BR112020018774B1 - Composição de transporte de carga, filme fino, elemento eletrônico e elemento de conversão fotoelétrica orgânica - Google Patents

Abstract

COMPOSIÇÃO DE TRANSPORTE DE CARGA É fornecida uma composição de transporte de carga que contém: uma substância de transporte de carga compreendendo um derivado de politiofeno representado pela fórmula (1); um tensoativo à base de flúor; nanopartículas de óxido de metal; e um solvente (R1 e R2 são independentemente individualmente um átomo de hidrogênio, um grupo alcoxi tendo 1-40 átomos de carbono, -O-[Z-O]p-Re, um grupo de ácido sulfônico ou similar, ou R1 e R2 se ligam entre si para formar -O-Y-O-. Y é um grupo alquileno tendo 1-40 átomos de carbono, que pode conter uma ligação de éter e que pode ser substituído com um grupo de ácido sulfônico. Z é um grupo alquileno tendo 1-40 átomos de carbono, que pode ser substituído com um átomo de halogênio. P é 1 ou mais, e Re é um átomo de hidrogênio, um grupo alquila tendo 1-40 átomos de carbono ou similares.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se a uma composição de transporte de carga, e mais especificamente a uma composição de transporte de carga adequada para formação de uma camada de coleta de furo em um elemento de conversão fotoelétrica orgânica.

TÉCNICA ANTECEDENTE

[002] Um elemento eletrônico, particularmente um elemento de conversão fotoelétrica orgânica é um dispositivo que converte energia de luz em energia elétrica pelo uso de um semicondutor orgânico e exemplos do mesmo incluem células solares orgânicas.

[003] A célula solar orgânica é um elemento de célula solar no qual uma substância orgânica é usada para uma camada ativa e uma substância de transporte de carga, e uma célula solar sensibilizada por corante desenvolvida por M. Gratzel e uma célula solar de filme fino orgânica desenvolvida por CW Tang são bem conhecidas (documentos não de patente 1 e 2).

[004] Ambas as células são leves e finas e têm características diferentes daquelas de células solares inorgânicas atualmente predominantes em que as células podem ser feitas flexíveis e produzidas através de um processo de rolo a rolo. Portanto, espera-se a forma de um novo mercado.

[005] Entre elas, a célula solar de filme fino orgânica atraiu muita atenção porque a célula tem as características de ser livre de eletrólitos e livre de compostos de metal e foi recentemente reportado ter uma eficiência de conversão fotoelétrica (a seguir, abreviada como PCE) de 10,6% por grupos em UCLA etc. (documento não de patente 3).

[006] Por outro lado, em contraste com um elemento de conversão fotoelétrica no qual um material à base de silício convencional é usado, a célula solar de filme fino orgânica tem características de modo que eficiência de conversão fotoelétrica alta seja apresentada mesmo em baixa iluminância, é possível afinar o elemento e fazer pixels mais finos e é possível também ter as propriedades de um filtro colorido, e portanto a célula solar de filme fino orgânica recebeu atenção não somente como uma célula solar mas também como um sensor ótico como um sensor de imagem (documentos de patente 1 e 2 e documento não de patente 4). A seguir, o “elemento de conversão fotoelétrica orgânica (a seguir, ás vezes mencionado como OPV)” é um termo coletivo que se refere não somente a células solares orgânicas (célula solar sensibilizada por corante e célula solar de filme fino orgânica) mas também sensores óticos e similares.

[007] O elemento de conversão fotoelétrica orgânica inclui uma camada ativa (camada de conversão fotoelétrica), uma camada de coleta de carga (furo ou elétron), eletrodos (ânodo, catodo) e similares.

[008] Entre entres, a camada ativa e a camada de coleta de carga são formadas em geral por um método de evaporação a vácuo, e o método de deposição a vácuo tem problemas em relação à complexidade associada a produções em massa, custos aumentados de aparelhos, eficiência de utilização de material e similares.

[009] A partir desses motivos, um material condutivo orgânico de polímero dispersável em água como PEDOT/PSS pode ser usado como um material de revestimento para uma camada de coleta de furo, porém a dispersão aquosa PEDOT/PSS tem resistência térmica insuficiente além do problema de que defeitos são facilmente gerados em um filme de revestimento e um aparelho de revestimento é facilmente obstruído e corroído devido à propriedade de permitir agregação fácil de conteúdos sólidos. Desse modo, permanecem vários problemas em produção em massa. DOCUMENTOS DO ESTADO DA TÉCNICA DOCUMENTOS DE PATENTES Documento de patente 1: JP-A 2003-234460 Documento de patente 2: JP-A 2008-258474 DOCUMENTOS NÃO-PATENTÁRIOS Documento não de patente 1; Nature, vol. 353, 737-740 (1991) Documento não de patente 2; Appl. Phys. Lett., Vol. 48, 183-185 (1986) Documento não de patente 3; Nature Photonics Vol. 6, 153-161 (2012) Documento não de patente 4; Scientific Reports, Vol. 5: 7708, 1-7 (2015)

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO

[010] A presente invenção foi feita em vista das circunstâncias acima descritas e um objetivo da presente invenção é prover uma composição de transporte de carga que fornece um filme fino adequado como uma camada de coleta de furo de um elemento de conversão fotoelétrica orgânica e excelente em transparência e adesão com a camada ativa e que é particularmente adequado para a preparação de um elemento de conversão fotoelétrica orgânica inversamente em camadas.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[011] Os presentes inventores realizaram estudos extensos para obter o objetivo acima descrito, e como resultado descobriram que um derivado de politiofeno contendo unidades de repetição predeterminadas tem alta capacidade de transporte de furo e tem alta solubilidade em um solvente polar protônico tendo baixa corrosividade para uma camada ativa, como álcool ou água, até o ponto em que uma solução homogênea seja formada e quando um filme fino é formado da solução por uma etapa de revestimento e usado como uma camada de coleta de furo de um elemento OPV, um elemento OPV tendo bom PCE é obtido com alto rendimento; que a adição de uma substância dopante de aceitação de elétrons composta principalmente de ácido Broensted tendo alta potência de oxidação no momento da preparação da solução permite controle do filme fino resultante em um nível HOMO, de modo que é possível coletar eficientemente e transportar furos, e como resultado, um elemento OPV pode ser obtido que tem alto PCE e apresente alta durabilidade; que adição extra de nanopartículas de óxido de metal à solução permite melhora de transparência do filme fino resultante e adesão do filme fino com a camada ativa; e que por adicionar um tensoativo à base de flúor à solução, uma composição de transporte de carga pode ser obtida que é excelente em capacidade de formação de um filme na camada ativa e adequada para preparação de um elemento de conversão fotoelétrica orgânica inversamente em camadas. Desse modo, a presente invenção foi concluída.

[012] Isto é, a presente invenção provê: 1. Uma composição de transporte de carga incluindo: uma substância de transporte de carga incluindo um derivado de politiofeno contendo unidades de repetição representadas pela fórmula (1); um tensoativo à base de flúor; nanopartículas de óxido de metal; e um solvente: [Química 1] Em que R1 e R2 são individualmente independentemente um átomo de hidrogênio, um grupo alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo fluoro alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo alcoxi tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo fluoroalcoxi tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo ariloxi tendo 6 a 20 átomos de carbono, -O-[Z-O]p-Re, ou um grupo de ácido sulfônico ou R1 e R2 são combinados para formar -O-Y-O-, Y é um grupo alquileno tendo 1 a 40 átomos de carbono, opcionalmente contendo uma ligação de éter e opcionalmente substituído com um grupo de ácido sulfônico e Z é um grupo alquileno tendo 1 a 40 átomos de carbono e opcionalmente substituído com um átomo de halogênio, p é 1 ou mais e Re é um átomo de hidrogênio, um grupo alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo fluoro alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, ou um grupo arila tendo 6 a 20 átomos de carbono; 2. A composição de transporte de carga de acordo com 1, em que as nanopartículas de óxido de metal são SiO2; 3. A composição de transporte de carga de acordo com 2, em que SiO2 é sol de sílica; 4. A composição de transporte de carga de acordo com qualquer um de 1 a 3, em que o tensoativo à base de flúor é um tensoativo não iônico à base de flúor; 5. A composição de transporte de carga de acordo com 4, em que o tensoativo não iônico à base de flúor é pelo menos um selecionado dos compostos das seguintes fórmulas (A2) e (B2): [Química 2] RfCOO(CH2CH2O)nH (A2) Rf(CH2CH2O)nH (B2) em que Rf cada representa independentemente um grupo de perfluoroalquila tendo 1 a 40 átomos de carbono e n cada independentemente representa um número inteiro de 1 a 20; 6. A composição de transporte de carga de acordo com qualquer um de 1 a 5, em que R1 é um grupo de ácido sulfônico, R2 é um grupo alcoxi tendo 1 a 40 átomos de carbono ou -O-[Z-O]p-Re, ou R1 e R2 são combinados para formar -O-Y-O- J 7. A composição de transporte de carga de acordo com qualquer um de 1 a 6 incluindo ainda uma substância dopante de aceitação de elétron diferente do derivado de politiofeno contendo unidades de repetição representadas pela fórmula (1); 8. A composição de transporte de carga de acordo com 7, em que a substância dopante de aceitação de elétron é ácido Broensted; 9. A composição de transporte de carga de acordo com 8, em que a substância dopante de aceitação de elétron é um composto de ácido aril sulfônico; 10. A composição de transporte de carga de acordo com qualquer um de 1 a 9, em que o solvente contém um ou mais solventes selecionados de um solvente à base de álcool e água; 11. A composição de transporte de carga de acordo com qualquer um de 1 a 10, em que a composição de transporte de carga é uma para uma camada de coleta de furo de um elemento de conversão fotoelétrica orgânica; 12. A composição de transporte de carga de acordo com 11, em que o elemento de conversão fotoelétrica orgânica é uma célula solar de filme fino orgânica, uma célula solar sensibilizada por corante ou um sensor ótico; 13. Um filme fino obtido a partir da composição de transporte de carga de qualquer um de 1 a 10; 14. O filme fino de acordo com 13, em que o filme fino é uma camada de coleta de furos de um elemento de conversão fotoelétrica orgânica; 15. Um elemento eletrônico incluindo o filme fino de 13 ou 14; 16. O elemento eletrônico de acordo com 15, em que o elemento eletrônico é um elemento de conversão fotoelétrica orgânica; 17. Um elemento de conversão fotoelétrica orgânica incluindo a camada de coleta de furos de 14 e uma camada ativa provida de modo a fazer contato com a camada de coleta de furos; 18. O elemento de conversão fotoelétrica orgânica de acordo com 17, em que a camada ativa contém um derivado de fulereno; 19. O elemento de conversão fotoelétrica orgânica de acordo com 17, em que a camada ativa contém um polímero contendo uma estrutura de tiofeno como uma cadeia principal; 20. O elemento de conversão fotoelétrica orgânica de acordo com 17, em que a camada ativa contém um derivado de fulereno, e um polímero contendo uma estrutura de tiofeno como uma cadeia principal; 21. O elemento de conversão fotoelétrica orgânica de acordo com qualquer um de 17 a 20, que é um elemento de conversão fotoelétrica orgânica inversamente em camadas; 22. O elemento de conversão fotoelétrica orgânica de acordo com qualquer um de 17 a 21, em que o elemento de conversão fotoelétrica orgânica é uma célula solar de filme fino orgânica ou um sensor ótico; 23. O elemento de conversão fotoelétrica orgânica de acordo com 22, que tem uma estrutura de ânodo de topo; 24. Uma composição para uma camada de coleta de furo de um elemento de conversão fotoelétrica orgânica, incluindo: uma substância de transporte de carga incluindo um derivado de politiofeno contendo unidades de repetição representadas pela fórmula (1); nanopartículas de óxido de metal e um solvente; [Química 3] em que R1 e R2 são individualmente independentemente um átomo de hidrogênio, um grupo alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo fluoro alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo alcoxi tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo fluoroalcoxi tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo ariloxi tendo 6 a 20 átomos de carbono, -O-[Z-O]p-Re ou um grupo de ácido sulfônico ou R1 e R2 são combinados para formar -O-Y-O-, Y é um grupo alquileno tendo 1 a 40 átomos de carbono, opcionalmente contendo uma ligação éter e opcionalmente substituído com um grupo de ácido sulfônico e Z é um grupo alquileno tendo 1 a 40 átomos de carbono e opcionalmente substituído com um átomo de halogênio, p é 1 ou mais, e Re é um átomo de hidrogênio, um grupo alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo fluoro alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, ou um grupo arila tendo 6 a 20 átomos de carbono; 25. A composição para uma camada de coleta de furos de um elemento de conversão fotoelétrica orgânica de acordo com 24, incluindo ainda uma substância dopante de aceitação de elétrons diferente do derivado de politiofeno contendo unidades de repetição representado pela fórmula (1); 26. A composição para uma camada de coleta de furos de um elemento de conversão fotoelétrica orgânica de acordo com 24 ou 25, em que as nanopartículas de óxido de metal são SiO2; 27. A composição para uma camada de coleta de furos de um elemento de conversão fotoelétrica orgânica de acordo com 26, em que SiO2 é sol de sílica; 28. A composição para uma camada de coleta de furos de um elemento de conversão fotoelétrica orgânica de acordo com qualquer um de 25 a 27, em que a substância dopante de aceitação de elétrons diferente do derivado de politiofeno contendo unidades de repetição representado pela fórmula (1) é um composto de ácido aril sulfônico; 29. Uma camada de coleta de furos obtida a partir da composição para uma camada de coleta de furos de um elemento de conversão fotoelétrica orgânica em qualquer um de 24 a 28; e 30. Um elemento de conversão fotoelétrica orgânica incluindo a camada de coleta de furos de 29.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[013] A composição de transporte de carga de um elemento de conversão fotoelétrica orgânica de acordo com a presente invenção pode ser produzido pelo uso de uma substância de transporte de carga incluindo um derivado de politiofeno que pode ser obtida em baixo preço no mercado ou convenientemente sintetizado por um método conhecido. Além disso, uma célula solar de filme fino orgânica excelente em PCE pode ser obtida quando um filme fino obtido a partir da composição de transporte de carga é usado como uma camada de coleta de furos. Além disso, o uso da composição de transporte de carga da presente invenção permite a formação de um filme fino de alta uniformidade, e usando o filme fino de alta uniformidade como uma camada de coleta de furos, vazamento de corrente pode ser suprimido para manter baixa a corrente escura de polarização inversa. Portanto, aplicando um filme fino formado da composição de transporte de carga da presente invenção a uma estrutura de elemento similar à célula solar de filme fino orgânica, uma quantidade leve de fótons pode ser convertida em elétrons e detectada. Desse modo, uma camada de coleta de furos obtida da composição também é aplicável a sensores óticos como sensores de imagem de alto desempenho.

