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JP2009060051A - Organic solar cell and optical sensor - Google Patents

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JP2009060051A
JP2009060051A JP2007228230A JP2007228230A JP2009060051A JP 2009060051 A JP2009060051 A JP 2009060051A JP 2007228230 A JP2007228230 A JP 2007228230A JP 2007228230 A JP2007228230 A JP 2007228230A JP 2009060051 A JP2009060051 A JP 2009060051A
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JP
Japan
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solar cell
photoelectric conversion
light
conversion layer
organic
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Application number
JP2007228230A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Toma
哲也 當摩
Kazuhiro Saito
和裕 斉藤
Atsushi Sakai
淳 阪井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Panasonic Electric Works Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Publication date
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Abstract

【課題】可視光を透過し赤外光で吸収発電する半導体を用いた太陽電池を提供する。
【解決手段】二つの電極2,2の間に、赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体を含有する光電変換層1が設けられている。この有機太陽電池Aによれば、太陽エネルギーの大部分を占める赤外光を太陽電池発電に利用することができ、高効率の太陽電池を得ることができる。また、赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体は可視光の透過率が高いため、光電変換層1を透明に形成することが可能となる。また、可視光領域を吸収して発電する太陽電池や紫外光領域を吸収して発電する太陽電池と組み合わせれば、発電効率の更なる向上を図ることができる。
【選択図】図1
A solar cell using a semiconductor that transmits visible light and absorbs power by infrared light is provided.
A photoelectric conversion layer 1 containing an organic semiconductor having a light absorption peak in an infrared light region is provided between two electrodes 2 and 2. According to this organic solar cell A, infrared light occupying most of the solar energy can be used for solar cell power generation, and a highly efficient solar cell can be obtained. In addition, since an organic semiconductor having a light absorption peak in the infrared region has a high visible light transmittance, the photoelectric conversion layer 1 can be formed transparently. Further, when combined with a solar cell that generates power by absorbing the visible light region or a solar cell that generates power by absorbing the ultraviolet light region, the power generation efficiency can be further improved.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、有機太陽電池及びこの有機太陽電池を用いて構成される光センサに関する。   The present invention relates to an organic solar cell and an optical sensor configured using the organic solar cell.

太陽電池は、一般的に半導体を透明な電極と金属電極により挟み込んだ構造を有し、透明な電極を介して光が半導体に入射すると光電変換効果によりキャリアを発生して発電するようになっている。入射する光は紫外光(波長400nm以下)、可視光線(400〜700nm)、赤外光(700nm以上)に分類されるが、発電に適した入射光の波長は半導体の種類により異なる。   A solar cell generally has a structure in which a semiconductor is sandwiched between a transparent electrode and a metal electrode, and when light enters the semiconductor through the transparent electrode, it generates power by generating carriers by a photoelectric conversion effect. Yes. Incident light is classified into ultraviolet light (wavelength 400 nm or less), visible light (400 to 700 nm), and infrared light (700 nm or more). The wavelength of incident light suitable for power generation varies depending on the type of semiconductor.

このような太陽電池に一般的に採用される半導体としては、結晶シリコン、アモルファスシリコン、無機化合物半導体、有機物半導体等が挙げられる。結晶シリコンや無機化合物半導体は可視光から赤外光領域にかけて吸収があり、アモルファスシリコンは可視光領域に吸収があるため、黒色、青、茶などの色を持つ半導体となっている。一方、有機物半導体は可視光から赤外光にかけて特定の波長領域に吸収をもつため、色素の種類により半導体の色は大きく異なる。   Examples of semiconductors generally employed in such solar cells include crystalline silicon, amorphous silicon, inorganic compound semiconductors, and organic semiconductors. Crystalline silicon and inorganic compound semiconductors absorb from the visible light to the infrared light region, and amorphous silicon absorbs in the visible light region, so that it is a semiconductor having colors such as black, blue, and brown. On the other hand, since organic semiconductors have absorption in a specific wavelength region from visible light to infrared light, the color of the semiconductor varies greatly depending on the type of dye.

また、透明な太陽電池として、半導体として金属酸化物を用いたものがある(特許文献1参照)。この透明な太陽電池は、紫外光を吸収して発電するものである。この太陽電池は、無機材料の吸収はバンドギャップにより規定され、金属酸化物のような高バンドギャップ半導体では短波長領域(紫外領域)しか吸収できないことを利用したものである。ここで、赤外光を吸収できる低バンドギャップの無機材料も存在するが、この場合は赤外、可視、紫外とすべての光を吸収してしまう。
特開2003−324206号公報
Moreover, as a transparent solar cell, there is one using a metal oxide as a semiconductor (see Patent Document 1). This transparent solar cell absorbs ultraviolet light and generates electricity. This solar cell utilizes the fact that the absorption of an inorganic material is defined by a band gap, and a high band gap semiconductor such as a metal oxide can only absorb a short wavelength region (ultraviolet region). Here, there is an inorganic material having a low band gap capable of absorbing infrared light. In this case, however, all light such as infrared light, visible light, and ultraviolet light is absorbed.
JP 2003-324206 A

このように、従来、可視光を透過可能な太陽電池としては、特許文献1のような紫外光を吸収して発電を行うものがあるが、この場合は吸収帯域が狭いため、高効率の太陽電池を得ることは困難である。   As described above, as a conventional solar cell that can transmit visible light, there is a solar cell that generates power by absorbing ultraviolet light as in Patent Document 1, but in this case, since the absorption band is narrow, a highly efficient solar cell is used. It is difficult to obtain a battery.

これに対し、可視光を透過すると共に赤外光を吸収して発電を行う太陽電池を得ることができれば、赤外光は太陽エネルギーの大部分を占めるため、透明で且つ高効率の太陽電池を得ることができると考えられる。このような太陽電池を例えば住宅建材の窓や車の窓等に応用すれば断熱作用と発電機能とを兼ね備える透明窓としての応用が期待できる。   On the other hand, if a solar cell that transmits visible light and absorbs infrared light to generate power can be obtained, since infrared light occupies most of the solar energy, a transparent and highly efficient solar cell can be obtained. It is thought that it can be obtained. If such a solar cell is applied to, for example, a window of a house building material or a car window, an application as a transparent window having both a heat insulating function and a power generation function can be expected.

また、可視光を吸収して発電を行う半導体と組み合わせれば、可視光から赤外光までの広い帯域の光を吸収して発電を行うことができ、太陽電池の更なる高効率化を図ることも期待できる。   In addition, when combined with a semiconductor that generates power by absorbing visible light, it can generate power by absorbing light in a wide band from visible light to infrared light, further improving the efficiency of solar cells. I can also expect that.

また、このような太陽電池を用いれば、赤外光を検知する光センサにも応用することができる。   Moreover, if such a solar cell is used, it can be applied to an optical sensor that detects infrared light.

