JP2016003302A - Composition, electronic device and method of producing electronic device - Google Patents

Composition, electronic device and method of producing electronic device Download PDF

Info

Publication number
JP2016003302A
JP2016003302A JP2014125437A JP2014125437A JP2016003302A JP 2016003302 A JP2016003302 A JP 2016003302A JP 2014125437 A JP2014125437 A JP 2014125437A JP 2014125437 A JP2014125437 A JP 2014125437A JP 2016003302 A JP2016003302 A JP 2016003302A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
metal
layer
metal oxide
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014125437A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
才華 大坪
Saika Otsubo
才華 大坪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP2014125437A priority Critical patent/JP2016003302A/en
Publication of JP2016003302A publication Critical patent/JP2016003302A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for simply producing an electronic device comprising a metal-oxide-containing layer with high flexibility and high electric characteristics, and a composition that makes it possible to simply form a metal-oxide-containing layer.SOLUTION: A composition comprises metalalkoxide, α,β-unsaturated carboxylic acid, and solvent. The content of the α,β-unsaturated carboxylic acid to the metalalkoxide is 1 mol% or more and less than 200 mol%.

Description

本発明は、組成物、電子デバイス及び電子デバイスの製造方法に関する。本発明は、特に、金属酸化物含有層形成用組成物、金属酸化物含有層を有する電子デバイス、及び金属酸化物含有層を有する電子デバイスの製造方法に関する。   The present invention relates to a composition, an electronic device, and a method for manufacturing the electronic device. The present invention particularly relates to a composition for forming a metal oxide-containing layer, an electronic device having a metal oxide-containing layer, and a method for producing an electronic device having a metal oxide-containing layer.

近年、有機半導体を用いた電子デバイス、なかでも有機トランジスタ素子(OFET)、有機電界発光素子(OLED)、及び有機薄膜太陽電池(OPV)が盛んに開発されている。有機半導体を用いたデバイスは、基材としてフレキシブル基材を用いることで、可撓性を維持することができるために、様々な状況で設置ができるという特徴を有する。   In recent years, electronic devices using organic semiconductors, especially organic transistor elements (OFETs), organic electroluminescent elements (OLEDs), and organic thin film solar cells (OPVs) have been actively developed. Since a device using an organic semiconductor can maintain flexibility by using a flexible base material as a base material, it has a feature that it can be installed in various situations.

OPVでは、通常、一対の電極で活性層を挟んだ構成を有するが、電極と活性層との間に、さらにバッファ層が、電荷輸送効率を向上させる等の目的のために、設けられることがある。例えば、特許文献1には、バッファ層として酸化チタン含有層を用いたOPVの例が記載されている。   The OPV usually has a configuration in which an active layer is sandwiched between a pair of electrodes, but a buffer layer may be provided between the electrode and the active layer for the purpose of improving charge transport efficiency. is there. For example, Patent Document 1 describes an example of OPV using a titanium oxide-containing layer as a buffer layer.

酸化チタン含有層の製造方法としては、特許文献1では、チタンテトラ(i−プロポキシド)と、エタノールアミンと、を含んだ組成物(以下、インクと称す場合がある)を塗布し、その後に熱処理を行う方法が記載されている。また、非特許文献1には、チタンテトラ(i−プロポキシド)と、チタンテトラ(i−プロポキシド)に対して200モル%以上のメタクリル酸との反応生成物を含んだインクを塗布した後に、熱処理と光硬化処理とを行う方法が記載されている。   As a method for producing a titanium oxide-containing layer, in Patent Document 1, a composition containing titanium tetra (i-propoxide) and ethanolamine (hereinafter sometimes referred to as ink) is applied, and thereafter A method of performing heat treatment is described. Further, in Non-Patent Document 1, after applying an ink containing a reaction product of titanium tetra (i-propoxide) and 200 mol% or more of methacrylic acid with respect to titanium tetra (i-propoxide). A method of performing heat treatment and photocuring treatment is described.

国際公開第2009/025523号International Publication No. 2009/025523

J.Mater.Sci.2013,48,7503−7509.J. et al. Mater. Sci. 2013, 48, 7503-7509.

有機半導体を用いた電子デバイスを生産性高く製造するためには、フレキシブル基材を用いたロール・ツー・ロール方式による製造が好ましい。また、有機半導体デバイスの実用化のために、高い電気的特性を有し、高い可撓性を有する金属酸化物含有層を簡易的な方法で製造できることが、大きな課題の一つである。しかしながら、本発明者らの検討によると、特許文献1及び非特許文献1に記載の方法に従って、金属酸化物含有層を形成した場合、高い電気的特性及び高い可撓性を両立した金属酸化物含有層を得ることが困難であることが判明した。   In order to produce an electronic device using an organic semiconductor with high productivity, production by a roll-to-roll method using a flexible substrate is preferable. In addition, for the practical application of organic semiconductor devices, it is one of the major problems that a metal oxide-containing layer having high electrical characteristics and high flexibility can be manufactured by a simple method. However, according to the study by the present inventors, when a metal oxide-containing layer is formed according to the methods described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, a metal oxide that achieves both high electrical characteristics and high flexibility. It has been found that it is difficult to obtain a containing layer.

具体的には、特許文献1に記載された方法により得られる酸化チタン含有層は、熱処理等の工程により除去しきれなかったエタノールアミンを含むために、高い電気的特性が得られにくいことが判明した。また、非特許文献1に記載の方法により得られる金属酸化物含有層は、その製造工程中の光硬化処理により、過剰なメタクリル酸重合体を含むために、高い電気的特性及び高い可撓性を有する金属酸化物含有層を形成することが困難であることが判明した。本発明は、上記問題を鑑み、高い電気特性及び高い可撓性を有する金属酸化物含有層を備えた電子デバイスを簡易に製造するための方法、及び簡易に金属酸化物含有層を形成することが可能となる組成物を提供することを課題とする。   Specifically, the titanium oxide-containing layer obtained by the method described in Patent Document 1 contains ethanolamine that could not be removed by a process such as heat treatment, and thus it was found that high electrical characteristics were difficult to obtain. did. In addition, the metal oxide-containing layer obtained by the method described in Non-Patent Document 1 contains an excess of a methacrylic acid polymer due to photocuring treatment during the production process, and thus has high electrical characteristics and high flexibility. It has been found difficult to form a metal oxide-containing layer having In view of the above problems, the present invention provides a method for easily producing an electronic device including a metal oxide-containing layer having high electrical characteristics and high flexibility, and easily forming the metal oxide-containing layer. It is an object of the present invention to provide a composition that makes it possible.

上記実情に鑑み鋭意検討の結果、本願発明者らは、特定の組成を有する、組成物を用いることにより、上記課題を解決し、本発明を達成するに至った。   As a result of intensive studies in view of the above circumstances, the present inventors have solved the above-mentioned problems and achieved the present invention by using a composition having a specific composition.

即ち、本発明の要旨は以下の通りである。
[1] 金属アルコキシドと、α,β−不飽和カルボン酸と、溶媒と、を含む組成物であって、
前記金属アルコキシドに対する前記α,β−不飽和カルボン酸の含有量が1モル%以上、200モル%未満であることを特徴とする組成物。
[2] 前記金属アルコキシドを構成する金属原子が、周期表第4周期の遷移金属元素、周期表第12族元素、周期表第13族元素、及び周期表第14族元素から選ばれる金属原子であることを特徴とする[1]に記載の組成物。
[3] 周期表第1族元素、周期表第2族元素及び周期表第5族元素から選ばれる1種以上の金属原子をさらに含有する[1]又は[2]に記載の組成物。
[4] 前記周期表第1族元素、周期表第2族元素及び周期表第5族元素から選ばれる1種以上の金属原子の合計数が、金属アルコキシドを構成する金属原子に対して、0.1原子%以上、50原子%以下であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載の組成物。
[5] 前記α,β−不飽和カルボン酸の炭素数が3以上、12以下である[1]〜[4]のいずれかに記載の組成物。
[6] 前記溶媒が、アルコール類である[1]〜[5]のいずれかに記載の組成物。
[7] 基材上に、金属酸化物含有層を有する電子デバイスの製造方法であって、前記基材上に、[1]〜[6]のいずれかに記載の組成物を塗布し、該塗布後に熱処理を行うことにより前記金属酸化物含有層を形成する工程を含む電子デバイスの製造方法。
[8] 前記基材が、樹脂基材である[7]に記載の電子デバイスの製造方法。
[9] 前記熱処理を30℃以上、300℃未満で行うことを特徴とする[7]又は[8]に記載の電子デバイスの製造方法。
[10] 金属酸化物と、α,β−不飽和カルボン酸重合体と、を含む金属酸化物含有層を有する電子デバイスであって、前記金属酸化物含有層中のα,β−不飽和カルボン酸重合体が、1質量%以上、40質量%以下であることを特徴とする電子デバイス。
[11] [10]に記載の電子デバイスが、光電変換素子である電子デバイス。
[12] [11]に記載の電子デバイスを備える太陽電池。
That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] A composition comprising a metal alkoxide, an α, β-unsaturated carboxylic acid, and a solvent,
Content of the said (alpha), (beta)-unsaturated carboxylic acid with respect to the said metal alkoxide is 1 mol% or more and less than 200 mol%, The composition characterized by the above-mentioned.
[2] The metal atom constituting the metal alkoxide is a metal atom selected from a transition metal element in the fourth periodic table, a Group 12 element in the periodic table, a Group 13 element in the periodic table, and a Group 14 element in the periodic table The composition according to [1], which is characterized in that it exists.
[3] The composition according to [1] or [2], further containing one or more metal atoms selected from Group 1 elements of the periodic table, Group 2 elements of the periodic table, and Group 5 elements of the periodic table.
[4] The total number of one or more metal atoms selected from Group 1 elements of the periodic table, Group 2 elements of the periodic table, and Group 5 elements of the periodic table is 0 with respect to the metal atoms constituting the metal alkoxide. The composition according to any one of [1] to [3], which is 1 atomic% or more and 50 atomic% or less.
[5] The composition according to any one of [1] to [4], wherein the α, β-unsaturated carboxylic acid has 3 to 12 carbon atoms.
[6] The composition according to any one of [1] to [5], wherein the solvent is an alcohol.
[7] A method for producing an electronic device having a metal oxide-containing layer on a base material, the composition according to any one of [1] to [6] being applied on the base material, The manufacturing method of an electronic device including the process of forming the said metal oxide content layer by performing heat processing after application | coating.
[8] The method for manufacturing an electronic device according to [7], wherein the substrate is a resin substrate.
[9] The method for manufacturing an electronic device according to [7] or [8], wherein the heat treatment is performed at 30 ° C. or higher and lower than 300 ° C.
[10] An electronic device having a metal oxide-containing layer containing a metal oxide and an α, β-unsaturated carboxylic acid polymer, the α, β-unsaturated carboxylic acid in the metal oxide-containing layer An electronic device, wherein the acid polymer is 1% by mass or more and 40% by mass or less.
[11] An electronic device in which the electronic device according to [10] is a photoelectric conversion element.
[12] A solar cell comprising the electronic device according to [11].

本発明により、高い電気特性及び高い可撓性を有する金属酸化物含有層を備えた電子デバイスを簡易に製造することができる。   According to the present invention, an electronic device including a metal oxide-containing layer having high electrical characteristics and high flexibility can be easily manufactured.

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. 本発明の一実施形態としての電界発光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 electroluminescent element as one Embodiment of this invention. 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.

以下に本発明の実施の形態を説明するが、記載する構成要件の説明は、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、これらの内容に特定はされない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同一部分、又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。以下、本発明に係る組成物を用いて金属酸化物含有層を形成する方法について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below. However, the description of the constituent elements to be described is an example (representative example) of the embodiments of the present invention, and the present invention is specified to these contents as long as the gist thereof is not exceeded. Not done. Note that in the structures of the present invention described below, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals in different drawings, and description thereof is not repeated. Hereinafter, a method for forming a metal oxide-containing layer using the composition according to the present invention will be described.

<1.組成物>
本発明に係る組成物は、金属アルコキシドと、α,β−不飽和カルボン酸と、溶媒と、を含有する。
<1. Composition>
The composition according to the present invention contains a metal alkoxide, an α, β-unsaturated carboxylic acid, and a solvent.

<1.1.金属アルコキシド>
金属アルコキシドの金属原子は、金属アルコキシドを形成しやすい原子が挙げられる。具体的には、周期表第4周期の遷移金属元素、周期表第12族元素、周期表第13族元素、及び周期表第14族元素から選ばれる金属原子が挙げられる。なお、遷移金属元素とは、周期表3族〜11族の金属元素の総称を指す。また、本明細書において、周期表とは、IUPAC2005年度推奨版(Recommendations of IUPAC 2005)のことを指す。
<1.1. Metal alkoxide>
Examples of the metal atom of the metal alkoxide include an atom that easily forms a metal alkoxide. Specifically, the metal atom chosen from the transition metal element of the 4th period of a periodic table, the periodic table group 12 element, the periodic table group 13 element, and the periodic table group 14 element is mentioned. In addition, a transition metal element refers to the generic name of the metal element of 3rd group of the periodic table-11th group. Further, in this specification, the periodic table refers to a recommended version of IUPAC 2005 (Recommendations of IUPAC 2005).

周期表第4周期の遷移金属元素から選ばれる金属原子は、好ましくは、スカンジウム原子、チタン原子、バナジウム原子、クロム原子、マンガン原子、鉄原子、コバルト原子、ニッケル原子、又は銅原子が挙げられる。周期表第12族元素から選ばれる金属原子は、好ましくは亜鉛原子が挙げられる。周期表第13族元素から選ばれる金属原子は、好ましくは、アルミニウム原子、ガリウム原子、又はインジウム原子が挙げられる。周期表第14族元素から選ばれる金属原子は、好ましくは、ゲルマニウム原子、スズ原子、又は鉛原子が挙げられる。これらの中でも、得られる金属酸化物含有層のキャリア移動度が高くなるという点から、チタン原子、バナジウム原子、鉄原子、ニッケル原子、銅原子、亜鉛原子、アルミニウム原子、ガリウム原子、インジウム原子又はスズ原子であることが好ましく、チタン原子、ニッケル原子、銅原子、亜鉛原子、インジウム原子又はスズ原子であることがより好ましい。これらの中でも、特に、チタン原子であることが好ましい。金属アルコキシドを構成する金属原子がチタン原子である場合、チタンアルコキシドは他の金属アルコキシドよりも安定であり、また、得られる酸化チタン含有層は、他の金属酸化物含有層と比較して、膜均一性、物理的特性及びキャリア移動度が高くなる傾向がある。なお、本明細書においてキャリア移動度とは、後述するように電子移動度と正孔移動度とのどちらかのことを指す。   The metal atom selected from the transition metal elements in the fourth period of the periodic table is preferably a scandium atom, a titanium atom, a vanadium atom, a chromium atom, a manganese atom, an iron atom, a cobalt atom, a nickel atom, or a copper atom. The metal atom selected from Group 12 elements of the periodic table is preferably a zinc atom. The metal atom selected from Group 13 elements of the periodic table is preferably an aluminum atom, a gallium atom, or an indium atom. The metal atom selected from Group 14 elements of the periodic table is preferably a germanium atom, a tin atom, or a lead atom. Among these, the titanium oxide, vanadium atom, iron atom, nickel atom, copper atom, zinc atom, aluminum atom, gallium atom, indium atom or tin from the point that the carrier mobility of the obtained metal oxide-containing layer is increased. An atom is preferable, and a titanium atom, a nickel atom, a copper atom, a zinc atom, an indium atom, or a tin atom is more preferable. Among these, a titanium atom is particularly preferable. When the metal atom constituting the metal alkoxide is a titanium atom, the titanium alkoxide is more stable than other metal alkoxides, and the obtained titanium oxide-containing layer is a film compared to other metal oxide-containing layers. There is a tendency for uniformity, physical properties and carrier mobility to be high. Note that in this specification, carrier mobility refers to either electron mobility or hole mobility, as will be described later.

金属アルコキシドのアルコキシ基は、特段の制限はないが、後述する金属酸化物含有層形成工程中において、金属アルコキシドが金属酸化物へ変換される際に生成されるアルコールを、300℃未満の温度で揮発できるような金属アルコキシドを用いることが好ましい。具体的には、炭素数が1以上12以下のアルコキシ基を用いることが好ましく、例えば、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、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、へプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デキルオキシ基、ウンデキルオキシ基、ドデキルオキシ基、エチルヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、フェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、又はベンジルオキシ基が挙げられる。   The alkoxy group of the metal alkoxide is not particularly limited, but the alcohol generated when the metal alkoxide is converted into the metal oxide in the step of forming the metal oxide-containing layer described later can be used at a temperature of less than 300 ° C. It is preferable to use a metal alkoxide that can be volatilized. Specifically, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms is preferably used. For example, a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an i-propoxy group, an n-butoxy group, an i-butoxy group, t -Butoxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, heptyloxy group, octyloxy group, nonyloxy group, decyloxy group, undecyloxy group, dodecyloxy group, ethylhexyloxy group, cyclohexyloxy group, phenoxy group, 1-naphthyloxy group Or a benzyloxy group.

上記の中でも、生成されるアルコールを150℃以下の温度で揮発することが可能となる炭素数1以上4以下の直鎖アルコキシ基であることが好ましい。具体的には、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、又はn−ブトキシ基が挙げられる。   Among these, it is preferable that it is a C1-C4 linear alkoxy group which can volatilize produced | generated alcohol at the temperature of 150 degrees C or less. Specific examples include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, and an n-butoxy group.

なお、金属アルコキシドの金属原子が2価以上である場合、2種以上のアルコキシ基を有していてもよい。   In addition, when the metal atom of a metal alkoxide is bivalent or more, you may have 2 or more types of alkoxy groups.

また、組成物は、2種以上の金属アルコキシドを含んでいてもよい。   Moreover, the composition may contain 2 or more types of metal alkoxides.

組成物中の金属アルコキシドの合計濃度は、特段の制限はないが、通常0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1質量%以上であり、通常99.9質量%未満であり、50質量%以下であることがさらに好ましく、20質量%以下であることが特に好ましい。組成物中の金属アルコキシドの濃度が上記の範囲内であれば、均一に塗布することが容易であり、また均一な金属酸化物含有層が得られうる点で好ましい。   The total concentration of the metal alkoxide in the composition is not particularly limited, but is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and usually 99.9% by mass. %, More preferably 50% by mass or less, and particularly preferably 20% by mass or less. If the concentration of the metal alkoxide in the composition is within the above range, it is preferable in that it can be applied uniformly and a uniform metal oxide-containing layer can be obtained.

<1.2.α,β−不飽和カルボン酸>
上述の通り、本発明に係る組成物は、α,β−不飽和カルボン酸を含有する。なお、本発明において、α,β−不飽和カルボン酸とは、下記一般式(1)で表されるカルボン酸を意味する。
<1.2. α, β-unsaturated carboxylic acid>
As described above, the composition according to the present invention contains an α, β-unsaturated carboxylic acid. In the present invention, the α, β-unsaturated carboxylic acid means a carboxylic acid represented by the following general formula (1).

Figure 2016003302
Figure 2016003302

炭素−炭素二重結合(C=C)を構成する炭素原子に結合したカルボキシル基を有するα,β−不飽和カルボン酸は、組成物中において、金属アルコキシドを配位子作用で安定させる性質を有する。すなわち組成物のインク安定性を向上させることができる。また、後述する金属酸化物含有層の形成における熱処理工程の際に、金属アルコキシドの加水分解反応の酸触媒として金属酸化物の生成を促進する性質を有する。さらには、熱処理工程により生成されるα,β−不飽和カルボン酸重合体が、得られる金属酸化物含有層中に適当量残存することで、バインダーとして得られる層の可撓性向上に寄与する性質がある。以上の点から、組成物として、金属アルコキシドとα,β不飽和カルボン酸を組み合わせて用いることは金属酸化物含有層を形成するために効果的である。   The α, β-unsaturated carboxylic acid having a carboxyl group bonded to a carbon atom constituting a carbon-carbon double bond (C═C) has a property of stabilizing a metal alkoxide by a ligand action in the composition. Have. That is, the ink stability of the composition can be improved. In addition, it has a property of promoting the formation of a metal oxide as an acid catalyst for the hydrolysis reaction of a metal alkoxide during a heat treatment step in forming a metal oxide-containing layer described later. Furthermore, the α, β-unsaturated carboxylic acid polymer produced by the heat treatment step remains in an appropriate amount in the resulting metal oxide-containing layer, thereby contributing to an improvement in the flexibility of the layer obtained as a binder. There is a nature. From the above points, using a metal alkoxide and an α, β unsaturated carboxylic acid in combination as the composition is effective for forming a metal oxide-containing layer.

式(1)中、R1、R2及びR3は、得られる金属酸化物含有層が機能する限り特段の限定はなく、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機基である。 In formula (1), R 1 , R 2, and R 3 are not particularly limited as long as the resulting metal oxide-containing layer functions, and are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group.

1価の有機基は特段の制限はないが、好ましい例としては、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、シリル基、ボリル基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アミド基、芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基が挙げられる。なお、アミノ基、シリル基、ボリル基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アミド基、芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基は、さらに置換基を有していてもよい。   The monovalent organic group is not particularly limited, but preferred examples include a halogen atom, hydroxyl group, cyano group, nitro group, amino group, silyl group, boryl group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, Examples thereof include a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, an amide group, an aromatic hydrocarbon group, and an aromatic heterocyclic group. The amino group, silyl group, boryl group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, amide group, aromatic hydrocarbon group or aromatic heterocyclic group further has a substituent. May be.

ハロゲン原子は、特段の制限はないが、フッ素原子が好ましい。   The halogen atom is not particularly limited but is preferably a fluorine atom.

アミノ基は、特段の制限はないが、炭素数20以下の、1級アミノ基、2級アミノ基又は3級アミノ基が挙げられる。2級アミノ基及び3級アミノ基は、例えば、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、又はカルバゾリル基等の芳香族置換アミノ基が挙げられる。   The amino group is not particularly limited, and examples thereof include a primary amino group, a secondary amino group, or a tertiary amino group having 20 or less carbon atoms. Examples of the secondary amino group and the tertiary amino group include aromatic substituted amino groups such as a diphenylamino group, a ditolylamino group, and a carbazolyl group.

シリル基は、特段の制限はないが、炭素数20以下の、1級シリル基、2級シリル基、3級シリル基、又は4級のシリル基が好ましい。例えば、トリメチルシリル基、又はトリフェニルシリル基等が挙げられる。   The silyl group is not particularly limited, but is preferably a primary silyl group, a secondary silyl group, a tertiary silyl group, or a quaternary silyl group having 20 or less carbon atoms. For example, a trimethylsilyl group, a triphenylsilyl group, etc. are mentioned.

ボリル基は、特段の制限はないが、炭素数20以下の、1級ボリル基、2級ボリル基、又は3級ボリル基が好ましい。例えば、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。   The boryl group is not particularly limited, but is preferably a primary boryl group, a secondary boryl group, or a tertiary boryl group having 20 or less carbon atoms. For example, an aromatic substituted boryl group such as a dimesitylboryl group can be mentioned.

アルキル基は、特段の制限はないが、炭素数1以上20以下のものが好ましい。例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、又はシクロヘキシル基が挙げられる。   The alkyl group is not particularly limited but preferably has 1 to 20 carbon atoms. For example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, a t-butyl group, or a cyclohexyl group can be given.

アルケニル基は、特段の制限はないが、炭素数2以上20以下のものが好ましい。例えば、ビニル基、又はスチリル基が挙げられる。   The alkenyl group is not particularly limited, but preferably has 2 to 20 carbon atoms. For example, a vinyl group or a styryl group is mentioned.

アルキニル基は、特段の制限はないが、炭素数2以上20以下のものが好ましい。例えば、エチニル基、又はフェニルエチニル基、又はトリメチルシリルエチニル基が挙げられる。   The alkynyl group is not particularly limited but preferably has 2 to 20 carbon atoms. For example, an ethynyl group, a phenylethynyl group, or a trimethylsilylethynyl group can be mentioned.

アルコキシ基は、特段の制限はないが、炭素数2以上20以下のものが好ましい。例えば、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、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、へプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デキルオキシ基、ウンデキルオキシ基、ドデキルオキシ基、エチルヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、フェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、ベンジルオキシ基等の直鎖又は分岐アルコキシ基が挙げられる。   The alkoxy group is not particularly limited but preferably has 2 to 20 carbon atoms. For example, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n-butoxy group, i-butoxy group, t-butoxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, heptyloxy group, octyloxy group, nonyloxy And linear or branched alkoxy groups such as a group, a decyloxy group, an undecyloxy group, a dodecyloxy group, an ethylhexyloxy group, a cyclohexyloxy group, a phenoxy group, a 1-naphthyloxy group, and a benzyloxy group.

アルコキシカルボニル基は、特段の制限はないが、炭素数2以上20以下のものが好ましい。例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、又はオクチルオキシカルボニル基が挙げられる。   The alkoxycarbonyl group is not particularly limited but preferably has 2 to 20 carbon atoms. Examples thereof include a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, a butoxycarbonyl group, and an octyloxycarbonyl group.

