JPWO2016181962A1 - Organic photoelectric conversion element - Google Patents
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Abstract
陽極および陰極からなる一対の電極間に設けられた有機半導体を含む活性層と、陰極及び活性層の間に設けられた窒素を含むポリマーを含む電子輸送層とを有する有機光電変換素子であって、該ポリマーが含む窒素原子の数（Ｎ）と窒素カチオンの数（Ｎ＋）とが（Ｎ＋）／｛（Ｎ＋）＋（Ｎ）｝≧０．２の関係を満たす有機光電変換素子。An organic photoelectric conversion element having an active layer containing an organic semiconductor provided between a pair of electrodes consisting of an anode and a cathode, and an electron transporting layer containing a polymer containing nitrogen provided between the cathode and the active layer An organic photoelectric conversion device in which the number of nitrogen atoms (N) and the number of nitrogen cations (N +) contained in the polymer satisfy a relationship of (N +) / {(N +) + (N)} ≧ 0.2.
Description
本発明は、有機光電変換素子に関する。 The present invention relates to an organic photoelectric conversion element.
有機半導体を含む活性層を有する有機光電変換素子は、安価な塗布法で活性層を作製することができるため、近年、着目されている。有機光電変換素子の特性を向上させるため、陰極と活性層の間に、電子を選択的に取り出し正孔をブロックする機能を有する電子輸送層を設ける有機光電変換素子が提案されている。電子輸送層としては、例えばポリエチレンイミンエトキシレート（ＰＥＩＥ）を用いた電子輸送層が知られている。（非特許文献１）。 In recent years, an organic photoelectric conversion element having an active layer containing an organic semiconductor has attracted attention because an active layer can be produced by an inexpensive coating method. In order to improve the characteristics of the organic photoelectric conversion element, an organic photoelectric conversion element is proposed in which an electron transport layer having a function of selectively extracting electrons and blocking holes is provided between the cathode and the active layer. As an electron transport layer, for example, an electron transport layer using polyethyleneimine ethoxylate (PEIE) is known. (Non-Patent Document 1).
非特許文献１に記載された電子輸送層を用いた有機光電変換素子は、変換効率が必ずしも十分ではなかった。 The conversion efficiency of the organic photoelectric conversion element using the electron transport layer described in Non-Patent Document 1 is not always sufficient.
本発明は、以下のとおりである。
[１] 陽極および陰極からなる一対の電極間に設けられた有機半導体を含む活性層と、
陰極及び活性層の間に設けられた窒素を含むポリマーを含む電子輸送層とを有する有機光電変換素子であって、
該ポリマーが含む窒素原子の数（Ｎ）と窒素カチオンの数（Ｎ＋）とが（Ｎ＋）／｛（Ｎ＋）＋（Ｎ）｝≧０．２の関係を満たす有機光電変換素子。
[２] 窒素を含むポリマーが、アミノ基を含むポリマーである、[１]記載の有機光電変換素子。
[３] アミノ基を含むポリマーが、ポリアルキレンイミンの誘導体である、[２]記載の有機光電変換素子。
[４] 基板、陰極、電子輸送層、活性層及び陽極がこの順で積層されている、[１]〜[３]のいずれか一項に記載の有機光電変換素子。
[５] 前記陰極が酸化物である、[１]〜[４]のいずれか一項に記載の有機光電変換素子。
[６] [１]〜[５]のいずれか一項に記載の有機光電変換素子を含む有機薄膜太陽電池。
[７] [１]〜[５]のいずれか一項に記載の有機光電変換素子を含む有機光センサ。
[８] 陰極上に窒素原子を含むポリマーを含む溶液を塗布することにより塗布膜を形成する工程と、該塗布膜表面を洗浄する工程と、該洗浄された塗布膜上に活性層を形成する工程と、陽極を形成する工程とを含む有機光電変換素子の製造方法。
活性層を形成する工程の後、陽極を形成する工程の前に活性層上に正孔輸送層を形成する工程を含んでいてもよい。
[９] 前記洗浄する工程が、有機酸を用いて洗浄する工程である、[８]記載の有機光電変換素子の製造方法。
The present invention is as follows.
[1] an active layer containing an organic semiconductor provided between a pair of electrodes consisting of an anode and a cathode;
An organic photoelectric conversion element having an electron transport layer containing a polymer containing nitrogen provided between a cathode and an active layer,
An organic photoelectric conversion element in which the number of nitrogen atoms (N) contained in the polymer and the number of nitrogen cations (N + ) satisfy a relationship of (N + ) / {(N + ) + (N)} ≧ 0.2.
[2] The organic photoelectric conversion device according to [1], wherein the polymer containing nitrogen is a polymer containing an amino group.
[3] The organic photoelectric conversion device according to [2], wherein the polymer containing an amino group is a polyalkyleneimine derivative.
[4] The organic photoelectric conversion element according to any one of [1] to [3], wherein a substrate, a cathode, an electron transport layer, an active layer, and an anode are laminated in this order.
[5] The organic photoelectric conversion element according to any one of [1] to [4], wherein the cathode is an oxide.
[6] An organic thin-film solar cell including the organic photoelectric conversion element according to any one of [1] to [5].
[7] An organic optical sensor comprising the organic photoelectric conversion element according to any one of [1] to [5].
[8] A step of forming a coating film by applying a solution containing a polymer containing nitrogen atoms on the cathode, a step of cleaning the surface of the coating film, and forming an active layer on the cleaned coating film The manufacturing method of the organic photoelectric conversion element including a process and the process of forming an anode.
A step of forming a hole transport layer on the active layer may be included after the step of forming the active layer and before the step of forming the anode.
[9] The method for producing an organic photoelectric conversion element according to [8], wherein the washing step is a washing step using an organic acid.
＜有機光電変換素子＞
本発明は、一対の電極間に設けられた有機半導体を含む活性層と、陰極及び活性層の間に設けられた窒素原子を含むポリマーを含む電子輸送層とを含む有機光電変換素子であって、該ポリマーに存在する窒素原子（即ち、非荷電窒素原子）の数（Ｎ）と窒素カチオン（即ち、カチオン性窒素原子）の数（Ｎ＋）とが（Ｎ＋）／｛（Ｎ＋）＋（Ｎ）｝≧０．２の関係にある有機光電変換素子に関する。<Organic photoelectric conversion element>
The present invention is an organic photoelectric conversion element including an active layer including an organic semiconductor provided between a pair of electrodes, and an electron transporting layer including a polymer including a nitrogen atom provided between a cathode and an active layer. The number of nitrogen atoms (ie, uncharged nitrogen atoms) present in the polymer (N) and the number of nitrogen cations (ie, cationic nitrogen atoms) (N + ) are (N + ) / {(N + ) The present invention relates to an organic photoelectric conversion element having a relationship of + (N)} ≧ 0.2.
＜有機光電変換素子の構成＞
本発明の有機光電変換素子は、陰極及び活性層の間に窒素を含むポリマーを含む電子輸送層を有する。以下基板、陰極、窒素を含むポリマーを含む電子輸送層、活性層、及び陽極がこの順で積層された光電変換素子について説明する。本発明は上記の順序で積層された光電変換素子に限定されるものではない。<Configuration of organic photoelectric conversion element>
The organic photoelectric conversion element of this invention has an electron carrying layer containing the polymer containing nitrogen between a cathode and an active layer. Hereinafter, a photoelectric conversion element in which a substrate, a cathode, an electron transport layer containing a polymer containing nitrogen, an active layer, and an anode are laminated in this order will be described. The present invention is not limited to the photoelectric conversion elements stacked in the above order.
（基板）
本発明の有機光電変換素子は基板を含んでいてもよい。
基板の材料は、基板上に電極を形成することができ、有機化合物を含有する層を形成する際に化学的に変化しないものであれば、特に限定されるものではない。基板としては、例えば、ガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコン、アルミ箔、銅箔、ステンレス合金等を含み、対向する２面の主面を有する平板状のものを用いることができる。基板の一方の主面に、インジウム・スズ酸化物等の陰極の材料となり得る導電性材料の薄膜が予め設けられている基板を用いてもよい。(substrate)
The organic photoelectric conversion element of the present invention may include a substrate.
The material of the substrate is not particularly limited as long as it can form an electrode on the substrate and does not change chemically when a layer containing an organic compound is formed. As the substrate, for example, a plate-shaped substrate containing glass, plastic, polymer film, silicon, aluminum foil, copper foil, stainless steel alloy and the like and having two main surfaces facing each other can be used. A substrate in which a thin film of a conductive material that can be a cathode material such as indium / tin oxide is provided on one main surface of the substrate in advance may be used.
