[发明专利]有机光电转换元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于有机太阳能电池、有机光传感器等有机光电装置中的有机光电转换元件以及其制造方法。

背景技术

有机光电转换元件为具备由阳极和阴极构成的一对电极、以及设置于这一对电极间的有机活性层的元件。有机光电转换元件中，由透明材料构成任一个电极，使光从透明的电极侧入射到有机活性层。通过入射到有机活性层的光的能量(hv)，在有机活性层中生成电荷(空穴和电子)，生成的空穴趋向于阳极，电子趋向于阴极。因此，通过电极与外部电路连接，从而对外部电路供给电流(I)。

上述有机活性层由受电子性化合物(n型半导体)和供电子性化合物(p型半导体)构成。存在如下情况：混合使用受电子性化合物(n型半导体)和供电子性化合物(p型半导体)，制成1层结构的有机活性层的情况；以及使包含受电子性化合物的受电子性层与包含供电子性化合物的供电子性层接合，制成2层结构的有机活性层的情况(例如参照专利文献1)。

通常，前者的1层结构的有机活性层被称为本体异质型有机活性层、后者的2层层叠结构的有机活性层被称为异质结型有机活性层。

前者的本体异质型有机活性层中，受电子性化合物和供电子性化合物构成在一方电极侧至另一方电极侧连续的微细且复杂的形状的相，这些相互相分离而形成复杂的界面。因此，本体异质型有机活性层中，包含受电子性化合物的相和包含供电子性化合物的相隔着非常大面积的界面相接。因此，具有本体异质型有机活性层的有机光电转换元件与具有如下所述的异质结型有机活性层的有机光电转换元件相比，获得更高的光电转换效率，其中上述异质结型有机活性层中，包含受电子性化合物的层与包含供电子性化合物的层连接的异质结型有机活性层隔着平坦的1个界面相接。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-084264号公报

发明内容

光电转换元件中除了有上述的有机光电转换元件以外，还有活性层使用结晶硅或无定形硅等无机半导体材料的无机光电转换元件。与无机光电转换元件相比，有机光电转换元件存在通过涂布法等能够在常温下简易地制作有机活性层、且为轻量等优点，另一方面还存在光电转换效率低这样的问题点。

无论有机、无机，都存在使光电转换元件的光电转换效率提高这样的至高期望，特别是对于有机光电转换元件而言，正因为具有制造上的优点，所以现状是还要求进一步提高光电转换效率。

本发明是鉴于上述现状而完成的，其课题在于，提供光电转换效率高的有机光电转换元件及其制造方法。

为了解决上述课题，本发明提供采用了下述构成的有机光电转换元件及其制造方法。

[1]一种有机光电转换元件，其具有阳极、阴极、以及设置于该阳极与该阴极之间的有机活性层，上述有机活性层使用包含第一p型半导体材料、n型半导体材料和溶剂的溶液而形成，其中，

上述第一p型半导体材料的溶解度参数与上述溶剂的溶解度参数之差为2.9～6.5，上述n型半导体材料的溶解度参数与上述溶剂的溶解度参数之差为0～5。

[2]根据上述[1]所述的有机光电转换元件，作为构成有机活性层的p型半导体材料，还包含第二p型半导体材料，该第二p型半导体材料的溶解度参数与上述溶剂的溶解度参数之差为2.8～6.5。

[3]根据上述[2]所述的有机光电转换元件，在将有机活性层中所含的p型半导体材料的重量的总计设为100的情况下，第二p型半导体材料的重量为50以下。

[4]一种用于获得如下所述的有机光电转换元件的制造方法，上述有机光电转换元件具有阳极、阴极、以及设置于该阳极与该阴极之间有机活性层，上述有机活性层使用包含第一p型半导体材料、n型半导体材料和溶剂的溶液而形成，其中，

在上述第一p型半导体材料的溶解度参数与上述溶剂的溶解度参数之差为2.9～6.5、上述n型半导体材料的溶解度参数与上述溶剂的溶解度参数之差为0～5的范围内，选择上述第一p型半导体材料、n型半导体材料、以及溶剂。

[5]根据上述[4]所述的有机光电转换元件的制造方法，作为构成有机活性层的p型半导体材料，进一步使用第二p型半导体材料，在该第二p型半导体材料的溶解度参数与上述溶剂的溶解度参数之差为2.8～6.5的范围内，选择上述第一p型半导体材料、第二p型半导体材料、n型半导体材料、以及溶剂。

[6]根据上述[5]所述的有机光电转换元件的制造方法，在将有机活性层中所含的p型半导体材料的重量的总计设为100的情况下，将第二p型半导体材料的重量设定为50以下。