光电转换元件及其制造方法技术

本发明专利技术提供光的吸收效率、电荷分离效率和电荷输送效率处于高水准的高光电转换效率的光电转换元件。另外，提供高效制造该光电转换元件的方法。所述光电转换元件具有相互对置的阳极和阴极以及配置于电极间的有机膜，有机膜是含有液晶性共轭系嵌段聚合物的膜。光电转换元件的制造方法，通过具有如下工序而得到具有相互对置的阳极和阴极以及配置于电极间的有机膜且有机膜是含有液晶性共轭系嵌段聚合物的膜的光电转换元件，所述工序是:制备含有液晶性共轭系嵌段聚合物的有机膜形成用组合物的工序，形成阳极或阴极并在其主面涂布有机膜形成用组合物而形成涂膜的工序，在液晶性共轭系嵌段聚合物为液晶状态的温度范围内对涂膜进行热处理而得到有机膜的工序，在有机膜上部形成未在上述中形成的另一电极的工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供光的吸收效率、电荷分离效率和电荷输送效率处于高水准的高光电转换效率的光电转换元件。另外，提供高效制造该光电转换元件的方法。所述光电转换元件具有相互对置的阳极和阴极以及配置于电极间的有机膜，有机膜是含有液晶性共轭系嵌段聚合物的膜。光电转换元件的制造方法，通过具有如下工序而得到具有相互对置的阳极和阴极以及配置于电极间的有机膜且有机膜是含有液晶性共轭系嵌段聚合物的膜的光电转换元件，所述工序是:制备含有液晶性共轭系嵌段聚合物的有机膜形成用组合物的工序，形成阳极或阴极并在其主面涂布有机膜形成用组合物而形成涂膜的工序，在液晶性共轭系嵌段聚合物为液晶状态的温度范围内对涂膜进行热处理而得到有机膜的工序，在有机膜上部形成未在上述中形成的另一电极的工序。【专利说明】
本专利技术涉及使用了有机膜的。
技术介绍
作为光电转换元件之一的太阳能电池，进行了使用有机薄膜的太阳能电池的开发。有机薄膜的光电转换是在夹于阴极和阳极间的组合电子供体相和电子受体相而成的薄膜内进行的。具体而言，由于吸收光而在电子供体相内产生的激子向电子供体相与电子受体相的界面移动，由此电荷分离成空穴和电子。电荷分离后，电子通过电子受体相内向阴极移动，空穴通过电子供体相内向阳极移动，即进行电荷输送，由此进行发电。在使用有机薄膜的光电转换元件中，为了提高光电转换效率，需要提高光的吸收效率，进而有效地进行电荷分离和电荷输送。为了提高光的吸收效率，对有机薄膜要求确保膜厚为所需的厚度，具体而言为IOOnm级。为了提高电荷分离效率，需要有效地使可移动距离为IOnm的激子与电子供体相和电子受体相的界面接触，要求充分增大该界面的面积。另夕卜，为了提高电荷输送效率，在确保上述2个要求特性的基础上，需要电子供体相和电子受体相分别连读地存在到阳极和阴极为止的结构。因此，在使用了有机薄膜的光电转换元件中，需要进行用于满足这些要求特性的开发。例如在专利文献I中记载了，使用具有均属于H共轭的电子供体嵌段和电子受体嵌段的嵌段共聚物的有机薄膜的技术。专利文献I中，利用该嵌段共聚物自组织化并层叠而成的二次结构、三次结构，得到在电极间电子供体相和电子受体相交替直立排列的构成。这里，专利文献I中，作为用于使嵌段共聚物自组织化的方法，可举出磁场、电场、或偏振的光等。但是，在充分确保光的吸收的膜厚这方面，用已公开的方法构建这种结构实质上是不可能的。另外，在专利文献2中记载了使用由亲水性聚合物成分和疏水性聚合物成分构成的嵌段共聚物而形成的高分子膜的技术。该嵌段共聚物的亲水性聚合物成分具有液晶性，具有在膜内沿一定方向排列而形成圆柱的性质。专利文献2中，嵌段共聚物的疏水性聚合物成分在末端具有成为电子受体的富勒烯，亲水性聚合物成分在膜内形成圆柱，由此形成在其周边富勒烯规则地排列的结构。应予说明，专利文献2中虽然记载了能将上述高分子膜应用于有机薄膜太阳能电池，但没有关于电子供体相的具体记载。另外，在非专利文献I中记载了使用在均属于π共轭的2种分子嵌段单元的一方导入富勒烯而得的嵌段共聚物而形成有机薄膜，应用于光电转换元件的技术。记载了在使用该嵌段共聚物而形成的有机薄膜中，导入了富勒烯的分子嵌段所形成的电子受体相和未导入富勒烯的分子嵌段所形成的电子供体相通过自组织化而规则地配置。但是，非专利文献I中，在充分确保光的吸收的膜厚中，对于沿膜厚方向的电子受体相和电子供体相的连续性没有应对。在专利文献3中，记载了涉及由电子供给性高分子链和电子接受性高分子链构成的、在一方的高分子链结合有液晶性分子结构的嵌段共聚物的技术。专利文献3所示的液晶性分子结构结合于侧链，所以共轭长度短，电荷输送特性不高。现有技术文献专利文献专利文献1:美国专利申请公开第2004/0099307号说明书专利文献2:日本特开2008-115286号公报专利文献3:日本特开2011-216609号公报非专利文献非专利文献1:Chem.Commun.，2010, 46，6723-6725
