[发明专利]有机光电转换元件

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池、光传感器等光电设备中所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(hv)，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)。

上述有机活性层由作为n型半导体材料的受电子性化合物和作为p型半导体材料的供电子性化合物构成。有将受电子性化合物和供电子性化合物混合使用而设为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。

有机光电转换元件的有机活性层中所用的有机材料是基于π-π＊跃迁来实现光吸收的有机高分子化合物(专利文献2)。但是，以往的有机光电转换元件中，被作为有机活性层的主要负责光吸收的有机材料通常使用的供电子性化合物是1种，而且其吸收区域没有覆盖对于光电转换来说有效的太阳光的波长区域。

针对于此，提出过通过组合2种以上的吸收波长不同的供电子性化合物来拓宽吸收区域而覆盖有效的太阳光的波长区域的方案(专利文献3)。

但是，专利文献3中公开的组合了2种以上的供电子性化合物中，由于能量从能量高的激发态向低的状态移动，向富勒烯等受电子性化合物的电子移动不够充分，组合了2种以上的各个供电子性化合物的HOMO(最高占有分子轨道)能级及LUMO(最低非占有分子轨道)能级不匹配，因此空穴的传输受到妨碍，其结果是，光电转换效率不一定升高。

[专利文献]

[专利文献1]日本特开2009-084264号公报

[专利文献2]日本特表平8-500701号公报

[专利文献3]日本特开2005-32793号公报

发明内容

本发明通过作为有机活性层的供电子性化合物基于给定的组合基准来选定多种材料，而提供光电转换效率高的有机光电转换元件，提供采用了下述构成的有机光电转换元件。

[1]一种有机光电转换元件，其具有阳极、阴极以及设于该阳极与该阴极之间的有机活性层，有机活性层含有第一供电子性化合物、第二供电子性化合物和受电子性化合物，所述第一供电子性化合物的HOMO(最高占有分子轨道)的能级与所述第二供电子性化合物的HOMO(最高占有分子轨道)的能级之差为0.20eV以下。

[2]根据上述[1]中记载的有机光电转换元件，其特征在于，第一供电子性化合物是具有以下述结构式(1)表示的结构单元及以下述通式(2)表示的结构单元中的至少一方的结构单元的有机高分子化合物。