有机光电转换元件及其制造方法技术

一种有机光电转换元件，其特征在于，具有阳极、阴极、设置在所述阳极与所述阴极之间的活性层、和设置在所述阳极与所述活性层之间的空穴注入层，所述阳极为包含导电性纳米材料的电极，所述空穴注入层为在水清洗处理后的残膜率测定中残膜率为80％以上的层。

Organic photoelectric conversion element and manufacturing method thereof

An organic photoelectric conversion element, which is characterized in that has an anode and a cathode, an active layer, arranged between the anode and the cathode and arranged between the anode and the active layer of the hole injection layer, the anode electrode includes a conductive nano material, the hole injection layer in the film water cleaning after processing rate determination of residual film rate of 80% or more layers.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有机光电转换元件及其制造方法
本专利技术涉及有机光电转换元件及其制造方法。
技术介绍
用于有机太阳能电池、光传感器等的有机光电转换元件由一对电极(阳极和阴极)、和设置于电极间的活性层构成，通过依次依照规定的顺序将上述电极、活性层等层叠而制作。例如已知一种半透明的有机光电转换元件的制造方法，在由ITO构成的阴极上按顺序形成由氧化钛形成的功能层和活性层，在其上涂布包含聚(3，4-乙烯二氧噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)的溶液而形成空穴注入层后，进一步涂布包含银纳米棒的水溶液而形成阳极(参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2010-524240号公报
技术实现思路
然而，上述专利文献1记载的有机光电转换元件的光电转换效率低。本专利技术的目的在于，提供能得到高光电转换效率的有机光电转换元件及其制造方法。本专利技术如下。[1]一种有机光电转换元件，其具有阳极、阴极、设置在所述阳极和所述阴极之间的活性层、和设置在所述阳极和所述活性层之间的空穴注入层，所述阳极为包含导电性纳米材料的电极，所述空穴注入层为在水清洗处理后的残膜率测定中残膜率为80％以上的层；<水清洗处理后的残膜率测定方法>在一边1英寸的正方形基板上通过旋涂以与在有机光电转换元件中作为空穴注入层成膜的情况同等的膜厚涂布成膜后，将水呈弯月状置于所述膜上，静置30秒后，使之以4000rpm旋转将水甩掉由此进行水清洗处理，用触针式膜厚计测定水清洗处理前后的膜厚，将水清洗处理后的膜厚/水清洗处理前的膜厚×100(％)设为水清洗处理后的残膜率。[2]根据[1]所述的有机光电转换元件，其中，所述导电性纳米材料为选自导电性纳米线、导电性纳米管以及导电性纳米粒子中的1种以上的纳米材料。[3]根据[1]或[2]所述的有机光电转换元件，其中，所述有机光电转换元件为依次层叠有阴极、活性层、空穴注入层和阳极的构成。[4]根据[1]～[3]中任一项所述的有机光电转换元件，其中，所述阴极和所述活性层之间还具有功能层。[5]根据[4]所述的有机光电转换元件，其中，所述功能层是通过涂布包含粒子状的氧化锌的涂布液而形成的层。[6]根据[1]～[5]中任一项所述的有机光电转换元件，其中，所述活性层是通过涂布法形成的层。[7]根据[1]～[6]中任一项所述的有机光电转换元件，其中，所述阳极是通过涂布包含水和纳米材料的涂布液而形成的电极。[8]根据[1]～[7]中任一项所述的有机光电转换元件，其中，所述活性层包含富勒烯类和/或富勒烯类的衍生物，以及共轭高分子化合物。[9]一种有机光传感器，具有[1]～[7]中任一项所述的有机光电转换元件。[10]一种有机光电转换元件的制造方法，其为具有支撑基板、阳极、阴极、以及在阳极和阴极之间的空穴注入层和活性层的有机光电转换元件的制造方法，包含：在形成于支撑基板上的阴极上形成活性层的工序、在所述活性层上形成空穴注入层的工序、和在形成所述空穴注入层的工序后通过涂布包含水和纳米材料的涂布液而形成阳极的工序，所述空穴注入层为在以下所示的膜的水清洗处理后的残膜率测定中残膜率为80％以上的层；<水清洗处理后的残膜率测定方法>在一边1英寸的正方形基板上通过旋涂以与在有机光电转换元件中作为空穴注入层成膜的情况同等的膜厚涂布成膜后，将水呈弯月状置于所述膜上，静置30秒后，使之以4000rpm旋转将水甩掉由此进行水清洗处理，用触针式膜厚计测定水清洗处理前后的膜厚，将水清洗处理后的膜厚/水清洗处理前的膜厚×100(％)设为水清洗处理后的残膜率。具体实施方式以下，对本专利技术进行详细地说明。<1>有机光电转换元件的构成本专利技术的有机光电转换元件是如下有机光电转换元件，所述有机光电转换元件具有阳极、阴极、设置在所述阳极和所述阴极之间的活性层、和设置在所述阳极和所述活性层之间的空穴注入层，所述阳极为包含导电性纳米材料的电极，所述空穴注入层为在水清洗处理后的残膜率测定中残膜率为80％以上的层。