光电器件制造技术

本发明专利技术的目的是提供一种转换效率优异的光电器件，其包含电子传输性能优异的电子传输层和足够大的界面。所述光电器件还包含一对电极和空穴传输层，且所述电子传输层和空穴传输层安插在该电极对之间。所述电子传输层由具有氧化还原部分的有机化合物构成，该氧化还原部分能够被重复氧化和还原。所述有机化合物包含在凝胶层中，该凝胶层含有稳定该氧化还原部分的还原态的电解质溶液。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及将光转换成电的光电器件或将电转换成光的光电器件。
技术介绍
近年来，光电器件已被利用于制造光转换的发电器件(如光电池和太阳能电池)、 发光器件(如有机ELs)、光显示器(如电致变色显示器和电子纸)和热敏/光敏器件。在各种这些光电器件中使用的电子传输层中，要求其具有高电子传输性能，且能 够响应外面提供的能量而生成电子。此外，要求该电子传输层具有面积足够大的界面以响 应外面注入的电子。传统地，这些电子传输层由金属、有机半导体、无机半导体、导电聚合物 或导电碳等构成。例如，在光电转换器件中，电子传输层由诸如富勒烯(参见非专利参考文件1)、茈 衍生物(参见非专利参考文件2)、聚亚苯基亚乙烯基衍生物(参见非专利参考文件3)、并 五苯(参见非专利参考文件4)等的电子捕获有机物质构成。由于电子传输性能得到改善， 使用上述这些化合物使光电转换器件的转换效率得到改善。非专利参考文件5公开了分子器件太阳能电池，其具有由包含彼此化学结合的供 电子分子(供体)和受电子分子(受体)的化合物制成的膜构成的基板。参考文件非专利参考文件非专利参考文件 1 :P. Peumans, Appl. Phys. Lett.，vol. 79，pp. 126，2001.非专利参考文件2 :C. W. Tang, Appl. Phys. Lett.，vol. 48，pp. 183，1986.非专利参考文件3 :S. Ε. Shaheen, Appl. Phys. Lett.，vol. 78，pp. 841,2001.非专利参考文件4 J. H. Schon, Nature (伦敦)，vol. 403，pp. 408，2000.__专禾Ij参考文件5 :Kagaku_kogyo“prospect of molecular solar cells", July, 2001, pp. 41, Hiroshi Imahori 禾口 Syunichi Fukuzumi专利技术简述技术问题然而，在上述非专利参考文件中描述的电子传输层不能充分地提供足够的电子传 输性能，且用于传输电子的界面面积不足。目前，要求这种电子传输层具有优异的电子-传 输性能以及具有足够的界面面积以传输电子。例如，在由富勒烯等构成的有机电子传输层中，电子和电荷容易彼此再组合。这样 会导致有效扩散距离降低，使得难以进一步提高其转换效率。所述有效扩散距离是指分离 的电荷(s印arated charges)迁移至电极所需的距离。当电子传输层由诸如二氧化钛的无 机物质构成时，其不能充分具有用于电荷分离所需的界面面积。此外，在电子传输层中，电 子传导电压主要取决于组成，导致转换效率不足。本专利技术是基于上述问题而完成的，且本专利技术旨在提供一种光电器件，其具有优异 的电子传输性能和优异的转换效率，且电子传输层具有足够大的界面面积。解决问题的方法如权利要求1所述的光电器件，其包含一对电极、电子传输层和空穴传输层。所述 电子传输层设置在所述电极之间。所述空穴传输层设置在所述电极之间。所述电子传输 层由具有氧化还原部分的有机化合物构成，所述氧化还原部分能够被重复氧化和还原。所 述有机化合物包含在凝胶层中，所述凝胶层含有稳定该氧化还原部分的还原态的电解质溶 液。本专利技术的电子传输层由具有氧化还原部分的有机化合物构成，所述氧化还原部分 能够被重复氧化和还原。所述有机化合物包含在凝胶层中。所述凝胶层含有用于稳定该氧 化还原部分的还原态的电解质溶液。在此电子传输层中，可以在分子水平控制结构，以增加 反应界面，最终以高反应速度传输电子。在本专利技术中，氧化还原(氧化还原反应)涉及离子、原子和化合物的供电子和受电 子。氧化还原部分是指通过氧化还原反应稳定地供电子和受电子的部分。