JP2010010438A - Organic photoelectric conversion element and composition useful for its manufacture - Google Patents

Organic photoelectric conversion element and composition useful for its manufacture Download PDF

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Yasunori Kamiya
保則 上谷
Kiminobu Noguchi
公信 野口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic photoelectric conversion element whose photoelectric conversion efficiency is high. <P>SOLUTION: This organic photoelectric conversion element includes a pair of electrodes and a functional layer between those electrodes, wherein the functional layer includes a polymer including repeated units expressed with a formula (1a) and/or repeated units expressed with a formula (1b) and repeated units expressed with a formula (2). In the formulas (1a) and (1b), R shows an alkyl group, an alkoxy group or an aryl group which may have a displacement group. The several pieces of R may be identical or different. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機光電変換素子及びその製造に有用な組成物に関する。   The present invention relates to an organic photoelectric conversion device and a composition useful for the production thereof.

近年、光エネルギーを利用した有機光電変換素子(有機太陽電池、光センサー等)が着目されており、素子の諸特性を向上させるために、様々な重合体を含む有機光電変換素子が検討されている。具体的には、繰り返し単位としてフルオレンジイル基とチオフェンジイル基とを含む重合体を有する層を含む有機光電変換素子が提案されている(非特許文献1)。   In recent years, attention has been paid to organic photoelectric conversion elements (organic solar cells, optical sensors, etc.) using light energy, and organic photoelectric conversion elements containing various polymers have been studied in order to improve various characteristics of the elements. Yes. Specifically, an organic photoelectric conversion element including a layer having a polymer containing a fluorenediyl group and a thiophenediyl group as a repeating unit has been proposed (Non-Patent Document 1).

Applied Physics Letters Vol.84, No.10 1653-1655 (2004)Applied Physics Letters Vol.84, No.10 1653-1655 (2004)

しかし、上記有機光電変換素子は、光電変換効率が低いという問題点がある。   However, the organic photoelectric conversion element has a problem that the photoelectric conversion efficiency is low.

そこで、本発明は、光電変換効率が高い有機光電変換素子を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide an organic photoelectric conversion element with high photoelectric conversion efficiency.

即ち、本発明は第一に、一対の電極と、該電極間に機能層を有し、該機能層が式(1a)で表される繰り返し単位及び/又は式(1b)で表される繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位とを含む重合体を有する有機光電変換素子を提供する。

Figure 2010010438
(式(1a)及び(1b)中、Rは、アルキル基、アルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基を表す。複数個あるRは、同一でも相異なっていてもよい。)
Figure 2010010438
(式中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6は、同一又は相異なり、水素原子、アルキル基、アルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基を表す。xは1又は2を表し、yは0又は1を表し、zは0、1又は2を表す。R1、R2、R3及びR4が、各々、複数個存在する場合は、それらは、同一であっても相異なっていてもよい。該アルキル基、該アルコキシ基及び該アリール基は、一部又は全部の水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい。) That is, the present invention first has a pair of electrodes and a functional layer between the electrodes, and the functional layer is a repeating unit represented by the formula (1a) and / or a repeating unit represented by the formula (1b). Provided is an organic photoelectric conversion element having a polymer containing a unit and a repeating unit represented by the formula (2).
Figure 2010010438
(In formulas (1a) and (1b), R represents an alkyl group, an alkoxy group or an aryl group which may have a substituent. A plurality of R may be the same or different.)
Figure 2010010438
Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are the same or different and represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group or an aryl group which may have a substituent. X represents 1 or 2, y represents 0 or 1, z represents 0, 1 or 2. When a plurality of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are present, May be the same or different. In the alkyl group, alkoxy group and aryl group, some or all of the hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms.)

本発明は第二に、機能層に隣接して有機層が設けられ、該有機層が電子供与性化合物又は電子受容性化合物を有する前記有機光電変換素子を提供する。   The present invention secondly provides the organic photoelectric conversion device in which an organic layer is provided adjacent to the functional layer, and the organic layer has an electron donating compound or an electron accepting compound.

本発明は第三に、機能層が、さらに、電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含有する前記有機光電変換素子を提供する。   Thirdly, the present invention provides the organic photoelectric conversion device, wherein the functional layer further contains an electron accepting compound or an electron donating compound.

本発明は第四に、機能層が、さらに、フラーレン誘導体を含有する前記有機光電変換素子を提供する。   Fourthly, the present invention provides the organic photoelectric conversion device, wherein the functional layer further contains a fullerene derivative.

本発明は第五に、フラーレン誘導体と、式(1a)で表される繰り返し単位及び/又は式(1b)で表される繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位とを含む重合体とを含有する組成物を提供する。

Figure 2010010438
(式(1a)及び(1b)中、Rは、アルキル基、アルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基を表す。複数個あるRは、同一でも相異なっていてもよい。)
Figure 2010010438
(式中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6は、同一又は相異なり、水素原子、アルキル基、アルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基を表す。xは1又は2を表し、yは0又は1を表し、zは0、1又は2を表す。R1、R2、R3及びR4が、各々、複数個存在する場合は、それらは、同一であっても相異なっていてもよい。該アルキル基、該アルコキシ基及び該アリール基は、一部又は全部の水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい。) Fifthly, the present invention provides a multilayer comprising a fullerene derivative, a repeating unit represented by the formula (1a) and / or a repeating unit represented by the formula (1b), and a repeating unit represented by the formula (2). A composition containing the coalescence is provided.
Figure 2010010438
(In formulas (1a) and (1b), R represents an alkyl group, an alkoxy group or an aryl group which may have a substituent. A plurality of R may be the same or different.)
Figure 2010010438
Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are the same or different and represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group or an aryl group which may have a substituent. X represents 1 or 2, y represents 0 or 1, z represents 0, 1 or 2. When a plurality of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are present, May be the same or different. In the alkyl group, alkoxy group and aryl group, some or all of the hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms.)

本発明の有機光電変換素子は、高い光電変換効率を示すので、工業的に極めて有用である。   Since the organic photoelectric conversion element of the present invention exhibits high photoelectric conversion efficiency, it is extremely useful industrially.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

<重合体>
本発明の有機光電変換素子に用いられる重合体は、式(1a)で表される繰り返し単位及び/又は式(1b)で表される繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位を含む。
<Polymer>
The polymer used in the organic photoelectric conversion device of the present invention comprises a repeating unit represented by the formula (1a) and / or a repeating unit represented by the formula (1b) and a repeating unit represented by the formula (2). Including.

・式(1a)/式(1b)で表される構造
式(1a)及び式(1b)中、Rは、アルキル基、アルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基を表す。
-Structure represented by Formula (1a) / Formula (1b) In Formula (1a) and Formula (1b), R represents the aryl group which may have an alkyl group, an alkoxy group, or a substituent.

Rがアルキル基又はアルコキシ基である場合、重合体の溶媒への溶解性の観点からは、炭素数が1〜20であることが好ましく、2〜18であることがより好ましく、3〜12であることがさらに好ましい。   When R is an alkyl group or an alkoxy group, from the viewpoint of solubility of the polymer in the solvent, the number of carbon atoms is preferably 1-20, more preferably 2-18, and 3-12. More preferably it is.

Rで表されるアルキル基は、炭素数が、1〜20であることが好ましい。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、イソオクチル基、n−デシル基、n−ドデシル基、n−ペンタデシル基、n−オクタデシル基等が挙げられる。アルキル基は、一部又は全部の水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい。   The alkyl group represented by R preferably has 1 to 20 carbon atoms. Examples of the alkyl group include a methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n -An octyl group, an isooctyl group, n-decyl group, n-dodecyl group, n-pentadecyl group, n-octadecyl group etc. are mentioned. In the alkyl group, some or all of the hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms.

Rで表されるアルコキシ基は、炭素数が、1〜20であることが好ましい。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、i−プロピルオキシ基、ブトキシ基、i−ブトキシ基、t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基等が挙げられる。アルコキシ基は、一部又は全部の水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい。   The alkoxy group represented by R preferably has 1 to 20 carbon atoms. Examples of the alkoxy group include methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, i-propyloxy group, butoxy group, i-butoxy group, t-butoxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, cyclohexyloxy group, and heptyloxy. Group, octyloxy group, 2-ethylhexyloxy group, nonyloxy group, decyloxy group, 3,7-dimethyloctyloxy group and the like. In the alkoxy group, some or all of the hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms.

Rで表される置換基を有していてもよいアリール基は、炭素数が、6〜60であることが好ましく、6〜30であることがより好ましい。アリール基としては、例えば、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられる。アリール基が有する置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基等が挙げられる。   The aryl group which may have a substituent represented by R preferably has 6 to 60 carbon atoms, and more preferably 6 to 30 carbon atoms. Examples of the aryl group include a phenyl group, a 1-naphthyl group, and a 2-naphthyl group. Examples of the substituent that the aryl group has include a halogen atom, an alkyl group, and an alkoxy group.

