JPWO2010114116A1 - 有機光電変換素子、それを用いた太陽電池および光センサアレイ - Google Patents
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Abstract
Description
2.前記一般式(1)において、X1であらわされる複素芳香族環が5員の複素芳香族環であることを特徴とする前記1に記載の有機光電変換素子。
4.前記一般式(2)において、X1で表される原子が硫黄原子であることを特徴とする前記3に記載の有機光電変換素子。
6.前記一般式(3)において、X2で表される原子が置換または無置換の窒素原子であることを特徴とする前記5に記載の有機光電変換素子。
本発明の化合物はバルクヘテロジャンクション層内においてp型半導体材料として働いても良いし、n型半導体材料として働いても良いが、p型半導体材料として働くことが好ましい。なお一般に、p型、n型とは、半導体材料で電気伝導に寄与するのが、主に正孔である材料をp型、主に電子である材料をn型として分類する。
本発明の有機光電変換素子は、n型半導体材料及びp型半導体材料を混合したバルクヘテロジャンクション層に適用することが特徴であり、p型半導体材料として本発明の化合物を用いることが好ましく、n型半導体材料としては特に限定されないが、例えば、フラーレン、オクタアザポルフィリン等、p型半導体のパーフルオロ体(パーフルオロペンタセンやパーフルオロフタロシアニン等)、ナフタレンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の芳香族カルボン酸無水物やそのイミド化物を骨格として含む高分子化合物等を挙げることができる。
図1は、バルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子を示す断面図である。図1において、バルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子10は、基板11の一方面上に、透明電極12、バルクヘテロジャンクション層の光電変換部14及び対電極13が順次積層されている。
次に、以上説明したバルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子10を応用した光センサアレイについて詳細に説明する。光センサアレイは、前記のバルクヘテロジャンクション型の有機光電変換素子が受光によって電流を発生することを利用して、前記の光電変換素子を細かく画素状に並べて作製し、光センサアレイ上に投影された画像を電気的な信号に変換する効果を有するセンサである。
<比較の有機光電変換素子1の作製>
ガラス基板上に、インジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜を110nm堆積したもの(シート抵抗13Ω/□)を、通常のフォトリソグラフィ技術と塩酸エッチングとを用いて2mm幅にパターニングして、透明電極を形成した。
上記有機光電変換素子1の作製において、p型半導体材料を比較化合物1に代えて、表1に記載した本発明の例示化合物に変更した以外は、比較の有機光電変換素子1と同様にして有機光電変換素子2〜8を得た。
11、21 基板
12、22 透明電極
13、23 対電極
14、16、24 光電変換部
15 電荷再結合層
17 正孔輸送層
18 電子輸送層
20 光センサアレイ
Claims (11)
- 透明電極、対電極、およびp型半導体材料とn型半導体材料が混合されたバルクヘテロジャンクション層を有する有機光電変換素子であって、前記バルクヘテロジャンクション層内に下記一般式(1)で表される部分構造を有する化合物を含有することを特徴とする有機光電変換素子。
- 前記一般式(1)において、X1であらわされる複素芳香族環が5員の複素芳香族環であることを特徴とする請求項1に記載の有機光電変換素子。
- 前記一般式(1)で表される部分構造を有する化合物が、下記一般式(2)で表される部分構造を有する化合物であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機光電変換素子。
- 前記一般式(2)において、X1で表される原子が硫黄原子であることを特徴とする請求項3に記載の有機光電変換素子。
- 前記一般式(1)または(2)で表される部分構造を有する化合物が、さらに下記一般式(3)で表される部分構造を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機光電変換素子。
(式中、X2は置換または無置換の炭素、窒素、酸素、珪素、硫黄またはセレン原子を表す。Z2およびZ3は、各々独立に5員または6員の炭化水素芳香族環または複素芳香族環を表す。) - 前記一般式(3)において、X2で表される原子が置換または無置換の窒素原子であることを特徴とする請求項5に記載の有機光電変換素子。
- 前記一般式(3)において、Z2またはZ3で表される芳香族環の少なくとも一方が、含窒素複素芳香族6員環であることを特徴とする請求項5または6に記載の有機光電変換素子。
- 前記一般式(1)または(2)で表される部分構造を有する化合物が、低分子化合物であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の有機光電変換素子。
- 前記バルクヘテロジャンクション層が、溶液塗布法によって作製されたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の有機光電変換素子。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の有機光電変換素子からなることを特徴とする太陽電池。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の有機光電変換素子がアレイ状に配置されてなることを特徴とする光センサアレイ。
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