JP2005032793A

JP2005032793A - 有機光電変換素子

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Publication number: JP2005032793A
Application number: JP2003193431A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Komatsu; 隆宏小松; Megumi Sakagami; 恵坂上
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2003-07-08
Publication date: 2005-02-03
Also published as: US7180110B2; US20050022856A1

Abstract

【課題】効率良く入射光を吸収しキャリアを発生することができる高効率な有機光電変換素子を提供する。
【解決手段】本発明の有機光電変換素子は、光電変換領域１４に２種以上の電子供与性有機材料４ａ，４ｂを含有させることで光吸収特性を改善したものであり、これにより入射光を効率良く吸収することが可能となり光電変換特性を向上させることができる。また、光電変換領域に光−光変換材料７を含有している。これにより本来電子供与性有機材料が吸収できない波長の光であっても、光−光変換材料７が波長を変換することで吸収することが可能となり、キャリア発生に利用することができる。そのため変換効率の高い有機光電変換素子を得ることができる。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機半導体材料の光起電力効果を利用した有機光電変換素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機光電変換素子は、電極間に挟み込んだ有機物半導体の光起電力効果を利用して素子外部に電力を供給するものである。この有機光電変換素子は従来の無機半導体を利用したフォトダイオード等に比べ製造のエネルギーコストが低く、廃棄の環境負荷が小さいなどの利点があることから実用化に向けた研究が進められている。
【０００３】
有機光電変換素子にはいくつかの方式があり、グラッチェル（Ｇｒａｔｚｅｌ）らによって報告された湿式のもの（例えば、非特許文献１を参照）や、積層構造をとるもの（例えば、非特許文献２を参照）、さらには電子供与性有機物と電子受容性有機物とを混合したもの（例えば、非特許文献３を参照）等が提唱されている。
【０００４】
ここで従来の有機光電変換素子の構成について説明を行う。図６は従来の有機光電変換素子の要部断面図である。図６において１は基板、２は陽極、３は光電変換領域、４は電子供与性有機材料からなる電子供与性層、５は電子受容性材料からなる電子受容性層、６は陰極である。
【０００５】
図６に示すように有機光電変換素子は、ガラス等の光透過性の基板１上にスパッタリング法や抵抗加熱蒸着法等により形成されたＩＴＯ等の透明な導電性膜からなる陽極２と、陽極２上に電子供与性層４と電子受容性層５をそれぞれ抵抗加熱蒸着法等によって成膜した光電変換領域３、さらにその上部に抵抗加熱蒸着法等により形成された金属からなる陰極６とを備えている。上記構成を有する有機光電変換素子に、光照射を行うと光電変換領域３にて光吸収が起こり、励起子が形成される。続いてキャリアが分離され電子は電子受容性材料５を通して陰極６へ、正孔は電子供与性層４を通して陽極２へと移動する。これにより両電極間には起電力が発生し、外部回路をつなげることで電力を取り出すことが可能となる。
【０００６】
【非特許文献１】
エム・ケイ・ナザールディン（Ｍ．Ｋ．Ｎａｚｅｅｒｕｄｄｉｎ），エイ・ケイ（Ａ．Ｋａｙ），アイ・ロディシオ（Ｉ．Ｒｏｄｉｃｉｏ），アール・ハンフェリーベーカー（Ｒ．Ｈｕｍｐｈｒｙ−Ｂａｋｅｒ），エー・ミューラー（Ｅ．Ｍｕｅｌｌｅｒ），ピー・リスカ（Ｐ．Ｌｉｓｋａ），エヌ・ボラコポウロス（Ｎ．Ｖｌａｃｈｏｐｏｕｌｏｓ），エム・グラッチェル（Ｍ．Ｇｒａｅｔｚｅｌ）著、「ジャーナルオブザアメリカンケミカルソサイアティー（ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ），１１５，１９９３年，ｐ６３８２−６３９０
【非特許文献２】
ピー・ピーマンズ（Ｐ．Ｐｅｕｍａｎｓ），エス・アール・フォレスト（Ｓ．Ｒ．Ｆｏｒｒｅｓｔ）著，「アプライドフィジックスレター」（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ），７９，２００１年，ｐ１２６−１２８
【非特許文献３】
ジー・ユー（Ｇ．Ｙｕ），ジェイ・ゲオ（Ｊ．Ｇａｏ），ジェイ・シー・ヒューメロン（Ｊ．Ｃ．Ｈｕｍｍｅｌｅｎ），エフ・ウドル（Ｆ．Ｗｕｄｌ），エイ、ジェイ、ヒーガー（Ａ．Ｊ．Ｈｅｅｇｅｒ）著、サイエンス（Ｓｃｉｅｎｃｅ），２７０，１９９５年，ｐ１７８９−１７９１
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
