JP2006066707A - Photoelectric conversion apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光エネルギーを電気エネルギーに変換して起電力を発生させる光電池や、電気エネルギーを光エネルギーに変換して光を発生させる有機電界発光素子などの光電変換装置に関するものである。 The present invention relates to a photoelectric conversion device such as a photovoltaic cell that generates an electromotive force by converting light energy into electrical energy, or an organic electroluminescence device that generates light by converting electrical energy into light energy.
化石燃料に代わるエネルギー源として、太陽光がもつ光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池が注目され、種々の研究が行われてきた。 As an energy source to replace fossil fuel, solar cells that convert light energy of sunlight into electric energy have attracted attention and various studies have been conducted.
シリコンなどの無機半導体材料のpn接合を利用する太陽電池は、比較的高い光電変換効率を示し、現在最も普及しているが、高純度の半導体材料を製造する工程やpn接合を形成する工程が必要であり、製造工程におけるエネルギー消費が大きく、設備コストも高いという問題点がある。 Solar cells that use pn junctions of inorganic semiconductor materials such as silicon show relatively high photoelectric conversion efficiency and are currently most popular. However, there are processes for manufacturing high-purity semiconductor materials and processes for forming pn junctions. There is a problem that the energy consumption in the manufacturing process is large and the equipment cost is high.
この課題を解決する方法として、光照射を受けてキャリアを発生させる光半導体を電解質溶液と接触させ、両者の界面で起こる光誘起電子移動とそれに続く電気化学反応とによって起電力を発生させる光化学電池が提案されている(A.Fujishima,K.Honda,Nature, 238, 37(1972))。 As a method of solving this problem, a photochemical cell that generates an electromotive force by bringing a photo-semiconductor that generates a carrier upon irradiation with light into contact with an electrolyte solution, and photoinduced electron transfer that occurs at the interface between the two and a subsequent electrochemical reaction. Has been proposed (A. Fujishima, K. Honda, Nature, 238, 37 (1972)).
さらに、グレーツェルらによって、表面に光増感色素を付着させた酸化物半導体を電解質溶液と接触させ、光増感色素の光吸収によって誘起される光誘起電子移動とそれに続く電気化学反応とによって起電力を発生させる色素増感型光化学電池が提案されており(特許公報第2664194号、J. Am. Chem. Soc. (1993), 115, 6382-6390、Nature(1991), 353, 737-740等参照。)、新世代の太陽電池として期待されている。 Furthermore, according to Grezel et al., An oxide semiconductor having a photosensitizing dye attached to the surface is brought into contact with an electrolyte solution, and photoinduced electron transfer induced by light absorption of the photosensitizing dye is followed by an electrochemical reaction. Dye-sensitized photochemical cells that generate electromotive force have been proposed (Patent Publication No. 2664194, J. Am. Chem. Soc. (1993), 115, 6382-6390, Nature (1991), 353, 737-). 740 etc.), expected as a new generation solar cell.
上記の光化学電池では、二酸化チタンなどの安価な酸化物半導体を用いて低コストで光電変換素子を製造できる利点があり、とくに色素増感型光化学電池では、用いる光増感色素を変えることで吸収する光の波長を選択したり、あるいは複数の光増感色素を組み合わせて広い波長領域の光を利用したりすることができる利点がある。 The above-mentioned photochemical battery has an advantage that a photoelectric conversion element can be produced at low cost using an inexpensive oxide semiconductor such as titanium dioxide. In particular, the dye-sensitized photochemical battery absorbs by changing the photosensitizing dye to be used. There is an advantage that the wavelength of light to be selected can be selected, or light in a wide wavelength region can be used by combining a plurality of photosensitizing dyes.
また、近年の有機半導体技術の進展にともない、有機半導体を用いた太陽電池が提案されている。図12は、一般的な有機半導体太陽電池の構造を示す断面図(a)とその等価回路(b)とである。この有機半導体太陽電池では、透明基板101の上にITO(Indium Tin Oxide)などからなる透明電極102、有機半導体高分子材料からなる光電変換層103、アルミニウムなどからなる対向電極104が積層され、光電変換層である有機半導体高分子層103が仕事関数の異なる2種の電極で挟まれた構造が基本構造になっている(昆野昭則,応用物理,71,(4),425−427(2002)、Christoph J.Brabec,N.Serdar Sariciftci,Jan C.Hummelen,Adv.Funct.Mater.,11,15−26(2001))。
In addition, with the progress of organic semiconductor technology in recent years, solar cells using organic semiconductors have been proposed. FIG. 12 is a cross-sectional view (a) showing the structure of a general organic semiconductor solar cell and its equivalent circuit (b). In this organic semiconductor solar battery, a
有機半導体太陽電池の動作原理モデルとしては、有機半導体分子が光を吸収して励起子となり、励起エネルギーの移動によって内部電場のある界面で電荷分離が起こり、正孔は仕事関数の大きい電極へ、電子は仕事関数の小さい電極へ流れるというモデルが一般に用いられている。 As an operating principle model of organic semiconductor solar cells, organic semiconductor molecules absorb light and become excitons, charge separation occurs at the interface with the internal electric field due to transfer of excitation energy, holes move to electrodes with a large work function, A model in which electrons flow to an electrode having a small work function is generally used.
有機半導体太陽電池は、安価な有機半導体材料を用い低コストのプロセスで製造できることや、フレキシブルなプラスチック基板上に形成でき、大面積化が容易であることなどの特徴を有する。また、用いる有機半導体材料を変えることで吸収する光の波長を選択したり、あるいは複数の有機半導体材料を組み合わせて広い波長領域の光を利用したりすることができる利点がある。さらに、機械的衝撃に対して安定であり、色素増感型光化学電池が液体の電解質層を必要とするのに対し、有機半導体太陽電池は固体であるため、取り扱いが容易である利点もある。 The organic semiconductor solar cell has features such that it can be manufactured by a low-cost process using an inexpensive organic semiconductor material, can be formed on a flexible plastic substrate, and can easily be increased in area. Further, there is an advantage that the wavelength of light to be absorbed can be selected by changing the organic semiconductor material to be used, or light in a wide wavelength region can be used by combining a plurality of organic semiconductor materials. Furthermore, it is stable against mechanical impact, and the dye-sensitized photochemical cell requires a liquid electrolyte layer, whereas the organic semiconductor solar cell is advantageous in that it is easy to handle because it is solid.
しかしながら、色素増感型光化学電池や有機半導体太陽電池では、達成されている光電変換効率がシリコン系の太陽電池に比べて低く、十分ではないという問題点がある。この原因の主なものとして、光電変換が有効に行われる光吸収領域の厚さが十分ではないことがある。すなわち、色素増感型光化学電池では、光電変換に結びつく光吸収が起こる領域は、光増感色素を付着させた酸化物半導体の表面に限られ、十分な光吸収を行わせることができない。また、有機半導体太陽電池では、有機半導体高分子層103の厚さを励起子の拡散長以下にする必要があり、膜抵抗の増大を抑えるために半導体高分子層103の膜厚を厚くすることができず、例えば100nm程度に抑える必要がある。このため、十分な光吸収を行わせることができない。 However, dye-sensitized photochemical cells and organic semiconductor solar cells have a problem that the achieved photoelectric conversion efficiency is lower than that of silicon-based solar cells and is not sufficient. The main cause of this is that the thickness of the light absorption region where photoelectric conversion is effectively performed is not sufficient. That is, in the dye-sensitized photochemical cell, the region where light absorption that leads to photoelectric conversion occurs is limited to the surface of the oxide semiconductor to which the photosensitizing dye is attached, and sufficient light absorption cannot be performed. Moreover, in the organic semiconductor solar cell, the thickness of the organic semiconductor polymer layer 103 must be equal to or less than the diffusion length of excitons, and the thickness of the semiconductor polymer layer 103 is increased in order to suppress an increase in film resistance. For example, it is necessary to suppress to about 100 nm. For this reason, sufficient light absorption cannot be performed.
この問題を解決するために、従来、これらの電池で用いられてきた、金属電極などの光を反射する部材を、光を透過する部材に代え、複数個の電池を積層し、光入射側前段の電池で吸収できなかった光を後段の電池で吸収することによって光の利用率を高め、結果として光電変換効率を向上させる提案がなされている。 In order to solve this problem, a member that reflects light, such as a metal electrode, conventionally used in these batteries is replaced with a member that transmits light, and a plurality of batteries are stacked. A proposal has been made to improve the photoelectric conversion efficiency as a result of increasing the light utilization rate by absorbing the light that could not be absorbed by this battery in the subsequent battery.
