
入射光側透光性電極と電子受容性有機物層との間にペリ
レンテトラカルボン酸ジアルキルイミド顔料層を設ける
ことを特徴とする光起電力素子を要旨とするものであ
る。
That is, in the present invention, a portion composed of two continuous layers of at least an electron-accepting organic substance layer and an electron-donating organic substance layer from at least the incident light side between two electrodes having at least light transmitting properties on the incident light side. In a photovoltaic element including
A gist of a photovoltaic element is that a perylenetetracarboxylic acid dialkylimide pigment layer is provided between an incident light side transparent electrode and an electron-accepting organic material layer.

【0021】本発明の光起電力素子の構成例を図1〜4
に示す。
Examples of the structure of the photovoltaic element of the present invention are shown in FIGS.
Shown in.

【0022】ここで、支持体は背面電極側にあってもよ
い。
Here, the support may be on the back electrode side.

【0023】また、本発明の透光性n型無機半導体層が
挿入された態様として図2,4のものが挙げられる。
As an embodiment in which the translucent n-type inorganic semiconductor layer of the present invention is inserted, there is one shown in FIGS.

【0024】本発明の素子構造の特徴は入射光側が少な
くとも透光性である2つの電極の間に、少なくとも入射
光側から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含む光起電力素子におい
て、入射光側透光性電極と電子受容性有機物層との間に
ペリレンテトラカルボン酸ジアルキルイミド顔料層を設
けたことにある。この構成により、単に電子受容性有機
物層と電子供与性有機物層を積層するよりも分光感度域
が広がり、高い変換特性が得られることが見いだされ
た。光起電力素子の変換効率(n)は次式によって表さ
れる。
The element structure of the present invention is characterized in that, between two electrodes having at least a light-transmitting property on the incident light side, at least two layers of an electron-accepting organic material layer and an electron-donating organic material layer are provided from the incident light side. In the photovoltaic device including the portion, a perylene tetracarboxylic acid dialkylimide pigment layer is provided between the incident light side translucent electrode and the electron accepting organic material layer. It was found that with this configuration, the spectral sensitivity range is expanded and a high conversion characteristic is obtained as compared with simply stacking an electron-accepting organic material layer and an electron-donating organic material layer. The conversion efficiency (n) of the photovoltaic element is represented by the following equation.

【0025】[0025]

【数1】 [Equation 1]

【0026】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。
In the above equation, V OC is the voltage when open, J SC
Is a current at the time of short circuit, and ff is a value showing a factor of a voltage-current curve at the time of light irradiation called a fill factor. Pin
Is the incident light energy.

【0027】本素子においては、変換効率の因子のうち
特にJSCの向上がみられる。一般的に電子受容性有機物
層、電子供与性有機物層を積層した光起電力素子では、
各波長の量子効率はそれぞれの層の光吸収及び光導電性
に依存し、この量子効率と入射光スペクトルの積分値が
SCとして現れる。従って、電子受容性有機物層、電子
供与性有機物層界面でいかに広い波長域の光をどれだけ
多く呼吸するか、またそれぞれの層の光導電性能が特に
重要である。本発明の素子では、少なくとも入射光側か
ら透光性電極/ペリレンテトラカルボン酸ジアルキルイ
ミド顔料層/電子受容性有機物層/電子供与性有機物層
を積層した構成で、ペリレンテトラカルボン酸ジアルキ
ルイミド顔料層により吸収された光に伴う光電流が発生
し、400から600nmの量子効率が上昇し、分光感
度域の広がり、JSCの向上が図られている。
In this device, J SC is particularly improved among the factors of the conversion efficiency. Generally, in a photovoltaic device in which an electron-accepting organic compound layer and an electron-donating organic compound layer are laminated,
The quantum efficiency at each wavelength depends on the light absorption and photoconductivity of each layer, and the integrated value of this quantum efficiency and the incident light spectrum appears as J SC . Therefore, how much light in a wide wavelength range is breathed at the interface between the electron-accepting organic material layer and the electron-donating organic material layer, and the photoconductive performance of each layer are particularly important. In the device of the present invention, at least the translucent electrode / perylenetetracarboxylic acid dialkylimide pigment layer / electron-accepting organic material layer / electron-donating organic material layer is laminated from at least the incident light side, and the perylenetetracarboxylic acid dialkylimide pigment layer is laminated. A photocurrent is generated due to the absorbed light, the quantum efficiency of 400 to 600 nm is increased, the spectral sensitivity region is widened, and J SC is improved.

