JPH05308145A - 有機光起電力素子 - Google Patents
有機光起電力素子Info
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- JPH05308145A JPH05308145A JP4111394A JP11139492A JPH05308145A JP H05308145 A JPH05308145 A JP H05308145A JP 4111394 A JP4111394 A JP 4111394A JP 11139492 A JP11139492 A JP 11139492A JP H05308145 A JPH05308145 A JP H05308145A
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
- H10K85/621—Aromatic anhydride or imide compounds, e.g. perylene tetra-carboxylic dianhydride or perylene tetracarboxylic di-imide
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- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 有機光起電力素子としては高い変換効率を与
える素子を提供する。 【構成】 少なくとも一方が透光性である2つの電極の
間に、少なくとも電子受容性有機物層、電子供与性有機
物層の連続した2つの層からなる部分を含む光起電力素
子において、前記電子受容性有機物層が式(I)、(II)
のハロゲン置換ジベンズイミダゾリルペリレン化合物で
ある光起電力素子 (X1〜X4はフッ素、塩素、臭素、ヨウ素のハロゲン原
子を表わしk、l、m、nは1〜4の整数を表わし、2
以上の整数の場合X1〜X4はそれぞれ2種以上の異なっ
たハロゲン原子でもよい。)
える素子を提供する。 【構成】 少なくとも一方が透光性である2つの電極の
間に、少なくとも電子受容性有機物層、電子供与性有機
物層の連続した2つの層からなる部分を含む光起電力素
子において、前記電子受容性有機物層が式(I)、(II)
のハロゲン置換ジベンズイミダゾリルペリレン化合物で
ある光起電力素子 (X1〜X4はフッ素、塩素、臭素、ヨウ素のハロゲン原
子を表わしk、l、m、nは1〜4の整数を表わし、2
以上の整数の場合X1〜X4はそれぞれ2種以上の異なっ
たハロゲン原子でもよい。)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光センサ等にも有用な
光起電力素子に関する。
光起電力素子に関する。
【0002】
【従来の技術】有機物を能動材料として用いた光起電力
素子が多く研究されている。その目的は、単結晶、多結
晶、アモルファスのSiでは構成が困難とされている、
安価で毒性のない光起電力素子を開発するためである。
素子が多く研究されている。その目的は、単結晶、多結
晶、アモルファスのSiでは構成が困難とされている、
安価で毒性のない光起電力素子を開発するためである。
【0003】光起電力素子は、光エネルギを電気エネル
ギ(電圧×電流)に変換する素子であるため、変換効率
がその主要な評価対象となる。光電流の生成には内部電
界の存在が必要であるが、内部電界を生成する方法とし
ていくつかの素子構成が知られている。
ギ(電圧×電流)に変換する素子であるため、変換効率
がその主要な評価対象となる。光電流の生成には内部電
界の存在が必要であるが、内部電界を生成する方法とし
ていくつかの素子構成が知られている。
【0004】1)ショットキー接合またはMIS型接合 金属/半導体接合で生じる内部電界を利用したもの。有
機半導体材料としてメロシアニン染料、フタロシアニン
顔料等が報告されている[A.K.GhoshらJ.A
ppl.Phys.49,5982(1978)]。こ
の素子は、開放電圧(Voc)は大きくとれるが、電極
として金属材料が用いられているため、電極の光透過率
が低くなる。実際の光透過率は、よくても30%、通常
は10%前後である。また、これらの材料は耐酸化性に
乏しい。従って、この素子形態では高い変換効率と、安
定した特性を作り出すことは望めない。
機半導体材料としてメロシアニン染料、フタロシアニン
顔料等が報告されている[A.K.GhoshらJ.A
ppl.Phys.49,5982(1978)]。こ
の素子は、開放電圧(Voc)は大きくとれるが、電極
として金属材料が用いられているため、電極の光透過率
が低くなる。実際の光透過率は、よくても30%、通常
は10%前後である。また、これらの材料は耐酸化性に
乏しい。従って、この素子形態では高い変換効率と、安
定した特性を作り出すことは望めない。
【0005】2)n型無機半導体/p型有機半導体接合
を利用したヘテロpn接合 n型無機半導体/p型有機半導体を接合したときに生じ
る内部電界を利用したもの。n型材料としてCdS,Z
nO等が用いられる。p型有機半導体材料としてメロシ
アニン染料、アタロシアニン等が報告されている[A.
Horら Appl.Phys.Lett.,42,1
5(1983)]。この素子は、電荷生成が主として有
機層でなされるため、分光感度の制限を受ける。通常、
有機層は単一の材料から形成されるが、400から例え
ば800nmまで強い光吸収をもつ有機半導体は現在存
在しないからである。従って、この素子構成では光入射
電極の光透過性や、電極の安定性の問題は解決できる
が、分光感度領域が狭いため、高い変換効率は望めな
い。
を利用したヘテロpn接合 n型無機半導体/p型有機半導体を接合したときに生じ
る内部電界を利用したもの。n型材料としてCdS,Z
nO等が用いられる。p型有機半導体材料としてメロシ
アニン染料、アタロシアニン等が報告されている[A.
