JPH01215069A - 光電変換素子 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[技術分野]
本発明は白°機光導電体を用いた光電変換素子(白゛機
太陽電池)に関するものであり、光センサ−、イメージ
センサ−等に応用される。
太陽電池)に関するものであり、光センサ−、イメージ
センサ−等に応用される。
[従来技術]
無機II(、導体を用いた光電変換素子を作製する試み
は多くなされてきている。その目標はa)*損率が高く
、b)安価な光電変換素子である。
は多くなされてきている。その目標はa)*損率が高く
、b)安価な光電変換素子である。
+1を結晶Si1多結晶S l s Cd S 、 C
d T e 。
d T e 。
GaAs、アモルファスSi等の実用化が試みられてい
るが、これらは全てb)の11標を満足しているとは言
い難い。
るが、これらは全てb)の11標を満足しているとは言
い難い。
この欠点を改善するために有機半導体を用いて光電変換
素子を作製する試みが近年なされている。使用されたH
機半導体層としては以下の例がある。
素子を作製する試みが近年なされている。使用されたH
機半導体層としては以下の例がある。
(イ)スピナー塗布されたメロシアニン染料層(特開昭
51−122389 、特開昭53−131782及び
ニー、ケー、ゴウシュ(A、に、Ghosh)著の「ジ
ャーナル、オフ。アプライド、フィジックスj、^pp
1.Phys、) J 49.5982.1978)(
ロ)フタロシアニン蒸若層またはオバレン等の電子(R
り体層とピリリウム系染料等の電子受容体層を積層した
もの(特開昭54−27787特開昭60−20107
2及びアール、オー、ラウトフィ(R,0,Loutf
y)著の「ジャーナル、オフ。アプライド、フィジック
ス J、Apl)l。
51−122389 、特開昭53−131782及び
ニー、ケー、ゴウシュ(A、に、Ghosh)著の「ジ
ャーナル、オフ。アプライド、フィジックスj、^pp
1.Phys、) J 49.5982.1978)(
ロ)フタロシアニン蒸若層またはオバレン等の電子(R
り体層とピリリウム系染料等の電子受容体層を積層した
もの(特開昭54−27787特開昭60−20107
2及びアール、オー、ラウトフィ(R,0,Loutf
y)著の「ジャーナル、オフ。アプライド、フィジック
ス J、Apl)l。
Phys、) J 52.521g、t9gt)(ハ)
ピリリウム系染料とポリカーボネートから生成する共晶
錯体層(特開昭54−27387)(ニ)無金属フタロ
シアニンをバインダーに分散させた層(特開昭55−9
497) (ホ)n型シリコンとp4!!ドープされたポリアセチ
レン薄膜を積層したもの (特開昭55−130182
、特開昭55−138879及びビー、アール6 ワイ
ンバーガー(1)、Rovalnnbarger)著の
アプライド、フィジックス、レター (Apl)1.Phys、l、aLL、)38、555
.1981)(へ)真空蒸着されたメロシアニン染料層
(特開昭56−35477) これらは、これらの有機゛ト導体を媒体中に溶解または
分散した溶液を基板上に塗布したり、あるいは低温度で
真空蒸着し、更にその上に別の導電層を設けることで安
価に大面積のものが得られるが、変換効率が低すぎ、実
用には洪されない。
ピリリウム系染料とポリカーボネートから生成する共晶
錯体層(特開昭54−27387)(ニ)無金属フタロ
シアニンをバインダーに分散させた層(特開昭55−9
497) (ホ)n型シリコンとp4!!ドープされたポリアセチ
レン薄膜を積層したもの (特開昭55−130182
、特開昭55−138879及びビー、アール6 ワイ
ンバーガー(1)、Rovalnnbarger)著の
アプライド、フィジックス、レター (Apl)1.Phys、l、aLL、)38、555
.1981)(へ)真空蒸着されたメロシアニン染料層
(特開昭56−35477) これらは、これらの有機゛ト導体を媒体中に溶解または
分散した溶液を基板上に塗布したり、あるいは低温度で
真空蒸着し、更にその上に別の導電層を設けることで安
価に大面積のものが得られるが、変換効率が低すぎ、実
用には洪されない。
上記(イ)〜(へ)ではG機半導体層は白°機半導体単
独または適当なバインダーとともに用いられているが、
変換効率は低いものであった。
独または適当なバインダーとともに用いられているが、
変換効率は低いものであった。
本発明は従来技術の上記欠点を解消し、安価で大面積の
ものが容品に作製でき、iIj撓性もあって、有機材料
を用いたものとしては高い変換効率を有する光電変換素
子を提供することをU的としている。
ものが容品に作製でき、iIj撓性もあって、有機材料
を用いたものとしては高い変換効率を有する光電変換素
子を提供することをU的としている。
[構 成]
本発明は以上の様な欠点、特に可視光領域で光キヤリア
生成能力のある有機半導体がそれ単独または適当なバイ
ンダーとともに用いられた場合[前記(イ)〜(へ)]
の欠点を改良すべく鋭意研究した結果、透光性フロント
電極、光活性層、及び背面電極を有する光電変換素子に
おいて前記光活性層が、下記一般式Iないし■の何れか
で示される化合物を添加すると大幅に光電流が上昇し、
それにより変換効率の上昇がもたらされるという発見に
基づくものである・すなわち、本発明の構成は、透光性
フロント電極、光活性層及び背面電極を有する光電変換
素子において、前記光活性層が、少なくとも下記一般式
Iで表わされるベンジジン化合物、−般式■で表わされ
る化合物、または一般式■で表わされる1、3−ジチオ
ール化合物を含有していることを特徴とする光電変換素
子である。
生成能力のある有機半導体がそれ単独または適当なバイ