芳香族炭化水素基は、特段の制限はないが、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、単環芳香族炭化水素基、縮合多環芳香族炭化水素基、及び環連結芳香族炭化水素基のいずれであってもよい。単環芳香族炭化水素基は、例えば、フェニル基が挙げられる。縮合多環芳香族炭化水素基は、例えば、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、又はペリレニル基が挙げられる。環連結芳香族炭化水素基は、例えば、ビフェニル基又はターフェニル基が挙げられる。これらの中でも、フェニル基又はナフチル基が好ましい。   The aromatic hydrocarbon group is not particularly limited, but preferably has 6 to 20 carbon atoms. The aromatic hydrocarbon group may be any of a monocyclic aromatic hydrocarbon group, a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon group, and a ring-linked aromatic hydrocarbon group. An example of the monocyclic aromatic hydrocarbon group is a phenyl group. Examples of the condensed polycyclic aromatic hydrocarbon group include a phenanthryl group, a naphthyl group, an anthryl group, a fluorenyl group, a pyrenyl group, and a perylenyl group. Examples of the ring-linked aromatic hydrocarbon group include a biphenyl group and a terphenyl group. Among these, a phenyl group or a naphthyl group is preferable.

芳香族複素環基は、特段の制限はないが、炭素数2以上20以下のものが好ましい。例えば、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、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、又はフェニルカルバゾリル基が挙げられる。これらの中でも、ピリジル基、チエニル基、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又はフェナントリル基が好ましい。   The aromatic heterocyclic group is not particularly limited, but preferably has 2 to 20 carbon atoms. For example, pyridyl group, thienyl group, furyl group, oxazolyl group, thiazolyl group, oxadiazolyl group, benzothienyl group, dibenzofuryl group, dibenzothienyl group, pyrazinyl group, pyrimidinyl group, pyrazolyl group, imidazolyl group, or phenylcarbazolyl group Is mentioned. Among these, a pyridyl group, a thienyl group, a benzothienyl group, a dibenzofuryl group, a dibenzothienyl group, or a phenanthryl group is preferable.

アミノ基、シリル基、ボリル基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基が有していてもよい置換基は、特段の制限はなく、例えば上述の1価の有機基で挙げた基が挙げられる。なお、1価の有機基が置換基を有している場合、上述した1価の有機基の好ましい炭素数は、置換基を含めた炭素数とする。   Substituents that the amino group, silyl group, boryl group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, aromatic hydrocarbon group or aromatic heterocyclic group may have are particularly limited. For example, the group mentioned by the above-mentioned monovalent organic group is mentioned. In addition, when the monovalent organic group has a substituent, the preferable carbon number of the monovalent organic group described above is the carbon number including the substituent.

上記の中でも、R1、R2及びR3は、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、カルボキシル基、又は置換基を有していてもよいアルコキシカルボニル基が好ましい。これらのα,β−不飽和カルボン酸の具体的な例としては、アクリル酸(R1=R2=R3=H)、メタクリル酸(R1=R2=H、R3=CH3)、エタクリル酸(R1=R2=H、R3=C25)、クロトン酸(R1=CH3、R2=R3=H)、イソクロトン酸(R1=H、R2=CH3、R3=H)、アンゲリカ酸(R1=H、R2=CH3、R3=CH3)、チグリン酸(R1=CH3、R2=H、R3=CH3)、2−ペンテン酸(R1=C25、R2=R3=H)、2−ヘキセン酸(R1=C37、R2=R3=H)、2−ヘプテン酸(R1=C49、R2=R3=H)、2−オクテン酸(R1=C511、R2=R3=H)、2−ノネン酸(R1=C613、R2=R3=H)、2−デセン酸(R1=C715、R2=R3=H)、2−ウンデセン酸(R1=C817、R2=R3=H)、2−ドデセン酸(R1=C919、R2=R3=H)、フマル酸(R1=COOH、R2=R3=H)、マレイン酸(R1=H、R2=COOH、R3=H)、イタコン酸(R1=R2=H、R3=CH2COOH)、シトラコン酸(R1=CH3、R2=COOH、R3=H)、メサコン酸(R1=COOH、R2=CH3、R3=H)、フマル酸モノメチル(R1=COOCH3、R2=R3=H)、フマル酸モノエチル(R1=COOC25、R2=H、R3=H)、フマル酸モノブチル(R1=COOC49、R2=R3=H)、フマル酸モノオクチル(R1=COOC817、R2=R3=H)、マレイン酸モノメチル(R1=H、R2=COOCH3、R3=H)、マレイン酸モノエチル(R1=H、R2=COOC25、R3=H)、マレイン酸モノブチル(R1=H、R2=COOC49、R3=H)、マレイン酸モノオクチル(R1=H、R2=COOC817、R3=H)、イタコン酸モノメチル(R1=R2=H、R3=CH2COOCH3)、イタコン酸モノエチル(R1=R2=H、R3=CH2COOC25)、イタコン酸モノブチル(R1=R2=H、R3=CH2COOC49)、シトラコン酸モノメチル(R1=CH3、R2=COOCH3、R3=H)、シトラコン酸モノエチル(R1=CH3、R2=COOC25、R3=H)、シトラコン酸モノブチル(R1=CH3、R2=COOC49、R3=H)、シトラコン酸モノオクチル(R1=CH3、R2=COOC817、R3=H)、メサコン酸モノメチル(R1=COOCH3、R2=CH3、R3=H)、メサコン酸モノエチル(R1=COOC27、R2=CH3、R3=H)、メサコン酸モノブチル(R1=COOC49、R2=CH3、R3=H)、又はメサコン酸モノオクチル(R1=COOC817、R2=CH3、R3=H)が挙げられる。 Among the above, R 1 , R 2, and R 3 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group that may have a substituent, a carboxyl group, or an alkoxycarbonyl group that may have a substituent. Is preferred. Specific examples of these α, β-unsaturated carboxylic acids include acrylic acid (R 1 = R 2 = R 3 = H), methacrylic acid (R 1 = R 2 = H, R 3 = CH 3 ). , Ethacrylic acid (R 1 = R 2 = H, R 3 = C 2 H 5 ), crotonic acid (R 1 = CH 3 , R 2 = R 3 = H), isocrotonic acid (R 1 = H, R 2 = CH 3 , R 3 = H), angelic acid (R 1 = H, R 2 = CH 3 , R 3 = CH 3 ), tiglic acid (R 1 = CH 3 , R 2 = H, R 3 = CH 3 ) 2-pentenoic acid (R 1 = C 2 H 5 , R 2 = R 3 = H), 2-hexenoic acid (R 1 = C 3 H 7 , R 2 = R 3 = H), 2-heptenoic acid ( R 1 = C 4 H 9 , R 2 = R 3 = H), 2-octenoic acid (R 1 = C 5 H 11 , R 2 = R 3 = H), 2-nonenoic acid (R 1 = C 6 H 13 , R 2 = R 3 = H), 2-decenoic acid (R 1 = C 7 H 15 , R 2 = R 3 = H), 2-undecenoic acid (R 1 = C 8 H 17 , R 2 = R 3 = H), 2-dodecenoic acid (R 1 = C 9 H 19 , R 2 = R 3 = H) ), Fumaric acid (R 1 = COOH, R 2 = R 3 = H), maleic acid (R 1 = H, R 2 = COOH, R 3 = H), itaconic acid (R 1 = R 2 = H, R 3 = CH 2 COOH), citraconic acid (R 1 = CH 3 , R 2 = COOH, R 3 = H), mesaconic acid (R 1 = COOH, R 2 = CH 3 , R 3 = H), monomethyl fumarate (R 1 = COOCH 3 , R 2 = R 3 = H), monoethyl fumarate (R 1 = COOC 2 H 5 , R 2 = H, R 3 = H), monobutyl fumarate (R 1 = COOC 4 H 9 , R 2 = R 3 = H ), fumaric acid mono octyl (R 1 = COOC 8 H 17 , R 2 = R 3 = H), monomethyl maleate (R 1 = H, R 2 = COOC 3, R 3 = H), monoethyl maleate (R 1 = H, R 2 = COOC 2 H 5, R 3 = H), monobutyl maleate (R 1 = H, R 2 = COOC 4 H 9, R 3 = H), monooctyl maleate (R 1 = H, R 2 = COOC 8 H 17 , R 3 = H), monomethyl itaconate (R 1 = R 2 = H, R 3 = CH 2 COOCH 3 ), itacon Monoethyl acid (R 1 = R 2 = H, R 3 = CH 2 COOC 2 H 5 ), monobutyl itaconate (R 1 = R 2 = H, R 3 = CH 2 COOC 4 H 9 ), citraconic acid monomethyl (R 1 = CH 3 , R 2 = COOCH 3 , R 3 = H), monoethyl citraconic acid (R 1 = CH 3 , R 2 = COOC 2 H 5 , R 3 = H), monobutyl citraconic acid (R 1 = CH 3 , R 2 = COOC 4 H 9 , R 3 = H), citraconic acid mono octyl (R 1 = H 3, R 2 = COOC 8 H 17, R 3 = H), mesaconic acid monomethyl (R 1 = COOCH 3, R 2 = CH 3, R 3 = H), mesaconic acid monoethyl (R 1 = COOC 2 H 7 R 2 = CH 3 , R 3 = H), monobutyl mesaconate (R 1 = COOC 4 H 9 , R 2 = CH 3 , R 3 = H), or monooctyl mesaconic acid (R 1 = COOC 8 H 17 R 2 = CH 3 , R 3 = H).

特に、金属酸化物含有層の形成が円滑に進行しうる観点から、R1、R2及びR3はそれぞれ独立して、水素原子又は置換基を有していてもよいアルキル基であることが好ましい。具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、アンゲリカ酸、チグリン酸、2−ペンテン酸、2−ヘキセン酸、2−ヘプテン酸、2−オクテン酸、2−ノネン酸、2−デセン酸、2−ウンデセン酸、又は2−ドデセン酸が挙げられる。 In particular, from the viewpoint that the formation of the metal oxide-containing layer can proceed smoothly, R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group which may have a substituent. preferable. Specifically, acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, angelic acid, tiglic acid, 2-pentenoic acid, 2-hexenoic acid, 2-heptenoic acid, 2-octenoic acid, 2-nonenoic acid 2-decenoic acid, 2-undecenoic acid, or 2-dodecenoic acid.

なかでも、金属酸化物含有層が形成される際に層に損傷を与えうる化合物が生じにくくなる点で、R3が水素原子であり、R1及びR2のうちどちらか一方が、水素原子又は置換基を有していない直鎖アルキル基であり、他方が、水素原子であることが好ましい。具体的には、アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、2−ペンテン酸、2−ヘキセン酸、2−ヘプテン酸、2−オクテン酸、2−ノネン酸、2−デセン酸、2−ウンデセン酸、又は2−ドデセン酸が挙げられる。これらのなかでも、R1、R2及びR3が共に水素原子である、アクリル酸が特に好ましい。 Among them, R 3 is a hydrogen atom, and one of R 1 and R 2 is a hydrogen atom in that a compound that can damage the layer is less likely to be formed when the metal oxide-containing layer is formed. Or it is a linear alkyl group which does not have a substituent, and it is preferable that the other is a hydrogen atom. Specifically, acrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, 2-pentenoic acid, 2-hexenoic acid, 2-heptenoic acid, 2-octenoic acid, 2-nonenoic acid, 2-decenoic acid, 2-undecenoic acid, or 2-dodecenoic acid is mentioned. Among these, acrylic acid in which R 1 , R 2 and R 3 are all hydrogen atoms is particularly preferable.

金属酸化物含有層を低温で形成する場合は、沸点の低いα,β−不飽和カルボン酸を用いることが好ましい。α,β−不飽和カルボン酸が重合を起こしやすい温度は、分子が活発に動く沸点付近であるので、本発明に係るα,β−不飽和カルボン酸としては、沸点が300℃未満のα,β−不飽和カルボン酸が好ましく、沸点が250℃以下のα,β−不飽和カルボン酸がより好ましく、沸点が200℃以下のα,β−不飽和カルボン酸がさらに好ましい。沸点の下限としては、炭素−炭素二重結合(C=C)1つとカルボキシル基1つとを有する最も単純で小さいα,β−不飽和カルボン酸である、アクリル酸の沸点(139℃)以上である。   In the case where the metal oxide-containing layer is formed at a low temperature, it is preferable to use an α, β-unsaturated carboxylic acid having a low boiling point. Since the temperature at which the α, β-unsaturated carboxylic acid is likely to undergo polymerization is around the boiling point at which the molecules actively move, the α, β-unsaturated carboxylic acid according to the present invention includes α, β-unsaturated carboxylic acids are preferable, α, β-unsaturated carboxylic acids having a boiling point of 250 ° C. or lower are more preferable, and α, β-unsaturated carboxylic acids having a boiling point of 200 ° C. or lower are more preferable. The lower limit of the boiling point is not less than the boiling point (139 ° C.) of acrylic acid, which is the simplest and smallest α, β-unsaturated carboxylic acid having one carbon-carbon double bond (C═C) and one carboxyl group. is there.

また、形成される金属酸化物含有層内に不飽和カルボン酸由来の未反応物が、多く残留しないためには、α,β−不飽和カルボン酸を構成する炭素数は少ないことが好ましい。この観点から、α,β−不飽和カルボン酸の炭素数として好ましくは12以下であり、より好ましくは6以下であり、さらに好ましくは4以下である。一方で、本発明に係るα,β−不飽和カルボン酸の炭素数は、アクリル酸に由来する3以上である。より好ましい6以下のα,β−不飽和カルボン酸の具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、アンゲリカ酸、チグリン酸、2−ペンテン酸、2−ヘキセン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、フマル酸モノメチル、フマル酸モノエチル、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、イタコン酸モノメチル、シトラコン酸モノメチル、シトラコン酸モノエチル、又はメサコン酸モノメチルが挙げられる。なかでも、炭素−炭素二重結合(C=C)1つとカルボキシル基1つとを有する最も単純で小さいα,β−不飽和カルボン酸である、アクリル酸が、特に好ましい。   Moreover, it is preferable that the number of carbon atoms constituting the α, β-unsaturated carboxylic acid is small so that many unreacted substances derived from the unsaturated carboxylic acid do not remain in the formed metal oxide-containing layer. From this viewpoint, the number of carbon atoms of the α, β-unsaturated carboxylic acid is preferably 12 or less, more preferably 6 or less, and further preferably 4 or less. On the other hand, the carbon number of the α, β-unsaturated carboxylic acid according to the present invention is 3 or more derived from acrylic acid. Specific examples of more preferable 6 or less α, β-unsaturated carboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, angelic acid, tiglic acid, 2-pentenoic acid, 2-hexenoic acid, Examples include fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, citraconic acid, mesaconic acid, monomethyl fumarate, monoethyl fumarate, monomethyl maleate, monoethyl maleate, monomethyl itaconic acid, monomethyl citraconic acid, monoethyl citraconic acid, or monomethyl mesaconic acid. . Of these, acrylic acid, which is the simplest and smallest α, β-unsaturated carboxylic acid having one carbon-carbon double bond (C═C) and one carboxyl group, is particularly preferred.

なお、組成物は、2種以上のα,β−不飽和カルボン酸を含有していてもよい。   In addition, the composition may contain 2 or more types of α, β-unsaturated carboxylic acids.

組成物中のα,β−不飽和カルボン酸の合計濃度は、特段の制限はないが、通常0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1質量%以上であり、通常99.9質量%未満であり、50質量%以下であることがさらに好ましく、20質量%以下であることが特に好ましい。組成物中のα,β−不飽和カルボン酸金属塩の濃度が上記の範囲内であれば、均一に塗布することが容易であり、また均一な金属酸化物含有層が得られうる点で好ましい。   The total concentration of the α, β-unsaturated carboxylic acid in the composition is not particularly limited, but is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more. Usually, it is less than 99.9% by mass, more preferably 50% by mass or less, and particularly preferably 20% by mass or less. If the concentration of the α, β-unsaturated carboxylic acid metal salt in the composition is within the above range, it is preferable in that it can be applied uniformly and a uniform metal oxide-containing layer can be obtained. .

組成物中においてα,β−不飽和カルボン酸は前記金属アルコキシドに対して、通常1モル%以上であり、3モル%以上が好ましく、5モル%以上がより好ましく、10モル%以上がさらに好ましく、20モル%以上であることがよりさらに好ましく、25モル%以上が特に好ましい。一方、金属アルコキシドに対して、α,β−不飽和カルボン酸の量が多くなりすぎると、得られる金属酸化物含有層中のα,β−不飽和カルボン酸の重合体が多くなりすぎて、電気的特性が著しく低下してしまう。そのため、金属アルコキシドに対して、α,β−不飽和カルボン酸は、200モル%未満であり、175モル%以下が好ましく、150モル%以下がさらに好ましく、100モル%以下が特に好ましい。α,β−不飽和カルボン酸が金属アルコキシドに対して、上記の範囲内であれば、組成物が安定すると共に、高い電気的特性と高い可撓性を有する金属酸化物含有層が得られうる点で好ましい。   In the composition, the α, β-unsaturated carboxylic acid is usually at least 1 mol%, preferably at least 3 mol%, more preferably at least 5 mol%, still more preferably at least 10 mol%, based on the metal alkoxide. More preferably, it is 20 mol% or more, and particularly preferably 25 mol% or more. On the other hand, if the amount of α, β-unsaturated carboxylic acid is too large relative to the metal alkoxide, the polymer of α, β-unsaturated carboxylic acid in the resulting metal oxide-containing layer will be too much, Electrical characteristics are significantly degraded. Therefore, with respect to the metal alkoxide, the α, β-unsaturated carboxylic acid is less than 200 mol%, preferably 175 mol% or less, more preferably 150 mol% or less, and particularly preferably 100 mol% or less. When the α, β-unsaturated carboxylic acid is within the above range with respect to the metal alkoxide, the composition is stable and a metal oxide-containing layer having high electrical characteristics and high flexibility can be obtained. This is preferable.

<1.3.溶媒>
本発明に係る組成物は、さらに溶媒を含有する。
<1.3. Solvent>
The composition according to the present invention further contains a solvent.

溶媒は、特に限定されないが、例えば、水;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、イソプロパノール、2−メトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、エチレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)等のアルコール類;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、N−メチルピロリドン(NMP)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;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、エチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)等のアミド類;エタノールアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類等;ジメチルスルホキシド(DMSO)等のスルホキシド類が挙げられる。   The solvent is not particularly limited, but for example, water; aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, isooctane, nonane, decane; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, chlorobenzene, orthodichlorobenzene; methanol, Alcohols such as ethanol, isopropanol, 2-methoxyethanol, 2-butoxyethanol, ethylene glycol, propylene glycol monomethyl ether (PGME); ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, N-methylpyrrolidone (NMP) Esters such as ethyl acetate, butyl acetate and methyl lactate; halogen hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, dichloroethane, trichloroethane and trichloroethylene; propylene glycol mono Ethers such as tilether acetate (PGMEA), ethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane; amides such as N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMA); ethanolamine, diethylamine, triethylamine, etc. Amines and the like; and sulfoxides such as dimethyl sulfoxide (DMSO).

なかでも好ましくは、水;メタノール、エタノール、イソプロパノール、2−メトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、エチレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)等のアルコール類;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、N−メチルピロリドン(NMP)等のケトン類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、エチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)等のアミド類;ジメチルスルホキシド(DMSO)等のスルホキシド類である。   Among them, water; alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, 2-methoxyethanol, 2-butoxyethanol, ethylene glycol, propylene glycol monomethyl ether (PGME); acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, N- Ketones such as methyl pyrrolidone (NMP); ethers such as propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), ethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMA), etc. Amides; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide (DMSO).

さらに好ましくは、メタノール、エタノール、イソプロパノール、2−メトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、エチレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)等のアルコール類である。   More preferred are alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, 2-methoxyethanol, 2-butoxyethanol, ethylene glycol, propylene glycol monomethyl ether (PGME).

アルコール類が好ましい理由としては、金属アルコキシド及びα,β−不飽和カルボン酸は、アルコール類への溶解度が高く、また、アルコール類中で分解することなく、安定に溶液状態を維持できることが挙げられる。   The reason why alcohols are preferable is that metal alkoxides and α, β-unsaturated carboxylic acids have high solubility in alcohols and can stably maintain a solution state without being decomposed in alcohols. .

なお、溶媒は1種のみを用いてもよく、2種以上の任意の溶媒を用いてもよい。また、電子デバイスとしての電気的性能を著しく損なわない限り、溶媒は得られる金属酸化物含有層中に残留していてもよいために、溶媒の沸点は、特に限定されない。   In addition, only 1 type may be used for a solvent and 2 or more types of arbitrary solvents may be used. In addition, the boiling point of the solvent is not particularly limited because the solvent may remain in the resulting metal oxide-containing layer as long as the electrical performance as an electronic device is not significantly impaired.

組成物中、溶媒の合計濃度は、特段の制限はないが、通常0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1質量%以上であり、通常100質量%未満であり、50質量%以下であることがさらに好ましく、20質量%以下であることが特に好ましい。   In the composition, the total concentration of the solvent is not particularly limited, but is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and usually less than 100% by mass. It is more preferable that it is 50 mass% or less, and it is especially preferable that it is 20 mass% or less.

<1.4.周期表第1族元素、周期表第2族元素、及び周期表第5族元素から選ばれる金属原子>
本発明に係る組成物は、金属アルコキシド、α,β−不飽和カルボン酸、及び溶媒に加えて、さらに、周期表第1族元素、周期表第2族元素及び周期表第5族元素から選ばれる1種以上の金属原子を含んでもよい。
<1.4. Metal atom selected from Group 1 element of Periodic Table, Group 2 element of Periodic Table, and Group 5 element of Periodic Table>
In addition to the metal alkoxide, α, β-unsaturated carboxylic acid, and solvent, the composition according to the present invention is further selected from Group 1 elements of the periodic table, Group 2 elements of the periodic table, and Group 5 elements of the periodic table It may contain one or more metal atoms.

周期表第1族元素、周期表第2族元素及び周期表第5族元素から選ばれる金属原子は、特段の制限はないが、リチウム原子、ナトリウム原子、カリウム原子、セシウム原子、マグネシウム原子、カルシウム原子、ストロンチウム原子、バリウム原子、バナジウム原子、ニオブ原子、又はタンタル原子が挙げられる。   Metal atoms selected from Group 1 elements of the periodic table, Group 2 elements of the periodic table and Group 5 elements of the periodic table are not particularly limited, but are lithium atoms, sodium atoms, potassium atoms, cesium atoms, magnesium atoms, calcium An atom, a strontium atom, a barium atom, a vanadium atom, a niobium atom, or a tantalum atom is mentioned.

これらの金属原子が、組成物に含有されることにより、該組成物を、所望の基材に欠陥なく均一に塗布することができる。詳細な機構は不明であるが、該金属原子の存在により、金属アルコキシドの凝集を阻害することが要因であると考えられる。また、得られる金属酸化物含有層にも、該金属原子が残存するため、ドーピング効果が期待できる。   When these metal atoms are contained in the composition, the composition can be uniformly applied to a desired substrate without any defects. Although the detailed mechanism is unknown, it is considered that the presence of the metal atom inhibits aggregation of metal alkoxide. Further, since the metal atoms remain in the obtained metal oxide-containing layer, a doping effect can be expected.

ドーピング効果とは、少量のドーパントの添加により、半導体の電荷(電子及び正孔)のキャリア密度を調整したり、エネルギー準位等の物性を制御したりする効果のことを指す。ドーピングされた金属酸化物含有層を用いた光電変換素子では、キャリア密度の変化により電荷輸送能力が向上し、短絡電流やFFの向上に繋がったり、エネルギー準位の変化により開放電圧の向上に繋がったりすることで、結果として光電変換効率が向上する傾向がある。   The doping effect refers to an effect of adjusting the carrier density of electric charges (electrons and holes) of a semiconductor or controlling physical properties such as energy levels by adding a small amount of dopant. In a photoelectric conversion element using a doped metal oxide-containing layer, the charge transport capability is improved by a change in carrier density, which leads to an improvement in short circuit current and FF, and a change in energy level leads to an improvement in open circuit voltage. As a result, the photoelectric conversion efficiency tends to be improved.

電荷輸送能力の変化は、例えば、抵抗率の変化で表すことができる。抵抗率は、三菱化学アナリテック社製ロレスターGPで測定することができる。   The change in charge transport capability can be represented by, for example, a change in resistivity. The resistivity can be measured with a Lorester GP manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech.

エネルギー準位の変化は、例えば、フェルミ準位の変化で表すことができる。フェルミ準位は、KPテクノロジー社のケルビンプローブ測定装置KP020システムで測定することができる。   The change in energy level can be expressed by a change in Fermi level, for example. The Fermi level can be measured by a KP technology measuring device KP020 system.

なお、周期表第1族元素、周期表第2族元素、及び周期表第5族元素から選ばれる1種以上の金属原子は、組成物中において、単体として含有されていてもよいし、金属化合物として含有されていてもよい。金属化合物の種類に特段の制限はなく、金属酸化物、金属水酸化物、金属の過酸化物、炭酸塩、酢酸塩等のカルボン酸塩、リン酸塩、硝酸塩、硫酸塩、金属アルコキシド及びアセチルアセトナート錯体が挙げられる。   In addition, one or more metal atoms selected from Group 1 elements of the periodic table, Group 2 elements of the periodic table, and Group 5 elements of the periodic table may be contained as simple elements in the composition, or metal It may be contained as a compound. There are no particular restrictions on the type of metal compound, and metal oxides, metal hydroxides, metal peroxides, carbonates, acetates and other carboxylates, phosphates, nitrates, sulfates, metal alkoxides and acetyls An acetonate complex is mentioned.