（電極）
本発明の有機光電変換素子は、陽極及び陰極からなる一対の電極を含む。
陽極及び陰極の少なくとも一方は、透明又は半透明の電極であることが好ましい。透明又は半透明の電極から入射した光は、活性層中において、後述の電子受容性化合物及び電子供与性化合物からなる群より選ばれる１以上の化合物に吸収され、それによって電子と正孔とが結合した励起子が生成される。この励起子が活性層中を移動し、電子受容性化合物と電子供与性化合物とが隣接するヘテロ接合界面に達すると、界面でのそれぞれのＨＯＭＯエネルギー及びＬＵＭＯエネルギーの違いにより電子と正孔とが分離し、独立して移動することのできる電荷（電子と正孔）が発生する。発生した電荷は、それぞれ電極へ移動することにより外部へ電気エネルギー（電流）として取り出される。(electrode)
The organic photoelectric conversion element of the present invention includes a pair of electrodes composed of an anode and a cathode.
At least one of the anode and the cathode is preferably a transparent or translucent electrode. The light incident from the transparent or translucent electrode is absorbed in the active layer by one or more compounds selected from the group consisting of an electron accepting compound and an electron donating compound described later, whereby electrons and holes are generated. Combined excitons are generated. When the exciton moves in the active layer and reaches the heterojunction interface where the electron accepting compound and the electron donating compound are adjacent to each other, the difference between the HOMO energy and the LUMO energy at the interface causes the electrons and holes to be separated. Charges (electrons and holes) are generated that can separate and move independently. The generated electric charges are taken out as electric energy (current) by moving to the electrodes.
本発明の有機光電変換素子が基板を含む場合、基板側に設ける電極は、陰極であっても陽極であってもよい。 When the organic photoelectric conversion element of the present invention includes a substrate, the electrode provided on the substrate side may be a cathode or an anode.
電極材料としては、金属、導電性高分子等を用いることができる。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウムからなる群より選ばれる１種以上の金属又は合金が上げられる。合金の具体例としては、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金等が挙げられる。 As the electrode material, a metal, a conductive polymer, or the like can be used. For example, one or more selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, aluminum, scandium, vanadium, zinc, yttrium, indium, cerium, samarium, europium, terbium, ytterbium The metal or alloy is raised. Specific examples of the alloy include magnesium-indium alloy, magnesium-aluminum alloy, lithium-aluminum alloy, lithium-magnesium alloy, lithium-indium alloy, and calcium-aluminum alloy.
電極材料としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、及びイッテルビウムからなる群より選ばれる１種以上の金属と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン及び錫からなる群より選ばれる１種以上の金属との合金を用いてもよい。該合金の具体例としては、マグネシウム−銀合金、インジウム−銀合金等が挙げられる。 The electrode material is selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, aluminum, scandium, vanadium, zinc, yttrium, indium, cerium, samarium, europium, terbium, and ytterbium. An alloy of one or more metals selected from the group consisting of gold, silver, platinum, copper, manganese, titanium, cobalt, nickel, tungsten, and tin may be used. Specific examples of the alloy include magnesium-silver alloy and indium-silver alloy.
電極材料としては、グラファイト、グラファイト層間化合物、ポリアニリン及びその誘導体、並びにポリチオフェン及びその誘導体等を用いてもよい。 As the electrode material, graphite, graphite intercalation compounds, polyaniline and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, and the like may be used.
電極材料としては、導電性材料のナノ粒子、ナノワイヤ及びナノチューブ等の分散液を用いてもよい。 As the electrode material, a dispersion liquid of nanoparticles, nanowires, and nanotubes of a conductive material may be used.
本発明の有機光電変換素子に用いる窒素を含むポリマーが、水酸基、カルボキシル基等の水素結合を形成し得る官能基を含む場合、該官能基と水素結合を形成し得る官能基を有する電極材料を用いることが好ましい。このような電極材料を用いることで、窒素を有するポリマーが電極表面に強固に密着し、プロセス耐性が向上する傾向がある。このような電極材料としては、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）及び酸化スズ等の酸化物（好ましくは金属酸化物）である導電性材料が好ましい。 When the polymer containing nitrogen used for the organic photoelectric conversion element of the present invention contains a functional group capable of forming a hydrogen bond such as a hydroxyl group or a carboxyl group, an electrode material having a functional group capable of forming a hydrogen bond with the functional group is prepared. It is preferable to use it. By using such an electrode material, the polymer having nitrogen tends to adhere firmly to the electrode surface and process resistance tends to be improved. As such an electrode material, a conductive material that is an oxide (preferably a metal oxide) such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), and tin oxide is preferable.
透明又は半透明である電極としては、導電性の金属酸化物膜、半透明の金属薄膜等が挙げられる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタン、それらの複合体であるＩＴＯ、ＩＺＯ、金、白金、銀及び銅等の導電性材料を用いて作製された膜等が挙げられる。ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の有機の透明導電膜を用いてもよい。電子輸送層を形成するための塗布膜上を洗浄する工程において洗浄溶液に水を用いる場合には、窒素を含むポリマー中の窒素原子が、電極表面の水酸基と反応して窒素カチオンに転化される観点から、陰極は大気中の水分と反応し水酸基を形成しやすい金属酸化物が好ましく、具体的には酸化スズ、酸化亜鉛、または酸化チタンを含む酸化物が好ましい。 Examples of the transparent or translucent electrode include a conductive metal oxide film and a translucent metal thin film. Specifically, indium oxide, zinc oxide, tin oxide, titanium oxide, and composite films thereof made of conductive materials such as ITO, IZO, gold, platinum, silver, and copper are listed. . Organic transparent conductive films such as polyaniline and derivatives thereof and polythiophene and derivatives thereof may be used. When water is used as the cleaning solution in the step of cleaning the coating film for forming the electron transport layer, nitrogen atoms in the polymer containing nitrogen react with hydroxyl groups on the electrode surface and are converted to nitrogen cations. From the viewpoint, the cathode is preferably a metal oxide that easily reacts with moisture in the atmosphere to form a hydroxyl group, and specifically, an oxide containing tin oxide, zinc oxide, or titanium oxide is preferred.
電極は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等により、前記基板の一方の主面に前記導電性材料の薄膜を形成し、次いで該導電性材料の薄膜をパターニングし、形成することができる。パターニングは、任意好適な方法でおこなうことができるが、例えば、フォトリソグラフィ、エッチング等によりおこなうことができる。 The electrode is formed by forming a thin film of the conductive material on one main surface of the substrate by vacuum deposition, sputtering, ion plating, plating, or the like, and then patterning the thin film of the conductive material. can do. The patterning can be performed by any suitable method, but can be performed, for example, by photolithography, etching, or the like.
（電子輸送層） (Electron transport layer)
本発明の有機光電変換素子に含まれる電子輸送層は、窒素を含むポリマーを含む。該窒素を含むポリマーにおける窒素原子の数（Ｎ）及び窒素カチオンの数（Ｎ＋）は、（Ｎ＋）／｛（Ｎ＋）＋（Ｎ）｝≧０．２の関係にあり、（Ｎ＋）／｛（Ｎ＋）＋（Ｎ）｝≧０．５が好ましい。
（Ｎ＋）／｛（Ｎ＋）＋（Ｎ）｝の値は、窒素を含むポリマーを含む電子輸送層をX線光電子分光法（ＸＰＳ）に供することにより求めることができる。
窒素を有するポリマーにおける窒素原子の数は（Ｎ）は、該ポリマーが含む１級アミノ基、２級アミノ基および３級アミノ基の合計数に該当し、窒素カチオンの数（Ｎ＋）は、該ポリマーが含む置換または非置換のアンモニウムカチオンの数に該当する。The electron transport layer contained in the organic photoelectric conversion element of the present invention contains a polymer containing nitrogen. The number of nitrogen atoms (N) and the number of nitrogen cations (N + ) in the nitrogen-containing polymer have a relationship of (N + ) / {(N + ) + (N)} ≧ 0.2, and (N + ) / {(N + ) + (N)} ≧ 0.5 is preferable.
The value of (N + ) / {(N + ) + (N)} can be obtained by subjecting an electron transport layer containing a polymer containing nitrogen to X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
In the polymer having nitrogen, the number of nitrogen atoms (N) corresponds to the total number of primary amino group, secondary amino group and tertiary amino group contained in the polymer, and the number of nitrogen cations (N + ) is This corresponds to the number of substituted or unsubstituted ammonium cations contained in the polymer.
窒素を有するポリマーは、一部又は全部がブレンステッド酸で中和されていてもよい。ブレンステッド酸としては、塩酸、臭化水素酸等の無機酸、ギ酸、酢酸、シュウ酸及びマロン酸等の有機酸があげられる。
窒素を含むポリマーは、アミノ基を含むポリマーであることが好ましい。
アミノ基を含むポリマーにおけるアミノ基の窒素原子は、ヒドロキシル基、カルボキシル基、スルホン酸基またはリン酸基置換基（例えばヒドロキシル基、カルボキシル基、スルホン酸基またはリン酸基）を有していてもよいアルキル基等の基と結合していてもよい。
アミノ基は１級アミノ基、２級アミノ基、３級アミノ基のいずれであってもよい。アミノ基を含むポリマーは、１級アミノ基、２級アミノ基および３級アミノ基からなる群より選ばれる１種以上のアミノ基を有する１種または２種以上の繰り返し単位が、ランダム、ブロック、交互又はグラフト共重合したポリマーである。また、アミノ基を含むポリマーは、アミノ基を有しない繰り返し単位を有していてもよい。アミノ基を含むポリマーは、一部又は全部がブレンステッド酸で中和されていてもよい。A part or all of the nitrogen-containing polymer may be neutralized with a Bronsted acid. Examples of the Bronsted acid include inorganic acids such as hydrochloric acid and hydrobromic acid, and organic acids such as formic acid, acetic acid, oxalic acid and malonic acid.
