有机光电转换元件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种有机光电转换元件，其是由多个活性层和位于多个活性层之间的接合体层叠于一对电极之间而构成的有机光电转换元件，其中，所述接合体由包含空穴传输层的多个层形成，在所述接合体的形成中，所述空穴传输层最先形成并且利用涂布法形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
近年来，利用光能的有机光电转换元件(有机太阳能电池以及光传感器等)备受 关注。由于层叠多个单元可获得高的电动势，因此期待以层叠了2个以上单元的串联结 构为代表的多接合结构的元件。多接合结构的有机光电转换元件中，不是简单地层叠各 单元，而是将适当的接合体设置于各单元之间。接合体通常由电子传输层、电荷再结合层以及空穴传输层等多个层层叠而构 成。目前已知有在构成所述接合体的空穴传输层中使用PEDOT/PSS (聚(3，4-乙烯二氧 噻吩)(PEDOT)和聚(4-苯乙烯磺酸)(PSS))的实例。该空穴传输层是在将电子传输层、 电荷再结合层制成膜后，再使用含有PEDOT/PSS的涂布液并利用涂布法形成的(例如， Advanced Functional Materials> 2006、Vol.16、P.1897-1903、Science、2007、Vol.317、 p.222-225)。
技术实现思路
若利用涂布法使空穴传输层成膜，则存在接合体中早于空穴传输层形成的电子 传输层或电荷再结合层溶解于涂布液所含有的水中而受到损伤的可能性。本专利技术的目的就在于提供一种具有成膜时受到损伤被抑制了的接合体的有机光 电转换元件、及其制造方法。本专利技术是一种有机光电转换元件，其是由多个活性层和位于所述活性层之间的 接合体层叠于一对电极之间而构成的有机光电转换元件，其中，所述接合体由包含空穴 传输层的多个层形成，在所述接合体的形成中，所述空穴传输层最先形成并且利用涂布 法形成。另外，本专利技术是如上所述的有机光电转换元件，其中，所述空穴传输层是使用 pH为5 9的涂布液而形成的空穴传输层。另外，本专利技术是如上所述的有机光电转换元件，其中，所述接合体包含利用涂 布法而形成的电子传输层，所述涂布法使用将包含二氧化钛的粒子分散于分散介质中的 分散液。另外，本专利技术是如上所述的有机光电转换元件，其中，所述活性层含有共轭高 分子化合物和富勒烯衍生物。另外，本专利技术是一种有机光电转换元件的制造方法，所述方法是将一对电极、 位于所述一对电极之间的多个活性层以及位于所述活性层之间的接合体层叠来制造有机 光电转换元件的方法，其中，在由包含空穴传输层的多个层形成的所述接合体的形成 时，所述空穴传输层最先形成且利用涂布法形成。以下，详细地说明本专利技术。<有机光电转换元件>本实施方式的有机光电转换元件的特征在于，其是在一对电极之间，至少层叠 了多个活性层和位于所述活性层之间的接合体而构成的，所述接合体由包含空穴传输层 的多个层形成，在构成所述接合体的多个层中，所述空穴传输层最先形成并且利用涂布 法形成。即，在接合体的形成中，空穴传输层最先形成且利用涂布法形成。本实施方式的有机光电转换元件具有所谓的多接合结构。以下例示有机光电转 换元件的元件结构的一例。(a)阴极/活性层/接合体/活性层/阳极(b)阴极/(重复单元)n/活性层/阳极(记号“/”表示夹着该记号“/”的层邻接地层叠。以下同。)。(b)中， “(重复单元)”表示活性层与接合体的层叠体(活性层/接合体)，记号“η”表示2 以上的整数，“(重复单元)η”表示层叠了 η个层叠体(活性层/接合体)的层叠体。 需要说明的是，有时阴极与活性层之间设置有电子传输层，有时活性层与阳极之间设置 有空穴传输层。(a)为所谓的串联结构(将层叠了 2个单元的多接合结构称之为串联结构)的元 件，(b)为层叠有(n+1)个单元的多接合结构的元件。接合体通过层叠多个层而构成，至少包含空穴传输层。接合体例如，依次层叠 有空穴传输层、电荷再结合层、电子传输层而构成。