本発明に係る組成物に含有される周期表第1族元素、周期表第2族元素、及び周期表第5族元素から選ばれる金属原子を含んだ化合物は、上述のような1種の化合物であってもよいし、2種以上の混合物であってもよい。例えばナトリウム化合物は、酸化ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、及び酢酸ナトリウム等の混合物でありうる。このようなナトリウム化合物の混合物は、例えば、酢酸ナトリウムを原料として熱処理を行うことで得られうる。   The compound containing a metal atom selected from Group 1 elements of the periodic table, Group 2 elements of the periodic table, and Group 5 elements of the periodic table contained in the composition according to the present invention is one kind of compound as described above. It may be a mixture of two or more. For example, the sodium compound can be a mixture of sodium oxide, sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium acetate, and the like. Such a mixture of sodium compounds can be obtained, for example, by performing a heat treatment using sodium acetate as a raw material.

また、本発明に係る組成物は、周期表第1族元素、周期表第2族元素、及び周期表第5族元素から選ばれる金属原子を2種以上含有していてもよい。これらの金属原子の価数は同一である必要はない。   The composition according to the present invention may contain two or more metal atoms selected from Group 1 elements of the periodic table, Group 2 elements of the periodic table, and Group 5 elements of the periodic table. These metal atoms need not have the same valence.

なお、周期表第1族元素、周期表第2族元素、及び周期表第5族元素から選ばれる金属原子は、金属アルコキシドを構成する周期表第4周期の遷移金属元素、周期表第12族元素、周期表第13族元素、及び周期表第14族元素から選ばれる金属原子と同一の金属元素であってもよい。例えば、バナジウム原子は周期表第5族元素であると共に、周期表第4周期の遷移金属元素である。この場合、同じ金属元素であっても、組成物中において、価数が異なっていれば上述の効果が得られるものと考えられる。   The metal atom selected from Group 1 element of Periodic Table, Group 2 element of Periodic Table, and Group 5 element of Periodic Table is a transition metal element of Period 4 of Periodic Table constituting Periodic Table, Group 12 of Periodic Table. It may be the same metal element as the metal atom selected from the elements, Group 13 elements of the periodic table, and Group 14 elements of the periodic table. For example, the vanadium atom is a group 5 element in the periodic table and a transition metal element in the fourth period of the periodic table. In this case, even if the same metal element is used, it is considered that the above-described effects can be obtained if the valence is different in the composition.

組成物に含有される、周期表第1族元素、周期表第2族元素、及び周期表第5族元素から選ばれる金属原子の合計濃度は、特段の制限はないが、組成物の総質量に対して、0.0001質量%以上であることが好ましく、0.0005質量%以上であることがさらに好ましく、0.001質量%以上であることが特に好ましく、一方、50質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがさらに好ましく、10質量%以下であることが特に好ましい。組成物中に含有される周期表第1族元素、周期表第2族元素、及び周期表第5族元素から選ばれる金属原子の合計濃度が上記の範囲内であれば、金属酸化物含有層を均一に塗布することが容易であり、また均一な金属酸化物含有層が得られうる点で好ましい。   Although the total concentration of metal atoms selected from Group 1 elements of the periodic table, Group 2 elements of the periodic table, and Group 5 elements of the periodic table contained in the composition is not particularly limited, the total mass of the composition Is preferably 0.0001% by mass or more, more preferably 0.0005% by mass or more, particularly preferably 0.001% by mass or more, and on the other hand, 50% by mass or less. It is preferably 25% by mass or less, more preferably 10% by mass or less. If the total concentration of metal atoms selected from Group 1 elements of the periodic table, Group 2 elements of the periodic table, and Group 5 elements of the periodic table contained in the composition is within the above range, the metal oxide-containing layer Is preferable in that it can be easily applied uniformly and a uniform metal oxide-containing layer can be obtained.

また、組成物中に含まれる、金属アルコキシドを構成する金属原子の原子数に対する周期表第1族元素、周期表第2族元素、及び周期表第5族元素から選ばれる金属原子の組成比は、0.1原子%以上であることが好ましく、0.3原子%以上であることがさらに好ましく、0.5原子%以上であることがより好ましく、1.0原子%以上であることが特に好ましく、一方、50原子%以下であることが好ましく、30原子%以下であることがさらに好ましく、20%原子以下であることがより好ましく、10原子%以下であることが特に好ましい。組成比が上記の範囲であれば、得られる電子デバイスの電気的特性が向上しうる点で好ましい。   Further, the composition ratio of metal atoms selected from Group 1 elements of the periodic table, Group 2 elements of the periodic table, and Group 5 elements of the periodic table with respect to the number of atoms of the metal atoms constituting the metal alkoxide contained in the composition is 0.1 atomic% or more, preferably 0.3 atomic% or more, more preferably 0.5 atomic% or more, and particularly preferably 1.0 atomic% or more. On the other hand, it is preferably 50 atom% or less, more preferably 30 atom% or less, more preferably 20% atom or less, and particularly preferably 10 atom% or less. A composition ratio in the above range is preferable in that the electrical characteristics of the obtained electronic device can be improved.

組成物中の金属原子の組成比を求める方法としては、ICP(誘導結合プラズマ)測定が挙げられる。なお、本発明においては、金属酸化物含有層を形成する際には、後述するように熱処理工程が必要となり、当該組成比は、組成物中と、形成される金属酸化物含有層中とでは必ずしも一致するわけではない。   As a method for obtaining the composition ratio of metal atoms in the composition, there is ICP (inductively coupled plasma) measurement. In the present invention, when the metal oxide-containing layer is formed, a heat treatment step is required as described later, and the composition ratio is different between the composition and the formed metal oxide-containing layer. It does not necessarily match.

本発明に係る組成物は、本発明に係る効果を損なわない限りにおいて、上記以外の添加剤を含んでいてもよい。例えば、微小な泡若しくは異物の付着により、得られる金属酸化物含有層に凹みが発生するのを抑制したり、乾燥工程における塗布むらの発生を防止する目的で、界面活性剤を含んでいてもよい。   The composition according to the present invention may contain additives other than those described above as long as the effects according to the present invention are not impaired. For example, a surfactant may be included for the purpose of suppressing the formation of dents in the resulting metal oxide-containing layer due to adhesion of fine bubbles or foreign matter, or preventing uneven coating in the drying process. Good.

界面活性剤は、特段の制限はなく、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、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、フッ素系界面活性剤、又はアセチレングリコール系界面活性剤が好ましい。界面活性剤の具体例としては、ノニオン系界面活性剤としてトリトンX100(ダウケミカル社製)、フッ素系界面活性剤としてはゾニルFS300(デュポン社製)、ケイ素系界面活性剤としてはBYK−310、BYK−320、BYK−345(ビックケミー社製)、アセチレングリコール系界面活性剤としては、サーフィノール104、サーフィノール465(エアープロダクツ社製)、オルフィンEXP4036、又はオルフィンEXP4200(日信化学工業社製)が挙げられる。   The surfactant is not particularly limited, and known surfactants (cationic surfactants, anionic surfactants, nonionic surfactants) can be used. Of these, a silicon-based surfactant, a fluorine-based surfactant, or an acetylene glycol-based surfactant is preferable. Specific examples of the surfactant include Triton X100 (manufactured by Dow Chemical Co.) as a nonionic surfactant, Zonyl FS300 (manufactured by DuPont) as a fluorosurfactant, BYK-310 as a silicon surfactant, BYK-320, BYK-345 (manufactured by Big Chemie), and acetylene glycol surfactants include Surfinol 104, Surfynol 465 (manufactured by Air Products), Olphin EXP4036, or Olphine EXP4200 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) Is mentioned.

本発明に係る組成物は、後述する実施例の結果からも分かるように、安定性が極めて高い。そのため、本発明に係る組成物は、大量製造及び長期保存が可能であるために、製造コストを低下させることができる。本発明に係る組成物の安定性が高い理由としては、α,β−不飽和カルボン酸が金属アルコキシドへ配位することにより、組成物中での金属アルコキシドの加水分解反応の進行が抑えられるためであると考えられる。   The composition according to the present invention has extremely high stability, as can be seen from the results of Examples described later. Therefore, since the composition according to the present invention can be mass-produced and stored for a long time, the production cost can be reduced. The reason why the stability of the composition according to the present invention is high is that the progress of the hydrolysis reaction of the metal alkoxide in the composition is suppressed by the coordination of the α, β-unsaturated carboxylic acid to the metal alkoxide. It is thought that.

なお、組成物の安定性は、沈殿物の生成や粘度の変化等で評価することができる。組成物中の沈殿物の生成は、目視や動的光散乱粒子径測定装置で判断することができる。また、本発明に係る組成物の粘度は、回転粘度計法(「物理化学実験のてびき」(足立吟也、石井康敬、吉田郷弘編、化学同人(1993)に記載)により求めることができ、具体的には、RE85形粘度計(東機産業社製)を用いて測定することができる。   The stability of the composition can be evaluated by the formation of a precipitate, a change in viscosity, and the like. Formation of the precipitate in the composition can be judged visually or with a dynamic light scattering particle size measuring device. In addition, the viscosity of the composition according to the present invention can be determined by a rotational viscometer method ("Physical Chemistry Experiments" (described in Ginya Adachi, Yasutaka Ishii, Gohiro Yoshida, edited by Kagaku Dojin (1993)). Specifically, it can be measured using a RE85 viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).

組成物は、2週間以上安定であることが好ましく、1か月以上安定であることがさらに好ましい。   The composition is preferably stable for 2 weeks or more, and more preferably stable for 1 month or more.

<2.金属酸化物含有層の形成工程>
本発明に係る組成物を、金属酸化物含有層を形成する所望の基材に塗布し(以下、組成物の塗布工程と称す場合がある)、塗布後に熱処理(以下、熱処理工程と称す場合がある)を行うことにより本発明に係る金属酸化物含有層を形成することができる。
<2. Step of forming metal oxide-containing layer>
The composition according to the present invention is applied to a desired substrate for forming a metal oxide-containing layer (hereinafter sometimes referred to as a composition application step), and heat treatment after application (hereinafter sometimes referred to as a heat treatment step). The metal oxide-containing layer according to the present invention can be formed.

<2.1.組成物の塗布工程>
組成物の塗布方法は、任意の方法を用いることができる。例えば、スピンコート法、グラビアコート法、キスコート法、ロールブラッシュ法、スプレーコート法、エアナイフコート法、ワイヤーバーバーコート法、パイプドクター法、含浸・コート法、カーテンコート法が挙げられる。また、塗布方法は1種の方法のみを用いてもよいし、2種以上の方法を組み合わせて用いることもできる。
<2.1. Composition application step>
Arbitrary methods can be used as a method for applying the composition. Examples thereof include spin coating, gravure coating, kiss coating, roll brushing, spray coating, air knife coating, wire barber coating, pipe doctor method, impregnation / coating method, and curtain coating method. Moreover, only one type of coating method may be used, or two or more types of methods may be used in combination.

<2.2.熱処理工程>
組成物の塗布工程後に、熱処理工程を行うことにより、金属酸化物含有層を形成することができる。具体的には、組成物に含有される金属アルコキシドが加水分解反応を起こすことにより金属酸化物が生成されるものと考えられる。
<2.2. Heat treatment process>
A metal oxide content layer can be formed by performing a heat treatment process after the composition application process. Specifically, the metal alkoxide contained in the composition is considered to generate a metal oxide by causing a hydrolysis reaction.

本発明に係る金属酸化物含有層の形成方法では、組成物中のα,β−不飽和カルボン酸が、酸触媒として、金属アルコキシドの加水分解反応を促進させることにより、通常の金属アルコキシドの加水分解反応(野上正行監修「ゾル−ゲル法の最新応用と展望」(シーエムシー出版、2014年))よりも低温、低湿度、及び短時間で加水分解反応を進行させることができる。   In the method for forming a metal oxide-containing layer according to the present invention, the α, β-unsaturated carboxylic acid in the composition accelerates the hydrolysis reaction of a metal alkoxide as an acid catalyst, thereby The hydrolysis reaction can proceed at a lower temperature, lower humidity, and shorter time than the decomposition reaction (supervised by Masayuki Nogami, “Latest Application and Prospect of Sol-Gel Method” (CM Publishing, 2014)).

また、熱処理工程により、α,β−不飽和カルボン酸の一部は揮発するが、重合反応により、一部のα,β−不飽和カルボン酸からα,β−不飽和カルボン酸重合体が生成される。この生成されるα,β−不飽和カルボン酸重合体が、金属酸化物含有層中に適当量、残存することで、バインダーとして機能し、金属酸化物含有層の可撓性向上に寄与する。   In addition, a part of the α, β-unsaturated carboxylic acid is volatilized by the heat treatment process, but an α, β-unsaturated carboxylic acid polymer is formed from a part of the α, β-unsaturated carboxylic acid by the polymerization reaction. Is done. When the produced α, β-unsaturated carboxylic acid polymer remains in an appropriate amount in the metal oxide-containing layer, it functions as a binder and contributes to an improvement in flexibility of the metal oxide-containing layer.

熱処理の温度は、300℃未満であることが好ましく、250℃以下であることがさらに好ましく、200℃以下であることが特に好ましい。300℃未満であることは、ロール・ツー・ロール法のような、フレキシブル基材を用いる製造工程においても対応可能な温度である点で好ましい。   The temperature of the heat treatment is preferably less than 300 ° C., more preferably 250 ° C. or less, and particularly preferably 200 ° C. or less. It is preferable that the temperature is lower than 300 ° C. because it is a temperature that can be used in a production process using a flexible substrate such as a roll-to-roll method.

一方、特段の制限はないが、熱処理温度は、通常は30℃以上で、好ましくは50℃以上、さらに好ましくは80℃以上、特に好ましくは100℃以上である。100℃以上が特に好ましい理由としては、水が、自由度が大きい水蒸気に変化する温度が100℃以上であることが挙げられる。水蒸気は、加水分解反応における反応物質としての役目を担うために、水蒸気の存在により、金属アルコキシドから金属酸化物への変化が促進されると考えられ、熱処理の時間を短縮することができる。   On the other hand, although there is no particular limitation, the heat treatment temperature is usually 30 ° C. or higher, preferably 50 ° C. or higher, more preferably 80 ° C. or higher, and particularly preferably 100 ° C. or higher. The reason why 100 ° C. or higher is particularly preferable is that the temperature at which water changes to water vapor having a high degree of freedom is 100 ° C. or higher. Since water vapor plays a role as a reactant in the hydrolysis reaction, the presence of water vapor is considered to promote the change from metal alkoxide to metal oxide, and the heat treatment time can be shortened.

より低い温度で熱処理を行うことは、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂基材や、銅等の金属箔に絶縁性を付与した複合材料等を用いた、フレキシブル基材を用いることが可能である点でも有利である。特に、フレキシブル電子デバイスにおいては、低温で、高密度かつ高特性の金属酸化物薄膜が作れるプロセスの構築が、早急に解決すべき課題として挙げられている(応用物理,2012,81,728.)。この点に関して、本発明に係る金属酸化物含有層の形成方法によれば、低温で、高特性の金属酸化物含有層を製造することができる。   Performing heat treatment at a lower temperature is advantageous in that it is possible to use a flexible base material using a resin base material such as polyethylene terephthalate or a composite material provided with insulating properties on a metal foil such as copper. It is. In particular, in flexible electronic devices, construction of a process capable of producing a metal oxide thin film having a high density and high properties at a low temperature is cited as an issue to be solved immediately (Applied Physics, 2012, 81, 728.). . In this regard, according to the method for forming a metal oxide-containing layer according to the present invention, a metal oxide-containing layer having high characteristics can be produced at a low temperature.

熱処理時間は、金属酸化物の生成反応が進行する限り、特に限定されないが、通常30秒以上、好ましくは1分以上、より好ましくは2分以上、さらに好ましくは3分以上である。一方、通常180分以下、好ましくは60分以下、より好ましくは30分以下、さらに好ましくは15分以下である。熱処理時間が上記の範囲であれば、生成反応が十分に進行しうる点、及びロール・ツー・ロール法のような実用的な製造工程においても生成反応が円滑に進行し、生産性が向上しうる点で好ましい。   The heat treatment time is not particularly limited as long as the metal oxide formation reaction proceeds, but is usually 30 seconds or longer, preferably 1 minute or longer, more preferably 2 minutes or longer, and further preferably 3 minutes or longer. On the other hand, it is usually 180 minutes or less, preferably 60 minutes or less, more preferably 30 minutes or less, and even more preferably 15 minutes or less. If the heat treatment time is in the above range, the production reaction can proceed sufficiently, and the production reaction proceeds smoothly even in practical production processes such as the roll-to-roll method, thereby improving productivity. This is preferable.

なお、熱処理温度が300℃未満の範囲において、高い温度であれば、金属アルコキシドから金属酸化物への生成反応が進行しやすくなる傾向があるために、短時間の熱処理で、金属酸化物含有層を形成することができる。一方で、熱処理温度が低くても、加熱時間を長くすることで、金属酸化物含有層を形成することができる。そのため、熱処理の時間や温度は、使用する基材等により適宜選択すればよい。   Note that if the heat treatment temperature is lower than 300 ° C. and the temperature is high, the formation reaction from the metal alkoxide to the metal oxide tends to proceed. Can be formed. On the other hand, even if the heat treatment temperature is low, the metal oxide-containing layer can be formed by increasing the heating time. Therefore, the heat treatment time and temperature may be appropriately selected depending on the substrate used.

熱処理工程において、組成物に含有される金属アルコシドの全てが金属酸化物に変化する必要はない。特段の制限はないが、組成物中に含有される金属アルコキシドのうち、金属酸化物に変化する金属アルコキシドが、80モル%以上であることが好ましく、90モル%以上であることがより好ましく、95モル%以上が特に好ましい。なお、金属酸化物含有層中の金属酸化物の割合は、分光光度計やX線光電子分光法(XPS又はESCA)により定量することができる。   In the heat treatment step, it is not necessary for all of the metal alkoxides contained in the composition to be converted into metal oxides. Although there is no particular limitation, among the metal alkoxides contained in the composition, the metal alkoxide that changes to a metal oxide is preferably 80 mol% or more, more preferably 90 mol% or more, 95 mol% or more is particularly preferable. In addition, the ratio of the metal oxide in a metal oxide content layer can be quantified with a spectrophotometer or X-ray photoelectron spectroscopy (XPS or ESCA).

また、金属アルコキシドの加水分解反応により金属酸化物は生成されるために、水分濃度(湿度)といった外気の環境も、金属酸化物含有層の形成工程に影響を与える。そのため、特段の制限はないが、熱処理を行う際の雰囲気中の水分濃度は、25℃条件時の湿度として、0.5%以上であることが好ましく、1%以上であることがさらに好ましく、3%以上であることがより好ましく、好ましくは5%以上であることが特に好ましく、一方、80%以下であることが好ましく、75%以下であることがさらに好ましく、70%以下であることがより好ましく、65%以下であることが特に好ましい。例えば、湿度が0.5%以上であれば、金属アルコキシドからの金属酸化物の生成がより低温で安定に行われる傾向があり、湿度が80%以下であれば、組成物を、より均一に塗布することが可能となり、より良好な特性を有する均一な金属酸化物含有層を得られる傾向がある。なお、本明細書において25℃条件時の湿度とは、雰囲気を25℃に調整した際の相対湿度のことを指す。   Moreover, since a metal oxide is produced | generated by the hydrolysis reaction of a metal alkoxide, the environment of external air, such as a water | moisture content (humidity), also affects the formation process of a metal oxide content layer. Therefore, although there is no particular limitation, the moisture concentration in the atmosphere when performing the heat treatment is preferably 0.5% or more, more preferably 1% or more as the humidity at 25 ° C. It is more preferably 3% or more, preferably 5% or more, on the other hand, preferably 80% or less, more preferably 75% or less, and 70% or less. More preferably, it is particularly preferably 65% or less. For example, if the humidity is 0.5% or more, the production of the metal oxide from the metal alkoxide tends to be performed stably at a lower temperature, and if the humidity is 80% or less, the composition can be made more uniform. It becomes possible to apply and there is a tendency that a uniform metal oxide-containing layer having better characteristics can be obtained. In this specification, the humidity at 25 ° C. refers to the relative humidity when the atmosphere is adjusted to 25 ° C.

<2.3.金属酸化物含有層>
上記の方法により得られる金属酸化物含有層(以下、本発明に係る金属酸化物含有層と称す場合がある)は、後述するように電子デバイスの半導体層、例えば、光電変換素子のバッファ層として使用することができる。
<2.3. Metal oxide-containing layer>
The metal oxide-containing layer (hereinafter sometimes referred to as a metal oxide-containing layer according to the present invention) obtained by the above method is used as a semiconductor layer of an electronic device, for example, a buffer layer of a photoelectric conversion element as described later. Can be used.

本発明に係る金属酸化物含有層は、金属酸化物と、α,β−不飽和カルボン酸重合体と、を含有する。   The metal oxide-containing layer according to the present invention contains a metal oxide and an α, β-unsaturated carboxylic acid polymer.

金属酸化物は、周期表第4周期の遷移金属元素、周期表第12族元素、第13族元素、及び第14族元素から選ばれる金属原子の酸化物が挙げられる。具体的には、<1.1.金属アルコキシド>の項目で挙げた金属原子の酸化物が挙げられ、中でも、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化銅、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム又は酸化スズであることが好ましい。これらの中でも、酸化チタン、酸化ニッケル、酸化銅、酸化亜鉛、酸化インジウム又は酸化スズであることがより好ましく、特に、高いキャリア移動度を得られるという観点から酸化チタンであることが好ましい。   Examples of the metal oxide include oxides of metal atoms selected from the transition metal elements in the fourth period of the periodic table, Group 12 elements, Group 13 elements, and Group 14 elements of the Periodic Table. Specifically, <1.1. Metal oxides mentioned in the item of metal alkoxide> are mentioned, and among them, titanium oxide, vanadium oxide, iron oxide, nickel oxide, copper oxide, zinc oxide, aluminum oxide, gallium oxide, indium oxide or tin oxide. It is preferable. Among these, titanium oxide, nickel oxide, copper oxide, zinc oxide, indium oxide or tin oxide is more preferable, and titanium oxide is particularly preferable from the viewpoint of obtaining high carrier mobility.

金属酸化物含有層の総質量に対する金属酸化物の割合は、特段の制限はないが、金属酸化物含有層の電気的特性を向上させるために、50質量%以上であることが好ましく、金属酸化物含有層の総質量に対して、60質量%以上であることが好ましく、65質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることが特に好ましい。一方、金属酸化物含有層中の金属酸化物の量が100質量%であると、金属酸化物含有層の可撓性が低くなり、又層自体が脆くなる傾向があるために、金属酸化物含有層の総質量に対する金属酸化物の含有量は、99質量%以下であることが好ましく、97質量%以下であることがより好ましく、95質量%以下であることがさらに好ましい。   The ratio of the metal oxide to the total mass of the metal oxide-containing layer is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or more in order to improve the electrical characteristics of the metal oxide-containing layer. It is preferably 60% by mass or more, more preferably 65% by mass or more, and particularly preferably 70% by mass or more with respect to the total mass of the material-containing layer. On the other hand, when the amount of the metal oxide in the metal oxide-containing layer is 100% by mass, the flexibility of the metal oxide-containing layer is lowered and the layer itself tends to become brittle. The content of the metal oxide with respect to the total mass of the containing layer is preferably 99% by mass or less, more preferably 97% by mass or less, and further preferably 95% by mass or less.

α,β−不飽和カルボン酸重合体は、上述の金属酸化物含有層の形成工程において生成されるα,β−不飽和カルボン酸重合体が挙げられ、具体的には下記式(2)で表される構造単位を有する重合体である。   Examples of the α, β-unsaturated carboxylic acid polymer include an α, β-unsaturated carboxylic acid polymer produced in the above-described formation step of the metal oxide-containing layer, and specifically, the following formula (2): It is a polymer having the structural unit represented.

Figure 2016003302
Figure 2016003302

式(2)中、R1、R2及びR3は、上記式(1)のR1、R2及びR3と同義である。また、nは重合度を表す。なお、金属酸化物含有層の電気的特性を損なわない限りにおいて特段の制限はないが、バインダーとして金属酸化物含有層の可撓性を向上するために、nは、通常、2以上であり、好ましくは5以上であり、より好ましくは10以上である。一方で、nが大きすぎると、得られる金属酸化物含有層の電気的特性が低下する傾向があるために、10000以下であることが好ましく、5000以下であることがさらに好ましく、1000以下であることが特に好ましい。 Wherein (2), R 1, R 2 and R 3 have the same meaning as R 1, R 2 and R 3 in the formula (1). N represents the degree of polymerization. In addition, as long as the electrical characteristics of the metal oxide-containing layer are not impaired, there is no particular limitation, but in order to improve the flexibility of the metal oxide-containing layer as a binder, n is usually 2 or more, Preferably it is 5 or more, More preferably, it is 10 or more. On the other hand, if n is too large, the electrical properties of the resulting metal oxide-containing layer tend to be lowered, and therefore it is preferably 10,000 or less, more preferably 5000 or less, and more preferably 1000 or less. It is particularly preferred.

