JPH0335566A - 光電変換素子 - Google Patents
光電変換素子Info
- Publication number
- JPH0335566A JPH0335566A JP1170359A JP17035989A JPH0335566A JP H0335566 A JPH0335566 A JP H0335566A JP 1170359 A JP1170359 A JP 1170359A JP 17035989 A JP17035989 A JP 17035989A JP H0335566 A JPH0335566 A JP H0335566A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- compounds
- titanyl phthalocyanine
- conversion element
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は特定の結晶型のチタニルフタロシアニンを光電
変換材料として含有する光電変換素子に関するものであ
る。
変換材料として含有する光電変換素子に関するものであ
る。
従来、光電変換素子としては単結晶シリコン及びアモル
ファスシリコンといった無機の材料が用いられてきたが
、しかしこれらは大面積での光エネルギーの吸収によっ
て大量の電力を得ようとする場合製造上の困難があり、
また製造コストが高い等の問題がある。これに対して、
有機の顔料を用いた素子の場合、顔料を適当な溶媒に分
散して塗布することにより製造できるために、製造コス
トが安価となり、また大面積の素子を製造することが極
めて容易になるという利点を有する。
ファスシリコンといった無機の材料が用いられてきたが
、しかしこれらは大面積での光エネルギーの吸収によっ
て大量の電力を得ようとする場合製造上の困難があり、
また製造コストが高い等の問題がある。これに対して、
有機の顔料を用いた素子の場合、顔料を適当な溶媒に分
散して塗布することにより製造できるために、製造コス
トが安価となり、また大面積の素子を製造することが極
めて容易になるという利点を有する。
このような理由で有機顔料を光電変換材料として用いる
ための研究がなされてきており、フタロシアニン化合物
を用いる試みがなされてきたが、いまだ実用には至って
おらず、光電変換効率と安定性に優れた新規な有機材料
の開発が待たれているのが現状である。
ための研究がなされてきており、フタロシアニン化合物
を用いる試みがなされてきたが、いまだ実用には至って
おらず、光電変換効率と安定性に優れた新規な有機材料
の開発が待たれているのが現状である。
本発明の目的は光電変換効率が高く、かつ安価な光電変
換素子を提供することにある。
換素子を提供することにある。
本発明の目的は、Ｃｕ−Ｋａ線に対するＸ線回折スペク
トルにおいてフラッグ角２θの９．５±０．２゜、２４
．１±０．２゜、２７．２±０．２’にピークを示すよ
うな結晶状態のチタニルフタロシアニンを光電変換材料
として含有させることによりて達成することができる。
トルにおいてフラッグ角２θの９．５±０．２゜、２４
．１±０．２゜、２７．２±０．２’にピークを示すよ
うな結晶状態のチタニルフタロシアニンを光電変換材料
として含有させることによりて達成することができる。
チタニルフタロシアニンは次の一般式で表される。
一般式
但し、ｘｌ ｘｌ Ｘｍ Ｘｍは水素原子、ハロ
ゲン原子、アルキル基、或はアルコキシ基を表し、ｎ、
ｍ、＋２．には０〜４の整数を表す。
ゲン原子、アルキル基、或はアルコキシ基を表し、ｎ、
ｍ、＋２．には０〜４の整数を表す。
Ｘ線回折スペクトルは次の条件で測定され、ここでのピ
ークは、明瞭にノイズとは異なった鋭角の錐状突起であ
る。
ークは、明瞭にノイズとは異なった鋭角の錐状突起であ
る。
Ｘ線管球 Ｃｕ
電 圧 ４０．０ ｋＶ
電 流 １００ ｍＡ
スタート角度 ６．Ｏｄｅｇ。
電 流 １００ ｍＡ
スタート角度 ６．Ｏｄｅｇ。
ストップ角度 ３５ 、 Ｏｄｅｇ 。
ステップ角度 ０．０２ ｄｅｇ。
測定時間 ０．５０ ｓｅｃ。
本発明のチタニルフタロシアニンの合皮には種々の方法
を用いることができるが代表的には次の反応式（１）に
従った方法或は反応式（２）にしたがった方法において
合皮される。
を用いることができるが代表的には次の反応式（１）に
従った方法或は反応式（２）にしたがった方法において
合皮される。
（１）
（２）
Ｈ
式中Ｒ４−Ｒ６は脱離基を表す。
合皮されたチタニルフタロシアニンは本発明の結晶型に
変換するための処理が施される。例えば、硫酸に溶した
溶液を水にあけて析出させアモルファス状態とした後、
水分の存在下に有機溶媒で処理することによって本発明
の結晶型を有するチタニルフタロシアニンを得ることが
できる。
変換するための処理が施される。例えば、硫酸に溶した
溶液を水にあけて析出させアモルファス状態とした後、
水分の存在下に有機溶媒で処理することによって本発明
の結晶型を有するチタニルフタロシアニンを得ることが
できる。
本発明のチタニルフタロシアニンは光キャリアの生成効
