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JP2008166558A - Material for photoelectric conversion element and photoelectric conversion element using the same - Google Patents

Material for photoelectric conversion element and photoelectric conversion element using the same Download PDF

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JP2008166558A
JP2008166558A JP2006355358A JP2006355358A JP2008166558A JP 2008166558 A JP2008166558 A JP 2008166558A JP 2006355358 A JP2006355358 A JP 2006355358A JP 2006355358 A JP2006355358 A JP 2006355358A JP 2008166558 A JP2008166558 A JP 2008166558A
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JP
Japan
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substituted
photoelectric conversion
layer
conversion element
unsubstituted
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Withdrawn
Application number
JP2006355358A
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Japanese (ja)
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Shintaro Iwamoto
伸太郎 岩本
Hideji Ikeda
秀嗣 池田
Masahide Matsuura
正英 松浦
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Idemitsu Kosan Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】高効率な光電変換特性を示す新規な光電変換素子用材料を提供する。
【解決手段】下記式(1)で表されるアミン化合物を単独で、又は混合物の成分として含有する光電変換素子用材料。

Figure 2008166558

(式中、Xは酸素、硫黄又はセレンであり、Ar〜Arの一例としては、それぞれ独立にC〜C40の置換又は無置換のアリール基、R〜R10の例としては、それぞれ独立に水素、ハロゲン、C〜C40の置換又は無置換のアルキル基が挙げられる。また、R〜R10は互いに結合して環を形成しても良い。)
【選択図】なしA novel material for a photoelectric conversion element that exhibits highly efficient photoelectric conversion characteristics is provided.
A material for a photoelectric conversion element containing an amine compound represented by the following formula (1) alone or as a component of a mixture.
Figure 2008166558

(In the formula, X is oxygen, sulfur or selenium, and examples of Ar 1 to Ar 4 are each independently a substituted or unsubstituted aryl group of C 6 to C 40 , and examples of R 1 to R 10 are: And each independently includes hydrogen, halogen, and a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, and R 1 to R 10 may be bonded to each other to form a ring.)
[Selection figure] None

Description

本発明は、光電変換素子用材料及びそれを用いた光電変換素子に関する。さらに詳しくは、特定のアミン化合物を有機太陽電池材料として用いることで、特に高効率な光電変換特性が得られる有機太陽電池に関するものである。   The present invention relates to a photoelectric conversion element material and a photoelectric conversion element using the same. More specifically, the present invention relates to an organic solar cell that can obtain particularly efficient photoelectric conversion characteristics by using a specific amine compound as an organic solar cell material.

光電変換素子は、光信号を電気信号に変換するフォトダイオードや撮像素子、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池に代表されるように、光入力に対して電気出力を示す装置であり、電気入力に対して光出力を示すエレクトロルミネッセンス素子とは逆の応答を示す装置である。中でも太陽電池は、化石燃料の枯渇問題や地球温暖化問題を背景に、クリーンエネルギー源として近年大変注目されてきており、研究開発が盛んに行なわれるようになってきた。   A photoelectric conversion element is a device that shows an electric output with respect to an optical input, as represented by a photodiode or an imaging element that converts an optical signal into an electric signal, or a solar cell that converts optical energy into electric energy. It is a device that exhibits a response opposite to that of an electroluminescent element that exhibits optical output with respect to input. In particular, solar cells have attracted a great deal of attention as a clean energy source in recent years against the background of fossil fuel depletion and global warming, and research and development have been actively conducted.

従来、実用化されてきたのは、単結晶Si、多結晶Si、アモルファスSi等に代表されるシリコン系太陽電池であるが、高価であることや原料Siの不足問題等が表面化するにつれて、次世代太陽電池への要求が高まりつつある。このような背景の中で、有機太陽電池は安価で毒性が低く、原材料不足の懸念もないことから、シリコン系太陽電池に次ぐ次世代の太陽電池として大変注目を集めている。   Conventionally, silicon solar cells represented by single crystal Si, polycrystal Si, amorphous Si, etc. have been put into practical use. However, as the cost and raw material Si shortage problems surface, The demand for next generation solar cells is increasing. Against this background, organic solar cells are attracting much attention as next-generation solar cells next to silicon-based solar cells because they are inexpensive, have low toxicity, and do not have a fear of shortage of raw materials.

有機太陽電池は、基本的には電子を輸送するn層と正孔を輸送するp層からなっており、各層を構成する材料によって大きく2種類に分類される。
n層としてチタニア等の無機半導体表面にルテニウム色素等の増感色素を単分子吸着させ、p層として電解質溶液を用いたものは、色素増感太陽電池(所謂グレッツエルセル)と呼ばれ、変換効率の高さから、1991年以降精力的に研究されてきたが、溶液を用いるため、長時間の使用に際して液漏れする等の欠点を有していた。
Organic solar cells are basically composed of an n layer for transporting electrons and a p layer for transporting holes, and is roughly classified into two types depending on the material constituting each layer.
A n-layer in which a sensitizing dye such as ruthenium dye is adsorbed on the surface of an inorganic semiconductor such as titania and an electrolyte solution is used as a p-layer is called a dye-sensitized solar cell (so-called Gretzell cell), and has a conversion efficiency. Although it has been energetically studied since 1991 because of its height, since it uses a solution, it has drawbacks such as liquid leakage when used for a long time.

このような欠点を克服するため、電解質溶液を固体化して全固体型の色素増感太陽電池を模索する研究も最近なされている。しかし、多孔質チタニアの細孔に有機物をしみ込ませる技術は難易度が高く、再現性よく高変換効率が発現できるセルは完成していないのが現状である。   In order to overcome such drawbacks, research has been recently conducted to find an all-solid-state dye-sensitized solar cell by solidifying an electrolyte solution. However, the technology for impregnating organic matter into the pores of porous titania is difficult, and a cell that can express high conversion efficiency with high reproducibility has not been completed.

一方、n層、p層ともに有機薄膜からなる有機薄膜太陽電池は、全固体型のため液漏れ等の欠点がなく、作製が容易であり、稀少金属であるルテニウム等を用いないこと等から最近注目を集め、精力的に研究がなされている。   On the other hand, organic thin-film solar cells consisting of organic thin films in both the n-layer and p-layer are all solid, so they have no drawbacks such as liquid leakage, are easy to manufacture, and do not use ruthenium, which is a rare metal. Attracted attention and researched energetically.

有機薄膜太陽電池は、最初メロシアニン色素等を用いた単層膜で研究が進められてきた。その後、p層/n層の多層膜にすることで変換効率が向上することが見出され、それ以降、多層膜が主流になってきている。この際に用いられた材料は、p層として銅フタロシアニン(下記式CuPc)、n層としてペリレンイミド類(下記式PTCBI)であった。

Figure 2008166558
Organic thin-film solar cells have been studied with a single-layer film using a merocyanine dye or the like. Thereafter, it was found that conversion efficiency was improved by forming a multilayer film of p layer / n layer, and multilayer films have become mainstream since then. The materials used at this time were copper phthalocyanine (the following formula CuPc) as the p layer and peryleneimides (the following formula PTCBI) as the n layer.
Figure 2008166558

その後、p層とn層の間にi層(p材料とn材料の混合層)を挿入して積層を増やすことにより、変換効率が向上することが見出された。しかしながら、このとき用いられた材料は、依然としてフタロシアニン類とペリレンイミド類であった。   Subsequently, it has been found that the conversion efficiency is improved by inserting an i layer (a mixed layer of p material and n material) between the p layer and the n layer to increase the number of layers. However, the materials used at this time were still phthalocyanines and peryleneimides.

その後、p/i/n層を何層も積層するというスタックセル構成によりさらに変換効率が向上することが見出された。この材料系はフタロシアニン類とC60であった。 Thereafter, it has been found that the conversion efficiency is further improved by a stack cell configuration in which a number of p / i / n layers are stacked. The material system was phthalocyanines and C 60.

一方、高分子を用いた有機薄膜太陽電池では、p材料として導電性高分子を用い、n材料としてC60誘導体を用いてそれらを混合し、熱処理することによりミクロ層分離を誘起してヘテロ界面を増やし、変換効率を向上させるという、所謂バルクヘテロ構造の研究が主に行なわれてきた。ここで用いられてきた材料系はおもに、p材料として下記のP3HTと呼ばれる可溶性ポリチオフェン誘導体、n材料として下記のPCBMと呼ばれる可溶性C60誘導体であった。

Figure 2008166558
On the other hand, in an organic thin film solar cell using a polymer, a conductive polymer is used as a p material, a C 60 derivative is used as an n material, and they are mixed and heat-treated to induce micro-layer separation to form a heterointerface. Research on so-called bulk heterostructures has been mainly conducted to increase the conversion efficiency and improve the conversion efficiency. Here material system that has been used is mostly soluble polythiophene derivative called following P3HT as p material was soluble C 60 derivative called following PCBM as an n material.
Figure 2008166558

このように、有機薄膜太陽電池では、セル構成及びモルフォロジーの最適化により変換効率の向上がもたらされてきたが、そこで用いられる材料系は初期の頃からあまり進展がなく、依然としてフタロシアニン類、ペリレンイミド類、C60類が用いられてきた。従って、それらに代わる新たな材料系の開発が熱望されていた。 As described above, in the organic thin film solar cell, the conversion efficiency has been improved by optimizing the cell configuration and morphology, but the material system used in the organic thin film solar cell has not made much progress since the early days, and phthalocyanines, peryleneimides still remain. Class C 60 has been used. Therefore, development of a new material system to replace them has been eagerly desired.

