專利名稱：光電轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用包含有機(jī)材料的半導(dǎo)體的光電轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
作為將光能轉(zhuǎn)換成電能的光電轉(zhuǎn)換裝置，已知單晶或多晶等結(jié)晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池以及使用CIGS(Cu(In，Ga)Se2)等的化合物半導(dǎo)體太陽能電池。這些太陽能電池雖然已在廣泛地普及，但是在成本方面等有多個問題，因此期待著能夠以低成本制造的太陽能電池。作為該太陽能電池之一，已提出了使用有機(jī)半導(dǎo)體的太陽能電池。作為有機(jī)半導(dǎo)體太陽能電池，除了染料敏化太陽能電池以外，還已知薄膜型太陽 能電池。作為薄膜型太陽能電池，例如，有具有pin結(jié)結(jié)構(gòu)的薄膜型太陽能電池，其使用呈現(xiàn)P型半導(dǎo)體特性的酞菁(簡稱H2Pc)、呈現(xiàn)η型半導(dǎo)體特性的二萘嵌苯顏料(Me-PTC)以及它們的共蒸鍍層(參照非專利文獻(xiàn)I)。因?yàn)楸∧ば吞柲茈姵夭恍枰糜谌玖厦艋柲茈姵氐碾娊赓|(zhì)，所以具有容易控制產(chǎn)率或長期可靠性的優(yōu)點(diǎn)。非專利文獻(xiàn)I MHiramoto，H.Fujiwaraj M. Yokoyama. Three-layered organic solar cell with a photoactiveinterlayer of codeposited pigments. Appl. Phys. Lett. , 58. 1062-1064. 1991。但是，使用有機(jī)材料的薄膜型太陽能電池有其轉(zhuǎn)換效率比硅類或其他化合物半導(dǎo)體類太陽能電池低的問題。作為薄膜型太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率不得到提高的理由之一，有窗口層中的光吸收損失。在窗口層中也吸收光而出現(xiàn)激子，但是其在有機(jī)半導(dǎo)體中的擴(kuò)散距離非常短，而在到達(dá)結(jié)(junction)之前容易失活。就是說，因?yàn)閷?shí)質(zhì)上不能利用在窗口層中吸收的光，所以優(yōu)選利用高透光性材料形成窗口層。另外，因?yàn)橛糜诖翱趯拥默F(xiàn)有的有機(jī)半導(dǎo)體的電阻高，所以不得不減薄膜厚度。因此，有因灰塵等而在表面電極與背面電極之間容易發(fā)生短路的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的一個方式的目的之一是提供一種窗口層中的光吸收損失少的光電轉(zhuǎn)換裝置。另外，本發(fā)明的一個方式的目的之一是提供一種在上下電極之間不容易發(fā)生短路的光電轉(zhuǎn)換裝置。本說明書所公開的本發(fā)明的一個方式涉及一種具有通過有機(jī)化合物及無機(jī)化合物形成的P型透光半導(dǎo)體作為窗口層的光電轉(zhuǎn)換裝置。本說明書所公開的本發(fā)明的一個方式是一種光電轉(zhuǎn)換裝置，包括第一電極；形成在第一電極上的第一半導(dǎo)體層；形成在第一半導(dǎo)體層上的第二半導(dǎo)體層；形成在第二半導(dǎo)體層上的第三半導(dǎo)體層；以及形成在第三半導(dǎo)體層上的第二電極，其中第一半導(dǎo)體層是包含有機(jī)化合物及無機(jī)化合物的透光半導(dǎo)體層，并且第二半導(dǎo)體層及第三半導(dǎo)體層是包含有機(jī)化合物的半導(dǎo)體層。另外，本說明書等中的“第一”、“第二”等序數(shù)詞是為了避免構(gòu)成要素的混同而附加上的，不是為了限定順序或數(shù)量而附加上的。上述第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電型可以為P型，上述第二半導(dǎo)體層的導(dǎo)電型可以為i型，上述第三半導(dǎo)體層的導(dǎo)電型可以為η型。本說明書所公開的本發(fā)明的另一個方式是一種光電轉(zhuǎn)換裝置，包括第一電極；形成在第一電極上的第一半導(dǎo)體層；形成在第一半導(dǎo)體層上的第二半導(dǎo)體層；形成在第二半導(dǎo)體層上的第三半導(dǎo)體層；形成在第三半導(dǎo)體層上的第四半導(dǎo)體層；以及形成在第四半導(dǎo)體層上的第二電極，其中第一半導(dǎo)體層是包含有機(jī)化合物及無機(jī)化合物的透光半導(dǎo)體層，并且第二半導(dǎo)體層、第三半導(dǎo)體層以及第四半導(dǎo)體層是包含有機(jī)化合物的半導(dǎo)體層。