JP2010241778A - Fullerene derivative - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fullerene derivative excellent in solubility to an organic solvent. <P>SOLUTION: This fullerene derivative is expressed by formula (1) [wherein, ring A is the fullerene ring; Ar is an arylene group or divalent heterocyclic group; R is alkyl, and the hydrogen atom in the alkyl group may be substituted by alkoxy, aryl, a halogen atom, a monovalent heterocyclic group or a group having an ester structure; (n) is an integer of ≥1; and in the case that there are a plurality of the Ars, they may be the same or different]. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、フラーレン誘導体に関する。   The present invention relates to a fullerene derivative.

電荷(電子、ホール)輸送性を有する有機半導体材料は、有機光電変換素子(有機太陽電池、光センサー等)等への適用が期待されており、中でも、フラーレン誘導体を用いた有機太陽電池が検討されている。フラーレン誘導体を含む有機太陽電池を製造する場合、フラーレン誘導体を有機溶媒に溶解させた溶液を作製し、塗布法により該溶液から薄膜を作製して有機太陽電池に用いることができる。フラーレン誘導体としては、例えば、1、2−ジクロロベンゼンに可溶な [6,6]−フェニルC61−酪酸メチルエステル(以下、[60]−PCBMということがある。)が知られている(非特許文献1)。   Organic semiconductor materials with charge (electron, hole) transport properties are expected to be applied to organic photoelectric conversion elements (organic solar cells, optical sensors, etc.). Among them, organic solar cells using fullerene derivatives are considered. Has been. When manufacturing an organic solar cell containing a fullerene derivative, a solution in which the fullerene derivative is dissolved in an organic solvent is prepared, and a thin film is prepared from the solution by a coating method, and can be used for the organic solar cell. As a fullerene derivative, for example, [6,6] -phenyl C61-butyric acid methyl ester soluble in 1,2-dichlorobenzene (hereinafter sometimes referred to as [60] -PCBM) is known (non-non-volatile). Patent Document 1).

Advanced Functional Materials Vol.13 (2003) 85pAdvanced Functional Materials Vol.13 (2003) 85p

しかし、[60]−PCBMは、炭化水素系溶媒に対する溶解性が必ずしも十分でないという問題点がある。   However, [60] -PCBM has a problem that its solubility in hydrocarbon solvents is not always sufficient.

そこで、本発明は、炭化水素系溶媒に対する溶解性が優れたフラーレン誘導体を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the fullerene derivative excellent in the solubility with respect to a hydrocarbon type solvent.

即ち、本発明は第一に、式(1)で表されるフラーレン誘導体を提供する。

Figure 2010241778
(1)
[式中、A環はフラーレン環を、Arはアリーレン基又は2価の複素環基を、Rはアルキル基を表す。アルキル基中の水素原子は、アルコキシ基、アリール基、ハロゲン原子、1価の複素環基又はエステル構造を有する基で置換されていてもよい。nは1以上の整数を表す。Arが複数個ある場合、それらは同一でも相異なってもよい。] That is, the present invention first provides a fullerene derivative represented by the formula (1).
Figure 2010241778
(1)
[Wherein, A ring represents a fullerene ring, Ar represents an arylene group or a divalent heterocyclic group, and R represents an alkyl group. The hydrogen atom in the alkyl group may be substituted with an alkoxy group, an aryl group, a halogen atom, a monovalent heterocyclic group or a group having an ester structure. n represents an integer of 1 or more. When there are a plurality of Ar, they may be the same or different. ]

本発明は第二に、前記フラーレン誘導体と電子供与性化合物とを含む組成物を提供する。   The present invention secondly provides a composition comprising the fullerene derivative and an electron donating compound.

本発明は第三に、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、該電極間に前記フラーレン誘導体を含む層を有する有機光電変換素子を提供する。   Thirdly, the present invention provides an organic photoelectric conversion device having a pair of electrodes, at least one of which is transparent or translucent, and a layer containing the fullerene derivative between the electrodes.

本発明のフラーレン誘導体は、炭化水素系溶媒に対する溶解性に優れ、有機光電変換素子に好適に用いられる。   The fullerene derivative of the present invention is excellent in solubility in hydrocarbon solvents and is suitably used for organic photoelectric conversion elements.

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

<フラーレン誘導体>
本発明のフラーレン誘導体は、式(1)で表される。式(1)中、A環はフラーレン環を、Arはアリーレン基又は2価の複素環基を、Rは、アルキル基を表す。アルキル基中の水素原子は、アルコキシ基、アリール基、ハロゲン原子、1価の複素環基又はエステル構造を有する基で置換されていてもよい。2個あるA環は同一であり、2個あるRは同一である。nは1以上の整数を表す。Arが複数個ある場合、それらは同一であっても相異なってもよい。
<Fullerene derivative>
The fullerene derivative of the present invention is represented by the formula (1). In formula (1), A ring represents a fullerene ring, Ar represents an arylene group or a divalent heterocyclic group, and R represents an alkyl group. The hydrogen atom in the alkyl group may be substituted with an alkoxy group, an aryl group, a halogen atom, a monovalent heterocyclic group or a group having an ester structure. Two A rings are the same, and two R are the same. n represents an integer of 1 or more. When there are a plurality of Ar, they may be the same or different.