式(1a)で表される繰り返し単位としては、例えば、以下の繰り返し単位等が挙げられる。   Examples of the repeating unit represented by the formula (1a) include the following repeating units.

Figure 2010010438
Figure 2010010438

式(1b)で表される繰り返し単位としては、例えば、以下の繰り返し単位等が挙げられる。   Examples of the repeating unit represented by the formula (1b) include the following repeating units.

Figure 2010010438
Figure 2010010438

本発明に用いられる重合体は、式(1a)で表される繰り返し単位を1種含んでいても2種以上含んでいてもよい。また、式(1b)で表される繰り返し単位を1種含んでいても2種以上含んでいてもよい。   The polymer used for this invention may contain 1 type of repeating units represented by Formula (1a), or may contain 2 or more types. Moreover, 1 type of repeating units represented by Formula (1b) may be included, or 2 or more types may be included.

・式(2)で表される構造
式(2)中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6で表されるアルキル基の具体例としては、前述のRで表されるアルキル基と同様の基が挙げられる。
Structure represented by the formula (2) In the formula (2), specific examples of the alkyl group represented by R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are represented by the aforementioned R. And the same groups as the alkyl group to be prepared.

式(2)中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6で表されるアルコキシ基の具体例としては、前述のRで表されるアルコキシ基と同様の基が挙げられる。 In the formula (2), specific examples of the alkoxy group represented by R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 include the same groups as the alkoxy group represented by R described above. It is done.

式(2)中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6で表される置換基を有していてもよいアリール基は、前述のRで表される置換基を有していてもよいアリール基と同様の基が挙げられる。 In the formula (2), the aryl group which may have a substituent represented by R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 represents the substituent represented by R described above. The same group as the aryl group which may have is mentioned.

式(2)で表される繰り返し単位としては、例えば、以下の繰り返し単位等が挙げられる。   Examples of the repeating unit represented by the formula (2) include the following repeating units.

Figure 2010010438
Figure 2010010438

本発明に用いられる重合体は、式(2)で表される繰り返し単位を1種含んでいても2種以上含んでいてもよい。   The polymer used for this invention may contain 1 type of repeating units represented by Formula (2), or may contain 2 or more types.

・本発明に用いられる重合体
本発明に用いられる重合体は、前述の式(1a)で表される繰り返し単位の具体例から選ばれる一の繰り返し単位及び/又は前述の式(1b)で表される繰り返し単位の具体例から選ばれる一の繰り返し単位と、前述の式(2)で表される繰り返し単位の具体例から選ばれる一の繰り返し単位とがポリマー中で隣接することが好ましく、式(3a)又は式(3b)で表される繰り返し単位を有することがより好ましい。
-Polymer used in the present invention The polymer used in the present invention is represented by one repeating unit selected from the specific examples of the repeating unit represented by the above formula (1a) and / or the above formula (1b). It is preferable that one repeating unit selected from the specific example of the repeating unit to be selected and one repeating unit selected from the specific example of the repeating unit represented by the above formula (2) are adjacent in the polymer. It is more preferable to have a repeating unit represented by (3a) or formula (3b).

Figure 2010010438
(式中、R、R1、R2、R3及びR4は、前記と同じ意味を表す。)
Figure 2010010438
(In the formula, R, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 represent the same meaning as described above.)

本発明に用いられる重合体の具体例としては、以下の重合体等が挙げられる。

Figure 2010010438
(式中、mは繰り返し単位数を表す。) Specific examples of the polymer used in the present invention include the following polymers.
Figure 2010010438
(In the formula, m represents the number of repeating units.)

式(1a)、式(1b)、式(3a)、式(3b)中、Rはアルキル基であることが好ましい。   In Formula (1a), Formula (1b), Formula (3a), and Formula (3b), R is preferably an alkyl group.

本発明に用いられる重合体は、式(1a)で表される繰り返し単位及び/又は式(1b)で表される繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位とを有することにより、溶媒への溶解性が向上し、本発明に用いられる重合体と電子受容性化合物とを含む機能層を成膜した際に、良好な相分離構造を有する機能層が得られ、光電変換効率が高められると考えられる。   The polymer used in the present invention has a repeating unit represented by the formula (1a) and / or a repeating unit represented by the formula (1b) and a repeating unit represented by the formula (2). When the functional layer containing the polymer and the electron-accepting compound used in the present invention is formed with improved solubility in a solvent, a functional layer having a good phase separation structure is obtained, and the photoelectric conversion efficiency is improved. It is thought that it is raised.

本発明に用いられる重合体において、式(1)で表される繰り返し単位、式(2)で表される繰り返し単位及び式(3)で表される繰り返し単位の合計は、該重合体中の全繰り返し単位の合計に対して、20〜100モル%が好ましく、高い光電変換効率を得る観点からは、より好ましくは50〜100モル%である。   In the polymer used in the present invention, the total of the repeating unit represented by the formula (1), the repeating unit represented by the formula (2) and the repeating unit represented by the formula (3) 20-100 mol% is preferable with respect to the sum total of all the repeating units, and from a viewpoint of obtaining high photoelectric conversion efficiency, More preferably, it is 50-100 mol%.

本発明に用いられる重合体のポリスチレン換算の重量平均分子量は、103〜108であることが好ましく、より好ましくは103〜107であり、さらに好ましくは103〜106である。 The weight average molecular weight in terms of polystyrene of the polymer used in the present invention is preferably 10 3 to 10 8 , more preferably 10 3 to 10 7 , and still more preferably 10 3 to 10 6 .

本発明に用いられる重合体を有機光電変換素子の製造に用いる場合には、末端基として重合活性基がそのまま残っていると、得られる素子の耐久性等の特性が低下することがあるので、安定な基で保護することが好ましい。   When the polymer used in the present invention is used for the production of an organic photoelectric conversion element, if the polymerization active group remains as a terminal group, characteristics such as durability of the resulting element may be deteriorated. It is preferred to protect with a stable group.

末端を保護する安定な基としては、アルキル基、アルコキシ基、フルオロアルキル基、フルオロアルコキシ基、アリール基、アリールアミノ基、1価の複素環基等が挙げられる。また、安定な基に代えて、水素原子が末端に位置していてもよい。末端基でホール輸送性を高めるという観点からは、アリールアミノ基などの電子供与基が好ましい。末端基としては、主鎖の共役構造と連続した共役結合を有しているものも好ましく、例えば、炭素−炭素結合を介してアリール基又は1価の複素環基と結合している基等が挙げられる。アリールアミノ基としては、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基等が挙げられる。1価の複素環基としては、チェニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、ピペリジル基、キノリル基、イソキノリル基等が挙げられる。   Examples of the stable group for protecting the terminal include an alkyl group, an alkoxy group, a fluoroalkyl group, a fluoroalkoxy group, an aryl group, an arylamino group, and a monovalent heterocyclic group. Moreover, it replaces with stable group and the hydrogen atom may be located in the terminal. From the viewpoint of enhancing the hole transport property at the terminal group, an electron donating group such as an arylamino group is preferred. As the terminal group, those having a conjugated bond continuous with the conjugated structure of the main chain are also preferable, for example, a group bonded to an aryl group or a monovalent heterocyclic group via a carbon-carbon bond, etc. Can be mentioned. Examples of the arylamino group include a phenylamino group and a diphenylamino group. Examples of the monovalent heterocyclic group include a chenyl group, a pyrrolyl group, a furyl group, a pyridyl group, a piperidyl group, a quinolyl group, and an isoquinolyl group.

本発明に用いる重合体は、共役系高分子化合物であることが好ましい。ここで、共役系高分子化合物とは、該化合物を構成する分子の主鎖が実質的に共役している化合物を意味する。   The polymer used in the present invention is preferably a conjugated polymer compound. Here, the conjugated polymer compound means a compound in which main chains of molecules constituting the compound are substantially conjugated.

<重合体の製造方法>
本発明に用いる重合体は、如何なる方法で製造されたものであってもよいが、例えば、用いる重合反応に適した官能基を有するモノマーを合成した後に、必要に応じて有機溶媒に溶解し、アルカリや適当な触媒、配位子等を用いた公知のアリールカップリングによる重合方法を用いて重合することにより合成することができる。前記モノマーの合成は、例えば、特開2006−182920号公報、特開2006−335933号公報等に示された方法を参考にして行うことができる。
<Method for producing polymer>
The polymer used in the present invention may be produced by any method. For example, after synthesizing a monomer having a functional group suitable for the polymerization reaction to be used, it is dissolved in an organic solvent as necessary. It can synthesize | combine by superposing | polymerizing using the polymerization method by the well-known aryl coupling using an alkali, a suitable catalyst, a ligand, etc. The synthesis of the monomer can be performed with reference to methods disclosed in, for example, JP-A-2006-182920 and JP-A-2006-335933.