上述第一半導(dǎo)體層及上述第二半導(dǎo)體層的導(dǎo)電型可以為P型，上述第三半導(dǎo)體層·的導(dǎo)電型可以為i型，上述第四半導(dǎo)體層的導(dǎo)電型可以為η型。另外，作為上述第一半導(dǎo)體層所包含的有機(jī)化合物，可以使用芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳烴、高分子化合物以及包含二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架的雜環(huán)化合物中的任一種。另外，作為上述第一半導(dǎo)體層所包含的無機(jī)化合物，可以使用氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鑰、氧化鶴、氧化猛、氧化錸和氧化鈦中的任一種。通過使用本發(fā)明的一個方式，可以減少窗口層中的光吸收損失，從而可以提供轉(zhuǎn)換效率高的光電轉(zhuǎn)換裝置。另外，可以提供在上下電極之間不容易發(fā)生短路的光電轉(zhuǎn)換裝置。


圖1A和IB是說明本發(fā)明的一個方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面 圖2是說明本發(fā)明的一個方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面 圖3是比較現(xiàn)有的窗口層材料和本發(fā)明的一個方式的窗口層材料的透光率的 圖4是說明本發(fā)明的一個方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。但是，本發(fā)明不局限于以下說明，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個事實(shí)就是其方式和詳細(xì)內(nèi)容可以被變換為各種形式。另外，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在以下所示的實(shí)施方式所記載的內(nèi)容中。在用于說明實(shí)施方式的所有附圖中，有時以同一符號表示同一部分或具有類似功能的部分，而省略其重復(fù)說明。實(shí)施方式I
在本實(shí)施方式中，說明本發(fā)明的一個方式的光電轉(zhuǎn)換裝置。在本說明書中，η型半導(dǎo)體是指具有電子施主特性的半導(dǎo)體，而P型半導(dǎo)體是指具有電子受主特性的半導(dǎo)體。另外，就上述半導(dǎo)體而言，這二者都是包含有機(jī)材料而構(gòu)成的。圖1A是本發(fā)明的一個方式的光電轉(zhuǎn)換裝置的截面圖的一個例子。該光電轉(zhuǎn)換裝置包括透光襯底100上的第一電極110 ;第一半導(dǎo)體層131 ;第二半導(dǎo)體層132 ;第三半導(dǎo)體層133 ;以及第二電極120。作為透光襯底100，例如，可以使用玻璃襯底。另外，在本實(shí)施方式中，說明將透光導(dǎo)電膜用于第一電極110而將襯底100—側(cè)用作受光面的例子，但是只要將透光導(dǎo)電膜用于第二電極120，就可以將第二電極120 —側(cè)用作受光面。另外，只要將透光導(dǎo)電膜用于第一電極110和第二電極120的雙方，就可以將兩面用作受光面。另外，在只將第二電極120—側(cè)用作受光面時，襯底100也可以不需要透光性。另外，本發(fā)明不局限于圖示的結(jié)構(gòu)，也可以采用交換第一半導(dǎo)體層131和第三半導(dǎo)體層133的結(jié)構(gòu)。另外，如圖2所示，也可以設(shè)置第一電極110與第一半導(dǎo)體層131之間的第一緩沖層141及第二電極120與第三半導(dǎo)體層133之間的第二緩沖層142。該緩沖層發(fā)揮對半導(dǎo)體層與電極之間的接觸特性進(jìn)行改良的效果，而可以使用具有導(dǎo)電性或半導(dǎo)體特性的氧化鋅、氧化鎳、氧化鑰等金屬氧化物、聚乙撐二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸鹽(簡稱PEDOT / PSS)等導(dǎo)電高分子。另外，也可以采用設(shè)置有第一緩沖層141和第二緩沖層142中的任何一方的結(jié)構(gòu)。另外，第一緩沖層141和第二緩沖層142也可以使用不同的材料。另外，圖1B示出對第一電極110的表面進(jìn)行了凹凸加工的例子。第一半導(dǎo)體層 131、第二半導(dǎo)體層132、第三半導(dǎo)體層133以及第二電極120如附圖所示那樣成為反映了第一電極110的表面凹凸的形狀。