JPH04199686A - photovoltaic element - Google Patents
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- JPH04199686A JPH04199686A JP2326006A JP32600690A JPH04199686A JP H04199686 A JPH04199686 A JP H04199686A JP 2326006 A JP2326006 A JP 2326006A JP 32600690 A JP32600690 A JP 32600690A JP H04199686 A JPH04199686 A JP H04199686A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、新規なポリシラン化合物を有機半導体層とし
て用いたMIS接合型光起電力素子に関し、更に詳述す
れば本発明は新規なポリシラン化合物よりなる有機半導
体層に屈折率調整剤を分布させた光起電力素子に関する
。Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to an MIS junction type photovoltaic device using a novel polysilane compound as an organic semiconductor layer. The present invention relates to a photovoltaic device in which a refractive index adjusting agent is distributed in an organic semiconductor layer consisting of the following.
[従来の技術]
従来、有機半導体を用いた光起電力素子は収集効率が非
常に低く、光電変換効率が低いため結晶シリコンやアモ
ルファスシリコンを用いたpn接合型、pin接合型光
起電力素子の研究に比較して実用化のための研究がたち
遅れているのが現状である。[Prior art] Conventionally, photovoltaic devices using organic semiconductors have very low collection efficiency and low photoelectric conversion efficiency, so pn junction type and pin junction type photovoltaic devices using crystalline silicon or amorphous silicon have been developed. The current situation is that research for practical application is lagging behind research.
しかし、容易に薄膜形成ができることから生産コストの
低減が期待され、光電変換効率の向上を目的とした有機
半導体に関する研究が種々成されている。However, since thin films can be easily formed, it is expected that production costs will be reduced, and various studies have been conducted on organic semiconductors with the aim of improving photoelectric conversion efficiency.
光起電力素子用に適した有機半導体材料としては、アン
トラセン、テトラセン、メロシアニン、フタロシアニン
、ヒドロキシン・スクウアリリウム、クロロフィル、ビ
ロール等があるが中でもメロシアニン、フタロシアニン
、ヒドロキシン・スクウアリリウム等は光起電力素子用
材料として設計開発された染料で、ショットキー障壁セ
ルの光電変換効率は、概ねAMOスペクトル光下で0.
2〜1%程度である。 [Jpn J、Appl、P
hys、、20゜5upp1.20−2.135(19
801、Appl、Phys、I−ctt、 、32.
495f+9781、J、 Chew、 Phys−、
71、1211f19791 ]光光電変換率がこのよ
うに低い原因としては。Organic semiconductor materials suitable for photovoltaic devices include anthracene, tetracene, merocyanine, phthalocyanine, hydroxyne squarylium, chlorophyll, and virol, among which merocyanine, phthalocyanine, hydroxyne squaryllium, etc. are suitable for photovoltaic devices. Using a dye designed and developed as a material, the photoelectric conversion efficiency of the Schottky barrier cell is approximately 0.000% under AMO spectrum light.
It is about 2 to 1%. [Jpn J, Appl, P
hys,,20゜5upp1.20-2.135(19
801, Appl, Phys, I-ctt, , 32.
495f+9781, J, Chew, Phys-,
71, 1211f19791] What is the reason for such a low photoelectric conversion rate?
主に有機半導体におけるキャリアトラップ密度が大きい
ことが挙げられ、キャリアの寿命、移動度共に小さく、
拡散長も短いものとなっているためであると考えられて
いる。The main reason is that the carrier trap density in organic semiconductors is large, and both the carrier lifetime and mobility are small.
This is thought to be due to the short diffusion length.
また、一般に有機半導体は抵抗率が大きいので、オーム
接触を作りにくく、更に、入射光強度の増大にともなっ
て光電変換効率が低下するなどの問題点が指摘されてい
る。Furthermore, since organic semiconductors generally have a high resistivity, it is difficult to form ohmic contacts, and furthermore, it has been pointed out that there are problems such as a decrease in photoelectric conversion efficiency as the intensity of incident light increases.
一方、上述した従来の炭素を主骨格とする有機半導体材
料に変わる材料として、ケイ素を主骨格とするポリシラ
ン化合物が注目されつつある。On the other hand, polysilane compounds having silicon as a main skeleton are attracting attention as materials to replace the above-mentioned conventional organic semiconductor materials having carbon as main skeleton.
古くは、ポリシランは溶剤に不溶のものと報告されてい
たが [ザ・ジャーナル・才ブ・アメリカン・ケミカル
・ソサエティー; 125.2291pp(1924)
J 、近年、ポリシランが溶剤可溶性であり、フィルム
形成が容易であることが報告され[ザ・ジャーナル・才
ブ・アメリカン・セラミック・ソサエティー:虹、50
4 pp (197811注目を集めるようになった。In the old days, polysilane was reported to be insoluble in solvents [The Journal of the American Chemical Society; 125.2291pp (1924)]
Recently, it has been reported that polysilane is soluble in solvents and can be easily formed into films [The Journal of the American Ceramic Society: Rainbow, 50
4 pp (197811) It began to attract attention.
さらにポリシランは紫外線照射で光分解を起こすためレ
ジストに応用する研究が報告されている[特開昭60−
98431号公報、特開昭60−119550号公報]
。Furthermore, since polysilane photodecomposes when irradiated with ultraviolet rays, research has been reported to apply it to resists [Unexamined Japanese Patent Application Publication No. 1989-1999-
No. 98431, Japanese Patent Application Laid-open No. 119550/1982]
.
また、ポリシランは主鎖の〇−結合によって電荷の移動
が可能な光半導体の特性を持ち、[フィジカル・レビュ
ー B : 35.2818 pp(19871]電子
写真感光体への応用も期待されるようになった。しかし
、このような電子材料への適用のためには、ポリシラン
化合物は溶剤可溶性でフィルム形成能があるだけではな
く、微細な欠陥のないフィルム形成、均質性の高いフィ
ルム形成のできることが必要となる。電子材料において
は微細な欠陥も許されないため、II換基についても構
造が明確でフィルム形成に異常を発生させない高品位の
ポリシラン化合物が要求されている。In addition, polysilane has the property of a photosemiconductor in which charge can be transferred through the 〇-bonds in the main chain, and it is expected to be applied to electrophotographic photoreceptors [Physical Review B: 35.2818 pp (19871)] However, for application to such electronic materials, polysilane compounds must not only be soluble in solvents and have film-forming ability, but also be capable of forming films without minute defects and with high homogeneity. Since minute defects cannot be tolerated in electronic materials, there is a need for high-quality polysilane compounds that have a clear structure with regard to II substituents and do not cause abnormalities in film formation.
従来からポリシラン化合物に関する合成研究例は種々報
告があるが、電子材料として用いるにはまだ問題点を残
している。低分子量のポリシラン化合物では全てのSi
基に有機基が置換した構造のものが報告されている〔ザ
・ジャーナル・才ブ・アメリカン・ケミカル・ソサエテ
ィー[Journalof A+werican Ch
emical 5ociety ; 94. (111
3806pp+197211 、特公昭63−3803
3号公報]。Although various synthetic research examples regarding polysilane compounds have been reported, there are still problems in using them as electronic materials. In low molecular weight polysilane compounds, all Si
Structures in which the base is substituted with an organic group have been reported [Journal of A+Werican Ch.
94. (111
3806pp+197211, Special Publication Showa 63-3803
Publication No. 3].
前者の刊行物に記数のものはジメチルシランの末端基に
メチル基を置換した構造であり、後者の刊行物に記載の
ものはジメチルシランの末端基にアルコキシ基を置換し
た構造であるが、いずれも重合度が2〜6であり、高分
子の特徴を示さない、つまり、低分子量のためにそのま
まではフィルム形成能がなく、産業上の利用は難しい、
高分子量のポリシラン化合物で全てのSi基に有機基を
置換した構造のものが最近報告されている[日経ニュー
マテリアル8月15日号46ページ119881 ]が
、特殊な反応中間体を経由するため、合成収率の低下が
予想され工業的な大量生産は困難である。The structure described in the former publication has a structure in which the terminal group of dimethylsilane is substituted with a methyl group, and the structure described in the latter publication has a structure in which the terminal group of dimethylsilane is substituted with an alkoxy group. Both have a degree of polymerization of 2 to 6 and do not exhibit the characteristics of polymers. In other words, due to their low molecular weight, they do not have film-forming ability as they are, making them difficult to use industrially.
A high-molecular-weight polysilane compound with a structure in which all Si groups are substituted with organic groups has recently been reported [Nikkei New Materials, August 15 issue, page 46, 119881], but because it goes through a special reaction intermediate, Industrial mass production is difficult because a decrease in synthesis yield is expected.
また、ポリシラン化合物の合成方法が[ザ・ジャーナル
・才ブ・才ルガノメタリックーケミストリー+ 198
pp、C27,f191101又はザ・ジャーナル・才
ブ・ポリマー・サイエンス、ポリマー・ケミストリー・
エデイジョン:Vol、22.159−170ppf1
98411により報告されている。しかし、報告されて
いるいずれの合成方法もポリシラン主鎖の縮合反応のみ
で、末端基については全く言及はない、そしていずれの
合成方法の場合も未反応のクロル基や副反応による副生
物の生成があり、所望のポリシラン化合物を定常的に得
るのは困難である。In addition, the method for synthesizing polysilane compounds is described in [The Journal Saibu Sairuganometallic Chemistry + 198
pp, C27, f191101 or The Journal of Polymer Science, Polymer Chemistry.
Edition: Vol, 22.159-170ppf1
Reported by 98411. However, all of the reported synthesis methods involve only the condensation reaction of the polysilane main chain, and there is no mention of the terminal groups, and in all of the synthesis methods, unreacted chlorine groups and byproducts are generated due to side reactions. Therefore, it is difficult to consistently obtain the desired polysilane compound.
前記のポリシラン化合物を光導電体として使用する例も
報告されているが(U、S、P、No、4618551
、U、S、P、No、4772525、特開昭62−2
69964号公報)、未反応のクロル基や副反応による
副生物の影響が推測される。Examples of using the above-mentioned polysilane compounds as photoconductors have also been reported (U, S, P, No. 4618551
, U, S, P, No. 4772525, JP-A-62-2
69964), the influence of unreacted chloro groups and by-products due to side reactions is presumed.
U、S、P、No、 4618551では、前記のポリ
シラン化合物を電子写真感光体として用いているが、一
般の複写機では印加電位が500〜800Vで良いのに
、異常に高い印加電位1000Vを用いている。これは
通常の電位ではポリシランの構造欠陥により電子写真感
光体に欠陥を生じ1画像上の斑点状の異常現象を消失さ
せるためと考えられる。また、特開昭62−26996
4号公報では前記のポリシラン化合物を用いて電子写真
感光体を作製し、光感度を測定しているが、光感度が遅
く、従来知られているセレン感光体や有機感光体に比べ
何の利点も持たない。In U, S, P, No. 4618551, the polysilane compound described above is used as an electrophotographic photoreceptor, but an unusually high applied potential of 1000 V is used, whereas in a general copying machine, the applied potential is only 500 to 800 V. ing. This is thought to be because, at a normal potential, structural defects in polysilane cause defects in the electrophotographic photoreceptor, causing spots-like abnormal phenomena on one image to disappear. Also, JP-A-62-26996
In Publication No. 4, an electrophotographic photoreceptor was prepared using the above-mentioned polysilane compound and its photosensitivity was measured, but the photosensitivity was slow and there was no advantage compared to conventionally known selenium photoreceptors or organic photoreceptors. I don't have either.
このような電子材料に利用するためには、まだ数多くの
問題点を残し、産業上に利用できるポリシラン化合物は
未だ提供されていないのが実状であり、特に、良好な半
導体特性が要求される光起電力素子への応用に関しては
全く検討がなされていない。In order to be used in such electronic materials, there are still many problems, and the reality is that polysilane compounds that can be used industrially have not yet been provided. No study has been made regarding its application to electromotive force elements.
[発明が解決しようとする課題]
本発明の目的は、前述の従来技術の問題点を解決し、安
価で、大面積に亘り均一で、光電変換効率が高効率の、
有機半導体を用いた光起電力素子を提供することにある
。[Problems to be Solved by the Invention] An object of the present invention is to solve the problems of the prior art described above, and to provide a method that is inexpensive, uniform over a large area, and has high photoelectric conversion efficiency.
An object of the present invention is to provide a photovoltaic device using an organic semiconductor.
本発明の他の目的は、従来の有機半導体より大幅に特性
改善のなされた新規なポリシラン化合物を半導体層とし
て用いた光起電力素子を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a photovoltaic device using, as a semiconductor layer, a novel polysilane compound whose properties are significantly improved over conventional organic semiconductors.
更に、本発明の他の目的は、入射光強度の変化及び経°
時変化に対して安定な光起電力素子を提供することにあ
る。Furthermore, another object of the present invention is to control changes in incident light intensity and
An object of the present invention is to provide a photovoltaic element that is stable against changes over time.
また、本発明の他の目的は光起電力素子への光入射量を
高め、光電変換効率を向上させることにある。Another object of the present invention is to increase the amount of light incident on the photovoltaic element and improve the photoelectric conversion efficiency.
[課題を解決するための手段]
本発明は、前記目的を達成すべく本発明者らが鋭意研究
を重ねたところ、下記一般式(I)で表される直鎖状ポ
リシラン化合物が従来の有機半導体に比較して飛躍的に
特性改善がなされることを発見し、更にこれを光起電力
素子として十分に動作、機能させるべく研究を重ね完成
するに至ったものである。その骨子とするところは。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have made extensive research and found that a linear polysilane compound represented by the following general formula (I) He discovered that the characteristics were dramatically improved compared to semiconductors, and completed research to make it fully operational and functional as a photovoltaic device. What is the gist of it?