Horら Appl.Phys.Lett.,42,1
5(1983)]。この素子は、電荷生成が主として有
機層でなされるため、分光感度の制限を受ける。通常、
有機層は単一の材料から形成されるが、400から例え
ば800nmまで強い光吸収をもつ有機半導体は現在存
在しないからである。従って、この素子構成では光入射
電極の光透過性や、電極の安定性の問題は解決できる
が、分光感度領域が狭いため、高い変換効率は望めな
い。
【0006】3)有機/有機ヘテロpn接合を利用した
もの 電子受容性の有機物と電子供与性の有機物を接合したと
きに生じる電界を利用したもの。
もの 電子受容性の有機物と電子供与性の有機物を接合したと
きに生じる電界を利用したもの。
【0007】この電子受容性有機物としてはマラカイト
グリーン、メチルバイオレット、ピリリウム等の染料、
フラバンスロン、ペリレン顔料等の縮合多環芳香族化合
物が報告されている[C.Tang Appl.Phy
s.Lett.,48,183(1986)]。上記2
種の構成と較べ、現在のところ最も望ましいものであ
る。透明電極からの光照射が行え、また、2種の材料で
光電荷生成が可能であるため、分光感度も広げることが
できる。しかし、Tang氏の技術は次の様な欠点を有
している。
グリーン、メチルバイオレット、ピリリウム等の染料、
フラバンスロン、ペリレン顔料等の縮合多環芳香族化合
物が報告されている[C.Tang Appl.Phy
s.Lett.,48,183(1986)]。上記2
種の構成と較べ、現在のところ最も望ましいものであ
る。透明電極からの光照射が行え、また、2種の材料で
光電荷生成が可能であるため、分光感度も広げることが
できる。しかし、Tang氏の技術は次の様な欠点を有
している。
【0008】前記電子供与性有機物及び電子受容性有機
物の光電流、開放電圧、安定性等の特性及び成膜時ピン
ホールが生じやすい等未だ十分とは言えない。
物の光電流、開放電圧、安定性等の特性及び成膜時ピン
ホールが生じやすい等未だ十分とは言えない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、有機
/有機pnタイプの光起電力素子に対し、安定性がよく
且つピンホールを生じにくく、新しい有効な電子受容性
有機物を見いだすことにより、有機光起電力素子として
は高い変換効率を与える素子を提供することにある。
/有機pnタイプの光起電力素子に対し、安定性がよく
且つピンホールを生じにくく、新しい有効な電子受容性
有機物を見いだすことにより、有機光起電力素子として
は高い変換効率を与える素子を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、鋭意検討した結果、少なくとも一方が透光性である
2つの電極の間に、少なくとも電子受容性有機物層と電
子供与性有機物層の積層された光起電力素子において、
電子受容性有機物層にハロゲン置換ジベンズイミダゾリ
ルペリレン化合物を用いることで目的が達成できること
を見いだした。
め、鋭意検討した結果、少なくとも一方が透光性である
2つの電極の間に、少なくとも電子受容性有機物層と電
子供与性有機物層の積層された光起電力素子において、
電子受容性有機物層にハロゲン置換ジベンズイミダゾリ
ルペリレン化合物を用いることで目的が達成できること
を見いだした。
【0011】すなわち、本発明によれば、少なくとも一
方が透光性である2つの電極の間に、少なくとも電子受
容性有機物層と電子供与性有機物層の積層された光起電
力素子において、電子受容性有機物層に下記一般式
(I)および(II)のハロゲン置換ジベンズイミダゾリル
ペリレン化合物を用いることにより有機光起電力素子と
しては高い変換効率を与える素子を提供できる。
方が透光性である2つの電極の間に、少なくとも電子受
容性有機物層と電子供与性有機物層の積層された光起電
力素子において、電子受容性有機物層に下記一般式
(I)および(II)のハロゲン置換ジベンズイミダゾリル
ペリレン化合物を用いることにより有機光起電力素子と
しては高い変換効率を与える素子を提供できる。
【0012】
【化2】
【0013】(X1〜X4はフッ素、塩素、臭素、ヨウ素
のハロゲン原子を表わしk、l、m、nは1〜4の整数
を表わし、2以上の整数の場合X1〜X4はそれぞれ2種
以上の異なったハロゲン原子でもよい。)前記一般式
(I)、(II)のハロゲン置換ジベンズイミダゾリルペ
リレン化合物は、既に周知の方法によって製造できる。
例えば、ペリレンテトラカルボン酸の無水物をハロゲン
置換o−フェニレンジアミンとともに高沸点溶媒中で脱
水縮合させることによって合成される。この合成時イミ
ダゾール環の形成にあたりシス体(I)とトランス体(I
I)の混合物として得られ、一般的には(I)と(II)は
分離不可能で混合物のまま使用される。また、ハロゲン
原子の置換位置もそれぞれのイミダソール環で2種類存
在するがこれについても同様に混合物のまま使用され
る。
のハロゲン原子を表わしk、l、m、nは1〜4の整数
を表わし、2以上の整数の場合X1〜X4はそれぞれ2種
以上の異なったハロゲン原子でもよい。)前記一般式
(I)、(II)のハロゲン置換ジベンズイミダゾリルペ
リレン化合物は、既に周知の方法によって製造できる。