有機光電変換素子の効率を向上させるためには、光電変換領域の光吸収特性を入射光のスペクトルに合わせ込むなどして光を効率良く吸収することや、電荷分離を効率良く行わせる材料設計やデバイス構造の検討を行うこと、さらには構成材料のキャリアモビリティーを向上させ電極まで効率良くキャリアを輸送すること等が必要であり、それぞれ鋭意研究がなされている。
【０００８】
なかでも光電変換領域の光吸収特性と入射光スペクトルとのマッチングを行い、光吸収量を増大させることは、光エネルギーを効率良く電力に変換するためには非常に重要な要素である。しかしながら一般的な有機材料は単独では広範囲に渡る波長の光を吸収することは困難であり、そのため効率良くキャリアを形成することができず、変換効率の低下を招くという課題を有していた。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するものであり、効率良く入射光を吸収する高効率な光電変換デバイスである有機光電変換素子を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機光電変換素子は、光電変換領域に２種以上の電子供与性有機材料を含有させることで光吸収特性を改善したものであり、これにより入射光を効率良く吸収することが可能となり光電変換特性を向上させることができる。
【００１１】
また本発明の有機光電変換素子は、光電変換領域に光−光変換材料を含有している。これにより本来電子供与性有機材料が吸収できない波長の光であっても、光−光変換材料が波長を変換することで吸収することが可能となり、キャリア発生に利用することができる。そのため変換効率の高い有機光電変換素子を得ることができる。
【００１２】
さらに複数の光電変換領域を積層し、かつ各光電変換領域に含まれる電子供与性有機材料の極大吸収波長を変えることで入射光を効率良く吸収させ光電変換特性を向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、光電変換領域が少なくとも２種以上の電子供与性有機材料を含有していることを特徴とする有機光電変換素子としたものであり、吸収波長領域の異なる電子供与性材料を２種以上用いることによって入射光を効率良く吸収することが可能となり、これにより高効率の有機光電変換素子を提供することが可能となる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、２種以上の電子供与性有機材料の極大吸収波長がいずれも異なることを特徴とする請求項１記載の有機光電変換素子としたものであり、吸収波長領域の異なる電子供与性材料を２種以上用いることによって入射光を効率良く吸収することが可能となり、これにより高効率の有機光電変換素子を提供することが可能となる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、２種以上の電子供与性有機材料がいずれもπ共役系を有する高分子材料であることを特徴とする請求項１または２いずれかの項に記載の有機光電変換素子としたものであり、キャリア輸送能力に優れたπ共役系高分子を電子供与性有機材料に用いることにより発生したキャリアを、有効に外部に取り出すことが可能となり、高効率の有機光電変換素子を提供することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも１種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、光電変換領域が、光の波長変換を行うことができる光−光変換材料を少なくとも１種類以上含有していることを特徴とする有機光電変換素子としたものであり、これにより本来電子供与性有機材料が吸収できない波長の光であっても、光−光変換材料が波長を変換することで吸収可能となり、キャリア発生に利用することができることから、高効率の有機光電変換素子を提供することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、光−光変換材料が蛍光発光材料または燐光発光材料であることを特徴とする請求項４記載の有機光電変換素子としたものであり、高い蛍光量子収率を有する材料を用いることで効率良く光−光変換を行うことが可能となり、高効率の有機光電変換素子を提供することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、光−光変換材料によって波長変換された光が、電子供与性有機材料によって吸収されることを特徴とする請求項４または５に記載の有機光電変換素子としたものであり、本来は電子供与性有機材料で吸収できず透過してしまう光の有効活用が可能となり、高効率の有機光電変換素子を提供することができる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも１種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、光電変換領域が少なくとも２層以上積層され、かつ各光電変換領域に含まれる電子供与性有機材料の極大吸収波長がいずれも異なることを特徴とする有機光電変換素子としたものであり、光電変換領域を複数個積層することによって、一つの光電変換領域では吸収できなかった入射光を別の光電変換領域で吸収することができ、全体として光吸収量を増大することが可能となるため高効率の有機光電変換素子を提供することができる。