JPH0543193B2 - - Google Patents
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Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、キナクリドン顔料類の真空蒸着薄
膜をキヤリヤ発生層（以下単に「発生層」とい
う）とし、電子写真有機感光体におけるキヤリヤ
輸送材としてよく知られているピラゾリン誘導
体、ヒドラゾン誘導体等の樹脂分散薄膜をキヤリ
ヤ輸送層（以下単に「輸送層」という）とした発
生層／輸送層積層機能分離型有機太陽電池、より
詳しくは、光照射によりアルミニウム電極と発生
層との界面で電荷の生成分離を生じ、そこで生成
した正孔を発生層から輸送層へ注入し、輸送層を
通して対向電極へ輸送し、効率良く光起電力を提
供し得るサンドイツチ型の有機太陽電池に関する
ものである。 〔従来の技術〕 従来から、乾式有機太陽電池としてクロロフイ
ルの単分子膜や、ポリフイリン、メロシアニン、
フタロシアニン類などの天然、あるいは合成の色
素、顔料等の真空蒸着や、キヤスト法により薄膜
化した素子や、ポリアセチレン、ポリピロール、
ポリパラフエニレンスルフイドなどの導電性高分
子を用いた光起電力素子が公知である。 また、出願人は、先に電極基板上にキナクリド
ン顔料の樹脂分散薄膜層を形成し、この薄膜層上
にアルミニウム半透明電極を真空蒸着したサンド
イツチ型有機太陽電池（特願昭59−181520号）を
提案した。 〔発明の解決しようとする問題点〕 一般に、有機太陽電池を構成する光起電力材料
の薄膜化の方法は、工業的には大きく分けて樹脂
分散と真空蒸着が考えられる。 前者の樹脂分散による薄膜化は、電池の大面積
化、加工の容易さ、コストの低減などの利点を有
するが、エネルギー変換効率の面からは、後者の
真空蒸着による薄膜化に劣る。 逆に、後者は高変換効率という利点はあるが、
均一な薄膜は得難く、そのためピンホールができ
易く、１ケ所でもピンホールが存在するとサンド
イツチ型構造の両電極が短絡状態となつて、光起
電力セルは不良となつて必要以上の膜厚を有する
起電力素子しか得られないという問題がある。 これら有機太陽電池は、非晶質シリコンなどの
無機材料に比べ、そのエネルギー変換効率の低い
ことが大きな問題点であり、かつ耐久性や強い照
射光に対する不安定性や変換効率の劣化といつた
問題がある。 また、シヨツトキー障壁を利用した有機太陽電
池を設計する際、光照射によつて生成するキヤリ
ヤの分離に必要な空乏層幅を、光電変換材料の膜
厚とするのが最適であると考えられ、これが必要
以上の膜厚を有する素子である場合、太陽電池素
子全体の内部抵抗の増大につながり、逆に光電流
の損失を惹起することゝなる。 しかしながら、現在の真空蒸着法あるいは樹脂
分散法で薄膜を得ようとした場合、蒸着物の不均
一性によるピンホールの発生が最大の問題で、こ
の発生を防ぐには、どうしても必要以上の膜厚を
持つた太陽電池素子しか得られない。 さらに、このような従来の太陽電池素子を用い
る場合、シヨツトキー障壁を形成している金属側
からの光照射には有効であるが、対向電極側から
の光照射に対しては、これを構成する空乏層に関
与していない余分な光起電力材料部分の吸収によ
るフイルター効果のため、シヨツトキー障壁まで
入射光が到達せず、得られる光起電力は著しく低
下するという問題がある。 前記の特願昭59−181520号に係わる発明も、キ
ナクドリン顔料の樹脂分散膜を使用することによ
つてアルミニウム半透明電極と界面に形成される
シヨツトキー障壁に起因する光起電力を利用する
点では優れたものであるが、エネルギー変換効率
の面からは今一つ改良の余地を残しているもので
ある。 この発明はかゝる現状に鑑み、容易な加工によ
る太陽電池の大面積化を可能とし、経時劣化を小
さくし、かつ優れたエネルギー変換効率を持つた
太陽電池を得んとするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 前記目的を達成するため、この発明の有機太陽
電池は、二つの相対する電極間に、光照射による
光キヤリヤ発生能を有するキヤリヤ発生層と、該
キヤリヤ発生層で発生した光キヤリヤの輸送能を
有するキヤリヤ輸送層とを介在させ、前記キヤリ
ヤ発生層は、キナクリドン、２，９−ジメチルキ
ナクリドン、３，10−ジメチルオキシキナクリド
