[发明专利]n型有机半导体薄膜的制造方法

说明书

本发明提供n型有机半导体薄膜的制造方法，其通过将含有式(1)所示的富勒烯衍生物的溶液在基材涂布、在450℃以上进行烧成来制造n型有机半导体薄膜，能够得到具有优选的电离电位，并且在成膜面具有微小的凹凸或细孔的n型有机半导体薄膜。(式中，R¹～R⁵分别独立地表示氢原子、糖基、或糖基的任意羟基被取代基取代的糖基即取代糖基，R⁶表示碳原子数1～5的烷基。其中，R¹～R⁵中至少1个为所述糖基或取代糖基。)

技术领域

本发明涉及n型有机半导体薄膜的制造方法，进一步详细而言，涉及包含由具有单糖或糖醇残基的富勒烯衍生物构成的n型半导体的、表面积较大的薄膜的制造方法。

背景技术

富勒烯具有优异的电子传输性(受电子性)及耐热性，广泛用作有机薄膜太阳能电池等的有机装置的n型半导体材料。

然而，由于无修饰的富勒烯在各种有机溶剂中的溶解性差，因此，难以通过湿式工艺进行成膜，该成膜通常通过作为干式工艺的蒸镀法来进行。

另外，作为可通过湿式工艺进行成膜的富勒烯衍生物，已知有PCBM，但PCBM仅能溶解于特定有机溶剂，不仅以单体的成膜性差，而且与无修饰的富勒烯相比，电子传输性上也差。

有机薄膜太阳能电池具备具有空穴传输性(供电子性)的p型半导体和具有电子传输性(受电子性)的n型半导体，主要p型半导体吸收来自外部的光而激发，产生的激子扩散至这2个半导体的界面，因此，电子移动至n型半导体，由此引起电起所需的电荷分离。提高该电荷分离的效率关系到有机薄膜太阳能电池的光电转换效率的提高，作为实现其的1个方法，可以举出各半导体彼此的接触面积的增大化。

从这样的观点考虑，例如报告有制备混合p型半导体材料和n型半导体材料的溶液并通过涂布法形成活性层，由此得到的太阳能电池的转换效率大幅上升(非专利文献1)。通过该方法得到的活性层由于供体/受体界面形成于活性层的层体全体，因此，一般称为体异质结。

另外，作为可实现光电转换效率提高的其它理想的结构，提出有超阶层纳米结构(非专利文献2)。该结构中，为了防止电极附近的载体的再结合，与异质结不同，p型半导体和n型半导体分别分离而配置于电极，另一方面，该这2个半导体彼此以纳米级水平的间隔整齐地接触，因此，认为可抑制产生的载体的再结合的同时显现高移动度，且可高密度地形成供体/受体界面。

以上的2个技术作为提高光电转换效率的方法是熟知的，在体异质结中由于涂布p型半导体材料和n型半导体材料的混合液而形成界面，因此，不仅难以再现性良好地得到优选的界面，而且存在因膜形成所需的烧成时的热而引起界面变化的问题。

因此，为了提高光电转换效率和提升元件的可靠性，超阶层纳米结构可以说优选，但为了实现该结构，则需要进行半导体层的多孔质化或凹凸化等的表面积的增大化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2010/055898号

专利文献2：特开2011-258944号公报

非专利文献

非专利文献1：Science,1995,270,pp.1789-1791

非专利文献2：Chem.Rev.,2007,107,pp.1324-1338

发明内容

发明所要解决的课题

本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供具有优选的电离电势的同时在成膜面具有微小的凹凸或细孔的、使用湿式工艺的n型有机半导体薄膜的制造方法。

用于解决课题的手段