ンダーとともに用いられた場合[前記(イ)〜(へ)]
の欠点を改良すべく鋭意研究した結果、透光性フロント
電極、光活性層、及び背面電極を有する光電変換素子に
おいて前記光活性層が、下記一般式Iないし■の何れか
で示される化合物を添加すると大幅に光電流が上昇し、
それにより変換効率の上昇がもたらされるという発見に
基づくものである・すなわち、本発明の構成は、透光性
フロント電極、光活性層及び背面電極を有する光電変換
素子において、前記光活性層が、少なくとも下記一般式
Iで表わされるベンジジン化合物、−般式■で表わされ
る化合物、または一般式■で表わされる1、3−ジチオ
ール化合物を含有していることを特徴とする光電変換素
子である。
一般式I
ただし、
R1,、R2、R3、R4は水素原子、置換又は無置換
のアルキル基、置換又は無置換の炭化水素芳6環を表わ
し、互いに同一であっても異なっていてもよい。
のアルキル基、置換又は無置換の炭化水素芳6環を表わ
し、互いに同一であっても異なっていてもよい。
R5、R6はベンゼン環上の置換基を表わし、複数であ
ってもよい。
ってもよい。
一般式■
ただし、
RIs R2、R3は水素原子、置換または無置換の飽
和または不飽和のアルキル基、置換または無置換のアル
コキシ基、置換または無置換の炭化水素芳香環、置換ま
たは無置換の複索環式芳香環を表わし、R1とR2は環
を形成していてもよい。
和または不飽和のアルキル基、置換または無置換のアル
コキシ基、置換または無置換の炭化水素芳香環、置換ま
たは無置換の複索環式芳香環を表わし、R1とR2は環
を形成していてもよい。
一般弐■
ただし、
RIs R2、R3、R4は水素原子、ハロゲン原子、
シアノ基、ニトロ基、置換または無置換の飽和または不
飽和のアルキル基、置換または無置換のアルコキシ基、
置換または無置換の炭化水素芳香環、置換または無置換
の複索環式芳香環を表わし・R1とR2、またはR3と
R4とは環を形成していてもよい。
シアノ基、ニトロ基、置換または無置換の飽和または不
飽和のアルキル基、置換または無置換のアルコキシ基、
置換または無置換の炭化水素芳香環、置換または無置換
の複索環式芳香環を表わし・R1とR2、またはR3と
R4とは環を形成していてもよい。
本発明の光電食換索γ・は、光導電性有機半導体と上記
化合物を含む光活性層(1)が2つの電極(フロント電
極、背面電極)に挾まれた構成から成る。
化合物を含む光活性層(1)が2つの電極(フロント電
極、背面電極)に挾まれた構成から成る。
フロント電極側から光が入射するため、フロント電極は
光透過性となっている。
光透過性となっている。
フロント、背面電極とも単独で使用されても−よいし、
支持体あるいは保護層が設けられていてもよい。第1図
a〜第3図すにはこれらの例が示されている。
支持体あるいは保護層が設けられていてもよい。第1図
a〜第3図すにはこれらの例が示されている。
フロント電極、背面電極からはリード線等により、外部
回路と接続され、実際の使用に供される。
回路と接続され、実際の使用に供される。
光活性層は単層である必要はなく、2層の例が第1 P
XJ a−第3図すにそれぞれ示されている。
XJ a−第3図すにそれぞれ示されている。
この光活性層(■)は光活性層(1)と同様に光により
電荷を発生させる層でもよいし、光活性層(1)で発生
した電6:iを効率よく移動させる層でもよい。第1図
すの例では光活性層(1)はフロント電極側に描かれて
いるが光活性層(n)はフロント電極側にあっても勿論
良い。また、光活性層(1)は異なる光導電性0機材料
から成る複層であってもよい。
電荷を発生させる層でもよいし、光活性層(1)で発生
した電6:iを効率よく移動させる層でもよい。第1図
すの例では光活性層(1)はフロント電極側に描かれて
いるが光活性層(n)はフロント電極側にあっても勿論
良い。また、光活性層(1)は異なる光導電性0機材料
から成る複層であってもよい。
本発明は上記光活性層(1)にかかわるものである。
光活性層(1)は光照射で正孔と電子を発生させる層で
ある。このためには、層内に電界が存在することが必要
で、これはフロント電極、背面電極の間に外部から電圧
を印加するか、または異なる仕事関数を有する金属をフ
ロント電極と背面電極に使用するか、または光活性層(
1)がフロントまたは背面電極もしくは光活性層(■)
と接合したお互いのフェルミレベル(または仕りf関数
)の違いにより、熱キャリアが移動し、接合障壁が形成
されることで外部電圧なしでも達成される。
ある。このためには、層内に電界が存在することが必要
で、これはフロント電極、背面電極の間に外部から電圧
を印加するか、または異なる仕事関数を有する金属をフ
ロント電極と背面電極に使用するか、または光活性層(
1)がフロントまたは背面電極もしくは光活性層(■)
と接合したお互いのフェルミレベル(または仕りf関数
)の違いにより、熱キャリアが移動し、接合障壁が形成
されることで外部電圧なしでも達成される。
光活性層(1)は層中に一般式菫ないし■の何れかで示
される化合物と可視光に吸収をHする先導電性有機半導
体を含み、また必要ならば適当なバインダーを主成分と
して含む層である。
される化合物と可視光に吸収をHする先導電性有機半導
体を含み、また必要ならば適当なバインダーを主成分と
して含む層である。
我々はかかる化合物が存(1三すると、存在しない場合
にくらべ光活性層(1)で光照射時に生成する光電流量
が飛開的に増大し、それにより変換効率が増大すること
を見出5だ。
にくらべ光活性層(1)で光照射時に生成する光電流量
が飛開的に増大し、それにより変換効率が増大すること
を見出5だ。
ここで光電変換素子とは、第1図のフロントおよび背面
電極間に外部電圧を印加しないで光照射した場合に起電
力または電流もくしはその両方を生じ、また外部電圧の