The polymer containing nitrogen is preferably a polymer containing an amino group.
The nitrogen atom of the amino group in the polymer containing an amino group may have a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, or a phosphoric acid group substituent (for example, a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, or a phosphoric acid group). It may be bonded to a group such as a good alkyl group.
The amino group may be a primary amino group, a secondary amino group, or a tertiary amino group. In the polymer containing an amino group, one or more repeating units having one or more amino groups selected from the group consisting of a primary amino group, a secondary amino group, and a tertiary amino group are random, block, An alternating or graft copolymerized polymer. Moreover, the polymer containing an amino group may have a repeating unit having no amino group. The polymer containing an amino group may be partially or completely neutralized with a Bronsted acid.
アミノ基を含むポリマーとしては、ポリビニルアミン、ポリビニルアルキルアミン、ポリアルキレンイミン、ポリアニリン、ポリヌクレオチド、ポリアリルアミン、ポリアルキレンアミン、ポリビニルアミンの誘導体、ポリビニルアルキルアミンの誘導体、ポリアルキレンイミンの誘導体、ポリアニリンの誘導体、ポリヌクレオチドの誘導体、ポリアリルアミンの誘導体及びポリアルキレンアミンの誘導体からなる群より選ばれる少なくとも１種が好適に用いられる。これらのポリマーを構成する繰り返し単位が２種以上共重合した共重合体も好適に用いることができる。中でも、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、ポリアルキレンアミン、ポリビニルアミンの誘導体、ポリアリルアミンの誘導体及びポリアルキレンアミンの誘導体からなる群より選ばれる少なくとも１種がより好ましい。とりわけ、ポリアルキレンイミンの誘導体が、アミノ基の密度が高く、好ましい。
ポリビニルアミンの誘導体としては、ポリビニルアミンが有する水素原子（例えば、窒素原子に結合した水素原子）の一部又は全部が置換基（例えばヒドロキシル基、カルボキシル基、スルホン酸基またはリン酸基）を有していてもよいアルキル基等で置換されたポリマー（置換ポリビリルアミン）、ポリビニルアミンが有する窒素の一部または全部がカチオン性窒素原子であるポリマー、置換ポリビニルアミンが有する窒素の一部または全部がカチオン性窒素原子であるポリマーがあげられる。
ポリビニルアルキルアミンの誘導体、ポリアルキレンイミンの誘導体、ポリアニリンの誘導体、ポリヌクレオチドの誘導体、ポリアリルアミンの誘導体及びポリアルキレンアミンの誘導体についても同様である。Polymers containing amino groups include polyvinylamine, polyvinylalkylamine, polyalkyleneimine, polyaniline, polynucleotide, polyallylamine, polyalkyleneamine, polyvinylamine derivatives, polyvinylalkylamine derivatives, polyalkyleneimine derivatives, polyaniline derivatives. At least one selected from the group consisting of derivatives, derivatives of polynucleotides, derivatives of polyallylamine and derivatives of polyalkyleneamine is preferably used. A copolymer obtained by copolymerizing two or more repeating units constituting these polymers can also be suitably used. Among these, at least one selected from the group consisting of polyvinylamine, polyallylamine, polyalkyleneamine, polyvinylamine derivatives, polyallylamine derivatives and polyalkyleneamine derivatives is more preferable. In particular, a polyalkyleneimine derivative is preferred because of its high amino group density.
As a derivative of polyvinylamine, a part or all of hydrogen atoms (for example, hydrogen atoms bonded to nitrogen atoms) of polyvinylamine have a substituent (for example, hydroxyl group, carboxyl group, sulfonic acid group or phosphoric acid group). A polymer substituted with an alkyl group which may be substituted (substituted polybilylamine), a polymer in which a part or all of nitrogen of polyvinylamine is a cationic nitrogen atom, a part or all of nitrogen of substituted polyvinylamine Are polymers in which is a cationic nitrogen atom.
The same applies to polyvinylalkylamine derivatives, polyalkyleneimine derivatives, polyaniline derivatives, polynucleotide derivatives, polyallylamine derivatives, and polyalkyleneamine derivatives.
ポリアルキレンイミンとは、例えば、エチレンイミン、プロピレンイミン、ブチレンイミン、ジメチルエチレンイミン、ペンチレンイミン、ヘキシレンイミン、ヘプチレンイミン、オクチレンイミンといった炭素数2〜8のアルキレンイミン、特に炭素数2〜4のアルキレンイミンの1種または2種以上を常法により重合して得られるポリマーである。
ポリアルキレンイミンは、製法を選択することによって様々な分子量のものを合成することができ、また直鎖状あるいは分岐状のものを合成することができる。例えば、直鎖状のポリエチレンイミンは式：
The polyalkyleneimine is, for example, an alkyleneimine having 2 to 8 carbon atoms such as ethyleneimine, propyleneimine, butyleneimine, dimethylethyleneimine, pentyleneimine, hexyleneimine, heptyleneimine, octyleneimine, especially alkylene having 2 to 4 carbon atoms. It is a polymer obtained by polymerizing one or more of imines by a conventional method.
Polyalkyleneimines having various molecular weights can be synthesized by selecting the production method, and linear or branched ones can be synthesized. For example, linear polyethyleneimine has the formula:
ポリアルキレンイミンの誘導体としては、ポリアルキレンイミンが有する水素原子（例えば、窒素原子に結合した水素原子）の一部又は全部が置換基（例えばヒドロキシル基、カルボキシル基、スルホン酸基またはリン酸基）を有していてもよいアルキル基等で置換されたポリマー（置換ポリアルキレンイミン）、ポリアルキレンイミンが有する窒素の一部または全部がカチオン性窒素原子であるポリマー、置換ポリアルキレンイミンが有する窒素の一部または全部がカチオン性窒素原子であるポリマーがあげられる。
ポリアルキレンイミンの誘導体は、例えば、ポリアルキレンイミンを種々の化合物と反応させて化学的に変性させたポリマーである。
ポリアルキレンイミンの誘導体は、例えば、ポリアルキレンイミンを、アルデヒド、ケトン、アルキルハライド、イソシアネート、チオイソシアネート、アルケン、アルキン、ビニル化合物（アクリロニトリル等）、エポキシ化合物（エピクロルヒドリン等）、シアナマイド、グアニジン、尿素、有機酸（脂肪酸等）、酸無水物、アシルハライドと反応させて変性させることにより製造できる。
ポリアルキレンイミンの誘導体は、例えば、ポリアルキレンイミンまたはポリアルキレンイミンを種々の化合物と反応させて化学的に変性させたポリマーを、ブレンステッド酸、金属酸化物等と反応させて変性させることにより製造できる。
ポリアルキレンイミンおよびポリアルキレンイミンの誘導体は製法によって様々な構造をとり得るが、本発明におけるポリアルキレンイミンおよびポリアルキレンイミンの誘導体は直鎖あるいは分岐鎖のいずれでもよい。またポリアルキレンイミンおよびポリアルキレンイミンの誘導体は様々な分子量をとりうるが、本発明で用いるポリアルキレンイミンおよびポリアルキレンイミンの誘導体の重量平均分子量は通常300〜400,000の範囲内である。特に重量平均分子量が10,000〜400,000、とりわけ50,000〜200,000の範囲であるとより好ましい。 ポリアルキレンイミンの誘導体としては、ポリアルキレンイミン鎖に、直鎖状または分岐状の置換基を有する重合体を用いることができる。
ポリアルキレンイミンの誘導体の中では、ポリエチレンイミンの誘導体が好ましい。ポリエチレンイミンの誘導体としては、ポリエチレンイミンにアルキル基、アルキレンオキサイド基、アミノ基あるいはアリール基を導入したポリエチレンイミン誘導体、ポリエチレンイミンに水酸基等の架橋性基を導入して得られるポリエチレンイミン誘導体等を挙げることができる。中でも、エチレンオキサイド基を導入したエトキシ化ポリエチレンイミンが好ましい。
As a derivative of polyalkyleneimine, a part or all of hydrogen atoms (for example, hydrogen atom bonded to nitrogen atom) of polyalkyleneimine are substituted (for example, hydroxyl group, carboxyl group, sulfonic acid group or phosphoric acid group). A polymer substituted with an alkyl group or the like which may have a substituent (substituted polyalkyleneimine), a polymer in which part or all of the nitrogen of the polyalkyleneimine is a cationic nitrogen atom, or the nitrogen of the substituted polyalkyleneimine Examples thereof include polymers in which some or all of them are cationic nitrogen atoms.