Arで表されるアリーレン基は、炭素数が通常6〜60程度であり、その具体例として、フェニレン基、ビフェニレン基、テルフェニルジイル基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、フェナントレンジイル基、ペンタレンジイル基、インデンジイル基、ヘプタレンジイル基、インダセンジイル基、ビナフチルジイル基、フェニルナフタリンジイル基、スチルベンジイル基、フルオレンジイル基等が挙げられる。
また、2価の複素環基は、該複素環を構成する炭素数が通常3〜60程度であり、その具体例としては、ピリジンジイル基、ジアザフェニレン基、キノリンジイル基、キノキサリンジイル基、アクリジンジイル基、ビピリジンジイル基、フェナントロリンジイル基、チオフェンジイル基等が挙げられる。2価の複素環基の中でも、2価の芳香族複素環基が好ましい。
The arylene group represented by Ar usually has about 6 to 60 carbon atoms. Specific examples thereof include a phenylene group, a biphenylene group, a terphenyldiyl group, a naphthalenediyl group, an anthracenediyl group, a phenanthrenediyl group, and a pentarange. Yl group, indenediyl group, hepterenediyl group, indacenediyl group, binaphthyldiyl group, phenylnaphthalenediyl group, stilbenediyl group, fluorenediyl group and the like.
The divalent heterocyclic group usually has about 3 to 60 carbon atoms constituting the heterocyclic ring. Specific examples thereof include a pyridinediyl group, a diazaphenylene group, a quinolinediyl group, a quinoxalinediyl group, and an acridine. Examples thereof include a diyl group, a bipyridinediyl group, a phenanthroline diyl group, and a thiophenediyl group. Of the divalent heterocyclic groups, divalent aromatic heterocyclic groups are preferred.

式(1)中、nは1以上の整数を表す。nは、フラーレン誘導体の炭化水素系溶媒に対する溶解性の観点からは、1以上10以下であることが好ましい。Arが複数個ある場合、それらは同一でも相異なってもよい。Arに含まれる水素原子は、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基で置換されていてもよい。   In formula (1), n represents an integer of 1 or more. From the viewpoint of solubility of the fullerene derivative in the hydrocarbon solvent, n is preferably 1 or more and 10 or less. When there are a plurality of Ar, they may be the same or different. The hydrogen atom contained in Ar may be substituted with a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group or a monovalent heterocyclic group.

ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子があげられる。   Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.

前記アルキル基は、炭素数が通常1〜20であり、直鎖状でも分岐状でもよく、シクロアルキル基でもよい。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、s−ブチル基、3−メチルブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ラウリル基等が挙げられる。前記アルキル基中の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよく、モノハロメチル基、ジハロメチル基、トリハロメチル基、ペンタハロエチル基等があげられる。ハロゲン原子の中では、フッ素原子で置換されていることが好ましい。フッ素原子で水素原子が置換されたアルキル基としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基等が挙げられる。   The alkyl group usually has 1 to 20 carbon atoms, may be linear or branched, and may be a cycloalkyl group. Specific examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, t-butyl group, s-butyl group, 3-methylbutyl group, n -Pentyl group, n-hexyl group, 2-ethylhexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-lauryl group and the like. The hydrogen atom in the alkyl group may be substituted with a halogen atom, and examples thereof include a monohalomethyl group, a dihalomethyl group, a trihalomethyl group, and a pentahaloethyl group. Of the halogen atoms, it is preferably substituted with a fluorine atom. Examples of the alkyl group in which a hydrogen atom is substituted with a fluorine atom include a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, a perfluorobutyl group, a perfluorohexyl group, and a perfluorooctyl group.

前記アルコキシ基は、炭素数が通常1〜20であり、直鎖状でも分岐状でもよく、シクロアルキルオキシ基であってもよい。アルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、i−プロピルオキシ基、n−ブトキシ基、i−ブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、n−ノニルオキシ基、n−デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、n−ラウリルオキシ基等が挙げられる。前記アルコキシ基中の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。ハロゲン原子の中では、フッ素原子で置換されていることが好ましい。フッ素原子で水素原子が置換されたアルコキシ基としては、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、パーフルオロブトキシ基、パーフルオロヘキシルオキシ基、パーフルオロオクチルオキシ基等が挙げられる。   The alkoxy group usually has 1 to 20 carbon atoms, may be linear or branched, and may be a cycloalkyloxy group. Specific examples of the alkoxy group include methoxy group, ethoxy group, n-propyloxy group, i-propyloxy group, n-butoxy group, i-butoxy group, s-butoxy group, t-butoxy group, and n-pentyloxy. Group, n-hexyloxy group, cyclohexyloxy group, n-heptyloxy group, n-octyloxy group, 2-ethylhexyloxy group, n-nonyloxy group, n-decyloxy group, 3,7-dimethyloctyloxy group, n -Lauryloxy group etc. are mentioned. A hydrogen atom in the alkoxy group may be substituted with a halogen atom. Of the halogen atoms, it is preferably substituted with a fluorine atom. Examples of the alkoxy group in which a hydrogen atom is substituted with a fluorine atom include a trifluoromethoxy group, a pentafluoroethoxy group, a perfluorobutoxy group, a perfluorohexyloxy group, and a perfluorooctyloxy group.