[014] Além disso, a substância de transporte de carga incluindo um derivado de politiofeno para uso na presente invenção é excelente em solubilidade em um solvente polar prótico como álcool ou água, e permite que uma composição seja preparada usando um solvente improvável de afetar adversamente as camadas ativas. Além disso, a substância de transporte de carga pode ser facilmente depositada na camada ativa porque contém um tensoativo à base de flúor, e a substância de transporte de carga é excelente em transparência e adesão com a camada ativa porque contém nanopartículas de óxido de metal. Desse modo, a substância de transporte de carga também é adequada para a preparação de célula solar de filme fino orgânica inversamente em camadas.

[015] Além disso, pela adição de uma substância dopante de aceitação de elétrons incluindo ácido Broensted, um elemento OPV pode ser obtido que tem PCE mais alto e apresenta alta durabilidade.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[016] A figura 1 é um gráfico mostrando transmitâncias medidas no Exemplo 4-1 e Exemplo comparativo 4-1.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES

[017] A presente invenção é descrita em mais detalhe abaixo.

[018] A composição de transporte de carga da presente invenção inclui uma substância de transporte de carga incluindo um derivado de politiofeno contendo unidades de repetição representadas pela fórmula (1); um tensoativo baseado em flúor, nanopartículas de óxido de metal e um solvente. [Química 4]

[019] Na fórmula, R1 e R2 são individualmente independentemente um átomo de hidrogênio, um grupo alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo fluoro alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo alcoxi tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo fluoroalcoxi tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo ariloxi tendo 6 a 20 átomos de carbono, -O-[Z-O]p-Re ou um grupo de ácido sulfônico, ou R1 e R2 são combinados para formar -O-Y-O-, Y é um grupo alquileno tendo 1 a 40 átomos de carbono, opcionalmente contendo uma ligação de éter e opcionalmente substituído com um grupo de ácido sulfônico e Z é um grupo alquileno tendo 1 a 40 átomos de carbono e opcionalmente substituído com um átomo de halogênio, p é 1 ou mais e Re é um átomo de hidrogênio, um grupo de alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo fluoro alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, ou um grupo de arila tendo 6 a 20 átomos de carbono.

[020] O grupo alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono pode ser linear, ramificado ou cíclico, e exemplos específicos do mesmo incluem um grupo de metila, um grupo de etila, um grupo n-propila, um grupo de isopropila, um grupo de n-butila, um grupo de isobutila, um grupo de s-butila, um grupo de t-butila, um grupo de n- pentila, um grupo de n-hexila, um grupo de n-heptila, um grupo de n-octila, um grupo de n-nonila, um grupo de n-decila, um grupo de n-undecila, um grupo de n-dodecila, um grupo de n-tridecila, um grupo de n-tetradecila, um grupo de n-pentadecila, um grupo de n-hexadecila, um grupo de n-heptadecila, um grupo de n-octadecila, um grupo de n-nonadecila, um grupo de n-eicosanila, um grupo de beenila, um grupo de triacontila e um grupo de tetracontila. O grupo alquila é preferivelmente um grupo alquila tendo 1 a 18 átomos de carbono, mais preferivelmente um grupo alquila tendo 1 a 8 átomos de carbono.

[021] Os exemplos do grupo fluoro alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono incluem grupos nos quais pelo menos um átomo de hidrogênio é substituído por um átomo de flúor no grupo alquila acima descrito tendo 1 a 40 átomos de carbono. Tais grupos não são particularmente limitados, e exemplos dos mesmos incluem um grupo de difluorometila, um grupo de trifluorometila, um grupo de perfluoropropenila, um grupo de 1H,1H,2H,2H-perfluorooctila, um grupo de perfluoroetila e -CH2CF3.

[022] O grupo alquila no grupo alcoxi tendo 1 a 40 átomos de carbono pode ser linear, ramificado ou cíclico, e exemplos do mesmo incluem um grupo metoxi, um grupo etoxi, um grupo n-propoxi, um grupo i-propoxi, um grupo c-propoxi, um grupo n-butoxi, um grupo i-butoxi, um grupo s-butoxi, um grupo t-butoxi, um grupo n- pentoxi, um grupo n-hexoxi, um grupo n-heptiloxi, um grupo n-octiloxi, um grupo n- noniloxi, um grupo n-deciloxi, um grupo undeciloxi, um grupo n-dodeciloxi, um grupo n-trideciloxi, um grupo n-tetradeciloxi, um grupo n-pentadeciloxi, um grupo n- hexadeciloxi, um grupo n-heptadeciloxi um grupo n-octadeciloxi um grupo n- nonadeciloxi e um grupo n-eicosaniloxi.

[023] O grupo fluoroalcoxi tendo 1 a 40 átomos de carbono não é particularmente limitado, com a condição de que é um grupo alcoxi no qual pelo menos um átomo de hidrogênio em um átomo de carbono é substituído com um átomo de flúor. Os exemplos do mesmo incluem fluorometoxi, difluorometoxi, trifluorometoxi, 1-fluoroetoxi, 2-fluoroetoxi, 1,2-difluoroetoxi, 1,1-difluoroetoxi, 2,2- difluoroetoxi, 1,1,2-trifluoroetoxi, 1,2,2-trifluoroetoxi, 2,2,2-trifluoroetoxi, 1,1,2,2- tetrafluoroetoxi, 1,2,2,2-tetrafluoroetoxi, 1,1,2,2,2-pentafluoroetoxi, 1-fluoropropoxi, 2- fluoropropoxi, 3-fluoropropoxi, 1,1-difluoropropoxi, 1,2-difluoropropoxi, 1,3- difluoropropoxi, 2,2-difluoropropoxi, 2,3-difluoropropoxi, 3,3-difluoropropoxi, 1,1,2- trifluoropropoxi, 1,1,3-trifluoropropoxi, 1,2,3-trifluoropropoxi, 1,3,3-trifluoropropoxi, 2,2,3-trifluoropropoxi, 2,3,3-trifluoropropoxi, 3,3,3-trifluoropropoxi, 1,1,2,2- tetrafluoropropoxi, 1,1,2,3-tetrafluoropropoxi, 1,2,2,3-tetrafluoropropoxi, 1,3,3,3- tetrafluoropropoxi, 2,2,3,3-tetrafluoropropoxi, 2,3,3,3-tetrafluoropropoxi, 1,1,2,2,3- pentafluoropropoxi, 1,2,2,3,3-pentafluoropropoxi, 1,1,3,3,3-pentafluoropropoxi, 1,2,3,3,3-pentafluoropropoxi, 2,2,3,3,3-pentafluoropropoxi e grupos heptafluoropropoxi.

[024] O grupo alquileno tendo 1 a 40 átomos de carbono pode ser linear, ramificado ou cíclico, e exemplos do mesmo incluem, porém não são limitados a, um grupo metileno, um grupo etileno, um grupo propileno, um grupo trimetileno, um grupo tetrametileno, um grupo pentileno, um grupo hexileno, um grupo heptileno, um grupo octileno, um grupo nonileno, um grupo decileno, um grupo undecileno, um grupo dodecileno, um grupo tridecileno, um trupo tetradecileno, um grupo pentadecileno, um grupo hexadecileno, um grupo heptadecileno, um grupo octadecileno, um grupo nonadecileno e um grupo eicosanileno.

[025] Os exemplos do grupo arila tendo 6 a 20 átomos de carbono incluem um grupo fenila, um grupo tolila, um grupo 1-naftila, um grupo 2-naftila, um grupo 1- antrila, um grupo 2-antrila, um grupo 9-antrila, um grupo 1-fenantrila, um grupo 2- fenantrila, um grupo 3-fenantrila, um grupo 4-fenantrila e um grupo 9-fenantrila, e um grupo fenila, um grupo tolila e um grupo naftila são preferíveis.

[026] Os exemplos do grupo ariloxi tendo 6 a 20 átomos de carbono incluem, porém não são limitados a, um grupo fenoxi, um grupo antracenoxi, um grupo naftoxi, um grupo fenantrenoxi e um grupo fluorenoxi.

[027] Os exemplos do átomo de halogênio incluem átomos de flúor, cloro, bromo e iodo.

[028] O derivado de politiofeno contendo unidades de repetição representado pela Fórmula (1) é preferivelmente um no qual R1 e R2 são independentemente um átomo de hidrogênio, um grupo fluoro alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo alcoxi tendo 1 a 40 átomos de carbono, -O[C(RaRb)- C(RcRd)-O]p-Re, -ORf ou um grupo de ácido sulfônico, ou R1 e R2 são combinados para formar -O-Y-O-, Ra a Rd cada representa independentemente um átomo de hidrogênio, um grupo alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo fluoro alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono ou um grupo arila tendo 6 a 20 átomos de carbono. Re é igual ao descrito acima. P é preferivelmente 1, 2 ou 3. Rf é preferivelmente um grupo alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo fluoro alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, ou um grupo arila tendo 6 a 20 átomos de carbono.

[029] Em particular, é preferivelmente que Ra a Rd sejam cada independentemente um átomo de hidrogênio, um grupo alquila tendo 1 a 8 átomos de carbono, um grupo fluoro alquila tendo 1 a 8 átomos de carbono ou um grupo fenila. É preferível que Re e Rf sejam cada independentemente um átomo de hidrogênio, um grupo alquila tendo 1 a 8 átomos de carbono, um grupo fluoro alquila tendo 1 a 8 átomos de carbono, ou um grupo fenila, Re é mais preferivelmente um átomo de hidrogênio, um grupo metila, um grupo propila ou um grupo butila é mais preferível e Rf é mais preferivelmente -CH2CF3.

[030] R1 é preferivelmente um átomo de hidrogênio ou um grupo de ácido sulfônico, mais preferivelmente um grupo de ácido sulfônico. R2 é preferivelmente um grupo alcoxi tendo 1 a 40 átomos de carbono ou -O-[Z-O]p-Re, mais preferivelmente -O[C(RaRb)-C(RcRd)-O]p-Re ou ORf, ainda mais preferivelmente - O[C(RaRb)-C(RcRd)-O]p-Re, ainda mais preferivelmente -O-CH2CH2-O-CH2CH2-O- CH3, -O-CH2CH2-O-CH2CH2-OH ou -O-CH2CH2-OH.

[031] Além disso, é preferível que R1 e R2 sejam combinados para formar - O-Y-O-.

[032] Um aspecto preferido do derivado de politiofeno é, por exemplo, um derivado de politiofeno contendo unidades de repetição no qual R1 é um grupo de ácido sulfônico e R2 não é um grupo de ácido sulfônico.

[033] Um aspecto preferido do derivado de politiofeno é, por exemplo, um derivado de politiofeno contendo unidades de repetição no qual R1 é um grupo de ácido sulfônico e R2 é um grupo alcoxi tendo 1 a 40 átomos de carbono, ou -O-[Z- O]p-Re, ou um derivado de politiofeno contendo unidades de repetição no qual R1 e R2 sejam combinados para formar -O-Y-O-.

[034] Outro aspecto preferido do derivado de politiofeno é, por exemplo, um derivado de politiofeno contendo unidades de repetição no qual R1 é um grupo de ácido sulfônico e R2 é -O[C(RaRb)-C(RcRd)-O]p-Re ou ORf.

[035] Ainda outro aspecto preferido do derivado de politiofeno é, por exemplo, um derivado de politiofeno contendo unidades de repetição no qual R1 é um grupo de ácido sulfônico e R2 é -O[C(RaRb)-C(RcRd)-O]p-Re.