式(2)で表される重合部の末端は、電気的特性に影響がない限りにおいて制限はなく、例えば水素原子、又はハロゲン原子が挙げられる。   There is no restriction | limiting in the terminal of the superposition | polymerization part represented by Formula (2), unless an electrical property is affected, For example, a hydrogen atom or a halogen atom is mentioned.

なお、式(2)において、(−CR12−CR3COO-−)はn個存在することになるが、n個の(−CR12−CR3COO-−)はそれぞれ、同じであってもよいし、異なっていてもよい。 In the equation (2), (- CR 1 R 2 -CR 3 COO - -) is so that there are n, n-number of (-CR 1 R 2 -CR 3 COO - -) , respectively, It may be the same or different.

金属酸化物の量が、100質量%である金属酸化物含有層は、金属酸化物以外の化合物を含む金属酸化物含有層よりも、高い電気的特性を示す傾向があると考えられてきた。しかしながら、本発明者等の検討によると、金属酸化物の量が100質量%で構成される金属酸化物含有層は、可撓性が低く、例えば、ロール・ツー・ロール方式により金属酸化物含有層を形成すると、金属酸化物含有層に亀裂が入ったり、割れてしまう可能性が高いことが判明した。また、このような可撓性の低い金属酸化物含有層は、フレキシブルな素子に適用しにくく、さらに、このような金属酸化物含有層は、層自体が脆いために、該金属酸化物含有層を用いた電子デバイスの耐久性は低く、このような電子デバイスを外部環境下で使用すると、急激に電気的特性が低下するといった問題が発生する可能性があることも判明した。   It has been considered that a metal oxide-containing layer whose amount of metal oxide is 100% by mass tends to exhibit higher electrical characteristics than a metal oxide-containing layer containing a compound other than a metal oxide. However, according to the study by the present inventors, the metal oxide-containing layer composed of 100% by mass of the metal oxide has low flexibility, for example, contains metal oxide by a roll-to-roll method. It has been found that when the layer is formed, the metal oxide-containing layer is likely to crack or break. In addition, such a low-flexibility metal oxide-containing layer is difficult to be applied to a flexible element. Further, since such a metal oxide-containing layer is fragile, the metal oxide-containing layer It has also been found that there is a possibility that problems such as rapid deterioration of electrical characteristics may occur when such an electronic device is used in an external environment.

しかしながら、本発明に係る金属酸化物含有層は、金属酸化物に加えて、適量のα,β−不飽和カルボン酸重合体を含有しているために、高い電気的特性を維持しつつ、高い可撓性を有する。そのため、本発明に係る金属酸化物含有層の形成方法は、フレキシブル性が求められるロール・ツー・ロール方式に適した形成方法であり、また、フレキシブルな電子デバイスに用いる際にも有効である。また、本発明に係る金属酸化物含有層は、適度な膜強度を有しているために、電子デバイスに用いた場合に高い耐久性が期待できる。このように、本発明に係る金属酸化物含有層が、高い電気的特性、高い可撓性、及び適度な膜強度を有する理由としては、α,β−不飽和カルボン酸重合体がエチレン性アイオノマーに近い構造を有しているために、
1)α,β−不飽和カルボン酸重合体の接着性により、生成した金属酸化物が隣接する層に密着することにより、金属酸化物含有層全体の剥離強度を向上させること、
2)生成した金属酸化物の隣接同士を、α,β−不飽和カルボン酸重合体が次々と接着することにより、金属酸化物含有層全体の可撓性等の膜質を向上させること、
3)生成した金属酸化物の隣接同士を、α,β−不飽和カルボン酸重合体が接着することにより、隣接同士の接触面積が増え、隣接間で更なる導電経路ができて、金属酸化物含有層全体の電気的特性が向上すること、
4)α,β−不飽和カルボン酸重合体のバリア性により、外気環境による金属酸化物の酸素原子量の変化が抑えられ、金属酸化物含有層全体の電気的特性が安定すること、
が考えられる。
However, since the metal oxide-containing layer according to the present invention contains an appropriate amount of an α, β-unsaturated carboxylic acid polymer in addition to the metal oxide, it is high while maintaining high electrical characteristics. It has flexibility. Therefore, the method for forming a metal oxide-containing layer according to the present invention is a method suitable for a roll-to-roll method that requires flexibility, and is also effective when used for a flexible electronic device. Moreover, since the metal oxide containing layer which concerns on this invention has moderate film | membrane intensity | strength, when used for an electronic device, high durability can be anticipated. As described above, the reason why the metal oxide-containing layer according to the present invention has high electrical characteristics, high flexibility, and appropriate film strength is that an α, β-unsaturated carboxylic acid polymer is an ethylenic ionomer. Because it has a structure close to
1) The adhesion strength of the α, β-unsaturated carboxylic acid polymer improves the peel strength of the entire metal oxide-containing layer by causing the generated metal oxide to adhere to an adjacent layer.
2) The α, β-unsaturated carboxylic acid polymer adheres to the adjacent metal oxides one after another, thereby improving the film quality such as flexibility of the entire metal oxide-containing layer,
3) The α, β-unsaturated carboxylic acid polymer adheres to the adjacent metal oxides so that the contact area between the adjacent ones increases, and a further conductive path is formed between the adjacent metal oxides. The electrical properties of the entire inclusion layer are improved,
4) The barrier property of the α, β-unsaturated carboxylic acid polymer suppresses changes in the oxygen atom amount of the metal oxide due to the outside air environment, and stabilizes the electrical characteristics of the entire metal oxide-containing layer.
Can be considered.

本発明に係る金属酸化物含有層中の、α,β−不飽和カルボン酸重合体の含有量は、金属酸化物含有層の総質量に対して、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがさらに好ましく、3質量%以上であることがより好ましく、5質量%以上であることが特に好ましい。一方、α,β−不飽和カルボン酸重合体は、絶縁性を示すために、金属酸化物含有層中に含まれるα,β−不飽和カルボン酸重合体の量が多すぎると、金属酸化物含有層の電気特性が低下する傾向がある。そのため、金属酸化物含有層の総質量に対するα,β−不飽和カルボン酸重合体の含有量は、40質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがさらに好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが特に好ましい。   The content of the α, β-unsaturated carboxylic acid polymer in the metal oxide-containing layer according to the present invention is preferably 1% by mass or more with respect to the total mass of the metal oxide-containing layer. More preferably, it is more preferably 3% by mass or more, and particularly preferably 5% by mass or more. On the other hand, since the α, β-unsaturated carboxylic acid polymer exhibits insulating properties, if the amount of the α, β-unsaturated carboxylic acid polymer contained in the metal oxide-containing layer is too large, the metal oxide There exists a tendency for the electrical property of a content layer to fall. Therefore, the content of the α, β-unsaturated carboxylic acid polymer relative to the total mass of the metal oxide-containing layer is preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, and 20% by mass. More preferably, it is more preferably 10% by mass or less.

金属酸化物含有層中のα,β−不飽和カルボン酸重合体の含有量は、赤外分光法(IR)とX線光電子分光法(XPS又はESCA)とを組み合わせことにより定量することができる。   The content of the α, β-unsaturated carboxylic acid polymer in the metal oxide-containing layer can be quantified by combining infrared spectroscopy (IR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS or ESCA). .

なお、金属酸化物含有層中に含有されるα,β−不飽和カルボン酸重合体の量は、組成物に含有されるα,β−不飽和カルボン酸の量を適宜選択することにより調整することができる。   The amount of α, β-unsaturated carboxylic acid polymer contained in the metal oxide-containing layer is adjusted by appropriately selecting the amount of α, β-unsaturated carboxylic acid contained in the composition. be able to.

本発明に係る金属酸化物含有層は、上記の化合物以外のものを含んでいてもよい。例えば、<1.4.周期表第1族元素、周期表第2族元素、及び周期表第5族元素から選ばれる金属原子>に挙げた金属原子を含んでいてもよい。金属酸化物含有層が、これらの金属原子を含むことで、ドーピング効果が期待できる。すなわち、金属酸化物含有層がこれらの金属原子を含むことで、金属酸化物含有層の電荷輸送能力が向上する。そのため、素子の短絡電流やFF又は開放電圧の向上につながり、結果として素子の光電変換効率を向上させることができる。なお、組成物中にあらかじめ上記金属原子を添加しておき、金属酸化物含有層を形成することで、上記金属原子を含む金属酸化物含有層を形成することができる。   The metal oxide content layer concerning the present invention may contain things other than the above-mentioned compound. For example, <1.4. The metal atom may be included in the metal atom selected from Group 1 element of the periodic table, Group 2 element of the periodic table, and Group 5 element of the periodic table. When the metal oxide-containing layer contains these metal atoms, a doping effect can be expected. That is, when the metal oxide-containing layer contains these metal atoms, the charge transport capability of the metal oxide-containing layer is improved. Therefore, it leads to improvement of the short circuit current, FF or open circuit voltage of the element, and as a result, the photoelectric conversion efficiency of the element can be improved. In addition, the metal oxide containing layer containing the said metal atom can be formed by adding the said metal atom previously in a composition and forming a metal oxide containing layer.

これらの金属原子は金属酸化物含有層中に、単体で含まれていてもよいし、金属化合物として含まれていてもよい。金属化合物は、特段の制限はないが、金属酸化物、金属水酸化物、金属の過酸化物、炭酸塩、酢酸塩等のカルボン酸塩、リン酸塩、硝酸塩、硫酸塩、金属アルコキシド及びアセチルアセトナート錯体が挙げられる。また、金属酸化物含有層は、これらの金属元素から選択される2種以上の金属原子を含有していてもよい。   These metal atoms may be contained alone or as a metal compound in the metal oxide-containing layer. Metal compounds are not particularly limited, but metal oxides, metal hydroxides, metal peroxides, carbonates, acetates and other carboxylates, phosphates, nitrates, sulfates, metal alkoxides and acetyls An acetonate complex is mentioned. The metal oxide-containing layer may contain two or more metal atoms selected from these metal elements.

金属酸化物含有層の総質量に対する周期表第1族元素、第2族元素及び第5族元素から選ばれる金属原子の含有量は、特段の制限はないが、 0.0001質量%以上であることが好ましく、0.0005質量%以上であることがより好ましく、0.001質量%以上であることがさらに好ましい。一方、50質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましい。上記の範囲内であれば、ドーピング効果が期待できる。なお、金属酸化物含有層中の上記金属原子の含有量は、組成物中の金属原子を適宜選択することで調整することができる。   The content of the metal atom selected from Group 1 element, Group 2 element and Group 5 element of the periodic table with respect to the total mass of the metal oxide-containing layer is not particularly limited, but is 0.0001% by mass or more It is preferably 0.0005% by mass or more, more preferably 0.001% by mass or more. On the other hand, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and further preferably 10% by mass or less. If it is in said range, the doping effect can be anticipated. In addition, content of the said metal atom in a metal oxide content layer can be adjusted by selecting the metal atom in a composition suitably.

<2.4.金属酸化物含有層の物理的性質>
電子デバイスを工業的に製造する場合、例えば、ロール・ツー・ロール方式を用いて製造する場合、例えば、ロールの巻き取りの際に、形成した金属酸化物含有層が割れてしまう可能性がある。そのため、本発明に係る金属酸化物含有層の形成方法により得られる金属酸化物含有層は、高い可撓性を有するために好ましい。
<2.4. Physical properties of metal oxide-containing layer>
When manufacturing an electronic device industrially, for example, when manufacturing using a roll-to-roll method, for example, when the roll is wound, the formed metal oxide-containing layer may be broken. . Therefore, the metal oxide-containing layer obtained by the method for forming a metal oxide-containing layer according to the present invention is preferable because it has high flexibility.

本発明に係る金属酸化物含有層の可撓性は、フレキシブル基材上に生成した金属酸化物含有層の巻き付き試験により測定することができる。具体的には、フレキシブル基材上に形成した金属酸化物含有層を特定の半径を有する棒に巻きつけて、ひびの存在の有無を目視で確認することにより行うことができる。金属酸化物含有層の可撓性は、半径20000mm以下の棒に巻き付いても、ひびがないことが好ましく、10000mm以下の棒に巻きつけてもひびがないことがより好ましく、5000mm以下の棒に巻きつけてもひびがないことが特に好ましい。   The flexibility of the metal oxide-containing layer according to the present invention can be measured by a winding test of the metal oxide-containing layer generated on the flexible substrate. Specifically, the metal oxide-containing layer formed on the flexible substrate can be wound around a rod having a specific radius and visually checked for the presence or absence of cracks. The flexibility of the metal oxide-containing layer is preferably not cracked even if wound on a rod having a radius of 20000 mm or less, more preferably not cracked even if wound on a rod having a radius of 10,000 mm or less. It is particularly preferable that there is no crack even when wound.

金属酸化物含有層の硬度は、鉛筆引っかき硬度試験(例えば、JIS K5600−5−4(1999年))、接触型膜厚測定装置(例えば、触針式表面形状測定器Dektak150(アルバック社製))を用いた、カンチレバー針による引っかき硬度試験、又は巻き付き試験(例えば、JIS C3216−3(2011年))等で調べることができる。   As for the hardness of the metal oxide-containing layer, a pencil scratch hardness test (for example, JIS K5600-5-4 (1999)), a contact-type film thickness measuring device (for example, a stylus type surface shape measuring device Dektak 150 (manufactured by ULVAC)) ) Using a cantilever needle or a winding test (for example, JIS C3216-3 (2011)).

接触型膜厚測定装置(触針式表面形状測定器Dektak150)を用いたカンチレバー針による引っかき硬度試験によって測定される本発明に係る金属酸化物含有層の耐久触針圧は、通常5.0mg以上、好ましくは10.0mg以上、より好ましくは15.0mg以上である。別の測定装置を用いて得られた測定値をDektak150のカンチレバー針の耐久触針圧に換算した場合に、本発明に係る金属酸化物含有層の耐久触針圧は通常10000mg以下、好ましくは5000mg以下である。耐久触針圧が上記の範囲にあることは、ロールツゥーロール方式等を用いた工業的製造方法に適合しうる硬度と、望ましい特性とを同時に達成しうるために好ましい。   The durable stylus pressure of the metal oxide-containing layer according to the present invention measured by a scratch hardness test with a cantilever needle using a contact-type film thickness measuring device (stylus type surface shape measuring device Dektak 150) is usually 5.0 mg or more. , Preferably 10.0 mg or more, more preferably 15.0 mg or more. When the measured value obtained using another measuring device is converted into the durable stylus pressure of the Dektak 150 cantilever needle, the durable stylus pressure of the metal oxide-containing layer according to the present invention is usually 10000 mg or less, preferably 5000 mg. It is as follows. It is preferable that the durable stylus pressure is in the above-mentioned range because hardness suitable for an industrial production method using a roll-to-roll system and the like and desirable characteristics can be achieved at the same time.

<2.5.金属酸化物含有層の電気的性質>
本発明に係る金属酸化物含有層は、高い電気的特性を有するために、該金属酸化物含有層を用いることで、高い電気的特性を有する電子デバイスを提供することができる。なお、金属酸化物含有層の電気的特性は、例えば、抵抗率で表すことができる。抵抗率は、三菱化学アナリテック社製ロレスターGP等で測定することができる。
<2.5. Electrical properties of metal oxide-containing layer>
Since the metal oxide-containing layer according to the present invention has high electrical characteristics, an electronic device having high electrical characteristics can be provided by using the metal oxide-containing layer. In addition, the electrical property of a metal oxide content layer can be represented by a resistivity, for example. The resistivity can be measured with a Lorester GP manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech.

本発明に係る金属酸化物含有層の抵抗率は、通常は1012[Ωcm]以下、好ましくは1010[Ωcm]以下、より好ましくは108[Ωcm]以下、さらに好ましくは107[Ωcm]以下、特に好ましくは106[Ωcm]以下である。一方、金属酸化物含有層は、導体であればあるほどよいので、下限はない。 The resistivity of the metal oxide-containing layer according to the present invention is usually 10 12 [Ωcm] or less, preferably 10 10 [Ωcm] or less, more preferably 10 8 [Ωcm] or less, and further preferably 10 7 [Ωcm]. Hereinafter, it is particularly preferably 10 6 [Ωcm] or less. On the other hand, there is no lower limit because the metal oxide-containing layer is preferably a conductor.

<3.電子デバイス>
本発明に係る金属酸化物含有層は、電子デバイスの半導体層として適用することができる。なお、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、又は発振が挙げられる。
<3. Electronic device>
The metal oxide-containing layer according to the present invention can be applied as a semiconductor layer of an electronic device. Note that in this specification, an electronic device is a device that has two or more electrodes and controls the current flowing between the electrodes and the voltage generated by electricity, light, magnetism, a chemical substance, or the like, or an applied voltage. It is a device that generates light, an electric field, and a magnetic field by electric current and current. 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. This control includes rectification, switching, amplification, or 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、若しくは化学センサー等、又はこれらの素子を組み合わせ若しくは集積化したデバイスが挙げられる。また、光電流を生じるフォトダイオード若しくはフォトトランジスタ、電界を印加することにより発光する電界発光素子、及び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等の光素子も挙げることができる。   Examples of electronic devices include resistors, rectifiers (diodes), switching elements (transistors, thyristors), amplifier elements (transistors), memory elements, chemical sensors, etc., or devices in which these elements are combined or integrated. It is done. In addition, a photodiode or a phototransistor that generates a photocurrent, an electroluminescent element that emits light by applying an electric field, and an optical element such as a photoelectric conversion element or a solar cell that generates an electromotive force by light can also 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).

なかでも、電子デバイスとしては、電界効果トランジスタ、電界発光素子、光電変換素子、及び太陽電池が、より高い電気特性を産む出す例としてふさわしい。これらは、pn接合を光の進行方向に配列することで性能を発揮する電子デバイスであり、本発明に係る金属酸化物含有層の特性が優位に働く。   Especially, as an electronic device, a field effect transistor, an electroluminescent element, a photoelectric conversion element, and a solar cell are suitable as an example which produces a higher electrical property. These are electronic devices that exhibit performance by arranging pn junctions in the light traveling direction, and the characteristics of the metal oxide-containing layer according to the present invention work preferentially.

以下、本発明に係る電子デバイスの好適な例として、電界効果トランジスタ素子(FET)、電界発光素子(LED)、光電変換素子、及び太陽電池について以下、詳細に説明する。   Hereinafter, field effect transistor elements (FETs), electroluminescent elements (LEDs), photoelectric conversion elements, and solar cells will be described in detail as preferred examples of the electronic device according to the present invention.

<4.電界効果トランジスタ(FET)>
本発明に係る電界効果トランジスタ(FET)素子は、半導体層と、絶縁体層と、ソース電極と、ゲート電極と、及びゲート電極とを有する。また、本発明に係るFET素子は、本発明に係る金属酸化物含有層を有することに特徴がある。
<4. Field Effect Transistor (FET)>
A field effect transistor (FET) element according to the present invention includes a semiconductor layer, an insulator layer, a source electrode, a gate electrode, and a gate electrode. The FET element according to the present invention is characterized by having the metal oxide-containing layer according to the present invention.

以下、本発明に係るFET素子について詳細に説明する。図1は、本発明に係るFET素子の構造の一例を模式的に表す図である。図1(A)に示すように、FET素子は、基材56上に、半導体層51と、絶縁体層52と、ソース電極53と、ドレイン電極54と、ゲート電極55と、を有する。なお、FET素子の構造は図1に限定されず、例えば、図1(B)〜図1(D)に示す構造であってもよい。   Hereinafter, the FET element according to the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the structure of an FET element according to the present invention. As shown in FIG. 1A, the FET element has a semiconductor layer 51, an insulator layer 52, a source electrode 53, a drain electrode 54, and a gate electrode 55 on a base material 56. Note that the structure of the FET element is not limited to that shown in FIG. 1, and for example, the structure shown in FIGS. 1B to 1D may be used.

ソース電極53、ドレイン電極54及びゲート電極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;酸化インジウム(In23)、酸化スズ(SnO2)、酸化インジウムスズ(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、ヘキサフルオロリン酸イオン(PF6 -)、五フッ化ヒ素(AsF5)、塩化鉄(FeCl3)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;カーボンブラック、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, or other metals; indium oxide (In 2 O 3 ), conductive oxides such as tin oxide (SnO 2 ) and indium tin oxide (ITO); conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene and polyacetylene; Bronsted acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and sulfonic acid; Hexafluorophosphate ions (PF 6 ), Lewis acids such as arsenic pentafluoride (AsF 5 ) and iron chloride (FeCl 3 ), dopants such as halogen atoms such as iodine, metal atoms such as sodium and potassium, etc. Added to such conductive polymers; carbon black, metal particles, etc. dispersed Material is used having conductivity such as sexual composites.

ソース電極53、ドレイン電極54及びゲート電極55の形成方法は、特段の制限はなく、材料特性に合わせて、スピンコート法、ブレードコート法及びスピンコート法等の湿式塗布法、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等の公知の方法により形成すればよい。   The formation method of the source electrode 53, the drain electrode 54, and the gate electrode 55 is not particularly limited, and according to material characteristics, wet coating methods such as spin coating, blade coating, and spin coating, vapor deposition, and sputtering. Further, it may be formed by a known method such as a printing method such as screen printing or inkjet.

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及びこれらの共重合体;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並びにこれらの酸化物、窒化物、及び強誘電性酸化物等の粒子が分散されているポリマーが挙げられる。   Examples of the material used for the insulator layer 52 include polymers such as polymethyl methacrylate, polystyrene, polyvinyl phenol, 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 and oxides, nitrides thereof, and A polymer in which particles such as a ferroelectric oxide are dispersed may be mentioned.

一般に絶縁体層52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、又は絶縁体層の厚さを薄くする事で実現できる。絶縁体層52の形成方法は、特段の制限はなく、例えば、スピンコート法、ブレードコート法及びスピンコート法等の湿式塗布法、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、アルミニウム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公知の方法で形成することができる。   In general, the larger the capacitance of the insulating layer 52, 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. The method for forming the insulator layer 52 is not particularly limited. For example, a wet coating method such as a spin coating method, a blade coating method, or a spin coating method, a vapor deposition method, a sputtering method, a printing method such as screen printing or inkjet, an aluminum It can be formed by a known method in accordance with material characteristics such as a method of forming an oxide film on a metal so as to form alumite.

またFET素子は、通常基材56上に作製する。基材56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56の材料の好適な例は、石英、ガラス、サファイア又はチタニア等の無機材料;フレキシブル基材が挙げられる。本発明において、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、塩化ビニル又は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、ポリノルボルネン又はエポキシ樹脂等の有機材料;紙又は合成紙等の紙材料;銀、銅、ステンレス、チタン又は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。特に本発明に係る金属酸化物含有層の製造方法は、上述したように、フレキシブル基材を使用する際に特に有効である。適用が可能となる。   The FET element is usually produced on the base material 56. The material of the base material 56 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 56 include inorganic materials such as quartz, glass, sapphire, and titania; flexible substrates. In the present invention, the flexible substrate is a substrate having a radius of curvature of usually 0.1 mm or more and 10,000 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. Or polyolefins such as polyethylene; organic materials such as cellulose, polyvinylidene chloride, aramid, polyphenylene sulfide, polyurethane, polycarbonate, polyarylate, polynorbornene or epoxy resin; paper materials such as paper or synthetic paper; silver, copper, stainless steel, titanium Alternatively, a composite material such as a metal foil such as aluminum whose surface is coated or laminated in order to impart insulating properties can be used. In particular, the method for producing a metal oxide-containing layer according to the present invention is particularly effective when using a flexible substrate as described above. Applicable.

さらに、基材56に処理を施すことにより、FETの特性を向上させることができる。これは基材56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51の膜質を向上させること、特に基材53と半導体層51との界面部分の特性を改良することによるものと推定される。このような基材処理としては、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、及び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、及び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、酸素や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、その他の絶縁体又は半導体の薄膜の形成処理が挙げられる。   Furthermore, the characteristics of the FET can be improved by processing the substrate 56. This is because by adjusting the hydrophilicity / hydrophobicity of the base material 56, the film quality of the semiconductor layer 51 to be formed is improved, in particular, by improving the characteristics of the interface portion between the base material 53 and the semiconductor layer 51. Estimated. Such substrate treatment includes hydrophobization treatment using hexamethyldisilazane, cyclohexene, octadecyltrichlorosilane, etc., acid treatment using acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and acetic acid, sodium hydroxide, potassium hydroxide, Alkaline treatment using calcium hydroxide and ammonia, ozone treatment, fluorination treatment, plasma treatment using oxygen, argon, etc., Langmuir Blodget film formation treatment, other insulator or semiconductor thin film formation treatment Can be mentioned.

本発明に係るFET素子において半導体層51は、基材上に直接又は他の層を介して半導体を膜状に形成したものであり、本発明に係る金属酸化物含有層を用いることが好ましい。金属酸化物含有層は、上述の通り、金属酸化物と、α,β−不飽和カルボン酸重合体以外の半導体化合物を含んでいてもよい。   In the FET element according to the present invention, the semiconductor layer 51 is formed by forming a semiconductor film on the substrate directly or via another layer, and it is preferable to use the metal oxide-containing layer according to the present invention. As described above, the metal oxide-containing layer may contain a metal oxide and a semiconductor compound other than the α, β-unsaturated carboxylic acid polymer.