ところで、一般に有機太陽電池の動作過程は、(1)光吸収及び励起子生成、(2)励起子拡散、(3)電荷分離、(4)キャリア移動、(5)起電力発生の素過程からなるが、有機物は概してキャリア移動度が低いため、励起子拡散過程及びキャリア移動過程が律速となり、高い変換効率は達成できないことが多かった。   By the way, in general, the operation process of an organic solar cell is as follows: (1) light absorption and exciton generation, (2) exciton diffusion, (3) charge separation, (4) carrier movement, and (5) electromotive force generation. However, since organic substances generally have low carrier mobility, the exciton diffusion process and carrier transfer process are rate-limiting, and high conversion efficiency cannot often be achieved.

一方、有機エレクトロルミネッセンス素子の開発が近年精力的に行なわれるようになり、その中から優れた正孔輸送材料及び正孔注入材がいくつか見出されるようになってきた。それらの代表例としては、下記化合物を挙げることができる。

Figure 2008166558
On the other hand, the development of organic electroluminescence devices has been energetically performed in recent years, and several excellent hole transport materials and hole injection materials have been found out of them. Typical examples thereof include the following compounds.
Figure 2008166558

これらの正孔輸送/注入材は優れた正孔輸送特性を有するため、有機薄膜太陽電池用のp材料として使用できる可能性を有している。しかしながら、可視光領域に光吸収を示さないため、太陽光スペクトルに対する吸収特性が不十分であり、また、正孔移動度も十分ではないという欠点を有していた。
例えば、非特許文献1には、上述のmTPDを全固体型色素増感太陽電池に適用しているが、太陽光スペクトルに対する吸収特性が充分でなく、キャリア移動度も低いため、光電変換特性は低いものであった。
Since these hole transport / injection materials have excellent hole transport properties, they have the potential to be used as p-materials for organic thin film solar cells. However, since it does not show light absorption in the visible light region, it has the disadvantage that the absorption characteristics with respect to the sunlight spectrum are insufficient and the hole mobility is not sufficient.
For example, in Non-Patent Document 1, the above-described mTPD is applied to an all-solid-state dye-sensitized solar cell. However, since the absorption characteristics with respect to the sunlight spectrum are not sufficient and the carrier mobility is low, the photoelectric conversion characteristics are It was low.

また、特許文献1−7には同様なアミン系化合物を用いた有機太陽電池が開示されている。しかしながら、いずれも太陽光スペクトルに対する吸収特性が充分でなく、キャリア移動度も低いため、光電変換特性は低いものであった。

Figure 2008166558
Patent Documents 1-7 disclose an organic solar battery using a similar amine compound. However, all of them have insufficient absorption characteristics with respect to the sunlight spectrum, and carrier mobility is low, so that the photoelectric conversion characteristics are low.
Figure 2008166558

また、例えば、アミンユニットとチオフェンユニットを有する芳香族化合物として、下記化合物が非特許文献2−9、特許文献8に記載されている。しかしながら、有機薄膜太陽電池に適用した例は知られていなかった。さらに、下記化合物はアミンユニットとチオフェンユニットが直接結合しているため、チオフェン環が電子過剰になりすぎるため熱安定性に乏しく、例えば昇華精製等によって高純度化しようとすると、かえって純度が低下してしまうという欠点を有していた。

Figure 2008166558
Further, for example, the following compounds are described in Non-Patent Documents 2-9 and Patent Document 8 as aromatic compounds having an amine unit and a thiophene unit. However, an example applied to an organic thin film solar cell has not been known. Furthermore, since the amine unit and the thiophene unit are directly bonded to each other in the following compounds, the thiophene ring is excessively electron-excessive, resulting in poor thermal stability.For example, when purifying it by sublimation purification or the like, the purity is lowered. It had the disadvantage of end up.
Figure 2008166558

さらに、下記化合物が非特許文献10,11に開示されているが、開示されているのは発光特性及びエレクトロルミネッセンス素子特性のみであり、有機薄膜太陽電池に適用した例は知られていなかった。

Figure 2008166558
Further, the following compounds are disclosed in Non-Patent Documents 10 and 11, but only the light emission characteristics and the electroluminescence element characteristics are disclosed, and no examples of application to organic thin film solar cells have been known.
Figure 2008166558

特開平06−085294号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-085294 特開平06−104467号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-104467 特開平06−104469号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-104469 特開平06−120538号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-120538 特開平06−120539号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-120539 特開平06−120541号公報JP-A-06-120541 特開平06−120542号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-120542 特開平05−213931号公報Japanese Patent Laid-Open No. 05-213931 Synth. Met.,102,1125(1999).Synth. Met. , 102, 1125 (1999). Org. Lett.,5,1817(2003).Org. Lett. 5, 1817 (2003). Org. Lett.,3,1673(2001).Org. Lett. 3,1673 (2001). Synthesis,610(2005).Synthesis, 610 (2005). J. Phys. Chem. B,110,8223(2006).J. et al. Phys. Chem. B, 110, 8223 (2006). Synthesis,2487(2002).Synthesis, 2487 (2002). Chem. Commun.,1628(2001).Chem. Commun. 1628 (2001). Chem. Commun.,1530(2002).Chem. Commun. , 1530 (2002). Chem. Lett.,2397(1994)Chem. Lett. , 2397 (1994) Adv. Mater.,9,239(1997).Adv. Mater. 9, 239 (1997). J. Mater. Chem.,9,2177(1999).J. et al. Mater. Chem. 9, 2177 (1999).

本発明は、高効率の光電変換特性を示す新規な光電変換素子用材料を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the novel material for photoelectric conversion elements which shows a highly efficient photoelectric conversion characteristic.

本発明者らは鋭意検討の結果、アミン化合物にチオフェン等のヘテロ環を導入することによって、可視吸収及び正孔移動度等の特性が向上し、この化合物を光電変換素子に用いた場合、高い光電変換効率がもたらされることを見出すに至った。また、この化合物においてアミンユニットとチオフェンユニットをフェニレン等で分離することにより、熱安定性が向上し、昇華精製等により安定に高純度化することができることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies, the present inventors have improved the properties such as visible absorption and hole mobility by introducing a heterocycle such as thiophene into the amine compound, and when this compound is used in a photoelectric conversion element, the compound is high. It came to discover that photoelectric conversion efficiency is brought about. In addition, by separating the amine unit and the thiophene unit in this compound with phenylene or the like, it has been found that the thermal stability is improved and can be highly purified by sublimation purification or the like, and the present invention has been completed.

本発明によれば、以下の光電変換素子用材料が提供される。
1.下記式(1)で表されるアミン化合物を単独で、又は混合物の成分として含有する光電変換素子用材料。

Figure 2008166558
(式中、Xは酸素、硫黄又はセレンであり、Ar〜Arはそれぞれ独立に、C〜C40の置換もしくは無置換のアリール基、C〜C40の置換もしくは無置換のヘテロアリール基であり、R〜R10はそれぞれ独立に、水素、ハロゲン、C〜C40の置換もしくは無置換のアルキル基、C〜C40の置換もしくは無置換のアルケニル基、C〜C40の置換もしくは無置換のアルコキシ基、C〜C40の置換もしくは無置換のアリールオキシ基、C〜C40の置換もしくは無置換のアルキルチオ基、C〜C40の置換もしくは無置換のアリール基、C〜C40の置換もしくは無置換のヘテロアリール基であり、R〜R10は互いに結合して環を形成しても良い。n、p、qはそれぞれ独立に1〜6の整数である。)
2.前記Xが硫黄であり、R〜R10がそれぞれ独立に、水素、ハロゲン、C〜C40の置換もしくは無置換のアルキル基、C〜C40の置換もしくは無置換のアリール基、又はC〜C40の置換もしくは無置換のヘテロアリール基である1に記載の光電変換素子用材料。
3.有機太陽電池材料である1又は2に記載の光電変換素子用材料。
4.上記1又は2に記載の光電変換素子用材料を含む光電変換素子。
5.有機太陽電池である4記載の光電変換素子。
6.上記4又は5に記載の光電変換素子を有する装置。 According to the present invention, the following photoelectric conversion element material is provided.
1. The material for photoelectric conversion elements which contains the amine compound represented by following formula (1) individually or as a component of a mixture.
Figure 2008166558
(Wherein X is oxygen, sulfur or selenium, Ar 1 to Ar 4 are each independently a C 6 to C 40 substituted or unsubstituted aryl group, C 3 to C 40 substituted or unsubstituted hetero Each of R 1 to R 10 independently represents hydrogen, halogen, a C 1 to C 40 substituted or unsubstituted alkyl group, a C 2 to C 40 substituted or unsubstituted alkenyl group, or C 1 to R 10 . C 40 substituted or unsubstituted alkoxy group, C 6 to C 40 substituted or unsubstituted aryloxy group, C 1 to C 40 substituted or unsubstituted alkylthio group, C 6 to C 40 substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted heteroaryl group C 3 ~C 40, R 1 ~R 10 mAY bonded to each other to form a ring .n, p, q are each independently 1 to 6 of an integer.)
2. X is sulfur, and R 1 to R 10 are each independently hydrogen, halogen, a C 1 to C 40 substituted or unsubstituted alkyl group, a C 6 to C 40 substituted or unsubstituted aryl group, or 2. The material for a photoelectric conversion element according to 1, which is a C 3 to C 40 substituted or unsubstituted heteroaryl group.
3. The material for photoelectric conversion elements according to 1 or 2, which is an organic solar cell material.
4). A photoelectric conversion element comprising the photoelectric conversion element material according to 1 or 2 above.
5. 5. The photoelectric conversion element according to 4, which is an organic solar cell.
6). 6. An apparatus having the photoelectric conversion element as described in 4 or 5 above.

本発明の光電変換素子用材料を用いることで、高効率の変換特性を示す光電変換素子が得られる。   By using the photoelectric conversion element material of the present invention, a photoelectric conversion element exhibiting highly efficient conversion characteristics can be obtained.

本発明の光電変換素子用材料は、下記式(1)で表されるアミン化合物を単独で、又は混合物の成分として含有する。

Figure 2008166558
The material for a photoelectric conversion element of the present invention contains an amine compound represented by the following formula (1) alone or as a component of a mixture.
Figure 2008166558

ここで、Xは酸素(O)、硫黄(S)、セレン(Se)であり、Ar〜ArはC〜C40の置換もしくは無置換のアリール基、C〜C40の置換もしくは無置換のヘテロアリール基であり、R〜R10はそれぞれ独立に、水素、ハロゲン、C〜C40の置換もしくは無置換のアルキル基、C〜C40の置換もしくは無置換のアルケニル基、C〜C40の置換もしくは無置換のアルコキシ基、C〜C40の置換もしくは無置換のアリールオキシ基、C〜C40の置換もしくは無置換のアルキルチオ基、C〜C40の置換もしくは無置換のアリール基、C〜C40の置換もしくは無置換のヘテロアリール基であり、R〜R10は互いに結合して環を形成しても良い。n、p、qはそれぞれ独立に1〜6の整数である。 Here, X is oxygen (O), sulfur (S), or selenium (Se), and Ar 1 to Ar 4 are C 6 to C 40 substituted or unsubstituted aryl groups, C 3 to C 40 substituted or An unsubstituted heteroaryl group, wherein R 1 to R 10 are each independently hydrogen, halogen, a C 1 to C 40 substituted or unsubstituted alkyl group, or a C 2 to C 40 substituted or unsubstituted alkenyl group. C 1 -C 40 substituted or unsubstituted alkoxy group, C 6 -C 40 substituted or unsubstituted aryloxy group, C 1 -C 40 substituted or unsubstituted alkylthio group, C 6 -C 40 A substituted or unsubstituted aryl group or a C 3 -C 40 substituted or unsubstituted heteroaryl group, R 1 to R 10 may be bonded to each other to form a ring; n, p, and q are each independently an integer of 1 to 6.

上記構造においてXは酸素、硫黄又はセレンであり、好ましくは、硫黄又はセレンであり、より好ましくは硫黄である。   In the above structure, X is oxygen, sulfur or selenium, preferably sulfur or selenium, more preferably sulfur.

Ar〜Arが示すC〜C40の置換もしくは無置換のアリール基は、直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよく、それらの具体例としては、フェニル、2−トリル、4−トリル、4−トリフルオロメチルフェニル、4−メトキシフェニル、4−シアノフェニル、2−ビフェニリル、3−ビフェニリル、4−ビフェニリル、ターフェニリル、3,5−ジフェニルフェニル、3,4−ジフェニルフェニル、ペンタフェニルフェニル、4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル、4−(1,2,2−トリフェニルビニル)フェニル、フルオレニル、1−ナフチル、2−ナフチル、9−アントリル、2−アントリル、9−フェナントリル、1−ピレニル、クリセニル、ナフタセニル、コロニル等が挙げられる。好ましくは、フェニル、4−ビフェニリル、1−ナフチル、2−ナフチル、9−フェナントリル等である。 The substituted or unsubstituted aryl group of C 6 to C 40 represented by Ar 1 to Ar 4 may be linear, branched or cyclic, and specific examples thereof include phenyl, 2-tolyl, 4-tolyl, 4-trifluoromethylphenyl, 4-methoxyphenyl, 4-cyanophenyl, 2-biphenylyl, 3-biphenylyl, 4-biphenylyl, terphenylyl, 3,5-diphenylphenyl, 3,4-diphenylphenyl, penta Phenylphenyl, 4- (2,2-diphenylvinyl) phenyl, 4- (1,2,2-triphenylvinyl) phenyl, fluorenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, 9-anthryl, 2-anthryl, 9- Examples include phenanthryl, 1-pyrenyl, chrycenyl, naphthacenyl, coronyl and the like. Preferred are phenyl, 4-biphenylyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, 9-phenanthryl and the like.

Ar〜Arが示すC〜C40の置換もしくは無置換のヘテロアリール基は、直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよく、それらの具体例としては、フラン、チオフェン、ピロール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、ピラゾール、ベンズピラゾール、トリアゾール、オキサジアゾール、ピリジン、ピラジン、トリアジン、キノリン、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、カルバゾール等が挙げられる。好ましくは、フラン、チオフェン、ピリジン等である。 The substituted or unsubstituted heteroaryl group of C 3 to C 40 represented by Ar 1 to Ar 4 may be linear, branched or cyclic, and specific examples thereof include furan, thiophene, and pyrrole. Imidazole, benzimidazole, pyrazole, benzpyrazole, triazole, oxadiazole, pyridine, pyrazine, triazine, quinoline, benzofuran, dibenzofuran, benzothiophene, dibenzothiophene, carbazole and the like. Preferred are furan, thiophene, pyridine and the like.

〜R10が示すC〜C40の置換もしくは無置換のアルキル基は、直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよく、それらの具体例としては、メチル、エチル、1−プロピル、2−プロピル、1−ブチル、2−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル、2−エチルヘキシル、3,7−ジメチルオクチル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、1−アダマンチル、2−アダマンチル、ノルボルニル、トリフルオロメチル、トリクロロメチル、ベンジル、α,α−ジメチルベンジル、2−フェニルエチル、1−フェニルエチル等が挙げられる。好ましくは、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、tert−ブチル、シクロヘキシル等である。 A substituted or unsubstituted alkyl group of C 1 -C 40 where R 1 to R 10 represents may be either linear, branched or cyclic, as their specific examples, methyl, ethyl, 1- Propyl, 2-propyl, 1-butyl, 2-butyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, octyl, decyl, dodecyl, 2-ethylhexyl, 3,7-dimethyloctyl, cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 1-adamantyl, 2-adamantyl, norbornyl, trifluoromethyl, trichloromethyl, benzyl, α, α-dimethylbenzyl, 2-phenylethyl, 1-phenylethyl and the like can be mentioned. Preferred are methyl, ethyl, propyl, isopropyl, tert-butyl, cyclohexyl and the like.

〜R10が示すC〜C40の置換もしくは無置換のアルケニル基は、直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよく、それらの具体例としては、ビニル、プロペニル、ブテニル、オレイル、エイコサペンタエニル、ドコサヘキサエニル、2,2−ジフェニルビニル、1,2,2−トリフェニルビニル、2−フェニル−2−プロペニル等が挙げられる。好ましくは、ビニル、2,2−ジフェニルビニル等である。 The C 2 to C 40 substituted or unsubstituted alkenyl group represented by R 1 to R 10 may be linear, branched or cyclic, and specific examples thereof include vinyl, propenyl, butenyl, Examples include oleyl, eicosapentaenyl, docosahexaenyl, 2,2-diphenylvinyl, 1,2,2-triphenylvinyl, 2-phenyl-2-propenyl and the like. Preferred are vinyl, 2,2-diphenylvinyl and the like.

〜R10が示すC〜C40の置換もしくは無置換のアルコキシ基は、直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよく、それらの具体例としては、メトキシ、エトキシ、1−プロピルオキシ、2−プロピルオキシ、1−ブチルオキシ、2−ブチルオキシ、sec−ブチルオキシ、tert−ブチルオキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、オクチルオキシ、デシルオキシ、ドデシルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ、3,7−ジメチルオクチルオキシ、シクロプロピルオキシ、シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ、1−アダマンチルオキシ、2−アダマンチルオキシ、ノルボルニルオキシ、トリフルオロメトキシ、ベンジロキシ、α,α−ジメチルベンジロキシ、2−フェニルエトキシ、1−フェニルエトキシ等が挙げられる。好ましくは、メトキシ、エトキシ、ter−ブチルオキシ等である。 The substituted or unsubstituted alkoxy group of C 1 to C 40 represented by R 1 to R 10 may be linear, branched or cyclic, and specific examples thereof include methoxy, ethoxy, 1- Propyloxy, 2-propyloxy, 1-butyloxy, 2-butyloxy, sec-butyloxy, tert-butyloxy, pentyloxy, hexyloxy, octyloxy, decyloxy, dodecyloxy, 2-ethylhexyloxy, 3,7-dimethyloctyloxy , Cyclopropyloxy, cyclopentyloxy, cyclohexyloxy, 1-adamantyloxy, 2-adamantyloxy, norbornyloxy, trifluoromethoxy, benzyloxy, α, α-dimethylbenzyloxy, 2-phenylethoxy, 1-phenylethoxy, etc. Raised It is done. Preferred are methoxy, ethoxy, ter-butyloxy and the like.

〜R10が示すC〜C40の置換もしくは無置換のアリールオキシ基は、直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよく、それらの具体例としては、前記アリール基が酸素を介して結合した置換基が挙げられる。好ましくは、フェノキシ、ナフトキシ、フェナントリルオキシ等である。 The substituted or unsubstituted aryloxy group of C 6 to C 40 represented by R 1 to R 10 may be linear, branched or cyclic, and as specific examples thereof, the aryl group is oxygen The substituent couple | bonded through this is mentioned. Preferred are phenoxy, naphthoxy, phenanthryloxy and the like.

〜R10が示すC〜C40の置換もしくは無置換のアルキルチオ基は、直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよく、それらの具体例としては、メチルチオ、エチルチオ、1−プロピルチオ、2−プロピルチオ、1−ブチルチオ、2−ブチルチオ、sec−ブチルチオ、tert−ブチルチオ、ペンチルチオ、ヘキシルチオ、オクチルチオ、デシルチオ、ドデシルチオ、2−エチルヘキシルチオ、3,7−ジメチルオクチルチオ、シクロプロピルチオ、シクロペンチルチオ、シクロヘキシルチオ、1−アダマンチルチオ、2−アダマンチルチオ、ノルボルニルチオ、トリフルオロメチルチオ、ベンジルチオ、α,α−ジメチルベンジルチオ、2−フェニルエチルチオ、1−フェニルチルチオ等が挙げられる。好ましくは、メチルチオ、エチルチオ、ter−ブチルチオ等である。 A substituted or unsubstituted alkylthio group C 1 -C 40 where R 1 to R 10 represents may be either linear, branched or cyclic, as their specific examples, methylthio, ethylthio, 1- Propylthio, 2-propylthio, 1-butylthio, 2-butylthio, sec-butylthio, tert-butylthio, pentylthio, hexylthio, octylthio, decylthio, dodecylthio, 2-ethylhexylthio, 3,7-dimethyloctylthio, cyclopropylthio, cyclopentyl Examples include thio, cyclohexylthio, 1-adamantylthio, 2-adamantylthio, norbornylthio, trifluoromethylthio, benzylthio, α, α-dimethylbenzylthio, 2-phenylethylthio, 1-phenylylthio and the like. Preferred are methylthio, ethylthio, ter-butylthio and the like.

〜R10のC〜C40の置換もしくは無置換のアリール基は、直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよく、それらの具体例としては、フェニル、2−トリル、4−トリル、4−トリフルオロメチルフェニル、4−メトキシフェニル、4−シアノフェニル、2−ビフェニリル、3−ビフェニリル、4−ビフェニリル、ターフェニリル、3,5−ジフェニルフェニル、3,4−ジフェニルフェニル、ペンタフェニルフェニル、4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル、4−(1,2,2−トリフェニルビニル)フェニル、フルオレニル、1−ナフチル、2−ナフチル、9−アントリル、2−アントリル、9−フェナントリル、1−ピレニル、クリセニル、ナフタセニル、コロニル等が挙げられる。好ましくは、フェニル、4−ビフェニリル、1−ナフチル、2−ナフチル、9−フェナントリル等である。 The C 6 -C 40 substituted or unsubstituted aryl group of R 1 to R 10 may be linear, branched or cyclic, and specific examples thereof include phenyl, 2-tolyl, 4 -Tolyl, 4-trifluoromethylphenyl, 4-methoxyphenyl, 4-cyanophenyl, 2-biphenylyl, 3-biphenylyl, 4-biphenylyl, terphenylyl, 3,5-diphenylphenyl, 3,4-diphenylphenyl, pentaphenyl Phenyl, 4- (2,2-diphenylvinyl) phenyl, 4- (1,2,2-triphenylvinyl) phenyl, fluorenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, 9-anthryl, 2-anthryl, 9-phenanthryl , 1-pyrenyl, chrycenyl, naphthacenyl, coronyl and the like. Preferred are phenyl, 4-biphenylyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, 9-phenanthryl and the like.

〜R10が示すC〜C40の置換もしくは無置換のヘテロアリール基は、直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよく、それらの具体例としては、フラン、チオフェン、ピロール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、ピラゾール、ベンズピラゾール、トリアゾール、オキサジアゾール、ピリジン、ピラジン、トリアジン、キノリン、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、カルバゾール等が挙げられる。好ましくは、フラン、チオフェン、ピリジン等である。 The C 3 to C 40 substituted or unsubstituted heteroaryl group represented by R 1 to R 10 may be linear, branched or cyclic, and specific examples thereof include furan, thiophene, and pyrrole. Imidazole, benzimidazole, pyrazole, benzpyrazole, triazole, oxadiazole, pyridine, pyrazine, triazine, quinoline, benzofuran, dibenzofuran, benzothiophene, dibenzothiophene, carbazole and the like. Preferred are furan, thiophene, pyridine and the like.

上述したR〜R10のうち、水素、ハロゲン、C〜C40の置換もしくは無置換のアルキル基、C〜C40の置換もしくは無置換のアリール基、又はC〜C40の置換もしくは無置換のヘテロアリール基が好ましい。 Among R 1 to R 10 described above, hydrogen, halogen, C 1 to C 40 substituted or unsubstituted alkyl group, C 6 to C 40 substituted or unsubstituted aryl group, or C 3 to C 40 substitution Or an unsubstituted heteroaryl group is preferable.

n、p、qはそれぞれ独立に1〜6の整数であり、アリーレンユニットを増やすと可視吸収、キャリア移動度等の太陽電池特性は向上するが、逆に溶媒等に対する溶解性が低下し、精製等取り扱いが困難になるので、1〜4が好ましい。
尚、上記n、p、qが2以上であるとき、複数ある各R〜R10はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
n, p, and q are each independently an integer of 1 to 6, and increasing the number of arylene units improves the solar cell characteristics such as visible absorption and carrier mobility, but conversely, the solubility in a solvent or the like decreases, and purification Since 1 handling becomes difficult, 1-4 are preferable.
When n, p, and q are 2 or more, the plurality of R 1 to R 10 may be the same as or different from each other.

上記式(1)の好適例を以下に示す。

Figure 2008166558
(式中、Meはメチル基を示す。) A preferred example of the above formula (1) is shown below.
Figure 2008166558
(In the formula, Me represents a methyl group.)

本発明の光電変換素子用材料では、アミン化合物にチオフェン等のヘテロ環を導入することによって、可視吸収及び正孔移動度等の特性が向上している。従って、光電変換素子に用いた場合、高い光電変換効率が得られる。
また、アミンユニットとチオフェンユニットをフェニレン等で分離することにより、熱安定性が向上し、昇華精製等により安定に高純度化することができる。
In the material for a photoelectric conversion element of the present invention, characteristics such as visible absorption and hole mobility are improved by introducing a heterocycle such as thiophene into an amine compound. Therefore, when used for a photoelectric conversion element, high photoelectric conversion efficiency is obtained.
Moreover, by separating the amine unit and the thiophene unit with phenylene or the like, the thermal stability is improved, and it can be highly purified by sublimation purification or the like.

次に、式(1)のアミン化合物の代表的な合成方法について説明する。
第一の方法はニッケルやパラジウム等の遷移金属を用いたクロスカップリングを利用するもので、C−C結合生成を行なう位置により2種類の合成ルートが考えられるが、いずれの合成ルートも取ることができる。下記反応式中、MがMgBr等に代表されるマグネシウム化合物であるものは熊田−玉尾カップリング、ZnCl等に代表される亜鉛化合物であるものは根岸カップリング、SnBu等に代表される錫化合物であるものは小杉−右田−Stilleカップリング、Si(OH)等に代表される珪素化合物であるものは檜山カップリング、B(OH)等に代表される硼素化合物であるものは鈴木−宮浦カップリングと呼ばれるが、いずれの反応も用いることができる。ここで、Halは塩素、臭素、沃素に代表されるハロゲンもしくはトリフルオロメタンスルホニルオキシ基等に代表される擬ハロゲン基を表す。上記反応の中では、原料典型金属化合物の毒性が低いこと、反応の際スクランブリングに起因する不純物の生成が少ないこと、未反応の典型金属化合物が容易に除去できること等から鈴木−宮浦反応が好ましい。さらに触媒として用いる遷移金属は、Pd(PPhやNiCl(dppp)等のようにホスフィン類が配位していることが好ましい。尚、dpppは、1,3−bis(diphenylphosphino)propaneである。

Figure 2008166558
Next, a typical synthesis method of the amine compound of the formula (1) will be described.
The first method uses cross-coupling using transition metals such as nickel and palladium, and there are two possible synthetic routes depending on the position where the C—C bond is formed. Can do. In the following reaction formula, M is a magnesium compound typified by MgBr or the like, a Kumada-Tamao coupling, a zinc compound typified by ZnCl or the like is a Negishi coupling, SnBu 3 or the like tin Those that are compounds are Kosugi-Umeda-Still coupling, those that are silicon compounds typified by Si (OH) 3 etc. are those that are boron compounds typified by Hiyama coupling, B (OH) 2 etc. -Although called Miyaura coupling, any reaction can be used. Here, Hal represents a halogen represented by chlorine, bromine and iodine, or a pseudohalogen group represented by trifluoromethanesulfonyloxy group. Among the above reactions, the Suzuki-Miyaura reaction is preferable because the raw material typical metal compound has low toxicity, the generation of impurities due to scrambling during the reaction is small, and the unreacted typical metal compound can be easily removed. . Further, the transition metal used as the catalyst is preferably coordinated with phosphines such as Pd (PPh 3 ) 4 and NiCl 2 (dppp). Note that dppp is 1,3-bis (diphenylphosphino) propane.
Figure 2008166558

