(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、
前記基板上に備えられた第１電極、
前記第１電極上に備えられた中間層、
前記中間層上に備えられた第２電極、および
第１有機物層を含み、
前記第１電極および第２電極はいずれも金属電極であり、
前記第１有機物層の少なくとも一部は前記第２電極および中間層と接することを特徴とする有機電気化学装置。
【請求項２】
前記中間層は正孔輸送層を含むことを特徴とする、請求項１に記載の有機電気化学装置。
【請求項３】
前記中間層は絶縁層を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の有機電気化学装置。
【請求項４】
前記中間層と第２電極との間に備えられた絶縁層をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機電気化学装置。
【請求項５】
前記第１有機物層は有機光活性層であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機電気化学装置。
【請求項６】
前記中間層と第１有機物層との間に備えられた第２有機物層をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機電気化学装置。
【請求項７】
前記第１有機物層は第１物質を含み、前記第２有機物層は第２物質を含み、
前記第１物質および第２物質は互いに異なる物質であることを特徴とする、請求項６に記載の有機電気化学装置。
【請求項８】
前記第１物質および第２物質は互いに異なる波長範囲の光を吸収することを特徴とする、請求項７に記載の有機電気化学装置。
【請求項９】
前記第２物質は前記第１物質より長い波長の光を吸収することを特徴とする、請求項７または８に記載の有機電気化学装置。
【請求項１０】
前記第２電極は規則パターンまたは不規則パターンを含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機電気化学装置。
【請求項１１】
前記第２電極上に備えられた電子輸送層をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機電気化学装置。
【請求項１２】
前記有機電気化学装置は、有機太陽電池、有機光検出素子、有機発光素子および有機エレクトロクロミック素子からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の有機電気化学装置。
【請求項１３】
基板上に第１電極を形成するステップ、
前記第１電極上に中間層を形成するステップ、
前記中間層上に第２電極を形成するステップであって、前記第２電極の少なくとも一部は中間層に接触するように形成するステップ、および
前記中間層上に第１有機物層を形成するステップ
を含み、
前記第１電極および第２電極はいずれも金属電極である有機電気化学装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２０１２年５月９日に米国特許庁に提出された米国特許出願第６１／６４４，５３６号の出願日の利益を主張し、その内容の全ては本明細書に含まれる。
【０００２】
本明細書は有機電気化学装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
結晶質シリコン太陽電池は光エネルギーを電気エネルギーに直接変換させる装置として広く知られている。前記結晶質シリコン太陽電池は独立電源として利用されており、また、自動車に用いるための電源として利用されている。前記結晶質シリコン太陽電池は主にシリコン単結晶または非晶質シリコンから製造される。しかし、前記シリコン単結晶または非晶質シリコンを生産することは非常に多量のエネルギーを必要とし、このような太陽電池を製造するのに消費されたエネルギーを復旧するために、太陽電池はほぼ１０年以上の長期間にわたり持続的に電力を生成することが求められる。
【０００４】
一方、最近の数年間にその技術的な可能性が急激に向上した新たな形態の太陽電池として有機分子を用いた太陽電池が様々な形態で開発されている。現在まで開発された従来の有機太陽電池は、今のところはエネルギー変換効率および寿命等そのレベルが初歩的なステップであって、有機分子が有する光学的、電気的な安定性が不足しており、これらの性能を改善するために現在でも広く研究中である太陽電池の開発分野の１つである。
【０００５】
現在まで開発された従来の有機太陽電池は、高温、太陽光、短波長光などに非常に弱く、太陽電池が有するエネルギー変換効率に多くの問題点があるため、有機分子を用いた太陽電池の発展における障害要因となっており、特に、有機分子を用いたエネルギー変換効率は、従来のシリコン太陽電池などのエネルギー変換効率に比べて低く、その利用にも多くの限界を有しているため、これらの利用分野の拡大は困難であった。
【０００６】