ン、４，11−ジメチルキナクリドン、２，９−ジ
メチルオキシキナクリドン、４，11−ジメチルオ
キシキナクリドン、３，10−ジクロルキナクリド
ン、２，４，９，11−テトラメチルキナクリド
ン、３，４，10，11−テトラメチルキナクリドン
から選ばれた１種もしくは２種以上のキナクリド
ン顔料の真空蒸着によりキヤリヤ輸送層に対する
薄膜として形成され、前記キヤリヤ輸送層は前記
キヤリヤ発生層の構成材料よりも、イオン化電位
が小さい正孔輸送能を有する化合物の１種もしく
は２種以上の樹脂分散薄膜で形成され、前記キヤ
リヤ発生層と接触する電極がその接触界面でシヨ
ツトキー障壁を形成しうる金属の真空蒸着による
半透明、もしく不透明電極であり、かつ前記キヤ
リヤ輸送層と接触する電極がその接触界面でオー
ミツク接触となりうる金属からなる透明電極であ
るあることを特徴とするものである。 この発明の有機太陽電池は、相対する電極の間
に発生層と輸送層の二層を設けた積層機能分離型
の有機太陽電池で、その構造の一例は概略第１図
に示すとおりである。 すなわち、第１図において、１は電極基板、２
は輸送層側電極を構成する金属層、３は輸送層、
４は発生層、５は発生層側電極である。 電極基板１は、例えばガラス、プラスチツク等
の材質からなる透明性の電極基板で、この電極基
板１の上面に酸化インジウム（In2O3）、金、銀、
白金などの仕事函数の大きい金属の層２を真空蒸
着などの方法で形成し、輸送層側電極としたもの
で、これら電極基板１および電極金属の材料は、
透明性を有し、輸送層３とオーミツク接触となる
材料であれば特に制限はなく、たとえば弾力性あ
る基板であつても差支えない。 前記輸送層３は、電極基板１上に正孔輸送能を
有する化合物と、樹脂との溶解液を塗布すること
によつて得られるもので、該輸送層３を構成する
正孔輸送材料としては、望ましくは電子写真有機
感光体において知られている正孔輸送層材料のう
ち、発生層材料であるキナクリドン顔料より小さ
なイオン化電位を有する化合物を必要に応じて選
定すればよく、たとえば次に化合物を有効なもの
として挙げることができる。 化合物（） 化合物（） 化合物（） 化合物（） 化合物（） これらのキヤリヤ輸送材料をポリエステル、ポ
リカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタ
クリレート等の汎用の樹脂と共に適当な溶剤に溶
解させ、スピンナーを用いたキヤスト法など適当
な方法で製膜することによつて輸送層３を得るこ
とができる。 この膜厚は特に限定されるものではないが、通
常好ましくは0.05〜2μｍ、特に好ましくは0.1〜
0.5μｍの範囲である。 一方、発生層４は、キナクリドン顔料の真空蒸
着法によつて得られるもので、具体的には、キナ
クリドン、２，９−ジメチルキナクリドン、３，
10−ジメチルオキシキナクリドン、４，11−ジメ
チルキナクリドン、２，９−ジメチルオキシキナ
クリドン、４，11−ジメチルオキシキナクリド
ン、３，10−ジクロルキナクリドン、２，４，
９，11−テトラメチルキナクリドン、３，４，
10，11−テトラメチルキナクリドン等を挙げるこ
とができ、これらから選ばれた１種もしくは２種
以上を使用することができ、発生層の膜厚は、通
常シヨツトキー障壁の空乏層幅から1000Å以内が
望ましい。 発生層側電極５は、アルミニウムを真空蒸着と
することによつて得られ、これは太陽電池素子と
して発生層側から光照射する際は半透明電極とす
ればよく、また輸送層側からのみ光照射する場合
には充分な膜厚を有する不透明電極として使用す
ることが望ましい。 〔作用〕 この発明は、赤色顔料としてフタロシアニン級
の堅牢性を有すると共に優れた化学安定性、耐侯
性を有し、かつ可視光領域において大きな吸光係
数を持つたキナクリドン顔料の真空蒸着膜を発生
層とし、かつ輸送層として例えばピラゾリン誘導
体あるいはヒドラゾン誘導体の樹脂分散膜を使用
した積層機能分離型有機太陽電池で、前記輸送層
を新たに設けることによつて、発生層の膜厚をシ
ヨツトキー障壁の空乏層幅に近い膜厚に設定した
場合、たとえピンホールが生じても通常の状態で
は絶縁体である前記輸送層の存在で両側電極の短
絡が起こらない。 したがつて、従来のセル作成技術に比較して加
工がきわめて容易となり、しかも蒸着顔料を最小
限の量で済ませることが可能である。 また、その結果、発生層側のみならず輸送層自
身の光吸収がなければ輸送層側からの光照射によ
