JP2004165516A

JP2004165516A - 有機太陽電池

Info

Publication number: JP2004165516A
Application number: JP2002331296A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kono; 謙司河野; Mitsuo Yaguchi; 充雄矢口; Nobuhiro Ito; 宜弘伊藤; Masahiro Nakamura; 将啓中村; Atsushi Sakai; 淳阪井; Junji Adachi; 淳治安達
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-11-14
Filing date: 2002-11-14
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】より光電変換特性に優れた有機太陽電池を提供する。
【解決手段】正極１と負極２の間に、電子供与性有機化合物と化合物半導体粒子を含有して形成され光の照射によって電荷を発生する活性層３を設けた有機太陽電池に関する。負極２と活性層３との間に、活性層３に含有される化合物のイオン化ポテンシャルより大きなイオン化ポテンシャルを有する正孔阻止層４を設ける。活性層３に生成された正孔が負極２側へ移動することを活性層３と正孔阻止層４との界面で抑えることができ、正孔を正極１へと効率良く移動させて収集することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子供与性有機化合物と化合物半導体粒子を含有する活性層を正極と負極の間に設けて形成される有機太陽電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
産業の発展に伴いエネルギーの使用量が飛躍的に増加している。その中で地球環境に負荷を与えない、経済的で高性能な新しいクリーンエネルギーの生産技術の開発が求められている。そして太陽電池は無限にあるといってよい太陽光を利用することから、新しいエネルギー源として注目されている。
【０００３】
現在実用化されている太陽電池の大部分は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンを用いた無機太陽電池である。しかし、これら無機シリコン系の太陽電池は、その製造プロセスが複雑でコストが高いという欠点を有するため、一般家庭に広く普及するには至ってない。このような無機太陽電池の欠点を解消するため、簡単なプロセスで低コスト・大面積化が可能な有機材料を用いた有機太陽電池の研究が盛んになってきている。
【０００４】
従来研究されている有機太陽電池としては、ショットキー接合を有するもの（Ｊ．Ｈ．Ｓｃｈｏｎ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７７，２７７３（２０００））、Ｐ型とＮ型を積層した有機ヘテロ接合を有するもの（Ｐ．Ｐｅｕｍａｎｓ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７９，１２６（２００１）、特開平６−９３２５８号公報）、Ｐ型とＮ型をブレンドした有機バルクヘテロ接合を有するもの（Ｓ．Ｅ．Ｓｈａｈｅｅｎ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７８，８４１（２００１））などがある。これらの有機太陽電池は比較的高い変換効率を示すものであるが、これらで検討されているセルの面積は数ｍｍ^２と非常に小さいものであり、一般に面積が大きくなると効率が悪くなるといわれている。また、基本的に有機材料を用いていることにより、シリコン等無機材料とは異なり、光励起により生成した正孔−電子対の解離度や電極までキャリアを運ぶ移動度が低いという有機材料特有の課題がある。
【０００５】
このような有機材料特有の課題を克服するものとして、電子供与体である導電性有機化合物、特に導電性高分子と、電子受容体である化合物半導体粒子とを混合した活性層を含む有機太陽電池が提供されている（非特許文献１参照）。
【０００６】
このものは、導電性高分子に、より電子移動度の高い化合物半導体を混合させることにより、これまでの有機太陽電池で問題となっているキャリアの移動度を改善した太陽電池である。また、この有機太陽電池では、生成した電子と正孔の分離が導電性高分子−化合物半導体間で起こるため、キャリアの再結合による失活を抑制できる。その上、化合物半導体のナノ粒子を用いることにより、導電性高分子との界面の面積が増加して、電子−正孔解離確率が増加する特徴を有している。このように、導電性高分子と化合物半導体ナノ結晶を混合した活性層を含む有機太陽電池は、一般家庭に普及しうる太陽電池として非常に有望である。
【０００７】
