专利名称：有机光电转换元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有机光电转换元件。
背景技术：
光电转换元件是能够将光能转换为电能的元件，作为其例子，可以举出太阳能电池。作为代表性的太阳能电池，已知有硅系太阳能电池。但是，硅系太阳能电池由于在制造工序中要准备高真空环境及高压环境，因此制造成本高。由此，制造成本比硅系太阳能电池低廉的有机太阳能电池受到关注。然而，有机太阳能电池与硅系太阳能电池相比有光电转换效率低的趋势。另外，有机太阳能电池使用了有机材料，因此容易因紫外线(UV)等使有机材料劣化，与硅系太阳能电池相比有寿命短的趋势。所以，为了在有机太阳能电池中实现光电转换效率的提高及长寿命化，进行过各种技术开发。例如在专利文献1中，记载有为了阻断紫外线而在有机太阳能电池中设置UV截止膜的构成。专利文献专利文献1日本特开2007-67115号公报如果将入射的紫外线用UV截止膜阻断，则可以抑制由紫外线造成的有机材料的劣化，可以延长有机太阳能电池的寿命。但是，只是阻断紫外线的话无法实现有机太阳能电池的光电转换效率的提高，因此希望开发出可以实现光电转换效率的提高的技术。另外，所述的事项在有机太阳能电池以外的有机光电转换元件中也是共同的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述的问题而完成的，提供一种光电转换效率优异的有机光电转换元件。本发明人为了解决上述的问题进行了深入研究，结果发现，通过在有机光电转换元件中设置波长转换层，将射入波长转换层的紫外线转换为比所述紫外线更长波长的光而向活性层射出，就可以将射入有机光电转换元件的紫外线的能量作为能够有效地用于光电转换的能量来利用，可以提高光电转换效率，从而完成了本发明。S卩，本发明如下所示。〔1〕一种有机光电转换元件，其依次具有第一电极、能够因光的入射而产生电荷的活性层、第二电极、和能够将入射的紫外线转换为比所述紫外线波长更长的光而射出的波长转换层。〔2〕根据〔1〕所述的有机光电转换元件，其在所述第二电极与所述波长转换层之间，还具有紫外线吸收层。〔3〕根据〔1〕或〔2〕所述的有机光电转换元件，其在所述活性层与所述第二电极之间，还具有能够将在所述活性层中产生的电荷向所述第二电极输送的功能层，所述功能层含有能够吸收紫外线的材料。
〔4〕根据〔1〕 〔3〕中任一项所述的有机光电转换元件，其中，所述波长转换层经过如下的工序形成，即，将含有能够将入射的紫外线转换为比所述紫外线波长更长的光而射出的波长转换剂的液状组合物涂布在所述有机光电转换元件中与所述波长转换层相接的层上。〔5〕根据〔1〕 〔4〕中任一项所述的有机光电转换元件，其中，所述波长转换层含有无机荧光体。〔6〕一种有机光电转换元件，其依次具有第一电极、能够因光的入射而产生电荷的活性层、第二电极、紫外线吸收层、和能够将入射的紫外线转换为比所述紫外线波长更长的光而射出的波长转换层，所述紫外线吸收层经过如下工序形成，S卩，将含有能够吸收紫外线的材料的液状组合物涂布在所述有机光电转换元件中与所述紫外线吸收层相接的层上。
图1是本发明的第一实施方式的有机光电转换元件的示意性剖面图。图2是本发明的第二实施方式的有机光电转换元件的示意性剖面图。
图3是本发明的第三实施方式的有机光电转换元件的示意性剖面图。图4是本发明的第四实施方式的有机光电转换元件的示意性剖面图。其中，1、8基板，2第二电极，3、5、11功能层，4活性层，6第一电极，7密封材料层，9 波长转换层，10紫外线吸收层，100、200、300、400有机光电转换元件