(1)一般式(I)
(但し1式中、R1は炭素数1又は2のアルキル基、R
2は炭素数3乃至8のアルキル基、シクロアルキル基、
アリール基又はアラルキル基、R1は炭素数1乃至4の
アルキル基、R4は炭素数1乃至4のアルキル基をそれ
ぞれ示す、A、A’は、それぞれ炭素数4乃至12のア
ルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアラルキ
ル基であり1両者は同じであっても或いは異なってもよ
い、n、mは、ポリマー中の総モノマーに対するそれぞ
れのモノマー数の割合を示すモル比であり、n+m=1
となり、0<n≦1.0≦m<1である。)
で表され重量平均分子量が6000乃至200000で
あるポリシラン化合物を有機半導体層として用いると共
に、屈折率調整剤を前記有機半導体層の膜厚方向に沿っ
て分布させてMIS接合型光起電力素子を構成するもの
で、また
12)−8式(I)で示されるポリシラン化合物におい
て、A及びAoが炭素数5乃至12のアルキル基、又は
シクロアルキル基であること、更に(3)有機半導体層
における屈折率が光人射方向に沿って徐々に増大してな
ることを含むものである。(1) General formula (I) (However, in formula 1, R1 is an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, R
2 is an alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group,
Aryl group or aralkyl group, R1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R4 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, A and A' are an alkyl group having 4 to 12 carbon atoms, and a cycloalkyl group, respectively. , an aryl group or an aralkyl group, 1 may be the same or different, n and m are molar ratios indicating the proportion of the number of each monomer to the total monomers in the polymer, n + m = 1
Therefore, 0<n≦1.0≦m<1. ) and has a weight average molecular weight of 6,000 to 200,000 as an organic semiconductor layer, and a refractive index adjuster is distributed along the thickness direction of the organic semiconductor layer to produce an MIS junction photovoltaic element. 12)-8 In the polysilane compound represented by formula (I), A and Ao are an alkyl group having 5 to 12 carbon atoms or a cycloalkyl group; and (3) in the organic semiconductor layer. This includes that the refractive index gradually increases along the direction of light emission.
以下、本発明の詳細な説明する6
本発明により提供される、一般式(1)で表され重量平
均分子量が6000乃至200000である新規なポリ
シラン化合物は、クロル基や副反応生成基を全く持たず
全てのSi基が酸素を含有しない特定の有機基で置換さ
れたものであって、毒性がなく、トルエン、ベンゼン、
キシレン等の芳香族系溶剤、ジクロロメタン、ジクロロ
エタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン系溶剤
、その他テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン等
の溶剤に易溶であり、優れたフィルム形成能を有するも
のである。そして本発明の該ポリシラン化合物をもって
形成したフィルムは均質にして均一膜厚のもので、優れ
た耐熱性を有し、硬度に冨み且つ靭性1toughne
ss)に冨むものである。The present invention will be explained in detail below.6 The novel polysilane compound represented by the general formula (1) and having a weight average molecular weight of 6,000 to 200,000, provided by the present invention, has no chlorine group or side reaction forming group. All Si groups are substituted with specific organic groups that do not contain oxygen, are non-toxic, and are free from toluene, benzene,
It is easily soluble in aromatic solvents such as xylene, halogenated solvents such as dichloromethane, dichloroethane, chloroform, carbon tetrachloride, and other solvents such as tetrahydrofuran (THF) and dioxane, and has excellent film-forming ability. The film formed using the polysilane compound of the present invention is homogeneous and has a uniform thickness, has excellent heat resistance, is rich in hardness, and has a toughness of 1.
ss).
こうしたことから本発明により提供される前記ポリシラ
ン化合物は、電子デバイス、中でも光起電力素子の作製
に利用でき、産業上の利用価値の高い高分子物質である
。For these reasons, the polysilane compound provided by the present invention is a polymeric substance that can be used in the production of electronic devices, especially photovoltaic elements, and has high industrial utility value.
本発明により提供される一般式(I)で表される新規な
ポリシラン化合物は、上述したように、その重量平均分
子量が6000乃至200000のものであるが、溶剤
への溶解性およびフィルム形成能の観点からするより好
ましいものは、重量平均分子量が8000乃至1200
00のものであり、最適なものは重量平均分子量が10
000乃至80000のものである。As mentioned above, the novel polysilane compound represented by the general formula (I) provided by the present invention has a weight average molecular weight of 6,000 to 200,000, but has poor solubility in solvents and film-forming ability. More preferable from this point of view are those having a weight average molecular weight of 8000 to 1200.
00, and the optimal one has a weight average molecular weight of 10
000 to 80,000.
なお、重量平均分子量について、それが6000以下で
あるものは高分子の特徴を示さず、フィルム形成能がな
い、また、200000以上であるものは溶剤に対して
の溶解性が悪く、所望のフィルム形成が困難である。Regarding the weight average molecular weight, those with a weight average molecular weight of 6,000 or less do not exhibit the characteristics of polymers and have no film-forming ability, while those with a weight average molecular weight of 200,000 or more have poor solubility in solvents and cannot be used to form the desired film. Difficult to form.
また、本発明の一般式(1)で表される上述のポリシラ
ン化合物は、形成するフィルムについて特に強靭性を望
む場合、その末端基A及びA。Moreover, when the above-mentioned polysilane compound represented by the general formula (1) of the present invention is desired to have particularly strong toughness in the film to be formed, the terminal groups A and A are used.
が、炭素数5乃至12のアルキル基、炭素数5乃至12
のシクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基から
なる群から選択される基であることが望ましい、この場
合の最も好ましい本発明のポリシラン化合物は、末端基
A及びAoが炭素数5乃至】2のアルキル基及び炭素数
5乃至12のシクロアルキル基の中から選択される基で
ある場合である。is an alkyl group having 5 to 12 carbon atoms, and an alkyl group having 5 to 12 carbon atoms.
In this case, the most preferred polysilane compound of the present invention is a group in which the terminal groups A and Ao are alkyl groups having 5 to 2 carbon atoms. This is the case when the group is selected from a group and a cycloalkyl group having 5 to 12 carbon atoms.
本発明により提供される上述の新規ポリシラン化合物は
、一般にっぎのようにして合成することができる。即ち
、#素及び水分を無くした高純度不活性雰囲気下で、ジ
クロロシランモノマーをアルカリ金属からなる縮合触媒
に接触させてハロゲン脱離と縮重合を行い中間体ポリマ
ーを合成し。The above-mentioned novel polysilane compounds provided by the present invention can be generally synthesized in a similar manner. That is, in a high-purity inert atmosphere free of # elements and water, dichlorosilane monomer is brought into contact with a condensation catalyst made of an alkali metal to perform halogen elimination and condensation polymerization to synthesize an intermediate polymer.
得られた該ポリマーを未反応の千ツマ−と分離し、該ポ
リマーに所定のハロゲン化有機試薬をアー ルカリ金属
からなる縮合触媒の存在下で反応せし・めで該ポリマー
の末端に有機基を縮合せしめることにより合成される。The obtained polymer is separated from unreacted polymers, and the polymer is reacted with a predetermined halogenated organic reagent in the presence of a condensation catalyst made of an alkali metal to form an organic group at the end of the polymer. Synthesized by condensation.
上記合成操作にあっては、出発物質たるジクロロシラン
、前記中間体ポリマー、ハロゲン化有機試薬及びアルカ
リ金属縮合触媒は、いずれも酸素や水分との反応性が高
いので、これら酸素や水分が(r在する雰囲気の下では
本発明の目的とする上述のポリシラン化合物は得られな
い。In the above synthesis operation, the starting material dichlorosilane, the intermediate polymer, the halogenated organic reagent, and the alkali metal condensation catalyst all have high reactivity with oxygen and moisture, so these oxygen and moisture (r Under such an atmosphere, the above-mentioned polysilane compound which is the object of the present invention cannot be obtained.
したがって本発明のポリシラン化合物を得る上述の操作
は、酸素及び水分のいずれもが存在しない雰囲気下で実
施することが必要である。このため、反応系に酸素及び
水分のいずれもが存在するところとならないように反応
容器及び使用する試薬の全てについて留意が必要である
0例えば反応容器については、グローブボックス中で真
空吸引とアルゴンガス置換を行って水分や酸素の系内へ
の吸着がないようにする。使用するアルゴンガスは、い
ずれの場合にあっても予めシリカゲルカラムに通し脱水
して、ついで銅粉末を100℃に加熱したカラムに通し
て脱酸素処理して使用する。Therefore, the above-mentioned operation for obtaining the polysilane compound of the present invention needs to be carried out in an atmosphere in which neither oxygen nor moisture is present. For this reason, care must be taken regarding the reaction vessel and all reagents used to ensure that neither oxygen nor moisture is present in the reaction system. Perform substitution to prevent adsorption of moisture and oxygen into the system. In any case, the argon gas used is previously passed through a silica gel column to dehydrate it, and then the copper powder is passed through a column heated to 100° C. for deoxidation treatment.
出発原料たるジクロロシランモノマーについては、反応
系内への導入直前で脱酸素処理した上述のアルゴンガス
を使用して減圧蒸留を行った後に反応系内に導入する。The dichlorosilane monomer as a starting material is introduced into the reaction system after being distilled under reduced pressure using the above-mentioned argon gas which has been deoxygenated immediately before introduction into the reaction system.
特定の有機基を導入するための上記ハロゲン化有#!試
薬及び使用する上記溶剤についても、ジクロロシランモ
ノマーと同様に脱酸素処理した後に反応系内に導入する
。なお、溶剤の脱水処理は、上述の脱酸素処理したアル
ゴンガスを使用して減圧蒸留した後、金属ナトリウムで
更に脱水処理する。The above halogenation is used to introduce a specific organic group! The reagents and the above-mentioned solvents used are also deoxidized in the same manner as the dichlorosilane monomer before being introduced into the reaction system. Note that the solvent is dehydrated by distilling under reduced pressure using the deoxidized argon gas described above, and then further dehydrating with metallic sodium.
上記縮合触媒については、ワイヤー化或いはチップ化し
て使用するが、該操作は無水のパラフィン系溶剤中又は
Ar、 N2等の不活性ガス雰囲気中で行い、酸化が起
こらないようにして使用する。The above condensation catalyst is used in the form of wires or chips, and this operation is carried out in an anhydrous paraffinic solvent or in an inert gas atmosphere such as Ar or N2 to prevent oxidation.
本発明の一般式(1)で表される新規ポリシラン化合物
を製造するに際して使用する出発原料のジクロロシラン
モノマーは、後述する一数式:R,R,5iC1,で表
されるシラン化合物か又はこれと一般式: R,R,5
iC1,で表されるシラン化合物が選択的に使用される
。The dichlorosilane monomer used as a starting material for producing the novel polysilane compound represented by the general formula (1) of the present invention is a silane compound represented by the following formula: R, R, 5iC1, or a silane compound represented by the following formula: R, R, 5iC1. General formula: R, R, 5
Silane compounds represented by iC1, are selectively used.
上述の縮合触媒は、ハロゲン脱離して縮合反応をもたら
しぬるアルカリ金属が望ましく使用され、該アルカリ金
属の具体例としてリチウム、ナトリウム、カリウムが挙
げられ、中でもリチウム及びナトリウムが好適である。The above-mentioned condensation catalyst is preferably an alkali metal that causes a condensation reaction by eliminating halogen, and specific examples of the alkali metal include lithium, sodium, and potassium, with lithium and sodium being preferred.
上述のハロゲン化有機試薬は、A及び八゛で表される置
換基を導入するためのものであって、ハロゲン化アルキ
ル化合物、ハロゲン化シクロアルキル化合物、ハロゲン
化アリール化合物及びハロゲン化アラルキル化合物から
なる群から選択される適当な化合物、即ち、一般式:
A−X及び/又は一般式:A’ −x (但し、XはC
I又は叶)で表され、後述する具体例の中の適当な化合
物が選択的に使用される。The above-mentioned halogenated organic reagent is for introducing a substituent represented by A and 8, and is composed of a halogenated alkyl compound, a halogenated cycloalkyl compound, a halogenated aryl compound, and a halogenated aralkyl compound. A suitable compound selected from the group, namely the general formula:
A-X and/or general formula: A'-x (However, X is C
I or Kano), and appropriate compounds among the specific examples described below are selectively used.
上述の中間体ポリマーを合成するに際して使用する一射
式: RIR2SiC1z又はこれと一般式二J(、r
l、5icI□で表されるジクロロシランモノマーは、
所定の溶剤に溶解して反応系に導入される。One-shot formula used in synthesizing the above-mentioned intermediate polymer: RIR2SiC1z or this and general formula 2J (, r
The dichlorosilane monomer represented by l, 5icI□ is
It is dissolved in a predetermined solvent and introduced into the reaction system.
該溶剤としては、パラフィン系の無極性炭化水素系溶剤
が望ましく使用される。該溶剤の好ましい例としては、
n−ヘキサジ、n−オクタン、n−ノナン、n−ドデカ
ン、シクロヘキサン及びシクロオクタンが挙げられる。As the solvent, a paraffinic non-polar hydrocarbon solvent is preferably used. Preferred examples of the solvent include:
Mention may be made of n-hexadi, n-octane, n-nonane, n-dodecane, cyclohexane and cyclooctane.
そして生成する中間体ポリマーはこれらの溶剤に不溶で
あることから、該中間体ポリマーを未反応のジクロロシ
ランモノマーから分離するについて好都合である1分離
した中間体ポリマーは、ついで上述のハロゲン化有機試
薬と反応せしめるわけであるが、その際両者は同じ溶剤
に溶解せしめて反応に供される。この場合の溶剤として
はベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤が好
適に使用される。Since the resulting intermediate polymer is insoluble in these solvents, it is convenient to separate the intermediate polymer from unreacted dichlorosilane monomer.1 The separated intermediate polymer is then treated with the above-mentioned halogenated organic reagent. In this case, both are dissolved in the same solvent and subjected to the reaction. In this case, aromatic solvents such as benzene, toluene, and xylene are preferably used as the solvent.
上述のジクロロシランモノマーを上述のアルカリ金属触
媒を使用して縮合せしめて所望の中間体を得るについて
は、反応温度と反応時間を調節することにより得られる
中間体ポリマーの重合度を適宜制御できる。しかしなが
らその際の反応温度は60℃〜130℃の間に設定する
のが望ましい。When the desired intermediate is obtained by condensing the above-mentioned dichlorosilane monomer using the above-mentioned alkali metal catalyst, the degree of polymerization of the resulting intermediate polymer can be appropriately controlled by adjusting the reaction temperature and reaction time. However, the reaction temperature at that time is preferably set between 60°C and 130°C.