【非特許文献１】
ＷｅｎｄｙＵ．Ｈｕｙｎｈ，ＪａｎｋｅＪ．Ｄｉｔｔｍｅｒ，Ａ．ｐａｕｌＡｌｉｖｉｓａｔｏｓ、「ＨｙｂｒｉｄＮａｎｏｒｏｄ−ＰｏｌｙｍｅｒＳｏｌａｒＣｅｌｌｓ」、ＳＣＩＥＮＣＥ、ＡＭＥＲＩＣＡＮＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮＦＯＲＴＨＥＡＤＶＡＮＣＥＭＥＮＴＯＦＳＣＩＥＮＣＥ、２００２年３月２９日、第２９５巻、第５５６４号、ｐ２４２５−２４２７
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現状では、有機太陽電池の変換効率はシリコン系の無機太陽電池に比べかなり低く、実用的な太陽電池にまでは至っていない。その一つの原因として、太陽電池が最適な構造を取っていないため、活性層で効率よく生成、解離した正孔及び電子が、それぞれ望むようには電極まで到達しない。すなわち正孔が正極だけでなく負極側へも移動し、また電子が負極だけでなく正極側へも移動してしまうということが考えられる。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、より光電変換特性に優れた有機太陽電池を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記変換効率の向上という目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、電子供与性有機化合物、特に導電性高分子と、電子受容体である化合物半導体粒子とを混合した活性層のみを正極と負極の間に設けるのではなく、負極と活性層の間に、活性層に含有する電子供与性有機化合物及び化合物半導体粒子のイオン化ポテンシャルより大きなイオン化ポテンシャルを有する正孔阻止層を設けることにより、さらに、活性層と正極の間に活性層に含有する電子供与性有機化合物の電子親和力より小さな電子親和力を有する電子阻止層を設けることにより、上記目的を達成できることを見出して、本発明を完成するに至ったものである。
【００１１】
すなわち本発明の請求項１に係る有機太陽電池は、正極と負極の間に、電子供与性有機化合物と化合物半導体粒子を含有して形成され光の照射によって電荷を発生する活性層を設けた有機太陽電池において、負極と活性層との間に、活性層に含有される化合物半導体粒子のイオン化ポテンシャルより大きなイオン化ポテンシャルを有する正孔阻止層を設けて成ることを特徴とするものである。
【００１２】
また請求項２の発明は、請求項１において、正孔阻止層のイオン化ポテンシャルが、化合物半導体粒子のイオン化ポテンシャルより、０．１〜２．０ｅＶ大きいことを特徴とするものである。
【００１３】
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、正孔阻止層のイオン化ポテンシャルが、活性層に含有される電子供与性有機化合物のイオン化ポテンシャルよりも大きいことを特徴とするものである。
【００１４】
また請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、正極と活性層との間に、活性層に含有される電子供与性有機化合物の電子親和性より小さな電子親和性を有する電子阻止層を設けて成ることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態の一例を示すものであり、基板１０の表面上に透明導電膜からなる正極１を設け、正極１の表面上に正孔輸送層１１を介して、電子供与性有機化合物と化合物半導体粒子を含有する活性層３を設け、この活性層３の表面上に正孔阻止層４を介して負極２を設けた積層構造に形成してある。そして、透明な基板１０及び正極１を透過して活性層３に光が照射されることによって発生する電荷は、正孔が正極１に移動すると共に電子が負極２に移動することによって、各電極１，２から取り出されるものである。
【００１７】
ここで、上記の基板１０、正極１、負極２、正孔輸送層１１、活性層３の電子供与性有機化合物及び化合物半導体粒子としては、既知のものを用いることができる。
【００１８】
すなわち、上記基板１０は、光透過性を有するものであり、無色透明の他に、多少着色されているものであっても、すりガラス状のものであってもよい。例えば、ソーダライムガラスや無アルカリガラスなどの透明ガラス板や、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、エポキシ樹脂等の樹脂、フッ素系樹脂等から任意の方法によって作製されたプラスチックフィルムやプラスチック板などを用いることができる。またさらに、基板１内に基板１の母材と屈折率が異なる粒子、粉体、泡等を含有させることによって、光拡散効果を有するように形成したものも使用することができる。
【００１９】
また上記正極１は、電池の活性層３内で発生した正孔を効率よく収集するための電極であり、仕事関数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、仕事関数が４ｅＶ以上のものを用いるのがよい。このような電極材料としては、具体的には金などの金属、ＣｕＩ、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ＳｎＯ_２、ＡＺＯ、ＩＺＯ、ＧＺＯ等の導電性透明材料を挙げることができる。正極１は、例えば、これらの電極材料を基板１０の表面に真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等の方法により薄膜に形成することによって作製することができる。また、正極１を透過させて活性層３に光を到達させるためには、正極１の光透過率を７０％以上にすることが好ましい。さらに、正極１のシート抵抗は数百Ω／□以下であることが好ましく、特に好ましくは１００Ω／□以下である。正極１の膜厚は、正極１の光透過率、シート抵抗等の特性を上記のように制御するために、材料により異なるが、５００ｎｍ以下に設定するのが好ましく、より好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲である。
【００２０】
また、上記負極２は、活性層３中に発生した電子を効率良く収集するための電極であり、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、仕事関数が５ｅＶ以下のものであることが好ましい。このような負極２の電極材料としては、アルカリ金属、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属、希土類等、およびこれらと他の金属との合金、例えばナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、Ａｌ／ＬｉＦ混合物などを挙げることができる。また、アルミニウム、Ａｌ／Ａｌ_２Ｏ_３混合物なども使用可能である。さらに、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、あるいは金属酸化物を負極２の下地として用い、さらに上記の仕事関数が５ｅＶ以下である材料（あるいはこれらを含有する合金）を１層以上積層して負極２を形成するようにしてもよい。例えば、アルカリ金属／Ａｌの積層、アルカリ金属のハロゲン化物／アルカリ土類金属／Ａｌの積層、Ａｌ_２Ｏ_３／Ａｌの積層などを例として挙げることができる。また、ＩＴＯやＩＺＯなどに代表される透明電極で負極２を形成し、負極２側からも光を入射させる構成にしても良い。
【００２１】
負極２は、例えば、これらの電極材料を真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により、薄膜に形成することによって作製することができる。さらに負極２上に、Ａｌ等の金属をスパッタリングで積層したり、フッ素系化合物、フッ素系高分子、その他の有機分子、高分子等を蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、プラズマ重合、塗布した後の紫外線硬化、熱硬化その他の方法で薄膜として積層したりすることも可能である。
【００２２】
また、上記正孔輸送層１１を構成する正孔輸送材料としては、正孔を輸送する能力を有し、活性層３からの正孔移動効果を有するとともに、正極１に対して優れた正孔移動効果を有し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物が好ましい。具体的にはフタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）等の芳香族ジアミン化合物、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、及びポリビニルカルバゾール、ポリシラン、ポリエチレンジオキサイドチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の導電性高分子等の高分子材料を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００２３】
さらに、上記活性層３に用いる電子供与性有機化合物としては、フタロシアニン系顔料、インジゴ、チオインジゴ系顔料、キナクリドン系顔料、メロシアニン化合物、シアニン化合物、スクアリウム化合物、また有機電子写真感光体に用いられる電荷移動剤、電気伝導性有機電荷移動錯体、更には導電性高分子も用いることができる。
【００２４】
フタロシアニン系顔料としては、中心金属がＣｕ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｆｅ、Ｍｇ等の２価のもの、無金属フタロシアニン、アルミニウムクロロフタロシアニン、インジウムクロロフタロシアニン、ガリウムクロロフタロシアニン等のハロゲン原子が配位した３価金属のフタロシアニン、その他バアナジルフタロシアニン、チタニルフタロシアニン等の酸素が配位したフタロシアニン等があるが、特にこれに限定されるものではない。
【００２５】
電荷移動剤としては、ヒドラジン化合物、ピラゾリン化合物、トリフェニルメタン化合物、トリフェニルアミン化合物等があるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００２６】
電気伝導性有機電荷移動錯体としては、テトラチオフルバレン、テトラフェニルテトラチオフラバレン等があるが特にこれに限定されるものではない。
【００２７】
導電性高分子としては、ポリ（３−アルキルチオフェン）、ポリパラフェニレンビニレン誘導体など、トルエン等の有機溶媒に可溶なものを挙げることができるが、特にこれに限定されるものではない。
【００２８】
また、上記活性層３に用いる電子受容体である化合物半導体粒子としては、化合物半導体ナノ結晶を用いるのが望ましい。ここで、ナノ結晶とは、サイズが１〜１００ｎｍであるものである。また、ナノ結晶の形状にはロッド状、球状、テトラポッド状が含まれる。具体的な材料としてはＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ等のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体結晶、ＺｎＯ、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等の酸化物半導体結晶、ＣｕＩｎＳｅ_２、ＣｕＩｎＳ_２等を挙げることができるが、特にこれに限定されるものではない。
【００２９】
そして上記の図１の有機太陽電池にあって、活性層３と負極２の間に設けた正孔阻止層４は、活性層３に含有される化合物半導体粒子のイオン化ポテンシャルより大きなイオン化ポテンシャルを持つように形成してある。従って、活性層３に含有される化合物半導体粒子で形成された正孔は、活性層３と正孔阻止層４との界面で負極２側へ移動することが抑えられ、電子供与性有機化合物へ効率良く移動して、さらに正極１へと効率良く移動し、正極１に正孔を効率よく収集して取り出すことができるものであり、変換効率に優れた有機太陽電池を得ることができるものである。
【００３０】
正孔阻止層４のイオン化ポテンシャルは、活性層３の化合物半導体粒子のイオン化ポテンシャルより０．１〜２．０ｅＶの範囲で大きいことが望ましい。正孔阻止層４と活性層３の化合物半導体粒子とのイオン化ポテンシャルの差をこの範囲に設定することによって、有機太陽電池の変換効率をより高くすることができるものである。
【００３１】
また、正孔阻止層４は、活性層３に含有される電子供与性有機化合物よりも大きなイオン化ポテンシャルを持つように形成してある。従って、活性層３に含有される電子供与性化合物で形成された正孔は、活性層３と正孔阻止層４との界面で負極２側への移動が抑えられ、正極１へと効率良く移動して、正極１に正孔を効率よく収集して取り出すことができるものであり、変換効率に優れた有機太陽電池を得ることができるものである。正孔阻止層４と活性層３の電子供与性有機化合物とのイオン化ポテンシャルの差は特に限定されるものではないが、正孔阻止層４のイオン化ポテンシャルが活性層３の電子供与性有機化合物のイオン化ポテンシャルより０．１〜２．５ｅＶの範囲で大きいことが望ましい。
【００３２】
上記のような活性層３と負極２の間に設ける正孔阻止層４に用いられる材料としては、例えば、バソクプロイン、バソフェナントロリン、及びそれらの誘導体、ＴＰＢｉ、シロール化合物、トリアゾール化合物などを挙げることができるが、活性層４に含まれる電子供与性有機化合物や化合物半導体粒子のイオン化ポテンシャルより大きいものであれば、これらに限定されるものでない。またここに挙げた正孔阻止層４に用いる材料は、電子移動度が１０^−５ｃｍ^２／Ｖｓ以上であるので、電子移動特性が優れており、負極２に電子を効率に移動させて変換効率が高い有機太陽電池とすることが可能になるものである。またこれら以外に、例えばトリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、ビス（４−メチル−８−キノリナ−ト）アルミニウム錯体、オキサジアゾール化合物、ジスチリルアリレーン誘導体、シロール化合物、ＴＰＢＩ（２，２’，２”−（１，３，５−ベンゼントリル）トリス−［１−フェニル−１Ｈ−ベンツイミダゾール］）なども用いることができる。
【００３３】
図２は本発明の他の実施の形態の一例を示すものであり、図１の構成に加えて、正極１と活性層３との間に電子阻止層５を設けた積層構造に形成してある。ここの電子阻止層５は、活性層３に含有される電子供与性有機化合物の電子親和力より小さな電子親和力を有するように形成してある。従って、活性層３に含有される電子供与性有機化合物で形成された電子は、電子阻止層５と活性層３の界面で正極１側への移動が抑えられ、化合物半導体粒子へ効率良く移動して、さらに負極２へと効率良く移動し、負極２に電子を効率よく収集して取り出すことができるものであり、変換効率に優れた有機太陽電池を得ることができるものである。電子阻止層５と活性層３の電子供与性有機化合物との電子親和力の差は特に限定されるものではないが、電子阻止層５の電子親和力が活性層３の電子供与性有機化合物の電子親和力より０．１〜２．０ｅＶの範囲で小さいことが望ましい。
【００３４】
上記のような活性層３と正極１の間に設ける電子阻止層５を形成する材料としては、電子の移動を防止し、さらに正孔を輸送する能力を有し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物を用いるのが好ましく、上記の正孔輸送層１１としての機能を有していても構わない。すなわち、正孔輸送層１１に用いられる材料で、活性層３に含有される電子供与性有機化合物の電子親和力より小さな電子親和力を有している場合には、正孔輸送層１１は電子阻止層５としても機能する。従って、図２の実施の形態では、電子阻止層５の正極１側に正孔輸送層１１を積層しているが、電子阻止層５に正孔輸送層１１を兼用させて一層に形成することも可能である。
【００３５】
電子阻止層５の材料として具体的には、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）等の芳香族ジアミン化合物、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、４，４’，４”トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、及びポリビニルカルバゾール、ポリシラン、ポリエチレンジオキシチオフェン：ポリスチレンスルフォネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）等の導電性高分子などの高分子材料を挙げることができるが、活性層３に含有される電子供与性有機化合物の電子親和力より小さな電子親和力を有する材料であればこれらに限定されるものではない。
【００３６】
【実施例】
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００３７】
（実施例１）
厚み０．７ｍｍのガラス基板１０上に、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）をスパッタしてシート抵抗７Ω／□の正極１を形成したＩＴＯガラス（三谷真空社製）を用いた。そしてまずこれをアセトン、純水、イソプロピルアルコールで１５分間超音波洗浄し、乾燥させた後、さらにＵＶオゾン洗浄した。
【００３８】
次にこのＩＴＯガラス基板をスピンコーティング装置にセツトし、正極１の上に、ポリエチレンジオキシチオフェン：ポリスチレンスルフォネート（「ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ」と略す、電子親和力：３．０ｅＶ；アルドリッチ社製）をスピンコーティングして膜厚１００ｎｍの電子阻止層５（正孔輸送層を兼用）を形成した。
【００３９】
次に、電子阻止層５の上に、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（「Ｐ３ＨＴ」と略す、電子親和力：３．２ｅＶ、イオン化ポテンシャル：５．４ｅＶ）とＣｕＩｎＳ_２（「ＣＩＳ」と略す、電子親和力：４．１ｅＶ、イオン化ポテンシャル：５．６ｅＶ）ナノ粒子とを１：９の質量比で混合したピリジン−クロロホルム溶液をスピンコーティングし、膜厚２００ｎｍの活性層３を形成した。
【００４０】
次に活性層３の上に、バソクプロイン（「ＢＣＰ」と略す、（株）同仁化学研究所製、イオン化ポテンシャル：７．０ｅＶ）をコーティングして膜厚１０ｎｍの正孔阻止層４を形成し、さらに活性層３の上に膜厚１５０ｎｍのＡｌ（仕事関数４．２ｅＶ）を真空蒸着法で設けて負極２を形成した。
【００４１】
この後、これらの各層を蒸着して形成したＩＴＯガラスを露点−７６℃以下のドライ窒素雰囲気のグローブボックスに大気に曝露することなく搬送した。一方、通気性を有する袋に吸水剤として酸化バリウムの粉末を入れてこれをガラス製の封止板に粘着剤で貼り付けると共に封止板の外周部に紫外線硬化樹脂製のシール剤を塗布したものを予め用意した。そしてグローブボックス内においてＩＴＯガラスに封止板をシール剤で貼り合わせ、ＵＶ照射してシール剤を硬化させることによって、封止板で封止した有機太陽電池を得た。
【００４２】
（実施例２）
実施例１において、正孔阻止層４を２，２’，２”−（１，３，５−ベンゼントリル）トリス−［１−フェニル−１Ｈ−ベンツイミダゾール］（「ＴＰＢＩ」と略す、イオン化ポテンシャル：６．２ｅＶ）で形成するようにしたこと以外、実施例１と同様にして有機太陽電池を得た。
【００４３】
（実施例３）
実施例１において、電子阻止層５を４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（「ｍ−ＭＴＤＡＴＡ」と略す、電子親和力：１．９ｅＶ）で形成するようにしたこと以外、同様にして有機太陽電池を得た。
【００４４】
（比較例１）
実施例１において、正孔阻止層４を設けず、それ以外実施例１と同様にして有機太陽電池を得た。
【００４５】
（比較例２）
実施例１において、正孔阻止層４を、銅フタロシアニン（「ＣｕＰｃ」と略す、イオン化ポテンシャル：５．３ｅＶ）で形成するようにしたこと以外、実施例１と同様にして有機太陽電池を得た。
【００４６】
上記の実施例１〜実施例３及び比較例１〜比較例２で作製した有機太陽電池を電源（ＫＥＹＴＨＬＥＹ２３６モデル）に接続し、１００ｍＷ／ｃｍ^２の強度のソーラーシミュレーター（山下電装社製）を用いて、有機太陽電池の変換効率を測定した。そして測定結果を、比較例１の値を「１．００」とした相対値で表１に示す。尚、表１においてイオン化ポテンシャルを「ＩＰ」、電子親和力を「Ａｆ」と略記する。
【００４７】
【表１】

【００４８】
表１にみられるように、各実施例のように、活性層３の電子供与性有機化合物や化合物半導体粒子より大きいイオン化ポテンシャルの正孔阻止層４を設けることによって、変換効率が向上することが確認される。
【００４９】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に係る有機太陽電池は、正極と負極の間に、電子供与性有機化合物と化合物半導体粒子を含有して形成され光の照射によって電荷を発生する活性層を設けた有機太陽電池において、負極と活性層との間に、活性層に含有される化合物半導体粒子のイオン化ポテンシャルより大きなイオン化ポテンシャルを有する正孔阻止層を設けたので、光の照射で活性層に生成された正孔は、活性層と正孔阻止層との界面で負極側へ移動することが抑えられ、正極へと効率良く移動させて収集することができるものであり、有機太陽電池の変換効率を高めることができるものである。
【００５０】
また請求項２の発明は、請求項１において、正孔阻止層のイオン化ポテンシャルが、化合物半導体粒子のイオン化ポテンシャルより、０．１〜２．０ｅＶ大きいので、有機太陽電池の変換効率をより高くすることができるものである。
【００５１】
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、正孔阻止層のイオン化ポテンシャルが、活性層に含有される電子供与性有機化合物のイオン化ポテンシャルよりも大きいので、光の照射で活性層に生成された正孔は、活性層と正孔阻止層との界面で負極側へ移動することが抑えられ、正極へと効率良く移動させて収集することができるものであり、有機太陽電池の変換効率を高めることができるものである。
【００５２】
また請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、正極と活性層との間に、活性層に含有される電子供与性有機化合物の電子親和性より小さな電子親和性を有する電子阻止層を設けたので、光の照射で活性層に生成された電子は、電子阻止層と活性層の界面で正極側への移動が抑えられ、正極へと効率良く移動させて電子を効率よく収集することができるものであり、有機太陽電池の変換効率を高めることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１正極
２負極
３活性層
４正孔阻止層
５電子阻止層

Claims

正極と負極の間に、電子供与性有機化合物と化合物半導体粒子を含有して形成され光の照射によって電荷を発生する活性層を設けた有機太陽電池において、負極と活性層との間に、活性層に含有される化合物半導体粒子のイオン化ポテンシャルより大きなイオン化ポテンシャルを有する正孔阻止層を設けて成ることを特徴とする有機太陽電池。
正孔阻止層のイオン化ポテンシャルが、化合物半導体粒子のイオン化ポテンシャルより、０．１〜２．０ｅＶ大きいことを特徴とする請求項１に記載の有機太陽電池。
正孔阻止層のイオン化ポテンシャルが、活性層に含有される電子供与性有機化合物のイオン化ポテンシャルよりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の有機太陽電池。
正極と活性層との間に、活性層に含有される電子供与性有機化合物の電子親和性より小さな電子親和性を有する電子阻止層を設けて成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機太陽電池。