入射光在被進(jìn)行了凹凸加工的面上多重反射，且光傾斜地進(jìn)入到光電轉(zhuǎn)換區(qū)內(nèi)，因此光路長度增大。另外，也可以產(chǎn)生背面反射光在表面全反射的所謂陷光效果(light trapping effect)。另外，作為上述透光導(dǎo)電膜，例如可以使用銦錫氧化物、包含硅的銦錫氧化物、包含鋅的氧化銦、氧化鋅、包含鎵的氧化鋅、包含鋁的氧化鋅、氧化錫、包含氟的氧化錫、包含銻的氧化錫或石墨烯等。另外，透光導(dǎo)電膜不局限于單層，而也可以為不同膜的疊層。第一半導(dǎo)體層131可以使用具有P型導(dǎo)電型的透光半導(dǎo)體層。另外，本發(fā)明的一個方式的透光半導(dǎo)體層使用包含無機(jī)化合物及有機(jī)化合物的復(fù)合材料。作為上述無機(jī)化合物，可以使用帶隙為2eV以上，優(yōu)選為3eV以上的過渡金屬氧化物。尤其是，優(yōu)選為屬于元素周期表中的第4族至第8族的金屬的氧化物。例如，作為上述無機(jī)化合物，可以使用氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鑰、氧化鎢、氧化錳、氧化錸、氧化鈦等。尤其是，優(yōu)選使用氧化鑰，因?yàn)樗诖髿庵蟹€(wěn)定并且吸濕性低，從而容易處理。另外，作為上述有機(jī)化合物，可以使用帶隙為2eV以上，優(yōu)選為3eV以上的材料。另外，作為上述有機(jī)化合物，優(yōu)選使用高空穴傳輸性物質(zhì)。具體地說，優(yōu)選使用具有10_6cm2/Vs以上的空穴遷移率的物質(zhì)。但是，只要是其空穴傳輸性高于電子傳輸性的物質(zhì)，就可以使用上述以外的物質(zhì)。例如，作為上述有機(jī)化合物，可以使用各種化合物，諸如芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳烴、高分子化合物(低聚物、樹枝狀聚合物、聚合物等)、包含二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架的雜環(huán)化合物等。通過使用上述無機(jī)化合物及上述有機(jī)化合物，可以形成高透光性復(fù)合材料。另外，上述過渡金屬氧化物具有電子受主性，并且其與高空穴傳輸性有機(jī)化合物的復(fù)合材料的載流子密度高且呈現(xiàn)P型半導(dǎo)體特性。另外，該復(fù)合材料具有其透光率在從可見區(qū)到紅外區(qū)的廣泛波長范圍內(nèi)高的特性。另外，該復(fù)合材料的折射率與銦錫氧化物等透光導(dǎo)電膜接近，從而通過適當(dāng)?shù)谜{(diào)整膜厚度，可以使該復(fù)合材料起到抗反射膜的作用。另外，可以使用共蒸鍍法形成上述復(fù)合材料。另外，也可以使用涂敷法或溶膠-凝膠法等形成上述復(fù)合材料。若相對于有機(jī)化合物的無機(jī)化合物的摩爾比增高，則有電荷遷移帶的吸光度增大，即更多分子成為激發(fā)狀態(tài)的傾向，但是因?yàn)殡姾蓚鬏斝赃€取決于有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的組合，所以最好適當(dāng)?shù)貨Q定摩爾比。該復(fù)合材料的厚度優(yōu)選為Inm至 50nmo因?yàn)樵谑褂矛F(xiàn)有的有機(jī)半導(dǎo)體的光電轉(zhuǎn)換裝置中，例如，將透光性不充分的酞菁用作窗口層，所以發(fā)生窗口層中的光吸收損失，但是通過將本發(fā)明的一個方式的具有透光性的該復(fù)合材料用作窗口層，可以降低窗口層中的光吸收損失，而在光吸收區(qū)中高效地進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。圖3示出比較現(xiàn)有的窗口層的一個例子的鋅酞菁(ZnPc)與本發(fā)明的一個方式的包含無機(jī)化合物及有機(jī)化合物的復(fù)合材料的透光率的結(jié)果，作為該包含無機(jī)化合物及有機(jī)化合物的復(fù)合材料，有包含4，4 ’ - 二( N-咔唑基)聯(lián)苯(簡稱CBP )及氧化鑰的復(fù)合材料(混合比為CBP:氧化鑰=1:1)、包含4，4’-雙(N- {4-[N’-(3-甲基苯基)-N’-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)聯(lián)苯(簡稱DNTPD)及氧化鑰的復(fù)合材料(混合比為DNTPD:氧化鑰=1:2)以及包含4，4’_雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(簡稱NPB)及氧化鑰的復(fù)合材料(混合比為NPB:氧化鑰=1:2)。