[发明专利]有机光电转换元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种在太阳能电池、光传感器等光电设备中使用的有机光电转换元件。

背景技术

有机光电转换元件是具备由阳极及阴极构成的一对电极、和设于该一对电极间的有机活性层的元件。有机光电转换元件中，将任何一个电极以透明材料构成，从设为透明的电极一侧向有机活性层射入光。利用射入有机活性层的光的能量(hν)，在有机活性层中生成电荷(空穴及电子)，所生成的空穴朝向阳极，电子朝向阴极。所以，通过在电极处连接外部电路，就可以向外部电路提供电流(I)。

上述有机活性层由受电子性化合物(n型半导体)和供电子性化合物(p型半导体)构成。有将受电子性化合物(n型半导体)和供电子性化合物(p型半导体)混合使用而设为1层结构的有机活性层的情况、将含有受电子性化合物的受电子性层和含有供电子性化合物的供电子性层接合而设为2层结构的有机活性层的情况(例如，参照专利文献1)。

通常来说，前者的1层结构的有机活性层被称作本体异质结型有机活性层，后者的2层层叠结构的有机活性层被称作异质结型有机活性层。

前者的本体异质结型有机活性层中，受电子性化合物和供电子性化合物构成从一方的电极侧连续到另一方的电极侧的微细并且复杂的形状的相，在相互分离的同时构成复杂的界面。所以，本体异质结型有机活性层中，含有受电子性化合物的相与含有供电子性化合物的相夹隔着很大面积的界面相接。由此，具有本体异质结型有机活性层的有机光电转换元件与具有夹隔着平坦的1个界面使含有受电子性化合物的层与含有供电子性化合物的层相接的异质结型有机活性层的有机光电转换元件相比，可以获得更高的光电转换效率。

[专利文献]

[专利文献1]日本特开2009-084264号公报

在光电转换元件中，除了上述的有机光电转换元件以外，还有在活性层中使用了结晶硅或无定形硅等无机半导体材料的无机光电转换元件。与无机光电转换元件相比，有机光电转换元件具有可以利用涂布法等在常温下简便地制作有机活性层、轻质等优点，然而另一方面，存在光电转换效率低的问题。

无论有机、无机，都存在使光电转换元件的光电转换效率提高这样的至高期望，特别是对于有机光电转换元件而言，正因为具有制造上的优点，所以现状是还要求进一步提高光电转换效率。

发明内容

本发明提供一种光电转换效率高的有机光电转换元件。

而且，本申请说明书中所用的所谓“HOMO”及“LUMO”是表示某种物质分子的能量状态的用语，“HOMO”是highest occupied molecular orbital(最高占有分子轨道)的简略语，表示某种物质分子的基态能量中的最高的能量状态，“LUMO”是lowest unoccupied molecular orbital(最低非占有分子轨道)的简略语，表示某种物质分子的激发态能量中的最低的能量状态。在光被物质分子吸收的情况下，HOMO的电子受到激发而上升到LUMO。另外，所谓“真空能级”是指在使物质分子之外为真空时，存在于此处的动能为0的电子的最低能级。在物质分子中存在带隙的情况下(在属于半导体的情况下)，会有真空能级比导带的底部(≈LUMO能级)更低的情况。

[1]一种有机光电转换元件，具有阳极和阴极、设于该阳极和阴极之间的有机活性层，有机活性层含有多重激子产生剂。

[2]根据上述[1]所述的有机光电转换元件，其中，多重激子产生剂包含化合物半导体，所述化合物半导体含有选自Cu、In、Ga、Se、S、Te、Zn、及Cd中的1种以上的元素。

[3]根据上述[2]所述的有机光电转换元件，其中，在化合物半导体的能隙内具有多个能级。

[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的有机光电转换元件，其中，有机活性层含有第一p型半导体和n型半导体。

[5]根据上述[2]～[4]中任一项所述的有机光电转换元件，其中，化合物半导体是纳米尺寸的粒状物。

[6]根据上述[5]所述的有机光电转换元件，其中，在化合物半导体纳米粒子的表面附着有第一p型半导体。

[7]根据上述[4]～[6]中任一项所述的有机光电转换元件，其中，确定化合物半导体的能隙的HOMO能级与LUMO能级处于第一p型半导体的HOMO能级-LUMO能级间的能隙内。

[8]根据上述[5]所述的有机光电转换元件，其中，有机活性层还具有第二p型半导体，并且在化合物半导体纳米粒子的表面附着有第二p型半导体。