アリールカップリングによる重合方法は、特に限定されないが、例えば、ホウ酸残基又はホウ酸エステル残基を有するモノマーと、臭素原子、ヨウ素原子、塩素原子等のハロゲン原子、又はトリフルオロメタンスルホネート基、p-トルエンスルホネート基等のスルホネート基を有するモノマーとを炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、リン酸三カリウム、フッ化カリウム等の無機塩基、フッ化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム等の有機塩基の存在下、パラジウム[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]、[トリス(ジベンジリデンアセトン)]ジパラジウム、パラジウムアセテート、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムジクロライド、ビス(シクロオクタジエン)ニッケル等のパラジウム錯体若しくはニッケル錯体と、必要に応じて、さらにトリフェニルホスフィン、トリ(2−メチルフェニル)ホスフィン、トリ(2-メトキシフェニル)ホスフィン、ジフェニルホスフィノプロパン、トリ(シクロヘキシル)ホスフィン、トリ(tert−ブチル)ホスフィン等の配位子とからなる触媒を用いたSuzukiカップリング反応により重合する方法;ハロゲン原子又はトリフルオロメタンスルホネート基等のスルホネート基を有するモノマー同士をビス(シクロオクタジエン)ニッケル等のニッケルゼロ価錯体とビピリジル等の配位子からなる触媒を用い、若しくは[ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]ニッケルジクロライド、[ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケルジクロライド等のニッケル錯体と、必要に応じ、さらにトリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィノプロパン、トリ(シクロヘキシル)ホスフィン、トリ(tert−ブチル)ホスフィン等の配位子とからなる触媒と亜鉛、マグネシウム等の還元剤を用い、必要に応じて脱水条件で反応させる、Yamamotoカップリング反応により重合する方法;ハロゲン化マグネシウム基を有する化合物とハロゲン原子を有する化合物とを[ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]ニッケルジクロライド、[ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケルジクロライド等のニッケル触媒を用い、脱水条件で反応させる、アリールカップリング反応により重合するKumada−Tamaoカップリング反応により重合する方法、FeCl3等の酸化剤により重合する方法、電気化学的に酸化重合する方法等が挙げられる。 The polymerization method by aryl coupling is not particularly limited. For example, a monomer having a boric acid residue or a boric acid ester residue, a halogen atom such as a bromine atom, an iodine atom or a chlorine atom, or a trifluoromethanesulfonate group, p -Monomers having a sulfonate group such as toluene sulfonate group and inorganic bases such as sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate, tripotassium phosphate, potassium fluoride, tetrabutylammonium fluoride, tetrabutylammonium chloride, tetrabutyl bromide Palladium [tetrakis (triphenylphosphine)], [tris (dibenzylideneacetone)] dipalladium, palladium acetate, bis (triphenylphosphine) palladium dichloride in the presence of organic bases such as ammonium and tetraethylammonium hydroxide Palladium complexes or nickel complexes such as bis (cyclooctadiene) nickel and, if necessary, triphenylphosphine, tri (2-methylphenyl) phosphine, tri (2-methoxyphenyl) phosphine, diphenylphosphinopropane , Polymerization method by Suzuki coupling reaction using a catalyst comprising a ligand such as tri (cyclohexyl) phosphine and tri (tert-butyl) phosphine; monomers having a sulfonate group such as a halogen atom or a trifluoromethanesulfonate group Using a catalyst comprising a nickel zero-valent complex such as bis (cyclooctadiene) nickel and a ligand such as bipyridyl, or [bis (diphenylphosphino) ethane] nickel dichloride, [bis (diphenylphosphino) Propane] A catalyst comprising a nickel complex such as nickel dichloride and, if necessary, a ligand such as triphenylphosphine, diphenylphosphinopropane, tri (cyclohexyl) phosphine, tri (tert-butyl) phosphine, and zinc, magnesium A method of polymerizing by a Yamamoto coupling reaction using a reducing agent such as a compound under dehydrating conditions as necessary; a compound having a magnesium halide group and a compound having a halogen atom [bis (diphenylphosphino) ethane] Polymerization is carried out by Kumada-Tamao coupling reaction using a nickel catalyst such as nickel dichloride and [bis (diphenylphosphino) propane] nickel dichloride, which is reacted under dehydration conditions, and polymerized by aryl coupling reaction. Method, a method of polymerization with an oxidizer such as FeCl 3, a method in which electrochemical oxidation polymerization.

前記アリールカップリングによる重合方法では、通常、溶媒が用いられる。この溶媒は、用いる重合反応、モノマー及びポリマーの溶解性等を考慮して選択すればよい。具体的には、テトラヒドロフラン、トルエン、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、それらの2種以上の混合溶媒等の有機溶媒、又はそれらと水との二相系が例示される。Suzukiカップリング反応においては、テトラヒドロフラン、トルエン、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、それらの2種以上の混合溶媒等の有機溶媒、又はそれらと水との二相系が好ましい。反応溶媒は一般に副反応を抑制するために、脱酸素処理を行うことが好ましい。Yamamotoカップリング反応においては、テトラヒドロフラン、トルエン、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、それらの2種以上の混合溶媒等の有機溶媒が好ましい。反応溶媒は一般に副反応を抑制するために、脱酸素処理を行うことが好ましい。   In the polymerization method using aryl coupling, a solvent is usually used. This solvent may be selected in consideration of the polymerization reaction used, the solubility of the monomer and polymer, and the like. Specifically, organic solvents such as tetrahydrofuran, toluene, 1,4-dioxane, dimethoxyethane, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, a mixed solvent of two or more thereof, or water and The two-phase system is exemplified. In the Suzuki coupling reaction, an organic solvent such as tetrahydrofuran, toluene, 1,4-dioxane, dimethoxyethane, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, a mixed solvent of two or more thereof, or with them A two-phase system with water is preferred. In general, the reaction solvent is preferably subjected to deoxygenation treatment in order to suppress side reactions. In the Yamamoto coupling reaction, organic solvents such as tetrahydrofuran, toluene, 1,4-dioxane, dimethoxyethane, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, and a mixed solvent of two or more thereof are preferable. In general, the reaction solvent is preferably subjected to deoxygenation treatment in order to suppress side reactions.

前記アリールカップリングによる重合方法の中でも、反応性の観点から、Suzukiカップリング反応、Yamamotoカップリング反応が好ましく、Suzukiカップリング反応とニッケルゼロ価錯体を用いたYamamotoカップリング反応がより好ましい。より詳細には、Suzukiカップリングによる重合に関しては、例えば、Journal of Polymer Science:Part A:Polymer Chemistry,Vol.39,1533−1556(2001)に記載されている公知の方法を参考にできる。Yamamotoカップリングによる重合に関しては、例えば、Macromolecules 1992,25,1214−1223に記載されている公知の方法を参考にできる。   Among the polymerization methods by aryl coupling, from the viewpoint of reactivity, Suzuki coupling reaction and Yamamoto coupling reaction are preferable, and Suzuki coupling reaction and Yamamoto coupling reaction using a nickel zero-valent complex are more preferable. More specifically, with respect to polymerization by Suzuki coupling, see, for example, Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry, Vol. 39, 1533-1556 (2001) can be referred to. With respect to polymerization by Yamamoto coupling, for example, known methods described in Macromolecules 1992, 25, 1214-1223 can be referred to.

前記アリールカップリングによる重合方法において、反応温度は、反応溶液が液状を保つことができる温度範囲であれば、特に限定されないが、その下限は、反応性の観点から、好ましくは−100℃、より好ましくは−20℃、特に好ましくは0℃であり、その上限は、安定性の観点から、好ましくは200℃、より好ましくは150℃、特に好ましくは120℃である。   In the polymerization method by aryl coupling, the reaction temperature is not particularly limited as long as the reaction solution can be kept in a liquid state, but the lower limit is preferably −100 ° C. from the viewpoint of reactivity. The upper limit is preferably −20 ° C., particularly preferably 0 ° C., and the upper limit is preferably 200 ° C., more preferably 150 ° C., and particularly preferably 120 ° C. from the viewpoint of stability.

前記アリールカップリングによる重合反応において、反応終了後の反応系からの本発明の重合体の取り出しは公知の方法に準じて行うことができる。例えば、メタノール等の低級アルコールに反応溶液を加えて析出させた沈殿をろ過、乾燥することにより、本発明の重合体を得ることができる。得られた重合体の純度が低い場合は、再結晶、ソックスレー抽出器による連続抽出、カラムクロマトグラフィー等の通常の方法にて精製することができる。   In the polymerization reaction by aryl coupling, the polymer of the present invention can be removed from the reaction system after completion of the reaction according to a known method. For example, the polymer of the present invention can be obtained by adding a reaction solution to a lower alcohol such as methanol and precipitating the resulting precipitate by filtration and drying. When the purity of the obtained polymer is low, it can be purified by ordinary methods such as recrystallization, continuous extraction with a Soxhlet extractor, column chromatography and the like.

<有機光電変換素子>
本発明の有機光電変換素子は、一対の電極と、該電極間に機能層を有し、該機能層が式(1a)で表される繰り返し単位及び/又は式(1b)で表される繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位とを含む重合体を有するものであり、具体的には、
1.一対の電極と、該電極間に設けられ前記重合体を含有する機能層と、該機能層に隣接して設けられ電子供与性化合物を含有する有機層とを有する有機光電変換素子;
2.一対の電極と、該電極間に設けられ電子受容性化合物を含有する有機層と、該有機層に隣接して設けられ前記重合体を含有する機能層とを有する有機光電変換素子;
3.一対の電極と、該電極間に設けられ電子受容性化合物及び電子供与性化合物を含有する機能層を少なくとも一層有する有機光電変換素子であって、該電子供与性化合物又は該電子受容性化合物が前記重合体である有機光電変換素子;
4.一対の電極と、該電極間に設けられ電子受容性化合物及び電子供与性化合物を含有する機能層を少なくとも一層有する有機光電変換素子であって、該電子供与性化合物が前記重合体であり、該電子受容性化合物がフラーレン誘導体である有機光電変換素子;
等が挙げられる。前記一対の電極は、通常、少なくとも一方が透明又は半透明であり、以下、その場合を一例として説明する。
<Organic photoelectric conversion element>
The organic photoelectric conversion element of the present invention has a pair of electrodes and a functional layer between the electrodes, and the functional layer is a repeating unit represented by the formula (1a) and / or a repeating unit represented by the formula (1b). A polymer containing a unit and a repeating unit represented by the formula (2), specifically,
1. An organic photoelectric conversion device comprising a pair of electrodes, a functional layer provided between the electrodes and containing the polymer, and an organic layer provided adjacent to the functional layer and containing an electron donating compound;
2. An organic photoelectric conversion element having a pair of electrodes, an organic layer containing an electron-accepting compound provided between the electrodes, and a functional layer provided adjacent to the organic layer and containing the polymer;
3. An organic photoelectric conversion element having at least one functional layer containing a pair of electrodes and an electron-accepting compound and an electron-donating compound provided between the electrodes, wherein the electron-donating compound or the electron-accepting compound is An organic photoelectric conversion element which is a polymer;
4). An organic photoelectric conversion device having at least one functional layer containing a pair of electrodes and an electron-accepting compound and an electron-donating compound provided between the electrodes, wherein the electron-donating compound is the polymer, An organic photoelectric conversion element in which the electron-accepting compound is a fullerene derivative;
Etc. In general, at least one of the pair of electrodes is transparent or translucent. Hereinafter, this case will be described as an example.

また、前記3.、4.の有機光電変換素子では、電子受容性化合物及び電子供与性化合物を含有する機能層における該電子受容性化合物の割合が、該電子供与性化合物100重量部に対して、10〜1000重量部であることが好ましく、50〜500重量部であることがより好ましい。   In addition, the 3. 4. In the organic photoelectric conversion element, the ratio of the electron accepting compound in the functional layer containing the electron accepting compound and the electron donating compound is 10 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electron donating compound. It is preferably 50 to 500 parts by weight.

次に、有機光電変換素子の動作機構を説明する。透明又は半透明の電極から入射した光エネルギーが電子受容性化合物及び/又は電子供与性化合物で吸収され、電子とホールの結合した励起子を生成する。生成した励起子が移動して、電子受容性化合物と電子供与性化合物が隣接しているヘテロ接合界面に達すると界面でのそれぞれのHOMOエネルギー及びLUMOエネルギーの違いにより電子とホールが分離し、独立に動くことができる電荷(電子とホール)が発生する。発生した電荷は、それぞれ電極へ移動することにより外部へ電気エネルギー(電流)として取り出すことができる。   Next, the operation mechanism of the organic photoelectric conversion element will be described. Light energy incident from a transparent or translucent electrode is absorbed by the electron-accepting compound and / or the electron-donating compound to generate excitons in which electrons and holes are combined. When the generated excitons move and reach the heterojunction interface where the electron-accepting compound and the electron-donating compound are adjacent to each other, electrons and holes are separated due to the difference in HOMO energy and LUMO energy at the interface. Electric charges (electrons and holes) that can move are generated. The generated charges can be taken out as electric energy (current) by moving to the electrodes.

有機光電変換素子が高い光電変換効率を有するためには、前記電子受容性化合物、前記電子供与性化合物が所望の入射光のスペクトルを効率よく吸収することができる吸収域を有するものであること、ヘテロ接合界面が励起子を効率よく分離するためにヘテロ接合界面を多く含むこと、ヘテロ接合界面が生成した電荷を速やかに電極へ輸送する電荷輸送性を有することが重要である。   In order for the organic photoelectric conversion element to have high photoelectric conversion efficiency, the electron-accepting compound and the electron-donating compound have an absorption region that can efficiently absorb a desired incident light spectrum, In order for the heterojunction interface to efficiently separate excitons, it is important that the heterojunction interface includes a large number of heterojunction interfaces and that the heterojunction interface has a charge transporting property for quickly transporting charges generated by the heterojunction interface to the electrode.

このような観点から、本発明の有機光電変換素子としては、前記3.又は前記4.が好ましく、ヘテロ接合界面を多く含むという観点からは、前記4.がより好ましい。また、本発明の有機光電変換素子には、少なくとも一方の電極と該素子中の機能層又は有機層との間に付加的な層を設けてもよい。付加的な層としては、例えば、ホール又は電子を輸送する電荷輸送層等が挙げられる。   From such a point of view, the organic photoelectric conversion element of the present invention has the above described 3. Or 4. From the viewpoint of including many heterojunction interfaces, the above 4. Is more preferable. In the organic photoelectric conversion device of the present invention, an additional layer may be provided between at least one electrode and a functional layer or an organic layer in the device. Examples of the additional layer include a charge transport layer that transports holes or electrons.

本発明の有機光電変換素子は、通常、基板上に形成される。この基板は、電極を形成し、有機物の層を形成する際に変化しないものであればよい。基板の材料としては、例えば、ガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコン等が挙げられる。不透明な基板の場合には、反対の電極(即ち、基板から遠い方の電極)が透明又は半透明であることが好ましい。   The organic photoelectric conversion element of the present invention is usually formed on a substrate. This substrate may be any substrate that does not change when an electrode is formed and an organic layer is formed. Examples of the material for the substrate include glass, plastic, polymer film, and silicon. In the case of an opaque substrate, the opposite electrode (that is, the electrode far from the substrate) is preferably transparent or translucent.

前記の透明又は半透明の電極材料としては、導電性の金属酸化物膜、半透明の金属薄膜等が挙げられる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、及びそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド(ITO)、インジウム・亜鉛・オキサイド等からなる導電性材料を用いて作製された膜(NESA等)や、金、白金、銀、銅等が用いられ、ITO、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。電極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。また、電極材料として、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の有機の透明導電膜を用いてもよい。さらに電極材料としては、金属、導電性高分子等を用いることができ、好ましくは一対の電極のうち一方の電極は仕事関数の小さい材料が好ましい。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム等の金属、及びそれらのうち2つ以上の合金、又はそれらのうち1つ以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうち1つ以上との合金、グラファイト又はグラファイト層間化合物等が用いられる。合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金等が挙げられる。   Examples of the transparent or translucent electrode material include a conductive metal oxide film and a translucent metal thin film. Specifically, indium oxide, zinc oxide, tin oxide, and a composite film thereof (NESA) manufactured using a conductive material made of indium / tin / oxide (ITO), indium / zinc / oxide, or the like. Etc.), gold, platinum, silver, copper and the like are used, and ITO, indium / zinc / oxide, and tin oxide are preferable. Examples of the method for producing the electrode include a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a plating method, and the like. Moreover, you may use organic transparent conductive films, such as polyaniline and its derivative (s), polythiophene, and its derivative (s) as an electrode material. Furthermore, as the electrode material, a metal, a conductive polymer, or the like can be used. Preferably, one of the pair of electrodes is preferably a material having a small work function. For example, lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, aluminum, scandium, vanadium, zinc, yttrium, indium, cerium, samarium, europium, terbium, ytterbium, and two of them One or more alloys, or one or more of them and an alloy of one or more of gold, silver, platinum, copper, manganese, titanium, cobalt, nickel, tungsten, tin, graphite, or a graphite intercalation compound are used. It is done. Examples of the alloy include magnesium-silver alloy, magnesium-indium alloy, magnesium-aluminum alloy, indium-silver alloy, lithium-aluminum alloy, lithium-magnesium alloy, lithium-indium alloy, calcium-aluminum alloy and the like.