由圖3可知，本發(fā)明的一個方式的包含無機(jī)化合物及有機(jī)化合物的復(fù)合材料的透光率比現(xiàn)有的窗口層的一個例子的鋅酞菁高得多，而可以減少窗口層中的光吸收損失。另外，因?yàn)橥腹饴试趶V泛的波長范圍內(nèi)高，所以可以增大膜厚度，而可以降低橫向的電阻并可以防止上下電極等之間的豎向的短路。另外，在將該復(fù)合材料用作窗口層的情況下，因?yàn)槠渑c第一電極的接觸電阻低，所以可以省略圖2所示的接觸于窗口層的緩沖層。第三半導(dǎo)體層133可以使用具有η型導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層。第三半導(dǎo)體層133的厚度優(yōu)選為IOnm至50nm，該第三半導(dǎo)體層133可以適當(dāng)?shù)厥褂霉舱翦兎?、涂敷法、溶膠-凝膠法等而形成。第三半導(dǎo)體層133優(yōu)選為電子傳輸性有機(jī)化合物，更優(yōu)選為具有包含芳環(huán)的螯合配體的螯合金屬絡(luò)合物、具有菲咯啉骨架的有機(jī)化合物或具有噁二唑骨架的有機(jī)化合物、二萘嵌苯衍生物、萘衍生物、醌類、甲基紫精、富勒烯等。具體地說，可以舉出三(8-喹啉醇合)鋁(簡稱=Alq3)、三(4-甲基-8-喹啉醇合)鋁(簡稱=Almq3)、雙(10-羥基苯并[h]喹啉)鈹(簡稱BeBq2)、雙(2-甲基_8_喹啉醇合)(4_苯基苯酚)鋁(簡稱BAlq)、雙[2- (2’ -羥基苯基)苯并噁唑]鋅(簡稱Zn (BOX)2)、雙[2- (2’ -羥基苯基)苯并噻唑]鋅(簡稱Zn (BTZ)2)、紅菲咯啉(簡稱BPhen)、浴銅靈(簡稱BCP)、2_(4-聯(lián)苯基)-5- (4-叔丁苯基)-1, 3，4-噁二唑(簡稱PBD)、1，3-雙[5- (4-叔丁苯基)-1, 3，4-噁二唑-2-基]苯(簡稱:0XD-7)、2，2，，2” -(1，3，5-苯三基)-三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(簡稱:丁卩81)、3-(4-聯(lián)苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁苯基)-1，2，4-三唑(簡稱TAZ)、3-(4-聯(lián)苯基)-4-(4-乙苯基)-5-(4-叔丁苯基)-1，2，4-三唑(簡稱:p_EtTAZ)、苯基C61酪酸甲酯(簡稱PCBM)、萘-2，3，6，7-四羧酸二酸酐(簡稱NTCDA)等，但是本發(fā)明不局限于這些化合物。尤其是，二萘嵌苯衍生物、萘衍生物、醌類、甲基紫精、富勒烯等容易發(fā)生電子載流子，而優(yōu)選使用該化合物群作為第三半導(dǎo)體層133。第二半導(dǎo)體層132可以使用具有i型導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層。第二半導(dǎo)體層132可以通過共蒸鍍上述具有η型導(dǎo)電型的有機(jī)半導(dǎo)體材料和具有P型導(dǎo)電型的有機(jī)半導(dǎo)體材料而形成。第二半導(dǎo)體層132的厚度優(yōu)選為Inm至lOOOnm。
作為典型的p型有機(jī)半導(dǎo)體材料，可以舉出酞菁(簡稱H2Pc)、銅酞菁(簡稱CuPc)、鋒駄善(簡稱ZnPc)、錫駄善(簡稱SnPc)、氧I凡基駄善(簡稱V0Pc)、4，4’，4”- 二(N, N- 二苯基氨基)三苯胺(簡稱TDATA)、4，4’，4”_三[N_(3_甲基苯)-N_苯基氨基]三苯胺(簡稱=MTDATA),1, 3，5-三[N, N-二 (間-甲苯基)氨基]苯(簡稱:m_MTDAB)、N，N，-二苯基-N，N’-雙(3-甲基苯基)-1，I’-聯(lián)苯-4，4’-二胺(簡稱:TPD)、4，4，_雙[N- (1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(簡稱NPB)、4，4’ -雙{N-[4-二(m-甲苯基)氨基]苯基-N-苯胺}聯(lián)苯(簡稱DNTPD)、4，4’，4’’ -三(N-咔唑基)三苯胺(簡稱TCTA)、聚乙撐二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸鹽(簡稱PED0T / PSS)、聚(3-己基噻吩)(簡稱P3HT)、聚[2，1，3-苯并噻二唑_4，7- 二基-2，5-噻吩二基(1-十二烷基-1H-吡咯-2，5- 二基)-2，5-噻吩二基](簡稱PTPTB)、聚{2，1,3-苯并噻二唑-4，7-二基[4，4-雙(2-乙基己基)_4H_環(huán)戊烷[2，l-b:3，4-b’ ] 二噻吩-2，6-二基]}(簡稱PCPTBT)、聚[2-甲氧基-5- (3，7-二甲基辛氧基)-1，4-亞苯基亞乙烯基](簡稱=MDMO-PPV)、全氟辛烷酸銨(簡稱APF0)、噻吩并噻吩(thienothiophene)和苯并噻吩的交替共聚物等,但是本發(fā)明不局限于這些化合物。