つても入射光が空乏層まで到達し、充分な光起電
力が得られることになる。 とくに、この発明のように輸送層側電極に透明
性電極を用いた場合、輸送層側からの照射光の殆
んどが光キヤリヤ生成および分離に有効であると
同時に、対向アルミニウム電極を不透明とすれば
このアルミニウム電極による入射光の反射光をも
光キヤリヤ生成、分離に関与させることができ、
太陽電池素子全体としてより大きな変換効率を得
ることができる。 また、この発明の太陽電池は、キナクリドン顔
料を用いた前記特願昭59−181520号の樹脂分散型
有機太陽電池に比べて大きなエネルギー変換効率
が得られ、太陽電池素子として評価した場合、輸
送層側からの光照射において、照射光に対するエ
ネルギー効率約0.1％（照射光強度1.5ｍＷ／cm2、
550nｍ）が得られた。 また、発生層から輸送層への正孔注入の良好な
系を選択すれば、必要最小限の蒸着顔料で済み、
輸送層は本来絶縁層であるため、蒸着膜における
ピンホール等の発生は問題にならず、きわめて容
易にしかも安定したセルの作製が可能である 〔実施例〕 以下、実施例を掲げてこの発明の有機太陽電池
をより具体的に説明する。 なお、実施例において「部」とあるのは「重量
部」である。 実施例 １ 前記のキヤリヤ輸送能を有する化合物（）の
1.2部と、ポリエステル樹脂Vylon200（東洋紡績
株式会社の商品名）0.8部を、テトラヒドロフラ
ン100部に均一に溶解させた溶液を、酸化インジ
ウム（In2O3）からなる透明導電ガラス基板上に
滴下し、スピンナーを用いてキヤスト製膜し、輸
送層とした。輸送層の膜厚は約0.2μｍであつた。 さらに、その上に、２，９−ジメチルキナクリ
ドン顔料（Hostaperm Pink Ｅ、Hoechst社製）
を真空蒸着法により製膜し、約1500Åの発生層を
得た。 ついで、これにアルミニウムを真空蒸着し半透
明電極とした。（照射光に対する透過率TA1＝9.3
％） この太陽電池セルを、微小電流計（タケダ理研
TR 851）に接続し、キセノンランプからの単色
光（0.2ｍＷ／cm2）を酸化インジウム電極側から、
あるいはアルミニウム反透明電極側から照射した
ところ、第２図に示されるごとくアルミニウム半
透明名電極側から照射した場合、観測される短絡
光電流密度Jscの作用スペクトル曲線Ａは、約
580nｍの単色光に対し、最大の値となり、発生
層自身の吸収スペクトル（曲線Ｃ）とほぼ一致し
た。 一方、酸化インジウム電極側からの光照射の場
合のJscの吸収スペクトル曲線Ｂ、発生層のフイ
ルター効果のため、発生層の吸収スペクトル曲線
Ｃとは対応しない。 また、輸送層の吸収スペクトル（曲線Ｄ）よ
り、この測定波長の範囲では光吸収は殆んどない
ことがわかる。 これらの事実は、キナクリドン顔料を使用した
樹脂分散膜の発明である特願昭59−181520号の記
載と同様に、アルミニウム電極との界面における
シヨツトキー障壁の存在を示すものである。 こゝで用いたセルにフアンクシヨンジエネレー
ター（北斗電工社製HB−104）からの三角波
（0.025Hz）を用いて印加電圧Ｖに対する容量Ｃの
変化を求め、Mott−Schottkyプロツトの結果か
ら、拡散電位Vb＝0.79V、空乏層幅Ｗ（Ｖ＝０）＝
350Åが得られた。 また、こゝで用いたセルにアルミニウム半透明
電極側からメタルハライドランプ（250W）から
の白色光を干渉フイルターにより単色光（550n
ｍ、1.5ｍＷ／cm2）として照射した場合と、暗時
の場合について、それぞれ電流−電圧特性を測定
した。これを第３図に示す。 この第３図で判るように、暗時における整流特
性は良好で、光照射時には短絡光電流密度Jsc＝
2.88μA／cm2、開放端電圧Voc＝1.18V、フイルフ
アクターff＝0.24が得られ、アルミニウム半透明
電極透過光に対するエネルギー変換効率η′＝0.56
（％）が得られた。 この値は特願昭59−181520号で得られた２，９
−ジメチルキナクリドン顔料の樹脂分散膜系の場
合のη′＝0.34（％）に比べてかなりの改良がなさ
れているものである。 実施例 ２〜４ 実施例１と同様の方法で、２，９−ジメチルキ
ナクリドンを代えてキナクリドン、３，10−ジメ
チルキナクリドン、２，９−ジメチルオキシキナ
クリドンを用いてセルを作製し、実施例１と同様
にして測定した結果を前記実施例１の測定結果と
共に第１表に示す。 なお、発生層膜厚は約1500Å、輸送層膜厚は約