しかしながら、このような可視光を透過し赤外光で吸収発電する半導体を用いた太陽電池は、未だ開発されていない。   However, solar cells using a semiconductor that transmits visible light and absorbs power with infrared light have not yet been developed.

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、可視光を透過し赤外光で吸収発電する半導体を用いた太陽電池及びこの太陽電池を用いた光センサを提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a solar cell using a semiconductor that transmits visible light and absorbs power by infrared light and an optical sensor using the solar cell. To do.

本発明者らは鋭意研究の結果、有機物半導体は無機材料と異なり、分子内エネルギー準位のHOMO−LUMOの位置とそのギャップによって吸収領域が規定されることに着目し、赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体を太陽電池に利用することを見出して、本発明の完成に至った。   As a result of intensive studies, the present inventors have focused on the fact that the organic semiconductor is different from the inorganic material in that the absorption region is defined by the position of the HOMO-LUMO in the intramolecular energy level and its gap, and the light is transmitted in the infrared region. The present inventors have found that an organic semiconductor having an absorption peak of 2 can be used for a solar cell, and completed the present invention.

すなわち、請求項1に係る有機太陽電池Aは、二つの電極2,2の間に、赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体を含有する光電変換層1が設けられていることを特徴とする。   That is, the organic solar cell A according to claim 1 is provided with a photoelectric conversion layer 1 containing an organic semiconductor having an absorption peak of light in an infrared region between two electrodes 2 and 2. Features.

請求項2に係る発明は、請求項1において、上記二つの電極2,2が、共に透明な電極2であり、この二つの電極2,2の間に配置される光電変換層1が、赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体を含有する上記光電変換層1のみであることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the two electrodes 2 and 2 are both transparent electrodes 2, and the photoelectric conversion layer 1 disposed between the two electrodes 2 and 2 is red. Only the photoelectric conversion layer 1 containing an organic semiconductor having an absorption peak of light in an external light region is characterized.

請求項3に係る発明は、請求項1において、上記二つの電極2,2の間に、赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体を含有する光電変換層1と、可視光領域又は紫外光領域に光の吸収ピークを有する光電変換層1とを含む複数の光電変換層1が、光透過性の中間電極3を介して積層して設けられていることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the photoelectric conversion layer 1 including an organic semiconductor having an absorption peak of light in the infrared light region between the two electrodes 2 and 2, and the visible light region or A plurality of photoelectric conversion layers 1 including a photoelectric conversion layer 1 having a light absorption peak in an ultraviolet light region are provided with being laminated via a light-transmitting intermediate electrode 3.

請求項4に係る発明は、請求項1乃至3のいずれか一項において、赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体を含有する上記光電変換層1が、光透過性を有するn型半導体を含有し、この光電変換層1中で前記有機物半導体とn型半導体とが接触していることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the n-type according to any one of claims 1 to 3, wherein the photoelectric conversion layer 1 containing an organic semiconductor having an absorption peak of light in the infrared region has light transmittance. A semiconductor is contained, and the organic semiconductor and the n-type semiconductor are in contact with each other in the photoelectric conversion layer 1.

請求項5に係る発明は、請求項1乃至4のいずれか一項において、上記赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体が、ナフタロシアニン又はナフタロシアニン誘導体であることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the organic semiconductor having a light absorption peak in the infrared light region is naphthalocyanine or a naphthalocyanine derivative.

請求項6に係る光センサは、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の有機太陽電池Aから構成される光電変換部と、この光電変換部の電気特性の変化を検出する検出部とを備えることを特徴とする。   The optical sensor which concerns on Claim 6 is a photoelectric conversion part comprised from the organic solar cell A as described in any one of Claims 1 thru | or 5, The detection part which detects the change of the electrical property of this photoelectric conversion part, It is characterized by providing.

請求項1に係る有機太陽電池Aによれば、太陽エネルギーの大部分を占める赤外光を太陽電池発電に利用することができ、高効率の太陽電池を得ることができる。また、赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体は可視光の透過率が高いため、光電変換層1を透明に形成することが可能となる。また、可視光領域を吸収して発電する太陽電池や紫外光領域を吸収して発電する太陽電池と組み合わせれば、発電効率の更なる向上を図ることができるものである。   According to the organic solar cell A according to the first aspect, infrared light occupying most of the solar energy can be used for solar cell power generation, and a highly efficient solar cell can be obtained. In addition, since an organic semiconductor having a light absorption peak in the infrared region has a high visible light transmittance, the photoelectric conversion layer 1 can be formed transparently. Further, when combined with a solar cell that generates power by absorbing the visible light region or a solar cell that generates power by absorbing the ultraviolet light region, the power generation efficiency can be further improved.

請求項2に係る発明によれば、有機太陽電池Aを透明な光電変換層1と透明な電極2にて構成することで有機太陽電池A全体を透明に形成することができ、例えば住宅建材の窓や車の窓等に応用して断熱作用と発電機能とを兼ね備える透明窓を形成することができる。   According to the invention which concerns on Claim 2, the organic solar cell A can be formed transparently by comprising the organic solar cell A with the transparent photoelectric converting layer 1 and the transparent electrode 2, for example, a housing building material A transparent window having both a heat insulating function and a power generation function can be formed by applying to a window or a car window.

請求項3に係る発明によれば、赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体を含有する光電変換層1にて特に赤外光を電気エネルギーに変換して発電をすると共に、可視光領域又は紫外光領域に光の吸収ピークを有する半導体を含有する他の光電変換層1にて特に可視光又は紫外光を電気エネルギーに変換して発電をすることができ、赤外光領域を吸収して発電する太陽電池と可視光領域又は紫外光領域を吸収して発電する太陽電池とを一体化して、広い範囲に亘る光を利用した更に高効率な発電を行うことができる。   According to the third aspect of the invention, in particular, the photoelectric conversion layer 1 containing an organic semiconductor having an absorption peak of light in the infrared light region generates power by converting infrared light into electric energy and visible light. The other photoelectric conversion layer 1 containing a semiconductor having a light absorption peak in the region or the ultraviolet light region can generate electric power by converting visible light or ultraviolet light into electric energy, and absorbs the infrared light region. Thus, the solar cell that generates power and the solar cell that generates power by absorbing the visible light region or the ultraviolet light region can be integrated, and more efficient power generation using light over a wide range can be performed.

請求項4に係る発明によれば、有機太陽電池Aの発電効率を更に向上することができる。   According to the invention which concerns on Claim 4, the electric power generation efficiency of the organic solar cell A can further be improved.

請求項5に係る発明によれば、赤外光の吸光度が高いと共に可視光の吸光度が低いナフタロシアニン及びナフタロシアニン誘導体を有機物半導体として用いることにより、更に高効率の有機太陽電池Aを得ることができる。   According to the invention of claim 5, by using naphthalocyanine and a naphthalocyanine derivative having high infrared light absorbance and low visible light absorbance as organic semiconductors, it is possible to obtain a more efficient organic solar cell A. it can.