なお、半導体層51は、金属酸化物含有層と、該金属酸化物含有層と異なる材料又は異なる成分を含む層の積層構造を有してもよい。   The semiconductor layer 51 may have a stacked structure of a metal oxide-containing layer and a layer containing a different material or a different component from the metal oxide-containing layer.

半導体層51の膜厚は、特段の制限は無く、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51の膜厚は、通常0.5nm以上、好ましくは10nm以上であり、コストの観点からは通常1μm以下、好ましくは200nm以下である。   The film thickness of the semiconductor layer 51 is not particularly limited. For example, in the case of a lateral 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 51 is usually 0.5 nm or more, preferably 10 nm or more, and is usually 1 μm or less from the viewpoint of cost. Preferably, it is 200 nm or less.

<5.電界発光素子(LED)>
電界発光素子は、電界を印加することにより、陽極より注入された正孔と陰極より注入された電子との再結合エネルギーによって蛍光性物質が発光する原理を利用した自発光素子である。
<5. Electroluminescent device (LED)>
An electroluminescent element is a self-luminous element that utilizes the principle that a fluorescent substance emits light by recombination energy between holes injected from an anode and electrons injected from a cathode when an electric field is applied.

以下に、本発明に係る電界発光素子について、図面を参照しながら説明する。図2は、本発明に係る電界発光素子の一実施形態を模式的に示す断面図である。
図2に示すように、電界発光素子39は、基材31上に、陽極32と、正孔注入層33と、正孔輸送層34と、発光層35と、電子輸送層36と、電子注入層37と、陰極38と、を有する。なお、正孔注入層33、正孔輸送層34、電子輸送層38、電子注入層39を必ずしも設ける必要はなく、任意で選択して設ければよい。
Hereinafter, an electroluminescent element according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of the electroluminescent element according to the present invention.
As shown in FIG. 2, the electroluminescent device 39 includes an anode 32, a hole injection layer 33, a hole transport layer 34, a light emitting layer 35, an electron transport layer 36, and an electron injection on a base material 31. A layer 37 and a cathode 38 are included. Note that the hole injection layer 33, the hole transport layer 34, the electron transport layer 38, and the electron injection layer 39 are not necessarily provided, and may be arbitrarily selected and provided.

<5.1.基材(31)>
基材31は、電界発光素子39の支持体となるものであり、その材料は、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31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;及び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(樹脂基材);紙又は合成紙等の紙材料;銀、銅、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。
<5.1. Substrate (31)>
The base material 31 serves as a support for the electroluminescent element 39, and the material thereof is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Preferable examples of the material of the base material 31 include inorganic materials such as quartz, glass, sapphire, and titania; and flexible base materials. 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; silver, Examples of the composite material include a metal foil such as copper, stainless steel, titanium, and aluminum whose surface is coated or laminated in order to impart insulation.

なお、これらの中でも、本発明に係る金属酸化物含有層を製造する方法は、フレキシブル基材に用いる際に特に効果的である。例えば、金属酸化物含有層を従来の方法で製造する場合、高温プロセスが必要になるために、ガラス転移温度の低い樹脂基材を使用することは極めて困難である。一方で、本発明は、低温プロセスで、金属酸化物含有層の製造が可能であるために、ガラス転移温度の低い樹脂基材にも適用することができる。また、上述の金属箔に絶縁性を付与した複合材料を基材として用いる場合も、その膜厚は非常に小さいために、従来のように、高温プロセスで金属酸化物含有層を製造すると、基材に歪みが発生してしまう。そのため、金属箔に絶縁性を付与した複合材料を基材として用いる場合も、本発明は極めて有効である。更に、本発明は、上記の通り、フレキシブル基材を使用することができるために、ロール・ツー・ロール方式による電界発光素子の製造が可能となり、生産性が向上する。   Among these, the method for producing a metal oxide-containing layer according to the present invention is particularly effective when used for a flexible substrate. For example, when a metal oxide-containing layer is produced by a conventional method, it is extremely difficult to use a resin substrate having a low glass transition temperature because a high-temperature process is required. On the other hand, the present invention can be applied to a resin substrate having a low glass transition temperature because the metal oxide-containing layer can be produced by a low-temperature process. In addition, even when a composite material in which the above-described metal foil is provided with an insulating property is used as a base material, since the film thickness is very small, when a metal oxide-containing layer is manufactured by a high-temperature process as in the past, The material will be distorted. Therefore, the present invention is extremely effective even when a composite material in which an insulating property is imparted to a metal foil is used as a base material. Furthermore, since a flexible base material can be used in the present invention as described above, it becomes possible to produce an electroluminescent element by a roll-to-roll method, and productivity is improved.

樹脂基材を使用する場合には、ガスバリア性に留意する必要がある。すなわち、基材のガスバリア性が低過ぎると、基材を通過する外気により電界発光素子が劣化することがあるので望ましくない。このため、樹脂基材を使用する場合には、少なくとも一方の板面に緻密な酸化ケイ素膜等を設ける等の方法により、ガスバリア性を確保するのが望ましい。   When using a resin base material, it is necessary to pay attention to gas barrier properties. That is, if the gas barrier property of the substrate is too low, the electroluminescent element may be deteriorated by the outside air passing through the substrate, which is not desirable. For this reason, when a resin base material is used, it is desirable to ensure gas barrier properties by a method such as providing a dense silicon oxide film on at least one plate surface.

ガラスとしてはソーダガラス、青板ガラス又は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31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。   There is no restriction | limiting in the shape of the base material 31, For example, things, such as plate shape, a film form, or a sheet form, can be used.

また、基材31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。基材の膜厚が5μm以上であることは、電界発光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。基材の膜厚が20mm以下であることは、コストが抑えられ、かつ質量が重くならないために好ましい。   Moreover, although there is no restriction | limiting in the film thickness of the base material 31, 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. It is preferable that the thickness of the substrate is 5 μm or more because the possibility that the strength of the electroluminescent element is insufficient is reduced. It is preferable that the thickness of the substrate is 20 mm or less because the cost is suppressed and the mass does not become heavy.

基材31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1cm以下、好ましくは0.5cm以下である。ガラス基材31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31の膜厚が0.5cm以下であることは、質量が重くならないために好ましい。   When the material of the base material 31 is glass, the film thickness is usually 0.01 mm or more, preferably 0.1 mm or more, and is usually 1 cm or less, preferably 0.5 cm or less. It is preferable that the film thickness of the glass substrate 31 is 0.01 mm or more because the mechanical strength increases and it is difficult to break. Moreover, it is preferable that the film thickness of the glass base material 31 is 0.5 cm or less because the mass does not increase.

<5.2.陽極(32)>
陽極32は正孔注入層33への正孔注入の役割を果たすものである。陽極32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。陽極32の材料の好適な例としては、アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金等の金属;酸化インジウム、酸化スズ等の金属酸化物;ヨウ化銅等のハロゲン化金属;カーボンブラック;ポリ(3-メチルチオフェン)、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子;又は本発明に係る金属酸化物含有層が挙げられる。
<5.2. Anode (32)>
The anode 32 plays a role of hole injection into the hole injection layer 33. The material of the anode 32 is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Suitable examples of the material of the anode 32 include metals such as aluminum, gold, silver, nickel, palladium, and platinum; metal oxides such as indium oxide and tin oxide; metal halides such as copper iodide; carbon black; Examples thereof include conductive polymers such as (3-methylthiophene), polypyrrole, and polyaniline; or the metal oxide-containing layer according to the present invention.

陽極32の形成する方法に制限はないが、通常、スパッタリング法、真空蒸着法等の乾式成膜法により行われる。また、銀等の金属微粒子、ヨウ化銅等の微粒子、カーボンブラック、導電性の金属酸化物微粒子、導電性高分子微粉末等を適当なバインダー樹脂溶液に分散し、基材31上に塗布することにより陽極32を形成することもできる。さらに、陽極32として導電性高分子を用いる場合には、電解重合により直接基材31上に薄膜を形成したり、基材31上に導電性高分子を塗布して陽極32を形成したりすることもできる。陽極32は、異なる物質の積層構造とすることも可能である。また、金属酸化物含有層を用いる場合は、上述の本発明に係る金属酸化物含有層の形成方法に従って、形成することができる。   Although there is no restriction | limiting in the method of forming the anode 32, Usually, it carries out by dry-type film-forming methods, such as sputtering method and a vacuum evaporation method. In addition, metal fine particles such as silver, fine particles such as copper iodide, carbon black, conductive metal oxide fine particles, and conductive polymer fine powder are dispersed in an appropriate binder resin solution and applied onto the substrate 31. Thus, the anode 32 can also be formed. Further, when a conductive polymer is used as the anode 32, a thin film is directly formed on the substrate 31 by electrolytic polymerization, or the anode 32 is formed by applying a conductive polymer on the substrate 31. You can also. The anode 32 may have a laminated structure of different materials. Moreover, when using a metal oxide content layer, it can form according to the formation method of the metal oxide content layer which concerns on the above-mentioned this invention.

陽極32の厚みは、必要とする透明性により異なる。陽極32に透明性が必要とされる場合は、可視光の透過率を、通常60%以上、好ましくは80%以上とし、この場合、陽極2の厚みは、通常5〜1000nm、好ましくは10〜500nm程度である。不透明でよい場合には、陽極32は基材31と同一でもよい。また、上記の陽極32の上に、異なる導電材料を積層することも可能である。なお、可視光の透過率は、分光光度計(例えば、日立ハイテク社製U−4100)で測定できる。   The thickness of the anode 32 varies depending on the required transparency. When the anode 32 requires transparency, the visible light transmittance is usually 60% or more, preferably 80% or more. In this case, the thickness of the anode 2 is usually 5 to 1000 nm, preferably 10 to 10%. It is about 500 nm. If it may be opaque, the anode 32 may be the same as the substrate 31. It is also possible to laminate different conductive materials on the anode 32 described above. The visible light transmittance can be measured with a spectrophotometer (for example, U-4100 manufactured by Hitachi High-Tech).

<5.3.正孔注入層(33)>
陽極32の上には正孔注入層33が設けられる。正孔注入層33の材料に要求される条件としては、陽極からの正孔注入効率が高く、かつ、注入された正孔を効率よく輸送し,さらには正孔輸送層との正孔注入障壁が小さい材料であることである。そのためには、正孔注入材料のイオン化ポテンシャルと陽極の仕事関数との差が小さいことが要求される。また、可視光の光に対して透明性が高いことも必要である。さらに、正孔注入層33の材料には、陽極32とのコンタクトがよく均一な薄膜が形成でき、熱的に安定であること、すなわち、融点及びガラス転移温度(Tg)が高く、融点としては200℃以上、ガラス転移温度としては75℃以上が要求される。
<5.3. Hole Injection Layer (33)>
A hole injection layer 33 is provided on the anode 32. The conditions required for the material of the hole injection layer 33 include a high hole injection efficiency from the anode, an efficient transport of the injected holes, and a hole injection barrier with the hole transport layer. Is a small material. For this purpose, a small difference between the ionization potential of the hole injection material and the work function of the anode is required. It is also necessary that the film is highly transparent to visible light. Furthermore, the material of the hole injection layer 33 has good contact with the anode 32 and can form a uniform thin film, and is thermally stable, that is, the melting point and the glass transition temperature (Tg) are high. The glass transition temperature is required to be 200 ° C. or higher and 75 ° C. or higher.

このような要求を考慮した正孔注入層33の材料としては、例えば、ポルフィリン誘導体やフタロシアニン化合物(特開昭63−295695号公報)、スターバースト型芳香族トリアミン(特開平4−308688号公報)等の有機化合物、スパッタ・カーボン膜(特開平8−31573号公報)、酸化バナジウム、酸化ルテニウム、酸化モリブデン等の金属酸化物(第43回応用物理学関係連合講演会、27a−SY−9、1996年)、又は本発明に係る金属酸化物含有層が挙げられる。これらの化合物は、単独で用いてもよいし、必要に応じて、各々、混合して用いてもよい。   Examples of the material for the hole injection layer 33 in consideration of such requirements include porphyrin derivatives, phthalocyanine compounds (Japanese Patent Laid-Open No. 63-295695), starburst aromatic triamines (Japanese Patent Laid-Open No. 4-308688). Organic compounds such as, sputtered carbon films (Japanese Patent Laid-Open No. 8-31573), metal oxides such as vanadium oxide, ruthenium oxide, molybdenum oxide (the 43rd Joint Conference on Applied Physics, 27a-SY-9, 1996), or a metal oxide-containing layer according to the present invention. These compounds may be used alone or in combination as necessary.

正孔注入層33の材料の代表的なものとしては、ポルフィリン化合物及びフタロシアニン化合物が挙げられるが、これらの化合物は中心金属を有していてもよいし、無金属のものであってもよい。フタロシアニン化合物の具体例としては、29H,31H−フタロシアニン、銅(II)フタロシアニン、亜鉛(II)フタロシアニン、チタンフタロシアニンオキシド、銅(II)−4,4',4'',4'''−テトラアザ−29H,31H-フタロシアニンが挙げられる。   Typical examples of the material of the hole injection layer 33 include a porphyrin compound and a phthalocyanine compound, but these compounds may have a central metal or may be metal-free. Specific examples of the phthalocyanine compound include 29H, 31H-phthalocyanine, copper (II) phthalocyanine, zinc (II) phthalocyanine, titanium phthalocyanine oxide, copper (II) -4,4 ′, 4 ″, 4 ′ ″-tetraaza -29H, 31H-phthalocyanine.

この他、正孔注入層33の好ましいものとして、正孔輸送性高分子に電子受容性化合物を混合した系が挙げられる。このような正孔輸送性高分子としては、ポリチオフェン(特開平10−92584号公報)、ポリアニリン、芳香族アミン含有ポリエーテル(特開2000−36390号公報)が挙げられる。   In addition, a preferable example of the hole injection layer 33 includes a system in which an electron accepting compound is mixed with a hole transporting polymer. Examples of such hole transporting polymers include polythiophene (Japanese Patent Laid-Open No. 10-92584), polyaniline, and aromatic amine-containing polyether (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-36390).

電子受容性化合物としては、下記化合物群から選ばれる化合物の少なくとも1種であることが好ましい。   The electron accepting compound is preferably at least one compound selected from the following compound group.

Figure 2016003302
Figure 2016003302

正孔注入層33の薄膜を形成する方法としては、昇華性を有する化合物の場合には真空蒸着法、溶媒に可溶な化合物の場合には、公知のスピンコート法やインクジェット法等の湿式成膜法、無機物の場合にはさらにスパッタリング法、電子ビーム蒸着法、又はプラズマCVD法を用いることができる。なお、正孔注入層33が金属酸化物含有層である場合は、本発明に係る金属酸化物含有層の形成方法に従って、形成することができる。   As a method for forming a thin film of the hole injection layer 33, in the case of a compound having a sublimation property, in the case of a compound soluble in a solvent, a wet process such as a known spin coating method or an ink jet method is used. In the case of a film method or an inorganic material, a sputtering method, an electron beam evaporation method, or a plasma CVD method can be further used. In addition, when the hole injection layer 33 is a metal oxide content layer, it can form according to the formation method of the metal oxide content layer concerning the present invention.

正孔注入層33の膜厚に制限はないが、通常、3〜300nm、好ましくは、10〜100nmである。上記範囲内の膜厚であれば、正孔注入層33に要求される条件を満たすことができる。   Although there is no restriction | limiting in the film thickness of the positive hole injection layer 33, Usually, 3 to 300 nm, Preferably, it is 10 to 100 nm. If the film thickness is within the above range, the conditions required for the hole injection layer 33 can be satisfied.

<5.4.正孔輸送層(34)>
正孔注入層33上には正孔輸送層34が設けられる。正孔輸送層34の材料に要求される条件としては、正孔注入層33からの正孔注入効率が高く、かつ、注入された正孔を効率よく発光層35に輸送することができる材料であることである。そのためには、正孔注入層33に用いる材料のイオン化ポテンシャルと正孔輸送層34に用いる材料のイオン化ポテンシャルの差が小さく、可視光の光に対して透明性が高く、しかも正孔移動度が大きく、さらに酸化に対する安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時や使用時に発生しにくいことが要求される。上記の一般的要求以外に、車載表示用の応用を考えた場合、素子には更に耐熱性が要求される。従って、ガラス転移温度(Tg)として75℃以上の値を有する材料が望ましい。
<5.4. Hole Transport Layer (34)>
A hole transport layer 34 is provided on the hole injection layer 33. Conditions required for the material of the hole transport layer 34 include a material that has a high hole injection efficiency from the hole injection layer 33 and can efficiently transport the injected holes to the light emitting layer 35. That is. For this purpose, the difference between the ionization potential of the material used for the hole injection layer 33 and the ionization potential of the material used for the hole transport layer 34 is small, the transparency to visible light is high, and the hole mobility is high. It is required to be large and have excellent stability against oxidation, and it is difficult for impurities to become traps to be generated during manufacture and use. In addition to the above general requirements, when the application for in-vehicle display is considered, the element is further required to have heat resistance. Accordingly, a material having a glass transition temperature (Tg) of 75 ° C. or higher is desirable.

このような正孔輸送層34の材料としては、例えば、4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニルで代表される2個以上の3級アミンを含み2個以上の縮合芳香族環が窒素原子に置換した芳香族ジアミン(特開平5−234681号公報)、4,4',4”-トリス(1-ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン等のスターバースト構造を有する芳香族アミン化合物(J. Lumin. 1997,72−74,985.)、トリフェニルアミンの四量体からなる芳香族アミン化合物(Chem.Commun. 1996,2175.)、2,2',7,7'-テトラキス-(ジフェニルアミノ)-9,9'-スピロビフルオレン等のスピロ化合物(Synth.Metals 1997,91,209.)、又は本発明に係る金属酸化物含有層が挙げられる。これらの化合物は、単独で用いてもよいし、必要に応じて、各々、混合して用いてもよい。   Examples of the material of the hole transport layer 34 include two or more tertiary amines represented by 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl. A starburst structure such as an aromatic diamine having at least one fused aromatic ring substituted with a nitrogen atom (Japanese Patent Laid-Open No. 5-234681), 4,4 ′, 4 ″ -tris (1-naphthylphenylamino) triphenylamine (J. Lumin. 1997, 72-74, 985.), an aromatic amine compound comprising a tetramer of triphenylamine (Chem. Commun. 1996, 2175.), 2, 2 ′, Spiro compounds such as 7,7′-tetrakis- (diphenylamino) -9,9′-spirobifluorene (Synth. Metals 1997, 91, 209.) or the metal oxide-containing layer according to the present invention It is below. These compounds may be used alone, if necessary, each may be mixed.

正孔輸送層34は、前記芳香族アミン化合物等を、湿式成膜法、又は真空蒸着法により、前記正孔注入層33上に積層することにより形成される。   The hole transport layer 34 is formed by laminating the aromatic amine compound or the like on the hole injection layer 33 by a wet film formation method or a vacuum deposition method.

湿式成膜法の場合は、前記芳香族アミン化合物の1種又は2種以上と、必要により正孔のトラップにならないバインダー樹脂や塗布性改良剤等の添加剤とを添加し、溶解してインクを調製し、スピンコート法等により正孔注入層33上に塗布し、乾燥して正孔輸送層34を形成する。   In the case of a wet film-forming method, one or more of the above-mentioned aromatic amine compounds and, if necessary, additives such as a binder resin and a coating property improving agent that do not trap holes are added and dissolved to dissolve the ink. Is applied onto the hole injection layer 33 by a spin coating method or the like, and dried to form the hole transport layer 34.

バインダー樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル等が挙げられる。バインダー樹脂は、その添加量が多いと正孔移動度を低下させるので、少ない方が望ましく、インク全量に対して、通常、50質量%以下が好ましい。   Examples of the binder resin include polycarbonate, polyarylate, and polyester. When the amount of the binder resin added is large, the hole mobility is lowered. Therefore, it is desirable that the amount of the binder resin is small, and the amount is preferably 50% by mass or less based on the total amount of the ink.

真空蒸着法の場合には、前記芳香族アミン化合物を真空容器内に設置されたルツボに入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで10-4Pa程度にまで排気した後、ルツボを加熱して蒸発させ、ルツボと向き合って置かれた、基材上の正孔注入層33上に、正孔輸送層34を形成させる。 In the case of the vacuum deposition method, the aromatic amine compound is put in a crucible installed in a vacuum vessel, and the inside of the vacuum vessel is evacuated to about 10 −4 Pa with an appropriate vacuum pump, and then the crucible is heated. A hole transport layer 34 is formed on the hole injection layer 33 on the substrate, which is evaporated and placed facing the crucible.

なお、正孔輸送層34として、金属酸化物含有層を用いる場合は、本発明に係る金属酸化物含有層の形成方法に従って、形成することができる。   In addition, when using a metal oxide content layer as the positive hole transport layer 34, it can form according to the formation method of the metal oxide content layer concerning this invention.

正孔輸送層34の膜厚に制限はないが、通常3〜300nm、好ましくは10〜100nmである。上記範囲内の膜厚であれば、正孔輸送層34に要求される条件を満たすことができる。このような薄膜を一様に形成するためには、真空蒸着法が好ましい。   Although there is no restriction | limiting in the film thickness of the positive hole transport layer 34, Usually, 3 to 300 nm, Preferably it is 10 to 100 nm. If the film thickness is within the above range, the conditions required for the hole transport layer 34 can be satisfied. In order to form such a thin film uniformly, a vacuum deposition method is preferable.

<5.5.発光層(35)>
正孔輸送層34の上には発光層35が設けられる。発光層は、電界を与えられた電極間において陰極からの電子を効率よく正孔輸送層34の方向に輸送することができる化合物より形成される。
<5.5. Light emitting layer (35)>
A light emitting layer 35 is provided on the hole transport layer 34. The light emitting layer is formed of a compound capable of efficiently transporting electrons from the cathode in the direction of the hole transport layer 34 between electrodes to which an electric field is applied.

このような条件を満たす材料としては、8-ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体等の金属錯体(特開昭63−295695号公報)、ビススチリルアリーレン誘導体(特開平4−308688号公報)、アントラセン誘導体(特開平8−12600号公報、特開平11−312588号公報)等に記載の化合物が挙げられる。   Materials satisfying such conditions include metal complexes such as aluminum complexes of 8-hydroxyquinoline (Japanese Patent Laid-Open No. 63-295695), bisstyrylarylene derivatives (Japanese Patent Laid-Open No. 4-308688), anthracene derivatives (special And compounds described in Kaihei 8-12600, JP-A-11-31588, and the like.

発光層35の形成方法は、特段の制限はないが、公知の真空蒸着法により形成することができる。   The method for forming the light emitting layer 35 is not particularly limited, but can be formed by a known vacuum deposition method.

電界発光素子の発光効率を向上させるとともに発光色を変える目的で、例えば、8-ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体をホスト材料として、クマリン等のレーザ用蛍光色素をドープすることが行われている(J.Appl.Phys. 1989,65,3610.)。この方法の利点は、
1)高効率の蛍光色素により発光効率が向上、
2)蛍光色素の選択により発光波長が可変、
3)濃度消光を起こす蛍光色素も使用可能、
4)薄膜性の悪い蛍光色素も使用可能、
等が挙げられる。
For the purpose of improving the luminous efficiency of the electroluminescent device and changing the emission color, for example, doping a fluorescent dye for laser such as coumarin with an aluminum complex of 8-hydroxyquinoline as a host material has been performed (J. Appl. Phys. 1989, 65, 3610.). The advantage of this method is
1) Luminous efficiency is improved by highly efficient fluorescent dyes.
2) The emission wavelength is variable by selecting the fluorescent dye.
3) Fluorescent dyes that cause concentration quenching can also be used.
4) Fluorescent dyes with poor film properties can also be used.
Etc.

電界発光素子の駆動寿命を改善する目的においても、前記発光層材料をホスト材料として、蛍光色素をドープすることは有効である。例えば、8-ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体等の金属錯体をホスト材料として、ルブレンに代表されるナフタセン誘導体を、ホスト材料に対して0.1〜10質量%ドープすることにより、素子の発光特性、特に駆動安定性を大きく向上させることができる。   In order to improve the driving life of the electroluminescent element, it is effective to dope a fluorescent dye using the light emitting layer material as a host material. For example, when a metal complex such as an aluminum complex of 8-hydroxyquinoline is used as a host material and a naphthacene derivative represented by rubrene is doped in an amount of 0.1 to 10% by mass with respect to the host material, Drive stability can be greatly improved.

蛍光色素以外には、燐光性金属錯体を上記発光層ホスト材料に対して1〜30質量%ドープすることにより、素子の発光効率を大きく改善することも行われる。この場合、燐光性金属錯体としては、中心金属としてイリジウムや白金等を有し配位子としてフェニルピリジン、フェニルイソキノリン等を有するものが使用できる。   In addition to the fluorescent dye, the luminous efficiency of the device is also greatly improved by doping a phosphorescent metal complex in an amount of 1 to 30% by mass with respect to the light emitting layer host material. In this case, as the phosphorescent metal complex, one having iridium, platinum or the like as a central metal and having phenylpyridine, phenylisoquinoline or the like as a ligand can be used.