なお複数の光電変換領域を積層する場合には、各光電変換領域の間には電極を配置する必要があり、個の電極には光透過性が要求されるが、これには各種金属薄膜や、ＩＴＯ等が好適に用いられる。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも１種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、電子受容性材料がフラーレン類及び／またはカーボンナノチューブ類を含むことを特徴とする請求項１から７いずれかの項に記載の有機光電変換素子としたものであり、電子供与性有機材料から電子受容性材料への電子移動速度が非常に速いためキャリアの分離効率が著しく向上し、これにより高効率の有機光電変換素子を提供することが可能となる。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、光電変換領域は、電子供与性有機材料と電子受容性材料とが混合されていることを特徴とする請求項１から８いずれかの項に記載の有機光電変換素子としたものであり、混合溶液を塗布することによって簡単に光電変換領域を作製することができ、大面積化、低コスト化が可能となる。
【００２２】
以下、本発明の有機光電変換素子ついて詳細に説明する。
【００２３】
本発明の有機光電変換素子に用いられる基板は、機械的、熱的強度を有し、照射光を有効に透過するものであれば特に限定されるものではない。
【００２４】
例えば、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂等の可視光領域について透明度の高い材料を用いることができ、これらの材料をフィルム化した可撓性を有するフレキシブル基板であっても良い。また、高分子材料を用いる場合には、その耐湿性を向上させる目的で、透過率を極力損なわない程度に各種金属、金属酸化物等からなる被膜を基板の外表面に設けることも有効である。
【００２５】
さらに、用途によっては特定波長のみを透過する材料、光−光変換機能をもった特定の波長の光へ変換する材料などであってもよい。また、基板は絶縁性であることが好ましいが、特に限定されるものではなく、有機光電変換素子の動作を妨げない範囲、或いは用途によって、導電性を有していても良い。
【００２６】
有機光電変換素子の電極のうち少なくとも一つは光を透過する必要があり、この透過率が光電変換特性に大きく影響する。そのため上記有機光電変換素子の陽極としては、ＩＴＯ、ＡＴＯ（ＳｂをドープしたＳｎＯ_２）、ＡＺＯ（ＡｌをドープしたＺｎＯ）等をスパッタリング法や、イオンビーム蒸着法等によって成膜した、いわゆる一般に透明電極と呼ばれるものが用いられる。また補助電極の併設等によりＡｕ、Ａｇ等の各種金属材料薄膜や比較的高抵抗の塗布型ＩＴＯ、さらにはＰＥＤＯＴやＰＰＶ、ポリフルオレン等の各種導電性高分子化合物等を用いることもできる。
【００２７】
電子供与性有機材料としては、フェニレンビニレン、フルオレン、カルバゾール、インドール、ピレン、ピロール、ピコリン、チオフェン、アセチレン、ジアセチレン等の重合体や、その誘導体が用いられる。また、高分子に限定されるものではなく、例えばポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物や、１，１−ビス｛４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）フェニル｝シクロヘキサン、４，４’，４’’−トリメチルトリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（Ｐ−トリル）−Ｐ−フェニレンジアミン、１−（Ｎ，Ｎ−ジ−Ｐ−トリルアミノ）ナフタレン、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）−２−２’−ジメチルトリフェニルメタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノビフェニル、Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−Ｎ、Ｎ’−ジ−ｍ−トリル−４、４’−ジアミノビフェニル、Ｎ−フェニルカルバゾ−ル等の芳香族第三級アミンや、４−ジ−Ｐ−トリルアミノスチルベン、４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）−４’−〔４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン等のスチルベン化合物や、トリアゾール誘導体や、オキサジザゾール誘導体や、イミダゾール誘導体や、ポリアリールアルカン誘導体や、ピラゾリン誘導体や、ピラゾロン誘導体や、フェニレンジアミン誘導体や、アニールアミン誘導体や、アミノ置換カルコン誘導体や、オキサゾール誘導体や、スチリルアントラセン誘導体や、フルオレノン誘導体や、ヒドラゾン誘導体や、シラザン誘導体や、ポリシラン系アニリン系共重合体や、高分子オリゴマーや、スチリルアミン化合物や、芳香族ジメチリディン系化合物や、ポリ３−メチルチオフェン等も用いられる。