前記付加的な層としての電荷輸送層、即ち、ホール輸送層、電子輸送層に用いられる材料として、それぞれ後述の電子供与性化合物、電子受容性化合物を用いることができる。
付加的な層としてのバッファ層として用いられる材料としては、フッ化リチウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属のハロゲン化物、酸化物等を用いることができる。また、酸化チタン等無機半導体の微粒子を用いることもできる。
As materials used for the charge transport layer as the additional layer, that is, the hole transport layer and the electron transport layer, an electron donating compound and an electron accepting compound described later can be used, respectively.
As a material used as a buffer layer as an additional layer, an alkali metal such as lithium fluoride, a halide of an alkaline earth metal, an oxide, or the like can be used. In addition, fine particles of an inorganic semiconductor such as titanium oxide can be used.

<有機薄膜>
本発明の有機光電変換素子における前記機能層(本発明の重合体を含有する機能層)としては、例えば、前記重合体を含有する有機薄膜を用いることができる。
<Organic thin film>
As said functional layer (functional layer containing the polymer of this invention) in the organic photoelectric conversion element of this invention, the organic thin film containing the said polymer can be used, for example.

前記有機薄膜は、膜厚が、通常、1nm〜100μmであり、好ましくは2nm〜1000nmであり、より好ましくは5nm〜500nmであり、さらに好ましくは20nm〜200nmである。   The organic thin film has a thickness of usually 1 nm to 100 μm, preferably 2 nm to 1000 nm, more preferably 5 nm to 500 nm, and further preferably 20 nm to 200 nm.

前記有機薄膜は、本発明の重合体を一種単独で含んでいても二種以上を組み合わせて含んでいてもよい。また、前記有機薄膜のホール輸送性を高めるため、前記有機薄膜中に電子供与性化合物及び/又は電子受容性化合物として、低分子化合物及び/又は前記重合体以外の重合体を混合して用いることもできる。   The said organic thin film may contain the polymer of this invention individually by 1 type, or may contain it in combination of 2 or more types. In order to enhance the hole transport property of the organic thin film, a low molecular compound and / or a polymer other than the polymer is mixed and used as the electron donating compound and / or the electron accepting compound in the organic thin film. You can also.

前記電子供与性化合物としては、本発明に用いられる重合体のほか、例えば、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、オリゴチオフェン及びその誘導体、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体等が挙げられる。   Examples of the electron-donating compound include, in addition to the polymer used in the present invention, for example, pyrazoline derivatives, arylamine derivatives, stilbene derivatives, triphenyldiamine derivatives, oligothiophene and derivatives thereof, polyvinylcarbazole and derivatives thereof, polysilane and derivatives thereof. Derivatives, polysiloxane derivatives having an aromatic amine in the side chain or main chain, polyaniline and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, polypyrrole and derivatives thereof, polyphenylene vinylene and derivatives thereof, polythienylene vinylene and derivatives thereof, and the like.

前記電子受容性化合物としては、本発明に用いられる重合体のほか、例えば、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン及びその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン誘導体、8−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、C60等のフラーレン類及びその誘導体、2、9−ジメチル−4、7−ジフェニル−1、10−フェナントロリン等のフェナントレン誘導体等が挙げられ、とりわけフラーレン類及びその誘導体が好ましい。 Examples of the electron-accepting compound include, in addition to the polymer used in the present invention, for example, oxadiazole derivatives, anthraquinodimethane and its derivatives, benzoquinone and its derivatives, naphthoquinone and its derivatives, anthraquinone and its derivatives, tetracyano Anthraquinodimethane and derivatives thereof, fluorenone derivatives, diphenyldicyanoethylene and derivatives thereof, diphenoquinone derivatives, metal complexes of 8-hydroxyquinoline and derivatives thereof, polyquinoline and derivatives thereof, polyquinoxaline and derivatives thereof, polyfluorene and derivatives thereof, C fullerenes and derivatives thereof 60 such as 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrene derivatives phenanthroline and the like, especially the preferred fullerenes and derivatives thereof .

なお、前記電子供与性化合物、前記電子受容性化合物は、これらの化合物のエネルギー準位のエネルギーレベルから相対的に決定される。   The electron-donating compound and the electron-accepting compound are relatively determined from the energy levels of these compounds.

フラーレン類としては、C60、C70、カーボンナノチューブ、及びその誘導体が挙げられる。C60の誘導体の具体的構造としては、以下のような構造等が挙げられる。 Examples of fullerenes include C 60 , C 70 , carbon nanotubes, and derivatives thereof. Specific examples of the structure of the C 60 derivative include the following structures.

Figure 2010010438
Figure 2010010438

<組成物>
本発明の組成物は、フラーレン誘導体と前記重合体を含有する。組成物中、フラーレン誘導体の割合が、前記重合体100重量部に対して、10〜1000重量部であることが好ましく、50〜500重量部であることがより好ましい。本発明の組成物は、有機光電変換素子の機能層に用いることができる。
<Composition>
The composition of the present invention contains a fullerene derivative and the polymer. In the composition, the ratio of the fullerene derivative is preferably 10 to 1000 parts by weight, and more preferably 50 to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer. The composition of this invention can be used for the functional layer of an organic photoelectric conversion element.

<有機薄膜の製造方法>
前記有機薄膜は、如何なる方法で製造してもよく、例えば、本発明に用いられる重合体又は組成物を含む溶液からの成膜による方法で製造してもよいし、真空蒸着法により薄膜を形成してもよい。
<Method for producing organic thin film>
The organic thin film may be produced by any method. For example, the organic thin film may be produced by a film formation method from a solution containing the polymer or composition used in the present invention, or a thin film is formed by a vacuum deposition method. May be.

溶液からの成膜に用いる溶媒は、本発明に用いられる重合体又は組成物を溶解させるものであれば特に制限はない。この溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、ビシクロヘキシル、n−ブチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、tert−ブチルベンゼン等の不飽和炭化水素溶媒、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、ブロモペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサン等のハロゲン化飽和炭化水素溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化不飽和炭化水素溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル類溶媒等が挙げられる。本発明に用いられる重合体又は組成物は、通常、前記溶媒に0.1重量%以上溶解させることができる。   The solvent used for film formation from a solution is not particularly limited as long as it dissolves the polymer or composition used in the present invention. Examples of the solvent include unsaturated hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, mesitylene, tetralin, decalin, bicyclohexyl, n-butylbenzene, sec-butylbenzene, tert-butylbenzene, carbon tetrachloride, chloroform, dichloromethane, Halogenated saturated hydrocarbon solvents such as dichloroethane, chlorobutane, bromobutane, chloropentane, bromopentane, chlorohexane, bromohexane, chlorocyclohexane and bromocyclohexane, halogenated unsaturated hydrocarbon solvents such as chlorobenzene, dichlorobenzene and trichlorobenzene, tetrahydrofuran And ether solvents such as tetrahydropyran. The polymer or composition used in the present invention can usually be dissolved in the solvent in an amount of 0.1% by weight or more.

溶液からの成膜には、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法、ノズルコート法、キャピラリーコート法等の塗布法を用いることができ、スピンコート法、フレキソ印刷法、インクジェット印刷法、ディスペンサー印刷法が好ましい。   For film formation from solution, spin coating method, casting method, micro gravure coating method, gravure coating method, bar coating method, roll coating method, wire bar coating method, dip coating method, spray coating method, screen printing method, flexographic method Coating methods such as a printing method, an offset printing method, an ink jet printing method, a dispenser printing method, a nozzle coating method, a capillary coating method can be used, and a spin coating method, a flexographic printing method, an ink jet printing method, and a dispenser printing method are preferable.

有機光電変換素子は、透明又は半透明の電極から太陽光等の光を照射することにより、電極間に光起電力が発生し、有機薄膜太陽電池として動作させることができる。有機薄膜太陽電池を複数集積することにより有機薄膜太陽電池モジュールとして用いることもできる。   By irradiating light such as sunlight from a transparent or translucent electrode, the organic photoelectric conversion element generates a photovoltaic force between the electrodes and can be operated as an organic thin film solar cell. It can also be used as an organic thin film solar cell module by integrating a plurality of organic thin film solar cells.

また、電極間に電圧を印加した状態で、透明又は半透明の電極から光を照射することにより、光電流が流れ、有機光センサーとして動作させることができる。有機光センサーを複数集積することにより有機イメージセンサーとして用いることもできる。   In addition, by applying light from a transparent or translucent electrode in a state where a voltage is applied between the electrodes, a photocurrent flows and it can be operated as an organic photosensor. It can also be used as an organic image sensor by integrating a plurality of organic photosensors.