以上、説明した本発明の一般式(1)で表される上述の
新規ポリシラン化合物の製造方法の望ましい一態様例を
以下に述べる。A desirable embodiment of the method for producing the novel polysilane compound represented by the general formula (1) of the present invention described above will be described below.
即ち、本発明による上述の新規ポリシラン化合物の製造
方法は、(it中間体ポリマーを製造する工程と(11
)該中間体ポリマーの末端に置換基A及びA゛を導入す
る工程とからなる。That is, the method for producing the above-mentioned novel polysilane compound according to the present invention includes the steps of producing (it intermediate polymer) and (11)
) of introducing substituents A and A' into the terminals of the intermediate polymer.
上記(i+ の工程はつぎのようにして行われる。The above step (i+) is performed as follows.
即ち、反応容器の反応系内を酸素及び水分を完全に除い
てアルゴンで支配され所定の内圧に維持した状態にし、
無水のパラフィン系溶剤と無水の縮合触媒を入れ、つい
で無水のジクロロシランモノマーを入れ、全体を撹拌し
ながら所定温度に加熱して該モノマーの縮合を行う、こ
の際前記ジクロロシランモノマーの縮合度合は、反応温
度と反応時間を調節し、所望の重合度の中間体ポリマー
が生成されるようにする。That is, the reaction system in the reaction vessel is completely free of oxygen and moisture and is dominated by argon and maintained at a predetermined internal pressure.
Add an anhydrous paraffinic solvent and an anhydrous condensation catalyst, then add an anhydrous dichlorosilane monomer, and heat the whole to a predetermined temperature while stirring to condense the monomers. At this time, the degree of condensation of the dichlorosilane monomer is , the reaction temperature and reaction time are adjusted to produce an intermediate polymer with a desired degree of polymerization.
この際の反応は、下記の反応式filで表されるように
ジクロロシランモノマーのクロル基と触媒が脱塩反応を
起こしてSi基同志か縮合を繰り返してポリマー化して
中間体ポリマーを生成する。In this reaction, as shown by the reaction formula fil below, the chloro group of the dichlorosilane monomer and the catalyst undergo a desalting reaction, and the Si groups are repeatedly condensed to form a polymer, thereby producing an intermediate polymer.
なお、具体的反応操作手順は、パラフィン系溶剤中に縮
合触媒(アルカリ金属)を仕込んでおき、加熱下で攪拌
しながらジクロロシランモノマーを滴下して添加する。In the specific reaction procedure, a condensation catalyst (alkali metal) is placed in a paraffinic solvent, and dichlorosilane monomer is added dropwise while stirring under heating.
ポリマー化の度合は、反応液をサンプリングして確認す
る。The degree of polymerization is confirmed by sampling the reaction solution.
ポリマー化の簡単な確認はサンプリング液を揮発させフ
ィルムが形成できるかで判断できる。縮合が進み、ポリ
マーが形成されると白色固体となって反応系から析出し
てくる。ここで冷却し、反応系からモノマーを含む溶媒
をデカンテーションで分離し、中間体ポリマーを得る。Polymerization can be easily confirmed by evaporating the sampling liquid and determining whether a film can be formed. As the condensation progresses and a polymer is formed, it becomes a white solid that precipitates out of the reaction system. Here, it is cooled, and the solvent containing the monomer is separated from the reaction system by decantation to obtain an intermediate polymer.
ついで、前記(i i)の工程を行う。即ち、得られた
中間体ポリマーの末端基のクロル基をハロゲン化有機剤
と縮合触媒(アルカリ金属)を用いて脱塩縮合を行い、
ポリマー末端基を所定の有機基で置換する。この際の反
応は下記の反応式fiilで表される。Then, the step (ii) is performed. That is, the terminal chloro groups of the obtained intermediate polymer are subjected to desalting condensation using a halogenated organic agent and a condensation catalyst (alkali metal),
Polymer end groups are substituted with predetermined organic groups. The reaction at this time is represented by the following reaction formula fiil.
R,R4 R,R。R, R4 R,R.
(但し、A=A’でもよい)
このところは具体的には、ジクロロシランモノマーの縮
合で得られた中間体ポリマーに芳香族系溶剤を加え溶解
する8次に縮合触媒(アルカリ金属)を加え、室温でハ
ロゲン化有機剤を滴下する。この時ポリマー末端基同士
の縮合反応と競合するためハロゲン化有機剤を出発千ツ
マ−に対して当量に加えて更に0.旧〜0,1倍当量の
過剰量を添加する。徐々に加熱し、80℃〜100℃で
1時間加熱撹拌し、目的の反応を行う。(However, A=A' may also be used.) Specifically, in this step, an aromatic solvent is added to the intermediate polymer obtained by condensation of dichlorosilane monomer to dissolve it.8 Next, a condensation catalyst (alkali metal) is added. , add the halogenated organic agent dropwise at room temperature. At this time, in order to compete with the condensation reaction between the polymer end groups, a halogenated organic agent is added in an equivalent amount to the starting 1,000 ml. Add an excess of ~0.1 equivalents. Gradually heat and stir at 80°C to 100°C for 1 hour to carry out the desired reaction.
反応後冷却し、触媒のアルカリ金属を除去するため、メ
タノールを加える0次にポリシランをトルエンで抽出し
、シリカゲルカラムで精製する。After the reaction is cooled, methanol is added to remove the alkali metal of the catalyst. Next, the polysilane is extracted with toluene and purified using a silica gel column.
かくして所望の本発明の新規ポリシラン化合物が得られ
る。Thus, the desired new polysilane compound of the present invention is obtained.
以下、ジクロルシランモノマー、及びハロゲン化有機剤
を具体的に例示する。The dichlorosilane monomer and the halogenated organic agent will be specifically illustrated below.
R1口2SiCI2及びRJ<5iC1zの具 傍注)
:下記の化合物の中、 a −2−16,18,20,
21゜23.24がRIRZSICI2に用いられ、a
−1,2,11,1?、 19.22.23.25が
lJ、5iclxに用いられる。R1 mouth 2 SiCI2 and RJ < 5iC1z tool side note)
:Among the following compounds, a-2-16,18,20,
21°23.24 is used for RIRZSICI2, a
-1, 2, 11, 1? , 19.22.23.25 is used for lJ, 5iclx.
[CI+112SiC12a−1
flcll、1.(:H125iCI2 a
−22(IcH−1−C1z 5iC1t
a−25A−X UA’−Xの −例
(CH,l 、ClIC1,C1b−1cut +CI
1.14C1b−2
C113(Ctlil scI
b−3CH,(CH,l 、。C1b−4
C11,−(I>−C1b−6
@clb−7
co、 ()clb−11
C11,0@−CJ b−9MC’
b−1゜
◇XC112C1b−12
(□(cu、l IC1bi3
cL (C1lxl sBr b
−14C11−(CHxl 1゜Br
b−15また。得られるポリシランの具体例
を以下(こ示す。[CI+112SiC12a-1 flcll, 1. (:H125iCI2 a
-22(IcH-1-C1z 5iC1t
-Example of a-25A-X UA'-X (CH,l,ClIC1,C1b-1cut +CI
1.14C1b-2 C113 (Ctlil scI
b-3CH, (CH,l,.C1b-4 C11,-(I>-C1b-6 @clb-7 co, ()clb-11 C11,0@-CJ b-9MC'
b-1゜◇XC112C1b-12 (□(cu, l IC1bi3 cL (C1lxl sBr b
-14C11-(CHxl 1゜Br
b-15 again. Specific examples of the polysilane obtained are shown below.
CI+。CI+.
督 C1(3 C1+。director C1(3 C1+.
■ CI+。■ CI+.
CI+。CI+.
CI。C.I.
CH。CH.
CI。C.I.
CH。CH.
CHs lcl+21 s −FSl b−fcLl
5CH3CH(CHユl、 c−18
CI (C)l−) t
CH(CHsl −c−20
CH1
CHICIl、l。CHs lcl+21 s -FSl b-fcLl
5CH3CH (CH Yul, c-18
CI (C)l-)tCH(CHsl-c-20 CH1 CHICIl,l.
C1(。C1(.
C1,CL CIl、 CIL CIl、 CHs C](3 ■ CIl。C1, CL CIL, CIL CIl, CHs C](3 ■ CIl.
C11゜ CIl。C11゜ CIl.
注)、上記構造式中のXとYはいずれも単量体重合単位
を示す、そしてnは、X/ (X+Y)。Note) In the above structural formula, both X and Y represent monomer polymer units, and n is X/ (X+Y).
またmは、Y/ (X+Y)の計算式によりそれぞれ求
められる。Further, m is determined by the formula Y/(X+Y).
本発明においては上記の新規ポリシラン化合物を有機半
導体層として用いて光起電力素子を構成するものであり
、以下本発明の光起電力素子の構成について説明する。In the present invention, a photovoltaic device is constructed using the above novel polysilane compound as an organic semiconductor layer, and the structure of the photovoltaic device of the present invention will be explained below.
本発明の光起電力素子は、 M r S ILleLa
l In5u−tator 5esicanducto
rl接合を形成することによりポリシラン半導体層中で
生成した少数キャリアを(i効に利用して高い開放電圧
を得ることができる。The photovoltaic device of the present invention is M r S ILleLa
l In5u-tator 5esicandduct
By forming the rl junction, the minority carriers generated in the polysilane semiconductor layer can be utilized for the i effect to obtain a high open circuit voltage.
更に1本発明の光起電力素子において用いられるポリシ
ラン化合物は比較的短波長光に対して感度が高いので、
従来の有機半導体を用いた光起電力素子に比較して高い
開放電圧を得ることができ光電変換効率の大幅な向上が
可能である。Furthermore, since the polysilane compound used in the photovoltaic device of the present invention has relatively high sensitivity to short wavelength light,
Compared to conventional photovoltaic devices using organic semiconductors, it is possible to obtain a higher open circuit voltage and significantly improve photoelectric conversion efficiency.
本発明の光起電力素子において用いられるポリシラン化
合物は、多くの種類の溶剤に溶は易く、優れたフィルム
形成能を有するので大面積に亙り均一に膜形成ができ、
支持体との密着性にも優れ、特性の均一性にも優れてい
る。The polysilane compound used in the photovoltaic device of the present invention is easily soluble in many types of solvents and has excellent film-forming ability, so that it can be uniformly formed over a large area.
It has excellent adhesion to the support and excellent uniformity of properties.
従って、電力用に大面積を必要とする太陽電池の光起電
力素子として好適に用いることができる。Therefore, it can be suitably used as a photovoltaic element for a solar cell that requires a large area for electric power.
本発明において用いられるポリシラン化合物は、安定し
た分子構造を有するので、特性安定性に優れ、光電変換
効率の経時変化が従来の有機半導体を用いた光起電力素
子に比較して飛躍的に小さく、また、光電変換効率も従
来の有機半導体を用いた光起電力素子に比較して大幅に
向上している。The polysilane compound used in the present invention has a stable molecular structure, so it has excellent property stability, and the change in photoelectric conversion efficiency over time is dramatically smaller than that of conventional photovoltaic devices using organic semiconductors. Furthermore, the photoelectric conversion efficiency is significantly improved compared to conventional photovoltaic devices using organic semiconductors.
また、入射光量の増大にともなう光電変換効率の低下と
いった現象も大幅に改善されている。更に、耐熱性にも
優れ、温度変化の厳しい条件下においても安定した出力
特性が得られる。Furthermore, the phenomenon of a decrease in photoelectric conversion efficiency due to an increase in the amount of incident light has been significantly improved. Furthermore, it has excellent heat resistance, and stable output characteristics can be obtained even under conditions of severe temperature changes.
本発明において用いられるポリシラン化合物は1分子量
分布やその側鎖の置換基を変えることで任意に光吸収特
性を変化させることができ使用環境に合わせた光起電力
素子の設計が可能となる。The light absorption properties of the polysilane compound used in the present invention can be arbitrarily changed by changing the molecular weight distribution or the substituents on its side chains, making it possible to design a photovoltaic device suited to the usage environment.
本発明の光起電力素子において、光入射は金属層側より
行われるので、金属層及び絶縁層における光の吸収をで
きるだけ抑えることが必要である。更に、金属層におい
ては、金属の仕事関数に起因する障壁の高さ、絶縁層に
おいては、障壁の高さ及び少数キャリアのトンネルFl
l率の大きさが収集効率を大きく支配するので、@記各
層の構成材料及び膜厚を適宜選択することが必要である
。In the photovoltaic device of the present invention, since light is incident from the metal layer side, it is necessary to suppress absorption of light in the metal layer and the insulating layer as much as possible. Furthermore, in a metal layer, the barrier height is due to the work function of the metal, and in an insulating layer, the barrier height and minority carrier tunnel Fl are
Since the magnitude of the l ratio greatly controls the collection efficiency, it is necessary to appropriately select the constituent material and film thickness of each layer.
以下に本発明の光起電力素子の層構成の例を示すが1本
発明の光起電力素子はこれにより何ら限定されるもので
はない。Examples of the layer structure of the photovoltaic device of the present invention are shown below, but the photovoltaic device of the present invention is not limited thereby.
第1図(A)及び(B)は、本発明の光起電力素子とし
て本発明に係わるポリシラン半導体膜を用いた場合の層
構成の典型的な例を模式的に示す図である。FIGS. 1(A) and 1(B) are diagrams schematically showing a typical example of a layer structure when a polysilane semiconductor film according to the present invention is used as a photovoltaic element according to the present invention.
第1図(A+に示′1−例は、支持体101上に下部電
極102、屈折率調整剤を半導体層103の膜厚方向に
沿って分布させたポリシラン半導体層+03.絶縁層I
04.金属層1051反’14防止110106 、集
電電極107をこの順に堆積形成した光起電力素子10
0である。なお1本光起電力素子では金属層105の側
より光の入射が行われる。FIG. 1 (shown in A+'1-Example is a polysilane semiconductor layer +03.Insulating layer I in which a lower electrode 102 and a refractive index adjusting agent are distributed along the thickness direction of a semiconductor layer 103 on a support 101.