図１５に示すように、従来の有機太陽電池は、ガラス基板上に備えられたＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）電極、前記ＩＴＯ電極上に備えられたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）：ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅ  ｓｕｌｆｏｎａｔｅ））層、前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ層およびガラス基板上に備えられた有機活性層、および前記有機活性層上に備えられたアルミニウム電極を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、電力変換効率に優れた有機電気化学装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、
基板、
前記基板上に備えられた第１電極、
前記第１電極上に備えられた中間層、
前記中間層上に備えられた第２電極、および
第１有機物層を含み、
前記第１有機物層の少なくとも一部は前記第２電極および中間層と接することを特徴とする有機電気化学装置を提供する。
【０００９】
また、本発明は、
透明基板、
前記透明基板上に備えられた第１有機物層、
前記第１有機物層上に備えられた第１電極、
第２電極、および
前記第１有機物層と第２電極との間に備えられた中間層を含み、
前記中間層の少なくとも一部分は前記第１電極および前記第１有機物層と接することを特徴とする有機電気化学装置を提供する。
【００１０】
なお、本発明は、
基板上に第１電極を形成するステップ、
前記第１電極上に中間層を形成するステップ、
前記中間層上に第２電極を形成するステップであって、前記第２電極の少なくとも一部は中間層に接触するように形成するステップ、および
前記中間層上に第１有機物層を形成するステップ
を含む有機電気化学装置の製造方法を提供する。
【００１１】
さらに、本発明は、
透明基板上に第１有機物層を形成するステップ、
前記第１有機物層上に第１電極を形成するステップであって、前記第１電極の少なくとも一部は前記第１有機物層に接触するように形成するステップ、
前記第１有機物層および第１電極上に中間層を形成するステップ、および
前記中間層上に第２電極を形成するステップ
を含む有機電気化学装置の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一実施形態による有機電気化学装置は、第２電極および中間層上に有機活性層を形成することができるため、電力変換効率を改善することができる。また、本発明の他の実施形態による有機電気化学装置は、第１電極および第２電極として金属電極を用いることができるため、伝導性を向上させることができ、安価で実現することができる。
【００１３】
また、本発明の他の実施形態による有機電気化学装置は、第２電極上に有機物層が備えられることによって有機電気化学装置の柔軟性を向上させることができ、光を透明電極を介さずに第２電極の上部に備えられた有機物層に直接照射することによって電極、正孔輸送層などの光吸収による光損失を減らすことができ、金属電極における光反射によって光の再吸収率を高めることができる。本発明による有機電気化学装置は、有機太陽電池、有機光検出素子、有機発光素子、有機エレクトロクロミック素子などのような様々な有機電気化学装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態による有機電気化学装置を概略的に示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態による有機電気化学装置を概略的に示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態による有機電気化学装置を概略的に示す図である。
【図４】本発明の第４実施形態による有機電気化学装置を概略的に示す図である。
【図５】本発明の第５実施形態による有機電気化学装置を概略的に示す図である。
【図６】本発明の第６実施形態による有機電気化学装置を概略的に示す図である。
【図７】本発明の第７実施形態による有機電気化学装置を概略的に示す図である。
【図８】本発明の第８実施形態による有機電気化学装置を概略的に示す図である。
【図９】本発明の第９実施形態による有機電気化学装置を概略的に示す図である。
【図１０】本発明の第１０実施形態による有機電気化学装置を概略的に示す図である。
【図１１】本発明の第１１実施形態による有機電気化学装置を概略的に示す図である。
【図１２】本発明の第１２実施形態による有機太陽電池を概略的に示す図である。
【図１３】本発明の第１３実施形態による有機発光素子を概略的に示す図である。
【図１４】本発明の第１４実施形態による有機エレクトロクロミック素子を概略的に示す図である。
【図１５】従来技術の有機太陽電池を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１実施形態による有機電気化学装置を概略的に示す図である。前記第１実施形態による有機電気化学装置は基板１０、前記基板上に備えられた第１電極２０、前記第１電極２０上に備えられた中間層３０、前記中間層３０上に備えられた第２電極５０、および第１有機物層６０を含み、前記第１有機物層６０の少なくとも一部は前記第２電極５０および中間層３０と接することを特徴とする。
【００１７】
前記基板１０は透明であっても良く、透明でなくても良い。前記基板の厚さは、有機電気化学装置に許容される適宜な強度を有するものであれば特に制限されない。前記基板はガラス、プラスチック、金属、セラミックなどであっても良い。前記ガラスの例としては、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノけい酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、シリカガラス、ソーダ石灰ガラスなどであっても良い。前記プラスチック基板の例としては、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートのようなポリエステルシートとポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエチリデンノルボルネンなどのようなシートであっても良い。前記セラミックの例としては、高純度アルミナなどであっても良い。
【００１８】
前記第１電極２０の物質は特に制限されず、金属、伝導性酸化物、炭素材料、伝導性高分子などを適用することができる。前記金属の例としては、チタニウム、ニッケル、白金、金、銀、銅、アルミニウム、タングステン、ロジウム、インジウムなどが挙げられる。前記伝導性酸化物の例としては、スズ酸化物、フッ素をドープしたスズ酸化物（ＦＴＯ、ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｄｏｐｅｄ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、インジウム酸化物、スズをドープしたインジウム酸化物（ＩＴＯ、ｔｉｎ−ｄｏｐｅｄ  ｉｎｄｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ）、亜鉛酸化物などが挙げられる。前記炭素材料の例としては、炭素ナノチューブ、グラフェン、カーボンブラックなどが挙げられる。前記伝導性高分子の例としては、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ、ポリピロール、ポリアニリン、ｐｏｌｙ−ＥＤＴ（ｐｏｌｙ−３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）などが挙げられる。このような材料は単独でまたは組み合わせで用いることができる。
【００１９】
前記第１電極２０は蒸着方法によって前記基板上にコーティングされることができる。前記第１電極は、熱的金属蒸着（ｔｈｅｒｍａｌ  ｍｅｔａｌ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、電子ビーム蒸着（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、ＲＦスパッタリング、マグネトロンスパッタリング（ｍａｇｎｅｔｒｏｎ  ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、原子層蒸着（ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、アーク気相蒸着（ａｒｃ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、イオンビーム補助蒸着などのような物理的気相蒸着（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、またはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＭＯＣＶＤ（ｍｅｔａｌ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などのような化学的気相蒸着（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程により、金属、伝導性酸化物、炭素物質、伝導性高分子のような伝導性物質を前記基板１０上に蒸着することで形成することができる。
【００２０】
前記中間層３０は前記第１電極２０上に形成することができる。前記中間層は正孔輸送層を含むことができ、絶縁層を含むことができる。前記中間層として正孔輸送層７０および絶縁層４０を含む有機電気化学装置を図３に概略的に示す。
【００２１】
また、前記中間層は正孔輸送層７０を含み、前記中間層と第２電極との間に絶縁層４０をさらに含むことができる。このような構造の有機電気化学装置を図２に概略的に示す。
【００２２】
前記正孔輸送層７０は正孔輸送物質を含むことができる。前記正孔輸送物質は、第１電極２０と第１有機物層６０との間に正孔を輸送できる物質として、正孔に対する移動性の大きい物質が好適である。具体的な例としてはアリールアミン系の有機物、伝導性高分子、および共役部分と非共役部分が共に存在するブロック共重合体などが挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。
【００２３】