尤其是，以TDATA、MTDATA、m-MTDAB、TPD、NPB、DNTI3D、TCTA等為代表的芳香胺化合物容易發(fā)生 空穴載流子，而優(yōu)選使用該化合物群作為P型有機(jī)半導(dǎo)體材料。通過利用上述第一半導(dǎo)體層131、第二半導(dǎo)體層132以及第三半導(dǎo)體層133，可以形成pin結(jié)。另外，通過混合具有η型導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層和具有P型導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層而得到的作為i型半導(dǎo)體層的第三半導(dǎo)體層133作為光吸收層對光電轉(zhuǎn)換做貢獻(xiàn)。第二電極120可以使用銀、鋁、銅等低電阻金屬，該第二電極120可以通過濺射法或真空蒸鍍法等而形成。或者，該第二電極120也可以通過絲網(wǎng)印刷法利用銀膏、銅膏等導(dǎo)電樹脂而形成。另外，如上所述，也可以使用透光導(dǎo)電膜。另外，如圖4所示，也可以采用作為窗口層的P型半導(dǎo)體層由兩層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。圖4所示的光電轉(zhuǎn)換裝置，包括透光襯底200上的第一電極210 ;第一半導(dǎo)體層231 ;第二半導(dǎo)體層232 ;第三半導(dǎo)體層233 ;第四半導(dǎo)體層234 ;以及第二電極220。襯底200、第一電極210、第一半導(dǎo)體層231以及第二電極220的每一個可以使用與在說明圖1A和IB的結(jié)構(gòu)時舉出的襯底100、第一電極110、第一半導(dǎo)體層131以及第二電極120的每一個材料相同的材料。另外，第三半導(dǎo)體層233可以使用與在說明圖1A和IB的結(jié)構(gòu)時舉出的第二半導(dǎo)體層132的材料相同的材料，而第四半導(dǎo)體層234可以使用與第三半導(dǎo)體層133相同的材料。第二半導(dǎo)體層232由呈現(xiàn)P型半導(dǎo)體特性的有機(jī)化合物構(gòu)成，而可以使用作為上述P型有機(jī)半導(dǎo)體材料舉出的材料。像這樣，通過進(jìn)行用來使作為窗口層的P型半導(dǎo)體層成為兩層的工序，可以減少針孔的產(chǎn)生，而可以減少上下電極之間的短路等不良。另外，也可以組合圖4所示的光電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)與圖1B所示的光電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)及/或圖2所示的光電轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)。通過采用上述結(jié)構(gòu)，可以提供在窗口層中的光吸收損失少且在上下電極之間不容易發(fā)生短路的光電轉(zhuǎn)換裝置。本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式自由地組合。實(shí)施方式2在本實(shí)施方式中，說明實(shí)施方式I所示的透光半導(dǎo)體層。作為實(shí)施方式I所示的光電轉(zhuǎn)換裝置中的透光半導(dǎo)體層(第一半導(dǎo)體層131)，可以使用包含過渡金屬氧化物及有機(jī)化合物的復(fù)合材料。另外，在本說明書中，“復(fù)合”不僅是指混合兩個材料，而且是指通過混合多個材料來使其處于在材料之間可以授受電荷的狀態(tài)。作為上述過渡金屬氧化物，可以使用具有電子受主性的過渡金屬氧化物。尤其是，使用屬于元素周期表的第4族至第8族的金屬的氧化物，其帶隙為2eV以上，優(yōu)選為3eV以上。例如，作為過渡金屬氧化物，可以使用具有高電子受主性的氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鑰、氧化鎢、氧化錳、氧化錸、氧化鈦等。尤其是，優(yōu)選使用氧化鑰，因?yàn)樗诖髿庵蟹€(wěn)定并且吸濕性低，從而容易處理。