04. Photovoltaic element 10 in which metal layer 1051 anti-'14 prevention 110106 and current collecting electrode 107 are deposited in this order
It is 0. Note that in a single photovoltaic element, light is incident from the metal layer 105 side.
第1図(13)に示す例は、透光性支持体+01上に集
電電極+07、反射防止膜106.金属層+05、絶縁
層104.屈折率調整剤を半導体層103の膜厚方向に
沿って分布させたポリシラン半導体層+03.下部電極
102をこの順【こ堆積形成した光起電力素子100で
ある。なお、本光起電力素子では透光性支持体101の
側より光の人Q−1が行われる。In the example shown in FIG. 1 (13), a current collecting electrode +07 is placed on a transparent support +01, an antireflection film 106. Metal layer +05, insulating layer 104. Polysilane semiconductor layer +03. in which a refractive index adjusting agent is distributed along the thickness direction of the semiconductor layer 103. This is the photovoltaic device 100 in which the lower electrode 102 is deposited in this order. In addition, in this photovoltaic element, the person of light Q-1 is performed from the side of the transparent support 101.
以下、これらの光起電力素子の構成について詳しく説明
する。The configurations of these photovoltaic elements will be explained in detail below.
ポリシランニ導 層
本発明の光起電力素子におけるポリシラン半導体層10
3用に好適に用いられるポリシラン化合物としては、前
述したc−1乃至C−43の新規なポリシラン化合物を
挙げることができる。Polysilane semiconductor layer 10 in the photovoltaic device of the present invention
Examples of polysilane compounds suitably used for No. 3 include the novel polysilane compounds c-1 to C-43 described above.
これらのポリシラン化合物は、良好な半導体特性を有す
るだけでなく、成形性にも優れている。These polysilane compounds not only have good semiconductor properties but also excellent moldability.
支持体上へのフィルム形成法としては、塗布法、スピン
コーティング法、デイプ法、電着法、昇華蒸着法等を挙
げることができ、用いる支持体の形状等により適宜選択
する。そして、各々のフィルム形成方法において、後述
する屈折率調整剤の分散方法により屈折率調整剤をポリ
シラン半導体層中に分布して分散させるものである。Examples of the method for forming a film on the support include a coating method, a spin coating method, a dipping method, an electrodeposition method, and a sublimation vapor deposition method, which are appropriately selected depending on the shape of the support used and the like. In each film forming method, the refractive index adjusting agent is distributed and dispersed in the polysilane semiconductor layer using the refractive index adjusting agent dispersion method described later.
屈折率調整剤の分散したポリシラン半導体層の膜厚とし
ては、MIS接合を形成し、十分な光電変換効率を得る
ために、好ましくは1nWl乃至5XIO’nm、より
好ましくは5nm乃至lx106nm、最適にはIOn
m乃至5XIO’nmとされるのが望ましい。The thickness of the polysilane semiconductor layer in which the refractive index adjusting agent is dispersed is preferably 1nWl to 5XIO'nm, more preferably 5nm to lx106nm, optimally, in order to form an MIS junction and obtain sufficient photoelectric conversion efficiency. ION
It is preferable that the range is from m to 5XIO'nm.
本発明に於いで用いられる屈折率調整剤は、前記ポリシ
ラン化合物にて形成される有機半導体層中にその膜厚方
向に沿って所望の濃度分布を持って分散せしめる。前記
屈折率調整剤の材質としては、無機化合物、金属、又は
有機化合物のいずれでも良く、前記ポリシラン化合物中
に均一に分散させることが出来て、且つポリシラン化合
物の有機半導体としての特性を損なわないものを選択す
る。The refractive index adjusting agent used in the present invention is dispersed in the organic semiconductor layer formed from the polysilane compound with a desired concentration distribution along the film thickness direction. The material of the refractive index adjusting agent may be an inorganic compound, a metal, or an organic compound, which can be uniformly dispersed in the polysilane compound and does not impair the properties of the polysilane compound as an organic semiconductor. Select.
屈折率調整剤として具体的には、CaFt、 LiF。Specifically, the refractive index adjusting agent includes CaFt and LiF.
Mg口、5iOz、AIzOz、CaCO5,MgFi
、Ti0t、Fe20x、Ce0z−*Ot、NaF、
CdS、ZnS、BizOx等の無機化合物、Be。Mg mouth, 5iOz, AIzOz, CaCO5, MgFi
, Ti0t, Fe20x, Ce0z-*Ot, NaF,
Inorganic compounds such as CdS, ZnS, BizOx, Be.
Mg、にa、Sr、口a、La、Cri、Cr、Mn、
Ni、Cu、Ag、Au、^1.Sb等の金属、エボナ
イト1.こはく、酒石酸、ショ糖、パラフィン、塩化ビ
ニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリ
コーン樹脂、ナイロン、ポリエチレン、ポリエステル、
ポリスチレン、メククリル酸メチル樹脂、メラミン樹脂
等の有機化合物及び合成樹脂を挙げることができ、これ
らは粉体、又は超微粒子の形で前記ポリシラン化合物中
に単独又は混合して分散させるのか好ましい。Mg, a, Sr, a, La, Cri, Cr, Mn,
Ni, Cu, Ag, Au, ^1. Metals such as Sb, ebonite 1. Amber, tartaric acid, sucrose, paraffin, vinyl chloride resin, vinylidene chloride resin, vinyl acetate resin, silicone resin, nylon, polyethylene, polyester,
Examples include organic compounds and synthetic resins such as polystyrene, methyl meccrylate resin, and melamine resin, and these are preferably dispersed in the polysilane compound alone or in combination in the form of powder or ultrafine particles.
具体的分散方法としては、粉体、又は超微粒子状の前記
屈折率調整剤をポリシラン化合物のフィルム形成時に調
製するポリシラン溶解液(ポリシラン化合物を溶剤に溶
解したもの)中に混合し、十分に攪拌を行った調製液を
各種フィルム形成装置にセットし、フィルムを形成させ
るのが望ましい、また、昇華M宿性等に於いてはポリシ
ランフィルム形成時に直接前記屈折率調整剤の超微粒子
をフィルム形成面に噴射させ混入させても良い。A specific dispersion method is to mix the refractive index adjusting agent in the form of powder or ultrafine particles into a polysilane solution (a polysilane compound dissolved in a solvent) prepared when forming a film of a polysilane compound, and stir thoroughly. It is desirable to set the prepared solution in various film forming devices and form a film.Also, in the case of sublimation M storage, etc., when forming a polysilane film, the ultrafine particles of the refractive index adjusting agent are directly applied to the film forming surface. It may also be mixed in by spraying it.
前記屈折率調整剤がポリシラン化合物から成る有機半導
体層中にその膜厚方向に沿って分散しているその分布形
としては1本発明に於いて用いられる金属層、絶縁層の
屈折率、及びこれらに接合されるポリシラン化合物フィ
ルムの屈折率との関係に於いて適宜決定されるが、好ま
しくは光の入射側から徐々に屈折率が増大するようにす
るのが望ましい、そして、その屈折率の変化率は比較的
緩やかな方が好ましいが、階段状であっても各々の変化
率の差が小さければ特に支障はない。The refractive index adjusting agent is dispersed in the organic semiconductor layer made of a polysilane compound along the thickness direction of the organic semiconductor layer. The refractive index is determined as appropriate in relation to the refractive index of the polysilane compound film bonded to the film, but it is preferable that the refractive index gradually increases from the light incident side. Although it is preferable that the rate be relatively gentle, there is no particular problem even if the rate is stepwise as long as the difference in each rate of change is small.
前記分布形の形成方法は、具体的には、(ifポリシラ
ン化化合物フィル旧形成用ポリシラン溶解液中に混合さ
せる前記屈折率調整剤の濃度を変えた調製液を数種類調
製し、濃度の異なる前記調製液を用いて順次ポリシラン
フィルムを形成、積層させる方法、(11)前記ポリシ
ラン溶解液を吐出させる工程において、前記屈折率調整
剤の粉末又は超微粒子を前記ポリシラン溶解液中に連続
的に導入量を変化させながら混合、攪拌しつつ基板上に
塗布、又は吐出させる方法、1iiil電解電圧を連続
的に変化させ、また電解液中に分散させる前記屈折率調
整剤の濃度を連続的に変化させる方法。Specifically, the method for forming the distribution shape is as follows: (if several types of preparation solutions with different concentrations of the refractive index adjusting agent to be mixed into the polysilane solution for forming the polysilanized compound film are prepared, A method of sequentially forming and laminating a polysilane film using a prepared solution, (11) in the step of discharging the polysilane solution, the amount of powder or ultrafine particles of the refractive index adjusting agent continuously introduced into the polysilane solution A method of coating or discharging onto a substrate while mixing and stirring while changing the refractive index adjusting agent, and a method of continuously changing the electrolysis voltage and continuously changing the concentration of the refractive index adjusting agent dispersed in the electrolytic solution. .
fiVlポリシラン化合物の昇華速度を連続的に変化さ
せ、また昇華雰囲気中に混入させる前記屈折率調整剤の
量を連続的に変化させる方法、m上記各々の方法に於い
て屈折率調整剤の濃度の変わりに種類1組成を変えた方
法等が挙げられる。A method of continuously changing the sublimation rate of the fiVl polysilane compound and continuously changing the amount of the refractive index adjusting agent mixed into the sublimation atmosphere. Alternatively, there may be a method in which the composition of Type 1 is changed.
本発明に於いて、前記ポリシラン化合物で構成される有
機半導体層中に分散させられる前記屈折率調整剤の濃度
は、ポリシラン化合物の有機半導体としての特性及び物
理的、機械的特性等を損わない範囲に保たれることが望
ましい、そして、その範囲は用いるポリシラン化合物、
及び屈折率調整剤の14類、組合せによってそれぞれ異
なるので一概に定義することは困難である。In the present invention, the concentration of the refractive index adjusting agent dispersed in the organic semiconductor layer composed of the polysilane compound does not impair the properties as an organic semiconductor and the physical and mechanical properties of the polysilane compound. It is desirable to keep the range within a range, and that range depends on the polysilane compound used,
and Class 14 of refractive index adjusting agents, which differ depending on the combination, so it is difficult to define them unambiguously.
本発明に於いて、ポリシラン化合物で構成される有機半
導体層中に屈折率調整剤の濃度及び/又は種類な膜厚方
向に沿って変化、分散させることにより、金属層、絶縁
層との界面からポリシラン半導体層中への光入射量を大
幅に増加せしめることが可能となり、光励起キャリアの
発生量の増大とともに、その発生確率が膜厚方向に変化
する為キャリア移動度が向上し、その結果光起電力素子
としての光電変換効率が大幅に向上する。In the present invention, by changing and dispersing the concentration and/or kind of refractive index adjusting agent along the film thickness direction in the organic semiconductor layer composed of a polysilane compound, it is possible to improve the refractive index from the interface with the metal layer and the insulating layer. It is possible to significantly increase the amount of light incident into the polysilane semiconductor layer, and as the amount of photoexcited carriers generated increases, the probability of generation changes in the film thickness direction, improving carrier mobility, and as a result, photoexcited carriers are generated. The photoelectric conversion efficiency as a power device is significantly improved.
また1本発明において、屈折率調整剤がポリシラン化合
物中の面方向に関して均一に分散1分布させることによ
ってポリシランフィルム中の応力緩和がなされ密着性が
向上し、また、フィルム強度も向上する為、どの様な基
板材質にも対応出来て、耐久性に優れた光起電力素子を
形成することが出来る。更に、特定の波長成分のみでは
なく。In addition, in the present invention, by uniformly distributing the refractive index adjusting agent in the plane direction of the polysilane compound, stress in the polysilane film is relaxed and adhesion is improved, and film strength is also improved. It is possible to form a photovoltaic element that is compatible with various substrate materials and has excellent durability. Furthermore, not only specific wavelength components.
比較的広範囲の波長成分の光を吸収出来る様になる為、
光劣化することなくその特性を向上できる。Because it can absorb light with a relatively wide range of wavelength components,
Its properties can be improved without photodeterioration.
裏層1
本発明において、 M I S (MeLal−1ns
u1at、or−5emiconductorl接合を
形成するにあたり好適に用いることのできる金属層の材
料としては、用いるポリシラン半導体の仕事関数により
適宜決定するが、具体的には、Au、PL、Ag、W、
Cu、Ni等の金属MR9の中から選択する。Back layer 1 In the present invention, MIS (MeLal-1ns
Materials for the metal layer that can be suitably used to form the u1at, or-5 semiconductor junction are appropriately determined depending on the work function of the polysilane semiconductor used, and specifically include Au, PL, Ag, W,
Select from metal MR9 such as Cu and Ni.
更に、金属層の膜厚は光の透過率が十分に確保されてい
ることが必要であり、好ましくは1μl以下、より好ま
しくは0.8μIIl以下であることが望ましい。Further, the thickness of the metal layer must ensure sufficient light transmittance, and is preferably 1 μl or less, more preferably 0.8 μl or less.
上述の金属の;4股は、真空蒸着法、電子ビーム藤宿性
、スパッタリング法等で形成する。The above-mentioned four metal legs are formed by a vacuum evaporation method, an electron beam deposition method, a sputtering method, or the like.
紅植欠
本発明にA5イて、 M I S (Metal−1n
sulator−5emiconducLorl接合を
形成するにあたり好適に用いられる絶縁層材料として、
具体的には5iOz、5i3Na、Al2O:+、Ti
0z、Ta105等の金属酸化物、金属窒化物、1)S
G等の各種シリケートガラスを挙げることができる。Based on the present invention, MIS (Metal-1n
As an insulating layer material suitably used for forming a sulator-5 semiconductor Lorl junction,
Specifically, 5iOz, 5i3Na, Al2O:+, Ti
0z, metal oxides such as Ta105, metal nitrides, 1) S
Various silicate glasses such as G and the like can be mentioned.
更に、絶縁層の膜厚は少数キャリアのトンネル確率の低
下及び障壁高さの増大による開放電圧の低下を最小限に
抑えるため好ましくは5乃至30オングストローム、よ
り好ましくは5乃至20オングストロームとするのが望
ましい。Further, the thickness of the insulating layer is preferably 5 to 30 angstroms, more preferably 5 to 20 angstroms, in order to minimize the decrease in minority carrier tunneling probability and the decrease in open circuit voltage due to increase in barrier height. desirable.