印加の状態では大きな光電流がとり出せる素子のことで
ある。
電極間に外部電圧を印加しないで光照射した場合に起電
力または電流もくしはその両方を生じ、また外部電圧の
印加の状態では大きな光電流がとり出せる素子のことで
ある。
光活性層(1)は前述のごとく一般式!ないし■で示さ
れる化合物と可視光に吸収を有する先導電性有機゛1先
導体を必須成分として含む層である。
れる化合物と可視光に吸収を有する先導電性有機゛1先
導体を必須成分として含む層である。
一般式で表わされる化合物は層中で他の有機半導体やバ
インダーと結晶化せずに均一に相溶する能力が高く、ま
た有機化合物の中では正孔移動度が高く、イオン化ポテ
ンシャルも小さな化合物である。ここで光活性層(1)
の好ましい組成は一般式Iまたは■の化合物5〜50v
【%、可視光に吸収をHする光導電性白°機半導体30
〜90wL%、バインダー0〜50v【%であり、好ま
しくは、それぞれ10〜40wL96.40〜70vL
%、lO〜40vL%である。
インダーと結晶化せずに均一に相溶する能力が高く、ま
た有機化合物の中では正孔移動度が高く、イオン化ポテ
ンシャルも小さな化合物である。ここで光活性層(1)
の好ましい組成は一般式Iまたは■の化合物5〜50v
【%、可視光に吸収をHする光導電性白°機半導体30
〜90wL%、バインダー0〜50v【%であり、好ま
しくは、それぞれ10〜40wL96.40〜70vL
%、lO〜40vL%である。
一般式■の化合物を用いる場合は、この化合物5〜eo
vt%、可視光に吸収を有する光導電性a機甲導体20
〜90νt%、バインダー0〜50vL%であり、好ま
しくは、それぞれ10〜50vL%、40〜70vL%
、10〜40vL%である。
vt%、可視光に吸収を有する光導電性a機甲導体20
〜90νt%、バインダー0〜50vL%であり、好ま
しくは、それぞれ10〜50vL%、40〜70vL%
、10〜40vL%である。
これらの添加化合物の量が少なくなると同化合物添加の
効果が弱くなり、また、同化合物の量が多くなると相対
的に光吸収光導電性fイ機半導体の量が少なくなり、そ
れにより光吸収量が小さくなる。先導電性有機半導体の
量が少なくなると光吸収量が小さくなり、また、その口
が多くなると上記化合物のl農度が相対的に低くなり添
加効果が弱くなる。
効果が弱くなり、また、同化合物の量が多くなると相対
的に光吸収光導電性fイ機半導体の量が少なくなり、そ
れにより光吸収量が小さくなる。先導電性有機半導体の
量が少なくなると光吸収量が小さくなり、また、その口
が多くなると上記化合物のl農度が相対的に低くなり添
加効果が弱くなる。
バインダーの瓜が少ないと上記化合物が結晶化する確立
が高まり、また、多いと光電荷の発生、移動にかかわる
部分の量が少なくなり、効率が低下する。
が高まり、また、多いと光電荷の発生、移動にかかわる
部分の量が少なくなり、効率が低下する。
光活性層の膜厚は0.01〜10μmで適当である。
最適膜厚は用いる光導電性fイ機半導体の種類や樹脂に
よっても異なるが0.05〜3μ「11が好ましい。薄
いと、光吸収量が小さくなり、またフロント/背面電極
間でピンホールの確率が高くなる。
よっても異なるが0.05〜3μ「11が好ましい。薄
いと、光吸収量が小さくなり、またフロント/背面電極
間でピンホールの確率が高くなる。
厚くなると発生した正孔および電子の一方が電極に到達
するまでの距離が長くなり、途中で失活する確率が高ま
り、効率が低ドする。
するまでの距離が長くなり、途中で失活する確率が高ま
り、効率が低ドする。
尚、水層は上記有機゛1−導体に必要ならば樹脂、 と
ともに適当な媒体中に混合し、上記有機゛11導体が顔
料の場合はボールミル等の方法で顔料を粉砕、し、均一
なスラリーを作製するか、有機アミン等の溶剤中に顔料
を溶解するかした後、上記化合物を添加し、これらを背
面電極あるいは支持体上の背面電極あるいは支持体上の
フロント電極上に塗6; L、て形成される。
ともに適当な媒体中に混合し、上記有機゛11導体が顔
料の場合はボールミル等の方法で顔料を粉砕、し、均一
なスラリーを作製するか、有機アミン等の溶剤中に顔料
を溶解するかした後、上記化合物を添加し、これらを背
面電極あるいは支持体上の背面電極あるいは支持体上の
フロント電極上に塗6; L、て形成される。
この様にして形成された光活性層は、上記化合物がない
場合とくらべて開放電圧(V oc)が若干増大し、ま
た短絡型′Ia(Jsc)が大幅に上昇する。
場合とくらべて開放電圧(V oc)が若干増大し、ま
た短絡型′Ia(Jsc)が大幅に上昇する。
変換効率(n)は次式、
η−100Xv0cXJscxff
1n
(Pin:入射光エネルギー、f【:フィルファクター
)で決定される。
)で決定される。
本発明の素子は上記一般式Iないし一般弐■の何れかの
化合物を添加していないものとくらべ、高い変換効率を
もたらす。この理由として上記化合物は6機物としては
低いイオン化ポテンシャルを有するため、光吸収により
光導電性有機’F導体中に生成した光電荷のうち、正孔
が容易に上記化合物中に注入される。また、該化合物は
正孔移動度も高い。このため、未添加の系とくらべ、正
孔と電子の再結合の確立の低ドがもたらされ、また、正
孔の移動効率の上昇も図られることが考えられる。
化合物を添加していないものとくらべ、高い変換効率を
もたらす。この理由として上記化合物は6機物としては
低いイオン化ポテンシャルを有するため、光吸収により
光導電性有機’F導体中に生成した光電荷のうち、正孔
が容易に上記化合物中に注入される。また、該化合物は
正孔移動度も高い。このため、未添加の系とくらべ、正
孔と電子の再結合の確立の低ドがもたらされ、また、正
孔の移動効率の上昇も図られることが考えられる。