より具体的には、前記正孔輸送物質としてはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｃｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）  ｄｏｐｅｄ  ｗｉｔｈ  ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ））、Ｎ，Ｎ'−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−［１，１'−ビフェニル］−４，４'−ジアミン（ＴＰＤ）などが挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。
【００２４】
前記絶縁層４０は当技術分野で周知の材料および方法を利用して形成することができる。
【００２５】
前記中間層３０は前記第１電極２０および第２電極５０より伝導性が低くても良い。
【００２６】
前記第２電極５０は前記中間層３０上に形成することができる。前記第２電極５０は規則パターンまたは不規則パターンを含むことができる。
【００２７】
前記第２電極５０の物質は特に制限されず、金属、伝導性酸化物、炭素材料、伝導性高分子などを適用することができる。前記金属の例としてはチタニウム、ニッケル、白金、金、銀、銅、アルミニウム、タングステン、ロジウム、インジウムなどが挙げられる。前記伝導性酸化物の例としては、スズ酸化物、フッ素をドープしたスズ酸化物（ＦＴＯ、ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｄｏｐｅｄ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、インジウム酸化物、スズをドープしたインジウム酸化物（ＩＴＯ、ｔｉｎ−ｄｏｐｅｄ  ｉｎｄｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ）、亜鉛酸化物などが挙げられる。前記炭素材料の例としては、炭素ナノチューブ、グラフェン、カーボンブラックなどが挙げられる。前記伝導性高分子の例としては、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ、ポリピロール、ポリアニリン、ｐｏｌｙ−ＥＤＴなどが挙げられる。このような材料は単独でまたは組み合わせで用いることができる。
【００２８】
前記第２電極５０は、蒸着方法によって前記基板上にコーティングされることができる。前記第２電極は、熱的金属蒸着（ｔｈｅｒｍａｌ  ｍｅｔａｌ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、電子ビーム蒸着（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、ＲＦスパッタリング、マグネトロンスパッタリング（ｍａｇｎｅｔｒｏｎ  ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、原子層蒸着（ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、アーク気相蒸着（ａｒｃ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、イオンビーム補助蒸着などのような物理的気相蒸着（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、またはＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＰＥＣＶＤなどのような化学的気相蒸着（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程により、金属、伝導性酸化物、炭素物質、伝導性高分子のような伝導性物質を前記基板１０上に蒸着することで形成することができる。
【００２９】
特に、図１５のような従来の有機太陽電池の構造においては、ガラス面側から光を吸収したが、本発明においては、第２電極５０を規則パターンまたは不規則パターンに形成することにより、第２電極上に形成された第１有機物層面側に光を吸収したり放出したりすることができる。
【００３０】
また、本発明においては、第１電極２０および第２電極５０がいずれも金属電極であっても良い。これにより、非常に伝導性に優れた有機電気化学装置を提供することができる。
【００３１】
前記第１有機物層６０は前記第２電極５０および中間層３０上に形成することができる。これにより、前記第１有機物層６０の少なくとも一部は前記第２電極および中間層と接することができる。
【００３２】
前記第１有機物層６０の表面状態は特に制限されない。前記第１有機物層６０の表面状態が図２のように平面形態であっても良く、図４のように曲面形態であっても良い。
【００３３】
また、本発明による有機電気化学装置は、図５のように前記第１有機物層６０の内部に前記第２電極５０が含まれる構造であっても良い。
【００３４】
前記第１有機物層６０は有機光活性層であっても良い。
【００３５】
前記有機電気化学装置が有機太陽電池に適用される場合は、前記有機光活性層は電子供与物質および／または電子受容物質を含むことができる。
【００３６】
前記電子供与物質は、光吸収波長範囲や太陽光スペクトルとよく合い、強い光吸収度を有し、電荷の移動度などの電気的物性に優れた高分子化合物を用いることができる。前記電子供与物質は複合高分子物質であるＰ３ＨＴ（Ｐｏｌｙ（３−ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ））を含むことができるが、これのみに限定されるものではない。
