[发明专利]有机光电转换元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机光电转换元件及搭载该有机光电转换元件的装置。

背景技术

目前正在进行构成将光转换成电力的太阳能电池、将图像转换成电信号的图像传感器等的光电转换元件的研究、实用化。在现在实用化不断发展的光电转换元件中，通常在具备光电转换活性的活性层中使用无机半导体材料。对此，从进一步谋求元件的薄膜化及大面积化等观点考虑，在具备光电转换活性的活性层中使用有机化合物材料的光电转换元件(以下，称为有机光电转换元件)正备受瞩目。

目前，作为有机光电转换元件中的n型半导体材料，可使用例如PCBM([6，6]-Phenyl-C61-Butyric Acid Methyl Ester)等富勒烯衍生物。但是，PCBM极其昂贵，寻求更廉价的n型半导体材料。

作为PCBM的代替材料候补之一，也研究了利用可作为n型半导体材料起作用的金属氧化物纳米粒子，但与使用PCBM的情况相比，存在光电转换效率降低的趋势。为了提高光电转换特性，尝试了改良n型金属氧化物纳米粒子，例如进行了使用在纳米晶体TiO₂(nc-TiO₂)的表面上用三辛基氧化膦(TOPO)覆盖而成的TOPO-capped TiO₂等的试验(非专利文献1)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Johann et al.，Advanced Functional Materials，18(2008)662，Hybrid Solar Cells from a Blend of Poly(3-hexylthiophene)and Lignad-Capped TiO₂ Nanorods

发明内容

通常金属氧化物的表面容易被羟基覆盖。另外，由于纳米粒子的表面能量高，因此，固体状态下的凝聚力强。因此，金属氧化物纳米粒子容易形成数μm左右的粗大的2次凝聚，在使用n型金属氧化物纳米粒子的情况下，不易如PCBM那样形成与p型有机高分子在纳米(nm)水平下的微细的混合状态(所谓的本体异质结结构)。本发明人等发现通过在金属氧化物纳米粒子的表面上包覆碳材料，可以廉价地得到作为可用于有机光电转换元件的半导体材料优选的材料这样的见解，直至完成了本发明。根据本发明，可提供下述有机光电转换元件。

[1]一种有机光电转换元件，其中，所述有机光电转换元件具备由第一电极及第二电极构成的一对电极、该一对的电极之间的活性层，该活性层含有表面包覆有碳材料的金属氧化物纳米粒子。

[2]根据上述[1]所述的有机光电转换元件，其中，碳材料选自由石墨、富勒烯、富勒烯衍生物及碳纳米管构成的组。

[3]根据上述[1]或[2]所述的有机光电转换元件，其中，构成金属氧化物纳米粒子的金属氧化物为n型半导体材料。

[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的有机光电转换元件，其中，构成金属氧化物纳米粒子的金属氧化物为选自由Ti、Nb、Zn及Sn构成的组中的金属的氧化物。

[5]一种有机光电转换元件的制造方法，其为具备由第一电极及第二电极构成的一对电极和、位于该一对电极之间的含有有机化合物的活性层的有机光电转换元件制造方法，所述制造方法中包括形成所述活性层的工序，所述活性层含有表面包覆有碳材料的金属氧化物纳米粒子。

[6]根据上述[5]所述的有机光电转换元件的制造方法，其中，表面包覆有碳材料的金属氧化物纳米粒子通过包括下述(A)及(B)的制备方法来制造：

(A)制备含有金属氧化物原料的浆料和碳材料的原料的混合溶液的工序及

(B)在所述混合溶液中实施超临界水热处理的工序。

[7]一种有机光电转换元件，其是由上述[6]所述的方法制造的有机光电转换元件，并且碳材料的原料为糖类。

8、一种太阳能电池模块，其中，所述太阳能电池模块具备上述[1]～[4]中任一项所述的有机光电转换元件。

9、一种图像传感器装置，其中，所述图像传感器装置具备上述[1]～[4]中任一项所述的有机光电转换元件。

附图说明

图1是表示本发明的有机光电转换元件的第一实施方式的层构成的图；

图2是表示本发明的有机光电转换元件的第二实施方式的层构成的图；

图3是表示本发明的有机光电转换元件的第三实施方式的层构成的图。

符号说明

10有机光电转换元件

20基板