図13は、後述の特許文献1に開示されている光電変換素子の構成を示す断面図である。この光電変換素子は、主として、電解質層112aおよび112bと、電解質層112の両側に設けられた半導体電極111aおよび111bと、中央に設けられた対向電極114とで構成され、光入射側の半導体電極111aと電解質層112aと対向電極114とで1つの光電池110aが構成され、反対側の半導体電極111bと電解質層112bと対向電極114とでもう1つの光電池110bが構成され、これら2つの光電池はダイオード114aおよび114bを介して並列に接続されている。
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a photoelectric conversion element disclosed in Patent Document 1 described later. This photoelectric conversion element is mainly composed of electrolyte layers 112a and 112b, semiconductor electrodes 111a and 111b provided on both sides of the electrolyte layer 112, and a counter electrode 114 provided in the center, and a semiconductor electrode on the light incident side. 111a, electrolyte layer 112a, and counter electrode 114 constitute one photovoltaic cell 110a, and the opposite semiconductor electrode 111b, electrolyte layer 112b, and counter electrode 114 constitute another
この光電変換素子の特徴は、対向電極114が、例えば、金属製のワイヤを用いてメッシュ状に形成された電極であり、十分な光透過性を有するように構成されていることにある。このため、光入射側の光電池110aの半導体電極111aばかりではなく、反対側の光電池110bの半導体電極111bにも十分な光が照射され、光電池110bにおいても光電変換が行われるため、光電池110aが単独で設けられている素子に比べて、光の利用効率が向上する。
The photoelectric conversion element is characterized in that the counter electrode 114 is an electrode formed in a mesh shape using, for example, a metal wire and is configured to have sufficient light transmittance. Therefore, not only the semiconductor electrode 111a of the photocell 110a on the light incident side but also the semiconductor electrode 111b of the
図14は、後述の特許文献2に開示されている有機半導体素子120の構成を示す断面図である。有機半導体素子120では、陽極121と陰極122との間に、空間電荷制限電流(SCLC;Space Charge Limited Current)を流すことによって様々な機能を発現する機能性有機薄膜層123と、フローティング状の導電体薄膜層124とが交互に積層されている。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a configuration of an organic semiconductor element 120 disclosed in
導電体薄膜層124は、光透過性で、例えば、厚さが数nm〜数十nm程度の金属薄膜や、金属酸化物の薄膜や、アクセプタやドナーをドープするなどの方法で暗導電性を発現させた有機半導体薄膜であり、機能性有機薄膜層123とオーミック接続するものが望ましい。
The conductor thin film layer 124 is light transmissive and has dark conductivity by a method such as doping a metal thin film having a thickness of several nanometers to several tens of nanometers, a thin film of metal oxide, an acceptor, or a donor. It is an organic semiconductor thin film that is expressed and is preferably in ohmic contact with the functional organic
有機半導体素子120では、例えば、機能性有機薄膜層123が電子と正孔の注入によって発光する発光層である場合には、1つの機能性有機薄膜層123と、それに上方および下方で接している2つの導電体薄膜層124(あるいは電極1または2)が1つの有機電界発光素子(以下、有機EL素子と呼ぶことがある。)として機能する。従って、機能性有機薄膜層123がn層積層されている場合には、1つの有機半導体素子120中にn個の有機EL素子が積層され、直列に接続されていることになる。
In the organic semiconductor element 120, for example, when the functional organic
電極1と2に電圧を印加すると、各機能性有機薄膜層123に電子と正孔が注入され、光が出射される。この光は、導電体薄膜層124が光透過性であるため、導電体薄膜層124を透過し、有機半導体素子120の端面から取り出される。
When a voltage is applied to the
図14には、有機半導体素子120に外部電源125を接続し、電圧の印加または電流の注入によって有機EL素子として機能させる例を示したが、機能性有機薄膜層123が光エネルギーを電気エネルギーに変換して起電力を発生させる機能を有し、外部からの電圧の印加や電流の注入を行わずに、有機半導体素子120を有機半導体太陽電池として機能させる場合にも、図14に示した有機半導体素子120の構造は有効であると、特許文献2には記載されている。
FIG. 14 shows an example in which an external power source 125 is connected to the organic semiconductor element 120 and functions as an organic EL element by applying voltage or injecting current. However, the functional organic
この場合、機能性有機薄膜層123と、それに上方および下方で接している2つの導電体薄膜層124(あるいは電極1または2)が1つの有機半導体太陽電池として機能する。従って、機能性有機薄膜層123がn層積層されている場合には、1つの有機半導体素子120中にn個の有機半導体太陽電池が積層され、直列に接続されていることになる。
In this case, the functional organic
この有機半導体素子120の一方の端面から光を入射させると、入射光の一部は光入射端の機能性有機薄膜層123によって吸収されて光電変換される一方、吸収されなかった光は、導電体薄膜層124が光透過性であるため、導電体薄膜層124を透過して隣の機能性有機薄膜層123に入射する。ここでも、入射光の一部は機能性有機薄膜層123によって吸収されて光電変換される一方、吸収されなかった光は、導電体薄膜層124を透過してさらに隣の機能性有機薄膜層123に入射する。
When light is incident from one end face of the organic semiconductor element 120, a part of the incident light is absorbed and functionally converted by the functional organic
このように、有機半導体素子120では、前段の機能性有機薄膜層123によって吸収されなかった光は、後段の機能性有機薄膜層123に送られ、そこでも光電変換が行われるので、1つの機能性有機薄膜層123が単独で設けられている素子に比べて、光の利用率が向上する。
Thus, in the organic semiconductor element 120, the light that has not been absorbed by the functional organic
しかしながら、特許文献1に記載されている光化学電池や色素増感型光化学電池では、電解質液を用いなくてはならないので、構造が複雑になり、加工の手間もかかる上、液漏れのおそれもある。また、電解質層両側に透明基板を設ける必要があり、この構造単位を積層すると厚みが大きくなりすぎるという問題もある。 However, in the photochemical battery and the dye-sensitized photochemical battery described in Patent Document 1, since an electrolyte solution must be used, the structure becomes complicated, processing takes time, and there is a risk of liquid leakage. . In addition, it is necessary to provide a transparent substrate on both sides of the electrolyte layer, and there is also a problem that when this structural unit is laminated, the thickness becomes too large.
特許文献2に記載されている有機半導体素子では、有機半導体高分子が固体であるので、簡易に積層構造を形成でき、液漏れのおそれもない。しかし、この有機半導体素子120では、機能性有機薄膜層123と導電体薄膜層124とが交互に積層された積層体の両端にのみ電極が設けられ、中間の導電体薄膜層124に接続端子を設ける構造になっていない。このため、下記の問題が生じる。
In the organic semiconductor element described in
機能性有機薄膜層123と、それに上方および下方で接している2つの導電体薄膜層124(あるいは電極1または2)によって形成される、有機EL素子や有機半導体太陽電池などの有機機能素子は、直列接続以外の接続形式、例えば並列接続をとることができない。直列接続では、接続された各有機機能素子を流れる電流は同じでなければならないので、直列に接続されている有機機能素子の中で最も性能の低い素子によってその他の素子の性能が制限される不都合がある。例えば、有機半導体素子120を有機半導体太陽電池として応用する場合、その出力電流は、その有機半導体素子120中に含まれる最も発電性能の低い有機半導体太陽電池の出力電流と同じ大きさに制限される。また、電池の内部抵抗は各有機半導体太陽電池の内部抵抗の和になり、大きくなりすぎるという問題がある。
An organic functional element such as an organic EL element or an organic semiconductor solar cell formed by the functional organic
また、積層体中を流れる電流の方向は一方向に定まっており、その中で各導電体薄膜層124は両側を機機能性有機薄膜層123によって挟まれている。このため、各導電体薄膜層124は、一方の機能性有機薄膜層123に対しては正極(または陽極)として機能し、他方の機能性有機薄膜層123に対しては負極(または陰極)として機能しなければならず、仕事関数などが最適の各導電体薄膜層124をすべての機能性有機薄膜層123に対して設けることは、極めて難しく、実際的には不可能である。
In addition, the direction of the current flowing through the laminated body is determined in one direction, in which each conductive thin film layer 124 is sandwiched between the functional organic thin film layers 123 on both sides. For this reason, each conductor thin film layer 124 functions as a positive electrode (or an anode) for one functional organic
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、光電変換層を含み光電変換機能を有する光電変換ユニットの複数個が積層して配置され、しかも、複数個の光電変換ユニット間の電気的接続形態を選択することが可能で、光電変換層に接する電極の材料を各光電変換層に対し最適化することを可能にする構造を有し、しかも、液漏れのおそれのない積層構造を簡易にコンパクトに形成できる光電変換装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and an object of the present invention is to arrange a plurality of photoelectric conversion units including a photoelectric conversion layer and having a photoelectric conversion function. It is possible to select the electrical connection form between the photoelectric conversion units, and the electrode material in contact with the photoelectric conversion layer can be optimized for each photoelectric conversion layer. It is an object of the present invention to provide a photoelectric conversion device that can easily and compactly form a laminated structure that does not have the risk of being damaged.
即ち、本発明は、固体状の光電変換層を有する光電変換装置であって、光透過性の第1電極と、第1光電変換層と、光透過性の第2電極と、第2光電変換層と、光透過性の第3電極とが積層された構造を構造単位として有し、前記第1電極、前記第2電極および前記第3電極を含む電極のうち、所定の電極が並列に接続されている、第1の光電変換装置に係わり、また、固体状の光電変換層を有する光電変換装置であって、光透過性の第1電極と、前記光電変換層と、光透過性の第2電極とがこの順で積層された構造を構造単位として有し、この構造単位の複数個が積層され、この積層体の積層方向に直列に接続されている、第2の光電変換装置に係わるものである。 That is, the present invention is a photoelectric conversion device having a solid photoelectric conversion layer, which is a light transmissive first electrode, a first photoelectric conversion layer, a light transmissive second electrode, and a second photoelectric conversion. A structure in which a layer and a light-transmitting third electrode are stacked as a structural unit, and among the electrodes including the first electrode, the second electrode, and the third electrode, predetermined electrodes are connected in parallel A photoelectric conversion device having a solid photoelectric conversion layer, the light-transmitting first electrode, the photoelectric conversion layer, and the light-transmitting first photoelectric conversion device. The second photoelectric conversion device has a structure in which two electrodes are stacked in this order as a structural unit, and a plurality of the structural units are stacked and connected in series in the stacking direction of the stacked body. Is.
本発明の光電変換装置によれば、前記固体状の光電変換層を有しているので、液漏れのおそれがなく、簡易でコンパクトな積層構造を形成することができる。また、前記第1電極、前記第2電極および前記第3電極が光透過性であるため、電極によって光の透過が阻止されることがない。このため、前記光電変換装置が光電池として構成されている場合には、第1の光電変換装置では少なくとも1組の前記第1光電変換層と前記第2光電変換層とで光電変換が行われ、第2の光電変換装置では複数個の前記光電変換層で光電変換が行われるので、単独の光電変換層を用いる場合に比べ、光の利用率を高め、光電変換効率を向上させることができる。また、積層方向両端面のいずれの側からも入射光を取り込むことができ、利便性が向上する。前記光電変換装置が電界発光装置として構成されている場合には、第1の光電変換装置では少なくとも1組の前記第1光電変換層と前記第2光電変換層とで光電変換が行われ、第2の光電変換装置では複数個の前記光電変換層で光電変換が行われ、これらの光電変換層の発光光が合わせて出射されるので、光源の輝度が向上する。また、積層方向両端面のいずれの側からも出射光を取り出すことができ、利便性が向上する。
According to the photoelectric conversion device of the present invention, since the solid photoelectric conversion layer is provided, there is no risk of liquid leakage, and a simple and compact laminated structure can be formed. In addition, since the first electrode, the second electrode, and the third electrode are light transmissive, light transmission is not blocked by the electrodes. For this reason, when the photoelectric conversion device is configured as a photovoltaic cell, photoelectric conversion is performed in at least one pair of the first photoelectric conversion layer and the second photoelectric conversion layer in the first photoelectric conversion device, In the second photoelectric conversion device, photoelectric conversion is performed by a plurality of the photoelectric conversion layers, so that the light utilization rate can be increased and the photoelectric conversion efficiency can be improved as compared with the case where a single photoelectric conversion layer is used. Moreover, incident light can be taken in from either side of both end surfaces in the stacking direction, and convenience is improved. When the photoelectric conversion device is configured as an electroluminescent device, the first photoelectric conversion device performs photoelectric conversion between at least one pair of the first photoelectric conversion layer and the second photoelectric conversion layer. In the
また、本発明の第1の光電変換装置では、前記第1電極と前記第1光電変換層と前記第2電極と前記第2光電変換層と前記第3電極とが積層された構造を構造単位としているので、前記第1電極と前記第1光電変換層と前記第2電極とで構成される光電変換ユニットと、前記第2電極と前記第2光電変換層と前記第3電極とで構成される光電変換ユニットとの積層構造を形成することができ、前記第1電極、前記第2電極および前記第3電極を含む電極のうち、所定の電極が並列に接続されているので、これらの光電変換ユニット同士を並列接続を含めた所定の接続形態で電気的に接続することができる。 In the first photoelectric conversion device of the present invention, a structure in which the first electrode, the first photoelectric conversion layer, the second electrode, the second photoelectric conversion layer, and the third electrode are stacked is a structural unit. Therefore, it is composed of the photoelectric conversion unit composed of the first electrode, the first photoelectric conversion layer, and the second electrode, the second electrode, the second photoelectric conversion layer, and the third electrode. Since a predetermined structure is connected in parallel among the electrodes including the first electrode, the second electrode, and the third electrode, these photoelectric conversion units can be formed. The conversion units can be electrically connected in a predetermined connection form including parallel connection.