【0028】上記のペリレンテトラカルボン酸ジアルキ
ルイミド顔料層により吸収された光に伴う光電流が発生
した理由については現在のところ明らかになっていない
が、例えば次のような要因によるものと予測される。
The reason why the photocurrent accompanied by the light absorbed by the above-mentioned perylenetetracarboxylic acid dialkylimide pigment layer is not yet known, but it is expected to be due to the following factors, for example. ..

【0029】(a)ペリレンテトラカルボン酸ジアルキ
ルイミド顔料層で吸収された光が電子受容性有機物層ま
たは電子供与性有機物層にエネルギー移動して電荷発生
に寄与した。
(A) The light absorbed by the perylenetetracarboxylic acid dialkylimide pigment layer transferred energy to the electron-accepting organic material layer or the electron-donating organic material layer, and contributed to the generation of charges.

【0030】(b)ペリレンテトラカルボン酸ジアルキ
ルイミド顔料層で吸収された光によりそこで生じた励起
子が電子受容性有機物層と電子供与性有機物層の接合界
面まで移動して電荷発生した。
(B) Due to the light absorbed by the perylenetetracarboxylic acid dialkylimide pigment layer, excitons generated therein move to the junction interface between the electron-accepting organic material layer and the electron-donating organic material layer, and an electric charge is generated.

【0031】(c)ペリレンテトラカルボン酸ジアルキ
ルイミド顔料層と電子受容性有機物層との間に接合がで
き、そのためその界面に高い内部電界が生じ、結果とし
てペリレンテトラカルボン酸ジアルキルイミド顔料層/
電子受容性有機物層/電子供与性有機物層の両方の界面
で電荷が発生するようになった。
(C) A bond can be formed between the perylenetetracarboxylic acid dialkylimide pigment layer and the electron-accepting organic compound layer, so that a high internal electric field is generated at the interface, and as a result, the perylenetetracarboxylic acid dialkylimide pigment layer /
Charges are now generated at both the electron-accepting organic material layer / electron-donating organic material layer interface.

【0032】本発明で用いられるペリレンテトラカルボ
ン酸ジアルキルイミド顔料層としては、ペリレンテトラ
カルボン酸ジメチルイミド顔料、ペリレンテトラカルボ
ン酸ジエチルイミド顔料、ペリレンテトラカルボン酸ジ
プロピルイミド顔料、ペリレンテトラカルボン酸ジブチ
ルイミド顔料等が挙げられる。
The perylenetetracarboxylic acid dialkylimide pigment layer used in the present invention includes perylenetetracarboxylic acid dimethylimide pigment, perylenetetracarboxylic acid diethylimide pigment, perylenetetracarboxylic acid dipropylimide pigment, and perylenetetracarboxylic acid dibutylimide. Examples include pigments.

【0033】この層の膜厚は50〜3000Åが適当
で、蒸着、スピンコート、ディッピング等の方法で製膜
される。この中で、薄膜化、均一化には蒸着が好まし
い。
A suitable thickness of this layer is 50 to 3000 liters, and it is formed by a method such as vapor deposition, spin coating and dipping. Among these, vapor deposition is preferable for thinning and uniforming.

【0034】さらに、n型無機半導体層の存在により、
OC,JSC,ffの改善による変換効率の向上と短絡の
低減が達成される。この様な効果が生じる理由について
は正確には不明であるが以下のことが考えられる。
Further, due to the presence of the n-type inorganic semiconductor layer,
The improvement of V OC , J SC , and ff achieves the improvement of conversion efficiency and the reduction of short circuit. Although the reason why such an effect occurs is not exactly known, the following can be considered.

【0035】1)変換効率の向上 a)透明電極としては、通常ITOの様なフェルミレベ
ルが低い材料が用いられる。このため、n型無機半導体
層がない場合、電子受容性有機物層と透明電極との間で
ショットキー接合が形成される。この接合は、電子受容
性有機物層から透明電極へ電子が移動する際にエネルギ
障壁として作用する。n型無機半導体層が存在すると、
透明電極/n型無機半導体層、n型無機半導体層/電子
受容性有機物層の接触は、各々、オーミック接触を達成
し、電子の移動がスムーズになる。
1) Improvement of conversion efficiency a) A material having a low Fermi level such as ITO is usually used for the transparent electrode. Therefore, when there is no n-type inorganic semiconductor layer, a Schottky junction is formed between the electron-accepting organic compound layer and the transparent electrode. This junction acts as an energy barrier when electrons move from the electron-accepting organic material layer to the transparent electrode. When the n-type inorganic semiconductor layer is present,
The contact of the transparent electrode / n-type inorganic semiconductor layer and the contact of the n-type inorganic semiconductor layer / electron-accepting organic material layer each achieve ohmic contact, so that the electron transfer is smooth.