これらの絶縁層材料の形成方法としては、スパッタリン
グ法、蒸着法等の物理的形成法の他、プラズマCVD法
等の気相化学反応法を用いることができ所望に応じて適
宜選択される。As methods for forming these insulating layer materials, in addition to physical formation methods such as sputtering and vapor deposition, gas phase chemical reaction methods such as plasma CVD can be used, and are appropriately selected as desired.
叉バ#
本発明において用いられる支持体101は、導電性のも
のであっても、また絶縁性のものであってもよい、史に
は、透光性のものであっても。Fork # The support 101 used in the present invention may be electrically conductive or insulating, and in some cases may be translucent.
又、非透光哲のものであっても良いが、支持体101の
側より光入射が行われる場合には、もちろん透光性であ
ることが必要である。それらの具体例として、Fe、N
i、Cr、Mg、A1.Mo、Ta、V、Ti、Nb、
Pb。Further, it may be non-transparent, but if light is to be incident from the side of the support 101, it is of course necessary to be transparent. Specific examples include Fe, N
i, Cr, Mg, A1. Mo, Ta, V, Ti, Nb,
Pb.
Au、Ag、 pt、等の金属またはこれらの合金、例
えはスデンレス、ジュラルミン、ニクロム、真鍮等を挙
げることがきる。Examples include metals such as Au, Ag, and PT, and alloys thereof, such as stainless steel, duralumin, nichrome, and brass.
これらの他、ポリエステル、ボリエヂレン、ポリカーボ
ネート、セルロース、アセデー(・、ポリプロピレン、
ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ボリスヂレン、
ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート
等の合成樹脂のフィルムまたはシート、及び、ガラス、
セラミックス等を挙げることができる。In addition to these, polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose, acede(・, polypropylene,
Polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, borisdylene,
Films or sheets of synthetic resins such as polyamide, polyimide, polyethylene terephthalate, and glass;
Ceramics etc. can be mentioned.
また、Si、Ge、NaC1,CaFz、1.iF、
I’1aFz等の単結晶体または多結晶体よりスライス
してウェハー状等に加重したもの、及びこれらの」二に
格子定数の近い物質をエピタキシャル成長させたものを
挙げることができる。Also, Si, Ge, NaCl, CaFz, 1. iF,
Examples include those obtained by slicing a single crystal or polycrystal such as I'1aFz and weighting it into a wafer shape, and those obtained by epitaxially growing a substance with a lattice constant similar to these two.
支持体の形状は目的、用途に応じて平滑表面あるいは凹
凸表面の板状、長尺ベルト状、円筒状等のものが、また
その厚さは、所望の光起電力素子を形成し得るように適
宜決定するが、可撓性が要求される場合、または支持体
の側から光入射がなされる場合には、支持体としての機
能が十分発揮される範囲内で可能な限り薄くすることが
できる。しかしながら、支持体の製造上及び取り扱い4
二1機械強度等の点から2通常は10μm以上とする。The shape of the support may be a plate with a smooth or uneven surface, a long belt, or a cylinder depending on the purpose and use, and the thickness may be adjusted to form the desired photovoltaic element. This will be determined as appropriate, but if flexibility is required or if light is incident from the side of the support, it can be made as thin as possible within the range that allows it to fully perform its function as a support. . However, in manufacturing and handling of the support4
21. From the viewpoint of mechanical strength, etc. 2. Usually the thickness is 10 μm or more.
本発明の光起電力素子においては、この素子の構成形態
により適宜の電極を選択便用する。具体的には、下部電
極、集電電極を挙げることができる。In the photovoltaic device of the present invention, appropriate electrodes are selected depending on the configuration of the device. Specifically, a lower electrode and a current collecting electrode can be mentioned.
旦l111L麹
本発明において用いられる下部電極は、ポリシラン半導
体層から電流を取り出す目的で設けることから、ポリシ
ラン半導体層と良好なオーム接触をなすことが必要であ
る。Since the lower electrode used in the present invention is provided for the purpose of extracting current from the polysilane semiconductor layer, it is necessary to make good ohmic contact with the polysilane semiconductor layer.
本発明において用いる下部電極102は、上述した支持
体101の材質または光入射方向によって設置する位置
を異ならしめるものである。The position of the lower electrode 102 used in the present invention varies depending on the material of the support 101 described above or the direction of light incidence.
例えば、第1図(A)の層構成の場合には支持体101
とポリシラン半導体層103との間に設けるが、支持体
101に十分な導電性を有する材料を用いた場合には下
部電極102は設けず、支持体101で下部電極を兼ね
ることができる。−方、支持体101が絶縁性の場合、
または、支持体lotが導電性であってもシート抵抗が
高い場合には、電流取り出し用として下部電極102は
必ず設けられる。For example, in the case of the layer structure shown in FIG. 1(A), the support 101
However, if a material having sufficient conductivity is used for the support 101, the lower electrode 102 is not provided and the support 101 can also serve as the lower electrode. - On the other hand, when the support body 101 is insulating,
Alternatively, even if the support lot is conductive, if the sheet resistance is high, the lower electrode 102 is always provided for current extraction.
第1図(B)の場合には透光性の支持体101を用いて
おり、支持体101の側から光入射がなされるので、@
流取り出し用および当該電極での光反射の目的で、支持
体101と対向してポリシラン半導体層103を挟んで
設けている。In the case of FIG. 1(B), a transparent support 101 is used, and light enters from the support 101 side, so @
A polysilane semiconductor layer 103 is provided facing the support 101 for the purpose of taking out the flow and reflecting light at the electrode.
電極材料としては、 AIJg、Cr、Cu、Ag、^
u、PL、Ti。As electrode materials, AIJg, Cr, Cu, Ag, ^
u, PL, Ti.
MoJ等の金属、またはこれらの合金を例示することが
でき、これらはポリシラン半導体層の特性に合わせ適宜
選択便用する。又、これらの金属の薄1々は、真空蒸着
法1M子ビーム蒸着法、スパッタリング法等で形成する
。更に、形成した金属薄膜は、シート抵抗値としては好
ましくは50Ω以下、より好ましくはIOΩ以下である
ことが望ましい。Examples include metals such as MoJ, and alloys thereof, and these are appropriately selected and used depending on the characteristics of the polysilane semiconductor layer. Each thin layer of these metals is formed by vacuum evaporation, 1M beam evaporation, sputtering, or the like. Furthermore, it is desirable that the formed metal thin film has a sheet resistance value of preferably 50Ω or less, more preferably IOΩ or less.
fiil集電電極
本発明において用いる集電電極107は、金属層105
および反射防止膜106の表面抵抗値を低減させる目的
で反射防止膜106上に設ける。Fiil Current Collector Electrode The current collector electrode 107 used in the present invention has a metal layer 105
and is provided on the anti-reflection film 106 for the purpose of reducing the surface resistance value of the anti-reflection film 106.
電極材料としては、例えばAg、Cr、Ni、A1.A
u、Pt。Examples of electrode materials include Ag, Cr, Ni, Al. A
u, Pt.
Ti 、 W、 Mo、 Cu等の金属またはこれらの
合金が挙げられる。これらの金属薄膜は積層させて用い
ることができる。又、半導体層への光入射が十分に確保
されるよう、その形状及び面積を適宜設計する。Examples include metals such as Ti, W, Mo, and Cu, or alloys thereof. These metal thin films can be used in a stacked manner. Further, the shape and area of the semiconductor layer are appropriately designed to ensure sufficient light incidence on the semiconductor layer.
例えば、その形状は光起電力素子の受光面に対して一様
に広がり、且つ受光面積に対してその面積は好ましくは
15%以下、より好ましくは10%以下であることが望
ましい。For example, it is desirable that the shape spreads uniformly over the light-receiving surface of the photovoltaic element, and that its area is preferably 15% or less, more preferably 10% or less of the light-receiving area.
又、シート抵抗値としては、好ましくは50Ω以下、よ
り好ましくはIOQ以下にすることが望ましい。Further, the sheet resistance value is preferably 50Ω or less, more preferably IOQ or less.
図1」IL膜
本発明の光起電力素子においては、光収集効率を高める
ために金属層105上に反射防止膜106を設けること
が効果的である。FIG. 1: IL Film In the photovoltaic device of the present invention, it is effective to provide an antireflection film 106 on the metal layer 105 in order to increase light collection efficiency.
当該膿は光学的な反射防止作用を要求されるとともに金
属層からの電流取り出し用の電極の機能を有するもので
ある。The pus is required to have an optical anti-reflection effect and also has the function of an electrode for extracting current from the metal layer.
従って、可視光域の透過率は85%以上であることが望
ましく、!I!厚は0.8μ謬稈度で反射防止条件を満
たす適切な膜厚に設定する。もちろん。Therefore, it is desirable that the transmittance in the visible light range is 85% or more! I! The thickness is set to an appropriate film thickness that satisfies the anti-reflection condition with a 0.8 μm error. of course.
屈折率の異なる材質の薄膜を積層して用いることもでき
る。It is also possible to use a stack of thin films made of materials with different refractive indexes.
また、電気導電性については光起電力素子の出力に対し
て抵抗成分とならぬようにシート抵抗値はI OOQ以
下とすることか望ましい。Regarding electrical conductivity, it is desirable that the sheet resistance value be less than IOOQ so as not to become a resistance component with respect to the output of the photovoltaic element.
このような特性を備えた材料としては、具体的には、
Sn0m、TntOX、2nO,CdO,rTOfln
103+SnO!1等の金属酸化物薄膜が挙げられる。Specifically, materials with such characteristics include:
Sn0m, TntOX, 2nO, CdO, rTOfln
103+SnO! Examples include metal oxide thin films of No. 1 class.
これらの金属酸化物薄膜の形成方法としては、反応性抵
抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法1反応性スパッタリン
グ法、スプレー法等を用いることができ、所望に応じて
適宜選択する。As a method for forming these metal oxide thin films, reactive resistance heating evaporation, electron beam evaporation, reactive sputtering, spraying, etc. can be used, and the method is appropriately selected according to needs.
本発明において、良好なMIS接合を形成させる手段と
しては、ポリシラン半導体層と絶縁層との界面、及び絶
縁層と金属層との界面の形成は真空中または不活性ガス
雰囲気中で連続して行うことが望ましい。In the present invention, as a means for forming a good MIS bond, the interface between the polysilane semiconductor layer and the insulating layer and the interface between the insulating layer and the metal layer are formed continuously in a vacuum or in an inert gas atmosphere. This is desirable.
特に、ポリシラン半導体層を溶剤を用いた方法にて作製
する場合には、溶剤の乾燥を十分に行うことが必要であ
る。また、溶剤の乾燥にあたってはポリシラン化合物の
ガラス転移点を越えない温度で実施するのが好ましい。In particular, when producing a polysilane semiconductor layer by a method using a solvent, it is necessary to thoroughly dry the solvent. Furthermore, it is preferable to dry the solvent at a temperature that does not exceed the glass transition point of the polysilane compound.
[実施例1
以下に実施例を挙げて本発明の光起電力素子について具
体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら
限定されるものではない。[Example 1] The photovoltaic device of the present invention will be specifically described below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples in any way.
[合成例1
最初に合成例を挙げて本発明において用いるポリシラン
化合物の合成法をより詳述に説明するが、本発明におい
て用いられるポリシラン化合物の合成法はこれらの方法
に限定されることはない。[Synthesis Example 1 First, a synthesis example will be given to explain in more detail the method for synthesizing the polysilane compound used in the present invention, but the method for synthesizing the polysilane compound used in the present invention is not limited to these methods. .
含展1土
真空吸引とアルゴン置換を行ったグローブボックスの中
に三ツロフラスコを用意し、これにリフラックスコンデ
ンサーと温度計と滴下ロートを取り付けて、滴下ロート
のバイパス管からアルゴンガスを通した。A three-way flask was prepared in a glove box that had been vacuum-suctioned and replaced with argon, and a reflux condenser, thermometer, and dropping funnel were attached to it, and argon gas was passed through the bypass pipe of the dropping funnel.
この三ツロフラスコ中に脱水ドデカン100グラムとワ
イヤー状金属ナトリウム0.3モルを仕込み、攪拌しな
がら100℃に加熱した0次にジクロロシランモノマー
(チッソ■製)(a−7)0.1モルを脱水ドデカン3
0グラムに溶解させて、用意した溶液を反応系にゆっく
り滴下した。100 g of dehydrated dodecane and 0.3 mol of wire-shaped sodium metal were placed in this Mitsurofask, and 0.1 mol of zero-order dichlorosilane monomer (manufactured by Chisso ■) (a-7) heated to 100°C with stirring was added. Dehydrated dodecane 3
The prepared solution was slowly added dropwise to the reaction system.
滴下後、100℃で1時間縮重合させることにより、白
色固体を析出させた。この後冷却し、ドデカンをデカン
テーションして、さらに脱水トルエン100グラムを加
えることにより、白色固体を溶解させた後、金属ナトリ
ウム0.tl1モルを加えた6次に、n−ヘキシルクロ
ライド(東京化成製)(b−3)0.旧モルをトルエン
10m1に溶解させて用意した溶液を反応系に攪拌しな
がらゆっ(り滴下して添加し、1. O0℃で1時間加
熱した。この後冷却し、過剰の金属ナトリウムを処理す
るため、メタノール50m1をゆっくり滴下した。これ
により懸濁層とトルエン層とが生成した。After the dropwise addition, a white solid was precipitated by condensation polymerization at 100° C. for 1 hour. This is followed by cooling, decanting the dodecane, and adding 100 grams of dehydrated toluene to dissolve the white solid, followed by 0.5 g of sodium metal. Next, 1 mole of tl was added, and then n-hexyl chloride (manufactured by Tokyo Kasei) (b-3) 0. A solution prepared by dissolving old moles in 10 ml of toluene was slowly added dropwise to the reaction system while stirring, and heated at 1. O0°C for 1 hour. After this, it was cooled and the excess metal sodium was removed. Therefore, 50 ml of methanol was slowly added dropwise to form a suspended layer and a toluene layer.