この際、前記第1電極は前記第1光電変換層のみに接し、前記第3電極は前記第2光電変換層のみに接し、前記第1光電変換層と前記第2光電変換層とに接する前記第2電極も正極と負極(または陽極と陰極)とを兼ねることは通常ないので、前記第1光電変換層および前記第2光電変換層に対し仕事関数などが最適な材料をそれぞれの電極材料として選択することができる。なお、光電変換ユニットを並列に接続する装置では、1つの光電変換ユニットが絶縁状態で機能を停止しても他のユニットにその影響がおよばない利点がある。 At this time, the first electrode is in contact with only the first photoelectric conversion layer, the third electrode is in contact with only the second photoelectric conversion layer, and is in contact with the first photoelectric conversion layer and the second photoelectric conversion layer. Since the second electrode also does not usually serve as a positive electrode and a negative electrode (or an anode and a cathode), a material having an optimum work function for the first photoelectric conversion layer and the second photoelectric conversion layer is used as each electrode material. You can choose. Note that in an apparatus in which photoelectric conversion units are connected in parallel, there is an advantage that even if one photoelectric conversion unit stops functioning in an insulated state, the other units are not affected.
また、本発明の第2の光電変換装置では、前記第1電極と前記光電変換層と前記第2電極とがこの順で積層された構造を構造単位とし、この構造単位の複数個が積層されているので、前記第1電極と前記光電変換層と前記第2電極とで構成される光電変換ユニットの積層構造を形成することができ、これらの光電変換ユニットが直列に接続されている。この際、特許文献2の導電体薄膜層とは異なり、前記第1電極と前記第2電極とは、前記光電変換層のみに接しているので、前記光電変換層に対し仕事関数などが最適な材料をそれぞれの電極材料として選択することができる。この構造は電極数は多くなるが、最も単純な構造の繰り返しで前記光電変換装置を構成することができるメリットがある。なお、光電変換ユニットを直列に接続する装置では、1つの光電変換ユニットが短絡状態で機能を停止しても、他のユニットに及ぶ影響を最小限にとどめ得る利点がある。
In the second photoelectric conversion device of the present invention, a structure in which the first electrode, the photoelectric conversion layer, and the second electrode are stacked in this order is a structural unit, and a plurality of the structural units are stacked. Therefore, it is possible to form a stacked structure of photoelectric conversion units including the first electrode, the photoelectric conversion layer, and the second electrode, and these photoelectric conversion units are connected in series. At this time, unlike the conductor thin film layer of
本発明の第1の光電変換装置において、前記第1電極と前記第1光電変換層と前記第2電極と前記第2光電変換層と前記第3電極とがこの順に積層された構造体と、逆の順に積層された構造体との積層体を有するのがよい。この際、前記第1電極、前記第2電極および前記第3電極がそれぞれ並列に接続されているのがよい。このようにすると、前記第3電極を下部の光電変換ユニットと上部の光電変換ユニットとで共用することができ、少ない電極数で前記光電変換装置を構成することができ、前記光電変換層が占める割合を高めることができる。 In the first photoelectric conversion device of the present invention, a structure in which the first electrode, the first photoelectric conversion layer, the second electrode, the second photoelectric conversion layer, and the third electrode are stacked in this order; It is preferable to have a stacked body with structures stacked in the reverse order. At this time, it is preferable that the first electrode, the second electrode, and the third electrode are connected in parallel. If it does in this way, the said 3rd electrode can be shared by a lower photoelectric conversion unit and an upper photoelectric conversion unit, the said photoelectric conversion apparatus can be comprised with few electrodes, and the said photoelectric conversion layer occupies The ratio can be increased.
また、前記第1電極と前記第1光電変換層と前記第2電極と前記第2光電変換層と前記第3電極とがこの順に積層された構造体の複数個が積層された積層体を有し、前記複数の構造体間が絶縁されているのがよい。この際、前記第1電極、前記第2電極および前記第3電極がそれぞれ並列に接続されているのがよい。この構造は上記の構造に比べて部品数がやや多くなるが、単純な構造の繰り返しで前記光電変換装置を構成できるメリットがある。 In addition, there is a laminated body in which a plurality of structures in which the first electrode, the first photoelectric conversion layer, the second electrode, the second photoelectric conversion layer, and the third electrode are laminated in this order are laminated. The plurality of structures are preferably insulated from each other. At this time, it is preferable that the first electrode, the second electrode, and the third electrode are connected in parallel. Although this structure has a slightly larger number of parts than the above structure, there is an advantage that the photoelectric conversion device can be configured by repeating a simple structure.
前記第1光電変換層と前記第2光電変換層、および前記第1電極と前記第3電極が、それぞれ同じ材料からなり、前記第1電極と前記第3電極とが接続されているのがよい。前記第1光電変換層と前記第2光電変換層、および前記第1電極と前記第3電極とが同じ材料からなる場合には、光起電力など、前記上部の光電変換ユニットと前記下部の光電変換ユニットの電気的特性が同じになるので、前記第1電極と前記第3電極とを直接、並列に接続することができ、配線構造が簡易になる。 The first photoelectric conversion layer and the second photoelectric conversion layer, and the first electrode and the third electrode may be made of the same material, and the first electrode and the third electrode may be connected. . When the first photoelectric conversion layer and the second photoelectric conversion layer, and the first electrode and the third electrode are made of the same material, the upper photoelectric conversion unit and the lower photoelectric Since the electrical characteristics of the conversion unit are the same, the first electrode and the third electrode can be directly connected in parallel, and the wiring structure is simplified.
本発明の第1および第2の光電変換装置において、前記第1及び前記第2光電変換層が有機半導体層からなる受光層であり、光電池として構成されているのがよい。 In the first and second photoelectric conversion devices of the present invention, the first and second photoelectric conversion layers may be light receiving layers made of an organic semiconductor layer, and may be configured as a photovoltaic cell.
この際、光入射側の反対側の端面に、光反射層が設けられているのがよい。このようにすると、透過してしまった光をもう一度前記第1及び前記第2光電変換層にもどすことができ、光の利用率を高めることができる。 At this time, it is preferable that a light reflection layer is provided on the end surface opposite to the light incident side. If it does in this way, the light which permeate | transmitted can be returned to the said 1st and 2nd photoelectric converting layer once again, and the utilization factor of light can be raised.
また、前記有機半導体層が、光電子のドナーとアクセプタとが接合した混合物からなり、とりわけ、ドナーとアクセプタとのバルクヘテロ接合が形成されるのがよい。ドナー層とアクセプタ層とが面で接する通常の接合とは異なり、バルクヘテロ接合では、ドナー層とアクセプタ層とが互いに相手側の層内に入り込み合う境界領域が形成され、この境界領域内を縦横にはり巡らすように複雑な形状の接合面が形成され、光吸収で生じた励起子が接合面に到達できる領域がこの境界領域全体に広がるため、光電変換効率が飛躍的に向上する(Peter Peumans, Soichi Uchida and Stephen R.Forrest,Nature,425,158-162 (2003))。 The organic semiconductor layer is preferably made of a mixture in which a photoelectron donor and an acceptor are joined, and in particular, a bulk heterojunction of a donor and an acceptor is formed. Unlike a normal junction where the donor layer and the acceptor layer are in contact with each other, the bulk heterojunction forms a boundary region where the donor layer and the acceptor layer enter each other's layers, and the boundary region is vertically and horizontally inside the boundary region. A complex-shaped joint surface is formed so as to wrap around, and the region where excitons generated by light absorption can reach the joint surface extends to the entire boundary region, so that the photoelectric conversion efficiency is dramatically improved (Peter Peumans, Soichi Uchida and Stephen R. Forrest, Nature, 425, 158-162 (2003)).
ドナーとしては、π電子共役系を有する高分子や色素含有高分子などのp型半導体分子がよく、アクセプタとしてはn型の半導体高分子やフラーレンなどがよい。具体的には、有機高分子化合物のドナーであるポリ(2−メトキシ−5−(2’−エチルヘキシルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン)(MEH−PPV)と、フラーレン誘導体である6,6−フェニル−C61 酪酸メチルエステル(PCBM)との組み合わせなどを用いるのがよい。その他に、有機高分子化合物のドナーとアクセプタとである、MEH−PPVとシアノ−PPV(CN−PPV)との組み合わせや、低分子量有機化合物のドナーとアクセプタとである銅フタロシアニン錯体(CuPc)と3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシリック−ビス−ベンズイミダゾール(PTCBI)との組み合わせや、有機半導体ドナーと無機半導体アクセプタとであるポリ(3−ヘキシルチオフェン)(P3HT)とセレン化カドミウム(CdSe)との組み合わせであるのもよい。 The donor is preferably a p-type semiconductor molecule such as a polymer having a π electron conjugated system or a dye-containing polymer, and the acceptor is preferably an n-type semiconductor polymer or fullerene. Specifically, poly (2-methoxy-5- (2′-ethylhexyloxy) -1,4-phenylenevinylene) (MEH-PPV) which is a donor of an organic polymer compound and 6,6 which is a fullerene derivative. A combination with -phenyl-C61 butyric acid methyl ester (PCBM) may be used. In addition, a combination of MEH-PPV and cyano-PPV (CN-PPV), which are organic polymer compound donors and acceptors, and a copper phthalocyanine complex (CuPc), which is a low molecular weight organic compound donor and acceptor, In combination with 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic-bis-benzimidazole (PTCBI), poly (3-hexylthiophene) (P3HT) and cadmium selenide (organic semiconductor donor and inorganic semiconductor acceptor) CdSe) may also be used in combination.
また、互いに異なる波長の光を吸収する複数の前記受光層が積層されているのがよい。このようにすると、光の利用率を高めることができる。 A plurality of the light receiving layers that absorb light having different wavelengths may be stacked. If it does in this way, the utilization factor of light can be raised.
また、前記受光層に導入する色素によって、カラーフィルター機能をもつように構成されているのがよい。このようにすると、さまざまな色を形成し、デザインに使用することができる。 Further, it is preferable that the dye introduced into the light receiving layer has a color filter function. In this way, various colors can be formed and used in the design.
また、積層構造の膜厚を制御し、多重反射干渉によって、発電に利用する波長の光の表面反射を抑制し、あるいは積層構造内に光を閉じ込め、光の利用率を向上させ、より多くの光を発電に寄与させることができる。 Also, by controlling the film thickness of the laminated structure and suppressing the surface reflection of light of the wavelength used for power generation by multiple reflection interference, or confining the light in the laminated structure, improving the light utilization rate, more Light can contribute to power generation.
或いは、前記第1及び前記第2光電変換層が有機半導体層からなる発光層であり、有機電界発光装置として構成されているのがよい。 Alternatively, the first and second photoelectric conversion layers may be light emitting layers made of organic semiconductor layers, and may be configured as an organic electroluminescent device.
この際、一方の端面に光反射層が設けられているのがよい。このようにすることで、光を一方に集め、輝度の高い有機電界発光装置を構成することができる。 At this time, a light reflection layer is preferably provided on one end face. By doing in this way, light can be gathered on one side and an organic electroluminescent apparatus with high brightness | luminance can be comprised.
