JPS5896780A - 光電変換素子 - Google Patents

光電変換素子

Info

Publication number
JPS5896780A
JPS5896780A JP56195910A JP19591081A JPS5896780A JP S5896780 A JPS5896780 A JP S5896780A JP 56195910 A JP56195910 A JP 56195910A JP 19591081 A JP19591081 A JP 19591081A JP S5896780 A JPS5896780 A JP S5896780A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoelectric conversion
electrode
functional layer
layer
heavy metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP56195910A
Other languages
English (en)
Inventor
Osamu Hotta
収 堀田
Tomiji Hosaka
保坂 富治
Wataru Shimoma
下間 亘
Yoshio Kishimoto
岸本 良雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP56195910A priority Critical patent/JPS5896780A/ja
Publication of JPS5896780A publication Critical patent/JPS5896780A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F30/00Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/20Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
    • H10F30/21Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H10F30/22Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光電変換機能をもった層(以後、光電変換機
能層という)とこれに接触するように設けられた二種類
の相異なる材料でつくられた一対の電極とを有する光電
変換素子に関するものであり、とくに光のエネルギーを
電力に変換する光起電力を発生する能力をもった素子に
関するものである。
従来、このような光電変換素子としてたとえば、メロシ
アニン系の色素を用いその両側にアルミニウム電極と銀
電極をとりつけた光起電力素子の例がり、 L、 Mo
ral、at、 aQ 、ムppQ、 Phyg、 L
ett、 32(8)。
495 (1978)、  などに記載されている。こ
の構造を第1図に示す。1はガラス基板、2はアルミニ
ウム電極、3は銀電極、4は光電変換機能層である。
ところが、これらの光起電力素子はエネルギー変換効率
が低く、実用化するためには多くの問題点をかかえてい
る。このことは、主に光起電力素子の光照射下における
短絡電流の値が小さいことに起因している。
ここで、光照射下における短絡電流Iscは次の式で表
される。
■8CCcηLθτ/T     ・・・・・・・・・
  (1)η:量子収率 L:光量 e:電荷素置 τ:キャリア寿命 T:キャリアのトランジットタイム 第1式において、η、τは光電変換機能層に関する量で
あり、Tは主として光電変換機能層とこれに接触する一
対の電極とのそれぞれの界面および光電変換機能層の導
電率に関した量である。□一方、このような光起電力素
子が光照射によって電気的なエネルギーを発生するため
には、電極E、、E2および光電変換機能層PTを構成
する材料の仕事関数”(El)l”(E2)およびW(
PT)の間に W(El)<W(PT)<W(E2)  ・川・・(2
)なる関係が満足されていなければならない。ここで、
仕事関数の値の小さい方の電極をEい 値の大きい方の
電極をE2とした。以後もこの規約を用いる。
ここにおいて、光起電力素子が高い変換効率で作動する
ためにはW(]E2)  W(El)の値が大きいほど
よく、この値が素子の開放起電力の値を決定する。この
ために、電極E1の材料としてアルミニウムやガリウム
、電極E2の材料として銀や金属酸化物半導体などの材
料が用いられている。
また、色素を中心とする幅広い種類の有機半導体物質の
仕事関数は、上記のような二種類の電極材料の仕事関数
の値の中間の値を示すことが知られており、第2式の関
係式をみたす光電変換機能層の材料として広く用いられ
ている。
ところが、以上のような従来の光電変換素子において、
光電変換機能層と電極との電気的な接触状態が問題とさ
れることはほとんどなく、したがってこれを改善する試
みもほとんどなされなかった。とくに、仕事関数の大き
い方の電極材料に銀や銅などの重金属を用いる場合、空
気中の水分や酸素もしくは光電変換機能層との界面に存
在する有機物などと錯化合物などの複雑な物質を形成し
やすぐ、光電変換層との電気的な接触が悪くなると考え
られる。これらの材料を電極に用いた光電変換素子が高
い光電変換効率を示さないのは、主にこのような事情に
起因するものと思われる。それにもかかわらず、一般に
これらの重金属元素は仕事関数の値が大きく、これらを
電極材料として用いれば、高い開放起電力による光電変
換効率の向上が図り得る。
これらの考察に基づいて、本発明はとくに仕事関数の大
きい方の側の電極と光電変換機能層との電気的接触状態
を良好にすることを図り、これによって高い光電変換効
率をもつ光電変換素子を提供するものである。以下に本
発明の詳細な説明する。
本発明の光電変換素子は、仕事関数の異なった二種類の
金属もしくは合金から成る電極に、、E2と、その間に
はさまれた光電変換機能層PTとをもち、かつ、電極E
2と光電変換機能層PTとの間に重金属不活性化剤を有
することを特徴とじている。
第2図に本発明の光電変換素子の構成を示す。
6はガラス基板、6は仕事関数の小さい側の電極、7は
仕事関数の大きい側の電極、8は光電変換機能層、9は
重金属不活性化剤層である。
ここで、電極El r E2および光電変換機能層PT
を構成する材料の仕事関数” (L )、W(IC2)
およびW(PT)の間には第2式に示す関係が満足され
なければならない。ここで、電極E2を構成する材料は
