JPS58190074A - 光電変換素子 - Google Patents
光電変換素子Info
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- JPS58190074A JPS58190074A JP57072675A JP7267582A JPS58190074A JP S58190074 A JPS58190074 A JP S58190074A JP 57072675 A JP57072675 A JP 57072675A JP 7267582 A JP7267582 A JP 7267582A JP S58190074 A JPS58190074 A JP S58190074A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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-
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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-
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- H10K85/30—Coordination compounds
-
- 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
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- H10K85/311—Phthalocyanine
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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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
材層/電極材層の構造を有する光電変換素子に関する。
従来、光電変換素子としてはシリコン等の無機半導体を
用いたものが一般的であるが、太陽光発電子への応用の
観点から、素子面積の大型化ならびに製造コスト低減の
必要性が強く要望されている。かかる見地から、有機物
質の半導性に着目して、これを光を変換素子の要素に3
川するための試みが近年活発になった。
用いたものが一般的であるが、太陽光発電子への応用の
観点から、素子面積の大型化ならびに製造コスト低減の
必要性が強く要望されている。かかる見地から、有機物
質の半導性に着目して、これを光を変換素子の要素に3
川するための試みが近年活発になった。
有機半導体を用いた光電変換素子は、そのほとんどが、
いわゆるショットキー障壁型に桐するものであって、有
機半導体の薄膜を仕事関数の差の大きな2種の金属層(
或いは金@酸化物1#)の間にはさんで、サンドイッチ
形状としたものである。ショットキー型光電変換素子は
、比較的に裏作が容易で廉価であって、かつ、障壁が表
面層に近接して存在するから短波長光に対する良好な応
答性を具備するなどの長所を有するが、反面、開放端電
圧が小さく、金属表面での光の反射車が大きいのであま
り大きな短絡電流はえられないなどの欠点を有し、十分
高い変換効率をもった素子はえられていない。
いわゆるショットキー障壁型に桐するものであって、有
機半導体の薄膜を仕事関数の差の大きな2種の金属層(
或いは金@酸化物1#)の間にはさんで、サンドイッチ
形状としたものである。ショットキー型光電変換素子は
、比較的に裏作が容易で廉価であって、かつ、障壁が表
面層に近接して存在するから短波長光に対する良好な応
答性を具備するなどの長所を有するが、反面、開放端電
圧が小さく、金属表面での光の反射車が大きいのであま
り大きな短絡電流はえられないなどの欠点を有し、十分
高い変換効率をもった素子はえられていない。
無機半導体を用いた光xi換素子においては、有機半導
体変換素子にみられる上記の欠点を改善する方法として
、金属層と半導体層との間に薄い絶縁体層を介在させた
構造、−(金属1m /絶縁体層/半導体層) (Me
tal /In5ulator/Sem1conduc
tor) −(以下MIS型構造と略記する)、を構築
することを試みた結果変換効率を向上することに成功し
たとの報告がある。
体変換素子にみられる上記の欠点を改善する方法として
、金属層と半導体層との間に薄い絶縁体層を介在させた
構造、−(金属1m /絶縁体層/半導体層) (Me
tal /In5ulator/Sem1conduc
tor) −(以下MIS型構造と略記する)、を構築
することを試みた結果変換効率を向上することに成功し
たとの報告がある。
本願発明に係る光電変換素子は、半導体層として有機金
属錯体を用いる光電変換素子において、該半導体層を絶
縁材の層を介して金属の層に支持ζせたことを特徴とし
、従来の有機金属半導体を使用したショットキー型素子
に比較して、はるかに高い開放端電圧、そして、極めて
大な光電変換効率を得る。
属錯体を用いる光電変換素子において、該半導体層を絶
縁材の層を介して金属の層に支持ζせたことを特徴とし
、従来の有機金属半導体を使用したショットキー型素子
に比較して、はるかに高い開放端電圧、そして、極めて
大な光電変換効率を得る。
本願の光電変換素子に用いられる有機金属半導体として
は、フタロシアニン(以下Pcト略記する)及びその誘
導体若1−(は、テトラフェニルポリフィリン(以下T
PPと略記する)及びその誘導体と、周期律表の■8、
■い、(3) IIB、 IIIA、 IV、、+VB、Vl、、■8
又は1族の金属イオンとから成るものを使用する。
は、フタロシアニン(以下Pcト略記する)及びその誘
導体若1−(は、テトラフェニルポリフィリン(以下T
PPと略記する)及びその誘導体と、周期律表の■8、
■い、(3) IIB、 IIIA、 IV、、+VB、Vl、、■8
又は1族の金属イオンとから成るものを使用する。
Pc、TPP の金掴錯体の化学構造は次組一般式で
表わされる。
表わされる。
(4)
金属テトラフェニルポルフィリン(MTPP)Pc及び