另外，作為上述有機(jī)化合物，優(yōu)選使用帶隙(最高占據(jù)分子軌道能級(HOMO能級)與最低未占分子軌道能級(LUM0能級)之間的能量差)為2eV以上，優(yōu)選為3eV以上的材料。另外，作為上述有機(jī)化合物，優(yōu)選使用高空穴傳輸性物質(zhì)。具體地說，優(yōu)選使用具有10_6cm2/Vs以上的空穴遷移率的物質(zhì)。但是，只要是其空穴傳輸性高于電子傳輸性的物質(zhì)，就可以使用上述以外的物質(zhì)。例如，作為上述有機(jī)化合物，可以使用各種化合物，諸如芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳烴、高分子化合物(低聚物、樹枝狀聚合物、聚合物等)、包含二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架的雜環(huán)化合物等。通過使用上述無機(jī)化合物及上述有機(jī)化合物，可以形成高透光性復(fù)合材料。在包含上述過渡金屬氧化物和上述有機(jī)化合物的復(fù)合材料中，通過位于有機(jī)化合物的最高占據(jù)分子軌道能級(HOMO能級)的電子遷移到過渡金屬氧化物的傳導(dǎo)帶，在過渡金屬氧化物和有機(jī)化合物之間產(chǎn)生相互作用。因該相互作用，包含過渡金屬氧化物和有機(jī)化合物的復(fù)合材料具有高載流子濃度且呈現(xiàn)P型半導(dǎo)體特性。以下，具體地舉出可以用于復(fù)合材料的有機(jī)化合物。例如，作為可以用于復(fù)合材料的芳香胺化合物，例如可以舉出4，4’_雙[N-(l_萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(簡稱:NPB)、N，N，-雙(3-甲基苯基)-N，N’ - 二苯基-[1，I，-聯(lián)苯]-4，4’- 二胺(簡稱:TPD)、4，4’，4’ ’ -三(N，N- 二苯基氨基)三苯胺(簡稱TDATA)、4，4’，4’ ’ -三[N- (3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(簡稱MTDATA)、N，N’ -雙(螺-9，9’ - 二芴-2-基)-N，N’-二苯基聯(lián)苯胺(簡稱BSPB)等。另外，可以舉出N，N’-雙(4-甲基苯基)-N，N’-二苯基-對苯二胺(簡稱DTDPPA)、4，4’_雙[N- (4-二苯氨基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(簡稱DPAB)、N-N’ -雙{4-[雙(3-甲基苯基)氨基]苯基}-N，N’ -二苯基-(1，Γ-聯(lián)苯)-4，4’_ 二胺(簡稱DNTPD)、1，3，5-三[N- (4-二苯氨基苯基)-N-苯基氨基]苯(簡稱DPA3B)、4-苯基-4’- (9-苯基芴-9-基)三苯胺(簡稱BPAFLP)、4，4’_雙[N- (9，9-二甲基芴-2-基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(簡稱=DFLDPBi)、4，4’ -雙[N-(螺-9，9 ’ -聯(lián)荷-2-基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(簡稱BSPB)等。作為可以用于復(fù)合材料的咔唑衍生物，具體地可以舉出3-[N_ (9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(簡稱PCzPCAl)、3, 6-雙[N- (9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(簡稱PCzPCA2)、3-[N- (1-萘基)_N_ (9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(簡稱PCzPCNl)等。另外，作為可以用于復(fù)合材料的其他咔唑衍生物，可以使用4，4’ - 二(N-咔唑基)聯(lián)苯(簡稱CBP)、1，3，5-三[4- (N-咔唑基)苯基]苯(簡稱TCPB)、9-[4- (N-咔唑基)苯基]-10-苯基蒽(簡稱CzPA)、l，4-雙[4- (N-咔唑基)苯基]-2，3，5，6-四苯基苯等。作為可以用于復(fù)合材料的芳烴，例如可以舉出2-叔丁基-9，10- 二(2-萘基)蒽(簡稱t-BuDNA)、2-叔丁基-9，10-二(1-萘基)蒽、9，10-雙(3，5-二苯基苯基)蒽(簡稱0卩卩六)、2-叔丁基-9，10-雙(4-苯基苯基)蒽(簡稱:t-BuDBA)、9，10-二(2-萘基)蒽(簡稱:DNA)、9,10- 二苯基惠(簡稱:DPAnth)、2-叔丁基惠(簡稱:t_BuAnth)、9,10-雙(4-甲基-1-萘基)蒽(簡稱DMNA)、9，10-雙[2-(1-萘基)苯基]-2-叔丁基蒽、9，10-雙[2_(1_萘基)苯基]蒽、2，3，6，7-四甲基-9，10-二(1-萘基)蒽、2，3，6，7-四甲基-9，10-二(2-萘基)恩、9，9f -聯(lián)_.