第二の方法はニッケルやパラジウム、銅等の遷移金属を用いてC−N結合生成反応を行なうもので、ニッケルやパラジウムを用いる反応をBuchwald−Hartwig反応、銅を用いるものをUllmann反応と呼ばれるが、いずれの反応も用いることができる。上記反応の中では、反応条件が温和であり、種々の官能基選択性に優れていることから、Buchwald−Hartwig反応が好ましい。また、Ar〜Arを異なる置換基にするときはアミンとハライドの量論比を調整して段階的にアミノ基を導入すればよい。

Figure 2008166558
The second method uses a transition metal such as nickel, palladium, or copper to perform a CN bond formation reaction. A reaction using nickel or palladium is called a Buchwald-Hartwig reaction, and a reaction using copper is called a Ullmann reaction. Any reaction can be used. Among the above reactions, the Buchwald-Hartwig reaction is preferred because the reaction conditions are mild and the various functional group selectivity is excellent. In addition, when Ar 1 to Ar 4 are different substituents, the amino group may be introduced stepwise by adjusting the stoichiometric ratio of amine to halide.
Figure 2008166558

本発明の光電変換素子用材料は、上記式(1)の化合物を単独で、又はこの化合物を含む混合物の状態で、フォトダイオード、撮像素子、太陽電池等の光電変換素子を形成する材料として使用できる。以下、光電変換素子の一例として、有機太陽電池について説明する。   The material for a photoelectric conversion element of the present invention is used as a material for forming a photoelectric conversion element such as a photodiode, an imaging element, a solar cell, etc. alone or in a mixture containing the compound of the above formula (1). it can. Hereinafter, an organic solar cell will be described as an example of the photoelectric conversion element.

本発明における有機太陽電池のセル構造は、一対の電極の間に本発明の光電変換素子用材料を含有する構造であれば特に限定されるものでない。具体的には、安定な絶縁性基板上に下記の構成を有する構造が挙げられる。
(1)下部電極/有機化合物層/上部電極
(2)下部電極/p層/n層/上部電極
(3)下部電極/p層/i層(又はp材料とn材料の混合層)/n層/上部電極
(4)下部電極/p材料とn材料の混合層/上部電極
上記(2)、(3)の構成のp層とn層を置換した構成でもよい。
The cell structure of the organic solar battery in the present invention is not particularly limited as long as it is a structure containing the photoelectric conversion element material of the present invention between a pair of electrodes. Specifically, a structure having the following configuration on a stable insulating substrate can be given.
(1) Lower electrode / organic compound layer / upper electrode (2) Lower electrode / p layer / n layer / upper electrode (3) Lower electrode / p layer / i layer (or a mixed layer of p and n materials) / n Layer / upper electrode (4) Lower electrode / mixed layer of p material and n material / upper electrode A structure in which the p layer and the n layer in the structures (2) and (3) are replaced may be used.

また、必要に応じて、電極と有機層の間にバッファー層を設けてもよい。具体例として、上記構成(2)にバッファー層を設けた場合は下記構造を有する。
(5)下部電極/バッファー層/p層/n層/上部電極
(6)下部電極/p層/n層/バッファー層/上部電極
(7)下部電極/バッファー層/p層/n層/バッファー層/上部電極
Moreover, you may provide a buffer layer between an electrode and an organic layer as needed. As a specific example, when the buffer layer is provided in the above configuration (2), it has the following structure.
(5) Lower electrode / buffer layer / p layer / n layer / upper electrode (6) Lower electrode / p layer / n layer / buffer layer / upper electrode (7) Lower electrode / buffer layer / p layer / n layer / buffer Layer / Top electrode

本発明の光電変換素子用材料は、例えば、有機化合物層、p層、n層、i層、p材料とn材料の混合層、バッファー層に使用できる。
本発明の有機太陽電池では、電池を構成するいずれかの部材に本発明の光電変換素子用材料を含有しておればよく、本発明の光電変換素子用材料を含まない部材や混合材料については、太陽電池で使用される公知の部材を使用することができる。以下、各構成部材について簡単に説明する。
The photoelectric conversion element material of the present invention can be used for, for example, an organic compound layer, a p layer, an n layer, an i layer, a mixed layer of p material and n material, and a buffer layer.
In the organic solar battery of the present invention, any member constituting the battery may contain the photoelectric conversion element material of the present invention. About the member or mixed material not including the photoelectric conversion element material of the present invention Well-known members used in solar cells can be used. Hereinafter, each component will be briefly described.

1.下部電極、上部電極
特に制限はなく、公知の導電性材料を使用できる。例えば、p層と接続する電極としては、錫ドープ酸化インジウム(ITO)や金(Au)、オスミウム(Os),パラジウム(Pd)等の金属が使用でき、n層と接続する電極としては、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、インジウム(In),カルシウム(Ca),白金(Pt)リチウム(Li)等の金属やMg:Ag、Mg:InやAl:Li等の二成分金属系,さらには上記P層と接続する電極例示材料が使用できる。
尚、高効率の光電変換特性を得るためには、太陽電池の少なくとも一方の面は太陽光スペクトルにおいて充分透明にすることが望ましい。透明電極は、公知の導電性材料を使用して、蒸着やスパッタリング等の方法で所定の透光性が確保するように設定する。受光面の電極の光透過率は10%以上とすることが望ましい。一対の電極構成の好ましい構成は、電極部の一方が仕事関数の大きな金属を含み、他方は仕事関数の小さな金属を含んでいるように構成することである。
1. Lower electrode, upper electrode There is no particular limitation, and a known conductive material can be used. For example, a metal such as tin-doped indium oxide (ITO), gold (Au), osmium (Os), palladium (Pd) can be used as the electrode connected to the p layer, and silver as the electrode connected to the n layer. Metals such as (Ag), aluminum (Al), indium (In), calcium (Ca), platinum (Pt) lithium (Li) and the like, and binary metal systems such as Mg: Ag, Mg: In and Al: Li, Can use the electrode exemplified material connected to the P layer.
In order to obtain highly efficient photoelectric conversion characteristics, it is desirable that at least one surface of the solar cell be sufficiently transparent in the sunlight spectrum. The transparent electrode is set using a known conductive material so that predetermined translucency is ensured by a method such as vapor deposition or sputtering. The light transmittance of the electrode on the light receiving surface is preferably 10% or more. A preferable configuration of the pair of electrode configurations is that one of the electrode portions includes a metal having a high work function and the other includes a metal having a low work function.

2.有機化合物層
p層、p材料とn材料の混合層又はn層のいずれかであり、有機物による単層構成である。具体的には、下部電極/上記式(1)の化合物の単独層/上部電極や、下部電極/式(1)の化合物と、後述するn層材料又はp層材料の混合層/上部電極等の構成が挙げられる。
2. Organic compound layer A p-layer, a mixed layer of p-material and n-material, or an n-layer, and has a single-layer structure made of an organic substance. Specifically, lower electrode / single layer / upper electrode of compound of formula (1) above, lower electrode / compound of formula (1) and mixed layer / upper electrode of n layer material or p layer material described later / upper electrode, etc. The structure is mentioned.

3.p層、n層、i層
本発明の材料をp層に用いるときは、n層は特に限定されないが、電子受容体としての機能を有する化合物が好ましい。例えば有機化合物であれば、C60等のフラーレン誘導体、カーボンナノチューブ、ペリレン誘導体、多環キノン、キナクリドン等、高分子系ではCN−ポリ(フェニレン−ビニレン)、MEH−CN−PPV、−CN基又はCF基含有ポリマー、それらの−CF置換ポリマー、ポリ(フルオレン)誘導体、の材料を挙げることができる。中でも、電子の移動度が高い材料であることが好ましい。さらに、好ましくは、電子親和力が小さい方が好ましい。このように電子親和力の小さい材料をn層として組み合わせることで充分な開放端電圧を実現することができる。
3. p layer, n layer, i layer When the material of the present invention is used for the p layer, the n layer is not particularly limited, but a compound having a function as an electron acceptor is preferable. For example, if the organic compound, fullerene derivatives such as C 60, carbon nanotube, perylene derivatives, polycyclic quinone, quinacridone, the polymeric CN- poly (phenylene - vinylene), MEH-CN-PPV, -CN group or Mention may be made of materials of CF 3 group-containing polymers, their -CF 3 substituted polymers, poly (fluorene) derivatives. Among these, a material having high electron mobility is preferable. Furthermore, it is preferable that the electron affinity is smaller. Thus, a sufficient open-circuit voltage can be realized by combining materials having a small electron affinity as the n layer.

また、無機化合物であれば、n型特性の無機半導体化合物を挙げることができる。具体的には、n−Si、GaAs、CdS、PbS、CdSe、InP、Nb,WO,Fe等のドーピング半導体及び化合物半導体、また、二酸化チタン(TiO)、一酸化チタン(TiO)、三酸化二チタン(Ti)等の酸化チタン、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)等の導電性酸化物が挙げられ、これらのうちの1種又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。好ましくは、酸化チタン、特に、二酸化チタンを用いるのが好ましい。 Moreover, if it is an inorganic compound, the inorganic semiconductor compound of an n-type characteristic can be mentioned. Specifically, doped semiconductors and compound semiconductors such as n-Si, GaAs, CdS, PbS, CdSe, InP, Nb 2 O 5 , WO 3 , Fe 2 O 3 , titanium dioxide (TiO 2 ), monoxide Examples include titanium oxide such as titanium (TiO) and dititanium trioxide (Ti 2 O 3 ), and conductive oxides such as zinc oxide (ZnO) and tin oxide (SnO 2 ). You may use combining more than a seed. It is preferable to use titanium oxide, particularly titanium dioxide.

本発明の材料をn層に用いるときは、p層は特に限定されないが、正孔受容体としての機能を有する化合物が好ましい。例えば有機化合物であれば、N,N’−ビス(3−トリル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(mTPD)、N,N’−ジナフチル−N,N’−ジフェニルベンジジン(NPD)、4,4’,4’’−トリス(フェニル−3−トリルアミノ)トリフェニルアミン(MTDATA)等に代表されるアミン化合物、フタロシアニン(Pc)、銅フタロシアニン(CuPc)、亜鉛フタロシアニン(ZnPc)、チタニルフタロシアニン(TiOPc)等のフタロシアニン類、オクタエチルポルフィリン(OEP)、白金オクタエチルポルフィリン(PtOEP)、亜鉛テトラフェニルポルフィリン(ZnTPP)等に代表されるポルフィリン類、高分子化合物であれば、ポリヘキシルチオフェン(P3HT)、メトキシエチルヘキシロキシフェニレンビニレン(MEHPPV)等の主鎖型共役高分子類、ポリビニルカルバゾール等に代表される側鎖型高分子類等が挙げられる。   When the material of the present invention is used for the n layer, the p layer is not particularly limited, but a compound having a function as a hole acceptor is preferable. For example, in the case of an organic compound, N, N′-bis (3-tolyl) -N, N′-diphenylbenzidine (mTPD), N, N′-dinaphthyl-N, N′-diphenylbenzidine (NPD), 4, Amine compounds represented by 4 ′, 4 ″ -tris (phenyl-3-tolylamino) triphenylamine (MTDATA), etc., phthalocyanine (Pc), copper phthalocyanine (CuPc), zinc phthalocyanine (ZnPc), titanyl phthalocyanine (TiOPc) ), Phthalocyanines such as octaethylporphyrin (OEP), platinum octaethylporphyrin (PtOEP), zinc tetraphenylporphyrin (ZnTPP) and the like, and polymer compounds such as polyhexylthiophene (P3HT), Methoxyethylhexyloxyphe Vinylene (MEHPPV) main chain type conjugated polymers such as side chain type polymers such as represented by polyvinyl carbazole, and the like.

本発明の材料をi層として用いるときは、上記p層化合物もしくはn層化合物と混合してi層を形成しても良いが、本発明化合物を単独でi層として用いることもできる。その場合のp層もしくはn層は、上記例示化合物のいずれも用いることができる。   When the material of the present invention is used as an i layer, the i layer may be formed by mixing with the p layer compound or the n layer compound, but the compound of the present invention can also be used alone as an i layer. In this case, any of the above exemplary compounds can be used for the p layer or the n layer.

4.バッファー層
一般に、有機太陽電池セルは総膜厚が薄いことが多く、そのため上部電極と下部電極が短絡し、セル作製の歩留まりが低下することが多い。このような場合には、バッファー層を積層することによってこれを防止することが好ましい。
バッファー層に好ましい化合物としては、膜厚を厚くしても短絡電流が低下しないようにキャリア移動度が充分に高い化合物が好ましい。例えば、低分子化合物であれば下記に示すNTCDAに代表される芳香族環状酸無水物等が挙げられ、高分子化合物であればポリ(3,4−エチレンジオキシ)チオフェン:ポリスチレンスルホネート(PEDOT:PSS)、ポリアニリン:カンファースルホン酸(PANI:CSA)等に代表される公知の導電性高分子等が挙げられる。

Figure 2008166558
4). Buffer layer In general, the total thickness of organic solar cells is often small, so the upper electrode and the lower electrode are short-circuited, and the yield of cell fabrication often decreases. In such a case, it is preferable to prevent this by laminating a buffer layer.
As a preferable compound for the buffer layer, a compound having sufficiently high carrier mobility is preferable so that the short-circuit current does not decrease even when the film thickness is increased. For example, if it is a low molecular compound, the aromatic cyclic acid anhydride represented by NTCDA shown below etc. will be mentioned, and if it is a high molecular compound, poly (3,4-ethylenedioxy) thiophene: polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS), polyaniline: camphorsulfonic acid (PANI: CSA), and other known conductive polymers.
Figure 2008166558

また、バッファー層には、励起子が電極まで拡散して失活してしまうのを防止する役割を持たせることも可能である。このように励起子阻止層としてバッファー層を挿入することは、高効率化のために有効である。励起子阻止層は陽極側、陰極側のいずれにも挿入することができ、両方同時に挿入することも可能である。
励起子阻止層として好ましい材料としては、例えば、有機EL素子用途で公知な正孔障壁層用材料又は電子障壁層用材料等が挙げられる。正孔障壁層として好ましい材料は、イオン化ポテンシャルが充分に大きい化合物であり、電子障壁層として好ましい材料は、電子親和力が充分に小さい化合物である。具体的には、バソクプロイン(BCP)、バソフェナントロリン(BPhen)等が陰極側の正孔障壁層材料として挙げられ、また、Ir(ppz)等が陽極側の電子障壁層材料として挙げられる。

Figure 2008166558
In addition, the buffer layer may have a role of preventing excitons from diffusing to the electrodes and deactivating. Inserting a buffer layer as an exciton blocking layer in this way is effective for increasing efficiency. The exciton blocking layer can be inserted on either the anode side or the cathode side, or both can be inserted simultaneously.
As a preferable material for the exciton blocking layer, for example, a well-known material for a hole barrier layer or a material for an electron barrier layer for use in an organic EL device can be used. A preferable material for the hole blocking layer is a compound having a sufficiently large ionization potential, and a preferable material for the electron blocking layer is a compound having a sufficiently small electron affinity. Specifically, bathocuproin (BCP), bathophenanthroline (BPhen), etc. are mentioned as a cathode side hole barrier layer material, Ir (ppz) 3 etc. are mentioned as an anode side electron barrier layer material.
Figure 2008166558

さらに、バッファー層には、上記n層材料として例示した無機半導体化合物を用いてもよい。また、p型無機半導体化合物としてはCdTe、p−Si、SiC、GaAs、WO等を用いることができる。 Furthermore, you may use the inorganic semiconductor compound illustrated as said n layer material for a buffer layer. As the p-type inorganic semiconductor compound, CdTe, p-Si, SiC, GaAs, WO 3 or the like can be used.

5.基板
基板は、機械的、熱的強度を有し、透明性を有するものが好ましい。例えば、ガラス基板及び透明性樹脂フィルムがある。透明性樹脂フィルムとしては、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタアクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリサルホン、ポリエーテルサルフォン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリビニルフルオライド、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリプロピレン等が挙げられる。
5. Substrate The substrate preferably has mechanical and thermal strength and transparency. For example, there are a glass substrate and a transparent resin film. Transparent resin films include polyethylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polypropylene, polystyrene, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, nylon, polyether ether ketone. , Polysulfone, polyethersulfone, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, polyvinyl fluoride, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, Polyvinylidene fluoride, polyester, polycarbonate, polyurethane, polyimide, polyetherimide, polyimide, polypropylene, etc. It is.

本発明の有機太陽電池の各層の形成は、真空蒸着、スパッタリング、プラズマ、イオンプレーティング等の乾式成膜法やスピンコーティング、ディップコート、キャスティング、ロールコート、フローコーティング、インクジェット等の湿式成膜法のいずれの方法も適用することができる。
膜厚は特に限定されるものではないが、適切な膜厚に設定する必要がある。一般に有機薄膜の励起子拡散長は短いことが知られているため、膜厚が厚すぎると励起子がヘテロ界面に到達する前に失活してしまうため光電変換効率が低くなる。膜厚が薄すぎるとピンホール等が発生してしまうため、充分なダイオード特性が得られないため、変換効率が低下する。通常の膜厚は1nmから10μmの範囲が適しているが、5nmから0.2μmの範囲がさらに好ましい。
The formation of each layer of the organic solar cell of the present invention is performed by a dry film formation method such as vacuum deposition, sputtering, plasma, ion plating, or a wet film formation method such as spin coating, dip coating, casting, roll coating, flow coating, and ink jet. Any of these methods can be applied.
The film thickness is not particularly limited, but must be set to an appropriate film thickness. Since it is generally known that the exciton diffusion length of an organic thin film is short, if the film thickness is too thick, the exciton is deactivated before reaching the heterointerface, resulting in low photoelectric conversion efficiency. If the film thickness is too thin, pinholes and the like are generated, so that sufficient diode characteristics cannot be obtained, resulting in a decrease in conversion efficiency. The normal film thickness is suitably in the range of 1 nm to 10 μm, but more preferably in the range of 5 nm to 0.2 μm.

