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
-
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- H10K30/354—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising a metal-insulator-semiconductor [m-i-s] structure
-
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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
-
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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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
- Y02E10/549—Organic PV cells
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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)
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| US8785624B2 (en) | 2007-06-13 | 2014-07-22 | University Of Southern California | Organic photosensitive optoelectronic devices with nonplanar porphyrins |
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