JP2011165789A - 光電変換素子 - Google Patents

Abstract

【課題】有機薄膜太陽電池等として用いられる新規な光電変換素子を提供することを目的とする。
【解決手段】第１の電極と第２の電極とを有し、該第１の電極と該第２の電極との間に活性層を有し、該活性層に式（１）で表される構造単位を有する有機化合物を含有する光電変換素子。

（１）
（式中、Ｒ^１は、水素原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、１価の複素環基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、カルボキシル基、ニトロ基又はシアノ基を示す。Ｄ環及びＥ環は、同一又は相異なり、置換基を有していてもよい芳香環を表す。）
【選択図】なし

Description

本発明は、特定の構造を有する有機化合物を用いた光電変換素子に関する。

近年、地球温暖化防止のため、大気中に放出されるＣＯ₂の削減が求められている。例えば、家屋の屋根にｐｎ接合型のシリコン系太陽電池などを用いるソーラーシステムへの切り替えが提唱されているが、上記シリコン系太陽電池に用いられる単結晶、多結晶及びアモルファスシリコンは、その製造過程において高温、高真空条件が必要であるという問題がある。

一方、光電変換素子の一態様である有機薄膜太陽電池は、シリコン系太陽電池の製造に用いられる高温、高真空プロセスを省略でき、塗布プロセスのみで安価に製造できる可能性があり、近年注目されてきている。高分子化合物を用いた有機薄膜太陽電池としては、繰り返し単位（Ａ）及び繰り返し単位（Ｂ）からなる高分子化合物を含む有機層を有する有機薄膜太陽電池が記載されている（特許文献１）。

繰り返し単位（Ａ） 繰り返し単位（Ｂ）

特表２００９−５０６５１９号公報

本発明は、有機薄膜太陽電池等として用いられる新規な光電変換素子を提供することを目的とする。

即ち、本発明は第一に、第１の電極と第２の電極とを有し、該第１の電極と該第２の電極との間に活性層を有し、該活性層に式（１）で表される構造単位を有する有機化合物を含有する光電変換素子を提供する。
（１）
（式中、Ｒ^１は、水素原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、１価の複素環基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、カルボキシル基、ニトロ基又はシアノ基を示す。Ｄ環及びＥ環は、同一又は相異なり、置換基を有していてもよい芳香環を表す。）

本発明は第二に、有機化合物が、さらに、式（Ａ−１）で表される構造単位、式（Ｂ−１）で表される構造単位、式（Ｃ−１）で表される構造単位、式（Ｄ−１）で表される構造単位及び式（Ｅ−１）で表される構造単位からなる群から選ばれる少なくとも１種の構造単位を有する前記光電変換素子を提供する。
（式（Ａ−１）〜（Ｅ−１）中、Ｑ^１は、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、−Ｎ（Ｒ^３０）−又は−ＣＲ^３１＝ＣＲ^３２−を表す。Ｒ^３０、Ｒ^３１及びＲ^３２は、同一又は相異なり、水素原子又は置換基を表す。Ｒ^２０〜Ｒ^２５は、同一又は相異なり、水素原子又は置換基を表す。Ｒ^２０とＲ^２１は、連結して環状構造を形成してもよい。Ｇ環〜Ｎ環は、同一又は相異なり、芳香環を表す。）

本発明は第三に、前記光電変換素子を含む太陽電池モジュールを提供する。

本発明は第四に、前記光電変換素子を含むイメージセンサーを提供する。

本発明は第五に、ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、活性層とを有し、該活性層に式（１）で表される構造単位を有する有機化合物を含有する有機薄膜トランジスタを提供する。
（１）
（式中、Ｒ^１は水素原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、１価の複素環基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、カルボキシル基、ニトロ基又はシアノ基を示す。Ｄ環及びＥ環は、同一又は相異なり、置換基を有していてもよい芳香環を表す。）

本発明は第六に、式（１）
（１）
（式中、Ｒ^１は、水素原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、１価の複素環基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、カルボキシル基、ニトロ基又はシアノ基を示す。Ｄ環及びＥ環は、置換基を有していてもよいチオフェン環を表す。）
で表される構造単位を有し、かつ、式（Ａ−１）で表される構造単位、式（Ｂ−１）で表される構造単位、式（Ｃ−１）で表される構造単位、式（Ｄ−１）で表される構造単位及び式（Ｅ−１）で表される構造単位からなる群から選ばれる少なくとも１種の構造単位を有する高分子化合物を提供する。
（式（Ａ−１）〜（Ｅ−１）中、Ｑ^１は、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、−Ｎ（Ｒ^３０）−又は−ＣＲ^３１＝ＣＲ^３２−を表す。Ｒ^３０、Ｒ^３１及びＲ^３２は、同一又は相異なり、水素原子又は置換基を表す。Ｒ^２０〜Ｒ^２５は、同一又は相異なり、水素原子又は置換基を表す。Ｒ^２０とＲ^２１は、連結して環状構造を形成してもよい。Ｇ環〜Ｎ環は、同一又は相異なり、芳香環を表す。）

本発明は第七に、式（１−２）で表される構造単位を有する有機化合物を提供する。
（式中、Ｒ^１は、水素原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、１価の複素環基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、カルボキシル基、ニトロ基又はシアノ基を示す。Ｄ’環及びＥ’環は、同一又は相異なり、置換基を有していてもよい芳香族複素環を表す。Ｗ^１、Ｗ^２は、同一又は相異なり、水素原子、ハロゲン原子、アルキルスルホネート基、アリールスルホネート基、アリールアルキルスルホネート基、ホウ酸エステル残基、スルホニウムメチル基、ホスホニウムメチル基、ホスホネートメチル基、モノハロゲン化メチル基、ホウ酸残基、ホルミル基、ビニル基又は有機スズ残基を表す。）

本発明の光電変換素子は、有機薄膜太陽電池等として用いられる新規な光電変換素子であり、本発明は極めて有用である。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の光電変換素子は第１の電極と第２の電極とを有し、該第１の電極と該第２の電極との間に活性層を有し、該活性層に式（１）で表される構造単位を有する有機化合物を含有することを特徴とする。
（１）
（式中、Ｒ^１は水素原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、１価の複素環基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、カルボキシル基、ニトロ基又はシアノ基から選ばれる基である。これらの置換基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。）

ここで、アルキル基は、直鎖状でも分岐状でもよく、シクロアルキル基であってもよい。アルキル基の炭素数は、通常１〜３０である。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、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル墓、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、２−メチルブチル基、１−メチルブチル基、ｎ−ヘキシル基、イソヘキシル基、３−メチルペンチル基、２−メチルペンチル基、１−メチルペンチル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、２−エチルヘキシル基、３，７−ジメチルオクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル墓、オクタデシル基、エイコシル基等の鎖状アルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基等のシクロアルキル基が挙げられる。

アルキルオキシ基は、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。アルキルオキシ基は、置換基を有していてもよい。アルキルオキシ基の炭素数は、通常１〜２０程度であり、アルキルオキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ｉｓｏ−プロピルオキシ基、ブトキシ基、ｉｓｏ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−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、ラウリルオキシ基、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基、パーフルオロオクチル基、メトキシメチルオキシ基、２−メトキシエチルオキシ基が挙げられる。

アルキルチオ基は、直鎖状でも分岐状でもよく、シクロアルキルチオ基であってもよい。アルキルチオ基は、置換基を有していてもよい。アルキルチオ基の炭素数は、通常１〜２０程度であり、アルキルチオ基の具体例としては、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ｉｓｏ−プロピルチオ基、ブチルチオ基、ｉｓｏ−ブチルチオ基、ｔｅｒｔ−ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、２−エチルヘキシルチオ基、ノニルチオ基、デシルチオ基、３，７−ジメチルオクチルチオ基、ラウリルチオ基、トリフルオロメチルチオ基が挙げられる。

アリール基は、その炭素数が通常６〜６０程度であり、置換基を有していてもよい。アリール基の具体例としては、フェニル基、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルオキシフェニル基（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、ペンタフルオロフェニル基が挙げられる。

アリールオキシ基は、その炭素数が通常６〜６０程度であり、芳香環上に置換基を有していてもよい。アリールオキシ基の具体例としては、フェノキシ基、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルオキシフェノキシ基、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルフェノキシ基、１−ナフチルオキシ基、２−ナフチルオキシ基、ペンタフルオロフェニルオキシ基が挙げられる。

アリールチオ基は、その炭素数が通常６〜６０程度であり、芳香環上に置換基を有していてもよい。アリールチオ基の具体例としては、フェニルチオ基、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルオキシフェニルチオ基、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルフェニルチオ基、１−ナフチルチオ基、２−ナフチルチオ基、ペンタフルオロフェニルチオ基が挙げられる。

アリールアルキル基は、その炭素数が通常７〜６０程度であり、置換基を有していてもよい。アリールアルキル基の具体例としては、フェニル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキル基、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルオキシフェニル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキル基、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルフェニル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキル基、１−ナフチル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキル基、２−ナフチル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキル基が挙げられる。