次に、トルエン層を分離し、減圧濃縮した後、シリカゲ
ルカラムクロマトグラフィーで展開して精製し、ポリシ
ラン化合物ff1l(C−1,)を得た。収率は65%
であった。Next, the toluene layer was separated, concentrated under reduced pressure, and purified by developing with silica gel column chromatography to obtain polysilane compound ff1l (C-1,). Yield is 65%
Met.
このポリシラン化合物の重量平均分子量はGPCにより
THF展開して測定した結果、75. ODDであった
(ポリスチレンな標準とした)。The weight average molecular weight of this polysilane compound was determined to be 75. ODD (polystyrene standard).
同定は、IRはにOrペレットを作製しN1colet
FT−IR750にコレ−・ジャパン製)により測定し
た。また、NMRはサンプルをCDCl5に溶解し、F
T−NM”RFX−90Q (日本電子製)により測定
した。結果を第5表に示す6なお1本発明で得られたポ
リシラン化合物においては、未反応の5i−CI 、副
生成物の5i−0−Si 。For identification, create an IR pellet in N1colet
It was measured using FT-IR750 (manufactured by Collet Japan). In addition, for NMR, the sample was dissolved in CDCl5 and F
T-NM"RFX-90Q (manufactured by JEOL Ltd.). The results are shown in Table 5.6 Note that in the polysilane compound obtained in the present invention, unreacted 5i-CI and by-product 5i- 0-Si.
5i−0−Rに帰属されるrR吸収は全く存在しなかっ
た。There was no rR absorption assigned to 5i-0-R.
倉遇Uiλ
真空吸引とアルゴン置換を行ったグローブボックスの中
に三ツロフラスコを用意し、これにリフラックスコンデ
ンサーと温度計と滴下ロートを取り付けて1滴下ロート
のバイパス管からアルゴンガスを通した。A three-way flask was prepared in a glove box that had been vacuum suctioned and replaced with argon, and a reflux condenser, thermometer, and dropping funnel were attached to it, and argon gas was passed through the bypass pipe of the dropping funnel.
この三ツロフラスコ中に脱水ドデカン100グラムと■
llll11角の金属リチウム0.3モルを仕込み、撹
拌しながら100℃に加熱した0次にジクロロシランモ
ノマー(ヂッソ■製)(a−7)0.1モルを脱水ドデ
カン30グラムに溶解させて用意した溶液を反応系にゆ
っくり滴下した0滴下後。In this Mitsuro flask, 100 grams of dehydrated dodecane and ■
Prepared by dissolving 0.1 mole of zero-order dichlorosilane monomer (manufactured by Jisso ■) (a-7) in 30 g of dehydrated dodecane. After 0 drops, the solution was slowly added dropwise to the reaction system.
100℃で2時間線重合させると、白色固体が析出した
。この後冷却し、ドデカンをデカンテーションして、さ
らに脱水トルエン100グラムを加えることにより、白
色固体を溶解させ、金属リチウム0.02モルを加えた
。When linearly polymerized at 100° C. for 2 hours, a white solid precipitated. After this time it was cooled, the dodecane was decanted and an additional 100 grams of dehydrated toluene was added to dissolve the white solid and 0.02 mole of metallic lithium was added.
次に、クロルベンゼン(東京化成製)(b−710,0
2モルをトルエンl0m1に溶解させて用意した溶液を
反応系に攪拌しながらゆっくり滴下して添加し、100
℃で1時間加熱した。この後冷却し、過剰の金属リチウ
ムを処理するため、メタノール50m1をゆっくり滴下
した。これにより懸濁層とトルエン層とが生成した。Next, chlorobenzene (manufactured by Tokyo Kasei) (b-710,0
A solution prepared by dissolving 2 mol in 10 ml of toluene was slowly added dropwise to the reaction system with stirring.
Heated at ℃ for 1 hour. Thereafter, the mixture was cooled, and 50 ml of methanol was slowly added dropwise to remove excess metal lithium. This produced a suspended layer and a toluene layer.
次に、トルエン層を分離し、減圧濃縮した後。Then, the toluene layer was separated and concentrated under reduced pressure.
シリカゲルカラムクロマトグラフィーで展開して生成し
、ポリシラン化合物No、2(c−3)を得た。収率は
72%であり1重量平均分子量は92.000であった
。同定の結果を第5表に示した。It was developed by developing with silica gel column chromatography to obtain polysilane compound No. 2 (c-3). The yield was 72% and the weight average molecular weight was 92.000. The identification results are shown in Table 5.
亡双拠1
真空吸引とアルゴン置換を行ったグローブボックスの中
に三ツロフラスコを用意し、これにリフラックスコンデ
ンサーと温度計と滴下ロートを取り付【ブで、滴下ロー
トのバイパス管からアルゴンガスな通した。1 Prepare a three-way flask in a glove box that has been vacuum suctioned and replaced with argon, and attach a reflux condenser, thermometer, and dropping funnel to it. I passed it.
この三ツロフラスコ中に脱水n−ヘキ勺シン100グラ
ム1ml11角の金属ナトリウム0.3モルを仕込み、
撹拌しながら80℃に加熱した1次にジクロロシランモ
ノマー(チッソ■製)(a−7)0.1モルを脱水n−
ヘキサンに溶解させて用意した溶液を反応系にゆっくり
と滴下した0滴下後80℃で3時間給重合させると、白
色固体が析出した。Into this Mitsuro flask, 100 grams of dehydrated n-hexylamine, 1 ml, and 0.3 mole of metal sodium of 11 cubes were charged.
Dehydrated n-
A solution prepared by dissolving it in hexane was slowly dropped into the reaction system. After 0 dropwise addition, the mixture was fed and polymerized at 80° C. for 3 hours, and a white solid was precipitated.
この後冷却し、n−ヘキサンをデカンテーションして、
さらに脱水トルエン100グラムを加えることにより白
色固体を溶解させ、金属ナトリウム0.01モルを加え
た0次に、ベンジルクロライド(東京化成製)(b−1
2)0.旧モルをトルエン10m1に溶解させた溶液を
反応系に撹拌しながらゆっくり滴下して添加し、80℃
で1時間加熱した。この後冷却し、過剰の金属ナトリウ
ムを処理するため、メタノール50+alをゆっくり滴
下した。これにより懸濁層とトルエン層とが生成した。After this, it is cooled, and the n-hexane is decanted.
Further, 100 g of dehydrated toluene was added to dissolve the white solid, and 0.01 mol of sodium metal was added to the solution, and benzyl chloride (manufactured by Tokyo Kasei) (b-1
2) 0. A solution of old moles dissolved in 10 ml of toluene was slowly added dropwise to the reaction system with stirring, and the mixture was heated to 80°C.
It was heated for 1 hour. Thereafter, the mixture was cooled, and 50+al of methanol was slowly added dropwise to remove excess metal sodium. This produced a suspended layer and a toluene layer.
次に、トルエン層を分離し、減圧濃縮した後、シリカゲ
ルカラムクロマトグラフィーで展開して精製し、ポリシ
ラン化合物No、3(c−4)を得た。収率は61%で
あり、重量平均分子量は47.000であった。同定の
結果を第5表に示した。Next, the toluene layer was separated, concentrated under reduced pressure, and purified by developing with silica gel column chromatography to obtain polysilane compound No. 3 (c-4). The yield was 61% and the weight average molecular weight was 47,000. The identification results are shown in Table 5.
なお、このポリシラン化合物においては未反応の5i−
CI 、副生成物の5i−0−3i、5i−0−Rに帰
属されるIR吸収は全く存在しなかった。In addition, in this polysilane compound, unreacted 5i-
There were no IR absorptions attributed to CI, by-products 5i-0-3i, and 5i-0-R.
合成例4j15よび5
第1表に示すジクロロシランモノマーと末端基処理剤を
用いて実施例3と同様に合成を行った。Synthesis Examples 4j15 and 5 Synthesis was carried out in the same manner as in Example 3 using the dichlorosilane monomer and end group treatment agent shown in Table 1.
合成したポリシランの収率1重量平均分子量、tni3
よびNMRデータを第5表に示す。Yield 1 weight average molecular weight of synthesized polysilane, tni3
and NMR data are shown in Table 5.
なお、このポリシラン化合物においては未反応の5i−
CI 、副生成物の5i−0−Si、 5i−0−Rに
帰属されるIR吸収は全く存在しなかった。In addition, in this polysilane compound, unreacted 5i-
There were no IR absorptions attributed to CI, by-products 5i-0-Si, and 5i-0-R.
L佼査灰肩ユ
合成例3と同様にしてジクロロシランモノマー(ヂッソ
■製)(a−7)を縮合させポリマーの末端基を処理し
ない以外は実施例3と同様に合成しポリシラン化合物N
o、D−1を得た。収率は60%で重量平均分子量は4
6,0(JOであった。同定結果を第5表に示した。Polysilane compound N was synthesized in the same manner as in Example 3, except that dichlorosilane monomer (manufactured by Jisso ■) (a-7) was condensed in the same manner as in Synthesis Example 3, and the terminal groups of the polymer were not treated.
o, D-1 was obtained. The yield is 60% and the weight average molecular weight is 4.
6.0 (JO). The identification results are shown in Table 5.
なお、このポリシラン化合物においては末端基には未反
応の5i−CI 、副生成物の5i−0〜Hに帰属され
るIR吸収が詔められた。In addition, in this polysilane compound, IR absorption attributed to unreacted 5i-CI and by-products 5i-0 to H was observed in the terminal group.
止戊叢旦:]辺
第2表に示すジクロロシランモノマーを用いて反応時間
を第2表のように変化させて合成例3と同様に縮重合を
行い、さらに末端基処理は第2表の化合物を用いて合成
例3と同様にポリシランを合成し、精製してポリシラン
化合物No、 6〜lOを得た。Condensation polymerization was carried out in the same manner as in Synthesis Example 3 using the dichlorosilane monomer shown in Table 2 and changing the reaction time as shown in Table 2. Polysilane was synthesized using the compound in the same manner as in Synthesis Example 3 and purified to obtain polysilane compound No. 6-1O.
合成したポリシラン化合物の収率、重量平均分子量、l
R15よびNMRを第5表に示す。Yield, weight average molecular weight, l of synthesized polysilane compound
R15 and NMR are shown in Table 5.
なお、このポリシラン化合物に右いては未反応の5i−
CI 、副生成物のSi〜0−3i、5i−0−Rに帰
属されるIR吸収は全くなかった。In addition, on the right side of this polysilane compound, unreacted 5i-
There was no IR absorption attributed to CI, by-products Si~0-3i, 5i-0-R.
匿佼含或■ユ
合成例6においてジクロロシランモノマーの反応時間を
10分とする以外は合成例6と全く同様に合成しポリシ
ラン化合物No、 D −2を得た。Polysilane compound No. D-2 was synthesized in exactly the same manner as in Synthesis Example 6 except that the reaction time of the dichlorosilane monomer in Synthesis Example 6 was changed to 10 minutes.
合成したポリシランの収率、重量平均分子量、I Fi
およびNMRを第5表に示す。Yield, weight average molecular weight, I Fi of synthesized polysilane
and NMR are shown in Table 5.
なお、このポリシラン化合物においては、未反応の5i
−CI 、副生成物の5i−0−5i 、 5i−0−
Rに帰属される■R吸収は全く住在しなかった。Note that in this polysilane compound, unreacted 5i
-CI, by-products 5i-0-5i, 5i-0-
■R absorption attributed to R was not present at all.
創暖鳳上上二↓A
第3表に示すジクロロシランモノマーと末端基処理剤を
用いて合成例1と同様に合成を行った。Sodanho Kamijami 2↓A Synthesis was carried out in the same manner as in Synthesis Example 1 using the dichlorosilane monomer and end group treatment agent shown in Table 3.
合成したポリシランの収率、重量平均分子量。Yield and weight average molecular weight of synthesized polysilane.
InおよびNMRデータを第5表に示す。In and NMR data are shown in Table 5.
なお、シランモノマーの共重合比はNMRのプロトン数
より求めた。The copolymerization ratio of the silane monomers was determined from the number of protons in NMR.
工佼企仄83
真空吸引とアルゴン置換を行ったグローブボックスの中
に三ツロフラスコを用意し、これにリフラックスコンデ
ンサーと温度計と滴下ロートを取り付けて2滴下ロート
のバイパス管からアルゴンガスを通した。83 A three-way flask was prepared in a glove box that had been vacuum suctioned and replaced with argon, and a reflux condenser, thermometer, and dropping funnel were attached to it, and argon gas was passed through the bypass pipe of the two dropping funnels. .
この三ツロフラスコ中に脱水ドデカン100グラムとワ
イヤー状金属ナトリウム0.3モルを仕込み、撹拌しな
がら、100℃に加熱した1次にジクロロシランモノマ
ー(チッソ■製)を0.1モルを脱水ドデカン30グラ
ムに溶解させて用意した溶液を反応系にゆっくり滴下し
た0滴下後。100 grams of dehydrated dodecane and 0.3 mol of wire-shaped sodium metal were placed in this Mitsuro flask, and while stirring, 0.1 mol of primary dichlorosilane monomer (manufactured by Chisso ■) heated to 100°C was added to 30 g of dehydrated dodecane. After 0 drops, the solution prepared by dissolving in grams was slowly added dropwise to the reaction system.
100℃で1時間縮重合させることにより、白色固体を
析出させた。この後冷却し、過剰の金属ナトリウムを処
理するため、メタノール50m1をゆっくり滴下した。A white solid was precipitated by condensation polymerization at 100° C. for 1 hour. Thereafter, the mixture was cooled, and 50 ml of methanol was slowly added dropwise to remove excess metal sodium.
次に、白色固体を製果し、n−ヘキサンとメタノールで
洗浄を繰り返し、ポリシラン化合物No、 D −3を
得た。Next, a white solid was produced and washed repeatedly with n-hexane and methanol to obtain polysilane compound No. D-3.
このポリシラン化合物?、f )ルエン、クロロホルム
、THF等の有機溶剤に不溶のため、同定はIRで行っ
た。結果を第5表に示す。This polysilane compound? , f) Because it is insoluble in organic solvents such as toluene, chloroform, and THF, identification was performed by IR. The results are shown in Table 5.