<素子の用途>
本発明の有機光電変換素子は、複数集積することにより有機薄膜太陽電池モジュール、有機イメージセンサーを構成することができる。
<Application of device>
An organic thin film solar cell module and an organic image sensor can be configured by integrating a plurality of the organic photoelectric conversion elements of the present invention.

以下、本発明をさらに詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Examples will be shown below for illustrating the present invention in more detail, but the present invention is not limited to these examples.

ポリスチレン換算の数平均分子量はサイズエクスクルージョンクロマトグラフィー(SEC)により求めた。
カラム: TOSOH TSKgel SuperHM-H(2本)+ TSKgel SuperH2000(4.6mm I.d. × 15cm);検出器:RI (SHIMADZU RID-10A);移動相:テトラヒドロフラン(THF)
The number average molecular weight in terms of polystyrene was determined by size exclusion chromatography (SEC).
Column: TOSOH TSKgel SuperHM-H (2) + TSKgel SuperH2000 (4.6 mm Id x 15 cm); Detector: RI (SHIMADZU RID-10A); Mobile phase: Tetrahydrofuran (THF)

<化合物Aの合成>

Figure 2010010438

化合物A

5L-3口フラスコを窒素置換し、ブロモ−3−n−ヘキシルベンゼン226gを量り取り、2.5Lの脱水THFに溶解させた。この溶液を−75℃以下に冷却し、2.5M n−ブチルリチウム/ヘキサン溶液358mlを滴下し、−75℃以下に保ちながら5時間攪拌した。この溶液に、2−メトキシカルボニル−4,4‘−ジブロモビフェニル150gを400mlの脱水THFに溶解させた溶液を−70℃以下に保ちながら滴下した。この溶液を室温までゆっくりと昇温後、終夜攪拌した。反応溶液を0℃で攪拌しながら、150mlの水を滴下した。溶媒を留去した後、残渣に水200mlを加え、1Lのヘキサンを用いて1回抽出し、100mlのヘキサンを用いて2回抽出した。抽出した有機層を合わせ、飽和食塩水200mlで洗浄し、水層を100mlのヘキサンで再抽出した後、硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。溶媒を留去したところ、264gの化合物Aの粗生成物を得た。粗生成物である化合物Aの精製はおこなわず、次の工程に用いた。 <Synthesis of Compound A>
Figure 2010010438

Compound A

The 5L-3 neck flask was purged with nitrogen, and 226 g of bromo-3-n-hexylbenzene was weighed and dissolved in 2.5 L of dehydrated THF. This solution was cooled to −75 ° C. or lower, and 358 ml of 2.5M n-butyllithium / hexane solution was added dropwise, and stirred for 5 hours while maintaining the temperature at −75 ° C. or lower. A solution prepared by dissolving 150 g of 2-methoxycarbonyl-4,4′-dibromobiphenyl in 400 ml of dehydrated THF was added dropwise to this solution while keeping at −70 ° C. or lower. The solution was slowly warmed to room temperature and stirred overnight. While the reaction solution was stirred at 0 ° C., 150 ml of water was added dropwise. After the solvent was distilled off, 200 ml of water was added to the residue, extracted once with 1 L of hexane, and extracted twice with 100 ml of hexane. The extracted organic layers were combined, washed with 200 ml of saturated brine, the aqueous layer was re-extracted with 100 ml of hexane, and then dried using magnesium sulfate. When the solvent was distilled off, 264 g of a crude product of Compound A was obtained. The crude product, compound A, was not purified and used in the next step.

<化合物Bの合成>

Figure 2010010438

化合物B

3L3口フラスコに上記で合成した化合物Aを264g取り、900mlのジクロロメタンに溶解させ、窒素置換した。この溶液を0℃以下に冷却し、5℃以下に保ちながら3フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体245mlを滴下した。室温までゆっくり昇温後、終夜攪拌した。この反応溶液を2Lの氷水中に攪拌しながら注ぎ、30分攪拌した。分液し、水層を100mlのジクロロメタンで抽出した。その後、有機層を合わせ、10%リン酸カリウム水溶液1L加えて分液し、有機層を1Lの水で2回洗浄した。硫酸マグネシウムを用いて乾燥後、溶媒を留去して得られたオイルを200mlのトルエンに溶解させ、シリカゲルを敷いたグラスフィルターを通し、ろ過した。溶媒を留去した後、500mlのメタノールを加えて激しく攪拌した。得られた結晶をろ過し、メタノールで洗浄した。ヘキサン/酢酸ブチル混合溶媒系で再結晶をおこない、化合物Bを121g得た。

1H-NMR(400MHz、CDCl3
δ0.86(6H,t)、1.26(12H,m)、1.52(4H,m)、2.51(4H,t)、6.87(2H,d)、7.00(2H,s)、7.04(2H,d)、7.12(2H,t)、7.46(2H,dd)、7.48(2H,d)、7.55(2H,d)

13C-NMR(400MHz、CDCl3
δ14.1、22.6、28.9、31.4、31.7、35.9、65.7、121.5、121.8、125.1、127.2、128.4、129.5、130.8、138.1、143.2、144.3、153.3 <Synthesis of Compound B>
Figure 2010010438

Compound B

264 g of the compound A synthesized above was taken in a 3 L 3-neck flask, dissolved in 900 ml of dichloromethane, and purged with nitrogen. The solution was cooled to 0 ° C. or lower, and 245 ml of boron trifluoride diethyl ether complex was added dropwise while maintaining the temperature at 5 ° C. or lower. After slowly warming to room temperature, the mixture was stirred overnight. The reaction solution was poured into 2 L of ice water with stirring and stirred for 30 minutes. The layers were separated and the aqueous layer was extracted with 100 ml of dichloromethane. Thereafter, the organic layers were combined, 1 L of a 10% aqueous potassium phosphate solution was added to separate the layers, and the organic layer was washed twice with 1 L of water. After drying using magnesium sulfate, the oil obtained by distilling off the solvent was dissolved in 200 ml of toluene, filtered through a glass filter covered with silica gel. After the solvent was distilled off, 500 ml of methanol was added and stirred vigorously. The obtained crystals were filtered and washed with methanol. Recrystallization was performed in a hexane / butyl acetate mixed solvent system to obtain 121 g of Compound B.

1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 )
δ 0.86 (6H, t), 1.26 (12H, m), 1.52 (4H, m), 2.51 (4H, t), 6.87 (2H, d), 7.00 (2H) , S), 7.04 (2H, d), 7.12 (2H, t), 7.46 (2H, dd), 7.48 (2H, d), 7.55 (2H, d)

13 C-NMR (400 MHz, CDCl 3 )
δ 14.1, 22.6, 28.9, 31.4, 31.7, 35.9, 65.7, 121.5, 121.8, 125.1, 127.2, 128.4, 129. 5, 130.8, 138.1, 143.2, 144.3, 153.3

<化合物Cの合成>

Figure 2010010438

化合物C

2L3口フラスコに化合物Bを50g取り、窒素置換した。脱水THF500mlを加え、−70℃以下に冷却した。この溶液を−70℃以下に保ちながら、2.5M n−ブチルリチウム/ヘキサン溶液68mlを滴下した。滴下後、温度を保ちながら4時間攪拌した。2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン44mlを加えた後、室温までゆっくり昇温し終夜攪拌した。−30℃に冷却し、2M塩酸/ジエチルエーテル溶液78mlを滴下した後、室温まで昇温した。溶媒を留去した後、トルエン400mlを加えて溶解し、シリカゲルを敷いたグラスフィルターを通してろ過し、得られた溶液の溶媒を留去したところ、50gの粗生成物が得られた。窒素雰囲気下でトルエン/アセトニトリル溶媒から再結晶し、34gの化合物Cを得た。

1H-NMR(400MHz、CDCl3
δ0.86(6H,t)、1.26−1.29(12H,m)、1.31(24H,s)、1.52−1.53(4H,m)、2.50(4H,t)、6.92(2H,d)、7.00(2H,d)、7.08(2H,t)、7.13(2H,s)、7.77(2H,d)、7.81−7.82(4H,m)

13C-NMR(400MHz、CDCl3
δ14.3、22.8、25.1、29.2、31.9、36.3、83.9、119.9、125.7、126.7、128.1、129.1、132.7、134.3、142.9、143.0、145.9、151.6
<Synthesis of Compound C>
Figure 2010010438

Compound C

50 g of Compound B was taken into a 2 L 3-neck flask and purged with nitrogen. 500 ml of dehydrated THF was added and cooled to −70 ° C. or lower. While maintaining this solution at −70 ° C. or lower, 68 ml of 2.5M n-butyllithium / hexane solution was added dropwise. After dropping, the mixture was stirred for 4 hours while maintaining the temperature. After adding 44 ml of 2-isopropoxy-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane, the mixture was slowly warmed to room temperature and stirred overnight. After cooling to −30 ° C. and adding 78 ml of 2M hydrochloric acid / diethyl ether solution dropwise, the mixture was warmed to room temperature. After distilling off the solvent, 400 ml of toluene was added for dissolution, followed by filtration through a glass filter covered with silica gel, and the solvent of the resulting solution was distilled off to obtain 50 g of a crude product. Recrystallization from toluene / acetonitrile solvent under a nitrogen atmosphere gave 34 g of compound C.