請求項6に係る光センサによれば、特に赤外光を含む光の検知に好適に利用することができ、赤外光を用いた光通信の受光器や赤外光透明光センサーとして用いることができるものである。   According to the optical sensor of the sixth aspect of the invention, it can be suitably used particularly for detecting light including infrared light, and is used as a light receiving device for optical communication using infrared light or an infrared light transparent light sensor. It is something that can be done.

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.

図1は有機太陽電池Aの一例を示す。この有機太陽電池Aは、二つの電極2,2の間に、赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体を含有する光電変換層1を挟み込んで構成されている。   FIG. 1 shows an example of an organic solar cell A. This organic solar cell A is configured by sandwiching a photoelectric conversion layer 1 containing an organic semiconductor having a light absorption peak in an infrared region between two electrodes 2 and 2.

二つの電極2,2は、その一方が正極として、他方が負極として機能するものであり、導電性と透光性とを有するものを形成するものであり、良好な太陽電池特性を有するためにはシート抵抗が20Ω/□以下であることが好ましい。   The two electrodes 2 and 2 function as one having a positive electrode and the other as a negative electrode. The two electrodes 2 and 2 form an electrode having conductivity and translucency, and have good solar cell characteristics. The sheet resistance is preferably 20Ω / □ or less.

この電極2のうち少なくとも一方を光透過性を有する透明な電極2とすることで、この透明な電極2を介して有機太陽電池Aに入射される光を発電に利用することができる。また二つの電極2,2を共に透明な電極2としても良く、この場合は、有機太陽電池A全体を透明に形成することができる。   By using at least one of the electrodes 2 as the transparent electrode 2 having light transmittance, light incident on the organic solar cell A through the transparent electrode 2 can be used for power generation. The two electrodes 2 and 2 may be both transparent electrodes 2, and in this case, the entire organic solar cell A can be formed transparently.

この二つの電極2,2のうち、正極として機能する電極2については、正孔を効率良く収集するために仕事関数が大きいものであることが好ましく、特に仕事関数が4.9〜5.1eVの範囲のものが好ましい。このような電極2の具体的な材料としては、例えばITO(インジウム錫酸化物)、AZO、GZO等の導電性透明材料が挙げられる。   Of these two electrodes 2 and 2, the electrode 2 functioning as a positive electrode preferably has a large work function in order to efficiently collect holes, and the work function is particularly preferably 4.9 to 5.1 eV. The thing of the range of is preferable. Specific examples of the material for the electrode 2 include conductive transparent materials such as ITO (indium tin oxide), AZO, and GZO.

また、負極として機能する電極2については、電子を効率良く収集するために仕事関数が小さいものであることが好ましく、特に仕事関数が3〜4.5eVの範囲のものが望ましい。このような第二電極2の具体的な材料としては、Al、Ca、Mg、Ag、Cu、Pt等、或いはこれらの合金を挙げることができる。   The electrode 2 functioning as a negative electrode preferably has a small work function in order to efficiently collect electrons, and particularly preferably has a work function in the range of 3 to 4.5 eV. Specific examples of such a material for the second electrode 2 include Al, Ca, Mg, Ag, Cu, Pt, and alloys thereof.

これらの電極2の厚みは特に制限されないが、良好な導電性と光透過性を確保するためには50〜200nmの範囲であることが好ましい。   The thickness of these electrodes 2 is not particularly limited, but is preferably in the range of 50 to 200 nm in order to ensure good conductivity and light transmittance.

光電変換層1は、赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体を含有するものであり、好ましくは前記有機物半導体と、光透過性を有するn型半導体とを含む層として構成される。   The photoelectric conversion layer 1 contains an organic semiconductor having a light absorption peak in the infrared region, and is preferably configured as a layer including the organic semiconductor and a light-transmitting n-type semiconductor.

赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体とは、赤外光領域に吸収ピークがあり、赤外光領域の吸光度積分値が可視光領域の吸光度積分値よりも大きいものであり、可視光領域には吸収ピークがないことが好ましい。尚、紫外光領域に大きな吸収ピークがあっても構わない。   An organic semiconductor having a light absorption peak in the infrared light region has an absorption peak in the infrared light region, and the integrated absorbance value in the infrared light region is larger than the integrated absorbance value in the visible light region. It is preferable that there is no absorption peak in the light region. There may be a large absorption peak in the ultraviolet region.

このような有機物半導体としては、π共役型ポリマー等が好ましく、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリアニリン等を主骨格にもつものが正孔伝導性の面で好ましいが、特に巨大なπ共役系を有することで長波長領域の吸収を増大させたものを用いることができる。   As such an organic semiconductor, a π-conjugated polymer or the like is preferable, and those having polyparaphenylene vinylene, polythiophene, polyfluorene, polyaniline, etc. as the main skeleton are preferable in terms of hole conductivity. What has increased absorption in a long wavelength region by having a system can be used.

このような有機物半導体の例としては、下記式(1)〜(3)に示されるような、ナフタロシアニン又はナフタロシアニン誘導体を挙げることができる。各式中のMは中心金属であって、Cu、Zn、Ti、Ni、Fe等各種の金属を挙げることができる。また、式(2)及び式(3)における置換基Aとしては、−R、−OR、ハロゲン基等を挙げることができ、前記Rとしては、ブチル基(−CH2CH2CH2CH3)やターシャルブチル基(−C(CH33)のような直鎖や分枝アルキル基、又はこれらにC、H、N、S、ハロゲンなどを含む有機基を挙げることができる。 Examples of such organic semiconductors include naphthalocyanine or naphthalocyanine derivatives as shown in the following formulas (1) to (3). M in each formula is a central metal, and can include various metals such as Cu, Zn, Ti, Ni, and Fe. In addition, examples of the substituent A in the formulas (2) and (3) include —R, —OR, a halogen group, and the like, and examples of the R include a butyl group (—CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 ) And a tertiary butyl group (—C (CH 3 ) 3 ), or organic groups containing C, H, N, S, halogen and the like.

Figure 2009060051
Figure 2009060051

Figure 2009060051
Figure 2009060051

Figure 2009060051
Figure 2009060051

ここで、下記式(4)に示すフタロシアニン(Mは中心金属であって、Cu、Zn、Ti、Ni、Fe等各種の金属)は、可視光領域に吸収があり、従来から有機太陽電池Aにおける有機物半導体として用いられていたものであるが、このフタロシアニンからπ共役系を伸ばした場合には最大吸収ピークが長波長側にシフトして赤外光領域の吸光度が増大すると共に可視光領域の吸光度が低減するものであり、例えば式(1)に示すナフタロシアニンでは、最大吸収ピークは700nm近くまでシフトし、また、式(2)において置換基Rがブチル基(C49)である場合には吸収ピークは870nmまで長波長化する。 Here, phthalocyanine (M is a central metal, and various metals such as Cu, Zn, Ti, Ni, and Fe) represented by the following formula (4) have absorption in the visible light region, and conventionally, organic solar cell A When the π-conjugated system is extended from this phthalocyanine, the maximum absorption peak shifts to the longer wavelength side, increasing the absorbance in the infrared region and increasing the absorbance in the visible region. For example, in the case of naphthalocyanine represented by the formula (1), the maximum absorption peak is shifted to close to 700 nm, and the substituent R in the formula (2) is a butyl group (C 4 H 9 ). In this case, the absorption peak is increased to 870 nm.