四校豆戊舅A
真空吸引とアルゴン置換を行ったグローブボックスの中
に三ツロフラスコを用意し、これにリフラックスコンデ
ンサーと温度計と滴下ロートを取り付けて、滴下ロート
のバイパス管からアルゴンガスな通した。Yoshu Mameboshu A Prepare a Mitsuro flask in a glove box with vacuum suction and argon replacement, attach a reflux condenser, thermometer, and dropping funnel to it, and supply argon gas from the bypass pipe of the dropping funnel. did.
この三ツロフラスコに脱水ドデカン100グラムとワイ
ヤー状金属ナトリウム0.3モルを仕込み2撹拌しなが
ら100℃に加熱した。100 g of dehydrated dodecane and 0.3 mol of wire-shaped sodium metal were placed in this Mitsuro flask and heated to 100° C. while stirring twice.
次にジフェニルジクロシランモノマ〜(チッソ■製)を
0.1モルを脱水ドデカン30グラムに溶解させて用意
した溶液を反応系にゆっくり滴下した1滴下後、100
℃で1時間線重合させることにより、白色固体を析出さ
せた。Next, a solution prepared by dissolving 0.1 mole of diphenyl dichlorosilane monomer (manufactured by Chisso ■) in 30 grams of dehydrated dodecane was slowly added dropwise to the reaction system.
A white solid was precipitated by linear polymerization at ℃ for 1 hour.
この後冷却し、過剰の金属ナトリウムを処理するため、
メタノール50II11をゆっくり滴下した。After this, it is cooled and the excess metal sodium is disposed of.
Methanol 50II11 was slowly added dropwise.
次に、白色固体を製果し、n−ヘキサンとメタノールで
洗浄を繰り返し、ポリシラン化合物No、 D −4を
得た。Next, a white solid was produced and washed repeatedly with n-hexane and methanol to obtain polysilane compound No. D-4.
このポリシラン化合物はトルエン、クロロホルム、T
)(F等の有機溶剤に不溶のため、同定はIRで行った
。結果を第5表に示す。This polysilane compound contains toluene, chloroform, T
) (Because it is insoluble in organic solvents such as F, identification was performed by IR. The results are shown in Table 5.
在皮帆上旦二↓ユ
第4表に示すジクロロシランモノマーと末端基処理剤を
用いて合成例1と同様に合成を行った。Synthesis was carried out in the same manner as in Synthesis Example 1 using the dichlorosilane monomer and end group treatment agent shown in Table 4.
合成したポリシランの収率、重量平均分子量、JRおよ
びNMRデータを第5表に示す。Table 5 shows the yield, weight average molecular weight, JR and NMR data of the synthesized polysilane.
なお、シランモノマーの共重合比はNMRのプロトン数
より求めた。The copolymerization ratio of the silane monomers was determined from the number of protons in NMR.
夫籐■ユ
第1図(A)に示すMIS接合型光起電力素子100を
以下の操作にて作製した6
まず1M密洗浄を行ったI OOmmX I 00mm
xO12開の大きさのステンレス製基板101をスパッ
タリング装置内にいれl O”’Torr以下に真空排
気した後、Ag(純度99.9999%)をターゲット
金属、Arガスをスパッタリング用ガスとして用い、内
圧5 pTorr 、 RF放電電力200Wにて、前
記基板101上に下部電極102となるAg薄膜を室温
で約1200人堆積した。The MIS junction type photovoltaic device 100 shown in FIG.
A stainless steel substrate 101 with an opening size of xO12 is placed in a sputtering device and evacuated to less than 1 O''' Torr, and then the internal pressure is reduced using Ag (purity 99.9999%) as a target metal and Ar gas as a sputtering gas. About 1200 Ag thin films, which will become the lower electrode 102, were deposited on the substrate 101 at room temperature at 5 pTorr and RF discharge power of 200 W.
次に、予め十分に脱水されたトルエンl!中に前述の合
成例1で合成したポリシラン化合物No、 1(c−1
)を200重量部溶解させた塗布液を調製し、更に、そ
れぞれにSiO□超微粒子(粒径80ス〕を1 、0.
9 、0.8 、 Q、7 、0.6 、0.5.0.
4 。Next, toluene l! which has been sufficiently dehydrated in advance! Polysilane compound No. 1 (c-1) synthesized in Synthesis Example 1 above
) was prepared by dissolving 200 parts by weight of the coating solution, and 1,0.0.
9, 0.8, Q, 7, 0.6, 0.5.0.
4.
0.3 、0.2 、0.1mg混合し、十分に撹拌し
てポリシランフィルム形成用調製液(1)〜(10)を
10種類用意した。そして、これらをA「雰囲気のグロ
ーブボックス中に設置されたスピンコーターの10例の
液溜めに入れた。0.3, 0.2, and 0.1 mg were mixed and sufficiently stirred to prepare 10 types of preparation solutions (1) to (10) for forming polysilane films. These were then placed in the 10-case liquid reservoir of a spin coater installed in a glove box with atmosphere A.
ひき続き、前記下部電極102まで形成された基板10
1をスパッタリング装置内より不活性ガスであるAr雰
囲気下で取り出し、前記グローブボックス中に設置され
たスピンコーターに直ちにセットした。基板の移送にあ
たっては、 Ar充填のキャリアーボックスを用いた。Subsequently, the substrate 10 is formed up to the lower electrode 102.
1 was taken out from the sputtering apparatus under an Ar atmosphere, which is an inert gas, and immediately set in a spin coater installed in the glove box. An Ar-filled carrier box was used to transfer the substrate.
Ar気流中でスピンコーターにより、まずポリシランフ
ィルム形成用調製液(10)を用い、前記下部電極10
2上に約250人の膜厚のポリシラン半導体膜を室温で
形成し、ひき続き、ポリシランフィルム形成用調製液(
9)乃至(11を夫々用いて約250人ずつポリシラン
半導体膜を積層、形成し、膜厚方向にSiO□超微粒子
が分散、分布したポリシラン半導体層103を形成した
。更に、Ar気流中で基板101を70℃に加熱しなが
ら溶剤の乾燥を行った。First, using a spin coater in an Ar air flow, the lower electrode 10 is coated using a preparation solution (10) for forming a polysilane film.
A polysilane semiconductor film having a thickness of approximately 250 nm is formed on the film at room temperature, and then a preparation solution for forming a polysilane film (
9) to (11) were used to stack and form a polysilane semiconductor film by approximately 250 people, forming a polysilane semiconductor layer 103 in which SiO□ ultrafine particles were dispersed and distributed in the film thickness direction. The solvent was dried while heating 101 to 70°C.
次に、上記操作にてポリシラン半導体層103まで形成
された基板101を、 Ar充填のキャリアーボックス
中に取り出し、直ちにRFプラズマCVD装置内にセッ
トして、基板温度を70℃に加熱しつつ、 10−3
Torr以下まで真空排気し十分脱ガスを行ったのち、
S i 114ガス2.5secm 、 Lガス0、5
secmを導入し、内圧なo、 25Torrに保ちつ
つ+8Wの放電パワーにて、ポリシラン半導体層103
土に絶縁層104としてのS i、02膜を1膜人堆積
した。Next, the substrate 101 on which the polysilane semiconductor layer 103 has been formed by the above operation is taken out into an Ar-filled carrier box, and immediately set in an RF plasma CVD apparatus, and while heating the substrate temperature to 70 ° C. -3
After evacuation to below Torr and sufficient degassing,
S i 114 gas 2.5sec, L gas 0,5
The polysilane semiconductor layer 103 was introduced with a discharge power of +8W while maintaining the internal pressure at 25 Torr.
One Si,02 film was deposited on the soil as an insulating layer 104.
次に、上記操作にて絶縁層104まで形成された基板1
01を、 Ar充填のキャリアーボックス中に取り出し
、直ちにDCマグネトロンスパッタリング装置内にセッ
トして、基板温度を70”Cとし、AI(純度99.9
999%)をターゲット金属、Arガスをスパッタリン
グ用ガスとしてて用い、内圧5mTorr 、スパッタ
電圧300Vにて、前記絶縁層104上に金属層105
としてのAI薄膜を5゜人堆積した。Next, the substrate 1 formed up to the insulating layer 104 by the above operation
01 was taken out into an Ar-filled carrier box, immediately set in a DC magnetron sputtering device, the substrate temperature was set to 70"C, and AI (purity 99.9
999%) as a target metal and Ar gas as a sputtering gas, the metal layer 105 was formed on the insulating layer 104 at an internal pressure of 5 mTorr and a sputtering voltage of 300 V.
A 5° thick AI thin film was deposited.
ひき続き、前記スパッタリング装置にてAIツタ−ット
を、予め、セットされているInJs−3nOz焼結体
ターゲットに交換し、Ar10*/Hz (100/4
010.5)の混合ガスをスパッタリングガス用ガスと
して用い、内圧4 mTorr 、スパッタ電圧375
vにて、前記金属N105上に反射防止層106として
のrTO膜を700人堆積した。Subsequently, in the sputtering apparatus, the AI target was replaced with the previously set InJs-3nOz sintered target, and Ar10*/Hz (100/4
010.5) was used as the sputtering gas, the internal pressure was 4 mTorr, and the sputtering voltage was 375.
An rTO film was deposited as an antireflection layer 106 on the metal N105 by 700 people.
冷却後、反射防止層106まで形成された基板]01を
取り出し、前記反射防止層106の上面に集電電極パタ
ーン形成用の櫛歯状のパーマロイ製マスクを密着させて
真空蒸着装置にセットし、10−’Torr以下に真空
排気とした後、抵抗加熱法により前記反射防止層106
上に櫛歯状の集電電極107としてのAgFil[をI
μm蒸着した。After cooling, the substrate] 01 on which the antireflection layer 106 has been formed is taken out, and a comb-shaped permalloy mask for forming a collector electrode pattern is brought into close contact with the upper surface of the antireflection layer 106, and set in a vacuum evaporation apparatus. After evacuation to 10-' Torr or less, the antireflection layer 106 is heated by a resistance heating method.
AgFil [I
μm was deposited.
上述の操作にて形成された光起電力素子を素子阻1とし
、その特性を以下のようにして評価した。The photovoltaic device formed by the above-described operation was designated as Device 1, and its characteristics were evaluated as follows.
まず、素子阻1の反射防止層106側より波長480n
m、光強度0.1mW/am”の光を照射したときの光
電変換効率を測定した。さらに、波長は変えず光強度を
0.2 mW7cm” 、 0.3 mW/cm”と変
えた時の光電変換効率を測定した。First, from the antireflection layer 106 side of the element barrier 1, the wavelength is 480n.
The photoelectric conversion efficiency was measured when light was irradiated with a light intensity of 0.1 mW/am".Furthermore, when the light intensity was changed to 0.2 mW7cm" and 0.3 mW/cm" without changing the wavelength. The photoelectric conversion efficiency was measured.
さらに、この素子阻1にAMI光(100mW/cm2
)を10時間連続照射後、前記測定法による光電変換効
率(波長480 nm、光強度0.1 mW/ cm”
)を測定し、初期光電変換効率に対する変化率を求めた
。Furthermore, AMI light (100 mW/cm2
) After continuous irradiation for 10 hours, the photoelectric conversion efficiency (wavelength 480 nm, light intensity 0.1 mW/cm"
) was measured, and the rate of change with respect to the initial photoelectric conversion efficiency was determined.
又、曲げ試験機に該素子患1をセットし103回の繰り
返し曲げ試験を行い、膜の密着性、及び光電変換効率の
変化について評価した。In addition, the device 1 was set in a bending tester, and a bending test was repeated 103 times to evaluate changes in film adhesion and photoelectric conversion efficiency.
以上の評価結果を第6表中に示す。The above evaluation results are shown in Table 6.
この結果より、本実施例にて作製された光起電力素子は
光強度の変化によらず高い光電変換効率を示し、光劣化
が少なく、また、機械的強度が強く、密着性に優れ安定
した特性を示した。From these results, the photovoltaic device fabricated in this example showed high photoelectric conversion efficiency regardless of changes in light intensity, had little photodeterioration, had strong mechanical strength, had excellent adhesion, and was stable. The characteristics were shown.
火嵐皿又ご玉
実施例1において、ポリシラン半導体層103形成時に
用いたポリシラン化合物No、1(c−1)の代わりに
、前述の合成例2〜5において合成したポリシラン化合
物No、 2〜5を用いた以外は同様の操作にて光起電
力素子を作製し、素子No、 2〜5とした。In place of polysilane compound No. 1 (c-1) used in forming the polysilane semiconductor layer 103 in Example 1, polysilane compounds No. 2 to 5 synthesized in the aforementioned Synthesis Examples 2 to 5 were used. Photovoltaic devices were prepared using the same procedure except that the photovoltaic devices were numbered 2 to 5.
これらの素子について実施例1と同様の測定評価を行っ
た。評価結果を第6表中に示す。The same measurements and evaluations as in Example 1 were performed on these elements. The evaluation results are shown in Table 6.
これらの結果により1本実施例にて作製された光起電力
素子はいずれも光強度の変化に関係なく高い光電変換効
率を示し、光劣化が少なく、また、mw的強度が強く、
密着性に優れ安定した特性を示した。These results show that the photovoltaic devices produced in this example all exhibit high photoelectric conversion efficiency regardless of changes in light intensity, have little photodeterioration, and have strong mw intensity.
It exhibited excellent adhesion and stable properties.
!紋斑旦ニュ辺
実施例1において、ポリシラン半導体層103形成時に
用いたポリシラン化合物No、1(c−])の代わりに
、前述の合成例6〜lOにおいて合成したポリシラン化
合物No、 6〜10を用いて、実施例1と同様に膜厚
方向に屈折率が変化したポリシラン半導体層103を形
成し、また、下部電極102としてはAg薄膜のかわり
にC「薄膜を150(1人、金属層105としては^1
薄膜の代わりに^U薄膜を30人堆積した以外は同様の
操作にて光起電力素子を作製し、素子胤6〜]Oとした
。! In Example 1, polysilane compounds No. 1 (c-) used in forming the polysilane semiconductor layer 103 were replaced with polysilane compounds No. 6 to 10 synthesized in Synthesis Examples 6 to 10 described above. As in Example 1, a polysilane semiconductor layer 103 with a refractive index changed in the film thickness direction was formed. Also, as the lower electrode 102, a C" thin film was used instead of the Ag thin film. As for ^1
A photovoltaic device was produced in the same manner except that 30 ^U thin films were deposited instead of the thin film, and the device number was 6~]O.