TPPの金属錯体は、配位子及び中心金属の違いにより
、p型及びn型の半導体として知られ、又、熱及び光に
対しても極めて安定であることも知られている。
TPPの金属錯体は、配位子及び中心金属の違いにより
、p型及びn型の半導体として知られ、又、熱及び光に
対しても極めて安定であることも知られている。
ここで用いる金属の層としては、p型の半導体の場合は
フェルミ・レベルの小さい金属例えば、アルミニウムが
、又n型の半導体の場合はフェルミ・レベルの大きい金
暎例えば、インジウムが用いられる。
フェルミ・レベルの小さい金属例えば、アルミニウムが
、又n型の半導体の場合はフェルミ・レベルの大きい金
暎例えば、インジウムが用いられる。
本発明における有機金属錯体半導体層の形成には蒸着法
、スピンナー・コーティング法或いは溶液引き上げ法等
が用いられる。形成膜厚は50八〜5.(100Aの範
囲で差支えないが、500人if&が好ましい。50Å
以下の膜厚の4Htは均一膜の形成が困難であるばかり
でなく又光吸収の面で効率が劣る。一方、5、000A
以上の膜厚の場合は電気抵抗が犬となりtti換素子と
しての機能低下をもたらす ・コ 本発明に於ける絶縁層の形成には、蒸着法、スパッタリ
ング法、スピンナー・コーティング法、或いはプラズマ
、電子線、放射線等による化学蒸着法等が用いられる。
、スピンナー・コーティング法或いは溶液引き上げ法等
が用いられる。形成膜厚は50八〜5.(100Aの範
囲で差支えないが、500人if&が好ましい。50Å
以下の膜厚の4Htは均一膜の形成が困難であるばかり
でなく又光吸収の面で効率が劣る。一方、5、000A
以上の膜厚の場合は電気抵抗が犬となりtti換素子と
しての機能低下をもたらす ・コ 本発明に於ける絶縁層の形成には、蒸着法、スパッタリ
ング法、スピンナー・コーティング法、或いはプラズマ
、電子線、放射線等による化学蒸着法等が用いられる。
その膜厚は200A〜100人の範囲が望ましい。
又、本発明に於ける電極材の層の形成は、蒸着法又はス
パッタリング法により行われるが、その膜厚には特に制
限はないが電極として機能する限りは光透過性の観点か
ら薄いものほど良好である。
パッタリング法により行われるが、その膜厚には特に制
限はないが電極として機能する限りは光透過性の観点か
ら薄いものほど良好である。
本発明に於ける′/を電変換素子は具体的には例えば電
極材としてのAu層或いはネサガラスのような覗気云導
性ガラスーヒ(1)に、ニラゲル・フタロンアニン(N
IPc ) (2) 、 dビリエチレン(PEと略
す。)(3)、アルミニウム(htと略ち)(4)をI
@状に蒸看してMIS型構造を構築する。
極材としてのAu層或いはネサガラスのような覗気云導
性ガラスーヒ(1)に、ニラゲル・フタロンアニン(N
IPc ) (2) 、 dビリエチレン(PEと略
す。)(3)、アルミニウム(htと略ち)(4)をI
@状に蒸看してMIS型構造を構築する。
以下実施例により本発明に係る素子の光′亀変喚特性を
説明する。
説明する。
本願発明に係る光′電変換素子
金@j−/有機錯体半導体層/絶縁体層/電極材層(実
施例1及び例2)と公知の7ヨツトキーノW璽(罎;子 令@層/肩機錯体半導体層/′成極材層伊l (参考例A及び+@−B)に太陽光(光強111100
mw /crI)で照射した際のそれぞれの光電変換特
性を、開放端室)E (V o c )、短絡電流(I
sc)及び変換効率(η)を用いて比較した結果を第1
表に掲げる。
施例1及び例2)と公知の7ヨツトキーノW璽(罎;子 令@層/肩機錯体半導体層/′成極材層伊l (参考例A及び+@−B)に太陽光(光強111100
mw /crI)で照射した際のそれぞれの光電変換特
性を、開放端室)E (V o c )、短絡電流(I
sc)及び変換効率(η)を用いて比較した結果を第1
表に掲げる。
第 1 表
* ZnTPP : ilj・鉛テトラフェニルポル
フィリン上記表から明らかな通り絶縁体層を含まない公
知の素子に比し、本願の素子はVoe及びη1直で約3
0%の向−トが見られる。
フィリン上記表から明らかな通り絶縁体層を含まない公
知の素子に比し、本願の素子はVoe及びη1直で約3
0%の向−トが見られる。
絶縁体層にP licな用いた本願の素子Au、/Nl
Pa/PID/A4について、I)El:I−の膜厚と
光電″#、藺特性との関係をM M口実流側と同様な条
件下で求めた結束を第2表に掲げる。(なお実施例3は
公知のショットキー型Au、/’N I P c/At
素子に該当する。) (7) 第 2 表 上長から明らかな通り、不順の素子の構成装素として重
要な絶縁体1WIの膜厚の範囲は200人〜100Aが
好ましいことがわかる。
Pa/PID/A4について、I)El:I−の膜厚と
光電″#、藺特性との関係をM M口実流側と同様な条
件下で求めた結束を第2表に掲げる。(なお実施例3は
公知のショットキー型Au、/’N I P c/At
素子に該当する。) (7) 第 2 表 上長から明らかな通り、不順の素子の構成装素として重
要な絶縁体1WIの膜厚の範囲は200人〜100Aが
好ましいことがわかる。
半導体層にNlPc 錯体を用いた本願のAu/Nl
Pc/PF4/At 素子について、半導体In (N
iPcrm )の膜厚とt電変換特性との関係を前記と
同様な条件下で求めた結果を第3表に掲げる。
Pc/PF4/At 素子について、半導体In (N
iPcrm )の膜厚とt電変換特性との関係を前記と
同様な条件下で求めた結果を第3表に掲げる。
(8)
第 3 表
上記の表から明らかな通り、本願の素子においては、−
打機錯体半導体1−の膜厚は、実験範囲内においてVo
al[にはほとんど影響はないが、I+a([にはkI
J4著に影響を及ぼすこと、最適膜厚は500人+1近
にあることがわかる。
打機錯体半導体1−の膜厚は、実験範囲内においてVo
al[にはほとんど影響はないが、I+a([にはkI
J4著に影響を及ぼすこと、最適膜厚は500人+1近
にあることがわかる。
図はこの発明の一例の″#′、電変換ン子の拡大断面図
である。、 図中= 2・・・・・・有機半導体j−13・・・・・
絶縁材IL 4・・・・・・合端の層。 4℃遺A−を■尤 な原灸鳴
である。、 図中= 2・・・・・・有機半導体j−13・・・・・
絶縁材IL 4・・・・・・合端の層。 4℃遺A−を■尤 な原灸鳴
Claims (2)
- (1)半導体層として有機金禰錯体な用いる光電変換素
子において、該半導体層を絶縁材の層を介して金属の層
に支持させたことを特徴とする光電変換素子。 - (2)M機合属錯体がフタロシアニン及びその誘導体若
しくはテトラフェニル4ルフイリン及びその誘導体と周
期律表のI 、II。 A ■8.1「え、■い、■5、■8、■8、又は1族の金
属イオンとから成る錯体である前記第1項記載の光電変
換素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57072675A JPS58190074A (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57072675A JPS58190074A (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 光電変換素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58190074A true JPS58190074A (ja) | 1983-11-05 |
JPS6317343B2 JPS6317343B2 (ja) | 1988-04-13 |
Family
ID=13496171
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57072675A Granted JPS58190074A (ja) | 1982-04-30 | 1982-04-30 | 光電変換素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58190074A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01261873A (ja) * | 1988-04-13 | 1989-10-18 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 光電変換素子 |
WO2008157118A1 (en) * | 2007-06-13 | 2008-12-24 | The University Of Southern California Usc Stevens | Organic photosensitive optoelectronic devices with nonplanar porphyrins |
WO2009023667A1 (en) * | 2007-08-13 | 2009-02-19 | University Of Southern California | Organic photosensitive optoelectronic devices with triplet harvesting |
JP2013045977A (ja) * | 2011-08-25 | 2013-03-04 | Seiko Epson Corp | 受光素子、受発光素子、受発光装置および電子機器 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53131782A (en) * | 1977-04-20 | 1978-11-16 | Exxon Research Engineering Co | Photoelectric device |
-
1982
- 1982-04-30 JP JP57072675A patent/JPS58190074A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53131782A (en) * | 1977-04-20 | 1978-11-16 | Exxon Research Engineering Co | Photoelectric device |
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WO2008157118A1 (en) * | 2007-06-13 | 2008-12-24 | The University Of Southern California Usc Stevens | Organic photosensitive optoelectronic devices with nonplanar porphyrins |
US8785624B2 (en) | 2007-06-13 | 2014-07-22 | University Of Southern California | Organic photosensitive optoelectronic devices with nonplanar porphyrins |
WO2009023667A1 (en) * | 2007-08-13 | 2009-02-19 | University Of Southern California | Organic photosensitive optoelectronic devices with triplet harvesting |
JP2010537407A (ja) * | 2007-08-13 | 2010-12-02 | ユニバーシティ オブ サザン カリフォルニア | 三重項ハーベストを用いた有機感光性光電子工学装置 |
US9391284B2 (en) | 2007-08-13 | 2016-07-12 | University Of Southern California | Organic photosensitive optoelectronic devices with triplet harvesting |
JP2013045977A (ja) * | 2011-08-25 | 2013-03-04 | Seiko Epson Corp | 受光素子、受発光素子、受発光装置および電子機器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6317343B2 (ja) | 1988-04-13 |
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