Figure 2009060051
Figure 2009060051

勿論、フタロシアニン以外の有機材料でも、分子構造や置換基効果により、吸収ピークが赤外光領域にある有機物半導体を合成することは可能である。   Of course, it is possible to synthesize an organic semiconductor having an absorption peak in the infrared light region by an organic material other than phthalocyanine due to a molecular structure and a substituent effect.

また、光透過性を有するn型半導体は電子受容性材料として機能するものであって、例えばフラーレン、フラーレン誘導体等を用いることができる。   Further, the light-transmitting n-type semiconductor functions as an electron-accepting material, and for example, fullerene, a fullerene derivative, or the like can be used.

光電変換層1は、有機物半導体とn型半導体とを組み合わせ、光電変換層1内で有機物半導体とn型半導体とが接触するように形成することが好ましい。例えば有機物半導体を含有する層(p層)とn型半導体を含む層(n層)とを積層したp−n積層構造、有機物半導体とn型半導体とを混合したバルクヘテロ構造、p層とn層との間にi層として有機物半導体とn型半導体とを共蒸着等により混合した混合層や、有機物半導体からなる薄膜とn型半導体からなる薄膜とを交互に複数層積層した複合層等を介在させるようにしたp−i−n構造等に形成することにより、有機太陽電池Aの高性能化が可能になる。   The photoelectric conversion layer 1 is preferably formed by combining an organic semiconductor and an n-type semiconductor so that the organic semiconductor and the n-type semiconductor are in contact within the photoelectric conversion layer 1. For example, a pn stacked structure in which a layer containing an organic semiconductor (p layer) and an n-type semiconductor (n layer) are stacked, a bulk heterostructure in which an organic semiconductor and an n-type semiconductor are mixed, a p layer and an n layer A mixed layer in which an organic semiconductor and an n-type semiconductor are mixed by co-evaporation or a composite layer in which a plurality of thin films made of an organic semiconductor and a thin film made of an n-type semiconductor are alternately stacked. The organic solar cell A can be improved in performance by forming it in a pin structure or the like.

光電変換層1の厚みは適宜設定されるものであるが、例えば50〜100nmの範囲とすることができる。   Although the thickness of the photoelectric converting layer 1 is set suitably, it can be set as the range of 50-100 nm, for example.

また、光電変換層1と電極2との間に正孔輸送層や電子輸送層等の適宜のバッファ層を介在させることにより、キャリアの選択的な輸送や、キャリアの再結合の低減を図り、さらなる高効率化を図ることができる。   In addition, by interposing an appropriate buffer layer such as a hole transport layer or an electron transport layer between the photoelectric conversion layer 1 and the electrode 2, the carrier can be selectively transported or carrier recombination can be reduced. Further efficiency improvement can be achieved.

このような有機太陽電池Aは、基板上に上記各層を順次積層して形成することができる。基板は、絶縁性を有する透明なものを用いることができ、無色透明のほか、多少着色されているものであっても、すりガラス状のものであっても良い。基板の具体的な材料としてはソーダライムガラス、無アルカリガラス、各種透明プラスチック(PE、PP、PS、AS、ABS、PMMA、PVC、PA、POM、PBT、PC、PES等)などを挙げることができる。上記各層を積層するにあたっては適宜の手法を採用することができ、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、スピンコート法、印刷法等の方法で順次薄膜に形成することができる。   Such an organic solar cell A can be formed by sequentially laminating the above layers on a substrate. As the substrate, a transparent substrate having insulating properties can be used. The substrate may be colorless and transparent, or may be slightly colored or ground glass. Specific materials for the substrate include soda lime glass, alkali-free glass, various transparent plastics (PE, PP, PS, AS, ABS, PMMA, PVC, PA, POM, PBT, PC, PES, etc.). it can. In laminating each of the above layers, an appropriate method can be adopted. For example, the layers can be sequentially formed into a thin film by a method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a spin coating method, or a printing method.

このように形成される有機太陽電池Aでは、光が入射して光電変換層1に到達すると、赤外光を吸収して発電を行うことができ、太陽エネルギーの大部分を占める赤外光を太陽電池発電に利用することができて、発電効率が高くなる。   In the organic solar cell A thus formed, when light enters and reaches the photoelectric conversion layer 1, it can generate power by absorbing infrared light, and the infrared light that occupies most of the solar energy is generated. It can be used for solar cell power generation, and power generation efficiency is increased.

また、赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体は可視光の透過率が高いため、光電変換層1を透明に形成することが可能となり、特に二つの電極2,2が共に透明な電極2であると、太陽電池全体を透明に形成することができる。この場合、有機太陽電池Aを例えば住宅建材の窓や車の窓等に応用して、断熱作用と発電機能とを兼ね備える透明窓を形成することもできる。   In addition, since an organic semiconductor having a light absorption peak in the infrared light region has a high visible light transmittance, the photoelectric conversion layer 1 can be formed transparently. In particular, the two electrodes 2 and 2 are both transparent. When it is the electrode 2, the whole solar cell can be formed transparently. In this case, the organic solar cell A can be applied to, for example, a window of a house building material or a window of a car to form a transparent window having both a heat insulating function and a power generation function.

図2に有機太陽電池Aの他例を示す。この有機太陽電池Aは、二つの電極2,2の間に、上記のような赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体を含有する光電変換層1(第一の光電変換層1a)と共に、可視光領域に光の吸収ピークを有する光電変換層1(第二の光電変換層1b)を挟み込んで構成されている。図示の例では、第一の光電変換層1aと第二の光電変換層1bは、中間電極4を介して積層して形成される。   FIG. 2 shows another example of the organic solar battery A. This organic solar cell A includes a photoelectric conversion layer 1 (first photoelectric conversion layer 1a) containing an organic semiconductor having a light absorption peak in the infrared light region as described above between two electrodes 2 and 2. In addition, the photoelectric conversion layer 1 (second photoelectric conversion layer 1b) having a light absorption peak in the visible light region is sandwiched. In the example shown in the figure, the first photoelectric conversion layer 1 a and the second photoelectric conversion layer 1 b are formed by being stacked via the intermediate electrode 4.

二つの電極2,2としては図1に示す場合のものと同様のものを形成することができる。この電極2のうち少なくとも一方を光透過性を有する透明な電極2とすることで、この透明な電極2を介して有機太陽電池Aに入射される光を発電に利用することができる。また二つの電極2,2を共に透明な電極2としても良い。   As the two electrodes 2 and 2, the same electrodes as those shown in FIG. 1 can be formed. By using at least one of the electrodes 2 as the transparent electrode 2 having light transmittance, light incident on the organic solar cell A through the transparent electrode 2 can be used for power generation. The two electrodes 2 and 2 may be both transparent electrodes 2.