1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 )
δ 0.86 (6H, t), 1.26-1.29 (12H, m), 1.31 (24H, s), 1.52-1.53 (4H, m), 2.50 (4H, m) t), 6.92 (2H, d), 7.00 (2H, d), 7.08 (2H, t), 7.13 (2H, s), 7.77 (2H, d), 7. 81-7.82 (4H, m)

13 C-NMR (400 MHz, CDCl 3 )
δ14.3, 22.8, 25.1, 29.2, 31.9, 36.3, 83.9, 119.9, 125.7, 126.7, 128.1, 129.1, 132. 7, 134.3, 142.9, 143.0, 145.9, 151.6

(高分子化合物1の合成)
化合物C 1.477gと、5,5'−ジブロモ−2,2'−ビチオフェン0.648gと、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:aliquat336、Aldrich製、CH3N[(CH2)7CH3]3Cl、密度:0.884g/ml(25℃)、(登録商標))0.50gと、酢酸パラジウム(II) 4.7mgと、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン 23.4mgとを反応容器に仕込み、反応容器内をアルゴンガスで十分置換した。この反応容器に、予めアルゴンガスをバブリングして脱気したトルエン 80mlを加えた。次に、この溶液に、予めアルゴンガスでバブリングして脱気した16.7重量%炭酸ナトリウム水溶液 10mlを滴下した後、溶媒が還流する温度に昇温し、10時間還流した。なお、反応はアルゴンガス雰囲気下で行った。
次に、得られた反応溶液を室温付近まで冷却した後、この反応溶液に、フェニルホウ酸 0.16g/テトラヒドロフラン 0.7ml混合溶液を加え、3.5時間還流した。なお、反応は、アルゴンガス雰囲気下で行った。
反応終了後、得られた反応溶液を冷却した後、得られた反応溶液を静置し、分液したトルエン層を回収した。次いで、得られたトルエン層をメタノール中に注ぎ込み、再沈し、生成した沈殿を回収した。この沈殿を減圧乾燥した後、クロロホルムに溶解した。次に、得られたクロロホルム溶液を濾過し、不溶物を除去した後、該クロロホルム溶液を、アルミナカラムに通して精製した。次に、得られたクロロホルム溶液を減圧濃縮した後、メタノール中に注ぎ込み、再沈し、生成した沈殿を回収した。この沈殿をメタノールで洗浄した後、減圧乾燥して、下記式:

Figure 2010010438
(式中、nは繰り返し単位数を表す。)

で表される高分子化合物1、0.58gを得た。高分子化合物1のポリスチレン換算の重量平均分子量は9.3×104であり、ポリスチレン換算の数平均分子量は2.7×104であった。 (Synthesis of polymer compound 1)
1.477 g of compound C, 0.648 g of 5,5′-dibromo-2,2′-bithiophene, methyltrioctylammonium chloride (trade name: aliquat336, manufactured by Aldrich, CH 3 N [(CH 2 ) 7 CH 3 ] 3 Cl, density: 0.884 g / ml (25 ° C., (registered trademark)) 0.50 g, palladium (II) acetate 4.7 mg, and tris (2-methoxyphenyl) phosphine 23.4 mg The inside of the reaction vessel was sufficiently replaced with argon gas. To this reaction vessel, 80 ml of toluene deaerated in advance by bubbling argon gas was added. Next, 10 ml of a 16.7% by weight aqueous sodium carbonate solution deaerated by bubbling with an argon gas in advance was added dropwise to the solution, and then the temperature was raised to a temperature at which the solvent was refluxed, followed by refluxing for 10 hours. The reaction was performed in an argon gas atmosphere.
Next, after cooling the obtained reaction solution to near room temperature, a mixed solution of 0.16 g of phenylboric acid / 0.7 ml of tetrahydrofuran was added to this reaction solution, and the mixture was refluxed for 3.5 hours. The reaction was performed in an argon gas atmosphere.
After completion of the reaction, the obtained reaction solution was cooled, and then the obtained reaction solution was allowed to stand and the separated toluene layer was recovered. Next, the obtained toluene layer was poured into methanol and re-precipitated, and the generated precipitate was collected. This precipitate was dried under reduced pressure and then dissolved in chloroform. Next, the obtained chloroform solution was filtered to remove insoluble matters, and then the chloroform solution was purified by passing through an alumina column. Next, the obtained chloroform solution was concentrated under reduced pressure, poured into methanol, re-precipitated, and the generated precipitate was collected. The precipitate was washed with methanol and then dried under reduced pressure to obtain the following formula:
Figure 2010010438
(In the formula, n represents the number of repeating units.)

Thus, 0.58 g of the polymer compound 1 represented by the formula (1) was obtained. The polymer compound 1 had a polystyrene equivalent weight average molecular weight of 9.3 × 10 4 and a polystyrene equivalent number average molecular weight of 2.7 × 10 4 .

(高分子化合物2の合成)
窒素置換した1L三つ口フラスコに、下記式:

Figure 2010010438
で表される化合物18.55g(34.98mmol)、5,5'−ジブロモ−2,2'−ビチオフェン 11.72g(36.17mmol)、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:aliquat336、Aldrich製、CH3N[(CH2)7CH3]3Cl、密度:0.884g/ml(25℃)、(登録商標))4.00g、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(Pd(PPh3)2Cl2) 0.023g及びトルエン300mlを入れ、55℃に加熱、撹拌した。そこへ、2mol/lの炭酸ナトリウム水溶液60mlを滴下し、滴下終了後、95℃に昇温し、24時間反応させた。得られた溶液に、フェニルボロン酸2.0g、テトラヒドロフラン40ml及びPd(PPh3)2Cl2 0.023gを加え、更に24時間反応させた。得られた溶液を400mlのトルエンで希釈し、有機相を抽出後、温水600mlで3回洗浄した。得られた溶液に7.5重量%ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム三水和物水溶液300mlを加え、80℃で一晩撹拌した。静置して水相を除去後、2重量%酢酸600mlで洗浄し、続いて温水600mlで2回洗浄した。得られた溶液に500mlのトルエンを加え、3Lのメタノールに2回に分けて注加、再沈殿させた。得られた溶液をろ過して回収した重合体を1Lのメタノールで洗浄し、60℃で終夜真空乾燥した。得られた重合体を2Lの熱トルエンに溶解させ、セライト、シリカゲル及び塩基性アルミナを用いたカラムを通した。800mlの熱トルエンでカラムを洗浄し、得られた溶液を1300mlまで濃縮した。3Lのメタノールに2回に分けて注加し、重合体を再沈殿させ、得られた沈殿物をろ過して重合体を回収した。この重合体を、メタノール、アセトン、メタノール(各500ml)で順番に洗浄し、60℃で真空乾燥することにより、下記式:
Figure 2010010438
(式中、nは繰り返し単位数を表す。)
で表される高分子化合物2を得た。高分子化合物2のポリスチレン換算の数平均分子量Mnは2.2×104であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量Mwは4.4×104であった。 (Synthesis of polymer compound 2)
In a 1 L three-neck flask purged with nitrogen, the following formula:
Figure 2010010438
18.55 g (34.98 mmol) of a compound represented by the following formula: 5,72′-dibromo-2,2′-bithiophene 11.72 g (36.17 mmol), methyltrioctylammonium chloride (trade name: aliquat336, manufactured by Aldrich, CH 3 N [ (CH 2 ) 7 CH 3 ] 3 Cl, density: 0.884 g / ml (25 ° C.), (registered trademark) 4.00 g, dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (II) (Pd (PPh 3 ) 2 Cl 2 ) 0.023 g and 300 ml of toluene were added and heated to 55 ° C. and stirred. Thereto, 60 ml of a 2 mol / l sodium carbonate aqueous solution was added dropwise. After completion of the addition, the temperature was raised to 95 ° C. and reacted for 24 hours. To the obtained solution, 2.0 g of phenylboronic acid, 40 ml of tetrahydrofuran and 0.023 g of Pd (PPh 3 ) 2 Cl 2 were added, and the mixture was further reacted for 24 hours. The obtained solution was diluted with 400 ml of toluene, the organic phase was extracted, and then washed with 600 ml of hot water three times. To the obtained solution was added 300 ml of an aqueous 7.5 wt% sodium diethyldithiocarbamate trihydrate solution, and the mixture was stirred at 80 ° C. overnight. The aqueous phase was removed by standing, and then washed with 600 ml of 2% by weight acetic acid, followed by washing twice with 600 ml of warm water. 500 ml of toluene was added to the resulting solution, and the mixture was poured into 3 L of methanol in two portions and reprecipitated. The polymer collected by filtration of the resulting solution was washed with 1 L of methanol and dried in vacuo at 60 ° C. overnight. The obtained polymer was dissolved in 2 L of hot toluene, and passed through a column using celite, silica gel and basic alumina. The column was washed with 800 ml of hot toluene and the resulting solution was concentrated to 1300 ml. The mixture was poured into 3 L of methanol in two portions to reprecipitate the polymer, and the resulting precipitate was filtered to recover the polymer. The polymer was washed in turn with methanol, acetone and methanol (500 ml each) and dried in vacuo at 60 ° C. to obtain the following formula:
Figure 2010010438
(In the formula, n represents the number of repeating units.)
The high molecular compound 2 represented by these was obtained. The number average molecular weight Mn in terms of polystyrene of the polymer compound 2 was 2.2 × 10 4 , and the weight average molecular weight Mw in terms of polystyrene was 4.4 × 10 4 .

