JP2014160805A - Electronic device, solar cell, solar cell module, and composition for forming semiconductor layer - Google Patents

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Tomoshi Ito
智志 伊藤
Saika Otsubo
才華 大坪
Seiji Akiyama
誠治 秋山
Yoshiharu Sato
佳晴 佐藤
Shinji Aramaki
晋司 荒牧
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic device, having excellent performance, using a substituted tetrabenzoporphyrin compound as a semiconductor material.SOLUTION: The electronic device includes a semiconductor layer containing a compound represented by a general formula (1) below.

Description

本発明は、1ヶ所のメソ位が特定の有機基で置換されているテトラベンゾポルフィリン化合物を用いた電子デバイス、太陽電池、及び太陽電池モジュール、並びに1ヶ所のメソ位が特定の有機基で置換されているテトラベンゾポルフィリン化合物を含有する半導体層形成用組成物に関する。   The present invention relates to an electronic device, a solar cell, and a solar cell module using a tetrabenzoporphyrin compound in which one meso position is substituted with a specific organic group, and one meso position is replaced with a specific organic group. The present invention relates to a semiconductor layer forming composition containing a tetrabenzoporphyrin compound.

半導体材料として有機化合物を用いた電子デバイスが、シリコンを用いた電子デバイスの次の世代の電子デバイスとして注目されている。このような有機電子デバイスとしては、有機トランジスタ、有機太陽電池、有機エレクトロルミネッセンス素子等が知られている。   Electronic devices using organic compounds as semiconductor materials are attracting attention as electronic devices of the next generation of electronic devices using silicon. As such an organic electronic device, an organic transistor, an organic solar cell, an organic electroluminescence element, and the like are known.

その中でも、電界効果トランジスタ素子及び光電変換素子を作製する際に、メソ位が置換されていないテトラベンゾポルフィリン化合物を半導体材料として用いる例が、特許文献1及び非特許文献1に記載されている。テトラベンゾポルフィリン化合物を用いた電子デバイスは、耐溶媒性が高い等の利点を有する。しかしながら、電界効果トランジスタ素子においてより高い移動度を実現する、又は有機太陽電池において電流値の増大による光電変換効率の向上を実現するように、有機電子デバイスの高性能化をはかる上で、半導体材料として用いるテトラベンゾポルフィリン化合物の半導体特性をさらに向上させることが求められている。この点に関して、特許文献1及び非特許文献1に記載のテトラベンゾポルフィリン化合物の半導体特性は十分ではなかった。   Among them, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 describe examples in which a tetrabenzoporphyrin compound in which the meso position is not substituted is used as a semiconductor material when manufacturing a field effect transistor element and a photoelectric conversion element. An electronic device using a tetrabenzoporphyrin compound has advantages such as high solvent resistance. However, in order to improve the performance of organic electronic devices so as to achieve higher mobility in field effect transistor elements or to improve photoelectric conversion efficiency by increasing current values in organic solar cells, semiconductor materials Further improvement of the semiconductor properties of the tetrabenzoporphyrin compound used as a material is demanded. In this regard, the semiconductor characteristics of the tetrabenzoporphyrin compounds described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 were not sufficient.

また、特許文献2は、半導体材料として、2ヶ所のメソ位が有機基で置換されているテトラベンゾポルフィリン化合物を用いることを提案している。   Patent Document 2 proposes to use a tetrabenzoporphyrin compound in which two meso positions are substituted with an organic group as a semiconductor material.

一方で特許文献3及び非特許文献2には、1ヶ所のメソ位が有機基で置換されているテトラベンゾポルフィリン化合物の製造方法を開示している。具体的には、特許文献3は特定のアルデヒド化合物を用いてピロール誘導体をカップリングさせる方法を、非特許文献2はテトラベンゾポルフィリン又はその前駆体に有機リチウム試薬を作用させる方法を、収率に改善の余地があるものの、それぞれ開示している。   On the other hand, Patent Document 3 and Non-Patent Document 2 disclose a method for producing a tetrabenzoporphyrin compound in which one meso position is substituted with an organic group. Specifically, Patent Document 3 describes a method for coupling a pyrrole derivative using a specific aldehyde compound, and Non-Patent Document 2 describes a method for allowing an organolithium reagent to act on tetrabenzoporphyrin or a precursor thereof. Although there is room for improvement, each is disclosed.

Appl. Phys. Lett., 2004, 84, No.12, 2085-2087.Appl. Phys. Lett., 2004, 84, No. 12, 2085-2087. Heterocycles, 2005, 65, No.4, 879-886.Heterocycles, 2005, 65, No. 4, 879-886.

特開2008−135622号公報JP 2008-135622 A 特開2011−061095号公報JP 2011-061095 A 特開2005−068042号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-068042

本発明者等の検討によると、特許文献2に記載されている、2ヶ所のメソ位が有機基で置換されているテトラベンゾポルフィリン化合物においては、メソ位への置換基の導入により化合物のエネルギー準位が調整される効果と光吸収帯がシフトする効果が観測された。しかしながら、化合物の結晶性が低下するという課題があり、さらに高い移動度を実現するためにさらなる改善が求められていた。   According to the study by the present inventors, in the tetrabenzoporphyrin compound described in Patent Document 2 in which two meso positions are substituted with an organic group, the energy of the compound is introduced by introducing the substituent into the meso position. The effect of adjusting the level and the effect of shifting the light absorption band were observed. However, there is a problem that the crystallinity of the compound is lowered, and further improvement has been demanded in order to realize higher mobility.

一方で、特許文献3及び非特許文献2に記載されている、1ヶ所のメソ位が有機基で置換されているテトラベンゾポルフィリン化合物の性質はよく知られていなかった。例えば特許文献3においては、メソ位がアルキル基で置換されたポルフィリン化合物を、単分子膜の材料、又は界面活性剤として使用できる可能性があることが示唆されているにすぎず、その性質については開示されていない。   On the other hand, the properties of tetrabenzoporphyrin compounds described in Patent Document 3 and Non-Patent Document 2 in which one meso position is substituted with an organic group have not been well known. For example, Patent Document 3 only suggests that a porphyrin compound in which the meso position is substituted with an alkyl group may be used as a material for a monomolecular film or a surfactant. Is not disclosed.

本発明は、置換テトラベンゾポルフィリン化合物を半導体材料として用いた、優れた特性を有する電子デバイスを提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide an electronic device having excellent characteristics using a substituted tetrabenzoporphyrin compound as a semiconductor material.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、テトラベンゾポルフィリン化合物の1ヶ所のメソ位に特定の置換基を導入することにより、得られた化合物を半導体材料として用いた電子デバイスの性能が向上することを見出し、本発明を達成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have introduced a specific substituent at one meso position of a tetrabenzoporphyrin compound, and an electronic device using the obtained compound as a semiconductor material As a result, the present invention was achieved.

即ち、本発明に係る電子デバイスは、下記一般式(1)で表される化合物を含有する半導体層を備えることを特徴とする。

Figure 2014160805
(上式において、Xは2価の連結基又は直接結合を表し、Alkylは炭素数2以上20以下のアルキル基を表し、Mは2個の水素原子、2価の金属原子、又は金属原子を含む2価の原子団を表し、R11〜R14、R21〜R24、R31〜R34、及びR41〜R44は、それぞれ独立に水素原子又は1価の置換基を表す。)
また、前記一般式(1)におけるXがアリーレン基であることが好ましい。
また、前記アリーレン基がフェニレン基であることが好ましい。
また、前記一般式(1)におけるAlkylが炭素数2以上12以下のアルキル基であることが好ましい。
また、前記半導体層が、下記一般式(2)で表される化合物を含有する層を形成する工程と、前記一般式(2)で表される化合物を前記一般式(1)で表される化合物へと変換する工程と、を含む方法により形成されることが好ましい。
Figure 2014160805
(上式において、Xは2価の連結基又は直接結合を表し、Alkylは炭素数2以上20以下のアルキル基を表し、Mは2個の水素原子、2価の金属原子、又は金属原子を含む2価の原子団を表し、Qは−CR1516−CR1718−で表される2価の基を表し、Qは−CR2526−CR2728−で表される2価の基を表し、Qは−CR3536−CR3738−で表される2価の基を表し、Qは−CR4546−CR4748−で表される2価の基を表し、R11〜R18、R21〜R28、R31〜R38、及びR41〜R48は、それぞれ独立に水素原子又は1価の置換基を表す。)
また、前記電子デバイスが、電界効果トランジスタ素子であることが好ましい。
また、前記電子デバイスが、光電変換素子であることが好ましい。
また、本発明に係る太陽電池は、前記光電変換素子を備える。
また、本発明に係る太陽電池モジュールは、前記太陽電池を備える。
また、本発明に係る半導体層形成用組成物は、上記一般式(2)で表される化合物と溶媒とを含有することを特徴とする。 That is, the electronic device according to the present invention includes a semiconductor layer containing a compound represented by the following general formula (1).
Figure 2014160805
(In the above formula, X represents a divalent linking group or a direct bond, Alkyl represents an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms, M represents two hydrogen atoms, a divalent metal atom, or a metal atom. And a divalent atomic group including R 11 to R 14 , R 21 to R 24 , R 31 to R 34 , and R 41 to R 44 each independently represents a hydrogen atom or a monovalent substituent.)
Moreover, it is preferable that X in the said General formula (1) is an arylene group.
The arylene group is preferably a phenylene group.
Moreover, it is preferable that Alkyl in the said General formula (1) is a C2-C12 alkyl group.
Further, the semiconductor layer includes a step of forming a layer containing a compound represented by the following general formula (2), and the compound represented by the general formula (2) is represented by the general formula (1). It is preferable to form by the method including the process of converting into a compound.
Figure 2014160805
(In the above formula, X represents a divalent linking group or a direct bond, Alkyl represents an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms, M represents two hydrogen atoms, a divalent metal atom, or a metal atom. Q 1 represents a divalent group represented by —CR 15 R 16 —CR 17 R 18 —, and Q 2 represents —CR 25 R 26 —CR 27 R 28 —. is the divalent radical, Q 3 is -CR 35 R 36 -CR 37 R 38 - represents a divalent group represented by, Q 4 is -CR 45 R 46 -CR 47 R 48 - Table R 11 to R 18 , R 21 to R 28 , R 31 to R 38 , and R 41 to R 48 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent substituent.
The electronic device is preferably a field effect transistor element.
Moreover, it is preferable that the said electronic device is a photoelectric conversion element.
Moreover, the solar cell which concerns on this invention is equipped with the said photoelectric conversion element.
The solar cell module according to the present invention includes the solar cell.
Moreover, the composition for semiconductor layer formation concerning this invention contains the compound and solvent which are represented by the said General formula (2), It is characterized by the above-mentioned.

置換テトラベンゾポルフィリン化合物を半導体材料として用いた、優れた特性を有する電子デバイスを提供することができる。   An electronic device having excellent characteristics using a substituted tetrabenzoporphyrin compound as a semiconductor material can be provided.

本発明の一実施形態としての光電変換素子の構成を模式的に表す断面図である。It is sectional drawing which represents typically the structure of the photoelectric conversion element as one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態としての太陽電池の構成を模式的に表す断面図である。It is sectional drawing which represents typically the structure of the solar cell as one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態としての太陽電池モジュールの構成を模式的に表す断面図である。It is sectional drawing which represents typically the structure of the solar cell module as one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態としての電界効果トランジスタ素子の構成を模式的に表す断面図である。It is sectional drawing which represents typically the structure of the field effect transistor element as one Embodiment of this invention. 各テトラベンゾポルフィリン化合物(実施例1−1〜1−6)の半導体膜の薄膜X線回折(XRD)(out of plane法)スペクトルである。It is a thin film X-ray diffraction (XRD) (out of plane method) spectrum of the semiconductor film of each tetrabenzoporphyrin compound (Examples 1-1 to 1-6). 図5の薄膜X線回折(XRD)(out of plane法)スペクトルを、横軸(2θ)方向に2°〜10°の範囲で拡大したものである。The thin film X-ray diffraction (XRD) (out of plane method) spectrum of FIG. 5 is expanded in the range of 2 ° to 10 ° in the horizontal axis (2θ) direction. 各テトラベンゾポルフィリン化合物(比較例1−1〜1−7)の半導体膜の薄膜X線回折(XRD)(out of plane法)スペクトルである。It is a thin film X-ray diffraction (XRD) (out of plane method) spectrum of the semiconductor film of each tetrabenzoporphyrin compound (Comparative Examples 1-1 to 1-7). 各テトラベンゾポルフィリン化合物(実施例1−7、及び比較例1−8、1−9)の半導体膜の薄膜X線回折(XRD)(out of plane法)スペクトルである。It is a thin film X-ray diffraction (XRD) (out of plane method) spectrum of the semiconductor film of each tetrabenzoporphyrin compound (Example 1-7 and Comparative Examples 1-8 and 1-9). 各テトラベンゾポルフィリン化合物(実施例1−1、1−3〜1−5、及び比較例1−1、1−2、1−7)の半導体膜の薄膜X線回折(XRD)(in plane法)スペクトルである。Thin film X-ray diffraction (XRD) of each tetrabenzoporphyrin compound (Examples 1-1, 1-3 to 1-5, and Comparative Examples 1-1, 1-2, 1-7) (in plane method) ) Spectrum. 各テトラベンゾポルフィリン化合物(実施例1−7、及び比較例1−8、1−9)の半導体膜の薄膜X線回折(XRD)(in plane法)スペクトルである。It is a thin film X-ray diffraction (XRD) (in plane method) spectrum of the semiconductor film of each tetrabenzoporphyrin compound (Example 1-7 and Comparative Examples 1-8 and 1-9). テトラベンゾポルフィリン化合物(実施例1−7)の半導体膜の薄膜X線回折(XRD)(in plane法)スペクトルである。It is a thin film X-ray diffraction (XRD) (in plane method) spectrum of the semiconductor film of a tetrabenzoporphyrin compound (Example 1-7).

以下に、本発明の実施形態を詳細に説明する。以下に記載する構成の説明は、本発明の実施形態の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容に限定されるわけではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The description of the configuration described below is an example (representative example) of the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these contents as long as it does not exceed the gist thereof.

<1.1 本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物>
以下、本発明に係る電子デバイスの半導体材料として利用することが可能な、一般式(1)で表される化合物について説明する。一般式(1)で表される化合物は、1ヵ所のメソ位が特定の有機基で置換されているテトラベンゾポルフィリン化合物(以下、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物と称する)である。

Figure 2014160805
<1.1 Monosubstituted Tetrabenzoporphyrin Compound According to the Present Invention>
Hereinafter, the compound represented by the general formula (1) that can be used as a semiconductor material of the electronic device according to the present invention will be described. The compound represented by the general formula (1) is a tetrabenzoporphyrin compound in which one meso position is substituted with a specific organic group (hereinafter referred to as a mono-substituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention).
Figure 2014160805

(Xについて)
式(1)において、Xは2価の連結基又は直接結合を表す。連結基としては、特段の制限はないが、第16族元素から選ばれる原子又は2価の有機基であることが好ましい。
(About X)
In the formula (1), X represents a divalent linking group or a direct bond. The linking group is not particularly limited, but is preferably an atom selected from Group 16 elements or a divalent organic group.

本明細書において第16族元素とは、IUPAC2005年度推奨版(Recommendations of IUPAC 2005)の周期表に示される第16族元素のことを指す。第16族元素から選ばれる原子の具体例としては、酸素原子、硫黄原子、セレン原子が挙げられる。なかでも、水素結合のために化合物が結晶構造をとりやすい点で、酸素原子又は硫黄原子が好ましい。   In this specification, the group 16 element refers to a group 16 element shown in the periodic table of the IUPAC 2005 recommended version (Recommendations of IUPAC 2005). Specific examples of atoms selected from Group 16 elements include oxygen atoms, sulfur atoms, and selenium atoms. Among these, an oxygen atom or a sulfur atom is preferable in that the compound easily takes a crystal structure due to hydrogen bonding.

2価の有機基としては特段の制限はなく、直鎖でもよいし、分岐を有していてもよい。また、鎖状でもよいし、環を有していてもよい。さらに、2価の有機基は、飽和結合、二重結合、及び三重結合、を有していてもよい。   The divalent organic group is not particularly limited and may be linear or branched. Further, it may be a chain or may have a ring. Furthermore, the divalent organic group may have a saturated bond, a double bond, and a triple bond.

2価の有機基の具体例としては、アリーレン基、アリーレンオキシ基、アルケニレン基、アルキレンオキシ基等が挙げられる。   Specific examples of the divalent organic group include an arylene group, an aryleneoxy group, an alkenylene group, and an alkyleneoxy group.

アリーレン基としては、2価の芳香族炭化水素基及び2価の芳香族複素環基が挙げられる。アリーレン基はアルキル基又はアルコキシ基で置換されていてもよく、アリーレン基を置換するアルキル基又はアルコキシ基の炭素数は、1以上2以下であることが好ましい。   Examples of the arylene group include a divalent aromatic hydrocarbon group and a divalent aromatic heterocyclic group. The arylene group may be substituted with an alkyl group or an alkoxy group, and the alkyl group or alkoxy group that substitutes the arylene group preferably has 1 or more and 2 or less carbon atoms.

このような2価の芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニレン基、ビフェニレン基、メチルフェニレン基、エチルフェニレン基、メトキシフェニレン基、エトキシフェニレン基、アズレニレン基、ナフチレン基(好ましくは2,7−ナフチレン基)、アントリレン基(好ましくは2,7−アントリレン基)、フルオレニレン基、ナフタセニレン基、フェナントリレン基等のような、アルキル基又はアルコキシ基で置換されていてもよい炭素数6以上14以下の芳香族炭化水素基が挙げられる。   Specific examples of such a divalent aromatic hydrocarbon group include a phenylene group, a biphenylene group, a methylphenylene group, an ethylphenylene group, a methoxyphenylene group, an ethoxyphenylene group, an azulylene group, and a naphthylene group (preferably 2,7 -Naphthylene group), anthrylene group (preferably 2,7-anthrylene group), fluorenylene group, naphthacenylene group, phenanthrylene group, etc., and may be substituted with an alkyl group or an alkoxy group having 6 to 14 carbon atoms. An aromatic hydrocarbon group is mentioned.

また、このような2価の芳香族複素環基の具体例としては、チエニレン基、ビチエニレン基、シクロペンタジチオフェニレン基、ピリジレン基、オキサゾーレン基、チアゾーレン基、ベンゾチアジアゾーレン基、ベンゾチエニレン基、ジベンゾチエニレン基、フリレン基、ピラジレン基、ピリミジレン基、ピラゾイレン基、イミダゾイレン基、フェニルカルバゾイレン基等が挙げられる。   Specific examples of such a divalent aromatic heterocyclic group include a thienylene group, a bithienylene group, a cyclopentadithiophenylene group, a pyridylene group, an oxazolene group, a thiazolene group, a benzothiadiazolene group, a benzothienylene group, Examples thereof include a dibenzothienylene group, a furylene group, a pyrazylene group, a pyrimidylene group, a pyrazoylene group, an imidazolylene group, and a phenylcarbazoylene group.

アリーレンオキシ基は、上述のアリーレン基に酸素原子が結合した2価の有機基であり、より具体的には−Ar−O−で表される2価の有機基である(ここで、Arはアリーレン基を表す)。共役のために化合物の半導体特性が向上しうる観点から、Arがポルフィリン環に結合し、酸素原子(O)がAlkylに結合していることがより好ましい。   The aryleneoxy group is a divalent organic group in which an oxygen atom is bonded to the above-described arylene group, and more specifically, a divalent organic group represented by -Ar-O- (wherein Ar is Represents an arylene group). From the viewpoint of improving the semiconductor properties of the compound due to conjugation, it is more preferable that Ar is bonded to the porphyrin ring and the oxygen atom (O) is bonded to Alkyl.

アルケニレン基としては、ビニレン基(−CH=CH−)又はプロペニレン基(−CH−CH=CH−)等が挙げられる。 Examples of the alkenylene group include a vinylene group (—CH═CH—) and a propenylene group (—CH 2 —CH═CH—).

アルキレンオキシ基としては、メチレンオキシ基(−CHO−)又はエチレンオキシ基(−CHCHO−)等が挙げられる。 Examples of the alkyleneoxy group include a methyleneoxy group (—CH 2 O—) or an ethyleneoxy group (—CH 2 CH 2 O—).

また、これらの置換基は、R11〜R44の例として後述する1価の置換基によって置換されていてもよい。 Moreover, these substituents may be substituted by a monovalent substituent described later as an example of R 11 to R 44 .

上述した中でも、Xとして好ましくは、直接結合、酸素原子、硫黄原子、アリーレン基、又はアリーレンオキシ基である。なかでも、直接結合、アリーレン基、又はアリーレンオキシ基がより好ましく、膜の成膜性を向上させるために、アリーレン基又はアリーレンオキシ基であることがさらに好ましい。   Among the above, X is preferably a direct bond, an oxygen atom, a sulfur atom, an arylene group, or an aryleneoxy group. Of these, a direct bond, an arylene group, or an aryleneoxy group is more preferable, and an arylene group or an aryleneoxy group is more preferable in order to improve the film formability of the film.

アリーレン基の中でも、フェニレン基がより好ましく、1,4−フェニレン基又は1,3−フェニレン基が特に好ましい。また、アリーレンオキシ基の中でも、フェニレン基、好ましくは1,4−フェニレン基又は1,3−フェニレン基に、酸素原子が結合した2価の有機基が好ましい。これらの基が好ましい理由としては、フェニレン基が小さな6員環アリーレン基であること、母体となるテトラベンゾポルフィリン化合物とはπ縮環化合物同士であることから、良好な成膜性及び電気的特性を得られることが期待されるからである。   Among the arylene groups, a phenylene group is more preferable, and a 1,4-phenylene group or a 1,3-phenylene group is particularly preferable. Among the aryleneoxy groups, a divalent organic group in which an oxygen atom is bonded to a phenylene group, preferably a 1,4-phenylene group or a 1,3-phenylene group is preferable. The reason why these groups are preferable is that the phenylene group is a small 6-membered ring arylene group, and since the parent tetrabenzoporphyrin compound is a π-fused compound, good film formability and electrical characteristics This is because it is expected to be obtained.

(Alkylについて)
式(1)において、Alkylは炭素数2以上20以下のアルキル基を表す。Alkylの炭素数が20以下であることは、化合物を含有する半導体層の耐熱性が向上しうる点で好ましい。また、Alkylの炭素数が2以上であることは、良好な半導体特性が得られる傾向にある点で好ましい。このため、Alkylが炭素数2以上20以下であることは、良好な半導体層を得るために極めて重要である。
(About Alkyl)
In the formula (1), Alkyl represents an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms. It is preferable that the number of carbon atoms of Alkyl is 20 or less because the heat resistance of the semiconductor layer containing the compound can be improved. Moreover, it is preferable that the number of carbon atoms of Alkyl is 2 or more because good semiconductor characteristics tend to be obtained. For this reason, Alkyl having 2 to 20 carbon atoms is extremely important for obtaining a good semiconductor layer.

また、Alkylの炭素数が2以上16以下であることがさらに好ましく、2以上12以下であることが特に好ましい。炭素数がこの範囲にあることにより、耐熱性が高く、良好にパッキングされた結晶構造が形成されることが期待され、このために高い半導体特性が期待されるからである。   Further, the number of carbon atoms of Alkyl is more preferably 2 or more and 16 or less, and particularly preferably 2 or more and 12 or less. This is because, when the number of carbon atoms is within this range, a heat-resistant and well-packed crystal structure is expected to be formed, and thus high semiconductor characteristics are expected.

アルキル基の形状に特段の制限はなく、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基であってもよい。しかしながら、半導体特性を向上させるためには、直鎖状であることが特に好ましい。   The shape of the alkyl group is not particularly limited, and may be a linear, branched or cyclic alkyl group. However, in order to improve semiconductor characteristics, it is particularly preferable that it is linear.

また、アルキル基は後述する1価の置換基を有しても良い。なかでも、立体障害を招きにくく、化合物のHOMO準位を低くすることも考えられるという点で、アルキル基がハロゲン原子を置換基として有することは好ましく、特にフッ素原子を置換基として有することは好ましい。   The alkyl group may have a monovalent substituent described later. Among them, the alkyl group preferably has a halogen atom as a substituent, and particularly preferably has a fluorine atom as a substituent, in that it is less likely to cause steric hindrance and the HOMO level of the compound may be lowered. .

(Mについて)
式(1)において、Mは2個の水素原子、2価の金属原子、又は金属原子を含む2価の原子団を表す。式(1)においてMと窒素原子(N)とを結ぶ破線は、窒素原子がMに配位してもよいが、窒素原子とMとの結合が存在しなくてもよいことを示す。例えば、Mが2価の金属原子である場合には通常窒素原子はMに配位する。すなわち、この場合には破線は配位結合を示している。一方で、Mが2個の水素原子である場合には、Mは水素原子と結合しない。すなわち、この場合には破線は結合の不存在を示している。
(About M)
In Formula (1), M represents a divalent atomic group containing two hydrogen atoms, a divalent metal atom, or a metal atom. In the formula (1), the broken line connecting M and the nitrogen atom (N) indicates that the nitrogen atom may be coordinated to M, but the bond between the nitrogen atom and M may not exist. For example, when M is a divalent metal atom, the nitrogen atom is usually coordinated to M. That is, in this case, the broken line indicates a coordination bond. On the other hand, when M is two hydrogen atoms, M is not bonded to a hydrogen atom. That is, in this case, the broken line indicates the absence of coupling.

2価の金属原子の具体例としては、銅、亜鉛、マグネシウム、パラジウム(II)、ニッケル(II)、コバルト(II)、鉛(II)、鉄(II)、銀(II)、白金(II)等が挙げられる。なかでも、良好な半導体特性が得られやすい点で、銅又は亜鉛が好ましい。   Specific examples of the divalent metal atom include copper, zinc, magnesium, palladium (II), nickel (II), cobalt (II), lead (II), iron (II), silver (II), platinum (II ) And the like. Especially, copper or zinc is preferable at the point from which a favorable semiconductor characteristic is easy to be obtained.

金属原子を含む2価の原子団とは、3価、4価等の2価より大きい価数を持つ金属原子と、原子又は原子団とが結合して、全体として2価である原子団を意味する。金属原子を含む2価の原子団の具体例としては、TiO、VO、SiO、AlZ、GaZ、InZ、TiZ、Sn(IV)Z、SiZ、Fe(III)Z等が挙げられる(Zは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子、水酸基、又は配位子を表す)。 A divalent atomic group containing a metal atom is an atomic group that is divalent as a whole by combining a metal atom having a valence greater than divalent, such as trivalent or tetravalent, and an atom or atomic group. means. Specific examples of the divalent atomic group containing a metal atom include TiO, VO, SiO, AlZ, GaZ, InZ, TiZ 2 , Sn (IV) Z 2 , SiZ 2 , Fe (III) Z, and the like ( Z represents a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom, a hydroxyl group, or a ligand).

配位子が結合した2価の原子団としては以下に表すものが挙げられるが、特段の制限はない。

Figure 2014160805
上式において、Mは2価より大きい価数を持つ金属原子を、Rはアルキル基を、Rは水素原子又はアルキル基を、それぞれ表す。 Examples of the divalent atomic group to which the ligand is bonded include those shown below, but are not particularly limited.
Figure 2014160805
In the above formula, M 1 represents a metal atom having a valence greater than divalent, R a represents an alkyl group, and R b represents a hydrogen atom or an alkyl group.

(R11〜R44について)
式(1)において、R11〜R14、R21〜R24、R31〜R34、及びR41〜R44は、それぞれ独立に水素原子又は1価の置換基を表す。
(About R 11 to R 44 )
In formula (1), R 11 to R 14 , R 21 to R 24 , R 31 to R 34 , and R 41 to R 44 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent substituent.

1価の置換基としては、ハロゲン原子又は1価の有機基等が挙げられる。   Examples of the monovalent substituent include a halogen atom or a monovalent organic group.

ハロゲン原子の具体例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が挙げられる。これらの中でも、立体的に小さく、かつ電子吸引性により化合物のHOMOエネルギー準位を低くすることが考えられるフッ素原子が好ましい。   Specific examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom. Among these, a fluorine atom that is sterically small and is considered to lower the HOMO energy level of the compound by electron withdrawing property is preferable.

1価の有機基としては、特段の制限はなく、直鎖の有機基でもよいし、分岐を有する有機基であってもよい。また、1価の有機基は鎖状でもよいし、環を有していてもよい。さらに1価の有機基は、飽和結合、二重結合、及び三重結合、を有していてもよい。   The monovalent organic group is not particularly limited and may be a linear organic group or a branched organic group. Further, the monovalent organic group may be a chain or may have a ring. Furthermore, the monovalent organic group may have a saturated bond, a double bond, and a triple bond.

1価の有機基は、アミノ基、水酸基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基、アシル基、オキシカルボニル基、シリル基、ボリル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アリールオキシ基、アルキル基、パーフルオロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、及びアルコキシ基からなる群から選ばれることが好ましい。   The monovalent organic group includes amino group, hydroxyl group, nitro group, cyano group, carboxyl group, acyl group, oxycarbonyl group, silyl group, boryl group, aromatic hydrocarbon group, aromatic heterocyclic group, aryloxy group, It is preferably selected from the group consisting of an alkyl group, a perfluoroalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, and an alkoxy group.

アミノ基としては、炭素数が2以上20以下のものが好ましく、アルキルアミノ基又はアリールアミノ基等が挙げられる。具体例としては、ジフェニルアミノ基又はジトリルアミノ基等の芳香族置換アミノ基が挙げられる。   The amino group preferably has 2 to 20 carbon atoms, and examples thereof include an alkylamino group and an arylamino group. Specific examples include aromatic substituted amino groups such as a diphenylamino group or a ditolylamino group.

アシル基としては、炭素数が2以上16以下のものが好ましく、具体例としては、ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基等が挙げられる。   The acyl group preferably has 2 to 16 carbon atoms, and specific examples include formyl group, acetyl group, benzoyl group and the like.

オキシカルボニル基としては、炭素数2以上10以下のものが好ましく、具体例としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等が挙げられる。   As the oxycarbonyl group, those having 2 to 10 carbon atoms are preferable, and specific examples thereof include a methoxycarbonyl group and an ethoxycarbonyl group.

シリル基としては、炭素数2以上20以下のものが好ましく、具体例としては、トリメチルシリル基、トリフェニルシリル基等が挙げられる。   As the silyl group, those having 2 to 20 carbon atoms are preferable, and specific examples include a trimethylsilyl group and a triphenylsilyl group.

ボリル基としては、炭素数2以上20以下のものが好ましく、具体例としては、ジメシチルボリル基等の芳香族置換ボリル基が挙げられる。   As the boryl group, those having 2 to 20 carbon atoms are preferable, and specific examples thereof include aromatic substituted boryl groups such as a dimesitylboryl group.

芳香族炭化水素基としては、炭素数6以上20以下のものが好ましい。芳香族炭化水素基は単環基には限定されず、縮合多環式炭化水素基又は環連結炭化水素基であってもよい。具体例としては、フェニル基等の単環基、フェナントリル基、ナフチル基、アントリル基、フルオレニル基、ピレニル基、ペリレニル基等の縮合多環式炭化水素基;又は、ビフェニル基、ターフェニル基等の環連結炭化水素基等が挙げられる。芳香族炭化水素基として好ましくは、フェニル基、ナフチル基、ピレニル基、又はペリレニル基である。   As the aromatic hydrocarbon group, those having 6 to 20 carbon atoms are preferable. The aromatic hydrocarbon group is not limited to a monocyclic group, and may be a condensed polycyclic hydrocarbon group or a ring-linked hydrocarbon group. Specific examples include monocyclic groups such as phenyl groups, condensed polycyclic hydrocarbon groups such as phenanthryl groups, naphthyl groups, anthryl groups, fluorenyl groups, pyrenyl groups, perylenyl groups; or biphenyl groups, terphenyl groups, etc. Examples thereof include a ring-linked hydrocarbon group. The aromatic hydrocarbon group is preferably a phenyl group, a naphthyl group, a pyrenyl group, or a perylenyl group.

芳香族複素環基としては、炭素数4以上30以下のものが好ましく、具体例としては、ピリジル基、チエニル基、フリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、オキサジアゾリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾチエニル基、ピラジル基、ピリミジル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、フェニルカルバゾリル基等が挙げられる。芳香族複素環基として好ましくは、ピリジル基、チエニル基、イミダゾリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾチエニル基、フェナントリル基が挙げられる。   As the aromatic heterocyclic group, those having 4 to 30 carbon atoms are preferred, and specific examples include pyridyl group, thienyl group, furyl group, oxazolyl group, thiazolyl group, oxadiazolyl group, benzothienyl group, dibenzofuryl group, Examples thereof include a dibenzothienyl group, a pyrazyl group, a pyrimidyl group, a pyrazolyl group, an imidazolyl group, and a phenylcarbazolyl group. Preferable examples of the aromatic heterocyclic group include pyridyl group, thienyl group, imidazolyl group, benzothienyl group, dibenzofuryl group, dibenzothienyl group, and phenanthryl group.

本明細書においては、芳香族炭化水素基と芳香族複素環基とを合わせてアリール基とも称する。   In the present specification, an aromatic hydrocarbon group and an aromatic heterocyclic group are collectively referred to as an aryl group.

アリールオキシ基としては、炭素数6以上16以下のものが好ましく、具体例としてはフェニルオキシ基等が挙げられる。   As the aryloxy group, those having 6 to 16 carbon atoms are preferable, and specific examples thereof include a phenyloxy group.

アルキル基としては、炭素数1以上20以下のものが好ましい。アルキル基は直鎖でもよいし、分岐を有していてもよい。また、鎖状でもよいし、環を有していてもよい。アルキル基の具体例としてはメチル基、エチル基、i−プロピル基、t−ブチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。   As the alkyl group, those having 1 to 20 carbon atoms are preferable. The alkyl group may be straight chain or branched. Further, it may be a chain or may have a ring. Specific examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an i-propyl group, a t-butyl group, and a cyclohexyl group.

パーフルオロアルキル基は、フッ素原子を2以上、好ましくは3以上有するアルキル基である。パーフルオロアルキル基としては炭素数1以上20以下のものが好ましく、全ての水素原子がフッ素原子で置換されていることはより好ましい。パーフルオロアルキル基の具体例としてはトリフルオロメチル基等が挙げられる。   A perfluoroalkyl group is an alkyl group having 2 or more, preferably 3 or more fluorine atoms. As the perfluoroalkyl group, those having 1 to 20 carbon atoms are preferable, and it is more preferable that all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms. Specific examples of the perfluoroalkyl group include a trifluoromethyl group.

アルケニル基としては、炭素数2以上20以下のものが好ましく、具体例としてはビニル基等が挙げられる。後述するようにアルケニル基はさらなる置換基で置換されていてもよいが、なかでもアルケニル基がフェニル基で置換されていることは好ましい。この場合の具体例としては、スチリル基又はジフェニルビニル基等が挙げられる。   The alkenyl group is preferably an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, and specific examples thereof include a vinyl group. As will be described later, the alkenyl group may be substituted with a further substituent, and among them, the alkenyl group is preferably substituted with a phenyl group. Specific examples in this case include a styryl group or a diphenylvinyl group.

アルキニル基としては、炭素数2以上20以下のものが好ましく、具体例としてはメチルエチニル基、フェニルエチニル基、又はトリメチルシリルエチニル基等が挙げられる。   As the alkynyl group, those having 2 to 20 carbon atoms are preferable, and specific examples include a methylethynyl group, a phenylethynyl group, or a trimethylsilylethynyl group.

アルコキシ基としては、炭素数2以上20以下のものが好ましい。アルコキシ基は直鎖でもよいし、分岐を有していてもよい。また、鎖状でもよいし、環を有していてもよい。アルコキシ基の具体例としてはメトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、i−ブトキシ基、t−ブトキシ基等が挙げられる。   As the alkoxy group, those having 2 to 20 carbon atoms are preferable. The alkoxy group may be a straight chain or may have a branch. Further, it may be a chain or may have a ring. Specific examples of the alkoxy group include methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n-butoxy group, i-butoxy group, t-butoxy group and the like.