The derivatives of polyalkyleneimine are, for example, polymers obtained by chemically modifying polyalkyleneimine by reacting with various compounds.
Polyalkyleneimine derivatives include, for example, polyalkyleneimine, aldehyde, ketone, alkyl halide, isocyanate, thioisocyanate, alkene, alkyne, vinyl compound (acrylonitrile, etc.), epoxy compound (epichlorohydrin, etc.), cyanamide, guanidine, urea, It can be produced by reacting with an organic acid (such as a fatty acid), an acid anhydride, or an acyl halide for modification.
Polyalkyleneimine derivatives are produced, for example, by reacting polyalkyleneimine or a polymer that has been chemically modified by reacting polyalkyleneimine with various compounds and reacting with Bronsted acid, metal oxide, etc. it can.
The polyalkyleneimine and the polyalkyleneimine derivative can have various structures depending on the production method, but the polyalkyleneimine and the polyalkyleneimine derivative in the present invention may be either linear or branched. Polyalkyleneimines and polyalkyleneimine derivatives can have various molecular weights, but the weight average molecular weights of the polyalkyleneimine and polyalkyleneimine derivatives used in the present invention are usually in the range of 300 to 400,000. In particular, the weight average molecular weight is more preferably in the range of 10,000 to 400,000, especially 50,000 to 200,000. As the polyalkyleneimine derivative, a polymer having a linear or branched substituent in the polyalkyleneimine chain can be used.
Among the polyalkyleneimine derivatives, polyethyleneimine derivatives are preferred. Examples of the polyethyleneimine derivatives include polyethyleneimine derivatives obtained by introducing an alkyl group, alkylene oxide group, amino group or aryl group into polyethyleneimine, and polyethyleneimine derivatives obtained by introducing a crosslinkable group such as a hydroxyl group into polyethyleneimine. be able to. Of these, ethoxylated polyethyleneimine into which an ethylene oxide group has been introduced is preferred.
電子輸送層の厚さは、通常、５ｎｍ以下が好ましく、２ｎｍ以下がより好ましい。 The thickness of the electron transport layer is usually preferably 5 nm or less, and more preferably 2 nm or less.
（活性層）
活性層は、一対の電極の間に挟持される。活性層は、電子受容性化合物（ｎ型半導体）と電子供与性化合物（ｐ型半導体）との混合物を用いることができる。例えば、バルクヘテロ型の活性層が挙げられる。活性層は、入射光のエネルギーを利用して電荷（正孔及び電子）を生成する役割を担うため、有機光電変換素子にとって本質的な機能を有する層である。(Active layer)
The active layer is sandwiched between a pair of electrodes. For the active layer, a mixture of an electron-accepting compound (n-type semiconductor) and an electron-donating compound (p-type semiconductor) can be used. For example, a bulk hetero type active layer may be mentioned. The active layer plays a role of generating charges (holes and electrons) by using the energy of incident light, and thus has an essential function for the organic photoelectric conversion element.
光電変換素子に含まれる活性層は、電子供与性化合物と電子受容性化合物とを含むことが好ましい。 The active layer included in the photoelectric conversion element preferably contains an electron donating compound and an electron accepting compound.
電子供与性化合物及び電子受容性化合物は、これらの化合物のエネルギー準位のエネルギーレベルから相対的に決定されるため、１つの化合物が電子供与性化合物、電子受容性化合物のいずれともなり得る。 Since the electron donating compound and the electron accepting compound are relatively determined from the energy level of the energy level of these compounds, one compound can be either an electron donating compound or an electron accepting compound.
電子供与性化合物としては、例えば、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、オリゴチオフェン及びその誘導体、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体等が挙げられる。 Examples of the electron donating compound include pyrazoline derivatives, arylamine derivatives, stilbene derivatives, triphenyldiamine derivatives, oligothiophene and derivatives thereof, polyvinylcarbazole and derivatives thereof, polysilane and derivatives thereof, and aromatic amines in side chains or main chains. And polysiloxane derivatives, polyaniline and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, polypyrrole and derivatives thereof, polyphenylene vinylene and derivatives thereof, polythienylene vinylene and derivatives thereof, and the like.
電子受容性化合物としては、例えば、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン及びその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン誘導体、８−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、Ｃ60等のフラーレン類及びその誘導体、バソクプロイン等のフェナントレン誘導体、酸化チタンなどの金属酸化物、カーボンナノチューブ等が挙げられる。電子受容性化合物としては、酸化チタン、カーボンナノチューブ、フラーレン、フラーレン誘導体が好ましく、フラーレン、フラーレン誘導体がより好ましい。Examples of the electron-accepting compound include oxadiazole derivatives, anthraquinodimethane and its derivatives, benzoquinone and its derivatives, naphthoquinone and its derivatives, anthraquinone and its derivatives, tetracyanoanthraquinodimethane and its derivatives, fluorenone derivatives, diphenyldicyanoethylene and derivatives thereof, diphenoquinone derivatives, metal complexes of 8-hydroxyquinoline and its derivatives, polyquinoline and its derivatives, polyquinoxaline and its derivatives, polyfluorene and its derivatives, fullerenes and derivatives thereof such as C 60, bathocuproine etc. Phenanthrene derivatives, metal oxides such as titanium oxide, carbon nanotubes, and the like. As the electron-accepting compound, titanium oxide, carbon nanotube, fullerene, and fullerene derivatives are preferable, and fullerene and fullerene derivatives are more preferable.
フラーレンの例としては、Ｃ６０フラーレン、Ｃ７０フラーレン、Ｃ７６フラーレン、Ｃ７８フラーレン、Ｃ８４フラーレンなどが挙げられる。Examples of fullerene, C 60 fullerene, C 70 fullerene, C 76 fullerene, C 78 fullerene, such as C 84 fullerene, and the like.
フラーレン誘導体としては、Ｃ６０フラーレン誘導体、Ｃ７０フラーレン誘導体、Ｃ７６フラーレン誘導体、Ｃ７８フラーレン誘導体、Ｃ８４フラーレン誘導体等が挙げられる。該フラーレン誘導体の具体的構造としては、以下のようなものが挙げられる。The fullerene derivative, C 60 fullerene derivatives, C 70 fullerene derivatives, C 76 fullerene derivatives, C 78 fullerene derivatives, C 84 fullerene derivatives. Specific examples of the fullerene derivative include the following.
フラーレン誘導体の例としては、[６，６]フェニル−Ｃ６１酪酸メチルエステル（Ｃ６０ＰＣＢＭ、[6,6]-Phenyl C61 butyric acid methyl ester）、[６，６]フェニル−Ｃ７１酪酸メチルエステル（Ｃ７０ＰＣＢＭ、[6,6]-Phenyl C71 butyric acid
methyl ester）、[６，６]フェニル−Ｃ８５酪酸メチルエステル（Ｃ８４ＰＣＢＭ、[6,6]-Phenyl C85 butyric acid methyl ester）、[６，６]チエニル−Ｃ６１酪酸メ
チルエステル（[6,6]-Thienyl C61 butyric acid methyl ester）などが挙げられる。Examples of fullerene derivatives include [6,6] phenyl-C 61 butyric acid methyl ester (C 60 PCBM, [6,6] -Phenyl C 61 butyric acid methyl ester), [6,6] phenyl-C 71 butyric acid methyl ester Esters (C 70 PCBM, [6,6] -Phenyl C 71 butyric acid
methyl ester), [6,6] phenyl-C 85 butyric acid methyl ester (C 84 PCBM, [6,6] -Phenyl C 85 butyric acid methyl ester), [6,6] thienyl-C 61 butyric acid methyl ester ([[ 6,6] -Thienyl C 61 butyric acid methyl ester).
電子受容性化合物としてフラーレン誘導体を用いる場合には、フラーレン誘導体の割合が、電子供与性化合物１００重量部に対して、１０〜１０００重量部であることが好ましく、２０〜５００重量部であることがより好ましい。 When a fullerene derivative is used as the electron-accepting compound, the ratio of the fullerene derivative is preferably 10 to 1000 parts by weight and preferably 20 to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electron-donating compound. More preferred.
活性層の厚さは、通常、１ｎｍ〜１００μｍであり、２ｎｍ〜１０００ｎｍが好ましく、５ｎｍ〜５００ｎｍがより好ましく、２０ｎｍ〜２００ｎｍがさらに好ましい。 The thickness of the active layer is usually 1 nm to 100 μm, preferably 2 nm to 1000 nm, more preferably 5 nm to 500 nm, and further preferably 20 nm to 200 nm.
活性層は、前述のとおり電子受容性化合物と電子供与性化合物とが混合されたバルクヘテロ型の単層であってもよく、複数の層により構成されていてもよい。複数の層により構成される場合、電子受容性化合物を含む電子受容性層と、電子供与性化合物を含む電子供給性層とが接合されたヘテロジャンクション型としてもよい。例えば、フラーレン誘導体を含む電子受容性層と、Ｐ３ＨＴを含む電子供与性層とが接合されたヘテロジャンクション型が挙げられる。 As described above, the active layer may be a bulk hetero single layer in which an electron-accepting compound and an electron-donating compound are mixed, or may be composed of a plurality of layers. In the case of a plurality of layers, a heterojunction type in which an electron accepting layer containing an electron accepting compound and an electron supplying layer containing an electron donating compound are joined may be used. For example, a heterojunction type in which an electron-accepting layer containing a fullerene derivative and an electron-donating layer containing P3HT are joined can be given.
