[发明专利]有机太阳能电池活性层用墨液、有机太阳能电池以及有机太阳能电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及能够稳定并且简便地形成能量转换效率高的活性层的有机太阳能电池活性层用墨液、能量转换效率高的有机太阳能电池、以及有机太阳能电池的制造方法。 

背景技术

一直以来，开发了将有机半导体层与无机半导体层层叠并在该层叠体的两侧设置有电极的有机太阳能电池。这样的结构的有机太阳能电池中，通过光激发在有机半导体层中生成光载流子(电子空穴对)，电子在无机半导体层中移动，空穴在有机半导体层中移动，由此，产生电场。但是，有机半导体层中，对于光载流子生成而言的活性的区域非常狭窄，为与无机半导体层的接合界面附近的数十nm左右，该活性的区域以外的有机半导体层无助于光载流子生成，因此，作为太阳能电池而言，存在能量转换效率降低这样的缺点。 

为了解决该问题，研究了使用将有机半导体与无机半导体混合并复合化而成的复合膜。 

例如，专利文献1中记载了一种有机太阳能电池，其具备：将有机半导体和无机半导体通过共蒸镀进行复合化而成的共蒸镀薄膜、和夹持该薄膜并设置于其双面的电极部，其中，所述电极部是用于对该复合薄膜提供内置电场的包含半导体或金属、或者这两者的电极部。专利文献1中记载了如下内容：就该文献中记载的有机/无机复合薄膜而言，由于是pn接合(有机/无机半导体接合)在遍布于整个膜的结构，因此，整个膜对于光载流子生成而言发挥活性，被膜所吸收的光全部有助于载流子生成，因此，具有可得到较大的光电流的效果。 

另外，也进行了如下尝试：在有机半导体中使无机半导体紧密填充， 从而使能量转换效率提高。 

例如，专利文献2中记载了一种有机太阳能电池，其是在二个电极之间设置含有有机电子供体和化合物半导体晶体的活性层的有机太阳能电池，其中，上述活性层是将有机电子供体与化合物半导体晶体混合并分散而成的，并且化合物半导体晶体包含平均粒径不同的二种杆状的晶体且将该二种杆状晶体的平均粒径以及含有比率设定在规定范围内。专利文献2中记载了如下内容：可以增大活性层中的化合物半导体晶体的填充率，由此，可以得到转换效率高的太阳能电池。 

但是，即使是专利文献1或2中记载的有机太阳能电池，能量转换效率仍然相当低，为了开发能够耐受实用化的有机太阳能电池，进一步的能量转换效率的改善不可欠缺。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本特开2002-100793号公报 

专利文献2：日本专利第4120362号公报 

发明内容

发明所要解决的问题 

本发明的目的在于，提供能够稳定并且简便地形成能量转换效率高的活性层的有机太阳能电池活性层用墨液、能量转换效率高的有机太阳能电池、以及有机太阳能电池的制造方法。 

用于解决问题的方法 

第一本发明为一种有机太阳能电池活性层用墨液，其含有有机半导体化合物、无机半导体化合物、有机溶剂以及分散剂，上述分散剂是包括具有芳香环和/或杂环的骨架、和在该骨架的非对称的位置上键合的极性基团的化合物，上述分散剂满足以下的(1)～(3)中的所有项； 

(1)LUMO能级低于上述有机半导体化合物的LUMO能级， 

(2)在上述有机溶剂中的溶解性与上述有机半导体化合物在上述有机溶剂中的溶解性相同或在其以上， 

(3)HOMO能级高于上述无机半导体化合物的HOMO能级。 

第二本发明为一种有机太阳能电池，其是具有在有机半导体化合物中存在无机半导体化合物的活性层的有机太阳能电池，其中，在上述活性层的厚度方向的切割面中，从阴极侧表面至膜厚的20％的厚度的区域内的上述无机半导体化合物的面积比率为75～100％。 

以下，详细说明本发明。 

本发明人发现，通过向含有有机半导体化合物、无机半导体化合物以及有机溶剂的有机太阳能电池活性层用墨液中添加满足特定的要素的分散剂，从而可得到能够稳定并且简便地形成能量转换效率高的活性层的有机太阳能电池活性层用墨液，从而完成了第一本发明。 

另外，本发明人发现，在在有机半导体化合物中存在无机半导体化合物的活性层的厚度方向的切割面中，使从阴极侧表面至膜厚的20％的厚度的区域内的无机半导体化合物的面积比率处于规定范围内，由此，可易于形成电子的通路，其结果，光电流值增加，能够大幅提高能量转换效率，从而完成了第二本发明。 

首先，对第一本发明的有机太阳能电池活性层用墨液进行说明。