专利名称：有机光电转换元件及有机光电转换模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及有机光电转换元件及有机光电转换模块。
背景技术：
光电转换元件为能够将光能转换为电能的元件，作为其例子，可列举出太阳能电池。作为代表的太阳能电池，已知有硅系太阳能电池。然而，硅系太阳能电池由于在制造工序中准备高真空环境及高压环境，因而制造成本高。因此，制造成本比硅系太阳能电池廉价的有机太阳能电池受到注目。然而，有机太阳能电池使用有机材料，因而容易由氧气、水、紫外线(UV)等导致有机材料劣化，与硅系太阳能电池相比存在寿命短的倾向。因此，为了在有机太阳能电池中实现长寿命化，进行了各种技术开发。例如在专利文献1中记载了如下构成为了阻挡氧气和水，有机光电转换元件设置表面保护层。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2004-165512号公报
发明内容
若设置表面保护层而阻挡浸入有机光电转换元件内的氧气和水，则能够抑制有机光电转换元件内的有机材料的由氧气和水而导致的劣化，延长有机光电转换元件的寿命。 然而，在专利文献1中记载的技术中，长寿命化不充分，期望进一步延长有机光电转换元件的寿命的技术。本发明是鉴于上述课题完成的，提供长寿命的有机光电转换元件及有机光电转换模块。本发明人为了解决上述课题进行了深入研究，结果发现通过设置具有包含无机材料的无机密封层、利用树脂形成的树脂层以及能够吸收紫外线的紫外线吸收层的阻挡层，能够保护有机光电转换元件不受氧气和水以及紫外线的影响，进一步活用树脂的特性， 能够保护有机光电转换元件不受外力的影响，从而完成本发明。SP，本发明如下所述。〔1〕一种有机光电转换元件，其为具有第一电极、第二电极、以及设置于上述第一电极与上述第二电极之间且能够利用光的入射产生电荷的活性层的有机光电转换元件，其中，在上述有机光电转换元件的表面具有阻挡层，所述阻挡层按照靠近上述活性层的顺序依次具有包含无机材料的无机密封层、利用树脂形成的树脂层以及紫外线吸收层。〔2〕根据〔1〕所述的有机光电转换元件，上述紫外线吸收层具有下述功能中的一方或双方，所述功能为阻挡所吸收的紫外线的功能以及使所吸收的紫外线波长转换为比上述紫外线波长更长的光的功能。〔3〕一种有机光电转换模块，其为具有元件组以及覆盖上述元件组的阻挡层的有机光电转换模块，上述元件组具有2个以上有机光电转换元件且上述2个以上有机光电转换元件是电连接的，上述有机光电转换元件具有第一电极、第二电极、以及设置于上述第一电极与上述第二电极之间且能够利用光的入射产生电荷的活性层，其中，上述阻挡层按照靠近上述有机光电转换元件的顺序依次具有包含无机材料的无机密封层、利用树脂形成的树脂层、以及紫外线吸收层。〔4〕根据〔1〕或〔2〕所述的有机光电转换元件，上述无机密封层、上述树脂层及上述紫外线吸收层是经过涂布工序而形成的。
图1 图1为本发明的一实施方式涉及的有机光电转换元件的截面示意图。图2 图2为示意地表示本发明的一实施方式涉及的有机光电转换模块的截面图。符号说明1 基板2:第一电极3 活性层4:第二电极5 基板6:阻挡层7 无机密封层8 树脂层9 紫外线吸收层10 支撑基板11 第一电极12 活性层13:第二电极14:有机光电转换元件15 元件组16:阻挡层17 无机密封层18 树脂层19 紫外线吸收层100:有机光电转换元件200:有机光电转换模块
具体实施例方式以下，对于本发明，例示实施方式和例示物等进行详细说明，但本发明并不限于以下示出的实施方式和例示物等，可以在不脱离本发明的要旨的范围内进行任意变更而实施。另外，本发明中“紫外线”是指波长为400nm以下的光。[1.概要]
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本发明的有机光电转换元件具有第一电极、第二电极、设置于上述第一电极与上述第二电极之间且能够利用光的入射产生电荷的活性层、以及设置于有机光电转换元件的表面的阻挡层。另外，上述阻挡层按照靠近上述活性层的顺序依次具有包含无机材料的无机密封层、利用树脂形成的树脂层、以及能够吸收紫外线的紫外线吸收层。无机密封层通常能够阻挡由有机光电转换元件的外部向内部浸入的氧气和水分。 另外，树脂层通常具有能够进一步提高上述的氧气和水分的阻挡作用。进一步，树脂层通常能够防止由有机光电转换元件的外部施加的外力作用到无机密封层而损伤无机密封层。另外，利用紫外线吸收层，通常能够防止由紫外线导致的树脂层、活性层及功能层所含的有机材料的劣化。因此，通过组合上述无机密封层、树脂层及紫外线吸收层，能够有效保护本发明的有机光电转换元件不受氧气、水、紫外线及外力的影响，因而成为能够长时间稳定地维持光电转换特性的长寿命的元件。另外，本发明的有机光电转换元件可以具有第一电极、活性层、第二电极、及阻挡层以外的层。例如，本发明的有机光电转换元件可以在第一电极与活性层之间具有功能层， 也可以在活性层与第二电极之间具有功能层。进一步，本发明的有机光电转换元件通常具有如下结构具有基板，并在基板上层叠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、及功能层