具体实施例方式下面，对本发明将通过给出实施方式及例示物等而详细进行说明，然而本发明并不限定于以下所示的实施方式及例示物等，可以在不脱离本发明的主旨的范围中任意地变更后实施。而且，本发明中所谓“紫外线”是指波长为400nm以下的光。[1.概要]本发明的有机光电转换元件依次具有第一电极、能够因光的入射而产生电荷的活性层、第二电极、和能够将入射的紫外线转换为比所述紫外线波长更长的光而射出的波长转换层。所以，各层的排列顺序为第一电极、活性层、第二电极及波长转换层的顺序。通过具有波长转换层，本发明的有机光电转换元件可以将射入波长转换层的紫外线转换为更长波长的光(例如、可见光、近红外光、红外光等)，因此可以将属于活性层的劣化的一个原因的紫外线的能量作为用于活性层中的电荷产生的光能来利用。所以，本发明的有机光电转换元件能够以所述的被波长转换的紫外线的能量来提高光电转换效率。另外，本发明的有机光电转换元件也可以具有第一电极、活性层、第二电极、及波长转换层以外的层。例如，本发明的有机光电转换元件也可以在第二电极与波长转换层之间具有紫外线吸收层，还可以在第一电极与活性层之间具有功能层，还可以在活性层与第二电极之间具有功能层。此外，本发明的有机光电转换元件通常具有基板，具有在基板上层叠有构成本发明的有机光电转换元件的各层(例如第一电极、活性层、第二电极、波长转换层、紫外线吸收层及功能层等)的结构。
[2.基板]基板是作为本发明的有机光电转换元件的支承体发挥作用的构件。作为基板，通常使用在形成电极或形成有机材料的层时不会化学地发生变化的构件。作为基板的材料， 例如可以举出玻璃、塑料、高分子薄膜、硅等。而且，基板的材料既可以单独使用1种，也可以以任意的比率组合使用2种以上。通常作为基板使用透明或半透明的构件，然而也可以使用不透明的基板。但是，在使用不透明的基板的情况下，优选与该基板相反一侧的电极(即第一电极及第二电极中的远离不透明的基板的一方的电极)是透明或半透明的。[3.第一电极及第二电极]第一电极及第二电极当中，一方为阳极，另一方为阴极。为了使光易于进入位于第一电极及第二电极之间的活性层，优选第一电极及第二电极中的至少一方是透明或半透明的。本发明的有机光电转换元件中，由于通常是从第二电极侧照射光，可以将透过第二电极进入活性层的光中所含的紫外线进行波长转换，因此从有效地发挥本发明的效果的观点考虑，优选至少将第二电极设为透明或半透明。作为透明或半透明的电极的例子，可以举出导电性的金属氧化物膜、半透明的金属薄膜等。作为所述的透明或半透明的电极的材料的例子，可以举出使用氧化铟、氧化锌、 氧化锡、以及作为它们的复合体的铟锡氧化物(ΙΤ0)、铟锌氧化物(IZO)、NESA等导电性材料制作出的膜、或金、钼、银、铜等。尤其优选ΙΤ0、铟锌氧化物、氧化锡。另外，作为透明或半透明的电极的材料也可以使用有机材料。如果要举出可以作为电极的材料使用的有机材料的例子，则可以举出聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物等导电性高分子。作为不透明的电极的材料，例如可以举出金属、导电性高分子等。如果要举出其具体例，则可以举出锂、钠、钾、铷、铯、镁、钙、锶、钡、铝、钪、钒、锌、钇、铟、铈、钐、铕、铽、镱等金属、所述金属中的2种以上的合金、1种以上的所述金属与选自金、银、钼、铜、锰、钛、钴、 镍、钨及锡中的1种以上的金属的合金、石墨、石墨层间化合物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物等。如果要举出所述的合金的具体例，则可以举出镁-银合金、镁-铟合金、 镁-铝合金、铟-银合金、锂-铝合金、锂-镁合金、锂-铟合金、钙-铝合金等。而且，电极的材料既可以单独使用1种，也可以以任意的比率组合使用2种以上。第一电极及第二电极的厚度根据电极的材料的种类而不同，然而从使光的透过性良好的观点、以及将电阻抑制得很小的观点考虑，优选为500nm以下，更优选为200nm以下。 而且，虽然对于下限没有限制，然而通常为IOnm以上。如果要举出第一电极及第二电极的形成方法的例子，则例如可以举出真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、镀膜法等。另外，在例如利用导电性高分子来形成第一电极及第二电极的情况下，也可以利用涂布法来形成。[4.