また第一の光電変換層1aとしては図1に示す場合の光電変換層1と同様のものを形成することができる。   Moreover, as the 1st photoelectric converting layer 1a, the thing similar to the photoelectric converting layer 1 in the case shown in FIG. 1 can be formed.

第二の光電変換層1bは、可視光領域に光の吸収ピークを有する半導体を含有するものとして形成することができ、好ましくは前記半導体と、光透過性を有するn型半導体とを含む層として構成される。   The second photoelectric conversion layer 1b can be formed as a semiconductor containing a light absorption peak in the visible light region, and preferably includes a layer containing the semiconductor and a light-transmitting n-type semiconductor. Composed.

可視光領域に光の吸収ピークを有する半導体とは、可視光領域に吸収ピークがあり、可視光領域の吸光度積分値が赤外領域の吸光度の積分値よりも大きなものである。尚、紫外光領域に大きな吸光度の吸収ピークがあっても構わない。   A semiconductor having an absorption peak of light in the visible light region has an absorption peak in the visible light region, and an integrated value of absorbance in the visible light region is larger than an integrated value of absorbance in the infrared region. There may be a large absorbance absorption peak in the ultraviolet region.

この半導体としては、π共役型ポリマー等が好ましく、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリアニリン等を主骨格にもつものが正孔伝導性の面で好ましい。このような半導体としては、例えばフタロシアニン系顔料、インジゴ、チオインジゴ系顔料、キナクリドン系顔料、メロシアニン化合物、シアニン化合物、スクアリウム化合物や、また有機電子写真感光体に用いられる電荷移動剤、電気伝導性有機電荷移動錯体などを挙げることができ、更には導電性高分子を挙げることができる。一例としては、上記式(4)に示すフタロシアニンを挙げることができる。   As this semiconductor, a π-conjugated polymer or the like is preferable, and those having a main skeleton of polyparaphenylene vinylene, polythiophene, polyfluorene, polyaniline or the like are preferable in terms of hole conductivity. Examples of such semiconductors include phthalocyanine pigments, indigo, thioindigo pigments, quinacridone pigments, merocyanine compounds, cyanine compounds, squalium compounds, charge transfer agents used in organic electrophotographic photoreceptors, and electrically conductive organic charges. A transfer complex etc. can be mentioned, Furthermore, a conductive polymer can be mentioned. As an example, phthalocyanine represented by the above formula (4) can be given.

また、光透過性を有するn型半導体としては、既述のものと同様のものを用いることができる。   Further, as the n-type semiconductor having optical transparency, the same ones as described above can be used.

この第二の光電変換層1bも、有機物半導体とn型半導体とを組み合わせて、例えばp−n積層構造、バルクヘテロ構造、p−i−n構造等に形成することにより、有機太陽電池Aの高性能化が可能になる。   The second photoelectric conversion layer 1b is also formed by combining an organic semiconductor and an n-type semiconductor into, for example, a pn stacked structure, a bulk hetero structure, a pin structure, or the like. Performance improvement is possible.

また、中間電極4は、両側の各光電変換層1,1からそれぞれ供給される電子と正孔とを結合させて二つの光電変換層1,1を導通させるキャリア再結合層として機能するものであり、導電性を有し、且つ光を透過するものを形成することが好ましい。このような中間電極4の具体的な材料としては、Ag、Al、Ca、Mg、Cu、Pt、Au等、或いはこれらの合金、ITO等の金属酸化物などを挙げることができる。また良好な光透過性を確保するためには中間電極4の膜厚を0.5〜5nmの範囲に形成することが好ましい。   The intermediate electrode 4 functions as a carrier recombination layer that couples electrons and holes respectively supplied from the photoelectric conversion layers 1 and 1 on both sides to make the two photoelectric conversion layers 1 and 1 conductive. It is preferable to form a material that has conductivity and transmits light. Specific examples of the material for the intermediate electrode 4 include Ag, Al, Ca, Mg, Cu, Pt, and Au, alloys thereof, and metal oxides such as ITO. In order to ensure good light transmittance, it is preferable to form the film thickness of the intermediate electrode 4 in the range of 0.5 to 5 nm.

この有機太陽電池Aも、図1に示すものの場合と同様に、絶縁性を有する透明な基板上に上記各層を真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、スピンコート法、印刷法等の方法で順次積層して形成することができる。   As in the case of the organic solar cell A shown in FIG. 1, the above-mentioned layers are formed on a transparent substrate having insulating properties by a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a spin coating method, a printing method, or the like. Can be sequentially stacked.

このように形成される有機太陽電池Aは、赤外光領域を吸収して発電する太陽電池と可視光領域を吸収して発電する太陽電池とが一体化した形態を有している。   The organic solar cell A thus formed has a configuration in which a solar cell that generates power by absorbing an infrared light region and a solar cell that generates power by absorbing a visible light region are integrated.

すなわち、この有機太陽電池Aの第一の光電変換層1a側の電極2から光を取り入れて発電をする場合、まず入射した光が第一の光電変換層1aに到達し、赤外光が吸収されて発電がなされる。このとき、第一の光電変換層1aにおける可視光の吸収が少ないため、可視光の大部分は第一の光電変換層1aを透過する。この透過した可視光は第二の光電変換層1bに到達し、この可視光が吸収されて発電が為される。   That is, when light is generated by taking in light from the electrode 2 on the first photoelectric conversion layer 1a side of the organic solar cell A, first, the incident light reaches the first photoelectric conversion layer 1a, and infrared light is absorbed. Power is generated. At this time, since the visible light absorption in the first photoelectric conversion layer 1a is small, most of the visible light passes through the first photoelectric conversion layer 1a. The transmitted visible light reaches the second photoelectric conversion layer 1b, and the visible light is absorbed to generate power.

このように第一の光電変換層1aで赤外光を利用した発電を行うと共に第二の光電変換層1bで可視光を利用した発電を行うことができ、このとき第一の光電変換層1aにおける可視光の透過率が高いことから、第二の光電変換層1bに到達するまでの可視光の損失が少なくなり、発電効率が向上するものであり、また第一の光電変換層1aと第二の光電変換層1bとは積層されているため、有機太陽電池Aの面積あたりの発電効率が向上するものである。   In this way, the first photoelectric conversion layer 1a can generate power using infrared light and the second photoelectric conversion layer 1b can generate power using visible light. At this time, the first photoelectric conversion layer 1a Since the visible light transmittance is high, the loss of visible light until reaching the second photoelectric conversion layer 1b is reduced, the power generation efficiency is improved, and the first photoelectric conversion layer 1a and the first photoelectric conversion layer 1 Since the second photoelectric conversion layer 1b is laminated, the power generation efficiency per area of the organic solar cell A is improved.