【００２８】
電子受容性材料としてはＣ６０、Ｃ７０をはじめとするフラーレン類やカーボンナノチューブ、及びそれらの誘導体や、１，３−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾリル）フェニレン（ＯＸＤ−７）等のオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体等が用いられる。
【００２９】
陰極としては発生した電荷を外部回路に効率良く取り出すことができるものであればどのようなものであってもよく、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｔｉ等の金属や、Ｍｇ−Ａｇ合金、Ｍｇ−Ｉｎ合金等のＭｇ合金や、Ａｌ−Ｌｉ合金、Ａｌ−Ｓｒ合金、Ａｌ−Ｂａ合金等のＡｌ合金等が用いられる。また短絡電流の改善を図るため、有機層と陰極との間に金属酸化物、金属弗化物等を導入する手法も好適に用いられる。
【００３０】
このような材料を用いて有機光電変換素子を作製するときの作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法等の各種真空プロセスや、スピンコート法、ディッピング法等のウェットプロセス等どのようなものであってもよく、使用する材料、構成等に合ったものを任意に選択することが可能である。
【００３１】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における有機光電変換素子について述べる。
【００３３】
図１は本発明の実施の形態１における有機光電変換素子の要部断面図である。図１において基板１、陽極２、電子受容性層５、陰極６という構成は従来の技術と同様である。本実施の形態の有機光電変換素子が従来と異なっているのは、有機光電変換素子が少なくとも２種以上の、それぞれ吸収する波長特性が異なる電子供与性有機材料４ａおよび４ｂを含有した電子供与性層９を形成し、光電変換領域８としている点である。
【００３４】
有機光電変換素子のエネルギー変換効率は、入射光の吸収量に大きく影響されることから、光電変換領域の光吸収特性は非常に重要である。光エネルギーの吸収量を増大させるためには使用する材料の種類を変更する等して吸収スペクトルを入射光スペクトルに合わせることはもちろんのこと、膜厚を厚くすることも有効である。
【００３５】
しかしながら、例えば有機光電変換素子を太陽電池として使用する場合、入射光である太陽光は紫外領域から近赤外領域に至るまでの広範囲の波長領域を有していることから、これらの光全てを１種類の電子供与性有機材料のみで吸収することは非常に困難である。また光電変換領域の厚膜化は容易に光吸収量を増大させることが可能であるが、厚膜化はキャリアの取り出し効率を低下させるという逆効果もあるため注意が必要であった。
【００３６】
そのため本実施の形態では、２種の電子供与性有機材料４ａ，４ｂを用いて電子供与性層９を形成しており、これにより従来のような１種類の電子供与性有機材料のみでは困難であった広い波長領域の光を吸収することが可能となっている。特に極大吸収波長の異なるπ共役系高分子材料を複数個ブレンドしたものを電子供与性有機材料として用いることで、入射光の吸収効率の向上と、キャリア輸送効率の向上が可能となり高効率の有機光電変換素子を提供することができる。
【００３７】
電子供与性層は、３種類以上でも形成可能であり、その場合には、それぞれの電子供与性有機材料が吸収する波長特性を異なるものにすることで、より広い範囲の波長領域の光を吸収することが可能となる。
【００３８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における有機光電変換素子について述べる。
【００３９】
図２は本発明の実施の形態２における有機光電変換素子の要部断面図である。図２において基板１、陽極２、電子受容性層５、陰極６という構成は従来の技術と同様である。
【００４０】
本実施の形態の有機光電変換素子が従来と異なっているのは、光電変換領域１０の電子供与性有機材料１１に少なくとも１種の光―光変換材料７を含有している点である。
【００４１】
前述したように有機光電変換素子の変換効率向上には入射光の吸収効率の向上が不可欠であるが、常に入射光スペクトルと電子供与性有機材料の吸収特性を最適化できるとは限らない。例えば紫外領域の光を直接吸収すること等は、材料の耐久性も考慮すると実質的には困難であり、このような場合には本発明のように光電変換領域１０の電子供与性有機材料１１に光−光変換材料７を含有させて配置し、電子供与性有機材料１１が吸収可能な領域の波長に変換する。
【００４２】
特に入射光のスペクトル幅が狭くまた波長の変更が難しい状況下等では、このような光−光変換材料７によって受光部の吸収特性を入射光に合わせ込む方法が変換効率の向上に非常に有効な手段となる。