これらの素子について実施例1と同様の測定評価を行っ
た。評価結果を第6表中に示す。The same measurements and evaluations as in Example 1 were performed on these elements. The evaluation results are shown in Table 6.
これらの結果により、本実施例にて作製された光起電力
素子はいずれも光強度の変化に関係なく高い光電変換効
率を示し、光劣化が少なく、また、機械的強度が強く、
密着性に優れ安定した特性を示した。From these results, all of the photovoltaic devices produced in this example showed high photoelectric conversion efficiency regardless of changes in light intensity, had little photodeterioration, and had strong mechanical strength.
It exhibited excellent adhesion and stable properties.
夫血五上工ニュA
実施例1において、ポリシラン半導体層103形成時に
用いたポリシラン化合物1kl(c−1)の代わりに、
前述の合成例11〜14において合成したポリシラン化
合物隘11〜14を用いて、屈折率調整剤としての5i
n2超微粒子のかわりにWO,超微粒子(平均粒径90
人)を用いて、実施例1と同様にポリシランフィルム形
成用調整液を調製し、同様の操作で膜厚方向に屈折率の
変化したポリシラン半導体層103を約270OA形成
し、また、絶縁層104としてはSiO2膜のかわりに
PSG膜を10人堆積した以外は同様の操作にて光起電
力素子を作製し、素子No、11〜14とした。In Example 1, instead of the polysilane compound 1kl (c-1) used when forming the polysilane semiconductor layer 103,
Using the polysilane compounds Nos. 11 to 14 synthesized in the aforementioned Synthesis Examples 11 to 14, 5i as a refractive index modifier was prepared.
Instead of n2 ultrafine particles, WO, ultrafine particles (average particle size 90
A polysilane film-forming adjustment solution was prepared in the same manner as in Example 1, and a polysilane semiconductor layer 103 having a thickness of about 270 OA with a refractive index changed in the film thickness direction was formed by the same operation, and the insulating layer 104 was Photovoltaic devices were fabricated using the same procedure except that 10 PSG films were deposited instead of the SiO2 film, and device Nos. 11 to 14 were prepared.
これらの素子について実施例1と同様の測定評価を行っ
た。評価結果を第6表に示す。The same measurements and evaluations as in Example 1 were performed on these elements. The evaluation results are shown in Table 6.
また、同表に実施例1〜14とそれぞれ同様の操作で、
但し屈折調整剤を含まない場合に得た評価結果を、比較
例として()内に示す。In addition, in the same table, by the same operation as Examples 1 to 14,
However, the evaluation results obtained when no refractive adjustment agent was included are shown in parentheses as a comparative example.
これらの結果より、本実施例にて作製された光起電力素
子はいずれも光強度の変化に関係なく高い光電変換効率
を示し、光劣化が少なく、また、機械的強度が強く、密
着性に優れ安定した特性を示した。From these results, all of the photovoltaic devices fabricated in this example showed high photoelectric conversion efficiency regardless of changes in light intensity, little photodeterioration, strong mechanical strength, and good adhesion. It showed excellent and stable characteristics.
大流10」辷二上ユ
実施例1において、ポリシラン半導体層103形成時に
用いたポリシラン化合物m1(c−1)の代わりに、前
述の合成例15〜17において合成したポリシラン化合
物隘15〜17を用いて実施例1と同様に膜厚方向に屈
折率が変化したポリシラン半導体層103を形成した以
外は同様の操作にて光起電力素子を作製し、素子患15
〜17とした。In Example 1, polysilane compounds m1 (c-1) used in forming the polysilane semiconductor layer 103 were replaced with polysilane compounds 15 to 17 synthesized in Synthesis Examples 15 to 17 described above. A photovoltaic device was fabricated in the same manner as in Example 1, except that a polysilane semiconductor layer 103 whose refractive index changed in the film thickness direction was formed using the same method as in Example 1.
~17.
これらの素子について実施例1と同様の測定評価を行っ
た。評価結果を第7表中に示す。The same measurements and evaluations as in Example 1 were performed on these elements. The evaluation results are shown in Table 7.
これらの結果より1本実施例にて作製されt:光起電力
素子はいずれも光強度の変化に関係なく高い光電変換効
率を示し2光劣化が少なく、また、機械的強度が強く、
密着性に優れ安定した特性を示した。From these results, the photovoltaic devices produced in this example all exhibited high photoelectric conversion efficiency regardless of changes in light intensity, had little photodeterioration, and had strong mechanical strength.
It exhibited excellent adhesion and stable properties.
実施例18〜21
実施例1、実施例6、実施例11、実施例15において
用いたステンレス製基板101の代わりに、I)ET(
厚さ100μm)製基板101を用いた以外は同様の操
作にて光起電力素子を作製し、素子N(1,18〜21
とした。Examples 18 to 21 Instead of the stainless steel substrate 101 used in Examples 1, 6, 11, and 15, I) ET (
A photovoltaic device was produced by the same operation except that a substrate 101 made of N (100 μm thick) was used.
And so.
これらの素子について実施例1と同様の測定評価を行っ
た。評価結果を第7表中に示す。The same measurements and evaluations as in Example 1 were performed on these elements. The evaluation results are shown in Table 7.
また、同表に実施例15〜21とそれぞれ同様の操作で
、但し屈折率調整剤を含まない場合に得た評価結果を比
較例として()内に示す。In addition, in the same table, evaluation results obtained in the same manner as in Examples 15 to 21 but without the refractive index adjusting agent are shown in parentheses as comparative examples.
これらの結果より2本実施例にて作製された光起電力素
子はいずれも光強度の変化に関係なく高い光電変換効率
を示し、光劣化が少なく、また。From these results, both of the photovoltaic devices fabricated in this example exhibited high photoelectric conversion efficiency regardless of changes in light intensity, and exhibited little photodeterioration.
機械的0強度が強く、密着性に優れ安定した特性を示し
た。It exhibited strong mechanical zero strength, excellent adhesion, and stable properties.
夫丘桝22
実施例1において、ステンレス製基板101の代わりに
、5インチn ”Si単結晶ウェハーを用いた以外は同
様の操作にて光起電力素子を作製し、素子Na22とし
た。Fukumasu 22 A photovoltaic device was fabricated in the same manner as in Example 1, except that a 5-inch n'' Si single crystal wafer was used instead of the stainless steel substrate 101, and was designated as device Na22.
この素子の反射防止層106側よりモノクロメータにて
分光された光を照射し収集効率を測定したところ、最大
の吸収を示す可視光域で70%であった。When this element was irradiated with light separated by a monochromator from the antireflection layer 106 side and the collection efficiency was measured, it was 70% in the visible light region where maximum absorption occurs.
又、80■W/cm”の太陽光を照射したときのFFは
0.55であった。Further, the FF was 0.55 when irradiated with sunlight of 80 W/cm''.
第1表
第2表
第3表
第4表
第6表(その1)
第6表(その2)
第7表
[発明の効果コ
以上詳しく述べたように、本発明の光起電力素子は短波
長光に対して感度が高く、従来の有機半導体を用いた光
起電力素子に比較して光電変換効率の大幅な向上が可能
である。Table 1 Table 2 Table 3 Table 4 Table 6 (Part 1) Table 6 (Part 2) Table 7 [Effects of the Invention] As described in detail above, the photovoltaic device of the present invention has a short It has high sensitivity to wavelength light, and can significantly improve photoelectric conversion efficiency compared to conventional photovoltaic elements using organic semiconductors.
本発明の光起電力素子において用いられるポリシラン化
合物は、多くの種類の溶剤に溶は易く、優れたフィルム
形成能を有するので大面積に亙り均一に膜形成ができ、
支持体との密着性にも優れ、特性の均一性にも優れてい
る。The polysilane compound used in the photovoltaic device of the present invention is easily soluble in many types of solvents and has excellent film-forming ability, so that it can be uniformly formed over a large area.
It has excellent adhesion to the support and excellent uniformity of properties.
本発明において用いられるポリシラン化合物は、特性安
定性に優れ、光電変換効率の経時変化が従来の有機半導
体を用いた光起電力素子に比較して飛躍的に小さい。The polysilane compound used in the present invention has excellent property stability, and changes in photoelectric conversion efficiency over time are significantly smaller than those of conventional photovoltaic elements using organic semiconductors.
また、入射光量の増大にともなう光電変換効率の低下と
いった現象も大幅に改善される。更に、耐熱性にも優れ
、温度変化の厳しい条件下においても安定した出力特性
が得られる。Furthermore, the phenomenon of a decrease in photoelectric conversion efficiency due to an increase in the amount of incident light is also significantly improved. Furthermore, it has excellent heat resistance, and stable output characteristics can be obtained even under conditions of severe temperature changes.
また、本発明の光起電力素子は光劣化が減少すると共に
物理的、機械的特性に優れている。Further, the photovoltaic device of the present invention has reduced photodeterioration and excellent physical and mechanical properties.
更に、本発明の光起電力素子は新規ポリシラン半導体層
にその膜厚方向に沿って屈折率調整剤を分布して分散さ
せたことにより、金属層、絶縁層との界面からポリシラ
ン半導体層中への光入射、量を大幅に増加せしめること
が可能となり、光励起キャリアーの発生量の増大ととも
に、その発生確率が膜厚方向に変化する為、キャリアー
移動度が向上し、その結果、光起電力素子としての光電
変換効率が大幅に向上する。Furthermore, in the photovoltaic device of the present invention, the refractive index adjusting agent is distributed and dispersed in the new polysilane semiconductor layer along the film thickness direction, so that the refractive index adjusting agent is distributed from the interface with the metal layer and the insulating layer into the polysilane semiconductor layer. It is possible to significantly increase the amount of light incident on the photovoltaic element, and as the amount of photoexcited carriers generated increases, the probability of their generation changes in the film thickness direction, improving carrier mobility, and as a result, the photovoltaic element As a result, photoelectric conversion efficiency is significantly improved.
また、本発明において、屈折率調整剤をポリシラン化合
物中の面方向に関して均一に分散、分布させることによ
って、ポリシランフィルム中の応力緩和がなされ、密着
性が向上し、また、フィルム強度も向上する為、どの様
な基板材質にも対応出来て、耐久性に優れた光起電力素
子を形成することが出来る。更に、特定の波長成分のみ
でなく、比較的広範囲の波長成分の光を吸収出来る様に
なる為、光劣化することなくその特性を向上できる。Furthermore, in the present invention, by uniformly dispersing and distributing the refractive index adjusting agent in the plane direction of the polysilane compound, stress in the polysilane film is relaxed, adhesion is improved, and film strength is also improved. , it is possible to form a photovoltaic element that is compatible with any substrate material and has excellent durability. Furthermore, since it becomes possible to absorb not only a specific wavelength component but also light of a relatively wide range of wavelength components, its characteristics can be improved without photodeterioration.
第1図は本発明に係る光起電力素子の実施態様を示す模
式的断面図である。
+00・・・光起電力素子 101・・・支持体、10
2・・・下部電極
103・・・ポリシラン半導体層
104・・・絶縁層 105・・・金属層106
・・・反射防止層 107・・・集電電極特許出願人
キャノン株式会社FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a photovoltaic device according to the present invention. +00...Photovoltaic element 101...Support, 10
2... Lower electrode 103... Polysilane semiconductor layer 104... Insulating layer 105... Metal layer 106
...Anti-reflection layer 107...Collecting electrode patent applicant Canon Corporation
Claims (1)
R_2は炭素数3乃至8のアルキル基、シクロアルキル
基、アリール基又はアラルキル基、R_3は炭素数1乃
至4のアルキル基、R_4は炭素数1乃至4のアルキル
基をそれぞれ示す。A、A′は、それぞれ炭素数4乃至
12のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は
アラルキル基であり、両者は同じであっても或いは異な
ってもよい。n、mは、ポリマー中の総モノマーに対す
るそれぞれのモノマー数の割合を示すモル比であり、n
+m=1となり、0<n≦1、0≦m<1である。) で表され重量平均分子量が6000乃至200000で
あるポリシラン化合物を有機半導体層として用いると共
に、屈折率調整剤を前記有機半導体層の膜厚方向に沿っ
て分布させてなることを特徴とするMIS接合型光起電
力素子。 2、一般式( I )で示されるポリシラン化合物におい
て、A及びA′が炭素数5乃至12のアルキル基、又は
シクロアルキル基である請求項1記載の光起電力素子。 3、有機半導体層における屈折率が光入射方向に沿って
徐々に増大してなる請求項1記載の光起電力素子。[Claims] 1. General formula (I) ▲There are numerical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼... (I) (However, in the formula, R_1 is an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms,
R_2 represents an alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group, an aryl group, or an aralkyl group, R_3 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R_4 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. A and A' each represent an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or an aralkyl group having 4 to 12 carbon atoms, and they may be the same or different. n and m are molar ratios indicating the ratio of the number of each monomer to the total monomers in the polymer, and n
+m=1, 0<n≦1, 0≦m<1. ) and has a weight average molecular weight of 6,000 to 200,000 as an organic semiconductor layer, and a refractive index adjuster is distributed along the thickness direction of the organic semiconductor layer. type photovoltaic element. 2. The photovoltaic device according to claim 1, wherein in the polysilane compound represented by general formula (I), A and A' are an alkyl group having 5 to 12 carbon atoms or a cycloalkyl group. 3. The photovoltaic device according to claim 1, wherein the refractive index of the organic semiconductor layer gradually increases along the direction of light incidence.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2326006A JPH04199686A (en) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | photovoltaic element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2326006A JPH04199686A (en) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | photovoltaic element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04199686A true JPH04199686A (en) | 1992-07-20 |
Family
ID=18183044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2326006A Pending JPH04199686A (en) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | photovoltaic element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04199686A (en) |
-
1990
- 1990-11-29 JP JP2326006A patent/JPH04199686A/en active Pending
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