アリールアルキルオキシ基は、その炭素数が通常７〜６０程度であり、置換基を有していてもよい。アリールアルキルオキシ基の具体例としては、フェニル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルオキシ基、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルオキシフェニル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルオキシ基、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルフェニル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルオキシ基、１−ナフチル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルオキシ基、２−ナフチル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルオキシ基が挙げられる。

アリールアルキルチオ基は、その炭素数が通常７〜６０程度であり、置換基を有していてもよい。アリールアルキルチオ基の具体例としては、フェニル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルチオ基、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルオキシフェニル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルチオ基、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルフェニル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルチオ基、１−ナフチル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルチオ基、２−ナフチル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルチオ基が挙げられる。

アリールアルケニル基は、通常、その炭素数８〜２０であり、アリールアルケニル基の具体例としては、スチリル基が挙げられる。

アリールアルキニル基は、通常、その炭素数８〜２０であり、アリールアルキニル基の具体例としては、フェニルアセチレニル基が挙げられる。

置換アミノ基は、その炭素数が通常１〜４０程度である。置換基アミノ基の具体例としては、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、プロピルアミノ基、ジプロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ブチルアミノ基、イソブチルアミノ基、ｔｅｒｔ−ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ヘプチルアミノ基、オクチルアミノ基、２−エチルヘキシルアミノ基、ノニルアミノ基、デシルアミノ基、３，７−ジメチルオクチルアミノ基、ラウリルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、ジシクロペンチルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基、ピロリジル基、ピペリジル基、ジトリフルオロメチルアミノ基、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルオキシフェニルアミノ基、ジ（Ｃ１〜Ｃ１２アルキルオキシフェニル）アミノ基、ジ（Ｃ１〜Ｃ１２アルキルフェニル）アミノ基、１−ナフチルアミノ基、２−ナフチルアミノ基、ペンタフルオロフェニルアミノ基、ピリジルアミノ基、ピリダジニルアミノ基、ピリミジルアミノ基、ピラジルアミノ基、トリアジルアミノ基、フェニル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルアミノ基、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルオキシフェニル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルアミノ基、Ｃ１〜Ｃ１２アルキルフェニル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルアミノ基、ジ（Ｃ１〜Ｃ１２アルキルオキシフェニル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキル）アミノ基、ジ（Ｃ１〜Ｃ１２アルキルフェニル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキル）アミノ基、１−ナフチル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルアミノ基、２−ナフチル−Ｃ１〜Ｃ１２アルキルアミノ基が挙げられる。

置換シリル基としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリ−ｎ−プロピルシリル基、トリ−ｉｓｏ−プロピルシリル基、ｔｅｒｔ−ブチルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、トリ−ｐ−キシリルシリル基、トリベンジルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルシリル基、ジメチルフェニルシリル基などが挙げられる。

置換シリルオキシ基としては、トリメチルシリルオキシ基、トリエチルシリルオキシ基、トリ−ｎ−プロピルシリルオキシ基、トリ−ｉｓｏ−プロピルシリルオキシ基、ｔｅｒｔ−ブチルジメチルシリルオキシ基、トリフェニルシリルオキシ基、トリ−ｐ−キシリルシリルオキシ基、トリベンジルシリルオキシ基、ジフェニルメチルシリルオキシ基、ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルシリルオキシ基、ジメチルフェニルシリルオキシ基などが挙げられる。

１価の複素環基としては、フラン、チオフェン、ピロール、ピロリン、ピロリジン、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イソチアゾール、イミダゾール、イミダゾリン、イミダゾリジン、ピラゾール、ピラゾリン、プラゾリジン、フラザン、トリアゾール、チアジアゾール、オキサジアゾール、テトラゾール、ピラン、ピリジン、ピペリジン、チオピラン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、ピペラジン、モルホリン、トリアジン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ベンゾチオフェン、インドール、イソインドール、インドリジン、インドリン、イソインドリン、クロメン、クロマン、イソクロマン、ベンゾピラン、キノリン、イソキノリン、キノリジン、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、キナゾリジン、シンノリン、フタラジン、プリン、プテリジン、カルバゾール、キサンテン、フェナントリジン、アクリジン、β-カルボリン、ペリミジン、フェナントロリン、チアントレン、フェノキサチイン、フェノキサジン、フェノチアジン、フェナジン等の複素環化合物から水素原子を１個除いた基が挙げられる。１価の複素環基としては、ヘテロアリール基が好ましい。

ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。

アシル基は、その炭素数が通常２〜２０程度である。アシル基の具体例としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ピバロイル基、ベンゾイル基、トリフルオロアセチル基、ペンタフルオロベンゾイル基が挙げられる。

アシルオキシ基は、その炭素数が通常２〜２０程度である。アシルオキシ基の具体例としては、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、イソブチリルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、トリフルオロアセチルオキシ基、ペンタフルオロベンゾイルオキシ基が挙げられる。

アミド基は、その炭素数が通常２〜２０程度である。アミド基の具体例としては、ホルムアミド基、アセトアミド基、プロピオアミド基、ブチロアミド基、ベンズアミド基、トリフルオロアセトアミド基、ペンタフルオロベンズアミド基、ジホルムアミド基、ジアセトアミド基、ジプロピオアミド基、ジブチロアミド基、ジベンズアミド基、ジトリフルオロアセトアミド基、ジペンタフルオロベンズアミド基が挙げられる。

Ｄ環及びＥ環は、同一又は相異なり、置換基を有していてもよい芳香環を表す。ここで芳香環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピ
レン環、ペリレン環、テトラセン環、ペンタセン環等の芳香族炭化水素環； ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環、キノリン環、イソキノリン環、キノキサリン環、キナゾリン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、チオフェンオキシド環、ベンゾチオフェンオキシド環、ジベンゾチオフェンオキシド環、チオフェンジオキシド環、ベンゾチオフェンジオキシド環、ジベンゾチオフェンジオキシド環、フラン環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、ピロール環、インドール環、ジベンゾピロール環、シロール環、ベンゾシロール環、ジベンゾシロール環、ボロール環、ベンゾボロール環、ジベンゾボロール環などの芳香族複素環が挙げられる。
式（１）中、Ｄ環、Ｅ環として好ましくは芳香族複素環であり、さらに好ましくは５員環含む複素芳香環であり、さらに好ましくはチオフェン環である。

Ｄ環及びＥ環は、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、水素原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、１価の複素環基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、カルボキシル基、ニトロ基又はシアノ基が挙げられる。アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、置換アミノ基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、１価の複素環基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基又はアミド基の定義、具体例は前述のＲ^１で表されるアルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、置換アミノ基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、１価の複素環基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基又はアミド基の定義、具体例と同じである。

式（１）で表される構造単位としては、具体的に、式（６０１）〜式（６６０）で表される構造単位が挙げられる。

式（６０１）〜式（６６０）中、Ｒは水素原子又は置換基を表す。複数個あるＲは、同一でも相異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。Ｒが置換基である場合、該置換基の例としては、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、１価の複素環基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、カルボキシル基、ニトロ基又はシアノ基から選ばれる基があげられる。これらの置換基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。

Ｒで表されるアルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、置換アミノ基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、１価の複素環基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、アミド基の定義、具体例は、前述のＲ^１で表されるアルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、置換アミノ基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、１価の複素環基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、アミド基の定義、具体例と同じである。
式（６０１）〜式（６６０）で表される構造単位の中では、光電変換効率を高める観点からは、式（６２１）〜式（６４０）で表される構造単位が好ましく、式（６２１）〜式（６２５）で表される構造単位がさらに好ましい。

高い光吸収強度を達成する観点からは、式（１）で表される構造単位が芳香族複素環を有する構造であることが好ましい。芳香族複素環を含むことによって、式（１）で表される構造単位を有する有機化合物の平面性が高まり、光吸収強度が向上する。光吸収強度が向上することによって光吸収量が増大し、短絡電流密度が向上する。

長波長の光を吸収する観点からは、式（１）で表される構造単位が少なくとも一つのチオフェン環を有する構造であることが好ましい。チオフェン環を有することによって分子内部の電荷移動が発生して長波長化が達成される。長波長化することによって光吸収量が増大し、短絡電流密度が向上する。

光電変換効率を大きくする観点からは、式（１）で表される構造単位がチオフェン環を含むことが好ましい。チオフェン環を含むことによって、吸収強度の向上や吸収末端波長の長波長化のみならず、曲線因子（フィルファクター）の向上も達成され、光電変換効率が高くなる。

光電変換素子の耐久性を高める観点からは、式（１）で表される構造単位中のＲ^１に相当するベンゼン環の２位と５位に置換基を有することが好ましい。置換基がイソプロピル基であるとさらに好ましい。

本発明の光電変換素子に用いられる有機化合物は、式（１）で表される構造単位のほかに、式（１）で表される構造単位とは異なる構造単位を有していることが好ましい。この場合、式（１）で表される構造単位と式（１）で表される構造単位とは異なる構造単位とが、共役を形成していることが好ましい。本発明における共役とは、不飽和結合−単結合−不飽和結合の順に連鎖し、π軌道の２個のπ結合が隣り合い、それぞれのπ電子が平行に配置し、ある二重結合又は三重結合上にπ電子が局在するのではなく、隣の単結合上にπ電子が広がって非局在化している状態のことを指す。ここで不飽和結合とは二重結合や三重結合を指す。

式（１）で表される構造単位とは異なる構造単位としては、例えば、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アルケニレン基、アルキニレン基が挙げられるが、光電変換効率の点からは、アリーレン基、ヘテロアリーレン基が好ましい。
アリーレン基、ヘテロアリーレン基としては、下記群１の式（Ａ−１）で表される構造単位、式（Ｂ−１）で表される構造単位、式（Ｃ−１）で表される構造単位、式（Ｄ−１）で表される構造単位及び式（Ｅ−１）で表される構造単位からなる群から選ばれる少なくとも１種の構造単位が挙げられる。
（群１）
（式（Ａ−１）〜（Ｅ−１）中、Ｑ^１は、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、−Ｎ（Ｒ^３０）−又は−ＣＲ^３１＝ＣＲ^３２−を表す。Ｒ^３０、Ｒ^３１及びＲ^３２は、同一又は相異なり、水素原子又は置換基を表す。Ｒ^２０〜Ｒ^２５は、同一又は相異なり、水素原子又は置換基を表す。Ｒ^２０とＲ^２１は、連結して環状構造を形成してもよい。Ｇ環〜Ｎ環は、同一又は相異なり、芳香環を表す。）

環Ｇ〜環Ｎで表される芳香環は、単環式芳香環であっても、多環式芳香環であってもよい。単環式芳香環としては、例えば、ベンゼン環、ピロール環、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、チアゾール環、チアジアゾール環、ピラゾール環、ピリジン環、ピラジン環、イミダゾール環、トリアゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環などの芳香環が挙げられる。ただし、環Ｇはベンゼン環ではない。

多環式芳香環としては、前記の単環式芳香環に任意の環が縮合した芳香環が挙げられる。単環式芳香環に縮合する環としては、フラン環、チオフェン環、ピロール環、ピロリン環、ピロリジン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、チアジアゾール環、イミダゾール環、イミダゾリン環、イミダゾリジン環、ピラゾール環、ピラゾリン環、プラゾリジン環、フラザン環、トリアゾール環、チアジアゾール環、オキサジアゾール環、テトラゾール環、ピラン環、ピリジン環，ピペリジン環、チオピラン環、リダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペラジン環、モルホリン環、トリアジン環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、インドール環、イソインドール環、インドリジン環、インドリン環、イソインドリン環、クロメン環、クロマン環、イソクロマン環、ベンゾピラン環、キノリン環、イソキノリン環、キノリジン環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、インダゾール環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キナゾリン環、キナゾリジン環、シンノリン環、フタラジン環、プリン環、プテリジン環、カルバゾール環、キサンテン環、フェナントリジン環、アクリジン環、β-カルボリン環、ペリミジン環、フェナントロリン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、フェノキサジン環、フェノチアジン環、フェナジン環などが挙げられる。

Ｒ^３０、Ｒ^３１及びＲ^３２が置換基である場合、該置換基としては、フッ素原子、臭素原子、塩素原子などのハロゲン原子、炭素数１〜３０の基が好ましい。該炭素数１〜３０の基の例としては、メチル基、エチル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基などのアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基などのアルキルオキシ基、フェニル基、ナフチル基などのアリール基が挙げられる。

群１中、Ｒ^２０〜Ｒ^２５は水素原子又は置換基を表す。Ｒ^２０〜Ｒ^２５が置換基である場合、フッ素原子、臭素原子、塩素原子などのハロゲン原子、炭素数１〜３０の基が好ましい。該炭素数１〜３０の基としては、メチル基、エチル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基などのアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基などのアルキルオキシ基、フェニル基、ナフチル基などのアリール基等が挙げられる。
Ｒ^２０とＲ^２１は、相互に連結して環状構造を形成してもよい。連結して形成した環状構造の具体例としては、以下の式（イ）〜式（ハ）の構造が挙げられる。

式（イ）〜式（ハ）中、Ｒ^７０、Ｒ^７１は、同一又は相異なり、水素原子又は置換基を表す。Ｒ^７０、Ｒ^７１が置換基の場合、該置換基としては、フッ素原子、臭素原子、塩素原子などのハロゲン原子、炭素数１〜３０の基が好ましい。該置換基の例としては、メチル基、エチル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基などのアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基などのアルキルオキシ基、フェニル基、ナフチル基などのアリール基が挙げられる。
Ｘ^３０、Ｘ^３１は、同一又は相異なり、硫黄原子又はセレン原子を表す。Ｘ^３０、Ｘ^３１は、好ましくは硫黄原子である。Ｙ^３０〜Ｙ^３５は、同一又は相異なり、窒素原子又は＝ＣＨ−を表す。Ｙ^３０〜Ｙ^３５は、好ましくは窒素原子である。

環Ｇ〜環Ｎは、Ｒ^２０〜Ｒ^２５以外の置換基を有していてもよく、該置換基の例としては、フッ素原子、臭素原子、塩素原子などのハロゲン原子、メチル基、エチル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基などのアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基などのアルキルオキシ基、フェニル基、ナフチル基などのアリール基が挙げられる。

群１に含まれる構造単位の中でも、光電変換効率の観点からは、下記群２の式（Ａ−２）〜式（Ｅ−２）で表される構造単位が好ましい。
（群２）

式（Ａ−２）〜式（Ｅ−２）中、Ｑ^２〜Ｑ^９は、同一又は相異なり、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、−Ｎ（Ｒ^３０）−又は−ＣＲ^３１＝ＣＲ^３２−を表す。Ｒ^３０、Ｒ^３１、Ｒ^３２は、前述と同じ意味を表す。Ｑ^２〜Ｑ^９は、好ましくは硫黄原子である。Ｙ^１〜Ｙ^４は、同一又は相異なり、窒素原子又は＝ＣＨ−を表す。Ｙ^１〜Ｙ^４は、好ましくは窒素原子である。
Ｒ^４０〜Ｒ^４９は、同一又は相異なり、水素原子又は置換基を表す。Ｒ^４０〜Ｒ^４９が置換基である場合、該置換基は、フッ素原子、臭素原子、塩素原子などのハロゲン原子、炭素数１〜３０の基が好ましい。該炭素数１〜３０の基の例としては、メチル基、エチル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基などのアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基などのアルキルオキシ基、フェニル基、ナフチル基などのアリール基が挙げられる。また、Ｒ^４０とＲ^４１ _、Ｒ^４２とＲ^４３は、それぞれ連結して環状構造を形成してもよい。

Ｒ^４０とＲ^４１ _、Ｒ^４２とＲ^４３が連結して形成した環状構造の具体例としては、式（イ）で表される環状構造、式（ロ）で表される環状構造が挙げられる。

式（Ａ−２）〜式（Ｅ−２）で表される構造単位としては、高い吸収強度を達成する観点からは、式（５００）〜式（５２２）で表される基が好ましい。

（式中Ｒは前述と同じ意味を表す）

式（５００）〜式（５２２）で表される基の中でも、有機化合物の光吸収末端波長が長波長化する観点からは、式（５００）、式（５０６）、式（５１１）で表される基が好ましく、式（５１１）で表される基がさらに好ましい。長波長化することによって光吸収量が増大し、短絡電流密度が向上する。

本発明の光電変換素子に用いられる有機化合物は、素子作製の容易さの観点からは、高分子化合物であることが好ましい。
本発明における高分子化合物とは、重量平均分子量が１０００以上のものを指すが、重量平均分子量が３０００〜１０００００００の高分子化合物が好ましく用いられる。重量平均分子量が３０００より低いとデバイス作製時の膜形成に欠陥が生じることがあり、１０００００００より大きいと溶媒への溶解性や素子作製時の塗布性が低下することがある。重量平均分子量としてさらに好ましくは８０００〜５００００００であり、特に好ましくは１００００〜１００００００である。
なお、本発明における重量平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）を用い、ポリスチレンの標準試料を用いて算出したポリスチレン換算の重量平均分子量のことを指す。

本発明の光電変換素子が高分子化合物を含む場合、該高分子化合物中の式（１）で表される構造単位の含有量は、化合物中に少なくとも１つ含まれていればよい。好ましくは高分子化合物中、高分子鎖一本あたり平均２個以上、さらに好ましくは高分子鎖一本あたり平均３個以上含まれる。

また、本発明の光電変換素子に用いることができる高分子化合物は、デバイス作製の容易性から、溶媒への溶解度が高いことが望ましい。具体的には、該高分子化合物を０．０１重量（ｗｔ）％以上含む溶液を作製し得る溶解性を有することが好ましく、０．１ｗｔ％以上含む溶液を作製し得る溶解性を有することがより好ましく、０．４ｗｔ％以上含む溶液を作製し得る溶解性を有することがさらに好ましい。

本発明に用いることができる高分子化合物の製造方法としては、特に制限されるものではないが、高分子化合物の合成の容易さからは、Suzukiカップリング反応やStilleカップリング反応を用いる方法が好ましい。

Suzukiカップリング反応を用いる方法としては、例えば、式（１００）：
Ｕ^１−Ｅ¹−Ｕ^２ （１００）
〔式中、Ｅ^１は、芳香環を含む２価の基を表す。Ｕ^１及びＵ^２は、同一又は相異なり、ホウ酸残基又はホウ酸エステル残基を表す。〕
で表される１種類以上の化合物と、式（２００）：
Ｔ¹−Ｅ²−Ｔ² （２００）
〔式中、Ｅ²は、芳香環を含む２価の基を表す。Ｔ¹及びＴ²は、同一又は相異なり、ハロゲン原子、アルキルスルホネート基、アリールスルホネート基又はアリールアルキルスルホネート基を表す。〕
で表される１種類以上の化合物とを、パラジウム触媒及び塩基の存在下で反応させる工程を有する製造方法が挙げられる。ここで、Ｅ^１又はＥ^２の少なくとも一方が式（１）で表される構造単位である。
この場合、反応に用いる式（２００）で表わされる１種類以上の化合物のモル数の合計が、式（１００）で表わされる１種類以上の化合物のモル数の合計に対して、０．８〜１．２モルであることが好ましく、０．９〜１．１モルであることがさらに好ましい。

ホウ酸エステル残基としては、下記式：
（式中、Ｍｅはメチル基を表し、Ｅｔはエチル基を表す。）
で表される基が例示される。

式（２００）における、Ｔ^１及びＴ^２で表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。高分子化合物の合成の容易さからは、臭素原子、ヨウ素原子であることが好ましく、臭素原子であることがさらに好ましい。

式（２００）における、Ｔ^１及びＴ^２で表されるアルキルスルホネート基としては、メタンスルホネート基、エタンスルホネート基、トリフルオロメタンスルホネート基が例示される。アリールスルホネート基としては、ベンゼンスルホネート基、ｐ−トルエンスルホネート基が例示される。アリールアルキルスルホネート基としては、ベンジルスルホネート基が例示される。

具体的には、Suzukiカップリング反応を行う方法としては、任意の溶媒中において、触媒としてパラジウム触媒を用い、塩基の存在下で反応させる方法が挙げられる。

Suzukiカップリング反応に使用するパラジウム触媒としては、例えば、Ｐｄ（０）触媒、Ｐｄ（ＩＩ）触媒が挙げられ、具体的には、パラジウム［テトラキス（トリフェニルホスフィン）］、パラジウムアセテート類、ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム、パラジウムアセテート、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム等が挙げられるが、反応（重合）操作の容易さ、反応（重合）速度の観点からは、ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム、パラジウムアセテート、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウムが好ましい。
パラジウム触媒の添加量は、特に限定されず、触媒としての有効量であればよいが、式（１００）で表される化合物１モルに対して、通常、0.0001モル〜0.5モル、好ましくは0.0003モル〜0.1モルである。

Suzukiカップリング反応に使用するパラジウム触媒としてパラジウムアセテート類を用いる場合は、例えば、トリフェニルホスフィン、トリ（ｏ−トリル）ホスフィン、トリ（ｏ−メトキシフェニル）ホスフィン等のリン化合物を配位子として添加することができる。この場合、配位子の添加量は、パラジウム触媒１モルに対して、通常、0.5モル〜100モルであり、好ましくは0.9モル〜20モル、さらに好ましくは１モル〜10モルである。

Suzukiカップリング反応に使用する塩基としては、無機塩基、有機塩基、無機塩等が挙げられる。無機塩基としては、例えば、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化バリウムが挙げられる。有機塩基としては、例えば、トリエチルアミン、トリブチルアミンが挙げられる。無機塩としては、例えば、フッ化セシウムが挙げられる。
塩基の添加量は、式（１００）で表される化合物１モルに対して、通常、0.5モル〜100モル、好ましくは0.9モル〜20モル、さらに好ましくは１モル〜１０モルである。

Suzukiカップリング反応は、通常、溶媒中で行われる。溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、トルエン、ジメトキシエタン、テトラヒドロフランが例示される。本発明に用いられる高分子化合物の溶解性の観点からは、トルエン、テトラヒドロフランが好ましい。また、塩基は、水溶液として加え、２相系で反応させてもよい。塩基として無機塩を用いる場合は、無機塩の溶解性の観点から、通常、水溶液として加えて反応させる。
なお、塩基を水溶液として加え、２相系で反応させる場合は、必要に応じて、第４級アンモニウム塩などの相間移動触媒を加えてもよい。

Suzukiカップリング反応を行う温度は、前記溶媒にもよるが、通常、50〜160℃程度であり、高分子化合物の高分子量化の観点から、60〜120℃が好ましい。また、溶媒の沸点近くまで昇温し、還流させてもよい。反応時間は、目的の重合度に達したときを終点としてもよいが、通常、0.1時間〜200時間程度である。１時間〜30時間程度が、反応が効率的に進行する観点から好ましい。

Suzukiカップリング反応は、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性雰囲気下、Ｐｄ（０）触媒が失活しない反応系で行う。例えば、アルゴンガスや窒素ガス等で、十分脱気された系で行う。具体的には、重合容器（反応系）内を窒素ガスで十分置換し、脱気した後、この重合容器に、式（１００）で表される化合物、式（２００）で表される化合物、ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（ＩＩ）を仕込み、さらに、重合容器を窒素ガスで十分置換し、脱気した後、あらかじめ窒素ガスでバブリングすることにより、脱気した溶媒、例えば、トルエンを加えた後、この溶液に、あらかじめ窒素ガスでバブリングすることにより脱気した塩基、例えば、炭酸ナトリウム水溶液を滴下した後、加熱、昇温し、例えば、還流温度で８時間、不活性雰囲気を保持しながら重合する。

Stilleカップリング反応を用いる方法としては、例えば、式（３００）：
Ｕ^３−Ｅ^３−Ｕ^４ （３００）
〔式中、Ｅ^３は、芳香環を含む２価の基を表す。Ｕ^３及びＵ^４は、同一又は相異なり、有機スズ残基を表す。〕
で表される１種類以上の化合物と、前記式（２００）で表される１種類以上の化合物とを、パラジウム触媒の存在下で反応させる工程を有する製造方法が挙げられる。ここで、Ｅ^３又はＥ^２の少なくとも一方が式（１）で表される構造単位である。

有機スズ残基としては、-ＳｎＲ^１００ _３で表される基等が挙げられる。ここでＲ^１００は１価の有機基を表す。１価の有機基としては、アルキル基、アリール基などが挙げられる。
アルキル基としてはメチル基、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−ブチル墓、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、２−メチルブチル基、１−メチルブチル基、ｎ−ヘキシル基、イソヘキシル基、３−メチルペンチル基、２一メチルペンチル基、１−メチルペンチル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、２−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル墓、オクタデシル基、エイコシル基等の鎖状アルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基等のシクロアルキル基が挙げられる。アリール基としてはフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。有機スズ残基として好ましくは-ＳｎＭｅ_３、-ＳｎＥｔ_３、-ＳｎＢｕ_３、-ＳｎＰｈ_３であり、さらに好ましくは-ＳｎＭｅ_３、-ＳｎＥｔ_３、-ＳｎＢｕ_３である。上記好ましい例において、Ｍｅはメチル基を、Ｅｔはエチル基を、Ｂｕはブチル基を、Ｐｈはフェニル基を表す。

式（２００）における、Ｔ^１及びＴ^２で表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。高分子化合物の合成の容易さからは、臭素原子、ヨウ素原子であることが好ましい。

式（２００）における、Ｔ^１及びＴ^２で表されるアルキルスルホネート基としては、メタンスルホネート基、エタンスルホネート基、トリフルオロメタンスルホネート基が例示される。アリールスルホネート基としては、ベンゼンスルホネート基、ｐ−トルエンスルホネート基が例示される。アリールスルホネート基としては、ベンジルスルホネート基が例示される。

具体的には、触媒として、例えば、パラジウム触媒下で任意の溶媒中で反応する方法が挙げられる。
Stilleカップリング反応に使用するパラジウム触媒としては、例えば、Ｐｄ（０）触媒、Ｐｄ（ＩＩ）触媒等が挙げられ、具体的には、パラジウム［テトラキス（トリフェニルホスフィン）］、パラジウムアセテート類、ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム、パラジウムアセテート、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウムが挙げられ、反応（重合）操作の容易さ、反応（重合）速度の観点からは、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）ジパラジウムが好ましい。
Stilleカップリング反応に使用するパラジウム触媒の添加量は、特に限定されず、触媒としての有効量であればよいが、式（１００）で表される化合物１モルに対して、通常、0.0001モル〜0.5モル、好ましくは0.0003モル〜0.2モルである。

また、Stilleカップリング反応において、必要に応じて配位子や助触媒を用いることもできる。配位子としては、例えば、トリフェニルホスフィン、トリ（ｏ−トリル）ホスフィン、トリ（ｏ−メトキシフェニル）ホスフィン、トリス（２−フリル）ホスフィン等のリン化合物やトリフェニルアルシン、トリフェノキシアルシン等の砒素化合物が挙げられる。助触媒としてはヨウ化銅、臭化銅、塩化銅、２−テノイル酸銅(Ｉ)などが挙げられる。
配位子又は助触媒を用いる場合、配位子又は助触媒の添加量は、パラジウム触媒１モルに対して、通常、0.5モル〜100モルであり、好ましくは0.9モル〜20モル、さらに好ましくは１モル〜10モルである。

Stilleカップリング反応は、通常、溶媒中で行われる。溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド、トルエン、ジメトキシエタン、テトラヒドロフランが例示される。本発明に用いられる高分子化合物の溶解性の観点からは、トルエン、テトラヒドロフランが好ましい。

Stilleカップリング反応を行う温度は、前記溶媒にもよるが、通常、50〜160℃程度であり、高分子化合物の高分子量化の観点から、60〜120℃が好ましい。また、溶媒の沸点近くまで昇温し、還流させてもよい。
前記反応を行う時間（反応時間）は、目的の重合度に達したときを終点としてもよいが、通常、0.1時間〜200時間程度である。１時間〜30時間程度が、反応が効率的に進行する観点から好ましい。

Stilleカップリング反応は、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性雰囲気下、Ｐｄ触媒が失活しない反応系で行う。例えば、アルゴンガスや窒素ガス等で、十分脱気された系で行う。具体的には、重合容器（反応系）内を窒素ガスで十分置換し、脱気した後、この重合容器に、式（３００）で表される化合物、式（２００）で表される化合物、パラジウム触媒を仕込み、さらに、重合容器を窒素ガスで十分置換し、脱気した後、あらかじめ窒素ガスでバブリングすることにより、脱気した溶媒、例えば、トルエンを加えた後、必要に応じて配位子や助触媒を加え、その後、加熱、昇温し、例えば、還流温度で８時間、不活性雰囲気を保持しながら重合する。

前記高分子化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは３０００〜１０００００００である。ポリスチレン換算の数平均分子量が３０００以上である場合には、強靭な薄膜が得られやすくなる。一方、１０００００００以下である場合には、溶解性が高く、薄膜の作製が容易である。

本発明の光電変換素子に用いることができる高分子化合物の末端基は、重合活性基がそのまま残っていると、素子の作製に用いたときに得られる素子の特性や寿命が低下する可能性があるので、安定な基で保護されていてもよい。主鎖の共役構造と連続した共役結合を有しているものが好ましく、また、例えば、ビニレン基を介してアリール基又は複素環基と結合している構造であってもよい。

本発明の光電変換素子に用いられる化合物は、式（１−２）で示される化合物を原料の一つとして重合させることにより製造することができる。

(式中、Ｒ^１は前記と同じ意味を表す。Ｄ’環及びＥ’環は、同一又は相異なり、置換基を有していてもよい芳香族複素環を表す。Ｗ^１、Ｗ^２は、同一又は相異なり、水素原子、ハロゲン原子、アルキルスルホネート基、アリールスルホネート基、アリールアルキルスルホネート基、ホウ酸エステル残基、スルホニウムメチル基、ホスホニウムメチル基、ホスホネートメチル基、モノハロゲン化メチル基、ホウ酸残基、ホルミル基、ビニル基又は有機スズ残基を表す。)

Ｄ’環、Ｅ’環として好ましくは、チオフェン環、フラン環、ピロール環から選ばれる環であり、より好ましくは、チオフェン環である。Ｒ^１として好ましくは、アルキル基、アルキルオキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基であり、さらに好ましくは、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基であり、特に好ましくは、アリール基である。
高分子量の化合物を製造する観点からは、式（１−２）中のＷ^１、Ｗ^２は、同一又は相異なり、ハロゲン原子、アルキルスルホネート基、アリールスルホネート基、アリールアルキルスルホネート基、ホウ酸エステル残基、ホウ酸残基又は有機スズ残基であることが好ましい。

Ｗ^１、Ｗ^２が水素原子である場合には、酸化重合を行うことで、式（１）で表される構造単位を有する高分子化合物を製造することが出来る。酸化重合においては、通常触媒が用いられる。かかる触媒としては、公知の触媒を用いることが可能である。例えば、金属ハロゲン化物、又は金属ハロゲン化物とアミン錯体との混合物（金属ハロゲン化物／アミン錯体）等が用いられる。ここで金属ハロゲン化物としては、例えば、銅、鉄、バナジウム、又はクロムなどの金属の１価、２価、又は３価のハロゲン化物を用いることができる。アミン錯体の製造に用いるアミンとしては、例えば、ピリジン、ルチジン、２−メチルイミダゾール、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミンなどのアミンを用いることができる。金属ハロゲン化物／アミン錯体は溶媒中、酸素存在下で金属ハロゲン化物とアミンを混合することによって製造することが可能であり、金属ハロゲン化物とアミンの混合モル比は、例えば金属ハロゲン化物／アミン＝１／０．ｌ〜１／２００、好ましくは１／０．３〜１／１００程度である。

触媒としては、塩化鉄を用いることもできる（Ｐｏｌｙｍ． Ｐｒｅｐ． Ｊａｐａｎ， Ｖｏｌ．４８， ３０９ （１９９９））。さらに銅／アミン触媒系を用いる（Ｊ． Ｏｒｇ． Ｃｈｅｍ．，６４， ２２６４ （１９９９）、Ｊ． Ｐｏｌｙｍ． Ｓｃｉ． ＰａｒｔＡ， Ｐｏｌｙｍ． Ｃｈｅｍ．， ３７， ３７０２ （１９９９））ことにより、高分子化合物の分子量を高めることができる。

酸化重合における溶媒としては、触媒が被毒を受けない溶媒であれば特に制限なく使用することができる。かかる溶媒としては、例えば、炭化水素溶媒、エーテル系溶媒、アルコール類が挙げられる。ここで、炭化水素系溶媒としては、例えば、トルエン、ベンゼン、キシレン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、ナフタリン、テトラリンが挙げられる。エーテル系溶媒としては、例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、ジフェニルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテルが挙げられる。アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、２−メトキシエタノールが挙げられる。

酸化重合における反応温度は、通常−１００℃〜１００℃、好ましくは−５０〜５０℃程度である。
また共重合体を製造する場合にはモノマーを２種類以上混合して重合する方法や、１種類のモノマーを重合した後に２種目のモノマーを添加する方法などが挙げられる。これらの方法を用いること、又は組み合わせることにより、ブロック共重合体、ランダム共重合体、交互共重合体、マルチブロック共重合体、グラフト共重合体などを製造することが可能である。

式（１−２）で表される化合物の製法としては、式（１−３）で表される化合物とホウ素化合物との反応により製造することができる。
（式中、Ｗ^１、Ｗ^２、Ｄ’環及びＥ’環は前述と同じ意味を表す。Ｘ^５０及びＸ^５１はハロゲン原子を表す。）

式（１−３）で表される化合物において、そのＤ環及びＥ環が置換基としてハロゲン原子を有する場合、又はＹ^１、Ｙ^２のいずれかがハロゲン原子の場合には、Ｘ^５０、Ｘ^５１で表されるハロゲン原子はＹ^１、Ｙ^２で表されるハロゲン原子よりも塩基、金属との反応性が高いハロゲン原子を用いることが、式（１−２）で表される化合物の収率が高くなる点で好ましい。

式（１−２）で表される化合物の製造方法としては、式（１−３）で表される化合物を塩基と反応させた後に、式（１−４）で表されるホウ素化合物を反応させることにより式（１−２）で表される化合物を合成する製法が例示される。
（式中、Ｒ^１は式（１）中のＲ^１と同じ意味を表す。Ｘ^５２、Ｘ^５３はハロゲン原子又はアルキルオキシ基を表す。Ｘ^５２、Ｘ^５３がアルキルオキシ基である場合、これらは互いに連結して環を形成していてもよい。）

該反応に用いられる塩基としては、リチウムヒドリド、ナトリウムヒドリド、カリウムヒドリド、メチルリチウム、ｎ−ブチルリチウム、ｔｅｒｔ−ブチルリチウム、フェニルリチウム、リチウムジイソプロピルアミド、リチウムヘキサメチルジシラジド、ナトリウムヘキサメチルジシラジド、カリウムヘキサメチルジシラジドが例示される。

また、反応に用いられる溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサンなどの飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレンなどの不飽和炭化水素、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、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などのハロゲン化飽和炭化水素、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼンなどのハロゲン化不飽和炭化水素、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールなどのアルコール類、蟻酸、酢酸、プロピオン酸などのカルボン酸類、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサンなどのエーテル類、トリメチルアミン、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、ピリジンなどのアミン類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ−メチルモルホリンオキシドなどのアミド類が例示され、反応に応じてこれらのなかから単一溶媒、又はこれらの混合溶媒を用いることができる。
反応後は、例えば、水で反応を停止した後、有機溶媒で生成物を抽出し、溶媒を留去するなど、通常の後処理で生成物を得ることができる。生成物の単離及び精製はクロマトグラフィーによる分取や再結晶などの方法によっておこなうことができる。

化合物（Ｃ）は、例えば、以下の方法で製造することができる。
テトラヒドロフラン（以下、ＴＨＦと呼称することもある）中、化合物（Ａ）に２当量のノルマルブチルリチウム（ｎ−ＢｕＬｉ）を反応させ、その後に２，４，６−トリイソプロピルフェニルジメトキシボランを１当量反応させることで、化合物（Ｂ）を製造することができる。
化合物（Ｂ）に、ジクロロメタン中で臭素を２当量反応させることにより、化合物（Ｃ）を製造することができる。

式（１−２）で表される化合物の他の製法としては、式（１−５）で表される化合物を分子内でカップリングする方法が挙げられる。
（式中、Ｗ^１、Ｗ^２、Ｄ’環及びＥ’環は前述と同じ意味を表す。Ｘ^５２及びＸ^５３はハロゲン原子を表す。）

ハロゲン原子としては塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、好ましくは、臭素原子、ヨウ素原子である。
分子内でカップリングは、金属の存在下で行うことが好ましい。該金属としては、銅、鉄、ニッケル、亜鉛などが挙げられ、好ましくは、銅である。
分子内でのカップリングに用いる溶媒としては、脂肪族炭化水素溶媒、芳香族炭化水素溶媒、アミド系溶媒、スルホキシド溶媒、ラクタム系溶媒等が挙げられる。脂肪族炭化水素溶媒としてはペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサンが挙げられる。芳香族炭化水素溶媒としてはベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレンが挙げられる。アミド系溶媒としてはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミドが挙げられる。スルホキシド溶媒としてはジメチルスルホキシドが挙げられる。ラクタム系溶媒Ｎ−メチルピロリドンが挙げられる。
反応後は、例えば、反応系中に水を加えて反応を停止した後、有機溶媒で生成物を抽出し、溶媒を留去するなど、通常の後処理で生成物を得ることができる。生成物の単離及び精製はクロマトグラフィーによる分取や再結晶などの方法によっておこなうことができる。

式（１−５）で表される化合物は、式（１−６）で表される化合物をハロゲン化することで得ることができる。
該ハロゲン化としては、臭素化、ヨウ素化等が挙げられる。

式（１−６）で表される化合物を臭素化してＸ^５２及びＸ^５３が臭素原子である式（１−５）で表される化合物を製造する方法において、臭素化する方法としては、公知の方法を使用することができ、例えば、式（１−６）で表される化合物と臭素又はＮ−ブロモスクシンイミド（ＮＢＳ）とを接触させて臭素化する方法が挙げられる。臭素化の条件は任意に設定することができるが、溶媒中でＮＢＳと反応させる方法は、臭素化率が高く、かつ臭素原子の導入位置の選択性が高くなる観点から望ましい。該方法に使用する溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、クロロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素などが挙げられる。反応時間は通常１分から１０時間程度、反応温度は通常−５０℃〜５０℃程度である。使用する臭素の量は、式（１−６）で表される化合物１モルに対して１モル〜５モル程度が好ましい。反応後は、例えば、反応系中に水を加えて反応を停止した後、生成物を有機溶媒で抽出し、溶媒を留去するなどの通常の後処理を行い、Ｘ^５２及びＸ^５３が臭素原子である式（１−５）で表される化合物を得ることができる。生成物の単離後及び精製はクロマトグラフィーによる分取や再結晶などの方法により行うことができる。

式（１−６）で表される化合物をヨウ素化してＸ^５２及びＸ^５３がヨウ素原子である式（１−５）で表される化合物を製造する方法において、ヨウ素化する方法としては式（１−６）で表される化合物を塩基と反応させた後にヨウ素を反応させる方法が挙げられる。該方法に用いられる塩基及び溶媒としては、前述の式（１−３）で表される化合物を塩基と反応させた後に、式（１−４）で表されるホウ素化合物と反応させる工程に用いる塩基及び溶媒と同じものが挙げられる。

式（１−６）で表される化合物は、Ｄ’環及びＥ’環に対応する芳香族複素環のハロゲン化物を塩基と反応させた後に、前述の式（１−４）で表される化合物と反応させることにより製造することができる。該反応に用いられる塩基及び溶媒としては、前述の式（１−３）で表される化合物を塩基と反応させた後に、式（１−４）で表されるホウ素化合物と反応させる工程に用いる塩基及び溶媒と同じものが挙げられる。

化合物（Ｇ）は、例えば、以下の方法で製造することができる。
ＴＨＦ中、化合物（Ｄ）に２当量のノルマルブチルリチウム（ｎ−ＢｕＬｉ）を反応させ、その後、２，４，６−トリイソプロピルフェニルジメトキシボランを１当量反応させることで、化合物（Ｅ）を製造することができる。
ＴＨＦ中、化合物（Ｅ）にｎ−ＢｕＬｉを２当量反応させ、その後、ヨウ素を２当量反応させることにより、化合物（Ｆ）を製造することができる。
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド中、化合物（Ｆ）に５当量の銅粉を加え、１００℃で過熱攪拌することにより、化合物（Ｇ）を製造することができる。

Ｗ^１、Ｗ^２を臭素原子である式（１−２）で表される化合物を製造する方法としては、Ｗ^１、Ｗ^２が水素原子である式（１−２）で表される化合物を臭素化してＷ^１、Ｗ^２を臭素原子に変換する方法等が挙がられる。Ｗ^１、Ｗ^２を臭素原子に変換する方法としては、公知の方法を使用することが出来るが、例えば、Ｗ^１、Ｗ^２が水素原子である式（１−２）で表される化合物と臭素又はＮ−ブロモスクシンイミド（ＮＢＳ）とを接触させて臭素化する方法が挙げられる。臭素化の条件は任意に設定することができるが、例えば、溶媒中でＮＢＳと反応させる方法は、臭素化率が高く、かつ臭素原子の導入位置の選択性が高くなるために望ましい。この時に使用する溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、クロロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素などが挙げられる。反応時間は通常１分から１０時間程度、反応温度は通常−５０℃〜５０℃程度である。使用する臭素の量はＷ^１、Ｗ^２が水素原子である式（１−２）で表される化合物１モルに対して１モル〜５モル程度が好ましい。反応後は、例えば、水を加えて反応を停止した後に生成物を有機溶媒で抽出し、溶媒を留去するなどの通常の後処理を行い、Ｗ^１、Ｗ^２が臭素原子である式（１−２）で表される化合物を得ることができる。生成物の単離後及び精製はクロマトグラフィーによる分取や再結晶などの方法により行うことができる。

本発明に用いることができる高分子化合物は、光吸収末端波長が長波長であることが好ましい。本発明における光吸収末端波長とは以下の方法で求められた値のことを意味する。
測定には、紫外、可視、近赤外の波長領域で動作する分光光度計（例えば、日本分光製、紫外可視近赤外分光光度計ＪＡＳＣＯ−Ｖ６７０）を用いる。ＪＡＳＣＯ−Ｖ６７０を用いる場合、測定可能な波長範囲が２００〜１５００ｎｍであるため、該波長範囲で測定を行う。まず、測定に用いる基板の吸収スペクトルを測定する。基板としては、石英基板、ガラス基板等を用いる。次いで、その基板の上に第１の化合物を含む溶液若しくは第１の化合物を含む溶融体から第１の化合物を含む薄膜を形成する。溶液からの製膜では、製膜後乾燥を行う。その後、薄膜と基板との積層体の吸収スペクトルを得る。薄膜と基板との積層体の吸収スペクトルと基板の吸収スペクトルとの差を、薄膜の吸収スペクトルとして得る。

該薄膜の吸収スペクトルは、縦軸が第１の化合物の吸光度を、横軸が波長を示す。最も大きい吸収ピークの吸光度が０．５〜２程度になるよう、薄膜の膜厚を調整することが望ましい。吸収ピークの中で一番長波長の吸収ピークの吸光度を１００％とし、その５０％の吸光度を含む横軸（波長軸）に平行な直線と該吸収ピークとの交点であって、該吸収ピークのピーク波長よりも長波長である交点を第１の点とする。その２５％の吸光度を含む波長軸に平行な直線と該吸収ピークとの交点であって、該吸収ピークのピーク波長よりも長波長である交点を第２の点とする。第１の点と第２の点とを結ぶ直線と基準線の交点を光吸収末端波長と定義する。ここで、基準線とは、最も長波長の吸収ピークにおいて、該吸収ピークの吸光度を１００％とし、その１０％の吸光度を含む波長軸に平行な直線と該吸収ピークの交点であって、該吸収ピークのピーク波長よりも長波長である交点の波長を基準として、基準となる波長より１００ｎｍ長波長である吸収スペクトル上の第３の点と、基準となる波長より１５０ｎｍ長波長である吸収スペクトル上と第４の点を結んだ直線をいう。

＜光電変換素子の構成＞
本発明の光電変換素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極間に、式（１）で表される構造単位を有する化合物を含む１層以上の活性層を有する。
本発明の光電変換素子の好ましい形態としては、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、ｐ型の有機半導体とｎ型の有機半導体との有機組成物から形成される活性層を有する。式（１）で表される構造単位を有する化合物は、ｐ型の有機半導体として用いることが好ましい。この形態の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フラーレン誘導体等の電子受容性化合物（ｎ型の有機半導体）及び／又は本発明に用いられる式（１）で表される構造単位を有する化合物等の電子供与性化合物（ｐ型の有機半導体）で吸収され、電子とホールが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。
本発明の光電変換素子は、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化学的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。

本発明の光電変換素子の他の態様は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極間に、本発明に用いられる化合物を含む第１の活性層と、該第１の活性層に隣接して、フラーレン誘導体等の電子受容性化合物を含む第２の活性層を含む光電変換素子である。

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。

一方の電極は透明でなくてもよく、該電極の電極材料としては、金属、導電性高分子等を用いることができる。電極材料の具体例としては、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、１種以上の前記金属と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン及び錫からなる群から選ばれる１種以上の金属との合金、グラファイト、グラファイト層間化合物、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が挙げられる。合金としては、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。

光電変換効率を向上させるための手段として活性層以外の付加的な中間層を使用してもよい。中間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、酸化チタン等の酸化物、ＰＥＤＯＴ（ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン）などが挙げられる。

＜活性層＞
前記活性層は、式（１）で表される構造単位を有する化合物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、前記活性層のホール輸送性を高めるため、前記活性層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、式（１）で表される構造単位を有する化合物以外の化合物を混合して用いることもできる。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。

前記電子供与性化合物としては、式（１）で表される構造単位を有する化合物のほか、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残基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が挙げられる。

前記電子受容性化合物としては、式（１）で表される構造単位を有する化合物のほか、例えば、炭素材料、酸化チタン等の金属酸化物、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、テトラシアノアント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、２、９−ジメチル−４、７−ジフェニル−１、１０−フェナントロリン（バソクプロイン）等のフェナントレン誘導体、フラーレン、フラーレン誘導体が挙げられ、好ましくは、酸化チタン、カーボンナノチューブ、フラーレン、フラーレン誘導体であり、特に好ましくはフラーレン、フラーレン誘導体である。
フラーレン、フラーレン誘導体としてはＣ₆₀、Ｃ₇₀、Ｃ_7６、Ｃ_7８、Ｃ₈₄及びその誘導体が挙げられる。フラーレンの誘導体の具体的構造としては、以下のようなものが挙げられる。

また、フラーレン誘導体の例としては、[６，６]フェニル−Ｃ６１酪酸メチルエステル（Ｃ６０ＰＣＢＭ、[6,6]-Phenyl C61 butyric acid methyl ester）、[６，６]フェニル−Ｃ７１酪酸メチルエステル（Ｃ７０ＰＣＢＭ、[6,6]-Phenyl C71 butyric acid methyl ester）、[６，６]フェニル−Ｃ８５酪酸メチルエステル（Ｃ８４ＰＣＢＭ、[6,6]-Phenyl C85 butyric acid methyl ester）、[６，６]チェニル−Ｃ６１酪酸メチルエステル（[6,6]-Thienyl C61 butyric acid methyl ester）などが挙げられる。

活性層中に式（１）で表される構造単位を有する化合物とフラーレン誘導体とを含む場合、フラーレン誘導体の割合が、該化合物１００重量部に対して、１０〜１０００重量部であることが好ましく、２０〜５００重量部であることがより好ましい。

活性層の厚さは、通常、１ｎｍ〜１００μｍが好ましく、より好ましくは２ｎｍ〜１０００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜５００ｎｍであり、より好ましくは２０ｎｍ〜２００ｎｍである。

前記活性層の製造方法は、如何なる方法で製造してもよく、例えば、式（１）の構造単位を有する化合物を含む溶液からの成膜や、真空蒸着法による成膜方法が挙げられる。

＜光電変換素子の製造方法＞
光電変換素子の好ましい製造方法は、第１の電極と第２の電極とを有し、該第１の電極と該第２の電極との間に活性層を有する素子の製造方法であって、該第１の電極上に式（１）の構造単位を有する化合物と溶媒とを含む溶液（インク）を塗布法により塗布して活性層を形成する工程、該活性層上に第２の電極を形成する工程を有する素子の製造方法である。

本発明の光電変換素子が、式（１）で表される構造単位を有する高分子化合物を含有する場合、溶液からの成膜に用いる溶媒は、本発明に用いられる高分子化合物を溶解させるものであればよい。該溶媒としては、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が挙げられる。本発明に用いられる高分子化合物は、通常、前記溶媒に０．１重量％以上溶解させることができる。

溶液を用いて成膜する場合、スリットコート法、ナイフコート法、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、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットコート法、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、スリットコート法、キャピラリーコート法、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、バーコート法、ナイフコート法、ノズルコート法、インクジェットコート法、スピンコート法が好ましい。
成膜性の観点からは、２５℃における溶媒の表面張力が１５ｍＮ／ｍより大きいことが好ましく、１５ｍＮ／ｍより大きく１００ｍＮ／ｍよりも小さいことがより好ましく、２５ｍＮ／ｍより大きく６０ｍＮ／ｍよりも小さいことがさらに好ましい。＞

＜有機薄膜トランジスタ＞
本発明に用いられる高分子化合物は、有機薄膜トランジスタにも用いることができる。有機薄膜トランジスタとしては、ソース電極及びドレイン電極と、これらの電極間の電流経路となる有機半導体層（活性層）と、この電流経路を通る電流量を制御するゲート電極とを備えた構成を有するものが挙げられ、有機半導体層が上述した有機薄膜によって構成されるものである。このような有機薄膜トランジスタとしては、電界効果型、静電誘導型等が挙げられる。

電界効果型有機薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極、これらの間の電流経路となる有機半導体層（活性層）、この電流経路を通る電流量を制御するゲート電極、並びに、有機半導体層とゲート電極との間に配置される絶縁層を備えることが好ましい。
特に、ソース電極及びドレイン電極が、有機半導体層（活性層）に接して設けられており、さらに有機半導体層に接した絶縁層を挟んでゲート電極が設けられていることが好ましい。電界効果型有機薄膜トランジスタにおいては、有機半導体層が、本発明に用いられる高分子化合物を含む有機薄膜によって構成される。

本発明の有機薄膜トランジスタの一態様である静電誘導型有機薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極、これらの間の電流経路となる有機半導体層（活性層）、並びに電流経路を通る電流量を制御するゲート電極を有し、このゲート電極が有機半導体層中に設けられていることが好ましい。特に、ソース電極、ドレイン電極に接して設けられていることが好ましい。ここで、ゲート電極の構造としては、ソース電極からドレイン電極へ流れる電流経路が形成され、且つゲート電極に印加した電圧で電流経路を流れる電流量が制御できる構造であればよく、例えば、くし形電極が挙げられる。静電誘導型有機薄膜トランジスタにおいて、有機半導体層は、本発明に用いられる化合物を含む有機薄膜によって構成される。活性層の厚さは、通常、１ｎｍ〜１００μｍが好ましく、より好ましくは２ｎｍ〜１０００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜５００ｎｍであり、より好ましくは２０ｎｍ〜２００ｎｍである。

＜素子の用途＞
本発明の光電変換素子は、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。

また、電極間に電圧を印加した状態、あるいは無印加の状態で、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。

＜太陽電池モジュール＞
有機薄膜太陽電池は、従来の太陽電池モジュールと基本的には同様のモジュール構造をとりうる。太陽電池モジュールは、一般的には金属、セラミック等の支持基板の上にセルが構成され、その上を充填樹脂や保護ガラス等で覆い、支持基板の反対側から光を取り込む構造をとるが、支持基板に強化ガラス等の透明材料を用い、その上にセルを構成してその透明の支持基板側から光を取り込む構造とすることも可能である。具体的には、スーパーストレートタイプ、サブストレートタイプ、ポッティングタイプと呼ばれるモジュール構造、アモルファスシリコン太陽電池などで用いられる基板一体型モジュール構造等が知られている。本発明の有機薄膜太陽電池も使用目的や使用場所及び環境により、適宜これらのモジュール構造を選択できる。

代表的なスーパーストレートタイプあるいはサブストレートタイプのモジュールは、片側又は両側が透明で反射防止処理を施された支持基板の間に一定間隔にセルが配置され、隣り合うセル同士が金属リード又はフレキシブル配線等によって接続され、外縁部に集電電極が配置されており、発生した電力を外部に取り出される構造となっている。基板とセルの間には、セルの保護や集電効率向上のため、目的に応じエチレンビニルアセテート（EVA）等様々な種類のプラスチック材料をフィルム 又は充填樹脂の形で用いてもよい。また、外部からの衝撃が少ないところなど表面を硬い素材で覆う必要のない場所において使用する場合には、表面保護層を透明プラスチックフィルムで構成し、又は上記充填樹脂を硬化させることによって保護機能を付与し、片側の支持基板をなくすことが可能である。支持基板の周囲は、内部の密封及びモジュールの剛性を確保するため金属製のフレームでサンドイッチ状に固定し、支持基板とフレームの間は封止材料で密封シールする。また、セルそのものや支持基板、充填材料及び封止材料に可撓性の素材を用いれば、曲面の上に太陽電池を構成することもできる。
ポリマーフィルム等のフレキシブル支持体を用いた太陽電池の場合、ロール状の支持体を送り出しながら順次セルを形成し、所望のサイズに切断した後、周縁部をフレキシブルで防湿性のある素材でシールすることにより電池本体を作製できる。また、Solar Energy Materials and Solar Cells, 48,p383-391記載の「SCAF」とよばれるモジュール構造とすることもできる。更に、フレキシブル支持体を用いた太陽電池は曲面ガラス等に接着固定して使用することもできる。

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。

（合成例１）
（３，３’−ジブロモ−５，５’−テトラメチルシリル−２，２’−ビチオフェン（Ａ）の合成）
アルゴン置換した２００ｍLフラスコにＨｅｔｅｒｏｃｙｃｌｅｓ， Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．９，１８０５ページ（１９９１）に記載された方法で合成した３，３’５，５’−テトラブロモ−２，２’−ビチオフェン５．００ｇ（１０．４ｍｍｏｌ）、脱水テトラヒドロフラン（以下、ＴＨＦと呼称することもある）１００ｍＬを入れて均一溶液とした。フラスコを−７８℃に冷却し、ノルマルブチルリチウム（以下、ｎ−ＢｕＬｉと呼称することもある）（２．６Ｍヘキサン溶液）７．９８ｍＬ（２０．７４ｍｍｏｌ）を滴下した。−７８℃で２時間攪拌し、その後、テトラメチルクロロシラン２．５０ｇ（２３．０ｍｍｏｌ）を滴下した。１時間かけてフラスコを室温まで昇温し、水５０ｍＬを加えて反応を停止した。その後、反応生成物を酢酸エチルで抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過後、溶媒をエバポレーターで留去し、粗生成物を得た。これをシリカゲルカラム（溶媒：ヘキサン）で精製し、得られた固体をエタノールを用いて再結晶して目的の３，３’−ジブロモ−５，５’−テトラメチルシリル−２，２’−ビチオフェン（Ａ）を３．５ｇ得た。

（合成例２）
（化合物（Ｂ）の合成）
不活性ガス雰囲気下、有機溶媒中、低温で、合成例１で得られた３，３’−ジブロモ−５，５’−テトラメチルシリル−２，２’−ビチオフェンに２当量のｎ−ＢｕＬｉを反応させ、その後に２，４，６−トリイソプロピルフェニルジメトキシボランを１当量反応させることで、化合物（Ｂ）を合成する。

（合成例３）
（化合物（Ｃ）の合成）
上記合成例２で得られる化合物（Ｂ）に、有機溶媒中で臭素を２当量反応させることにより、化合物（Ｃ）を合成する。

（合成例４）
（重合体Ｅの合成）

アルゴン雰囲気下で化合物（Ｃ）及び化合物（Ｊ）（化合物（Ｃ）と化合物（Ｄ）のモル比は１：１（ｍｏｌ／ｍｏｌ））をトルエンに溶解させる。相間移動触媒としてアリコート３３６（ａｌｄｒｉｃｈ社製（登録商標））をトルエンに対して０．５ｗｔ％加えた後、溶液にアルゴンをバブリングして脱気を行う。その後、化合物（Ｃ）に対して２ｍｏｌ％の酢酸パラジウムと化合物（Ｃ）に対して５ｍｏｌ％のトリス（ｏ−メトキシフェニル）ホスフィンを加え、さらに飽和炭酸ナトリウム水溶液をトルエンに対して１０ｗｔ％加え、還流下で反応を行う。反応後、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウムの１０ｗｔ％水溶液をトルエンの体積の半分の量加え、還流下で攪拌を行う。水層を除去後、水で２回、酢酸水溶液（３ｗｔ%）で２回、さらに水で２回洗浄し、メタノールに注いでポリマーを析出させる。ポリマーをろ過後、乾燥し、得られたポリマーをｏ−ジクロロベンゼンに溶解させて２ｗｔ％溶液を調製し、アルミナ／シリカゲルカラムを通し、得られた溶液をメタノールに注いでポリマーを析出させ、ポリマーをろ過後、乾燥して重合体（Ｋ）を得る。

（実施例１）
（光電変換素子の製造）
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い、重合体（Ｋ）及びフラーレンＣ６０ＰＣＢＭ（フェニルＣ６１−酪酸メチルエステル）（phenyl C61-butyric acid methyl ester、フロンティアカーボン社製）（重合体（Ｋ）／Ｃ６０ＰＣＢＭの重量比＝１／３）をオルトジクロロベンゼンに溶解し（オルトジクロロベンゼンに対し、重合体Ｋの重量とＣ６０ＰＣＢＭの重量との合計は２．０重量％）、インク１を製造する。該インク１をスピンコートにより基板上に塗布して、重合体（Ｋ）を含む有機膜を作製する。その後、有機膜上に真空蒸着機によりフッ化リチウムを厚さ２ｎｍで蒸着し、次いでＡｌを厚さ100nmで蒸着する。得られた有機薄膜太陽電池にソーラシミュレーター(分光計器製、商品名OTENTO-SUNＩＩ：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、短絡電流密度、開放電圧、フィルファクターを求める。

Claims (10)

1. 第１の電極と第２の電極とを有し、該第１の電極と該第２の電極との間に活性層を有し、該活性層に式（１）で表される構造単位を有する有機化合物を含有する光電変換素子。
   （１）
   （式中、Ｒ^１は、水素原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、１価の複素環基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、カルボキシル基、ニトロ基又はシアノ基を示す。Ｄ環及びＥ環は、同一又は相異なり、置換基を有していてもよい芳香環を表す。）
2. 有機化合物が、さらに式（Ａ−１）で表される構造単位、式（Ｂ−１）で表される構造単位、式（Ｃ−１）で表される構造単位、式（Ｄ−１）で表される構造単位及び式（Ｅ−１）で表される構造単位からなる群から選ばれる少なくとも１種の構造単位を有する請求項１に記載の光電変換素子。
   （式（Ａ−１）〜（Ｅ−１）中、Ｑ^１は、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、−Ｎ（Ｒ^３０）−又は−ＣＲ^３１＝ＣＲ^３２−を表す。Ｒ^３０、Ｒ^３１及びＲ^３２は、同一又は相異なり、水素原子又は置換基を表す。Ｒ^２０〜Ｒ^２５は、同一又は相異なり、水素原子又は置換基を表す。Ｒ^２０とＲ^２１は、連結して環状構造を形成してもよい。Ｇ環〜Ｎ環は、同一又は相異なり、芳香環を表す。）
3. Ｄ環及びＥ環の少なくとも一方が芳香族複素環である請求項１又は２に記載の光電変換素子。
4. Ｄ環及びＥ環の少なくとも一方がチオフェン環である請求項３に記載の光電変換素子。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の光電変換素子を含む太陽電池モジュール。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載の光電変換素子を含むイメージセンサー。
7. ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、活性層とを有し、該活性層に式（１）で表される構造単位を有する有機化合物を含有する有機薄膜トランジスタ。
   （１）
   （式中、Ｒ^１は水素原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、１価の複素環基又はハロゲン原子を示す。Ｄ環及びＥ環は、同一又は相異なり、置換基を有していてもよい芳香環を表す。）
8. 式（１）
   （１）
   （式中、Ｒ^１は、水素原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、１価の複素環基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、カルボキシル基、ニトロ基又はシアノ基を示す。Ｄ環及びＥ環は、置換基を有していてもよいチオフェン環を表す。）
   で表される構造単位を有し、かつ、式（Ａ−１）で表される構造単位、式（Ｂ−１）で表される構造単位、式（Ｃ−１）で表される構造単位、式（Ｄ−１）で表される構造単位及び式（Ｅ−１）で表される構造単位からなる群から選ばれる少なくとも１種の構造単位を有する高分子化合物。
   （式（Ａ−１）〜（Ｅ−１）中、Ｑ^１は、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、−Ｎ（Ｒ^３０）−又は−ＣＲ^３１＝ＣＲ^３２−を表す。Ｒ^３０、Ｒ^３１及びＲ^３２は、同一又は相異なり、水素原子又は置換基を表す。Ｒ^２０〜Ｒ^２５は、同一又は相異なり、水素原子又は置換基を表す。Ｒ^２０とＲ^２１は、連結して環状構造を形成してもよい。Ｇ環〜Ｎ環は、同一又は相異なり、芳香環を表す。）
9. 式（１−２）で表される構造単位を有する有機化合物。
   （式中、Ｒ^１は、水素原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、シリルオキシ基、置換シリルオキシ基、１価の複素環基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、カルボキシル基、ニトロ基又はシアノ基を示す。Ｄ’環及びＥ’環は、同一又は相異なり、置換基を有していてもよい芳香族複素環を表す。Ｗ^１、Ｗ^２は、同一又は相異なり、水素原子、ハロゲン原子、アルキルスルホネート基、アリールスルホネート基、アリールアルキルスルホネート基、ホウ酸エステル残基、スルホニウムメチル基、ホスホニウムメチル基、ホスホネートメチル基、モノハロゲン化メチル基、ホウ酸残基、ホルミル基、ビニル基又は有機スズ残基を表す。）
10. Ｄ’環及びＥ’環の少なくとも一方がチオフェン環である請求項９記載の有機化合物。