活性层]活性层是能够因光的入射而产生电荷的层，通常含有作为给电子性化合物的ρ型半导体和作为受电子性化合物的η型半导体。本发明的有机光电转换元件由于作为ρ型半导体及η型半导体中的至少一方，通常作为双方使用有机化合物，因此被称作“有机”光电转换元件。而且，P型半导体及η型半导体是根据所述的半导体的能级的能量水平相对地确定的。活性层中，可以认为因如下所示的要领而产生电荷。当射入活性层的光能由η型半导体及P型半导体的一方或双方吸收时，就会生成电子与空穴(hole)结合而成的激子。 当所生成的激子移动，到达η型半导体与P型半导体相邻的异质结界面时，因异质结界面中的各自的HOMO (最高被占轨道)能量及LUMO (最低空轨道)能量的差异而将电子与空穴分离，产生可以独立运动的电荷(电子及空穴)。因所产生的电荷分别向电极移动，而可以作为电能(电流)向本发明的有机光电转换元件的外部导出。只要是能够因光的入射而产生电荷的层，则活性层既可以是仅由1层构成的单层结构的层，也可以是具有2层以上的层的层叠结构的层。如果要举出活性层的层构成的例子，则可以举出如下所示的例子。但是，活性层的层构成并不限定于下述的例示。层构成(i)具有含有ρ型半导体的层和含有η型半导体的层的层叠结构的活性层。层构成(ii)含有ρ型半导体及η型半导体的单层结构的活性层。层构成(iii)具有含有ρ型半导体的层、含有ρ型半导体及η型半导体的层、和含有η型半导体的层的层叠结构的活性层。作为ρ型半导体，例如可以举出吡唑啉衍生物、芳基胺衍生物、芪衍生物、三苯基二胺衍生物、低聚噻吩及其衍生物、聚乙烯基咔唑及其衍生物、聚硅烷及其衍生物、在侧链或主链中具有芳香族胺的聚硅氧烷衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚苯乙炔及其衍生物、聚噻吩乙炔及其衍生物等。此外，作为合适的ρ型半导体，可以举出具有以下述结构式(1)表示的结构单元的有机高分子化合物。
权利要求
1.一种有机光电转换元件，其依次具有第一电极；能够因光的入射而产生电荷的活性层；第二电极；以及能够将入射的紫外线转换为比所述紫外线波长更长的光而射出的波长转换层。
2.根据权利要求1所述的有机光电转换元件，其中，所述第二电极与所述波长转换层之间还具有紫外线吸收层。
3.根据权利要求1所述的有机光电转换元件，其中，所述活性层与所述第二电极之间还具有能够将在所述活性层中产生的电荷向所述第二电极输送的功能层，所述功能层含有能够吸收紫外线的材料。
4.根据权利要求2所述的有机光电转换元件，其中，所述活性层与所述第二电极之间还具有能够将在所述活性层中产生的电荷向所述第二电极输送的功能层，所述功能层含有能够吸收紫外线的材料。
5.根据权利要求1所述的有机光电转换元件，其中，所述波长转换层是经过如下的工序形成的，所述工序将含有下述波长转换剂的液状组合物涂布在所述有机光电转换元件中与所述波长转换层相接的层上，所述波长转换剂能够将入射的紫外线转换为比所述紫外线波长更长的光而射出。
6.根据权利要求1所述的有机光电转换元件，其中，所述波长转换层含有无机荧光体。
7.一种有机光电转换元件，其特征在于，依次具有第一电极、能够因光的入射而产生电荷的活性层、第二电极、紫外线吸收层、和能够将入射的紫外线转换为比所述紫外线波长更长的光而射出的波长转换层，所述紫外线吸收层是经过如下工序形成的，所述工序将含有能够吸收紫外线的材料的液状组合物涂布在所述有机光电转换元件中与所述紫外线吸收层相接的层上。
全文摘要
本发明提供一种光电转换效率优异的有机光电转换元件。在有机光电转换元件(100)中，依次设置第一电极(6)、能够因光的入射而产生电荷的活性层(4)、第二电极(2)、和能够将入射的紫外线转换为比所述紫外线波长更长的光而射出的波长转换层(9)。
文档编号H01L51/42GK102576807SQ201080047490
公开日2012年7月11日 申请日期2010年10月26日 优先权日2009年10月30日
发明者加藤岳仁, 大西敏博 申请人:住友化学株式会社