【0036】b)短絡の確率を低くすることができるた
め、有機層の薄膜化が達成され量子効率の向上につなが
る。
B) Since the probability of short circuit can be reduced, the thinning of the organic layer is achieved and the quantum efficiency is improved.

【0037】c)n型無機半導体層から電子受容性有機
物層へ暗時に電子が供給され、電子受容性有機物層と電
子供与性有機物層の界面に生成する内部電界強度が強化
される。
C) Electrons are supplied from the n-type inorganic semiconductor layer to the electron-accepting organic compound layer in the dark, and the internal electric field strength generated at the interface between the electron-accepting organic compound layer and the electron-donating organic compound layer is enhanced.

【0038】2)短絡の低減 a)透明電極層のエッジ部の段差(ITOを用いると1
000Å程度以上が普通)がn型無機半導体層の存在で
ゆるやかとなり、この部分での両電極間の短絡の確率が
低減する。
2) Reduction of short circuit a) Step difference at the edge portion of the transparent electrode layer (1 when ITO is used)
However, the presence of the n-type inorganic semiconductor layer becomes gradual, and the probability of short circuit between both electrodes at this portion is reduced.

【0039】b)例えば電子受容性有機物層にピンホー
ルが存在しても、それと接した電子供与性有機物層がn
型無機半導体層とpn接合を形成し、電子受容性有機物
層のピンホールの影響を消失させる形となる。電子供与
性有機物層にピンホールが存在する場合も同様の効果
が、背面電極と電子受容性有機物層の間で生じる。この
ため、短絡が観測されづらくなる。
B) For example, even if a pinhole is present in the electron-accepting organic compound layer, the electron-donating organic compound layer in contact with the pinhole is n
A pn junction is formed with the type inorganic semiconductor layer to eliminate the effect of pinholes in the electron-accepting organic material layer. Similar effects occur between the back electrode and the electron-accepting organic material layer when pinholes are present in the electron-donating organic material layer. Therefore, it becomes difficult to observe a short circuit.

【0040】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。
Next, various materials, film thicknesses and the like used in the photovoltaic element of the present invention will be described.

【0041】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。
As the transparent insulating support used in the present invention, glass, plastic film or the like is used.

【0042】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100〜10
000Åである。
As the transparent electrode used in the present invention, indium tin oxide (ITO), tin oxide, indium oxide or the like is used. Preferred thickness is 100-10
It is 000Å.

【0043】本発明において使用する透光性n型無機半
導体層には、酸化亜鉛、3価の金属がドープされた酸化
亜鉛、Cds、酸化チタン、リンをドープしたアモルフ
ァスシリコン等で酸化亜鉛、Cds等が好ましい。層の
厚さは10〜10000Åが好ましい。
The translucent n-type inorganic semiconductor layer used in the present invention comprises zinc oxide, zinc oxide doped with a trivalent metal, Cds, titanium oxide, amorphous silicon doped with phosphorus, etc., and zinc oxide, Cds. Etc. are preferred. The layer thickness is preferably 10 to 10000Å.

【0044】本発明において用いる電子受容性有機物層
としては、前記のペリレンテトラカルボン酸ジフェニル
イミド顔料、ペリレンテトラカルボン酸ビス(3,5−
ジメチルフェニル)イミド顔料、ペリレンテトラカルボ
ン酸ビス(3−クロロフェニル)イミド顔料等のペリレ
ンテトラカルボン酸ジアリールイミド顔料ペリレンテト
ラカルボン酸ジフェニルイミダゾール顔料等のペリレン
テトラカルボン酸ジイミダゾール顔料フラバンスロン、
ブロムアンスアンスロン等の多環キノン顔料、アントラ
キノンアクリドン顔料、ナフタレンテトラカルボン酸ジ
イミダゾール顔料、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2,4,7−
トリニトロフルオレノン、テトラシアノキノジメタン、
テトラシアノエチレン、ジフェノキノン等のアクセプタ
ーこれらは蒸着、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。
The electron-accepting organic material layer used in the present invention includes the above-mentioned perylenetetracarboxylic acid diphenylimide pigment and perylenetetracarboxylic acid bis (3,5-
Perylenetetracarboxylic acid diarylimide pigments such as dimethylphenyl) imide pigments and perylenetetracarboxylic acid bis (3-chlorophenyl) imide pigments Perylenetetracarboxylic acid diimidazole pigments flavanthron such as perylenetetracarboxylic acid diphenylimidazole pigments
Bromanthanthrone and other polycyclic quinone pigments, anthraquinone acridone pigments, naphthalene tetracarboxylic acid diimidazole pigments, crystal violet, methyl violet, malachite green dyes 2, 4, 7-
Trinitrofluorenone, tetracyanoquinodimethane,
Acceptors such as tetracyanoethylene and diphenoquinone These are deposited by vapor deposition, spin coating or dipping. Vapor deposition is preferred for thinning and uniforming.

【0045】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。
The film thickness of the electron-accepting organic compound layer (I) of the present invention is preferably 50 to 3000 Å.

【0046】本発明に使用する電子供与性有機物層
(I)、(II)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,M
g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、希土類ジフタロシアニン、ナフタロシアニン、イン
ジゴ、チオインジゴ系顔料(PigmentBlue
66,Pigment Violet 36等)、キナ
クリドン系顔料(Pigment Violet 1
9,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、ピラジリン化合物、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)、ポリピロー
ル、ポリアニリン、ポリチオフェン等の共役系導電性高
分子等が用いられる。これらの層は蒸着、スピンコー
ト、ディッピング等での方法で製膜される。薄膜化、均
一化には蒸着が好ましい。電子供与性有機物層の適当な
膜厚は電子供与性有機物層(I)では30〜300Åが
適当である。300Åを越えると、JSCの増大がみられ
ず、又30Å未満では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(II)では適当な膜厚
は、50〜3000Åである。
The electron-donating organic compound layers (I) and (II) used in the present invention include phthalocyanine pigments (having a central metal of Cu, Zn, Co, Ni, Pb, Pt, Fe, M).
trivalent metal phthalocyanine, chlorinated copper phthalocyanine, and chlorinated zinc phthalocyanine, to which a halogen atom is coordinated, such as divalent compounds such as g, metal-free phthalocyanine, aluminum chlorophthalocyanine, indium chlorophthalocyanine, indium bromophthalocyanine, gallium chlorophthalocyanine, etc. , Other, oxygen-coordinated phthalocyanines such as vanadyl phthalocyanine, titanyl phthalocyanine, rare earth diphthalocyanines, naphthalocyanines, indigo, thioindigo pigments (PigmentBlue)
66, Pigment Violet 36, etc.), quinacridone-based pigment (Pigment Violet 1)
9, Pigment Red 122), dyes such as merocyanine compounds, cyanine compounds, and squarylium compounds, and charge transfer agents used in organic electrophotographic photoreceptors (hydrazone compounds, pyrazirine compounds, triphenylmethane compounds, triphenylamine compounds, etc.), Conjugated conductive polymers such as polypyrrole, polyaniline, and polythiophene are used. These layers are formed by a method such as vapor deposition, spin coating and dipping. Vapor deposition is preferred for thinning and uniforming. The electron donating organic material layer (I) has an appropriate film thickness of 30 to 300 Å. If it exceeds 300 Å, J SC does not increase, and if it is less than 30 Å, the light absorption efficiency of the layer itself decreases, and J SC
Is reduced. A suitable film thickness of the electron donating organic compound layer (II) is 50 to 3000 Å.

【0047】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、とくにAuは安定で好ま
しい。この金属の膜厚は50〜3000Åが好ましい。
As the back electrode used in the present invention, a metal having a high work function such as Au, Pt, Ni, Pd, Cu, Cr or Ag is used, and Au is particularly preferable because it is stable. The film thickness of this metal is preferably 50 to 3000 Å.

【0048】[0048]

【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。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.

【0049】実施例1 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1
500Åの厚さで設けた。その上に、真空蒸着法でペリ
レンテトラカルボン酸ジメチルイミド顔料(例示構造式
No.A−1)を約390Åの厚さで、次いで電子受容
性物質として下記構造式(1)で示されるフラバンスロ
ンを約140Åの厚さで、次いでアルミニウムクロルフ
タロシアニン(AlClPc)を約410Å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。
Example 1 Well-cleaned ITO glass (Matsuzaki Vacuum, 30Ω / □)
When the substrate temperature is about 250 ° C., argon is used as an introduction gas, and the zinc oxide is about 1 by RF magnetron sputtering.
It was provided with a thickness of 500Å. Then, a perylene tetracarboxylic acid dimethylimide pigment (exemplary structural formula No. A-1) was formed in a thickness of about 390Å by a vacuum deposition method, and then flavanthrone represented by the following structural formula (1) as an electron accepting substance. Was provided with a thickness of about 140Å, and then aluminum chlorophthalocyanine (AlClPc) was provided with a thickness of about 410Å, on which gold was vacuum-deposited. The area formed by ITO and gold was 0.25 cm 2 . Lead wires were attached to the two electrodes with silver paste.

【0050】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=0.39
V,JSC=1.40mA/cm2,ff=0.40とな
り変換効率0.288%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。
On the ITO side of this device, 75 mW / cm 2
The conversion efficiency was measured by applying a voltage swept at 6 mV / s while irradiating the white light of V oc = 0.39.
V, J SC = 1.40 mA / cm 2 , ff = 0.40, and a conversion efficiency of 0.288% was obtained. This value is large for an organic photovoltaic element.

【0051】[0051]

【化1】 [Chemical 1]

【0052】実施例2 実施例1のペリレンテトラカルボン酸ジメチルイミド顔
料を約390Åの厚さで、次いで電子受容性物質(II)
としてフラバンスロンを約140Åの厚さで、次いでA
lClPc層を190Åとし、次いで2,7−ジメチル
キナクリドン(QA−ME)を440Å設けた以外は実
施例1と同様に素子を作製し、変換効率を測定した。そ
の結果、VOC=0.47V,JSC=1.92mA/cm
2,ff=0.48となり変換効率0.581%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。
Example 2 The perylenetetracarboxylic acid dimethylimide pigment of Example 1 was applied at a thickness of about 390Å and then the electron-accepting substance (II).
Flavanthlon with a thickness of about 140Å, then A
A device was prepared in the same manner as in Example 1 except that the lClPc layer was set to 190Å and then 440Å of 2,7-dimethylquinacridone (QA-ME) was provided, and the conversion efficiency was measured. As a result, V OC = 0.47 V, J SC = 1.92 mA / cm
2 , ff = 0.48, and a conversion efficiency of 0.581% was obtained. This value is large for an organic photovoltaic element.

【0053】比較例1 実施例1のペリレンテトラカルボン酸ジメチルイミド顔
料層を設けずに、フラバンスロンを約310Åの厚さ
で、次いでAlClPc層を390Å設けた以外は実施
例1と同様に素子を作製し、変換効率を測定した。その
結果、VOC=0.43V,JSC=0.842mA/cm
2,ff=0.44となり変換効率0.213%で実施
例1、2に比べ明らかに低い値であった。
Comparative Example 1 A device was prepared in the same manner as in Example 1 except that the perylenetetracarboxylic acid dimethylimide pigment layer of Example 1 was not provided, flavanthrone was formed to a thickness of about 310 Å, and then an AlClPc layer was provided to 390 Å. It was prepared and the conversion efficiency was measured. As a result, V OC = 0.43 V, J SC = 0.842 mA / cm
2 , ff = 0.44, and the conversion efficiency was 0.213%, which was clearly lower than those in Examples 1 and 2.

【0054】実施例1、2、比較例1の素子にITO側
より電極透過後のフォトン数が1014個になるように各
波長の光量を調節し単色光を入射し、この時の短絡状態
での光電流より量子効率を求めた。この分光感度スペク
トルを図5に示す。実施例1、2は、比較例1に比べフ
ラバンスロン、AlClPcの吸収がほとんどない54
0から580nm付近で量子効率が著しく上昇し、分光
感度がフラットになっている。これは、ペリレンテトラ
カルボン酸ジメチルイミド顔料層で吸収された光がなん
らかの形で光電流として取り出されたためである。
The light amount of each wavelength was adjusted from the ITO side to the devices of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 so that the number of photons after passing through the electrode was 10 14 , and monochromatic light was made incident. The quantum efficiency was calculated from the photocurrent at. This spectral sensitivity spectrum is shown in FIG. Examples 1 and 2 have almost no absorption of flavanthrone and AlClPc as compared with Comparative Example 54.
The quantum efficiency is remarkably increased around 0 to 580 nm, and the spectral sensitivity is flat. This is because the light absorbed by the perylene tetracarboxylic acid dimethylimide pigment layer was extracted as a photocurrent in some form.