[036] Ainda outro aspecto preferido do derivado de politiofeno é, por exemplo, um derivado de politiofeno contendo unidades de repetição no qual R1 é um grupo de ácido sulfônico e R2 é -O-CH2CH2-O-CH2CH2-O-CH3, -O-CH2CH2-O- CH2CH2-OH ou -O-CH2CH2-OH, ou um derivado de politiofeno contendo unidades de repetição no qual R1 e R2 são grupos representados pela seguinte fórmula (Y1) e/ou fórmula (Y2). [Química 5]

[037] Exemplos preferidos específicos do derivado de politiofeno incluem politiofeno contendo pelo menos uma das unidades de repetição representado pelas seguintes fórmulas (1-1) a (1-5). [Química 6]

[038] Além disso, o derivado de politiofeno não precisa necessariamente ter grupos de ácido sulfônico em todas as unidades de repetição. Portanto, não é necessário que todas as unidades de repetição tenham a mesma estrutura e as unidades de repetição podem conter estruturas diferentes. Os exemplos da estrutura incluem derivados de politiofeno tendo uma estrutura representada pela seguinte fórmula (1a). Na seguinte fórmula, unidades podem ser combinadas aleatoriamente ou como um polímero de blocos. [Química 7].

[039] Na fórmula, a a d representam as razões molares das unidades, respectivamente e atendem as exigências de 0 < a < 1, 0 < b < 1, 0 < a+b < 1, 0 < c < 1, 0 < d < 1 e a+b+c+d = 1.

[040] Além disso, o derivado de politiofeno pode ser um homopolímero ou um copolímero (incluindo copolímeros estatísticos, aleatórios, de gradiente e de blocos). Os exemplos do polímero contendo o monômero A e o monômero B incluem copolímeros de dibloco A-B, copolímeros de tribloco A-B-A e copolímeros de multiblocos (AB)m. O politiofeno pode conter unidades de repetição derivadas de outros tipos de monômeros (por exemplo, tienotiofeno, selenofeno, pirrol, furano, telurofeno, anilina, arilamina, e arileno como fenileno, fenileno vinileno ou fluoreno).

[041] Na presente invenção, o teor das unidades de repetição representadas pela fórmula (1) no derivado de politiofeno é preferivelmente maior que 50% em peso, mais preferivelmente maior que 80% em peso, ainda mais preferivelmente maior que 90% em peso, mais preferivelmente ainda maior que 95% em peso, mais preferivelmente 100% em peso, com base no peso total das unidades de repetição.

[042] Na presente invenção, dependendo da pureza de um composto de monômero de partida usado para polimerização, o polímero formado pode conter unidades de repetição derivadas de impurezas. Na presente invenção, o termo “homopolímero” descrito acima significa um polímero contendo unidades de repetição derivadas de um tipo de monômero, porém o homopolímero pode conter unidades de repetição derivadas de impurezas. Na presente invenção, o derivado de politiofeno é preferivelmente um homopolímero no qual todas as unidades de repetição são basicamente unidades de repetição representadas pela fórmula (1) e o derivado de politiofeno é mais preferivelmente um homopolímero no qual as unidades de repetição representadas por qualquer das fórmulas (1-1) a (1-5).

[043] Na presente invenção, o derivado de politiofeno pode ser usado após ser tratado com um agente redutor.

[044] No derivado de politiofeno, a estrutura química de algumas das unidades de repetição formando o derivado de politiofeno pode ser uma estrutura do tipo oxidação chamada uma “estrutura de quinóide”. O termo “estrutura de quinóide” é usado com relação ao termo “estrutura de benzenoide”, e a última é uma estrutura incluindo um anel aromático, ao passo que a anterior significa uma estrutura na qual uma ligação dupla no anel aromático se move para fora do anel (como resultado, o anel aromático desaparece) levando à formação de duas ligações duplas exocíclicas conjugadas com outras ligações duplas que permanecem no anel. Aqueles versados na técnica podem facilmente entender a relação entre essas duas estruturas a partir da relação entre as estruturas de benzoquinona e hidroquinona. Estruturas quinóides de unidades de repetição em vários polímeros conjugados são bem conhecidas por aqueles versados na técnica. Como exemplo, uma estrutura quinóide correspondendo ás unidades de repetição do derivado de politiofeno representado pela fórmula acima (1) é mostrado na seguinte fórmula (1’). [Química 8]

[045] Na fórmula (1’), R1 e R2 são como definido na fórmula (1).

[046] A estrutura quinóide é gerada por um processo no qual um derivado de politiofeno contendo unidades de repetição representadas pela fórmula (1) é submetido à reação de oxidação por um dopante, isto é, reação de dopagem. A estrutura quinóide forma uma parte de uma estrutura chamada uma “Estrutura polaron” ou “estrutura bipolaron” que transmite capacidade de transporte de carga para o politiofeno. Essas estruturas são conhecidas. Na preparação de um elemento EL orgânico, a introdução da “estrutura polaron” e/ou a “estrutura bipolaron” é essencial. Na realidade, quando um filme fino formado de uma composição de transporte de carga é submetido ao tratamento de cozimento durante preparação de um elemento EL orgânico, a introdução da estrutura é obtida por fazer intencionalmente com que a reação de dopagem ocorra. O motivo pelo qual politiofeno antes da reação de dopagem ocorre inclui uma estrutura de quinóide pode ser que politiofeno é submetido à reação de oxidação não pretendida similar à reação de dopagem em um processo para a produção do politiofeno (particularmente em uma etapa de sulfonação no processo).

[047] Há uma correlação entre a quantidade da estrutura de quinóide contida no politiofeno e a capacidade de dispersão do politiofeno em um solvente orgânico e a capacidade de dispersão tende a diminuir quando a quantidade da estrutura quinóide aumenta. Portanto, a introdução da estrutura quinóide após formação do filme fino a partir da composição de transporte de carga não causa problema, porém se a estrutura quinóide for excessivamente introduzida no politiofeno devido à reação de oxidação não intencional, a produção da composição de transporte de carga pode ser impedida. Politiofeno é conhecido como tendo uma variação em capacidade de dispersão no solvente orgânico e uma das causas pode ser que a quantidade da estrutura quinóide introduzida no politiofeno pela reação de oxidação não intencional varia dependendo de uma diferença entre as condições para a produção de politiofenos respectivos.

[048] Desse modo, quando o politiofeno é submetido a tratamento de redução usando um agente redutor, a quantidade da estrutura quinóide diminui devido à redução para melhorar a capacidade de dispersão no solvente orgânico do politiofeno mesmo se a estrutura quinóide for excessivamente introduzida no politiofeno. Portanto, é possível produzir estavelmente uma composição de transporte de carga que fornece um filme fino excelente em homogeneidade.

[049] O agente redutor a ser usado no tratamento de redução não é particularmente limitado desde que seja capaz de reduzir a estrutura quinóide em uma estrutura do tipo não oxidação. Isto é, a estrutura benzenóide (por exemplo, no derivado de politiofeno contendo unidades de repetição representadas pela fórmula (1), convertendo a estrutura quinóide representada pela fórmula (1’) na estrutura representada pela fórmula (1)) e é preferível usar, por exemplo, água amônia, hidrazina ou similar. A quantidade do agente redutor é preferivelmente 0,1 a 10 partes em peso, mais preferivelmente 0,5 a 2 partes em peso, com base em 100 partes em peso do derivado de politiofeno a ser tratado.

[050] O método e condições para tratamento de redução não são particularmente limitados. Por exemplo, o tratamento pode ser realizado meramente por colocar o derivado de politiofeno em contato com o agente redutor com ou sem um solvente apropriado. Normalmente, o tratamento de redução em condições relativamente brandas como agitação de politiofeno em 28% de água amônia (por exemplo, durante a noite em temperatura ambiente) melhora suficientemente a capacidade de dispersão do politiofeno em um solvente orgânico.

[051] No caso de politiofeno sulfonado, o politiofeno sulfonado pode ser submetido ao tratamento de redução após ser convertido em um sal de amônio correspondente, por exemplo, um sal de trialquil amônio (aducto de amina de politiofeno sulfonado) se necessário.

[052] A capacidade de dispersão do derivado de politiofeno no solvente é alterada pelo tratamento de redução e como resultado, o derivado de politiofeno que não foi dissolvido no sistema de reação no início do tratamento pode ser dissolvido no momento de término do tratamento. Em tal caso, o derivado de politiofeno pode ser recuperado, por exemplo, por um método no qual um solvente orgânico incompatível com o derivado de politiofeno (acetona, álcool de isopropila ou similar no caso de politiofeno sulfonado) é adicionado ao sistema de reação para precipitar o derivado de politiofeno, e a filtração é realizada.

[053] O peso molecular médio ponderal do derivado de politiofeno representado pela fórmula (1) é de preferência aproximadamente 1.000 a aproximadamente 1.000.000, mais preferivelmente de aproximadamente 5.000 a aproximadamente 100.000, ainda mais preferivelmente aproximadamente 10.000 a aproximadamente 50.000. Quando o peso molecular médio ponderal é igual a ou maior que o limite inferior, obtém-se boa condutividade elétrica e quando o peso molecular médio ponderal é igual a ou menor que o limite superior, a solubilidade em um solvente é melhorada. O peso molecular médio ponderal é um valor medido por cromatografia de permeação de gel e calculado em termos de poliestireno.

[054] Na composição da presente invenção, o derivado de politiofeno contendo unidades de repetição representadas pela fórmula (1) pode ser usado individualmente, ou usado na forma de uma combinação de dois ou mais compostos.

[055] O derivado de politiofeno contendo unidades de repetição representadas pela fórmula (1) pode ser um produto comercializado, ou pode ser obtido por executar polimerização através de um método conhecido usando um derivado de tiofeno ou similar como um material de partida. Em qualquer dos casos, é preferível usar um derivado de politiofeno purificado por um método como reprecipitação ou troca de íons. O uso de um derivado de politiofeno purificado permite aperfeiçoamento adicional das características de um elemento OPV incluindo um filme fino obtido a partir de uma composição contendo o composto.

[056] Observe que a sulfonação de polímeros conjugados sulfonados e polímeros conjugados sulfonados (incluindo politiofenos sulfonados) são descritos na Patente US no. 8.017.241 de Seshadri et al.

[057] Além disso, o politiofeno sulfonado é descrito em WO 2008/073149 e WO 2016/171935.

[058] Na célula solar de filme fino orgânica, o potencial de ionização da camada de coleta de furos é preferivelmente um valor próximo ao potencial de ionização de um material semicondutor tipo-p em uma camada ativa. O valor absoluto da diferença entre os potenciais de ionização é preferivelmente 0 a 1 eV, mais preferivelmente 0 a 0.5 eV, ainda mais preferivelmente 0 a 0.2 eV.

[059] Portanto, a composição de transporte de carga da presente invenção pode conter uma substância dopante de aceitação de elétrons para fins de ajustar o potencial de ionização de um filme fino de transporte de carga obtido pelo uso da composição de transporte de carga.

[060] A substância dopante de aceitação de elétron não é particularmente limitada desde que seja solúvel em pelo menos um solvente usado.

[061] Exemplos específicos da substância dopante de aceitação de elétrons incluem ácidos fortes inorgânicos como cloreto de hidrogênio, ácido sulfúrico, ácido nítrico e ácido fosfórico; ácidos Lewis como cloreto de alumínio (III) (AlCl3), tetracloreto de titânio (IV) (TiCl4), tribrometo de boro (BBr3), complexo de éter de trifluoreto de boro (BFa^OEt2). cloreto de ferro (III) (FeCla), cloreto de cobre (II) (CuCl2), pentacloreto de antimônio (V) (SbCl5), pentafluoreto arsênico (V) (AsF5), pentafluoreto de fósforo (PF5) e hexacloroantimonato de tris(4-bromofenil) alumínio (TBPAH); ácidos fortes orgânicos como ácido benzeno sulfônico, ácido tosílico, ácido hidroxi benzeno sulfônico, ácido 5-sulfosalicílico, ácido dodecilbenzeno sulfônico, ácido poliestireno sulfônico, o composto de ácido 1,4-benzodioxano disulfônico descrito em WO 2005/000832, o composto de ácido naftaleno sulfônico descrito em WO 2006/025342, os compostos de ácido aril sulfônico como ácido dinonil naftaleno sulfônico e ácido 1,3,6-naftaleno trissulfônico descrito em JP-A- 2005-108828, e ácido canforsulfônico; Oxidantes orgânicos como 7,7,8,8- tetracianoquinodimetano (TCNQ), 2,3-Dicloro-5,6-diciano-1,4-benzoquinona (DDQ) e iodo; e oxidantes inorgânicos como os compostos de heteropoliácido como ácido fosfomolibdico, ácido fosfotungstico e ácido fosfotungstomolibdico descritos em WO 2010/058777. Esses compostos podem ser usados individualmente ou em combinação de dois ou mais dos mesmos.

[062] Na presente invenção, entre as várias substâncias dopantes de aceitação de elétron, particularmente ácido Broensted que doa H+ é preferível, compostos de ácido aril sulfônico são mais preferíveis, e compostos de ácido poliestireno sulfônico e ácido aril sulfônico representados pela seguinte fórmula (2) são particularmente preferíveis. Compostos de ácido são preferíveis. [Química 9] em que X representa O, A representa um anel de naftaleno ou anel de antraceno, B representa um grupo de perfluorobifenila divalente a tetravalente, 1 representa o número de grupos de ácido sulfônico ligados a, e é um número inteiro atendendo -----, e q representa o número de ligações entre B e X, e é um número inteiro de 2 a 4.