また、これらの1価の置換基は、さらなる1以上の置換基によって置換されていてもよい。さらなる1以上の置換基としては、上述の1価の置換基と同様のものが挙げられる。   Moreover, these monovalent substituents may be substituted with one or more additional substituents. Examples of the further one or more substituents include the same monovalent substituents as described above.

また、R11とR12、R13とR14、R21とR22、R23とR24、R31とR32、R33とR34、R41とR42、又はR43とR44は互いに結合して環を形成していてもよい。 Also, R 11 and R 12 , R 13 and R 14 , R 21 and R 22 , R 23 and R 24 , R 31 and R 32 , R 33 and R 34 , R 41 and R 42 , or R 43 and R 44 May be bonded to each other to form a ring.

なかでもR11〜R14、R21〜R24、R31〜R34、及びR41〜R44は、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物が結晶構造をとりやすい点で、水素原子であることが好ましい。 Among them, R 11 to R 14 , R 21 to R 24 , R 31 to R 34 , and R 41 to R 44 are hydrogen atoms in that the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention easily takes a crystal structure. Preferably there is.

本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物の非限定的な例を以下に挙げる。

Figure 2014160805
Non-limiting examples of monosubstituted tetrabenzoporphyrin compounds according to the present invention are listed below.
Figure 2014160805

Figure 2014160805
Figure 2014160805

Figure 2014160805
Figure 2014160805

<1.2 本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物の特徴>
テトラベンゾポルフィリン化合物は、ほとんどがp型半導体であることが知られている。また、特開2011−061095号公報では、テトラベンゾポルフィリン化合物の2ヶ所のメソ位を有機基で置換することにより、エネルギー準位が調整される効果と、光吸収帯がシフトする効果が得られることが報告されている。しかしながら、こうして得られた二置換テトラベンゾポルフィリン化合物を用いた電界効果トランジスタ素子には、性能(ホール移動度)が低いという課題があった。
<1.2 Features of Monosubstituted Tetrabenzoporphyrin Compounds According to the Present Invention>
Most tetrabenzoporphyrin compounds are known to be p-type semiconductors. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-061095, the effect of adjusting the energy level and the effect of shifting the light absorption band can be obtained by substituting two meso positions of the tetrabenzoporphyrin compound with an organic group. It has been reported. However, the field effect transistor device using the disubstituted tetrabenzoporphyrin compound thus obtained has a problem of low performance (hole mobility).

一方で、一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を用いた半導体層は、メソ位に導入する置換基に依存して半導体特性に顕著な差が生じることが判明した。特に、炭素数2以上20以下のアルキル基を有する特定の置換基(−X−Alkyl)で置換されている一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を用いた場合には、無置換テトラベンゾポルフィリン化合物を用いた場合よりも高い半導体特性が観測された。高い半導体特性は、電界効果トランジスタ素子を作製した際に高い移動度が得られ、有機太陽電池を作製した際に電流値が増大し高い光電変換効率が得られる、といった電子デバイスの高性能化に繋がるために好ましい。   On the other hand, it has been found that a semiconductor layer using a monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound has a significant difference in semiconductor characteristics depending on a substituent introduced at a meso position. In particular, when a monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound substituted with a specific substituent (—X-Alkyl) having an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms was used, an unsubstituted tetrabenzoporphyrin compound was used. Higher semiconductor properties were observed than in the case. High semiconductor characteristics can improve the performance of electronic devices, such as high mobility when field effect transistor elements are manufactured, and high photoelectric conversion efficiency that increases current values when organic solar cells are manufactured. It is preferable to connect.

この違いは、メソ位の置換基による立体障害のために、二置換テトラベンゾポルフィリン化合物は結晶性がより低く良好な膜が得られにくい一方で、一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を用いた場合には、より小さい立体障害のために良好な膜が得られやすいことが理由の1つであると考えられる。   This difference is due to the steric hindrance due to the substituent at the meso position, while the disubstituted tetrabenzoporphyrin compound has a lower crystallinity and it is difficult to obtain a good film, whereas when the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound is used, One reason is that a good film is likely to be obtained due to smaller steric hindrance.

また、炭素数2以上20以下のアルキル基を有さず、炭素数1のアルキル基(メチル基)を有するにすぎない置換基をメソ位に導入しても、高い半導体特性は観測されなかった。   Further, even when a substituent having no alkyl group having 2 to 20 carbon atoms and having only an alkyl group having 1 carbon atom (methyl group) was introduced into the meso position, high semiconductor characteristics were not observed. .

これは、有機導電体のドナー分子として知られているテトラチアフルバレン(TTF)化合物において知られている、炭素数1のアルキル基(メチル基)の影響と、炭素数2以上のアルキル基の影響と、の違いと同じ理由で説明できる。すなわち、メチル基で修飾されたTTF化合物は、無修飾(炭素数0)のTTF化合物とほとんど変わらない結晶構造を有する。しかしながら炭素数2以上のアルキル基で修飾された化合物は、アルキル基による立体障害の影響で、無修飾(炭素数0)のTTF化合物とは全く違う結晶構造を有する。この結果、メチル基を有するTTF化合物を含有する有機伝導体の中には超伝導を示すものがある一方、炭素数2以上のアルキル基を有するTTF化合物を含有する有機伝導体の中には超伝導を示すものがない(「有機導電体の化学−半導体、金属、超伝導体」、齋藤軍治、丸善(2003))。   This is due to the influence of the alkyl group (methyl group) having 1 carbon atom and the influence of the alkyl group having 2 or more carbon atoms, which are known in the tetrathiafulvalene (TTF) compound known as a donor molecule of the organic conductor. Can be explained for the same reason. That is, a TTF compound modified with a methyl group has a crystal structure that is almost the same as an unmodified (zero carbon number) TTF compound. However, a compound modified with an alkyl group having 2 or more carbon atoms has a completely different crystal structure from an unmodified (zero carbon number) TTF compound due to the steric hindrance due to the alkyl group. As a result, some organic conductors containing a TTF compound having a methyl group exhibit superconductivity, while some organic conductors containing a TTF compound having an alkyl group having 2 or more carbon atoms are superconductive. There is nothing to show conduction ("Chemicals of organic conductors-semiconductors, metals, superconductors", Gunji Saito, Maruzen (2003)).

TTF化合物の場合と同様に、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物でも、炭素数2以上20以下のアルキル基を有する特定の有機基をメソ位に導入することにより、メチル基で置換された一置換テトラベンゾポルフィリン化合物とは違う結晶構造が得られるものと考えられる。   As in the case of the TTF compound, the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention was substituted with a methyl group by introducing a specific organic group having an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms into the meso position. It is considered that a crystal structure different from that of the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound can be obtained.

結晶構造は、単結晶X線構造解析法の他に、薄膜X線回折(XRD)法で分析することができる。本発明に係る炭素数2以上20以下のアルキル基を有する特定の有機基で置換されている一置換テトラベンゾポルフィリン化合物の膜では、リガク社製RINT2000(50kV、250mA(CuKα))を用いたout of plane法での測定において、2θ=2−4°の間に強いピークを有する。また、in plane法での測定により、2θ=8−25°の間に、周期性のある4以上のピークを有する。   The crystal structure can be analyzed by a thin film X-ray diffraction (XRD) method in addition to the single crystal X-ray structure analysis method. In the film of the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound substituted with a specific organic group having an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms according to the present invention, out using RINT2000 (50 kV, 250 mA (CuKα)) manufactured by Rigaku Corporation. In the measurement by the of plane method, it has a strong peak between 2θ = 2-4 °. Moreover, it has four or more peaks with periodicity in 2 (theta) = 8-25 degrees by the measurement by an in plane method.

詳細な結晶構造は不明ではあるものの、2θ=2−4°の間の強いピーク(out of plane法)と2θ=8−25°の間に周期性のある4以上のピーク(in plane法)が観測される、結晶構造を有していることが、本発明に係る炭素数2以上20以下のアルキル基を有する特定の有機基で置換されている一置換テトラベンゾポルフィリン化合物の高い半導体特性に繋がっていると考えられる。   Although the detailed crystal structure is unknown, a strong peak between 2θ = 2-4 ° (out of plane method) and four or more peaks having a periodicity between 2θ = 8-25 ° (in plane method) In the high semiconductor characteristics of the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound substituted with a specific organic group having an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms according to the present invention, the crystal structure is observed. It is thought that it is connected.

なお、特開2005−068042号公報には、メソ位が長鎖アルキル基で置換されたポルフィリン化合物には両親媒性が期待されることが記載されている。しかしながら上述の結果によれば、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物では、炭素数2以上20以下のアルキル基が化合物の結晶構造に大きく影響を与えたことが原因で、高い半導体特性が発現されたものと考えられる。   JP-A-2005-068042 describes that a porphyrin compound in which the meso position is substituted with a long-chain alkyl group is expected to be amphiphilic. However, according to the above results, in the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention, high semiconductor characteristics are exhibited because the alkyl group having 2 to 20 carbon atoms greatly affects the crystal structure of the compound. It is thought that it was done.

<1.3 本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物の前駆体>
本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物は、その前駆体からの変換反応により得ることができる。以下、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物の前駆体について説明する。この前駆体は、熱変換反応のような変換反応を行うことにより、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物に変換しうる化合物である。前駆体の構造は、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物が得られるのであれば特に制限されないが、溶解性の点でビシクロ環構造を有するものであることが好ましく、下記式(2)で表される一置換テトラビシクロポルフィリン化合物(以下、本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物と呼ぶ)であることがより好ましい。
<1.3 Precursor of monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention>
The monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention can be obtained by a conversion reaction from the precursor. Hereinafter, the precursor of the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention will be described. This precursor is a compound that can be converted into the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention by performing a conversion reaction such as a heat conversion reaction. The structure of the precursor is not particularly limited as long as the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention can be obtained, but preferably has a bicyclo ring structure in terms of solubility, and is represented by the following formula (2). More preferably, it is a monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound (hereinafter referred to as a monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention).

Figure 2014160805
Figure 2014160805

式(2)において、Alkyl、M、R11〜R14、R21〜R24、R31〜R34、及びR41〜R44は、式(1)におけるものと同様である。 In the formula (2), Alkyl, M, R 11 to R 14 , R 21 to R 24 , R 31 to R 34 , and R 41 to R 44 are the same as those in the formula (1).

式(2)において、Q〜Qは脱離基である。Q〜Qが脱離することにより、一置換テトラビシクロポルフィリン化合物は一置換テトラベンゾポルフィリン化合物へと変換される。 In the formula (2), Q 1 to Q 4 are leaving groups. By detaching Q 1 to Q 4 , the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound is converted into a monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound.

より具体的には、Qは−CR1516−CR1718−で表される2価の基を表し、Qは−CR2526−CR2728−で表される2価の基を表し、Qは−CR3536−CR3738−で表される2価の基を表し、Qは−CR4546−CR4748−で表される2価の基を表す。 More specifically, Q 1 represents a divalent group represented by —CR 15 R 16 —CR 17 R 18 —, and Q 2 represents 2 represented by —CR 25 R 26 —CR 27 R 28 —. Q 3 represents a divalent group represented by —CR 35 R 36 —CR 37 R 38 —, and Q 4 represents 2 represented by —CR 45 R 46 —CR 47 R 48 —. Represents a valent group.

15、R16、R17、R18、R25、R26、R27、R28、R35、R36、R37、R38、R45、R46、R47、及びR48は、それぞれ独立に水素原子又は1価の置換基を表す。1価の置換基としては、R11について挙げたものと同様のものでありうる。 R 15 , R 16 , R 17 , R 18 , R 25 , R 26 , R 27 , R 28 , R 35 , R 36 , R 37 , R 38 , R 45 , R 46 , R 47 , and R 48 are Each independently represents a hydrogen atom or a monovalent substituent. Monovalent substituents may be the same as those listed for R 11 .

また、Q〜Qの分子量は、28以上200以下であることが好ましい。分子量がこの範囲にあることにより、一置換テトラビシクロポルフィリン化合物を一置換テトラベンゾポルフィリン化合物へと変換する際に、脱離したQ〜Qを系外に除去しやすくなる。この観点から、R15、R16、R17、R18、R25、R26、R27、R28、R35、R36、R37、R38、R45、R46、R47、及びR48は、それぞれ独立にメチル基又は水素原子であることがより好ましく、水素原子であることが特に好ましい。 The molecular weight of Q 1 to Q 4 is preferably 28 to 200. When the molecular weight is within this range, when the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound is converted into the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound, the desorbed Q 1 to Q 4 are easily removed out of the system. From this point of view, R 15 , R 16 , R 17 , R 18 , R 25 , R 26 , R 27 , R 28 , R 35 , R 36 , R 37 , R 38 , R 45 , R 46 , R 47 , and R 48 is more preferably each independently a methyl group or a hydrogen atom, and particularly preferably a hydrogen atom.

一置換テトラビシクロポルフィリン化合物は、かさ高いビシクロ骨格を有するため、結晶性が比較的低く溶解性が高い。一方で、一置換テトラビシクロポルフィリン化合物は、平面性が高く結晶性のより高い一置換テトラベンゾポルフィリン化合物へと変換することができる。このため、可溶性前駆体である一置換テトラビシクロポルフィリン化合物を含有する溶液を例えば塗布によって成膜した後に、加熱により一置換テトラビシクロポルフィリン化合物を一置換テトラベンゾポルフィリン化合物へと変換することにより、結晶性の良好なテトラベンゾポルフィリン化合物を含有する層を得ることができる。   Since the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound has a bulky bicyclo skeleton, the crystallinity is relatively low and the solubility is high. On the other hand, a monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound can be converted into a monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound having high planarity and higher crystallinity. For this reason, a solution containing a mono-substituted tetrabicycloporphyrin compound, which is a soluble precursor, is formed by coating, for example, and then converted into a mono-substituted tetrabenzoporphyrin compound by heating to convert the crystal into a mono-substituted tetrabenzoporphyrin compound. A layer containing a tetrabenzoporphyrin compound having good properties can be obtained.

<1.4 一置換テトラビシクロポルフィリン化合物の製造方法>
以下に、本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物の製造方法のうちのいくつかを説明する。しかしながら、本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物の製造方法が以下の方法に限定されるわけではない。
<1.4 Production Method of Monosubstituted Tetrabicycloporphyrin Compound>
Below, some of the manufacturing methods of the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound concerning this invention are demonstrated. However, the production method of the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention is not limited to the following method.

<1.4.1 ブロモ基で置換された一置換テトラビシクロ化合物を用いる製造方法>
まず、下記一般式(4)で表される化合物を製造する。一般式(4)で表される化合物は、一般式(3)で表される化合物の臭素化反応によって製造することができる。例えば、一般式(3)で表される化合物を、臭素化試薬と反応させることにより、一般式(4)で表される化合物を製造できる。臭素化試薬の例としては、例えばN−ブロモコハク酸イミド(NBS)が挙げられる。一般式(3)で表される化合物は、例えば特開2003−304014号公報の記載に従って、ピロール誘導体をカップリングさせることにより製造することができる。なお、式(3)及び式(4)における、M、R11〜R14、R21〜R24、R31〜R34及びR41〜R44、Q〜Qは、それぞれ式(2)と同義である。
<1.4.1 Production Method Using Monosubstituted Tetrabicyclo Compound Substituted with Bromo Group>
First, a compound represented by the following general formula (4) is produced. The compound represented by the general formula (4) can be produced by bromination reaction of the compound represented by the general formula (3). For example, the compound represented by the general formula (4) can be produced by reacting the compound represented by the general formula (3) with a bromination reagent. As an example of a bromination reagent, N-bromosuccinimide (NBS) is mentioned, for example. The compound represented by the general formula (3) can be produced by coupling a pyrrole derivative, for example, as described in JP-A No. 2003-304014. In Formula (3) and Formula (4), M, R 11 to R 14 , R 21 to R 24 , R 31 to R 34, R 41 to R 44 , and Q 1 to Q 4 are respectively represented by Formula (2). ).

次に、一般式(4)で表される化合物と、Alkyl−X−Yで表される化合物とをクロスカップリングさせることにより、本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物(2)を製造することができる。ここで、Alkyl及びXは、式(1)におけるものと同様である。また、Yはハロゲン原子又はボロン酸基等の、クロスカップリング反応が進行しうる官能基である。クロスカップリング反応の触媒としては、例えばパラジウム触媒等が挙げられる。より具体的には、鈴木・宮浦クロスカップリング反応の反応条件、又はBuchwald−Hartwig反応の反応条件等を用いればよい。   Next, the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound (2) according to the present invention is produced by cross-coupling the compound represented by the general formula (4) and the compound represented by Alkyl-XY. be able to. Here, Alkyl and X are the same as those in the formula (1). Y is a functional group capable of proceeding with a cross-coupling reaction, such as a halogen atom or a boronic acid group. Examples of the cross-coupling reaction catalyst include a palladium catalyst. More specifically, reaction conditions for Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction or reaction conditions for Buchwald-Hartwig reaction may be used.

Figure 2014160805
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<1.4.2 アルデヒド化合物を用いる製造方法>
特開2005−068042号公報に記載されている製造方法と同様に、置換基Alkyl−X−を有する、アルデヒド化合物又は系内で酸化によりアルデヒド化合物に変換されうるアルコール化合物の存在下、ピロール誘導体をカップリングさせることにより、本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物を製造することもできる。
<1.4.2 Production Method Using Aldehyde Compound>
Similar to the production method described in JP-A-2005-068042, a pyrrole derivative is used in the presence of an aldehyde compound having a substituent Alkyl-X- or an alcohol compound that can be converted into an aldehyde compound by oxidation in the system. By coupling, the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention can also be produced.

<1.4.3 求核試薬を用いる製造方法>
Heterocycles, 2005, 65, No.4, 879-886.に記載されている製造方法と同様に、上記一般式(3)で表される化合物と、置換基Alkyl−X−を有する求核試薬(例えば、有機リチウム試薬等)とを反応させることにより、本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物を製造することもできる。
<1.4.3 Production Method Using Nucleophile>
Similar to the production method described in Heterocycles, 2005, 65, No. 4, 879-886., A compound represented by the above general formula (3) and a nucleophilic reagent having a substituent Alkyl-X— ( For example, the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention can be produced by reacting with an organic lithium reagent or the like.

上記の製造方法の中でも、副生物からの分離及び精製が簡便であることから、ブロモ基で置換された一置換テトラビシクロポルフィリン化合物(4)を用いる製造方法が好ましい。なぜなら、一般式(4)で表される化合物は比較的分離及び生成が可能であるため、高い収率で、目的とする一置換テトラビシクロポルフィリン化合物(2)が選択的に得られるからである。   Among the above production methods, a production method using a monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound (4) substituted with a bromo group is preferable because separation and purification from by-products are simple. This is because the compound represented by the general formula (4) can be relatively separated and produced, so that the desired monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound (2) can be selectively obtained with high yield. .

<1.5 一置換テトラベンゾポルフィリン化合物の製造方法>
上記の通り、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物は、前駆体である本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物の変換反応により得られる。具体的には、一置換テトラビシクロポルフィリン化合物(2)を加熱することにより、逆ディールス・アルダー反応が進行して、一置換テトラベンゾポルフィリン化合物(1)が得られる。
<1.5 Method for producing monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound>
As described above, the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention is obtained by a conversion reaction of the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention which is a precursor. Specifically, by heating the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound (2), the reverse Diels-Alder reaction proceeds to obtain the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound (1).

Figure 2014160805
Figure 2014160805

加熱温度は、変換反応が進むのであれば特段の制限は無いが、通常100℃以上、好ましくは130℃以上、より好ましくは150℃以上である。一方で、通常400℃以下、好ましくは300℃以下、より好ましくは250℃以下である。温度が低い場合には、反応をより長時間行うことが好ましく、150℃では3時間以上、180℃では10分間以上、200℃では5分間以上の反応を行うことが望ましい。より高温でより長時間反応を行うことにより、変換収率を高めることができる。一方で、一置換テトラビシクロポルフィリン化合物(2)を基板に塗布してから変換反応を行う場合、より低温でより短時間の反応を行うことにより、加熱が基材に与える影響を減らすことができる。   The heating temperature is not particularly limited as long as the conversion reaction proceeds, but is usually 100 ° C or higher, preferably 130 ° C or higher, more preferably 150 ° C or higher. On the other hand, it is usually 400 ° C. or lower, preferably 300 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower. When the temperature is low, it is preferable to perform the reaction for a longer time. It is desirable to perform the reaction at 150 ° C. for 3 hours or longer, at 180 ° C. for 10 minutes or longer, and at 200 ° C. for 5 minutes or longer. By performing the reaction for a longer time at a higher temperature, the conversion yield can be increased. On the other hand, when the conversion reaction is performed after the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound (2) is applied to the substrate, the influence of heating on the substrate can be reduced by performing the reaction at a lower temperature for a shorter time. .

また、変換反応を行う際には、ヒーターを用いた伝熱による加熱の他、炭酸ガスレーザー、赤外線ランプ、又は一置換テトラビシクロポルフィリン化合物(2)が吸収する波長の光を照射してもよい。この際、一置換テトラビシクロポルフィリン化合物(2)の近傍に光を吸収する層を設け、光をこの層で吸収させることにより、一置換テトラビシクロポルフィリン化合物(2)を加熱することも可能である。   In addition, when performing the conversion reaction, in addition to heating by heat transfer using a heater, light of a wavelength absorbed by a carbon dioxide laser, an infrared lamp, or the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound (2) may be irradiated. . At this time, it is also possible to heat the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound (2) by providing a layer that absorbs light in the vicinity of the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound (2) and absorbing the light in this layer. .

加熱反応における反応雰囲気は特に規定されないが、窒素若しくはアルゴンのような不活性ガス中、又は真空中が、大気中の酸素原子による酸化を防げる点で好ましい。   The reaction atmosphere in the heating reaction is not particularly defined, but an inert gas such as nitrogen or argon, or a vacuum is preferable in terms of preventing oxidation by oxygen atoms in the atmosphere.

<1.6 一置換テトラベンゾポルフィリン化合物の金属錯体の製造方法>
Mが2価の金属原子、又は金属原子を含む2価の原子団である一置換テトラベンゾポルフィリン化合物(1)又は一置換テトラビシクロポルフィリン化合物(2)は、Mが2個の水素原子である一置換テトラベンゾポルフィリン化合物(1)又は一置換テトラビシクロポルフィリン化合物(2)から、公知の錯体形成反応により製造することができる。
<1.6 Method for Producing Metal Complex of Monosubstituted Tetrabenzoporphyrin Compound>
In the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound (1) or monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound (2) in which M is a divalent metal atom or a divalent atomic group containing a metal atom, M is two hydrogen atoms. The monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound (1) or the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound (2) can be produced by a known complex formation reaction.

以下では代表例として、Mが亜鉛(Zn)である場合の一置換テトラベンゾポルフィリン化合物(1)の製造方法について説明する。クロロホルムとメタノールとの混合溶媒のような適当な溶媒中で、上述の方法により製造した下記一般式(5)に表す一置換テトラビシクロポルフィリン化合物と、例えば酢酸亜鉛二水和物のような酢酸塩とを反応させることによって、下記一般式(6)で表される一置換テトラビシクロポルフィリン化合物の亜鉛錯体を製造することができる。   Below, the manufacturing method of the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound (1) in case M is zinc (Zn) is demonstrated as a representative example. A monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound represented by the following general formula (5) produced by the above-described method in an appropriate solvent such as a mixed solvent of chloroform and methanol, and an acetate such as zinc acetate dihydrate Can be reacted to produce a zinc complex of a monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound represented by the following general formula (6).

Figure 2014160805
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そして、得られた一置換テトラビシクロポルフィリン化合物の亜鉛錯体(6)の加熱変換反応を上述のように行うことにより、一置換テトラベンゾポルフィリン化合物の亜鉛錯体を製造することができる。   And the zinc complex of a monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound can be manufactured by performing the heat conversion reaction of the zinc complex (6) of the obtained monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound as mentioned above.

Mが亜鉛以外である場合、特段の制限はないが、例えば、Mが、銅、鉛、マグネシウム、パラジウム、ニッケル、コバルト、鉛、銀、白金等の2価の金属原子、又はTiO、VO、SiO、SnCl、AlCl、InCl、FeCl等の金属原子を含む2価の原子団である場合にも、同様にして一置換テトラベンゾポルフィリン化合物の金属錯体を製造することができる。 When M is other than zinc, there is no particular limitation. For example, M is a divalent metal atom such as copper, lead, magnesium, palladium, nickel, cobalt, lead, silver, platinum, or TiO, VO, Even in the case of a divalent atomic group containing a metal atom such as SiO, SnCl 2 , AlCl, InCl, or FeCl, a metal complex of a monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound can be produced in the same manner.

<2.半導体層形成用組成物>
本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する半導体層を形成する場合、一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する組成物を直接塗布することにより半導体層を形成することができる。一方で、本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物を含有する組成物を用いることにより、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する半導体層を形成することもできる。具体的には、本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物を含有する組成物を塗布し、熱変換反応により本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物を本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物へと変換することにより、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する半導体層を形成することができる。
<2. Composition for forming semiconductor layer>
When forming the semiconductor layer containing the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention, the semiconductor layer can be formed by directly applying a composition containing the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound. On the other hand, the semiconductor layer containing the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention can be formed by using the composition containing the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention. Specifically, the composition containing the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention is applied, and the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention is converted into the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention by a thermal conversion reaction. Thus, a semiconductor layer containing the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention can be formed.

なお、上記の中でも、本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物を含有する組成物を用いて半導体層を形成することが好ましい。テトラベンゾポルフィリン化合物は、平面性が比較的高いため、結晶性が高く溶解性が低いことが多い。一方でテトラビシクロポルフィリン化合物は、立体的にかさ高いビシクロ構造を有するために、結晶性が低く溶解性が良好であることが多い。そのため、テトラビシクロポルフィリン化合物を有する組成物の塗布は容易であることが多く、塗布により結晶性の低い膜又はアモルファス膜が得られることが多い。このため、本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物を含有する組成物を用いることにより、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する組成物を用いる場合よりも容易に、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する半導体層を形成できることが期待される。   In addition, among the above, it is preferable to form the semiconductor layer using the composition containing the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention. Since the tetrabenzoporphyrin compound has relatively high planarity, it often has high crystallinity and low solubility. On the other hand, a tetrabicycloporphyrin compound has a sterically bulky bicyclo structure, and thus often has low crystallinity and good solubility. Therefore, application of a composition having a tetrabicycloporphyrin compound is often easy, and a film having low crystallinity or an amorphous film is often obtained by application. For this reason, by using the composition containing the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention, it is easier to use the composition according to the present invention than when using the composition containing the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention. It is expected that a semiconductor layer containing a monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound can be formed.

以下、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する半導体層を形成するための半導体層形成用組成物(以下、本発明に係る半導体層形成用組成物と呼ぶ)について説明する。本発明に係る半導体層形成用組成物は、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物又は本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物と、溶媒とを含有する。上記のように本発明に係る半導体層形成用組成物は、好ましくは本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物と溶媒とを含有する。本発明に係る半導体層形成用組成物が含有する本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物又は本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物は、上記の方法に従って製造されうる。   Hereinafter, a composition for forming a semiconductor layer for forming a semiconductor layer containing a monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention (hereinafter referred to as a composition for forming a semiconductor layer according to the present invention) will be described. The composition for forming a semiconductor layer according to the present invention contains the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention or the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention and a solvent. As described above, the composition for forming a semiconductor layer according to the present invention preferably contains the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention and a solvent. The monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention or the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention contained in the composition for forming a semiconductor layer according to the present invention can be produced according to the above method.

本発明に係る半導体層形成用組成物が含有する溶媒としては、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物又は本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物を均一に溶解あるいは分散できるものであれば、特に限定されない。溶媒の例としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、ノナン、デカン等の脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン、クロロベンゼン、オルトジクロロベンゼン等の芳香族炭化水素類;メタノール、エタノール、プロパノール等の低級アルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル等のエステル類;クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン等のハロゲン炭化水素類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル類;又は、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類等が挙げられる。   As the solvent contained in the composition for forming a semiconductor layer according to the present invention, as long as it can uniformly dissolve or disperse the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention or the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention, There is no particular limitation. Examples of the solvent include aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, isooctane, nonane, decane, etc .; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, chlorobenzene, orthodichlorobenzene; lower grades such as methanol, ethanol, propanol, etc. Alcohols; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone and cyclohexanone; esters such as ethyl acetate, butyl acetate and methyl lactate; halogen hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, dichloroethane, trichloroethane and trichloroethylene; diethyl ether; Examples include ethers such as tetrahydrofuran and 1,4-dioxane; and amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide.

その中でも好ましくは、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、ノナン、デカン等の脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン、クロロベンゼン、オルトジクロロベンゼン等の芳香族炭化水素類;メタノール、エタノール、プロパノール等の、好ましくは炭素数6以下の低級アルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル等のエステル類;クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン等のハロゲン炭化水素類;又は、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル類が挙げられる。   Among them, preferably, aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, isooctane, nonane, decane; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, chlorobenzene, orthodichlorobenzene; preferably methanol, ethanol, propanol, etc. Is a lower alcohol having 6 or less carbon atoms; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, and cyclohexanone; esters such as ethyl acetate, butyl acetate, and methyl lactate; halogens such as chloroform, methylene chloride, dichloroethane, trichloroethane, and trichloroethylene Hydrocarbons; or ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran, and 1,4-dioxane.

特に好ましくは、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、オルトジクロロベンゼン等の芳香族炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン等のハロゲン炭化水素類;又は、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル類が挙げられる。   Particularly preferably, aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, chlorobenzene and orthodichlorobenzene; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone and cyclohexanone; halogen hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, dichloroethane, trichloroethane and trichloroethylene Or ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran, and 1,4-dioxane.

溶媒としては1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   As a solvent, 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.

本発明に係る半導体層形成用組成物は、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物、及び本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物の少なくとも一方を、2種類以上含有していてもよい。例えば、本発明に係る半導体層形成用組成物は、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物又は本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物の異性体混合物を含有していてもよい。本発明に係る半導体層形成用組成物は、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物又は本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物の異性体混合物を含有していることは、組成物の保存安定性が高くなりうるために好ましい。この詳細なメカニズムは明確ではないが、異性体間の分子間相互作用は、同一分子間の分子間相互作用よりも通常弱いことが、保存安定性が向上する理由の1つと考えられる。すなわち、複数の異性体が溶液内に混在する場合には、分子が規則的に配列することが困難となるため、結晶化等による固体成分の析出が起こりにくくなることが想定される。このために、本発明に係る半導体層形成用組成物が含有する、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物又は本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物が、より多くの異性体が存在しうる構造を有することは好ましい。   The composition for forming a semiconductor layer according to the present invention may contain two or more kinds of at least one of the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention and the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention. For example, the composition for forming a semiconductor layer according to the present invention may contain a monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention or an isomer mixture of the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention. The composition for forming a semiconductor layer according to the present invention contains the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention or the isomer mixture of the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention. It is preferable because the property can be increased. Although the detailed mechanism is not clear, it is considered that the intermolecular interaction between isomers is usually weaker than the intermolecular interaction between the same molecules, which is one of the reasons why the storage stability is improved. That is, when a plurality of isomers coexist in the solution, it is difficult to arrange the molecules regularly, so that it is assumed that precipitation of solid components due to crystallization or the like hardly occurs. For this reason, the mono-substituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention or the mono-substituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention contained in the composition for forming a semiconductor layer according to the present invention may have more isomers. It is preferable to have a structure.

本発明に係る半導体層形成用組成物が含有する、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物又は本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物の量に特に制限はないが、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上であり、通常10質量%以下、好ましくは1質量%以下である。含有量がこの範囲にあることにより、成膜がより容易となり、組成物の保存安定性が向上する傾向がある。   The amount of the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention or the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention contained in the composition for forming a semiconductor layer according to the present invention is not particularly limited, but is usually 0.01% by mass. As mentioned above, Preferably it is 0.1 mass% or more, and is 10 mass% or less normally, Preferably it is 1 mass% or less. When the content is in this range, film formation becomes easier and the storage stability of the composition tends to be improved.

本発明に係る半導体層形成用組成物はさらに、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物、本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物、及び溶媒以外の物質を含んでいてもよい。例えば本発明に係る半導体層形成用組成物は、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物又は本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物に加えて、n型半導体材料を含有していてもよい。n型半導体材料としては特に限定されず、例えばフラーレン化合物等でありうる。   The composition for forming a semiconductor layer according to the present invention may further contain a substance other than the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention, the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention, and the solvent. For example, the composition for forming a semiconductor layer according to the present invention may contain an n-type semiconductor material in addition to the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention or the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention. The n-type semiconductor material is not particularly limited and may be, for example, a fullerene compound.

本発明に係る半導体層形成用組成物は、溶液状態における保存安定性が良好でありうる。保存安定性が良好であるとは、組成物を調製後25℃にて静置した場合に、通常1日経過後、好ましくは2日経過後、さらに好ましくは7日経過後、特に好ましくは20日経過後に、固体が析出しないことをいう。特に、本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物は、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物よりも分子間相互作用が弱いものと考えられる。従って、本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物を含有する半導体層形成用組成物は、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する組成物よりも保存安定性が高いものと考えられる。   The composition for forming a semiconductor layer according to the present invention may have good storage stability in a solution state. When the composition is allowed to stand at 25 ° C. after preparation, it is usually after 1 day, preferably after 2 days, more preferably after 7 days, and particularly preferably after 20 days. This means that no solid precipitates. In particular, the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention is considered to have a weaker intermolecular interaction than the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention. Therefore, the composition for forming a semiconductor layer containing the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention is considered to have higher storage stability than the composition containing the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention.

本発明に係る半導体層形成用組成物を用いた、電子デバイスの半導体層の形成は、例えば以下のように行うことができる。すなわち、基材上に本発明に係る半導体層形成用組成物を塗布成膜する工程を含む方法により、半導体層を形成することができる。本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物を含有する半導体層形成用組成物を用いる場合には、半導体層形成用組成物を基材上に塗布することにより半導体層形成用組成物の層を形成し、加熱変換反応を行うことにより、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する半導体層を形成することができる。   Formation of the semiconductor layer of an electronic device using the composition for forming a semiconductor layer according to the present invention can be performed, for example, as follows. That is, a semiconductor layer can be formed by a method including a step of coating and forming the semiconductor layer forming composition according to the present invention on a substrate. When the composition for forming a semiconductor layer containing the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention is used, a layer of the composition for forming a semiconductor layer is formed by applying the composition for forming a semiconductor layer on a substrate. Then, a semiconductor layer containing the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention can be formed by performing a heat conversion reaction.

<3.電子デバイス>
次に、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を用いた電子デバイス(以下、本発明に係る電子デバイスと呼ぶ)について説明する。本発明に係る電子デバイスは、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を半導体材料として含み、より具体的には、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する半導体層を備える。
<3. Electronic device>
Next, an electronic device using the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention (hereinafter referred to as an electronic device according to the present invention) will be described. The electronic device according to the present invention includes the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention as a semiconductor material, and more specifically includes a semiconductor layer containing the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention.

本明細書において電子デバイスとは、2個以上の電極を有し、その電極間に流れる電流や生じる電圧を、電気、光、磁気又は化学物質等により制御するデバイス、あるいは、印加した電圧や電流により、光や電場、磁場を発生させる装置である。例えば、電圧や電流の印加により電流や電圧を制御する素子、磁場の印加による電圧や電流を制御する素子、化学物質を作用させて電圧や電流を制御する素子が挙げられる。この制御としては、整流、スイッチング、増幅、又は発振等が挙げられる。   In this specification, an electronic device is a device that has two or more electrodes, the current flowing between the electrodes and the generated voltage are controlled by electricity, light, magnetism, or a chemical substance, or the applied voltage or current. This is a device that generates light, electric field, and magnetic field. For example, there are an element that controls current and voltage by applying voltage and current, an element that controls voltage and current by applying a magnetic field, and an element that controls voltage and current by applying a chemical substance. Examples of this control include rectification, switching, amplification, and oscillation.

電子デバイスの例としては、抵抗器、整流器(ダイオード)、スイッチング素子(トランジスタ、サイリスタ)、増幅素子(トランジスタ)、メモリー素子、化学センサー等、又はこれらの素子を組み合わせ集積化したデバイスが挙げられる。また、光により起電力を生じる光電変換素子若しくは太陽電池、又は光電流を生じるフォトダイオード、フォトトランジスタ等の光素子も挙げることができる。   Examples of the electronic device include a resistor, a rectifier (diode), a switching element (transistor, thyristor), an amplifying element (transistor), a memory element, a chemical sensor, etc., or a device in which these elements are combined and integrated. Further, a photoelectric conversion element or a solar cell that generates an electromotive force by light, or an optical element such as a photodiode or a phototransistor that generates a photocurrent can be used.

電子デバイスのより具体的な例は、S.M.Sze著、Physics of Semiconductor Devices、2nd Edition(Wiley Interscience 1981)に記載されているものを挙げることができる。   More specific examples of electronic devices are described in S.A. M.M. Examples include those described in Sze, Physics of Semiconductor Devices, 2nd Edition (Wiley Interscience 1981).

本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物は、これらの電子デバイスにおいて、有機半導体材料として用いることができる。すなわち、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する層を、電子デバイスの半導体層として用いることができる。   The monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention can be used as an organic semiconductor material in these electronic devices. That is, the layer containing the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention can be used as a semiconductor layer of an electronic device.

なかでも、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する半導体層は、電界効果トランジスタ素子、光電変換素子、太陽電池、又はエレクトロルミネッセンス素子において用いられることが好ましい。   Especially, it is preferable that the semiconductor layer containing the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound which concerns on this invention is used in a field effect transistor element, a photoelectric conversion element, a solar cell, or an electroluminescent element.

電子デバイスが備える、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する半導体層は、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物以外の有機半導体材料をさらに含有していてもよい。   The semiconductor layer containing the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention provided in the electronic device may further contain an organic semiconductor material other than the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention.

もっとも、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物は、電子デバイスにおいて有機半導体以外の用途で用いられてもよい。例えば、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物の膜を、電子デバイスの所望の位置に形成し、この膜を配線として用いたりコンデンサやFET中の絶縁層として用いたりすることもできる。この場合、分子構造の制御又はドーピング等により、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物の膜の導電率を制御することができる。   However, the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention may be used in applications other than organic semiconductors in electronic devices. For example, a monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound film according to the present invention can be formed at a desired position of an electronic device, and this film can be used as a wiring or as an insulating layer in a capacitor or FET. In this case, the conductivity of the mono-substituted tetrabenzoporphyrin compound film according to the present invention can be controlled by controlling the molecular structure or doping.

本明細書において「半導体」とは、固体状態におけるキャリア移動度の大きさによって定義される。キャリア移動度とは、周知であるように、電荷(ホール又は電子)がどれだけ速く(又は多く)移動するのかを示すものである。具体的には、本明細書における「半導体」は、室温におけるキャリア移動度が1.0x10−7cm/V・s以上、好ましくは1.0x10−6cm/V・s以上、より好ましくは1.0x10−5cm/V・s以上である。なお、キャリア移動度は、例えば電界効果トランジスタ素子のIV特性測定、又はタイムオブフライト法等により測定できる。 In this specification, “semiconductor” is defined by the magnitude of carrier mobility in a solid state. As is well known, the carrier mobility indicates how fast (or many) charges (holes or electrons) move. Specifically, the “semiconductor” in this specification has a carrier mobility at room temperature of 1.0 × 10 −7 cm 2 / V · s or more, preferably 1.0 × 10 −6 cm 2 / V · s or more, more preferably Is 1.0 × 10 −5 cm 2 / V · s or more. The carrier mobility can be measured by, for example, IV characteristic measurement of a field effect transistor element or time-of-flight method.

本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する半導体層は、室温におけるキャリア移動度が1.0x10−7cm/V・s以上、好ましくは1.0x10−6cm/V・s以上、さらに好ましくは1.0x10−5cm/V・s以上である。 The semiconductor layer containing the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention has a carrier mobility at room temperature of 1.0 × 10 −7 cm 2 / V · s or more, preferably 1.0 × 10 −6 cm 2 / V · s or more. More preferably, it is 1.0 × 10 −5 cm 2 / V · s or more.

本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する半導体層を備える電子デバイスは、例えば、上述のように本発明に係る半導体層形成用組成物を基材上に塗布する工程を含む方法により作製することができる。具体的にはまず、本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物を含有する半導体層形成用組成物を基材上に塗布することにより、本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物を含有する層を形成する。次に、本発明に係る一置換テトラビシクロポルフィリン化合物を本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物へと変換する。このようにして、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する半導体層を形成することができる。ここで、半導体層形成用組成物が塗布される基材には、他の層、又は電極等の他の構造が形成されていてもよい。   An electronic device including a semiconductor layer containing a monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention is produced by a method including a step of applying the semiconductor layer forming composition according to the present invention on a substrate as described above, for example. can do. Specifically, first, a layer containing a monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention is formed by applying a composition for forming a semiconductor layer containing the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention on a substrate. Form. Next, the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compound according to the present invention is converted into the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention. In this manner, a semiconductor layer containing the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention can be formed. Here, the substrate on which the composition for forming a semiconductor layer is applied may have other layers or other structures such as electrodes.

以下、電子デバイスの代表例として、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を用いた電界効果トランジスタ(FET)素子、光電変換素子、太陽電池、及び太陽電池モジュールについて説明する。   Hereinafter, as a typical example of an electronic device, a field effect transistor (FET) element, a photoelectric conversion element, a solar cell, and a solar cell module using the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention will be described.

<4. 電界効果トランジスタ(FET)素子>
以下に、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を用いた電界効果トランジスタ(FET)素子(以下、本発明に係るFET素子と呼ぶ)について詳細に説明する。本発明に係るFET素子は、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を半導体材料として含有する。
<4. Field Effect Transistor (FET) Device>
The field effect transistor (FET) element (hereinafter referred to as the FET element according to the present invention) using the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention will be described in detail below. The FET device according to the present invention contains the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention as a semiconductor material.

図4は、本発明に係るFET素子の構造の一例を模式的に示す図である。図4において、51が半導体層、52が絶縁体層、53及び54がソース電極及びドレイン電極、55がゲート電極、56が基材をそれぞれ示す。図4(A)〜(D)は、それぞれが本発明に係るFET素子の構造の一例を示す。以下、本発明に係るFETのこれらの実施例について説明する。   FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of the structure of the FET element according to the present invention. In FIG. 4, 51 is a semiconductor layer, 52 is an insulator layer, 53 and 54 are source and drain electrodes, 55 is a gate electrode, and 56 is a substrate. 4A to 4D each show an example of the structure of an FET element according to the present invention. Hereinafter, these examples of the FET according to the present invention will be described.

ソース電極及びドレイン電極53,54、並びにゲート電極55の各電極には、例えば、白金、金、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ナトリウム等の金属の他、In、SnO、ITO等の導電性の酸化物;ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン等の導電性高分子;塩酸、硫酸、スルホン酸等のブレンステッド酸、PF、AsF、FeCl等のルイス酸、ヨウ素等のハロゲン原子、ナトリウム、カリウム等の金属原子等のドーパントを上述のような導電性高分子に対して添加したもの;又は、カーボンブラックや金属粒子等が分散されている導電性の複合材料等の、導電性を有する材料が用いられる。 For example, platinum, gold, aluminum, chromium, nickel, copper, titanium, magnesium, calcium, barium, sodium, and other metals as well as In 2 are used for the source and drain electrodes 53 and 54 and the gate electrode 55. Conductive oxides such as O 3 , SnO 2 , ITO; conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene; Bronsted acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, sulfonic acid, PF 6 , AsF 6 , FeCl 3, etc. A dopant such as a Lewis acid, a halogen atom such as iodine, or a metal atom such as sodium or potassium added to the conductive polymer as described above; or a conductive material in which carbon black or metal particles are dispersed. A conductive material such as a conductive composite material is used.

また、絶縁体層52に用いられる材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリビニルフェノール、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリスルホン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のポリマー若しくはこれらの共重合体;二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン等の酸化物;窒化ケイ素等の窒化物;チタン酸ストロンチウムやチタン酸バリウム等の強誘電性酸化物;又は、これらの酸化物、窒化物、若しくは強誘電性酸化物等の粒子が分散されているポリマー等が挙げられる。   Examples of the material used for the insulator layer 52 include polymers such as polymethyl methacrylate, polystyrene, polyvinylphenol, polyimide, polycarbonate, polyester, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, polyurethane, polysulfone, epoxy resin, and phenol resin. These copolymers; oxides such as silicon dioxide, aluminum oxide and titanium oxide; nitrides such as silicon nitride; ferroelectric oxides such as strontium titanate and barium titanate; or these oxides and nitrides Or a polymer in which particles of a ferroelectric oxide or the like are dispersed.

一般に絶縁膜の静電容量が大きくなるほどゲート電圧を低電圧で駆動できることになるので、有利になる。このことは、誘電率の大きな絶縁材料を用いるか、絶縁体層の厚さを薄くする事で実現できる。絶縁体層は、塗布法(スピンコーティングやブレードコーティング)、蒸着法、スパッタリング法、スクリーン印刷やインクジェット等の印刷法、アルミにアルマイトを形成するように金属上に酸化膜を形成する方法等、材料特性に合わせた方法で作製することができる。   In general, the larger the capacitance of the insulating film, the more advantageous is that the gate voltage can be driven at a lower voltage. This can be realized by using an insulating material having a large dielectric constant or by reducing the thickness of the insulator layer. Insulator layers are materials such as coating methods (spin coating and blade coating), vapor deposition methods, sputtering methods, printing methods such as screen printing and inkjet, and a method of forming an oxide film on a metal so as to form alumite on aluminum. It can be manufactured by a method according to characteristics.

本発明に係るFET素子は、通常基材56を有し、上述の構造51〜56は基材56上に作製される。基材の材料は、本発明の効果を著しく損なわない限り特に限定されない。基材の材料の好適な例としては、石英、ガラス、サファイア又はチタニア等の無機材料、又はフレキシブル基材が挙げられる。フレキシブル基材とは曲率半径が通常、0.1mm以上であり、10000mm以下の基材である。なお、フレキシブルな電子デバイスを製造する場合は、屈曲性と支持体としての特性を両立するために、曲率半径が0.3mm以上であることが好ましく、1mm以上であることがさらに好ましく、一方で、3000mm以下であることが好ましく、1000mm以下であることがさらに好ましい。なお、曲率半径は、ひずみや割れ等の破壊が現れないところまで曲げた基材を、共焦点顕微鏡(例えば、キーエンス社製形状測定レーザマイクロスコープVK−X200)で求めることができる。フレキシブル基材の具体例としては、限定されるわけではないが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂フィルム、塩化ビニル、ポリエチレン等のポリオレフィン;セルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリノルボルネン、エポキシ樹脂等の有機材料;紙又は合成紙等の紙材料;ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属に、絶縁性を付与するために表面をコート又はラミネートしたもの等の複合材料等が挙げられる。   The FET element according to the present invention usually has a base material 56, and the above-described structures 51 to 56 are produced on the base material 56. The material of the substrate is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Preferable examples of the base material include inorganic materials such as quartz, glass, sapphire, and titania, and flexible base materials. A flexible base material is a base material whose curvature radius is usually 0.1 mm or more and 10000 mm or less. In the case of producing a flexible electronic device, the radius of curvature is preferably 0.3 mm or more, more preferably 1 mm or more, in order to achieve both flexibility and characteristics as a support. It is preferably 3000 mm or less, and more preferably 1000 mm or less. The radius of curvature can be obtained with a confocal microscope (for example, a shape measurement laser microscope VK-X200 manufactured by Keyence Co., Ltd.) obtained by bending a base material that has been bent to a point where no damage such as distortion or cracking appears. Specific examples of the flexible substrate include, but are not limited to, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyimide, nylon, polystyrene, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol copolymer, fluororesin film, vinyl chloride. Polyolefins such as polyethylene; organic materials such as cellulose, polyvinylidene chloride, aramid, polyphenylene sulfide, polyurethane, polycarbonate, polyarylate, polynorbornene, and epoxy resin; paper materials such as paper or synthetic paper; stainless steel, titanium, aluminum, etc. Examples thereof include composite materials such as those obtained by coating or laminating the surface of a metal to impart insulating properties.

さらに、基材に処理を施すことにより、FET素子の特性を向上させることができる。その理由は、基板の親水性/疎水性を調整することにより、成膜される半導体層の膜質を向上できること、特に基材と半導体層との界面部分の特性を改良できることであるものと推定される。このような基材の処理としては、ヘキサメチルジシラザン、シクロヘキセン、オクタデシルトリクロロシラン等を用いた疎水化処理;塩酸、硫酸、酢酸等の酸を用いた酸処理;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、アンモニア等を用いたアルカリ処理;オゾン処理;フッ素化処理;酸素、アルゴン等を用いたプラズマ処理;ラングミュアブロジェット膜の形成処理;又は、その他の絶縁体若しくは半導体の薄膜の形成処理、等が挙げられる。   Furthermore, the characteristics of the FET element can be improved by processing the substrate. The reason is presumed that by adjusting the hydrophilicity / hydrophobicity of the substrate, the film quality of the semiconductor layer to be formed can be improved, and in particular, the characteristics of the interface portion between the substrate and the semiconductor layer can be improved. The Such substrate treatment includes hydrophobization treatment using hexamethyldisilazane, cyclohexene, octadecyltrichlorosilane, etc .; acid treatment using acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, acetic acid; sodium hydroxide, potassium hydroxide, Alkaline treatment using calcium hydroxide, ammonia, etc .; ozone treatment; fluorination treatment; plasma treatment using oxygen, argon, etc .; Langmuir Blodget film formation treatment; or other insulator or semiconductor thin film formation treatment , Etc.

半導体層51は、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する層である。半導体層51は、基材上に直接又は他の層を介して膜状に形成されている。もっとも半導体層51は、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物以外に、他の化合物(他の有機半導体等)を含有していてもよい。また半導体層51は、異なる材料を含み又は異なる成分を有する複数の層を備える積層構造を有していてもよい。   The semiconductor layer 51 is a layer containing the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention. The semiconductor layer 51 is formed in a film shape directly on the base material or via another layer. But the semiconductor layer 51 may contain other compounds (other organic semiconductors, etc.) in addition to the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention. The semiconductor layer 51 may have a stacked structure including a plurality of layers that include different materials or have different components.

半導体層51の膜厚に制限は無く、例えば横型の電界効果トランジスタ素子の場合、所定の膜厚以上であれば素子の特性は半導体層51の膜厚には依存しない。ただし、膜厚が厚くなりすぎると漏れ電流が増加してくることが多いため、半導体層の膜厚は、通常1nm以上、好ましくは10nm以上であり、コストの観点からは通常10μm以下、好ましくは500nm以下である。   The film thickness of the semiconductor layer 51 is not limited. For example, in the case of a horizontal field effect transistor element, the element characteristics do not depend on the film thickness of the semiconductor layer 51 as long as the film thickness is equal to or greater than a predetermined film thickness. However, since the leakage current often increases when the film thickness becomes too thick, the film thickness of the semiconductor layer is usually 1 nm or more, preferably 10 nm or more. From the viewpoint of cost, it is usually 10 μm or less, preferably 500 nm or less.

また、半導体層51は基材上に形成された均一な膜である必要はない。例えば、基材56又は基材56上の他の要素に付着した付着物として、半導体層51が構成されていてもよい。このような半導体層51は、本発明に係る半導体層形成用組成物を液滴として基材56又は基材56上の他の要素に付着させることにより、形成することができる。この場合付着物の厚さは、上記の範囲内であることが好ましい。   Moreover, the semiconductor layer 51 does not need to be a uniform film formed on the substrate. For example, the semiconductor layer 51 may be configured as a deposit attached to the substrate 56 or other elements on the substrate 56. Such a semiconductor layer 51 can be formed by attaching the composition for forming a semiconductor layer according to the present invention as droplets to the substrate 56 or other elements on the substrate 56. In this case, the thickness of the deposit is preferably within the above range.

本発明に係るFET素子は、従来の方法に従って製造することができる。例えば、基材56上に、ゲート電極55、絶縁体層52、半導体層51、ソース電極及びドレイン電極53,54を順次形成することにより、本発明に係るFET素子を製造することができる。半導体層51は、上述のように、本発明に係る半導体層形成用組成物を塗布成膜し、必要に応じて変換反応を行うことによって形成することができる。   The FET device according to the present invention can be manufactured according to a conventional method. For example, the FET element according to the present invention can be manufactured by sequentially forming the gate electrode 55, the insulator layer 52, the semiconductor layer 51, the source and drain electrodes 53 and 54 on the base material 56. As described above, the semiconductor layer 51 can be formed by coating the film forming composition according to the present invention and performing a conversion reaction as necessary.

<5. 光電変換素子>
以下に、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を用いた光電変換素子(以下、本発明に係る光電変換素子と呼ぶ)について詳細に説明する。本発明に係る光電変換素子は、少なくとも1対の電極と、電極間に配置された活性層とを有する。そして、活性層は、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する。
<5. Photoelectric conversion element>
Hereinafter, a photoelectric conversion element using the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention (hereinafter referred to as a photoelectric conversion element according to the present invention) will be described in detail. The photoelectric conversion element according to the present invention has at least one pair of electrodes and an active layer disposed between the electrodes. The active layer contains the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention.

以下、図1を用いて、本発明の一実施形態に係る光電変換素子について説明する。図1に示すように、本実施形態に係る光電変換素子107は、基材106、アノード101、正孔取り出し層102、活性層103(p型半導体材料とn型半導体材料とを含有する層)、電子取り出し層104、及びカソード105が順次形成された層構造を有する。なお、本実施形態に係る光電変換素子は、図1に示される構成に限定されるわけではない。例えば、基材106、カソード105、電子取り出し層104、活性層103、正孔取り出し層102、及びアノード101が順次形成された構成を有していてもよい。また、正孔取り出し層102及び電子取り出し層104は光電変換素子にとって必須ではなく、光電変換素子は正孔取り出し層102と電子取り出し層104との少なくとも一方を有さなくてもよい。以下、光電変換素子107を構成する各構成について詳細に説明する。   Hereinafter, a photoelectric conversion element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, a photoelectric conversion element 107 according to this embodiment includes a base 106, an anode 101, a hole extraction layer 102, and an active layer 103 (a layer containing a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material). , An electron extraction layer 104 and a cathode 105 are sequentially formed. The photoelectric conversion element according to this embodiment is not limited to the configuration shown in FIG. For example, the substrate 106, the cathode 105, the electron extraction layer 104, the active layer 103, the hole extraction layer 102, and the anode 101 may be sequentially formed. The hole extraction layer 102 and the electron extraction layer 104 are not essential for the photoelectric conversion element, and the photoelectric conversion element may not include at least one of the hole extraction layer 102 and the electron extraction layer 104. Hereinafter, each structure which comprises the photoelectric conversion element 107 is demonstrated in detail.

<5.1 活性層>
活性層103は光電変換が行われる層を指し、通常、p型半導体化合物とn型半導体化合物とを含有する。p型半導体化合物とは、p型半導体材料として働く化合物であり、n型半導体化合物とは、n型半導体材料として働く化合物である。光電変換素子107が光を受けると、光が活性層103に吸収され、p型半導体化合物とn型半導体化合物との界面で電気が発生し、発生した電気がアノード101及びカソード105から取り出される。
<5.1 Active layer>
The active layer 103 refers to a layer in which photoelectric conversion is performed, and usually contains a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound. The p-type semiconductor compound is a compound that works as a p-type semiconductor material, and the n-type semiconductor compound is a compound that works as an n-type semiconductor material. When the photoelectric conversion element 107 receives light, the light is absorbed by the active layer 103, electricity is generated at the interface between the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound, and the generated electricity is extracted from the anode 101 and the cathode 105.

活性層103の材料としては無機化合物と有機化合物とのいずれを用いてもよいが、活性層103は簡易な塗布プロセスにより形成しうることが好ましい。この点で、活性層103は有機化合物からなる有機活性層であることが好ましい。以下では、活性層103が有機活性層であるものとして説明する。本発明における活性層103は、p型半導体材料として、有機化合物である本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する。   As the material of the active layer 103, either an inorganic compound or an organic compound may be used, but it is preferable that the active layer 103 can be formed by a simple coating process. In this respect, the active layer 103 is preferably an organic active layer made of an organic compound. In the following description, it is assumed that the active layer 103 is an organic active layer. The active layer 103 in the present invention contains a monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention which is an organic compound as a p-type semiconductor material.

活性層103の層構成としては、p型半導体化合物層(p層)とn型半導体化合物層(n層)とが積層された薄膜積層型、p型半導体化合物とn型半導体化合物とが混合した層(i層)を有するバルクヘテロ接合型等が挙げられる。また、p型半導体化合物とn型半導体化合物とが混合した層と、p型半導体化合物層とn型半導体化合物層との少なくとも一方が積層されていてもよい。このような構造としては、p層、i層、及びn層が積層された構造(pin積層型)、p層とi層とが積層された構造、並びにi層とn層とが積層された構造が挙げられる。   As the layer structure of the active layer 103, a thin film stacked type in which a p-type semiconductor compound layer (p layer) and an n-type semiconductor compound layer (n layer) are stacked, a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound are mixed. Examples include a bulk heterojunction type having a layer (i layer). In addition, a layer in which a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound are mixed, and at least one of a p-type semiconductor compound layer and an n-type semiconductor compound layer may be stacked. As such a structure, a structure in which a p layer, an i layer, and an n layer are laminated (pin lamination type), a structure in which a p layer and an i layer are laminated, and an i layer and an n layer are laminated. Structure is mentioned.

活性層103の膜厚は特に限定されないが、10nm以上1000nm以下であることが好ましく、50nm以上200nm以下であることがさらに好ましい。活性層の厚さが10nm以上であることで層の均一性が保たれるため、短絡を起こしにくくなる。また、活性層の厚さが1000nm以下であることにより、内部抵抗を小さくすることができ、さらに電極間の距離が近くなるために電荷の拡散を良好にすることができる。   The thickness of the active layer 103 is not particularly limited, but is preferably 10 nm or more and 1000 nm or less, and more preferably 50 nm or more and 200 nm or less. Since the uniformity of the layer is maintained when the thickness of the active layer is 10 nm or more, it is difficult to cause a short circuit. In addition, when the thickness of the active layer is 1000 nm or less, the internal resistance can be reduced, and further, the distance between the electrodes is reduced, so that the charge diffusion can be improved.

p型半導体化合物層、i層、及びn型半導体化合物層の各層の厚みにも特段の制限はないが、通常3nm以上であり、10nm以上であることが好ましく、また、通常200nm以下であり、100nm以下とすることが好ましい。各層の厚みを上記の範囲にすることで、均一性及び透過率が高く、直列抵抗の低い膜を得ることができる。   The thickness of each of the p-type semiconductor compound layer, the i-layer, and the n-type semiconductor compound layer is not particularly limited, but is usually 3 nm or more, preferably 10 nm or more, and usually 200 nm or less, The thickness is preferably 100 nm or less. By setting the thickness of each layer in the above range, a film having high uniformity and transmittance and low series resistance can be obtained.

以下に、p型半導体化合物層及びi層を構成するp型半導体化合物、並びにn型半導体化合物層及びi層を構成するn型半導体化合物について説明する。   The p-type semiconductor compound constituting the p-type semiconductor compound layer and the i layer, and the n-type semiconductor compound constituting the n-type semiconductor compound layer and the i layer will be described below.

<5.1.1 p型半導体化合物>
p型半導体化合物としては、少なくとも、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物が用いられる。すなわち、p型半導体化合物層とi層との少なくとも一方は、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する。もっとも、p型半導体化合物層とi層との少なくとも一方が、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物以外のp型半導体化合物を含有していてもよい。
<5.1.1 p-type semiconductor compound>
As the p-type semiconductor compound, at least the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention is used. That is, at least one of the p-type semiconductor compound layer and the i layer contains the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention. However, at least one of the p-type semiconductor compound layer and the i-layer may contain a p-type semiconductor compound other than the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention.

<5.1.2 n型半導体化合物>
n型半導体化合物としては、特に限定されないが、例えば、フラーレン化合物、8−ヒドロキシキノリンアルミニウムに代表されるキノリノール誘導体金属錯体、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、ターピリジン金属錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体、ペリノン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、アルダジン誘導体、ビススチリル誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、キノキサリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、ビピリジン誘導体、アントラセン、ピレン、ナフタセン、ペンタセン等の縮合多環芳香族の全フッ化物、単層カーボンナノチューブ、ポリキノリン、ポリピリジン、ポリアニリン、ポリ(ベンゾビスイミダゾベンゾフェナントロリン)、ホウ素ポリマーはシアノ置換されたポリフェニレンビニレン等が挙げられる。n型半導体化合物として、一種類の化合物を用いてもよいし、二種類以上の化合物を用いてもよい。
<5.1.2 n-type semiconductor compound>
The n-type semiconductor compound is not particularly limited. For example, a fullerene compound, a quinolinol derivative metal complex represented by 8-hydroxyquinoline aluminum, a condensed ring tetracarboxylic acid diimide such as naphthalenetetracarboxylic acid diimide, and perylenetetracarboxylic acid diimide. Terpyridine metal complex, tropolone metal complex, flavonol metal complex, perinone derivative, benzimidazole derivative, benzoxazole derivative, benzthiazole derivative, oxadiazole derivative, thiadiazole derivative, triazole derivative, aldazine derivative, bisstyryl derivative, pyrazine derivative, phenanthroline Derivatives, quinoxaline derivatives, benzoquinoline derivatives, bipyridine derivatives, anthracene, pyrene, naphthacene, pentacene, etc. Aromatic total fluoride, single-walled carbon nanotubes, polyquinoline, polypyridine, polyaniline, poly (benzo-bis-imidazo benzo phenanthroline), boron polymers include polyphenylene vinylene or the like which is cyano substituted. As the n-type semiconductor compound, one type of compound may be used, or two or more types of compounds may be used.

なお、上記のn型半導体化合物の中でも、特に、フラーレン化合物を用いることが性能の点で好ましく、より好ましくは、C60フラーレン化合物又はC70フラーレン化合物である。その中でも特に好ましくは、互いに異なっていてもよい炭素数1以上50以下の有機基を2個以上有するC60フラーレン化合物又はC70フラーレン化合物である。また、有機基同士は連結して環を形成していてもよい。 Among the above n-type semiconductor compounds, in particular, the use of fullerene compounds is preferable from the viewpoint of performance, and C 60 fullerene compounds or C 70 fullerene compounds are more preferable. Among them, a C 60 fullerene compound or a C 70 fullerene compound having two or more organic groups having 1 to 50 carbon atoms which may be different from each other is particularly preferable. Moreover, the organic groups may be connected to form a ring.

互いに異なっていてもよい炭素数1以上50以下の有機基を2個以上有するC60フラーレン誘導体の具体例としては、ケイ素原子に芳香族基が結合しているシリルアルキル基を有機基として有するフラーレンが挙げられる。また、2個以上の有機基が連結して環を形成している場合の具体例としては、形成された環がインデン類であるフラーレン、形成された環がキノジメタン類であるフラーレン、PC61BM、PC71BM等の形成された環が3員環であるフラーレン、等が挙げられる。好ましいフラーレン化合物の具体的構造としては、以下のようなものが挙げられる。 Specific examples of the C 60 fullerene derivative having two or more organic groups having 1 to 50 carbon atoms which may be different from each other include fullerene having a silylalkyl group in which an aromatic group is bonded to a silicon atom as an organic group. Is mentioned. Further, specific examples in the case where two or more organic groups are linked to form a ring include fullerene in which the formed ring is indene, fullerene in which the formed ring is quinodimethane, PC 61 BM , PC 71 BM and the like formed fullerene in which the formed ring is a 3-membered ring. Specific examples of preferred fullerene compounds include the following.

Figure 2014160805
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<5.1.3 活性層の形成方法>
次に、活性層の各層の形成方法について説明する。活性層の各層の形成方法に特段の制限はないが、スピンコート法、インクジェット法、ドクターブレード法、又はドロップキャスティング法等の湿式塗布法等を用いて、半導体化合物を含有する塗布液を塗布することにより各層を形成することが好ましい。
<5.1.3 Formation Method of Active Layer>
Next, a method for forming each layer of the active layer will be described. Although there is no particular limitation on the method of forming each layer of the active layer, a coating solution containing a semiconductor compound is applied using a wet coating method such as a spin coating method, an inkjet method, a doctor blade method, or a drop casting method. It is preferable to form each layer.

塗布液の溶媒の種類としては、半導体化合物を均一に溶解できるものであれば特に限定されないが、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、ノナン、デカン等の脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン、クロロベンゼン、オルトジクロロベンゼン等の芳香族炭化水素類;メタノール、エタノール、プロパノール等の低級アルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル等のエステル類;クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン等のハロゲン炭化水素類;エチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル類;又は、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類等から選択することができる。   The solvent of the coating solution is not particularly limited as long as it can uniformly dissolve the semiconductor compound. For example, aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, isooctane, nonane, decane; toluene, xylene, Aromatic hydrocarbons such as chlorobenzene and orthodichlorobenzene; lower alcohols such as methanol, ethanol and propanol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone and cyclohexanone; esters such as ethyl acetate, butyl acetate and methyl lactate Halogenated hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene; ethers such as ethyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane; or dimethylformamide, dimethylacetamide It can be selected from the amides.

特に、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有するp型半導体化合物層は、上記の通り、本発明に係る半導体層形成用組成物を塗布成膜する工程を含む方法によって、形成することができる。もっとも、p型半導体化合物層の形成方法がこの方法に限定されるわけではない。   In particular, the p-type semiconductor compound layer containing the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention is formed by a method including the step of coating and forming the semiconductor layer forming composition according to the present invention as described above. Can do. However, the method for forming the p-type semiconductor compound layer is not limited to this method.

また、本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有するi層は、n型半導体化合物をさらに含有する、本発明に係る半導体層形成用組成物を塗布成膜する工程を含む方法によって、形成することができる。もっとも、i層の形成方法がこの方法に限定されるわけではない。   Further, the i layer containing the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention is formed by a method including a step of coating and forming the semiconductor layer forming composition according to the present invention, which further contains an n-type semiconductor compound. can do. However, the method for forming the i layer is not limited to this method.

<5.2 基材>
光電変換素子107は、通常は支持体となる基材106を有する。すなわち、基材上に、アノード101、カソード105と、活性層103とが形成される。もっとも、本発明に係る光電変換素子は基材106を有さなくてもよい。
<5.2 Substrate>
The photoelectric conversion element 107 has a base material 106 that usually serves as a support. That is, the anode 101, the cathode 105, and the active layer 103 are formed on the base material. But the photoelectric conversion element which concerns on this invention does not need to have the base material 106. FIG.

基材106の材料は、本発明の効果を著しく損なわない限り特に限定されない。基材106の材料の好適な例としては、石英、ガラス、サファイア、チタニア等の無機材料、又はフレキシブル基材が挙げられる。フレキシブル基材の具体例としては、限定されるわけではないが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂フィルム、塩化ビニル、ポリエチレン等のポリオレフィン;セルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリノルボルネン、エポキシ樹脂等の有機材料;紙又は合成紙等の紙材料;ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属に、絶縁性を付与するために表面をコート又はラミネートしたもの等の複合材料等が挙げられる。   The material of the substrate 106 is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Preferable examples of the material of the substrate 106 include inorganic materials such as quartz, glass, sapphire, and titania, and flexible substrates. Specific examples of the flexible substrate include, but are not limited to, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyimide, nylon, polystyrene, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol copolymer, fluororesin film, vinyl chloride. Polyolefins such as polyethylene; organic materials such as cellulose, polyvinylidene chloride, aramid, polyphenylene sulfide, polyurethane, polycarbonate, polyarylate, polynorbornene, epoxy resin; paper materials such as paper or synthetic paper; stainless steel, titanium, aluminum, etc. Examples thereof include composite materials such as those obtained by coating or laminating the surface of a metal to impart insulating properties.

ガラスとしてはソーダガラス、青板ガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。ガラスからの溶出イオンが少ない点で、これらの中でも無アルカリガラスが好ましい。   Examples of the glass include soda glass, blue plate glass, and non-alkali glass. Among these, alkali-free glass is preferable in that there are few eluted ions from the glass.

基材106の形状に制限はなく、例えば、板状、フィルム状又はシート状等のものを用いることができる。また、基材106の膜厚に制限はないが、通常5μm以上、好ましくは20μm以上であり、一方、通常20mm以下、好ましくは10mm以下である。基材106の膜厚が5μm以上であることは、光電変換素子の強度が不足する可能性が低くなるために好ましい。基材106の膜厚が20mm以下であることは、コストが抑えられ、かつ重量が重くならないために好ましい。基材106の材料がガラスである場合の膜厚は、通常0.01mm以上、好ましくは0.1mm以上であり、一方、通常10mm以下、好ましくは5mm以下である。ガラス基材106の膜厚が0.01mm以上であることは、機械的強度が増加し、割れにくくなるために、好ましい。また、ガラス基材106の膜厚が5mm以下であることは、重量が重くならないために好ましい。   There is no restriction | limiting in the shape of the base material 106, For example, things, such as plate shape, a film form, or a sheet form, can be used. Moreover, although there is no restriction | limiting in the film thickness of the base material 106, Usually, it is 5 micrometers or more, Preferably it is 20 micrometers or more, On the other hand, it is 20 mm or less normally, Preferably it is 10 mm or less. The film thickness of the substrate 106 is preferably 5 μm or more because the possibility that the strength of the photoelectric conversion element is insufficient is reduced. It is preferable that the thickness of the substrate 106 is 20 mm or less because the cost is suppressed and the weight does not increase. When the material of the substrate 106 is glass, the film thickness is usually 0.01 mm or more, preferably 0.1 mm or more, and is usually 10 mm or less, preferably 5 mm or less. It is preferable that the glass substrate 106 has a film thickness of 0.01 mm or more because mechanical strength increases and it is difficult to break. Moreover, it is preferable that the film thickness of the glass substrate 106 is 5 mm or less because the weight does not increase.

<5.3 電子取り出し層>
電子取り出し層104は、活性層103で発生した電子をカソード105から円滑に取り出すことを可能とする役割を有する。なお、上記の通り、電子取り出し層104は、光電変換素子に必須の構成ではない。光電変換素子107が電子取り出し層104を有する場合は、図1に示されるように、電子取り出し層104は、カソード105と活性層103との間に配置される。
<5.3 Electron extraction layer>
The electron extraction layer 104 has a role that enables electrons generated in the active layer 103 to be smoothly extracted from the cathode 105. As described above, the electron extraction layer 104 is not an essential component for the photoelectric conversion element. When the photoelectric conversion element 107 includes the electron extraction layer 104, the electron extraction layer 104 is disposed between the cathode 105 and the active layer 103 as illustrated in FIG. 1.

電子取り出し層104に使用できる材料は、活性層103からカソード105への電子の取り出し効率を向上させることが可能な材料であれば、特に制限はなく、無機化合物であっても有機化合物であってもよい。   The material that can be used for the electron extraction layer 104 is not particularly limited as long as it can improve the efficiency of extracting electrons from the active layer 103 to the cathode 105, and may be an inorganic compound or an organic compound. Also good.

無機化合物の材料としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム等のアルカリ金属塩;マグネシウム、カルシウム、バリウム等のアルカリ土類金属若しくはその塩;又は、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化インジウム等のn型半導体特性を有する金属酸化物が挙げられる。   Examples of the inorganic compound material include alkali metal salts such as lithium, sodium, potassium and cesium; alkaline earth metals such as magnesium, calcium and barium or salts thereof; or zinc oxide, titanium oxide, aluminum oxide and indium oxide. Examples include metal oxides having n-type semiconductor characteristics.

アルカリ金属塩として好ましくは、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム等のフッ化アルカリ金属塩である。アルカリ土類金属又はその塩として好ましくは、カルシウム又はバリウムである。n型半導体特性を有する金属酸化物として好ましくは、酸化亜鉛、酸化チタン又は酸化インジウムであり、特に好ましくは酸化亜鉛である。   Preferred alkali metal salts are alkali metal fluoride salts such as lithium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, and cesium fluoride. The alkaline earth metal or salt thereof is preferably calcium or barium. The metal oxide having n-type semiconductor characteristics is preferably zinc oxide, titanium oxide, or indium oxide, and particularly preferably zinc oxide.

有機化合物の材料としては、バソキュプロイン(BCP)、バソフェナントレン(Bphen)、(8−ヒドロキシキノリナト)アルミニウム(Alq3)、ホウ素化合物、オキサジアゾール化合物、ベンゾイミダゾール化合物、ナフタレンテトラカルボン酸無水物(NTCDA)、ペリレンテトラカルボン酸無水物(PTCDA)、又はホスフィンオキシド化合物若しくはホスフィンスルフィド化合物等の周期表第16族元素とリン原子との間の二重結合を有するホスフィン化合物が挙げられる。   Examples of the organic compound material include bathocuproin (BCP), bathophenanthrene (Bphen), (8-hydroxyquinolinato) aluminum (Alq3), boron compound, oxadiazole compound, benzimidazole compound, naphthalenetetracarboxylic anhydride (NTCDA). ), Perylenetetracarboxylic anhydride (PTCDA), or a phosphine compound having a double bond between a phosphorus group atom and a Group 16 element of the periodic table such as a phosphine oxide compound or a phosphine sulfide compound.

その中でも好ましくは、ホスフィンオキシド化合物又はホスフィンスルフィド化合物である。さらに好ましくは、アリール基で置換されたホスフィンオキシド化合物又はアリール基で置換されたホスフィンスルフィド化合物であり、特に好ましくは、トリアリールホスフィンオキシド化合物、トリアリールホスフィンスルフィド化合物、ジアリールホスフィンオキシドユニットを2つ以上有する芳香族炭化水素化合物、ジアリールホスフィンスルフィドユニットを2つ以上有する芳香族炭化水素化合物、フッ素原子若しくはパーフルオロアルキル基で置換されたトリアリールホスフィンオキシド化合物、又はジアリールホスフィンオキシドユニットを2つ以上有する芳香族炭化水素化合物である。   Among these, a phosphine oxide compound or a phosphine sulfide compound is preferable. More preferred is a phosphine oxide compound substituted with an aryl group or a phosphine sulfide compound substituted with an aryl group, and particularly preferred are two or more triarylphosphine oxide compounds, triarylphosphine sulfide compounds and diarylphosphine oxide units. Aromatic hydrocarbon compound having two or more diarylphosphine sulfide units, triarylphosphine oxide compound substituted with fluorine atom or perfluoroalkyl group, or aromatic having two or more diarylphosphine oxide units Group hydrocarbon compound.

また、これらの有機化合物の材料に対してさらにアルカリ金属又はアルカリ土類金属をドープしてもよい。   Moreover, you may dope alkali metal or alkaline-earth metal further with respect to the material of these organic compounds.

電子取り出し層104の膜厚に特段の制限はないが、通常0.01nm以上、好ましくは0.1nm以上である。一方、通常200nm以下、好ましくは100nm以下である。電子取り出し層104の膜厚をこの範囲にすることで、電子が取り出し易くなり、光電変換効率が向上する。   Although there is no special restriction | limiting in the film thickness of the electron extraction layer 104, Usually, 0.01 nm or more, Preferably it is 0.1 nm or more. On the other hand, it is usually 200 nm or less, preferably 100 nm or less. By setting the film thickness of the electron extraction layer 104 in this range, electrons can be easily extracted and the photoelectric conversion efficiency is improved.

電子取り出し層104の形成方法に制限はなく、例えば、昇華性を有する材料を用いる場合は真空蒸着法等により形成することができる。また、溶媒に可溶な材料を用いる場合は、スピンコート法やインクジェット法等の湿式塗布法等により形成することができる。   There is no limitation on the method for forming the electron extraction layer 104. For example, when a material having sublimation property is used, the electron extraction layer 104 can be formed by a vacuum evaporation method or the like. Further, when a material soluble in a solvent is used, it can be formed by a wet coating method such as a spin coating method or an ink jet method.

<5.4 正孔取り出し層>
正孔取り出し層102は、活性層103で発生した正孔(ホール)をアノード101で円滑に取り出すことを可能とする役割を有する。なお、正孔取り出し層102も電子取り出し層104と同様に、光電変換素子107に必須の構成ではない。光電変換素子107が正孔取り出し層102を有する場合は、図1に示されるように、正孔取り出し層102は、アノード101と活性層103との間に配置される。
<5.4 Hole Extraction Layer>
The hole extraction layer 102 has a role that allows holes generated in the active layer 103 to be smoothly extracted by the anode 101. Note that the hole extraction layer 102 is not an essential component for the photoelectric conversion element 107 as is the case with the electron extraction layer 104. When the photoelectric conversion element 107 includes the hole extraction layer 102, the hole extraction layer 102 is disposed between the anode 101 and the active layer 103 as illustrated in FIG. 1.

正孔取り出し層102の材料は、活性層103からアノード101への正孔の取り出し効率を向上させることが可能な材料であれば特に制限はない。好適な材料の例としては、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、トリフェニレンジアミン、ポリアニリン等に、スルホン酸、及びヨウ素、等がドーピングされた導電性ポリマー;スルホニル基を置換基として有するポリチオフェン誘導体;アリールアミン等の導電性有機化合物;ナフィオン;又は、酸化銅、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン等の金属酸化物等が挙げられる。   The material of the hole extraction layer 102 is not particularly limited as long as it can improve the efficiency of extracting holes from the active layer 103 to the anode 101. Examples of suitable materials include: conductive polymers in which polythiophene, polypyrrole, polyacetylene, triphenylenediamine, polyaniline, etc. are doped with sulfonic acid, iodine, etc .; polythiophene derivatives having sulfonyl groups as substituents; arylamines, etc. Examples thereof include conductive organic compounds; Nafion; or metal oxides such as copper oxide, nickel oxide, manganese oxide, molybdenum oxide, vanadium oxide, and tungsten oxide.

その中でも好ましくは、スルホン酸をドーピングした導電性ポリマーであり、より好ましくは、ポリチオフェン誘導体にポリスチレンスルホン酸をドーピングした、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT:PSS)である。   Among them, preferred is a conductive polymer doped with sulfonic acid, and more preferred is poly (3,4-ethylenedioxythiophene) poly (styrenesulfonic acid) (PEDOT: polythiophene derivative doped with polystyrene sulfonic acid). PSS).

正孔取り出し層102の材料として、金、インジウム、銀又はパラジウム等の金属等の薄膜を使用することもできる。金属等の薄膜は、単独で用いてもよいし、上記の有機材料と組み合わせて用いてもよい。   As a material for the hole extraction layer 102, a thin film of metal such as gold, indium, silver, or palladium can be used. Thin films such as metals may be used alone or in combination with the above organic materials.

正孔取り出し層102の膜厚に特段の制限はないが、通常0.5nm以上である。一方、通常400nm以下、好ましくは200nm以下である。正孔取り出し層104の膜厚をこの範囲にすることで、正孔が取り出し易くなり、光電変換効率が向上しうる。   Although there is no special restriction | limiting in the film thickness of the positive hole taking-out layer 102, Usually, it is 0.5 nm or more. On the other hand, it is usually 400 nm or less, preferably 200 nm or less. By setting the film thickness of the hole extraction layer 104 within this range, holes can be easily extracted and the photoelectric conversion efficiency can be improved.

正孔取り出し層102の形成方法に制限はなく、例えば、昇華性を有する材料を用いる場合は真空蒸着法等により形成することができる。また、溶媒に可溶な材料を用いる場合は、スピンコート法やインクジェット法等の湿式塗布法等により形成することができる。   The formation method of the hole extraction layer 102 is not limited. For example, when a material having sublimation property is used, the hole extraction layer 102 can be formed by a vacuum evaporation method or the like. Further, when a material soluble in a solvent is used, it can be formed by a wet coating method such as a spin coating method or an ink jet method.

なかでも、正孔取り出し層102の材料としてPEDOT:PSSを用いる場合、分散液を塗布する方法によって正孔取り出し層104を形成することが好ましい。PEDOT:PSSの分散液としては、ヘレウス社製のCLEVIOSTMシリーズや、アグファ社製のORGACONTMシリーズ等が挙げられる。 Especially, when using PEDOT: PSS as a material of the hole taking-out layer 102, it is preferable to form the hole taking-out layer 104 by the method of apply | coating a dispersion liquid. PEDOT: The dispersion of PSS, and CLEVIOS TM series of Heraeus, Inc., include Agfa Corp. of ORGACON TM series and the like.

塗布法により正孔取り出し層104を形成する場合は、塗布液にさらに界面活性剤を含有させてもよい。界面活性剤の使用により、微小な泡若しくは異物等の付着による凹み、及び乾燥工程での塗布むら等の発生が抑制される。界面活性剤としては、公知の界面活性剤(カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、又はノニオン系界面活性剤)を用いることができる。なかでも、ケイ素系界面活性剤、アセチレンジオール系界面活性剤又はフッ素系界面活性剤を用いることが好ましい。界面活性剤としては1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   When the hole extraction layer 104 is formed by a coating method, a surfactant may be further contained in the coating solution. By using the surfactant, generation of dents due to adhesion of minute bubbles or foreign matters and uneven coating in the drying process is suppressed. As the surfactant, a known surfactant (cationic surfactant, anionic surfactant, or nonionic surfactant) can be used. Among these, it is preferable to use a silicon-based surfactant, an acetylenic diol-based surfactant, or a fluorine-based surfactant. As surfactant, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.

<5.5 アノード>
アノード101は光吸収により生じた正孔を捕集する機能を有する。また、アノード101及び後述するカソード105は、いずれか一方が透光性を有する必要があり、両方の電極が透光性を有していてもよい。透光性を有するとは、太陽光線透過率が40%以上であることを意味する。アノード101とカソード105との少なくとも一方の太陽光線透過率が70%以上であることは、活性層103に充分な光が到達するために好ましい。太陽光線透過率は、通常の分光光度計(例えば、日立ハイテク社製U−4100)で測定することができる。
<5.5 Anode>
The anode 101 has a function of collecting holes generated by light absorption. One of the anode 101 and the cathode 105 described later needs to have a light-transmitting property, and both electrodes may have a light-transmitting property. Having translucency means that the solar ray transmittance is 40% or more. It is preferable that the sunlight transmittance of at least one of the anode 101 and the cathode 105 is 70% or more because sufficient light reaches the active layer 103. The solar ray transmittance can be measured with a normal spectrophotometer (for example, U-4100 manufactured by Hitachi High-Tech).

アノード101の材料に特段の制限はないが、カソード105よりも仕事関数の大きい導電性材料を用いることが、活性層103で発生した正孔を円滑に取り出すことができる点で好ましい。もっとも、正孔取り出し層102を設ける場合には、仕事関数が大きくない材料を用いることもできる。   Although there is no particular limitation on the material of the anode 101, it is preferable to use a conductive material having a work function larger than that of the cathode 105 because holes generated in the active layer 103 can be taken out smoothly. However, when the hole extraction layer 102 is provided, a material having a small work function can be used.

アノード101の材料としては、例えば、酸化ニッケル、酸化スズ、酸化インジウム、酸化インジウム・スズ(ITO)、インジウム−亜鉛酸化物(IZO)、酸化チタン、酸化インジウム若しくは酸化亜鉛等の導電性金属酸化物;又は、クロム若しくはコバルト等の金属あるいはその合金が挙げられる。これらの材料は、大きい仕事関数を有するため、好ましい。   Examples of the material of the anode 101 include conductive metal oxides such as nickel oxide, tin oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium-zinc oxide (IZO), titanium oxide, indium oxide, and zinc oxide. Or a metal such as chromium or cobalt or an alloy thereof. These materials are preferred because they have a large work function.

また、PEDOT:PSS、又はヨウ素等でドーピングされたポリピロール若しくはポリアニリン等で代表されるような導電性高分子材料は、それ自体をアノード101の材料として用いることができる。しかしながら、アルミニウムやマグネシウム等の仕事関数が大きくない材料に導電性高分子材料を積層して、アノード101として用いてもよい。   A conductive polymer material represented by PEDOT: PSS, polypyrrole doped with iodine or the like, polyaniline, or the like can itself be used as the material of the anode 101. However, a conductive polymer material may be laminated on a material that does not have a large work function, such as aluminum or magnesium, and may be used as the anode 101.

アノード101が透明電極である場合には、アノード101の材料としてITO、酸化亜鉛又は酸化スズ等の透光性がある導電性金属酸化物を用いることが好ましく、特にITOが好ましい。   When the anode 101 is a transparent electrode, it is preferable to use a light-transmitting conductive metal oxide such as ITO, zinc oxide or tin oxide as the material of the anode 101, and ITO is particularly preferable.

また、アノード101は、単層構造であってもよく、積層構造を有していてもよい。また、アノード101に対して表面処理を行うことにより、電気特性やぬれ特性等を向上させることができる。   Further, the anode 101 may have a single layer structure or a laminated structure. In addition, by performing surface treatment on the anode 101, electrical characteristics, wetting characteristics, and the like can be improved.

アノード101の膜厚は特に制限は無いが、通常10nm以上、好ましくは20nm以上、さらに好ましくは、50nm以上である。一方、通常10μm以下、好ましくは1μm以下、さらに好ましくは500nm以下である。アノード101の膜厚が10nm以上であることにより、シート抵抗が抑えられ、アノード101の膜厚が10μm以下であることにより、光透過率を低下させずに効率よく光を電気に変換することができる。   The film thickness of the anode 101 is not particularly limited, but is usually 10 nm or more, preferably 20 nm or more, and more preferably 50 nm or more. On the other hand, it is usually 10 μm or less, preferably 1 μm or less, more preferably 500 nm or less. When the film thickness of the anode 101 is 10 nm or more, the sheet resistance is suppressed, and when the film thickness of the anode 101 is 10 μm or less, light can be efficiently converted into electricity without reducing the light transmittance. it can.

アノード101のシート抵抗に特段の制限はないが、通常1Ω/□以上であり、一方、1000Ω/□以下、好ましくは500Ω/□以下、さらに好ましくは100Ω/□以下である。シート抵抗をこの範囲とすることで、効率良く光を電気に変換することができる。シート抵抗は、通常の抵抗率計(例えば、三菱化学アナリテック社製ロレスタGP)を用いて求めることができる。   Although the sheet resistance of the anode 101 is not particularly limited, it is usually 1Ω / □ or more, while it is 1000Ω / □ or less, preferably 500Ω / □ or less, more preferably 100Ω / □ or less. By setting the sheet resistance within this range, light can be efficiently converted into electricity. The sheet resistance can be determined using a normal resistivity meter (for example, Loresta GP manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.).

アノード101の形成方法としては、蒸着法若しくはスパッタリング法等の乾式成膜方法、又はナノ粒子若しくは前駆体を含有するインクを塗布して成膜する湿式成膜方法が挙げられる。   Examples of a method for forming the anode 101 include a dry film forming method such as an evaporation method or a sputtering method, or a wet film forming method in which an ink containing nanoparticles or a precursor is applied to form a film.

<5.6 カソード>
カソード105は、光吸収により、活性層103で発生した電子を捕集する機能を有する。カソード105の材料に特段の制限はないが、アノード101よりも仕事関数の小さい材料を用いることにより、活性層103で発生した電子を円滑に取り出すことができる。カソード105についてもアノード101と同様に、チタニアのような導電性を有する材料で形成された電子取り出し層104を用いることにより、仕事関数が小さくない材料を用いることもできる。
<5.6 Cathode>
The cathode 105 has a function of collecting electrons generated in the active layer 103 by light absorption. Although there is no particular limitation on the material of the cathode 105, electrons generated in the active layer 103 can be taken out smoothly by using a material having a work function smaller than that of the anode 101. Similarly to the anode 101, the cathode 105 can be made of a material having a work function that is not small by using the electron extraction layer 104 formed of a conductive material such as titania.

カソード105の材料としては、例えば、白金、金、銀、銅、鉄、スズ、亜鉛、アルミニウム、インジウム、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム、マグネシウム等の金属若しくはその合金;フッ化リチウム、フッ化セシウム等の無機塩;又は、酸化ニッケル、酸化アルミニウム、酸化リチウム、酸化セシウム等の金属酸化物等が挙げられる。   Examples of the material of the cathode 105 include platinum, gold, silver, copper, iron, tin, zinc, aluminum, indium, lithium, sodium, potassium, cesium, calcium, magnesium, or an alloy thereof; lithium fluoride, fluorine Inorganic salts such as cesium oxide; or metal oxides such as nickel oxide, aluminum oxide, lithium oxide, and cesium oxide.

カソード105が透明電極である場合には、材料としてITO、酸化亜鉛又は酸化スズの透光性がある導電性金属酸化物を用いることが好ましく、特にITOが好ましい。   In the case where the cathode 105 is a transparent electrode, it is preferable to use ITO, zinc oxide or tin oxide conductive metal oxide as the material, and ITO is particularly preferable.

また、カソード105は、単層構造を有していてもよく、積層構造を有していてもよい。また、カソード105に対して表面処理を行うことにより、電気特性やぬれ特性等を向上させることができる。   Further, the cathode 105 may have a single layer structure or a laminated structure. In addition, by performing surface treatment on the cathode 105, electrical characteristics, wetting characteristics, and the like can be improved.

カソード105の膜厚は特に制限は無いが、通常10nm以上、好ましくは20nm以上、より好ましくは50nm以上である。一方、通常10μm以下、好ましくは1μm以下、より好ましくは500nm以下である。カソード105の膜厚が10nm以上であることにより、シート抵抗が抑えられ、カソード105の膜厚が10μm以下であることにより、光透過率を低下させずに効率よく光を電気に変換することができる。   The film thickness of the cathode 105 is not particularly limited, but is usually 10 nm or more, preferably 20 nm or more, more preferably 50 nm or more. On the other hand, it is usually 10 μm or less, preferably 1 μm or less, more preferably 500 nm or less. When the film thickness of the cathode 105 is 10 nm or more, sheet resistance is suppressed, and when the film thickness of the cathode 105 is 10 μm or less, light can be efficiently converted into electricity without reducing light transmittance. it can.

カソード105のシート抵抗に、特段の制限は無いが、通常1000Ω/□以下、好ましくは500Ω/□以下、さらに好ましくは100Ω/□以下である。下限に制限は無いが、通常は1Ω/□以上である。カソード105のシート抵抗を上記の範囲にすることで、効率良く光を電気に変換することができる。   The sheet resistance of the cathode 105 is not particularly limited, but is usually 1000Ω / □ or less, preferably 500Ω / □ or less, and more preferably 100Ω / □ or less. Although there is no restriction on the lower limit, it is usually 1Ω / □ or more. By setting the sheet resistance of the cathode 105 within the above range, light can be efficiently converted into electricity.

カソード105の形成方法としては、蒸着法若しくはスパッタリング法等の真空成膜方法、又はナノ粒子若しくは前駆体を含有するインクを塗布して成膜する湿式塗布法等がある。   As a formation method of the cathode 105, there are a vacuum film formation method such as an evaporation method or a sputtering method, or a wet application method in which an ink containing nanoparticles or a precursor is applied to form a film.

<5.8 光電変換素子の作製方法>
以上の構成材料、及び形成方法を用いて、各構成要素を順次形成することにより、本実施形態に係る光電変換素子を作製することができる。
<5.8 Method for Manufacturing Photoelectric Conversion Element>
The photoelectric conversion element according to this embodiment can be manufactured by sequentially forming each constituent element using the above constituent materials and forming method.

アノード101及びカソード105を積層した後に、光電変換素子を通常50℃以上、好ましくは80℃以上、一方、通常300℃以下、好ましくは280℃以下、より好ましくは250℃以下の温度範囲において、加熱することが好ましい(以下、この処理をアニーリング処理と呼ぶ)。   After laminating anode 101 and cathode 105, the photoelectric conversion element is heated in a temperature range of usually 50 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher, usually 300 ° C. or lower, preferably 280 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower. It is preferable to do this (hereinafter, this process is referred to as annealing process).

アニーリング処理を50℃以上の温度で行うことにより、光電変換素子の各層間の密着性、例えば電子取り出し層104とカソード105及び電子取り出し層104と活性層103の少なくとも一方の密着性が向上する効果が得られるため、好ましい。各層間の密着性が向上することにより、光電変換素子の熱安定性や耐久性等が向上しうる。   By performing the annealing process at a temperature of 50 ° C. or higher, the adhesion between the layers of the photoelectric conversion element, for example, the adhesion of at least one of the electron extraction layer 104 and the cathode 105 and the electron extraction layer 104 and the active layer 103 is improved. Is preferable. By improving the adhesion between the layers, the thermal stability and durability of the photoelectric conversion element can be improved.

アニーリング処理を300℃以下の温度で行うことは、活性層103内の有機化合物が熱分解する可能性が低くなるため、好ましい。   It is preferable to perform the annealing process at a temperature of 300 ° C. or lower because the possibility that the organic compound in the active layer 103 is thermally decomposed is reduced.

アニーリング処理においては、上記の温度範囲内で段階的な加熱を行ってもよい。加熱する時間としては、アニーリング処理の効果を十分に得る観点から、通常1分以上、好ましくは3分以上である。一方で、活性層103内の有機化合物の熱劣化を防ぐ観点から、通常3時間以下、好ましくは1時間以下である。アニーリング処理は、太陽電池性能を示すパラメータである開放電圧、短絡電流及びフィルファクターが一定の値になったところで終了させることが好ましい。   In the annealing treatment, stepwise heating may be performed within the above temperature range. The heating time is usually 1 minute or longer, preferably 3 minutes or longer from the viewpoint of sufficiently obtaining the effect of the annealing treatment. On the other hand, from the viewpoint of preventing thermal deterioration of the organic compound in the active layer 103, it is usually 3 hours or less, preferably 1 hour or less. The annealing process is preferably terminated when the open-circuit voltage, the short-circuit current, and the fill factor, which are parameters indicating the solar cell performance, reach a constant value.

また、アニーリング処理は、常圧下、かつ不活性ガス雰囲気中で実施することが、操作の簡便性及び光電変換素子の劣化を防ぎうる観点から好ましい。加熱する方法としては、ホットプレート等の熱源に光電変換素子を載せてもよいし、オーブン等の加熱雰囲気中に光電変換素子を入れてもよい。また、加熱はバッチ式で行っても連続方式で行ってもよい。   The annealing treatment is preferably performed under normal pressure and in an inert gas atmosphere from the viewpoint of ease of operation and prevention of deterioration of the photoelectric conversion element. As a heating method, the photoelectric conversion element may be placed on a heat source such as a hot plate, or the photoelectric conversion element may be placed in a heating atmosphere such as an oven. The heating may be performed batchwise or continuously.

<5.8 光電変換特性>
光電変換素子107の光電変換特性は次のようにして求めることができる。すなわち、光電変換素子107にソーラシュミレーターでAM1.5G条件の光を照射強度100mW/cmで照射して、電流−電圧特性を測定する。得られた電流−電圧曲線から、光電変換効率(PCE)、短絡電流密度(Jsc)、開放電圧(Voc)、フィルファクター(FF)、直列抵抗、シャント抵抗といった光電変換特性を求めることができる。
<5.8 Photoelectric conversion characteristics>
The photoelectric conversion characteristics of the photoelectric conversion element 107 can be obtained as follows. That is, the photoelectric conversion element 107 is irradiated with light having an AM 1.5G condition with a solar simulator at an irradiation intensity of 100 mW / cm 2 to measure current-voltage characteristics. From the obtained current-voltage curve, photoelectric conversion characteristics such as photoelectric conversion efficiency (PCE), short circuit current density (Jsc), open circuit voltage (Voc), fill factor (FF), series resistance, and shunt resistance can be obtained.

本発明に係る光電変換素子の光電変換効率は、特段の制限はないが、通常0.5%以上、好ましくは1%以上、より好ましくは3%以上である。一方、上限に特段の制限はなく、高ければ高いほどよい。   Although there is no special restriction | limiting, the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion element which concerns on this invention is 0.5% or more normally, Preferably it is 1% or more, More preferably, it is 3% or more. On the other hand, there is no particular limitation on the upper limit, and the higher the better.

また、光電変換素子の耐久性を測定する方法としては、光電変換素子を大気暴露する前後での、光電変換効率の維持率を求める方法が挙げられる。
(維持率)=(大気暴露N時間後の光電変換効率)/(大気暴露直前の光電変換効率)
Moreover, as a method for measuring the durability of the photoelectric conversion element, a method for obtaining a maintenance ratio of the photoelectric conversion efficiency before and after exposing the photoelectric conversion element to the atmosphere can be mentioned.
(Maintenance rate) = (Photoelectric conversion efficiency after N hours of atmospheric exposure) / (Photoelectric conversion efficiency immediately before atmospheric exposure)

光電変換素子を実用化するには、製造が簡便かつ安価であること以外に、高い光電変換効率及び高い耐久性を有することが重要である。この観点から、1週間大気暴露する前後での光電変換効率の維持率は、60%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、高ければ高いほどよい。   In order to put a photoelectric conversion element into practical use, it is important to have high photoelectric conversion efficiency and high durability in addition to simple and inexpensive manufacture. From this viewpoint, the maintenance rate of photoelectric conversion efficiency before and after exposure to the atmosphere for one week is preferably 60% or more, more preferably 80% or more, and the higher the better.

<6 本発明に係る太陽電池>
本発明に係る光電変換素子107は、太陽電池、なかでも薄膜太陽電池の太陽電池素子として使用されることが好ましい。
<6 Solar Cell According to the Present Invention>
The photoelectric conversion element 107 according to the present invention is preferably used as a solar cell, particularly a solar cell element of a thin film solar cell.

図2は本発明の一実施形態としての薄膜太陽電池の構成を模式的に表す断面図である。図2に表すように、本実施形態の薄膜太陽電池14は、耐候性保護フィルム1と、紫外線カットフィルム2と、ガスバリアフィルム3と、ゲッター材フィルム4と、封止材5と、太陽電池素子6と、封止材7と、ゲッター材フィルム8と、ガスバリアフィルム9と、バックシート10とをこの順に備える。そして、耐候性保護フィルム1が形成された側(図中下方)から光が照射されて、太陽電池素子6が発電するようになっている。なお、後述するバックシート10としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシート等の防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム8及びガスバリアフィルム9の少なくとも一方を用いなくてもよい。   FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a thin film solar cell as one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the thin film solar cell 14 of this embodiment includes a weather-resistant protective film 1, an ultraviolet cut film 2, a gas barrier film 3, a getter material film 4, a sealing material 5, and a solar cell element. 6, a sealing material 7, a getter material film 8, a gas barrier film 9, and a back sheet 10 are provided in this order. And light is irradiated from the side (downward in the figure) where the weather-resistant protective film 1 is formed, and the solar cell element 6 generates power. In addition, when using a highly waterproof sheet such as a sheet in which a fluororesin film is bonded to both surfaces of an aluminum foil as the back sheet 10 described later, at least one of the getter material film 8 and the gas barrier film 9 may not be used depending on the application. Also good.

<6.1 耐候性保護フィルム>
耐候性保護フィルム1は天候変化から太陽電池素子6を保護するフィルムである。耐候性保護フィルム1で太陽電池素子6を覆うことにより、太陽電池素子6等を天候変化等から保護し、発電能力を高く維持するようにしている。耐候性保護フィルム1は、薄膜太陽電池14の最表層に位置するため、耐候性、耐熱性、透明性、撥水性、耐汚染性、及び機械強度等の、薄膜太陽電池14の表面被覆材として好適な性能を備え、しかもそれを屋外暴露において長期間維持する性質を有することが好ましい。
<6.1 Weatherproof Protective Film>
The weather-resistant protective film 1 is a film that protects the solar cell element 6 from weather changes. By covering the solar cell element 6 with the weather-resistant protective film 1, the solar cell element 6 and the like are protected from weather changes and the power generation capacity is kept high. Since the weather-resistant protective film 1 is located on the outermost layer of the thin-film solar cell 14, it is used as a surface covering material for the thin-film solar cell 14 such as weather resistance, heat resistance, transparency, water repellency, contamination resistance, and mechanical strength. It is preferable to have a suitable performance and to maintain it for a long period of time in outdoor exposure.

また、耐候性保護フィルム1は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させることが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率が80%以上であることが好ましく、上限に制限はない。さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、耐候性保護フィルム1も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、耐候性保護フィルム1の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。   Moreover, it is preferable that the weather-resistant protective film 1 transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is preferably 80% or more, and the upper limit is not limited. Furthermore, since the thin-film solar cell 14 is often heated by receiving light, it is preferable that the weather-resistant protective film 1 also has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the weather-resistant protective film 1 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

耐候性保護フィルム1を構成する材料は、天候変化から太陽電池素子6を保護することができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、AS(アクリロニトリル−スチレン)樹脂、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリアクリル系樹脂、各種ナイロン等のポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド−イミド樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース系樹脂、シリコン系樹脂又はポリカーボネート樹脂が挙げられる。   The material which comprises the weather-resistant protective film 1 is arbitrary as long as it can protect the solar cell element 6 from a weather change. Examples of such materials are polyethylene resin, polypropylene resin, cyclic polyolefin resin, AS (acrylonitrile-styrene) resin, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) resin, polyvinyl chloride resin, fluorine resin, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate. Examples thereof include polyester resins such as phthalate, phenol resins, polyacrylic resins, polyamide resins such as various nylons, polyimide resins, polyamide-imide resins, polyurethane resins, cellulose resins, silicon resins, and polycarbonate resins.

なお、耐候性保護フィルム1は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。また、耐候性保護フィルム1は単層フィルムにより形成されていてもよいが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。   In addition, the weather-resistant protective film 1 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials. Moreover, although the weather-resistant protective film 1 may be formed with the single layer film, the laminated | multilayer film provided with the film of two or more layers may be sufficient as it.

耐候性保護フィルム1の厚みは特に規定されないが、通常10μm以上200μm以下である。   The thickness of the weather-resistant protective film 1 is not particularly defined, but is usually 10 μm or more and 200 μm or less.

また耐候性保護フィルム1には、他のフィルムとの接着性の改良のために、コロナ処理、プラズマ処理等の表面処理を行ってもよい。   Moreover, you may perform surface treatment, such as a corona treatment and a plasma treatment, for the weather-resistant protective film 1 in order to improve adhesiveness with another film.

耐候性保護フィルム1は、薄膜太陽電池14においてできるだけ外側に設けることが好ましい。薄膜太陽電池14の構成部材のうちより多くのものを保護できるようにするためである。   The weatherproof protective film 1 is preferably provided on the outer side as much as possible in the thin-film solar cell 14. This is because more of the constituent members of the thin-film solar cell 14 can be protected.

<6.2 紫外線カットフィルム>
紫外線カットフィルム2は紫外線の透過を防止するフィルムである。紫外線カットフィルム2を薄膜太陽電池14の受光部分に設け、紫外線カットフィルム2で太陽電池素子6の受光面6aを覆うことにより、太陽電池素子6及び必要に応じてガスバリアフィルム3、9等を紫外線から保護し、発電能力を高く維持することができるようになっている。
<6.2 UV cut film>
The ultraviolet cut film 2 is a film that prevents the transmission of ultraviolet rays. The ultraviolet cut film 2 is provided in the light receiving portion of the thin-film solar cell 14, and the ultraviolet cut film 2 covers the light receiving surface 6a of the solar cell element 6, so that the solar cell element 6 and, if necessary, the gas barrier films 3 and 9 are exposed to ultraviolet rays. The power generation capacity can be maintained at a high level.

紫外線カットフィルム2に要求される紫外線の透過抑制能力の程度は、紫外線(例えば、波長300nm)の透過率が50%以下であることが好ましく、下限に制限はない。また、紫外線カットフィルム2は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させることが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率が80%以上であることが好ましく、上限に制限はない。   The degree of the ability to suppress the transmission of ultraviolet rays required for the ultraviolet cut film 2 is preferably such that the transmittance of ultraviolet rays (for example, wavelength of 300 nm) is 50% or less, and there is no limit on the lower limit. Moreover, it is preferable that the ultraviolet cut film 2 transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is preferably 80% or more, and the upper limit is not limited.

さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、紫外線カットフィルム2も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、紫外線カットフィルム2の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。   Furthermore, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, the ultraviolet cut film 2 preferably has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the ultraviolet cut film 2 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

また、紫外線カットフィルム2は、柔軟性が高く、隣接するフィルムとの接着性が良好であり、水蒸気や酸素をカットしうることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the ultraviolet cut film 2 is high in flexibility, has good adhesion to an adjacent film, and can cut water vapor and oxygen.

紫外線カットフィルム2を構成する材料は、紫外線の強度を弱めることができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系又はエステル系の樹脂に紫外線吸収剤を配合して成膜したフィルム等が挙げられる。また、紫外線吸収剤を樹脂中に分散あるいは溶解させたものの層(以下、適宜「紫外線吸収層」という)を基材フィルム上に形成したフィルムを用いてもよい。   The material which comprises the ultraviolet cut film 2 is arbitrary if the intensity | strength of an ultraviolet-ray can be weakened. Examples of the material include films formed by blending an ultraviolet absorber with an epoxy, acrylic, urethane, or ester resin. Further, a film in which a layer of an ultraviolet absorbent dispersed or dissolved in a resin (hereinafter referred to as “ultraviolet absorbing layer” as appropriate) is formed on a base film may be used.

紫外線吸収剤としては、例えば、サリチル酸系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系のもの等を用いることができる。なお、紫外線吸収剤は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。上述のように、紫外線吸収フィルムとしては紫外線吸収層を基材フィルム上に形成したフィルムを用いることもできる。このようなフィルムは、例えば、紫外線吸収剤を含有する塗布液を基材フィルム上に塗布し、乾燥させることで作製できる。   Examples of the ultraviolet absorber that can be used include salicylic acid-based, benzophenone-based, benzotriazole-based, and cyanoacrylate-based ones. In addition, a ultraviolet absorber may use 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. As described above, a film in which an ultraviolet absorbing layer is formed on a base film can also be used as the ultraviolet absorbing film. Such a film can be produced, for example, by applying a coating solution containing an ultraviolet absorber on a substrate film and drying it.

基材フィルムの材質は特に限定されないが、耐熱性、柔軟性のバランスが良好なフィルムが得られる点で、例えばポリエステルが挙げられる。   Although the material of a base film is not specifically limited, For example, polyester is mentioned at the point from which the balance of heat resistance and a softness | flexibility is obtained.

紫外線カットフィルム2の具体的な商品の例を挙げると、カットエース(MKVプラスティック株式会社製)等が挙げられる。なお、紫外線カットフィルム2は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。   When an example of a specific product of the ultraviolet cut film 2 is given, cut ace (manufactured by MKV Plastic Co., Ltd.) and the like can be mentioned. In addition, the ultraviolet cut film 2 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials.

また、紫外線カットフィルム2は単層フィルムにより形成されていてもよいが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。紫外線カットフィルム2の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上200μm以下である。   Further, the ultraviolet cut film 2 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers. The thickness of the ultraviolet cut film 2 is not particularly limited, but is usually 5 μm or more and 200 μm or less.

紫外線カットフィルム2は、太陽電池素子6の受光面6aの少なくとも一部を覆う位置に設ければよいが、好ましくは太陽電池素子6の受光面6aの全てを覆う位置に設ける。ただし、太陽電池素子6の受光面6aを覆う位置以外の位置にも紫外線カットフィルム2が設けられていてもよい。   Although the ultraviolet cut film 2 should just be provided in the position which covers at least one part of the light-receiving surface 6a of the solar cell element 6, Preferably it is provided in the position which covers all the light-receiving surfaces 6a of the solar cell element 6. FIG. However, the ultraviolet cut film 2 may be provided at a position other than the position covering the light receiving surface 6 a of the solar cell element 6.

<6.3 ガスバリアフィルム>
ガスバリアフィルム3は水及び酸素の透過を防止するフィルムである。ガスバリアフィルム3で太陽電池素子6を被覆することにより、太陽電池素子6を水及び酸素から保護し、発電能力を高く維持することができる。
<6.3 Gas barrier film>
The gas barrier film 3 is a film that prevents permeation of water and oxygen. By covering the solar cell element 6 with the gas barrier film 3, the solar cell element 6 can be protected from water and oxygen, and the power generation capacity can be kept high.

ガスバリアフィルム3に要求される防湿能力の程度は、太陽電池素子6の種類等に応じて様々であるが、単位面積(1m)の1日あたりの水蒸気透過率が、通常1×10−1g/m/day以下であることが好ましく、下限に制限はない。 Although the degree of moisture-proof capability required for the gas barrier film 3 varies depending on the type of the solar cell element 6 and the like, the water vapor transmission rate per unit area (1 m 2 ) per day is usually 1 × 10 −1. It is preferable that it is below g / m < 2 > / day, and there is no restriction | limiting in a minimum.

ガスバリアフィルム3に要求される酸素透過性の程度は、太陽電池素子6の種類等に応じて様々であるが、単位面積(1m)の1日あたりの酸素透過率が、通常1×10−1cc/m/day/atm以下であることが好ましく、下限に制限はない。 Although the degree of oxygen permeability required for the gas barrier film 3 varies depending on the type of the solar cell element 6 and the like, the oxygen permeability per unit area (1 m 2 ) per day is usually 1 × 10 −. It is preferably 1 cc / m 2 / day / atm or less, and the lower limit is not limited.

また、ガスバリアフィルム3は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させることが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率は、通常60%以上であり、上限に制限はない。   Moreover, it is preferable that the gas barrier film 3 transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 60% or more, and there is no upper limit.

さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、ガスバリアフィルム3も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、ガスバリアフィルム3の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。   Furthermore, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, it is preferable that the gas barrier film 3 also has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the gas barrier film 3 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

ガスバリアフィルム3の具体的な構成は、太陽電池素子6を水から保護できる限り任意である。ただし、ガスバリアフィルム3を透過しうる水蒸気や酸素の量を少なくできるフィルムほど製造コストが高くなるため、これらの点を総合的に勘案して適切なものを使用することが好ましい。   The specific configuration of the gas barrier film 3 is arbitrary as long as the solar cell element 6 can be protected from water. However, since the manufacturing cost increases as the amount of water vapor or oxygen that can permeate the gas barrier film 3 increases, it is preferable to use an appropriate film considering these points comprehensively.

なかでも、好適なガスバリアフィルム3としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)或いはポリエチレンナフタレート(PEN)等の基材フィルムに酸化シリコン(SiO)を真空蒸着したフィルム等が挙げられる。 Among them, suitable gas barrier film 3, for example, polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN) base film on the silicon oxide film and the (SiO x) was vacuum vapor deposition of the like.

なお、ガスバリアフィルム3は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。また、ガスバリアフィルム3は単層フィルムにより形成されていてもよいが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。   In addition, the gas barrier film 3 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials. The gas barrier film 3 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers.

ガスバリアフィルム3の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上200μm以下である。   The thickness of the gas barrier film 3 is not particularly defined, but is usually 5 μm or more and 200 μm or less.

ガスバリアフィルム3は、太陽電池素子6を被覆して湿気及び酸素から保護できればその形成位置に制限は無いが、太陽電池素子6の正面(受光面側の面。図2では下側の面)及び背面(受光面とは反対側の面。図2では上側の面)を覆うことが好ましい。薄膜太陽電池14においてはその正面及び背面が他の面よりも大面積に形成されることが多いためである。本実施形態ではガスバリアフィルム3が太陽電池素子6の正面を覆い、後述するガスバリアフィルム9が太陽電池素子6の背面を覆うようになっている。なお、後述するバックシート10としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシート等の防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム8及びガスバリアフィルム9の少なくとも一方を用いなくてもよい。   As long as the gas barrier film 3 covers the solar cell element 6 and can be protected from moisture and oxygen, the formation position is not limited. However, the front surface of the solar cell element 6 (surface on the light receiving surface side, lower surface in FIG. 2) and It is preferable to cover the back surface (the surface opposite to the light receiving surface; the upper surface in FIG. 2). This is because the front and back surfaces of the thin film solar cell 14 are often formed in a larger area than the other surfaces. In this embodiment, the gas barrier film 3 covers the front surface of the solar cell element 6, and a gas barrier film 9 described later covers the back surface of the solar cell element 6. In addition, when using a highly waterproof sheet such as a sheet in which a fluororesin film is bonded to both surfaces of an aluminum foil as the back sheet 10 described later, at least one of the getter material film 8 and the gas barrier film 9 may not be used depending on the application. Also good.

<6.4 ゲッター材フィルム>
ゲッター材フィルム4は水分及び酸素の少なくとも一方を吸収するフィルムである。ゲッター材フィルム4で太陽電池素子6を覆うことにより、太陽電池素子6等を水分及び酸素の少なくとも一方から保護し、発電能力を高く維持するようにしている。ここで、ゲッター材フィルム4は上記のようなガスバリアフィルム3とは異なり、水分の透過を妨げるものではなく、水分を吸収するものである。水分を吸収するフィルムを用いることにより、ガスバリアフィルム3等で太陽電池素子6を被覆した場合に、ガスバリアフィルム3及び9で形成される空間に僅かに浸入する水分をゲッター材フィルム4が捕捉して水分による太陽電池素子6への影響を排除できる。
<6.4 Getter Material Film>
The getter material film 4 is a film that absorbs at least one of moisture and oxygen. By covering the solar cell element 6 with the getter material film 4, the solar cell element 6 and the like are protected from at least one of moisture and oxygen, and the power generation capacity is kept high. Here, unlike the gas barrier film 3 as described above, the getter material film 4 does not prevent moisture permeation but absorbs moisture. By using a film that absorbs moisture, the getter material film 4 captures moisture that slightly enters the space formed by the gas barrier films 3 and 9 when the solar cell element 6 is covered with the gas barrier film 3 or the like. The influence of moisture on the solar cell element 6 can be eliminated.

ゲッター材フィルム4の水分吸収能力の程度は、通常0.1mg/cm以上であり、上限に制限は無いが、通常10mg/cm以下である。また、ゲッター材フィルム4が酸素を吸収することにより、ガスバリアフィルム3及び9等で太陽電池素子6を被覆した場合に、ガスバリアフィルム3及び9で形成される空間に僅かに浸入する酸素をゲッター材フィルム4が捕捉して酸素による太陽電池素子6への影響を排除できる。 The degree of moisture absorption capacity of the getter material film 4 is usually 0.1 mg / cm 2 or more, and although there is no upper limit, it is usually 10 mg / cm 2 or less. Further, when the solar cell element 6 is covered with the gas barrier films 3 and 9 or the like by the getter material film 4 absorbing oxygen, the oxygen that slightly enters the space formed by the gas barrier films 3 and 9 is obtained as the getter material. The film 4 can capture and eliminate the influence of oxygen on the solar cell element 6.

さらに、ゲッター材フィルム4は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させることが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率は、通常60%以上であり、上限に制限はない。   Furthermore, it is preferable that the getter material film 4 transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 60% or more, and there is no upper limit.

さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せされることが多いため、ゲッター材フィルム4も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、ゲッター材フィルム4の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。   Furthermore, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, the getter material film 4 preferably has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the getter material film 4 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

ゲッター材フィルム4を構成する材料は、水分及び酸素の少なくとも一方を吸収することができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、水分を吸収する物質としてアルカリ金属、アルカリ土類金属若しくはアルカリ土類金属の酸化物;アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水酸化物;シリカゲル;ゼオライト系化合物;硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、硫酸ニッケル等の硫酸塩;又は、アルミニウム金属錯体、アルミニウムオキシドオクチレート等の有機金属化合物等が挙げられる。具体的には、アルカリ土類金属としては、カルシウム、ストロンチウム、バリウムが挙げられる。アルカリ土類金属の酸化物としては、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウムが挙げられる。その他にジルコニウム−アルミニウム−酸化バリウムやアルミニウム金属錯体等も挙げられる。具体的な商品名を挙げると、例えば、OleDry(双葉電子社製)等が挙げられる。   The material constituting the getter material film 4 is arbitrary as long as it can absorb at least one of moisture and oxygen. Examples of the materials include alkali metal, alkaline earth metal or alkaline earth metal oxides; alkali metal or alkaline earth metal hydroxides; silica gel; zeolitic compounds; magnesium sulfate. And sulfates such as sodium sulfate and nickel sulfate; or organometallic compounds such as aluminum metal complexes and aluminum oxide octylates. Specifically, examples of the alkaline earth metal include calcium, strontium, and barium. Examples of the alkaline earth metal oxide include calcium oxide, strontium oxide, and barium oxide. Other examples include zirconium-aluminum-barium oxide and aluminum metal complexes. Specific product names include, for example, OleDry (Futaba Electronics).

酸素を吸収する物質としては、活性炭、シリカゲル、活性アルミナ、モレキュラーシーブ、酸化マグネシウム、酸化鉄等が挙げられる。また鉄、マンガン若しくは亜鉛、又はこれら金属の硫酸塩、塩化物塩、硝酸塩等の無機塩も挙げられる。   Examples of the substance that absorbs oxygen include activated carbon, silica gel, activated alumina, molecular sieve, magnesium oxide, and iron oxide. In addition, iron, manganese, zinc, or inorganic salts such as sulfates, chlorides, and nitrates of these metals are also included.

なお、ゲッター材フィルム4は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていてもよい。また、ゲッター材フィルム4は単層フィルムにより形成されていてもよいが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。   In addition, the getter material film 4 may be formed of one type of material or may be formed of two or more types of materials. The getter material film 4 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers.

ゲッター材フィルム4の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上200μm以下である。   The thickness of the getter material film 4 is not particularly specified, but is usually 5 μm or more and 200 μm or less.

ゲッター材フィルム4は、ガスバリアフィルム3及び9で形成される空間内であればその形成位置に制限は無いが、太陽電池素子6の正面(受光面側の面。図2では下側の面)及び背面(受光面とは反対側の面。図2では上側の面)を覆うことが好ましい。薄膜太陽電池14においてはその正面及び背面が他の面よりも大面積に形成されることが多いため、これらの面を介して水分及び酸素が浸入する傾向があるからである。この観点から、ゲッター材フィルム4はガスバリアフィルム3と太陽電池素子6との間に設けることが好ましい。   The formation position of the getter material film 4 is not limited as long as it is in the space formed by the gas barrier films 3 and 9, but the front surface of the solar cell element 6 (the surface on the light receiving surface side, the lower surface in FIG. 2). And it is preferable to cover the back surface (surface opposite to the light receiving surface; upper surface in FIG. 2). This is because, in the thin film solar cell 14, the front and back surfaces are often formed in a larger area than the other surfaces, and therefore moisture and oxygen tend to enter through these surfaces. From this viewpoint, the getter material film 4 is preferably provided between the gas barrier film 3 and the solar cell element 6.

本実施形態ではゲッター材フィルム4が太陽電池素子6の正面を覆い、後述するゲッター材フィルム8が太陽電池素子6の背面を覆い、ゲッター材フィルム4,8がそれぞれ太陽電池素子6とガスバリアフィルム3,9との間に位置するようになっている。なお、後述するバックシート10としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシート等の防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム8及びガスバリアフィルム9の少なくとも一方を用いなくてもよい。   In this embodiment, the getter material film 4 covers the front surface of the solar cell element 6, a getter material film 8 described later covers the back surface of the solar cell element 6, and the getter material films 4 and 8 are respectively the solar cell element 6 and the gas barrier film 3. , 9 are located between them. In addition, when using a highly waterproof sheet such as a sheet in which a fluororesin film is bonded to both surfaces of an aluminum foil as the back sheet 10 described later, at least one of the getter material film 8 and the gas barrier film 9 may not be used depending on the application. Also good.

<6.5 封止材>
封止材5は、太陽電池素子6を補強するフィルムである。太陽電池素子6は薄いため通常は強度が弱く、ひいては薄膜太陽電池の強度が弱くなる傾向があるが、封止材5により強度を高く維持することが可能である。
<6.5 Sealant>
The sealing material 5 is a film that reinforces the solar cell element 6. Since the solar cell element 6 is thin, the strength is usually weak, and thus the strength of the thin film solar cell tends to be weak. However, the strength can be maintained high by the sealing material 5.

また、封止材5は、薄膜太陽電池14の強度保持の観点から強度が高いことが好ましい。具体的強度については、封止材5以外の耐候性保護フィルム1やバックシート10の強度とも関係することになり一概には規定しにくいが、薄膜太陽電池14全体が良好な曲げ加工性を有し、折り曲げ部分の剥離を生じないような強度を有するのが望ましい。   Moreover, it is preferable that the sealing material 5 has high strength from the viewpoint of maintaining the strength of the thin-film solar cell 14. The specific strength is related to the strength of the weatherproof protective film 1 other than the sealing material 5 and the strength of the back sheet 10 and is generally difficult to define, but the thin film solar cell 14 as a whole has good bending workability. However, it is desirable to have a strength that does not cause peeling of the bent portion.

また、封止材5は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させることが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の透過率は、通常60%以上であり、上限に制限はない。   Moreover, it is preferable that the sealing material 5 permeate | transmits visible light from a viewpoint which does not prevent the light absorption of the solar cell element 6. FIG. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 60% or more, and there is no upper limit.

封止材5の厚みは特に規定されないが、通常2μm以上700μm以下である。   The thickness of the sealing material 5 is not particularly specified, but is usually 2 μm or more and 700 μm or less.

封止材5の基板に対するT型剥離接着強さは通常1N/インチ以上通常2000N/インチ以下である。T型剥離接着強さが1N/インチ以上であることは、モジュールの長期耐久性を確保できる点で好ましい。T型剥離接着強さが2000N/インチ以下であることは、太陽電池を廃棄する際に、基材やバリアフィルムと接着材を分別して廃棄できる点で好ましい。T型剥離接着強さはJIS K6854−3(1999年)に準拠する方法により測定する。   The T-type peel adhesion strength of the sealing material 5 to the substrate is usually 1 N / inch or more and usually 2000 N / inch or less. It is preferable that the T-type peel adhesive strength is 1 N / inch or more in terms of ensuring the long-term durability of the module. It is preferable that the T-type peel adhesive strength is 2000 N / inch or less in that the base material, the barrier film, and the adhesive can be separated and discarded when the solar cell is discarded. The T-type peel adhesion strength is measured by a method according to JIS K6854-3 (1999).

封止材5の構成材料としては、上記特性を有する限り特段の制限はないが、有機・無機の太陽電池の封止、有機・無機のLED素子の封止、又は電子回路基板の封止等に一般的に用いられている封止用材料を用いる事ができる。   The constituent material of the sealing material 5 is not particularly limited as long as it has the above characteristics, but sealing of organic / inorganic solar cells, sealing of organic / inorganic LED elements, sealing of electronic circuit boards, etc. In general, a sealing material generally used can be used.

具体的には、熱硬化性樹脂組成物又は熱可塑性樹脂組成物及び活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が挙げられる。活性エネルギー線硬化性樹脂組成物とは例えば、紫外線、可視光、電子線等で硬化する樹脂のことである。より具体的には、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)樹脂組成物、炭化水素系樹脂組成物、エポキシ系樹脂組成物、ポリエステル系樹脂組成物、アクリル系樹脂組成物、ウレタン系樹脂組成物、又はシリコン系樹脂組成物等が挙げられ、それぞれの高分子の主鎖、分岐鎖、末端の化学修飾、分子量の調整、添加剤等によって、熱硬化性、熱可塑性及び活性エネルギー線硬化性等の特性が発現する。   Specifically, a thermosetting resin composition or a thermoplastic resin composition and an active energy ray curable resin composition can be mentioned. The active energy ray-curable resin composition is, for example, a resin that is cured by ultraviolet rays, visible light, electron beams, or the like. More specifically, an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) resin composition, a hydrocarbon resin composition, an epoxy resin composition, a polyester resin composition, an acrylic resin composition, and a urethane resin composition. Or a silicon-based resin composition, etc., depending on the main chain, branched chain, terminal chemical modification of each polymer, adjustment of molecular weight, additives, etc., thermosetting, thermoplastic and active energy ray curable, etc. The characteristics are expressed.

また、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、封止材5も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、封止材5の構成材料の融点は、通常100℃以上350℃以下である。   Moreover, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, it is preferable that the sealing material 5 also has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the sealing material 5 is usually 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

封止材5中の封止材用構成材料の密度は、0.80g/cm以上が好ましく、上限に制限はない。なお、密度の測定と評価は、JIS K7112(1999年)に準拠する方法によって実施することができる。 The density of the constituent material for sealing material in the sealing material 5 is preferably 0.80 g / cm 3 or more, and there is no upper limit. The measurement and evaluation of density can be performed by a method based on JIS K7112 (1999).

封止材5を設ける位置に制限は無いが、通常は太陽電池素子6を挟み込むように設ける。太陽電池素子6を確実に保護するためである。本実施形態では、太陽電池素子6の正面及び背面にそれぞれ封止材5及び封止材7を設けるようにしている。   Although there is no restriction | limiting in the position which provides the sealing material 5, Usually, it provides so that the solar cell element 6 may be inserted | pinched. This is for reliably protecting the solar cell element 6. In this embodiment, the sealing material 5 and the sealing material 7 are provided on the front surface and the back surface of the solar cell element 6, respectively.

<6.6 太陽電池素子>
太陽電池素子6は、前述の光電変換素子107と同様である。すなわち、光電変換素子107を用いて薄膜太陽電池14を製造することができる。
<6.6 Solar Cell Element>
The solar cell element 6 is the same as the photoelectric conversion element 107 described above. That is, the thin-film solar cell 14 can be manufactured using the photoelectric conversion element 107.

太陽電池素子6は、薄膜太陽電池14一個につき一個だけを設けてもよいが、通常は2個以上の太陽電池素子6を設ける。具体的な太陽電池素子6の個数は任意に設定すればよい。太陽電池素子6を複数設ける場合、太陽電池素子6はアレイ状に並べて設けられていることが多い。   Although only one solar cell element 6 may be provided for each thin film solar cell 14, usually two or more solar cell elements 6 are provided. The specific number of solar cell elements 6 may be set arbitrarily. When a plurality of solar cell elements 6 are provided, the solar cell elements 6 are often arranged in an array.

太陽電池素子6を複数設ける場合、通常は、太陽電池素子6同士は電気的に接続され、接続された一群の太陽電池素子6から生じた電気を端子(図示せず)から取り出すようになっていて、この際、電圧を高めるために、通常は、太陽電池素子は直列に接続される。   When a plurality of solar cell elements 6 are provided, the solar cell elements 6 are usually electrically connected to each other, and electricity generated from the connected group of solar cell elements 6 is taken out from a terminal (not shown). At this time, the solar cell elements are usually connected in series in order to increase the voltage.

このように太陽電池素子6同士を接続する場合には、太陽電池素子6間の距離は小さいことが好ましく、ひいては、太陽電池素子6と太陽電池素子6との間の隙間は狭いことが好ましい。太陽電池素子6の受光面積を広くして受光量を増加させ、薄膜太陽電池14の発電量を増加させるためである。   Thus, when connecting the solar cell elements 6, it is preferable that the distance between the solar cell elements 6 is small, and the clearance between the solar cell element 6 and the solar cell element 6 is preferably narrow. This is because the light receiving area of the solar cell element 6 is widened to increase the amount of received light, and the amount of power generated by the thin film solar cell 14 is increased.

<6.7 封止材>
封止材7は、上述した封止材5と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他は封止材7と同様のものを同様に用いることができる。また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
<6.7 Sealant>
The sealing material 7 is a film similar to the sealing material 5 described above, and the same material as the sealing material 7 can be used in the same manner except that the arrangement position is different. Moreover, since the constituent member on the back side of the solar cell element 6 does not necessarily need to transmit visible light, a member that does not transmit visible light can be used.

<6.8 ゲッター材フィルム>
ゲッター材フィルム8は、上述したゲッター材フィルム4と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他はゲッター材フィルム4と同様のものを同様に必要に応じて用いることができる。また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
<6.8 Getter Material Film>
The getter material film 8 is the same film as the getter material film 4 described above, and the same material as the getter material film 4 can be used as necessary, except for the arrangement position. Moreover, since the constituent member on the back side of the solar cell element 6 does not necessarily need to transmit visible light, a member that does not transmit visible light can be used.

<6.9 ガスバリアフィルム>
ガスバリアフィルム9は、上述したガスバリアフィルム3と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他はガスバリアフィルム9と同様のものを同様に必要に応じて用いることができる。また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
<6.9 Gas barrier film>
The gas barrier film 9 is the same film as the gas barrier film 3 described above, and the same material as the gas barrier film 9 can be used as necessary except that the arrangement position is different. Moreover, since the constituent member on the back side of the solar cell element 6 does not necessarily need to transmit visible light, a member that does not transmit visible light can be used.

<6.10 バックシート>
バックシート10は、上述した耐候性保護フィルム1と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他は耐候性保護フィルム1と同様のものを同様に用いることができる。また、このバックシート10が水及び酸素を透過させ難いものであれば、バックシート10をガスバリア層として機能させることも可能である。また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
<6.10 Backsheet>
The back sheet 10 is the same film as the weather-resistant protective film 1 described above, and the same material as the weather-resistant protective film 1 can be used in the same manner except that the arrangement position is different. In addition, if the back sheet 10 is difficult to permeate water and oxygen, the back sheet 10 can also function as a gas barrier layer. Moreover, since the constituent member on the back side of the solar cell element 6 does not necessarily need to transmit visible light, a member that does not transmit visible light can be used.

<6.11 寸法等>
本実施形態の薄膜太陽電池14は、通常、膜状の薄い部材である。このように膜状の部材として薄膜太陽電池14を形成することにより、薄膜太陽電池14を建材、自動車又はインテリア等に容易に設置できるようになっている。薄膜太陽電池14は、軽く、割れにくく、従って安全性の高い太陽電池が得られ、また曲面にも適用可能であるためさらに多くの用途に使用しうる。薄くて軽いため輸送や保管等流通面でも好ましい。さらに、膜状であるためロールトゥロール式の製造が可能であり大幅なコストカットが可能である。
<6.11 Dimensions>
The thin film solar cell 14 of the present embodiment is usually a thin film member. Thus, by forming the thin film solar cell 14 as a film-like member, the thin film solar cell 14 can be easily installed in a building material, an automobile, an interior, or the like. The thin-film solar cell 14 is light and difficult to break. Therefore, a highly safe solar cell can be obtained, and can be applied to curved surfaces, so that it can be used for more applications. Since it is thin and light, it is preferable in terms of distribution such as transportation and storage. Furthermore, since it is in the form of a film, a roll-to-roll type production is possible and a significant cost cut is possible.

薄膜太陽電池14の具体的な寸法に制限は無いが、その厚みは、通常300μm以上3000μm以下である。   Although there is no restriction | limiting in the specific dimension of the thin film solar cell 14, The thickness is usually 300 micrometers or more and 3000 micrometers or less.

<6.12 製造方法>
本実施形態の薄膜太陽電池14の製造方法に制限は無いが、例えば、図2の形態の太陽電池製造方法としては、図2に示される積層体を作成した後に、ラミネート封止工程を行う方法が挙げられる。本実施形態の太陽電池素子は、耐熱性に優れるため、ラミネート封止工程による劣化が低減される点で好ましい。
<6.12 Manufacturing Method>
Although there is no restriction | limiting in the manufacturing method of the thin film solar cell 14 of this embodiment, For example, as a solar cell manufacturing method of the form of FIG. 2, after producing the laminated body shown by FIG. Is mentioned. Since the solar cell element of this embodiment is excellent in heat resistance, it is preferable in that deterioration due to the laminate sealing step is reduced.

図2に示される積層体作成は周知の技術を用いて行うことができる。ラミネート封止工程の方法は、本発明の効果を損なわなければ特に制限はないが、例えば、ウェットラミネート、ドライラミネート、ホットメルトラミネート、押出しラミネート、共押出成型ラミネート、押出コーティング、光硬化接着剤によるラミネート、サーマルラミネート等が挙げられる。なかでも有機ELデバイス封止で実績のある光硬化接着剤によるラミネート法、太陽電池で実績のあるホットメルトラミネート又はサーマルラミネートが好ましく、さらに、ホットメルトラミネート又はサーマルラミネートがシート状の封止材を使用できる点でより好ましい。   The laminate production shown in FIG. 2 can be performed using a known technique. The method of the laminate sealing step is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but for example, wet lamination, dry lamination, hot melt lamination, extrusion lamination, coextrusion molding lamination, extrusion coating, photocuring adhesive Laminate, thermal laminate, etc. are mentioned. Among them, a laminating method using a photo-curing adhesive having a proven record in organic EL device sealing, a hot melt laminate or a thermal laminate having a proven record in solar cells is preferable, and a hot melt laminate or a thermal laminate is a sheet-like sealing material. It is more preferable at the point which can be used.

ラミネート封止工程の加熱温度は通常130℃以上、好ましくは140℃以上であり、通常180℃以下、好ましくは170℃以下である。ラミネート封止工程の加熱時間は通常10分以上、好ましくは20分以上であり、通常100分以下、好ましくは90分以下である。ラミネート封止工程の圧力は通常0.001MPa以上、好ましくは0.01MPa以上であり、通常0.2MPa以下、好ましくは0.1MPa以下である。圧力をこの範囲とすることで封止を確実に行い、かつ、端部からの封止材5,7のはみ出しや過加圧による膜厚低減を抑え、寸法安定性を確保しうる。なお、2個以上の太陽電池素子6を直列又は並列接続したものも上記と同様にして、製造することができる。   The heating temperature in the laminate sealing step is usually 130 ° C or higher, preferably 140 ° C or higher, and is usually 180 ° C or lower, preferably 170 ° C or lower. The heating time in the laminate sealing step is usually 10 minutes or longer, preferably 20 minutes or longer, and is usually 100 minutes or shorter, preferably 90 minutes or shorter. The pressure in the laminate sealing step is usually 0.001 MPa or more, preferably 0.01 MPa or more, and usually 0.2 MPa or less, preferably 0.1 MPa or less. By setting the pressure within this range, sealing can be performed reliably, and the reduction of the film thickness due to the protrusion of the sealing materials 5 and 7 from the end portion and overpressurization can be suppressed, thereby ensuring dimensional stability. In addition, what connected two or more solar cell elements 6 in series or in parallel can be manufactured similarly to the above.

<6.13 用途>
本発明に係る太陽電池、特には上述した薄膜太陽電池14の用途に制限はなく、任意の用途に用いることができる。本発明に係る薄膜太陽電池を適用する分野の例を挙げると、建材用太陽電池、自動車用太陽電池、インテリア用太陽電池、鉄道用太陽電池、船舶用太陽電池、飛行機用太陽電池、宇宙機用太陽電池、家電用太陽電池、携帯電話用太陽電池又は玩具用太陽電池等である。
<6.13 Applications>
There is no restriction | limiting in the use of the solar cell which concerns on this invention, especially the thin film solar cell 14 mentioned above, It can use for arbitrary uses. Examples of the field to which the thin-film solar cell according to the present invention is applied include building material solar cells, automobile solar cells, interior solar cells, railway solar cells, marine solar cells, airplane solar cells, and spacecrafts. Solar cells, solar cells for home appliances, solar cells for mobile phones, solar cells for toys, and the like.

本発明に係る太陽電池、特に薄膜太陽電池は、そのまま用いても、基材上に太陽電池を1以上設置して、太陽電池モジュールとして用いてもよい。例えば、図3に模式的に表すように、基材12上に薄膜太陽電池14を備えた太陽電池モジュール13を用意し、これを使用場所に設置して用いればよい。すなわち、薄膜太陽電池14を用いて太陽電池モジュール13を製造することができる。具体例を挙げると、基材12として建材用板材を使用する場合、この板材の表面に薄膜太陽電池14を設けることにより、太陽電池モジュール13として太陽電池パネルを作製することができる。   The solar cell according to the present invention, particularly the thin film solar cell, may be used as it is, or may be used as a solar cell module by installing one or more solar cells on a substrate. For example, as schematically shown in FIG. 3, a solar cell module 13 including a thin film solar cell 14 on the substrate 12 may be prepared and used at a place of use. That is, the solar cell module 13 can be manufactured using the thin film solar cell 14. As a specific example, when a building material plate is used as the base material 12, a solar cell panel can be produced as the solar cell module 13 by providing the thin film solar cell 14 on the surface of the plate material.

基材12は薄膜太陽電池14を支持する支持部材である。基材12を形成する材料としては、例えば、石英、ガラス、サファイア又はチタニア等の無機材料、及びフレキシブル基材等が挙げられる。フレキシブル基材の具体例としては、限定されるわけではないが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂フィルム、塩化ビニル、ポリエチレン等のポリオレフィン;セルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリノルボルネン、エポキシ樹脂等の有機材料(樹脂基材);紙又は合成紙等の紙材料;ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属箔に、絶縁性を付与するために表面をコート又はラミネートしたもの等の複合材料が挙げられる。   The substrate 12 is a support member that supports the thin film solar cell 14. Examples of the material for forming the substrate 12 include inorganic materials such as quartz, glass, sapphire, and titania, and flexible substrates. Specific examples of the flexible substrate include, but are not limited to, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyimide, nylon, polystyrene, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol copolymer, fluororesin film, vinyl chloride. Polyolefins such as polyethylene; organic materials (resin base materials) such as cellulose, polyvinylidene chloride, aramid, polyphenylene sulfide, polyurethane, polycarbonate, polyarylate, polynorbornene, epoxy resin; paper materials such as paper or synthetic paper; stainless steel, A composite material such as a metal foil made of titanium, aluminum or the like, whose surface is coated or laminated in order to impart insulation, can be used.

なお、基材の材料は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また、これら有機材料あるいは紙材料に炭素繊維を含ませ、機械的強度を補強させてもよい。基材12の例を挙げると、アルポリック(登録商標;三菱樹脂製)等が挙げられる。   In addition, 1 type may be used for the material of a base material, and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio. Moreover, carbon fiber may be included in these organic materials or paper materials to reinforce the mechanical strength. When the example of the base material 12 is given, Alpolic (registered trademark; manufactured by Mitsubishi Plastics) and the like may be mentioned.

基材12の形状に制限はないが、通常は板材を使用する。また、基材12の材料、寸法等は、その使用環境に応じて任意に設定すればよい。この太陽電池パネルは、建物の外壁等に設置することができる。   Although there is no restriction | limiting in the shape of the base material 12, Usually, a board | plate material is used. Moreover, what is necessary is just to set the material of the base material 12, a dimension, etc. arbitrarily according to the use environment. This solar cell panel can be installed on the outer wall of a building.

以下に、実施例により本発明の実施形態を説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらに限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples as long as the gist of the present invention is not exceeded.

<合成例>
各テトラビシクロポルフィリン化合物(以下、BCODPと呼ぶ)を、下記の合成例1〜17に従って合成した。H−NMR及び13C−NMRは、Varian NMR System-500を用いて測定した。吸収スペクトルは、JASCO V-630 iRMを用いて測定した。MALDI−TOF質量分析は、BRUKER DATONICS autoflex II spectrometerを用いて行った。
<Synthesis example>
Each tetrabicycloporphyrin compound (hereinafter referred to as BCODP) was synthesized according to the following Synthesis Examples 1-17. 1 H-NMR and 13 C-NMR were measured using a Varian NMR System-500. The absorption spectrum was measured using JASCO V-630 iRM. MALDI-TOF mass spectrometry was performed using a BRUKER DATONICS autoflex II spectrometer.

(合成例1)BCODP−Br−H及びBCODP−Br−Hの合成

Figure 2014160805
Synthesis of (Synthesis Example 1) BCODP-Br-H 2 and BCODP-Br 2 -H 2
Figure 2014160805

200mL褐色ナス型フラスコに、特開2003−304014号公報に記載の方法に従って合成したBCODP−H(200 mg, 0.32 mmol)と、N−ブロモスクシンイミド(40 mg, 0.22 mmol)を加え、クロロホルムに溶解させた。アルゴン雰囲気下、70℃で24時間還流した後に、溶媒を除去し、再びクロロホルム(10 mL)に溶解させ、水(3回)及び飽和食塩水(1回)で洗浄した。硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を除去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:クロロホルム/ヘキサン=7/3)により生成物を分離し、各々メタノール(3 mL)を用いて再沈することで、BCODP−Br−H(76 mg, 0.11 mmol, 収率 54 %)、及びBCODP−Br−H(12 mg, 0.016 mmol, 収率 5 %)を得た。 BCODP-H 2 (200 mg, 0.32 mmol) synthesized according to the method described in JP-A No. 2003-304014 and N-bromosuccinimide (40 mg, 0.22 mmol) were added to a 200 mL brown eggplant-shaped flask, and chloroform was added. Dissolved. After refluxing at 70 ° C. for 24 hours under an argon atmosphere, the solvent was removed, the residue was dissolved again in chloroform (10 mL), and washed with water (3 times) and saturated brine (1 time). After dehydration with sodium sulfate, the solvent was removed. The product was separated by silica gel column chromatography (solvent: chloroform / hexane = 7/3) and reprecipitated with methanol (3 mL), respectively, to obtain BCODP-Br-H 2 (76 mg, 0.11 mmol, 54% yield), and BCODP-Br 2 -H 2 (12 mg, was obtained 0.016 mmol, yield 5%).

5−ブロモ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラヒドロ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラエタノテトラベンゾポルフィン(BCODP−Br−H):
茶色粉末
融点 >200 ℃(分解)
1H-NMR(CDCl3): δ= 10.31 (s, 2H, 10-, 20-), 10.22 (s, 1H, 15-), 7.15 (m, 8H), 6.59 (m, 2H), 5.74 (m, 6H), 2.21 (m, 8H), 7.91 (m, 8H), -4.11 (brs, 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m/z: 701 (M+)
UV/Vis (CHCl3): λmax(lgε) = 400 (5.12), 503 (4.16), 535 (3.58), 573 (3.70), 625 nm (2.97)
5-bromo-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1, 17 4 - tetrahydro-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1 , 17 4 -tetraethanotetrabenzoporphine (BCODP-Br-H 2 ):
Brown powder Melting point> 200 ℃ (decomposition)
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ = 10.31 (s, 2H, 10-, 20-), 10.22 (s, 1H, 15-), 7.15 (m, 8H), 6.59 (m, 2H), 5.74 ( m, 6H), 2.21 (m, 8H), 7.91 (m, 8H), -4.11 (brs, 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m / z: 701 (M + )
UV / Vis (CHCl 3 ): λ max (lgε) = 400 (5.12), 503 (4.16), 535 (3.58), 573 (3.70), 625 nm (2.97)

5,15−ジブロモ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラヒドロ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラエタノテトラベンゾポルフィン(BCODP−Br−H):
茶色粉末
融点 >200 ℃(分解)
1H-NMR(CDCl3): δ= 10.23 (s, 2H), 7.25 (m, 8H), 6.50 (m, 4H), 5.70 (m, 4H), 2.17 (m, 8H), 2.01 (m, 4H), 1.91 (m, 4H), -3.25(brs, 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m/z: 780 (M+)
5,15-Dibromo - 21, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1, 17 4 - tetrahydro-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1, 17 4 - tetra ethanolate tetrabenzoporphyrazine porphine (BCODP-Br 2 -H 2) :
Brown powder Melting point> 200 ℃ (decomposition)
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ = 10.23 (s, 2H), 7.25 (m, 8H), 6.50 (m, 4H), 5.70 (m, 4H), 2.17 (m, 8H), 2.01 (m, 4H), 1.91 (m, 4H), -3.25 (brs, 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m / z: 780 (M + )

(合成例2)BCODP−Br−Znの合成

Figure 2014160805
Synthesis Example 2 Synthesis of BCODP-Br-Zn
Figure 2014160805

50mLナス型フラスコに、合成例1で合成したBCODP−Br−H(78 mg, 0.11 mmol)を加え、クロロホルム(10 mL)に溶解した。メタノール(2mL)に溶解させた酢酸亜鉛二水和物(200 mg, 0.91 mmol)をさらに加えて、室温で30分間撹拌した。溶媒を除去した後に、クロロホルム(10 mL)に溶解させ、水(3回)及び飽和食塩水(1回)で洗浄した。得られた反応混合物を無水硫酸ナトリウムで乾燥した後にシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:クロロホルム)により分離し、メタノール(5 mL)を用いて再沈することで、BCODP−Br−Zn(80 mg, 収率 95 %)を赤紫色粉末として得た。 BCODP-Br-H 2 (78 mg, 0.11 mmol) synthesized in Synthesis Example 1 was added to a 50 mL eggplant-shaped flask and dissolved in chloroform (10 mL). Zinc acetate dihydrate (200 mg, 0.91 mmol) dissolved in methanol (2 mL) was further added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. After removing the solvent, the residue was dissolved in chloroform (10 mL) and washed with water (3 times) and saturated brine (1 time). The obtained reaction mixture was dried over anhydrous sodium sulfate, separated by silica gel column chromatography (solvent: chloroform), and reprecipitated using methanol (5 mL), whereby BCODP-Br-Zn (80 mg, yield). 95%) was obtained as a magenta powder.

5−ブロモ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラヒドロ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラエタノテトラベンゾポルフィナト亜鉛(BCODP−Br−Zn):
1H-NMR(CDCl3):δ= 10.33 (m, 3H), 7.14 (m, 8H), 6.69 (m, 2H), 5.79 (m, 2H), 5.75(m, 4H),1.9-2.2 (m, 16H)
MS (MALDI-TOF): m/z: 764 (M+)
5-bromo-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1, 17 4 - tetrahydro-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1 , 17 4 -tetraethanotetrabenzoporfinato zinc (BCODP-Br-Zn):
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ = 10.33 (m, 3H), 7.14 (m, 8H), 6.69 (m, 2H), 5.79 (m, 2H), 5.75 (m, 4H), 1.9-2.2 ( m, 16H)
MS (MALDI-TOF): m / z: 764 (M + )

(合成例3)BCODP−Br−Znの合成

Figure 2014160805
(Synthesis Example 3) BCODP-Br 2 -Zn Synthesis of
Figure 2014160805

50mLナス型フラスコに、合成例1で合成したBCODP−Br−H(30 mg, 0.038 mmol)を加え、クロロホルム(10 mL)に溶解した。メタノール(2 mL)に溶解させた酢酸亜鉛二水和物(100 mg, 0.46 mmol)をさらに加えて、室温で30分間撹拌した。溶媒を除去した後に、クロロホルム(10 mL)に溶解させ、水(3回)及び飽和食塩水(1回)で洗浄した。反応混合物を無水硫酸ナトリウムで乾燥してからシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:クロロホルム)により分離し、メタノール(5 mL)を用いて再沈することで、BCODP−Br−Zn(31 mg, 収率 96 %)を赤紫色粉末として得た。 In 50mL eggplant-shaped flask, BCODP-Br 2 -H 2 ( 30 mg, 0.038 mmol) synthesized in Synthesis Example 1 was added and dissolved in chloroform (10 mL). Zinc acetate dihydrate (100 mg, 0.46 mmol) dissolved in methanol (2 mL) was further added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. After removing the solvent, the residue was dissolved in chloroform (10 mL) and washed with water (3 times) and saturated brine (1 time). The reaction mixture was dried over anhydrous sodium sulfate, separated by silica gel column chromatography (solvent: chloroform), and reprecipitated with methanol (5 mL), so that BCODP-Br 2 -Zn (31 mg, yield) 96%) was obtained as a magenta powder.

5,15−ジブロモ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラヒドロ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラエタノテトラベンゾポルフィナト亜鉛(BCODP−Br−Zn):
1H-NMR(CDCl3):δ= 10.21 (m, 2H), 7.11 (m, 8H), 6.62 (m, 4H), 5.72 (m, 4H), 1.9-2.2 (m, 16H)
MS (MALDI-TOF): m/z: 842 (M+)
5,15-Dibromo - 21, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1, 17 4 - tetrahydro-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1 , 17 4 -tetraethanotetrabenzoporfinato zinc (BCODP-Br 2 -Zn):
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ = 10.21 (m, 2H), 7.11 (m, 8H), 6.62 (m, 4H), 5.72 (m, 4H), 1.9-2.2 (m, 16H)
MS (MALDI-TOF): m / z: 842 (M + )

(合成例4)BCODP−4−ペンチルフェニル−Hの合成

Figure 2014160805
Synthesis Example 4 Synthesis of BCODP-4-pentylphenyl-H 2
Figure 2014160805

100mLナス型フラスコに、合成例2で合成したBCODP−Br−Zn(10 mg, 0.013 mmol)と4−ペンチルフェニルボロン酸(4.5 mg, 0.024 mmol)、炭酸カリウム(3 mg, 0.032 mmol)、及びスパチュラ一杯のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(約 5 mg)を加え、テトラヒドロフランと水との混合溶媒(テトラヒドロフラン/水=7/3)(40 mL)に溶解させ、アルゴン雰囲気下、75℃で1日間還流した。溶媒を除去した後、クロロホルムに溶解させ、水及び飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで脱水してから溶媒を除去した。続いて酢酸溶液とし、ここに希塩酸を数滴加えて30分間撹拌することで脱金属を行った。得られた生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:クロロホルム)により分離し、メタノール(1 mL)を用いて再沈することで、BCODP−4−ペンチルフェニル−H(9 mg, 収率 90 %)を得た。 In a 100 mL eggplant-shaped flask, BCODP-Br-Zn (10 mg, 0.013 mmol) synthesized in Synthesis Example 2, 4-pentylphenylboronic acid (4.5 mg, 0.024 mmol), potassium carbonate (3 mg, 0.032 mmol), and Add a spatula full of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (about 5 mg) and dissolve in a mixed solvent of tetrahydrofuran and water (tetrahydrofuran / water = 7/3) (40 mL). Reflux at 1 ° C. for 1 day. After removing the solvent, it was dissolved in chloroform, washed with water and saturated brine, dehydrated with sodium sulfate, and then the solvent was removed. Subsequently, an acetic acid solution was prepared, and a few drops of dilute hydrochloric acid were added thereto, followed by stirring for 30 minutes to perform metal removal. The obtained product was separated by silica gel column chromatography (solvent: chloroform), and reprecipitated with methanol (1 mL), whereby BCODP-4-pentylphenyl-H 2 (9 mg, yield 90%). )

5−4−ペンチルフェニル−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラヒドロ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラエタノテトラベンゾポルフィン(BCODP−4−ペンチルフェニル−H):
茶色粉末
融点 >200 ℃(分解)
1H-NMR(CDCl3): δ= 10.37 (s, 2H, 10-, 20-), 10.26 (s, 1H, 15-), 8.12 (m, 2H), 7.61 (m, 2H), 7.14 (m,4H), 7.00 (m, 2H), 6.70 (m, 2H), 5.76 (s, 2H), 5.73 (s, 2H), 5.70 (s, 2H), 3.75 (m, 2H), 3.09 (m, 2H), 2.22 (m, 4H), 2.06 (m, 2H), 2.00 (m, 2H), 1.70 (m, 2H), 1.59 (m, 6H), 1.05 (m, 3H), -4.35 (brs, 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m/z: 769 (M+)
UV/Vis (CHCl3): λmax(lgε) = 405 (5.35), 500.5 (4.30), 534 (3.97), 567.5 (3.96), 619 (3.40)
5-4- pentylphenyl - 21, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1, 17 4 - tetrahydro-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4 , 17 1 , 17 4 -tetraethanotetrabenzoporphine (BCODP-4-pentylphenyl-H 2 ):
Brown powder Melting point> 200 ℃ (decomposition)
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ = 10.37 (s, 2H, 10-, 20-), 10.26 (s, 1H, 15-), 8.12 (m, 2H), 7.61 (m, 2H), 7.14 ( m, 4H), 7.00 (m, 2H), 6.70 (m, 2H), 5.76 (s, 2H), 5.73 (s, 2H), 5.70 (s, 2H), 3.75 (m, 2H), 3.09 (m , 2H), 2.22 (m, 4H), 2.06 (m, 2H), 2.00 (m, 2H), 1.70 (m, 2H), 1.59 (m, 6H), 1.05 (m, 3H), -4.35 (brs , 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m / z: 769 (M + )
UV / Vis (CHCl 3 ): λ max (lgε) = 405 (5.35), 500.5 (4.30), 534 (3.97), 567.5 (3.96), 619 (3.40)

(合成例5)BCODP−4−ペンチルフェニル−Znの合成

Figure 2014160805
Synthesis Example 5 Synthesis of BCODP-4-pentylphenyl-Zn
Figure 2014160805

50mLナス型フラスコに、合成例4で合成したBCODP−4−ペンチルフェニル−H(50 mg, 0.065 mmol)を加え、クロロホルム(10 mL)に溶解した。メタノール(2 mL)に溶解させた酢酸亜鉛二水和物(200 mg, 0.91 mmol)をさらに加えて、室温で30分間撹拌した。溶媒を除去した後に、クロロホルム(10 mL)に溶解させ、水(3回)及び飽和食塩水(1回)で洗浄した。反応混合物を無水硫酸ナトリウムで乾燥させてからシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:クロロホルム)により分離し、メタノール(5 mL)を用いて再沈することで、BCODP−4−ペンチルフェニル−Zn(53 mg, 0.064 mmol, 収率 98 %)を赤紫色粉末として得た。 BCODP-4-pentylphenyl-H 2 (50 mg, 0.065 mmol) synthesized in Synthesis Example 4 was added to a 50 mL eggplant-shaped flask and dissolved in chloroform (10 mL). Zinc acetate dihydrate (200 mg, 0.91 mmol) dissolved in methanol (2 mL) was further added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. After removing the solvent, the residue was dissolved in chloroform (10 mL) and washed with water (3 times) and saturated brine (1 time). The reaction mixture was dried over anhydrous sodium sulfate, separated by silica gel column chromatography (solvent: chloroform), and reprecipitated with methanol (5 mL), whereby BCODP-4-pentylphenyl-Zn (53 mg, 0.064 mmol, yield 98%) was obtained as a magenta powder.

5−4−ペンチルフェニル−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラヒドロ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラエタノテトラベンゾポルフィナト亜鉛(BCODP−4−ペンチルフェニル−Zn):
1H-NMR(CDCl3): δ= 10.40 (m, 2H), 10.36 (m, 1H), 8.13 (m, 2H), 7.62 (m, 2H), 7.16(m, 4H), 7.01 (m, 2H), 6.70 (m, 2H), 5.78 (s, 4H), 5.72 (m, 2H), 3.70 (m, 2H), 3.10 (m, 2H), 1.6-2.2 (m, 20H), 1.05 (m, 3H)
MS (MALDI-TOF): m/z: 830 (M+)
5-4- pentylphenyl - 21, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1, 17 4 - tetrahydro-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4 , 17 1 , 17 4 -Tetraethanotetrabenzoporfinato zinc (BCODP-4-pentylphenyl-Zn):
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ = 10.40 (m, 2H), 10.36 (m, 1H), 8.13 (m, 2H), 7.62 (m, 2H), 7.16 (m, 4H), 7.01 (m, 2H), 6.70 (m, 2H), 5.78 (s, 4H), 5.72 (m, 2H), 3.70 (m, 2H), 3.10 (m, 2H), 1.6-2.2 (m, 20H), 1.05 (m , 3H)
MS (MALDI-TOF): m / z: 830 (M + )

(合成例6)BCODP−4−エチルフェニル−Hの合成

Figure 2014160805
Synthesis Example 6 Synthesis of BCODP-4-ethylphenyl-H 2
Figure 2014160805

100mLナス型フラスコに、合成例2で合成したBCODP−Br−Zn(100 mg, 0.13 mmol)、4−エチルフェニルボロン酸(30 mg, 0.20 mmol)、炭酸カリウム(41 mg, 0.39 mmol)、及びスパチュラ一杯のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(約 5 mg)を加え、テトラヒドロフランと水との混合溶媒(テトラヒドロフラン/水=7/3)(80 mL)に溶解させ、アルゴン雰囲気下、75℃で1日間還流した。溶媒を除去した後、クロロホルム(10 mL)に溶解させ、水(3回)及び飽和食塩水(1回)で洗浄し、硫酸ナトリウムで脱水した後に、溶媒を除去した。続いて酢酸溶液(10 mL)とし、ここに希塩酸を数滴加えて30分間撹拌することで脱金属を行った。得られた生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:クロロホルム)により分離し、メタノール(2 mL)を用いて再沈することで、BCODP−4−エチルフェニル−H(70 mg, 0.096 mmol, 収率 74 %)を得た。 In a 100 mL eggplant-shaped flask, BCODP-Br-Zn (100 mg, 0.13 mmol), 4-ethylphenylboronic acid (30 mg, 0.20 mmol), potassium carbonate (41 mg, 0.39 mmol) synthesized in Synthesis Example 2 and Add a spatula full of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (about 5 mg) and dissolve in a mixed solvent of tetrahydrofuran and water (tetrahydrofuran / water = 7/3) (80 mL). Reflux at 1 ° C. for 1 day. After removing the solvent, the residue was dissolved in chloroform (10 mL), washed with water (3 times) and saturated brine (1 time), dehydrated with sodium sulfate, and then the solvent was removed. Subsequently, an acetic acid solution (10 mL) was prepared, and a few drops of dilute hydrochloric acid was added thereto, followed by stirring for 30 minutes to perform demetalization. The obtained product was separated by silica gel column chromatography (solvent: chloroform) and reprecipitated with methanol (2 mL), whereby BCODP-4-ethylphenyl-H 2 (70 mg, 0.096 mmol, yield). 74%).

5−4−エチルフェニル−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラヒドロ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラエタノテトラベンゾポルフィン(BCODP−4−エチルフェニル−H
茶色粉末
融点 >200 ℃(分解)
1H-NMR(CDCl3): δ= 10.37 (s, 2H, 10-, 20-), 10.26 (s, 1H, 15-), 8.14 (m, 2H), 7.63 (m, 2H), 7.14 (m, 4H), 7.01 (m, 2H), 6.72 (m, 2H), 5.76 (s, 2H), 5.71 (m, 4H), 3.74 (m, 2H), 3.13 (m, 2H), 2.22 (m, 4H), 2.06 (m, 2H), 1.97 (m, 2H), 1.82 (m, 2H), 1.71 (m, 2H), 1.60 (m,2H), 1.05 (m, 3H), -4.35 (brs, 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m/z: 725 (M+)
UV/Vis (CHCl3): λmax(lgε) = 398.5 (5.20), 499.5 (4.22), 531 (3.71), 567 (3.85), 618 (3.04)
5-4- ethyl-phenyl-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1, 17 4 - tetrahydro-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4 , 17 1 , 17 4 -tetraethanotetrabenzoporphine (BCODP-4-ethylphenyl-H 2 )
Brown powder Melting point> 200 ℃ (decomposition)
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ = 10.37 (s, 2H, 10-, 20-), 10.26 (s, 1H, 15-), 8.14 (m, 2H), 7.63 (m, 2H), 7.14 ( m, 4H), 7.01 (m, 2H), 6.72 (m, 2H), 5.76 (s, 2H), 5.71 (m, 4H), 3.74 (m, 2H), 3.13 (m, 2H), 2.22 (m , 4H), 2.06 (m, 2H), 1.97 (m, 2H), 1.82 (m, 2H), 1.71 (m, 2H), 1.60 (m, 2H), 1.05 (m, 3H), -4.35 (brs , 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m / z: 725 (M + )
UV / Vis (CHCl 3 ): λ max (lgε) = 398.5 (5.20), 499.5 (4.22), 531 (3.71), 567 (3.85), 618 (3.04)

(合成例7)BCODP−4−ブチルフェニル−Hの合成

Figure 2014160805
Synthesis Example 7 Synthesis of BCODP-4-butylphenyl-H 2
Figure 2014160805

100mLナス型フラスコに、合成例2で合成したBCODP−Br−Zn(10 mg, 0.013 mmol)、4−ブチルフェニルボロン酸(4.5 mg, 0.024 mmol)、炭酸カリウム(3 mg, 0.032 mmol)、及びスパチュラ一杯のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(約 5 mg)を加え、テトラヒドロフランと水との混合溶媒(テトラヒドロフラン/水=7/3)(40 mL)に溶解させ、アルゴン雰囲気下、75℃で1日間還流した。溶媒を除去した後、クロロホルムに溶解させ、水及び飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで脱水した後に、溶媒を除去した。続いて酢酸溶液とし、ここに希塩酸を数滴加えて30分間撹拌することで脱金属を行った。得られた生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:クロロホルム)により分離し、メタノール(1 mL)を用いて再沈することで、BCODP−4−ブチルフェニル−H(7 mg, 収率 70 %)を得た。 In a 100 mL eggplant-shaped flask, BCODP-Br-Zn (10 mg, 0.013 mmol), 4-butylphenylboronic acid (4.5 mg, 0.024 mmol), potassium carbonate (3 mg, 0.032 mmol) synthesized in Synthesis Example 2 and Add a spatula full of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (about 5 mg) and dissolve in a mixed solvent of tetrahydrofuran and water (tetrahydrofuran / water = 7/3) (40 mL). Reflux at 1 ° C. for 1 day. After removing the solvent, it was dissolved in chloroform, washed with water and saturated brine, dehydrated with sodium sulfate, and then the solvent was removed. Subsequently, an acetic acid solution was prepared, and a few drops of dilute hydrochloric acid were added thereto, followed by stirring for 30 minutes to perform metal removal. The obtained product was separated by silica gel column chromatography (solvent: chloroform) and reprecipitated with methanol (1 mL), so that BCODP-4-butylphenyl-H 2 (7 mg, yield 70%). )

5−4−ブチルフェニル−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラヒドロ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラエタノテトラベンゾポルフィン(BCODP−4−ブチルフェニル−H
茶色粉末
融点 >200 ℃(分解)
1H-NMR(CDCl3): δ= 10.36 (s, 2H, 10-, 20-), 10.26 (s, 1H, 15-), 8.12 (m, 2H), 7.61 (m, 2H), 7.14 (m,4H), 7.00 (m, 2H), 6.70 (m, 2H), 5.76 (s, 2H), 5.73 (s, 2H), 5.70 (s, 2H), 3.75 (m, 2H), 3.09 (m, 2H), 2.22 (m, 4H), 2.06 (m, 2H), 2.00 (m, 2H), 1.70 (m, 2H), 1.59 (m, 6H), 1.14 (m, 3H), -4.35 (brs, 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m/z: 754 (M+)
UV/Vis (CHCl3): λmax(lgε) = 402 (5.14), 499.5 (4.13), 531.5 (3.75), 566.5 (3.84), 617.5 (3.20)
5-4- butyl phenyl-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1, 17 4 - tetrahydro-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4 , 17 1 , 17 4 -tetraethanotetrabenzoporphine (BCODP-4-butylphenyl-H 2 )
Brown powder Melting point> 200 ℃ (decomposition)
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ = 10.36 (s, 2H, 10-, 20-), 10.26 (s, 1H, 15-), 8.12 (m, 2H), 7.61 (m, 2H), 7.14 ( m, 4H), 7.00 (m, 2H), 6.70 (m, 2H), 5.76 (s, 2H), 5.73 (s, 2H), 5.70 (s, 2H), 3.75 (m, 2H), 3.09 (m , 2H), 2.22 (m, 4H), 2.06 (m, 2H), 2.00 (m, 2H), 1.70 (m, 2H), 1.59 (m, 6H), 1.14 (m, 3H), -4.35 (brs , 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m / z: 754 (M + )
UV / Vis (CHCl 3 ): λ max (lgε) = 402 (5.14), 499.5 (4.13), 531.5 (3.75), 566.5 (3.84), 617.5 (3.20)

(合成例8)BCODP−4−オクチルフェニル−Hの合成

Figure 2014160805
Synthesis Example 8 Synthesis of BCODP-4-octylphenyl-H 2
Figure 2014160805

100mLナス型フラスコに、合成例2で合成したBCODP−Br−Zn(100mg, 0.13mmol)、4−オクチルフェニルボロン酸(46 mg, 0.195 mmol)、炭酸カリウム(41 mg, 0.39 mmol)、及びスパチュラ一杯のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(約 5 mg)を加え、テトラヒドロフランと水との混合溶媒(テトラヒドロフラン/水=7/3)(80 mL)に溶解させ、アルゴン雰囲気下、75℃で1日間還流した。溶媒を除去した後、クロロホルム(10 mL)に溶解させ、水(3回)及び飽和食塩水(1回)で洗浄し、硫酸ナトリウムで脱水した後に、溶媒を除去した。続いて酢酸溶液(10 mL)とし、希塩酸を数滴加えて30分間撹拌することで脱金属を行った。得られた生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:クロロホルム)により分離し、メタノール(2 mL)を用いて再沈することで、BCODP−4−オクチルフェニル−H(75 mg, 0.092 mmol, 収率 71 %)を得た。 In a 100 mL eggplant-shaped flask, BCODP-Br-Zn (100 mg, 0.13 mmol), 4-octylphenylboronic acid (46 mg, 0.195 mmol), potassium carbonate (41 mg, 0.39 mmol), and spatula synthesized in Synthesis Example 2 A cup of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (about 5 mg) was added and dissolved in a mixed solvent of tetrahydrofuran and water (tetrahydrofuran / water = 7/3) (80 mL). At reflux for 1 day. After removing the solvent, the residue was dissolved in chloroform (10 mL), washed with water (3 times) and saturated brine (1 time), dehydrated with sodium sulfate, and then the solvent was removed. Subsequently, the solution was made into an acetic acid solution (10 mL), and a few drops of dilute hydrochloric acid were added, followed by stirring for 30 minutes for demetalization. The obtained product was separated by silica gel column chromatography (solvent: chloroform) and reprecipitated with methanol (2 mL), so that BCODP-4-octylphenyl-H 2 (75 mg, 0.092 mmol, yield) Rate 71%).

5−4−オクチルフェニル−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラヒドロ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラエタノテトラベンゾポルフィン(BCODP−4−オクチルフェニル−H):
茶色粉末
融点 >200 ℃(分解)
1H-NMR(CDCl3): δ= 10.36 (s, 2H, 10-, 20-), 10.26 (s, 1H, 15-), 8.14 (m, 2H), 7.62 (m, 2H), 7.14 (m, 4H), 7.00 (m, 2H), 6.70 (m, 2H), 5.76 (s, 2H), 5.73 (m, 4H), 3.74 (m, 2H), 3.09 (m, 2H), 2.23-1.81 (m, 16H), 1.70-1.31 (m, 9H), 0.95-0.91 (m, 6H), -4.35 (brs, 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m/z: 810 (M+)
UV/Vis (CHCl3): λmax(lgε) = 399 (5.23), 499.5 (4.23), 531 (3.71), 567 (3.86), 618 (2.98)
5-4- octylphenyl - 21, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1, 17 4 - tetrahydro-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4 , 17 1 , 17 4 -tetraethanotetrabenzoporphine (BCODP-4-octylphenyl-H 2 ):
Brown powder Melting point> 200 ℃ (decomposition)
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ = 10.36 (s, 2H, 10-, 20-), 10.26 (s, 1H, 15-), 8.14 (m, 2H), 7.62 (m, 2H), 7.14 ( m, 4H), 7.00 (m, 2H), 6.70 (m, 2H), 5.76 (s, 2H), 5.73 (m, 4H), 3.74 (m, 2H), 3.09 (m, 2H), 2.23-1.81 (m, 16H), 1.70-1.31 (m, 9H), 0.95-0.91 (m, 6H), -4.35 (brs, 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m / z: 810 (M + )
UV / Vis (CHCl 3 ): λ max (lgε) = 399 (5.23), 499.5 (4.23), 531 (3.71), 567 (3.86), 618 (2.98)

(合成例9)BCODP−4−ブトキシフェニル−Hの合成

Figure 2014160805
Synthesis Example 9 Synthesis of BCODP-4-butoxyphenyl-H 2
Figure 2014160805

100mLナス型フラスコに、合成例2で合成したBCODP−Br−Zn(100 mg, 0.13 mmol)、4−ブトキシフェニルボロン酸ピナコールエステル(53 mg, 0.20 mmol)、炭酸カリウム(36 mg, 0.26mmol)、及びスパチュラ一杯のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(約 5 mg)を加え、テトラヒドロフランと水との混合溶媒(テトラヒドロフラン/水=7/3)(40 mL)に溶解させ、アルゴン雰囲気下、75℃で1日間還流した。溶媒を除去した後、クロロホルムに溶解させ、水(3回)及び飽和食塩水(1回)で洗浄し、硫酸ナトリウムで脱水した後に、溶媒を除去した。続いて酢酸溶液とし、ここに希塩酸を数滴加えて30分間撹拌することで脱金属を行った。得られた生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:クロロホルム)により分離し、メタノール(2 mL)を用いて再沈することで、BCODP−4−ブトキシフェニル−H(44 mg, 0.06 mmol, 収率 44 %)を得た。 In a 100 mL eggplant-shaped flask, BCODP-Br-Zn (100 mg, 0.13 mmol) synthesized in Synthesis Example 2, 4-butoxyphenylboronic acid pinacol ester (53 mg, 0.20 mmol), potassium carbonate (36 mg, 0.26 mmol) , And a spatula full of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (about 5 mg), dissolved in a mixed solvent of tetrahydrofuran and water (tetrahydrofuran / water = 7/3) (40 mL), and under argon atmosphere , And refluxed at 75 ° C. for 1 day. After removing the solvent, it was dissolved in chloroform, washed with water (3 times) and saturated brine (1 time), dehydrated with sodium sulfate, and then the solvent was removed. Subsequently, an acetic acid solution was prepared, and a few drops of dilute hydrochloric acid were added thereto, followed by stirring for 30 minutes to perform metal removal. The obtained product was separated by silica gel column chromatography (solvent: chloroform) and reprecipitated with methanol (2 mL), whereby BCODP-4-butoxyphenyl-H 2 (44 mg, 0.06 mmol, yield). 44%).

5−4−ブトキシフェニル−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラヒドロ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラエタノテトラベンゾポルフィン(BCODP−4−ブトキシフェニル−H):
茶色粉末
融点 >200 ℃(分解)
1H-NMR(CDCl3): δ= 10.37 (s, 2H, 10-, 20-), 10.26 (s, 1H, 15-), 8.12 (m, 2H), 7.37 (m, 2H), 7.14 (m, 4H), 7.01 (m, 2H), 6.75 (m, 2H), 5.75 (s, 4H), 5.71 (s, 2H), 4.38 (m, 2H), 3.85 (m, 2H), 2.22 (m, 4H), 2.06 (m, 2H), 2.00 (m, 2H), 1.70 (m, 2H), 1.59 (m, 3H), 1.05 (m, 3H), -4.35 (brs, 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m/z: 771 (M+)
UV/Vis (CHCl3): λmax(lgε) = 400 (5.19), 499.5 (4.20), 532 (3.75), 567 (3.88), 617.5 (3.12)
5-4- butoxy-phenyl-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1, 17 4 - tetrahydro-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4 , 17 1 , 17 4 -tetraethanotetrabenzoporphine (BCODP-4-butoxyphenyl-H 2 ):
Brown powder Melting point> 200 ℃ (decomposition)
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ = 10.37 (s, 2H, 10-, 20-), 10.26 (s, 1H, 15-), 8.12 (m, 2H), 7.37 (m, 2H), 7.14 ( m, 4H), 7.01 (m, 2H), 6.75 (m, 2H), 5.75 (s, 4H), 5.71 (s, 2H), 4.38 (m, 2H), 3.85 (m, 2H), 2.22 (m , 4H), 2.06 (m, 2H), 2.00 (m, 2H), 1.70 (m, 2H), 1.59 (m, 3H), 1.05 (m, 3H), -4.35 (brs, 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m / z: 771 (M + )
UV / Vis (CHCl 3 ): λ max (lgε) = 400 (5.19), 499.5 (4.20), 532 (3.75), 567 (3.88), 617.5 (3.12)

(合成例10)BCODP−エチル−Hの合成

Figure 2014160805
Synthesis Example 10 Synthesis of BCODP-ethyl-H 2
Figure 2014160805

100mL褐色ナス型フラスコに、合成例2で合成したBCODP−Br−Zn(20 mg, 0.026mmol)、炭酸カリウム(10 mg, 0.078 mmol)、エチルボロン酸(2.9mg, 0.039mmol)、及びスパチュラ一杯のジクロロ[1,1−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム・ジクロロメタン付加体(PdCl2(dppf)・CH2Cl2, 約 5 mg)を加え、テトラヒドロフランと水との混合溶媒(テトラヒドロフラン/水=10/1)(5.5 mL)に溶解させ、アルゴン雰囲気下、75℃で1日間還流した。溶媒を除去した後、クロロホルムに溶解させ、水(3回)及び飽和食塩水(1回)で洗浄し、硫酸ナトリウムで脱水した後に、溶媒を除去した。続いて酢酸溶液とし、ここに希塩酸を数滴加えて30分間撹拌することで脱金属を行った。得られた生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:クロロホルム)により分離し、メタノール(5 mL)を用いて再沈することで、BCODP−エチル−H(1 mg, 収率 6 %)を得た。 In a 100 mL brown eggplant-shaped flask, BCODP-Br-Zn (20 mg, 0.026 mmol), potassium carbonate (10 mg, 0.078 mmol), ethyl boronic acid (2.9 mg, 0.039 mmol) synthesized in Synthesis Example 2 and a spatula Dichloro [1,1-bis (diphenylphosphino) ferrocene] palladium / dichloromethane adduct (PdCl 2 (dppf) · CH 2 Cl 2 , about 5 mg) was added, and a mixed solvent of tetrahydrofuran and water (tetrahydrofuran / water = 10/1) (5.5 mL) and refluxed at 75 ° C. for 1 day under an argon atmosphere. After removing the solvent, it was dissolved in chloroform, washed with water (3 times) and saturated brine (1 time), dehydrated with sodium sulfate, and then the solvent was removed. Subsequently, an acetic acid solution was prepared, and a few drops of dilute hydrochloric acid were added thereto, followed by stirring for 30 minutes to perform metal removal. The obtained product was separated by silica gel column chromatography (solvent: chloroform) and reprecipitated using methanol (5 mL) to obtain BCODP-ethyl-H 2 (1 mg, yield 6%). It was.

5−エチル−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラヒドロ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラエタノテトラベンゾポルフィン(BCODP−エチル−H):
1H-NMR(CDCl3): δ= 10.30 (s, 2H), 10.15 (s, 1H), 7.14 (m, 8H), 5.83-5.75-5.69 (m, 8H), 5.46-5.35 (d, 2H), 2.43 (s, 3H), 2.21 (m, 8H), 1.93 (m, 8H), -4.00 (brs, 2H, NH, -4.13)
MS (MALDI-TOF):m/z: 651(M+)
5-ethyl-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1, 17 4 - tetrahydro-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1 , 17 4 -tetraethanotetrabenzoporphine (BCODP-ethyl-H 2 ):
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ = 10.30 (s, 2H), 10.15 (s, 1H), 7.14 (m, 8H), 5.83-5.75-5.69 (m, 8H), 5.46-5.35 (d, 2H ), 2.43 (s, 3H), 2.21 (m, 8H), 1.93 (m, 8H), -4.00 (brs, 2H, NH, -4.13)
MS (MALDI-TOF): m / z: 651 (M + )

(合成例11)BCODP−n−ヘキシル−Hの合成

Figure 2014160805
Synthesis Example 11 Synthesis of BCODP-n-hexyl-H 2
Figure 2014160805

50mLナス型フラスコに、シリンジを用いて、1−ヘキセン(0.16 mL, 1.3mmol)と9−ボラビシクロ[3.3.1]ノナン(9-BBN, 0.50 M テトラヒドロフラン溶液, 2.0 mL, 0.98 mmol)を加え、テトラヒドロフラン(5 mL)に溶解させ、室温で9時間攪拌することで、n−ヘキシル−9−BBN・テトラヒドロフラン溶液を調製した。次に、100mLナス型フラスコに、合成例2で合成したBCODP−Br−Zn(50 mg, 0.065 mmol)、スパチュラ一杯のジクロロ[1,1−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム・ジクロロメタン付加体(PdCl2(dppf)・CH2Cl2, 約 5 mg)、及び炭酸カリウム(27 mg, 0.20 mmol)を加え、テトラヒドロフランと水との混合溶媒(テトラヒドロフラン/水=10/1)(23 mL)に溶解させた。アルゴン雰囲気下で、調製したn−ヘキシル−9−BBN・テトラヒドロフラン溶液(7 mL)をシリンジでさらに加え、75℃で1日間還流した。室温まで冷却した後に、過酸化水素30%水溶液(0.32 mL)及び水酸化ナトリウム3M水溶液(0.32 mL)を加えて、1時間攪拌した。生成物をヘキサン(50 mL)で抽出し、水(3回)及び飽和食塩水(1回)で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、溶媒を除去した。続いて酢酸溶液とし、ここに希塩酸を数滴加えて30分間撹拌することで脱金属を行った。得られた生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:酢酸エチル/ヘキサン=1/9)により分離し、アセトンと水(アセトン/水=1/5)(5 mL)で再沈することで、BCODP−n−ヘキシル−H(13 mg, 0.019 mmol, 収率 29 %)を得た。 Using a syringe, add 1-hexene (0.16 mL, 1.3 mmol) and 9-borabicyclo [3.3.1] nonane (9-BBN, 0.50 M tetrahydrofuran solution, 2.0 mL, 0.98 mmol) to a 50 mL eggplant-shaped flask. In addition, it was dissolved in tetrahydrofuran (5 mL) and stirred at room temperature for 9 hours to prepare an n-hexyl-9-BBN / tetrahydrofuran solution. Next, in a 100 mL eggplant type flask, BCODP-Br-Zn (50 mg, 0.065 mmol) synthesized in Synthesis Example 2 and a spatula full of dichloro [1,1-bis (diphenylphosphino) ferrocene] palladium / dichloromethane adduct (PdCl 2 (dppf) · CH 2 Cl 2 , about 5 mg) and potassium carbonate (27 mg, 0.20 mmol) were added, and a mixed solvent of tetrahydrofuran and water (tetrahydrofuran / water = 10/1) (23 mL) Dissolved in. Under an argon atmosphere, the prepared n-hexyl-9-BBN / tetrahydrofuran solution (7 mL) was further added with a syringe, and the mixture was refluxed at 75 ° C. for 1 day. After cooling to room temperature, a 30% aqueous hydrogen peroxide solution (0.32 mL) and a 3M aqueous sodium hydroxide solution (0.32 mL) were added and stirred for 1 hour. The product was extracted with hexane (50 mL), washed with water (3 times) and saturated brine (1 time), dried over anhydrous sodium sulfate, and the solvent was removed. Subsequently, an acetic acid solution was prepared, and a few drops of dilute hydrochloric acid were added thereto, followed by stirring for 30 minutes to perform metal removal. The obtained product was separated by silica gel column chromatography (solvent: ethyl acetate / hexane = 1/9), and reprecipitated with acetone and water (acetone / water = 1/5) (5 mL). -n- hexyl -H 2 was obtained (13 mg, 0.019 mmol, 29 % yield).

5−n−ヘキシル−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラヒドロ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラエタノテトラベンゾポルフィン(BCODP−n−ヘキシル−H):
1H-NMR(CDCl3): δ= 10.30 (s, 2H), 10.14 (s, 1H,) 7.13 (m, 8H), 5.81-5.69 (m, 8H), 5.38-5.29 (m, 2H), 2.84-2.74 (d, 2H), 2.19 (m, 8H), 1.93 (m, 4H), 1.68 (m, 2H), 1.25 (s, 6H), 1.05 (t, 3H), 0.88 (m, 2H), -4.00 (brs, 2H, NH, -4.20)
13C-NMR(CDCl3): δ= 150.8 (s), 149.4 (s), 148.1 (s), 146.5 (s), 140.6 (brs, 140.0), 137.7 (brs, 137.5), 136.9 (t, 136.5), 120.8 (brs), 120.7 (t, 120.6), 97.08 (d, -97.05), 96.4 (s), 95.7 (s), 40.4 (s), 38.8 (t, 38.7), 36.4 (d, 36.3), 36.0 (s), 34.3 (s), 32.3 (d), 31.9 (s), 30.2 (s), 29.7 (t, 29.6), 29.3 (s), 28.1 (brs, 28.0), 27.8 (s), 27.5 (d, 27.4), 27.1 (s), 22.7 (s), 18.8 (s), 14.2 (s), 14.1 (s)
MS (MALDI-TOF): m/z: 707 (M+)
UV/Vis (CHCl3): λmax(lgε) = 403 (5.04), 502 (4.07), 535 (3.45), 571 (3.63), 637 (2.06)
5-n-hexyl - 21, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1, 17 4 - tetrahydro-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1 , 17 4 -tetraethanotetrabenzoporphine (BCODP-n-hexyl-H 2 ):
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ = 10.30 (s, 2H), 10.14 (s, 1H,) 7.13 (m, 8H), 5.81-5.69 (m, 8H), 5.38-5.29 (m, 2H), 2.84-2.74 (d, 2H), 2.19 (m, 8H), 1.93 (m, 4H), 1.68 (m, 2H), 1.25 (s, 6H), 1.05 (t, 3H), 0.88 (m, 2H) , -4.00 (brs, 2H, NH, -4.20)
13 C-NMR (CDCl 3 ): δ = 150.8 (s), 149.4 (s), 148.1 (s), 146.5 (s), 140.6 (brs, 140.0), 137.7 (brs, 137.5), 136.9 (t, 136.5 ), 120.8 (brs), 120.7 (t, 120.6), 97.08 (d, -97.05), 96.4 (s), 95.7 (s), 40.4 (s), 38.8 (t, 38.7), 36.4 (d, 36.3) , 36.0 (s), 34.3 (s), 32.3 (d), 31.9 (s), 30.2 (s), 29.7 (t, 29.6), 29.3 (s), 28.1 (brs, 28.0), 27.8 (s), 27.5 (d, 27.4), 27.1 (s), 22.7 (s), 18.8 (s), 14.2 (s), 14.1 (s)
MS (MALDI-TOF): m / z: 707 (M + )
UV / Vis (CHCl 3 ): λmax (lgε) = 403 (5.04), 502 (4.07), 535 (3.45), 571 (3.63), 637 (2.06)

(合成例12)BCODP−フェニル−Hの合成

Figure 2014160805
Synthesis Example 12 Synthesis of BCODP-phenyl-H 2
Figure 2014160805

100mLナス型フラスコに、合成例2で合成したBCODP−Br−Zn(76 mg, 0.10mmol)、炭酸カリウム(28 mg, 0.2 mmol)、フェニルボロン酸(18 mg, 0.15 mmol)、及びスパチュラ一杯のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(約 5 mg)を、テトラヒドロフランと水との混合溶媒(テトラヒドロフラン/水=7/3)(40 mL)に溶解させ、アルゴン雰囲気下、75℃で1日間還流した。溶媒を除去した後、クロロホルムに溶解させ、水(3回)及び飽和食塩水(1回)で洗浄し、硫酸ナトリウムで脱水した後に、溶媒を除去した。続いて酢酸溶液とし、ここに希塩酸を数滴加えて30分間撹拌することで脱金属を行った。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:クロロホルム)により分離し、メタノール(2 mL)を用いて再沈することで、BCODP−フェニル−H(66 mg, 収率 95 %)を得た。 In a 100 mL eggplant-shaped flask, BCODP-Br-Zn (76 mg, 0.10 mmol), potassium carbonate (28 mg, 0.2 mmol), phenylboronic acid (18 mg, 0.15 mmol) synthesized in Synthesis Example 2 and a spatula Tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (about 5 mg) was dissolved in a mixed solvent of tetrahydrofuran and water (tetrahydrofuran / water = 7/3) (40 mL), and it was kept at 75 ° C. for 1 day under an argon atmosphere. Refluxed. After removing the solvent, it was dissolved in chloroform, washed with water (3 times) and saturated brine (1 time), dehydrated with sodium sulfate, and then the solvent was removed. Subsequently, an acetic acid solution was prepared, and a few drops of dilute hydrochloric acid were added thereto, followed by stirring for 30 minutes to perform metal removal. Separation by silica gel column chromatography (solvent: chloroform) and reprecipitation using methanol (2 mL) gave BCODP-phenyl-H 2 (66 mg, yield 95%).

5−フェニル−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラヒドロ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラエタノテトラベンゾポルフィン(BCODP−フェニル−H):
栗色粉末
融点 >200 ℃(分解)
1H NMR (CDCl3): δ= 10.37 (s, 2H, 10-, 20-), 10.27 (s, 1H, 15-), 8.25 (m, 2H) , 7.93 (m, 1H), 7.82 (m, 2H),7.25 (m, 4H), 7.02 (m, 2H), 6.73 (m, 2H), 5.73 (m, 6H), 3.70 (m, 2H), 2.08 (m, 8H), 1.86 (m, 8H), -4.28 (brs, 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m/z: 699 (M+)
UV/Vis (CHCl3): λmax(lgε) = 397 (5.19), 499 (4.19), 530 (3.66), 567 (3.74), 618 (2.91)
5-phenyl-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1, 17 4 - tetrahydro-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1 , 17 4 -tetraethanotetrabenzoporphine (BCODP-phenyl-H 2 ):
Chestnut powder Melting point> 200 ℃ (decomposition)
1 H NMR (CDCl 3 ): δ = 10.37 (s, 2H, 10-, 20-), 10.27 (s, 1H, 15-), 8.25 (m, 2H), 7.93 (m, 1H), 7.82 (m , 2H), 7.25 (m, 4H), 7.02 (m, 2H), 6.73 (m, 2H), 5.73 (m, 6H), 3.70 (m, 2H), 2.08 (m, 8H), 1.86 (m, 8H), -4.28 (brs, 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m / z: 699 (M + )
UV / Vis (CHCl 3 ): λ max (lgε) = 397 (5.19), 499 (4.19), 530 (3.66), 567 (3.74), 618 (2.91)

(合成例13)BCODP−ジフェニル−Hの合成

Figure 2014160805
(Synthesis Example 13) Synthesis of BCODP-diphenyl-H 2
Figure 2014160805

100mLナス型フラスコに、合成例3で合成したBCODP−Br−Zn(20 mg, 0.024mmol)、炭酸カリウム(7.9 mg, 0.057mmol)、フェニルボロン酸(6.4 mg, 0.052 mmol)、及びスパチュラ一杯のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(約 5 mg)を入れ、テトラヒドロフランと水との混合溶媒(テトラヒドロフラン/水=7/3)(40 mL)に溶解させ、アルゴン雰囲気下、75℃で1日間還流した。溶媒を除去した後、クロロホルムに溶解させ、水(3回)及び飽和食塩水(1回)で洗浄し、硫酸ナトリウムで脱水した後に、溶媒を除去した。続いて酢酸溶液とし、ここに希塩酸を数滴加えて30分間撹拌することで脱金属を行った。得られた生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:クロロホルム)により分離し、メタノール(2 mL)を用いて再沈することで、BCODP−ジフェニル−H(14 mg, 収率 78 %)を得た。 In a 100 mL eggplant-shaped flask, BCODP-Br 2 -Zn (20 mg, 0.024 mmol), potassium carbonate (7.9 mg, 0.057 mmol), phenylboronic acid (6.4 mg, 0.052 mmol) synthesized in Synthesis Example 3 and a spatula Of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (about 5 mg) was dissolved in a mixed solvent of tetrahydrofuran and water (tetrahydrofuran / water = 7/3) (40 mL), and at 75 ° C. under argon atmosphere. Refluxed for 1 day. After removing the solvent, it was dissolved in chloroform, washed with water (3 times) and saturated brine (1 time), dehydrated with sodium sulfate, and then the solvent was removed. Subsequently, an acetic acid solution was prepared, and a few drops of dilute hydrochloric acid were added thereto, followed by stirring for 30 minutes to perform metal removal. The obtained product was separated by silica gel column chromatography (solvent: chloroform) and reprecipitated with methanol (2 mL) to obtain BCODP-diphenyl-H 2 (14 mg, yield 78%). It was.

5,15−ジフェニル−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラヒドロ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラエタノテトラベンゾポルフィン(BCODP−ジフェニル−H):
栗色粉末
融点 >200 ℃(分解)
1H NMR (CDCl3): δ= 10.33 (s, 2H, 10-, 20-), 8.13 (m, 4H) , 7.61 (m, 4H) , 7.01 (m, 4H), 6.71 (m, 4H), 5.70 (m, 4H) , 3.80 (m, 4H), -3.83 (brs, 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m/z: 714(M+)
UV/Vis (CHCl3): λmax(lgε) = 408 (5.25), 504 (4.19), 536.5 (3.61), 571.5 (3.89), 617.5 (3.53)
5,15 diphenyl - 21, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1, 17 4 - tetrahydro-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1 , 17 4 -tetraethanotetrabenzoporphine (BCODP-diphenyl-H 2 ):
Chestnut powder Melting point> 200 ℃ (decomposition)
1 H NMR (CDCl 3 ): δ = 10.33 (s, 2H, 10-, 20-), 8.13 (m, 4H), 7.61 (m, 4H), 7.01 (m, 4H), 6.71 (m, 4H) , 5.70 (m, 4H), 3.80 (m, 4H), -3.83 (brs, 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m / z: 714 (M + )
UV / Vis (CHCl 3 ): λ max (lgε) = 408 (5.25), 504 (4.19), 536.5 (3.61), 571.5 (3.89), 617.5 (3.53)

(合成例14)BCODP−メチル−Hの合成

Figure 2014160805
Synthesis Example 14 Synthesis of BCODP-methyl-H 2
Figure 2014160805

100mLナス型フラスコに、合成例2で合成したBCODP−Br−Zn(71 mg, 0.092 mmol)、炭酸カリウム(38 mg, 0.28 mmol)、メチルボロン酸(17 mg, 0.28 mmol)、及びスパチュラ一杯のジクロロ[1,1−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム・ジクロロメタン付加体(PdCl2(dppf)・CH2Cl2, 約 5 mg)を入れ、テトラヒドロフランと水との混合溶媒(テトラヒドロフラン/水=7/3)(20 mL)に溶解させ、アルゴン雰囲気下、75℃で1日間還流した。溶媒を除去した後、クロロホルムに溶解させ、水(3回)及び飽和食塩水(1回)で洗浄し、硫酸ナトリウムで脱水した後に、溶媒を除去した。続いて酢酸溶液とし、ここに希塩酸を数滴加えて30分間撹拌することで脱金属を行った。得られた生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:クロロホルム)により分離し、メタノール(2 mL)を用いて再沈することで、BCODP−メチル−H(41 mg, 収率 69 %)を得た。 In a 100 mL eggplant-shaped flask, BCODP-Br-Zn (71 mg, 0.092 mmol), potassium carbonate (38 mg, 0.28 mmol), methylboronic acid (17 mg, 0.28 mmol) synthesized in Synthesis Example 2 and a spatula full of dichloromethane [1,1-bis (diphenylphosphino) ferrocene] palladium / dichloromethane adduct (PdCl 2 (dppf) · CH 2 Cl 2 , about 5 mg) was added, and a mixed solvent of tetrahydrofuran and water (tetrahydrofuran / water = 7 / 3) (20 mL) and refluxed at 75 ° C. for 1 day under an argon atmosphere. After removing the solvent, it was dissolved in chloroform, washed with water (3 times) and saturated brine (1 time), dehydrated with sodium sulfate, and then the solvent was removed. Subsequently, an acetic acid solution was prepared, and a few drops of dilute hydrochloric acid were added thereto, followed by stirring for 30 minutes to perform metal removal. The obtained product was separated by silica gel column chromatography (solvent: chloroform) and reprecipitated using methanol (2 mL) to obtain BCODP-methyl-H 2 (41 mg, yield 69%). It was.

5−メチル−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラヒドロ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラエタノテトラベンゾポルフィン(BCODP−メチル−H):
1H-NMR(CDCl3):δ= 10.27 (s, 2H), 10.14 (s, 1H), 7.13 (m, 8H), 5.95 (m, 2H), 5.74 (m, 6H), 5.01 (s, 3H), 2.19 (m, 8H), 1.95 (m, 8H), -3.95 (brs, 2H, NH, -4.07)
13C-NMR(CDCl3):δ= 150.4 (s), 149.4 (s), 148.2 (s), 146.9 (s), 140.9 (brs, 140.5), 140.2 (brs, 140.0), 137.9 (brs, 137.6), 136.9 (t, 136.5), 114.8 (t, 114.7), 96.6 (s), 95.8 (s), 40.2 (s), 36.37 (d, 36.29), 36.0 (s), 27.9 (s), 27.46 (s), 27.15 (d, 27.12)
MS (MALDI-TOF): m/z: 637(M+)
UV/Vis (CHCl3):λmax(lgε) = 400 (4.97), 502 (3.99), 535 (3.44), 571 (3.54), 637 (2.06)
5-methyl-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1, 17 4 - tetrahydro-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1 , 17 4 -tetraethanotetrabenzoporphine (BCODP-methyl-H 2 ):
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ = 10.27 (s, 2H), 10.14 (s, 1H), 7.13 (m, 8H), 5.95 (m, 2H), 5.74 (m, 6H), 5.01 (s, 3H), 2.19 (m, 8H), 1.95 (m, 8H), -3.95 (brs, 2H, NH, -4.07)
13 C-NMR (CDCl 3 ): δ = 150.4 (s), 149.4 (s), 148.2 (s), 146.9 (s), 140.9 (brs, 140.5), 140.2 (brs, 140.0), 137.9 (brs, 137.6 ), 136.9 (t, 136.5), 114.8 (t, 114.7), 96.6 (s), 95.8 (s), 40.2 (s), 36.37 (d, 36.29), 36.0 (s), 27.9 (s), 27.46 ( s), 27.15 (d, 27.12)
MS (MALDI-TOF): m / z: 637 (M + )
UV / Vis (CHCl 3 ): λ max (lgε) = 400 (4.97), 502 (3.99), 535 (3.44), 571 (3.54), 637 (2.06)

(合成例15)BCODP−3−メトキシフェニル−Hの合成

Figure 2014160805
Synthesis Example 15 Synthesis of BCODP-3-methoxyphenyl-H 2
Figure 2014160805

100mLナス型フラスコに、合成例2で合成したBCODP−Br−Zn(10 mg, 0.013 mmol)、炭酸カリウム(3 mg, 0.032 mmol)、3−メトキシフェニルボロン酸(4.5 mg, 0.024mmol)、及びスパチュラ一杯のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(約 5 mg)を入れ、テトラヒドロフランと水との混合溶媒(テトラヒドロフラン/水=7/3)(40 mL)に溶解させ、アルゴン雰囲気下、75℃で1日間還流した。溶媒を除去した後、クロロホルム(10 mL)に溶解させ、水(3回)及び飽和食塩水(1回)で洗浄し、硫酸ナトリウムで脱水した後に、溶媒を除去した。続いて酢酸溶液とし、ここに希塩酸を数滴加えて30分間撹拌することで脱金属を行った。得られた生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:クロロホルム)により分離し、メタノール(2 mL)を用いて再沈することで、BCODP−3−メトキシフェニル−H(7 mg, 収率 77 %)を得た。 In a 100 mL eggplant-shaped flask, BCODP-Br-Zn (10 mg, 0.013 mmol), potassium carbonate (3 mg, 0.032 mmol), 3-methoxyphenylboronic acid (4.5 mg, 0.024 mmol) synthesized in Synthesis Example 2 and Put a spatula full of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (about 5 mg) and dissolve in a mixed solvent of tetrahydrofuran and water (tetrahydrofuran / water = 7/3) (40 mL). Reflux at 1 ° C. for 1 day. After removing the solvent, the residue was dissolved in chloroform (10 mL), washed with water (3 times) and saturated brine (1 time), dehydrated with sodium sulfate, and then the solvent was removed. Subsequently, an acetic acid solution was prepared, and a few drops of dilute hydrochloric acid were added thereto, followed by stirring for 30 minutes to perform metal removal. The obtained product was separated by silica gel column chromatography (solvent: chloroform), and reprecipitated using methanol (2 mL), so that BCODP-3-methoxyphenyl-H 2 (7 mg, yield 77%). )

5−3−メトキシフェニル−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラヒドロ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラエタノテトラベンゾポルフィン(BCODP−3−メトキシフェニル−H):
茶色粉末
融点 >200 ℃(分解)
1H-NMR(CDCl3): δ= 10.37 (s, 2H, 10-, 20-), 10.27 (s, 1H, 15-), 7.97-7.66 (m, 3H), 7.51 (m, 1H), 7.14 (m, 4H), 7.02 (m, 1H), 6.74 (m, 2H), 5.72 (m, 6H), 3.98 (m, 3H), 3.81 (m, 2H), 2.21 (m, 4H), 2.07 (m, 2H), 1.95 (m, 4H), 1.85 (m, 2H), 1.76 (m, 2H), 1.60 (m, 2H), -4.30 (brs, 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m/z: 728 (M+)
UV/Vis (CHCl3): λmax(lgε) = 399 (5.22), 499 (4.24), 531 (3.64), 568 (3.87), 620 (2.80)
5-3- methoxyphenyl - 21, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1, 17 4 - tetrahydro-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4 , 17 1 , 17 4 -tetraethanotetrabenzoporphine (BCODP-3-methoxyphenyl-H 2 ):
Brown powder Melting point> 200 ℃ (decomposition)
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ = 10.37 (s, 2H, 10-, 20-), 10.27 (s, 1H, 15-), 7.97-7.66 (m, 3H), 7.51 (m, 1H), 7.14 (m, 4H), 7.02 (m, 1H), 6.74 (m, 2H), 5.72 (m, 6H), 3.98 (m, 3H), 3.81 (m, 2H), 2.21 (m, 4H), 2.07 (m, 2H), 1.95 (m, 4H), 1.85 (m, 2H), 1.76 (m, 2H), 1.60 (m, 2H), -4.30 (brs, 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m / z: 728 (M + )
UV / Vis (CHCl 3 ): λ max (lgε) = 399 (5.22), 499 (4.24), 531 (3.64), 568 (3.87), 620 (2.80)

(合成例16)BCODP−4−メトキシフェニル−Hの合成

Figure 2014160805
Synthesis Example 16 Synthesis of BCODP-4-methoxyphenyl-H 2
Figure 2014160805

100mLナス型フラスコに、合成例2で合成したBCODP−Br−Zn(60 mg, 0.079 mmol)、炭酸カリウム(22 mg, 0.16 mmol)、4−メトキシフェニルボロン酸(21 mg, 0.12 mmol)、及びスパチュラ一杯のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(約 5 mg)を入れ、テトラヒドロフランと水との混合溶媒(テトラヒドロフラン/水=7/3)(40 mL)に溶解させ、アルゴン雰囲気下、75℃で1日間還流した。溶媒を除去した後、クロロホルム(10 mL)に溶解させ、水(3回)及び飽和食塩水(1回)で洗浄し、硫酸ナトリウムで脱水した後に、溶媒を除去した。続いて酢酸溶液とし、ここに希塩酸を数滴加えて30分間撹拌することで脱金属を行った。得られた生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:クロロホルム)により分離し、メタノール(2 mL)を用いて再沈することで、BCODP−4−メトキシフェニル−H(52 mg, 収率 90 %)を得た。 In a 100 mL eggplant-shaped flask, BCODP-Br-Zn (60 mg, 0.079 mmol), potassium carbonate (22 mg, 0.16 mmol), 4-methoxyphenylboronic acid (21 mg, 0.12 mmol) synthesized in Synthesis Example 2, and Put a spatula full of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (about 5 mg) and dissolve in a mixed solvent of tetrahydrofuran and water (tetrahydrofuran / water = 7/3) (40 mL). Reflux at 1 ° C. for 1 day. After removing the solvent, the residue was dissolved in chloroform (10 mL), washed with water (3 times) and saturated brine (1 time), dehydrated with sodium sulfate, and then the solvent was removed. Subsequently, an acetic acid solution was prepared, and a few drops of dilute hydrochloric acid were added thereto, followed by stirring for 30 minutes to perform metal removal. The obtained product was separated by silica gel column chromatography (solvent: chloroform), and reprecipitated with methanol (2 mL), whereby BCODP-4-methoxyphenyl-H 2 (52 mg, yield 90%). )

5−4−メトキシフェニル−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラヒドロ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラエタノテトラベンゾポルフィン(BCODP−4−メトキシフェニル−H
茶色粉末
融点 >200 ℃(分解)
1H-NMR(CDCl3): δ= 10.37 (s, 2H, 10-, 20-), 10.26 (s, 1H, 15-), 8.13 (m, 2H), 7.34 (m, 2H), 7.14 (m, 4H), 7.01 (m, 2H), 6.72 (m, 2H), 5.76 (m, 4H), 5.72 (m, 2H), 4.19 (m, 3H), 3.81 (s, 2H), 2.22-1.41 (m, 16H), -4.34 (brs, 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m/z: 728 (M+)
UV/Vis (CHCl3): λmax(lgε) = 399 (5.23), 501 (4.30), 531 (3.82), 568 (3.88), 620 (3.19)
5-4- methoxyphenyl - 21, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1, 17 4 - tetrahydro-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4 , 17 1 , 17 4 -tetraethanotetrabenzoporphine (BCODP-4-methoxyphenyl-H 2 )
Brown powder Melting point> 200 ℃ (decomposition)
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ = 10.37 (s, 2H, 10-, 20-), 10.26 (s, 1H, 15-), 8.13 (m, 2H), 7.34 (m, 2H), 7.14 ( m, 4H), 7.01 (m, 2H), 6.72 (m, 2H), 5.76 (m, 4H), 5.72 (m, 2H), 4.19 (m, 3H), 3.81 (s, 2H), 2.22-1.41 (m, 16H), -4.34 (brs, 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m / z: 728 (M + )
UV / Vis (CHCl 3 ): λ max (lgε) = 399 (5.23), 501 (4.30), 531 (3.82), 568 (3.88), 620 (3.19)

(合成例17)BCODP−4−トリル−Hの合成

Figure 2014160805
Synthesis Example 17 Synthesis of BCODP-4-tolyl-H 2
Figure 2014160805

100mLナス型フラスコに、合成例2で合成したBCODP−Br−Zn(100 mg, 0.13 mmol)、炭酸カリウム(41 mg, 0.39 mmol)、4−トリルボロン酸(27 mg, 0.20 mmol)、及びスパチュラ一杯のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(約 5 mg)を入れ、テトラヒドロフランと水との混合溶媒(テトラヒドロフラン/水=7/3)(80 mL)に溶解させ、アルゴン雰囲気下、75℃で1日間還流した。溶媒を除去した後、クロロホルム(10 mL)に溶解させ、水(3回)及び飽和食塩水(1回)で洗浄し、硫酸ナトリウムで脱水した後に、溶媒を除去した。続いて酢酸溶液とし、ここに希塩酸を数滴加えて30分間撹拌することで脱金属を行った。得られた生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:クロロホルム)により分離し、メタノール(2 mL)を用いて再沈することで、BCODP−4−トリル−H(76 mg, 収率 82 %)を得た。 In a 100 mL eggplant-shaped flask, BCODP-Br-Zn (100 mg, 0.13 mmol), potassium carbonate (41 mg, 0.39 mmol), 4-tolylboronic acid (27 mg, 0.20 mmol) synthesized in Synthesis Example 2 and a spatula Of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) (about 5 mg) was dissolved in a mixed solvent of tetrahydrofuran and water (tetrahydrofuran / water = 7/3) (80 mL), and the mixture was heated at 75 ° C. under argon atmosphere. Refluxed for 1 day. After removing the solvent, the residue was dissolved in chloroform (10 mL), washed with water (3 times) and saturated brine (1 time), dehydrated with sodium sulfate, and then the solvent was removed. Subsequently, an acetic acid solution was prepared, and a few drops of dilute hydrochloric acid were added thereto, followed by stirring for 30 minutes to perform metal removal. The obtained product was separated by silica gel column chromatography (solvent: chloroform) and reprecipitated with methanol (2 mL), so that BCODP-4-tolyl-H 2 (76 mg, yield 82%) Got.

5−4−トリル−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラヒドロ−2,2,7,7,12,12,17,17−テトラエタノテトラベンゾポルフィン(BCODP−4−トリル−H):
茶色粉末
融点 >200 ℃(分解)
1H-NMR(CDCl3): δ= 10.37 (s, 2H, 10-, 20-), 10.26 (s, 1H, 15-), 8.11 (m, 2H), 7.63 (m, 2H), 7.14 (m, 4H), 7.01 (m, 2H), 6.70 (m, 2H), 5.76 (s, 2H), 5.73 (s, 2H), 3.77 (m, 2H), 2.83 (m, 2H), 2.22 (m, 4H), 2.06 (m, 2H), 1.97 (m, 2H), 1.82 (m, 2H), 1.71 (m, 2H), 1.60 (m, 2H), 1.05 (m, 3H), -4.35 (brs, 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m/z: 712 (M+)
UV/Vis (CHCl3): λmax(lgε) = 398.5 (5.23), 499.5 (4.24), 531.5 (3.76), 566.5 (2.90), 618 (3.09)
5-4- tolyl - 21, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1, 17 4 - tetrahydro-2 1, 2 4, 7 1, 7 4, 12 1, 12 4, 17 1 , 17 4 -tetraethanotetrabenzoporphine (BCODP-4-tolyl-H 2 ):
Brown powder Melting point> 200 ℃ (decomposition)
1 H-NMR (CDCl 3 ): δ = 10.37 (s, 2H, 10-, 20-), 10.26 (s, 1H, 15-), 8.11 (m, 2H), 7.63 (m, 2H), 7.14 ( m, 4H), 7.01 (m, 2H), 6.70 (m, 2H), 5.76 (s, 2H), 5.73 (s, 2H), 3.77 (m, 2H), 2.83 (m, 2H), 2.22 (m , 4H), 2.06 (m, 2H), 1.97 (m, 2H), 1.82 (m, 2H), 1.71 (m, 2H), 1.60 (m, 2H), 1.05 (m, 3H), -4.35 (brs , 2H, NH)
MS (MALDI-TOF): m / z: 712 (M + )
UV / Vis (CHCl 3 ): λ max (lgε) = 398.5 (5.23), 499.5 (4.24), 531.5 (3.76), 566.5 (2.90), 618 (3.09)

(合成例18)テトラベンゾポルフィリン化合物の合成

Figure 2014160805
Synthesis Example 18 Synthesis of tetrabenzoporphyrin compound
Figure 2014160805

合成例4〜合成例17で得られた一置換テトラビシクロポルフィリン化合物(BCODP)のそれぞれを、180℃で60分間、200℃で30分間、又は210℃で20分間加熱することで、ほぼ定量的に、対応する一置換テトラベンゾポルフィリン化合物(以下、BPと呼ぶ)を得た。得られた一置換テトラベンゾポルフィリン化合物のそれぞれを下式に表す。   Each of the monosubstituted tetrabicycloporphyrin compounds (BCODP) obtained in Synthesis Example 4 to Synthesis Example 17 is almost quantitative by heating at 180 ° C. for 60 minutes, 200 ° C. for 30 minutes, or 210 ° C. for 20 minutes. To the corresponding monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound (hereinafter referred to as BP). Each of the obtained monosubstituted tetrabenzoporphyrin compounds is represented by the following formula.

Figure 2014160805
Figure 2014160805

Figure 2014160805
Figure 2014160805

<実施例1:半導体膜の作製及び薄膜X線回折(XRD)測定>
(1.out of plane法による測定)
(実施例1−1〜1−6)
合成例4〜9で得られた各テトラビシクロポルフィリン化合物(実施例1−1:BCODP−4−ペンチルフェニル−H、実施例1−2:BCODP−4−ペンチルフェニル−Zn、実施例1−3:BCODP−4−エチルフェニル−H、実施例1−4:BCODP−4−ブチルフェニル−H、実施例1−5:BCODP−4−オクチルフェニル−H、実施例1−6:BCODP−4−ブトキシフェニル−H)のクロロホルム溶液(10mg/mL)を調製した。スピンコーターMS−A100(ミカサ社製)を用いて、それぞれの溶液をガラス(パイレックス(登録商標))基板上にスピンコートすることにより、良好な膜を生成した。その後、ホットプレートHP−2SA(アズワン社製)を用いて、210℃で20分間加熱処理を行うことにより、テトラビシクロポルフィリン化合物をテトラベンゾポルフィリン化合物へと変換した。こうして、各テトラベンゾポルフィリン化合物(実施例1−1:BP−4−ペンチルフェニル−H、実施例1−2:BP−4−ペンチルフェニル−Zn、実施例1−3:BP−4−エチルフェニル−H、実施例1−4:BP−4−ブチルフェニル−H、実施例1−5:BP−4−オクチルフェニル−H、実施例1−6:BP−4−ブトキシフェニル−H)の半導体膜を作製した。
<Example 1: Preparation of semiconductor film and measurement of thin film X-ray diffraction (XRD)>
(1. Measurement by out of plane method)
(Examples 1-1 to 1-6)
Each tetrabicycloporphyrin compound obtained in Synthesis Examples 4 to 9 (Example 1-1: BCODP-4-pentylphenyl-H 2 , Example 1-2: BCODP-4-pentylphenyl-Zn, Example 1- 3: BCODP-4- ethylphenyl -H 2, example 1-4: BCODP-4- butylphenyl -H 2, example 1-5: BCODP-4- octylphenyl -H 2, example 1-6: A chloroform solution (10 mg / mL) of BCODP-4-butoxyphenyl-H 2 ) was prepared. Each film was spin-coated on a glass (Pyrex (registered trademark)) substrate using a spin coater MS-A100 (manufactured by Mikasa) to produce a good film. Then, the tetrabicycloporphyrin compound was converted into the tetrabenzoporphyrin compound by performing a heat treatment at 210 ° C. for 20 minutes using a hot plate HP-2SA (manufactured by ASONE). Thus, each tetrabenzoporphyrin compound (Example 1-1: BP-4-pentylphenyl-H 2 , Example 1-2: BP-4-pentylphenyl-Zn, Example 1-3: BP-4-ethyl Phenyl-H 2 , Example 1-4: BP-4-butylphenyl-H 2 , Example 1-5: BP-4-octylphenyl-H 2 , Example 1-6: BP-4-butoxyphenyl- A semiconductor film of H 2 ) was produced.

得られた膜について、以下の条件で薄膜X線回折(XRD)測定(out of plane法)を行った。結果を図5に示す。また、図5の薄膜X線回折(XRD)(out of plane法)スペクトルを、横軸(2θ)方向に2°〜10°の範囲で拡大したものを、図6に示す。また、対照として、半導体膜を作製していないガラス基板についての薄膜X線回折(XRD)(out of plane法)スペクトルも、図5及び図6に示す。   The obtained film was subjected to thin film X-ray diffraction (XRD) measurement (out of plane method) under the following conditions. The results are shown in FIG. FIG. 6 shows an enlarged view of the thin film X-ray diffraction (XRD) (out of plane method) spectrum of FIG. 5 in the range of 2 ° to 10 ° in the horizontal axis (2θ) direction. As a control, FIGS. 5 and 6 also show thin film X-ray diffraction (XRD) (out of plane method) spectra for a glass substrate on which a semiconductor film was not formed.

(比較例1−1〜1−7)
比較例として、特開2003−304014号公報に記載の方法に従って合成したBCODP−H及び合成例12〜17で得られたテトラビシクロポルフィリン化合物(比較例1−1:BCODP−H、比較例1−2:BCODP−フェニル−H、比較例1−3:BCODP−ジフェニル−H、比較例1−4:BCODP−メチル−H、比較例1−5:BCODP−3−メトキシフェニル−H、比較例1−6:BCODP−4−メトキシフェニル−H、比較例1−7:BCODP−4−トリル−H)のそれぞれを用いて、実施例1−1〜1−6と同様にテトラベンゾポルフィリン化合物(比較例1−1:BP−H、比較例1−2:BP−フェニル−H、比較例1−3:BP−ジフェニル−H、比較例1−4:BP−メチル−H、比較例1−5:BP−3−メトキシフェニル−H、比較例1−6:BP−4−メトキシフェニル−H、比較例1−7:BP−4−トリル−H)の半導体膜を作製し、薄膜X線回折(XRD)(out of plane法)測定を行った。結果を図7に示す。
(Comparative Examples 1-1 to 1-7)
As comparative examples, BCODP-H 2 synthesized according to the method described in JP-A No. 2003-304014 and the tetrabicycloporphyrin compounds obtained in Synthesis Examples 12-17 (Comparative Example 1-1: BCODP-H 2 , Comparative Example) 1-2: BCODP-phenyl-H 2 , Comparative Example 1-3: BCODP-diphenyl-H 2 , Comparative Example 1-4: BCODP-methyl-H 2 , Comparative Example 1-5: BCODP-3-methoxyphenyl- H 2 , Comparative Example 1-6: BCODP-4-methoxyphenyl-H 2 , Comparative Example 1-7: BCODP-4-tolyl-H 2 ) Similarly tetrabenzoporphyrin compound (Comparative example 1-1: BP-H 2, Comparative example 1-2: BP- phenyl -H 2, Comparative example 1-3: BP- diphenyl -H 2, Comparative example 1 4: BP- methyl -H 2, Comparative Example 1-5: BP-3- methoxyphenyl -H 2, Comparative Example 1-6: BP-4-methoxyphenyl -H 2, Comparative Example 1-7: BP-4 -Tolyl-H 2 ) was prepared, and thin film X-ray diffraction (XRD) (out of plane method) measurement was performed. The results are shown in FIG.

(実施例1−7)
合成例11で得られたテトラビシクロポルフィリン化合物(BCODP−n−ヘキシル−H)のクロロホルム溶液(10mg/mL)を調製した。スピンコーターMS−A100(ミカサ社製)を用いて、酸化インジウム・スズ(ITO)透明導電膜(155nm厚)を堆積したガラス基板(ジオマテック社製FLAT ITO膜)上に、溶液をスピンコートすることにより、良好な膜を生成した。その後、ホットプレートHP−2SA(アズワン社製)を用いて、180℃で60分間加熱処理を行うことにより、テトラビシクロポルフィリン化合物をテトラベンゾポルフィリン化合物へと変換した。こうして、テトラベンゾポルフィリン化合物(BP−n−ヘキシル−H)の半導体膜を作製した。
(Example 1-7)
A chloroform solution (10 mg / mL) of the tetrabicycloporphyrin compound (BCODP-n-hexyl-H 2 ) obtained in Synthesis Example 11 was prepared. Using a spin coater MS-A100 (manufactured by Mikasa), spin-coating the solution on a glass substrate (FLAT ITO film made by Geomat Corp.) on which an indium tin oxide (ITO) transparent conductive film (155 nm thickness) is deposited. Produced a good film. Then, the tetrabicycloporphyrin compound was converted into the tetrabenzoporphyrin compound by performing a heat treatment at 180 ° C. for 60 minutes using a hot plate HP-2SA (manufactured by ASONE). Thus, a semiconductor film of a tetrabenzoporphyrin compound (BP-n-hexyl-H 2 ) was produced.

得られた膜について、以下の条件で薄膜X線回折(XRD)測定(out of plane法)を行った。結果を図8に示す。対照として、半導体膜を作製していない、ITOを堆積したガラス基板についての薄膜X線回折(XRD)(out of plane法)スペクトルも、図8に示す。   The obtained film was subjected to thin film X-ray diffraction (XRD) measurement (out of plane method) under the following conditions. The results are shown in FIG. As a control, a thin film X-ray diffraction (XRD) (out of plane method) spectrum of a glass substrate on which ITO is deposited without producing a semiconductor film is also shown in FIG.

(比較例1−8〜1−9)
比較例として、特開2003−304014号公報に記載の方法に従って合成したBCODP−H及び合成例14で得られたテトラビシクロポルフィリン化合物(比較例1−8:BCODP−H、比較例1−9:BCODP−メチル−H)のそれぞれを用いて、実施例1−7と同様にテトラベンゾポルフィリン化合物(比較例1−8:BP−H、比較例1−9:BP−メチル−H)の半導体膜を、ITOを堆積したガラス基板上に得た。得られた膜について、薄膜X線回折(XRD)測定(out of plane法)を行った。結果を図8に示す。
(Comparative Examples 1-8 to 1-9)
As comparative examples, BCODP-H 2 synthesized according to the method described in JP-A-2003-304014 and the tetrabicycloporphyrin compound obtained in Synthesis Example 14 (Comparative Example 1-8: BCODP-H 2 , Comparative Example 1- 9: BCODP-methyl-H 2 ) and each of the tetrabenzoporphyrin compounds (Comparative Example 1-8: BP-H 2 , Comparative Example 1-9: BP-methyl-H) as in Example 1-7. The semiconductor film of 2 ) was obtained on a glass substrate on which ITO was deposited. Thin film X-ray diffraction (XRD) measurement (out of plane method) was performed on the obtained film. The results are shown in FIG.

図5〜図8においては、各スペクトルの判別を容易とするために、各スペクトルのベースラインの位置がずらされている。   5 to 8, the positions of the baselines of the respective spectra are shifted in order to facilitate the discrimination of the respective spectra.

(測定条件)
測定装置 リガク社製RINT2000
光学系 斜入射X線回折光学系
測定条件 out of plane法
X線出力 50kV、250mA(CuKα)
走査軸 2θ
入射角(θ) 0.2°
走査範囲(2θ) 2−50°
走査速度 3°/min
(Measurement condition)
Measuring device RINT2000 manufactured by Rigaku Corporation
Optical system Oblique incident X-ray diffraction optical system Measurement conditions out of plane method X-ray output 50 kV, 250 mA (CuKα)
Scanning axis 2θ
Incident angle (θ) 0.2 °
Scanning range (2θ) 2-50 °
Scanning speed 3 ° / min

ここで、d値は、ブラッグの法則(2dsinθ=λ)から求めた。
d:結晶面の間隔
θ:X線の入射角(θ)
λ:X線の波長(1.541Å)
Here, the d value was obtained from Bragg's law (2 dsin θ = λ).
d: Crystal plane spacing θ: X-ray incident angle (θ)
λ: X-ray wavelength (1.541 mm)

実施例1−1〜1−7に示すように、炭素数2以上20以下のアルキル基を有する特定の有機基で置換されている一置換テトラベンゾポルフィリン化合物の膜においては、out of plane法で、2θ=2°〜4°の間に強いピークが観測された。また、表1には、実施例1−1及び実施例1−3〜1−5について、2θ=2°〜4°の間で観測されたピークの2θ値及びd値を示す。表1に示すように、アルキル基の炭素数が大きくなるにつれて、d値が大きくなる傾向が観測された。   As shown in Examples 1-1 to 1-7, in a film of a monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound substituted with a specific organic group having an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms, an out of plane method is used. A strong peak was observed between 2θ = 2 ° and 4 °. Table 1 shows the 2θ value and d value of the peak observed between 2θ = 2 ° and 4 ° for Example 1-1 and Examples 1-3 to 1-5. As shown in Table 1, as the carbon number of the alkyl group increased, a tendency for the d value to increase was observed.

Figure 2014160805
Figure 2014160805

(2.in plane法による測定)
実施例1−1、1−3〜1−5、及び比較例1−1、1−2、1−7でガラス(パイレックス(登録商標))基板上に得られた半導体膜(実施例1−1:BP−4−ペンチルフェニル−H、実施例1−3:BP−4−エチルフェニル−H、実施例1−4:BP−4−ブチルフェニル−H、実施例1−5:BP−4−オクチルフェニル−H、比較例1−1:BP−H、比較例1−2:BP−フェニル−H、比較例1−7:BP−4−トリル−H)について、以下の条件で薄膜X線回折(XRD)測定(in plane法)を行った。結果を図9に示す。
(2. Measurement by in-plane method)
Semiconductor films (Example 1- 1) obtained on glass (Pyrex (registered trademark)) substrates in Examples 1-1, 1-3 to 1-5, and Comparative Examples 1-1, 1-2, and 1-7. 1: BP-4-pentylphenyl -H 2, example 1-3: BP-4-ethylphenyl -H 2, example 1-4: BP-4-butylphenyl -H 2, example 1-5: BP-4-octylphenyl -H 2, Comparative example 1-1: BP-H 2, Comparative example 1-2: BP- phenyl -H 2, Comparative example 1-7: BP-4-tolyl -H 2) for The thin film X-ray diffraction (XRD) measurement (in-plane method) was performed under the following conditions. The results are shown in FIG.

また、実施例1−7、及び比較例1−8、1−9でITOを堆積したガラス基板上に得られた半導体膜(実施例1−7:BP−n−ヘキシル−H、比較例1−8:BP−H、比較例1−9:BP−メチル−H)について、以下の条件で薄膜X線回折(XRD)測定(in plane法)を行った。結果を図10に示す。対照として、半導体膜を作製していない、ITOを堆積したガラス基板についての薄膜X線回折(XRD)(in plane法)スペクトルも、図10に示す。また、図11には、実施例1−7(BP−n−ヘキシル−H)の半導体膜の測定結果のみを、縦軸の強度を拡大して示す。 Moreover, the semiconductor film (Example 1-7: BP-n-hexyl-H 2 , Comparative Example) obtained on the glass substrate on which ITO was deposited in Example 1-7 and Comparative Examples 1-8 and 1-9. 1-8: BP-H 2 and Comparative Example 1-9: BP-methyl-H 2 ), thin film X-ray diffraction (XRD) measurement (in plane method) was performed under the following conditions. The results are shown in FIG. As a control, a thin film X-ray diffraction (XRD) (in-plane method) spectrum of a glass substrate on which ITO is deposited without producing a semiconductor film is also shown in FIG. FIG. 11 shows only the measurement result of the semiconductor film of Example 1-7 (BP-n-hexyl-H 2 ) with the intensity on the vertical axis enlarged.

なお、図9及び10においては、各スペクトルの判別を容易とするために、各スペクトルのベースラインの位置がずらされている。   In FIGS. 9 and 10, the base line position of each spectrum is shifted in order to facilitate discrimination of each spectrum.

(測定条件)
測定装置 リガク社製RINT2000
光学系 斜入射X線回折光学系
測定条件 in plane法
X線出力 50kV、250mA(CuKα)
走査軸 Φ/2θ χ
入射角(θ) 0.2°
固定角(2θ) 0.2°
走査範囲(2θ χ) 2−50°
ステップ幅 0.05°
計測時間 3.0sec
(Measurement condition)
Measuring device RINT2000 manufactured by Rigaku Corporation
Optical system Oblique incident X-ray diffraction optical system Measurement conditions in plane method X-ray output 50 kV, 250 mA (CuKα)
Scanning axis Φ / 2θ χ
Incident angle (θ) 0.2 °
Fixed angle (2θ) 0.2 °
Scanning range (2θ χ) 2-50 °
Step width 0.05 °
Measurement time 3.0sec

実施例1−1、1−3〜1−5、1−7に示すように、炭素数2以上20以下のアルキル基を有する特定の有機基で置換されている一置換テトラベンゾポルフィリン化合物の膜においては、in plane法で、2θ=8°〜25°の間に周期性のある4以上のピークが観測された。   Films of monosubstituted tetrabenzoporphyrin compounds substituted with specific organic groups having an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms as shown in Examples 1-1, 1-3 to 1-5, and 1-7 In, 4 or more peaks with periodicity were observed between 2θ = 8 ° and 25 ° by the in-plane method.

炭素数2以上のアルキル基を有する特定の有機基で置換されている一置換テトラベンゾポルフィリン化合物が似たようなピーク群を示すのに対して、炭素数1のアルキル基(メチル基)を有する特定の有機基で置換されている一置換テトラベンゾポルフィリン化合物は異なるピーク群を示した。以上より、炭素数2以上のアルキル基を有する特定の有機基で置換されている一置換テトラベンゾポルフィリン化合物と、炭素数1のアルキル基(メチル基)を有する特定の有機基で置換されている一置換テトラベンゾポルフィリン化合物とは、全く違う結晶構造を有していることがわかる。   A monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound substituted with a specific organic group having an alkyl group having 2 or more carbon atoms exhibits a similar peak group, whereas it has an alkyl group (methyl group) having 1 carbon atom. Monosubstituted tetrabenzoporphyrin compounds substituted with specific organic groups showed different peak groups. As described above, the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound substituted with a specific organic group having an alkyl group having 2 or more carbon atoms and the specific organic group having an alkyl group (methyl group) having 1 carbon atom are substituted. It can be seen that the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound has a completely different crystal structure.

<実施例2:電界効果トランジスタ(FET)素子の作製及び評価>
(実施例2−1〜2−7)
膜厚300nmの酸化膜を形成したn型シリコン(Si)基板(Sbドープ,抵抗率0.02Ω・cm以下,SUMCO社製)上に、フォトリソグラフィーで長さ(L)100μm、幅(W)500μmのギャップを有する金電極をソース電極及びドレイン電極として形成した。また、この電極とは異なる位置の酸化膜の一部を削り取って、ゲート電極として利用した。
<Example 2: Production and evaluation of field effect transistor (FET) element>
(Examples 2-1 to 2-7)
On an n-type silicon (Si) substrate (Sb-doped, resistivity 0.02 Ω · cm or less, manufactured by SUMCO) on which an oxide film having a thickness of 300 nm is formed, the length (L) is 100 μm and the width (W) is photolithography. Gold electrodes having a gap of 500 μm were formed as a source electrode and a drain electrode. Further, a part of the oxide film at a position different from this electrode was scraped off and used as a gate electrode.

次に、合成例4〜9、11で得られた各テトラビシクロポルフィリン化合物(実施例2−1:BCODP−4−ペンチルフェニル−H、実施例2−2:BCODP−4−ペンチルフェニル−Zn、実施例2−3:BCODP−4−エチルフェニル−H、実施例2−4:BCODP−4−ブチルフェニル−H、実施例2−5:BCODP−4−オクチルフェニル−H、実施例2−6:BCODP−4−ブトキシフェニル−H、実施例2−7:BCODP−n−ヘキシル−H)のクロロホルム溶液(10mg/mL)を調製した。スピンコーターMS−A100(ミカサ社製)を用いて、それぞれの溶液を上述の基板上にスピンコートすることにより、良好な膜を形成した。その後、ホットプレートHP−2SA(アズワン社製)を用いて、210℃で20分間加熱処理を行うことにより、テトラビシクロポルフィリン化合物をテトラベンゾポルフィリン化合物へと変換した。こうして、各テトラベンゾポルフィリン化合物(実施例2−1:BP−4−ペンチルフェニル−H、実施例2−2:BP−4−ペンチルフェニル−Zn、実施例2−3:BP−4−エチルフェニル−H、実施例2−4:BP−4−ブチルフェニル−H、実施例2−5:BP−4−オクチルフェニル−H、実施例2−6:BP−4−ブトキシフェニル−H、実施例2−7:BP−n−ヘキシル−H)の半導体膜を、電極を形成した基板上に作製した。このようにして、FET素子を作製した。 Next, each tetrabicycloporphyrin compound obtained in Synthesis Examples 4 to 9 and 11 (Example 2-1: BCODP-4-pentylphenyl-H 2 , Example 2-2: BCODP-4-pentylphenyl-Zn example 2-3: BCODP-4- ethylphenyl -H 2, example 2-4: BCODP-4- butylphenyl -H 2, example 2-5: BCODP-4- octylphenyl -H 2, carried Example 2-6: A chloroform solution (10 mg / mL) of BCODP-4-butoxyphenyl-H 2 and Example 2-7: BCODP-n-hexyl-H 2 ) was prepared. A spin coater MS-A100 (Mikasa Co., Ltd.) was used to spin coat each solution onto the above-described substrate, thereby forming a good film. Then, the tetrabicycloporphyrin compound was converted into the tetrabenzoporphyrin compound by performing a heat treatment at 210 ° C. for 20 minutes using a hot plate HP-2SA (manufactured by ASONE). Thus, each tetrabenzoporphyrin compound (Example 2-1: BP-4-pentylphenyl-H 2 , Example 2-2: BP-4-pentylphenyl-Zn, Example 2-3: BP-4-ethyl phenyl -H 2, example 2-4: BP-4-butylphenyl -H 2, example 2-5: BP-4-octylphenyl -H 2, example 2-6: BP-4-butoxyphenyl - H 2 , Example 2-7: BP-n-hexyl-H 2 ) semiconductor film was formed on a substrate on which an electrode was formed. In this way, an FET element was produced.

作製したFET素子のFET特性を、半導体パラメータアナライザー4155C(アジレントテクノロジー社製)を用いて評価した。その結果を表2に示す。   The FET characteristics of the fabricated FET elements were evaluated using a semiconductor parameter analyzer 4155C (manufactured by Agilent Technologies). The results are shown in Table 2.

具体的には、ソース電極とドレイン電極との間に電圧Vd(−60〜0V)を印加し、ソース電極とゲート電極との間に電圧Vg(−60〜30V)を印加した際に、半導体膜を流れる電流Idを測定した。閾値電圧をVt、絶縁膜の単位面積当たりの静電容量をCi、ソース電極とドレイン電極との間隔をL、幅をW、半導体膜のホール移動度をμとすると、これらの関係は下式のように表すことができる
Vd<Vg−Vtのとき
Id=μCi(W/L)[(Vg−Vt)Vd−(Vd/2)]
Vd>Vg−Vtのとき
Id=(1/2)μCi(W/L)(Vg−Vt)
Specifically, when a voltage Vd (-60 to 0 V) is applied between the source electrode and the drain electrode and a voltage Vg (-60 to 30 V) is applied between the source electrode and the gate electrode, the semiconductor The current Id flowing through the membrane was measured. When the threshold voltage is Vt, the capacitance per unit area of the insulating film is Ci, the distance between the source electrode and the drain electrode is L, the width is W, and the hole mobility of the semiconductor film is μ, these relationships are Id = [mu] Ci when the can Vd <the Vg-Vt be expressed as (W / L) [(Vg -Vt) Vd- (Vd 2/2)]
When Vd> Vg−Vt Id = (1/2) μCi (W / L) (Vg−Vt) 2

ホール移動度μは、電流電圧特性に従って上の2つの式のいずれかから求めることができる。本実施例においては、Vd>Vg−Vtのときについての式(飽和電流部分)に従って、Id1/2とVdとをプロットした際の傾きからホール移動度μを算出した。 The hole mobility μ can be obtained from either of the above two formulas according to the current-voltage characteristics. In this example, according to the equation (saturation current portion) when Vd> Vg−Vt, the hole mobility μ was calculated from the slope when Id 1/2 and Vd were plotted.

(比較例2−1〜2−7)
比較例として、BCODP−H及び合成例12〜17で得られたテトラビシクロポルフィリン化合物(比較例2−1:BCODP−H、比較例2−2:BCODP−フェニル−H、比較例2−3:BCODP−ジフェニル−H、比較例2−4:BCODP−メチル−H、比較例2−5:BCODP−3−メトキシフェニル−H、比較例2−6:BCODP−4−メトキシフェニル−H、比較例2−7:BCODP−4−トリル−H)のそれぞれを用いて、実施例2−1〜2−6と同様の方法で、テトラベンゾポルフィリン化合物(比較例2−1:BP−H、比較例2−2:BP−フェニル−H、比較例2−3:BP−ジフェニル−H、比較例2−4:BP−メチル−H、比較例2−5:BP−3−メトキシフェニル−H、比較例2−6:BP−4−メトキシフェニル−H、比較例2−7:BP−4−トリル−H)の半導体膜を有するFET素子を作製した。また、実施例2−1〜2−7と同様に、作成したFET素子のFET特性を評価した。結果を表2に示す。
(Comparative Examples 2-1 to 2-7)
As a comparative example, tetra bicycloporphyrin compound obtained in BCODP-H 2 and Synthesis Example 12 to 17 (Comparative Example 2-1: BCODP-H 2, Comparative Example 2-2: BCODP- phenyl -H 2, Comparative Example 2 -3: BCODP- diphenyl -H 2, Comparative example 2-4: BCODP- methyl -H 2, Comparative example 2-5: BCODP-3- methoxyphenyl -H 2, Comparative example 2-6: BCODP-4- methoxy Using each of phenyl-H 2 and Comparative Example 2-7: BCODP-4-tolyl-H 2 ), the tetrabenzoporphyrin compound (Comparative Example 2- 1: BP-H 2 , Comparative Example 2-2: BP-phenyl-H 2 , Comparative Example 2-3: BP-diphenyl-H 2 , Comparative Example 2-4: BP-methyl-H 2 , Comparative Example 2- 5: BP-3- Tokishifeniru -H 2, Comparative Example 2-6: BP-4-methoxyphenyl -H 2, Comparative Example 2-7: to prepare an FET device having a BP-4-tolyl -H 2) semiconductor film. In addition, the FET characteristics of the created FET elements were evaluated in the same manner as in Examples 2-1 to 2-7. The results are shown in Table 2.

Figure 2014160805
Figure 2014160805

実施例2−1〜2−7に示すように、炭素数2以上20以下のアルキル基を有する特定の有機基で置換されている一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する半導体層を備えるFET素子は、大きなホール移動度μを示した。このように、炭素数2以上20以下のアルキル基を有する特定の有機基で置換されている一置換テトラベンゾポルフィリン化合物、すなわち本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物は、良好な半導体特性を示す。   As shown in Examples 2-1 to 2-7, an FET element including a semiconductor layer containing a monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound substituted with a specific organic group having an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms is , Showed a large hole mobility μ. Thus, the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound substituted with a specific organic group having an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms, that is, the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention exhibits good semiconductor properties. .

より具体的には、実施例2−1〜2−7に係るFET素子は、無置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する半導体層を備えるFET素子(比較例2−1)より大きいホール移動度μを示した。   More specifically, the FET devices according to Examples 2-1 to 2-7 have a hole mobility μ higher than that of an FET device (Comparative Example 2-1) including a semiconductor layer containing an unsubstituted tetrabenzoporphyrin compound. Indicated.

また、実施例2−1〜2−7に係るFET素子は、アルキル基を含まない有機基で置換されている一置換又は二置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する半導体層を備えるFET素子(比較例2−2,2−3)より大きいホール移動度μを示した。   Further, the FET elements according to Examples 2-1 to 2-7 are FET elements including a semiconductor layer containing a mono-substituted or di-substituted tetrabenzoporphyrin compound substituted with an organic group that does not include an alkyl group (Comparative Example). The hole mobility μ was larger than 2-2, 2-3).

さらに、実施例2−1〜2−7に係るFET素子は、メチル基を含むが炭素数2以上20以下のアルキル基は有さない有機基で置換されている、一置換テトラベンゾポルフィリン化合物を含有する半導体層を備えるFET素子(比較例2−4〜2−7)より大きいホール移動度μを示した。   Furthermore, the FET elements according to Examples 2-1 to 2-7 are monosubstituted tetrabenzoporphyrin compounds substituted with an organic group containing a methyl group but having no alkyl group having 2 to 20 carbon atoms. The hole mobility μ was larger than that of the FET element (Comparative Examples 2-4 to 2-7) including the semiconductor layer to be contained.

実施例1で説明したように、炭素数2以上20以下のアルキル基を有する特定の有機基で置換されている一置換テトラベンゾポルフィリン化合物(実施例2−1〜2−7)の膜は、詳細は不明であるものの、特徴的な結晶構造を有している。この特徴的な結晶構造が、炭素数2以上20以下のアルキル基を有する特定の有機基で置換されている一置換テトラベンゾポルフィリン化合物、すなわち本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物の高い半導体特性に繋がっているものと考えられる。   As described in Example 1, monosubstituted tetrabenzoporphyrin compounds (Examples 2-1 to 2-7) substituted with a specific organic group having an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms are as follows: Although details are unknown, it has a characteristic crystal structure. A monocrystalline tetrabenzoporphyrin compound in which this characteristic crystal structure is substituted with a specific organic group having an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms, that is, a high semiconductor property of the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention It is thought that it is connected to.

<実施例3:光電変換素子の作製及び評価>
酸化インジウム・スズ(ITO)透明導電膜(155nm厚)をパターニング堆積したガラス基板(ジオマテック社製FLAT ITO膜)を、界面活性剤を加えた超純水による超音波洗浄、超純水による水洗、超純水による超音波洗浄の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥させ、最後に紫外線オゾン洗浄を行った。
<Example 3: Production and evaluation of photoelectric conversion element>
A glass substrate on which a transparent conductive film (155 nm thickness) of indium tin oxide (ITO) is patterned and deposited (FLAT ITO film manufactured by Geomatic Corp.) is subjected to ultrasonic cleaning with ultrapure water to which a surfactant is added, water cleaning with ultrapure water, After cleaning in the order of ultrasonic cleaning with ultra pure water, it was dried with nitrogen blow, and finally ultraviolet ozone cleaning was performed.

洗浄後の基板上に、正孔取り出し層として、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT:PSS)水分散液(ヘレウス社製 商品名「CLEVIOSTM PVP AI4083」)を、スピンコーターACT−300DII(アクティブ社製)を用いてスピンコートした。その後、ホットプレートHP−2SA(アズワン社製)を用いて、基板を大気中120℃で10分間加熱し、さらに窒素中180℃で3分間加熱した。こうして得られた正孔取り出し層の膜厚は約30nmであった。 Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) poly (styrenesulfonic acid) (PEDOT: PSS) aqueous dispersion (manufactured by Heraeus Co., Ltd., trade name “CLEVIOS PVP AI4083) as a hole extraction layer on the washed substrate. ) Was spin-coated using a spin coater ACT-300DII (manufactured by Active). Thereafter, using a hot plate HP-2SA (manufactured by ASONE), the substrate was heated in the atmosphere at 120 ° C. for 10 minutes, and further heated in nitrogen at 180 ° C. for 3 minutes. The film thickness of the hole extraction layer thus obtained was about 30 nm.

次に、合成例1と同様に特開2003−304014号公報に記載の方法に従って合成したBCODP−Hを、クロロホルム(和光純薬工業社製)とモノクロロベンゼン(関東化学社製)との混合溶媒(クロロホルム/モノクロロベンゼン=1/2,質量比)に0.5質量%で溶解した液を調製し、窒素雰囲気下で濾過した。 Next, BCODP-H 2 synthesized according to the method described in JP-A-2003-304014 as in Synthesis Example 1 is mixed with chloroform (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and monochlorobenzene (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.). A solution dissolved at 0.5 mass% in a solvent (chloroform / monochlorobenzene = 1/2, mass ratio) was prepared and filtered under a nitrogen atmosphere.

正孔取り出し層上に、得られた濾液を、窒素雰囲気下、スピンコーターMS−A100(ミカサ社製)を用いて1500rpmでスピンコートし、ホットプレートを用いて180℃で20分間加熱した。上述のように、加熱によってBCODP−Hはp型半導体材料であるBP−Hへと変換される。こうして、正孔取り出し層上に、BP−Hを含有するp型半導体化合物層(膜厚約25nm)を形成した。 On the hole extraction layer, the obtained filtrate was spin-coated at 1500 rpm using a spin coater MS-A100 (manufactured by Mikasa) in a nitrogen atmosphere, and heated at 180 ° C. for 20 minutes using a hot plate. As described above, BCODP-H 2 is converted into BP-H 2 which is a p-type semiconductor material by heating. In this manner, a p-type semiconductor compound layer (film thickness of about 25 nm) containing BP-H 2 was formed on the hole extraction layer.

続いて、クロロホルムとモノクロロベンゼンとの混合溶媒(クロロホルム/モノクロロベンゼン=1/1,質量比)に、0.8質量%の合成例4で合成したBCODP−4−ペンチルフェニル−Hと、0.6質量%のフラーレン誘導体である1−(3−メトキシカルボニル)プロピル−1−フェニル[6,6]−C61(PC61BM,フロンティアカーボン社製)とを溶解した液を調製し、窒素雰囲気下で濾過した。 Subsequently, BCODP-4-pentylphenyl-H 2 synthesized in 0.8% by mass of Synthesis Example 4 in a mixed solvent of chloroform and monochlorobenzene (chloroform / monochlorobenzene = 1/1, mass ratio), 0 A liquid in which 6% by mass of 1- (3-methoxycarbonyl) propyl-1-phenyl [6,6] -C61 (PC 61 BM, manufactured by Frontier Carbon Co.), which is a fullerene derivative, was dissolved was prepared, and a nitrogen atmosphere Filtered under.

得られた濾液を、p型半導体化合物層上に、窒素雰囲気下1500rpmでスピンコートし、ホットプレートで180℃20分間加熱した。上述のように、加熱によってBCODP−4−ペンチルフェニル−HはBP−4−ペンチルフェニル−Hへと変換される。こうして、p型半導体化合物層上に、p型半導体化合物であるBP−4−ペンチルフェニル−Hとn型半導体化合物であるフラーレン誘導体PC61BMとを含有する混合物層(膜厚約100nm)を形成した。 The obtained filtrate was spin-coated on a p-type semiconductor compound layer at 1500 rpm in a nitrogen atmosphere, and heated on a hot plate at 180 ° C. for 20 minutes. As described above, BCODP-4- pentylphenyl -H 2 by heating are converted into BP-4-pentylphenyl -H 2. Thus, on the p-type semiconductor compound layer, a mixture layer (thickness: about 100 nm) containing BP-4-pentylphenyl-H 2 which is a p-type semiconductor compound and fullerene derivative PC 61 BM which is an n-type semiconductor compound. Formed.

引き続いて、真空蒸着装置内に配置されたメタルボートに、特開2011−119648号公報に記載の方法に従って合成したホスフィンオキシド化合物POPyを入れた。そして、POPyを加熱して、混合層上に膜厚6nmになるまで蒸着させることにより、電子取り出し層を形成した。 Subsequently, the phosphine oxide compound POPy 2 synthesized according to the method described in JP 2011-119648 A was placed in a metal boat arranged in a vacuum evaporation apparatus. Then, by heating the Popy 2, by depositing until thickness 6nm on the mixed layer, thereby forming an electron extraction layer.

Figure 2014160805
Figure 2014160805

さらに、電子取り出し層の上に真空蒸着によりアルミニウム電極(厚さ80nm)を設けた後に、ホットプレートで180℃5分間加熱することによって、5mm角の光電変換素子を作製した。   Further, an aluminum electrode (thickness: 80 nm) was provided on the electron extraction layer by vacuum deposition, and then heated at 180 ° C. for 5 minutes on a hot plate to produce a 5 mm square photoelectric conversion element.

以上のように作製した光電変換素子について、電流電圧特性を測定した。光電変換素子の電流電圧特性の測定は以下のように行った。すなわち、光電変換素子に4mm角のメタルマスクを付け、照射光源としてエアマス(AM)1.5G、放射照度100mW/cmのソーラシミュレータを用い、ソースメーター(ケイスレー社製,2400型)を用いて電流電圧特性を測定した。 About the photoelectric conversion element produced as mentioned above, the current-voltage characteristic was measured. Measurement of the current-voltage characteristics of the photoelectric conversion element was performed as follows. That is, a 4 mm square metal mask is attached to the photoelectric conversion element, a solar simulator with an air mass (AM) of 1.5 G and an irradiance of 100 mW / cm 2 is used as an irradiation light source, and a source meter (type 2400 manufactured by Keithley) is used. Current-voltage characteristics were measured.

作製した光電変換素子の開放電圧は0.48V、短絡電流密度は3.5mA/cm、フィルファクターは0.39、光電変換効率は0.65%であった。 The produced photoelectric conversion element had an open circuit voltage of 0.48 V, a short-circuit current density of 3.5 mA / cm 2 , a fill factor of 0.39, and a photoelectric conversion efficiency of 0.65%.

以上のように、炭素数2以上20以下のアルキル基を有する特定の有機基で置換されている一置換テトラベンゾポルフィリン化合物、すなわち本発明に係る一置換テトラベンゾポルフィリン化合物は、光電変換素子の活性層材料として用いることができる。   As described above, the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound substituted with a specific organic group having an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms, that is, the monosubstituted tetrabenzoporphyrin compound according to the present invention is an active component of a photoelectric conversion element. It can be used as a layer material.

101 アノード
102 正孔取り出し層
103 活性層
104 電子取り出し層
105 カソード
106 基材
107 光電変換素子
1 耐候性保護フィルム
2 紫外線カットフィルム
3,9 ガスバリアフィルム
4,8 ゲッター材フィルム
5,7 封止材
6 太陽電池素子
10 バックシート
12 基材
13 太陽電池ユニット
14 薄膜太陽電池
51 半導体層
52 絶縁体層
53,54 ソース電極及びドレイン電極
55 ゲート電極
56 基材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Anode 102 Hole taking-out layer 103 Active layer 104 Electron taking-out layer 105 Cathode 106 Base material 107 Photoelectric conversion element 1 Weatherproofing protective film 2 Ultraviolet cut film 3, 9 Gas barrier film 4, 8 Getter material film 5, 7 Sealing material 6 Solar cell element 10 Back sheet 12 Base material 13 Solar cell unit 14 Thin film solar cell 51 Semiconductor layer 52 Insulator layers 53 and 54 Source electrode and drain electrode 55 Gate electrode 56 Base material

Claims (10)

下記一般式(1)で表される化合物を含有する半導体層を備えることを特徴とする電子デバイス。
Figure 2014160805
(上式において、Xは2価の連結基又は直接結合を表し、
Alkylは炭素数2以上20以下のアルキル基を表し、
Mは2個の水素原子、2価の金属原子、又は金属原子を含む2価の原子団を表し、
11〜R14、R21〜R24、R31〜R34、及びR41〜R44は、それぞれ独立に水素原子又は1価の置換基を表す。)
An electronic device comprising a semiconductor layer containing a compound represented by the following general formula (1).
Figure 2014160805
(In the above formula, X represents a divalent linking group or a direct bond,
Alkyl represents an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms,
M represents two hydrogen atoms, a divalent metal atom, or a divalent atomic group containing a metal atom,
R 11 to R 14 , R 21 to R 24 , R 31 to R 34 , and R 41 to R 44 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent substituent. )
前記一般式(1)におけるXがアリーレン基であることを特徴とする、請求項1に記載の電子デバイス。   The electronic device according to claim 1, wherein X in the general formula (1) is an arylene group. 前記アリーレン基がフェニレン基であることを特徴とする、請求項2に記載の電子デバイス。   The electronic device according to claim 2, wherein the arylene group is a phenylene group. 前記一般式(1)におけるAlkylが炭素数2以上12以下のアルキル基であることを特徴とする、請求項1乃至3の何れか1項に記載の電子デバイス。   The electronic device according to any one of claims 1 to 3, wherein Alkyl in the general formula (1) is an alkyl group having 2 to 12 carbon atoms. 前記半導体層が、
下記一般式(2)で表される化合物を含有する層を形成する工程と、
前記一般式(2)で表される化合物を前記一般式(1)で表される化合物へと変換する工程と、
を含む方法により形成されることを特徴とする、請求項1乃至4の何れか1項に記載の電子デバイス。
Figure 2014160805
(上式において、Xは2価の連結基又は直接結合を表し、
Alkylは炭素数2以上20以下のアルキル基を表し、
Mは2個の水素原子、2価の金属原子、又は金属原子を含む2価の原子団を表し、
は−CR1516−CR1718−で表される2価の基を表し、
は−CR2526−CR2728−で表される2価の基を表し、
は−CR3536−CR3738−で表される2価の基を表し、
は−CR4546−CR4748−で表される2価の基を表し、
11〜R18、R21〜R28、R31〜R38、及びR41〜R48は、それぞれ独立に水素原子又は1価の置換基を表す。)
The semiconductor layer is
Forming a layer containing a compound represented by the following general formula (2);
Converting the compound represented by the general formula (2) into the compound represented by the general formula (1);
The electronic device according to claim 1, wherein the electronic device is formed by a method including:
Figure 2014160805
(In the above formula, X represents a divalent linking group or a direct bond,
Alkyl represents an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms,
M represents two hydrogen atoms, a divalent metal atom, or a divalent atomic group containing a metal atom,
Q 1 represents a divalent group represented by —CR 15 R 16 —CR 17 R 18 —,
Q 2 represents a divalent group represented by —CR 25 R 26 —CR 27 R 28 —,
Q 3 represents a divalent group represented by —CR 35 R 36 —CR 37 R 38 —,
Q 4 represents a divalent group represented by —CR 45 R 46 —CR 47 R 48 —,
R 11 to R 18 , R 21 to R 28 , R 31 to R 38 , and R 41 to R 48 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent substituent. )
電界効果トランジスタ素子であることを特徴とする、請求項1乃至5の何れか1項に記載の電子デバイス。   6. The electronic device according to claim 1, wherein the electronic device is a field effect transistor element. 光電変換素子であることを特徴とする、請求項1乃至5の何れか1項に記載の電子デバイス。   The electronic device according to claim 1, wherein the electronic device is a photoelectric conversion element. 請求項7に記載の光電変換素子を備えることを特徴とする太陽電池。   A solar cell comprising the photoelectric conversion element according to claim 7. 請求項8に記載の太陽電池を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。   A solar cell module comprising the solar cell according to claim 8. 下記一般式(2)で表される化合物と溶媒とを含有することを特徴とする半導体層形成用組成物。
Figure 2014160805
(上式において、Xは2価の連結基又は直接結合を表し、
Alkylは炭素数2以上20以下のアルキル基を表し、
Mは2個の水素原子、2価の金属原子、又は金属原子を含む2価の原子団を表し、
は−CR1516−CR1718−で表される2価の基を表し、
は−CR2526−CR2728−で表される2価の基を表し、
は−CR3536−CR3738−で表される2価の基を表し、
は−CR4546−CR4748−で表される2価の基を表し、
11〜R18、R21〜R28、R31〜R38、及びR41〜R48は、それぞれ独立に水素原子又は1価の置換基を表す。)
A composition for forming a semiconductor layer, comprising a compound represented by the following general formula (2) and a solvent.
Figure 2014160805
(In the above formula, X represents a divalent linking group or a direct bond,
Alkyl represents an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms,
M represents two hydrogen atoms, a divalent metal atom, or a divalent atomic group containing a metal atom,
Q 1 represents a divalent group represented by —CR 15 R 16 —CR 17 R 18 —,
Q 2 represents a divalent group represented by —CR 25 R 26 —CR 27 R 28 —,
Q 3 represents a divalent group represented by —CR 35 R 36 —CR 37 R 38 —,
Q 4 represents a divalent group represented by —CR 45 R 46 —CR 47 R 48 —,
R 11 to R 18 , R 21 to R 28 , R 31 to R 38 , and R 41 to R 48 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent substituent. )
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