【0055】実施例3 実施例1のペリレンテトラカルボン酸ジメチルイミド顔
料を約460Åの厚さで、次いで電子受容性物質として
ペリレンテトラカルボン酸ジフェニルイミダゾール顔料
[下記構造式(2)]を約150Åの厚さで、次いでA
lClPc層を430Å設けた以外は実施例1と同様に
素子を作製し、変換効率を測定した。その結果、VOC
0.47V,JSC=1.80mA/cm2,ff=0.
43となり変換効率0.480%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。比較例2
の2層構成に比べJSC、変換効率が明らかに高く、特に
ペリレンテトラカルボン酸ジメチルイミド顔料の吸収に
よる500から600nmの量子効率が上昇していた。
Example 3 The perylene tetracarboxylic acid dimethylimide pigment of Example 1 was used in a thickness of about 460 Å, and then the perylene tetracarboxylic acid diphenyl imidazole pigment [the following structural formula (2)] was used as an electron accepting substance in an amount of about 150 Å. By thickness, then A
A device was prepared in the same manner as in Example 1 except that the lClPc layer was provided at 430Å, and the conversion efficiency was measured. As a result, V OC =
0.47 V, J SC = 1.80 mA / cm 2 , ff = 0.
43, and a conversion efficiency of 0.480% was obtained. This value is large for an organic photovoltaic element. Comparative example 2
Compared with the two-layer structure of J.sub.2 , the conversion efficiency was clearly higher, and in particular, the quantum efficiency of 500 to 600 nm was increased by the absorption of the perylenetetracarboxylic acid dimethylimide pigment.

【0056】[0056]

【化2】 [Chemical 2]

【0057】(トランス体、シス体の混合) 比較例2 実施例3のペリレンテトラカルボン酸ジメチルイミド顔
料層を設けずに、ペリレンテトラカルボン酸ジフェニル
イミダゾール顔料を約350Åの厚さで、次いでAlC
lPc層を380Åを設けた以外は実施例1と同様に素
子を作製し、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0.196%であった。
(Mixture of trans isomer and cis isomer) Comparative Example 2 Without providing the perylenetetracarboxylic acid dimethylimide pigment layer of Example 3, the perylenetetracarboxylic acid diphenylimidazole pigment was applied at a thickness of about 350 Å and then AlC.
A device was prepared in the same manner as in Example 1 except that the 1Pc layer was provided at 380Å, and the conversion efficiency was measured. As a result, V OC =
0.37 V, J SC = 1.21 mA / cm 2 , ff = 0.
The conversion efficiency was 33 and the conversion efficiency was 0.196%.

【0058】実施例4 実施例1のペリレンテトラカルボン酸ジメチルイミド顔
料を約380Åの厚さで、次いで電子受容性物質として
アントラキノンアクリドン顔料(下記構造式(3))を
約150Åの厚さで、次いでAlClPc層を140Å
の厚さで、次いでQA−ME0440Aの厚さで設けた
以外は実施例1と同様に素子を作製し、変換効率を測定
した。その結果、VOC=0.36V,JSC=1.21m
A/cm2,ff=0.42となり変換効率0.240
%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。比較例3の2層構成に比べJSC、変換効
率が明らかに高く、特にペリレンテトラカルボン酸ジメ
チルイミド顔料の吸収による500から600nmの量
子効率が上昇していた。
Example 4 The perylenetetracarboxylic acid dimethylimide pigment of Example 1 was used in a thickness of about 380Å, and then the anthraquinone acridone pigment (the following structural formula (3)) was used as an electron acceptor in a thickness of about 150Å. , Then AlClPc layer 140Å
A device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the device was provided with the thickness of QA-ME0440A, and the conversion efficiency was measured. As a result, V OC = 0.36 V, J SC = 1.21 m
A / cm 2 , ff = 0.42 and conversion efficiency 0.240
%was gotten. This value is large for an organic photovoltaic element. Compared with the two-layer structure of Comparative Example 3, the J SC and the conversion efficiency were obviously higher, and in particular, the quantum efficiency of 500 to 600 nm was increased due to the absorption of the perylenetetracarboxylic acid dimethylimide pigment.