上記発光層35中に正孔輸送材料を混合させることも、特に素子の駆動安定性向上目的のためには有効である。混合比率としては、5〜50質量%が好ましい範囲である。   Mixing a hole transport material in the light emitting layer 35 is also effective for the purpose of improving the driving stability of the device. As a mixing ratio, 5-50 mass% is a preferable range.

発光層35の膜厚に制限はないが、通常3〜300nm、好ましくは10〜100nmである。上記範囲内の膜厚であれば、発光層35に要求される条件を満たすことができる。   Although there is no restriction | limiting in the film thickness of the light emitting layer 35, it is 3-300 nm normally, Preferably it is 10-100 nm. If the film thickness is within the above range, the conditions required for the light emitting layer 35 can be satisfied.

<5.6.電子輸送層(36)>
電界発光素子39の発光効率をさらに向上させるために、発光層35の上に電子輸送層36を積層することが有効である。この電子輸送層36に用いられる材料には、陰極38からの電子注入が容易で、電子の輸送能力が大きいことが要求される。
<5.6. Electron Transport Layer (36)>
In order to further improve the light emission efficiency of the electroluminescent element 39, it is effective to stack the electron transport layer 36 on the light emitting layer 35. The material used for the electron transport layer 36 is required to easily inject electrons from the cathode 38 and to have a large electron transport capability.

このような電子輸送層36の材料は、特段の制限はないが、8-ヒドロキシキノリンのアルミ錯体、オキサジアゾール誘導体(Appl.Phys.Lett. 1989,55,1489.)、フェナントロリン誘導体(特開平5−331459号公報)、スターバースト型ベンズイミダゾール化合物(特開平10−106749号公報),シロール化合物(Appl.Phys.Lett. 2002,80,189.)、又は本発明に係る金属酸化物含有層が挙げられる。これらの化合物は、単独で用いてもよいし、必要に応じて、各々、混合して用いてもよい。   The material for such an electron transport layer 36 is not particularly limited, but includes an aluminum complex of 8-hydroxyquinoline, an oxadiazole derivative (Appl. Phys. Lett. 1989, 55, 1489.), No. 5-331459), starburst type benzimidazole compound (Japanese Patent Laid-Open No. 10-106749), silole compound (Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 189.), or metal oxide-containing layer according to the present invention Is mentioned. These compounds may be used alone or in combination as necessary.

さらに、電子輸送層36にアルカリ金属を混合させることにより、導電性を大きく改善させることが可能で、このことは電子輸送性材料がアルカリ金属との反応により還元され、電荷キャリアとなるアニオンラジカルを効率よく生成することが可能なことによる(特開平10−270171号公報)。アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム等が用いられ、アルカリ金属の電子輸送層における含有量は、1〜50質量%が好ましい範囲である。このアルカリ金属を混合させる方法としては、電子輸送材料とアルカリ金属の共蒸着が通常は用いられる。   Furthermore, it is possible to greatly improve the conductivity by mixing an alkali metal with the electron transport layer 36, which means that the electron transport material is reduced by the reaction with the alkali metal and an anion radical that becomes a charge carrier is reduced. This is because it can be generated efficiently (Japanese Patent Laid-Open No. 10-270171). As the alkali metal, lithium, sodium, potassium, cesium and the like are used, and the content of the alkali metal in the electron transport layer is preferably 1 to 50% by mass. As a method of mixing the alkali metal, co-evaporation of an electron transport material and an alkali metal is usually used.

電子輸送層36の膜厚に制限はないが、通常3〜300nm、好ましくは10〜100nmである。上記範囲内の膜厚であれば、電子輸送層36に要求される条件を満たすことができる。   Although there is no restriction | limiting in the film thickness of the electron carrying layer 36, Usually, 3 to 300 nm, Preferably it is 10 to 100 nm. If the film thickness is within the above range, the conditions required for the electron transport layer 36 can be satisfied.

電子輸送層36の形成手法としては、塗布法等の湿式成膜法、又は真空蒸着法等の乾式成膜法が挙げられる。なお、電子輸送層36に金属酸化物含有層を用いる場合は、本発明に係る金属酸化物含有層の形成方法に従って形成することができる。   Examples of the method for forming the electron transport layer 36 include a wet film formation method such as a coating method, or a dry film formation method such as a vacuum evaporation method. In addition, when using a metal oxide content layer for the electron carrying layer 36, it can form according to the formation method of the metal oxide content layer concerning this invention.

<5.7.電子注入層(37)>
電子輸送層36の上にさらに、陰極38からの電子注入を容易にするために、電子注入層37を設けることも効果的である。
<5.7. Electron Injection Layer (37)>
It is also effective to provide an electron injection layer 37 on the electron transport layer 36 in order to facilitate electron injection from the cathode 38.

電子注入層37に用いられる材料としては,電子親和力が大きい化合物が好ましく、例えば、8-ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体、フラーレン誘導体、又は本発明に係る金属酸化物含有層等を用いることができる。これらの化合物は、単独で用いてもよいし、必要に応じて、各々、混合して用いてもよい。   As the material used for the electron injection layer 37, a compound having a high electron affinity is preferable. For example, an aluminum complex of 8-hydroxyquinoline, a fullerene derivative, or a metal oxide-containing layer according to the present invention can be used. These compounds may be used alone or in combination as necessary.

電子注入層37の膜厚に制限はないが、通常3〜300nm、好ましくは10〜100nmである。上記範囲内の膜厚であれば、電子注入層37に要求される条件を満たすことができる。   Although there is no restriction | limiting in the film thickness of the electron injection layer 37, Usually, 3 to 300 nm, Preferably it is 10 to 100 nm. If the film thickness is within the above range, the conditions required for the electron injection layer 37 can be satisfied.

電子注入層37の形成手法としては、塗布法等の湿式成膜法、又は真空蒸着法等の乾式成膜法が挙げられる。なお、電子注入層37として金属酸化物含有層を用いる場合は、本発明に係る金属酸化物含有層の形成方法に従って、形成することができる。   Examples of the method for forming the electron injection layer 37 include a wet film formation method such as a coating method, or a dry film formation method such as a vacuum evaporation method. In addition, when using a metal oxide content layer as the electron injection layer 37, it can form according to the formation method of the metal oxide content layer concerning this invention.

<5.8.陰極(38)>
陰極38は、発光層35に電子を注入する役割を果たす。陰極38の材料は、特段の制限はなく、陽極32に使用される材料を用いることが可能であるが、効率よく電子注入を行うには、仕事関数の低い金属を用いることが好ましい。例えば、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀等の適当な金属又はそれらの合金が用いられる。合金は、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、アルミニウム−リチウム合金等の低仕事関数合金電極が挙げられる。
<5.8. Cathode (38)>
The cathode 38 serves to inject electrons into the light emitting layer 35. The material of the cathode 38 is not particularly limited, and the material used for the anode 32 can be used. However, for efficient electron injection, it is preferable to use a metal having a low work function. For example, a suitable metal such as tin, magnesium, indium, calcium, aluminum, silver, or an alloy thereof is used. Examples of the alloy include low work function alloy electrodes such as a magnesium-silver alloy, a magnesium-indium alloy, and an aluminum-lithium alloy.

さらに、陰極38と、電子輸送層36又は電子注入層37との界面に、フッ化リチウム(LiF)、フッ化マグネシウム(MgF2)、酸化リチウム(Li2O)、炭酸セシウム(Cs2CO3)、8-ヒドロキシキノリンのリチウム錯体等の極薄絶縁膜(膜厚0.1〜5nm)を挿入することも、素子の効率を向上させる有効な方法である(Appl.Phys.Lett. 1997,70,152.、IEEE Trans.Electron.Devices,1997,44,1245.、SID 04 Digest,2004,154.、特開平11−233262号公報)。 Furthermore, lithium fluoride (LiF), magnesium fluoride (MgF 2 ), lithium oxide (Li 2 O), cesium carbonate (Cs 2 CO 3 ) are provided at the interface between the cathode 38 and the electron transport layer 36 or the electron injection layer 37. ), Inserting an ultrathin insulating film (film thickness of 0.1 to 5 nm) such as a lithium complex of 8-hydroxyquinoline is also an effective method for improving the efficiency of the device (Appl. Phys. Lett. 1997, 70, 152., IEEE Trans. Electron. Devices, 1997, 44, 1245., SID 04 Digest, 2004, 154., JP 11-233262 A).

陰極38の膜厚は、通常は陽極32と同様である。低仕事関数金属からなる陰極38を保護する目的で、この上にさらに、仕事関数が高く大気に対して安定な金属層を積層することは、素子の安定性を増す。この目的のために、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金等の金属が用いられる。   The film thickness of the cathode 38 is usually the same as that of the anode 32. For the purpose of protecting the cathode 38 made of a low work function metal, further laminating a metal layer having a high work function and stable to the atmosphere on the cathode increases the stability of the device. For this purpose, metals such as aluminum, silver, copper, nickel, chromium, gold and platinum are used.

なお、図2は本発明の電界発光素子の一実施形態を示すものであって、本発明は何ら図示した構成に限定されるものではない。たとえば、図2とは逆の積層構造とすること、すなわち、基板31上に陰極38、電子注入層37、電子輸送層36、発光層35、正孔輸送層34、正孔注入層33、陽極32をこの順に積層することも可能である。   FIG. 2 shows an embodiment of the electroluminescent element of the present invention, and the present invention is not limited to the illustrated configuration. For example, a stacked structure opposite to that shown in FIG. 2 is adopted, that is, a cathode 38, an electron injection layer 37, an electron transport layer 36, a light emitting layer 35, a hole transport layer 34, a hole injection layer 33, an anode on the substrate 31. It is also possible to stack 32 in this order.

本発明の電界発光素子は、単一の素子、アレイ状に配置された構造からなる素子、陽極と陰極がX−Yマトリックス状に配置された構造の素子のいずれにおいても適用することができる。   The electroluminescent element of the present invention can be applied to any of a single element, an element having a structure arranged in an array, and an element having a structure in which an anode and a cathode are arranged in an XY matrix.

<6.光電変換素子>
本発明に係る光電変換素子は、基材上に、少なくとも一対の電極と、該一対の電極間に存在する活性層と、該活性層と該一対の電極の一方の電極との間にバッファ層とを有する。また、本発明に係る光電変換素子は、本発明に係る金属酸化物含有層を有することに特徴がある。
<6. Photoelectric conversion element>
The photoelectric conversion element according to the present invention includes, on a base material, at least a pair of electrodes, an active layer existing between the pair of electrodes, and a buffer layer between the active layer and one electrode of the pair of electrodes. And have. The photoelectric conversion element according to the present invention is characterized by having the metal oxide-containing layer according to the present invention.

図1に示すように、本発明に係る光電変換素子の一実施形態は、基材106上に、下部電極101と、下部バッファ層102と、活性層103と、上部バッファ層104と、上部電極105が順次形成された層構造を有する。本発明において、下部電極とは、基材106側に積層される電極を意味し、上部電極とは、基材106をボトムとした際に、下部電極よりも上部に積層される電極を意味する。なお、本発明において、下部電極101及び上部電極105を合わせて一対の電極と称す場合がある。また、下部バッファ層102及び上部バッファ層104は、必須の構成ではなく、任意で設ければよく、下部バッファ層102及び上部バッファ層104のうち一方のみを有していてもよい。また、光電変換素子は、上記以外の別の層を任意で有していてもよい。以下、光電変換素子の各構成部材について説明する。   As shown in FIG. 1, one embodiment of the photoelectric conversion element according to the present invention includes a lower electrode 101, a lower buffer layer 102, an active layer 103, an upper buffer layer 104, and an upper electrode on a substrate 106. 105 has a layered structure formed sequentially. In the present invention, the lower electrode means an electrode laminated on the substrate 106 side, and the upper electrode means an electrode laminated above the lower electrode when the substrate 106 is used as the bottom. . In the present invention, the lower electrode 101 and the upper electrode 105 may be collectively referred to as a pair of electrodes. In addition, the lower buffer layer 102 and the upper buffer layer 104 are not essential components, and may be provided arbitrarily, and may include only one of the lower buffer layer 102 and the upper buffer layer 104. Moreover, the photoelectric conversion element may optionally have another layer other than the above. Hereinafter, each component of the photoelectric conversion element will be described.

<6.1.基材(106)>
光電変換素子107は、通常は支持体となる基材106を有する。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。
<6.1. Substrate (106)>
The photoelectric conversion element 107 has a base material 106 that usually serves as a support. 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、サファイア又はチタニア等の無機材料、及び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、塩化ビニル又は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、ポリノルボルネン又は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;銀、銅、ステンレス、チタン又は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 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. Or polyolefin such as polyethylene; organic material (resin base material) such as cellulose, polyvinylidene chloride, aramid, polyphenylene sulfide, polyurethane, polycarbonate, polyarylate, polynorbornene or epoxy resin; paper material such as paper or synthetic paper; silver, Examples of the composite material include a metal foil such as copper, stainless steel, titanium, or aluminum whose surface is coated or laminated in order to provide insulation.

なお、これらの中でも、本発明に係る金属酸化物含有層を形成する方法は、フレキシブル基材に用いる際に特に効果的である。例えば、金属酸化物含有層を従来の方法で形成する場合、高温プロセスが必要になるために、ガラス転移温度の低い樹脂基材を使用することは極めて困難である。一方で、本発明は、低温プロセスで、金属酸化物含有層の製造が可能であるために、ガラス転移温度の低い樹脂基材にも適用することができる。また、上述の金属箔に絶縁性を付与した複合材料を基材として用いる場合も、その膜厚は非常に小さいために、従来のように、高温プロセスで金属酸化物含有層を製造すると、基材に歪みが発生してしまう。そのため、金属箔に絶縁性を付与した複合材料を基材として用いる場合も、本発明は極めて有効である。更に、本発明は、上記の通り、フレキシブル基材を使用することができるために、ロール・ツー・ロール方式による電子デバイスの製造が可能となり、生産性が向上する。   Among these, the method for forming a metal oxide-containing layer according to the present invention is particularly effective when used for a flexible substrate. For example, when a metal oxide-containing layer is formed by a conventional method, it is extremely difficult to use a resin base material having a low glass transition temperature because a high-temperature process is required. On the other hand, the present invention can be applied to a resin substrate having a low glass transition temperature because the metal oxide-containing layer can be produced by a low-temperature process. In addition, even when a composite material in which the above-described metal foil is provided with an insulating property is used as a base material, since the film thickness is very small, when a metal oxide-containing layer is manufactured by a high-temperature process as in the past, The material will be distorted. Therefore, the present invention is extremely effective even when a composite material in which an insulating property is imparted to a metal foil is used as a base material. Furthermore, since a flexible base material can be used for the present invention as described above, an electronic device can be manufactured by a roll-to-roll method, and productivity is improved.

ガラスとしてはソーダガラス、青板ガラス又は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。   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.

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。基材の膜厚が20mm以下であることは、コストが抑えられ、かつ質量が重くならないために好ましい。基材108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1cm以下、好ましくは0.5cm以下である。ガラス基材108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0.5cm以下であることは、質量が重くならないために好ましい。   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. It is preferable that the thickness of the substrate is 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 is 20 mm or less because the cost is suppressed and the mass does not become heavy. When the material of the substrate 108 is glass, the film thickness is usually 0.01 mm or more, preferably 0.1 mm or more, and is usually 1 cm or less, preferably 0.5 cm or less. It is preferable that the film thickness of the glass substrate 108 is 0.01 mm or more because the mechanical strength increases and it is difficult to break. Moreover, it is preferable that the film thickness of the glass substrate 106 is 0.5 cm or less because the mass does not increase.

<6.2.一対の電極(下部電極101及び上部電極105)>
一対の電極(101、106)は、光吸収により生じた正孔及び電子を捕集する機能を有する。したがって一対の電極には、正孔の捕集に適した電極(以下、アノードと記載する場合もある)と、電子の捕集に適した電極(以下、カソードと記載する場合もある)とを用いることが好ましい。一対の電極は、いずれか一方が透光性であればよく、両方が透光性であっても構わない。透光性があるとは、太陽光が40%以上透過することを指す。また、透明電極の太陽光線透過率は70%以上であることが、透明電極を透過させて活性層に光を到達させるために好ましい。光の透過率は、通常の分光光度計で測定できる。
<6.2. Pair of electrodes (lower electrode 101 and upper electrode 105)>
The pair of electrodes (101, 106) has a function of collecting holes and electrons generated by light absorption. Accordingly, the pair of electrodes includes an electrode suitable for collecting holes (hereinafter sometimes referred to as an anode) and an electrode suitable for collecting electrons (hereinafter sometimes referred to as a cathode). It is preferable to use it. Any one of the pair of electrodes may be translucent, and both may be translucent. Translucency means that sunlight passes through 40% or more. Further, the solar light transmittance of the transparent electrode is preferably 70% or more in order to allow light to reach the active layer through the transparent electrode. The light transmittance can be measured with a normal spectrophotometer.

アノードとは、一般には仕事関数がカソードよりも高い導電性材料で構成され、活性層で発生した正孔をスムーズに取り出す機能を有する電極である。   The anode is an electrode generally made of a conductive material having a work function higher than that of the cathode and having a function of smoothly extracting holes generated in the active layer.

アノードの材料を挙げると、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−ジルコニウム酸化物(IZO)、酸化チタン、酸化インジウム又は酸化亜鉛等の導電性金属酸化物;金、白金、銀、クロム又はコバルト等の金属あるいはその合金が挙げられる。これらの物質は高い仕事関数を有するため、好ましく、さらに、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PEDOT:PSSで代表されるような導電性高分子材料を積層することができるため、好ましい。このような導電性高分子を積層する場合には、この導電性高分子材料の仕事関数が高いことから、上記のような高い仕事関数の材料でなくとも、AlやMg等のカソードに適した金属も広く用いることが可能である。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PEDOT:PSSや、ポリピロール又はポリアニリン等にヨウ素等をドーピングした導電性高分子材料を、アノードの材料として使用することもできる。   Examples of anode materials include conductive metal oxides such as nickel oxide, tin oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium-zirconium oxide (IZO), titanium oxide, indium oxide, and zinc oxide; Examples thereof include metals such as gold, platinum, silver, chromium and cobalt, or alloys thereof. These substances are preferable because they have a high work function, and further, a conductive polymer material represented by PEDOT: PSS in which a polythiophene derivative is doped with polystyrene sulfonic acid can be stacked. When laminating such a conductive polymer, the work function of this conductive polymer material is high, so even if it is not a material with a high work function as described above, it is suitable for cathodes such as Al and Mg. Metals can also be widely used. PEDOT: PSS in which a polythiophene derivative is doped with polystyrene sulfonic acid, or a conductive polymer material in which polypyrrole, polyaniline, or the like is doped with iodine or the like can also be used as an anode material.

アノードが透明電極である場合には、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 is a transparent electrode, it is preferable to use a light-transmitting conductive metal oxide such as ITO, zinc oxide or tin oxide, and ITO is particularly preferable.

アノード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。アノードが透明電極である場合には、光透過率とシート抵抗とを両立できる膜厚を選ぶ必要がある。   The film thickness of the anode 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 thickness of the anode is 10 nm or more, the sheet resistance is suppressed, and when the thickness of the anode is 10 μm or less, light can be efficiently converted into electricity without decreasing the light transmittance. When the anode is a transparent electrode, it is necessary to select a film thickness that can achieve both light transmittance and sheet resistance.

アノードのシート抵抗は、特段の制限はないが、通常1Ω/□以上、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。   The sheet resistance of the anode is not particularly limited, but is usually 1Ω / □ or more, on the other hand, 1000Ω / □ or less, preferably 500Ω / □ or less, more preferably 100Ω / □ or less.

アノードの形成方法としては、蒸着法若しくはスパッタ法等の真空成膜方法、又はナノ粒子や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が挙げられる。   Examples of the anode forming method include a vacuum film forming method such as a vapor deposition method or a sputtering method, or a wet coating method in which an ink containing nanoparticles or a precursor is applied to form a film.

カソードは、一般には仕事関数が低い値を有する導電性材料で構成され、活性層103で発生した電子をスムーズに取り出す機能を有する電極である。カソードは、電子取り出し層と隣接する。   The cathode is generally an electrode made of a conductive material having a low work function, and having a function of smoothly extracting electrons generated in the active layer 103. The cathode is adjacent to the electron extraction layer.

カソードの材料を挙げると、例えば、白金、金、銀、銅、鉄、スズ、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム又はマグネシウム等の金属及びその合金;フッ化リチウムやフッ化セシウム等の無機塩;酸化ニッケル、酸化アルミニウム、酸化リチウム又は酸化セシウムのような金属酸化物等が挙げられる。これらの材料は低い仕事関数を有する材料であるため、好ましい。カソードについてもアノードと同様に、電子取り出し層としてチタニアのようなn型半導体で導電性を有するものを用いることにより、高い仕事関数を有する材料を用いることもできる。電極保護の観点から、カソードの材料として好ましくは、白金、金、銀、銅、鉄、スズ、アルミニウム、カルシウム若しくはインジウム等の金属、又は酸化インジウムスズ等のこれらの金属を用いた合金である。   Examples of cathode materials include platinum, gold, silver, copper, iron, tin, zinc, aluminum, indium, chromium, lithium, sodium, potassium, cesium, calcium, and magnesium, and alloys thereof; lithium fluoride And inorganic salts such as cesium fluoride and metal oxides such as nickel oxide, aluminum oxide, lithium oxide, and cesium oxide. These materials are preferable because they are materials having a low work function. Similarly to the anode, a material having a high work function can be used for the cathode by using an n-type semiconductor such as titania having conductivity as the electron extraction layer. From the viewpoint of electrode protection, the cathode material is preferably a metal such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, aluminum, calcium or indium, or an alloy using these metals such as indium tin oxide.

カソード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。カソードが透明電極である場合には、光透過率とシート抵抗を両立する膜厚を選ぶ必要がある。   The film thickness of the cathode 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 is 10 nm or more, the sheet resistance is suppressed, and when the film thickness of the cathode is 10 μm or less, light can be efficiently converted into electricity without decreasing the light transmittance. When the cathode is a transparent electrode, it is necessary to select a film thickness that achieves both light transmittance and sheet resistance.

カソードのシート抵抗は、特に制限は無いが、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。   The sheet resistance of the cathode 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.

カソードの形成方法としては、蒸着法若しくはスパッタ法等の真空成膜方法、又はナノ粒子や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 method for forming the cathode, there are a vacuum film formation method such as a vapor deposition method or a sputtering method, or a wet coating method in which an ink containing nanoparticles or a precursor is applied to form a film.

さらに、アノード及びカソードは、2層以上の積層構造を有していてもよい。また、アノード及びカソードに対して表面処理を行うことにより、特性(電気特性やぬれ特性等)を改良してもよい。   Furthermore, the anode and the cathode may have a laminated structure of two or more layers. In addition, characteristics (electric characteristics, wetting characteristics, etc.) may be improved by performing surface treatment on the anode and the cathode.

アノード及びカソードを積層した後に、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(この工程をアニーリング処理工程と称する場合がある)。アニーリング処理工程を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、例えば後述する電子取り出し層とカソード及び/又は電子取り出し層と活性層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、薄膜太陽電池素子の熱安定性や耐久性等が向上しうる。アニーリング処理工程の温度を300℃以下にすることは、活性層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。アニーリング処理工程においては、上記の温度範囲内で段階的な加熱を行ってもよい。   After laminating the anode and cathode, the photoelectric conversion element is usually heated in a temperature range of 50 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher, and usually 300 ° C. or lower, preferably 280 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower. Is preferable (this step may be referred to as an annealing treatment step). By performing the annealing treatment step at a temperature of 50 ° C. or more, an effect of improving the adhesion between the layers of the photoelectric conversion element, for example, the adhesion between the electron extraction layer and the cathode and / or the electron extraction layer and the active layer described later is obtained. Therefore, it is preferable. By improving the adhesion between the layers, the thermal stability and durability of the thin-film solar cell element can be improved. It is preferable to set the temperature of the annealing treatment step to 300 ° C. or lower because the possibility that the organic compound in the active layer is thermally decomposed is reduced. In the annealing treatment step, stepwise heating may be performed within the above temperature range.

加熱する時間としては、通常1分以上、好ましくは3分以上、一方、通常3時間以下、好ましくは1時間以下である。アニーリング処理工程は、太陽電池性能の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。また、アニーリング処理工程は、常圧下、かつ不活性ガス雰囲気中で実施することが好ましい。   The heating time is usually 1 minute or longer, preferably 3 minutes or longer, and usually 3 hours or shorter, preferably 1 hour or shorter. The annealing treatment step is preferably terminated when the open-circuit voltage, the short-circuit current, and the fill factor, which are parameters of the solar cell performance, reach a constant value. Further, the annealing treatment step is preferably performed under normal pressure and in an inert gas atmosphere.

加熱する方法としては、ホットプレート等の熱源に有機薄膜太陽電池素子を載せてもよいし、オーブン等の加熱雰囲気中に有機薄膜太陽電池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。   As a heating method, the organic thin film solar cell element may be placed on a heat source such as a hot plate, or the organic thin film solar cell element may be placed in a heating atmosphere such as an oven. The heating may be performed batchwise or continuously.