また勿論外部から電圧を印加した場合にも、大きな充電
流がとり出せ、従って感度に優れた光電弯換索r・とじ
て用いられる。
流がとり出せ、従って感度に優れた光電弯換索r・とじ
て用いられる。
上記一般式lで表わされるベンジジン化合物の具体例と
して下記表1に示す構造の化合物が挙げられる。
して下記表1に示す構造の化合物が挙げられる。
表 I
上記一般式IIで表わされる化合物の具体例として下記
表■に示す構造の化合物が挙げられる。
表■に示す構造の化合物が挙げられる。
上記一般式■で表わされる !、3−ジチオール化合物
の具体例として、下記表■に示す化合物が挙げられる。
の具体例として、下記表■に示す化合物が挙げられる。
フロント電極層及びその支持体についてニアルミニウム
、鉛、亜鉛、タンタル、ニッケル、チタン、コバルト、
ニオブ、銅、ハステロイ01金、白金、銀、パラジウム
等の半透明の金属や酸化スズ、!1゛O等の金属酸化物
等がフロント電極として使用でき、支持体としては、ガ
ラス、透明プラスチックフィルムが用いられる。
、鉛、亜鉛、タンタル、ニッケル、チタン、コバルト、
ニオブ、銅、ハステロイ01金、白金、銀、パラジウム
等の半透明の金属や酸化スズ、!1゛O等の金属酸化物
等がフロント電極として使用でき、支持体としては、ガ
ラス、透明プラスチックフィルムが用いられる。
背面電極及びその支持体について:
はとんどの金属が背面電極として使用できる。
支持体としてはガラス、透明プラスチックフィルムが用
いられる。
いられる。
光活性層(n)について:
この層はa)光活性層(1)に使用の顔料の感光波長の
低い領域をおぎなうために、他の電荷発生有機半導体を
含むか、b)光活性層(I)との間で接合障壁を形成す
る層か、C)光活性層CI)で発生した正孔と電子のど
ちらかを6効に移動する層である。
低い領域をおぎなうために、他の電荷発生有機半導体を
含むか、b)光活性層(I)との間で接合障壁を形成す
る層か、C)光活性層CI)で発生した正孔と電子のど
ちらかを6効に移動する層である。
このうちa)の層は、後述の光活性層CI>の例示化合
物のうち、(1)と補正の色調を白。
物のうち、(1)と補正の色調を白。
する化合物が効果が高く、これは光活性層(1)と同様
に塗布して形成される。
に塗布して形成される。
b)の層は酸化亜鉛、酸化チタン、硫化カドミウム、セ
レン結晶、酸化鉛等の微粒子を結む剤樹脂に分散して形
成される。
レン結晶、酸化鉛等の微粒子を結む剤樹脂に分散して形
成される。
C)の層として光活性層(1)の添加剤か、それより更
にIp値の低い電子供与体を適当な樹脂に混合して形成
される。
にIp値の低い電子供与体を適当な樹脂に混合して形成
される。
本発明の必須成分として用いられる光吸収性有機半導体
はジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料等のアゾ顔料、フタロ
シアニン系顔料、キナクリドン系顔料、ペリレン系顔料
、芳呑族多環牛ノン系顔料、インジゴ系顔料、チオイン
ジゴ系顔料等の顔料やトリフェニルメタン染料、シアニ
ン染料、メロシアニン染料等の染料が挙げられる。
はジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料等のアゾ顔料、フタロ
シアニン系顔料、キナクリドン系顔料、ペリレン系顔料
、芳呑族多環牛ノン系顔料、インジゴ系顔料、チオイン
ジゴ系顔料等の顔料やトリフェニルメタン染料、シアニ
ン染料、メロシアニン染料等の染料が挙げられる。
バインダとして用いられる樹脂の例としては、ポリエス
テル樹脂、ポリ゛カーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、
ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェ
ノール樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、セルロース
樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデ
ン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、ブチラール樹脂、ポリ
ビニルカルバゾール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミ
ド樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、塩ビー酢ビ共重合
体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、スチ
レン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−ブタジェン
共重A体、エチルセルロース等が挙げられる。
テル樹脂、ポリ゛カーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、
ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェ
ノール樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、セルロース
樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデ
ン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、ブチラール樹脂、ポリ
ビニルカルバゾール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミ
ド樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、塩ビー酢ビ共重合
体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、スチ
レン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−ブタジェン
共重A体、エチルセルロース等が挙げられる。
次に本発明の光電変換素子の構造例を第1〜3図に示し
た概略図で説明する。b図はa図で示した光活性層を補
足するために第2の光活性層を追加した例を示す。
た概略図で説明する。b図はa図で示した光活性層を補
足するために第2の光活性層を追加した例を示す。
図中、■は透光性フロント電極、2は光活性層(り、3
は光活性層(■)、4は背面電極、5はフロント電極支
持体、6は背面電極支持体を示す。なお、これらの構造
は用途に応じているいろと応用変化させることができる
ことを理解すべきである。
は光活性層(■)、4は背面電極、5はフロント電極支
持体、6は背面電極支持体を示す。なお、これらの構造
は用途に応じているいろと応用変化させることができる
ことを理解すべきである。
本発明をさらに具体的に説明するために以ドに実施例を
示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例1
下記の構造のアゾ顔料0.8gとブチラール樹脂(UC
C社製X Y II +、)の5%テトラヒドロフラン
溶液8gとを3目間ボールミリングした後にテトラヒド
ロフランで更に希釈し1.5WL%の溶液を作製した。
C社製X Y II +、)の5%テトラヒドロフラン
溶液8gとを3目間ボールミリングした後にテトラヒド
ロフランで更に希釈し1.5WL%の溶液を作製した。
この溶液に上記アゾ顔料と同重量の上記構造式で示され
る添加物を加え、撹拌した後に塗布液を作製した。
る添加物を加え、撹拌した後に塗布液を作製した。
この塗41液にインジウムをドープした酸化スズ膜(以
下ITOと称する)を設けたガラス基板を浸漬し、2m
++a/妙の速度で基板をひきあげ、ITOJJ板上に
塗膜を設けた。
下ITOと称する)を設けたガラス基板を浸漬し、2m
++a/妙の速度で基板をひきあげ、ITOJJ板上に
塗膜を設けた。
この上に、5GOrvにおける透過率が5.8%となる
tlに甲透明のアルミニウムを真空蒸むした後、ITO
とアルミニウムに銀ペーストにて銅の細線を接続した。
tlに甲透明のアルミニウムを真空蒸むした後、ITO
とアルミニウムに銀ペーストにて銅の細線を接続した。
この試料に対し、AI電極側から560nmの中色光を
照射(顔料分散膜に到達した光量Pin”を1、Oμv
/as’に設定)しながら、画電極に6trv7秒で掃
引されるランプ波を印加して電流−電圧特性を測定した
。その結果 Woe−1,03V Jse−78,3nA/ cシ f’r−0,23 であった。
照射(顔料分散膜に到達した光量Pin”を1、Oμv
/as’に設定)しながら、画電極に6trv7秒で掃
引されるランプ波を印加して電流−電圧特性を測定した
。その結果 Woe−1,03V Jse−78,3nA/ cシ f’r−0,23 であった。
電極の透過率を補正した5(ionlmにおける光電変
換素子(η”)0.1[i%であった。
換素子(η”)0.1[i%であった。
実施例2
実施例1の添加剤を下記の化合物に変えた以外は実施例
1と同様に添加物を含有する試料を作製した。
1と同様に添加物を含有する試料を作製した。
この試料に580 n mの単色光をAI電極側から入
射(Pln’m 1.67zw/cIl’ ) L、
実施例1と同様に光電変換効率を測定したところ下記の
様な結果が得られた。
射(Pln’m 1.67zw/cIl’ ) L、
実施例1と同様に光電変換効率を測定したところ下記の
様な結果が得られた。
Voc= 1 、01 V
Jsc−1[,9nA/cd −
f’l’−0,23
η″−1,2996
比較例1
添加物を加えないこと以外は実施例1と同様に試料を作
製し、580 n gaの単色光をITO電極から入射
(Pin’ −1,58μv/cm2) して同様に光
電変換効率を測定したところ下記の様な結果がj−Iら
れた。
製し、580 n gaの単色光をITO電極から入射
(Pin’ −1,58μv/cm2) して同様に光
電変換効率を測定したところ下記の様な結果がj−Iら
れた。
VoeJ、82V
Jse= 2.64nA/aIl”
1’r−0,26
η−−0.030%
実施例3
実施例1の添加物を下記のものに変えた以外は実施例1
と同様に添加物を含aする試料を作入射(P1n’=
1.8μw/am2) L、実施例1と同様に光71
S変換効率を8−1定したところ下記の様な結果が得ら
れた。
と同様に添加物を含aする試料を作入射(P1n’=
1.8μw/am2) L、実施例1と同様に光71
S変換効率を8−1定したところ下記の様な結果が得ら
れた。
Voc−1,00V
Jse−58,0nA/aシ
rr−0,24
η−−0.84%
実施例4
実施例1の添加物を下記のものに変えた以外は実施例1
と同様に添加物を二Hする試料を作製した。
と同様に添加物を二Hする試料を作製した。
この試料に500 n mの単色光をAI電極側から入
射(Pino−1,0,czv/cm2) L、、実施
例1と同様に光電変換効率をa11定したところ一上記
の様な結果が得られた。
射(Pino−1,0,czv/cm2) L、、実施
例1と同様に光電変換効率をa11定したところ一上記
の様な結果が得られた。
Voc−1,05V
Jse−82゜2 nA/ad
1’r−0,23
η゛謹1.2496
実施例5
実施例1のアゾ顔料をβ型銅フタロシアニンに変えた以
外は実施例1と同様に添加物を含有する試料を作製した
。