【００４３】
この光−光変換材料７としては電子供与性有機材料１１よりも入射光を効率良く吸収することができ、かつ励起エネルギーを有効に電子供与性有機材料１１または電子受容性層５へと移動するものであればどのようなものであっても良いが、高い変換効率を得るためには電子供与性有機材料１１よりも短波長の光を吸収し、また蛍光量子収率が高く、励起状態の熱失活過程の小さい材料を用いるのが好ましい。光−光変換材料７としては、例えば、クマリンやローダミンなどが使用できる。
【００４４】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３における有機光電変換素子について述べる。
【００４５】
図３は本発明の実施の形態３における有機光電変換素子の要部断面図である。図３において１は基板、２は陽極、３は光電変換領域、６は陰極（電極）である。
【００４６】
本実施の形態の有機光電変換素子が従来と異なっているのは、光電変換領域が、少なくとも２層以上積層され、かつ各光電変換領域に含まれる電子供与性有機材料の極大吸収波長がいずれも異なっている点である。
【００４７】
光電変換領域３を複数層積層し、各光電変換領域を電気的に直列に接続した素子は開放端電圧を向上させることが可能である。
【００４８】
従来の有機光電変換素子は、同一材料により形成された光電変換領域を複数層としており、それぞれの光電変換領域が吸収可能な波長が同じであるため光吸収効率の大幅な向上は望めない。
【００４９】
しかしながら、本実施の形態の有機光電変換素子はそれぞれ吸収波長の異なる光電変換領域を複数層積層しているため全体としての光吸収量を大幅に増大させることが可能となる。
【００５０】
なお、図３に示すように、複数の光電変換領域３を積層する際の各光電変換領域３の間に電極６を配置する場合には、十分な光透過性が必要であるとともに、陽極及び陰極の両方で機能することが必要である。また、各光電変換領域３の間の電極６は必要に応じて設けられる。
【００５１】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４における有機光電変換素子について述べる。
【００５２】
図４は本発明の実施の形態４における有機光電変換素子の要部断面図である。図４において基板１、陽極２、陰極６という構成は従来の技術と同様である。
【００５３】
本実施の形態の有機光電変換素子が従来と異なっているのは、フラーレン類及び／またはカーボンナノチューブ類を含んだ電子受容性材料１２と電子供与性有機材料１１との混合物からなる光電変換領域１３が、所定の光吸収特性を有している点である。
【００５４】
ここで、「混合物」とは、液体または固体状の材料を容器に入れ、必要であれば溶剤を加えた上で攪拌などすることで混ざり合った状態のものをいい、これをスピンコート法等によって成膜したものも含む。
【００５５】
このような混合型の有機光電変換素子は光電変換領域１３の全体で光吸収、励起、電子の授受を行うことで、非常に簡単な構造でありながら、比較的高い変換効率を示す。そして、実施の形態１から３に記載したような吸収特性や素子構成を付与することで、さらに変換効率を向上させた有機光電変換素子を提供することが可能である。
【００５６】
特に、図５の本発明の実施の形態４における有機光電変換素子の要部断面図に示すように、それぞれ吸収する波長特性が異なる複数の電子供与性有機材料４ａ，４ｂと、電子受容性材料１２さらには光−光変換材料７を混合したものを光電変換領域１４に用いることで、高い変換効率を有する有機光電変換素子を提供することが可能である。
【００５７】
なお、実施の形態１〜４で説明した光電変換領域は、単層であっても複層であってもよい。
【００５８】
【実施例】
まず本発明の特性を満足するガラス基板上に、スパッタリング法により膜厚１５０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜した後、そのＩＴＯ膜上部にレジスト材（東京応化製、ＯＦＰＲ−８００（商標））をスピンコート法により塗布して厚さ５μｍのレジスト膜を形成し、マスキング、露光、現像してレジストを所定の形状にパターニングした。次にこのガラス基板を６０℃、１８Ｎの塩酸水溶液中に浸漬し、レジスト膜が形成されていない部分のＩＴＯ膜をエッチングした後水洗し、最後にレジスト膜も除去することで所定のパターンのＩＴＯ膜からなる第一電極を有するガラス基板を得た。
【００５９】
次に、このガラス基板を、洗剤（フルウチ化学社製、セミコクリーン（商標））による５分間の超音波洗浄、純水による１０分間の超音波洗浄、アンモニア水１（体積比）に対して過酸化水素水１と水５を混合した溶液による５分間の超音波洗浄、７０℃の純水による５分間の超音波洗浄の順に洗浄処理した後、窒素ブロアーでガラス基板に付着した水分を除去し、さらに２５０℃に加熱して乾燥した。
【００６０】
続いてこの基板上にポリ（３，４）エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォネート（ＰＥＤＴ／ＰＳＳ）を０．４５μｍのフィルターを通して滴下し、スピンコート法によって均一に塗布した。これを２００℃のクリーンオーブン中で１０分間加熱することでバッファ層を形成した。