2000Åであり、照射光は、同様に550nｍ、1.5ｍ
Ｗ／cm2として照射したもので、エネルギー変換効
率は次の計算によつた。この計算における各記号
は、つぎの意味を示す。 η′（％）＝〔（Jsc×Voc×ff） ／（Io×TA1）〕×100 Jsc；短絡光電流密度、 Voc；開放端電圧、 ff；フイルフアクター、 TA1（％）；アルミニウム電極透過率 Io；照射光エネルギー
膜をキヤリヤ発生層（以下単に「発生層」とい
う）とし、電子写真有機感光体におけるキヤリヤ
輸送材としてよく知られているピラゾリン誘導
体、ヒドラゾン誘導体等の樹脂分散薄膜をキヤリ
ヤ輸送層（以下単に「輸送層」という）とした発
生層／輸送層積層機能分離型有機太陽電池、より
詳しくは、光照射によりアルミニウム電極と発生
層との界面で電荷の生成分離を生じ、そこで生成
した正孔を発生層から輸送層へ注入し、輸送層を
通して対向電極へ輸送し、効率良く光起電力を提
供し得るサンドイツチ型の有機太陽電池に関する
ものである。 〔従来の技術〕 従来から、乾式有機太陽電池としてクロロフイ
ルの単分子膜や、ポリフイリン、メロシアニン、
フタロシアニン類などの天然、あるいは合成の色
素、顔料等の真空蒸着や、キヤスト法により薄膜
化した素子や、ポリアセチレン、ポリピロール、
ポリパラフエニレンスルフイドなどの導電性高分
子を用いた光起電力素子が公知である。 また、出願人は、先に電極基板上にキナクリド
ン顔料の樹脂分散薄膜層を形成し、この薄膜層上
にアルミニウム半透明電極を真空蒸着したサンド
イツチ型有機太陽電池（特願昭59−181520号）を
提案した。 〔発明の解決しようとする問題点〕 一般に、有機太陽電池を構成する光起電力材料
の薄膜化の方法は、工業的には大きく分けて樹脂
分散と真空蒸着が考えられる。 前者の樹脂分散による薄膜化は、電池の大面積
化、加工の容易さ、コストの低減などの利点を有
するが、エネルギー変換効率の面からは、後者の
真空蒸着による薄膜化に劣る。 逆に、後者は高変換効率という利点はあるが、
均一な薄膜は得難く、そのためピンホールができ
易く、１ケ所でもピンホールが存在するとサンド
イツチ型構造の両電極が短絡状態となつて、光起
電力セルは不良となつて必要以上の膜厚を有する
起電力素子しか得られないという問題がある。 これら有機太陽電池は、非晶質シリコンなどの
無機材料に比べ、そのエネルギー変換効率の低い
ことが大きな問題点であり、かつ耐久性や強い照
射光に対する不安定性や変換効率の劣化といつた
問題がある。 また、シヨツトキー障壁を利用した有機太陽電
池を設計する際、光照射によつて生成するキヤリ
ヤの分離に必要な空乏層幅を、光電変換材料の膜
厚とするのが最適であると考えられ、これが必要
以上の膜厚を有する素子である場合、太陽電池素
子全体の内部抵抗の増大につながり、逆に光電流
の損失を惹起することゝなる。 しかしながら、現在の真空蒸着法あるいは樹脂
分散法で薄膜を得ようとした場合、蒸着物の不均
一性によるピンホールの発生が最大の問題で、こ
の発生を防ぐには、どうしても必要以上の膜厚を
持つた太陽電池素子しか得られない。 さらに、このような従来の太陽電池素子を用い
る場合、シヨツトキー障壁を形成している金属側
からの光照射には有効であるが、対向電極側から
の光照射に対しては、これを構成する空乏層に関
与していない余分な光起電力材料部分の吸収によ
るフイルター効果のため、シヨツトキー障壁まで
入射光が到達せず、得られる光起電力は著しく低
下するという問題がある。 前記の特願昭59−181520号に係わる発明も、キ
ナクドリン顔料の樹脂分散膜を使用することによ
つてアルミニウム半透明電極と界面に形成される
シヨツトキー障壁に起因する光起電力を利用する
点では優れたものであるが、エネルギー変換効率
の面からは今一つ改良の余地を残しているもので
ある。 この発明はかゝる現状に鑑み、容易な加工によ
る太陽電池の大面積化を可能とし、経時劣化を小
さくし、かつ優れたエネルギー変換効率を持つた
太陽電池を得んとするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 前記目的を達成するため、この発明の有機太陽
電池は、二つの相対する電極間に、光照射による
光キヤリヤ発生能を有するキヤリヤ発生層と、該
キヤリヤ発生層で発生した光キヤリヤの輸送能を
有するキヤリヤ輸送層とを介在させ、前記キヤリ
ヤ発生層は、キナクリドン、２，９−ジメチルキ