需要说明的是，接合体有时仅仅由空穴传输层和电子传输层构成，而有时还具 有上述3层以外的层。在接合体中，空穴传输层和电子传输层中，空穴传输层配置于阴 极侧，电子传输层配置于阳极侧。活性层例如可以为含有受电子性化合物的第一层、含有供电子性化合物的第二 层相接地层叠的层叠体，也可以为含有受电子性化合物和供电子性化合物的单一的层。接着说明有机光电转换元件的工作机构。从透明或半透明的电极入射的光能被 受电子性化合物和/或供电子性化合物吸收，生成电子与空穴结合的激发子。所生成的 激发子迁移，到达受电子性化合物和供电子性化合物邻接的异质结界面，由于在界面处 各自的HOMO能以及LUMO能的不同从而分离成电子和空穴，生成能够独立移动的电荷 (电子和空穴)。所产生的电荷通过分别向电极移动而将电能(电流)转移至外部。有机光电转换元件通常按照以下说明的顺序在基板上依次层叠一对电极、活性 层和接合体而形成。例如，上述(a)的元件可通过在基板上依次层叠阴极、活性层、接合体、活性 层、阳极而形成。上述(b)的元件也可与上述(a)的元件一样地在基板上依次层叠阴极、 活性层、接合体、活性层、接合体.......活性层、阳极而形成。本专利技术的有机光电转换元件的制造方法的特征在于，在形成接合体工序中，所 述构成接合体的多个层中，使所述空穴传输层最先形成且利用涂布法形成。基板只要 是形成电极、形成有机物的层时不发生变化的基板即可。作为基板的材料，可以举出例 如，玻璃、塑料、高分子膜、硅等。在为不透明的基板的情况下，相对的电极(即，离 基板最远的电极)优选为透明或半透明。以下，说明有机光电转换元件的各构成要素以及它们的制造方法。(空穴传输层)本实施方式的空穴传输层是在构成接合体的多个层中，最先形成且利用涂布法 形成的。以往，空穴传输层是在将电子传输层、电荷再结合层制成膜以后再利用涂布法 形成的，在使空穴传输层成膜时，先成膜的电子传输层、电荷再结合层有可能会受到损 伤。然而，通过使空穴传输层最先形成，从而在最先使空穴传输层成膜时，除了空穴传 输层以外，接合体的各层都不会受到损伤，从而可实现减少了接合体的损伤的有机光电 转换元件，进而实现了光电转换效率高的有机光电转换元件。空穴传输层优选包含高分子化合物，更优选包含导电性高的高分子化合物。导 电性高的高分子化合物的导电性通常以导电率计为10_5 105S/cm，优选为10_3 IO4S/ cm。通过将包含导电性高的高分子化合物的空穴传输层与电荷再结合层以及活性层相接 地设置，可提高电荷再结合层与活性层的密接性，且可提高从活性层向电荷再结合层的 空穴注入效率。空穴传输层是发挥如下的功能的层。作为空穴传输层的功能，可以举出提高空 穴向电荷再结合层的注入效率的功能、防止从活性层注入电子的功能、提高空穴的输送 能力的功能、利用蒸镀法制作电荷再结合层时提高电荷再结合层的平坦性的功能、利用 涂布法制作电荷再结合层时避免用于使电荷再结合层成膜的涂布液引起腐蚀的保护活性 层的功能、抑制活性层的劣化的功能等。作为构成空穴输送层的材料，可以使用显示输送空穴的功能的高分子化合物， 作为其例子，可以举出含有噻吩二基(thophenediyl)的高分子化合物、含有苯胺二基 (anilinediyl)的高分子化合物以及含有吡咯二基(pyrrole diyl)的高分子化合物等。这些高分子化合物可以具有磺酸基等的酸性基团，作为例子，可以举出具有磺 酸基等酸性基团作为取代基的聚(噻吩)、聚(苯胺)。所述聚(噻吩)、聚(苯胺)还 可以进一步具有取代基，作为其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机光电转换元件，其是由多个活性层和位于所述活性层之间的接合体层叠于一对电极之间而构成的有机光电转换元件，其中，　　所述接合体由包含空穴传输层的多个层形成，　　在所述接合体的形成中，所述空穴传输层最先形成并且利用涂布法形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【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：JP