【００６１】
次に、ポリ（２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン）（ＭＥＨ−ＰＰＶ）とポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）の２種類の電子供与性高分子材料と［５，６］−フェニルＣ６１ブチリックアシッドメチルエステル（［５，６］−ＰＣＢＭ）の重量比２：１：８のクロロベンゼン溶液をスピンコートした後、１００℃のクリーンオーブン中で３０分間加熱処理し、約１００ｎｍの光電変換層を形成した。
【００６２】
最後に、この光電変換層上部に０．２７ｍＰａ（＝２×１０−６Ｔｏｒｒ）以下の真空度まで減圧した抵抗加熱蒸着装置内にて、ＬｉＦを約１ｎｍ、続いてＡｌを約１０ｎｍの膜厚で成膜し、有機光電変換素子を得た。
【００６３】
さらにこの有機光電変換素子上部に光硬化性エポキシ樹脂にてガラス板を接着することで水分の進入を抑えた有機光電変換素子を得た。
【００６４】
また同様にして光電変換層を１種類の電子供与性高分子材料ポリ（２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン）（ＭＥＨ−ＰＰＶ）と［５，６］−フェニルＣ６１ブチリックアシッドメチルエステル（［５，６］−ＰＣＢＭ）の重量比１：４のクロロベンゼン溶液から形成したものも作製し、光電変換特性について比較検討を行った。
【００６５】
これらの素子の光電変換特性を評価したところ、開放端電圧には変化がなかったものの、短絡電流は、１種類のものは、Ｊｓｃ＝５．０ｍＡ／ｃｍ^２であったが、２種類のものは、Ｊｓｃ＝５．６ｍＡ／ｃｍ^２と、２種類の電子供与性有機材料を用いたものの方が大きく、変換効率が高い結果となった。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、有機光電変換素子における光電変換領域の光吸収特性を改善することによって、高い光電変換効率を有する有機光電変換素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における有機光電変換素子の要部断面図
【図２】本発明の実施の形態２における有機光電変換素子の要部断面図
【図３】本発明の実施の形態３における有機光電変換素子の要部断面図
【図４】本発明の実施の形態４における有機光電変換素子の要部断面図
【図５】本発明の実施の形態４における有機光電変換素子の要部断面図
【図６】従来の有機光電変換素子の要部断面図
【符号の説明】
１基板
２陽極（電極）
３，８，１０，１３，１４光電変換領域
４，９電子供与性層
４ａ，４ｂ，１１電子供与性有機材料
５電子受容性層
６陰極（電極）
７光−光変換材料
１２電子受容性材料

Claims

基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記光電変換領域が少なくとも２種以上の電子供与性有機材料を含有していることを特徴とする有機光電変換素子。
前記２種以上の電子供与性有機材料の極大吸収波長がいずれも異なることを特徴とする請求項１記載の有機光電変換素子。
前記２種以上の電子供与性有機材料がいずれもπ共役系を有する高分子材料であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機光電変換素子。
基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも１種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記光電変換領域が、光の波長変換を行うことができる光−光変換材料を少なくとも１種類以上含有していることを特徴とする有機光電変換素子。
前記光―光変換材料が蛍光発光材料または燐光発光材料であることを特徴とする請求項４記載の有機光電変換素子。
前記光−光変換材料によって波長変換された光が、前記電子供与性有機材料によって吸収されることを特徴とする請求項４または５に記載の有機光電変換素子。
基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも１種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記光電変換領域が少なくとも２層以上積層され、かつ各光電変換領域に含まれる電子供与性有機材料の極大吸収波長がいずれも異なることを特徴とする有機光電変換素子。
基板上に少なくとも２つの電極と、その電極間に少なくとも１種の電子供与性有機材料および電子受容性材料からなる光電変換領域を有する有機光電変換素子において、前記電子受容性材料がフラーレン類及び／またはカーボンナノチューブ類を含むことを特徴とする請求項１から７いずれかの項に記載の有機光電変換素子。
前記光電変換領域は、前記電子供与性有機材料と前記電子受容性材料とが混合されていることを特徴とする請求項１から８いずれかの項に記載の有機光電変換素子。