[063] Os exemplos do composto de ácido aril sulfônico que pode ser adequadamente usado na presente Invenção incluem os seguintes compostos (fórmula (2-1)). [Química 10]

[064] Além disso, a composição da presente invenção contém um tensoativo à base de flúor. O tensoativo à base de flúor não é particularmente limitado desde que contenha um átomo de flúor, e pode ser catiônico, aniônico ou não iônico, e um tensoativo não iônico à base de flúor é adequado. Em particular, pelo menos um tensoativo não iônico à base de flúor selecionado dos compostos das seguintes fórmulas (A1) e (B1) é preferível. [Química 11]

[065] Nas fórmulas acima, R representa um grupo orgânico monovalente contendo um átomo de flúor e n representa um número inteiro de 1 a 20.

[066] Exemplos específicos do grupo orgânico incluem grupos alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, grupos arila tendo 6 a 20 átomos de carbono, grupos aralquila tendo 7 a 20 átomos de carbono, e grupos de heteroarila tendo 2 a 20 átomos de carbono.

[067] Exemplos específicos do grupo aralquila tendo 7 a 20 átomos de carbono incluem um grupo benzila, um grupo p-metil fenil metila, um grupo m-metil fenil metila, um grupo o-etil fenil metila, um grupo metil fenil metila, um grupo p-etil fenil metila, um grupo 2-propil fenil metila, um grupo 4-isopropil fenil metila, um grupo 4-isobutil fenil metila e um grupo α-naftil metila.

[068] Exemplos específicos, do grupo heteroarila incluem um grupo 2-tienila, um grupo 3-tienila, um grupo 2-furanila, um grupo 3-furanila, um grupo 2-oxazolila, um grupo 4-oxazolila, um grupo 5-oxazolila, um grupo 3-isooxazolila, um grupo 4- isooxazolila, um grupo 5-isoxazolila, um grupo 2-tiazolila, um grupo 4-tiazolila, um grupo 5-tiazolila, um grupo 3-isotiazolila, um grupo 4-isotiazolila, um grupo 5- isotiazolila, um grupo 2-imidazolila, um grupo 4-imidazolila, um grupo 2-piridila, um grupo 3-piridila, um grupo 4-piridila, um grupo 2-pirazila, um grupo 3-pirazila, um grupo 5-pirazila, um grupo 6-pirazila, um grupo 2-pirimidila, um grupo 4-pirimidila, um grupo 5-pirimidila, um grupo 6-pirimidila, um grupo 3-piridazila, um grupo 4-piridazila, um grupo 5-piridazila, um grupo 6-piridazila, um grupo 1,2,3-triazin-4-ila, um grupo 1,2,3-triazin-5-ila, um grupo 1,2,4-triazin-3-ila, um grupo 1,2,4-triazin-5-ila, um grupo 1,2,4-triazin-6-ila e um grupo 1,3,5-triazin-2-ila.

[069] Além disso, exemplos específicos do grupo alquila e do grupo arila incluem os mesmos com aqueles descritos acima. n não é particularmente limitado desde que seja um número inteiro de 1 a 20, e um número inteiro de 1 a 10 é mais preferível.

[070] Desses, pelo menos um tensoativo não iônico baseado em flúor selecionado entre um éster de polioxietileno perfluoroalquila representado pela seguinte fórmula (A2) e um éter de polioxietileno perfluoroalquila ou álcool de fluorotelômero representado pela fórmula (B2), cada um dos quais tem um grupo perfluoroalquila Rf tendo 1 a 40 átomos de carbono, é preferível. [Química 12] em que n representa o mesmo significado como descrito acima.

[071] Exemplos específicos do grupo de perfluoroalquila tendo 1 a 40 átomos de carbono incluem grupos nos quais todos os átomos de hidrogênio do grupo alquila acima descrito tendo 1 a 40 átomos de carbono são substituídos por átomos de flúor.

[072] O tensoativo à base de flúor para uso na presente invenção pode ser obtido como um produto comercializado.

[073] Os exemplos do produto comercializado incluem, porém não são limitados a, Capstone (marca registrada), FS-10, FS-22, FS-30, FS-31, FS-34, FS- 35, FS-50, FS-51, FS-60, FS-61, FS-63, FS-64, FS-65, FS-66, FS-81, FS-83 e FS- 3100 fabricado por DuPont, Inc.; e NOIGEN FN-1287 fabricado por DKS Co., Ltd.

[074] Em particular, Capstone FS-30, 31, 34, 35 e 3100 e NOIGEN FN-1287, que são tensoativos não iônicos, são preferidos.

[075] Na composição da presente invenção, o teor do tensoativo à base de flúor não é particularmente limitado, e é preferivelmente 0,05 a 10% em peso, mais preferivelmente 0,05 a 5,0% em peso, ainda mais preferivelmente 0,07 a 2,0% em peso, mais preferivelmente ainda 0,10 a 1,0% em peso com base na quantidade total da composição, a partir do ponto de vista de um equilíbrio entre aperfeiçoamento de capacidade de formação de filme na camada ativa e redução de eficiência de conversão fotoelétrica por adição.

[076] Além disso, a composição da presente invenção inclui nanopartículas de um ou mais óxidos de metal. O termo “nanopartículas” significa partículas finas nas quais partículas primárias têm um tamanho médio de partícula na ordem de nanômetros (tipicamente 500 nm ou menos). O termo “nanopartículas de óxido de metal” significa um óxido de metal formado em nanopartículas.

[077] O tamanho de partícula primária das nanopartículas de óxido de metal para uso na presente invenção não é particularmente limitado desde que seja um nanotamanho, e a partir do ponto de vista de aumentar adicionalmente a adesão com a camada ativa, o tamanho de partícula primária é preferivelmente 2 a 150 nm, mais preferivelmente 3 a 100 nm, ainda mais preferivelmente 5 a 50 nm. O tamanho de partícula é um valor medido por um método BET usando uma isoterma de adsorção de nitrogênio.

[078] O metal que forma as nanopartículas de óxido de metal na presente invenção inclui semimetais além de metais em um sentido normal.

[079] O metal em um sentido normal não é particularmente limitado e é preferível usar um ou mais selecionados do grupo que consiste em estanho (Sn), titânio (Ti), alumínio (Al), Zircônio (Zr), zinco (Zn), nióbio (Nb), tântalo (Ta) e W (tungstênio).

[080] Por outro lado, o semimetal significa um elemento tendo propriedades químicas e/ou físicas intermediárias entre um metal e um não metal. A definição universal de semimetais não foi estabelecida e na presente invenção um total de seis elementos: Boro (B), silício (Si), germânio (Ge), arsênico (As), antimônio (Sb) e telúrio (Te) são semimetais. Esses semimetais podem ser usados individualmente ou em combinação de dois ou mais dos mesmos, ou usados em combinação com metais em um sentido normal.

[081] De preferência, as nanopartículas de óxido de metal para uso na presente invenção contêm um óxido de um ou mais metais selecionados entre boro (B), silício (Si), germânio (Ge), arsênico (As), antimônio (Sb), telúrio )Te), estanho (Sn), titânio (Ti), alumínio (Al), Zircônio (Zr), zinco (Zn), nióbio (Nb), tântalo (Ta) e W (tungstênio). Quando o metal é uma combinação de dois ou mais metais, o óxido de metal pode ser uma mistura de óxidos de metais individuais ou um óxido complexo contendo uma pluralidade de metais.

[082] Exemplos específicos do óxido de metal incluem B2O3, B2O, SiO2, SiO, GeO2, GeO, As2O4, As2O3, As2O5, Sb2O3, Sb2O5, TeO2, SnO2, ZrO2, Al2O3 e ZnO, e B2O3, B2O, SiO2, SiO, GeO2, GeO, As2O4, As2O3, As2O5, SnO2, SnO, Sb2O3, TeO2 e misturas dos mesmos são preferíveis, com SiO2 sendo mais preferível.

[083] As nanopartículas de óxido de metal podem conter um ou mais grupos de cobertura orgânica. O grupo de cobertura orgânica pode ser reativa ou não reativa. Os exemplos do grupo de cobertura orgânica reativo incluem grupos de cobertura orgânica que podem ser reticulados por um raio ultravioleta ou um iniciador de radical.

[084] Na composição da presente invenção, a quantidade de composição das nanopartículas de óxido de metal não é particularmente limitada e é preferivelmente 50 a 95% em peso, mais preferivelmente 60 a 95% em peso, mais preferivelmente 80 a 95% em peso, com base na quantidade da substância de transporte de carga, a partir do ponto de vista de apresentar suficientemente adesão com a camada ativa.

[085] Quando a substância de transporte de carga é usada como uma solução ou uma dispersão, a quantidade de adição das nanopartículas de óxido de metal se baseia na quantidade de conteúdos sólidos na substância de transporte de carga.

[086] Em particular, na presente invenção, é preferível usar solução de sílica na qual nanopartículas de SiO2 são dispersas em um meio de dispersão como as nanopartículas de óxido de metal.

[087] A solução de sílica não é particularmente limitada e pode ser apropriadamente selecionada de soluções de sílica conhecidas.

[088] Solução de sílica comercializada tem normalmente a forma de uma dispersão. Os exemplos da solução de sílica comercializada incluem soluções de sílica com nanopartículas de SiO2 dispersas em vários solventes, por exemplo, água, metal, metil etil cetona, metil isobutil cetona, N,N-dimetil acetamida, etileno glicol, isopropanol, metanol, éter de monopropil de etileno glicol, cicloexanona, acetato de etila, tolueno, éter monometil de propileno glicol e acetato.

[089] Em particular, na presente invenção, solução de sílica tendo um solvente de álcool ou água como meio de dispersão é preferível, e solução de sílica tendo um solvente de álcool como um meio de dispersão é mais preferível. O solvente de álcool é preferivelmente um álcool solúvel em água, mais preferivelmente metal, 2-propanol ou etileno glicol.

[090] Exemplos específicos da solução de sílica comercializada incluem, porém não são limitados a, SNOWTEX (marca registrada) ST-O, ST-OS, ST-O-40 e ST-OL fabricado por Nissan Chemical Corporation; SILICADOL 20, 30, 40 e similares fabricado por Nippon Chemical Industrial Co., Ltd.; e Solução de Sílica de Metanol e Solução de organossílica como MA-ST-M, MA-ST-L, IPA-ST, IPA-ST-L, IPA-ST-ZL e EG-ST fabricados por Nissan Chemical Corporation.

[091] A concentração de teor sólido da solução de sílica também não é particularmente limitada e é preferivelmente 5 a 60% em peso, mais preferivelmente 10 a 50% em peso, ainda mais preferivelmente 15 a 30% em peso.

[092] Na composição da presente invenção, a quantidade de composição da solução de sílica não é particularmente limitada e é preferivelmente 50 a 95% em peso, mais preferivelmente 60 a 95% em peso, mais preferivelmente 80 a 95% em peso com base na quantidade da substância de transporte de carga. Na presente invenção, quando a quantidade de composição da solução de sílica está compreendida na faixa acima descrita, alta transparência pode ser obtida e adesão com a camada ativa pode ser suficientemente apresentada.

[093] A quantidade de composição se baseia na quantidade de teores sólidos na substância de transporte de carga similarmente à acima.

[094] Além disso, a composição da presente invenção pode conter um alcoxisilano. Quando um alcoxisilano está contido, é possível melhorar a resistência de solvente e a resistência à água do filme fino resultante, melhorar a propriedade de bloqueio de elétron, e ajustar o nível HOMO e o nível LUMO em valores ótimos para a camada ativa. O alcoxisilano pode ser um material à base de siloxano.

[095] Como o alcoxisilano, qualquer um ou mais de alcoxisilanos entre tetraalcoxi silano, trialcoxi silano e dialcoxi silano pode ser usado. Em particular, tetraetoxisilano, tetrametoxisilano, feniltrietoxisilano, feniltrimetoxisilano, metiltrietoxisilano, metiltrimetoxisilano, 3,3,3-trifluoropropiltrimetoxisilano, dimetildietoxisilano e dimetildimetoxisilano são preferíveis, com tetraetoxisilano sendo mais preferível.

[096] Os exemplos do material à base de siloxano incluem polisiloxanos como poli(tetraetoxisilano) e poli (fenil etoxisilano) que são obtidos por reação, como hidrólise, do alcoxisilano.

[097] A quantidade de adição do alcoxisilano não é particularmente limitada desde que seja uma quantidade que permite que os efeitos acima descritos sejam exibidos e a razão em peso do alcoxisilano para o derivado de politiofeno para uso na presente invenção é preferivelmente 0,0001 a 100, mais preferivelmente 0,01 a 50, ainda mais preferivelmente 0,05 a 10.

[098] A composição de transporte de carga da presente invenção pode conter ainda um polímero de matriz, se necessário.

[099] Exemplos específicos do polímero de matriz incluem polímeros de matriz contendo unidades de repetição representados pela seguinte fórmula (I) e unidades de repetição representadas pela seguinte fórmula (II). [Química 13] em que R3, R4, R5, R6, R7, R8 e R9 são individualmente independentemente um átomo de hidrogênio, um átomo de halogênio, um grupo fluoro alquila tendo 1 a 20 átomos de carbono, ou um grupo perfluoroalquila tendo 1 a 20 átomos de carbono, Q é -[OC(RhRi)-C(RjRk)]y-O-[CRlRm]z-SO3H, Rh, Ri, Rj, Rk, Rl e Rm são cada independentemente um átomo de hidrogênio, um átomo de halogênio, um grupo fluoro alquila tendo 1 a 20 átomos de carbono, ou um grupo perfluoroalquila tendo 1 a 20 átomos de carbono, y é 0 a 10 e z é 1 a 5.