<6.3.下部バッファ層102、上部バッファ層104>
上述の通り、本実施形態に係る光電変換素子は、下部電極101と活性層103との間に下部バッファ層102と、上部電極105と活性層103との間に上部バッファ層104と、を有する。下部バッファ層102及び上部バッファ層104は、それぞれ、活性層103からカソードへの電子取り出し効率又は活性層103からアノードへの正孔取り出し効率を向上させる機能を有する。なお、活性層103からカソードへの電子取り出し効率を向上させる機能を有するバッファ層を電子取り出し層、活性層103からカソードへの電子取り出し効率を向上させる機能を有するバッファ層を正孔取り出し層という。なお、上述の通り、下部バッファ層102及び上部バッファ層104は、必須の構成部材ではなく、有機薄膜太陽電池素子4は、下部バッファ層102及び上部バッファ層104を有していなくてもよい。また、どちらか一方の層のみを有していてもよい。
<6.3. Lower buffer layer 102, upper buffer layer 104>
As described above, the photoelectric conversion element according to this embodiment includes the lower buffer layer 102 between the lower electrode 101 and the active layer 103, and the upper buffer layer 104 between the upper electrode 105 and the active layer 103. . The lower buffer layer 102 and the upper buffer layer 104 each have a function of improving the electron extraction efficiency from the active layer 103 to the cathode or the hole extraction efficiency from the active layer 103 to the anode. Note that a buffer layer having a function of improving the electron extraction efficiency from the active layer 103 to the cathode is referred to as an electron extraction layer, and a buffer layer having a function of improving the electron extraction efficiency from the active layer 103 to the cathode is referred to as a hole extraction layer. As described above, the lower buffer layer 102 and the upper buffer layer 104 are not essential components, and the organic thin film solar cell element 4 may not include the lower buffer layer 102 and the upper buffer layer 104. Moreover, you may have only any one layer.

下部バッファ層102及び上部バッファ層104は、どちらが電子取り出し層でも、正孔取り出し層でもよいが、下部電極101がカソードで、上部電極105がアノードの場合、下部バッファ層102は電子取り出し層であり、上部バッファ層104は正孔取り出し層である。一方、下部電極101がアノードで、上部電極105がカソードの場合、下部バッファ層102は正孔取り出し層であり、上部バッファ層104は電子取り出し層である。   Either the lower buffer layer 102 or the upper buffer layer 104 may be an electron extraction layer or a hole extraction layer, but when the lower electrode 101 is a cathode and the upper electrode 105 is an anode, the lower buffer layer 102 is an electron extraction layer. The upper buffer layer 104 is a hole extraction layer. On the other hand, when the lower electrode 101 is an anode and the upper electrode 105 is a cathode, the lower buffer layer 102 is a hole extraction layer and the upper buffer layer 104 is an electron extraction layer.

<6.3.1.電子取り出し層>
電子取り出し層、特に限定は無く、活性層からカソードへ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限定されない。具体的には、無機化合物又は有機化合物が挙げられる。無機化合物の材料としては、リチウム、ナトリウム、カリウム又はセシウム等のアルカリ金属の塩;酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、又は酸化インジウム等のn型半導体特性金属酸化物が挙げられる。n型半導体特性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が良く、特に好ましくは、酸化亜鉛又は酸化チタンである。有機化合物の材料としては、具体的には、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族元素と二重結合を有するホスフィン化合物が挙げられる。
<6.3.1. Electron extraction layer>
The electron extraction layer is not particularly limited and is not particularly limited as long as it is a material capable of improving the efficiency of extracting electrons from the active layer to the cathode. Specifically, an inorganic compound or an organic compound is mentioned. Examples of the inorganic compound material include alkali metal salts such as lithium, sodium, potassium, and cesium; and n-type semiconductor characteristic metal oxides such as zinc oxide, titanium oxide, aluminum oxide, and indium oxide. As the n-type semiconductor characteristic metal oxide, zinc oxide, titanium oxide or indium oxide is preferable, and zinc oxide or titanium oxide is particularly preferable. Specific examples of the organic compound material include bathocuproin (BCP), bathophenanthrene (Bphen), (8-hydroxyquinolinato) aluminum (Alq3), boron compound, oxadiazole compound, benzimidazole compound, and naphthalenetetracarboxylic acid. Examples include acid anhydrides (NTCDA), perylene tetracarboxylic acid anhydrides (PTCDA), and phosphine compounds having a double bond with a Group 16 element of the periodic table such as phosphine oxide compounds or phosphine sulfide compounds.

なお、金属酸化物を電子取り出し層として用いる場合、本発明に係る金属酸化物含有層を電子取り出し層として用いることができる。電子取り出し層が複数の層で構成される場合は、少なくとも1つの層が、本発明に係る金属酸化物含有層であればよい。   In addition, when using a metal oxide as an electron extraction layer, the metal oxide content layer based on this invention can be used as an electron extraction layer. When the electron extraction layer is composed of a plurality of layers, at least one layer may be a metal oxide-containing layer according to the present invention.

本発明に係る金属酸化物含有層は、適度に硬く、膜均一性に優れている点や、本発明に係る光電変換素子の光電変換効率を向上させうる点で、電子取り出し層として好ましく用いられる。不飽和カルボン酸金属塩を含有するインクを用いた塗布法により、均一に成膜できることや、生成した膜が、高い硬度と高い特性を有する金属酸化物が主成分になることにより、良好な電荷(特に電子)輸送機能を発揮できると考えられる。   The metal oxide-containing layer according to the present invention is preferably used as an electron extraction layer in that it is reasonably hard and excellent in film uniformity and can improve the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion element according to the present invention. . The coating method using an ink containing an unsaturated carboxylic acid metal salt enables uniform film formation, and the resulting film is made of a metal oxide having high hardness and high characteristics as a main component, resulting in good charge. It is thought that (especially electron) transport function can be exhibited.

電子取り出し層の形成方法としては、形成方法に制限はない。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の乾式成膜法により形成することができる。また、例えば、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成膜法により形成することができる。なかでも、本発明に係る金属酸化物含有層を電子取り出し層として形成する場合には、上述の組成物を用いる湿式成膜法が用いられる。本発明に係る不飽和カルボン酸金属塩を含有するインクを基材上に塗布成膜し、その後に熱処理することにより、電子取り出し層を形成することができる。   There is no restriction | limiting in the formation method as a formation method of an electron taking-out layer. For example, when a material having sublimation property is used, it can be formed by a dry film forming method such as a vacuum evaporation method. For example, when a material soluble in a solvent is used, the film can be formed by a wet film formation method such as a spin coating method or an ink jet method. Especially, when forming the metal oxide content layer concerning the present invention as an electron taking-out layer, the wet film-forming method using the above-mentioned composition is used. An electron extraction layer can be formed by coating an ink containing an unsaturated carboxylic acid metal salt according to the present invention on a substrate, followed by heat treatment.

インクの塗布方法としては、任意の方法を用いることができる。例えば、スピンコート法、グラビアコート法、キスコート法、ロールブラッシュ法、スプレーコート法、エアナイフコート法、ワイヤーバーバーコート法、パイプドクター法、含浸・コート法、又はカーテンコート法が挙げられる。また、塗布法として1種の方法のみを用いてもよいし、2種以上の方法を組み合わせて用いることもできる。   As an ink application method, any method can be used. Examples thereof include spin coating, gravure coating, kiss coating, roll brushing, spray coating, air knife coating, wire barber coating, pipe doctor method, impregnation / coating method, and curtain coating method. Moreover, only 1 type of method may be used as a coating method, and it can also be used in combination of 2 or more types.

電子取り出し層の全体の膜厚は特に限定はないが、通常0.5nm以上、好ましくは1nm以上、より好ましくは5nm以上、特に好ましくは10nm以上である。一方、通常1μm以下、好ましくは700nm以下、より好ましくは400nm以下、特に好ましくは200nm以下である。電子取り出し層の膜厚が上記の範囲内にあることで、均一な塗布が容易となり、電子取り出し機能もよく発揮されうる。   The total film thickness of the electron extraction layer is not particularly limited, but is usually 0.5 nm or more, preferably 1 nm or more, more preferably 5 nm or more, and particularly preferably 10 nm or more. On the other hand, it is usually 1 μm or less, preferably 700 nm or less, more preferably 400 nm or less, and particularly preferably 200 nm or less. When the film thickness of the electron extraction layer is within the above range, uniform application is facilitated and the electron extraction function can be exhibited well.

<6.3.2.正孔取り出し層>
正孔取り出し層の材料に特に限定は無く、活性層からアノード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限定されない。具体的には、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又はポリアニリン等に、スルホン酸及びヨウ素のうち少なくとも一方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に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、後述のp型半導体化合物、酸化銅、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化モリブデン、又は酸化バナジウム又は酸化タングステン等の金属酸化物が挙げられる。正孔取り出し層は、本発明に係る金属酸化物含有層であってもよい。
<6.3.2. Hole extraction layer>
There is no particular limitation on the material of the hole extraction layer, and any material can be used as long as it can improve the efficiency of extracting holes from the active layer to the anode. Specifically, polythiophene, polypyrrole, polyacetylene, triphenylenediamine, polyaniline or the like is doped with a conductive polymer doped with at least one of sulfonic acid and iodine, polythiophene derivatives having a sulfonyl group as a substituent, and conductive properties such as arylamine. And organic oxides, Nafion, p-type semiconductor compounds described later, copper oxide, nickel oxide, manganese oxide, molybdenum oxide, or metal oxide such as vanadium oxide or tungsten oxide. The hole extraction layer may be a metal oxide-containing layer according to the present invention.

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(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。また、金、インジウム、銀又はパラジウム等の金属等の薄膜も使用することができる。金属等の薄膜は、単独で形成してもよいし、上記の有機材料と組み合わせて用いることもできる。   Among them, a conductive polymer doped with sulfonic acid is preferable, and (3,4-ethylenedioxythiophene) poly (styrenesulfonic acid) (PEDOT: PSS) in which a polythiophene derivative is doped with polystyrene sulfonic acid is more preferable. It is. A thin film of metal such as gold, indium, silver or palladium can also be used. A thin film of metal or the like may be formed alone or in combination with the above organic material.

正孔取り出し層の全体の膜厚は特に限定はないが、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。正孔取り出し層の膜厚が0.5nm以上であることでバッファ材料としての機能を果たすことになり、正孔取り出し層の膜厚が400nm以下であることで、正孔が取り出し易くなり、光電変換効率が向上しうる。   The total film thickness of the hole extraction layer is not particularly limited, but is usually 0.5 nm or more. On the other hand, it is usually 400 nm or less, preferably 200 nm or less. When the film thickness of the hole extraction layer is 0.5 nm or more, it functions as a buffer material. When the film thickness of the hole extraction layer is 400 nm or less, holes are easily extracted, Conversion efficiency can be improved.

正孔取り出し層の形成方法に制限はない。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の乾式成膜法により形成することができる。また、例えば、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成膜法により形成することができる。正孔取り出し層に半導体材料を用いる場合は、後述の有機活性層の低分子有機半導体化合物と同様に、前駆体を用いて層を形成した後に前駆体を半導体化合物に変換してもよい。   There is no restriction | limiting in the formation method of a positive hole taking-out layer. For example, when a material having sublimation property is used, it can be formed by a dry film forming method such as a vacuum evaporation method. For example, when a material soluble in a solvent is used, the film can be formed by a wet film formation method such as a spin coating method or an ink jet method. When a semiconductor material is used for the hole extraction layer, the precursor may be converted into a semiconductor compound after forming the layer using the precursor, similarly to the low-molecular organic semiconductor compound of the organic active layer described later.

なかでも、正孔取り出し層の材料として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CLEVIOS(登録商標)シリーズや、アグファ社製のORGACON(登録商標)シリーズが挙げられる。   Especially, when using PEDOT: PSS as a material of a hole taking-out layer, it is preferable to form a hole taking-out layer by the method of apply | coating a dispersion liquid. Examples of the dispersion of PEDOT: PSS include CLEVIOS (registered trademark) series manufactured by Heraeus and ORGACON (registered trademark) series manufactured by Agfa.

塗布法により正孔取り出し層を形成する場合は、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のうち少なくとも一方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、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が好ましい。なお、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 is formed by a coating method, a surfactant may be further contained in the coating solution. By using the surfactant, generation of at least one of dents due to adhesion of minute bubbles or foreign matters and uneven coating in the drying process is suppressed. Known surfactants (cationic surfactants, anionic surfactants, nonionic surfactants) can be used as the surfactant. Of these, silicon-based surfactants, acetylenic diol-based surfactants, and fluorine-based surfactants are preferable. In addition, as surfactant, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.

<6.4.活性層(103)>
活性層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む。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、発生した電気が電極101,105から取り出される。
<6.4. Active layer (103)>
The active layer refers to a layer in which photoelectric conversion is performed, and usually includes 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, 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 electrodes 101 and 105.

活性層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、簡易な塗布プロセスにより形成しうる層であることが好ましく、本発明に係る金属酸化物含有層を用いてもよい。   As the material for the active layer, either an inorganic compound or an organic compound may be used, but a layer that can be formed by a simple coating process is preferable, and the metal oxide-containing layer according to the present invention may be used. .

活性層の層構成としては、p型半導体化合物層とn型半導体化合物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を有するバルクヘテロ接合型、p型半導体化合物層と、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)と、n型半導体化合物層とが積層されたもの等が挙げられる。なかでも、p型半導体化合物とn型半導体化合物が混合した層を有するバルクヘテロ接合型が好ましい。   As the layer structure of the active layer, a thin film stacked type in which a p-type semiconductor compound layer and an n-type semiconductor compound layer are stacked, a bulk heterojunction type having a layer in which a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound are mixed, and p-type Examples include a semiconductor compound layer, a layer (i layer) in which a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound are mixed, and an n-type semiconductor compound layer. Among these, a bulk heterojunction type having a layer in which a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound are mixed is preferable.

活性層の膜厚は特に限定されないが、通常10nm以上、好ましくは50nm以上であり、一方通常1μm以下、好ましくは500nm以下、より好ましくは200nm以下である。活性層103の膜厚が10nm以上であることは、膜の均一性が保たれ、短絡を起こしにくくなるため、好ましい。また、活性層103の厚さが1μm以下であることは、内部抵抗が小さくなる点、及び電極(カソード−アノード)間が離れすぎず電荷の拡散が良好となる点で、好ましい。   The thickness of the active layer is not particularly limited, but is usually 10 nm or more, preferably 50 nm or more, and is usually 1 μm or less, preferably 500 nm or less, more preferably 200 nm or less. It is preferable that the thickness of the active layer 103 is 10 nm or more because the uniformity of the film is maintained and a short circuit is less likely to occur. In addition, it is preferable that the thickness of the active layer 103 is 1 μm or less from the viewpoint that the internal resistance is small and that the diffusion of charges is good without the electrodes (cathode-anode) being separated too much.

活性層の作成方法としては、特段に制限はないが、塗布法が好ましい。塗布法としては、任意の方法を用いることができるが、例えば、スピンコート法、リバースロールコート法、グラビアコート法、キスコート法、ロールブラッシュ法、スプレーコート法、エアナイフコート法、ワイヤーバーバーコート法、パイプドクター法、含浸・コート法、又はカーテンコート法が挙げられる。   A method for forming the active layer is not particularly limited, but a coating method is preferable. As the coating method, any method can be used, for example, spin coating method, reverse roll coating method, gravure coating method, kiss coating method, roll brush method, spray coating method, air knife coating method, wire barber coating method, Examples include the pipe doctor method, the impregnation / coating method, and the curtain coating method.

例えば、p型半導体化合物層及びn型半導体化合物層は、p型半導体化合物又はn型半導体化合物を含む塗布液を塗布することにより作製しうる。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は、p型半導体化合物及びn型半導体化合物を含む塗布液を塗布することにより作製しうる。後述するように、半導体化合物前駆体を含む塗布液を塗布した後で、半導体化合物前駆体を半導体化合物へと変換してもよい。   For example, the p-type semiconductor compound layer and the n-type semiconductor compound layer can be produced by applying a coating liquid containing a p-type semiconductor compound or an n-type semiconductor compound. Moreover, the layer in which the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound are mixed can be prepared by applying a coating solution containing the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound. As will be described later, the semiconductor compound precursor may be converted into a semiconductor compound after the coating liquid containing the semiconductor compound precursor is applied.

なお、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(電子又は正孔)がどれだけ速く(又は多く)移動されうるかを示す指標となるものである。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通常1.0x10-6cm2/V・s以上、好ましくは1.0x10-5cm2/V・s以上、より好ましくは5.0x10-5cm2/V・s以上、さらに好ましくは1.0x10-4cm2/V・s以上であることが望ましい。なお、キャリア移動度は、例えば電界効果トランジスタのIV特性の測定、又はタイムオブフライト法等により測定できる。また、本発明に係る半導体層の特性としては、室温におけるキャリア移動度が1.0x10-6cm2/V・s以上、好ましくは1.0x10-5cm2/V・s以上、より好ましくは5.0x10-5cm2/V・s以上、さらに好ましくは1.0x10-4cm2/V・s以上であることが望ましい。 In this specification, “semiconductor” is defined by the magnitude of carrier mobility in a solid state. As is well known, the carrier mobility is an index indicating how fast (or many) charges (electrons or holes) can be transferred. Specifically, the “semiconductor” in this specification has a carrier mobility at room temperature of usually 1.0 × 10 −6 cm 2 / V · s or more, preferably 1.0 × 10 −5 cm 2 / V · s or more. Preferably it is 5.0 × 10 −5 cm 2 / V · s or more, more preferably 1.0 × 10 −4 cm 2 / V · s or more. The carrier mobility can be measured, for example, by measuring the IV characteristics of the field effect transistor or the time-of-flight method. In addition, as a characteristic of the semiconductor layer according to the present invention, carrier mobility at room temperature is 1.0 × 10 −6 cm 2 / V · s or more, preferably 1.0 × 10 −5 cm 2 / V · s or more, more preferably It is desirable to be 5.0 × 10 −5 cm 2 / V · s or more, more preferably 1.0 × 10 −4 cm 2 / V · s or more.

<6.4.1.p型半導体化合物>
活性層が含むp型半導体化合物としては、特に限定はないが、低分子有機半導体化合物、高分子有機半導体化合物、無機半導体化合物、及び有機無機複合半導体化合物が挙げられる。
<6.4.1. p-type semiconductor compound>
The p-type semiconductor compound included in the active layer is not particularly limited, and examples thereof include a low molecular organic semiconductor compound, a high molecular organic semiconductor compound, an inorganic semiconductor compound, and an organic-inorganic composite semiconductor compound.

<6.4.1.1.低分子有機半導体化合物>
低分子有機半導体化合物の分子量は、上限、下限ともに特に制限されないが、通常5000以下、好ましくは2000以下であり、一方、通常100以上、好ましくは200以上である。
<6.4.1.1. Low molecular organic semiconductor compound>
The molecular weight of the low-molecular organic semiconductor compound is not particularly limited both at the upper limit and the lower limit, but is usually 5000 or less, preferably 2000 or less, and is usually 100 or more, preferably 200 or more.

また、低分子有機半導体化合物は結晶性を有することが好ましい。結晶性を有するp型半導体化合物は分子間相互作用が強く、活性層においてp型半導体化合物とn型半導体化合物との界面で生成した正孔(ホール)を効率よくアノードへ輸送しうる。本明細書において結晶性とは、分子間相互作用等によって配向の揃った3次元周期配列をとる、化合物の性質である。結晶性の測定方法としては、X線回折法(XRD)又は電界効果トランジスタ(FET)による移動度測定法等が挙げられる。特に電界効果トランジスタによる移動度測定において、正孔移動度は、通常1.0×10-6cm2/Vs以上であり、1.0×10-5cm2/Vs以上が好ましく、5.0×10-5cm2/Vs以上がより好ましく、1.0×10-4cm2/Vs以上がさらに好ましい。一方、通常1.0×104cm2/Vs以下であり、1.0×103cm2/Vs以下が好ましく、5.0×102cm2/Vs以下がより好ましい。正孔移動度が1.0×10-6cm2/Vs以上であることは、光電変換素子の正孔拡散速度向上、短絡電流向上、変換効率向上等の効果が得られうる点で好ましい。電界効果トランジスタによる移動度測定方法は、公知文献(特開2011−61095号公報)に記載の方法により実施することができる。 Further, the low molecular organic semiconductor compound preferably has crystallinity. A p-type semiconductor compound having crystallinity has a strong intermolecular interaction, and holes generated at the interface between the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound in the active layer can be efficiently transported to the anode. In the present specification, crystallinity is a property of a compound that takes a three-dimensional periodic arrangement with uniform orientation due to intermolecular interaction or the like. Examples of the crystallinity measurement method include an X-ray diffraction method (XRD) or a mobility measurement method using a field effect transistor (FET). In particular, in the mobility measurement using a field effect transistor, the hole mobility is usually 1.0 × 10 −6 cm 2 / Vs or more, preferably 1.0 × 10 −5 cm 2 / Vs or more, 5.0 More preferably × 10 −5 cm 2 / Vs or more, and even more preferably 1.0 × 10 −4 cm 2 / Vs or more. On the other hand, it is usually 1.0 × 10 4 cm 2 / Vs or less, preferably 1.0 × 10 3 cm 2 / Vs or less, and more preferably 5.0 × 10 2 cm 2 / Vs or less. It is preferable that the hole mobility is 1.0 × 10 −6 cm 2 / Vs or more from the viewpoint that effects such as improvement of the hole diffusion rate, improvement of short circuit current, and improvement of conversion efficiency of the photoelectric conversion element can be obtained. A mobility measuring method using a field effect transistor can be performed by a method described in a publicly known document (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-61095).

低分子有機半導体化合物としては、p型半導体材料として働きうるのであれば特段の制限はないが、具体的には、ナフタセン、ペンタセン又はピレン等の縮合芳香族炭化水素;α−セキシチオフェン等のチオフェン環を4個以上含むオリゴチオフェン類;チオフェン環、ベンゼン環、フルオレン環、ナフタレン環、アントラセン環、チアゾール環、チアジアゾール環及びベンゾチアゾール環のうち少なくとも一つ以上を含み、かつ合計4個以上連結したもの;フタロシアニン化合物及びその金属錯体、又はテトラベンゾポルフィリン等のポルフィリン化合物及びその金属錯体、等の大環状化合物が挙げられる。好ましくは、フタロシアニン化合物及びその金属錯体又はポルフィリン化合物及びその金属錯体である。   The low-molecular organic semiconductor compound is not particularly limited as long as it can function as a p-type semiconductor material. Specifically, condensed aromatic hydrocarbons such as naphthacene, pentacene, or pyrene; α-sexithiophene, etc. Oligothiophenes containing 4 or more thiophene rings; including at least one of thiophene ring, benzene ring, fluorene ring, naphthalene ring, anthracene ring, thiazole ring, thiadiazole ring and benzothiazole ring, and a total of 4 or more linked And a macrocyclic compound such as a phthalocyanine compound and a metal complex thereof, or a porphyrin compound such as tetrabenzoporphyrin and a metal complex thereof. Preferably, they are a phthalocyanine compound and its metal complex, or a porphyrin compound and its metal complex.

ポルフィリン化合物及びその金属錯体(下記式中のZ1がCH)、及びフタロシアニン化合物及びその金属錯体(下記式中のZ1がN)としては、例えば、以下のような構造の化合物が挙げられる。 Examples of the porphyrin compound and its metal complex (Z 1 in the following formula is CH), and the phthalocyanine compound and its metal complex (Z 1 in the following formula is N) include compounds having the following structures.

Figure 2016003302
Figure 2016003302

Figure 2016003302
Figure 2016003302

ここで、Metは金属あるいは2個の水素原子を表し、金属としては、Cu、Zn、Pb、Mg、Pd、Ag、Co又はNi等の2価の金属のほか、軸配位子を有する3価以上の金属、例えば、TiO、VO、SnCl2、AlCl、InCl又はSi(OH)2も挙げられる。 Here, Met represents a metal or two hydrogen atoms. The metal includes a divalent metal such as Cu, Zn, Pb, Mg, Pd, Ag, Co, or Ni, and an axial ligand 3 valence or more metals, for example, TiO, VO, SnCl 2, AlCl, InCl , or Si (OH) 2 may also be mentioned.

図中のZ1はCH又はNである。 Z 1 in the figure is CH or N.

図中のR11〜R14はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1以上24以下のアルキル基である。炭素数1以上24以下のアルキル基とは、炭素数1以上24以下の飽和若しくは不飽和の鎖状炭化水素基又は炭素数3以上24以下の飽和若しくは不飽和の環式炭化水素である。その中でも好ましくは炭素数1以上12以下の飽和若しくは不飽和の鎖状炭化水素基又は炭素数3以上12以下の飽和若しくは不飽和の環式炭化水素である。 R 11 to R 14 in the figure are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms. The alkyl group having 1 to 24 carbon atoms is a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms or a saturated or unsaturated cyclic hydrocarbon group having 3 to 24 carbon atoms. Among these, a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms or a saturated or unsaturated cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms is preferable.