ナクリドン、３，10−ジメチルオキシキナクリド
ン、４，11−ジメチルキナクリドン、２，９−ジ
メチルオキシキナクリドン、４，11−ジメチルオ
キシキナクリドン、３，10−ジクロルキナクリド
ン、２，４，９，11−テトラメチルキナクリド
ン、３，４，10，11−テトラメチルキナクリドン
から選ばれた１種もしくは２種以上のキナクリド
ン顔料の真空蒸着によりキヤリヤ輸送層に対する
薄膜として形成され、前記キヤリヤ輸送層は前記
キヤリヤ発生層の構成材料よりも、イオン化電位
が小さい正孔輸送能を有する化合物の１種もしく
は２種以上の樹脂分散薄膜で形成され、前記キヤ
リヤ発生層と接触する電極がその接触界面でシヨ
ツトキー障壁を形成しうる金属の真空蒸着による
半透明、もしく不透明電極であり、かつ前記キヤ
リヤ輸送層と接触する電極がその接触界面でオー
ミツク接触となりうる金属からなる透明電極であ
るあることを特徴とするものである。 この発明の有機太陽電池は、相対する電極の間
に発生層と輸送層の二層を設けた積層機能分離型
の有機太陽電池で、その構造の一例は概略第１図
に示すとおりである。 すなわち、第１図において、１は電極基板、２
は輸送層側電極を構成する金属層、３は輸送層、
４は発生層、５は発生層側電極である。 電極基板１は、例えばガラス、プラスチツク等
の材質からなる透明性の電極基板で、この電極基
板１の上面に酸化インジウム（In2O3）、金、銀、
白金などの仕事函数の大きい金属の層２を真空蒸
着などの方法で形成し、輸送層側電極としたもの
で、これら電極基板１および電極金属の材料は、
透明性を有し、輸送層３とオーミツク接触となる
材料であれば特に制限はなく、たとえば弾力性あ
る基板であつても差支えない。 前記輸送層３は、電極基板１上に正孔輸送能を
有する化合物と、樹脂との溶解液を塗布すること
によつて得られるもので、該輸送層３を構成する
正孔輸送材料としては、望ましくは電子写真有機
感光体において知られている正孔輸送層材料のう
ち、発生層材料であるキナクリドン顔料より小さ
なイオン化電位を有する化合物を必要に応じて選
定すればよく、たとえば次に化合物を有効なもの
として挙げることができる。 化合物（） 化合物（） 化合物（） 化合物（） 化合物（） これらのキヤリヤ輸送材料をポリエステル、ポ
リカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタ
クリレート等の汎用の樹脂と共に適当な溶剤に溶
解させ、スピンナーを用いたキヤスト法など適当
な方法で製膜することによつて輸送層３を得るこ
とができる。 この膜厚は特に限定されるものではないが、通
常好ましくは0.05〜2μｍ、特に好ましくは0.1〜
0.5μｍの範囲である。 一方、発生層４は、キナクリドン顔料の真空蒸
着法によつて得られるもので、具体的には、キナ
クリドン、２，９−ジメチルキナクリドン、３，
10−ジメチルオキシキナクリドン、４，11−ジメ
チルキナクリドン、２，９−ジメチルオキシキナ
クリドン、４，11−ジメチルオキシキナクリド
ン、３，10−ジクロルキナクリドン、２，４，
９，11−テトラメチルキナクリドン、３，４，
10，11−テトラメチルキナクリドン等を挙げるこ
とができ、これらから選ばれた１種もしくは２種
以上を使用することができ、発生層の膜厚は、通
常シヨツトキー障壁の空乏層幅から1000Å以内が
望ましい。 発生層側電極５は、アルミニウムを真空蒸着と
することによつて得られ、これは太陽電池素子と
して発生層側から光照射する際は半透明電極とす
ればよく、また輸送層側からのみ光照射する場合
には充分な膜厚を有する不透明電極として使用す
ることが望ましい。 〔作用〕 この発明は、赤色顔料としてフタロシアニン級
の堅牢性を有すると共に優れた化学安定性、耐侯
性を有し、かつ可視光領域において大きな吸光係
数を持つたキナクリドン顔料の真空蒸着膜を発生
層とし、かつ輸送層として例えばピラゾリン誘導
体あるいはヒドラゾン誘導体の樹脂分散膜を使用
した積層機能分離型有機太陽電池で、前記輸送層
を新たに設けることによつて、発生層の膜厚をシ
ヨツトキー障壁の空乏層幅に近い膜厚に設定した
場合、たとえピンホールが生じても通常の状態で
は絶縁体である前記輸送層の存在で両側電極の短
絡が起こらない。 したがつて、従来のセル作成技術に比較して加
工がきわめて容易となり、しかも蒸着顔料を最小
限の量で済ませることが可能である。 また、その結果、発生層側のみならず輸送層自