[0100] Exemplos específicos do átomo de halogênio, o grupo fluoro alquila tendo 1 a 20 átomos de carbono e o grupo perfluoroalquila tendo 1 a 20 átomos de carbono incluem os mesmos como aqueles descritos acima.

[0101] É preferível que R3, R4, R5 e R6 sejam átomos de flúor ou átomos de cloro, é mais preferível que R3, R4, R5 e R6 sejam átomos de flúor, e R4 seja um átomo de cloro e ainda é mais preferível que todos de R3, R4, R5 e R6 sejam átomos de flúor.

[0102] Preferivelmente, todos de R7, R8 e R9 são átomos de flúor.

[0103] Preferivelmente, Rh, Ri, Rj, Rk, Rl e Rm são átomos de flúor, grupos fluoro alquila tendo 1 a 8 átomos de carbono, ou grupos perfluoroalquila tendo 1 a 8 átomos de carbono.

[0104] Mais preferivelmente, Rl e Rm são átomos de flúor. y é preferivelmente 0, e z é preferivelmente 2.

[0105] De preferência, R3, R5 e R6 são átomos de flúor, R4 é um átomo de cloro e cada de Rl e Rm é um átomo de flúor; y é 0; e z é 2.

[0106] Além disso, em certas modalidades, é preferível que cada de R3, R4, R5 e R6 seja um átomo de flúor; cada de Rl e Rm é um átomo de flúor; y é 0; e z é 2.

[0107] A razão do número de unidades de repetição representadas pela fórmula (I) “s” e o número de unidades de repetição representadas pela fórmula (II) “t” (razão s:t) não é particularmente limitada. A razão s:t é preferivelmente 9:1 a 1:9, mais preferivelmente 8:2 a 2:8.

[0108] O polímero de matriz que pode ser adequadamente usado na presente invenção pode ser um sintetizado por um método conhecido, ou um produto comercializado. Por exemplo, um polímero contendo unidades de repetição representadas pela fórmula (I) e unidades de repetição representadas pela fórmula (II) podem ser produzidas por copolimerizar um monômero representado pela seguinte fórmula (Ia) e um monômero representado pela seguinte fórmula (IIa) e executar subsequentemente a conversão em grupos de ácido sulfônico por hidrólise de grupos de fluoreto de sulfonila. [Química 14] em que Q1 é -[OC(RhRi)-C(RjRk)]y-O-[CRlRm]z-SO2F, e R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, Rh, Ri, Rj, Rk, Rl, Rm, y e z têm os mesmos significados como descrito acima.

[0109] Por exemplo, tetrafluoroetileno (TFE) ou clorotrifluoroetileno (CTFE) pode ser copolimerizado com um ou mais monômeros fluorados contendo um grupo precursor de ácido sulfônico (por exemplo, F2C=CF-O-CF2-CF2-SO2F; F2C=CF-[O- CF2-CR12F-O]y-CF2-CF2-SO2F (em que R12 é F ou CF3, e y é 1 a 10); F2C=CF-O- CF2-CF2-CF2-SO2F; ou F2C=CF-OCF2-CF2-CF2-CF2-SO2F).

[0110] Na presente invenção, a quantidade equivalente de um polímero de matriz significa um peso de um polímero de matriz por mol de grupos de ácido presentes no polímero de matriz (g/mol). A quantidade equivalente de um polímero de matriz é preferivelmente aproximadamente 400 a aproximadamente 15,000 g/mol, mais preferivelmente aproximadamente 500 a aproximadamente 10,000 g/mol, ainda mais preferivelmente aproximadamente 500 a aproximadamente 8,000 g/mol, ainda mais preferivelmente aproximadamente 500 a aproximadamente 2,000 g/mol, mais preferivelmente aproximadamente 600 a aproximadamente 1,700 g/mol.

[0111] Tal polímero de matriz pode ser obtido como um produto comercializado.

[0112] Os exemplos dos produtos comercializados incluem NAFION (marca registrada) fabricado por DuPont, Inc., AQUIVION (marca registrada) fabricado por Solvay Specialty Polymers, e FLEMION (marca registrada) fabricado por Asahi Glass Co., Ltd.

[0113] Na presente invenção, o polímero de matriz é preferivelmente poliéter sulfona contendo uma unidade de repetição contendo pelo menos um resíduo de ácido sulfônico (-SO3H).

[0114] A composição da presente invenção pode conter outros aditivos desde que o objetivo da presente invenção possa ser obtido.

[0115] Os tipos de aditivos podem ser apropriadamente selecionados a partir de aditivos conhecidos de acordo com um efeito desejado e usados.

[0116] Como o solvente usado para preparar a composição de transporte de carga, um solvente tendo desempenho de dissolução alto o bastante para dissolver adequadamente o derivado de politiofeno e a substância dopante de aceitação de elétrons pode ser usado. Solventes tendo alto desempenho de dissolução podem ser usados individualmente, ou em combinação de dois ou mais dos mesmos, e a quantidade de uso dos mesmos pode ser 5 a 100% em peso com base na quantidade total de solventes usados na composição.

[0117] Os exemplos do solvente tendo alto desempenho de dissolução incluem água; solventes à base de álcool como etanol, 2-propanol, 1-butanol, 2- butanol, s-butanol, t-butanol, 1-metoxi-2-propanol; N-metil formamida, N,N-dimetil formamida, N,N-dimetil formamida, N-metil acetamida, N,N-dimetil acetamida, N- metil pirrolidona e 1,3-dimetil-2-imidazolidinona.

[0118] Desses, pelo menos um selecionado de água e os solventes à base de álcool é preferível, e água, etanol e 2-propanol são mais preferíveis.

[0119] Em particular, o solvente a ser usado para formação de uma camada de coleta de furos de um OPV inversamente em camadas é preferivelmente um solvente composto somente de um ou mais solventes selecionados de solventes à base de álcool e água que não afetam adversamente a camada ativa.

[0120] É preferível que tanto a substância de transporte de carga como a substância dopante de aceitação de elétrons sejam totalmente dissolvidas ou uniformemente dispersas no solvente e é mais preferível que essas substâncias sejam totalmente dissolvidas no solvente a partir do ponto de vista de obter reprodutivamente uma camada de coleta de furos que fornece uma célula solar de filme fino orgânica tendo alta eficiência de conversão.

[0121] Além disso, para melhorar a capacidade de formação de filme e a propriedade de descarga a partir de um aparelho de revestimento, a composição de transporte de carga da presente invenção pode conter pelo menos um solvente orgânico de alta viscosidade tendo uma viscosidade de 10 a 200 mPa^s, particularmente 35 a 150 mPa^s, a 25°C, e um ponto de ebulição de 50 a 300°C, particularmente 150 a 250°C, em pressão normal.

[0122] O solvente orgânico de viscosidade alta não é particularmente limitado e exemplos do mesmo incluem cicloexanol, etileno glicol, 1,3-octileno glicol, dietileno glicol, dipropileno glicol, trietileno glicol, tripropileno glicol, 1,3-butano diol, 2,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, propileno glicol e hexileno glicol.

[0123] A razão de adição da quantidade do solvente orgânico de viscosidade alta para a quantidade total de solventes usados na composição da presente invenção está preferivelmente compreendida na faixa de não causar precipitação de sólidos, e a razão de adição é preferivelmente 5 a 80% em peso desde que os sólidos não sejam precipitados.

[0124] Além disso, para fins de, por exemplo, melhorar a capacidade de umedecimento com uma superfície revestida, ajustar a tensão de superfície do solvente, ajustar a polaridade e ajustar o ponto de ebulição, outro solvente capaz de transmitir achatamento de filme durante tratamento térmico pode ser misturado em uma razão de 1 a 90% em peso, preferivelmente 1 a 50% em peso, para a quantidade total de solventes usados na composição.

[0125] Os exemplos do solvente incluem celosolve de butila, éter de dietila de dietileno glicol, éter dimetila de dietileno glicol, acetato de éter monoetila de dietileno glicol, acetato de éter monobutila de dietileno glicol, éter monometila de dipropileno glicol, éter monometila de propileno glicol, acetato de éter monometila de propileno glicol, carbitol de etila, álcool de diacetona, Y-butirolactona, lactato de etila e acetato de n-hexila.

[0126] A concentração de teor sólido da composição da presente invenção é apropriadamente ajustada em consideração da viscosidade e da tensão de superfície da composição, a espessura do filme fino a ser preparada e é tipicamente aproximadamente 0,1 a 10,0% em peso, de preferência 0,5 a 5,0% em peso, mais preferivelmente 1,0 a 3,0% em peso.

[0127] Além disso, a razão de peso da substância de transporte de carga e a substância dopante de aceitação de elétrons é apropriadamente ajustada em consideração de capacidade de transporte de carga apresentada e o tipo de substância de transporte de carga e a quantidade da substância dopante de aceitação de elétrons é tipicamente 0 a 10, de preferência 0,1 a 3,0, mais preferivelmente 0,2 a 2,0, como um valor relativo contra a quantidade da substância de transporte de carga, que é definido como 1.

[0128] A viscosidade da composição de transporte de carga para uso na presente invenção é apropriadamente ajustada dependendo de um método de revestimento em consideração da espessura de um filme fino a ser preparado e a concentração de teor de sólido e é tipicamente aproximadamente 0,1 a 50 mPa^s a 25°C.

[0129] A substância de transporte de carga, o tensoativo à base de flúor, as nanopartículas de óxido de metal, a substância dopante de aceitação de elétrons, o solvente e similares podem ser misturados em qualquer ordem desde que os teores sólidos sejam uniformemente dissolvidos ou dispersos no solvente na preparação da composição de transporte de carga da presente invenção. Isto é, desde que os teores sólidos sejam uniformemente dissolvidos ou dispersos no solvente, por exemplo, qualquer dos seguintes métodos pode ser empregado; um método no qual o derivado de politiofeno é dissolvido no solvente, e a substância dopante de aceitação de elétron s é então dissolvida na solução resultante; um método no qual a substância dopante de aceitação de elétrons é dissolvida no solvente e o derivado de politiofeno é então dissolvido na solução resultante; um método no qual o derivado de politiofeno é misturado com a substância dopante de aceitação de elétrons e a mistura resultante é então colocada no solvente e dissolvida.

[0130] O polímero de matriz e o alcoxi silano podem ser adicionados em qualquer ordem.

[0131] Além disso, a preparação da composição é tipicamente realizada em uma atmosfera de gás inerte em temperatura normal e pressão normal, porém pode ser realizada em uma atmosfera de ar (na presença de oxigênio) ou realizada enquanto calor é aplicado desde que os compostos da composição não sejam decompostos, ou a composição não mude significativamente.

[0132] A composição descrita acima é aplicada ao ânodo no caso de uma célula solar de filme fino orgânica em camadas para frente, ou aplicada à camada ativa no caso de uma célula solar de filme fino orgânica inversamente em camadas, e cozido para formar a camada de coleta de furos de acordo com a presente invenção.

[0133] Para a aplicação da composição, o método mais adequado pode ser selecionado de vários métodos de processo úmido como um método de fusão por queda, um método de revestimento por fiação, um método de revestimento por pá, um método de revestimento por imersão, um método de revestimento por rolo, um método de revestimento por barra, um método de revestimento por matriz, um método de jato de tinta, um método de impressão (por exemplo, tipografia, impressão a talhe doce, litografia ou impressão de tela) e similar em consideração da viscosidade e da tensão de superfície da composição, uma espessura desejada do filme fino e similares.

[0134] Além disso, aplicação da composição é tipicamente realizada em uma atmosfera de gás inerte em temperatura normal e pressão normal, porém pode ser realizada em uma atmosfera de ar (na presença de oxigênio) ou realizada enquanto aquecimento é aplicado desde que os compostos na composição não sejam decompostos, ou a composição não muda significativamente.

[0135] A espessura de filme não é particularmente limitada e em qualquer caso, a espessura de filme é preferivelmente aproximadamente 0,1 a 500 nm, mais preferivelmente aproximadamente 1 a 100 nm. Métodos para alterar a espessura de filme incluem, por exemplo, alterar a concentração de sólidos na composição e alterar a quantidade de solução no momento de aplicação.

[0136] Um método para produzir uma célula solar de filme fino orgânica usando a composição de transporte de carga da presente invenção como uma composição para formação de uma camada de coleta de furos é descrito abaixo, porém outros métodos podem ser aplicados.

(1) Célula solar de filme fino orgânica em camadas para frente Formação de camada de ânodo:

[0137] Etapa de formar camada de material de ânodo na superfície de substrato transparente para produzir eletrodo transparente.

[0138] Os exemplos do material de ânodo incluem óxidos inorgânicos como óxido de estanho índio (ITO) e óxido de zinco índio (IZO), metais como ouro, prata e alumínio e compostos orgânicos de transporte de carga alto como derivados de politiofeno e derivados de polianilina. Desses, ITO é mais preferível. Como o substrato transparente, um substrato composto de vidro ou resina transparente pode ser usado.

[0139] O método para formar uma camada de material de ânodo (camada de ânodo) é apropriadamente selecionado de acordo com as propriedades do material de ânodo. Tipicamente, um processo seco como um método de evaporação a vácuo ou um método de sublimação catódica é selecionado no caso de um material de sublimação dificilmente solúvel ou difícil dispersável, e no caso de um material de solução ou um material de dispersão, o método mais adequado é selecionado dos vários métodos de processo úmido descritos acima em consideração da viscosidade e da tensão de superfície da composição, uma espessura desejada do filme fino e similar.