例えば、ペリレンテトラカルボン酸の無水物をハロゲン
置換o−フェニレンジアミンとともに高沸点溶媒中で脱
水縮合させることによって合成される。この合成時イミ
ダゾール環の形成にあたりシス体(I)とトランス体(I
I)の混合物として得られ、一般的には(I)と(II)は
分離不可能で混合物のまま使用される。また、ハロゲン
原子の置換位置もそれぞれのイミダソール環で2種類存
在するがこれについても同様に混合物のまま使用され
る。
【0014】本発明において電子受容供与性有機物層に
使用されるハロゲン置換ジベンズイミダゾリルペリレン
化合物の具体例を以下に例示する。
使用されるハロゲン置換ジベンズイミダゾリルペリレン
化合物の具体例を以下に例示する。
【0015】
【化3】
【0016】ハロゲン置換ジベンズイミダゾリルペリレ
ン化合物は上記式(A)(B)の混合物であるハロゲン
原子の置換位置を以下に示す。
ン化合物は上記式(A)(B)の混合物であるハロゲン
原子の置換位置を以下に示す。
【0017】化合物No. 1. 4−F、4’−Fまたは4−F、5’−Fまた
は5−F、5’−Fまたはそれらの混合物 2. 4−Cl、4’−Clまたは4−Cl、5’−
Clまたは5−Cl、5’−Clまたはそれらの混合物 3. 3−Cl、3’−Clまたは3−Cl、6’−
Clまたは6−Cl、6’−Clまたはそれらの混合物 4. 4−Br、4’−Brまたは4−Br、5’−
Brまたは5−Br、5’−Brまたはそれらの混合物 6. 4−I、4’−Iまたは4−I、5’−Iまた
は5−I、5’−Iまたはそれらの混合物 7. 4−F、4’−Clまたは4−F、5’−Cl
または4−Cl、5’−Fまたは5−F,5’−Clま
たはそれらの混合物 8. 4−Cl、5−Cl、4’−Cl、5’−Cl 9. 3−Br、6−Br、3’−Br、6’−Br 10. 4−Cl、5−Cl、4’−Clまたは4−C
l、5−Cl、5’−Cl、5’−Clまたはそれらの
混合物 11. 3−F、4−F、5−F、6−F、3’−F、
4’−F、5’−F、6’−F 本発明は有機/有機pn型の光起電力素子において、電
子受容性有機物層に多環キノン化合物を用いるものであ
るが、具体的には図1乃至図6に示すような形態で用い
られる。
は5−F、5’−Fまたはそれらの混合物 2. 4−Cl、4’−Clまたは4−Cl、5’−
Clまたは5−Cl、5’−Clまたはそれらの混合物 3. 3−Cl、3’−Clまたは3−Cl、6’−
Clまたは6−Cl、6’−Clまたはそれらの混合物 4. 4−Br、4’−Brまたは4−Br、5’−
Brまたは5−Br、5’−Brまたはそれらの混合物 6. 4−I、4’−Iまたは4−I、5’−Iまた
は5−I、5’−Iまたはそれらの混合物 7. 4−F、4’−Clまたは4−F、5’−Cl
または4−Cl、5’−Fまたは5−F,5’−Clま
たはそれらの混合物 8. 4−Cl、5−Cl、4’−Cl、5’−Cl 9. 3−Br、6−Br、3’−Br、6’−Br 10. 4−Cl、5−Cl、4’−Clまたは4−C
l、5−Cl、5’−Cl、5’−Clまたはそれらの
混合物 11. 3−F、4−F、5−F、6−F、3’−F、
4’−F、5’−F、6’−F 本発明は有機/有機pn型の光起電力素子において、電
子受容性有機物層に多環キノン化合物を用いるものであ
るが、具体的には図1乃至図6に示すような形態で用い
られる。
【0018】図1は最も基本的な構成を有するもので、
透明絶縁支持体の上に設けた透明電極と背面電極との間
に電子受容性有機物層と電子供与性有機物層を連続して
設けたものである。また、支持体は背面電極側にあって
もよく、電子受容性層と電子供与性層の順序が反対であ
ってもよい。
透明絶縁支持体の上に設けた透明電極と背面電極との間
に電子受容性有機物層と電子供与性有機物層を連続して
設けたものである。また、支持体は背面電極側にあって
もよく、電子受容性層と電子供与性層の順序が反対であ
ってもよい。
【0019】図2は透光性n型無機半導体層が挿入され
たものである。n型無機半導体層は背面電極側にあって
もよく、この場合には、透光性である必要はないが透明
電極側から電子供与性有機物層、電子受容性有機物層、
n型無機半導体層の順になる。図2の場合も図1と同様
支持体は背面電極側にあってもよい。
たものである。n型無機半導体層は背面電極側にあって
もよく、この場合には、透光性である必要はないが透明
電極側から電子供与性有機物層、電子受容性有機物層、
n型無機半導体層の順になる。図2の場合も図1と同様
支持体は背面電極側にあってもよい。
【0020】図3は電子供与性有機物層が2層からなる
例であり、支持体は背面電極側にあってもよい。また、
電子受容性層と電子供与性層の順が逆であってもよく、
その場合は、電子供与性有機物層(2)、電子供与性有
機物層(1)、電子受容性有機物層の順となる。
例であり、支持体は背面電極側にあってもよい。また、
電子受容性層と電子供与性層の順が逆であってもよく、
その場合は、電子供与性有機物層(2)、電子供与性有
機物層(1)、電子受容性有機物層の順となる。
【0021】図4は図3の素子に透光性n型無機半導体
層が挿入されたものである。本層は背面電極側にあって
もよく、この場合には、透光性である必要はなく、ま