電子受容性化合物及び電子供与性化合物を含有するバルクヘテロ型の活性層における電子受容性化合物の割合は、電子供与性化合物１００重量部に対して、１０〜１０００重量部とすることが好ましく、５０〜５００重量部とすることがより好ましい。
本発明の有機光電変換素子は、正孔輸送層等の付加的な層を有していてもよい。The proportion of the electron-accepting compound in the bulk hetero type active layer containing the electron-accepting compound and the electron-donating compound is preferably 10 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electron-donating compound. More preferred is 500 parts by weight.
The organic photoelectric conversion device of the present invention may have an additional layer such as a hole transport layer.
（正孔輸送層）
正孔輸送層は、陽極と活性層の間に設けられ、正孔の選択的な取出しや電子ブロックの機能等を有する。正孔輸送層を設けることで、より高効率な光電変換素子を得ることができる。正孔輸送層に用いられる化合物としては、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリアニリン、ポリチオフェン等の高分子化合物、あるいは酸化モリブデン、酸化タングステン等の酸化物が例示される。(Hole transport layer)
The hole transport layer is provided between the anode and the active layer, and has a function of selectively extracting holes, an electronic block function, and the like. By providing the hole transport layer, a more efficient photoelectric conversion element can be obtained. Examples of the compound used for the hole transport layer include polymer compounds such as PEDOT: PSS, polyaniline, and polythiophene, and oxides such as molybdenum oxide and tungsten oxide.
（構成）
本発明の有機光電変換素子のとりうる構成の例を以下に示す。
ａ）陽極／活性層／電子輸送層／陰極
ｂ）陽極／正孔輸送層／活性層／電子輸送層／陰極
ｃ）陽極／電子供給性層／電子受容性層／電子輸送層／陰極
ｄ）陽極／正孔輸送層／電子供給性層／電子受容性層／電子輸送層／陰極
（ここで、記号「／」は、記号「／」を挟む層同士が隣接して積層されていることを示す。）(Constitution)
The example of the structure which the organic photoelectric conversion element of this invention can take is shown below.
a) Anode / active layer / electron transport layer / cathode b) Anode / hole transport layer / active layer / electron transport layer / cathode c) Anode / electron supply layer / electron accepting layer / electron transport layer / cathode d) Anode / hole transport layer / electron supply layer / electron accepting layer / electron transport layer / cathode (here, the symbol “/” indicates that the layers sandwiching the symbol “/” are adjacent to each other) Show.)
上記構成は、陽極が基板により近い側に設けられる形態、及び陰極が基板により近い側に設けられる形態のいずれであってもよい。上記各層は、単層で構成されるのみならず、２層以上の積層体として構成されていてもよい。 The above configuration may be either a form in which the anode is provided on the side closer to the substrate or a form in which the cathode is provided on the side closer to the substrate. Each of the above layers may be configured as a single layer or a laminate of two or more layers.
本発明の有機光電変換素子は、活性層と陰極の間に位置する電子輸送層が、窒素を含むポリマーを含む層であり、且つ窒素原子の数（Ｎ）と窒素カチオンの数（Ｎ＋）とが（Ｎ＋）／｛（Ｎ＋）＋（Ｎ）｝≧０．２の関係にあることで、高い電子取出し効率が得られ、光電変換特性を高めることができる。In the organic photoelectric conversion device of the present invention, the electron transport layer located between the active layer and the cathode is a layer containing a polymer containing nitrogen, and the number of nitrogen atoms (N) and the number of nitrogen cations (N + ). Are in a relationship of (N + ) / {(N + ) + (N)} ≧ 0.2, high electron extraction efficiency can be obtained, and photoelectric conversion characteristics can be improved.
＜製造方法＞
本発明の有機光電変換素子は、陰極上に窒素を含むポリマーを含む溶液を塗布することにより塗布膜を形成する工程と、該塗布膜表面を洗浄する工程と、該洗浄された塗布膜上に活性層を形成する工程と、陽極を形成する工程とを含む製造方法により製造できる。
本発明の有機光電変換素子は、典型的には、上記構成ａ）〜ｄ）を有する。
構成ｂ）を有する有機光電変換素子が好ましいため、以下構成ｂ）を有する有機光電変換素子の製造方法について説明するが、本発明は該構成に限定されるものではない。
以下、陰極上に窒素を有するポリマーを含む溶液を塗布することにより塗布膜を形成する工程と、該塗布膜表面を洗浄する工程と、該塗布膜上に活性層を形成する工程と、該活性層上に正孔輸送層を形成する工程と、該正孔輸送層上に陽極を形成する工程とを含む有機光電変換素子の製造方法について説明する<Manufacturing method>
The organic photoelectric conversion element of the present invention includes a step of forming a coating film by applying a solution containing a polymer containing nitrogen on the cathode, a step of cleaning the surface of the coating film, and a step of cleaning the coating film. It can be manufactured by a manufacturing method including a step of forming an active layer and a step of forming an anode.
The organic photoelectric conversion device of the present invention typically has the above-described configurations a) to d).
Since the organic photoelectric conversion element having the configuration b) is preferable, a method for producing the organic photoelectric conversion element having the configuration b) will be described below, but the present invention is not limited to the configuration.
Hereinafter, a step of forming a coating film by applying a solution containing a polymer containing nitrogen on the cathode, a step of cleaning the surface of the coating film, a step of forming an active layer on the coating film, and the activity A method for producing an organic photoelectric conversion element including a step of forming a hole transport layer on a layer and a step of forming an anode on the hole transport layer will be described.
（塗布膜を形成する工程）
電子輸送層は、例えば、陰極上に前述の窒素を含むポリマーを含む溶液を塗布することにより塗布膜を形成する工程と、該塗布膜表面を洗浄する工程とから得ることができる。 (Process for forming coating film)
The electron transport layer can be obtained, for example, from a step of forming a coating film by applying a solution containing the above-mentioned nitrogen-containing polymer on the cathode and a step of cleaning the surface of the coating film.
前記塗布膜を形成する方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、グラビア印刷、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法、ノズルコート法、スロットダイコート法、キャピラリーコート法、等の塗布法があげられる。 Examples of the method for forming the coating film include spin coating, casting, micro gravure coating, gravure coating, bar coating, roll coating, wire bar coating, dip coating, spray coating, and screen printing. Application methods such as gravure printing, flexographic printing method, offset printing method, ink jet printing method, dispenser printing method, nozzle coating method, slot die coating method, capillary coating method and the like.
窒素を含むポリマーを含む溶液に用いられる溶媒としては、水又は有機溶剤を用いることができる。窒素を含むポリマーの種類に応じて、溶解性が高く、溶液として長時間の保管安定性が高い溶媒を選択することができる。有機溶剤としては、例えば、アルコールがあげられる。アルコールとしてはメトキシエタノールや２−プロパノール等があげられる。 As a solvent used for the solution containing the polymer containing nitrogen, water or an organic solvent can be used. Depending on the type of polymer containing nitrogen, a solvent having high solubility and high storage stability for a long time can be selected. Examples of the organic solvent include alcohol. Examples of the alcohol include methoxyethanol and 2-propanol.
塗布後の膜は、未乾燥の状態で次の洗浄工程に付すことが好ましい。完全に乾燥させた場合、洗浄工程により窒素を含むポリマーが固化するため、洗浄により電極近傍に存在する窒素カチオン濃度の高い領域を露出させることが困難になる傾向にある。未乾燥の状態を保持する方法として、塗布膜の保管や移送時に密閉容器を用いることが好ましい。 The coated film is preferably subjected to the next washing step in an undried state. When completely dried, the polymer containing nitrogen is solidified by the washing step, and therefore, it tends to be difficult to expose a region having a high nitrogen cation concentration in the vicinity of the electrode by washing. As a method for maintaining the undried state, it is preferable to use a sealed container during storage and transfer of the coating film.
