[发明专利]光电转换元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过光电转换将光能转换成电能的光电转换元件。

背景技术

使用了有机半导体的有机薄膜太阳能电池(光电转换元件)，能采用印刷等简单方法，用塑料基板等质量轻、挠性的原材料，以卷对卷制程(roll to roll process)这样的面积大、适合量产的工艺制造，故与以往的太阳能电池相比，具有廉价、质量轻、挠性这样的优点，能够期待太阳能电池适用范围的扩大，因此有望开发出新一代的太阳能电池。目前，面向有机薄膜太阳能电池的实用化，光电转换效率的提高有所进展，已开发出了光电转换效率在8％以上的太阳能电池。然而，已知有机薄膜太阳能电池会因光、热及大气中的氧和水分而导致劣化，为了实用化，对元件的耐久性进行改善是极为重要的。

另外，作为有机薄膜太阳能电池的构成，为了在电极和光电转换层之间形成良好的欧姆接触、高效地输出在光电转换层产生的电荷，通常在电极和光电转换层之间设置电荷输出层。至此，已报道了对于作为电荷输出层的一种的电子输出层，使用2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(BCP)、氧化膦化合物等的有机化合物的情况(非专利文献1、专利文献1)；使用氟化锂(LiF)、氧化钛(TiOx)、氧化锌(ZnO)、碳酸铯(Cs₂CO₃)等的无机化合物的情况(非专利文献2～5)。关于使用BCP作为有机化合物材料的电子输出层的例子，非专利文献1报道了组合并五苯和富勒烯C60的低分子蒸镀系有机薄膜太阳能电池。然而，存在在短时间的光照射下光电转换效率下降的问题，有必要进一步加以改善。

另外，专利文献1报道了使用了氧化膦化合物的低分子蒸镀系有机薄膜太阳能电池。然而，光电转换效率低，为了实用化有必要提高转换效率。关于使用LiF作为无机化合物材料的电子输出层的例子，在非专利文献2中报道了组合聚合物半导体(MEH-PPV)和富勒烯衍生物(PCBM)的高分子涂布系有机薄膜太阳能电池。然而，存在光电转换效率低，进而在短时间的光照射下光电转换效率下降的问题，为了实用化有必要提高光电转换效率、耐久性。作为使用了TiOx的例子，非专利文献3报道了组合聚合物半导体(P3HT)和富勒烯衍生物(PCBM)的高分子涂布系有机薄膜太阳能电池的耐久性优异的例子。然而，只不过报道了20小时左右较短时间的光照射下的耐久性，实用性不足。作为使用了ZnO、Cs₂CO₃的例子，非专利文献4、5报道了组合聚合物半导体(P3HT)和富勒烯衍生物(PCBM)的高分子涂布系有机薄膜太阳能电池，光电转换效率、耐久性均不充分。

〔现有技术文献〕

〔专利文献〕

〔专利文献1〕日本特开2006-073583号公报

〔专利文献2〕日本特开2011-119648号公报

〔非专利文献〕

〔非专利文献1〕Organic Electronics2008年、9卷p.656-660

〔非专利文献2〕Sol.Energy Mater.Sol.Cells2005年、86卷p.499-516

〔非专利文献3〕Sol.Energy Mater.Sol.Cells2008年、92卷p.1476-1482

〔非专利文献4〕Sol.Energy Mater.Sol.Cells2011年、95卷p.1382-1388

〔非专利文献5〕Sol.Energy Mater.Sol.Cells2010年、94卷p.1831-1834

发明内容

如上所述，在现有的有机薄膜太阳能电池中，因长时间光照射导致光电转换效率下降的程度显著，变成太阳能电池长寿命化的制约。因此，要求一种不仅是太阳光未照射的初始状态、即使是在被太阳光长期照射的状态下光电转换效率也足够高的太阳能电池。

本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种能够实现提高被太阳光长时间照射的状态下的光电转换元件的光电转换效率的技术。

本发明的一个方式是光电转换元件。该光电转换元件的特征在于，至少包括：光电转换层，在所述光电转换层的一个主表面侧设置的电子输出电极，在所述光电转换层的另一个主表面侧设置的空穴输出电极，以及在所述光电转换层和所述电子输出电极之间设置的至少包括电子输送层的电子输出层；在所述光电转换层和所述电子输送层之间具备使所述电子输出层的传导带下端能量下降得比所述电子输送层的传导带下端能量低的传导带下端能量调节层。