有机光电转换元件的制造方法
【专利摘要】通过有机光电转换元件的制造方法,从而能够简单地制造有机光电转换元件,所述有机光电转换元件的制造方法是形成阳极,在阳极上形成活性层,接着通过涂布法在活性层上形成阴极的方法。
【专利说明】有机光电转换元件的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及有机光电转换元件的制造方法。
【背景技术】
[0002]用于有机太阳能电池、光传感器等的有机光电转换元件由一对电极(阳极和阴极)、和设置于电极间的活性层构成,通过依次依照规定的顺序将上述电极、活性层等层叠而制作。
[0003]阳极、活性层通过真空蒸镀法、涂布法等规定的薄膜的形成方法而形成。
[0004]例如,已知下述的有机光电转换元件的制造方法:在由金属薄膜构成的阴极上涂布形成活性层,在活性层上将包含聚(3,4_乙撑二氧噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸)(PED0T /PSS)的溶液涂布成膜而形成阳极(例如参照Thin Solid Films、2005、491号、p.298-300)。
[0005]在上述的文献中,作为有机光电转换元件的制造方法之一,公开了在阴极上依次涂布形成活性层、阳极的方法,但是为了提高形成有机光电转换元件时的设计的自由度,还在摸索不同的有机光电转换元件的制造方法。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种有机光电转换元件的新的制造方法。
[0007]本发明涉及一种有机光电转换元件的制造方法,其中,形成阳极,在上述阳极上形成活性层,在上述活性层上通过涂布法形成阴极。
[0008]另外,本发明涉及一种有机光电转换元件的制造方法,其中,在形成上述活性层之后且形成上述阴极之前通过将包含电子输送性材料的涂布液在活性层上涂布成膜而形成功能层。
[0009]进而,本发明涉及一种有机光电转换元件的制造方法,其中,上述电子输送性材料是粒子状的氧化锌。
【具体实施方式】
[0010]以下,详细地对本发明进行说明。
[0011]利用本发明的制造方法而得的有机光电转换元件是在支撑基板上依次层叠有阳极、活性层、及阴极的结构的有机光电转换元件,阴极通过涂布法形成。
[0012]涂布法与真空蒸镀法不同,无需导入真空气氛就可形成薄膜。因此,可认为涂布法是能够将薄膜的形成工序简化且降低制造成本的薄膜的形成方法之一。
[0013]一般来说,阳极及阴极中的至少一方由透明或半透明的电极构成。从透明或半透明的电极射入的光在活性层中被后述的受电子性化合物和/或供电子性化合物吸收,由此,可生成电子与空穴结合而得的激子。若该激子在活性层中移动并到达受电子性化合物与供电子性化合物邻接的异质结界面,则电子与空穴因界面中的各自的HOMO能量及LUMO能量的差异而分离,产生能够独立地移动的电荷(电子与空穴)。所产生的电荷通过分别向电极移动而可以作为电能(电流)被取出至外部。
[0014]有机光电转换元件通常形成在支撑基板上。支撑基板适合使用的是在制作有机光电转换元件时不发生变化的基板。作为支撑基板,例如可列举出玻璃基板、塑料基板、高分子膜、硅板。在为从透明或不透明的阳极捕获光这种形态的有机光电转换元件的情况下,支撑基板适合使用的是光透射性高的基板。另外,在不透明的基板上制作有机光电转换元件的情况下,由于无法从阳极侧捕获光,所以阴极由透明或半透明的电极构成。通过使用这样的电极,从而即使使用不透明的支撑基板,也能够从设置于支撑基板侧的与阳极相反一侧的阴极捕获光。
[0015]阳极可使用导电性的金属氧化物膜、金属薄膜、及包含有机物的导电膜等。具体而言,可使用氧化铟、氧化锌、氧化锡、铟锡氧化物(Indium Tin Oxide:简称HO)、铟锌氧化物(Indium Zinc Oxide:简称IZO)、金、钼、银、铜、招、聚苯胺及其衍生物、以及聚噻吩及其衍生物等的薄膜。其中,阳极适合使用ΙΤ0、ΙΖ0、氧化锡的薄膜。就从阳极捕获光这种构成的有机光电转换元件而言,例如可使用使上述构成阳极的薄膜的膜厚达到透射光的程度的厚度的、透明或半透明的电极作为阳极。
[0016]活性层可采用单层的形态、或层叠了多层的形态。单层结构的活性层由含有受电子性化合物及供电子性化合物的层构成。
[0017]另外,层叠有多层的结构的活性层例如可由将含有供电子性化合物的第一活性层、和含有受电子性化合物的第二活性层层叠而成的层叠体构成。在这种情况下,第一活性层相对于第二活性层被配置得距离阳极更近。
[0018]另外,也可以为隔着中间层而层叠多层活性层的结构。在这种情况下,成为多接合型元件(串联型元件)。在这种情况下,各活性层可以为含有受电子性化合物及供电子性化合物的单层型,也可以为由将含有供电子性化合物的第一活性层、和含有受电子性化合物的第二活性层层叠而得的层叠体构成的层叠型。
[0019]活性层优选通过涂布法形成。另外,活性层优选包含高分子化合物,可以单独含有一种高分子化合物,也可以组合含有二种以上高分子化合物。另外,为了提高活性层的电荷输送性,在上述活性层中可以混合供电子性化合物和/或受电子性化合物。
[0020]用于有机光电转换元件的受电子性化合物由其HOMO能量比供电子性化合物的HOMO能量高并且其LUMO能量比供电子性化合物的LUMO能量高的化合物形成。
[0021]供电子性化合物可以是低分子化合物,也可以是高分子化合物。作为低分子的供电子性化合物,例如可列举出酞菁、金属酞菁、P卜啉、金属卟啉、低聚噻吩、并四苯、并五苯、红荧烯。
[0022]作为高分子的供电子性化合物,例如可列举出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、聚对苯乙炔及其衍生物、聚噻吩乙炔及其衍生物、聚芴及其衍生物。
[0023]受电子性化合物可以为低分子化合物,也可以为高分子化合物。作为低分子的受电子性化合物,例如可列举出噁二唑衍生物、葸醌二甲烷及其衍生物、苯醌及其衍生物、萘醌及其衍生物、葸醌及其衍生物、四氰基葸醌二甲烷及其衍生物、芴酮衍生物、二苯基二氰基乙烯及其衍生物、联苯醌衍生物、8-羟基喹啉及其衍生物的金属络合物、聚喹啉及其衍生物、聚喹喔啉及其衍生物、聚芴及其衍生物、C60等的富勒烯类及其衍生物、浴铜灵等菲衍生物。作为高分子的受电子性化合物,例如可列举出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、聚芴及其衍生物。其中,极其优选富勒烯类及其衍生物。
[0024]作为富勒烯类,可列举出C6tlX7tl、碳纳米管、及其衍生物。作为C6tl富勒烯的衍生物
的具体的结构,可列举出以下的结构。
[0025]
【权利要求】
1.一种有机光电转换元件的制造方法,其中, 形成阳极,在阳极上形成活性层,接着通过涂布法在活性层上形成阴极。
2.根据权利要求1所述的方法,其中, 在形成活性层之后且在形成阴极之前,将包含电子输送性材料的涂布液在活性层上涂布成膜而形成功能层。
3.根据权利要求2所述的方法,其中, 电子输送性材料是粒子状的氧化锌。
4.根据权利要求2所述的方法,其中, 包含电子输送性材料的涂布液含有选自碱金属的络合物、碱金属的盐、碱土金属的络合物及碱土金属的盐中的至少I种。
5.根据权利要求2所述的方法,其中, 电子输送性材料是粒子状的氧化锌,且包含电子输送性材料的涂布液含有选自碱金属的络合物、碱金属的盐、碱金属的氢氧化物、碱土金属的络合物、碱土金属的盐及碱土金属的氢氧化物中的至少I种。
6.根据权利要求1所述的方法,其中, 通过涂布法进行活性层的形成。
7.根据权利要求1所述的方法,其中, 阴极包含聚噻吩和/或聚噻吩的衍生物。
8.根据权利要求1所述的方法,其中, 阴极包含聚苯胺和/或聚苯胺的衍生物。
9.根据权利要求1所述的方法,其中, 阴极包含导电性物质的纳米粒子、导电性物质的纳米线、或导电性物质的纳米管。
10.根据权利要求1所述的方法,其中, 活性层包含富勒烯类和/或富勒烯类的衍生物、和共轭高分子化合物。
11.一种有机光电转换元件,其是在支撑基板上依次层叠有阳极、活性层及阴极的结构的有机光电转换元件,其中,阴极通过涂布法形成。
12.—种有机光电转换元件,其是在支撑基板上依次层叠有阳极、活性层、功能层及阴极的结构的有机光电转换元件,其中,阴极通过涂布法形成,功能层通过在活性层上将包含粒子状的氧化锌的涂布液涂布成膜而形成,所述涂布液含有选自碱金属的络合物、碱金属的盐、碱金属的氢氧化物、碱土金属的络合物、碱土金属的盐及碱土金属的氢氧化物中的至少I种。
【文档编号】H01L51/42GK103460426SQ201280014865
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年3月2日 优先权日:2011年3月29日
【发明者】上谷保则 申请人:住友化学株式会社