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光起電力素子およびその製造方法

国内特許コード P120008098
整理番号 10163
掲載日 2012年10月29日
出願番号 特願2011-118414
公開番号 特開2012-248635
登録番号 特許第5676363号
出願日 平成23年5月26日(2011.5.26)
公開日 平成24年12月13日(2012.12.13)
登録日 平成27年1月9日(2015.1.9)
発明者
  • 齋藤 健一
  • 宮崎 聡
出願人
  • 国立大学法人広島大学
発明の名称 光起電力素子およびその製造方法
発明の概要 【課題】環境に悪影響を及ぼさない光起電力素子を提供する。
【解決手段】光起電力素子10は、透明基板1と、透明導電膜2と、正孔輸送層3と、混合層4と、電極5とを備える。透明基板1は、ガラスからなる。透明導電膜2は、ITOからなり、透明基板1に接して透明基板1上に形成される。正孔輸送層3は、ポリスチレンスルホン酸がドープされたポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT:PSS)からなり、透明導電膜2に接して透明導電膜2上に形成される。混合層4は、導電性高分子(MEH-PPV)とn型シリコンナノ粒子とを混合した構造からなり、正孔輸送層3に接して正孔輸送層3上に形成される。電極5は、例えば、アルミニウムからなり、混合層4に接して混合層4上に形成される。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


従来、ハイブリッド光起電力セルが知られている(非特許文献1)。このハイブリッド光起電力セルは、ガラス基板と、ITO(Indium Tin Oxide)と、ポリスチレンスルホン酸がドープされたポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT:PSS)と、PbSeとポリ(3-ヘキシルチオフェン)との混合層と、電極とを備える。



ITOは、ガラス基板上に形成され、PEDOT:PSSは、ITO上に形成され、混合層は、PEDOT:PSS上に形成され、電極は、混合層上に形成される。そして、PbSeは、直径がナノメートルオーダーであるナノ粒子からなる。

産業上の利用分野


この発明は、光起電力素子およびその製造方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
透明基板と、
前記透明基板に接して配置された透明導電膜と、
前記透明導電膜に接して配置され、ポリスチレンスルホン酸がドープされたポリエチレンジオキシチオフェンからなる正孔輸送層と、
前記正孔輸送層に接して配置され、導電性高分子とn型シリコンナノ粒子とを混合した構造からなる混合層と、
前記混合層に接して配置された電極とを備える光起電力素子。

【請求項2】
透明基板と、
前記透明基板に接して配置された透明導電膜と、
前記透明導電膜に接して配置され、ポリスチレンスルホン酸がドープされたポリエチレンジオキシチオフェンからなる正孔輸送層と、
前記正孔輸送層に接して配置され、ポリ(3-ヘキシルチオフェン)からなるp型半導体層と、
前記p型半導体層に接して配置され、n型シリコンナノ粒子からなるn型半導体層と、
前記n型半導体層に接して配置された電極とを備える光起電力素子。

【請求項3】
透明基板と、
前記透明基板に接して配置された透明導電膜と、
前記透明導電膜に接して配置され、ポリスチレンスルホン酸がドープされたポリエチレンジオキシチオフェンからなる正孔輸送層と、
前記正孔輸送層に接して配置され、ポリ(3-ヘキシルチオフェン)からなるp型半導体層と、
前記p型半導体層に接して配置され、n型シリコンナノ粒子からなるn型半導体層と、
前記n型半導体層に接して配置され、酸化チタンナノ粒子からなる電子輸送層と、
前記電子輸送層に接して配置された電極とを備える光起電力素子。

【請求項4】
n型シリコンナノ粒子の溶液をミリングによって製造する第1の工程と、
ポリスチレンスルホン酸がドープされたポリエチレンジオキシチオフェンからなる水溶液を透明基板に形成された透明導電膜上にスピンコートする第2の工程と、
前記第2の工程の後、前記ポリスチレンスルホン酸がドープされたポリエチレンジオキシチオフェンを乾燥して正孔輸送層を形成する第3の工程と、
導電性高分子と前記n型シリコンナノ粒子とをクロロホルムに溶かして混合液を作成し、その作成した混合液を前記正孔輸送層上にスピンコートする第4の工程と、
前記第3の工程の後、前記導電性高分子および前記n型シリコンナノ粒子を乾燥して前記導電性高分子と前記n型シリコンナノ粒子とからなる混合層を形成する第5の工程と、
前記第4の工程の後、前記透明基板、前記透明導電膜、前記正孔輸送層、および前記混合層をアニールする第6の工程と、
前記混合層上に電極を形成する第7の工程とを備える光起電力素子の製造方法。

【請求項5】
n型シリコンナノ粒子の溶液をミリングによって製造する第1の工程と、
ポリスチレンスルホン酸がドープされたポリエチレンジオキシチオフェンからなる水溶液を透明基板に形成された透明導電膜上にスピンコートする第2の工程と、
前記第2の工程の後、前記ポリスチレンスルホン酸がドープされたポリエチレンジオキシチオフェンを乾燥して正孔輸送層を形成する第3の工程と、
ポリ(3-ヘキシルチオフェン)をクロロベンゼンに溶かして溶液を作成し、その作成した溶液を前記正孔輸送層上にスピンコートする第4の工程と、
前記第3の工程の後、前記ポリ(3-ヘキシルチオフェン)を乾燥して前記ポリ(3-ヘキシルチオフェン)からなるp型半導体層を形成する第5の工程と、
前記n型シリコンナノ粒子の溶液を前記p型半導体層上にスピンコートする第6の工程と、
前記第6の工程の後、前記n型シリコンナノ粒子を乾燥してn型半導体層を形成する第7の工程と、
前記第7の工程の後、前記透明基板、前記透明導電膜、前記正孔輸送層、前記p型半導体層および前記n型半導体層をアニールする第8の工程と、
前記n型半導体層上に電極を形成する第9の工程とを備える光起電力素子の製造方法。

【請求項6】
n型シリコンナノ粒子の溶液をミリングによって製造する第1の工程と、
酸化チタンナノ粒子の溶液をミリングによって製造する第2の工程と、
ポリスチレンスルホン酸がドープされたポリエチレンジオキシチオフェンからなる水溶液を透明基板に形成された透明導電膜上にスピンコートする第3の工程と、
前記第3の工程の後、前記ポリスチレンスルホン酸がドープされたポリエチレンジオキシチオフェンを乾燥して正孔輸送層を形成する第4の工程と、
ポリ(3-ヘキシルチオフェン)をクロロベンゼンに溶かして溶液を作成し、その作成した溶液を前記正孔輸送層上にスピンコートする第5の工程と、
前記第5の工程の後、前記ポリ(3-ヘキシルチオフェン)を乾燥して前記ポリ(3-ヘキシルチオフェン)からなるp型半導体層を形成する第6の工程と、
前記n型シリコンナノ粒子の溶液を前記p型半導体層上にスピンコートする第7の工程と、
前記第7の工程の後、前記n型シリコンナノ粒子を乾燥してn型半導体層を形成する第8の工程と、
前記酸化チタンナノ粒子の溶液を前記n型半導体層上にスピンコートする第9の工程と、
前記第9の工程の後、前記酸化チタンナノ粒子を乾燥して電子輸送層を形成する第10の工程と、
前記第10の工程の後、前記透明基板、前記透明導電膜、前記正孔輸送層、前記p型半導体層、前記n型半導体層および前記電子輸送層をアニールする第11の工程と、
前記電子輸送層上に電極を形成する第12の工程とを備える光起電力素子の製造方法。
産業区分
  • 半導体
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011118414thum.jpg
出願権利状態 登録


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