[0140] Um substrato de ânodo transparente comercializado também pode ser usado. Nesse caso, é preferível usar um substrato submetido a um tratamento de alisamento a partir do ponto de vista de melhorar o rendimento do elemento. Quando um substrato de ânodo transparente comercializado é usado, o método para produzir uma célula solar de filme fino orgânica de acordo com a presente invenção não inclui uma etapa de formar uma camada de ânodo.

[0141] Quando um óxido inorgânico como ITO é usado como um material de ânodo para formar um substrato de ânodo transparente, é preferível lavar o substrato com um detergente, álcool, água pura ou similar antes de empilhar uma camada superior. Além disso, é preferível submeter o substrato ao tratamento de superfície como tratamento de ozônio UV ou tratamento de plasma-oxigênio imediatamente antes do uso. Tratamento de superfície não necessita ser realizado em casos onde o material de ânodo contém uma substância orgânica como um componente principal.

Formação de camada de coleta de furos:

[0142] Etapa de formação de camada de coleta de furos em camada de material de ânodo formada.

[0143] De acordo com o método acima descrito, uma camada de coleta de furos é formada na camada de material de ânodo pelo uso da composição da presente invenção.

Formação de camada ativa:

[0144] Etapa de formação de camada ativa em camada de coleta de furos, formada.

[0145] A camada ativa pode ser um laminado de uma camada-n que é um filme fino composto de um material semicondutor tipo-n e uma camada-p que é um filme fino composto de um material semicondutor tipo-p, ou a camada ativa pode ser um filme fino não laminado composto de uma mistura desses materiais.

[0146] Os exemplos do material semicondutor tipo-n incluem fulereno, éster metila de [6,6]-fenil-C61-ácido butírico (PC61BM), e éster metila de [6,6]-fenil-C71- ácido butírico (PC71BM). Por outro lado, os exemplos do material semicondutor tipop, polímeros contendo uma estrutura de tiofeno como uma cadeia principal, como regiorregular poli(3-hexiltiofeno) (P3HT), PTB7 representado pela seguinte fórmula (4), polímeros contendo unidade de tienotiofeno como descrito em JP-A-2009- 158921 e WO 2010/008672, ftalocianinas como CuPC e ZnPC, e porfirinas como tetrabenzoporfirina. [Química 15]

[0147] Desses, PC61BM e PC71BM são preferíveis como o material do tipo-n e polímeros tendo uma estrutura de tiofeno como uma cadeia principal, como PTB7, são preferíeis como o material tipo-p.

[0148] O termo “estrutura de tiofeno como uma cadeia principal” como usado na presente invenção se refere a um anel aromático divalente composto somente de tiofeno, ou um anel aromático fundido divalente contendo um ou mais tiofenos, como tienotiofeno, benzotiofeno, dibenzotiofeno, benzoditiofeno, naftotiofeno, naftoditiofeno, antratiofeno e antraditiofeno. O anel aromático pode ser substituído com um átomo de halogênio, um grupo nitro, um grupo ciano, um grupo de ácido sulfônico, um grupo alcoxi tendo 1 a 20 átomos de carbono, um grupo tioalcoxi tendo 1 a 20 átomos de carbono, um grupo alquila tendo 1 a 20 átomos de carbono, um grupo alquenila tendo 2 a 20 átomos de carbono, um grupo alquinila tendo 2 a 20 átomos de carbono, um grupo haloalquila tendo 1 a 20 átomos de carbono, um grupo arila tendo 6 a 20 átomos de carbono, um grupo aralquila tendo 7 a 20 átomos de carbono ou um grupo acila tendo 1 a 20 átomos de carbono.

[0149] Os exemplos do átomo de halogênio, o grupo alquila tendo 1 a 20 átomos de carbono, o grupo alcoxi tendo 1 a 20 átomos de carbono, o grupo arila tendo 6 a 20 átomos de carbono e o grupo aralquila tendo 7 a 20 átomos de carbono são iguais àqueles descritos acima.

[0150]Exemplos específicos do grupo tioalcóxi tendo 1 a 20 átomos de carbono incluem grupos nos quais o átomo de oxigênio do grupo alcoxi é substituído por um átomo de enxofre.

[0151] Exemplos específicos do grupo tioalcóxi (alquiltio) tendo 1 a 20 átomos de carbono incluem um grupo metiltio, um grupo etiltio, um grupo n-propiltio, um grupo isopropil tio, um grupo n-butiltio, um grupo isobutiltio, um grupo s-butiltio, um grupo t-butiltio, um grupo n-pentiltio, um grupo n-hexiltio, um grupo n-heptiltio, um grupo n-octiltio, um grupo n-noniltio, um grupo n-deciltio, um grupo n-undeciltio, um grupo n-dodeciltio, um grupo n-trideciltio, um grupo n-tetradeciltio, um grupo n- pentadeciltio, um grupo n-hexadeciltio, um grupo n-heptadeciltio, um grupo n- octadeciltio, um grupo n-nonadeciltio e um grupo n-eicosaniltio.

[0152] Exemplos específicos do grupo alquenila tendo 2 a 20 átomos de carbono incluem um grupo etenila, um grupo n-1-propenila, um grupo n-2-propenila, um grupo 1-metil etenila, um grupo n-1-butenila, um grupo n-2-butenila, um grupo n- 3-butenila, um grupo 2-metil-1-propenila, um grupo 2-metil-2-propenila, um grupo 1- etiletenila, um grupo 1 metil-1-propenila, um grupo 1-metil-2-propenila, um grupo n- 1-pentenila, um grupo n-1-decenila e um grupo n-1-eicosenila.

[0153] Exemplos específicos do grupo alquinila tendo 2 a 20 átomos de carbono incluem um grupo etinila, um grupo n-1-propinila, um grupo n-2-propinila, um grupo n-1-butinila, um grupo n-2-butinila, um grupo n-3-butinila, um grupo 1- metil-2-propinila, um grupo n-1-pentinila, um grupo n-2-pentinila, um grupo n-3- pentinila, um grupo n-4-pentinila, um grupo 1-metil-n-butinila, um grupo 2-metil-n- butinila, um grupo 3-metil-n-butinila, um grupo 1,1-dimetil-n-propinila, um grupo n-1- hexinila, um grupo n-1-decinila, um grupo n-1-pentadecinila e um grupo n-1- eicosinila.

[0154] Os exemplos do grupo haloalquila tendo 1 a 20 átomos de carbono incluem grupos nos quais pelo menos um átomo de hidrogênio no grupo alquila é substituído com um átomo de halogênio. O átomo de halogênio pode ser quaisquer átomos de cloro, bromo, iodo e flúor. Em particular, um grupo fluoro alquila é preferível e um grupo perfluoroalquila é mais preferível.

[0155] Exemplos específicos do mesmo incluem um grupo fluorometila, um grupo difluorometila, um grupo trifluorometila, um grupo pentafluoroetila, um grupo 2,2,2-trifluoroetila, um grupo heptafluoropropila, um grupo 2,2,3,3,3- pentafluoropropila, um grupo 2,2,3,3-tetrafluoropropila, um grupo 2,2,2-trifluoro-1- (trifluorometil)etila, um grupo nonafluorobutila, um grupo 4,4,4-trifluorobutila, um grupo undecafluoropentila, um grupo 2,2,3,3,4,4,5,5,5-nonafluoropentila, um 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentila, um grupo tridecafluorohexila, um grupo 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-undecafluorohexila, um grupo 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6- decafluorohexila e um grupo 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluorohexila.

[0156] Os exemplos do grupo acila tendo 1 a 20 átomos de carbono incluem um grupo formila, um grupo acetila, um grupo propionila, um grupo butirila, um grupo isobutirila, um grupo valerila, um grupo isovalerila e um grupo benzoíla.

[0157] Para o método de formação de uma camada ativa, similarmente ao acima, qualquer de vários processos secos como descritos acima é selecionado no caso onde o material de camada ativa é um material de sublimação dificilmente solúvel, e no caso de um material de solução ou um material de dispersão, o método mais adequado é selecionado a partir dos vários métodos de processo úmido acima descritos em consideração da viscosidade e da tensão superficial da composição, uma espessura desejada do filme fino e similares.

Formação de camada de coleta de elétrons:

[0158] Etapa de formação de camada de coleta de elétrons sobre a camada ativa formada.

[0159] Se necessário, uma camada de coleta de elétrons pode ser formada entre a camada ativa e a camada de catodo para fins de aumentar a eficiência de transferência de carga.

[0160] Os exemplos do material para formar uma camada de coleta de elétrons incluem óxido de lítio (Li2O), óxido de magnésio (MgO), alumina (Al2O3), fluoreto de lítio (LiF), fluoreto de sódio (NaF), fluoreto de magnésio (MgF2), brometo de estrôncio (SrF2), carbonato de césio (Cs2CO3), sal de lítio 8-quinolinol (Liq), sal de sódio 8-quinolinol (Naq), batocuproína (BCP), 4,7-difenil-1,10-fenantrolina (BPhen), polietilenoimina (PEI) e polietileno imina etoxilado (PEIE).

[0161] Para o método de formar uma camada de coleta de elétrons, similarmente ao acima, qualquer de vários processos secos como descritos acima é selecionado no caso onde o material de coleta de elétrons é um material de sublimação dificilmente solúvel e no caso de um material de solução ou um material de dispersão, o método mais adequado é selecionado a partir dos vários métodos de processo úmido acima descritos em consideração da viscosidade e da tensão superficial da composição, uma espessura desejada do filme fino e similares.

Formação de camada de catodo:

[0162] Etapa de formação de camada de catodo sobre a camada de coleta de elétrons formada

[0163] Exemplos do material de catodo incluem metais como alumínio, ligas de magnésio-prata, ligas de alumínio-lítio, lítio, sódio, potássio, césio, cálcio, bário, prata e ouro, óxidos inorgânicos como óxido de estanho índio (ITO) e óxido de zinco índio (IZO) e compostos orgânicos de transporte de carga alta como derivados de politiofeno e derivados de polianilina. O material de catodo pode ser um laminado ou mistura de uma pluralidade de materiais de catodo.

[0164] Para o método de formar uma camada de catodo, similarmente ao acima, qualquer de vários processos secos como descritos acima é selecionado no caso onde o material de camada de catodo é um material de sublimação dificilmente solúvel e dificilmente dispersável e no caso de um material de solução ou um material de dispersão, o método mais adequado é selecionado a partir dos vários métodos de processo úmido acima descritos em consideração da viscosidade e da tensão superficial da composição, uma espessura desejada do filme fino, e similares.

Formação de camada de bloqueio de transportador:

[0165] Se necessário uma camada de bloqueio de transportador pode ser provida entre quaisquer camadas para fins de controlar a retificação de fotocorrentes. Quando a camada de bloqueio de transportador é provida, tipicamente porém não exclusivamente, uma camada de bloqueio de elétrons é inserida entre a camada ativa e a camada de coleta de furos ou o ânodo, e uma camada de bloqueio de furos é inserida entre a camada ativa e a camada de coleta de elétrons ou o catodo.

[0166] Os exemplos do material para formar uma camada de bloqueio de furos incluem óxido de titânio, óxido de zinco, óxido de estanho, batocuproína (BCP), e 4,7-difenil-1,10-fenantrolina (BPhen).

[0167] Os exemplos do material para formar uma camada de bloqueio de elétrons incluem N,N’-di(1-naftil)-N,N’-difenil benzidina (α-NPD), e materiais à base de triaril amina como poli(triaril amina) (PTAA).

[0168] Para o método de formar uma camada de bloqueio de transportador, similarmente ao acima, qualquer de vários processos secos como descritos acima é selecionado no caso onde a camada de bloqueio de transportador é um material de sublimação dificilmente solúvel e dificilmente dispersável, e no caso de um material de solução ou um material de dispersão, o método mais adequado é selecionado dos vários métodos de processo úmido acima descritos em consideração da viscosidade e da tensão superficial da composição, uma espessura desejada do filme fino e similares.

(2) Célula solar de filme fino orgânica inversamente em camadas Formação de camada de cátodo:

[0169] Etapa de formação de camada de material de catodo na superfície do substrato transparente para produzir substrato de cátodo transparente

[0170] Os exemplos do material de cátodo incluem aqueles especificados para o material de ânodo laminado para frente acima, e óxido de estanho dopado com flúor (FTO) e exemplos do substrato transparente incluem aqueles exemplificados para o material de ânodo laminado para frente acima.

[0171] Para o método para formar uma camada de material de cátodo (camada de cátodo), o processo seco acima descrito é selecionado no caso onde o material de camada de catodo é um material de sublimação dificilmente solúvel e dificilmente dispersável e no caso de um material de solução ou um material de dispersão, o método mais adequado é selecionado a partir dos vários métodos de processo úmido acima descritos em consideração da viscosidade e da tensão superficial da composição, uma espessura desejada do filme fino e similares.

[0172] Nesse caso, um substrato de cátodo transparente comercializado pode ser adequadamente usado, e é preterível usar um substrato submetido a um tratamento de alisamento a partir do ponto de vista de melhorar o rendimento do elemento. Quando um substrato de cátodo transparente comercializado é usado o método para produzir uma célula solar de filme fino orgânica de acordo com a presente invenção não inclui uma etapa de formar uma camada de cátodo.

[0173] Quando um substrato de cátodo transparente é formado com um óxido inorgânico usado como um material de cátodo, o mesmo tratamento de lavagem ou tratamento de superfície como no caso do material de ânodo laminado para frente pode ser realizado.

Formação de camada de coleta de elétrons:

[0174] Etapa de formação de camada de coleta de elétrons sobre cátodo formado.

[0175] Se necessário, uma camada de coleta de elétrons pode ser formada entre a camada ativa e a camada de cátodo para a finalidade de aumentar a eficiência de transferência de carga.

[0176] Os exemplos do material para formar uma camada de coleta de elétrons incluem aqueles exemplificados para o material laminado para frente acima, óxido de zinco (ZnO), óxido de titânio (TiO) e óxido de estanho (SnO).

[0177] Para o método de formar uma camada de coleta de elétrons, o processo seco acima descrito é selecionado no caso onde o material de camada de cátodo é um material de sublimação dificilmente solúvel e dificilmente dispersável, e no caso de um material de solução ou um material de dispersão, o método mais adequado é selecionado a partir dos vários métodos de processo úmido acima descritos em consideração da viscosidade e da tensão superficial da composição, uma espessura desejada do filme fino e similares. Um método pode ser empregado no qual uma camada precursora de um óxido inorgânico é formada em um cátodo usando um processo úmido (particularmente um método de revestimento por fiação ou um método de revestimento de fenda), e então cozida para formar uma camada de óxido inorgânico.

Formação de camada ativa:

[0178] Etapa de formar camada ativa sobre a camada de coleta de elétrons formada.

[0179] A camada ativa pode ser um laminado de uma camada-n que é um filme fino composto de um material semicondutor do tipo-n e uma camada-p que é um filme fino composto de um material semicondutor do tipo-p, ou a camada ativa pode ser um filme fino não laminado composto de uma mistura desses materiais.

[0180] Os exemplos dos materiais semicondutores tipo-n e tipo-p incluem os mesmos como aqueles exemplificados para o material semicondutor laminado para frente acima. PC61BM e PC71BM são preferíveis como o material do tipo n e polímeros tendo uma estrutura de tiofeno como uma cadeia principal, como PTB7, são preferíveis como o material tipo-p.

[0181] O método para formar uma camada ativa é similar ao método descrito para a camada ativa laminada para frente acima.

Formação de camada de coleta de furos:

[0182] Etapa de formação de camada de coleta de furos em camada de material de camada ativa formada.

[0183] De acordo com o método acima descrito, uma camada de coleta de furos é formada sobre a camada de material de camada ativa pelo uso da composição da presente invenção.

Formação de camada de ânodo:

[0184] Etapa de formação de camada de ânodo sobre a camada de coleta de furos formada.

[0185] Os exemplos do material de ânodo incluem os mesmos do material de ânodo laminado para frente acima descrito e o método para formar a camada de ânodo é igual ao método de formar a camada de cátodo laminado para frente.

Formação de camada de bloqueio de transportador:

[0186] Se necessário, uma camada de bloqueio de transportador pode ser provida entre quaisquer camadas para fins de controlar a retificação de fotocorrentes como no caso do elemento laminado para frente.

[0187] O material para formar a camada de bloqueio de furo e o material para formar a camada de bloqueio de elétrons incluem os mesmos como aqueles descritos acima, e o método para formar a camada de bloqueio de transportador é igual ao descrito acima.

[0188] O elemento OPV preparado pelo método exemplificado acima pode ser introduzido em um glovebox novamente, selado em uma atmosfera de gás inerte de nitrogênio ou similar para prevenção de degradação do elemento por ar, e induzido a exibir funções como uma célula solar em um estado selado, ou medição para características de célula solar.

[0189] Os exemplos do método de vedação incluem um método no qual um substrato de vidro côncavo com uma resina curável por UV fixada em uma extremidade do mesmo é fixada em uma superfície formada por filme de um elemento de célula solar de filme fino orgânica em uma atmosfera de gás inerte, e a resina é curada por Irradiação UV; e um método no qual a vedação tipo vedação de filme é realizada a vácuo por uma técnica como sublimação catódica.

[0190] A composição de transporte de carga da presente invenção é adequadamente usada para formação de camadas de coleta de furo de elementos de conversão fotoelétrica orgânicas e células solares de filme fino orgânicas como descrito acima, e também pode ser usada para formação de filmes finos de transporte de carga em elementos eletrônicos como elementos de conversão fotoelétrica perovskita orgânica, elementos de eletroluminescência orgânica, circuitos integrados orgânicos, transistores de efeito de campo orgânico, transistores de filme fino orgânico, transistores de emissão de luz orgânicos, dispositivos de inspeção ótica orgânicos, fotorreceptores orgânicos, elementos de resfriamento brusco de campo orgânicos, células eletroquímicas de emissão de luz, diodos de emissão de luz de ponto quantum, lasers quantum, diodos laser orgânicos e elementos de emissão de luz plasmon orgânicos.

EXEMPLOS

[0191] Os exemplos e Exemplos Comparativos são dados abaixo para ilustrar mais concretamente a invenção, embora a invenção não seja limitada por esses Exemplos. Os aparelhos usados são como a seguir. (1) Glove box: VAC Glove Box System fabricado por YAMAHACHI & CO., LTD (2) Aparelho de deposição a vácuo: Aparelho de deposição de vapor a vácuo fabricado por Aoyama Engineering Co., Ltd. (3) Simulador solar: OTENTOSUN-III (filtro AM1.5G, intensidade de radiação: 100 mW/cm2) [Fabricado por Bunkoukeiki Co., Ltd. (4) Unidade de medição de fonte: 2612A fabricado por Keithley Instruments Co., Ltd. (5) Aparelho para medição de espessura: SURFCORDER ET-4000 fabricado por Kosaka Laboratory Ltd. (6) Espectrofotômetro visível ultravioleta: UV-3600 fabricado por Shimadzu Corporation (7) Sistema de teste da durabilidade da célula solar: SML-2K1AV4 fabricado por SERIC LTD.

[1] Preparação de composição de camada ativa Exemplo de preparação 1

[0192] 2,0 mL de clorobenzeno foram colocados em uma garrafa de amostra contendo 20 mg de PTB7 (fabricado por 1-Material Co.) e 30 mg de PC61BM (fabricado por Frontier Carbon Corporation, nome do produto: nanom spectra E100) e a mistura foi agitada em uma placa quente a 80°C por 15 horas. A solução resultante foi deixada resfriar até a temperatura ambiente, 60 μL de 1,8-diiodooctano (fabricado por Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) foram então adicionados e a mistura foi agitada para obter uma solução A1 (composição de camada ativa).

[2] Produção de composição para camada de coleta de furos Exemplo 1-1

[0193] 1,50 g de uma solução aquosa de PEDOT:PSS (Clevios P fabricado por Heraeus K.K., 1,3% em peso de dispersão aquosa) foram diluídos com 7,86 g de água destilada e 640 mg de SNOWTEX ST-O (fabricado por Nissan Chemical Corporation, 20,4 % em peso de dispersão aquosa) foram adicionados para preparar uma solução azul escuro com uma concentração de 1,5% em peso. À solução azul escuro obtida foi adicionado um tensoativo não iônico à base de flúor (FS-31 fabricado por DuPont, Inc., 25% em peso de solução aquosa) em uma quantidade de 0,13% em peso com base na quantidade total da solução azul escuro e a mistura foi filtrada com um filtro de seringa com um tamanho de poro de 0,45 μm para obter uma composição B1 para uma camada de coleta de furos.

Exemplo 1-2

[0194] 10,0 mg de um derivado de politiofeno composto de unidades de repetição representadas pela fórmula (1-1) (a seguir, mencionado como S-poli(3- MEET)), que tinha sido sintetizado como descrito na patente US no. 8.017.241 e 72,0 mg de uma solução aquosa a 5,0% em peso de um composto de ácido aril sulfônico A representado pela fórmula (2-1), que tinha sido sintetizado como descrito em WO 2006/025342, foram dissolvidos em 2,71 g de água destilada, 255 mg de Organosilica Sol IPA-SST (fabricado por Nissan Chemical Corporation, 30,7% em peso de dispersão de IPRA) e 2,96 g de isopropanol foram adicionados para preparar uma solução azul escuro com uma concentração de 1,5% em peso. À solução azul escuro obtida foi adicionado um tensoativo não iônico à base de flúor (FS-31 fabricado por DuPont, Inc., solução aquosa a 25% em peso) em uma quantidade de 0,13% em peso com base na quantidade total da solução azul escuro e a mistura foi filtrada com um filtro de seringa com um tamanho de poro de 0,45 μm para obter uma composição B2 para uma camada de coleta de furos.

Exemplo 1-3

[0195] 10,0 mg de S-Poly (3-MEET) e 72,0 mg de uma solução aquosa a 5,0% em peso de AQUIVISION (fabricado por Solvay, Ltd., solução aquosa a 20,3% em peso) foram dissolvidos em 2,71 g de água destilada e 255 mg de Organosilica Sol IPA-ST (fabricado por Nissan Chemical Corporation, dispersão de IPA a 30,7% em peso) e 2,96g de isopropanol foram adicionados para preparar uma solução azul escuro com uma concentração de 1,5% em peso. À solução azul escuro obtida foi adicionado um tensoativo não iônico à base de flúor (FS-31 fabricado por DuPont, Inc., solução aquosa a 25% em peso) em uma quantidade de 0,13% em peso com base na quantidade total da solução azul escuro e a mistura foi filtrada com um filtro de seringa com um tamanho de poro de 0.45 μm para obter uma composição B3 para uma camada de coleta de furos.

Exemplo 1-4

[0196] 2,00 g de uma solução aquosa PEDOT:PSS (Clevios P fabricado por Heraeus K.K., 1,3% em peso de dispersão aquosa) foram diluídos com 2,97 g de água destilada e 31,9 mg de SNOWTEX ST-O (fabricado por Nissan Chemical Corporation, solução aquosa a 20,4% em peso) foram adicionados para preparar uma solução azul escuro com uma concentração de 0,65% em peso. À solução azul escuro obtida foi adicionado um tensoativo não iônico à base de flúor (FS-31 fabricado por DuPont, Inc., 25% em peso de solução aquosa) em uma quantidade de 0,25% em peso com base na quantidade total da solução azul escuro e a mistura foi filtrada com um filtro de seringa com um tamanho de poro de 0.45 μm para obter uma composição B4 para uma camada de coleta de furos.

Exemplo 1-5

[0197] 1,25 de uma solução aquosa PEDOT:PSS (Clevios P fabricado por Heraeus K.K., 1,3% em peso de dispersão aquosa) foi diluído com 3,67 g de água destilada e 79,7 mg de SNOWTEX ST-O (fabricado por Nissan Chemical Corporation, 20,4% em peso de dispersão aquosa) foi adicionado para preparar uma solução azul escuro com uma concentração de 0,65% em peso. À solução azul escuro obtida foi adicionado um tensoativo não iônico à base de flúor (FS-31 fabricado por DuPont, Inc., 25% em peso de solução aquosa) em uma quantidade de 0,25% em peso com base na quantidade total da solução azul escuro e a mistura foi filtrada com um filtro de seringa com um tamanho de poro de 0,45 μm para obter uma composição B5 para uma camada de coleta de furos.

Exemplo 1-6

[0198] 0,50 g de uma solução aquosa PEDOT:PSS (Clevios P fabricado por Heraeus K.K., 1,3% em peso de dispersão aquosa) foi diluído com 4,37 g de água destilada e 128 mg de SNOWTEX ST-O (fabricado por Nissan Chemical Corporation, 20,4% em peso de dispersão aquosa) foi adicionado para preparar uma solução azul escuro com uma concentração de 0,65% em peso. À solução azul escuro obtida foi adicionado um tensoativo não iônico à base de flúor (FS-31 fabricado por DuPont, Inc., 25% em peso de solução aquosa) em uma quantidade de 0,25% em peso com base na quantidade total da solução azul escuro e a mistura foi filtrada com um filtro de seringa com um tamanho de poro de 0,45 μm para obter uma composição B6 para uma camada de coleta de furos.

Exemplo comparativo 1-1

[0199] A uma solução azul escuro obtida por diluir 15 g de um PEDOT:PSS (Clevios P fabricado por Heraeus K.K., 1,3% em peso de dispersão aquosa) com 15 g de água destilada, um tensoativo não iônico à base de flúor (FS-31 fabricado por DuPont, Inc., 25% em peso de solução aquosa) foi adicionado em uma quantidade de 0,25% em peso com base na quantidade total da solução azul escuro, e a mistura foi filtrada com um filtro de seringa com um tamanho de poro de 0,45 μm para obter uma composição C1 para uma camada de coleta de furos.

[3] Preparação de laminado de teste de adesão Exemplo 2-1

[0200] Um substrato de vidro de 20 mm x 20 mm com uma camada condutiva transparente ITO foi submetida a tratamento de ozônio/UV durante 15 minutos. Uma solução de óxido de zinco (fabricado por Genes’ Ink) para formar uma camada de coleta de elétrons foi deixada cair sobre o substrato e a formação de filme foi realizada por um método de revestimento por fiação. A espessura da camada de coleta de elétrons era aproximadamente 20 nm. Posteriormente, em um glovebox cheio de gás inerte, a solução A1 obtida no Exemplo de Preparação 1 foi deixada cair sobre a camada de coleta de elétrons formada e uma formação de filme foi realizada por um método de revestimento por fiação para formar uma camada ativa.