【0059】[0059]

【化3】 [Chemical 3]

【0060】比較例3 実施例4のペリレンテトラカルボン酸ジメチルイミド顔
料層を設けずに、アントラキノンアクリドン顔料を約3
70Åの厚さで、次いでAlClPc層を410Åの厚
さで設け、QA−MEを設けない以外は実施例1と同様
に素子を作製し、変換効率を測定した。その結果、Vo
c=0.24V,Jsc=0.730mA/cm2,f
f=0.39となり変換効率0.090%であった。
Comparative Example 3 About 3 parts of the anthraquinone acridone pigment was prepared without providing the perylenetetracarboxylic acid dimethylimide pigment layer of Example 4.
A device was prepared in the same manner as in Example 1 except that an AlClPc layer was provided at a thickness of 70Å, then an AlClPc layer was provided at a thickness of 410Å, and QA-ME was not provided, and the conversion efficiency was measured. As a result, Vo
c = 0.24 V, Jsc = 0.730 mA / cm 2 , f
f = 0.39 and the conversion efficiency was 0.090%.

【0061】実施例5 実施例1のペリレンテトラカルボン酸ジメチルイミド顔
料を約340Åの厚さで、次いで電子受容性物質として
ナフタレンテトラカルボン酸ジフェニルイミダゾール顔
料[下記構造式(4)]を約150Åの厚さで、次いで
AlClPc層を480Å設けた以外は実施例1と同様
に素子を作製し、変換効率を測定した。その結果、VOC
=0.48V,JSC=1.25mA/cm2,ff=
0.39となり変換効率0.313%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。比較
例4の2層構成に比べJSC、変換効率が明らかに高く、
特にペリレンテトラカルボン酸ジメチルイミド顔料の吸
収による500から600nmの量子効率が上昇してい
た。
Example 5 The perylene tetracarboxylic acid dimethylimide pigment of Example 1 was used in a thickness of about 340 Å, and then naphthalene tetracarboxylic acid diphenyl imidazole pigment [the following structural formula (4)] was used as an electron accepting substance in an amount of about 150 Å. A device was prepared in the same manner as in Example 1 except that an AlClPc layer having a thickness of 480 Å was provided next, and the conversion efficiency was measured. As a result, V OC
= 0.48 V, J SC = 1.25 mA / cm 2 , ff =
The conversion efficiency was 0.39, and the conversion efficiency was 0.313%. This value is large for an organic photovoltaic element. Compared with the two-layer structure of Comparative Example 4, J SC , the conversion efficiency is obviously higher,
In particular, the quantum efficiency of 500 to 600 nm was increased due to the absorption of the perylenetetracarboxylic acid dimethylimide pigment.

【0062】[0062]

【化4】 [Chemical 4]

【0063】比較例4 実施例5のペリレンテトラカルボン酸ジメチルイミド顔
料層を設けずに、ナフタレンテトラカルボン酸ジフェニ
ルイミダゾール顔料を約360Åの厚さで、次いでAl
ClPc層を480Åを設けた以外は実施例1と同様に
素子を作製し、変換効率を測定した。その結果、VOC
0.43V,JSC=0.849mA/cm2,ff=
0.32となり変換効率0.155%であった。
Comparative Example 4 The naphthalenetetracarboxylic acid diphenylimidazole pigment of Example 5 was formed without providing the perylenetetracarboxylic acid dimethylimide pigment layer of Example 5 and then Al
A device was prepared in the same manner as in Example 1 except that the ClPc layer was provided at 480Å, and the conversion efficiency was measured. As a result, V OC =
0.43 V, J SC = 0.849 mA / cm 2 , ff =
The conversion efficiency was 0.32 and the conversion efficiency was 0.155%.