また、互いに異なる波長の光を発光する複数の前記発光層が積層され、複数の発光の混色による光が出射されるのがよい。このようにすることで、さまざまな色を形成し、デザインに使用することができる。 In addition, it is preferable that a plurality of the light-emitting layers that emit light having different wavelengths are stacked, and light resulting from a mixed color of the plurality of light emission is emitted. In this way, various colors can be formed and used in the design.
次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に具体的かつ詳細に説明する。 Next, a preferred embodiment of the present invention will be described specifically and in detail with reference to the drawings.
実施の形態1
実施の形態1は、請求項1に記載した、前記光透過性の第1電極と、前記第1光電変換層と、前記光透過性の第2電極と、前記第2光電変換層と、前記光透過性の第3電極とが積層された構造単位の1単位からなり、請求項6に記載したように、前記受光層である前記第1光電変換層と前記第2光電変換層、および前記第1電極と前記第3電極とが同じ材料で形成され、前記第1電極と前記第3電極とが接続された光電変換装置を、請求項8に記載したように前記光電池として構成した例である。
Embodiment 1
In the first embodiment, the light-transmissive first electrode, the first photoelectric conversion layer, the light-transmissive second electrode, the second photoelectric conversion layer, and It consists of 1 unit of the structural unit laminated | stacked with the light transmissive 3rd electrode, As described in
図1は、実施の形態1に基づく光電池の構造を示す説明図である。図1(a)は、構造をわかりやすくするために光電池の一部を分解して示した斜視図であり、図1(b)は光電池の断面図であり、図1(c)はその等価回路図である。但し、図1(a)の斜視図では、透明基板1を図示省略している(後述の変形例を示す図2〜4でも同様である。)。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing the structure of a photovoltaic cell based on the first embodiment. FIG. 1 (a) is an exploded perspective view of a part of the photovoltaic cell for easy understanding of the structure, FIG. 1 (b) is a sectional view of the photovoltaic cell, and FIG. 1 (c) is an equivalent thereof. It is a circuit diagram. However, in the perspective view of FIG. 1A, the transparent substrate 1 is not shown (the same applies to FIGS. 2 to 4 showing modified examples described later).
この光電池では、前記第1電極であるITO(Indium Tin Oxide)電極2と前記第1光電変換層である受光発電層3と前記第2電極であるアルミニウム電極4からなる光電変換ユニットによって1つの有機半導体太陽電池7が形成され、また、前記第3電極であるITO電極6と前記第2光電変換層である受光発電層5と前記第2電極であるアルミニウム電極4からなる光電変換ユニットによってもう1つの有機半導体太陽電池8が形成され、これら2つの有機半導体太陽電池が図1(c)に示すように外部負荷9に対して並列に接続されている。
In this photovoltaic cell, one organic layer is formed by a photoelectric conversion unit including an ITO (Indium Tin Oxide)
従来の一般的な有機半導体太陽電池を積層して配置できない原因は、図12に示したように、アルミニウムなどの金属からなる対向電極104が全面に形成され、光が反射されてしまう構造になっていることにある。そこで実施の形態1では、アルミニウム電極4を光を透過する構造にすることで電池を積層することを可能とした。図1に示した光電池は、光透過性をもたせたアルミニウム電極4の両側を受光発電層3と5で挟み、その両外側を別種の光透過性を持つ電極、ここではITO電極2と6で挟んだ上下対称の構造を有している。以下、作製方法も含めて、光電池の各部について説明する。
The reason why conventional common organic semiconductor solar cells cannot be stacked is that the
透明基板1は、ガラス基板などの透明基板である。光電池を低コスト化したり、曲面などに設置できるように柔軟性をもたせたりするためには、透明なプラスチックフィルム基板、例えばポリカーボネートやポリエチレンテレフタラートなどからなるプラスチック基板を用いるのがよい。 The transparent substrate 1 is a transparent substrate such as a glass substrate. In order to reduce the cost of the photovoltaic cell or to provide flexibility so that it can be installed on a curved surface, it is preferable to use a transparent plastic film substrate, for example, a plastic substrate made of polycarbonate or polyethylene terephthalate.
透明基板1の上には、前記光透過性の第1電極としてITO薄膜からなるITO電極2が形成されている。ITO電極2は、例えば、スパッタリング法によって、厚さ100nm、膜抵抗10Ω、膜の抵抗率1×10-4 Ω・cmに形成されている。透明電極としては、ITOの他にアンチモンまたはフッ素をドープした酸化スズ(ATOまたはFTO)や酸化亜鉛などからなる透明導電膜を用いることができ、スパッタリング法や真空蒸着法などによって形成することができる。
An
ITO電極2の上には、前記受光層である前記第1光電変換層として受光発電層3が形成されている。受光発電層3は、例えば、光を受光し光電子を放出するドナーと、その光電子を受け取り電荷分離を実現するアクセプタとが接合した混合物からなるのがよい。ドナーとしては、π電子共役系を有する高分子や色素含有高分子などのp型半導体分子がよく、アクセプタとしてはn型の半導体高分子やフラーレンなどがよい。
On the
具体的には、ドナーとしてMEH−PPVを用い、アクセプタとしてPCBMを用いるのがよい。図2は、MEH−PPVとPCBMの分子構造を示す説明図である。 Specifically, MEH-PPV is used as a donor and PCBM is used as an acceptor. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the molecular structure of MEH-PPV and PCBM.
例えば、MEH−PPVとPCBMとを1:4の質量比でクロロベンゼンに溶解させた混合溶液(2wt%)をスピンコート法によりITO電極2の上に塗布し、クロロベンゼンを蒸発させることで混合物薄膜を形成し、受光発電層3とする。受光発電層3は、上記の混合溶液を3000rpmで30秒間スピンコートすることによって、厚さ200nmほどに形成されているのがよい。
For example, a mixed solution (2 wt%) in which MEH-PPV and PCBM are dissolved in chlorobenzene at a mass ratio of 1: 4 is applied onto the
受光発電層3の上には、光透過性を有する電極としてアルミニウム電極4が形成されている。アルミニウム電極4は次に述べる2つの工程で形成される。 On the light receiving power generation layer 3, an aluminum electrode 4 is formed as an electrode having optical transparency. The aluminum electrode 4 is formed by the following two processes.
まず、受光発電層3の全面に蒸着によってアルミニウム薄膜4aを形成する。アルミニウム薄膜4aは、光が十分に透過するように、膜厚10nm程度に薄く形成する。
First, an aluminum
次に、アルミニウム薄膜4aの上に、メタルマスクを用いてメッシュ状にパターニングしながらアルミニウムメッシュ4bを蒸着する。アルミニウムメッシュ4bは、例えば、膜厚100nm程度、線幅60μm、ピッチ500μmとする。アルミニウムメッシュ4bは、網目部分の隙間によって光透過性を確保しながら、網の線材が十分な厚さに形成され、十分な導電性と強度とを有し、アルミニウム薄膜4aの支持体としても機能する。
Next, an aluminum mesh 4b is vapor-deposited on the aluminum
以上に説明したITO電極2と受光発電層3とアルミニウム電極4とによって有機半導体太陽電池7が形成されている。
The organic semiconductor solar cell 7 is formed by the
アルミニウム電極4の上には、受光発電層3と同様に受光発電層5が形成され、その上にITO電極6が積層され、もう1つの有機半導体太陽電池8が形成されている。ITO電極6をスパッタ法により形成する際には、スパッタリングによりITO微粒子が受光発電層5を貫通しないように、初めはスパッタパワーをできるだけ小さく設定する。例えば、初め30分間は80Wでスパッタリングを行い、その後30分間は160Wでスパッタリングを行う。
A light receiving
このようにして形成された光電池の一方の端面から光を入射させると、入射光の一部は光入射端の受光発電層3によって吸収されて光電変換される一方、吸収されなかった光は、アルミニウム電極4が光透過性であるため、アルミニウム電極4を透過して受光発電層5に入射する。ここでも、入射光の一部は受光発電層5によって吸収されて光電変換される。このように、前段の受光発電層3によって吸収されなかった光は、後段の受光発電層5に透過し、そこでも光電変換が行われるので、本実施の形態の光電池では、受光発電層3が単独で設けられている光電池に比べて、光の利用率が向上する。
When light is incident from one end face of the photovoltaic cell thus formed, part of the incident light is absorbed and photoelectrically converted by the light receiving power generation layer 3 at the light incident end, while the light that has not been absorbed is Since the aluminum electrode 4 is light transmissive, it passes through the aluminum electrode 4 and enters the light receiving
この際、有機半導体太陽電池7または8では、電子は仕事関数の小さいアルミニウム電極4へ流れ、正孔は仕事関数の大きいITO電極2または6へ流れるので、ITO電極2および6が正極になり、アルミニウム電極4が負極になる。この結果、受光発電層3では電流は下向きに流れ、受光発電層5では電流は下向きに流れ、2つの受光発電層3と5では電流が流れる方向が逆向きになっている。アルミニウム電極4は、2つの受光発電層3と5に接しているが、いずれの層に対しても負極として機能しており、仕事関数の小さいアルミニウムの特性がいずれの層に対しても有効に生かされている。
At this time, in the organic semiconductor
ここでは、ITOからなる正極と、アルミニウムからなる負極とを設ける例を示したが、これに限られるものではない。より一般的には、本実施の形態の光電池の構造によれば、受光発電層3と5の特性に合わせて、仕事関数などが適切な電極材料を用いて正極および負極を形成することができるので、受光発電層3と5の性能を十分に発揮させることができる。この結果、有機半導体太陽電池の積層による光利用率の向上により、光電変換効率の向上を達成することができる。 Here, an example is shown in which a positive electrode made of ITO and a negative electrode made of aluminum are provided, but the present invention is not limited to this. More generally, according to the structure of the photovoltaic cell of the present embodiment, the positive electrode and the negative electrode can be formed using an electrode material having an appropriate work function or the like in accordance with the characteristics of the light receiving power generation layers 3 and 5. Therefore, the performance of the light receiving power generation layers 3 and 5 can be sufficiently exhibited. As a result, improvement in photoelectric conversion efficiency can be achieved by improving the light utilization rate by stacking the organic semiconductor solar cells.
これに対し、特許文献2に開示されている有機半導体素子による太陽電池では、前述したように、導電体薄膜層124は、これに接している一方の機能性有機薄膜層123に対しては正極として機能し、他方の機能性有機薄膜層123に対して負極として機能しなければならない。このため、接している2つの機能性有機薄膜層123の両方に対して適切な導電体薄膜層124の材料を選択することは非常に難しい。この結果、各機能性有機薄膜層123の性能を十分に発揮させることができず、積層することによって光利用率が向上するとしても、光電変換効率の向上を達成することは難しい。この点で、本実施の形態の光電池は、特許文献2に開示されている有機半導体素子とは本質的に異なっている。
On the other hand, in the solar cell using the organic semiconductor element disclosed in
なお、電極材料を選択する際に考慮する、仕事関数以外の選択基準として、光入射側とは反対の側の電極を除いて、光透過性の電極を形成できることや、大気中で安定であることなどを挙げることができる。 As a selection criterion other than the work function to be considered when selecting an electrode material, it is possible to form a light transmissive electrode except for the electrode opposite to the light incident side, and it is stable in the atmosphere. Can be mentioned.