また、上記第二の光電変換層1bに代えて、紫外光領域に光の吸収ピークを有する光電変換層1(第三の光電変換層1c)を設けても良い。   Further, instead of the second photoelectric conversion layer 1b, a photoelectric conversion layer 1 (third photoelectric conversion layer 1c) having a light absorption peak in the ultraviolet region may be provided.

第三の光電変換層1cは、紫外光領域に光の吸収ピークを有する半導体を含有するものとして形成することができる。   The 3rd photoelectric converting layer 1c can be formed as what contains the semiconductor which has a light absorption peak in an ultraviolet-light area | region.

紫外光領域に光の吸収ピークを有する半導体とは、紫外光領域に大きな吸光度の吸収ピークがあるもので、可視光領域と赤外光領域に吸収がないものである。   A semiconductor having a light absorption peak in the ultraviolet light region has a large absorption peak in the ultraviolet light region and has no absorption in the visible light region and the infrared light region.

第三の光電変換層1cとしては、例えばエネルギーバンドギャップが3eV以上のp−n構造を有するものを設けることができ、このときp層として銅アルミ酸化物、銅ガリウム酸化物、銅インジウム酸化物、銅クロム酸化物、銅スカンジウム酸化物、銅イットリウム酸化物、銀インジウム酸化物、ストロンチウム銅酸化物から選ばれるp型半導体からなる層を設けると共に、n層として酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、窒化ガリウム、銅インジウム酸化物から選ばれるn型半導体からなるものを設けることができる。   As the third photoelectric conversion layer 1c, for example, a layer having a pn structure with an energy band gap of 3 eV or more can be provided. At this time, copper aluminum oxide, copper gallium oxide, copper indium oxide is used as the p layer. , Copper chromium oxide, copper scandium oxide, copper yttrium oxide, silver indium oxide, and a layer made of a p-type semiconductor selected from strontium copper oxide, and n layer tin oxide, indium oxide, titanium oxide, An n-type semiconductor selected from strontium titanate, zinc oxide, gallium nitride, and copper indium oxide can be provided.

このように形成される有機太陽電池Aは、赤外光領域を吸収して発電する太陽電池と紫外光領域を吸収して発電する太陽電池とが一体化した形態を有している。   The organic solar cell A thus formed has a configuration in which a solar cell that generates power by absorbing an infrared light region and a solar cell that generates power by absorbing an ultraviolet light region are integrated.

すなわち、この有機太陽電池Aの第一の光電変換層1a側の電極2から光を取り入れて発電をする場合、まず入射した光が第一の光電変換層1aに到達し、赤外光が吸収されて発電がなされる。このとき、第一の光電変換層1aにおける紫外光の吸収が少ないため、紫外光の大部分は第一の光電変換層1aを透過する。この透過した紫外光は第三の光電変換層1cに到達し、この紫外光が吸収されて発電が為される。   That is, when light is generated by taking in light from the electrode 2 on the first photoelectric conversion layer 1a side of the organic solar cell A, first, the incident light reaches the first photoelectric conversion layer 1a, and infrared light is absorbed. Power is generated. At this time, since the first photoelectric conversion layer 1a absorbs less ultraviolet light, most of the ultraviolet light passes through the first photoelectric conversion layer 1a. The transmitted ultraviolet light reaches the third photoelectric conversion layer 1c, and the ultraviolet light is absorbed to generate power.

このように第一の光電変換層1aで赤外光を利用した発電を行うと共に第三の光電変換層1cで紫外光を利用した発電を行うことができ、このとき第一の光電変換層1aにおける紫外光の透過率が高いことから、第三の光電変換層1cに到達するまでの紫外光の損失が少なくなり、発電効率が向上するものであり、また第一の光電変換層1aと第三の光電変換層1cとは積層されているため、有機太陽電池Aの面積あたりの発電効率が向上するものである。   In this way, the first photoelectric conversion layer 1a can generate power using infrared light and the third photoelectric conversion layer 1c can generate power using ultraviolet light. At this time, the first photoelectric conversion layer 1a Since the transmittance of the ultraviolet light at is high, the loss of ultraviolet light until reaching the third photoelectric conversion layer 1c is reduced, the power generation efficiency is improved, and the first photoelectric conversion layer 1a and the first photoelectric conversion layer Since the third photoelectric conversion layer 1c is laminated, the power generation efficiency per area of the organic solar cell A is improved.

また、このように二層の光電変換層1を有するもののほか、上記のような第一の光電変換層1aを含む複数の光電変換層1を有する有機太陽電池Aを形成することもできる。   Moreover, the organic solar cell A which has the some photoelectric converting layer 1 containing the above 1st photoelectric converting layers 1a other than what has the two layers of photoelectric converting layers 1 in this way can also be formed.

また、特に二つの電極2,2の間に第一の光電変換層1a、第二の光電変換層1b及び第三の光電変換層1cを積層したものを介在させた構成を有する有機太陽電池Aでは、第一の光電変換層1aにおける赤外光を利用した発電と、第二の光電変換層1bにおける可視光を利用した発電と、第三の光電変換層1cにおける紫外光を利用した発電とが行われ、紫外光領域から赤外光領域に亘る広い波長域の光を利用して発電を行うことができ、発電効率が更に向上するものである。   In particular, an organic solar cell A having a configuration in which a laminate of a first photoelectric conversion layer 1a, a second photoelectric conversion layer 1b, and a third photoelectric conversion layer 1c is interposed between two electrodes 2 and 2. Then, power generation using infrared light in the first photoelectric conversion layer 1a, power generation using visible light in the second photoelectric conversion layer 1b, and power generation using ultraviolet light in the third photoelectric conversion layer 1c Thus, power generation can be performed using light in a wide wavelength range from the ultraviolet light region to the infrared light region, and the power generation efficiency is further improved.

また、以上のような構成を有する有機太陽電池Aを光電変換部とし、この光電変換部の電気特性の変化を検出する検出部を設けることで、光センサを構成することができる。   Further, the organic solar cell A having the above-described configuration is used as a photoelectric conversion unit, and an optical sensor can be configured by providing a detection unit that detects a change in electrical characteristics of the photoelectric conversion unit.

検出部としては、光電変換部に検出対象の光が照射された場合に生じる起電力を測定するものや、光電変換部に検出対象の光が照射された場合における光電変換部の電流−電圧特性を測定するもの等を挙げることができる。具体的には、例えば赤外線センサとして用いる場合、四個の光電変換部をブリッジ接続にして、互いに向かい合う二つの光電変換部に光遮断構造を設けると共に向かい合う他の二つの光電変換部に外部からの光が入射されるような構造を設け、中間点の電位差を検出できるような回路を構成する。この場合、赤外光が入射しない場合は中間点の電位差は0だが、赤外光が入射すると、遮光していない光電変換部だけ抵抗値が変化して中間点に電位差が生じ、この電位差に基づいて赤外光を検出可能になる。   The detection unit measures an electromotive force generated when the photoelectric conversion unit is irradiated with light to be detected, or the current-voltage characteristics of the photoelectric conversion unit when the photoelectric conversion unit is irradiated with light to be detected. Can be mentioned. Specifically, for example, when used as an infrared sensor, four photoelectric conversion units are bridge-connected, a light blocking structure is provided in two photoelectric conversion units facing each other, and the other two photoelectric conversion units facing each other are externally connected. A structure in which light is incident is provided, and a circuit capable of detecting a potential difference at an intermediate point is configured. In this case, when infrared light is not incident, the potential difference at the intermediate point is 0. However, when infrared light is incident, the resistance value changes only in the photoelectric conversion unit that is not shielded, and a potential difference is generated at the intermediate point. Based on this, infrared light can be detected.

このような光センサは、例えば赤外光を用いた光通信の受光器や赤外光透明光センサーとして用いることができる。   Such an optical sensor can be used, for example, as an optical communication receiver using infrared light or an infrared transparent light sensor.

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。   Next, the present invention will be specifically described with reference to examples.

〔実施例1〕
電極2としてITO薄膜が150nmの膜厚で形成されたガラス基板の上に、バッファ層(正孔輸送層)として、PEDOT:PSS層(poly[3,4−(ethylenedioxy) thiophene]:poly(styrene sulfonate))を25nmの膜厚で形成した。
[Example 1]
A PEDOT: PSS layer (poly [3,4- (ethylenedioxy) thiophene]: poly (styrene) is formed as a buffer layer (hole transport layer) on a glass substrate on which an ITO thin film having a thickness of 150 nm is formed as the electrode 2. sulfonate)) with a film thickness of 25 nm.

赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体として、上記式(2)に示す銅(II)5,9,14,18,23,27,32,36−オクタブトキシ−2,3−ナフタロシアニン(Obu−CunaPc)を用い、このObu−CunaPcは有機溶媒に可溶であるため、正孔輸送層の上にスピンコートして、膜厚25nmのObu−CunaPcからなる層を形成した。   As an organic semiconductor having an absorption peak of light in the infrared region, copper (II) 5, 9, 14, 18, 23, 27, 32, 36-octabutoxy-2,3-na represented by the above formula (2) is used. Since phthalocyanine (Obu-CunaPc) was used and this Obu-CunaPc is soluble in an organic solvent, it was spin-coated on the hole transport layer to form a 25 nm thick layer of Obu-CunaPc.

次に、光透過性を有するn型半導体としてフラーレン(C60)を真空蒸着して、膜厚25nmの光透過性を有するフラーレン(C60)からなる層を形成した。   Next, fullerene (C60) was vacuum-deposited as a light-transmitting n-type semiconductor to form a layer made of light-transmitting fullerene (C60) with a film thickness of 25 nm.

この後、バッファ層(電子輸送層)としてBCP(bathocuproine)を5nmの膜厚で形成し、最後に電極22としてMg:Ag合金薄膜を100nmの膜厚で形成することによって、有機太陽電池Aを得た。この有機太陽電池Aは透明なものであった。   Thereafter, a BCP (bathocupline) is formed as a buffer layer (electron transport layer) with a thickness of 5 nm, and finally an Mg: Ag alloy thin film is formed as an electrode 22 with a thickness of 100 nm. Obtained. This organic solar cell A was transparent.

〔実施例2〕
電極2としてITO薄膜が150nmの膜厚で形成されたガラス基板の上に、まず、蒸着法にてp層として式(4)に示す亜鉛フタロシアニンからなる層を厚み5nmとなるように形成し、次に共蒸着法により、i層として亜鉛フタロシアニンとフラーレン(C60)を1:1の体積比でブレンドした層を厚み15nmに形成し、続いてn層としてフラーレン(C60)からなる層を厚み30nmとなるように形成することで、p−i−n構造を有する第二の光電変換層1bを形成した。
[Example 2]
On the glass substrate on which the ITO thin film is formed with a film thickness of 150 nm as the electrode 2, first, a layer made of zinc phthalocyanine represented by the formula (4) is formed as a p layer by vapor deposition so as to have a thickness of 5 nm. Next, by co-evaporation, a layer obtained by blending zinc phthalocyanine and fullerene (C60) at a volume ratio of 1: 1 as an i layer is formed to a thickness of 15 nm, and then a layer made of fullerene (C60) is formed as an n layer to a thickness of 30 nm Thus, the second photoelectric conversion layer 1b having a pin structure was formed.

次に、バッファ層(電子輸送層)としてBCP(bathocuproine)を5nmの膜厚で形成した。   Next, BCP (bathocupline) was formed to a thickness of 5 nm as a buffer layer (electron transport layer).

次に、Agを厚み5nmに成膜した後、ITOを厚み20nmに成膜して、中間電極4を形成した。   Next, after depositing Ag to a thickness of 5 nm, ITO was deposited to a thickness of 20 nm to form the intermediate electrode 4.

次に、実施例1と同様にしてバッファ層(正孔輸送層)、光電変換層1(第一の光電変換層1a)、バッファ層(電子輸送層)、及び電極2を順次形成して、有機太陽電池Aを得た。   Next, the buffer layer (hole transport layer), the photoelectric conversion layer 1 (first photoelectric conversion layer 1a), the buffer layer (electron transport layer), and the electrode 2 were sequentially formed in the same manner as in Example 1. An organic solar cell A was obtained.

この有機太陽電池Aは、透明性は低いが、赤外光領域を吸収して発電する太陽電池と可視光領域を吸収して発電する太陽電池とを一体化した形態を有し、高い変換効率が得られる。   Although this organic solar cell A has low transparency, it has a form in which a solar cell that absorbs the infrared light region to generate power and a solar cell that absorbs the visible light region to generate power and has a high conversion efficiency. Is obtained.

〔比較例1〕
有機物半導体として式(4)に示す銅フタロシアニンを用いた以外は実施例1と同様にして、有機太陽電池Aを得た。
[Comparative Example 1]
An organic solar cell A was obtained in the same manner as in Example 1 except that copper phthalocyanine represented by the formula (4) was used as the organic semiconductor.

(半導体の吸収スペクトル)
実施例1で用いたObu−CunaPcと、比較例1で用いたフタロシアニンのそれぞれについて、光の吸収スペクトルを測定した。その結果を図3に示す。尚、図3における縦軸は規格化された吸光度を示す。
(Semiconductor absorption spectrum)
The absorption spectrum of light was measured for each of Obu-CunaPc used in Example 1 and phthalocyanine used in Comparative Example 1. The result is shown in FIG. In addition, the vertical axis | shaft in FIG. 3 shows the normalized light absorbency.

フタロシアニンは可視光域に吸収ピークがあり、赤外光領域の吸光度が低いのに対して、Obu−CunaPcでは870nm付近の赤外光領域に吸収ピークがあると共に可視光域の吸光度が低いものであった。   Phthalocyanine has an absorption peak in the visible light region and has a low absorbance in the infrared light region, whereas Obu-CunaPc has an absorption peak in the infrared light region near 870 nm and a low absorbance in the visible light region. there were.

(太陽電池特性評価)
実施例1の有機太陽電池Aについて、ソーラシミュレータでAM1.5G、100mW/cm2の擬似太陽光(Air Mass 1.5 Global 100mW/cm2)を照射し、この状態で有機太陽電池Aの電流−電圧特性を測定し、短絡光電流(Jsc)の太陽電池パラメータを導出することで、太陽電池としての駆動を確認した。
(Solar cell characteristics evaluation)
About the organic solar cell A of Example 1, AM1.5G, 100 mW / cm < 2 > pseudo-sunlight (Air Mass 1.5 Global 100 mW / cm < 2 >) was irradiated with the solar simulator, and the current of the organic solar cell A in this state -The drive as a solar cell was confirmed by measuring the voltage characteristics and deriving the solar cell parameter of the short-circuit photocurrent (Jsc).

図4に、疑似太陽光を照射している状態と、照射していない状態のそれぞれについて、実施例1の有機太陽電池Aの電流−電圧特性を測定した結果を示す。これにより、実施例1の有機太陽電池Aは擬似太陽光照射時に光応答しており、太陽電池として駆動していることが確認できた。   In FIG. 4, the result of having measured the electric current-voltage characteristic of the organic solar cell A of Example 1 about each of the state which is irradiating pseudo sunlight, and the state which is not irradiating is shown. Thereby, the organic solar cell A of Example 1 was light-responsive at the time of pseudo-sunlight irradiation, and has confirmed that it was driving as a solar cell.

また、太陽電池パラメータはJsc=0.58mA/cm2であり、太陽電池として機能していることが確認できた。 The solar cell parameter was Jsc = 0.58 mA / cm 2 , confirming that it was functioning as a solar cell.

尚、材料の純度の向上、太陽電池デバイス構造の最適化等を施すことにより太陽電池パラメータの値を大きくし、更なる高性能化を図ることができるものと期待される。   In addition, it is expected that by improving the purity of the material, optimizing the structure of the solar cell device, etc., the value of the solar cell parameter can be increased to further improve the performance.

(分光感度測定)
実施例1及び比較例1の有機太陽電池Aについて、モノクロメータを用いて300〜1000nmの範囲で5nm刻みで変化させた単波長光を照射し、各波長ごとに有機太陽電池Aで発生する光電流を測定することにより、分光感度を測定した。その結果を図5に示す。尚、図5における縦軸は規格化された分光感度を示す。
(Spectral sensitivity measurement)
About the organic solar cell A of Example 1 and Comparative Example 1, the monochromatic light is irradiated with single wavelength light that is changed in increments of 5 nm within a range of 300 to 1000 nm, and light generated in the organic solar cell A for each wavelength. The spectral sensitivity was measured by measuring the current. The result is shown in FIG. In addition, the vertical axis | shaft in FIG. 5 shows the normalized spectral sensitivity.

実施例1の有機太陽電池Aの分光感度は、Obu−CunaPcの吸収スペクトルとの相関性が高く、赤外光領域で駆動するものであった。それに対して比較例1の有機太陽電池Aでは可視光領域では駆動するが、赤外光領域で駆動しないものであった。   The spectral sensitivity of the organic solar cell A of Example 1 was highly correlated with the absorption spectrum of Obu-CunaPc, and was driven in the infrared region. In contrast, the organic solar cell A of Comparative Example 1 was driven in the visible light region but not in the infrared light region.

本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の他例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of embodiment of this invention. 実施例1で用いたObu−CunaPcと、比較例1で用いたフタロシアニンのそれぞれについて、光の吸収スペクトルを測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured the optical absorption spectrum about each of Obu-CunaPc used in Example 1, and the phthalocyanine used in the comparative example 1. FIG. 実施例1及び比較例1の有機太陽電池の電流−電圧特性の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the current-voltage characteristic of the organic solar cell of Example 1 and Comparative Example 1. 実施例1及び比較例1の有機太陽電池についての分光感度を測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result about the spectral sensitivity about the organic solar cell of Example 1 and Comparative Example 1.

符号の説明Explanation of symbols

A 有機太陽電池
1 光電変換層
2 電極
A Organic solar cell 1 Photoelectric conversion layer 2 Electrode

Claims (6)

二つの電極の間に、赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体を含有する光電変換層が設けられていることを特徴とする有機太陽電池。   An organic solar cell, wherein a photoelectric conversion layer containing an organic semiconductor having a light absorption peak in an infrared region is provided between two electrodes. 上記二つの電極が、共に透明な電極であり、この二つの電極の間に配置される光電変換層が、赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体を含有する上記光電変換層のみであることを特徴とする請求項1に記載の有機太陽電池。   The two electrodes are both transparent electrodes, and the photoelectric conversion layer disposed between the two electrodes is only the photoelectric conversion layer containing an organic semiconductor having a light absorption peak in the infrared light region. The organic solar cell according to claim 1, wherein the organic solar cell is provided. 上記二つの電極の間に、赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体を含有する光電変換層と、可視光領域又は紫外光領域に光の吸収ピークを有する光電変換層とを含む複数の光電変換層が、光透過性の中間電極を介して積層して設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機太陽電池。   A plurality of layers including a photoelectric conversion layer containing an organic semiconductor having a light absorption peak in an infrared light region and a photoelectric conversion layer having a light absorption peak in a visible light region or an ultraviolet light region between the two electrodes. The organic solar cell according to claim 1, wherein the photoelectric conversion layer is provided by being laminated via a light-transmitting intermediate electrode. 赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体を含有する上記光電変換層が、光透過性を有するn型半導体を含有し、この光電変換層中で前記有機物半導体とn型半導体とが接触していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の有機太陽電池。   The photoelectric conversion layer containing an organic semiconductor having an absorption peak of light in an infrared light region contains an n-type semiconductor having optical transparency, and the organic semiconductor and the n-type semiconductor are in contact in the photoelectric conversion layer. The organic solar cell according to claim 1, wherein the organic solar cell is a solar cell. 上記赤外光領域に光の吸収ピークを有する有機物半導体が、ナフタロシアニン又はナフタロシアニン誘導体であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の有機太陽電池。   The organic solar cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic semiconductor having a light absorption peak in the infrared light region is naphthalocyanine or a naphthalocyanine derivative. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の有機太陽電池から構成される光電変換部と、この光電変換部の電気特性の変化を検出する検出部とを備えることを特徴とする光センサ。   An optical sensor comprising: a photoelectric conversion unit including the organic solar battery according to claim 1; and a detection unit that detects a change in electrical characteristics of the photoelectric conversion unit.
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