仕事関数の値が大きい重金属類もしくはこれらを主成分
とする合金が有用であり、重金属不活性化剤はこれらの
重金属もしくはその合金の変質もしくは腐蝕を防ぐ作用
をもち、電極と光電変換材料層との電気的接触を良好に
する働きをする。本発明において用いられる重金属不活
性化剤がこのような効果をもつことは広く知られている
が、たとえば、接点の接触抵抗を低減させる目的で接点
材料に対して用いられる他に、このような重金属不活性
化剤の用途は少なく、とくに本発明におけるような光電
変換素子に対して重金属不活性化剤を適用した構成は従
来に例をみない。
ここで、光電変換機能層の形態と重金属不活性化剤の存
在についてさらに詳しく説明する。光電変換機能層は、
主に薄膜形態で用いることが多いが、この場合にたとえ
ば、光電変換機能層の上に重金属不活性化剤を蒸着によ
ってとりつけ、その上にさらに、電極材料を蒸着するこ
とができる。
また、単に光電変換機能層の中に混合するだけでも目的
を達成することができる。
次に本発明において効果の大きかった金属と重金属不活
性化剤との組合せを列挙する。金属としては、銅、銀、
金、クロム、モリブデン、タングステン、鉄、コバルト
、ニッケル、ルテニウム。
ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム。
白金およびそれらを主成分とする合金から成る群が挙げ
られる。これらのうちで金や白金族元素などのいわゆる
貴金属は普通表面の変質や腐食などの変化は認められな
いが、これらに対しても効果がみられた。また、重金属
不活性化剤としては、イミダゾールまたはチアゾールあ
るいはトリアゾールもしくはそれらの誘導体が有効であ
ることがわかった。このなかでもとりわけ、2−メルカ
プトベンズイミダゾール、2−メルカプトベンゾチアゾ
ールあるいは3−(N−サリチロイル)アミノ−1,2
,4−トリアゾール、4−(N−サリチロイル)アミノ
−1,2,3−)リアゾール、6−(N−サリチロイル
)アミノ−1,2,3−トリアゾールもしくは下の式で
表されるメチレン基の数が2から18までの1,1o−
ビス((N−サリチロイル)アミン〕アルカン゛ジアミ
ドがきわめてすぐれた効果を発揮することがわかった。
このような光電変換機能層と仕事関数の高い方の電極E
2との間に重金属不活性化剤を有する本発明の光電変換
素子は、重金属不活性化剤を有しない従来の型の光電変
換素子に比べて高い変換効率を示す。これは第1式にお
いてキャリアのトランジットタイムを短縮することによ
ると思われる短絡電流の増加と高い開放起電力とによる
ものである。
なお、光電変換機能層を構成している材料がp型半導体
であるか、n型半導体であるかにしたがって、光電変換
機能層と電極E2の電気的な接触のしかたはそれぞれオ
ーム型もしくはショットキー型の接触になる。真性半導
体の場合はこれらの中間的な接触をすると思われる。本
発明の光電変換素子は、これらの材料の差すなわち、光
電変換機能層の伝導形態がホール伝導か電子伝導のいず
れであるかの差異によらず、すぐれた性能を示した。
さらに、光電変換機能層に用いる材料として、たとえば
、フタロシアニン顔料、シアニン系色素、メロシアニン
系色素、スクアリリウム系色素などを中心とする有機系
色素が良好な結果を与えた。
また仕事関数の低い方の電極の材料としてたとえば、ア
ルミニウムやガリウムなどを用いれば、高い光電変換効
率を達成することができる。
以上のような光電変換素子は外部回路と接続することに
よって光起電力素子やフォトダイオードなどの広範囲の
光電変換素子として使用することができる。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1 ガラス基板上にアルミニウムの半透明膜電極を真空蒸着
によってと9つけ、その上に、以下の式で表されるメロ
シアニン色素をクロロホルム溶液をスピナーコーティン
グすることによって、約600人の膜厚になるようにと
りつけた。
2h5 クロロホルムを十分に蒸発させた後、1,2゜3−ベン
ゾトリアゾールを真空蒸着によってその上にとりつけた
後、さらにその上に銅の半透明電極を真空蒸着によって
とりつけた。
同様にして1.2.3−ベンゾトリアゾールの代わりに
2−メルカプトベンズイミダゾール、2−メルカプトベ
ンゾチアゾール、3−(N−サリチロイル)アミノ−1
,2,4−トリアゾール、4−(N−サリチロイル)ア
ミノ−1,2,3−トリアゾール、6−(N−サリチロ
イル)アミノ−1,2,3−”          −
トリアゾールまたは1.10−ビス((N−サリチロイ
ル)アミン〕デカンジアミドを用いて光起電力素子をつ
くった。これらの素子の構成は第2図と同様である。
比較例として、1.2.3−ベンゾトリアゾールなどを
とりつけない光起電力素子を同様にしてつくった。これ
らの素子を50 mW/c4  の強度の太陽光によっ
て照射して、開放起電力V。0 と短絡電流1110と
を測定した。結果を第1表に示す。
(以下余白) 第1表   光起電力素子の出力特性 実施例2 実施例1と全く同様にしてアルミニウム半透明電極とメ
ロシアニン色素薄膜とをとりつけた。この後、3−(N
−サリチロイル)アミノ−1,2゜4−トリアゾールを
真空蒸着によってとりつけた後、さらにその上に真空蒸
着によっておのおの別々に銅、銀、金、クロム、モリブ
デン、タングステン゛、鉄、コバルト、ニッケル、パラ
ジウムおよび白金電極をとりつけた。比較例として3−
(N−サリチロイル)アミノ−1,2,4−トリアゾー
ルをとりつけない光起電力素子を同様にしてつくった。
これらの素子を実施例1と同じ条件で太陽光照射し、開
放起電力VOCと短絡電流工scとを測定した。結果を
第2表に示す。
(以下余白) 第2表  光起電力素子の出力特性 また、10時間の太陽光照射によって、実施例1と2の
光起電力素子は開放起電力、短絡電流の値がともに低下
しなかった。これらのことがらかかるように実施例1と
2の光起電力素子はすぐれた光電変換特性を有している
ことがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の光電変換素子の縦断面図、第2図は本発
明の光電変換素子の縦断面図である。 1.6・・・・・・ガラス基板、2・・・・・・アルミ
ニウム電極、3・・・・・・銀電極、4,8・・・・・
・光電変換機能層、6・・・・・・仕事関数の小さい側
の電極、7・・・・・・仕事関数の大きい側の電極、9
・・・・・・重金属不活性化剤層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 、?