恩、10,10’ _ _■苯基-9，9’ -聯(lián)_.恩、10,10’ _ 雙(2_ 苯基苯基)-9，9’ _ 聯(lián)二蒽、10，10’_雙[(2，3，4，5，6-五苯基)苯基]-9，9’-聯(lián)二蒽、蒽、并四苯、紅熒烯、二萘嵌苯、2，5，8，11_四(叔丁基)二萘嵌苯等。另外，也可以使用并五苯、暈苯等。像這樣，更優(yōu)選使用其空穴遷移率為IX 10_6cm2/Vs以上且其碳數(shù)為14至42的芳烴?？梢杂糜趶?fù)合材料的芳烴也可以具有乙烯基骨架。作為具有乙烯基的芳烴，例如可以舉出4，4’-雙(2，2-二苯基乙烯基)聯(lián)苯(簡稱DPVBi)、9，10-雙[4- (2，2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(簡稱DPVPA)等。另外，可以用于復(fù)合材料的有機(jī)化合物也可以為包含二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架的雜環(huán)化合物。另外，可以用于復(fù)合材料的有機(jī)化合物也可以為高分子化合物，例如也可以使用聚(N-乙烯基咔唑)(簡稱PVK)、聚(4-乙烯基三苯胺)(簡稱PVTPA)、聚[N- (4- {N’-[4- (4-二苯基氨基)苯基]苯基-N’-苯基氨基}苯基)甲基丙烯酰胺](簡稱PTPDMA)、聚[N，N’-雙(4-丁基苯基)-N，N’-雙(苯基)聯(lián)苯胺](簡稱Poly_TPD)等。作為透光半導(dǎo)體層的形成方法，無論干法還是濕法都無妨，而可以使用多種方法。作為干法，例如可以舉出從多個蒸發(fā)源將多個蒸鍍材料汽化來進(jìn)行成膜的共蒸鍍法等。另夕卜，作為濕法，可以使用溶膠-凝膠法等調(diào)制包含復(fù)合材料的組合物，并使用噴墨法或旋涂法等來進(jìn)行成膜。通過將以上所說明的透光半導(dǎo)體層用于光電轉(zhuǎn)換裝置的窗口層，窗層中的光吸收損失減少，從而可以提高光電轉(zhuǎn)換裝置的電特性。另外，因?yàn)榇翱趯泳哂懈咄腹庑约暗碗娮?，所以可以形成厚度厚的窗口層，而可以提供在上下電極之間不容易發(fā)生短路的光電轉(zhuǎn)
換裝置。本實(shí)施方式可以與其他實(shí)施方式自由地組合。符號說明 100襯底
110第一電極 120第二電極 131第一半導(dǎo)體層 132第二半導(dǎo)體層 133第三半導(dǎo)體層141第一緩沖層142第二緩沖層200襯底210第一電極220第二電極 231第一半導(dǎo)體層232第二半導(dǎo)體層233第三半導(dǎo)體層234第四半導(dǎo)體層。
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換裝置，包括襯底；所述襯底上的第一電極；所述第一電極上的透光半導(dǎo)體層；所述透光半導(dǎo)體層上的第一半導(dǎo)體層；所述第一半導(dǎo)體層上的第二半導(dǎo)體層；以及所述第二半導(dǎo)體層上的第二電極，其中，所述透光半導(dǎo)體層包含有機(jī)化合物及無機(jī)化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述透光半導(dǎo)體層的導(dǎo)電型為P型，所述第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電型為i型，并且所述第二半導(dǎo)體層的導(dǎo)電型為η型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述無機(jī)化合物選自過渡金屬氧化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述無機(jī)化合物是屬于元素周期表中的第4族至第8族中任一族的金屬的氧化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述無機(jī)化合物選自氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鑰、氧化鶴、氧化猛、氧化錸以及氧化鈦。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述有機(jī)化合物選自芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳烴、高分子化合物以及包含二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架的雜環(huán)化合物。