身の光吸収がなければ輸送層側からの光照射によ
つても入射光が空乏層まで到達し、充分な光起電
力が得られることになる。 とくに、この発明のように輸送層側電極に透明
性電極を用いた場合、輸送層側からの照射光の殆
んどが光キヤリヤ生成および分離に有効であると
同時に、対向アルミニウム電極を不透明とすれば
このアルミニウム電極による入射光の反射光をも
光キヤリヤ生成、分離に関与させることができ、
太陽電池素子全体としてより大きな変換効率を得
ることができる。 また、この発明の太陽電池は、キナクリドン顔
料を用いた前記特願昭59−181520号の樹脂分散型
有機太陽電池に比べて大きなエネルギー変換効率
が得られ、太陽電池素子として評価した場合、輸
送層側からの光照射において、照射光に対するエ
ネルギー効率約0.1％（照射光強度1.5ｍＷ／cm2、
550nｍ）が得られた。 また、発生層から輸送層への正孔注入の良好な
系を選択すれば、必要最小限の蒸着顔料で済み、
輸送層は本来絶縁層であるため、蒸着膜における
ピンホール等の発生は問題にならず、きわめて容
易にしかも安定したセルの作製が可能である 〔実施例〕 以下、実施例を掲げてこの発明の有機太陽電池
をより具体的に説明する。 なお、実施例において「部」とあるのは「重量
部」である。 実施例 １ 前記のキヤリヤ輸送能を有する化合物（）の
1.2部と、ポリエステル樹脂Vylon200（東洋紡績
株式会社の商品名）0.8部を、テトラヒドロフラ
ン100部に均一に溶解させた溶液を、酸化インジ
ウム（In2O3）からなる透明導電ガラス基板上に
滴下し、スピンナーを用いてキヤスト製膜し、輸
送層とした。輸送層の膜厚は約0.2μｍであつた。 さらに、その上に、２，９−ジメチルキナクリ
ドン顔料（Hostaperm Pink Ｅ、Hoechst社製）
を真空蒸着法により製膜し、約1500Åの発生層を
得た。 ついで、これにアルミニウムを真空蒸着し半透
明電極とした。（照射光に対する透過率TA1＝9.3
％） この太陽電池セルを、微小電流計（タケダ理研
TR 851）に接続し、キセノンランプからの単色
光（0.2ｍＷ／cm2）を酸化インジウム電極側から、
あるいはアルミニウム反透明電極側から照射した
ところ、第２図に示されるごとくアルミニウム半
透明名電極側から照射した場合、観測される短絡
光電流密度Jscの作用スペクトル曲線Ａは、約
580nｍの単色光に対し、最大の値となり、発生
層自身の吸収スペクトル（曲線Ｃ）とほぼ一致し
た。 一方、酸化インジウム電極側からの光照射の場
合のJscの吸収スペクトル曲線Ｂ、発生層のフイ
ルター効果のため、発生層の吸収スペクトル曲線
Ｃとは対応しない。 また、輸送層の吸収スペクトル（曲線Ｄ）よ
り、この測定波長の範囲では光吸収は殆んどない
ことがわかる。 これらの事実は、キナクリドン顔料を使用した
樹脂分散膜の発明である特願昭59−181520号の記
載と同様に、アルミニウム電極との界面における
シヨツトキー障壁の存在を示すものである。 こゝで用いたセルにフアンクシヨンジエネレー
ター（北斗電工社製HB−104）からの三角波
（0.025Hz）を用いて印加電圧Ｖに対する容量Ｃの
変化を求め、Mott−Schottkyプロツトの結果か
ら、拡散電位Vb＝0.79V、空乏層幅Ｗ（Ｖ＝０）＝
350Åが得られた。 また、こゝで用いたセルにアルミニウム半透明
電極側からメタルハライドランプ（250W）から
の白色光を干渉フイルターにより単色光（550n
ｍ、1.5ｍＷ／cm2）として照射した場合と、暗時
の場合について、それぞれ電流−電圧特性を測定
した。これを第３図に示す。 この第３図で判るように、暗時における整流特
性は良好で、光照射時には短絡光電流密度Jsc＝
2.88μA／cm2、開放端電圧Voc＝1.18V、フイルフ
アクターff＝0.24が得られ、アルミニウム半透明
電極透過光に対するエネルギー変換効率η′＝0.56
（％）が得られた。 この値は特願昭59−181520号で得られた２，９
−ジメチルキナクリドン顔料の樹脂分散膜系の場
合のη′＝0.34（％）に比べてかなりの改良がなさ
れているものである。 実施例 ２〜４ 実施例１と同様の方法で、２，９−ジメチルキ
ナクリドンを代えてキナクリドン、３，10−ジメ
チルキナクリドン、２，９−ジメチルオキシキナ
クリドンを用いてセルを作製し、実施例１と同様
にして測定した結果を前記実施例１の測定結果と