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電極ET+E2  とその間にはさまれた光電変
    換機能層PTとをもち、E、、EzおよびPTを構成す
    る材料の仕事関数W(E+)、W(Ez)およびw(p
    ’r )との間に ”(L)<W(PT)<W(Ez) なる関係を有し、かつ、電極E2と光電変換機能層PT
    との間に重金属不活性化剤を有することを特徴とする光
    電変換素子。
  2. (2)前記電極E2を構成する材料が銅、銀、金。 クロム、モリフデン、タングステン、鉄、コバルト、二
    、ケル、ルテニウム+ ローフ ’) ム、 ハ、。 ジウム、オスミウム、イリジウム、白金およびそれらを
    主成分とする合金から成る群から選ばれた一つである特
    許請求の範囲第1項記載の光電変換素子。
  3. (3)前記重金属不活性化剤がイミダゾール、チアゾー
    ル、トリアゾールもしくはそれらの誘導体のうちの少な
    くとも一つを含む特許請求の範囲第1項もしくは第2項
    に記載の光電変換素子。
  4. (4)  イミダゾール誘導体が2−メルカプトベンズ
    イミダゾールである特許請求の範囲第3項記載の光電変
    換素子。
  5. (5)  チアゾール誘導体が2−メルカプトベンゾチ
    アゾールである特許請求の範囲第3項記載の光電変換素
    子。
  6. (6)トリアゾール誘導体が3−(N−サリチロイル)
    アミノ−1,2,4−トリアゾール、4−(N−サリチ
    ロイル)アミノ−1,2,3−)リアゾール、5−(N
    −サリチロイル)アミノ−1,2,3−トリアゾールお
    よびメチレン基の数が2から18までのどれかである1
    、1゜−ビス((N−サリチロイル)アミンコアルカン
    ジアミドおよび1,2.3−ベンゾトリアゾールのうち
    の1つである特許請求の範囲第3項記載の光電変換素子
JP56195910A 1981-12-04 1981-12-04 光電変換素子 Pending JPS5896780A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56195910A JPS5896780A (ja) 1981-12-04 1981-12-04 光電変換素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56195910A JPS5896780A (ja) 1981-12-04 1981-12-04 光電変換素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS5896780A true JPS5896780A (ja) 1983-06-08