前記アリール基は、炭素数が通常6〜60であり、置換基を有していてもよい。アリール基が有している置換基としては、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状のアルキル基又は炭素数1〜20のシクロアルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状のアルキル基又は炭素数1〜20のシクロアルキル基をその構造中に含むアルコキシ基があげられる。アリール基の具体例としては、フェニル基、C1〜C12アルコキシフェニル基(C1〜C12は、炭素数1〜12であることを示す。以下も同様である。)、C1〜C12アルキルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられ、炭素数6〜20のアリール基が好ましく、C1〜C12アルコキシフェニル基、C1〜C12アルキルフェニル基がより好ましい。前記アリール基中の水素原子はハロゲン原子で置換されていてもよい。ハロゲン原子の中では、フッ素原子で置換されていることが好ましい。 The aryl group usually has 6 to 60 carbon atoms and may have a substituent. Examples of the substituent that the aryl group has include a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a linear or branched chain having 1 to 20 carbon atoms. Or an alkoxy group containing a cycloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms in its structure. Specific examples of the aryl group include a phenyl group, a C 1 to C 12 alkoxyphenyl group (C 1 to C 12 represents 1 to 12 carbon atoms, and the same applies to the following), C 1 to C. 12 alkylphenyl group, 1-naphthyl, 2-naphthyl and the like, preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, C 1 -C 12 alkoxyphenyl group, more preferably C 1 -C 12 alkylphenyl group . A hydrogen atom in the aryl group may be substituted with a halogen atom. Of the halogen atoms, it is preferably substituted with a fluorine atom.

1価の複素環基としては、1価の芳香族複素環基が好ましい。具体的には、チェニル基、ピリジル基、フリル基、ピペリジル基、キノリル基、イソキノリル基、ピロリル基等が挙げられる。   As the monovalent heterocyclic group, a monovalent aromatic heterocyclic group is preferable. Specific examples include a chenyl group, a pyridyl group, a furyl group, a piperidyl group, a quinolyl group, an isoquinolyl group, and a pyrrolyl group.

式(1)中、Rは、アルキル基を表す。アルキル基中の水素原子は、アルコキシ基、アリール基、ハロゲン原子、1価の複素環基又はエステル構造を有する基で置換されていてもよい。アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ハロゲン原子、1価の複素環基の具体例は、前述と同じものが挙げられる。   In formula (1), R represents an alkyl group. The hydrogen atom in the alkyl group may be substituted with an alkoxy group, an aryl group, a halogen atom, a monovalent heterocyclic group or a group having an ester structure. Specific examples of the alkyl group, alkoxy group, aryl group, halogen atom and monovalent heterocyclic group are the same as described above.

エステル構造を有する基としては、具体的には、酪酸メチルエステルを有する基、酪酸n−ブチルエステルを有する基、酪酸イソプロピルエステルを有する基、酪酸3−エチルチオフェンエステルを有する基などが挙げられる。   Specific examples of the group having an ester structure include a group having butyric acid methyl ester, a group having butyric acid n-butyl ester, a group having butyric acid isopropyl ester, and a group having butyric acid 3-ethylthiophene ester.

A環で表されるフラーレン環としては、原料の入手の容易さの観点からは、C60フラーレン環又はC70フラーレン環が好ましい。 The fullerene ring represented by the A ring is preferably a C 60 fullerene ring or a C 70 fullerene ring from the viewpoint of easy availability of raw materials.

式(1)式で表されるフラーレン誘導体としては、具体的には下記式のような化合物が例示される。   Specific examples of the fullerene derivative represented by the formula (1) include compounds represented by the following formula.

Figure 2010241778
Figure 2010241778

式(1)で表されるフラーレン誘導体は、炭化水素系溶媒に対する溶解性に優れるとともに、フラーレンの2量体であるために、分子量が大きく、熱安定性にも優れる。また、式(1)中の−(Ar)−の部分に光吸収性を持たせることで、長波長の光に対して感度がある太陽電池を作成することができる。 The fullerene derivative represented by the formula (1) is excellent in solubility in a hydrocarbon solvent, and since it is a fullerene dimer, it has a large molecular weight and excellent thermal stability. Moreover, the solar cell which has a sensitivity with respect to the light of a long wavelength can be created by giving light absorbency to the part of-(Ar) n- in Formula (1).

式(1)で表されるフラーレン誘導体は、具体的には以下のような方法で合成することができる。
式(2)で表されるジケトン体Ar(−CO−R)(Ar及びRは前述と同じ意味を表す)と式(3)で表されるヒドラジドとを反応させることで、式(4)で表されるビスヒドラゾン体が生成する。該ビスヒドラゾン体と塩基とを反応させることにより、式(5)で表されるカルベン中間体が生成する。該カルベン中間体とフラーレン分子とを反応させることにより式(1)で表されるフラーレン誘導体を合成することができる。

Figure 2010241778
Specifically, the fullerene derivative represented by the formula (1) can be synthesized by the following method.
By reacting the diketone Ar (—CO—R) 2 (Ar and R have the same meaning as described above) represented by the formula (2) with the hydrazide represented by the formula (3), the formula (4 ) Is produced. By reacting the bishydrazone body with a base, a carbene intermediate represented by the formula (5) is generated. A fullerene derivative represented by the formula (1) can be synthesized by reacting the carbene intermediate with a fullerene molecule.
Figure 2010241778

式(3)中、Arとしてはフェニル基、トリル基などが挙げられる。ビスヒドラゾン体(4)の合成に用いる溶媒は、ヒドラジド(3)と反応せず、かつジケトン体(2)を溶解せしめるものであればよく、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、ピリジン、トリエチルアミン等の有機塩基類、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素系溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン化不飽和炭化水素系溶媒、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素等のハロゲン化飽和炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、メチルターシャリーブチルエーテル、ジフェニルエーテル等のエーテル類等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてもよく、あるいは2種類以上の溶媒を混合して用いてもよい。 In formula (3), examples of Ar 2 include a phenyl group and a tolyl group. The solvent used in the synthesis of the bishydrazone body (4) may be any solvent that does not react with the hydrazide (3) and dissolves the diketone body (2). For example, alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, Organic bases such as pyridine and triethylamine, aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, xylene and mesitylene, halogenated unsaturated hydrocarbon solvents such as chlorobenzene and dichlorobenzene, halogens such as chloroform, dichloromethane and carbon tetrachloride And saturated ethers such as diethyl ether, methyl tertiary butyl ether, and diphenyl ether. These solvents may be used alone, or two or more kinds of solvents may be mixed and used.

カルベン中間体(5)の生成及び該カルベン中間体とフラーレン分子との反応に使用される塩基としては、ナトリウムメトキシド、水素化ナトリウム、水素化カリウム、t-ブトキシカリウム、t−ブトキシナトリウム等が挙げられる。カルベン中間体の生成及び該カルベン中間体とフラーレン分子との反応に用いる溶媒としては、上記塩基と反応しないものであればよく、例えば、ピリジン、トリエチルアミン等の有機塩基類、ジエチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、ジフェニルエーテル等のエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、メシチレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン化不飽和炭化水素系溶媒等が挙げられる。   Examples of the base used for the formation of the carbene intermediate (5) and the reaction of the carbene intermediate with the fullerene molecule include sodium methoxide, sodium hydride, potassium hydride, t-butoxy potassium, t-butoxy sodium and the like. Can be mentioned. The solvent used for the production of the carbene intermediate and the reaction between the carbene intermediate and the fullerene molecule may be any solvent as long as it does not react with the above-mentioned base. For example, organic bases such as pyridine and triethylamine, diethyl ether, t-butyl Examples thereof include ethers such as methyl ether and diphenyl ether, aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene and xylene, and halogenated unsaturated hydrocarbon solvents such as mesitylene, chlorobenzene and dichlorobenzene.

<有機光電変換素子>
本発明のフラーレン誘導体を用いる有機光電変換素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、該電極間に本発明のフラーレン誘導体を含む層を有する。本発明のフラーレン誘導体は、電子受容性化合物として用いることも電子供与性化合物として用いることもできるが、電子受容性化合物として用いることが好ましい。
<Organic photoelectric conversion element>
The organic photoelectric conversion element using the fullerene derivative of the present invention has a pair of electrodes, at least one of which is transparent or translucent, and a layer containing the fullerene derivative of the present invention between the electrodes. The fullerene derivative of the present invention can be used as an electron accepting compound or an electron donating compound, but is preferably used as an electron accepting compound.

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.

本発明のフラーレン誘導体を用いる有機光電変換素子の具体的としては、
1.少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、該電極間に設けられ電子受容性化合物として本発明のフラーレン誘導体を含有する第一の有機層と、該第一の有機層に隣接して設けられた電子供与性化合物を含有する第二の有機層とを有する有機光電変換素子であることを特徴とするもの、
2.少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、該電極間に設けられ電子受容性化合物として本発明のフラーレン誘導体及び電子供与性化合物を含有する有機層を少なくとも一層有する有機光電変換素子であることを特徴とするもの、
のいずれかが好ましい。
As a specific example of the organic photoelectric conversion element using the fullerene derivative of the present invention,
1. A pair of electrodes, at least one of which is transparent or translucent, a first organic layer provided between the electrodes and containing the fullerene derivative of the present invention as an electron-accepting compound, and adjacent to the first organic layer An organic photoelectric conversion element having a second organic layer containing an electron donating compound provided;
2. An organic photoelectric conversion device having a pair of electrodes, at least one of which is transparent or translucent, and at least one organic layer provided between the electrodes and containing the fullerene derivative of the present invention and an electron-donating compound as an electron-accepting compound Characterized by that,
Either of these is preferable.

本発明の有機光電変換素子としては、ヘテロ接合界面を多く含むという観点からは、前記2.が好ましい。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が挙げられる。   As the organic photoelectric conversion element of the present invention, the above-mentioned 2. Is preferred. In the organic photoelectric conversion element of the present invention, an additional layer may be provided between at least one electrode and the organic layer in the element. Examples of the additional layer include a charge transport layer that transports holes or electrons.

付加的な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 a material used for the 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.

また、前記2.の有機光電変換素子では、本発明のフラーレン誘導体及び電子供与性化合物を含有する有機層におけるフラーレン誘導体の割合が、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, 2. In the organic photoelectric conversion element, the ratio of the fullerene derivative in the organic layer containing the fullerene derivative and the electron donating compound of the present invention is preferably 10 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electron donating compound. 50 to 500 parts by weight is more preferable.

本発明のフラーレン誘導体を含む有機層は、該フラーレン誘導体を含む有機薄膜を含むことが好ましい。該有機薄膜の厚さは、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 layer containing the fullerene derivative of the present invention preferably includes an organic thin film containing the fullerene derivative. The thickness of the organic thin film is 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.

前記電子供与性化合物は、低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。低分子化合物としては、フタロシアニン、金属フタロシアニン、ポルフィリン、金属ポルフィリン、オリゴチオフェン、テトラセン、ペンタセン、ルブレン等が挙げられる。高分子化合物としては、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、ポリフルオレン及びその誘導体等が挙げられる。塗布性の観点からは、高分子化合物が好ましい。   The electron donating compound may be a low molecular compound or a high molecular compound. Examples of the low molecular weight compound include phthalocyanine, metal phthalocyanine, porphyrin, metal porphyrin, oligothiophene, tetracene, pentacene, and rubrene. Examples of the polymer compound include polyvinyl carbazole and derivatives thereof, polysilane and derivatives thereof, 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 Examples thereof include polythienylene vinylene and derivatives thereof, polyfluorene and derivatives thereof, and the like. From the viewpoint of applicability, a polymer compound is preferable.

有機光電変換素子の変換効率の観点からは、有機光電変換素子に用いる電子供与性化合物は、下記式(6)及び下記式(7)からなる群から選ばれる繰り返し単位を有する高分子化合物であることが好ましく、下記式(6)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物であることがより好ましい。

Figure 2010241778

(6) (7)
[式中、R、R、R、R、R、R、R、R、R及びR10は、同一又は相異なり、水素原子、アルキル基、アルコキシ基又はアリール基を表す。] From the viewpoint of the conversion efficiency of the organic photoelectric conversion element, the electron donating compound used in the organic photoelectric conversion element is a polymer compound having a repeating unit selected from the group consisting of the following formula (6) and the following formula (7). The polymer compound having a repeating unit represented by the following formula (6) is more preferable.
Figure 2010241778

(6) (7)
[Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 and R 10 are the same or different and are a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group or an aryl Represents a group. ]

前記式(6)中、R及びRがアルキル基である場合の具体例としては、前述のアルキル基の例示と同じアルキル基があげられる。R及びRがアルコキシ基である場合の具体例としては、前述のアルコキシ基の例示と同じアルコキシ基があげられる。R及びRがアリール基である場合の具体例としては、前述のアリール基の例示と同じアリール基があげられる。 In the above formula (6), specific examples in the case where R 1 and R 2 are alkyl groups include the same alkyl groups as those exemplified above. Specific examples in the case where R 1 and R 2 are alkoxy groups include the same alkoxy groups as those exemplified above. Specific examples of the case where R 1 and R 2 are aryl groups include the same aryl groups as those exemplified above for the aryl group.

前記式(6)中、有機光電変換素子の変換効率の観点からは、R及びRの少なくとも一方が、炭素数1〜20のアルキル基であることが好ましく、炭素数4〜8のアルキル基であることがより好ましい。 In the formula (6), from the viewpoint of the conversion efficiency of the organic photoelectric conversion element, at least one of R 1 and R 2 is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and an alkyl having 4 to 8 carbon atoms. More preferably, it is a group.

前記式(7)中、R〜R10がアルキル基である場合の具体例としては、前述のアルキル基の例示と同じアルキル基があげられる。R〜R10がアルコキシ基である場合の具体例としては、前述のアルコキシ基の例示と同じアルコキシ基があげられる。R〜R10がアリール基である場合の具体例としては、前述のアリール基の例示と同じアリール基があげられる。 In the above formula (7), specific examples in the case where R 3 to R 10 are alkyl groups include the same alkyl groups as those exemplified above. Specific examples of the case where R 3 to R 10 are alkoxy groups include the same alkoxy groups as those exemplified above. Specific examples of the case where R 3 to R 10 are aryl groups include the same aryl groups as those exemplified above for the aryl group.

前記式(7)中、モノマーの合成の行いやすさの観点からは、R〜R10は水素原子であることが好ましい。また、有機光電変換素子の変換効率の観点からは、R及びRは炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基であることが好ましく、炭素数5〜8のアルキル基又は炭素数6〜15のアリール基であることがより好ましい。 In the formula (7), R 5 to R 10 are preferably hydrogen atoms from the viewpoint of ease of monomer synthesis. From the viewpoint of the conversion efficiency of the organic photoelectric conversion element, R 3 and R 4 are preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and an alkyl group having 5 to 8 carbon atoms. It is more preferably a group or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms.

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の材料は、仕事関数が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, the material of one of the pair of electrodes is preferably a material having a low 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.

<有機薄膜の製造方法>
前記有機薄膜の製造方法は、特に制限されず、例えば、本発明のフラーレン誘導体を含む溶液からの成膜による方法が挙げられる。
<Method for producing organic thin film>
The method for producing the organic thin film is not particularly limited, and examples thereof include a method by film formation from a solution containing the fullerene derivative of the present invention.

溶液からの成膜に用いる溶媒は、本発明のフラーレン誘導体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、t−ブチルベンゼン等の炭化水素系溶媒、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系溶媒、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系溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル系溶媒等が挙げられる。前記フラーレン誘導体は、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 can dissolve the fullerene derivative of the present invention. Examples of the solvent include hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, mesitylene, tetralin, decalin, bicyclohexyl, n-butylbenzene, sec-butylbenzene, and t-butylbenzene, carbon tetrachloride, chloroform, dichloromethane, dichloroethane. Halogenated saturated hydrocarbon solvents such as chlorobutane, bromobutane, chloropentane, bromopentane, chlorohexane, bromohexane, chlorocyclohexane, bromocyclohexane, halogenated unsaturated hydrocarbon solvents such as chlorobenzene, dichlorobenzene, trichlorobenzene, And ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran. The fullerene derivative can usually be dissolved in the solvent in an amount of 0.1% by weight or more.

前記溶液は、さらに高分子化合物を含んでいてもよい。該溶液に用いられる溶媒の具体例としては、前述の溶媒があげられるが、高分子化合物の溶解性の観点からは、炭化水素系溶媒が好ましく、芳香族炭化水素系溶媒がより好ましく、トルエン、キシレン、メシチレンがさらに好ましい。本発明のフラーレン誘導体は、炭化水素系溶媒に対して溶解性が優れるため、高分子化合物、本発明のフラーレン及び炭化水素系溶媒を含む溶液を用いて光電変換素子に含まれる層を形成することができる。   The solution may further contain a polymer compound. Specific examples of the solvent used in the solution include the above-mentioned solvents. From the viewpoint of the solubility of the polymer compound, a hydrocarbon solvent is preferable, an aromatic hydrocarbon solvent is more preferable, toluene, Xylene and mesitylene are more preferable. Since the fullerene derivative of the present invention has excellent solubility in a hydrocarbon solvent, a layer included in a photoelectric conversion element is formed using a polymer compound, a solution containing the fullerene of the present invention and a hydrocarbon solvent. Can do.

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.

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.

合成に用いた試薬及び溶媒は、市販品をそのまま使用するか、乾燥剤存在下で蒸留精製した品を使用した。C60フラーレンはフロンティアカーボン社製を使用した。 As reagents and solvents used in the synthesis, commercially available products were used as they were or products obtained by distillation purification in the presence of a desiccant were used. C 60 fullerene used was made by Frontier Carbon.

実施例1
(ビスケトエステル体 の合成)

Figure 2010241778
窒素雰囲気下、50mlナスフラスコにクロロホルム100ml、化合物 1 2.40g(4.11mmol)、酸クロリド2 0.76g(4.62mmol)、塩化アルミニウム(III) 0.66g(4.94mmol)を順次加え10時間加熱還流した。反応液を冷却後、水100ml中に反応液を加え、酢酸エチル100mlを用い、有機相を2回抽出した後、有機相を無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥し、減圧濃縮することで粗ビスケトエステル体を得た。これをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(WakosilC-300、展開液:トルエン/酢酸エチル=3:1(容積比))にて精製することでビスケトエステル体を0.48g(収率13.9%)得た。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ 0.91(t、6H)、1.25−1.70(m、16H)、2.09(quint、4H)、2.46(t、4H)、2.73(m、4H)、2.97(t、4H)、3.69(s、6H)、7.08(d、2H)、7.16(d、2H)、7.25(d、2H)、7.63(d、2H) Example 1
(Synthesis of bisketoester 3 )
Figure 2010241778
Under a nitrogen atmosphere, 50 ml eggplant type flask in chloroform 100 ml, Compound 1 2.40g (4.11mmol), the acid chloride 2 0.76g (4.62mmol), was added sequentially heated under reflux for 10 hours aluminum chloride (III) 0.66g (4.94mmol). After cooling the reaction solution, the reaction solution is added to 100 ml of water, the organic phase is extracted twice with 100 ml of ethyl acetate, the organic phase is dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure to give a crude bisketo ester. Got the body. This was purified by silica gel column chromatography (Wakosil C-300, developing solution: toluene / ethyl acetate = 3: 1 (volume ratio)) to obtain 0.48 g (yield 13.9%) of bisketo ester 3 .
1 H-NMR (270 MHz / CDCl 3 ):
δ 0.91 (t, 6H), 1.25-1.70 (m, 16H), 2.09 (quint, 4H), 2.46 (t, 4H), 2.73 (m, 4H), 2.97 (t, 4H), 3.69 (s, 6H), 7.08 (d, 2H), 7.16 (d, 2H), 7.25 (d, 2H), 7.63 (d) 2H)

(ビスヒドラゾン体の合成)

Figure 2010241778
ビスケトエステル体 0.48gをクロロホルム50mlに溶解し、p−トルエンスルホニルヒドラジド0.24g(1.29mmol)を加え、20時間加熱還流した。
反応液を放冷後、エバポレータを用いて濃縮乾固させ、残渣をメタノール100mlを用いてリパルプ洗浄し、得られた固形分を減圧乾燥することでビスヒドラゾン体を0.30g(収率44.5%)得た。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ 0.92(t、6H)、1.25−1.80(m、20H)、2.33(m、4H)、2.41(s、6H)、2.59(t、4H)、2.73(m、4H)、3.80(s、6H)、7.00−7.10(m、6H)、7.18(d、2H)、7.31(d、4H)、7.92(d、4H)、9.03(s、2H) (Synthesis of bishydrazone body 4 )
Figure 2010241778
Bisketoester 3 0.48g was dissolved in chloroform 50ml, p-toluenesulfonyl hydrazide 0.24g (1.29mmol) was added, and it heated and refluxed for 20 hours.
The reaction solution is allowed to cool and then concentrated to dryness using an evaporator. The residue is washed with repulp using 100 ml of methanol, and the resulting solid is dried under reduced pressure to obtain 0.30 g of bishydrazone body 4 (yield 44.%). 5%).
1 H-NMR (270 MHz / CDCl 3 ):
δ 0.92 (t, 6H), 1.25-1.80 (m, 20H), 2.33 (m, 4H), 2.41 (s, 6H), 2.59 (t, 4H), 2.73 (m, 4H), 3.80 (s, 6H), 7.00-7.10 (m, 6H), 7.18 (d, 2H), 7.31 (d, 4H), 7 .92 (d, 4H), 9.03 (s, 2H)

(フラーレン誘導体Aの合成)

Figure 2010241778

窒素雰囲気下、50mlナスフラスコにビスヒドラゾン体 0.30g(0.26mmol)と乾燥ピリジン10ml、ナトリウムメトキシド0.03g(0.64mmol)を加え15分間室温で撹拌した。ピリジン溶液中に、クロロベンゼン20mlに溶解したC60フラーレン 0.18g(0.26mmol)を一度に加え、窒素気流下70℃にて24時間加熱撹拌した。反応液を室温まで冷却した後、エバポレータを用いて反応液を減圧濃縮し、その後、得られた残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(WakosilC-300)にて精製した。シリカゲルクロマトグラフィーによる精製は、グラジエントをかけながらトルエンと酢酸エチルとの混合溶媒をトルエン/酢酸エチル=100/0から90/10(容積比)の条件で流し、その後、クロロホルムと酢酸エチルとの混合溶媒をクロロホルム/酢酸エチル=90/10(容積比)の条件で流した。分画した溶液のうち、フラーレン誘導体が含まれる溶液を濃縮し、得られた残渣にトルエン10ml加えて撹拌溶解させ、トルエン溶液をメタノール50ml中に加え、目的物であるフラーレン誘導体を再沈殿させた。固形物をろ取後、減圧乾燥することで目的物であるフラーレン誘導体を85mg(収率12.7 %)得た。これをフラーレン誘導体Aと呼ぶ。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ 0.92(m、6H)、1.20−1.70(m、16H)、2.20−2.50(m、4H)、2.61(m、4H)、2.72(m、4H)、2.97(m、4H)、3.70(s、6H)、7.00−7.40(m、8H) (Synthesis of fullerene derivative A)
Figure 2010241778

Under a nitrogen atmosphere, 0.30 g (0.26 mmol) of bishydrazone compound 4, 10 ml of dry pyridine and 0.03 g (0.64 mmol) of sodium methoxide were added to a 50 ml eggplant flask and stirred at room temperature for 15 minutes. To the pyridine solution, 0.18 g (0.26 mmol) of C60 fullerene dissolved in 20 ml of chlorobenzene was added at once, and the mixture was heated and stirred at 70 ° C. for 24 hours under a nitrogen stream. After cooling the reaction solution to room temperature, the reaction solution was concentrated under reduced pressure using an evaporator, and then the obtained residue was purified by silica gel chromatography (Wakosil C-300). For purification by silica gel chromatography, a mixed solvent of toluene and ethyl acetate is allowed to flow under conditions of toluene / ethyl acetate = 100/0 to 90/10 (volume ratio) while applying a gradient, and then mixed with chloroform and ethyl acetate. The solvent was passed under conditions of chloroform / ethyl acetate = 90/10 (volume ratio). Of the fractionated solution, the solution containing the fullerene derivative was concentrated, 10 ml of toluene was added to the resulting residue and dissolved by stirring, and the toluene solution was added into 50 ml of methanol to reprecipitate the fullerene derivative as the target product. . The solid was collected by filtration and dried under reduced pressure to obtain 85 mg (yield: 12.7%) of the target fullerene derivative 5 . This is called fullerene derivative A.
1 H-NMR (270 MHz / CDCl 3 ):
δ 0.92 (m, 6H), 1.20-1.70 (m, 16H), 2.20-2.50 (m, 4H), 2.61 (m, 4H), 2.72 (m 4H), 2.97 (m, 4H), 3.70 (s, 6H), 7.00-7.40 (m, 8H)

評価例1
(キシレンへの溶解性評価)
フラーレン誘導体Aに1wt%の濃度となるようキシレン溶媒を加え、マグネチックスターラーで10分間攪拌した。その後のキシレン溶媒への溶解性を目視で観察した。結果を表1に示す。
Evaluation Example 1
(Evaluation of solubility in xylene)
A xylene solvent was added to the fullerene derivative A to a concentration of 1 wt%, and the mixture was stirred for 10 minutes with a magnetic stirrer. The subsequent solubility in xylene solvent was visually observed. The results are shown in Table 1.

評価例2
(キシレンへの溶解性評価)
フラーレン誘導体Aに代え、[60]PCBM(フロンティアカーボン社製、商品名nanom spectra E100、ロット番号:8B059−A)を用いた以外は評価例1と同様にキシレン溶媒への溶解性を評価した。結果を表1に示す。
Evaluation example 2
(Evaluation of solubility in xylene)
The solubility in a xylene solvent was evaluated in the same manner as in Evaluation Example 1 except that [60] PCBM (manufactured by Frontier Carbon, trade name nanom spectra E100, lot number: 8B059-A) was used instead of the fullerene derivative A. The results are shown in Table 1.

Figure 2010241778
Figure 2010241778

Claims (5)

式(1)で表されるフラーレン誘導体。
Figure 2010241778
(1)
[式中、A環はフラーレン環を、Arはアリーレン基又は2価の複素環基を、Rはアルキル基を表す。アルキル基中の水素原子は、アルコキシ基、アリール基、ハロゲン原子、1価の複素環基又はエステル構造を有する基で置換されていてもよい。nは1以上の整数を表す。Arが複数個ある場合、それらは同一でも相異なってもよい。]
A fullerene derivative represented by the formula (1):
Figure 2010241778
(1)
[Wherein, A ring represents a fullerene ring, Ar represents an arylene group or a divalent heterocyclic group, and R represents an alkyl group. The hydrogen atom in the alkyl group may be substituted with an alkoxy group, an aryl group, a halogen atom, a monovalent heterocyclic group or a group having an ester structure. n represents an integer of 1 or more. When there are a plurality of Ar, they may be the same or different. ]
請求項1に記載のフラーレン誘導体と電子供与性化合物とを含む組成物。   A composition comprising the fullerene derivative according to claim 1 and an electron donating compound. 電子供与性化合物が高分子化合物である請求項2に記載の組成物。   The composition according to claim 2, wherein the electron donating compound is a polymer compound. 少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、該電極間に請求項1に記載のフラーレン誘導体を含む層を有する有機光電変換素子。   An organic photoelectric conversion device comprising a pair of electrodes, at least one of which is transparent or translucent, and a layer containing the fullerene derivative according to claim 1 between the electrodes. 少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、該電極間に請求項2又は3に記載の組成物を含む層を有する有機光電変換素子。   An organic photoelectric conversion device comprising a pair of electrodes, at least one of which is transparent or translucent, and a layer containing the composition according to claim 2 or 3 between the electrodes.
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009073808A (en) * 2007-08-30 2009-04-09 Sumitomo Chemical Co Ltd Polymer compound and organic photo-electric conversion element produced by using the same
JP2009067708A (en) * 2007-09-12 2009-04-02 Tottori Univ Fullerene derivative

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