た、図2と同様に有機物層の順も反対となる。
層が挿入されたものである。本層は背面電極側にあって
もよく、この場合には、透光性である必要はなく、ま
た、図2と同様に有機物層の順も反対となる。
【0022】図5は電子受容性有機物層が2層からなる
例であり、支持体は背面電極側にあってもよい。また、
電子受容性層と電子供与性層の順が逆であってもよく、
その場合は、電子受容性有機物層(2)、電子受容性有
機物層(1)、電子供与性有機物層の順となる。
例であり、支持体は背面電極側にあってもよい。また、
電子受容性層と電子供与性層の順が逆であってもよく、
その場合は、電子受容性有機物層(2)、電子受容性有
機物層(1)、電子供与性有機物層の順となる。
【0023】図6は図5の素子にn型無機半導体層が挿
入されたものである。このn型無機半導体層は透明電極
側にあってもよく、この場合には、透光性である必要が
あり、また、図2、図4と同様有機層の順序は逆にな
る。
入されたものである。このn型無機半導体層は透明電極
側にあってもよく、この場合には、透光性である必要が
あり、また、図2、図4と同様有機層の順序は逆にな
る。
【0024】上記、図1から図6の本素子が光起電力能
を有する理由は、電子受容性有機物層と電子供与性有機
物層の界面で両層のフェルミレベルの違いによって生ず
る局所的な内部電界に起因している。この内部電界が働
いている部分に光が吸収されることによりキャリアが発
生する。これが最終的に外部に電流として取り出され
る。従って、この界面にいかに多くの光が到達し吸収さ
れるか、電子受容性有機物層と電子供与有機物層の間に
生ずる内部電界の大きさ等のキャリア発生能と電子受容
性有機物層、電子供与有機物層の電子及び正孔の移動能
及び注入性等が光起電力素子の変換効率の大きな因子と
なる。これらは電子受容性有機物層、電子供与有機物層
に使用される材料に大きく左右されるものであるが、現
在のところどの様な材料がそれぞれの層に適切かは全く
わかっていない。光起電力素子の変換効率(η)は次式
によって表される。
を有する理由は、電子受容性有機物層と電子供与性有機
物層の界面で両層のフェルミレベルの違いによって生ず
る局所的な内部電界に起因している。この内部電界が働
いている部分に光が吸収されることによりキャリアが発
生する。これが最終的に外部に電流として取り出され
る。従って、この界面にいかに多くの光が到達し吸収さ
れるか、電子受容性有機物層と電子供与有機物層の間に
生ずる内部電界の大きさ等のキャリア発生能と電子受容
性有機物層、電子供与有機物層の電子及び正孔の移動能
及び注入性等が光起電力素子の変換効率の大きな因子と
なる。これらは電子受容性有機物層、電子供与有機物層
に使用される材料に大きく左右されるものであるが、現
在のところどの様な材料がそれぞれの層に適切かは全く
わかっていない。光起電力素子の変換効率(η)は次式
によって表される。
【0025】
【数1】
【0026】上式において、Vocは開放時の電圧、J
scは短絡時の電流、ffはフィルファクターと呼ばれ
る光照射時の電圧−電流曲線の因子を示す値である。P
inは入射光エネルギーである。
scは短絡時の電流、ffはフィルファクターと呼ばれ
る光照射時の電圧−電流曲線の因子を示す値である。P
inは入射光エネルギーである。
【0027】図2、図4、図6設けられているn型無機
半導体層は、電子受容性有機物層と電極材料とのエネル
ギー障壁をなくし電荷の移動をスムーズにする役割と、
電子受容性有機物層のピンホールの影響を消失させる役
割をはたしていると考えられる。
半導体層は、電子受容性有機物層と電極材料とのエネル
ギー障壁をなくし電荷の移動をスムーズにする役割と、
電子受容性有機物層のピンホールの影響を消失させる役
割をはたしていると考えられる。
【0028】図3、図4の電子供与性有機物層(2)、
及び図5、図6の電子受容性有機物層(2)は、光活性
層における吸収光の有効利用、生成した電荷の再結合確
率の低減などの役割をしていると考えられる。
及び図5、図6の電子受容性有機物層(2)は、光活性
層における吸収光の有効利用、生成した電荷の再結合確
率の低減などの役割をしていると考えられる。
【0029】本発明は図1から図6における電子供与性
有機物層と接する電子受容性有機物層の材料としてハロ
ゲン置換ジベンズイミダゾリルペリレン化合物が有効で
あることを見いだしたものであるが、このハロゲン置換
ジベンズイミダゾリルペリレン化合物は図5、図6の電
子受容性有機物層(2)の材料としても有効である。こ
のハロゲン置換ジベンズイミダゾリルペリレン化合物が
有機/有機pnタイプの光起電力素子の電子受容性有機
物層の材料として有効な理由は現在のところ不明である
が、ジベンズイミダゾリルペリレンのベンゼン環をハロ
ゲン原子で置換することにより電子受容性が増し電子供
与性層と強い接合を形成する。ハロゲン原子の置換によ
り内部キャリアが増大し低抵抗化したなどが考えられ
る。本発明のハロゲン置換ジベンズイミダゾリルペリレ
ン化合物の電子供与性有機物質層は蒸着、スピンコー
ト、ディッピング法で成膜される。薄膜化、均一化には
蒸着が好ましい。膜厚は50〜3000Åが好ましい。
有機物層と接する電子受容性有機物層の材料としてハロ
ゲン置換ジベンズイミダゾリルペリレン化合物が有効で
あることを見いだしたものであるが、このハロゲン置換
ジベンズイミダゾリルペリレン化合物は図5、図6の電
子受容性有機物層(2)の材料としても有効である。こ
のハロゲン置換ジベンズイミダゾリルペリレン化合物が
有機/有機pnタイプの光起電力素子の電子受容性有機
物層の材料として有効な理由は現在のところ不明である
が、ジベンズイミダゾリルペリレンのベンゼン環をハロ
ゲン原子で置換することにより電子受容性が増し電子供
与性層と強い接合を形成する。ハロゲン原子の置換によ
り内部キャリアが増大し低抵抗化したなどが考えられ
る。本発明のハロゲン置換ジベンズイミダゾリルペリレ
ン化合物の電子供与性有機物質層は蒸着、スピンコー
ト、ディッピング法で成膜される。薄膜化、均一化には
蒸着が好ましい。膜厚は50〜3000Åが好ましい。
【0030】次に本発明の光起電力素子に使用される各
種の材料、製法等について説明する。
種の材料、製法等について説明する。
【0031】本発明において使用する透明絶縁支持体と
しては、ガラス、プラスチックフィルム等が用いられ
る。
しては、ガラス、プラスチックフィルム等が用いられ
る。
【0032】本発明において使用する透明電極として
は、酸化スズインジウム(ITO)、酸化スズ、酸化イ
ンジウム、酸化亜鉛、半透明Au等が用いられる。好ま
しい厚さは100〜10000Åである。
は、酸化スズインジウム(ITO)、酸化スズ、酸化イ
ンジウム、酸化亜鉛、半透明Au等が用いられる。好ま
しい厚さは100〜10000Åである。
【0033】本発明において使用するn型半導体層とし
ては、酸化亜鉛、3価の金属がドープされた酸化亜鉛、
CdS、酸化チタン、リンをドープしたアモルファスシ
リコン、n型結晶シリコン等が用いられる。このうち、
透光性が必要である場合は、酸化亜鉛、3価の金属がド
ープされた酸化亜鉛、CdS、酸化チタン等が用いられ
る。厚さは、透光性である場合には10〜10000
Å、そうでない場合には、更に厚いことも可能である。
ては、酸化亜鉛、3価の金属がドープされた酸化亜鉛、
CdS、酸化チタン、リンをドープしたアモルファスシ
リコン、n型結晶シリコン等が用いられる。このうち、
透光性が必要である場合は、酸化亜鉛、3価の金属がド
ープされた酸化亜鉛、CdS、酸化チタン等が用いられ
る。厚さは、透光性である場合には10〜10000
Å、そうでない場合には、更に厚いことも可能である。
【0034】本発明において用いる電子受容性有機物層
(1)、(2)としては、 ペリレン系顔料 Pigment Red(以下P
R)179,PR190,PR149,PR189,P
R123,PigmentBrown 26等 ペリノン系顔料 Pigment Orange 4
3,PR194等 クリスタルバイオレット、メチルバイオレット、マラカ
イトグリーン等の染料フルオレノン、2,4,7トリニ
トロフルオレノン、テトラシアノキノジメタン、テトラ
シアノエチレン等のアクセプタ化合物 を挙げることができる。これらは蒸着、スピンコート、
ディッピング法で成膜される。薄膜化、均一化には蒸着
が好ましい。膜厚は100〜3000Åが好ましい。
(1)、(2)としては、 ペリレン系顔料 Pigment Red(以下P
R)179,PR190,PR149,PR189,P
R123,PigmentBrown 26等 ペリノン系顔料 Pigment Orange 4
3,PR194等 クリスタルバイオレット、メチルバイオレット、マラカ
イトグリーン等の染料フルオレノン、2,4,7トリニ
トロフルオレノン、テトラシアノキノジメタン、テトラ
シアノエチレン等のアクセプタ化合物 を挙げることができる。これらは蒸着、スピンコート、
ディッピング法で成膜される。薄膜化、均一化には蒸着
が好ましい。膜厚は100〜3000Åが好ましい。
【0035】本発明に使用する電子供与性有機物層
(1)、(2)としては、フタロシアニン系顔料(中心
金属がCu,Zn,Co,Ni,Pb,Pt,Fe,M
g等の2価のもの、無金属フタロシアニン、アルミニウ
ムクロルフタロシアニン、インジウムクロルフタロシア
ニン、インジウムブロムフタロシアニン、ガリウムクロ
ルフタロシアニン等のハロゲン原子が配位した3価の金
属のフタロシアニン、塩素化銅フタロシアニン、塩素化
亜鉛フタロシアニン、その他バナジルフタロシアニン、
チタニルフタロシアニン等の酸素が配位したフタロシア
ニン)インジゴ、チオインジゴ顔料(Pigment
Blue 66,Pigment Violet 36
等)、キナクリドン系顔料(Pigment Viol
et 19,PigmentRed 122等) メロシアニン化合物、シアニン化合物、スクアリウム化
合物の染料 π電子共役を有する高分子及び孤立電子対(例えば窒素
のLone pair)をふくむπ電子共役を有する高
分子を指す。例えば以下に示すものが挙げられる。
(1)、(2)としては、フタロシアニン系顔料(中心
金属がCu,Zn,Co,Ni,Pb,Pt,Fe,M
g等の2価のもの、無金属フタロシアニン、アルミニウ
ムクロルフタロシアニン、インジウムクロルフタロシア
ニン、インジウムブロムフタロシアニン、ガリウムクロ
ルフタロシアニン等のハロゲン原子が配位した3価の金
属のフタロシアニン、塩素化銅フタロシアニン、塩素化
亜鉛フタロシアニン、その他バナジルフタロシアニン、
チタニルフタロシアニン等の酸素が配位したフタロシア
ニン)インジゴ、チオインジゴ顔料(Pigment
Blue 66,Pigment Violet 36
等)、キナクリドン系顔料(Pigment Viol
et 19,PigmentRed 122等) メロシアニン化合物、シアニン化合物、スクアリウム化
合物の染料 π電子共役を有する高分子及び孤立電子対(例えば窒素
のLone pair)をふくむπ電子共役を有する高
分子を指す。例えば以下に示すものが挙げられる。
【0036】ポリアセチレン類、ポリジアセチレン類 ポリチオフェン、ポリ置換チオェン、ポリピロール、ポ
リ置換ピロール、ポリフラン、ポリ置換フラン、ポリイ
ンドール、ポリカルバゾール等の複素環重合体。
リ置換ピロール、ポリフラン、ポリ置換フラン、ポリイ
ンドール、ポリカルバゾール等の複素環重合体。
【0037】ポリアニリン、ポリ置換アニリン、ポリジ
フェニルアミン、ポリ(N,N’−ジフェニルベンジジ
ン)、ポリジアミノナフタレン、ポリトリフェニルアミ
ン、ポリアミノピレン等のアミン系重合体体。
フェニルアミン、ポリ(N,N’−ジフェニルベンジジ
ン)、ポリジアミノナフタレン、ポリトリフェニルアミ
ン、ポリアミノピレン等のアミン系重合体体。
【0038】ポリパラフェニレン、ポリアズレン等の縮
合環、縮合多環系重合体。ポリビニルカルバゾールの電
解酸化重合体 これらの共役系高分子は化学重合または電解重合により
合成される。
合環、縮合多環系重合体。ポリビニルカルバゾールの電
解酸化重合体 これらの共役系高分子は化学重合または電解重合により
合成される。
【0039】有機電子写真感光体で用いられる電荷移動
剤(ヒドラゾン化合物、ピラゾリン化合物、トリフェニ
ルメタン化合物、トリフェニルアミン化合物、スチリル
化合物ベンゾジチオール系化合物、オキザジアゾール化
合物、オキサゾール化合物等)、電気伝導性有機電荷移
動錯体で用いられる電子供与性化合物(テトラチオフル
バレン、テトラフェニルテトラチオフラバレン等)を挙
げることができる。
剤(ヒドラゾン化合物、ピラゾリン化合物、トリフェニ
ルメタン化合物、トリフェニルアミン化合物、スチリル
化合物ベンゾジチオール系化合物、オキザジアゾール化
合物、オキサゾール化合物等)、電気伝導性有機電荷移
動錯体で用いられる電子供与性化合物(テトラチオフル
バレン、テトラフェニルテトラチオフラバレン等)を挙
げることができる。
【0040】これらの層は蒸着、スピンコート、ディッ
ピング、電解重合等での方法で成膜される。この中で、
薄膜化、均一化には蒸着が好ましい。
ピング、電解重合等での方法で成膜される。この中で、
薄膜化、均一化には蒸着が好ましい。
【0041】電子供与性有機物層(1)、(2)の適当
な膜厚は50〜10000Åである。
な膜厚は50〜10000Åである。
【0042】また、本発明で用いられる背面電極として
は、電子供与性有機物層と接する場合、Au,Pt,N
i,Pb,Cu,Cr,Ag等の仕事関数の高い金属が
用いられる。また、電子受容性有機物層と接する場合に
は、Al,In,Pb,Zn,Mg,Ag等が用いられ
る。さらに、n型無機半導体層と接する場合には、これ
らの金属や上記の仕事関数の高い金属も用いられる。金
属の膜厚は50〜3000Åが好ましい。
は、電子供与性有機物層と接する場合、Au,Pt,N
i,Pb,Cu,Cr,Ag等の仕事関数の高い金属が
用いられる。また、電子受容性有機物層と接する場合に
は、Al,In,Pb,Zn,Mg,Ag等が用いられ
る。さらに、n型無機半導体層と接する場合には、これ
らの金属や上記の仕事関数の高い金属も用いられる。金
属の膜厚は50〜3000Åが好ましい。
【0043】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明を更に詳細に説
明する。
明する。
【0044】実施例1 よく洗浄したITOガラス(松崎真空製、33Ω/□)
上に基板温度約250℃で、導入ガスとしてアルゴンを
用い、RFマグネトロンスパッタ法で、酸化亜鉛を約1
500Åの厚さで設けた。その上に、真空蒸着法で電子
受容性物質である例示構造式No.1の化合物を約400
Åの厚さで、次いで供与性物質であるアルミニウムクロ
ロフタロシアニン(AlClPc)を約400Åの厚さ
で設け、その上に金を真空蒸着した。ITOと金がなす
面積は0.25cm2とした。2つの電極に銀ペースト
でリード線を取り付けた。
上に基板温度約250℃で、導入ガスとしてアルゴンを
用い、RFマグネトロンスパッタ法で、酸化亜鉛を約1
500Åの厚さで設けた。その上に、真空蒸着法で電子
受容性物質である例示構造式No.1の化合物を約400
Åの厚さで、次いで供与性物質であるアルミニウムクロ
ロフタロシアニン(AlClPc)を約400Åの厚さ
で設け、その上に金を真空蒸着した。ITOと金がなす
面積は0.25cm2とした。2つの電極に銀ペースト
でリード線を取り付けた。
【0045】以下実施例1と同様にして変換効率を測定
した。その結果、Voc=0.33V,Jsc=2.0
3mA/cm2,ff=0.36となり変換効率0.3
2%が得られた。この値は有機光起電力素子としては大
きなものである。
した。その結果、Voc=0.33V,Jsc=2.0
3mA/cm2,ff=0.36となり変換効率0.3
2%が得られた。この値は有機光起電力素子としては大
きなものである。
【0046】実施例3 実施例2と同様にして作製した酸化亜鉛上に、真空蒸着
法で電子受容性物質である例示構造式No.1の化合物を
約400Åの厚さで、次いで供与性物質であるアルミニ
ウムクロロフタロシアニン(AlClPc)を約100
Åの厚さで、さらにキナクリドン(QA)を約300Å
の厚さで設けた以外は実施例1と同様にして変換効率を
測定した。その結果、Voc=0.37V,Jsc=
2.72mA/cm2,ff=0.49となり変換効率
0.65%が得られた。この値は有機光起電力素子とし
ては大きなものである。
法で電子受容性物質である例示構造式No.1の化合物を
約400Åの厚さで、次いで供与性物質であるアルミニ
ウムクロロフタロシアニン(AlClPc)を約100
Åの厚さで、さらにキナクリドン(QA)を約300Å
の厚さで設けた以外は実施例1と同様にして変換効率を
測定した。その結果、Voc=0.37V,Jsc=
2.72mA/cm2,ff=0.49となり変換効率
0.65%が得られた。この値は有機光起電力素子とし
ては大きなものである。
【0047】実施例4 実施例3の電子受容性物質を例示構造式No.2の化合
物に替えた以外は実施例3と同様に素子を作製し、実施
例1と同様にして変換効率を測定した。その結果、Vo
c=0.38V,Jsc=2.19mA/cm2,ff
=0.49となり変換効率0.53%が得られた。この
値は有機光起電力素子としては大きなものである。
物に替えた以外は実施例3と同様に素子を作製し、実施
例1と同様にして変換効率を測定した。その結果、Vo
c=0.38V,Jsc=2.19mA/cm2,ff
=0.49となり変換効率0.53%が得られた。この
値は有機光起電力素子としては大きなものである。
【0048】実施例5 実施例3の電子受容性物質を例示構造式No.4の化合
物に替えた以外は実施例3と同様に素子を作製し、実施
例1と同様にして変換効率を測定した。その結果、Vo
c=0.35V,Jsc=1.98mA/cm2,ff
=0.48となり変換効率0.44%が得られた。この
値は有機光起電力素子としては大きなものである。
物に替えた以外は実施例3と同様に素子を作製し、実施
例1と同様にして変換効率を測定した。その結果、Vo
c=0.35V,Jsc=1.98mA/cm2,ff
=0.48となり変換効率0.44%が得られた。この
値は有機光起電力素子としては大きなものである。
【0049】実施例6 実施例3の電子受容性物質を例示構造式No.7の化合
物に替えた以外は実施例3と同様に素子を作製し、実施
例1と同様にして変換効率を測定した。その結果、Vo
c=0.38V,Jsc=1.94mA/cm2,ff
=0.49となり変換効率0.48%が得られた。この
値は有機光起電力素子としては大きなものである。
物に替えた以外は実施例3と同様に素子を作製し、実施
例1と同様にして変換効率を測定した。その結果、Vo
c=0.38V,Jsc=1.94mA/cm2,ff
=0.49となり変換効率0.48%が得られた。この
値は有機光起電力素子としては大きなものである。
【0050】実施例7 実施例3の電子受容性物質を例示構造式No.8の化合
物に替えた以外は実施例3と同様に素子を作製し、実施
例1と同様にして変換効率を測定した。その結果、Vo
c=0.33V,Jsc=2.04mA/cm2,ff
=0.43となり変換効率0.39%が得られた。この
値は有機光起電力素子としては大きなものである。
物に替えた以外は実施例3と同様に素子を作製し、実施
例1と同様にして変換効率を測定した。その結果、Vo
c=0.33V,Jsc=2.04mA/cm2,ff
=0.43となり変換効率0.39%が得られた。この
値は有機光起電力素子としては大きなものである。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように本発明の光起電力素
子の効果を要約すると以下の通りである。
子の効果を要約すると以下の通りである。
【0052】1.電子受容性有機物層と電子供与性有機
物層の積層された光起電力素子において、電子受容性有
機物層にハロゲン置換ジベンズイミダゾリルペリレン化
合物を用いることにより有機物としては高い変換効率が
得られた。
物層の積層された光起電力素子において、電子受容性有
機物層にハロゲン置換ジベンズイミダゾリルペリレン化
合物を用いることにより有機物としては高い変換効率が
得られた。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】以上、発明の光起電力素子の具体例の構成を示
す模式図である。
す模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 生野 弘 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内
Claims (1)
- 【請求項1】 少なくとも一方が透光性である2つの電
極の間に、少なくとも電子受容性有機物層、電子供与性