Family

ID=16349014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56195910A Pending JPS5896780A (ja) 1981-12-04 1981-12-04 光電変換素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5896780A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61202481A (ja) * 1985-03-06 1986-09-08 Toagosei Chem Ind Co Ltd 有機太陽電池
JPH01310578A (ja) * 1988-06-08 1989-12-14 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4635554Y1 (ja) * 1968-08-29 1971-12-07

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4635554Y1 (ja) * 1968-08-29 1971-12-07

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61202481A (ja) * 1985-03-06 1986-09-08 Toagosei Chem Ind Co Ltd 有機太陽電池
JPH01310578A (ja) * 1988-06-08 1989-12-14 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4127738A (en) Photovoltaic device containing an organic layer
US7061009B2 (en) Solid conjugated semiconductor device having an unmodified hole transport material
EP1289028B1 (en) Photovoltaic device and method for preparing the same
US6861722B2 (en) Solid state heterojunction and solid state sensitized photovoltaic cell
US7087834B2 (en) Apparatus and method for photovoltaic energy production based on internal charge emission in a solid-state heterostructure
EP0000829B1 (en) Photovoltaic elements
US7947898B2 (en) Photoelectric conversion element and solar cell
JPS6249676A (ja) 太陽電池
Avila et al. Influence of doped charge transport layers on efficient perovskite solar cells
US20060137737A1 (en) Photoelectric conversion device
US5006915A (en) Electric device and photoelectric conversion device comprising the same
JP4639481B2 (ja) 複合型太陽電池
AU2003252477B2 (en) Solar cell
Araújo et al. Fullerene-C 60 and PCBM as interlayers in regular and inverted lead-free PSCs using CH 3 NH 3 SnI 3: an analysis of device performance and defect density dependence by SCAPS-1D
Shichiri et al. Three-Layer Organic Solar Cell.
JP2000285976A (ja) 光電変換素子、太陽電池および太陽電池モジュール
JPS5896780A (ja) 光電変換素子
JP2001185743A (ja) 光電変換素子および太陽電池
Skotheim et al. Photovoltaic properties of Au–merocyanine–TiO2 sandwich cells. I. Dark electrical properties and transient effects
JPH038375A (ja) 電気素子
JPS6120372A (ja) 光電変換素子
JPS6143870B2 (ja)
JPS6317343B2 (ja)
JP2947593B2 (ja) 積層型有機太陽電池
JP2008226582A (ja) 光電変換素子及び太陽電池