【0064】実施例6 実施例1のペリレンテトラカルボン酸ジメチルイミド顔
料を約370Åの厚さで、次いで電子受容性物質として
ブロムアンスアンスロン(下記構造式(5))を約11
0Åの厚さで、次いでAlClPc層を440Å設けた
以外は実施例1と同様に素子を作製し、変換効率を測定
した。その結果、VOC=0.44V,JSC=1.55m
A/cm2,ff=0.41となり変換効率0.368
%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。比較例5の2層構成に比べJSC、変換効
率が明らかに高く、特にペリレンテトラカルボン酸ジメ
チルイミド顔料の吸収による500から600nmの分
光感度が上昇していた。
Example 6 The perylenetetracarboxylic acid dimethylimide pigment of Example 1 was used in a thickness of about 370Å, and then Bromanthanthrone (the following structural formula (5)) as an electron accepting substance was used in an amount of about 11
A device was prepared in the same manner as in Example 1 except that an AlClPc layer having a thickness of 0Å and then 440Å was provided, and the conversion efficiency was measured. As a result, V OC = 0.44 V, J SC = 1.55 m
A / cm 2 , ff = 0.41 and conversion efficiency 0.368
%was gotten. This value is large for an organic photovoltaic element. Compared with the two-layer structure of Comparative Example 5, J SC and conversion efficiency were obviously higher, and the spectral sensitivity at 500 to 600 nm was increased due to absorption of the perylenetetracarboxylic acid dimethylimide pigment.

【0065】[0065]

【化5】 [Chemical 5]

【0066】比較例5 実施例6のペリレンテトラカルボン酸ジメチルイミド顔
料層を設けずに、ブロムアンスアンスロンを約220Å
の厚さで、次いでAlClPc層を430Åを設けた以
外は実施例1と同様に素子を作製し、変換効率を測定し
た。その結果、VOC=0.26V,JSC=0.850m
A/cm2,ff=0.36となり変換効率0.109
%であった。
Comparative Example 5 Bromanthanthrone of about 220 Å was prepared without providing the perylenetetracarboxylic acid dimethylimide pigment layer of Example 6.
A device was prepared in the same manner as in Example 1 except that an AlClPc layer of 430 Å was provided next, and the conversion efficiency was measured. As a result, V OC = 0.26 V, J SC = 0.850 m
A / cm 2 , ff = 0.36 and conversion efficiency 0.109
%Met.

【0067】[0067]

【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。
The effects of the photovoltaic device of the present invention are summarized as follows.

【0068】入射光側が少なくとも透光性である2つの
電極の間に、少なくとも入射光側から電子受容性有機物
層、電子供与性有機物層の連続した2つの層からなる部
分を含む光起電力素子において、入射光側透光性電極と
電子受容性有機物層との間にペリレンテトラカルボン酸
ジアルキルイミド顔料層を設けることにより特に分光感
度域が広がった有機光起電力素子としては高い変換特性
を実現することができる。
Photovoltaic device including a portion composed of two continuous layers of an electron-accepting organic material layer and an electron-donating organic material layer from at least the incident light side between two electrodes having at least the light transmitting side on the incident light side. In the above, by providing a perylene tetracarboxylic acid dialkylimide pigment layer between the incident light side translucent electrode and the electron-accepting organic material layer, high conversion characteristics are realized as an organic photovoltaic element with a particularly wide spectral sensitivity range. can do.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の光起電力素子の層構成の説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of a layer structure of a photovoltaic element of the present invention.

【図2】同別の層構成の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of another layer structure.

【図3】同さらに別の層構成の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of still another layer configuration.

【図4】同さらに別の層構成の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of still another layer configuration.

【図5】実施例1、2と比較例1における量子効率と波
長との関係を示すグラフ。
5 is a graph showing the relationship between quantum efficiency and wavelength in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永井 一清 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Issei Nagai 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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、少なくとも入射光側から電子受容性有機
物層、電子供与性有機物層の連続した2つの層からなる
部分を含む光起電力素子において、入射光側透光性電極
と電子受容性有機物層との間にペリレンテトラカルボン
酸ジアルキルイミド顔料層を設けることを特徴とする光
起電力素子。
1. A photovoltaic device comprising a portion composed of two continuous layers of at least an electron-accepting organic compound layer and an electron-donating organic compound layer from at least the incident light side between two electrodes having at least a light transmitting property on the incident light side. In the power element, a photovoltaic element characterized in that a perylene tetracarboxylic acid dialkylimide pigment layer is provided between the incident light side transparent electrode and the electron-accepting organic material layer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007134444A (en) * 2005-11-09 2007-05-31 Japan Advanced Institute Of Science & Technology Hokuriku Solar cell
CN112661778A (en) * 2020-12-30 2021-04-16 中节能万润股份有限公司 Boron-containing aryl imide organic electroluminescent material and application thereof

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JP2007134444A (en) * 2005-11-09 2007-05-31 Japan Advanced Institute Of Science & Technology Hokuriku Solar cell
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