有機物層の連続した2つの層からなる部分を含む光起電
力素子において、前記電子受容性有機物層が下記一般式
(I)、(II)のハロゲン置換ジベンズイミダゾリルペリ
レン化合物であることを特徴とする光起電力素子 【化1】 (X1〜X4はフッ素、塩素、臭素、ヨウ素のハロゲン原
子を表わしk、l、m、nは1〜4の整数を表わし、2
以上の整数の場合X1〜X4はそれぞれ2種以上の異なっ
たハロゲン原子でもよい。)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4111394A JPH05308145A (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | 有機光起電力素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4111394A JPH05308145A (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | 有機光起電力素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05308145A true JPH05308145A (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=14560049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4111394A Pending JPH05308145A (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | 有機光起電力素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05308145A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009008277A1 (ja) * | 2007-07-11 | 2009-01-15 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及び有機エレクトロルミネッセンス素子 |
| US7745821B2 (en) * | 2007-05-15 | 2010-06-29 | Eastman Kodak Company | Aryl dicarboxylic acid diimidazole-based compounds as n-type semiconductor materials for thin film transistors |
| JP2014114229A (ja) * | 2012-12-07 | 2014-06-26 | Sharp Corp | 化合物、太陽電池モジュール及び太陽光発電装置 |
-
1992
- 1992-04-30 JP JP4111394A patent/JPH05308145A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7745821B2 (en) * | 2007-05-15 | 2010-06-29 | Eastman Kodak Company | Aryl dicarboxylic acid diimidazole-based compounds as n-type semiconductor materials for thin film transistors |
| US8187915B2 (en) | 2007-05-15 | 2012-05-29 | Eastman Kodak Company | Aryl dicarboxylic acid diimidazole-based compounds as n-type semiconductor materials for thin film transistors |
| WO2009008277A1 (ja) * | 2007-07-11 | 2009-01-15 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及び有機エレクトロルミネッセンス素子 |
| US8372527B2 (en) | 2007-07-11 | 2013-02-12 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Material for organic electroluminescent element, and organic electroluminescent element |
| JP5274459B2 (ja) * | 2007-07-11 | 2013-08-28 | 出光興産株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及び有機エレクトロルミネッセンス素子 |
| JP2014114229A (ja) * | 2012-12-07 | 2014-06-26 | Sharp Corp | 化合物、太陽電池モジュール及び太陽光発電装置 |
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