本実施の形態に基づく光電池では、受光発電層3と5、ITO電極2と6が同じ材料で形成されているので、有機半導体太陽電池7と8の光起電力は同じになる。従って、図1(b)および(c)に示すように、ITO電極2と6とを直接接続し、有機半導体太陽電池7と8とを外部負荷9に対し並列に接続することができ、配線構造が簡易になる。
In the photovoltaic cell based on this Embodiment, since the light receiving power generation layers 3 and 5 and the
なお、図1では下方から光が入射する場合を示したが、上方から光が入射するようにしてもよい。本実施の形態に基づく光電池では、積層方向両端面のいずれの側からも入射光を取り込むことができ、利便性が向上する。 Although FIG. 1 shows the case where light is incident from below, the light may be incident from above. In the photovoltaic cell based on this Embodiment, incident light can be taken in from either side of both end surfaces in the stacking direction, and convenience is improved.
図3は、実施の形態1の変形例を示す斜視図である。この光電池では、一方の端面に光反射層11が設けられている。このようにすると、透過してしまった光をもう一度、受光発電層3と5にもどすことができ、光の利用率を高めることができる。
FIG. 3 is a perspective view showing a modification of the first embodiment. In this photovoltaic cell, a
図4は、実施の形態1の他の変形例を示す斜視図である。この光電池では、ITO電極2と6の代わりに、アルミニウムよりも仕事関数の大きい金属からなり、アルミニウム電極4と同様に、金属薄膜と金属メッシュで構成され、光透過性を有する金属電極12と13とが用いられている。仕事関数の大きい金属としては、例えば、金や白金などがよい。
FIG. 4 is a perspective view showing another modification of the first embodiment. In this photovoltaic cell, instead of the
図5は、実施の形態1のさらに他の変形例を示す斜視図である。この光電池では、アルミニウム電極4の代わりに、ITOよりも仕事関数の小さい金属酸化物、例えば酸化亜鉛ZnOからなる電極14が用いられている。金属酸化物電極14を形成する方法としては、熱ダメージの少ないスパッタ法がよい。 FIG. 5 is a perspective view showing still another modification of the first embodiment. In this photovoltaic cell, instead of the aluminum electrode 4, an electrode 14 made of a metal oxide having a work function smaller than that of ITO, for example, zinc oxide ZnO is used. As a method for forming the metal oxide electrode 14, a sputtering method with little thermal damage is preferable.
実施の形態2
実施の形態2は、請求項2と3に記載した、前記第1電極と前記第1光電変換層と前記第2電極と前記第2光電変換層と前記第3電極とがこの順に積層された構造体と、逆の順に積層された構造体との積層体を有し、前記第1電極、前記第2電極および前記第3電極がそれぞれ並列に接続されている光電変換装置のうち、その最小構成の装置を光電池として構成した例である。
In the second embodiment, the first electrode, the first photoelectric conversion layer, the second electrode, the second photoelectric conversion layer, and the third electrode described in
図6(a)は、本実施の形態に基づく光電池の構造を示す断面図であり、図6(b)は、その等価回路図である。 FIG. 6A is a cross-sectional view showing the structure of the photovoltaic cell based on the present embodiment, and FIG. 6B is an equivalent circuit diagram thereof.
この光電池では、ITOなどの第1電極21、受光発電層である第1光電変換層22、アルミニウム電極などの第2電極23、受光発電層である第2光電変換層24、そしてITOなどの第3電極25がこの順で積層された前記構造体の上に、上記の逆順に第3電極25、第2光電変換層26、第2電極27、第1光電変換層28、そして第1電極29が積層された、前記逆の順に積層された構造体が形成されている。ここで、「第1」、「第2」、「第3」の修飾語は、例えば「第1」が付された電極同士は、材質やその上下に形成されている層構造が同じで、同等の機能を有することを示すことばとして用いるものとする(以下、同様。)。
In this photovoltaic cell, a first electrode 21 such as ITO, a first photoelectric conversion layer 22 that is a light receiving power generation layer, a
前記構造体には、第1電極21と第1光電変換層22と第2電極23とで構成される第1光電変換ユニット31と、第2電極23と第2光電変換層24と第3電極25とで構成される第2光電変換ユニット32が含まれ、前記逆の順に積層された構造体には、第3電極25と第2光電変換層26と第2電極27とで構成される第2光電変換ユニット33と、第2電極27と第1光電変換層28と第1電極29とで構成される第1光電変換ユニット34が含まれるが、第1光電変換ユニット31と第2光電変換ユニット32とは第2電極23を共用し、第2光電変換ユニット32と第2光電変換ユニット33とは第3電極25を共用し、第2光電変換ユニット33と第1光電変換ユニット34とは第2電極27を共用している。第1および第2光電変換ユニット31、34および32,33は、有機半導体太陽電池として機能する。
The structure includes a first
このように、本実施の形態に基づく光電池では、1つの電極の上下に位置する2つの光電変換ユニット間でその電極を共用できるように考慮されているので、光電変換ユニットを積層した場合に電極数を最少に抑えることができ、電極での反射や散乱による光損失を最少に抑えることができる。また、前記積層体の厚さが電極の厚みによって増加するのを抑え、前記積層体の厚さを同じとするなら、より多くの光電変換ユニットが含まれるようにすることができる。 Thus, in the photovoltaic cell based on this Embodiment, since it considers that the electrode can be shared between the two photoelectric conversion units located up and down of one electrode, when a photoelectric conversion unit is laminated | stacked, an electrode The number can be minimized, and light loss due to reflection and scattering at the electrode can be minimized. Further, if the thickness of the stacked body is suppressed from increasing with the thickness of the electrode and the thickness of the stacked body is made the same, more photoelectric conversion units can be included.
また、第1電極21と29、および第3電極25は仕事関数の大きい材料で形成し、第2電極23と27は仕事関数の小さい材料で形成し、仕事関数の大きい電極と仕事関数の小さい電極とが積層方向において交互に並ぶように配置されている。これを逆にして、第1電極および第3電極を仕事関数の小さい材料で形成し、第2電極を仕事関数の大きい材料で形成することも可能である。
The
このようにして形成された光電池の一方の端面から光を入射させると、入射光の一部は光入射端の第1光電変換層22によって吸収されて光電変換される一方、吸収されなかった光は、第2電極23が光透過性であるため、第2電極23を透過して第2光電変換層24に入射する。ここでも、入射光の一部は第2光電変換層24によって吸収されて光電変換される。このように、前段の第1光電変換層22によって吸収されなかった光は、後段の第2光電変換層24や26、あるいは第1光電変換層28へ透過し、そこでも光電変換が行われるので、本実施の形態の光電池では、第1光電変換層22が単独で設けられている光電池に比べて、光の利用率が向上する。
When light is incident from one end face of the thus formed photovoltaic cell, a part of the incident light is absorbed and photoelectrically converted by the first photoelectric conversion layer 22 at the light incident end, but the light that has not been absorbed. Since the
この際、各光電変換ユニット31〜34で、電子は仕事関数の小さい第2電極へ流れ、正孔は仕事関数の大きい第1電極あるいは第3電極へ流れるので、第1電極21と29、および第3電極25はどの光電変換ユニットでも正極として機能し、第2電極23と27はどの光電変換ユニットでも負極として機能し、1つの電極が正極と負極を兼ねることはない。このように、どの光電変換ユニットでも、仕事関数の大きい電極は正極として機能し、仕事関数の小さい電極は負極として機能し、各電極の特性が有効に生かされている。
At this time, in each of the
このような場合、実施の形態1と同様に、光電変換層の特性に合わせて、仕事関数などが適切な電極材料を選択して正極および負極を形成することができるので、光電変換層の性能を十分に発揮させることができる。この結果、有機半導体太陽電池の積層による光利用率の向上により、光電変換効率の向上を達成することができる。 In such a case, since the positive electrode and the negative electrode can be formed by selecting an electrode material having an appropriate work function or the like in accordance with the characteristics of the photoelectric conversion layer, as in Embodiment 1, the performance of the photoelectric conversion layer Can be fully exhibited. As a result, improvement in photoelectric conversion efficiency can be achieved by improving the light utilization rate by stacking the organic semiconductor solar cells.
これに対して、前述したように、特許文献2に開示されている有機半導体素子による太陽電池では、積層方向両端部にしか電極がないため、電流は積層体中を一方向に流れる他はなく、導電体薄膜層124は、これに接している一方の機能性有機薄膜層123に対しては正極として機能し、他方の機能性有機薄膜層123に対して負極として機能しなければならない。このため、接している2つの機能性有機薄膜層123の両方に対して適切な導電体薄膜層124の材料を選択することは非常に難しい。この結果、各機能性有機薄膜層123の性能を十分に発揮させることができず、積層することによって光利用率が向上するとしても、光電変換効率の向上を達成することは難しい。この点で、本実施の形態の光電池は、特許文献2に開示されている有機半導体素子とは本質的に異なっている。
On the other hand, as described above, in the solar cell based on the organic semiconductor element disclosed in
本実施の形態の光電池では、光電変換ユニット31と34、および光電変換ユニット32と33とが同等に形成されているので、各組の光起電力は同じになる。従って、図6(a)および(b)に示すように、第1電極21と第1電極29、および第2電極23と第2電極27とを直接接続し、光電変換ユニット31と34とを外部負荷35に対し並列に接続し、光電変換ユニット32と33とを外部負荷36に対し並列に接続するのがよい。
In the photovoltaic cell of this embodiment, the
なお、図6では下方から光が入射する場合を示したが、上方から光が入射するようにしてもよい。本実施の形態に基づく光電池では、積層方向両端面のいずれの側からも入射光を取り込むことができ、利便性が向上する。 Although FIG. 6 shows the case where light is incident from below, the light may be incident from above. In the photovoltaic cell based on this Embodiment, incident light can be taken in from either side of both end surfaces in the stacking direction, and convenience is improved.
実施の形態3
実施の形態3は、請求項4と5に記載した、前記第1電極と前記第1光電変換層と前記第2電極と前記第2光電変換層と前記第3電極とがこの順に積層された構造体の複数個が積層された積層体を有し、これらの構造体間が絶縁され、前記第1電極、前記第2電極および前記第3電極がそれぞれ並列に接続されている光電変換装置のうち、その最小構成の装置を光電池として構成した例である。
Embodiment 3
In the third embodiment, the first electrode, the first photoelectric conversion layer, the second electrode, the second photoelectric conversion layer, and the third electrode are stacked in this order. A photoelectric conversion device having a stacked body in which a plurality of structures are stacked, wherein the structures are insulated, and the first electrode, the second electrode, and the third electrode are connected in parallel. Of these, the minimum configuration is an example of a photovoltaic cell.
図7(a)は、実施の形態3に基づく光電池の構造を示す断面図であり、図7(b)は、その等価回路図である。 FIG. 7A is a cross-sectional view showing the structure of the photovoltaic cell based on Embodiment 3, and FIG. 7B is an equivalent circuit diagram thereof.