【００３７】
前記電子受容物質は、フラーレン、フラーレン誘導体、バソクプロイン、半導体性元素、半導体性化合物およびこれらの組み合わせであっても良く、具体的にはＰＣ６１ＢＭ（ｐｈｅｎｙｌ  Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ  ａｃｉｄ  ｍｅｔｈｙｌ  ｅｓｔｅｒ）またはＰＣ７１ＢＭ（ｐｈｅｎｙｌ  Ｃ７１−ｂｕｔｙｒｉｃ  ａｃｉｄ  ｍｅｔｈｙｌ  ｅｓｔｅｒ）が挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。
【００３８】
前記有機光活性層は、電子供与物質および電子受容物質がＢＨＪ（Ｂｕｌｋ  Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ）を形成することができる。電子供与物質および電子受容物質は、１：１０〜１０：１の比率（ｗ／ｗ：質量比）で混合することができる。電子供与物質および電子受容物質が混合された後に特性を最大化するために、３０〜３００℃で１秒〜２４時間アニーリングを行うことができる。
【００３９】
前記有機光活性層の厚さは１０〜１０，０００Åであっても良いが、これのみに限定されるものではない。
【００４０】
前記有機電気化学装置が有機発光素子に適用される場合は、前記有機光活性層は発光物質を含むことができる。前記発光物質は、正孔輸送層と電子輸送層から正孔と電子の輸送を各々受けて結合させることによって可視光線領域の光を出せる物質として、蛍光や燐光に対する量子効率の良い物質が好ましい。具体的な例としては８−ヒドロキシ−キノリンアルミニウム錯体（Ａｌｑ３）；カルバゾール系化合物；二量体化スチリル（ｄｉｍｅｒｉｚｅｄ  ｓｔｙｒｙｌ）化合物；ＢＡｌｑ；１０−ヒドロキシベンゾキノリン−金属化合物；ベンゾオキサゾール、ベンズチアゾールおよびベンズイミダゾール系の化合物；ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）系の高分子；スピロ（ｓｐｉｒｏ）化合物；ポリフルオレン、ルブレンなどが挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。
【００４１】
前記有機電気化学装置が有機エレクトロクロミック素子に適用される場合は、前記有機光活性層は有機エレクトロクロミック層であっても良い。
【００４２】
前述したように、本発明による有機電気化学装置はその用途に応じて第１有機物層に含まれる物質を調節して、有機太陽電池、有機光検出素子、有機発光素子、有機エレクトロクロミック素子などのような様々な有機電気化学装置に適用することができる。
【００４３】
本発明による有機電気化学装置は、前記中間層３０と第１有機物層６０との間に第２有機物層８０をさらに含むことができる。このような構造の有機電気化学装置の概略的な構造を図６に示す。
【００４４】
前記第２有機物層は前述した第１有機物層の材料として例示された物質を含むことができる。前記第１有機物層は第１物質を含み、前記第２有機物層は第２物質を含み、前記第１物質および第２物質は互いに異なる物質を含むことが好ましい。また、前記第１物質および第２物質は互いに異なる波長範囲の光を吸収することができ、前記第２物質は前記第１物質より長い波長の光を吸収することが好ましいが、これのみに限定されるものではない。
【００４５】
本発明による有機電気化学装置は、前記第１有機物層６０と第２電極５０との間に電子輸送層９０をさらに含むことができる。このような構造の有機電気化学装置の概略的な構造を図７に示す。
【００４６】
前記電子輸送層９０は電子輸送物質を含むことができる。前記電子輸送物質は、第２電極から電子の注入を円滑に受けて第１有機物層６０に移せる物質として、電子に対する移動性の大きい物質が好適である。具体的な例としてはアルミニウムトリヒドロキシキノリン（Ａｌｑ３）、１，３，４−オキサジアゾール誘導体であるＰＢＤ（２−（４−ｂｉｐｈｅｙｌ）−５−ｐｈｅｎｙｌ−１，３，４−ｏｘａｄｉａｚｏｌｅ）、キノキサリン誘導体であるＴＰＱ（１，３，４−ｔｒｉｓ［（３−ｐｈｅｎｙｌ−６−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）ｑｕｎｏｘａｌｉｎｅ−２−ｙｌ］ｂｅｎｚｅｎｅ）トリアゾール誘導体などが挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。
【００４７】
前記中間層３０、絶縁層４０、正孔輸送層７０、第１有機物層６０、第２有機物層８０、電子輸送層９０などは、様々な高分子素材を用いて、前述した蒸着工程や、溶媒工程（ｓｏｌｖｅｎｔ  ｐｒｏｃｅｓｓ）、例えば、スピンコーティング、ディップコーティング、ドクターブレード、スクリーン印刷、インクジェット印刷または熱転写法などの方法によって製造することができる。
【００４８】
図８は、本発明の第８実施形態による有機電気化学装置を概略的に示す図である。前記第８実施形態による有機電気化学装置は基板１０、前記基板上に備えられた第１有機物層６０、前記第１有機物層６０上に備えられた第１電極２０、第２電極５０、および前記第１有機物層６０と第２電極５０との間に備えられた中間層３０を含み、前記中間層３０の少なくとも一部分は前記第１電極２０および前記第１有機物層６０と接することを特徴とする。