有机化合物具有氧化还原部分。凝胶层由被电解质溶液溶胀的有机化合物构成。 也就是，凝胶层由凝胶状态的充满液体的有机化合物的三维网络结构构成。电子传输层由具有氧化还原部分的有机化合物构成。有机化合物被配置为形成凝 胶层。具有这样的配置可以使氧化还原部分靠近电极设置，并保持有机化合物使邻近的氧 化还原部分能够彼此靠近以彼此交换电子。此外，可以将氧化还原部分高密度地设置在电 子传输层内，以实现非常大的自体电子交换反应的速度常数，从而实现电子传输性能的提 高。此外，电子传输层能够由有机化合物凝胶层构成，以便容易地提高粘附强度和弹性以及 透光性。形成凝胶层的有机化合物分子具有氧化还原部分，使氧化还原部分通过重复的氧 化还原反应于彼此间不断地交换电子。也就是，构成凝胶层的有机化合物含有氧化还原部 分，由此将凝胶层保持在一个适于使氧化还原部分容易地传输电子的部分。氧化还原部分 可以设置在构成凝胶层的有机化合物的侧链。或者，使有机化合物的氧化还原部分和骨架 交替地设置。或者，氧化还原部分和骨架中的至少一个可以通过化合键合连续地配置。氧化还原部分通过彼此间的电子交换反应而不是通过扩散传输电子。电子交换反 应发生在相邻的氧化还原部分之间，这样使氧化的氧化还原部分将与氧化的氧化还原部分 相邻的还原的氧化还原部分氧化。这表现出在电子传输层内传输电子。本专利技术的氧化还原 部分在相邻的氧化还原部分之间进行电子交换而不是扩散来传输电子，从而应当不同于通 过扩散进行离子传导的离子传导材料。在本专利技术的电子传输层中，相邻的氧化还原部分需 要彼此靠近从而在彼此间进行电子交换。在本专利技术中，氧化还原部分由凝胶层保持，且大概 能够迁移数埃(ongstromes)。当本专利技术中构成凝胶层的有机化合物分子含有氧化还原部分 时，相邻的氧化还原部分之间的电子交换被称为自体电子交换反应。日本专利申请公布第07-288142号公开了一种光电转换器件，其中在聚合物化合 物中设置有含有氧化还原体系的固体离子传导体。然而该离子传导体是空穴传输材料，而 不是电子传输材料。在本专利技术的光电器件的电子传输层中，氧化还原部分由凝胶层保持。这样能够扩 大用于将光转换成电或将电转换成光的反应界面，而不会使其电子传输性能变差，从而提 供高的转换效率。反应界面是指电子传输层与空穴传输材料或电解质溶液之间的界面。例如，光电 转换器件被设计为使反应界面处通过光吸收而生成的电荷分离。由此，光电转换器件的转 换效率随反应界面的面积而增加。传统的器件中反应界面的面积不能充分地扩大。相比之 下，本专利技术的电子传输层被形成为由有机化合物构成的凝胶层，该有机化合物与电解质溶 液相互作用，并具有氧化还原部分。因此，在本专利技术中，可以扩大氧化还原部分与浸入到电 子传输层的电解质溶液之间的反应界面的面积，并提高转换效率。反应界面面积的增加大 概归因于下面两个原因。传统的电子传输材料由无机半导体等构成，因此难以将无机材料 碎裂成低于纳米尺度的微细颗粒。对于其中的一种原因，构成本专利技术的电子传输层的化合 物可以在分子水平上被微型化，以实现电荷分离所需的反应界面面积的增加，条件是氧化 还原部分能够通过氧化还原传输电子。理论上，电子传输层能够被形成为埃等级的界面，特 别是在其由有机聚合物化合物构成的情况下。另一个原因是电子传输层大概在氧化还原部 分与至少空穴传输层或电解质溶液中的一种之间形成特定的界面，以促进电荷分离。电子传输层由具有氧化还原部分的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．光电器件，其包含－一对电极；－设置在所述电极之间的电子传输层；－设置在所述电极之间的空穴传输层；其中，所述电子传输层由具有氧化还原部分的有机化合物构成，所述氧化还原部分能够被重复氧化和还原，且其中，所述有机化合物包含在凝胶层中，所述凝胶层含有稳定所述氧化还原部分的还原态的电解质溶液。

【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：关口隆史，
申请(专利权)人：松下电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP