[发明专利]光电元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种把光转换成电的光电元件。

背景技术

近年来，光电池和太阳能电池等利用光电转换的发电元件等光电化学元件和发光元件、电致变色显示元件、电子纸等光学显示元件、电池、电容等电化学元件、不挥发性存储元件和逻辑元件、晶体管等电子元件、感知温度、湿度、光量、热量、压力和磁力等传感元件等各种光电元件在使用着。

设置于这些光电元件中的电子传输层必须具有高电子传输性，此外，在通过外部能量生成电子的同时，电子从外部注入、发挥作用的反应界面的面积大小也很重要。这样的电子传输层以往由金属、有机半导体、无机半导体、导电性高分子、导电性碳黑等形成。

例如，在光电转换元件中，用于传输电子的电子传输层由富勒烯、二萘嵌苯(Perylene)衍生物、聚苯亚乙烯(Polyphenylene Vinylene)衍生物、并五苯(Pentacene)等将电子作为载体的有机物形成，通过这些物质的电子传输能力，转换效率不断提高(关于富勒烯，可参见非专利文献1，关于二萘嵌苯衍生物，可参见非专利文献2，关于聚苯亚乙烯衍生物，可参见非专利文献3)。

此外，关于分子元件型太阳能电池，也有报道将电子供给性分子(供体)和电子接受性分子(受体)化学结合而成的结构体以薄膜形式形成在基板上(参见非专利文献4)。

非专利文献

非专利文献1：P.Peumans，Appl.Phys.Lett.，第79期，2001年，第126页

非专利文献2：C.W.Tang，Appl.Phys.Lett.，第48期，1986年，第183页

非专利文献3：S.E.Shaheen，Appl.Phys.Lett.，第78期，2001年，第841页

非专利文献4：今崛博、福住俊一，“分子太阳能电池的展望”，(日本)化学工业2001年7月号，第41页

发明内容

但是，上述各非专利文献中报道的电子传输层中，充分的电子传输特性和作为电子传输层发挥作用所需的足够宽的反应界面未得到兼顾。因此，现状是期望一种具有更优异的电子传输性和足够宽的反应界面、用于电子传输的电子传输层。

例如，由富勒烯等形成的有机类电子传输层，其电子的电荷容易再结合、有效扩散距离不充分，因而难以进一步提高转换效率。该有效扩散距离是指电荷分离后到达电极之间的距离，有效扩散距离越大，元件的转换效率越大。此外，对于二氧化钛等无机类电子传输层而言，由于电荷分离的界面面积不充分、影响开路电压的电子传导电位由构成元件单一地决定等原因，转换效率不充分。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种具备电子传输层、转换效率优异的光电元件，该电子传输层具有优异的电子传输特性和足够宽的反应界面。

本发明的光电元件具备一对电极和夹在该电极间的电子传输层及空穴传输层，所述电子传输层具备包含可反复氧化还原的氧化还原部位的有机化合物，并具备包含有机化合物和使所述氧化还原部位的还原状态稳定化的电解质溶液的凝胶层，增感色素存在于所述凝胶层内。

本发明中，由于电子传输层的有机化合物和电解质溶液构成凝胶层且增感色素存在于凝胶层中，因而有机化合物的反应界面变大，转换效率提高，与此同时，电子从增感色素转移到电子传输层中的有机化合物的效率提高，电子的传输效率提高。

所述增感色素优选通过和构成所述凝胶层的所述有机化合物之间的物理或化学作用而被固定在凝胶层内。

这种情况下，电子传输层的反应界面进一步变大，光电转换效率进一步提高。

本发明的光电元件优选其200勒克斯的光照射了5分钟时的开路电压A(V)和在该时间点光被遮蔽起经过了5分钟时的开路电压B(V)满足下述关系式。

(B/A)×100≥10

在本发明中，所述电子传输层的氧化还原电位可以向着该电子传输层所连的电极一侧由正到负倾斜。

在本发明中，所述电子传输层可以含有选自酰亚胺衍生物、醌衍生物、紫精衍生物、苯氧基衍生物中的2种以上有机化合物。

在本发明中，所述空穴传输层4可以含有下述〔化1〕所示的氮杂金刚烷-N-氧基衍生物。

〔化1〕

(R₁、R₂分别独立地表示氢、氟、烷基或取代烷基，X₁为亚甲基或〔化2〕所示的N-氧基。)

〔化2〕