（塗布膜表面上を洗浄する工程）
前記塗布膜表面は、洗浄処理を施すことで窒素カチオンの含有率を高めることができる。窒素を含むポリマー中の窒素原子は、下層の電極表面の水酸基と水素結合することで窒素カチオンに転化され、電極近傍に、より窒素カチオン濃度の高い領域が存在する。その窒素カチオン濃度の高い領域を露出させる工程として洗浄処理は有効である。ここで洗浄処理とは、洗浄溶液と塗布膜表面とを接触させる工程と、その後塗布膜表面に残った洗浄溶液を除去する工程とを含む。洗浄溶液と塗布膜表面を接触させる方法としては、洗浄溶液中に浸漬する方法、洗浄溶液をノズルから注ぐ方法又は洗浄溶液を噴霧する方法等を用いることができる。洗浄溶液としては、窒素を含むポリマーを溶解する溶媒を用いることができる。洗浄溶液としては、例えば水又は酸性水溶液を用いることができる。酸性の水溶液を用いる場合には、下層の電極等を溶解させない程度の酸性が好ましく、酢酸、酪酸、ギ酸、クエン酸等の有機酸を含む溶液が好ましい。有機酸として酢酸を用いる場合、酢酸濃度が、５〜９０重量％の酢酸水溶液が好ましく、酢酸濃度が２５〜８０重量％の酢酸水溶液がより好ましく、酢酸濃度が５０〜７０重量％の酢酸水溶液がさらに好ましい。塗布膜表面から洗浄溶液を除去する方法としては、風乾による自然乾燥、減圧乾燥、窒素を含むポリマーが分解しない温度以下での加熱乾燥等の乾燥方法を用いることができる。
（Ｎ＋）／｛（Ｎ＋）＋（Ｎ）｝の値は、得られた窒素を含むポリマーを含む電子輸送層をX線光電子分光法（ＸＰＳ）に供することにより求めることができる。(Process to clean the coating film surface)
The coating film surface can be subjected to a cleaning treatment to increase the content of nitrogen cations. Nitrogen atoms in the polymer containing nitrogen are converted into nitrogen cations by hydrogen bonding with hydroxyl groups on the lower electrode surface, and there is a region with a higher nitrogen cation concentration in the vicinity of the electrode. The cleaning treatment is effective as a step of exposing the region having a high nitrogen cation concentration. Here, the cleaning treatment includes a step of bringing the cleaning solution into contact with the coating film surface and a step of removing the cleaning solution remaining on the coating film surface thereafter. As a method for bringing the cleaning solution into contact with the coating film surface, a method of immersing in the cleaning solution, a method of pouring the cleaning solution from a nozzle, a method of spraying the cleaning solution, or the like can be used. As the cleaning solution, a solvent that dissolves the polymer containing nitrogen can be used. As the cleaning solution, for example, water or an acidic aqueous solution can be used. When an acidic aqueous solution is used, it is preferably acidic enough not to dissolve the lower electrode and the like, and a solution containing an organic acid such as acetic acid, butyric acid, formic acid or citric acid is preferred. When acetic acid is used as the organic acid, an acetic acid aqueous solution having an acetic acid concentration of 5 to 90% by weight is preferred, an acetic acid aqueous solution having an acetic acid concentration of 25 to 80% by weight is more preferred, and an acetic acid aqueous solution having an acetic acid concentration of 50 to 70% by weight is preferred. Further preferred. As a method for removing the cleaning solution from the surface of the coating film, a drying method such as natural drying by air drying, drying under reduced pressure, or heat drying at a temperature below which the polymer containing nitrogen is not decomposed can be used.
The value of (N + ) / {(N + ) + (N)} can be obtained by subjecting the obtained electron transport layer containing a polymer containing nitrogen to X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
（活性層を形成する工程）
次いで、電子輸送層上に常法に従って活性層を形成する。上記構成ａ）またはｂ）を有する有機光電変換素子を製造する場合には、活性層を形成する工程は、電子輸送層上に電子受容性化合物と電子供与性化合物とが混合された塗工液を塗布する工程を含む。上記構成ｃ）またはｄ）を有する有機光電変換素子を製造する場合には、電子輸送層上に電子受容性化合物を含む塗工液を塗布することで電子受容性層を形成する工程と、該電子受容性層上に電子供与性化合物を含む塗工液を塗布することで電子供給性層を形成する工程とを含む。活性層は、前述の任意好適な活性層の材料と、溶媒とを混合した塗工液を電子輸送層上に塗布することによって形成することができる。該溶媒としては、例えばトルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、ビシクロヘキシル、ｎ−ブチルベンゼン、ｓｅｃ−ブチルベンゼン、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン等の不飽和炭化水素系溶媒、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、ブロモペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサン等のハロゲン化飽和炭化水素系溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化不飽和炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル類系溶媒が挙げられる。上記溶媒を主溶媒として、塗布性や溶質成分の溶解性、保管安定性等の観点から、２種類以上の溶媒を添加してもよい。(Process of forming active layer)
Next, an active layer is formed on the electron transport layer according to a conventional method. In the case of producing an organic photoelectric conversion device having the above configuration a) or b), the step of forming the active layer is a coating liquid in which an electron accepting compound and an electron donating compound are mixed on the electron transport layer. The process of apply | coating. In the case of producing an organic photoelectric conversion device having the above configuration c) or d), a step of forming an electron-accepting layer by applying a coating liquid containing an electron-accepting compound on the electron-transporting layer; Forming an electron supply layer by applying a coating liquid containing an electron donating compound on the electron accepting layer. The active layer can be formed by applying on the electron transporting layer a coating liquid obtained by mixing any of the aforementioned suitable active layer materials and a solvent. Examples of the solvent include unsaturated hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, mesitylene, tetralin, decalin, bicyclohexyl, n-butylbenzene, sec-butylbenzene, tert-butylbenzene, carbon tetrachloride, chloroform, dichloromethane, Halogenated saturated hydrocarbon solvents such as dichloroethane, chlorobutane, bromobutane, chloropentane, bromopentane, chlorohexane, bromohexane, chlorocyclohexane and bromocyclohexane, and halogenated unsaturated hydrocarbon solvents such as chlorobenzene, dichlorobenzene and trichlorobenzene , Ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran. Two or more kinds of solvents may be added from the viewpoint of applicability, solubility of solute components, storage stability, and the like, using the above solvent as a main solvent.
活性層の形成法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、グラビア印刷、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法、ノズルコート法、スロットダイコート法、キャピラリーコート法、等の塗布法を用いることができる。 The active layer can be formed by spin coating, casting, micro gravure coating, gravure coating, bar coating, roll coating, wire bar coating, dip coating, spray coating, screen printing, gravure. Coating methods such as printing, flexographic printing, offset printing, inkjet printing, dispenser printing, nozzle coating, slot die coating, and capillary coating can be used.
（正孔輸送層を形成する工程）
次に、活性層上に正孔輸送層を形成する。高分子型の正孔輸送層を形成する場合には、前記高分子と溶媒とを含む塗工液を塗布することにより、正孔輸送層を形成することができる。正孔輸送層の塗工液としては、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリアニリン、ポリチオフェン等を含む水または有機溶媒に分散した液を用いることができる。塗布方法としては、活性層に用いられるものと同様のものが挙げられる。酸化モリブデン等のナノ粒子分散液を用いる場合にも、同様に塗布法で形成できる。酸化モリブデン等は真空蒸着法により形成することもできる。(Step of forming a hole transport layer)
Next, a hole transport layer is formed on the active layer. In the case of forming a polymer type hole transport layer, the hole transport layer can be formed by applying a coating liquid containing the polymer and a solvent. As a coating liquid for the hole transport layer, a liquid dispersed in water or an organic solvent containing PEDOT: PSS, polyaniline, polythiophene, or the like can be used. Examples of the coating method include the same methods as those used for the active layer. Similarly, when a nanoparticle dispersion such as molybdenum oxide is used, it can be formed by a coating method. Molybdenum oxide or the like can also be formed by a vacuum evaporation method.
（陽極）
次に、正孔輸送層上に陽極となる電極を形成する。陽極に、導電性材料のナノ粒子、ナノワイヤ及びナノチューブ等の分散液を用いる場合には、活性層同様に塗布法により形成することができる。アルミニウムや銀等の金属膜を陽極とする場合は、真空蒸着法により形成することもできる。(anode)
Next, an electrode to be an anode is formed on the hole transport layer. When a dispersion liquid of conductive material nanoparticles, nanowires, nanotubes, or the like is used for the anode, it can be formed by a coating method as in the active layer. When a metal film such as aluminum or silver is used as the anode, it can also be formed by a vacuum deposition method.
＜動作＞
有機光電変換素子の動作機構を簡単に説明する。透明又は半透明の電極を透過して活性層に入射した入射光のエネルギーが、電子受容性化合物及び電子供与性化合物からなる群より選ばれる１以上で吸収され、電子と正孔とが結合した励起子を生成される。生成した励起子が移動して、電子受容性化合物と電子供与性化合物とが接合しているヘテロ接合界面に達すると、界面でのそれぞれのＨＯＭＯエネルギー及びＬＵＭＯエネルギーの違いにより電子と正孔とが分離し、独立に動くことができる電荷（電子及び正孔）が発生する。発生した電荷がそれぞれ電極（陰極、陽極）に移動することにより素子外部へ電気エネルギー（電流）として取り出すことができる。<Operation>
The operation mechanism of the organic photoelectric conversion element will be briefly described. The incident light energy that has passed through the transparent or translucent electrode and entered the active layer is absorbed by one or more selected from the group consisting of an electron-accepting compound and an electron-donating compound, and electrons and holes are combined. Excitons are generated. When the generated excitons move and reach the heterojunction interface where the electron-accepting compound and the electron-donating compound are bonded, the difference between the HOMO energy and the LUMO energy at the interface causes the electrons and holes to be separated. Charges (electrons and holes) are generated that can separate and move independently. The generated charges move to the electrodes (cathode and anode), respectively, and can be taken out as electric energy (current) outside the device.