共に第１表に示す。 なお、発生層膜厚は約1500Å、輸送層膜厚は約
2000Åであり、照射光は、同様に550nｍ、1.5ｍ
Ｗ／cm2として照射したもので、エネルギー変換効
率は次の計算によつた。この計算における各記号
は、つぎの意味を示す。 η′（％）＝〔（Jsc×Voc×ff） ／（Io×TA1）〕×100 Jsc；短絡光電流密度、 Voc；開放端電圧、 ff；フイルフアクター、 TA1（％）；アルミニウム電極透過率 Io；照射光エネルギー
【表】
実施例 ５〜８
実施例１で作製したセルと同様の方法で２，９
−ジメチルキナクリドンを用いて発生層膜厚が約
200Å、約500Å、約700Å、約1200Åであるセル
を作製し、実施例１と同じ条件で測定した結果
を、実施例１と共に第２表に示す。
−ジメチルキナクリドンを用いて発生層膜厚が約
200Å、約500Å、約700Å、約1200Åであるセル
を作製し、実施例１と同じ条件で測定した結果
を、実施例１と共に第２表に示す。
この発明の有機太陽電池は、発生層／輸送層積
層機能分離型のもので、発生層であるキナクリド
ン顔料蒸着薄膜のピンホールによるセルの短絡を
輸送層という絶縁層の挿入によつて防止し、これ
によりアルミニウム電極近傍のシヨツトキー障壁
で分離した正孔を効率よく輸送層に注入し、顔料
内部での正孔・電子の再結合を抑えることができ
る新しい太陽電池素子の組み入れを可能ならしめ
たものである。 また、この発明で用いられる蒸着キナクリドン
顔料の量は、必要最小限とすることができ、その
結果、発生層側からの光照射のみならず、輸送層
側からの光照射に対しても充分な光起電力が得ら
れ、これによりデバイスしての照射エネルギーに
対する変換効率も大きな値が得られる。 このように、太陽電池素子の成型加工をきわめ
て容易にし、なおかつ、大きな変換効率を得られ
るとは、将来の太陽電池の大面積化、低コストの
面から工業的にも有利なものであり、その利用価
値はきわめて大きなものがある。
層機能分離型のもので、発生層であるキナクリド
ン顔料蒸着薄膜のピンホールによるセルの短絡を
輸送層という絶縁層の挿入によつて防止し、これ
によりアルミニウム電極近傍のシヨツトキー障壁
で分離した正孔を効率よく輸送層に注入し、顔料
内部での正孔・電子の再結合を抑えることができ
る新しい太陽電池素子の組み入れを可能ならしめ
たものである。 また、この発明で用いられる蒸着キナクリドン
顔料の量は、必要最小限とすることができ、その
結果、発生層側からの光照射のみならず、輸送層
側からの光照射に対しても充分な光起電力が得ら
れ、これによりデバイスしての照射エネルギーに
対する変換効率も大きな値が得られる。 このように、太陽電池素子の成型加工をきわめ
て容易にし、なおかつ、大きな変換効率を得られ
るとは、将来の太陽電池の大面積化、低コストの
面から工業的にも有利なものであり、その利用価
値はきわめて大きなものがある。
第１図はこの発明による有機太陽電池の一例を
示す縦断面図、第２図は実施例１における２，９
−ジメチルキナクリドン蒸着膜、輸送層の吸収ス
ペクトルおよびアルミニウム電極側照射、酸化イ
ンジウム電極側照射の場合のJscの作用スペクト
ルを示すグラフである。 図中、曲線Ａはアルミニウム半透明電極側照射
の場合のJscの作用スペクトルを、曲線Ｂは酸化
インジウム電極側照射の場合のJscの作用スペク
トルを、曲線Ｃは２，９−ジメチルキナクリドン
顔料蒸着膜自身の吸収スペクトルを、さらに曲線
Ｄは輸送層自身の吸収スペクトルを示す。 第３図は実施例１における太陽電池素子の暗
時、およびアルミニウム半透明電極側からの光照
射時の電流−電圧特性を示すグラフである。 １……電極基板、２……輸送層側電極構成金属
層、３……輸送層、４……発生層、５……発生層
側電極。
示す縦断面図、第２図は実施例１における２，９
−ジメチルキナクリドン蒸着膜、輸送層の吸収ス
ペクトルおよびアルミニウム電極側照射、酸化イ
ンジウム電極側照射の場合のJscの作用スペクト
ルを示すグラフである。 図中、曲線Ａはアルミニウム半透明電極側照射
の場合のJscの作用スペクトルを、曲線Ｂは酸化
インジウム電極側照射の場合のJscの作用スペク
トルを、曲線Ｃは２，９−ジメチルキナクリドン
顔料蒸着膜自身の吸収スペクトルを、さらに曲線
Ｄは輸送層自身の吸収スペクトルを示す。 第３図は実施例１における太陽電池素子の暗
時、およびアルミニウム半透明電極側からの光照
