JP2013207252A - Photoelectric conversion element - Google Patents

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Shinzaburo Ito
紳三郎 伊藤
Hideo Okita
英生 大北
Hiroaki Benten
宏明 辨天
Kunihito Miyake
邦仁 三宅
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Kyoto University
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric conversion element having high photoelectric conversion efficiency.SOLUTION: A photoelectric conversion element includes: a first electrode; a second electrode; and an active layer disposed between the first electrode and the second electrode. The active layer contains an electron-donative polymer compound and an electron-accepting polymer compound. At least one of the electron-donative polymer compound and the electron-accepting polymer compound is a polymer compound comprised only of arylene group and one or more kinds of repetitive units selected from the group consisting of divalent heterocyclic groups. The electron-donative polymer compound has a weight-average molecular weight of 70000 or more in terms of polystyrene. The electron-accepting polymer compound has a weight-average molecular weight of 70000 or more in terms of polystyrene.

Description

本発明は、光電変換素子に関し、具体的には所定の繰り返し単位を含む高分子化合物を含む活性層を備える光電変換素子に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element, and more specifically to a photoelectric conversion element including an active layer containing a polymer compound containing a predetermined repeating unit.

光電変換素子は、主として陽極及び陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に設けられた活性層とを備える。光電変換素子の一態様である有機化合物を含む活性層を有する有機薄膜太陽電池は、シリコン等の無機化合物からなる活性層を有する無機太陽電池に比べ、製造コストを大幅に低減できる可能性があり、より安価な太陽電池として注目を集めている。   The photoelectric conversion element includes a pair of electrodes mainly including an anode and a cathode, and an active layer provided between the pair of electrodes. Organic thin-film solar cells having an active layer containing an organic compound that is one embodiment of a photoelectric conversion element may be able to significantly reduce manufacturing costs compared to inorganic solar cells having an active layer made of an inorganic compound such as silicon. It has attracted attention as a cheaper solar cell.

光電変換素子としては、活性層に、電子供与性高分子化合物であるポリ(3−ヘキシルチオフェン)と、電子受容性高分子化合物であってポリスチレン換算の重量平均分子量が28000である下記繰り返し単位(A)及び繰り返し単位(B)とを含む高分子化合物とを含有する光電変換素子が提案されている(特許文献1参照)。   As a photoelectric conversion element, the active layer includes, in the active layer, poly (3-hexylthiophene), which is an electron-donating polymer compound, and the following repeating unit having an electron-accepting polymer compound and a polystyrene-equivalent weight average molecular weight of 28,000 ( A photoelectric conversion element containing a polymer compound containing A) and a repeating unit (B) has been proposed (see Patent Document 1).

Figure 2013207252
Figure 2013207252

特開2010−62550号公報JP 2010-62550 A

しかしながら、上記光電変換素子は光電変換効率が十分ではない。よって本発明の目的は、光電変換効率がより高い光電変換素子を提供することにある。   However, the photoelectric conversion element has insufficient photoelectric conversion efficiency. Accordingly, an object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element having higher photoelectric conversion efficiency.

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の電極との間に電子供与性高分子化合物と電子受容性高分子化合物とを含む活性層を備え、電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物のうちの少なくとも一方が、アリーレン基、及び2価の複素環基からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位のみからなる高分子化合物であり、該電子供与性高分子化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量が70000以上であり、かつ、該電子受容性高分子化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量が70000以上である光電変換素子を提供する。   That is, the present invention first has a first electrode and a second electrode, and an electron-donating polymer compound and an electron-accepting compound are interposed between the first electrode and the second electrode. And an active layer containing a molecular compound, wherein at least one of the electron-donating polymer compound and the electron-accepting polymer compound is selected from the group consisting of an arylene group and a divalent heterocyclic group. It is a polymer compound consisting only of repeating units, and the electron-donating polymer compound has a polystyrene-equivalent weight average molecular weight of 70000 or more, and the electron-accepting polymer compound has a polystyrene-equivalent weight average molecular weight of 70000 or more. A photoelectric conversion element is provided.

本発明は、第二に、電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物の両方が、2価の芳香族炭化水素基、及び2価の複素環基からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位のみからなる高分子化合物である前記光電変換素子を提供する。   In the present invention, secondly, at least one selected from the group consisting of a divalent aromatic hydrocarbon group and a divalent heterocyclic group, both of the electron donating polymer compound and the electron accepting polymer compound. The photoelectric conversion element, which is a polymer compound composed of only the repeating unit, is provided.

本発明は、第三に、電子供与性高分子化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量が80000以上である前記光電変換素子を提供する。   Thirdly, the present invention provides the photoelectric conversion element, wherein the electron-donating polymer compound has a polystyrene-equivalent weight average molecular weight of 80,000 or more.

本発明は、第四に、電子受容性高分子化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量が80000以上である前記光電変換素子を提供する。   Fourthly, the present invention provides the photoelectric conversion element, wherein the electron-accepting polymer compound has a polystyrene-equivalent weight average molecular weight of 80,000 or more.

本発明は、第五に、電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物のうちの少なくとも一方が、チオフェン骨格を含有する繰り返し単位を含む高分子化合物である前記光電変換素子を提供する。   Fifth, the present invention provides the photoelectric conversion element, wherein at least one of the electron donating polymer compound and the electron accepting polymer compound is a polymer compound containing a repeating unit containing a thiophene skeleton.

本発明は、第六に、電子供与性高分子A化合物及び電子受容性高分子化合物のうちの少なくとも一方が、下記式(1)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物である前記光電変換素子を提供する。   Sixthly, the present invention relates to the photoelectric conversion, wherein at least one of the electron donating polymer A compound and the electron accepting polymer compound is a polymer compound containing a repeating unit represented by the following formula (1): An element is provided.

Figure 2013207252
Figure 2013207252

[式(1)中、R、R、R、R、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。R、R、R、R、R及びRのうちの2個が連結し、互いに連結した2個の基と、連結した2個の基が結合している炭素原子とが環状構造を形成していてもよい。X、X及びXは、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、−N(R)−で表される基、又は−CR=CR−で表される基を表す。R、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。n及びmは、それぞれ独立に、0〜5の整数を表す。Rが複数個ある場合、それらは同一であっても相異なっていてもよい。Rが複数個ある場合、それらは同一であっても相異なっていてもよい。Rが複数個ある場合、それらは同一であっても相異なっていてもよい。Rが複数個ある場合、それらは同一であっても相異なっていてもよい。Xが複数個ある場合、それらは同一であっても相異なっていてもよい。Xが複数個ある場合、それらは同一であっても相異なっていてもよい。] [In the formula (1), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. Two of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are linked, and two groups linked together and a carbon atom to which the two linked groups are bonded An annular structure may be formed. X 1 , X 2 and X 3 each independently represents a sulfur atom, an oxygen atom, a selenium atom, a group represented by —N (R 7 ) —, or a group represented by —CR 8 ═CR 9 —. Represent. R 7 , R 8 and R 9 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. n and m each independently represents an integer of 0 to 5. When there are a plurality of R 1 s , they may be the same or different. When there are a plurality of R 2 s , they may be the same or different. When there are a plurality of R 5 , they may be the same or different. When there are a plurality of R 6 s , they may be the same or different. When there are a plurality of X 1 , they may be the same or different. When there are a plurality of X 3 , they may be the same or different. ]

本発明は、第七に、前記式(1)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物に含まれる全ての種類の繰り返し単位のうち、式(1)で表される繰り返し単位の数が最多である前記光電変換素子を提供する。   Seventh, the present invention has the largest number of repeating units represented by the formula (1) among all kinds of repeating units contained in the polymer compound containing the repeating unit represented by the formula (1). The photoelectric conversion element is provided.

本発明は、第八に、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。   Eighth, the present invention provides a solar cell module including the photoelectric conversion element.

本発明は、第九に、前記光電変換素子、又は前記太陽電池モジュールを含むイメージセンサーを提供する。   Ninthly, the present invention provides an image sensor including the photoelectric conversion element or the solar cell module.

本発明の光電変換素子は、光電変換効率が高いため、極めて有用である。   The photoelectric conversion element of the present invention is extremely useful because of high photoelectric conversion efficiency.

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

(光電変換素子の基本的形態)
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の電極との間に電子供与性高分子化合物と電子受容性高分子化合物とを含む活性層を有する。第1の電極及び第2の電極のうちの少なくとも一方は、透明又は半透明の電極であることが好ましい。
(Basic form of photoelectric conversion element)
The photoelectric conversion element of the present invention has a first electrode and a second electrode, and an electron-donating polymer compound and an electron-accepting polymer are provided between the first electrode and the second electrode. And an active layer containing the compound. At least one of the first electrode and the second electrode is preferably a transparent or translucent electrode.

(基板)
本発明の光電変換素子は、通常、基板上に形成される。該基板は、その主表面に例えば電極を形成し、さらには有機化合物を含む層を形成する際に化学的に変化しない基板であればよい。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、及びシリコンが挙げられる。不透明な基板上に光電変換素子を形成する場合には、基板と反対側の電極(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。
(substrate)
The photoelectric conversion element of the present invention is usually formed on a substrate. The substrate may be any substrate that does not change chemically when, for example, an electrode is formed on its main surface and a layer containing an organic compound is formed. Examples of the material for the substrate include glass, plastic, polymer film, and silicon. In the case where the photoelectric conversion element is formed on an opaque substrate, it is preferable that the electrode on the side opposite to the substrate (that is, the electrode far from the substrate) is transparent or translucent.

(電極)
透明又は半透明の電極としては、例えば、導電性の金属酸化物膜、及び半透明の金属薄膜が挙げられる。透明又は半透明の電極の材料としては、例えば、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(IZO)、NESA、金、白金、銀、及び銅が挙げられ、ITO、IZO、及び酸化スズが好ましい。電極の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、及びメッキ法が挙げられる。また、透明又は半透明の電極として、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材料からなる透明導電膜を用いてもよい。透明又は半透明の電極は、陽極であっても陰極であってもよい。
(electrode)
Examples of the transparent or translucent electrode include a conductive metal oxide film and a translucent metal thin film. Examples of transparent or translucent electrode materials include indium oxide, zinc oxide, tin oxide, and indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), NESA, gold, platinum, and silver, which are composites thereof. And copper, and ITO, IZO, and tin oxide are preferred. Examples of the electrode forming method include a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, and a plating method. Moreover, you may use the transparent conductive film which consists of organic materials, such as a polyaniline and its derivative (s), polythiophene, and its derivative (s) as a transparent or semi-transparent electrode. The transparent or translucent electrode may be an anode or a cathode.

本発明の光電変換素子は、透明又は半透明ではない不透明な電極を有していてもよく、不透明な電極の材料としては、例えば、金属及び導電性高分子が挙げられる。不透明な電極の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、前記金属のうちの2種以上の金属の合金、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、例えば、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、及びカルシウム−アルミニウム合金が挙げられる。   The photoelectric conversion element of the present invention may have an opaque electrode that is not transparent or translucent, and examples of the material for the opaque electrode include metals and conductive polymers. Specific examples of opaque electrode materials include lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, aluminum, scandium, vanadium, zinc, yttrium, indium, cerium, samarium, europium, terbium, ytterbium A metal such as an alloy of two or more of the metals, one or more of the metals, and selected from the group consisting of gold, silver, platinum, copper, manganese, titanium, cobalt, nickel, tungsten and tin Examples include alloys with one or more metals, graphite, graphite intercalation compounds, polyaniline and its derivatives, polythiophene and its derivatives. 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, and calcium-aluminum alloy.

(バッファー層)
本発明の光電変換素子は、光電変換効率を向上させるためのさらなる構成として活性層以外の付加的な中間層(電荷輸送層など)を有していてもよい。中間層に用いられる材料としては、例えば、フッ化リチウム等のアルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の酸化物、及びアルカリ土類金属の酸化物が挙げられる。
また、酸化チタン等の無機半導体の微粒子、PEDOT(ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン))とPSS(ポリ(4−スチレンスルホネート))との混合物(PEDOT:PSS)などを中間層の材料として用いてもよい。
(Buffer layer)
The photoelectric conversion element of this invention may have additional intermediate | middle layers (charge transport layer etc.) other than an active layer as a further structure for improving a photoelectric conversion efficiency. Examples of the material used for the intermediate layer include alkali metal halides such as lithium fluoride, alkaline earth metal halides, alkali metal oxides, and alkaline earth metal oxides.
In addition, fine particles of inorganic semiconductors such as titanium oxide, a mixture of PEDOT (poly (3,4-ethylenedioxythiophene)) and PSS (poly (4-styrenesulfonate)) (PEDOT: PSS), etc. are used for the intermediate layer. It may be used as

(活性層)
本発明の光電変換素子に含まれる活性層は、電子供与性高分子化合物と電子受容性高分子化合物とを含む。電子供与性高分子化合物と電子受容性高分子化合物のうちの少なくとも一方は、アリーレン基、及び2価の複素環基からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位のみからなる高分子化合物であり、電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物の両方が、アリーレン基、及び2価の複素環基からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位のみからなる高分子化合物であることが好ましい。
なお、電子供与性高分子化合物であるか、または電子受容性高分子化合物であるかは、組み合わされた化合物それぞれの最高占有分子軌道(HOMO)または最低空分子軌道(LUMO)のエネルギー準位から相対的に決定される。
(Active layer)
The active layer contained in the photoelectric conversion element of the present invention contains an electron donating polymer compound and an electron accepting polymer compound. At least one of the electron donating polymer compound and the electron accepting polymer compound is a polymer compound comprising only one or more repeating units selected from the group consisting of an arylene group and a divalent heterocyclic group. Both the electron-donating polymer compound and the electron-accepting polymer compound are polymer compounds composed of only one or more repeating units selected from the group consisting of an arylene group and a divalent heterocyclic group. preferable.
Whether an electron-donating polymer compound or an electron-accepting polymer compound is determined from the energy level of the highest occupied molecular orbital (HOMO) or lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of each combined compound. Relatively determined.

アリーレン基とは、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素から芳香環に直接結合している水素原子2個を除いた基を意味し、例えば、フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、ピレンジイル基及びフルオレンジイル基が挙げられる。
2価の複素環基とは、複素環式化合物から複素環に直接結合している水素原子2個を除いた基を意味し、例えば、チオフェンジイル基、ベンゾチアジアゾールジイル基、フランジイル基、ピリジンジイル基及びピロールジイル基が挙げられる。2価の複素環基は、2価の芳香族複素環基であることが好ましい。
An arylene group means a group obtained by removing two hydrogen atoms directly bonded to an aromatic ring from an optionally substituted aromatic hydrocarbon, such as a phenylene group, naphthalenediyl group, anthracenediyl Groups, pyrenediyl groups and fluorenediyl groups.
The divalent heterocyclic group means a group in which two hydrogen atoms directly bonded to the heterocyclic ring are removed from the heterocyclic compound, such as a thiophene diyl group, a benzothiadiazole diyl group, a furandiyl group, and pyridine. A diyl group and a pyrrole diyl group are mentioned. The divalent heterocyclic group is preferably a divalent aromatic heterocyclic group.

(電子供与性高分子化合物)
電子供与性高分子化合物は、ポリスチレン換算の重量平均分子量が70000以上であり、太陽光の波長の領域に吸収があれば特に制限はない。電子供与性高分子化合物としては、最高占有分子軌道のエネルギー準位が−4.7eV以下であり、かつ、最低空分子軌道のエネルギー準位が−4.0eV以上である高分子化合物が好ましい。電子供与性高分子化合物としては、例えば、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が挙げられる。電子供与性高分子化合物としては、ポリチオフェン及びその誘導体が好ましく、チオフェンの2〜5量体を含む構造を有する高分子化合物又はチオフェンの誘導体の2〜5量体を含む構造を有する高分子化合物がより好ましい。ここで、ポリチオフェン誘導体とは、置換基を有するチオフェンジイル基を繰り返し単位として有する高分子化合物である。
(Electron donating polymer)
The electron-donating polymer compound has a polystyrene-equivalent weight average molecular weight of 70000 or more and is not particularly limited as long as it has absorption in the sunlight wavelength region. As the electron-donating polymer compound, a polymer compound having an energy level of the highest occupied molecular orbital of −4.7 eV or lower and an energy level of the lowest unoccupied molecular orbital of −4.0 eV or higher is preferable. Examples of the electron donating polymer compound include polythiophene and derivatives thereof, and polypyrrole and derivatives thereof. As the electron-donating polymer compound, polythiophene and derivatives thereof are preferable, and a polymer compound having a structure including a 2 to 5 mer of thiophene or a polymer compound having a structure including a 2 to 5 mer of a derivative of thiophene. More preferred. Here, the polythiophene derivative is a polymer compound having a thiophenediyl group having a substituent as a repeating unit.

ポリチオフェン及びその誘導体は、ホモポリマーであることが好ましい。ホモポリマーとは、チオフェンジイル基及び置換基を有するチオフェンジイル基からなる群から選ばれる繰り返し単位のみが複数個結合してなるポリマーである。チオフェンジイル基としては、チオフェン−2,5−ジイル基が好ましく、置換基を有するチオフェンジイル基としては、アルキルチオフェン−2,5−ジイル基が好ましい。ホモポリマーであるポリチオフェン及びその誘導体の具体例としては、ポリ(3−ヘキシルチオフェン−2,5−ジイル)(P3HT)、ポリ(3−オクチルチオフェン−2,5−ジイル)、ポリ(3−ドデシルチオフェン−2,5−ジイル)、及びポリ(3−オクタデシルチオフェン−2,5−ジイル)が挙げられる。ホモポリマーであるポリチオフェン及びその誘導体の中では、炭素原子数6〜30のアルキル基で置換されたチオフェンジイル基からなるポリチオフェンホモポリマーが好ましい。   Polythiophene and its derivatives are preferably homopolymers. A homopolymer is a polymer in which only a plurality of repeating units selected from the group consisting of a thiophenediyl group and a substituted thiophenediyl group are bonded. The thiophene diyl group is preferably a thiophene-2,5-diyl group, and the thiophene diyl group having a substituent is preferably an alkylthiophene-2,5-diyl group. Specific examples of polythiophene that is a homopolymer and derivatives thereof include poly (3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT), poly (3-octylthiophene-2,5-diyl), and poly (3-dodecyl). Thiophene-2,5-diyl) and poly (3-octadecylthiophene-2,5-diyl). Among the polythiophenes and derivatives thereof that are homopolymers, polythiophene homopolymers composed of thiophene diyl groups substituted with alkyl groups having 6 to 30 carbon atoms are preferred.

(電子受容性高分子化合物)
電子受容性高分子化合物は、ポリスチレン換算の重量平均分子量が70000以上である。電子受容性高分子化合物としては、最高占有分子軌道のエネルギー準位が−5.0eV以下であり、かつ、最低空分子軌道のエネルギー準位が−4.3eV以上である高分子化合物が好ましい。電子受容性高分子化合物としては、例えば、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が挙げられる。電子受容性高分子化合物としては、繰り返し単位にベンゾチアジアゾール構造を含む高分子化合物、及び繰り返し単位にキノキサリン構造を含む高分子化合物が好ましく、繰り返し単位にベンゾチアジアゾール構造を含む高分子化合物がより好ましい。
(Electron-accepting polymer compound)
The electron-accepting polymer compound has a polystyrene-equivalent weight average molecular weight of 70000 or more. As the electron-accepting polymer compound, a polymer compound having an energy level of the highest occupied molecular orbital of −5.0 eV or lower and an energy level of the lowest unoccupied molecular orbital of −4.3 eV or higher is preferable. Examples of the electron-accepting polymer compound include polyquinoline and derivatives thereof, polyquinoxaline and derivatives thereof, and polyfluorene and derivatives thereof. As the electron-accepting polymer compound, a polymer compound having a benzothiadiazole structure in a repeating unit and a polymer compound having a quinoxaline structure in a repeating unit are preferable, and a polymer compound having a benzothiadiazole structure in a repeating unit is more preferable.

繰り返し単位にベンゾチアジアゾール構造を含む高分子化合物の例としては、下記式(3)で表される高分子化合物が挙げられる。式(3)中、pは2以上の整数を表す。   Examples of the polymer compound containing a benzothiadiazole structure in the repeating unit include a polymer compound represented by the following formula (3). In formula (3), p represents an integer of 2 or more.

Figure 2013207252
Figure 2013207252

活性層における、電子供与性高分子化合物の重量に対する電子受容性高分子化合物の重量は、電子供与性高分子化合物100重量部に対して、10重量部〜1000重量部であることが好ましく、20重量部〜500重量部であることがより好ましい。   The weight of the electron-accepting polymer compound relative to the weight of the electron-donating polymer compound in the active layer is preferably 10 parts by weight to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electron-donating polymer compound. More preferably, the amount is from parts by weight to 500 parts by weight.

活性層の厚さは、1nm〜100μmであることが好ましく、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、特に好ましくは20nm〜200nmである。   The thickness of the active layer is preferably 1 nm to 100 μm, more preferably 2 nm to 1000 nm, still more preferably 5 nm to 500 nm, and particularly preferably 20 nm to 200 nm.

本発明において、電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフフィーにより常温で測定される重量平均分子量である。電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量は、70000以上であり、75000以上が好ましく、80000以上であることがより好ましい。   In the present invention, the polystyrene-equivalent weight average molecular weight of the electron donating polymer compound and the electron accepting polymer compound is a weight average molecular weight measured at normal temperature by gel permeation chromatography. The weight average molecular weight in terms of polystyrene of the electron donating polymer compound and the electron accepting polymer compound is 70000 or more, preferably 75000 or more, and more preferably 80000 or more.

本発明の光電変換素子は、電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物のうちの少なくとも一方が、チオフェン骨格を含有する繰り返し単位を含む高分子化合物であることが好ましい。   In the photoelectric conversion element of the present invention, it is preferable that at least one of the electron donating polymer compound and the electron accepting polymer compound is a polymer compound including a repeating unit containing a thiophene skeleton.

本発明の光電変換素子は、電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物のうちの少なくとも一方が、下記式(1)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物であることが好ましい。   In the photoelectric conversion element of the present invention, it is preferable that at least one of the electron donating polymer compound and the electron accepting polymer compound is a polymer compound containing a repeating unit represented by the following formula (1).

Figure 2013207252
Figure 2013207252

式(1)中、n及びmは、それぞれ独立に、0〜5の整数を表す。n及びmは、1〜3の整数であることが好ましく、1であることがより好ましい。   In formula (1), n and m each independently represent an integer of 0 to 5. n and m are preferably integers of 1 to 3, and more preferably 1.

、R、R、R、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。Rが複数個ある場合、それらは同一であっても相異なっていてもよい。Rが複数個ある場合、それらは同一であっても相異なっていてもよい。Rが複数個ある場合、それらは同一であっても相異なっていてもよい。Rが複数個ある場合、それらは同一であっても相異なっていてもよい。 R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. When there are a plurality of R 1 s , they may be the same or different. When there are a plurality of R 2 s , they may be the same or different. When there are a plurality of R 5 , they may be the same or different. When there are a plurality of R 6 s , they may be the same or different.

、R、R、R、R及びRで表される置換基としては、フッ素原子、及び炭素原子数が1〜30である基が好ましい。R、R、R、R、R及びRで表される置換基としては、例えば、フッ素原子、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コキシ基、及び、フェニル基、ナフチル基などのアリール基、メチルチオ基などのアルキルチオ基、ジメチルアミノ基などの置換アミノ基が挙げられる。 As the substituent represented by R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 , a fluorine atom and a group having 1 to 30 carbon atoms are preferable. Examples of the substituent represented by R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 include a fluorine atom, a methyl group, an ethyl group, a butyl group, a hexyl group, an octyl group, and a dodecyl group. Alkoxy groups such as alkyl groups, methoxy groups, ethoxy groups, butoxy groups, hexyloxy groups, octyloxy groups, dodecyloxy groups, etc., aryl groups such as phenyl groups, naphthyl groups, alkylthio groups such as methylthio groups, dimethylamino groups And substituted amino groups.

また、R、R、R、R、R及びRのうちの2個が連結し、互いに連結した2個の基と、連結した2個の基が結合している炭素原子とが環状構造を形成していてもよい。
互いに連結し得る2個の基の組み合わせとしては、例えばR及びRの組み合わせ、R及びRの組み合わせ、R及びRの組み合わせが挙げられる。
In addition, two of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are connected to each other, and two groups connected to each other and a carbon atom to which the two connected groups are bonded. And may form a ring structure.
Examples of the combination of two groups that can be connected to each other include a combination of R 1 and R 2, a combination of R 3 and R 4, and a combination of R 5 and R 6 .

及びRが連結し、連結したR及びRと、Rが結合している炭素原子及びRが結合している炭素原子とが形成し得る環状構造、及び、R及びRが連結し、連結したR及びRと、Rが結合している炭素原子及びRが結合している炭素原子とが形成し得る環状構造の具体例としては、下記式(4)で表される構造が挙げられる。 A ring structure in which R 1 and R 2 are linked, the linked R 1 and R 2 , the carbon atom to which R 1 is bonded, and the carbon atom to which R 2 is bonded; and R 5 and R 6 is linked, and R 5 and R 6 coupled, specific examples of the cyclic structure which may be formed with carbon atoms to which carbon atoms and R 6 R 5 is attached is attached is represented by the following formula ( 4).

Figure 2013207252
Figure 2013207252

及びRが連結し、連結したR及びRと、Rが結合している炭素原子及びRが結合している炭素原子とが形成し得る環状構造の具体例としては、下記式(5)で表される構造及び下記式(6)で表される構造が挙げられる。 Specific examples of the cyclic structure that R 3 and R 4 are connected to each other, the connected R 3 and R 4 , the carbon atom to which R 3 is bonded, and the carbon atom to which R 4 is bonded are as follows: Examples include the structure represented by the following formula (5) and the structure represented by the following formula (6).

Figure 2013207252
Figure 2013207252

式(5)中、R12及びR13は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。 In formula (5), R 12 and R 13 each independently represents a hydrogen atom or a substituent.

12及びR13で表される置換基の具体例は、R、R、R、R、R及びRで表される置換基の具体例と同じである。 Specific examples of the substituents represented by R 12 and R 13 are the same as the specific examples of the substituents represented by R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 .

、R、R、R、R及びRとしては、水素原子、アルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。 R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group, more preferably a hydrogen atom.

式(1)中、X、X及びXは、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、−N(R)−で表される基、又は−CR=CR−で表される基を表す。R、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。Xが複数個ある場合、それらは同一であっても相異なっていてもよい。Xが複数個ある場合、それらは同一であっても相異なっていてもよい。 In formula (1), X 1 , X 2 and X 3 are each independently a sulfur atom, an oxygen atom, a selenium atom, a group represented by —N (R 7 ) — or —CR 8 ═CR 9 —. Represents a group represented by R 7 , R 8 and R 9 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. When there are a plurality of X 1 , they may be the same or different. When there are a plurality of X 3 , they may be the same or different.

、R及びRで表される置換基としては、例えば、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、及びフェニル基、ナフチル基などのアリール基が挙げられる。
、X及びXは、硫黄原子であることが好ましい。
Examples of the substituent represented by R 7 , R 8 and R 9 include alkyl groups such as methyl group, ethyl group, butyl group, hexyl group, octyl group and dodecyl group, and aryl groups such as phenyl group and naphthyl group. Groups.
X 1 , X 2 and X 3 are preferably sulfur atoms.

式(1)で表される繰り返し単位としては、下記式(1−1)で表される繰り返し単位が好ましい。   As the repeating unit represented by the formula (1), a repeating unit represented by the following formula (1-1) is preferable.

Figure 2013207252
Figure 2013207252

電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物のうちの少なくとも一方が式(1)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物である場合、該高分子化合物に含まれる全ての種類の繰り返し単位のうち、式(1)で表される繰り返し単位の数が、最多であることが好ましい。   When at least one of the electron-donating polymer compound and the electron-accepting polymer compound is a polymer compound containing a repeating unit represented by the formula (1), all types of repetitions included in the polymer compound Of the units, the number of repeating units represented by formula (1) is preferably the largest.

光電変換素子の光電変換効率を高めることができるので、式(1)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物が有する式(1)で表される繰り返し単位の数の割合は、高分子化合物が有する全繰り返し単位の合計数に対して、50%を超えることが好ましく、52%以上であることがより好ましく、55%以上であることがさらに好ましい。   Since the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion element can be increased, the ratio of the number of repeating units represented by the formula (1) possessed by the polymer compound containing the repeating units represented by the formula (1) is: Is preferably more than 50%, more preferably 52% or more, and even more preferably 55% or more with respect to the total number of all repeating units possessed by.

また、式(1)で表される繰り返し単位の数の割合は、高分子化合物中の全繰り返し単位の合計数に対して、100%未満であることが好ましく、98%以下であることがより好ましく、70%以下であることがさらに好ましい。   Further, the ratio of the number of repeating units represented by formula (1) is preferably less than 100%, more preferably 98% or less, with respect to the total number of all repeating units in the polymer compound. Preferably, it is 70% or less.

電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物のうちの少なくとも一方は、式(1)で表される繰り返し単位に加え、他の繰り返し単位を含むことが好ましい。
他の繰り返し単位としては、例えば、下記式(2)で表される繰り返し単位が挙げられる。
At least one of the electron donating polymer compound and the electron accepting polymer compound preferably contains another repeating unit in addition to the repeating unit represented by the formula (1).
As another repeating unit, the repeating unit represented by following formula (2) is mentioned, for example.

Figure 2013207252
Figure 2013207252

式(2)中、環A及び環Bは、それぞれ独立に、芳香環を表す。R10及びR11は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。R10及びR11が連結し、連結したR10及びR11と、R10が結合している炭素原子及びR11が結合している炭素原子とが環状構造を形成していてもよい。 In formula (2), ring A and ring B each independently represent an aromatic ring. R 10 and R 11 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. R 10 and R 11 are linked, and the linked R 10 and R 11 and the carbon atom to which R 10 is bonded and the carbon atom to which R 11 is bonded may form a cyclic structure.

10及びR11で表される置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、ブチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基などのアルキル基、及びフェニル基、ナフチル基などのアリール基が挙げられる。R10及びR11で表される置換基の炭素原子数は、12以上であることが好ましい。R10及びR11は、アルキル基、及びアリール基等の1価の炭化水素基が好ましく、アルキル基がより好ましい。 Examples of the substituent represented by R 10 and R 11 include methyl, ethyl, butyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, and the like. Group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, eicosyl group and other alkyl groups, and phenyl group, naphthyl group and other aryl groups. The number of carbon atoms of the substituent represented by R 10 and R 11 is preferably 12 or more. R 10 and R 11 are preferably a monovalent hydrocarbon group such as an alkyl group and an aryl group, and more preferably an alkyl group.

環A及び環Bとしては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環などの芳香族炭素環、チオフェンなどの芳香族複素環が挙げられる。環A及び環Bは、5〜10員環であることが好ましく、ベンゼン環及びナフタレン環であることがより好ましい。   Examples of the ring A and the ring B include aromatic carbocycles such as a benzene ring and a naphthalene ring, and aromatic heterocycles such as thiophene. Ring A and ring B are preferably 5- to 10-membered rings, and more preferably benzene rings and naphthalene rings.

式(2)で表される繰り返し単位としては、下記式(2−1)で表される繰り返し単位が好ましい。   As the repeating unit represented by the formula (2), a repeating unit represented by the following formula (2-1) is preferable.

Figure 2013207252
Figure 2013207252

式(2−1)中、R10及びR11は、前述と同じ意味を表す。 In formula (2-1), R 10 and R 11 represent the same meaning as described above.

電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物のうちの少なくとも一方が、式(1)で表される繰り返し単位及び式(2)で表される繰り返し単位を含む場合、該高分子化合物が有する全ての種類の繰り返し単位の中で、式(1)で表される繰り返し単位の数が最も多く、次いで、式(2)で表される繰り返し単位の数が多いことが好ましい。式(1)で表される繰り返し単位及び式(2)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物は、式(1)で表される繰り返し単位及び式(2)で表される繰り返し単位のみからなることが好ましい。   When at least one of the electron-donating polymer compound and the electron-accepting polymer compound includes a repeating unit represented by the formula (1) and a repeating unit represented by the formula (2), Among all kinds of repeating units, it is preferable that the number of repeating units represented by the formula (1) is the largest, and then the number of repeating units represented by the formula (2) is large. The polymer compound containing the repeating unit represented by the formula (1) and the repeating unit represented by the formula (2) is only the repeating unit represented by the formula (1) and the repeating unit represented by the formula (2). Preferably it consists of.

活性層には、種々の機能を発現させるために、電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物以外に、必要に応じて他の成分を含有させてもよい。他の成分としては、例えば、紫外線吸収剤、酸化防止剤、吸収した光により電荷を発生させる機能を増感するためのため増感剤、及び、紫外線に対する安定性を増すための光安定剤が挙げられる。   In order to express various functions, the active layer may contain other components in addition to the electron donating polymer compound and the electron accepting polymer compound as necessary. Other components include, for example, an ultraviolet absorber, an antioxidant, a sensitizer for sensitizing the function of generating charge by absorbed light, and a light stabilizer for increasing the stability to ultraviolet light. Can be mentioned.

活性層中の該他の成分の配合量は、電子供与性化合物及び電子受容性化合物の合計量100重量部に対し、それぞれ5重量部以下が好ましく、特に、0.01重量部〜3重量部の割合で配合することが効果的である。   The blending amount of the other components in the active layer is preferably 5 parts by weight or less, particularly 0.01 parts by weight to 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of the electron donating compound and the electron accepting compound. It is effective to mix | blend in the ratio.

また、活性層は、その機械的特性を高めるため、電子供与性化合物及び電子受容性化合物以外の高分子化合物を高分子バインダーとして含んでいてもよい。高分子バインダーとしては、電子輸送性又はホール輸送性を阻害しない高分子化合物が好ましく、また可視光の吸収が少ない高分子化合物が好ましい。高分子バインダーとしては、例えば、ポリ(N-ビニルカルバゾール)、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(p-フェニレンビニレン)及びその誘導体、ポリ(2,5-チエニレンビニレン)及びその誘導体、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、及びポリシロキサンが挙げられる。   The active layer may contain a polymer compound other than the electron donating compound and the electron accepting compound as a polymer binder in order to enhance the mechanical properties. As the polymer binder, a polymer compound that does not inhibit the electron transport property or hole transport property is preferable, and a polymer compound that absorbs less visible light is preferable. Examples of the polymer binder include poly (N-vinylcarbazole), polyaniline and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, poly (p-phenylene vinylene) and derivatives thereof, and poly (2,5-thienylene vinylene) and derivatives thereof. , Polycarbonate, polyacrylate, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyvinyl chloride, and polysiloxane.

<高分子化合物の製造方法>
本発明に用いられる電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物の製造方法は、特に制限されない。高分子化合物の合成をより容易にできるので、Suzukiカップリング反応やStilleカップリング反応を用いる製造方法が好ましい。
<Method for producing polymer compound>
The method for producing the electron donating polymer compound and the electron accepting polymer compound used in the present invention is not particularly limited. Since the synthesis | combination of a high molecular compound can be made easier, the manufacturing method using a Suzuki coupling reaction or a Stille coupling reaction is preferable.

Suzukiカップリング反応を用いる方法としては、例えば、下記式(100):
1−E1−Q2 (100)
[式(100)中、E1は、アリーレン基又は2価の複素環基を表す。Q1及びQ2は、それぞれ独立に、ジヒドロキシボリル基(−B(OH))また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):
1−E2−T2 (200)
[式(200)中、E2は、式(1)で表される基を表す。T1及びT2は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、又はスルホン酸残基を表す。]
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。
As a method using the Suzuki coupling reaction, for example, the following formula (100):
Q 1 -E 1 -Q 2 (100)
[In formula (100), E 1 represents an arylene group or a divalent heterocyclic group. Q 1 and Q 2 each independently represents a dihydroxyboryl group (—B (OH) 2 ) or a boric acid ester residue. ]
One or more compounds represented by formula (200):
T 1 -E 2 -T 2 (200)
[In formula (200), E 2 represents a group represented by formula (1). T 1 and T 2 each independently represent a halogen atom or a sulfonic acid residue. ]
The manufacturing method which has a process with which 1 or more types of compounds represented by these are made to react in presence of a palladium catalyst and a base is mentioned.

1としては、式(2)で表される基が好ましい。Eは、Eと同一の基であっても異なる基であってもよいが、異なる基であることが好ましい。 E 1 is preferably a group represented by the formula (2). E 2 may be the same group as E 1 or a different group, but is preferably a different group.

ホウ酸エステル残基とは、ホウ酸ジエステルから水酸基を除去した基を意味し、ジアルキルエステル残基、ジアリールエステル残基、ジ(アリールアルキル)エステル残基などが挙げられる。ホウ酸エステル残基としては、下記式で表される基が例示される。   The boric acid ester residue means a group obtained by removing a hydroxyl group from a boric acid diester, and examples thereof include a dialkyl ester residue, a diaryl ester residue, and a di (arylalkyl) ester residue. Examples of the boric acid ester residue include groups represented by the following formula.

Figure 2013207252
Figure 2013207252

式中、Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表す。   In the formula, Me represents a methyl group, and Et represents an ethyl group.

式(200)で表される化合物における、T1及びT2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、及び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、T1及びT2で表されるハロゲン原子としては、臭素原子、及びヨウ素原子が好ましく、臭素原子がより好ましい。 Examples of the halogen atom represented by T 1 and T 2 in the compound represented by the formula (200) include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. In view of the ease of synthesis of the polymer compound, the halogen atom represented by T 1 and T 2 is preferably a bromine atom or an iodine atom, and more preferably a bromine atom.

式(200)で表される化合物における、T1及びT2で表されるスルホン酸残基とは、スルホン酸(−SOHで表される基を有する化合物)から酸性水素を除いた原子団を意味する。T1及びT2で表されるスルホン酸残基の具体例としては、アルキルスルホネート基(例えば、メタンスルホネート基、エタンスルホネート基)、アリールスルホネート基(例えば、ベンゼンスルホネート基、p−トルエンスルホネート基)、アリールアルキルスルホネート基(例えば、ベンジルスルホネート基)及びトリフルオロメタンスルホネート基が挙げられる。 In the compound represented by the formula (200), the sulfonic acid residue represented by T 1 and T 2 is an atom obtained by removing acidic hydrogen from sulfonic acid (a compound having a group represented by —SO 3 H). Means a group. Specific examples of the sulfonic acid residues represented by T 1 and T 2 include alkyl sulfonate groups (for example, methane sulfonate group, ethane sulfonate group), aryl sulfonate groups (for example, benzene sulfonate group, p-toluene sulfonate group). , Arylalkyl sulfonate groups (eg, benzyl sulfonate groups) and trifluoromethane sulfonate groups.

Suzukiカップリング反応を行う方法としては、例えば、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等が挙げられる。   Examples of the method for performing the Suzuki coupling reaction include a method in which a palladium catalyst is used as a catalyst in an arbitrary solvent and the reaction is performed in the presence of a base.

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)触媒が挙げられる。パラジウム触媒としては、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、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。   Examples of the palladium catalyst used in the Suzuki coupling reaction include a Pd (0) catalyst and a Pd (II) catalyst. Specific examples of the palladium catalyst include palladium [tetrakis (triphenylphosphine)], palladium acetates, dichlorobis (triphenylphosphine) palladium, palladium acetate, tris (dibenzylideneacetone) dipalladium, bis (dibenzylideneacetone). Palladium may be mentioned, and dichlorobis (triphenylphosphine) palladium, palladium acetate, and tris (dibenzylideneacetone) dipalladium are preferable from the viewpoint of ease of reaction (polymerization) operation and reaction (polymerization) rate.

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。パラジウム触媒の添加量は、式(100)で表される化合物1モルに対して、通常、0.0001モル〜0.5モル、好ましくは0.0003モル〜0.1モルである。   The addition amount of the palladium catalyst is not particularly limited as long as it is an effective amount as a catalyst. The addition amount of the palladium catalyst is usually 0.0001 mol to 0.5 mol, preferably 0.0003 mol to 0.1 mol, relative to 1 mol of the compound represented by the formula (100).

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には、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。   When using palladium acetate as the palladium catalyst used in the Suzuki coupling reaction, for example, a phosphorus compound such as triphenylphosphine, tri (o-tolyl) phosphine, tri (o-methoxyphenyl) phosphine is used as a ligand. Can be added. In this case, the addition amount of the ligand is usually 0.5 mol to 100 mol, preferably 0.9 mol to 20 mol, more preferably 1 mol to 10 mol, relative to 1 mol of the palladium catalyst. is there.

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。
Examples of the base used for the Suzuki coupling reaction include inorganic bases, organic bases, inorganic salts and the like. Examples of the inorganic base include potassium carbonate, sodium carbonate, and barium hydroxide. Examples of the organic base include triethylamine and tributylamine. An example of the inorganic salt is cesium fluoride.
The addition amount of the base is usually 0.5 mol to 100 mol, preferably 0.9 mol to 20 mol, more preferably 1 mol to 10 mol, relative to 1 mol of the compound represented by the formula (100). is there.

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、例えば、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挙げられる。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には、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には、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。
The Suzuki coupling reaction is usually performed in a solvent. Examples of the solvent include N, N-dimethylformamide, toluene, dimethoxyethane, and tetrahydrofuran. From the viewpoint of solubility of the polymer compound used in the present invention, toluene and tetrahydrofuran are preferred. Further, the base may be added as an aqueous solution and reacted in a two-phase system. When an inorganic salt is used as the base, it is usually added as an aqueous solution and reacted from the viewpoint of solubility of the inorganic salt.
In addition, when adding a base as aqueous solution and making it react by a two-phase system, you may add phase transfer catalysts, such as a quaternary ammonium salt, as needed.

Suzukiカップリング反応を行う温度は、用いられる溶媒に応じて設定される。この温度は、通常、50℃〜160℃程度であり、得られる高分子化合物をより高分子量とすることができるので、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すればよい。反応時間は、通常、0.1時間〜200時間程度である。1時間〜30時間程度が効率的で好ましい。   The temperature at which the Suzuki coupling reaction is performed is set according to the solvent used. This temperature is usually about 50 ° C. to 160 ° C., and the resulting polymer compound can have a higher molecular weight, so 60 ° C. to 120 ° C. is preferable. Alternatively, the temperature may be raised to near the boiling point of the solvent and refluxed. The reaction time may be the end point when the desired degree of polymerization is reached. The reaction time is usually about 0.1 hour to 200 hours. About 1 hour to 30 hours is efficient and preferable.

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。   The reaction is carried out in a reaction system in which the Pd (0) catalyst is not deactivated under an inert atmosphere such as argon gas or nitrogen gas. For example, it is performed in a system sufficiently deaerated with argon gas or nitrogen gas. Specifically, after the inside of the polymerization vessel (reaction system) is sufficiently substituted with nitrogen gas and degassed, the compound represented by the formula (100), the compound represented by the formula (200), Dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (II) was charged, the polymerization vessel was sufficiently replaced with nitrogen gas, degassed, and then degassed by adding a degassed solvent such as toluene by bubbling with nitrogen gas in advance. Thereafter, a base degassed by bubbling with nitrogen gas in advance, for example, an aqueous sodium carbonate solution, is dropped into this solution, and then heated and heated, for example, while maintaining an inert atmosphere at the reflux temperature for 8 hours. Polymerize.

電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物の末端は、重合活性基がそのまま残っていると、光電変換素子の作製に用いたときに得られる光電変換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。該安定な基は、主鎖の共役構造と連続した共役結合を有している基が好ましい。   If the polymerization active group remains at the terminal of the electron-donating polymer compound and the electron-accepting polymer compound, characteristics and lifetime of the photoelectric conversion element obtained when used for the production of the photoelectric conversion element may be reduced. Therefore, it may be protected with a stable group. The stable group is preferably a group having a conjugated bond continuous with the conjugated structure of the main chain.

<活性層の製造方法>
活性層の製造方法は、電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物を含む溶液からの成膜が好ましい。
<Method for producing active layer>
As the method for producing the active layer, film formation from a solution containing an electron donating polymer compound and an electron accepting polymer compound is preferable.

溶液からの成膜に用いる溶媒は、電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物を溶解させるものであれば特に制限はない。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、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炭化水素溶媒、及び、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル溶媒が挙げられる。電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物は、通常、前記溶媒にそれぞれ0.1重量%以上溶解させることができる。
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、ワイヤーバーコート法、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、グラビア印刷法、インクジェット印刷法、及びディスペンサー印刷法が好ましい。
The solvent used for film formation from a solution is not particularly limited as long as it dissolves an electron-donating polymer compound and an electron-accepting polymer compound. Examples of the solvent include hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, mesitylene, tetralin, decalin, bicyclohexyl, n-butylbenzene, sec-butylbenzene, tert-butylbenzene, carbon tetrachloride, chloroform, dichloromethane, dichloroethane, Examples include halogenated hydrocarbon solvents such as chlorobutane, bromobutane, chloropentane, bromopentane, chlorohexane, bromohexane, chlorocyclohexane, bromocyclohexane, chlorobenzene, dichlorobenzene, and trichlorobenzene, and ether solvents such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran. . The electron donating polymer compound and the electron accepting polymer compound can usually be dissolved in the solvent in an amount of 0.1% by weight or more.
For film formation, 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, gravure printing method, Application methods such as flexographic printing method, offset printing method, inkjet printing method, dispenser printing method, nozzle coating method, capillary coating method can be used, spin coating method, flexographic printing method, gravure printing method, inkjet printing method, and Dispenser printing is preferred.

<光電変換素子の用途>
本発明の光電変換素子は、透明又は半透明の電極側から太陽光等の光を入射させることにより、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。
<Application of photoelectric conversion element>
The photoelectric conversion element of the present invention can be operated as an organic thin film solar cell by generating photovoltaic power between the electrodes by making light such as sunlight enter from the transparent or translucent electrode side. 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、あるいは無印加の状態で、透明又は半透明の電極側から光を入射させることにより、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, when light is incident from the transparent or translucent electrode side in a state where a voltage is applied between the electrodes or in a state where no voltage is applied, a photocurrent flows and the organic light sensor can be operated. It can also be used as an organic image sensor by integrating a plurality of organic photosensors.

<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は使用目的、使用場所および使用環境により、適宜これらのモジュール構造を選択できる。
<Solar cell module>
The organic thin film solar cell can basically have the same module structure as a conventional solar cell module. The solar cell module generally has a structure in which cells are formed on a support substrate such as metal or ceramic, and the cell is covered with a filling resin or protective glass, and light is taken in from the opposite side of the support substrate. It is also possible to use a transparent material such as tempered glass for the support substrate, configure a cell thereon, and take in light from the transparent support substrate side. Specifically, a module structure called a super straight type, a substrate type, and a potting type, a substrate integrated module structure used in an amorphous silicon solar cell, and the like are known. The organic thin film solar cell of this invention can select these module structures suitably according to a use purpose, a use place, and a use environment.

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、片側また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また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せる構造となっている。基板及びセルの間には、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また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、また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、内部の密封およ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して固定し、支持基板とフレームとの間は封止材料で密封シールする。また、セル自体や支持基板、充填材料および封止材料に可撓性の素材を用いれば、曲面の上にモジュールを構成することもできる。   In a typical super straight type or substrate type module, cells are arranged at regular intervals between support substrates that are transparent on one or both sides and treated with antireflection, and adjacent cells are connected by metal leads or flexible wiring. It is connected, and the collector electrode is arrange | positioned in the outer edge part, It has the structure which can take out the electric power which generate | occur | produced outside. Various types of plastic materials such as ethylene vinyl acetate (EVA) may be used between the substrate and the cell in the form of a film or a filling resin depending on the purpose in order to protect the cell and improve the current collection efficiency. Also, when used in places where there is no need to cover the surface with a hard material, such as where there is little impact from the outside, the surface protective layer is made of a transparent plastic film, or the protective function is achieved by curing the filling resin. It is possible to eliminate the supporting substrate on one side. The periphery of the support substrate is sandwiched and fixed by a metal frame in order to ensure internal sealing and module rigidity, and the support substrate and the frame are hermetically sealed with a sealing material. If a flexible material is used for the cell itself, the support substrate, the filling material, and the sealing material, the module can be formed on a curved surface.

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太陽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。   In the case of a solar cell using a flexible support such as a polymer film, cells are sequentially formed while feeding out a roll-shaped support, cut to a desired size, and then the periphery is sealed with a flexible and moisture-proof material. Thus, a solar cell body can be produced. A module structure called “SCAF” described in Solar Energy Materials and Solar Cells, 48, p383-391 can also be used. Furthermore, a solar cell using a flexible support can be used by being bonded and fixed to a curved glass or the like.

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。本発明はこれらの実施例に限定されない。   Examples are given below to illustrate the present invention in more detail. The present invention is not limited to these examples.

合成例1
(高分子化合物A1の製造)
Synthesis example 1
(Production of polymer compound A1)

Figure 2013207252
Figure 2013207252

内部の気体をアルゴンに置換した容量200mLのフラスコに、上記式(1)で表される単量体(1)を0.945g(1.60mmol)、上記式(2)で表される単量体(2)を0.9164g(2.00mmol)、Aliquat336(シグマアルドリッチ社製)を460mg、トルエンを40mL、トリス(o−メトキシフェニル)ホスフィンを26.4mg加えて、懸濁液を得た。得られた懸濁液をアルゴンで30分間バブリングした。バブリング後、酢酸パラジウム(II)を5.2mg加え、100℃のオイルバスにフラスコを浸した。その後、16.7重量%の炭酸ナトリウム水溶液10mLを15分間かけて滴下した。滴下後、100℃で3.5時間攪拌し、その後、ホウ酸フェニル270mgを1mLのテトラヒドロフランに溶解させた溶液を加えてさらに9時間100℃で攪拌した。攪拌後、フラスコを25℃まで冷却し、トルエン25mLを加えた。得られた溶液を水50mLで2回洗浄し、3重量%の酢酸水溶液50mLで2回洗浄し、水50mLでさらに2回洗浄した。得られた有機層をメタノール1000mLに注いでポリマーを析出させた。析出したポリマーを濾過して集め、ポリマーを1.43g得た。得られたポリマーをクロロホルム100mLに溶解させ、100gのアルミナを充填したカラムを通過させた。得られたクロロホルム溶液をメタノールに注いで精製ポリマーを析出させ、濾過、乾燥して下記式で表される高分子化合物A1を精製ポリマーとして得た。常温で測定した高分子化合物A1のポリスチレン換算の重量平均分子量は20000であり、ポリスチレン換算の数平均分子量は10200であった。   In a 200 mL flask whose internal gas was replaced with argon, 0.945 g (1.60 mmol) of monomer (1) represented by the above formula (1), a single amount represented by the above formula (2) 0.9164 g (2.00 mmol) of the body (2), 460 mg of Aliquat 336 (manufactured by Sigma-Aldrich), 40 mL of toluene, and 26.4 mg of tris (o-methoxyphenyl) phosphine were added to obtain a suspension. The resulting suspension was bubbled with argon for 30 minutes. After bubbling, 5.2 mg of palladium (II) acetate was added, and the flask was immersed in an oil bath at 100 ° C. Thereafter, 10 mL of a 16.7% by weight aqueous sodium carbonate solution was added dropwise over 15 minutes. After the dropwise addition, the mixture was stirred at 100 ° C. for 3.5 hours, and then a solution prepared by dissolving 270 mg of phenyl borate in 1 mL of tetrahydrofuran was added, and the mixture was further stirred at 100 ° C. for 9 hours. After stirring, the flask was cooled to 25 ° C. and 25 mL of toluene was added. The resulting solution was washed twice with 50 mL of water, twice with 50 mL of a 3 wt% aqueous acetic acid solution, and further washed twice with 50 mL of water. The obtained organic layer was poured into 1000 mL of methanol to precipitate a polymer. The precipitated polymer was collected by filtration to obtain 1.43 g of polymer. The resulting polymer was dissolved in 100 mL of chloroform and passed through a column packed with 100 g of alumina. The obtained chloroform solution was poured into methanol to precipitate a purified polymer, which was filtered and dried to obtain a polymer compound A1 represented by the following formula as a purified polymer. The polymer compound A1 measured at room temperature had a polystyrene equivalent weight average molecular weight of 20,000 and a polystyrene equivalent number average molecular weight of 10,200.

Figure 2013207252
Figure 2013207252

合成例2
(高分子化合物A2の製造)
単量体(1)を1.063g(1.80mmol)用いたこと以外は合成例1と同様にして合成を行い、下記式で表される高分子化合物A2を得た。常温で測定した高分子化合物A2のポリスチレン換算の重量平均分子量は119000であり、ポリスチレン換算の数平均分子量は26500であった。
Synthesis example 2
(Production of polymer compound A2)
Synthesis was performed in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 1.063 g (1.80 mmol) of the monomer (1) was used, to obtain a polymer compound A2 represented by the following formula. The weight average molecular weight in terms of polystyrene of the polymer compound A2 measured at room temperature was 119000, and the number average molecular weight in terms of polystyrene was 26500.

Figure 2013207252
Figure 2013207252

合成例3
(高分子化合物A3の製造)
合成例1において、単量体(1)を1.181g(2.00mmol)用いたこと以外は同様にしてポリマーの製造を行い、下記式で表される高分子化合物A3を得た。常温で測定した高分子化合物A3のポリスチレン換算の重量平均分子量は302000であり、ポリスチレン換算の数平均分子量は26100であった。
140℃で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量は78000であり、ポリスチレン換算の数平均分子量は28000であった。
Synthesis example 3
(Production of polymer compound A3)
A polymer was produced in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 1.181 g (2.00 mmol) of the monomer (1) was used, to obtain a polymer compound A3 represented by the following formula. The polystyrene equivalent weight average molecular weight of the polymer compound A3 measured at room temperature was 302,000, and the polystyrene equivalent number average molecular weight was 26100.
The weight average molecular weight in terms of polystyrene measured at 140 ° C. was 78,000, and the number average molecular weight in terms of polystyrene was 28,000.

Figure 2013207252
Figure 2013207252

実施例1
(有機薄膜太陽電池の作製及び評価)
スパッタ法により150nmの厚さのITO膜を形成したガラス基板を、紫外線の照射により発生したオゾンで洗浄し、表面処理を行った。次に、電子供与性高分子化合物である高分子化合物B(シグマアルドリッチ社製)及び下記式で表される電子受容性高分子化合物である高分子化合物A2を、高分子化合物Aの重量に対する高分子化合物Bの重量の比が1となるようクロロホルムに溶解させてクロロホルム溶液を調製した。高分子化合物Bのポリスチレン換算の数平均分子量は42300であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量は80400であった。得られたクロロホルム溶液をITO膜上にスピンコートにより塗布して活性層を形成した。活性層の厚さは約100nmであった。真空蒸着機によりフッ化リチウムを厚さ1nmで該活性層上に蒸着し、次いで、Alを厚さ70nmで蒸着した後、該活性層を140℃で10分間不活性雰囲気下で熱処理することにより有機薄膜太陽電池を作製した。得られた有機薄膜太陽電池の形状は、2mm×2mmの正方形であった。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/cm)を用いて一定の光を照射し、発生する電流を測定して短絡電流密度、開放電圧、曲線因子、及び光電変換効率を求めた。短絡電流密度は4.6mA/cmであり、開放電圧は1.22Vであり、曲線因子は0.44であり、光電変換効率は2.46%であった。
Example 1
(Production and evaluation of organic thin-film solar cells)
A glass substrate on which an ITO film having a thickness of 150 nm was formed by sputtering was cleaned with ozone generated by irradiation with ultraviolet rays, and surface treatment was performed. Next, polymer compound B (manufactured by Sigma-Aldrich), which is an electron-donating polymer compound, and polymer compound A2, which is an electron-accepting polymer compound represented by the following formula, are increased with respect to the weight of polymer compound A. A chloroform solution was prepared by dissolving in chloroform so that the weight ratio of the molecular compound B was 1. The number average molecular weight of polystyrene conversion of the high molecular compound B was 42300, and the weight average molecular weight of polystyrene conversion was 80400. The obtained chloroform solution was applied onto the ITO film by spin coating to form an active layer. The thickness of the active layer was about 100 nm. Lithium fluoride was deposited on the active layer with a thickness of 1 nm by a vacuum deposition machine, and then Al was deposited with a thickness of 70 nm, and then the active layer was heat-treated at 140 ° C. for 10 minutes in an inert atmosphere. An organic thin film solar cell was produced. The shape of the obtained organic thin film solar cell was a 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 (product name: OTENTO-SUNII: AM1.5G filter, irradiance: 100 mW / cm 2 ), and the generated current is measured. Short-circuit current density, open-circuit voltage, fill factor, and photoelectric conversion efficiency were determined. Short-circuit current density was 4.6 mA / cm 2, the open circuit voltage is 1.22V, the fill factor is 0.44, the photoelectric conversion efficiency was 2.46%.

Figure 2013207252
Figure 2013207252

実施例2
(有機薄膜太陽電池の作製及び評価)
高分子化合物A2の代わりに高分子化合物A3を用い、活性層を形成した後に該活性層を140℃で10分間不活性雰囲気下で熱処理し、次いで、真空蒸着機によりカルシウムを厚さ15nmで該活性層上に蒸着し、次いで、Alを厚さ70nmで蒸着した以外は、実施例1と同様にして有機薄膜太陽電池を作製し、評価した。短絡電流密度は3.88mA/cmであり、開放電圧は1.26Vであり、曲線因子は0.55であり、光電変換効率は2.70%であった。
Example 2
(Production and evaluation of organic thin-film solar cells)
The polymer compound A3 was used in place of the polymer compound A2, and after forming the active layer, the active layer was heat-treated at 140 ° C. for 10 minutes under an inert atmosphere. An organic thin-film solar cell was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that it was deposited on the active layer and then Al was deposited at a thickness of 70 nm. The short circuit current density was 3.88 mA / cm 2 , the open circuit voltage was 1.26 V, the fill factor was 0.55, and the photoelectric conversion efficiency was 2.70%.

比較例1
(有機薄膜太陽電池の作製及び評価)
高分子化合物A3の代わりに高分子化合物A1を用いた以外は、実施例2と同様にして有機薄膜太陽電池を作製し、評価した。短絡電流密度は2.81mA/cmであり、開放電圧は1.25Vであり、曲線因子は0.53であり、光電変換効率は1.85%であった。
Comparative Example 1
(Production and evaluation of organic thin-film solar cells)
An organic thin film solar cell was prepared and evaluated in the same manner as in Example 2 except that the polymer compound A1 was used instead of the polymer compound A3. The short-circuit current density was 2.81 mA / cm 2 , the open circuit voltage was 1.25 V, the fill factor was 0.53, and the photoelectric conversion efficiency was 1.85%.

Claims (9)

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の電極との間に電子供与性高分子化合物と電子受容性高分子化合物とを含む活性層を備え、
電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物のうちの少なくとも一方が、アリーレン基、及び2価の複素環基からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位のみからなる高分子化合物であり、該電子供与性高分子化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量が70000以上であり、かつ、該電子受容性高分子化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量が70000以上である光電変換素子。
An active layer that includes a first electrode and a second electrode, and includes an electron-donating polymer compound and an electron-accepting polymer compound between the first electrode and the second electrode. ,
At least one of the electron donating polymer compound and the electron accepting polymer compound is a polymer compound comprising only one or more repeating units selected from the group consisting of an arylene group and a divalent heterocyclic group. The photoelectric conversion element wherein the electron-donating polymer compound has a polystyrene-equivalent weight average molecular weight of 70000 or more, and the electron-accepting polymer compound has a polystyrene-equivalent weight average molecular weight of 70000 or more.
電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物の両方が、2価の芳香族炭化水素基、及び2価の複素環基からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位のみからなる高分子化合物である、請求項1に記載の光電変換素子。   A polymer in which both the electron donating polymer compound and the electron accepting polymer compound are composed only of one or more repeating units selected from the group consisting of a divalent aromatic hydrocarbon group and a divalent heterocyclic group. The photoelectric conversion element according to claim 1, which is a compound. 電子供与性高分子化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量が80000以上である、請求項1又は2に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1 or 2, wherein the electron-donating polymer compound has a polystyrene-equivalent weight average molecular weight of 80,000 or more. 電子受容性高分子化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量が80000以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element as described in any one of Claims 1-3 whose weight average molecular weight of polystyrene conversion of an electron-accepting high molecular compound is 80000 or more. 電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物のうちの少なくとも一方が、チオフェン骨格を含有する繰り返し単位を含む高分子化合物である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one of the electron-donating polymer compound and the electron-accepting polymer compound is a polymer compound containing a repeating unit containing a thiophene skeleton. element. 電子供与性高分子化合物及び電子受容性高分子化合物のうちの少なくとも一方が、下記式(1)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光電変換素子。
Figure 2013207252

[式(1)中、R、R、R、R、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。R、R、R、R、R及びRのうちの2個が連結し、互いに連結した2個の基と、連結した2個の基が結合している炭素原子とが環状構造を形成していてもよい。X、X及びXは、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、−N(R)−で表される基、又は−CR=CR−で表される基を表す。R、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。n及びmは、それぞれ独立に、0〜5の整数を表す。Rが複数個ある場合、それらは同一であっても相異なっていてもよい。Rが複数個ある場合、それらは同一であっても相異なっていてもよい。Rが複数個ある場合、それらは同一であっても相異なっていてもよい。Rが複数個ある場合、それらは同一であっても相異なっていてもよい。Xが複数個ある場合、それらは同一であっても相異なっていてもよい。Xが複数個ある場合、それらは同一であっても相異なっていてもよい。]
6. The polymer compound according to claim 1, wherein at least one of the electron donating polymer compound and the electron accepting polymer compound is a polymer compound containing a repeating unit represented by the following formula (1). The photoelectric conversion element as described.
Figure 2013207252

[In the formula (1), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. Two of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are linked, and two groups linked together and a carbon atom to which the two linked groups are bonded An annular structure may be formed. X 1 , X 2 and X 3 each independently represents a sulfur atom, an oxygen atom, a selenium atom, a group represented by —N (R 7 ) —, or a group represented by —CR 8 ═CR 9 —. Represent. R 7 , R 8 and R 9 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. n and m each independently represents an integer of 0 to 5. When there are a plurality of R 1 s , they may be the same or different. When there are a plurality of R 2 s , they may be the same or different. When there are a plurality of R 5 , they may be the same or different. When there are a plurality of R 6 s , they may be the same or different. When there are a plurality of X 1 , they may be the same or different. When there are a plurality of X 3 , they may be the same or different. ]
前記式(1)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物に含まれる全ての種類の繰り返し単位のうち、前記式(1)で表される繰り返し単位の数が最多である、請求項6に記載の光電変換素子。   The number of repeating units represented by the formula (1) is the largest among all types of repeating units contained in the polymer compound including the repeating unit represented by the formula (1). The photoelectric conversion element as described. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の光電変換素子を含む太陽電池モジュール。   The solar cell module containing the photoelectric conversion element as described in any one of Claims 1-7. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の光電変換素子、又は請求項8に記載の太陽電池モジュールを含むイメージセンサー。   The image sensor containing the photoelectric conversion element as described in any one of Claims 1-7, or the solar cell module of Claim 8.
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