＜用途＞
本発明の製造方法により製造される有機光電変換素子は、透明又は半透明の陰極及び陽極からなる群より選ばれる１以上から太陽光等の光を照射することにより、電極間に光起電力が発生し、有機薄膜太陽電池として動作させることができる。有機薄膜太陽電池を複数集積することにより有機薄膜太陽電池モジュールとして用いることもできる。<Application>
The organic photoelectric conversion element manufactured by the manufacturing method of the present invention irradiates light such as sunlight from one or more selected from the group consisting of a transparent or translucent cathode and anode, so that a photovoltaic power is generated between the electrodes. And can be operated as an organic thin film solar cell. It can also be used as an organic thin film solar cell module by integrating a plurality of organic thin film solar cells.
本発明の製造方法により製造される有機光電変換素子では、陰極及び陽極の間に電圧を印加した状態、あるいは無印加の状態で、光が透明又は半透明である電極を透過して素子内に入射することにより、光電流が流れる。よって本発明の製造方法により製造される有機光電変換素子は、有機光センサとして動作させることができる。有機光センサを複数集積することにより有機イメージセンサとして用いることもできる。 In the organic photoelectric conversion device manufactured by the manufacturing method of the present invention, light is transmitted through an electrode that is transparent or translucent in a state where a voltage is applied between the cathode and the anode, or in a state where no voltage is applied. The incident photocurrent flows. Therefore, the organic photoelectric conversion element manufactured by the manufacturing method of the present invention can be operated as an organic photosensor. It can also be used as an organic image sensor by integrating a plurality of organic photosensors.
以下、本発明をさらに詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Examples will be shown below for illustrating the present invention in more detail, but the present invention is not limited to these examples.
実施例１
（有機薄膜太陽電池の作製及び評価）
スパッタ法により１５０ｎｍの厚みでＩＴＯ膜を付けたガラス基板を、アセトンにて洗浄した後、紫外線オゾン処理を施し、清浄な表面をもつＩＴＯ電極を作製した。窒素を含むポリマーとして、ポリエチレンイミンエトキシレート（ＰＥＩＥ）（アルドリッチ社製、商品名ポリエチレンイミン、８０％エトキシ化溶液、重量平均分子量〜７００００）を脱イオン水で１／５０倍に希釈した溶液を、スピンコートによりＩＴＯ基板上に塗布した。該ＰＥＩＥ塗布膜の厚みは、約５ｎｍであった。続けて、スピンコーター装置を用い、該ＰＥＩＥ膜表面に脱イオン水を滴下しながら、回転数３００ｒｐｍで３０秒間、洗浄処理を行った。洗浄処理後の基板を、ホットプレートを用い１２０℃、１０分間加熱処理を施し、電子輸送層１を得た。Example 1
(Production and evaluation of organic thin-film solar cells)
A glass substrate on which an ITO film with a thickness of 150 nm was formed by sputtering was washed with acetone and then subjected to ultraviolet ozone treatment to produce an ITO electrode having a clean surface. As a polymer containing nitrogen, a solution obtained by diluting polyethyleneimine ethoxylate (PEIE) (manufactured by Aldrich, trade name polyethyleneimine, 80% ethoxylated solution, weight average molecular weight to 70,000) 1/50 times with deionized water, It apply | coated on the ITO board | substrate by spin coating. The thickness of the PEIE coating film was about 5 nm. Subsequently, using a spin coater, cleaning treatment was performed for 30 seconds at a rotation speed of 300 rpm while dropping deionized water onto the surface of the PEIE film. The substrate after the cleaning treatment was subjected to heat treatment at 120 ° C. for 10 minutes using a hot plate to obtain the electron transport layer 1.
以下の方法で、得られた電子輸送層１における、全窒素原子の数（即ち窒素原子と窒素カチオンの合計数）に対する窒素カチオンの数の比率を求めた。
(１)X線光電子分光法（ＸＰＳ）（ｘ−ｒａｙ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、Ｕｌｖａｃ ＰＨＩ社製、装置名：Ｑｕａｎｔｅｒａ ＳＸＭ）を用いる。
(２)束縛エネルギー（BE）約４００ｅＶに見られるＮ１ｓのシグナルピークに関して、波形解析を行い、窒素原子（BE＝４００ｅＶ）と窒素カチオン（BE＝４０１±0.1ｅＶ）それぞれに由来する２つのピークに分離する。
(３)各ピーク面積の比率から、全窒素原子に対する窒素カチオンの比率を求めた。
結果を表１に記載する。
次に、ｐ型半導体材料に相当するポリマーである高分子化合物Ａと、ｎ型半導体材料に相当するＣ６０ＰＣＢＭ（フロンティアカーボン社製、商品名ｎａｎｏｍ ｓｐｅｃｔｒａ Ｅ１００）をオルトジクロロベンゼン溶媒に添加し（高分子化合物Ａ：０．５質量％、ＰＣＢＭ：１．０質量％）、８０℃で３時間撹拌した後、活性層用の塗工液を得た。高分子化合物Ａは、国際公開番号Ｗ２０１３／０５１６７６の実施例１に記載の合成方法で得られたものである。該塗工液を用い、スピンコートにより前記電子輸送層１上に塗布して、高分子化合物Ａ及びＣ６０ＰＣＢＭを含む活性層を作製した。該活性層の膜厚は、約１２０ｎｍであった。The ratio of the number of nitrogen cations to the total number of nitrogen atoms (that is, the total number of nitrogen atoms and nitrogen cations) in the obtained electron transport layer 1 was determined by the following method.
(1) X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (x-ray photoelectron spectroscopy, manufactured by Ulvac PHI, apparatus name: Quantera SXM) is used.
(2) N1s signal peak observed at binding energy (BE) of about 400 eV is analyzed and two peaks are derived from nitrogen atom (BE = 400 eV) and nitrogen cation (BE = 401 ± 0.1 eV). To separate.
(3) From the ratio of each peak area, the ratio of nitrogen cations to the total nitrogen atoms was determined.
The results are listed in Table 1.
Next, polymer compound A, which is a polymer corresponding to a p-type semiconductor material, and C 60 PCBM (trade name nanom spectra E100, manufactured by Frontier Carbon Co.) corresponding to an n-type semiconductor material are added to an orthodichlorobenzene solvent ( Polymer compound A: 0.5 mass%, PCBM: 1.0 mass%) After stirring at 80 ° C. for 3 hours, a coating solution for the active layer was obtained. The high molecular compound A is obtained by the synthesis method described in Example 1 of International Publication No. W2013 / 051676. The coating liquid was applied onto the electron transport layer 1 by spin coating to produce an active layer containing the polymer compound A and C60PCBM. The thickness of the active layer was about 120 nm.
次に、ポリチオフェン誘導体（Ｓｏｌｖａｙ社製、製品名：ＡＱ１３００）をスピンコートにより活性層上に塗布した後、ホットプレート上で７０℃、５分間熱処理を施すことで、正孔輸送層１を形成した。該正孔輸送層１の膜厚は、約７０ｎｍであった。 Next, a polythiophene derivative (manufactured by Solvay, product name: AQ1300) was applied on the active layer by spin coating, and then subjected to heat treatment on a hot plate at 70 ° C. for 5 minutes to form the hole transport layer 1. . The thickness of the hole transport layer 1 was about 70 nm.
次に、銀ナノワイヤー分散液（Ｃａｍｂｒｉｏｓ社製、商品名Ｃｌｅａｒ−Ｏｈｍ Ｉｎｋ−Ｎ）をスピンコートにより前記正孔輸送層１上に塗布した後、ホットプレート上で７０℃、５分間処理することで、陽極を形成し、有機薄膜太陽電池１を得た。 Next, after applying a silver nanowire dispersion liquid (manufactured by Cambrios, trade name Clear-Ohm Ink-N) on the hole transport layer 1 by spin coating, it is treated on a hot plate at 70 ° C. for 5 minutes. Then, an anode was formed, and an organic thin film solar cell 1 was obtained.
得られた有機薄膜太陽電池１の形状は、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形であった。得られた有機薄膜太陽電池にソーラシミュレーター(分光計器製、商品名ＣＥＰ−２０００：ＡＭ１．５Ｇフィルター、放射照度１００ｍＷ／ｃｍ２)を用いて一定の光を照射し、発生する電流と電圧を測定して光電変換効率、短絡電流密度、開放端電圧及びフィルファクター（曲線因子）を求めた。測定結果を表２に記載する。The shape of the obtained organic thin film solar cell 1 was a square of 10 mm × 10 mm. The obtained organic thin film solar cell is irradiated with constant light using a solar simulator (trade name CEP-2000: AM1.5G filter, irradiance 100 mW / cm 2 , manufactured by Spectrometer Co., Ltd.), and the generated current and voltage are measured. The photoelectric conversion efficiency, short-circuit current density, open-circuit voltage, and fill factor (curve factor) were determined. The measurement results are shown in Table 2.