乾式成膜法の場合、公知の抵抗加熱法が好ましく、混合層の形成には、複数の蒸発源からの同時蒸着による成膜方法が好ましい例として挙げられる。さらに好ましくは、成膜時に基板温度を制御することが挙げられる。   In the case of a dry film forming method, a known resistance heating method is preferable, and a film forming method by simultaneous vapor deposition from a plurality of evaporation sources is given as a preferable example for forming a mixed layer. More preferably, the substrate temperature is controlled during film formation.

湿式成膜法の場合、各層を形成する材料を、適切な溶媒に溶解又は分散させて発光性有機溶液を調整し、薄膜を形成するが、その溶媒はいずれであっても良い。例えば、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、テトラクロロエタン、トリクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロトルエン等のハロゲン系炭化水素系溶媒や、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アニソール等のエーテル系溶媒、メタノールやエタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコール等のアルコール系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ヘキサン、オクタン、デカン、テトラリン等の炭化水素系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル等のエステル系溶媒等が挙げられる。なかでも、炭化水素系溶媒又はエーテル系溶媒が好ましい。また、これらの溶媒は単独で使用しても複数混合して用いてもよい。尚、使用可能な溶媒は、これらに限定されるものではない。   In the case of a wet film forming method, a material for forming each layer is dissolved or dispersed in an appropriate solvent to prepare a luminescent organic solution to form a thin film, and any solvent may be used. For example, halogenated hydrocarbon solvents such as dichloromethane, dichloroethane, chloroform, carbon tetrachloride, tetrachloroethane, trichloroethane, chlorobenzene, dichlorobenzene, chlorotoluene, ether solvents such as dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, anisole, methanol, Alcohol solvents such as ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, cyclohexanol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, ethylene glycol, hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, hexane, octane, decane, tetralin, Examples include ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, and amyl acetate. Of these, hydrocarbon solvents or ether solvents are preferable. These solvents may be used alone or in combination. In addition, the solvent which can be used is not limited to these.

本発明においては、有機太陽電池のいずれの有機薄膜層においても、成膜性向上、膜のピンホール防止等のため適切な樹脂や添加剤を使用しても良い。使用の可能な樹脂としては、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、セルロース等の絶縁性樹脂及びそれらの共重合体、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリシラン等の光導電性樹脂、ポリチオフェン、ポリピロール等の導電性樹脂を挙げられる。
また、添加剤としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤等を挙げられる。
In the present invention, in any organic thin film layer of the organic solar battery, an appropriate resin or additive may be used for improving the film formability and preventing pinholes in the film. Usable resins include polystyrene, polycarbonate, polyarylate, polyester, polyamide, polyurethane, polysulfone, polymethyl methacrylate, polymethyl acrylate, cellulose and other insulating resins and copolymers thereof, poly-N-vinyl. Examples thereof include photoconductive resins such as carbazole and polysilane, and conductive resins such as polythiophene and polypyrrole.
Examples of the additive include an antioxidant, an ultraviolet absorber, and a plasticizer.

さらに、有機太陽電池の、温度、湿度、雰囲気等に対する安定性の向上のために、セルの表面に保護層を設けたり、シリコンオイル、樹脂等によりセル全体を保護することも可能である。   Furthermore, in order to improve the stability of the organic solar cell with respect to temperature, humidity, atmosphere, etc., it is possible to provide a protective layer on the surface of the cell, or to protect the entire cell with silicon oil, resin or the like.

[光電変換素子用材料]
実施例1
下記に示す反応により、化合物(A)を合成した。

Figure 2008166558
[Materials for photoelectric conversion elements]
Example 1
Compound (A) was synthesized by the reaction shown below.
Figure 2008166558

Ar雰囲気下、5,5’−ジブロモ−2,2’−ビチオフェン(2.6g,8.0mmol)、4−ジフェニルアミノフェニルボロン酸(5.1g,18mmol,2.2eq.)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.2g,0.2mmol,1%Pd)を、1,2−ジメトキシエタン(50ml)に溶かし、2Mの炭酸ナトリウム水溶液(5.9g,53mmol,3eq/27ml)を加えて8時間還流した。
反応混合物をろ別し、メタノールで洗浄して黄色固体(2.6g)を得た。また、ろ液を濃縮して得られた固体をカラムクロマトグラフィ(シリカゲル/ヘキサン+25%ジクロロメタン、続いてジクロロメタンのみ)で精製し、橙色固体(3.5g)を得た。
Under Ar atmosphere, 5,5′-dibromo-2,2′-bithiophene (2.6 g, 8.0 mmol), 4-diphenylaminophenylboronic acid (5.1 g, 18 mmol, 2.2 eq.) And tetrakis (tri Phenylphosphine) palladium (0) (0.2 g, 0.2 mmol, 1% Pd) was dissolved in 1,2-dimethoxyethane (50 ml) and 2M aqueous sodium carbonate solution (5.9 g, 53 mmol, 3 eq / 27 ml) And refluxed for 8 hours.
The reaction mixture was filtered off and washed with methanol to give a yellow solid (2.6 g). The solid obtained by concentrating the filtrate was purified by column chromatography (silica gel / hexane + 25% dichloromethane, followed by dichloromethane only) to obtain an orange solid (3.5 g).

得られた固体を合わせて、トルエン(200ml)とヘキサン(50ml)の混合溶媒から再結晶して褐色針状晶として、化合物(A)「5,5’−ビス(4−ジフェニルアミノフェニル)−2,2’−ビチオフェン」(4.2g,80%)を得た。
このようにして得られた固体(2g)を260℃、1.7×10−3Paで8時間昇華精製することにより黄色固体(1.77g)を得た。
この黄色固体の核磁気共鳴測定(HNMR)、電解離脱質量分析(FDMS)、液体クロマトグラフィ(HPLC)の結果を以下に示す。
The obtained solids were combined and recrystallized from a mixed solvent of toluene (200 ml) and hexane (50 ml) to give brown needle-like crystals as compound (A) “5,5′-bis (4-diphenylaminophenyl)- 2,2′-bithiophene ”(4.2 g, 80%) was obtained.
The solid (2 g) thus obtained was purified by sublimation at 260 ° C. and 1.7 × 10 −3 Pa for 8 hours to obtain a yellow solid (1.77 g).
The results of nuclear magnetic resonance measurement ( 1 HNMR), electrolytic detachment mass spectrometry (FDMS), and liquid chromatography (HPLC) of this yellow solid are shown below.

H−NMR(400MHz,CDCl,TMS):7.03−7.08(8H,m),7.12−7.13(12H,m),7.21−7.29(8H,m),7.46(4H,d,J=8Hz)
・FDMS:計算値 C4432=652
実測値 m/z=652 (M,100)
・HPLC:純度99.6% (検出波長254nm:面積%)
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 , TMS): 7.03-7.08 (8H, m), 7.12-7.13 (12H, m), 7.21-7.29 (8H, m), 7.46 (4H, d, J = 8 Hz)
FDMS: calculated value C 44 H 32 N 2 S 2 = 652
Actual value m / z = 652 (M + , 100)
HPLC: purity 99.6% (detection wavelength 254 nm: area%)

また、物性は以下のとおりである。
ガラス転移点(Tg):83℃
最大吸収波長(λmax):418nm
最大蛍光波長(PLmax):495nm(λex=418nm)
イオン化ポテンシャル(Ip):5.25eV(500nW,粉末)
5.42eV(10nW,薄膜)
The physical properties are as follows.
Glass transition point (Tg): 83 ° C
Maximum absorption wavelength (λmax): 418 nm
Maximum fluorescence wavelength (PLmax): 495 nm (λex = 418 nm)
Ionization potential (Ip): 5.25 eV (500 nW, powder)
5.42 eV (10 nW, thin film)

実施例2
下記に示す反応により、化合物(B)を合成した。

Figure 2008166558
Example 2
Compound (B) was synthesized by the reaction shown below.
Figure 2008166558

実施例1において、5,5’−ジブロモ−2,2’−ビチオフェンの代わりに2,5−ジブロモチオフェンを用いた以外は同様にして合成を行い、黄色固体として化合物(B)「2,5−ビス(4−ジフェニルアミノフェニル)チオフェン」(3.2g,68%)を得た。分析結果を以下に示す。
・FDMS:計算値 C4030S=570
実測値 m/z=570(M,100)
・HPLC:純度98.0%(検出波長254nm:面積%)
Synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that 2,5-dibromothiophene was used instead of 5,5′-dibromo-2,2′-bithiophene, and compound (B) “2,5” was obtained as a yellow solid. -Bis (4-diphenylaminophenyl) thiophene "(3.2 g, 68%) was obtained. The analysis results are shown below.
FDMS: calculated value C 40 H 30 N 2 S = 570
Actual measurement value m / z = 570 (M + , 100)
HPLC: purity 98.0% (detection wavelength 254 nm: area%)

[有機太陽電池の作製]
実施例3
25mm×75mm×0.7mm厚のITO透明電極付きガラス基板をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を5分間行なった後、UVオゾン洗浄を30分間実施した。
洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず、下部電極である透明電極ラインが形成されている側の面上に、p層として前記透明電極を覆うように膜厚30nmの上記化合物(A)を抵抗加熱蒸着により、1Å/sで成膜した。
続けて、この化合物(A)膜上にn層として膜厚60nmの下記に示す化合物(N1:フラーレンC60)を抵抗加熱蒸着により1Å/sで成膜した。さらに、連続して上部電極として金属Agを膜厚100nm蒸着させ、有機太陽電池を作製した。面積は0.5cmであった。
[Production of organic solar cells]
Example 3
A glass substrate with an ITO transparent electrode having a thickness of 25 mm × 75 mm × 0.7 mm was subjected to ultrasonic cleaning in isopropyl alcohol for 5 minutes, and then UV ozone cleaning was performed for 30 minutes.
The glass substrate with the transparent electrode line after the cleaning is mounted on the substrate holder of the vacuum evaporation apparatus, and first, the transparent electrode is covered as a p layer on the surface where the transparent electrode line as the lower electrode is formed. The compound (A) having a film thickness of 30 nm was formed at 1 Å / s by resistance heating vapor deposition.
Subsequently, the following compound (N1: fullerene C 60 ) having a film thickness of 60 nm was formed as an n layer on this compound (A) film by resistance heating vapor deposition at 1 Å / s. Furthermore, metal Ag was continuously deposited as an upper electrode to a film thickness of 100 nm to produce an organic solar cell. The area was 0.5 cm 2 .