7.一種光電轉(zhuǎn)換裝置，包括襯底；所述襯底上的第一電極；所述第一電極上的第一透光半導(dǎo)體層；所述第一透光半導(dǎo)體層上的第二透光半導(dǎo)體層；所述第二透光半導(dǎo)體層上的第一半導(dǎo)體層；所述第一半導(dǎo)體層上的第二半導(dǎo)體層；以及所述第二半導(dǎo)體層上的第二電極，其中，所述第一透光半導(dǎo)體層包含有機(jī)化合物及無機(jī)化合物，并且，所述第二透光半導(dǎo)體層包含有機(jī)化合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第一透光半導(dǎo)體層及所述第二透光半導(dǎo)體層的導(dǎo)電型為P型，所述第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電型為i型，并且所述第二半導(dǎo)體層的導(dǎo)電型為η型。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述無機(jī)化合物選自過渡金屬氧化物。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述無機(jī)化合物是屬于元素周期表中的第4族至第8族中任一族的金屬的氧化物。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述無機(jī)化合物選自氧化釩、氧化鈮、 氧化鉭、氧化鉻、氧化鑰、氧化鶴、氧化猛、氧化錸以及氧化鈦。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述有機(jī)化合物選自芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳烴、高分子化合物以及包含二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架的雜環(huán)化合物。
13.一種光電轉(zhuǎn)換裝置，包括襯底；所述襯底上的第一電極；所述第一電極上的第一半導(dǎo)體層；所述第一半導(dǎo)體層上的第二半導(dǎo)體層；所述第二半導(dǎo)體層上的透光半導(dǎo)體層；以及所述透光半導(dǎo)體層上的第二電極，其中，所述透光半導(dǎo)體層包含有機(jī)化合物及無機(jī)化合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述透光半導(dǎo)體層的導(dǎo)電型為P型，所·述第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電型為i型，并且所述第二半導(dǎo)體層的導(dǎo)電型為η型。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述無機(jī)化合物選自過渡金屬氧化物。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述無機(jī)化合物是屬于元素周期表中的第4族至第8族中任一族的金屬的氧化物。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述無機(jī)化合物選自氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鑰、氧化鶴、氧化猛、氧化錸以及氧化鈦。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光電轉(zhuǎn)換裝置，其中所述有機(jī)化合物選自芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳烴、高分子化合物以及包含二苯并呋喃骨架或二苯并噻吩骨架的雜環(huán)化合物。
全文摘要
本發(fā)明的一個方式提供一種窗口層中的光吸收損失少的光電轉(zhuǎn)換裝置。本發(fā)明的一個方式是一種光電轉(zhuǎn)換裝置，包括第一電極；形成在第一電極上的第一半導(dǎo)體層；形成在第一半導(dǎo)體層上的第二半導(dǎo)體層；形成在第二半導(dǎo)體層上的第三半導(dǎo)體層；以及形成在第三半導(dǎo)體層上的第二電極，其中第一半導(dǎo)體層是包含有機(jī)化合物及無機(jī)化合物的透光半導(dǎo)體層，并且第二半導(dǎo)體層及第三半導(dǎo)體層是包含有機(jī)化合物的半導(dǎo)體層。
文檔編號H01L31/105GK103000745SQ20121032804
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者淺見良信, 堅(jiān)石李甫 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所