実施例２
電子輸送層作製におけるＰＥＩＥ塗布膜の洗浄処理において、脱イオン水の代わりに酢酸を５重量％含む水溶液を用いた以外には、実施例１と同じ方法で電子輸送層２を作製した。ＸＰＳ解析結果を表１に記載する。Example 2
An electron transport layer 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution containing 5% by weight of acetic acid was used instead of deionized water in the cleaning treatment of the PEIE coating film in the preparation of the electron transport layer. The XPS analysis results are listed in Table 1.
実施例３
電子輸送層作製におけるＰＥＩＥ塗布膜の洗浄処理において、酢酸を２５重量％含む水溶液を用いた以外には、実施例１と同じ方法で電子輸送３を作製した。さらに、それを含む有機薄膜太陽電池を実施例１と同様に作製した。電子輸送層３のＸＰＳ解析結果を表１に、得られた有機薄膜太陽電池の光電変換特性を表２に記載する。Example 3
Electron transport 3 was prepared in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution containing 25% by weight of acetic acid was used in the cleaning treatment of the PEIE coating film in the preparation of the electron transport layer. Furthermore, the organic thin film solar cell containing it was produced similarly to Example 1. The XPS analysis results of the electron transport layer 3 are shown in Table 1, and the photoelectric conversion characteristics of the obtained organic thin film solar cell are shown in Table 2.
実施例４
電子輸送層作製におけるＰＥＩＥ塗布膜の洗浄処理において、酢酸を５０重量％含む水溶液を用いた以外には、実施例１と同じ方法で電子輸送層４を作製した。さらに、それを含む有機薄膜太陽電池を実施例１と同様に作製した。電子輸送層４のＸＰＳ解析結果を表１に、得られた有機薄膜太陽電池の光電変換特性を表２に記載する。Example 4
An electron transport layer 4 was prepared in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution containing 50% by weight of acetic acid was used in the cleaning treatment of the PEIE coating film in the preparation of the electron transport layer. Furthermore, the organic thin film solar cell containing it was produced similarly to Example 1. The XPS analysis results of the electron transport layer 4 are shown in Table 1, and the photoelectric conversion characteristics of the obtained organic thin film solar cell are shown in Table 2.
実施例５
活性層において、ｐ型半導体材料に相当するＰＣＥ１０（１−Ｍａｔｅｒｉａｌ社製、商品名：ＯＳ０１０）と、ｎ型半導体材料に相当するＣ７０ＰＣＢＭ（Ａｍｅｒｉｃａｎ ｄｙｅ ｓｏｕｒｃｅ社製、商品名ＡＤＳ７１ＢＦＡ）とを用い、かつ陽極において真空蒸着によりＡｇ（膜厚６０ｎｍ）を用いた以外には、実施例１と同じ方法で有機薄膜太陽電池を作製した。得られた有機薄膜太陽電池の光電変換特性を表２に記載する。Example 5
In the active layer, PCE10 corresponding to p-type semiconductor material (trade name: OS010, manufactured by 1-Material Co.) and C 70 PCBM (trade name ADS71BFA) corresponding to n-type semiconductor material, which is used are used. And the organic thin-film solar cell was produced by the same method as Example 1 except having used Ag (film thickness of 60 nm) by vacuum deposition in the anode. The photoelectric conversion characteristics of the obtained organic thin film solar cell are shown in Table 2.
実施例６
実施例２記載の電子輸送２を用いると以外は、実施例５と同じ方法で有機薄膜太陽電池を作製した。得られた有機薄膜太陽電池の光電変換特性を表２に記載する。Example 6
An organic thin-film solar cell was produced in the same manner as in Example 5 except that the electron transport 2 described in Example 2 was used. The photoelectric conversion characteristics of the obtained organic thin film solar cell are shown in Table 2.
実施例７
ｐ型半導体に相当するポリマーとして、化合物Ａを用いた以外は、実施例５と同じ方法で有機薄膜太陽電池を作製した。得られた有機薄膜太陽電池の光電変換特性を、表２に記載する。Example 7
An organic thin film solar cell was produced in the same manner as in Example 5 except that Compound A was used as the polymer corresponding to the p-type semiconductor. Table 2 shows the photoelectric conversion characteristics of the obtained organic thin film solar cell.
実施例８
ｐ型半導体に相当するポリマーとして、化合物Ａを用いた以外は、実施例６と同じ方法で有機薄膜太陽電池を作製した。得られた有機薄膜太陽電池の光電変換特性を、表２に記載する。Example 8
An organic thin film solar cell was produced in the same manner as in Example 6 except that Compound A was used as the polymer corresponding to the p-type semiconductor. Table 2 shows the photoelectric conversion characteristics of the obtained organic thin film solar cell.
実施例９
正孔輸送層として、真空蒸着により三酸化モリブデン（膜厚は約１５ｎｍ）を用いた以外は、実施例５と同じ方法で有機薄膜太陽電池を作製した。得られた有機薄膜太陽電池の光電変換特性を表２に記載する。Example 9
An organic thin-film solar cell was produced in the same manner as in Example 5 except that molybdenum trioxide (film thickness was about 15 nm) was used as the hole transport layer by vacuum deposition. The photoelectric conversion characteristics of the obtained organic thin film solar cell are shown in Table 2.
実施例１０
正孔輸送層として、真空蒸着により三酸化モリブデン（膜厚は約１５ｎｍ）を用いた以外は、実施例６と同じ方法で有機薄膜太陽電池を作製した。得られた有機薄膜太陽電池の光電変換特性を表２に記載する。Example 10
An organic thin film solar cell was produced in the same manner as in Example 6 except that molybdenum trioxide (film thickness was about 15 nm) was used as the hole transport layer by vacuum deposition. The photoelectric conversion characteristics of the obtained organic thin film solar cell are shown in Table 2.
比較例１
ＰＥＩＥ層を塗布した後、洗浄処理が施されていない電子輸送層５を用いた以外は、実施例１と同じ方法で、有機薄膜太陽電池を作製した。電子輸送層５のＸＰＳ解析結果を表１、得られた有機薄膜太陽電池の光電変換特性を表２に記載する。Comparative Example 1
After applying the PEIE layer, an organic thin film solar cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the electron transport layer 5 that had not been subjected to the cleaning treatment was used. The XPS analysis results of the electron transport layer 5 are shown in Table 1, and the photoelectric conversion characteristics of the obtained organic thin film solar cell are shown in Table 2.
比較例２
ＰＥＩＥ層を脱イオン水で１／１００倍に希釈した溶液から得られた電子輸送層６を用いた以外は、比較例１と同じ方法で、電子輸送層６を作製した。さらに、それらを含む有機薄膜太陽電池を比較例１と同様に作製した。得られた有機薄膜太陽電池の光電変換特性を表２に記載する。Comparative Example 2
An electron transport layer 6 was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the electron transport layer 6 obtained from a solution obtained by diluting the PEIE layer with deionized water 1/100 times was used. Furthermore, the organic thin film solar cell containing them was produced similarly to the comparative example 1. The photoelectric conversion characteristics of the obtained organic thin film solar cell are shown in Table 2.
比較例３
ＰＥＩＥ層を脱イオン水で１／３００倍に希釈した溶液から得られた電子輸送層７を用いた以外は、比較例１と同じ方法で、電子輸送層７を作製した。さらに、それを含む有機薄膜太陽電池を比較例１と同様に作製した。得られた有機薄膜太陽電池の光電変換特性を表２に記載する。Comparative Example 3
An electron transport layer 7 was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the electron transport layer 7 obtained from a solution obtained by diluting the PEIE layer with deionized water 1/300 times was used. Furthermore, the organic thin film solar cell containing it was produced similarly to the comparative example 1. The photoelectric conversion characteristics of the obtained organic thin film solar cell are shown in Table 2.
本発明によれば、優れた光電変換効率を有する有機光電変換素子を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the organic photoelectric conversion element which has the outstanding photoelectric conversion efficiency can be provided.
Claims (9)
陰極及び活性層の間に設けられた窒素を含むポリマーを含む電子輸送層とを有する有機光電変換素子であって、
該ポリマーが含む窒素原子の数（Ｎ）と窒素カチオンの数（Ｎ＋）とが（Ｎ＋）／｛（Ｎ＋）＋（Ｎ）｝≧０．２の関係を満たす有機光電変換素子。An active layer containing an organic semiconductor provided between a pair of electrodes consisting of an anode and a cathode;
An organic photoelectric conversion element having an electron transport layer containing a polymer containing nitrogen provided between a cathode and an active layer,
An organic photoelectric conversion element in which the number of nitrogen atoms (N) contained in the polymer and the number of nitrogen cations (N + ) satisfy a relationship of (N + ) / {(N + ) + (N)} ≧ 0.2.
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