【００４９】
前記第８実施形態による有機電気化学装置の基板１０は透明であることが好ましい。
【００５０】
前記第８実施形態による有機電気化学装置の第１電極２０は、規則パターンまたは不規則パターンを含むことができる。本発明においては、第１電極２０を規則パターンまたは不規則パターンに形成することにより、第１電極の下部面の基板面側に光を吸収したり放出したりすることができる。
【００５１】
また、本発明においては、第１電極２０および第２電極５０がいずれも金属電極であっても良い。これにより、非常に伝導性に優れた有機電気化学装置を提供することができる。
【００５２】
前記第８実施形態による有機電気化学装置において、前記中間層３０は正孔輸送層７０を含むことができ、絶縁層４０を含むことができる。また、前記中間層３０は正孔輸送層７０を含み、前記中間層３０と第１電極２０との間に絶縁層４０をさらに含むことができる。このような構造の有機電気化学装置を図９に概略的に示す。
【００５３】
前記正孔輸送層７０の表面状態は特に制限されない。前記正孔輸送層７０の表面状態が図９のように平面形態であっても良く、図１０のように凹凸形態であっても良い。
【００５４】
前記第８実施形態による有機電気化学装置において、前記中間層３０と第１有機物層６０との間に第２有機物層８０をさらに含むことができる。このような構造の有機電気化学装置の概略的な構造を図１１に示す。
【００５５】
前記第８実施形態による有機電気化学装置において、前記第１電極２０、中間層３０、絶縁層４０、第２電極５０、正孔輸送層７０、第１有機物層６０、第２有機物層８０、電子輸送層９０などの材料および形成方法は前述した内容と同一または類似するので、これに関する具体的な説明は省略する。
【００５６】
本発明による有機電気化学装置は、有機太陽電池、有機光検出素子、有機発光素子、有機エレクトロクロミック素子などのような様々な有機電気化学装置に適用することができる。
【００５７】
従来技術の有機太陽電池を図１５に概略的に示す。また、本発明による有機太陽電池を図１２に概略的に示し、本発明による有機発光素子を図１３に概略的に示し、本発明による有機エレクトロクロミック素子を図１４に示す。
【００５８】
また、本発明の一実施形態による有機電気化学装置の製造方法は、基板上に第１電極を形成するステップ、前記第１電極上に中間層を形成するステップ、前記中間層上に第２電極を形成するステップとして、前記第２電極の少なくとも一部は中間層に接触するように形成するステップ、および前記中間層上に第１有機物層を形成するステップを含む。
【００５９】
なお、本発明の他の実施形態による有機電気化学装置の製造方法は、基板上に第１有機物層を形成するステップ、前記第１有機物層上に第１電極を形成するステップとして、前記第１電極の少なくとも一部は前記第１有機物層に接触するように形成するステップ、前記第１有機物層および第１電極上に中間層を形成するステップ、および前記中間層上に第２電極を形成するステップを含む。
【００６０】
前記本発明による有機電気化学装置の製造方法において、前記第１電極２０、中間層３０、絶縁層４０、第２電極５０、正孔輸送層７０、第１有機物層６０、第２有機物層８０、電子輸送層９０などの材料および形成方法は前述した内容と同一または類似するので、これに関する具体的な説明は省略する。
【００６１】
本発明の一実施形態による有機電気化学装置は、第２電極および中間層上に有機活性層を形成することができるため、電力変換効率を改善することができる。また、本発明の他の実施形態による有機電気化学装置は、第１電極および第２電極として金属電極を用いることができるため、伝導性を向上させることができ、低価で実現することができる。
【００６２】
また、本発明の他の実施形態による有機電気化学装置は、第２電極上に有機物層が備えられることによって有機電気化学装置の柔軟性を向上させることができ、光を透明電極を介さずに第２電極の上部に備えられた有機物層に直接照射することによって電極、正孔輸送層などの光吸収による光損失を減らすことができ、金属電極における光反射によって光の再吸収率を高めることができる。本発明による有機電気化学装置は、有機太陽電池、有機光検出素子、有機発光素子、有機エレクトロクロミック素子などのような様々な有機電気化学装置に適用されることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０  ・・・基板
２０  ・・・第１電極
３０  ・・・中間層
４０  ・・・絶縁層
５０  ・・・第２電極
６０  ・・・第１有機物層
７０  ・・・正孔輸送層
８０  ・・・第２有機物層
９０  ・・・電子輸送層
１００  ・・・イオン貯蔵層
１１０  ・・・イオン伝導体／電解質
１２０  ・・・エレクトロクロミック層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１４】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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