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供光的吸收效率、电荷分离效率和电荷输送效率均处于高水准的高光电转换效率的光电转换元件。本专利技术的目的还在于提供高效制造该光电转换元件的方法。本专利技术的光电转换元件，其特征在于，具有相互对置的阳极和阴极以及配置于所述电极间的有机膜，所述有机膜是含有液晶性共轭系嵌段聚合物的膜。本专利技术的光电转换元件具有的所述有机膜的膜厚优选为200?lOOOnm。在本专利技术的光电转换元件中，所述有机膜优选是通过将所述液晶性共轭系嵌段聚合物在该液晶性共轭系嵌段聚合物为液晶状态的范围内的温度进行加热而形成的膜。在本专利技术的光电转换元件中，优选所述有机膜是含有电子受体的膜，且是含有由具有电子供给能力的嵌段和与电子受体相容的嵌段构成的聚合物作为所述液晶性共轭系嵌段聚合物的膜。此时，优选所述电子受体是选自富勒烯及其衍生物中的化合物。在本专利技术的光电转换元件中，所述有机膜可以是含有电子供体的膜，且是含有由与电子供体相容的嵌段和具有电子接受能力的嵌段构成的聚合物作为所述液晶性共轭系嵌段聚合物的膜。另外，所述有机膜可以是含有由具有电子供给能力的嵌段和具有电子接受能力的嵌段构成的聚合物作为所述液晶性共轭系嵌段聚合物的膜。此时，所述具有电子接受能力的嵌段可以是具有以富勒烯结构为必须结构的聚合单元的嵌段。在本专利技术的光电转换元件中，所述液晶性共轭系嵌段聚合物可以是由液晶嵌段和非液晶嵌段组成的构成。此时，所述非液晶嵌段可以由结晶嵌段构成。本专利技术的光电转换元件可用于有机薄膜太阳能电池模块。本专利技术还提供光电转换元件的制造方法，其特征在于，通过具有下述(I)?(4)的工序而得到光电转换元件，该光电转换元件具有相互对置的阳极和阴极以及配置于所述电极间的有机膜，所述有机膜是含有液晶性共轭系嵌段聚合物的膜。(I)制备含有所述液晶性共轭系嵌段聚合物的有机膜形成用组合物的工序，(2)形成所述阳极和阴极中的任一电极，在该电极的一主面涂布所述有机膜形成用组合物而形成涂膜的工序，(3)在所述液晶性共轭系嵌段聚合物为液晶状态的温度范围内对所述涂膜进行热处理而得到所述有机膜的工序，(4)在所述有机膜上部形成未在所述(2)的工序中形成的另一电极的工序。在本专利技术的制造方法中，优选在所述(4)的工序后进行所述(3)的工序。另外，在本专利技术的制造方法中，所述光电转换元件可以是有机薄膜太阳能电池。根据本专利技术，能提供光的吸收效率、电荷分离效率和电荷输送效率均处于高水准的高光电转换效率的光电转换元件。根据本专利技术的制造方法，能高效地制造本专利技术的光电转换元件。【专利附图】【附图说明】是表示被认为是本专利技术的光电转换元件的实施方式的一例的截面图。是表示被认为是本专利技术的光电转换元件的实施方式的另一例的截面图。是包含图1表示的有机膜为层状结构时的一例的截面的立体图。是图1表示的有机膜为圆柱结构时的例子的立体图。是包含图4A所示的有机膜的一例的截面的立体图。是包含图4A所示的有机膜的另一例的截面的立体图。是表示被认为是本专利技术的光电转换元件的实施方式的又一例的截面图。是表示利用纳米压印法形成疏水性被膜的简图。【具体实施方式】本专利技术的光电转换元件，其特征在于，具有相互对置的阳极和阴极以及配置于所述电极间的有机膜，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电转换元件，其特征在于，具有相互对置的阳极和阴极以及配置于所述电极间的有机膜，所述有机膜是含有液晶性共轭系嵌段聚合物的膜。

【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：田原慎哉，海田由里子，佐佐木崇，尾形雄一郎，
申请(专利权)人：旭硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP