光電轉換器件、攝像裝置和太陽能電池的製作方法

2023-06-14 03:25:56

專利名稱：光電轉換器件、攝像裝置和太陽能電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及採用有機光電轉換材料的光電轉換器件，還涉及設置有該光電轉換器件的攝像裝置和太陽能電池。
背景技術：
在具有相關技術的結構的圖像傳感器中，光電二極體設置於矽基板上並且在光電·二級管上形成有濾色器，在這樣的圖像傳感器中，由於濾色器造成的光的損失而導致了光的利用效率的劣化。另外，由於透過濾色器的光的波長是受到限制的，所以為了防止當顏色再現時產生偽色(false color)，光學低通濾波器是必需的，而該光學低通濾波器也導致了光的損失。為了對這樣的問題進行改善，曾提出了採用有機光電轉換材料的光電轉換器件(例如，參見專利文獻 JP-A-2003-332551、JP-A-2005-303266 和 JP-A-2006-100767)。在彩色攝像裝置(圖像傳感器)中使用了採用有機光電轉換材料的光電轉換器件的情況下，能夠在有機光電轉換材料的內部對入射光進行光電轉換，而不會產生由於濾色器而導致的任何損失。因此,能夠改善光的利用效率。例如可以按照如下方式來構造採用有機光電轉換材料的光電轉換器件在第一電極和第二電極之間設置由有機光電轉換材料形成的光電轉換膜，並且在位於光照射側的那個電極上使用具有透光性的導電材料。上述具有透光性的導電材料的示例包括銦錫氧化物(Indium Tin Oxide ；ΙΤ0)等,並且該導電材料通常具有大的功函數。這裡,在曾經提出的光電轉換器件中，使用諸如喹B丫唳酮衍生物(quinacridonederivative)等有機光電轉換材料作為光電轉換膜。在使用喹吖唳酮衍生物的情況下，優點之一是改善了光電轉換效率。然而，由於喹π丫唳酮衍生物的電離勢(ionization potential)小,所以當向具有大的功函數的電極施加正電壓時易於產生空穴注入漏電流。結果，即使在無光的狀態下電流值仍較大，也就是說，暗時電流增大了，因而靈敏度降低了。因此，為了減小空穴注入漏電流並提高靈敏度，曾提出了採用除上述光電轉換膜之外的功函數調整膜等的技術(例如，參照專利文獻JP-A-2007-81137)。然而，當採用除光電轉換膜之外的功函數調整膜等並且形成了多層時，由於膜的數量的增加，因而結構和製造工藝就變得複雜。於是，材料成本和製造成本增大。另外，當採用了功函數調整膜等並且形成了多層時，由於界面電阻等增大了，所以也減小了作為信號的光電流的值，並且降低了光電轉換器件的量子效率。

發明內容
鑑於上述問題，本發明期望提供一種如下結構的光電轉換器件在該結構的光電轉換器件中，具有足夠的靈敏度且能夠實現低成本。本發明還期望提供設置有該光電轉換器件的攝像裝置和太陽能電池。本發明一個實施方案的光電轉換器件具有光電轉換層，所述光電轉換層被形成得包含硫靛衍生物(thioindigo derivative)。 本發明另一個實施方案的攝像裝置設置有固體攝像器件，在所述固體攝像器件中形成有分別包含光電轉換部的多個像素。所述攝像裝置包括將入射光會聚的聚光光學部。所述固體攝像器件包括光電轉換層，所述光電轉換層被布置於所述光電轉換部的上方並且包含硫靛衍生物；以及有機濾色器層，所述有機濾色器層被布置於所述光電轉換部的上方。此外，本發明上述實施方案的所述攝像裝置還包括信號處理部。所述固體攝像器件通過接收由所述聚光光學部會聚的光來進行光電轉換。所述信號處理部對經過光電轉換後的信號進行處理。本發明又一個實施方案的太陽能電池因照射到光電轉換層上的光而產生電動力。所述太陽能電池包括第一電極，所述第一電極是由透光性導電材料製成的；第二電極；以及所述光電轉換層，所述光電轉換層被夾置於所述第一電極與所述第二電極之間並且包含硫靛衍生物。根據本發明上述實施方案的所述光電轉換器件的結構，由於具有包含硫靛衍生物的光電轉換層，所以所述光電轉換層的電離勢更高。因此，能夠抑制由於空穴注入漏電流而導致的暗時電流的產生。而且，因為僅在所述光電轉換層中就能夠抑制由於空穴注入漏電流而導致的暗時電流的產生，所以不需要設置用於抑制空穴注入的功函數調整膜等以致於形成多層。根據本發明上述實施方案的所述攝像裝置的結構，設置有這樣的固體攝像器件在該固體攝像器件中，光電轉換層以及有機濾色器層布置於光電轉換部的上方，所述光電轉換層包含硫靛衍生物。因此，在所述光電轉換層中，能夠抑制由於空穴注入漏電流而導致的暗時電流的產生。而且，由於僅在所述光電轉換層中就能夠抑制由於空穴注入漏電流而導致的暗時電流的產生，所以不需要設置用於抑制空穴注入的功函數調整膜等以致於形成多層。根據本發明上述實施方案的所述太陽能電池的結構，設置有包含硫靛衍生物的光電轉換層。因此，在所述光電轉換層中，能夠抑制由於空穴注入漏電流而導致的暗時電流的產生。
而且，由於僅在所述光電轉換層中就能夠抑制由於空穴注入漏電流而導致的暗時電流的產生，所以不需要設置用於抑制空穴注入的功函數調整膜等以致於形成多層。根據本發明的上述各實施方案，因為能夠抑制由於空穴注入漏電流而導致的暗時電流的廣生，所以能夠提聞靈敏度。由於不需要設置用於抑制空穴注入的功函數調整膜等以致於形成多層，所以能夠簡化包含上述光電轉換層的光電轉換器件及固體攝像器件的結構，並且能夠實現材料成本和製造成本的降低。另外，根據本發明的各實施方案，能夠實現如下結構的光電轉換器件和攝像裝置按照該結構，能夠實現足夠的靈敏度和低成本的製造。


圖I是第一實施方案的光電轉換器件的結構概要圖(截面圖)； 圖2圖示了當在圖I所示光電轉換器件的兩側的電極間施加有電壓的狀態下進行光照射時電流密度的變化；圖3比較了在使用硫靛衍生物作為光電轉換層的材料的情況下的暗時電流密度與在使用喹吖啶酮衍生物作為光電轉換層的材料的情況下的暗時電流密度；圖4A和圖4B是在如圖3中所示分別使用上述兩種材料時的能量圖；圖5是第二實施方案的固體攝像器件的結構概要圖(其是示出了部分截面的立體圖)；圖6A和圖6B圖示了圖5所示固體攝像器件的有機光電轉換膜和有機濾色器層的平面排列；圖7是第二實施方案的攝像裝置的結構概要圖(框圖)；以及圖8是第三實施方案的太陽能電池的結構概要圖(截面圖)。
具體實施例方式下面，將說明用於實現本發明的優選實施方案(下文中稱為實施方案)。這裡，將按照下面的順序進行說明。I.第一實施方案(光電轉換器件)2.第二實施方案(固體攝像器件和攝像裝置)3.第三實施方案(太陽能電池)I.第一實施方案(光電轉換器件)圖I中示出了第一實施方案的光電轉換器件的結構概要圖(截面圖)。圖I中示出的光電轉換器件10是通過把由有機材料形成的光電轉換層12夾置於透光電極11與對置電極13之間而構成的。作為透光電極11的材料，例如，可使用諸如銦錫氧化物(Indium Tin Oxide ；ITO)、氧化錫、氧化鋅或氧化鈦等透光性導電材料。作為對置電極13的材料，例如，可使用諸如Al、Pt、Pd、Cr、Ni、Ag、Ta、W、Cu、Ti、
In、Sn、Fe、Co或Mo等金屬元素或者包含這些金屬元素的合金等。上述透光性導電材料具有大的功函數，並且由於透光電極11用作取出電子的陽極電極，所以在對置電極13中使用了用作取出空穴的陰極電極且具有小的功函數的材料。在本實施方案的光電轉換器件10中，特別地，使用硫靛衍生物作為光電轉換層12的材料。例如，可使用具有下面所示的結構的物質基團作為硫靛衍生物。
權利要求
1.一種光電轉換器件，所述光電轉換器件包括光電轉換層，所述光電轉換層包含硫靛衍生物。
2.根據權利要求I所述的光電轉換器件，其中，所述硫靛衍生物包含至少一個吸電子基團。
3.根據權利要求I所述的光電轉換器件，其中，所述硫靛衍生物具有下面的結構(I)
4.根據權利要求3所述的光電轉換器件，其中，所述結構(I)中的&至1 7以及R/至R/中的至少一者是吸電子基團。
5.一種攝像裝置，所述攝像裝置包括 聚光光學部，所述聚光光學部將入射光會聚； 固體攝像器件，在所述固體攝像器件中形成有分別包含光電轉換部的多個像素，並且所述固體攝像器件通過接收由所述聚光光學部會聚的光來進行光電轉換；以及信號處理部，所述信號處理部對經過光電轉換後的信號進行處理， 其中所述固體攝像器件包括光電轉換層，所述光電轉換層布置於所述光電轉換部的上方並且包含硫靛衍生物；以及有機濾色器層，所述有機濾色器層布置於所述光電轉換部的上方。
6.根據權利要求5所述的攝像裝置，其中，所述光電轉換層的所述硫靛衍生物包含至少一個吸電子基團。
7.一種太陽能電池，所述太陽能電池包括 第一電極，所述第一電極由透光性導電材料製成； 第二電極；以及 光電轉換層，所述光電轉換層被夾置於所述第一電極與所述第二電極之間並且含有硫靛衍生物， 所述太陽能電池因光照射至所述光電轉換層上而產生電動力。
8.根據權利要求7所述的太陽能電池，其中，所述光電轉換層中的所述硫靛衍生物包含至少一個吸電子基團。
全文摘要
本發明涉及光電轉換器件、攝像裝置和太陽能電池。所述光電轉換器件包括光電轉換層，所述光電轉換層包含硫靛衍生物。所述攝像裝置包括將入射光會聚的聚光光學部、通過接收由所述聚光光學部會聚的光來進行光電轉換的固體攝像器件、以及對經過光電轉換後的信號進行處理的信號處理部，在所述固體攝像器件中形成有分別包含光電轉換部的多個像素，其中所述固體攝像器件包括光電轉換層和有機濾色器層，所述光電轉換層布置於所述光電轉換部的上方並且包含硫靛衍生物，所述有機濾色器層布置於所述光電轉換部的上方。根據本發明所提供的光電轉換器件的結構，具有足夠的靈敏度且能夠實現低成本，並提供了設置有該光電轉換器件的攝像裝置和太陽能電池。
文檔編號H01L51/46GK102903852SQ201210253909
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月20日 優先權日2011年7月28日
發明者榎修, 二瓶歩未 申請人:索尼公司