外は実施例1と同様に添加物を含有する試料を作製した
。
この試料に[i20nmの単色光をAI電極側から入射
(Pln’m1.5 、czv/Cs’ ) L、実施
例1と同様に光電変換効率をa1定したところ下記の様
な結果が得られた。
(Pln’m1.5 、czv/Cs’ ) L、実施
例1と同様に光電変換効率をa1定したところ下記の様
な結果が得られた。
VocJ、93V
Jses19.4 nA/cd
1’f’−0,25
η−−0.30%
比較例2
添加物を加えないこと以外は実施例5と同様 □に
試料を作製し、820n−の単色光をA!電極から入射
(Pln’m 1.5μv/cm2) L、て同様に光
電変換効率をapl定したところ下記の様な結果が得ら
れた。
試料を作製し、820n−の単色光をA!電極から入射
(Pln’m 1.5μv/cm2) L、て同様に光
電変換効率をapl定したところ下記の様な結果が得ら
れた。
Voe=0.?2V
Jse−10,4nA/cシ
rr−o、2e
η−−O,ta%
実施例6
下記構造のアゾ顔料o、ggとブチラール樹脂(U C
C?I:XYIII、) 05%テトラヒドロフラン溶
液8gとを3日間ボールミリングした後にテトラヒドロ
フランで更に希釈し 1.5vL%の溶i1kを作製し
た。
C?I:XYIII、) 05%テトラヒドロフラン溶
液8gとを3日間ボールミリングした後にテトラヒドロ
フランで更に希釈し 1.5vL%の溶i1kを作製し
た。
この溶液に前記アゾ顔料と同!11量の下記構造式で示
される添加物を加え、撹拌した後に塗布液を作製した。
される添加物を加え、撹拌した後に塗布液を作製した。
この塗布液にインジウムをドープした酸化スズ膜(IT
Oと称する)を設けたガラス基板を浸漬し、2ms/妙
の速度で基板をひきあげITO基板上に塗膜を設けた。
Oと称する)を設けたガラス基板を浸漬し、2ms/妙
の速度で基板をひきあげITO基板上に塗膜を設けた。
この上に560no+lこおける透過率が0.3%とな
る様に半透明のアルミニウムを真空蒸召した後、ITO
とアルミニウムに銀ペーストにて銅の細線を接続した。
る様に半透明のアルミニウムを真空蒸召した後、ITO
とアルミニウムに銀ペーストにて銅の細線を接続した。
この°試料にλ、I L A l電極側から 560n
mのqt色光を照射(顔料分散膜に到達した光mPIn
°をt、eμv/cm 2に設定)しながら画電極に6
mV/秒で掃引されるランプ波を印加して電流−電圧特
性を11−1定した。その結果 Voc−0,97V Jsc−54,7nA/cd rr−0,19 であった。
mのqt色光を照射(顔料分散膜に到達した光mPIn
°をt、eμv/cm 2に設定)しながら画電極に6
mV/秒で掃引されるランプ波を印加して電流−電圧特
性を11−1定した。その結果 Voc−0,97V Jsc−54,7nA/cd rr−0,19 であった。
電極の透過率を補正した500nml:おける光電変換
効率(η゛)は0 、0396であった。
効率(η゛)は0 、0396であった。
実施例7
実施例6の添加物を下記の化合物に変えた以外は実施例
6と同様に添加物を含有する試料を作製した。
6と同様に添加物を含有する試料を作製した。
この試料に560no+の単色光をAIl電極側ら入射
(Pln’= 1.6t1y/cm2) L、実施例
6と同様に光電変換効率を1lllJ定したところ下記
の様な結果が得られた。
(Pln’= 1.6t1y/cm2) L、実施例
6と同様に光電変換効率を1lllJ定したところ下記
の様な結果が得られた。
Voc−0,97V
Jsc=43.4 nA/cd
f’f’−0,19
η″−0,50%
実施例8
実施例6の添加物を下記のものに変えた以外は実施例6
と同様に添加物を含有する試料を作製した。
と同様に添加物を含有する試料を作製した。
この試料に580nmの単色光をAIl電極側ら入射(
Pin’= 1.(fμv/cs’ ) L、実施例
6と同様に光電変換効率をill!j定したところ下記
の様な結果が1゛Iられたζ Voe=0.90V Jsc−56,OnA/cd 1’r−0,20 η ”=0.[1396 実施例9 実施例6の添加物を下記のものに変えた以外は実施例6
と同様に添加物を金白°する試料を作製した。
Pin’= 1.(fμv/cs’ ) L、実施例
6と同様に光電変換効率をill!j定したところ下記
の様な結果が1゛Iられたζ Voe=0.90V Jsc−56,OnA/cd 1’r−0,20 η ”=0.[1396 実施例9 実施例6の添加物を下記のものに変えた以外は実施例6
と同様に添加物を金白°する試料を作製した。
2H5
この試料に56on−の単色光をAIl電極側ら入射(
PIn’= 1.8μv/cm2) L、実施例6と
同様に光電変換効率を測定したところ下記の様な結果が
得られた。
PIn’= 1.8μv/cm2) L、実施例6と
同様に光電変換効率を測定したところ下記の様な結果が
得られた。
Voe−0,98V
Jsc−13,1nA/ cd
rr−0,20
η″鱈0.18%
実施例10
実施例6の添加物を下記のものに変えた以外は実施例6
と同様に添加物を含有する試料を作製した。
と同様に添加物を含有する試料を作製した。
この試料に560 nraの単色光をAI電極側から入
射(Pino−1,(Bxv/cm2) L、実施例6
と同様に光電変換効率を測定したところ下記の様な結果
が得られた。
射(Pino−1,(Bxv/cm2) L、実施例6
と同様に光電変換効率を測定したところ下記の様な結果
が得られた。
Voe”0.98V
Jsc−52,6nA/cd
「r−0,18
η−−0.5896
実施例11
実施例6の添加物を下記のものに変えた以外は実施例6
と同様に添加物を含有する試料を作製した。
と同様に添加物を含有する試料を作製した。
この試料に580+vの単色光をAI電極側から入射(
Pin’ −1,8μv/cm2) L、実施例6と同
様に光電変換効率を測定したところ下記の様な結果が得
られた。
Pin’ −1,8μv/cm2) L、実施例6と同
様に光電変換効率を測定したところ下記の様な結果が得
られた。
Vocmo、94V
Jsemo、OnA/cd
f’r−0,23
η−−0.081%
実施例12
実施例6のアゾ顔料をβ型銅フタロシアニンに変えた以
外は実施例6と同様に添加物を含有する試料を作製した
。
外は実施例6と同様に添加物を含有する試料を作製した
。
この試料に(120nraの単色光をA171iTh側
から入射(Pin’ −1,5μv/cm2) L、実
施例6と同様に光電変換効率をAlI3定したところ下
記の様な結果が得られた。
から入射(Pin’ −1,5μv/cm2) L、実
施例6と同様に光電変換効率をAlI3定したところ下
記の様な結果が得られた。
Voc−0,93V
Jsc*45.2 nA/cJ
rr−0,20
η−−0.58%
実施例13
下記構造のアゾ顔料0.8gとブチラール樹脂(UCC
社X Y II L )の526テトラヒドロフラン溶
iff18gとを311間ボールミリングした後にテト
ラヒドロフランで更に希釈し1.5vL96の溶液を作
製した。
社X Y II L )の526テトラヒドロフラン溶
iff18gとを311間ボールミリングした後にテト
ラヒドロフランで更に希釈し1.5vL96の溶液を作
製した。
この溶液に前記アゾ顔料と同重量の下記構造式で示され
る添加物を加え、撹拌した後に塗布液を作製した。
る添加物を加え、撹拌した後に塗布液を作製した。
この塗4i液にインジウムをドープした酸化スズ膜(I
TOと称する)を設けたガラス基板を浸漬し、2−11
秒の速度で基板をひきあげITO基板上に塗膜を設けた
。
TOと称する)を設けたガラス基板を浸漬し、2−11
秒の速度で基板をひきあげITO基板上に塗膜を設けた
。
この上に500nmにおける透過率が8.2%となる様
に゛1先透明のアルミニウムを真空蒸むした後、1 ”
r Oとアルミニウムに銀ペーストにて銅の細線を接続
した。
に゛1先透明のアルミニウムを真空蒸むした後、1 ”
r Oとアルミニウムに銀ペーストにて銅の細線を接続
した。
この試料に対しAI電極側から5(Innsの単色光を
照射(顔料分散膜に到達した光量Pin’をL8μv/
c+e’に設定)しながら画電極に8a+V/秒で掃引
されるランプ波を印加して電流−電圧特性を7111定
した。その結果 Voc=0.94V Jsc−71,1nA/ad rl’−0,17 であった。 1 電極の透過率を補1−シた5 60 n mにおける光
電変換効率(η′)は0.71%であった。
照射(顔料分散膜に到達した光量Pin’をL8μv/
c+e’に設定)しながら画電極に8a+V/秒で掃引
されるランプ波を印加して電流−電圧特性を7111定
した。その結果 Voc=0.94V Jsc−71,1nA/ad rl’−0,17 であった。 1 電極の透過率を補1−シた5 60 n mにおける光
電変換効率(η′)は0.71%であった。
実施例14
実施例13の添加物を下記の化合物に変えた以外は実施
例13と同様に添加物を含fイする試料を作製した。
例13と同様に添加物を含fイする試料を作製した。
この試料に560nllの単色光をA、!電極側から入
射(PIn’= 1.Gμv/am2) L、実施例1
3と同様に光電変換効率をa−1定したところ”下記の
様な結果が得られた。
射(PIn’= 1.Gμv/am2) L、実施例1
3と同様に光電変換効率をa−1定したところ”下記の
様な結果が得られた。
Voc−0’、 90 V
Jse−87,5nA/cj
rr−o、te
η”=0.8496
実施例15
実施例13の添加物を下記のものに変えた以外は実施例
13と同様に添加物を含Hする試料を作製した。
13と同様に添加物を含Hする試料を作製した。
この試料に500nsの単色光をA1電極側から入射(
Pln’= 1.8μv/am2) L、実施例13
と同様に光電変換効率をall定したところ下記の様な
結果が得られた。
Pln’= 1.8μv/am2) L、実施例13
と同様に光電変換効率をall定したところ下記の様な
結果が得られた。
Voc−0,94V
Jsc−34,0nA/cd
IT−0,20
η゛■0.40%
実施例16
実施9113の添加物を下記のものに食えた以外は実施
11413と同様に添加物を含有する試料を作製した。
11413と同様に添加物を含有する試料を作製した。
この試料に58On−の単色光をAI電極側から入射(
Pln’−1,6μw/am2) L、実施例13と同
様に光電変換効率を測定したところ下記の様な結果が得
られた。
Pln’−1,6μw/am2) L、実施例13と同
様に光電変換効率を測定したところ下記の様な結果が得
られた。
Voc=0.94V
Jsc=66、l nA/cd
IT−0,17
η ′m−0゜ee%
実施例17
実施例13の添加物を下記のものに変えた以外は実施例
13と同様に添加物を含有する試料を作製した。
13と同様に添加物を含有する試料を作製した。
この試料に50Onmの単色光をA!電極側から入射(
Pin’ −1,Gμv/cs’ ) L、実施例13
と同様に光電変換効率を711定したところ下記の様な
結果が得られた。
Pin’ −1,Gμv/cs’ ) L、実施例13
と同様に光電変換効率を711定したところ下記の様な
結果が得られた。
Voc=0.90V
Jse=55.9 nA/cj
rr−0,17
η″楯0.57%
実施例18
実施例13の添加物を下記のものに変えた以外は実施例
13と同様に添加物を含Hする試料を作製した。
13と同様に添加物を含Hする試料を作製した。