本专利技术的有机光电转换元件优选为依次层叠有阴极、活性层、空穴注入层和阳极的构成，更优选为在阴极和活性层之间还具有功能层的构成。阳极和阴极中的至少一方由透明或半透明的电极构成。从透明或半透明的电极入射的光在活性层中被后述的受电子性化合物和/或供电子性化合物吸收，由此生成电子与空穴复合而成的激子。该激子在活性层中移动，若到达受电子性化合物与供电子性化合物邻接的异质结界面，则由于界面中的各自的HOMO能量及LUMO能量的不同而使电子与空穴分离，产生能够独立地移动的电荷(电子和空穴)。所产生的电荷分别向电极移动，从而作为电能(电流)被取出至外部。(支撑基板)本专利技术的有机光电转换元件通常在支撑基板上形成。支撑基板适合使用在制作有机光电转换元件时不会发生化学变化的基板。作为支撑基板，可以列举例如玻璃基板、塑料基板、高分子膜、硅板等。在为从透明或半透明的阳极引入光的形态的有机光电转换元件的情况下，支撑基板适合使用光透射性高的基板。在不透明的基板上制作有机光电转换元件的情况下，由于无法从阳极侧引入光，所以阴极由透明或半透明的电极构成。通过使用这样的电极，从而即使使用不透明的支撑基板，也能够从设置于支撑基板侧的与阳极相反一侧的阴极引入光。本专利技术的有机光电转换元件形成于支撑基板上的情况下，本专利技术的有机光电转换元件优选为按支撑基板、阴极、活性层、空穴注入层和阳极这样的顺序层叠的构成，更优选为在阴极和活性层之间还具有功能层的构成。(阴极)阴极可使用导电性的金属氧化物膜、金属薄膜、和包含有机物的导电膜等。具体而言，使用氧化铟、氧化锌、氧化锡、铟锡氧化物(IndiumTinOxide：简称ITO)、铟锌氧化物(IndiumZincOxide：简称IZO)、金、铂、银、铜、铝、聚苯胺及其衍生物、以及聚噻吩及其衍生物等的薄膜。这些当中对阴极而言，适合使用ITO、IZO、氧化锡的薄膜。在从阴极引入光的构成的有机光电转换元件中，例如可使用将上述构成阴极的薄膜的膜厚设为透射光的程度的厚度的透明或半透明的电极作为阴极。(功能层)有机光电转换元件有时在电极间具备不限于活性层的规定功能层。作为这样的功能层，优选将包含电子传输性材料的功能层设置在活性层与阴极之间。功能层优选通过涂布法形成，例如优选通过将包含电子传输性材料和溶剂的涂布液涂布到待设置该功能层的层的表面上来形成。在本专利技术中，涂布液也包括乳液(乳浊液)、悬浮液(悬浊液)等分散液。作为电子传输性材料，可以列举例如氧化锌、氧化钛、氧化锆、氧化锡、氧化铟、ITO(铟锡氧化物)、FTO(氟掺杂氧化锡)、GZO(镓掺杂氧化锌)、ATO(锑掺杂氧化锡)、AZO(铝掺杂氧化锌)，其中，优选氧化锌、镓掺杂氧化锌或铝掺杂氧化锌。在形成功能层时，优选将包含粒子状的氧化锌、镓掺杂氧化锌或铝掺杂氧化锌的涂布液成膜而形成该功能层。作为这样的电子输送材料，优选使用所谓的氧化锌、镓掺杂氧化锌或铝掺杂氧化锌的纳米粒子，更优选使用仅由氧化锌、镓掺杂氧化锌或铝掺杂氧化锌的纳米粒子构成的电子传输性材料来形成功能层。氧化锌、镓掺杂氧化锌或铝掺杂氧化锌的球等效平均粒径优选为1nm～1000nm，更优选为10nm～100nm。平均粒径通过激光散射法、X射线衍射法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机光电转换元件，其特征在于，具有阳极、阴极、设置在所述阳极与所述阴极之间的活性层、和设置在所述阳极与所述活性层之间的空穴注入层，所述阳极为包含导电性纳米材料的电极，所述空穴注入层为在以下所示的水清洗处理后的残膜率测定中残膜率为80％以上的层；水清洗处理后的残膜率测定方法：在一边1英寸的正方形基板上通过旋涂以与在有机光电转换元件中成膜形成空穴注入层的情况同等的膜厚涂布成膜后，将水呈弯月状置于所述膜上，静置30秒后，使之以4000rpm旋转而将水甩掉由此进行水清洗处理，用触针式膜厚计测定水清洗处理前后的膜厚，将水清洗处理后的膜厚/水清洗处理前的膜厚×100％设为水清洗处理后的残膜率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.21 JP 2014-2142201.一种有机光电转换元件，其特征在于，具有阳极、阴极、设置在所述阳极与所述阴极之间的活性层、和设置在所述阳极与所述活性层之间的空穴注入层，所述阳极为包含导电性纳米材料的电极，所述空穴注入层为在以下所示的水清洗处理后的残膜率测定中残膜率为80％以上的层；水清洗处理后的残膜率测定方法：在一边1英寸的正方形基板上通过旋涂以与在有机光电转换元件中成膜形成空穴注入层的情况同等的膜厚涂布成膜后，将水呈弯月状置于所述膜上，静置30秒后，使之以4000rpm旋转而将水甩掉由此进行水清洗处理，用触针式膜厚计测定水清洗处理前后的膜厚，将水清洗处理后的膜厚/水清洗处理前的膜厚×100％设为水清洗处理后的残膜率。2.根据权利要求1所述的有机光电转换元件，其中，所述导电性纳米材料为选自导电性纳米线、导电性纳米管以及导电性纳米粒子中的1种以上的纳米材料。3.根据权利要求1或2所述的有机光电转换元件，其中，所述有机光电转换元件为依次层叠有阴极、活性层、空穴注入层和阳极的构成。4.根据权利要求1～3中任一项所述的有机光电转换元件，其中，所述阴极与所述活性层之间还具有功能层。5.根据权利要求4所述的有机光电转换元件，其中，所述功能层是通过涂布包含粒子状的氧化锌的涂布液而形...

【专利技术属性】
技术研发人员：上谷保则，
申请(专利权)人：住友化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP