專利名稱：有機光電轉(zhuǎn)換元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機光電轉(zhuǎn)換元件。
背景技術(shù)：
有機光電轉(zhuǎn)換元件與無機光電轉(zhuǎn)換元件等其它的元件相比，具有如下等優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單；可通過印刷進行制造等即可容易且廉價地進行制造。但是，光電轉(zhuǎn)換效率差妨礙有機光電轉(zhuǎn)換元件的實用化。作為有機光電轉(zhuǎn)換元件的光電轉(zhuǎn)換效率低的原因之一，可以舉在出構(gòu)成元件的活性層中，在P型半導(dǎo)體材料中存在混雜的不溶成分。在專利文獻1中，預(yù)先通過以硅膠作為填充材料的柱層析將作為ρ型半導(dǎo)體材料的化合物進行精制后，將其成膜來形成P型半導(dǎo)體層?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 國際公開第2008/044585號公報

發(fā)明內(nèi)容
但是，即使進行如專利文獻1那樣的利用硅膠的精制，也無法充分除去P型半導(dǎo)體材料中的不溶成分，有可能在有機光電轉(zhuǎn)換元件中產(chǎn)生漏電，難以提高光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明通過使用特定的吸附劑精制給電子性化合物，可得到具備無機化合物的含量為某一定的量以下的活性層的有機光電轉(zhuǎn)換元件，該有機光電轉(zhuǎn)換元件的光電轉(zhuǎn)換效率優(yōu)異。本發(fā)明提供下述的[1] [6]。[1] 一種有機光電轉(zhuǎn)換元件，其具備一對電極和位于所述一對電極之間且含有有機化合物的活性層，其中，所述活性層中所含的磷化合物、鈀化合物、鋁化合物、鐵化合物、鈣化合物、鉀化合物及鈉化合物的各自的無機化合物的量分別為30重量ppm以下。[2]根據(jù)上述[1]所述的有機光電轉(zhuǎn)換元件，其中，所述有機化合物為通過含有硅膠及氧化鋁的吸附劑而被精制的給電子性化合物。[3] 一種有機光電轉(zhuǎn)換元件，其具備一對電極和位于所述一對電極之間且含有有機化合物的活性層，所述活性層中所含的鈀化合物的量以鈀的量計為30重量ppm以下。[4] 一種有機光電轉(zhuǎn)換元件，其具備一對電極和位于所述一對電極之間且含有有機化合物的活性層，其中，所述活性層中所含的鈉化合物的量以鈉的量計為30重量ppm以下。[5] 一種有機光電轉(zhuǎn)換元件，其具備一對電極和位于所述一對電極之間且含有有機化合物的活性層，其中，
所述活性層中所含的鐵化合物的量以鐵的量計為30重量ppm以下。[6] 一種有機光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法，其為具備一對電極和位于所述一對電極之間且含有有機化合物的活性層的有機光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法，其中，所述方法含有以下步驟用含有硅膠及氧化鋁的吸附劑對作為所述有機化合物的給電子性化合物進行精制；由包含含有精制后的給電子性化合物的有機化合物的液體對所述活性層進行成膜。


圖1是表示本發(fā)明中的有機光電轉(zhuǎn)換元件的層構(gòu)成的一個例子的圖；圖2是表示本發(fā)明中的有機光電轉(zhuǎn)換元件的層構(gòu)成的其它的一個例子的圖；圖3是表示本發(fā)明中的有機光電轉(zhuǎn)換元件的層構(gòu)成的其它的一個例子的圖；圖4是表示實施例1及比較例1的各有機薄膜太陽能電池的電流-電壓特性的圖；圖5是表示實施例2及比較例2的各有機薄膜太陽能電池的電流-電壓特性的圖；圖6是表示比較例3的有機薄膜太陽能電池的電流-電壓特性的圖。符號說明10有機光電轉(zhuǎn)換元件20 基板32 第一電極34 第二電極40 活性層42第一活性層44第二活性層52第一中間層54第二中間層
具體實施例方式以下的說明所示的附圖中的各部件的比例尺有時與實際不同。另外，在有機光電轉(zhuǎn)換元件中也存在電極的引線等部件，但由于與本發(fā)明的說明沒有直接關(guān)系，因此省略記載及圖示。本發(fā)明的有機光電轉(zhuǎn)換元件的基本的構(gòu)成為具有一對電極和活性層的構(gòu)成。一對電極中的至少一方為透明或半透明。在有機光電轉(zhuǎn)換元件中，一對電極中的透明或半透明的電極通常為陽極。另外，在一對電極中，也可以不為透明或半透明的電極通常為陰極。有機光電轉(zhuǎn)換元件中的活性層的位置通常為一對電極之間?；钚詫涌梢詾橐粚?，但也可以為多層。另外，也可以在一對電極之間設(shè)置除活性層以外的層，有時在本說明書中將該層稱為中間層?；钚詫訛楹杏袡C化合物的層。作為有機化合物，可例示給電子性化合物(P型半導(dǎo)體)和受電子性化合物(η型半導(dǎo)體)?；钚詫涌梢詾閱螌?，也可以為多層重疊的層疊體。 作為活性層的形態(tài)，可例示用給電子性化合物形成的層(給電子性層)和用受電子性化合物形成的層(受電子性層)重疊而成的所謂的Pn異質(zhì)結(jié)型的活性層；混合給電子性化合物和受電子性化合物而形成有本體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的本體異質(zhì)結(jié)型的活性層等，本發(fā)明中的活性層可以為任一種形態(tài)。參照圖1 圖3對有機光電轉(zhuǎn)換元件的層構(gòu)成的例子進行說明。圖1 圖3分別是表示有機光電轉(zhuǎn)換元件的層構(gòu)成的例子的圖。以下，對圖1進行說明后，僅對圖2說明與圖1不同的方面，僅對圖3說明與圖1及圖2不同的方面。在圖1的例子中，在基板20上搭載在第一電極32及第二電極34之間夾持活性層 40而成的層疊體，構(gòu)成有機光電轉(zhuǎn)換元件10。在從基板20側(cè)進行采光的情況下，基板20 為透明或半透明。通常第一電極32及第二電極34中的至少一方為透明或半透明。在從基板20側(cè)進行采光的情況下，第一電極32為透明或半透明。第一電極32及第二電極34中的哪一個為陽極哪一個為陰極沒有特別限定。例如在從基板20側(cè)依次進行層疊來制造有機光電轉(zhuǎn)換元件10的情況下，若在陰極(例如，鋁等)的成膜中使用蒸鍍法，則有時優(yōu)選蒸鍍?yōu)楦亢蟮墓ば?。因此，在該例子的情況下，優(yōu)選第一電極32為陽極，第二電極34為陰極。另外，在該例子的情況下，鋁電極有時因厚度的設(shè)定而不易形成透明或半透明。因此，為了可以從基板20側(cè)進行采光，優(yōu)選基板20及第一電極32形成為透明或半透明。在圖2的例子中，活性層40由第一活性層42及第二活性層44這兩層構(gòu)成，為pn 異質(zhì)結(jié)型的活性層。第一活性層42及第二活性層44中的一層為受電子性層，另一層為給電子性層。在圖3的例子中，設(shè)有第一中間層52和第二中間層M。第一中間層52位于活性層40和第一電極32之間，第二中間層M位于活性層40和第二電極34之間。也可以僅設(shè)置第一中間層52和第二中間層M中的任一層。另外，在圖3中，雖然將各中間層以單層的形式進行描繪，但各中間層也可以由多層構(gòu)成。中間層也可以具有各種各樣的的功能。若假定第一電極32為陽極的情況，第一中間層52例如可以為空穴傳輸層、電子阻擋層、空穴注入層及具有其它的功能的層。此時，第二電極34為陰極，第二中間層討例如可以為電子傳輸層、電子阻擋層及具有其它的功能的層。相反，在將第一電極32作為陰極、第二電極34作為陽極的情況下，也可以根據(jù)該情況將中間層分別替換位置。本發(fā)明的有機光電轉(zhuǎn)換元件為上述有機光電轉(zhuǎn)換元件，即活性層中所含的無機化合物的量為30重量ppm以下的有機光電轉(zhuǎn)換元件。作為無機化合物，可例示磷化合物、鈀化合物、鋁化合物、鐵化合物、鈣化合物、鉀化合物、鈉化合物。作為本發(fā)明的形態(tài)，可以舉出活性層中所占的鈀化合物的量以鈀的量計為30重量ppm以下、含有鈉的化合物即鈉化合物的量以鈉的量計為30重量ppm以下及含有鐵的化合物即鐵化合物的量以鐵的量計為30重量ppm以下。關(guān)于活性層中所含的無機化合物的量，無機化合物中所含的無機元素(磷、鈀、 鋁、鐵、鈣、鉀及鈉)的各個元素的量為30重量ppm以下，優(yōu)選為10重量ppm以下，更優(yōu)選為1重量ppm以下。通過為30重量ppm以下，可減少有機光電轉(zhuǎn)換元件的電荷捕獲，可防止性能的降低，其結(jié)果可得到光電轉(zhuǎn)換效率優(yōu)異的有機光電轉(zhuǎn)換元件?；钚詫又泻械臒o機化合物的下限以無機化合物中所含的無機元素的合計量計沒有特別限定，但通常為0. 01 重量ppm以上。需要說明的是，在本發(fā)明中，單位“ppm”表示“重量ppm”?；钚詫訛楹杏袡C化合物的層。作為活性層中所含的有機化合物的例子，如上所述，可以舉出給電子性化合物及受電子性化合物的組合。給電子性化合物、受電子性化合物沒有特別限定，可以由這些化合物的能級的能量水平相對確定。作為給電子性化合物，例如可以舉出吡唑啉衍生物、芳胺衍生物、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、在側(cè)鏈或者主鏈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、聚亞苯基亞乙烯及其衍生物、聚亞噻吩亞乙烯及其衍生物等。其中，優(yōu)選低聚噻吩及其衍生物，更優(yōu)選為聚(3-己基噻吩)(P3HT)。另一方面，作為給電子性化合物，也優(yōu)選具有下述式(1)所示的構(gòu)成單元的化合物。[化學式1]
權(quán)利要求
1.一種有機光電轉(zhuǎn)換元件，其具備一對電極和位于所述一對電極之間且含有有機化合物的活性層，所述活性層中所含的磷化合物、鈀化合物、鋁化合物、鐵化合物、鈣化合物、鉀化合物及鈉化合物的各自的無機化合物的量分別為30重量ppm以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機光電轉(zhuǎn)換元件，其中，所述有機化合物為通過含有硅膠及氧化鋁的吸附劑而被精制的給電子性化合物。
3.一種有機光電轉(zhuǎn)換元件，其具備一對電極和位于所述一對電極之間且含有有機化合物的活性層，所述活性層中所含的鈀化合物的量以鈀的量計為30重量ppm以下。
4.一種有機光電轉(zhuǎn)換元件，其具備一對電極和位于所述一對電極之間且含有有機化合物的活性層，其中，所述活性層中所含的鈉化合物的量以鈉的量計為30重量ppm以下。
5.一種有機光電轉(zhuǎn)換元件，其具備一對電極和位于所述一對電極之間且含有有機化合物的活性層，其中，所述活性層中所含的鐵化合物的量以鐵的量計為30重量ppm以下。
6.一種有機光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法，其為具備一對電極和位于所述一對電極之間且含有有機化合物的活性層的有機光電轉(zhuǎn)換元件的制造方法，所述方法含有以下步驟用含有硅膠及氧化鋁的吸附劑對作為所述有機化合物的給電子性化合物進行精制；由包含含有精制后的給電子性化合物的有機化合物的液體，對所述活性層進行成膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種有機光電轉(zhuǎn)換元件，所述有機光電轉(zhuǎn)換元件具備一對電極和位于所述一對電極之間且含有有機化合物的活性層，其中，所述活性層中所含的磷化合物、鈀化合物、鋁化合物、鐵化合物、鈣化合物、鉀化合物及鈉化合物的各自的無機化合物的量為30重量ppm以下，所述有機光電轉(zhuǎn)換元件的光電轉(zhuǎn)換效率優(yōu)異。
文檔編號H01L51/42GK102576808SQ20108004752
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者加藤岳仁, 吉村研, 大西敏博 申請人:住友化學株式會社