[0201] A seguir, a composição B1 para uma camada de coleta de furos, que tinha sido preparada no Exemplo 1-1, foi aplicada sobre a camada ativa por um método de revestimento por fiação, e então seca a temperatura ambiente para formar uma camada de coleta de furos. A espessura da camada de coleta de furos era aproximadamente 20 nm.

Exemplo 2-2

[0202] Um laminado de teste de adesão foi preparado do mesmo modo como no Exemplo 2-1 exceto que após a composição B1 para uma camada de coleta de furos ser aplicada por um método de revestimento por fiação, o tratamento de recozimento foi realizado com uma placa quente a 60°C durante 30 minutos e então a 80°C durante 10 minutos.

Exemplo 2-3

[0203] Um laminado de teste de adesão foi preparado do mesmo modo que no Exemplo 2-2 exceto que uma composição B2 para uma camada de coleta de furos foi usada ao invés da composição B1 para uma camada de coleta de furos.

Exemplo 2-4

[0204] Um laminado de teste de adesão foi preparado do mesmo modo que no Exemplo 2-2 exceto que uma composição B3 para uma camada de coleta de furos foi usada ao invés da composição B1para uma camada de coleta de furos.

Exemplo 2-5

[0205] Um laminado de teste de adesão foi preparado do mesmo modo que no Exemplo 2-2 exceto que uma composição B6 para uma camada de coleta de furos foi usada ao invés da composição B1para uma camada de coleta de furos.

Exemplo comparativo 2-1

[0206] Um laminado de teste de adesão foi preparado do mesmo modo que no Exemplo 2-1 exceto que uma composição C1 para uma camada de coleta de furos foi usada ao invés da composição B1 para uma camada de coleta de furos.

Exemplo comparativo 2-2

[0207] Um laminado de teste de adesão foi preparado do mesmo modo que no Exemplo 2-2 exceto que uma composição C1 para uma camada de coleta de furos foi usada ao invés da composição B1 para uma camada de coleta de furos.

[4] Teste de adesão

[0208] Um teste de desprendimento foi realizado nos laminados preparados nos Exemplos 2-1 a 2-5 e Exemplos comparativos 2-1 a 2-2. O teste de desprendimento foi realizado de acordo com JIS K 5600-5-6. Em um filme a ser avaliado, seis cortes foram feitos em intervalos de 2 mm em direções longitudinal e lateral, uma fita celofane tendo uma largura de 18 mm e uma resistência adesiva de 4N/cm foi fixada à superfície de filme, e desprendida em uma direção de aproximadamente 60°. O grau de adesão entre a superfície de substrato e a superfície de fita celofane após desprendimento foi visualmente observado para realizar a avaliação de adesão. Os resultados são mostrados na Tabela 1. Tabela 1

[0209] Como mostrado na Tabela 1, o uso da composição para uma camada de coleta de furos de acordo com a presente invenção permite melhora significativa de adesão com a camada ativa e em particular, a adesão é melhorada por realizar o tratamento de recozimento.

[5] Preparação de célula solar de filme fino orgânica Exemplo 3-1

[0210] Um substrato de vidro de 20 mm x 20 mm no qual uma camada condutiva transparente ITO como um cátodo foi padronizado em um formato de listra de 2 mm x 20 mm foi submetido a tratamento de ozônio/UV durante 15 minutos. Uma solução de óxido de zinco (fabricado por Genes’ Ink) para formar uma camada de coleta de elétrons foi deixada cair sobre o substrato e a formação de filme foi realizada por um método de revestimento por fiação. A espessura da camada de coleta de elétrons era aproximadamente 20 nm. Posteriormente, em um glovebox cheio de gás inerte, a solução A1 obtida no Exemplo de preparação 1 foi deixada cair sobre a camada de coleta de elétrons formada, e uma formação de filme foi realizada por um método de revestimento por fiação para formar uma camada ativa.

[0211] A seguir, a composição B1 para uma camada de coleta de furos, que tinha sido preparada no Exemplo 1-1, foi aplicada sobre a camada ativa por um método de revestimento por fiação e então seca em temperatura ambiente para formar uma camada de coleta de furos. A espessura da camada de coleta de furos era aproximadamente 20 nm.

[0212] Finalmente, o substrato laminado foi colocado em um aparelho de deposição de vapor a vácuo e o aparelho foi evacuado até o grau de vácuo no aparelho ser 1 x 10-3 Pa ou menos, e por um método de aquecimento por resistência, uma camada de prata como um ânodo foi formada até uma espessura de 80 nm para preparar um elemento OPV inversamente em camadas na qual a área de uma interseção da camada ITO listrada e a camada de prata era de 2 mm x 2 mm. Além disso, o elemento foi aquecido com uma placa quente a 60°C durante 30 minutos para realizar tratamento de recozimento.

Exemplo 3-2 a 3-6

[0213] Elementos OPV inversamente em camadas foram preparados do mesmo modo que no Exemplo 3-1 exceto que as composições B2 a B6 para camadas de coleta de furo que tinham sido obtidos nos Exemplos 1-2 a 1-6, respetivamente, foram usados ao invés da composição B1 para uma camada de coleta de furos.

[6] Avaliação de características

[0214] Para os elementos OPV preparados nos Exemplos 3-1 a 3-6, a densidade de corrente de curto-circuito (Jsc [mA/cm2]), tensão de circuito aberto (Voc [V]), fator de enchimento (FF) e PCE [%] foram avaliados. Os resultados são mostrados na Tabela 2.

[0215] PCE [%] foi calculado a partir da seguinte expressão. PCE [%] = Jsc [mA/cm2] x Voc [V] x FF - intensidade de luz incidente (100 [mW/cm2]) x 100 Tabela 2

[0216] Como mostrado na Tabela 2, o uso da composição para uma camada de coleta de furos de acordo com a presente invenção permite a produção de um elemento OPV inversamente em camadas tendo boas características de transporte de furos (características HTL).

[7] Preparação de filme fino para medição de transmitância Exemplo 4-1

[0217] Um substrato de quartzo de 25 mm x 25 mm foi submetido a tratamento de ozônio/UV durante 15 minutos. A composição B1 para uma camada de coleta de furos, que tinha sido preparada no Exemplo 1-1, foi aplicada ao substrato por um método de revestimento por fiação, e então seca em temperatura ambiente para preparar um filme fino de camada de coleta de furos. A espessura de filme era aproximadamente 30 nm.

Exemplo comparativo 4-1

[0218]Um filme fino para medição de transmitância foi preparado do mesmo modo como no Exemplo 4-1 exceto que uma composição C1 para uma camada de coleta de furos foi usada ao invés da composição B1 para uma camada de coleta de furos. A espessura de filme era aproximadamente 30 nm.

[8] Medição de transmitância

[0219] Para os filmes finos preparados no Exemplo 4-1 e Exemplo comparativo 4-1, a transmitância espectral sobre uma faixa de comprimento de ondas de 380 nm a 900 nm de acordo com JIS R 3106:1998. Os resultados de medição são mostrados na figura 1. Os resultados de avaliação são mostrados como valores médios na Tabela 3. Tabela 3

[0220] Como mostrado na Tabela 3, o uso da composição para uma camada de coleta de furos de acordo com a presente invenção permite a formação de um filme fino tendo transparência mais alta.

[9] Teste de resistência a luz Exemplos 5-1 a 5-3

[0221] Os elementos OPV preparados nos Exemplos 3-4 a 3-6 foram irradiados com luz solar artificial em uma intensidade de iluminação de 100 mW/cm2 por 24 horas após PCE inicial ser medido em um sistema de teste de durabilidade de célula solar (SML-2K1AV4 fabricado por SERIC LTD.) usando uma lâmpada de haleto de metal 2.000 W. Para cada elemento OPC após irradiação com luz solar artificial, PCE foi medido e a retenção de PCE foi calculada a partir da seguinte fórmula de cálculo. A Tabela 4 mostra PCE inicial, PCE após irradiação com Luz solar artificial, e retenções de PCE. Retenção de PCE (%) = PCE após irradiação com luz solar artificial - PCE inicial x 100

Exemplo comparativo 5-1

[0222] Um elemento OPV inversamente em camadas foi preparado do mesmo modo que no Exemplo 3-1 exceto que a composição C1 para uma camada de coleta de furos que tinha sido obtida no Exemplo comparativo 1-1 foi usada ao invés da Composição B1 para uma camada de coleta de furos. Para o elemento PV, um teste de resistência a luz foi realizado do mesmo modo que nos Exemplos 5-1 a 5-3. Tabela 4

[0223] Como mostrado na Tabela 4, é evidente que os elementos OPV produzidos pelo uso da composição da presente invenção tem resistência alta à luz com características HTL mantidas mesmo após o teste de resistência a luz.

Claims (21)

1. Composição de transporte de carga CARACTERIZADA pelo fato de compreender: uma substância de transporte de carga incluindo um derivado de politiofeno contendo unidades de repetição representadas pela fórmula (1); um tensoativo à base de flúor; nanopartículas de óxido de metal; e um solvente; [Química 1] em que R1 e R2 são individualmente independentemente um átomo de hidrogênio, um grupo alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo fluoro alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo alcoxi tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo fluoroalcoxi tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo ariloxi tendo 6 a 20 átomos de carbono, -O-[Z-O]p-Re, ou um grupo de ácido sulfônico, ou R1 e R2 são combinados para formar -O-Y-O-, Y é um grupo alquileno tendo 1 a 40 átomos de carbono, opcionalmente contendo uma ligação de éter e opcionalmente substituído com um grupo de ácido sulfônico, e Z é um grupo alquileno tendo 1 a 40 átomos de carbono e opcionalmente substituído com um átomo de halogênio; p é 1 ou mais e Re é um átomo de hidrogênio, um grupo alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, um grupo fluoro alquila tendo 1 a 40 átomos de carbono, ou um grupo arila tendo 6 a 20 átomos de carbono, em que o tensoativo à base de flúor é um tensoativo não iônico à base de flúor e é pelo menos um selecionado dentre compostos das seguintes fórmulas (A1) e (B1): em que R individualmente independentemente representa um grupo orgânico monovalente contendo um átomo de flúor e n individualmente independentemente representa um número inteiro de 1 a 20, em que as nanopartículas de óxido de metal são SiO2.

2. Composição de transporte de carga, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que SiO2 é sol de sílica.

3. Composição de transporte de carga, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADA pelo fato de que o tensoativo não iônico à base de flúor é pelo menos um selecionado dentre compostos das seguintes fórmulas (A2) e (B2): [Química 2] em que Rf individualmente independentemente representa um grupo perfluoroalquila tendo 1 a 40 átomos de carbono e n individualmente independentemente representa um número inteiro de 1 a 20.

4. Composição de transporte de carga, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADA pelo fato de que R1 é um grupo de ácido sulfônico, R2 é um grupo alcoxi tendo 1 a 40 átomos de carbono ou -O-[Z-O]p-Re, ou R1 e R2 são combinados para formar -O-Y-O-.

5. Composição de transporte de carga, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADA pelo fato de compreender ainda uma substância dopante de aceitação de elétrons diferente do derivado de politiofeno contendo unidades de repetição representadas pela fórmula (1).

6. Composição de transporte de carga, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADA pelo fato de que a substância dopante de aceitação de elétrons é ácido Broensted.

7. Composição de transporte de carga, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADA pelo fato de que a substância dopante de aceitação de elétrons é um composto de ácido aril sulfônico.

8. Composição de transporte de carga, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADA pelo fato de que o solvente contém um ou mais solventes selecionados de um solvente à base de álcool e água.

9. Composição de transporte de carga, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADA pelo fato de que a composição de transporte de carga é uma para uma camada de coleta de furos de um elemento de conversão fotoelétrica orgânica.

10. Composição de transporte de carga, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADA pelo fato de que o elemento de conversão fotoelétrica orgânica é uma célula solar de filme fino orgânica, uma célula solar sensibilizada por corante ou um sensor ótico.

11. Filme fino CARACTERIZADO pelo fato de ser obtido a partir da composição de transporte de carga definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.

12. Filme fino, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o filme fino é uma camada de coleta de furos de um elemento de conversão fotoelétrica orgânica.

13. Elemento eletrônico CARACTERIZADO pelo fato de compreender o filme fino definido na reivindicação 11 ou 12.

14. Elemento eletrônico, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento eletrônico é um elemento de conversão fotoelétrica orgânica.

15. Elemento de conversão fotoelétrica orgânica CARACTERIZADO pelo fato de compreender a camada de coleta de furos definida na reivindicação 12 e uma camada ativa provida de modo a fazer contato com a camada de coleta de furos.

16. Elemento de conversão fotoelétrica orgânica, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada ativa contém um derivado de fulereno.

17. Elemento de conversão fotoelétrica orgânica, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada ativa contém um polímero contendo uma estrutura de tiofeno como uma cadeia principal.

18. Elemento de conversão fotoelétrica orgânica, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada ativa contém um derivado de fulereno e um polímero contendo uma estrutura de tiofeno como uma cadeia principal.

19. Elemento de conversão fotoelétrica orgânica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 18, CARACTERIZADO pelo fato de ser um elemento de conversão fotoelétrica orgânica inversamente em camadas.

20. Elemento de conversão fotoelétrica orgânica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 19, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento de conversão fotoelétrica orgânica é uma célula solar de filme fino orgânica ou um sensor ótico.

21. Elemento de conversão fotoelétrica orgânica, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de ter uma estrutura de ânodo de topo.