<実施例1>
(有機薄膜太陽電池の作製、評価)
電子受容性化合物であるフラーレン誘導体(C60PCBM(Phenyl C61-butyric acid methyl ester、フロンティアカーボン社製、商品名:E100))と、電子供与性化合物である高分子化合物1を、3対1の重量割合で、2重量%の濃度となるよう、o−ジクロロベンゼンに溶解させた。得られた溶液を、孔径1.0μmのテフロン(登録商標)フィルターで濾過し、塗布溶液を調製した。
<Example 1>
(Production and evaluation of organic thin-film solar cells)
The weight ratio of fullerene derivative (C60PCBM (Phenyl C61-butyric acid methyl ester, manufactured by Frontier Carbon Co., Ltd., trade name: E100)), which is an electron-accepting compound, and polymer compound 1, which is an electron-donating compound, in a 3: 1 ratio And dissolved in o-dichlorobenzene to a concentration of 2% by weight. The obtained solution was filtered through a Teflon (registered trademark) filter having a pore size of 1.0 μm to prepare a coating solution.

スパッタ法により150nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板をオゾンUV処理して表面処理を行った。次に、前記塗布液を用い、スピンコートにより塗布し、有機薄膜太陽電池の機能層(膜厚:80nm)を得た。その後、真空蒸着機によりフッ化リチウムを膜厚4nmで蒸着し、次いで、アルミニウムを膜厚100nmで蒸着することにより、有機薄膜太陽電池を作製した。蒸着のときの真空度は、すべて1〜9×10-3Paであった。こうして得られた有機薄膜太陽電池の形状は、2mm×2mmの正四角形であった。得られた有機薄膜太陽電池をソーラシミュレーター(分光計器製、商品名OTENTO-SUN II:AM1.5Gフィルター、放射照度100mW/cm2) を用いて一定の光を照射し、発生する電流と電圧を測定して光電変換効率を求めた。得られた結果を表1に示す。 A glass substrate provided with an ITO film with a thickness of 150 nm by a sputtering method was subjected to surface treatment by ozone UV treatment. Next, the coating solution was applied by spin coating to obtain a functional layer (film thickness: 80 nm) of the organic thin film solar cell. Then, lithium fluoride was vapor-deposited with a film thickness of 4 nm with a vacuum vapor deposition machine, and then aluminum was vapor-deposited with a film thickness of 100 nm to produce an organic thin film solar cell. The degree of vacuum at the time of vapor deposition was 1 to 9 × 10 −3 Pa in all cases. The shape of the organic thin film solar cell thus obtained was a regular square of 2 mm × 2 mm. The obtained organic thin-film solar cell is irradiated with a certain amount of light using a solar simulator (trade name: OTENTO-SUN II: AM1.5G filter, irradiance: 100 mW / cm 2 ). The photoelectric conversion efficiency was obtained by measurement. The obtained results are shown in Table 1.

<比較例1>
実施例1における高分子化合物1を高分子化合物2に代えた以外は実施例1と同様にして、有機薄膜太陽電池を作製し、その評価を行った。得られた結果を表1に示す。
<Comparative Example 1>
An organic thin film solar cell was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the polymer compound 1 in Example 1 was replaced with the polymer compound 2. The obtained results are shown in Table 1.

Figure 2010010438
Figure 2010010438

Claims (8)

一対の電極と、該電極間に機能層を有し、該機能層が式(1a)で表される繰り返し単位及び/又は式(1b)で表される繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位とを含む重合体を有する有機光電変換素子。
Figure 2010010438
(式(1a)及び(1b)中、Rは、アルキル基、アルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基を表す。複数個あるRは、同一でも相異なっていてもよい。)
Figure 2010010438
(式中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6は、同一又は相異なり、水素原子、アルキル基、アルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基を表す。xは1又は2を表し、yは0又は1を表し、zは0、1又は2を表す。R1、R2、R3及びR4が、各々、複数個存在する場合は、それらは、同一であっても相異なっていてもよい。該アルキル基、該アルコキシ基及び該アリール基は、一部又は全部の水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい。)
A pair of electrodes, a functional layer between the electrodes, the functional layer represented by formula (1a) and / or a repeating unit represented by formula (1b), and a formula (2) The organic photoelectric conversion element which has a polymer containing the repeating unit.
Figure 2010010438
(In formulas (1a) and (1b), R represents an alkyl group, an alkoxy group or an aryl group which may have a substituent. A plurality of R may be the same or different.)
Figure 2010010438
Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are the same or different and represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group or an aryl group which may have a substituent. X represents 1 or 2, y represents 0 or 1, z represents 0, 1 or 2. When a plurality of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are present, May be the same or different. In the alkyl group, alkoxy group and aryl group, some or all of the hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms.)
重合体が、式(3a)で表される繰り返し単位又は式(3b)で表される繰り返し単位を含む請求項1に記載の有機光電変換素子。
Figure 2010010438
(式中、R、R1、R2、R3及びR4は、前記と同じ意味を表す。)
The organic photoelectric conversion element of Claim 1 in which a polymer contains the repeating unit represented by the repeating unit represented by Formula (3a) or Formula (3b).
Figure 2010010438
(In the formula, R, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 represent the same meaning as described above.)
Rが、アルキル基である請求項1又は2に記載の有機光電変換素子。   The organic photoelectric conversion element according to claim 1, wherein R is an alkyl group. 機能層に隣接して有機層が設けられ、該有機層が電子供与性化合物又は電子受容性化合物を有する請求項1〜3のいずれかに記載の有機光電変換素子。   The organic photoelectric conversion element according to claim 1, wherein an organic layer is provided adjacent to the functional layer, and the organic layer has an electron donating compound or an electron accepting compound. 機能層が、さらに、電子受容性化合物又は電子供与性化合物を含有する請求項1〜3のいずれかに記載の有機光電変換素子。   The organic photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the functional layer further contains an electron accepting compound or an electron donating compound. 機能層が、さらに、フラーレン誘導体を含有する請求項1〜3のいずれかに記載の有機光電変換素子。   The organic photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the functional layer further contains a fullerene derivative. 機能層中におけるフラーレン誘導体の割合が、重合体100重量部に対して、10〜1000重量部である請求項6に記載の有機光電変換素子。   The organic photoelectric conversion element according to claim 6, wherein the ratio of the fullerene derivative in the functional layer is 10 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer. フラーレン誘導体と、式(1a)で表される繰り返し単位及び/又は式(1b)で表される繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位とを含む重合体とを含有する組成物。
Figure 2010010438
(式(1a)及び(1b)中、Rは、アルキル基、アルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基を表す。複数個あるRは、同一でも相異なっていてもよい。)
Figure 2010010438
(式中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6は、同一又は相異なり、水素原子、アルキル基、アルコキシ基又は置換基を有していてもよいアリール基を表す。xは1又は2を表し、yは0又は1を表し、zは0、1又は2を表す。R1、R2、R3及びR4が、各々、複数個存在する場合は、それらは、同一であっても相異なっていてもよい。該アルキル基、該アルコキシ基及び該アリール基は、一部又は全部の水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい。)
A composition comprising a fullerene derivative, a repeating unit represented by formula (1a) and / or a repeating unit represented by formula (1b), and a polymer comprising a repeating unit represented by formula (2). .
Figure 2010010438
(In formulas (1a) and (1b), R represents an alkyl group, an alkoxy group or an aryl group which may have a substituent. A plurality of R may be the same or different.)
Figure 2010010438
Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are the same or different and represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group or an aryl group which may have a substituent. X represents 1 or 2, y represents 0 or 1, z represents 0, 1 or 2. When a plurality of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are present, May be the same or different. In the alkyl group, alkoxy group and aryl group, some or all of the hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms.)
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