2H5
この試料に500rvの単色光をA1電極側から入射(
Pin’ −1,8μv/cm2) L、、実施例13
と同様に光電変換効率を測定したところ下記の様な結果
が得られた。
Pin’ −1,8μv/cm2) L、、実施例13
と同様に光電変換効率を測定したところ下記の様な結果
が得られた。
Voc=0.89V
Jsc−48,9nA/cj
rr−o、ta
η=−0,49%
実施例19
実施例13のアゾ顔料をβ型・銅フタロシアニンに変え
た以外は実施例13と同様に添加物を含Hする試料を作
製した。
た以外は実施例13と同様に添加物を含Hする試料を作
製した。
この試料に820rvの単色光をAI電極側から入射(
Pin’ −1,5μv/cm2) L、、、実施例1
3と同tiに光電変換効率をaか1定したところ下記の
様な結果が得られた。
Pin’ −1,5μv/cm2) L、、、実施例1
3と同tiに光電変換効率をaか1定したところ下記の
様な結果が得られた。
Voc=0.94V
Jse=61.6 nA/cd
「r自0.21
η −−0,81%
[効 果]
以上述べたように、本発明によれば前記化合物を光活性
層に添加することによ′す、高い光電流を示し、かつ安
価で大面積の光電変換素子が達成できる。
層に添加することによ′す、高い光電流を示し、かつ安
価で大面積の光電変換素子が達成できる。
このため、従来単独またはバインダーとの混合系で、低
い光電流のため使用不−11であった光導電性Ha半導
体も6効に利用できる様になり、材料の選択範囲を広げ
ることができる。
い光電流のため使用不−11であった光導電性Ha半導
体も6効に利用できる様になり、材料の選択範囲を広げ
ることができる。
第1図a−第3図すは本発明の光電変換素子の断面を示
す概略図である。 !・・・透光性フロント電極、2・・・光活性層(1)
3・・・光活性層(n)、4・・・背面電極5・・・フ
ロント電極支持体、 6・・・背面電極支持体。 第1図 第1図 b i2図 才2図 σ b a b
す概略図である。 !・・・透光性フロント電極、2・・・光活性層(1)
3・・・光活性層(n)、4・・・背面電極5・・・フ
ロント電極支持体、 6・・・背面電極支持体。 第1図 第1図 b i2図 才2図 σ b a b
Claims (3)
- (1)透光性フロント電極、光活性層及び背面電極を有
する光電変換素子において、前記光活性層が、少なくと
も、下記一般式 I で表わされるベンジジン化合物を含
有していることを特徴とする光電変換素子。 一般式 I ▲数式、化学式、表等があります▼ ただし、 R_1、R_2、R_3、R_4は水素原子、置換又は
無置換のアルキル基、置換又は無置換 の炭化水素芳香環を表わし、互いに同一 であっても異なっていてもよい。 R_5、R_6はベンゼン環上の置換基を表わし複数で
あってもよい。 - (2)上記請求項1における一般式 I で表わせる化合
物を下記一般式IIで表わせる化合物に置換したものであ
ることを特徴とする請求項1記載の光電変換素子。 一般式II ▲数式、化学式、表等があります▼ ただし、 R_1、R_2、R_3は水素原子、置換または無置換
の飽和または不飽和のアルキル基、 置換または無置換のアルコキシ基、置換 または無置換の炭化水素芳香環、置換ま たは無置換の複素環式芳香環を表わし、 R_1とR_2は環を形成していてもよい。 Xは酸素または硫黄原子を表わす。 - (3)上記請求項1における一般式 I で表わせる化合
物を下記一般式IIIで表わせる1.3−ジチオール化合
物に置換したものであることを特徴とする請求項1記載
の光電変換素子。 一般式III ▲数式、化学式、表等があります▼ ただし、 R_1、R_2、R_3、R_4は水素原子、ハロゲン
原子、シアノ基、ニトロ基、置換また は無置換の飽和または不飽和のアルキル 基、置換または無置換のアルコキシ基、 置換または無置換の炭化水素芳香環、置 換または無置換の複素環式芳香環を表わ し、R_1とR_2、またはR_3とR_4とは環を形
成していてもよい。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63039635A JPH01215069A (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | 光電変換素子 |
US07/450,288 US4992109A (en) | 1987-12-11 | 1989-12-13 | Photoelectric conversion element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63039635A JPH01215069A (ja) | 1988-02-24 | 1988-02-24 | 光電変換素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01215069A true JPH01215069A (ja) | 1989-08-29 |
Family
ID=12558551
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63039635A Pending JPH01215069A (ja) | 1987-12-11 | 1988-02-24 | 光電変換素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01215069A (ja) |
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1988
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