この光電池では、実施の形態2に基づく光電池で用いられていた前記逆の順に積層された構造体を用いず、ITOなどの第1電極41、受光発電層である第1光電変換層42、アルミニウム電極などの第2電極43、受光発電層である第2光電変換層44、そしてITOなどの第3電極45がこの順で積層された前記構造体のみの繰り返しによって光電池を構成し、これらの構造体間は絶縁層46で絶縁する。この構造は実施の形態2に基づく光電池の構造に比べると電極数がやや多くなるが、単純な構造の繰り返しで光電池を構成できるメリットがある。
In this photovoltaic cell, the structure stacked in the reverse order used in the photovoltaic cell according to the second embodiment is not used, the
本実施の形態に基づく光電池は、上記の点以外は実施の形態2に基づく光電池と本質的に同じであるので、下記に述べるように、実施の形態2に記載したと同様の特徴および作用効果を有する。 The photovoltaic cell according to the present embodiment is essentially the same as the photovoltaic cell according to the second embodiment except for the points described above. Therefore, as described below, the same features and effects as described in the second embodiment are provided. Have
構造体には、第1電極41と第1光電変換層42と第2電極43とで構成される第1光電変換ユニット47と、第2電極43と第2光電変換層44と第3電極45とで構成される第2光電変換ユニット48とが含まれ、これらは有機半導体太陽電池として機能する。
The structure includes a first
このように、本実施の形態の光電池では、第1電極41と第3電極45は光電変換ユニット間で共用しないものの、第2電極43は第1光電変換ユニット47と第2光電変換ユニット48とで共用しているので、電極数を少なく抑えることができ、電極での反射や散乱による光損失を最少に抑えることができる。また、前記積層体の厚さが電極の厚みによって増加するのを抑え、前記積層体の厚さを同じとするなら、より多くの光電変換ユニットが含まれるようにすることができる。
As described above, in the photovoltaic cell of the present embodiment, the
第1電極21と第3電極25は仕事関数の大きい材料で形成し、第2電極23は仕事関数の小さい材料で形成する。これを逆にして、第1電極および第3電極を仕事関数の小さい材料で形成し、第2電極を仕事関数の大きい材料で形成することも可能である。
The first electrode 21 and the third electrode 25 are formed of a material having a high work function, and the
このようにして形成された光電池の一方の端面から光を入射させると、入射光の一部は光入射端の第1光電変換層42によって吸収されて光電変換される一方、吸収されなかった光は、第2電極43が光透過性であるため、第2電極43を透過して第2光電変換層44に入射する。ここでも、入射光の一部は第2光電変換層44によって吸収されて光電変換される。このように、前段の第1光電変換層42によって吸収されなかった光は、後段の第2光電変換層44、あるいは後段の積層体へ透過し、そこでも光電変換が行われるので、本実施の形態の光電池では、第1光電変換層42が単独で設けられている光電池に比べて、光の利用率が向上する。 When light is incident from one end face of the photovoltaic cell formed in this manner, a part of the incident light is absorbed and photoelectrically converted by the first photoelectric conversion layer 42 at the light incident end, but not absorbed. Since the second electrode 43 is light-transmitting, it passes through the second electrode 43 and enters the second photoelectric conversion layer 44. Again, part of the incident light is absorbed and photoelectrically converted by the second photoelectric conversion layer 44. In this way, the light that has not been absorbed by the first photoelectric conversion layer 42 in the front stage is transmitted to the second photoelectric conversion layer 44 in the rear stage or the stacked body in the rear stage, and photoelectric conversion is also performed there. In the photovoltaic cell of the embodiment, the light utilization rate is improved as compared with the photovoltaic cell in which the first photoelectric conversion layer 42 is provided alone.
この際、光電変換ユニット47と48では、電子は仕事関数の小さい第2電極へ流れ、正孔は仕事関数の大きい第1電極あるいは第3電極へ流れるので、第1電極41と第3電極45は正極として機能し、第2電極43は負極として機能し、1つの電極が正極と負極を兼ねることはない。このように、どの光電変換ユニットでも、仕事関数の大きい電極は正極として機能し、仕事関数の小さい電極は負極として機能し、各電極の特性が有効に生かされている。
At this time, in the
このような場合、実施の形態1および2と同様に、光電変換層の特性に合わせて、仕事関数などが適切な電極材料を選択して正極および負極を形成することができるので、光電変換層の性能を十分に発揮させることができる。この結果、有機半導体太陽電池の積層による光利用率の向上により、光電変換効率の向上を達成することができる。 In such a case, as in the first and second embodiments, the positive electrode and the negative electrode can be formed by selecting an electrode material having an appropriate work function in accordance with the characteristics of the photoelectric conversion layer. The performance of can be fully exhibited. As a result, improvement in photoelectric conversion efficiency can be achieved by improving the light utilization rate by stacking the organic semiconductor solar cells.
本実施の形態の光電池では、積層された2つの構造体は同等であるから、各光電変換ユニット47同士、および光電変換ユニット48同士の光起電力は同じになる。従って、図7(a)および(b)に示すように、第1電極41同士、第2電極43同士および第3電極45同士をそれぞれ直接接続し、光電変換ユニット47同士を外部負荷49に対し並列に接続し、光電変換ユニット48同士を外部負荷50に対し並列に接続するのがよい。
In the photovoltaic cell of the present embodiment, the two stacked structures are the same, so the photovoltaic power of the
なお、図7では下方から光が入射する場合を示したが、上方から光が入射するようにしてもよい。本実施の形態に基づく光電池では、積層方向両端面のいずれの側からも入射光を取り込むことができ、利便性が向上する。 Although FIG. 7 shows the case where light is incident from below, the light may be incident from above. In the photovoltaic cell based on this Embodiment, incident light can be taken in from either side of both end surfaces in the stacking direction, and convenience is improved.
実施の形態4
実施の形態4は、請求項7に記載した、前記光透過性の第1電極と、前記光電変換層と、前記光透過性の第2電極とがこの順で積層された構造を構造単位として有し、この構造単位の複数個が積層され、この積層体の積層方向に直列に接続されている光電変換装置を光電池として構成した例である。
Embodiment 4
In the fourth embodiment, the structure in which the light transmissive first electrode, the photoelectric conversion layer, and the light transmissive second electrode are stacked in this order as described in claim 7 is used as a structural unit. It is an example in which a plurality of the structural units are stacked and the photoelectric conversion device connected in series in the stacking direction of the stacked body is configured as a photovoltaic cell.
図8(a)は、実施の形態4に基づく光電池の構造を示す断面図であり、図8(b)は、その等価回路図である。 FIG. 8A is a cross-sectional view showing the structure of the photovoltaic cell based on Embodiment 4, and FIG. 8B is an equivalent circuit diagram thereof.
この光電池では、ITOなどの第1電極51、受光発電層である光電変換層52、アルミニウム電極などの第2電極53がこの順で積層された構造を構造単位とし、この構造単位の繰り返しによって光電池を構成する。第1電極51と光電変換層52と第2電極53とで構成される光電変換ユニットは、有機半導体太陽電池として機能する。
In this photovoltaic cell, a structure in which a
第1電極51は仕事関数の大きい材料で形成し、第2電極53は仕事関数の小さい材料で形成する。これを逆にして、第1電極を仕事関数の小さい材料で形成し、第2電極を仕事関数の大きい材料で形成してもよい。いずれにせよ、第1電極51と第2電極53とは、光電変換層52のみに接しているので、光電変換層52に対し仕事関数などが最適な材料をそれぞれの電極材料として選択することができる。
The
このようにして形成された光電池の一方の端面から光を入射させると、入射光の一部は光入射端の光電変換ユニット54の光電変換層52によって吸収されて光電変換される一方、吸収されなかった光は、第2電極53および第1電極51が光透過性であるため、これらを透過して次段の光電変換ユニット55の光電変換層52に入射する。ここでも、入射光の一部は光電変換層52によって吸収されて光電変換される。このように、前段の光電変換層52によって吸収されなかった光は、後段の光電変換層52へ透過し、そこでも光電変換が行われるので、本実施の形態に基づく光電池では、光電変換層52が単独で設けられている光電池に比べて、光の利用率を向上させ、光電変換効率の向上を達成することができる。
When light is incident from one end face of the thus formed photovoltaic cell, a part of the incident light is absorbed and photoelectrically converted by the photoelectric conversion layer 52 of the photoelectric conversion unit 54 at the light incident end. Since the second electrode 53 and the
本実施の形態に基づく光電池の構造は、実施の形態1〜3に基づく光電池に比べると、電極数は多くなるが、最も単純な構造の繰り返しで前記光電変換装置を構成することができるメリットがある。なお、光電変換ユニットを直列に接続しているため、1つの光電変換ユニットが短絡状態で機能を停止しても、他のユニットに及ぶ影響を最小限にとどめ得る利点がある。 The structure of the photovoltaic cell based on this embodiment has a merit that the photoelectric conversion device can be configured by repeating the simplest structure, although the number of electrodes is larger than that of the photovoltaic cell based on Embodiments 1 to 3. is there. Note that since the photoelectric conversion units are connected in series, even if one photoelectric conversion unit stops functioning in a short-circuit state, there is an advantage that the influence on other units can be minimized.
なお、図8では下方から光が入射する場合を示したが、上方から光が入射するようにしてもよい。本実施の形態に基づく光電池では、積層方向両端面のいずれの側からも入射光を取り込むことができ、利便性が向上する。 Although FIG. 8 shows the case where light is incident from below, the light may be incident from above. In the photovoltaic cell based on this Embodiment, incident light can be taken in from either side of both end surfaces in the stacking direction, and convenience is improved.
実施の形態5
実施の形態5は、請求項1に記載した、前記光透過性の第1電極と、前記第1光電変換層と、前記光透過性の第2電極と、前記第2光電変換層と、前記光透過性の第3電極とが積層された構造単位の1単位からなり、請求項6に記載したように、前記受光層である前記第1光電変換層と前記第2光電変換層、および前記第1電極と前記第3電極とが同じ材料で形成され、前記第1電極と前記第3電極とが接続された光電変換装置を、請求項13に記載したように前記有機電界発光装置として構成した例である。
図9は、実施の形態5に基づく有機電界発光装置の構造を示す断面図である。この装置では、前記第1電極であるITO(Indium Tin Oxide)電極62と前記第1光電変換層である発光層63と前記第2電極であるアルミニウム電極64からなる光電変換ユニットによって1つの有機EL素子67が形成され、また、前記第3電極であるITO電極66と前記第2光電変換層である発光層65と前記第2電極であるアルミニウム電極64からなる光電変換ユニットによってもう1つの有機EL素子68が形成され、これら2つの有機EL素子が外部電源69に対して並列に接続されている。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of an organic electroluminescent device based on the fifth embodiment. In this apparatus, one organic EL is formed by a photoelectric conversion unit including an ITO (Indium Tin Oxide) electrode 62 as the first electrode, a light emitting layer 63 as the first photoelectric conversion layer, and an
従来の一般的な有機EL素子を積層して配置できない原因は、アルミニウムなどの金属からなる電極が全面に形成され、光が反射されてしまう構造になっていることにある。そこで実施の形態5では、アルミニウム電極64を実施の形態5に示した光を透過する構造にすることで電池を積層することを可能とした。
The reason why conventional conventional organic EL elements cannot be stacked and disposed is that an electrode made of a metal such as aluminum is formed on the entire surface and the light is reflected. Therefore, in the fifth embodiment, it is possible to stack the batteries by making the
実施の形態5に基づく有機電界発光装置の構造は、光電変換層の材料が異なり、外部負荷9の代わりに外部電源69を接続すること以外は、図1に示した実施の形態1に基づく光電池と同じであるので、相違点に重点をおいて説明する。
The structure of the organic electroluminescent device based on the fifth embodiment is a photovoltaic cell based on the first embodiment shown in FIG. 1 except that the material of the photoelectric conversion layer is different and an external power source 69 is connected instead of the
透明基板61は、ガラス基板や、透明なプラスチックフィルム基板、例えばポリカーボネートやポリエチレンテレフタラートなどからなるプラスチック基板などである。透明基板61の上には、前記光透過性の第1電極としてITO薄膜からなるITO電極62が形成されている。 The transparent substrate 61 is a glass substrate or a transparent plastic film substrate, for example, a plastic substrate made of polycarbonate, polyethylene terephthalate, or the like. On the transparent substrate 61, an ITO electrode 62 made of an ITO thin film is formed as the light transmissive first electrode.