射時の電流−電圧特性を示すグラフである。 １……電極基板、２……輸送層側電極構成金属
層、３……輸送層、４……発生層、５……発生層
側電極。
Claims (1)
- １ 二つの相対する電極間に、光照射による光キ
ヤリヤ発生能を有するキヤリヤ発生層と、該キヤ
リヤ発生層で発生した光キヤリヤの輸送能を有す
るキヤリヤ輸送層とを介在させ、前記キヤリヤ発
生層は、キナクリドン、２，９−ジメチルキナク
リドン、３，10−ジメチルオキシキナクリドン、
４，11−ジメチルキナクリドン、２，９−ジメチ
ルオキシキナクリドン、４，11−ジメチルオキシ
キナクリドン、３，10−ジクロルキナクリドン、
２，４，９，11−テトラメチルキナクリドン、
３，４，10，11−テトラメチルキナクリドンから
選ばれた１種もしくは２種以上のキナクリドン顔
料の真空蒸着によりキヤリヤ輸送層に対する薄膜
として形成され、前記キヤリヤ輸送層は前記キヤ
リヤ発生層の構成材料よりも、イオン化電位が小
さい正孔輸送能を有する化合物の１種もしくは２
種以上の樹脂分散薄膜で形成され、前記キヤリヤ
発生層と接触する電極がその接触界面でシヨツト
キー障壁を形成しうる金属の真空蒸着による半透
明、もしくは不透明電極であり、かつ前記キヤリ
ヤ輸送層と接触する電極がその接触界面でオーミ
ツク接触となりうる金属からなる透明電極である
ことを特徴とする有機太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60044169A JPS61202481A (ja) | 1985-03-06 | 1985-03-06 | 有機太陽電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60044169A JPS61202481A (ja) | 1985-03-06 | 1985-03-06 | 有機太陽電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61202481A JPS61202481A (ja) | 1986-09-08 |
| JPH0543193B2 true JPH0543193B2 (ja) | 1993-06-30 |
Family
ID=12684085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60044169A Granted JPS61202481A (ja) | 1985-03-06 | 1985-03-06 | 有機太陽電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61202481A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06120536A (ja) * | 1991-02-04 | 1994-04-28 | Ricoh Co Ltd | 光起電力素子 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5896780A (ja) * | 1981-12-04 | 1983-06-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光電変換素子 |
| JPS6028278A (ja) * | 1983-07-26 | 1985-02-13 | Mitsubishi Electric Corp | 光電変換素子 |
-
1985
- 1985-03-06 JP JP60044169A patent/JPS61202481A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5896780A (ja) * | 1981-12-04 | 1983-06-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光電変換素子 |
| JPS6028278A (ja) * | 1983-07-26 | 1985-02-13 | Mitsubishi Electric Corp | 光電変換素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61202481A (ja) | 1986-09-08 |
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