この有機太陽電池をAM1.5、Pin=100mW/cmの条件下でI−V特性を測定した。測定結果である開放端電圧(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、曲線因子(FF)、変換効率(η)を表1に示す。

Figure 2008166558
The IV characteristics of this organic solar cell were measured under the conditions of AM1.5 and Pin = 100 mW / cm 2 . Table 1 shows open circuit voltage (Voc), short circuit current density (Jsc), fill factor (FF), and conversion efficiency (η), which are measurement results.
Figure 2008166558

実施例4
実施例3の化合物(N1)を下記化合物(N2)へ変更した他は、同様にして有機太陽電池を作製し、評価した。結果を表1に示す。

Figure 2008166558
Example 4
An organic solar cell was prepared and evaluated in the same manner except that the compound (N1) of Example 3 was changed to the following compound (N2). The results are shown in Table 1.
Figure 2008166558

比較例1
化合物(A)の代わりにN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N.N’−ジフェニルベンジジン(下記mTPD)を用いた以外は実施例3と同様にして有機薄膜太陽電池を作製した。この有機太陽電池をAM1.5,Pin=100mW/cmの条件下でI−V特性を測定した。その結果を表1に示す。

Figure 2008166558
Comparative Example 1
Instead of the compound (A), N, N′-bis (3-methylphenyl) -N. An organic thin-film solar cell was produced in the same manner as in Example 3 except that N′-diphenylbenzidine (the following mTPD) was used. This organic solar cell was measured for IV characteristics under the conditions of AM1.5 and Pin = 100 mW / cm 2 . The results are shown in Table 1.
Figure 2008166558

比較例2
比較例1の化合物(N1)を化合物(N2)へ変更した他は、同様にして有機太陽電池を作製し、評価した。結果を表1に示す。
Comparative Example 2
An organic solar cell was prepared and evaluated in the same manner except that the compound (N1) of Comparative Example 1 was changed to the compound (N2). The results are shown in Table 1.

実施例5
実施例3の有機太陽電池の作製において、化合物(A)を実施例2で合成した化合物(B)へ変更した以外は、同様にして有機薄膜太陽電池を作製し、評価した。結果を表1に示す。
Example 5
In the production of the organic solar cell of Example 3, an organic thin film solar cell was similarly produced and evaluated except that the compound (A) was changed to the compound (B) synthesized in Example 2. The results are shown in Table 1.

Figure 2008166558
Figure 2008166558

一般に、太陽電池の光電変換効率(η)は下記式によって表わされる。

Figure 2008166558
Generally, the photoelectric conversion efficiency (η) of a solar cell is represented by the following formula.
Figure 2008166558

式中、Vocは開放端電圧、Jscは短絡電流密度、FFは曲線因子、Pinは入射光エネルギーである。従って、同じPinに対して、Voc、Jsc及びFFがいずれも大きな化合物ほど優れた変換効率を示す。
表1からわかるように、本発明の材料は比較例に比べ、開放端電圧を低下させることなく短絡電流密度及び曲線因子が向上しており、その結果として変換効率が向上し、優れた太陽電池特性を示すことが明らかになった。
In the equation, Voc is an open circuit voltage, Jsc is a short-circuit current density, FF is a fill factor, and Pin is incident light energy. Therefore, for the same Pin, a compound having a larger Voc, Jsc and FF shows better conversion efficiency.
As can be seen from Table 1, the material of the present invention has improved short-circuit current density and fill factor without lowering the open-circuit voltage as compared with the comparative example, resulting in improved conversion efficiency and excellent solar cell. It became clear to show the characteristics.

評価例
実施例3と比較例1で作製した有機太陽電池に、波長334nmの光を照射した。その結果、光電流を観測した。また、実施例3の有機太陽電池は、比較例1の2倍の光電流を生じた。この結果より、本発明の光電変換素子は、紫外線に対しても機能することが確認できる。
Evaluation Example The organic solar battery produced in Example 3 and Comparative Example 1 was irradiated with light having a wavelength of 334 nm. As a result, the photocurrent was observed. Moreover, the organic solar cell of Example 3 produced a photocurrent twice that of Comparative Example 1. From this result, it can be confirmed that the photoelectric conversion element of the present invention also functions against ultraviolet rays.

本発明の光電変換素子用材料は、フォトダイオード、撮像素子、太陽電池等の光電変換素子を形成する材料として使用できる。特に、有機太陽電池に好適に使用できる。
また、本発明の光電変換素子は、光学センサーシステム、撮像装置(例えば、デジタルカメラやデジタルビデオ等の撮像部)、太陽光発電装置等の各種装置に使用できる。
The material for a photoelectric conversion element of the present invention can be used as a material for forming a photoelectric conversion element such as a photodiode, an image sensor, or a solar cell. In particular, it can be suitably used for organic solar cells.
The photoelectric conversion element of the present invention can be used in various devices such as an optical sensor system, an imaging device (for example, an imaging unit such as a digital camera or a digital video), and a solar power generation device.

Claims (6)

下記式(1)で表されるアミン化合物を単独で、又は混合物の成分として含有する光電変換素子用材料。
Figure 2008166558
(式中、Xは酸素、硫黄又はセレンであり、Ar〜Arはそれぞれ独立に、C〜C40の置換もしくは無置換のアリール基、C〜C40の置換もしくは無置換のヘテロアリール基であり、R〜R10はそれぞれ独立に、水素、ハロゲン、C〜C40の置換もしくは無置換のアルキル基、C〜C40の置換もしくは無置換のアルケニル基、C〜C40の置換もしくは無置換のアルコキシ基、C〜C40の置換もしくは無置換のアリールオキシ基、C〜C40の置換もしくは無置換のアルキルチオ基、C〜C40の置換もしくは無置換のアリール基、C〜C40の置換もしくは無置換のヘテロアリール基であり、R〜R10は互いに結合して環を形成しても良い。n、p、qはそれぞれ独立に1〜6の整数である。)
The material for photoelectric conversion elements which contains the amine compound represented by following formula (1) individually or as a component of a mixture.
Figure 2008166558
(Wherein X is oxygen, sulfur or selenium, Ar 1 to Ar 4 are each independently a C 6 to C 40 substituted or unsubstituted aryl group, C 3 to C 40 substituted or unsubstituted hetero Each of R 1 to R 10 independently represents hydrogen, halogen, a C 1 to C 40 substituted or unsubstituted alkyl group, a C 2 to C 40 substituted or unsubstituted alkenyl group, or C 1 to R 10 . C 40 substituted or unsubstituted alkoxy group, C 6 to C 40 substituted or unsubstituted aryloxy group, C 1 to C 40 substituted or unsubstituted alkylthio group, C 6 to C 40 substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted heteroaryl group C 3 ~C 40, R 1 ~R 10 mAY bonded to each other to form a ring .n, p, q are each independently 1 to 6 of an integer.)
前記Xが硫黄であり、R〜R10がそれぞれ独立に、水素、ハロゲン、C〜C40の置換もしくは無置換のアルキル基、C〜C40の置換もしくは無置換のアリール基、又はC〜C40の置換もしくは無置換のヘテロアリール基である請求項1に記載の光電変換素子用材料。 X is sulfur, and R 1 to R 10 are each independently hydrogen, halogen, a C 1 to C 40 substituted or unsubstituted alkyl group, a C 6 to C 40 substituted or unsubstituted aryl group, or The material for a photoelectric conversion element according to claim 1, which is a C 3 to C 40 substituted or unsubstituted heteroaryl group. 有機太陽電池材料である請求項1又は2に記載の光電変換素子用材料。   The material for a photoelectric conversion element according to claim 1, which is an organic solar cell material. 請求項1又は2に記載の光電変換素子用材料を含む光電変換素子。   A photoelectric conversion element comprising the photoelectric conversion element material according to claim 1. 有機太陽電池である請求項4記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 4, which is an organic solar battery. 請求項4又は5に記載の光電変換素子を有する装置。   The apparatus which has a photoelectric conversion element of Claim 4 or 5.
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