等) O[2.基板]基板是作为本发明的有机光电转换元件的支撑体起作用的部件。作为基板，通常使用在形成电极或形成有机材料的层时没有化学变化的部件。作为基板的材料，例如可列举出，玻璃、塑料、高分子薄膜、有机硅等。另外，基板的材料可以单独使用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部件，也可以使用不透明的基板。其中，在使用不透明的基板的情况下，与该基板相反侧的电极(即，第一电极和第二电极中，远离不透明的基板的一方的电极)优选为透明或半透明。[3.第一电极及第二电极]第一电极和第二电极中的一方为阳极、另一方为阴极。由于光容易进入到位于第一电极与第二电极之间的活性层，因而第一电极和第二电极中的至少一方优选为透明或半透明。本发明的有机光电转换元件中能够减弱透过阻挡层而进入到活性层的光所含的紫外线，因而在比活性层更近第一电极侧的表面设置阻挡层时，优选使第一电极为透明或半透明，在比活性层更近第二电极侧的表面设置阻挡层时，优选使第二电极为透明或半透明。作为透明或半透明的电极的例子，可列举出导电性的金属氧化物膜、半透明的金属薄膜等。作为上述的透明或半透明的电极的材料的例子，可列举出氧化铟、氧化锌、氧化锡、及这些的复合体即铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、使用NESA等导电性材料而制成的膜；金、钼、银、铜等。其中优选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可以使用有机材料。若列举能够作为电极的材料使用的有机材料的例子，可列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，例如可列举出，金属、导电性高分子等。若列举其具体例子，可列举出锂、钠、钾、铷、铯、镁、钙、锶、钡、铝、钪、钒、锌、钇、铟、铈、钐、铕、铽、镱等金属；上述金属中2个以上的合金；1种以上的上述金属与选自金、银、钼、铜、锰、钛、钴、镍、 钨及锡所组成的组中的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。若列举上述合金的具体例子，可列举出镁-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。另外，电极的材料可以单独使用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，从光的透过性良好的观点、以及抑制电阻到较小的观点出发，优选为500nm以下，更优选为200nm以下。另外，下限没有特别限定，通常为IOnm以上。若列举第一电极和第二电极的形成方法的例子，例如可列举出，真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、镀敷法等。另外，在通过例如导电性高分子形成第一电极和第二电极的情况下，可以通过涂布法形成。[4.活性层]活性层为能够利用光的入射而产生电荷的层，通常包含供电子性化合物即ρ型半导体和电子受容性化合物即η型半导体。本发明的有机光电转换元件由于作为P型半导体和η型半导体中的至少一方通常两方使用有机化合物，因而被称为“有机”光电转换元件。 另外，P型半导体和η型半导体由上述半导体的能级即能量水平相对确定。认为活性层中按照如下要点产生电荷。入射到活性层的光能由η型半导体和P型半导体中的一方或两方吸收时，生成电子与空穴(Hole)结合而成的激发子。所生成的激发子迁移，到达η型半导体与ρ型半导体邻接的异质结界面时，由于在异质结界面的各个 HOMO(最高被占轨道)能量和LUMO(最低空轨道)能量的不同，电子和空穴分离，产生能够独立活动的电荷(电子和空穴)。通过所产生的电荷分别向电极迁移，能够以电能(电流) 的形式取出到本发明的有机光电转换元件的外部。若为能够利用光的入射而产生电荷的层，则活性层可以为仅由1层组成的单层结构的层，也可以为具有2层以上的层的层叠结构的层。若列举活性层的层构成的例子，可列举出如下例子。其中，活性层的层构成并不限于下述例示。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型半导体和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型半导体和η型半导体的层、以及含有η型半导体的层的层叠结构的活性层。作为ρ型半导体，例如可列举出，吡唑啉衍生物、芳基胺衍生物、均二苯代乙烯衍生物、三苯基二胺衍生物、低聚噻吩及其衍生物、聚乙烯咔唑及其衍生物、聚硅烷及其衍生物、侧链或主链上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。进一步，作为适合的ρ型半导体，可列举出具有下述结构式(1)所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，其具有第一电极、第二电极、以及设置于所述第一电极与所述第二电极之间且能够利用光的入射而产生电荷的活性层，其中，在所述有机光电转换元件的表面具有阻挡层，所述阻挡层按照靠近所述活性层的顺序依次具有包含无机材料的无机密封层、利用树脂形成的树脂层、以及紫外线吸收层。
2.根据权利要求1所述的有机光电转换元件，其中，所述紫外线吸收层具有下述功能中的一方或双方，所述功能为阻挡所吸收的紫外线的功能以及使所吸收的紫外线波长转换为比所述紫外线波长更长的光的功能。
3.一种有机光电转换模块，其具有元件组以及覆盖所述元件组的阻挡层，所述元件组具有2个以上有机光电转换元件且所述2个以上有机光电转换元件是电连接的，所述有机光电转换元件具有第一电极、第二电极、以及设置于所述第一电极与所述第二电极之间且能够利用光的入射而产生电荷的活性层，其中，所述阻挡层按照靠近所述有机光电转换元件的顺序依次具有包含无机材料的无机密封层、利用树脂形成的树脂层以及紫外线吸收层。
4.根据权利要求1所述的有机光电转换元件，所述无机密封层、所述树脂层及所述紫外线吸收层是经过涂布工序而形成的。
全文摘要
本发明提供长寿命的有机光电转换元件。在具有第一电极(2)、第二电极(4)、以及设置于第一电极(2)与第二电极(4)之间且利用光的入射能够产生电荷的活性层(3)的有机光电转换元件(100)的表面设置阻挡层(6)，所述阻挡层(6)按照靠近活性层(3)的顺序依次具有包含无机材料的无机密封层(7)、利用树脂形成的树脂层(8)以及紫外线吸收层(9)。
文档编号H01L51/42GK102598340SQ201080048729
公开日2012年7月18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