率が極めて高いので、光センサや光記録材料として用い
られた場合、非常に高感度のものを得ることができ、ま
た太陽電池をはじめとする光発電材料として用いられた
場合は、エネルギー変換効率の高いものを得ることがで
きる。
率が極めて高いので、光センサや光記録材料として用い
られた場合、非常に高感度のものを得ることができ、ま
た太陽電池をはじめとする光発電材料として用いられた
場合は、エネルギー変換効率の高いものを得ることがで
きる。
素子の作成においてはチタニルフタロシアニンを適当な
溶媒中に分散し、必要に応じてバインダ、キャリア輸送
物質、増感剤、耐久性向上剤等を加えて、電極上に塗布
することによって光電変換層を形成し、さらにその上に
電極層を設けることによって光電変換セルとすることが
できる。或はまた光電変換層と電極との間にｎ型半導体
層もしくはｐ型半導体層を設けて、光電変換層との間に
ｐ−ｎ接合を形成させた素子としてもよい。各層の間及
び電極との間には接着性の向上のためもしくは接合領域
の改良のために中間層を設けることができる。また変換
効率の向上を目的として光電変換層に隣接したキャリア
移動層を設け、キャリア再結合を防止させる方法も有効
である。
溶媒中に分散し、必要に応じてバインダ、キャリア輸送
物質、増感剤、耐久性向上剤等を加えて、電極上に塗布
することによって光電変換層を形成し、さらにその上に
電極層を設けることによって光電変換セルとすることが
できる。或はまた光電変換層と電極との間にｎ型半導体
層もしくはｐ型半導体層を設けて、光電変換層との間に
ｐ−ｎ接合を形成させた素子としてもよい。各層の間及
び電極との間には接着性の向上のためもしくは接合領域
の改良のために中間層を設けることができる。また変換
効率の向上を目的として光電変換層に隣接したキャリア
移動層を設け、キャリア再結合を防止させる方法も有効
である。
チタニルフタロシアニンの分散には超音波分散機、ボー
ルミル、サンドミル、ホモミキサ等の装置を用いること
ができ、適当な溶媒中に微粒子分散させて得られた液を
塗布する方法が用いられる。分散に用いられる溶媒とし
ては例えば、トルエン、キシレン等の芳香族溶媒、テト
ラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、アセ
トン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等
のケトン系ｓ媒、エタノール、イソプロパノール等のア
ルコール系溶媒、工・チルセルソルブ、メチルセルソル
ブ等のセルソルブ系溶媒などが用いられる。
ルミル、サンドミル、ホモミキサ等の装置を用いること
ができ、適当な溶媒中に微粒子分散させて得られた液を
塗布する方法が用いられる。分散に用いられる溶媒とし
ては例えば、トルエン、キシレン等の芳香族溶媒、テト
ラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、アセ
トン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等
のケトン系ｓ媒、エタノール、イソプロパノール等のア
ルコール系溶媒、工・チルセルソルブ、メチルセルソル
ブ等のセルソルブ系溶媒などが用いられる。
バインダとして任意のものを選ぶことができるが、特に
疎水性でかつフィルム形成能を有する高分子重合体が望
ましい。このような重合体としては例えば次のものを挙
げることができるが、これらに限定されるものではない
。
疎水性でかつフィルム形成能を有する高分子重合体が望
ましい。このような重合体としては例えば次のものを挙
げることができるが、これらに限定されるものではない
。
ポリカーボネート ポリカーボネート２樹脂ア
クリル樹脂 メタクリル樹脂ポリ塩化ビニ
ル ポリ塩化ビニリデンポリスチレン
スチレン−ブタジェン共重合体ポリ酢酸ビニル
ポリビニルホルマールポリビニルブチラー
ル ポリビニルアセタールボリヒ゛ニルカルバソー
ル シリコーン樹脂 ンリコーンーアルキッド樹
脂ポリエステル フェノール樹脂ポリウレ
タン エポキシ樹脂塩化ビニリデン−アク
リロニトリル共重合体塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体 塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体キャ
リア輸送物質を用いる場合は例えば、オキサゾール、オ
キサジアゾール、チアゾール、チアジアゾール、イミダ
ゾール等に代表される含窒素複素環核及びその縮合環核
を有する化合物、ポリアリールアルカン系の化合物、ピ
ラゾリン系化合物、ヒドラゾン系化合物、トリアリール
アミン系化合物、スチリル系化合物、スチリルトリフェ
ニルアミン系化合物、β−フェニルスチリルトリフェニ
ルアミン系化合物、ブタジェン系化合物、ヘキサトリエ
ン系化合物、カルバゾール系化合物、縮合多環系化合物
等を用いることができる。
クリル樹脂 メタクリル樹脂ポリ塩化ビニ
ル ポリ塩化ビニリデンポリスチレン
スチレン−ブタジェン共重合体ポリ酢酸ビニル
ポリビニルホルマールポリビニルブチラー
ル ポリビニルアセタールボリヒ゛ニルカルバソー
ル シリコーン樹脂 ンリコーンーアルキッド樹
脂ポリエステル フェノール樹脂ポリウレ
タン エポキシ樹脂塩化ビニリデン−アク
リロニトリル共重合体塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体 塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体キャ
リア輸送物質を用いる場合は例えば、オキサゾール、オ
キサジアゾール、チアゾール、チアジアゾール、イミダ
ゾール等に代表される含窒素複素環核及びその縮合環核
を有する化合物、ポリアリールアルカン系の化合物、ピ
ラゾリン系化合物、ヒドラゾン系化合物、トリアリール
アミン系化合物、スチリル系化合物、スチリルトリフェ
ニルアミン系化合物、β−フェニルスチリルトリフェニ
ルアミン系化合物、ブタジェン系化合物、ヘキサトリエ
ン系化合物、カルバゾール系化合物、縮合多環系化合物
等を用いることができる。
接着層或はバリヤ層に用いられるバインダとしては、上
記のバインダの他にポリアミド樹脂、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−無水マレイン酸
共重合体、エチレン−酢酸ビニル−メタクリル酸共重合
体等のエチレン系樹脂、ポリビニルアルコール、セルロ
ース誘導体等が有効である。また、メラミン、エポキシ
、イソシアネート等の熱硬化或は化学硬化性を利用した
硬化型のバインダを用いることもできる。
記のバインダの他にポリアミド樹脂、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−無水マレイン酸
共重合体、エチレン−酢酸ビニル−メタクリル酸共重合
体等のエチレン系樹脂、ポリビニルアルコール、セルロ
ース誘導体等が有効である。また、メラミン、エポキシ
、イソシアネート等の熱硬化或は化学硬化性を利用した
硬化型のバインダを用いることもできる。
電極物質としては、金属板や導電性ポリマー及び酸化イ
ンジウム等の導電性化合物を用いることができ、またア
ルミニウム、パラジウム等の金属の薄層を塗布、蒸着、
ラミネート等の手段により設けて用いることができる。
ンジウム等の導電性化合物を用いることができ、またア
ルミニウム、パラジウム等の金属の薄層を塗布、蒸着、
ラミネート等の手段により設けて用いることができる。
増感の目的で、或は感光波長領域の調整の目的で他の光
導電物質を併用して用いてもよい。そのような物質とし
ては本発明とは結晶型において異なるチタニルフタロシ
アニンをはじめ、他のフタロシアニン顔料、アゾ顔料、
アントラキノン顔料、ペリレン顔料、多環牛ノン顔料、
スクェアリウム顔料等が挙げられる。
導電物質を併用して用いてもよい。そのような物質とし
ては本発明とは結晶型において異なるチタニルフタロシ
アニンをはじめ、他のフタロシアニン顔料、アゾ顔料、
アントラキノン顔料、ペリレン顔料、多環牛ノン顔料、
スクェアリウム顔料等が挙げられる。
次に本発明における具体的な実施例をしめす。
（チタニル７タロシアニンの合皮）
１、３−ジイミノイソインドリン； ２９．２ｇとａ−
クロルナフタレン； ２００■Ｑを混合し、チタニウム
テトラブトキシド； ２０．４ｇを加えて、窒素雰囲気
下に１４０〜１５０°Ｃで２時間加熱し、続いて１８０
°Ｃで３時間反応させた。放冷した後析出物を濾取し、
α−クロルナ７タレンで洗浄、次いでクロロホルムで洗
浄し、さらに２％塩酸水溶液で洗浄、水洗、最後にメタ
ノール洗浄して、乾燥の後２６．２ｇ（９１．０％）の
チタニルフタロシアニンを得た。得られたチタニル７タ
ロシアニンの１０ｇを２００ｇの濃硫酸に溶解し、２Ｑ
の水にあけて析出させて濾取し、水洗の後ウェットペー
ストに１．２−ジクロルエタン；８００■Ｑを加え室温
において２時間撹拌した。その後メタノール； １．６
Ｑで希釈して濾過しメタノールで洗浄して乾燥し、第１
図のＸ線回折パターンをもつチタニル７タロシアニンの
結晶を得た。
クロルナフタレン； ２００■Ｑを混合し、チタニウム
テトラブトキシド； ２０．４ｇを加えて、窒素雰囲気
下に１４０〜１５０°Ｃで２時間加熱し、続いて１８０
°Ｃで３時間反応させた。放冷した後析出物を濾取し、
α−クロルナ７タレンで洗浄、次いでクロロホルムで洗
浄し、さらに２％塩酸水溶液で洗浄、水洗、最後にメタ
ノール洗浄して、乾燥の後２６．２ｇ（９１．０％）の
チタニルフタロシアニンを得た。得られたチタニル７タ
ロシアニンの１０ｇを２００ｇの濃硫酸に溶解し、２Ｑ
の水にあけて析出させて濾取し、水洗の後ウェットペー
ストに１．２−ジクロルエタン；８００■Ｑを加え室温
において２時間撹拌した。その後メタノール； １．６
Ｑで希釈して濾過しメタノールで洗浄して乾燥し、第１
図のＸ線回折パターンをもつチタニル７タロシアニンの
結晶を得た。
前記の合皮で得た第１図のチタニル７タロシアニン；２
ｇとシＩＪ ：ｌ− ン樹脂ｒＫＲー５２４０． １５
％ キシレン−ブタノール溶液」 （信越化学社製）の
３０ｇをインプロパノール； ５０ｍｌｌ中にサンドミ
ルを用いて分散し、これをアルミニウムを蒸着したガラ
スプレート上にスピナーで塗布して厚さ０ 、 ５１１
ａ＋とじ、その上に金電極を蒸着して本発明のセルを得
た。
ｇとシＩＪ ：ｌ− ン樹脂ｒＫＲー５２４０． １５
％ キシレン−ブタノール溶液」 （信越化学社製）の
３０ｇをインプロパノール； ５０ｍｌｌ中にサンドミ
ルを用いて分散し、これをアルミニウムを蒸着したガラ
スプレート上にスピナーで塗布して厚さ０ 、 ５１１
ａ＋とじ、その上に金電極を蒸着して本発明のセルを得
た。
このようにして得られたセルの光電変換効率は１、２％
と高い値を示した。
と高い値を示した。
第１図は本発明に係るチタニルフタロシアニンのＸ線回
折スペクトル図である。
折スペクトル図である。
Claims (1)
- Ｃｕ−Ｋａ線に対するＸ線回折スペクトルにおいてフラ
ッグ角２θの９．５±０．２゜、２４．１±０．２゜、
２７．２±０．２゜にピークを示す結晶状態のチタニル
フタロシアニンを含有することを特徴とする光電変換素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1170359A JPH0335566A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1170359A JPH0335566A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 光電変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0335566A true JPH0335566A (ja) | 1991-02-15 |
Family
ID=15903475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1170359A Pending JPH0335566A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 光電変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0335566A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0997783A3 (en) * | 1998-10-28 | 2000-10-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Crystalline oxotitanylphthalocyanine and electrophotographic photoreceptor using the same |
| JP2011142217A (ja) * | 2010-01-07 | 2011-07-21 | Dainippon Printing Co Ltd | 有機薄膜太陽電池 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59227171A (ja) * | 1983-06-08 | 1984-12-20 | Oki Electric Ind Co Ltd | カラ−センサ |
| JPS6482045A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-28 | Konishiroku Photo Ind | Photosensitive body |
-
1989
- 1989-06-30 JP JP1170359A patent/JPH0335566A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59227171A (ja) * | 1983-06-08 | 1984-12-20 | Oki Electric Ind Co Ltd | カラ−センサ |
| JPS6482045A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-28 | Konishiroku Photo Ind | Photosensitive body |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0997783A3 (en) * | 1998-10-28 | 2000-10-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Crystalline oxotitanylphthalocyanine and electrophotographic photoreceptor using the same |
| JP2011142217A (ja) * | 2010-01-07 | 2011-07-21 | Dainippon Printing Co Ltd | 有機薄膜太陽電池 |
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