ITO電極2の上には、前記第1光電変換層として発光層63が形成されている。発光層63を形成する材料は、有機EL素子の発光層を形成する材料なら何でもよく、発光層63は蒸着法や塗布法によって形成する。
On the
発光層63の上には、光透過性を有する電極としてアルミニウム電極64が形成されている。アルミニウム電極64は、全面に蒸着された膜厚10nm程度のアルミニウム薄膜と、その上にメタルマスクを用いてメッシュ状にパターニングしながら、例えば、膜厚100nm程度、線幅60μm、ピッチ500μmに蒸着したアルミニウムメッシュとで形成されている。
On the light emitting layer 63, an
以上に説明したITO電極62と発光層63とアルミニウム電極64とによって有機EL素子67が形成されている。さらに、アルミニウム電極64の上に、発光層63と同様の発光層65とITO電極66とが積層して形成され、ITO電極66と発光層65とアルミニウム電極64とによってもう1つの有機EL素子68が形成されている。
The
このようにして形成された有機電界発光装置に外部電源69を接続する。この際、仕事関数の大きいITO電極62および66に外部電源69の正極を接続し、仕事関数の小さいアルミニウム電極64に外部電源69の正極を接続する。このようにすると、ITO電極62または66からは、発光層63または65に正孔が注入され、アルミニウム電極64からは、発光層63または65に電子が注入され、正孔と電子の結合による発光が発光層63または65で起こる。発光層63または65からの発光光は合わせて出射されるので、発光層が単独で設けられている有機電界発光装置に比べ、光源としての輝度が向上する。また、積層方向両端面のいずれの側からでも出射光を取り出すことができ、利便性が向上する。また、一方の端面に光反射層を設けておけば、他方の端面に光反射層を設けておけば、光を他方の端面に集めて出射でき、輝度の高い有機電界発光装置を構成することができる。
An external power source 69 is connected to the organic electroluminescent device formed in this way. At this time, the positive electrode of the external power supply 69 is connected to the ITO electrodes 62 and 66 having a high work function, and the positive electrode of the external power supply 69 is connected to the
アルミニウム電極64は、2つの発光層63と65とに接しているが、いずれの層に対しても陰極として機能しており、仕事関数の小さいアルミニウムの特性がいずれの層に対しても有効に生かされている。
The
ここでは、ITOからなる陽極と、アルミニウムからなる陰極とを設ける例を示したが、これに限られるものではない。一般的には、本実施の形態の有機電界発光装置の構造によれば、発光層63と65の特性に合わせて、仕事関数などが適切な電極材料を用いて陽極および陰極を形成することができるので、発光層63と65の性能を十分に発揮させることができる。この結果、有機EL素子の積層による輝度の向上を達成することができる。 Here, an example in which an anode made of ITO and a cathode made of aluminum are provided is shown, but the present invention is not limited to this. In general, according to the structure of the organic electroluminescent device of the present embodiment, the anode and the cathode can be formed using an electrode material having an appropriate work function in accordance with the characteristics of the light emitting layers 63 and 65. Therefore, the performance of the light emitting layers 63 and 65 can be sufficiently exhibited. As a result, the luminance can be improved by stacking the organic EL elements.
これに対し、特許文献2に開示されている有機半導体素子による有機エレクトロルミネッセンス素子では、前述したように、導電体薄膜層124は、これに接している一方の機能性有機薄膜層123に対しては陽極として機能し、他方の機能性有機薄膜層123に対して陰極として機能しなければならない。このため、接している2つの機能性有機薄膜層123の両方に対して適切な導電体薄膜層124の材料を選択することは非常に難しい。この結果、各機能性有機薄膜層123の性能を十分に発揮させることができず、積層することによって得られる効果は小さい。この点で、本実施の形態の有機電界発光装置は、特許文献2に開示されている有機半導体素子とは本質的に異なっている。
On the other hand, in the organic electroluminescence element based on the organic semiconductor element disclosed in
また、本実施の形態の有機電界発光装置は、発光層63と65とに発光波長特性の異なる発光材料を用いることで、2つの発光光の混色によるマルチカラー光源とすることができる。さらに、発光層を3層以上とし、各発光層から赤(R)、緑(G)、青(B)の光を発光させ、RGBの混色によるフルカラー光源とすることもできる。 In addition, the organic electroluminescent device of the present embodiment can be a multi-color light source by mixing two emitted lights by using light emitting materials having different emission wavelength characteristics for the light emitting layers 63 and 65. Further, the light emitting layer may be three or more layers, and red (R), green (G), and blue (B) light may be emitted from each light emitting layer to form a full color light source by RGB color mixture.
実施の形態6
実施の形態6は、請求項1に記載した、前記光透過性の第1電極と、前記第1光電変換層と、前記光透過性の第2電極と、前記第2光電変換層と、前記光透過性の第3電極とが積層された構造単位の1単位に、第3光電変換層と前記光透過性の第2電極とを追加して設け、請求項11に記載した、互いに異なる波長の光を吸収する複数の前記受光層が積層されている光電池を構成した例である。
In the sixth embodiment, the light transmissive first electrode, the first photoelectric conversion layer, the light transmissive second electrode, the second photoelectric conversion layer, and the method described in claim 1, The wavelength different from each other according to
図10は、実施の形態6に基づく光電池の構造を示す説明図である。この光電池では、ITO電極72と受光発電層73とアルミニウム電極74からなる光電変換ユニットによって有機半導体太陽電池81が形成され、また、アルミニウム電極74と受光発電層75とITO電極76とからなる光電変換ユニットによって有機半導体太陽電池82が積層して形成されている上に、受光発電層77とアルミニウム電極78とを追加して形成し、ITO電極76と受光発電層77とアルミニウム電極78とからなる光電変換ユニットによって有機半導体太陽電池83が設けられている。そして受光発電層73、75および77は、光を吸収するπ電子共役系を有する高分子や色素含有高分子を選択することによって、異なる光吸収特性をもつように作られている。 FIG. 10 is an explanatory diagram showing the structure of a photovoltaic cell based on the sixth embodiment. In this photovoltaic cell, an organic semiconductor solar cell 81 is formed by a photoelectric conversion unit comprising an ITO electrode 72, a light receiving power generation layer 73 and an aluminum electrode 74, and a photoelectric conversion comprising an aluminum electrode 74, a light receiving power generation layer 75 and an ITO electrode 76. An organic semiconductor solar cell 82 is formed by being laminated by a unit, and a light receiving power generation layer 77 and an aluminum electrode 78 are additionally formed, and a photoelectric sensor comprising the ITO electrode 76, the light receiving power generation layer 77, and the aluminum electrode 78 is formed. An organic semiconductor solar cell 83 is provided by the conversion unit. The light-receiving power generation layers 73, 75, and 77 are made to have different light absorption characteristics by selecting a polymer having a π-electron conjugated system that absorbs light or a dye-containing polymer.
このようにすると前段の受光発電層で吸収できなかった波長の光を、後段の受光発電層で吸収することができ、光の吸収率を高めることができ、光電変換効率を高めることができる。広い波長範囲の光を高い変換効率で光電変換するためには、各受光発電層が吸収する波長が互いに異なっていて、光の入射方向から遠い層の受光発電層ほど、より長波長の光を吸収するものであることが望ましい。 If it does in this way, the light of the wavelength which was not able to be absorbed in the preceding light reception power generation layer can be absorbed in the latter light reception power generation layer, the light absorption rate can be raised, and the photoelectric conversion efficiency can be raised. In order to photoelectrically convert light in a wide wavelength range with high conversion efficiency, the wavelengths absorbed by the respective light receiving power generation layers are different from each other. It is desirable to absorb.
例えば、受光発電層77は青色近辺の光を吸収し、受光発電層75は緑色近辺の光を吸収し、受光発電層73は赤色近辺の光を吸収する等である。 For example, the light receiving power generation layer 77 absorbs light near blue, the light receiving power generation layer 75 absorbs light near green, the light receiving power generation layer 73 absorbs light near red, and so on.
実施の形態7
実施の形態7は、請求項1に記載した、前記光透過性の第1電極と、前記第1光電変換層と、前記光透過性の第2電極と、前記第2光電変換層と、前記光透過性の第3電極とが積層された構造単位に、請求項12に記載した、前記受光層に導入する色素によって、カラーフィルター機能をもつように構成された光電池を構成した例である。
Embodiment 7
In the seventh embodiment, the light transmissive first electrode, the first photoelectric conversion layer, the light transmissive second electrode, the second photoelectric conversion layer, and This is an example in which a photovoltaic cell configured to have a color filter function is formed by a dye introduced into the light receiving layer according to claim 12 in a structural unit in which a light transmissive third electrode is laminated.
図11(a)と(b)に示すように、本実施の形態の光電池は、透明基板91とITO電極92と受光発電層93とアルミニウム電極94と受光発電層95とITO電極96とで構成され、光の入射面の形状が例えば正方形に形成されている。 As shown in FIGS. 11A and 11B, the photovoltaic cell of the present embodiment includes a transparent substrate 91, an ITO electrode 92, a light receiving power generation layer 93, an aluminum electrode 94, a light receiving power generation layer 95, and an ITO electrode 96. The shape of the light incident surface is, for example, a square.
この光電池の受光発電層93と受光発電層95とに異なる色素を導入すると、その比率を変化させることによって、混色による様々な中間調の色を形成することができる。例えば、受光発電層93に黄色系色素を導入し、受光発電層95に赤色系色素を導入するものとすると、その比率を変化させることによって、黄色〜橙色〜赤橙色〜赤色というように様々な色を形成することができる。このようなカラーパネルをタイルのように敷きつめると、フルカラーのイメージを表現することができる。それに対し従来の受光発電層が1つしかない従来の光電池では、このような効果は望めない。 When different dyes are introduced into the light receiving power generation layer 93 and the light receiving power generation layer 95 of the photovoltaic cell, various halftone colors can be formed by changing the ratio. For example, when a yellow dye is introduced into the light receiving power generation layer 93 and a red dye is introduced into the light receiving power generation layer 95, various ratios such as yellow to orange to red orange to red are obtained by changing the ratio. A color can be formed. If such a color panel is laid like a tile, a full color image can be expressed. On the other hand, in the conventional photovoltaic cell having only one conventional light receiving power generation layer, such an effect cannot be expected.
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to these examples at all, and can be suitably changed in the range which does not deviate from the main point of invention.
例えば、実施形態1〜3で述べた並列接続と実施形態4で述べた直列接続とを混在させて併用することも可能である。 For example, the parallel connection described in the first to third embodiments and the series connection described in the fourth embodiment can be mixed and used together.
本発明の光電変換装置は、太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池や、電気エネルギーを光エネルギーに変換して光を発生させる有機EL素子などに応用され、その高効率化や多機能化などの性能向上に寄与することができる。 The photoelectric conversion device of the present invention is applied to a solar cell that converts light energy of sunlight into electric energy, an organic EL element that generates light by converting electric energy into light energy, etc. It can contribute to performance improvement such as functionalization.
1…透明基板、2、6…ITO電極、3、5…受光発電層、4…アルミニウム電極、
7、8…有機半導体太陽電池、9…外部負荷、11…光反射層、12、13…金属電極、
14…金属酸化物電極(酸化亜鉛ZnOなど)、
21、29…第1電極(ITO電極など)、22、28…第1光電変換層(受光発電層)、23、27…第2電極(アルミニウム電極など)、
24、26…第2光電変換層(受光発電層)、25…第3電極(ITO電極など)、
31、34…第1光電変換ユニット、32、33…第2光電変換ユニット、
35、36…外部負荷、41…第1電極(ITO電極など)、
42…第1光電変換層(受光発電層)、43…第2電極(アルミニウム電極など)、
44…第2光電変換層(受光発電層)、45…第3電極(ITO電極など)、
46…絶縁層、47…第1光電変換ユニット、48…第2光電変換ユニット、
49、50…外部負荷、51…第1電極(ITO電極など)、54…光電変換ユニット、
55…外部負荷、61…透明基板、62、66…ITO電極、63、65…発光層、
64…アルミニウム電極、67、68…有機EL素子、69…外部電源、
71…透明基板、72、76…ITO電極、73、75、77…受光発電層、
74、78…アルミニウム電極、101…透明基板、102…透明電極、
103…光電変換層(有機半導体高分子層)、104…対向電極、105…外部負荷、
110a、110b…光電池、111a、111b…半導体電極、
112a、112b…電解質層、113…対向電極、114a、114b…ダイオード、
115a、115b…透明導電層、116a、116b…透明基板、
121…陽極、122…陰極、123…機能性有機薄膜層、124…導電体薄膜層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transparent substrate, 2, 6 ... ITO electrode, 3, 5 ... Light receiving power generation layer, 4 ... Aluminum electrode,
7, 8 ... Organic semiconductor solar cell, 9 ... External load, 11 ... Light reflecting layer, 12, 13 ... Metal electrode,
14 ... Metal oxide electrode (such as zinc oxide ZnO),
21, 29 ... 1st electrode (ITO electrode etc.), 22, 28 ... 1st photoelectric conversion layer (light receiving power generation layer), 23, 27 ... 2nd electrode (aluminum electrode etc.),
24, 26 ... 2nd photoelectric conversion layer (light receiving power generation layer), 25 ... 3rd electrode (ITO electrode etc.),
31, 34 ... first photoelectric conversion unit, 32, 33 ... second photoelectric conversion unit,
35, 36 ... external load, 41 ... first electrode (ITO electrode etc.),
42 ... 1st photoelectric conversion layer (light reception electric power generation layer), 43 ... 2nd electrode (aluminum electrode etc.),
44 ... 2nd photoelectric conversion layer (light reception electric power generation layer), 45 ... 3rd electrode (ITO electrode etc.),
46 ... insulating layer, 47 ... first photoelectric conversion unit, 48 ... second photoelectric conversion unit,
49, 50 ... external load, 51 ... first electrode (ITO electrode, etc.), 54 ... photoelectric conversion unit,
55 ... External load, 61 ... Transparent substrate, 62, 66 ... ITO electrode, 63, 65 ... Light emitting layer,
64 ... Aluminum electrode, 67, 68 ... Organic EL element, 69 ... External power supply,
71 ... Transparent substrate, 72, 76 ... ITO electrode, 73, 75, 77 ... Light receiving power generation layer,
74, 78 ... Aluminum electrode, 101 ... Transparent substrate, 102 ... Transparent electrode,
103 ... Photoelectric conversion layer (organic semiconductor polymer layer), 104 ... Counter electrode, 105 ... External load,
110a, 110b ... photovoltaic cells, 111a, 111b ... semiconductor electrodes,
112a, 112b ... electrolyte layer, 113 ... counter electrode, 114a, 114b ... diode,
115a, 115b ... transparent conductive layer, 116a, 116b ... transparent substrate,
121 ... anode, 122 ... cathode, 123 ... functional organic thin film layer, 124 ... conductor thin film layer
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---|---|
JP (1) | JP2006066707A (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101441840A (en) * | 2007-11-20 | 2009-05-27 | 索尼株式会社 | Display apparatus |
JP2011519179A (en) * | 2008-04-28 | 2011-06-30 | コリア リサーチ インスティテュート オブ ケミカル テクノロジー | Method for producing organic solar cell photoactive layer using aerosol jet printing method |
WO2011162038A1 (en) * | 2010-06-23 | 2011-12-29 | 大日本印刷株式会社 | Organic solar cell module and organic solar cell panel |
WO2011161991A1 (en) * | 2010-06-23 | 2011-12-29 | 大日本印刷株式会社 | Organic thin-film solar cell module |
WO2012035937A1 (en) * | 2010-09-17 | 2012-03-22 | 富士フイルム株式会社 | Solar cell |
JP2013051266A (en) * | 2011-08-30 | 2013-03-14 | Dainippon Printing Co Ltd | Solar cell and solar cell module |
WO2013187482A1 (en) * | 2012-06-15 | 2013-12-19 | コニカミノルタ株式会社 | Tandem-type organic photoelectric conversion element, and photovoltaic cell using same |
JP2014049559A (en) * | 2012-08-30 | 2014-03-17 | Konica Minolta Inc | Tandem photoelectric conversion element and solar cell using the same |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02378A (en) * | 1987-12-15 | 1990-01-05 | Sharp Corp | Amorphous solar cell |
JPH0389560A (en) * | 1989-08-31 | 1991-04-15 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | Amorphous solar cell |
JPH0389558A (en) * | 1989-08-31 | 1991-04-15 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | Amorphous solar cell |
JPH03222371A (en) * | 1990-01-26 | 1991-10-01 | Matsushita Electric Works Ltd | Tandem type photoelectric conversion element |
JPH05121770A (en) * | 1991-10-29 | 1993-05-18 | Ricoh Co Ltd | Organic photovoltaic element |
JPH06188073A (en) * | 1992-08-14 | 1994-07-08 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Organic film element |
JP2000507029A (en) * | 1996-03-06 | 2000-06-06 | ザ トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシティ | Transparent contacts for organic devices |
JP2002523904A (en) * | 1998-08-19 | 2002-07-30 | ザ、トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシティ | Organic photosensitive optoelectronic devices |
JP2003264085A (en) * | 2001-12-05 | 2003-09-19 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Organic semiconductor element, organic electroluminescence element and organic solar cell |
-
2004
- 2004-08-27 JP JP2004248589A patent/JP2006066707A/en active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02378A (en) * | 1987-12-15 | 1990-01-05 | Sharp Corp | Amorphous solar cell |
JPH0389560A (en) * | 1989-08-31 | 1991-04-15 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | Amorphous solar cell |
JPH0389558A (en) * | 1989-08-31 | 1991-04-15 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | Amorphous solar cell |
JPH03222371A (en) * | 1990-01-26 | 1991-10-01 | Matsushita Electric Works Ltd | Tandem type photoelectric conversion element |
JPH05121770A (en) * | 1991-10-29 | 1993-05-18 | Ricoh Co Ltd | Organic photovoltaic element |
JPH06188073A (en) * | 1992-08-14 | 1994-07-08 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Organic film element |
JP2000507029A (en) * | 1996-03-06 | 2000-06-06 | ザ トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシティ | Transparent contacts for organic devices |
JP2002523904A (en) * | 1998-08-19 | 2002-07-30 | ザ、トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシティ | Organic photosensitive optoelectronic devices |
JP2003264085A (en) * | 2001-12-05 | 2003-09-19 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Organic semiconductor element, organic electroluminescence element and organic solar cell |
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009128402A (en) * | 2007-11-20 | 2009-06-11 | Sony Corp | Display apparatus |
JP4501995B2 (en) * | 2007-11-20 | 2010-07-14 | ソニー株式会社 | Display device |
CN101441840A (en) * | 2007-11-20 | 2009-05-27 | 索尼株式会社 | Display apparatus |
US8642375B2 (en) | 2008-04-28 | 2014-02-04 | Korea Research Institute Of Chemical Technology | Preparation method of organic photovoltaic cell's photoactive layer using aerosol jet printing |
JP2011519179A (en) * | 2008-04-28 | 2011-06-30 | コリア リサーチ インスティテュート オブ ケミカル テクノロジー | Method for producing organic solar cell photoactive layer using aerosol jet printing method |
WO2011162038A1 (en) * | 2010-06-23 | 2011-12-29 | 大日本印刷株式会社 | Organic solar cell module and organic solar cell panel |
WO2011161991A1 (en) * | 2010-06-23 | 2011-12-29 | 大日本印刷株式会社 | Organic thin-film solar cell module |
JP2012009561A (en) * | 2010-06-23 | 2012-01-12 | Dainippon Printing Co Ltd | Organic thin film solar cell module |
JP2012028738A (en) * | 2010-06-23 | 2012-02-09 | Dainippon Printing Co Ltd | Organic solar cell module and organic solar cell panel |
CN102947965A (en) * | 2010-06-23 | 2013-02-27 | 大日本印刷株式会社 | Organic thin-film solar cell module |
US9082711B2 (en) | 2010-06-23 | 2015-07-14 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Organic solar cell module and organic solar cell panel |
CN102947965B (en) * | 2010-06-23 | 2015-07-08 | 大日本印刷株式会社 | Organic thin-film solar cell module |
WO2012035937A1 (en) * | 2010-09-17 | 2012-03-22 | 富士フイルム株式会社 | Solar cell |
CN103081118A (en) * | 2010-09-17 | 2013-05-01 | 富士胶片株式会社 | Solar cell |
CN103081118B (en) * | 2010-09-17 | 2016-01-20 | 富士胶片株式会社 | Solar cell |
JP2013051266A (en) * | 2011-08-30 | 2013-03-14 | Dainippon Printing Co Ltd | Solar cell and solar cell module |
WO2013187482A1 (en) * | 2012-06-15 | 2013-12-19 | コニカミノルタ株式会社 | Tandem-type organic photoelectric conversion element, and photovoltaic cell using same |
JPWO2013187482A1 (en) * | 2012-06-15 | 2016-02-08 | コニカミノルタ株式会社 | Tandem organic photoelectric conversion device and solar cell using the same |
JP2014049559A (en) * | 2012-08-30 | 2014-03-17 | Konica Minolta Inc | Tandem photoelectric conversion element and solar cell using the same |
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