フタロシアニン化合物及びその金属錯体の中でも、好ましくは、29H,31H−フタロシアニン、銅フタロシアニン錯体、亜鉛フタロシアニン錯体、チタンフタロシアニンオキシド錯体、マグネシウムフタロシアニン錯体、鉛フタロシアニン錯体又は銅4,4’,4’’,4’’’−テトラアザ−29H,31H−フタロシアニン錯体であり、より好ましくは、29H,31H−フタロシアニン又は銅フタロシアニン錯体である。上記のうち一種の化合物を用いてもよいし、複数種の化合物の混合物を用いてもよい。   Among the phthalocyanine compounds and metal complexes thereof, 29H, 31H-phthalocyanine, copper phthalocyanine complex, zinc phthalocyanine complex, titanium phthalocyanine oxide complex, magnesium phthalocyanine complex, lead phthalocyanine complex or copper 4,4 ′, 4 ″, 4 '' '-Tetraaza-29H, 31H-phthalocyanine complex, more preferably 29H, 31H-phthalocyanine or copper phthalocyanine complex. One of the above compounds may be used, or a mixture of a plurality of compounds may be used.

ポルフィリン化合物及びその金属錯体の中でも、好ましくは、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィン、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィンコバルト(II)、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィン銅(II)、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィン亜鉛(II)、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィンニッケル(II)、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィンバナジウム(IV)オキシド、5,10,15,20−テトラ(4−ピリジル)−21H,23H−ポルフィン、29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィン、29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィンコバルト(II)、29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィン銅(II)、29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィン亜鉛(II)、29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィンニッケル(II)又は29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィンバナジウム(IV)オキシドであり、好ましくは、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィン又は29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィンである。上記のうち一種の化合物を用いてもよいし、複数種の化合物の混合物を用いてもよい。   Among the porphyrin compounds and metal complexes thereof, 5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine, 5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine cobalt (II), 5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine copper (II), 5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine zinc (II), 5,10,15,20- Tetraphenyl-21H, 23H-porphine nickel (II), 5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine vanadium (IV) oxide, 5,10,15,20-tetra (4-pyridyl)- 21H, 23H-porphine, 29H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine, 2 H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine cobalt (II), 29H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine copper (II), 29H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine zinc (II), 29H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine nickel (II) or 29H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine vanadium (IV) oxide And preferably 5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine or 29H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine. One of the above compounds may be used, or a mixture of a plurality of compounds may be used.

低分子有機半導体化合物の成膜方法としては、真空蒸着法及び塗布法が挙げられる。塗布成膜できるというプロセス上の利点からは後者が好ましい。塗布法を用いる場合、低分子有機半導体化合物前駆体を塗布後に低分子有機半導体化合物に変換する方法がある。塗布成膜がより容易である点で、半導体化合物前駆体を用いる方法がより好ましい。   Examples of the method for forming a low molecular organic semiconductor compound include a vacuum deposition method and a coating method. The latter is preferred because of the process advantage that coating can be formed. When the coating method is used, there is a method of converting a low molecular organic semiconductor compound precursor into a low molecular organic semiconductor compound after coating. A method using a semiconductor compound precursor is more preferable in that coating film formation is easier.

(低分子有機半導体化合物前駆体)
低分子有機半導体化合物前駆体とは、例えば加熱や光照射等の外的刺激を与えることにより、その化学構造が変化し、低分子有機半導体化合物に変換される化合物である。低分子有機半導体化合物前駆体は成膜性に優れることが好ましい。特に、塗布法を適用できるようにするためには、前駆体自体が液状で塗布可能であるか又は前駆体が何らかの溶媒に対して溶解性が高く溶液として塗布可能であることが好ましい。このため、低分子有機半導体化合物前駆体の溶媒に対する溶解性は、通常0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1質量%以上である。一方、上限に特段の制限はないが、通常50質量%以下、好ましくは40質量%以下である。
(Low molecular organic semiconductor compound precursor)
A low molecular organic semiconductor compound precursor is a compound that changes its chemical structure and is converted into a low molecular organic semiconductor compound by applying an external stimulus such as heating or light irradiation. The low molecular organic semiconductor compound precursor is preferably excellent in film formability. In particular, in order to be able to apply the coating method, it is preferable that the precursor itself can be applied in a liquid state, or the precursor is highly soluble in some solvent and can be applied as a solution. For this reason, the solubility with respect to the solvent of a low molecular organic-semiconductor compound precursor is 0.1 mass% or more normally, Preferably it is 0.5 mass% or more, More preferably, it is 1 mass% or more. On the other hand, the upper limit is not particularly limited, but is usually 50% by mass or less, preferably 40% by mass or less.

溶媒の種類としては、半導体前駆体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、ノナン又はデカン等の脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン、シクロヘキシルベンゼン、クロロベンゼン又は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、エタノール又は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、シクロペンタノン又はシクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル又は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、トリクロロエタン又は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又はジオキサン等のエーテル類;ジメチルホルムアミド又はジメチルアセトアミド等のアミド類等が挙げられる。なかでも好ましくは、トルエン、キシレン、シクロヘキシルベンゼン、クロロベンゼン又は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、シクロペンタノン又は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、トリクロロエタン又は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又はジオキサン等のエーテル類である。より好ましくは、トルエン、キシレン又はシクロヘキシルベンゼン等の非ハロゲン芳香族炭化水素類;シクロペンタノン又はシクロヘキサノン等の非ハロゲン系ケトン類;テトラヒドロフラン又は1,4−ジオキサン等の非ハロゲン系脂肪族エーテル類である。特に好ましくは、トルエン、キシレン又はシクロヘキシルベンゼン等の非ハロゲン芳香族炭化水素類である。なお、1種の溶媒を単独で用いてもよく、2種以上の溶媒を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   The type of the solvent is not particularly limited as long as it can uniformly dissolve or disperse the semiconductor precursor compound. For example, aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, isooctane, nonane or decane; toluene, xylene , Aromatic hydrocarbons such as cyclohexylbenzene, chlorobenzene or orthodichlorobenzene; lower alcohols such as methanol, ethanol or propanol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone or cyclohexanone; ethyl acetate, butyl acetate or methyl lactate Esters such as: Chloroform, methylene chloride, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, and other halogen hydrocarbons; Ethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, and other ethers; Dimethyl Formamide or amides such as dimethylacetamide and the like. Of these, aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, cyclohexylbenzene, chlorobenzene, or orthodichlorobenzene; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, or cyclohexanone; chloroform, methylene chloride, dichloroethane, trichloroethane, or trichloroethylene Halogen hydrocarbons; ethers such as ethyl ether, tetrahydrofuran or dioxane. More preferably, non-halogen aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene or cyclohexylbenzene; non-halogen ketones such as cyclopentanone or cyclohexanone; non-halogen aliphatic ethers such as tetrahydrofuran or 1,4-dioxane is there. Particularly preferred are non-halogen aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene or cyclohexylbenzene. In addition, 1 type of solvent may be used independently and 2 or more types of solvents may be used together by arbitrary combinations and a ratio.

さらに、低分子有機半導体化合物前駆体は、容易に半導体化合物に変換できることが好ましい。後述する低分子有機半導体化合物前駆体から半導体化合物への変換工程において、どのような外的刺激を半導体前駆体に与えるかは任意であるが、通常は、熱処理又は光処理等を行う。好ましくは、熱処理である。この場合には、低分子有機半導体化合物前駆体が、骨格の一部として、逆ディールス・アルダー反応によって脱離可能な、所定の溶媒に対する親溶媒性の基を有することが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the low molecular organic semiconductor compound precursor can be easily converted into a semiconductor compound. In the step of converting a low molecular organic semiconductor compound precursor to a semiconductor compound, which will be described later, what kind of external stimulus is given to the semiconductor precursor is arbitrary, but usually heat treatment or light treatment is performed. Preferably, it is heat treatment. In this case, the low-molecular organic semiconductor compound precursor preferably has a solvophilic group with respect to a predetermined solvent, which can be eliminated by a reverse Diels-Alder reaction as a part of the skeleton.

また、低分子有機半導体化合物前駆体は、変換工程を経て、高い収率で半導体化合物に変換されることが好ましい。この際、低分子有機半導体化合物前駆体から変換して得られる半導体化合物の収率は光電変換素子の特性を損なわない限り任意であるが、低分子有機半導体化合物前駆体から得られる低分子有機半導体化合物の収率は、通常90モル%以上、好ましくは95モル%以上、より好ましくは99モル%以上である。   Moreover, it is preferable that a low molecular organic-semiconductor compound precursor is converted into a semiconductor compound with a high yield through a conversion process. At this time, the yield of the semiconductor compound obtained by conversion from the low molecular organic semiconductor compound precursor is arbitrary as long as the characteristics of the photoelectric conversion element are not impaired, but the low molecular organic semiconductor obtained from the low molecular organic semiconductor compound precursor The yield of the compound is usually 90 mol% or more, preferably 95 mol% or more, more preferably 99 mol% or more.

低分子有機半導体化合物前駆体は上記の特徴を有するものであれば特に制限はないが、具体的には特開2007−324587号公報に記載の化合物等が用いられうる。なかでも好ましい例としては、下式で表される化合物が挙げられる。   The low molecular organic semiconductor compound precursor is not particularly limited as long as it has the above characteristics, and specifically, compounds described in JP-A-2007-324587 can be used. Particularly preferred examples include compounds represented by the following formula.

Figure 2016003302
Figure 2016003302

上式において、D1及びD2の少なくとも一方はπ共役した2価の芳香族環を形成する基を表し、Z2−Z3は熱又は光により脱離可能な基であって、Z2−Z3が脱離して得られるπ共役化合物が低分子有機半導体化合物となるものを表す。また、D1及びD2のうちπ共役した2価の芳香族環を形成する基でないものは、置換又は無置換のエテニレン基を表す。 In the above formula, at least one of D 1 and D 2 represents a group that forms a π-conjugated divalent aromatic ring, Z 2 -Z 3 is a group that can be removed by heat or light, and Z 2 A π-conjugated compound obtained by elimination of —Z 3 represents a low molecular organic semiconductor compound. Further, D 1 and D 2 which are not a group forming a π-conjugated divalent aromatic ring represent a substituted or unsubstituted ethenylene group.

上式で表される化合物は、下記化学反応式に示すように熱又は光によりZ2−Z3が脱離して、平面性の高いπ共役化合物を生成する。この生成されたπ共役化合物が低分子有機半導体化合物である。この低分子有機半導体化合物が、p型半導体特性を有する材料として用いられる。 In the compound represented by the above formula, Z 2 —Z 3 is eliminated by heat or light as shown in the following chemical reaction formula to form a π-conjugated compound having high planarity. This produced π-conjugated compound is a low-molecular organic semiconductor compound. This low molecular organic semiconductor compound is used as a material having p-type semiconductor characteristics.

Figure 2016003302
Figure 2016003302

低分子有機半導体化合物前駆体の例としては、以下のものが挙げられる。以下において、t−Buはt−ブチル基を表し、Metは、ポルフィリン及びフタロシアニンについて説明したものと同様である。   The following are mentioned as an example of a low molecular organic-semiconductor compound precursor. In the following, t-Bu represents a t-butyl group, and Met is the same as described for porphyrin and phthalocyanine.

Figure 2016003302
Figure 2016003302

Figure 2016003302
Figure 2016003302

低分子有機半導体化合物前駆体の低分子有機半導体化合物への変換の具体例としては、例えば以下のものが挙げられる。   Specific examples of the conversion of the low-molecular organic semiconductor compound precursor into the low-molecular organic semiconductor compound include the following.

Figure 2016003302
Figure 2016003302

Figure 2016003302
Figure 2016003302

Figure 2016003302
Figure 2016003302

Figure 2016003302
Figure 2016003302

低分子有機半導体化合物前駆体は、位置異性体が存在する構造であってもよく、またその場合、複数の位置異性体の混合物であってもよい。複数の位置異性体の混合物は、単一の位置異性体成分からなる低分子有機半導体化合物前駆体と比較して溶媒に対する溶解度が向上するため、塗布成膜が行いやすく好ましい。複数の位置異性体の混合物の溶解度が高い理由は、詳細なメカニズムは明確ではないが、化合物そのものの結晶性が潜在的に保持されつつも、複数の異性体混合物が溶液内に混在することで、三次元規則的な分子間相互作用が困難になるためと想定される。複数の位置異性体混合物の、非ハロゲン性溶媒への溶解度は、通常0.1質量%以上、好ましくは1質量%以上、より好ましくは5質量%以上である。上限に制限は無いが、通常50質量%以下、より好ましくは40質量%以下である。   The low molecular organic semiconductor compound precursor may have a structure in which positional isomers exist, and in that case, it may be a mixture of a plurality of positional isomers. A mixture of a plurality of positional isomers is preferable because it has a higher solubility in a solvent than a low-molecular organic semiconductor compound precursor composed of a single positional isomer component, and is easy to form a coating film. The reason why the solubility of the mixture of multiple positional isomers is high is that the detailed mechanism is not clear, but the crystallinity of the compound itself is potentially retained, but the mixture of multiple isomers is mixed in the solution. It is assumed that three-dimensional regular intermolecular interaction becomes difficult. The solubility in a non-halogen solvent of a mixture of a plurality of regioisomers is usually 0.1% by mass or more, preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more. Although there is no restriction | limiting in an upper limit, Usually, it is 50 mass% or less, More preferably, it is 40 mass% or less.

<6.4.1.2.高分子有機半導体化合物>
高分子有機半導体化合物として、特に限定はなく、ポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポリアセチレン又はポリアニリン等の共役ポリマー半導体;アルキル基やその他の置換基が置換されたオリゴチオフェン等のポリマー半導体が挙げられる。また、二種以上のモノマー単位を共重合させた半導体ポリマーも挙げられる。共役ポリマーとしては、例えば、Handbook of Conducting Polymers,3rd Ed.(全2巻,2007)、Materials Science and Engineering 2001,32,1.、Pure Appl.Chem. 2002,74,2031.、Handbook of THIOPHENE−BASED MATERIALS(全2巻,2009)等の公知文献に記載されたポリマーやその誘導体、及び記載されているモノマーの組み合わせによって合成し得るポリマーを用いることができる。p型半導体化合物として用いられる高分子有機半導体化合物は、一種の化合物でも複数種の化合物の混合物でもよい。
<6.4.1.2. Polymer Organic Semiconductor Compound>
The polymer organic semiconductor compound is not particularly limited, and is a conjugated polymer semiconductor such as polythiophene, polyfluorene, polyphenylene vinylene, polythienylene vinylene, polyacetylene or polyaniline; a polymer such as oligothiophene substituted with an alkyl group or other substituents A semiconductor is mentioned. Moreover, the semiconductor polymer which copolymerized 2 or more types of monomer units is also mentioned. The conjugated polymers, e.g., Handbook of Conducting Polymers, 3 rd Ed. (2 volumes, 2007), Materials Science and Engineering 2001, 32, 1. , Pure Appl. Chem. 2002, 74, 2031. , Handbook of THIOPHENE-BASED MATERIALS (2 volumes, 2009), polymers described in known literatures and derivatives thereof, and polymers that can be synthesized by combinations of the monomers described can be used. The polymer organic semiconductor compound used as the p-type semiconductor compound may be a single compound or a mixture of a plurality of compounds.

高分子有機半導体化合物のモノマー骨格及びモノマーの置換基は、溶解性、結晶性、成膜性、HOMOエネルギー準位及びLUMOエネルギー準位等を制御するために選択することができる。また、高分子有機半導体化合物が有機溶媒に可溶であることは、光電変換素子を作製する際に塗布法により活性層を形成しうる点で好ましい。高分子有機半導体化合物の具体例としては以下のものが挙げられるが、これらに限定されることはない。   The monomer skeleton and monomer substituent of the polymer organic semiconductor compound can be selected to control the solubility, crystallinity, film-forming property, HOMO energy level, LUMO energy level, and the like. Moreover, it is preferable that a high molecular organic-semiconductor compound is soluble in the organic solvent at the point which can form an active layer by the apply | coating method when producing a photoelectric conversion element. Specific examples of the polymer organic semiconductor compound include the following, but are not limited thereto.

Figure 2016003302
Figure 2016003302

Figure 2016003302
Figure 2016003302

<6.4.1.3.無機半導体化合物>
無機半導体化合物として、特に限定はなく、酸化銅(I)、酸化ニッケル、酸化スズ(II)等の金属酸化物、p型ドープされたシリコンが挙げられる。これらは、正孔移動度が高いという点で好ましい。なお、本発明に係る金属酸化物含有層の製造方法で製造された金属酸化物もp型半導体として用いることができる。
<6.4.1.3. Inorganic semiconductor compounds>
The inorganic semiconductor compound is not particularly limited, and examples thereof include metal oxides such as copper (I) oxide, nickel oxide, and tin (II) oxide, and p-type doped silicon. These are preferable in terms of high hole mobility. In addition, the metal oxide manufactured with the manufacturing method of the metal oxide content layer concerning this invention can also be used as a p-type semiconductor.

<6.4.1.4.有機無機複合半導体化合物>
有機無機複合半導体化合物として、特に限定はなく、鉛ぺロブスカイト構造化合物等のぺロブスカイト構造化合物等が挙げられる。ぺロブスカイト構造化合物は、溶解性、結晶性、成膜性、HOMOエネルギー準位及びLUMOエネルギー準位等を制御するために構成材料を選択することができる。また、ぺロブスカイト構造化合物が有機溶媒に可溶であることは、光電変換素子を作製する際に塗布法により活性層を形成しうる点で好ましい。ぺロブスカイト構造化合物の具体例としては、CH3NH3PbI3、CH3NH3PbIXCl3-X、CH3NH3PbBr3、CH3NH3SnI3、CH3NH3SnBr3、CH3CH2NH3PbI3が挙げられるが、これらに限定されることはない。
<6.4.1.4. Organic Inorganic Composite Semiconductor Compound>
The organic-inorganic composite semiconductor compound is not particularly limited, and examples thereof include perovskite structure compounds such as lead perovskite structure compounds. For the perovskite structure compound, a constituent material can be selected in order to control solubility, crystallinity, film formability, HOMO energy level, LUMO energy level, and the like. Moreover, it is preferable that the perovskite structure compound is soluble in an organic solvent in that an active layer can be formed by a coating method when a photoelectric conversion element is produced. Specific examples of the perovskite structure compound include CH 3 NH 3 PbI 3 , CH 3 NH 3 PbI x Cl 3−x , CH 3 NH 3 PbBr 3 , CH 3 NH 3 SnI 3 , CH 3 NH 3 SnBr 3 , CH 3 CH 2 NH 3 PbI 3 is exemplified, but not limited thereto.

p型半導体化合物として、なかでも好ましくは、低分子有機半導体化合物としては、ナフタセン、ペンタセン、ピレン等の縮合芳香族炭化水素、フタロシアニン化合物及びその金属錯体、又はテトラベンゾポルフィリン(BP)等のポルフィリン化合物及びその金属錯体であり、高分子有機半導体化合物としては、ポリチオフェン等の共役ポリマー半導体であり、無機半導体化合物としては、p型ドープされたシリコンであり、有機無機複合半導体化合物としては、鉛ぺロブスカイト構造化合物である。活性層で用いられるp型半導体化合物は、一種の化合物でも複数種の化合物の混合物でもよい。   As the p-type semiconductor compound, the low molecular organic semiconductor compound is preferably a condensed aromatic hydrocarbon such as naphthacene, pentacene or pyrene, a phthalocyanine compound and a metal complex thereof, or a porphyrin compound such as tetrabenzoporphyrin (BP). The organic complex compound is a conjugated polymer semiconductor such as polythiophene, the inorganic semiconductor compound is p-type doped silicon, and the organic / inorganic composite semiconductor compound is lead perovskite. It is a structural compound. The p-type semiconductor compound used in the active layer may be a single compound or a mixture of multiple compounds.

p型半導体化合物は、成膜された状態において、何らかの自己組織化した構造を有していても、アモルファス状態であってもよい。   The p-type semiconductor compound may have some self-organized structure in the deposited state, or may be in an amorphous state.

p型半導体化合物のHOMO(最高被占分子軌道)エネルギー準位は、特に限定は無く、後述のn型半導体化合物の種類によって選択することができる。特に、フラーレン化合物をn型半導体化合物として用いる場合、p型半導体化合物のHOMOエネルギー準位は、通常−5.7eV以上、より好ましくは−5.5eV以上、一方、通常−4.6eV以下、より好ましくは−4.8eV以下である。p型半導体化合物のHOMOエネルギー準位が−5.7eV以上であることによりp型半導体としての特性が向上し、p型半導体化合物のHOMOエネルギー準位が−4.6eV以下であることにより化合物の安定性が向上し、開放電圧(Voc)も向上する。   The HOMO (highest occupied molecular orbital) energy level of the p-type semiconductor compound is not particularly limited, and can be selected according to the type of the n-type semiconductor compound described later. In particular, when a fullerene compound is used as an n-type semiconductor compound, the HOMO energy level of the p-type semiconductor compound is usually −5.7 eV or more, more preferably −5.5 eV or more, on the other hand, usually −4.6 eV or less. Preferably it is -4.8 eV or less. When the HOMO energy level of the p-type semiconductor compound is −5.7 eV or more, the characteristics as a p-type semiconductor are improved, and when the HOMO energy level of the p-type semiconductor compound is −4.6 eV or less, Stability is improved and the open circuit voltage (Voc) is also improved.

p型半導体化合物のLUMO(最低空分子軌道)エネルギー準位は、特に限定は無いが、後述のn型半導体化合物の種類によって選択することができる。特に、フラーレン化合物をn型半導体化合物として用いる場合、p型半導体化合物のLUMOエネルギー準位は、通常−3.7eV以上、好ましくは−3.6eV以上である。一方、通常−2.5eV以下、好ましくは−2.7eV以下である。p型半導体のLUMOエネルギー準位が−2.5eV以下であることにより、バンドギャップが調整され長波長の光エネルギーを有効に吸収することができ、短絡電流密度が向上する。p型半導体化合物のLUMOエネルギー準位が−3.7eV以上であることにより、n型半導体化合物への電子移動が起こりやすくなり短絡電流密度が向上する。   The LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) energy level of the p-type semiconductor compound is not particularly limited, but can be selected according to the type of the n-type semiconductor compound described later. In particular, when a fullerene compound is used as an n-type semiconductor compound, the LUMO energy level of the p-type semiconductor compound is usually −3.7 eV or more, preferably −3.6 eV or more. On the other hand, it is usually −2.5 eV or less, preferably −2.7 eV or less. When the LUMO energy level of the p-type semiconductor is −2.5 eV or less, the band gap is adjusted, light energy having a long wavelength can be effectively absorbed, and the short-circuit current density is improved. When the LUMO energy level of the p-type semiconductor compound is −3.7 eV or more, electron transfer to the n-type semiconductor compound is likely to occur and the short-circuit current density is improved.

<6.4.2.n型半導体化合物>
n型半導体化合物としては、特段の制限はないが、具体的にはフラーレン化合物、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又は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;ペリレンジイミド誘導体、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、チアゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、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、ボラン誘導体、アントラセン、ピレン、ナフタセン又はペンタセン等の縮合多環芳香族炭化水素の全フッ化物;単層カーボンナノチューブ、n型高分子半導体化合物、酸化チタン又は酸化亜鉛等の金属酸化物、n型ドープされたシリコンが挙げられる。
<6.4.2. N-type semiconductor compound>
The n-type semiconductor compound is not particularly limited. Specifically, it is a fullerene compound, a quinolinol derivative metal complex represented by 8-hydroxyquinoline aluminum; a condensed ring such as naphthalenetetracarboxylic acid diimide or perylenetetracarboxylic acid diimide. Tetracarboxylic acid diimides; perylene diimide derivatives, terpyridine metal complexes, tropolone metal complexes, flavonol metal complexes, perinone derivatives, benzimidazole derivatives, benzoxazole derivatives, thiazole derivatives, benzthiazole derivatives, benzothiadiazole derivatives, oxadiazole derivatives, thiadiazoles Derivatives, triazole derivatives, aldazine derivatives, bisstyryl derivatives, pyrazine derivatives, phenanthroline derivatives, quinoxaline derivatives, benzoquinoline derivatives Bifluoride derivatives, borane derivatives, total fluorides of condensed polycyclic aromatic hydrocarbons such as anthracene, pyrene, naphthacene or pentacene; single-walled carbon nanotubes, n-type polymer semiconductor compounds, metal oxides such as titanium oxide or zinc oxide, An example is n-type doped silicon.

その中でも、フラーレン化合物、ボラン誘導体、チアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、N−アルキル置換されたナフタレンテトラカルボン酸ジイミド及びN−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体が好ましく、フラーレン化合物、N−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体及びN−アルキル置換されたナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、酸化チタン又は酸化亜鉛等の金属酸化物、n型ドープされたシリコンがより好ましい。上記のうち一種の化合物を用いてもよいし、複数種の化合物の混合物を用いてもよい。   Among them, fullerene compounds, borane derivatives, thiazole derivatives, benzothiazole derivatives, benzothiadiazole derivatives, N-alkyl-substituted naphthalene tetracarboxylic acid diimides and N-alkyl-substituted perylene diimide derivatives are preferable, fullerene compounds, N-alkyl More preferred are substituted perylene diimide derivatives and N-alkyl substituted naphthalene tetracarboxylic acid diimides, metal oxides such as titanium oxide or zinc oxide, and n-type doped silicon. One of the above compounds may be used, or a mixture of a plurality of compounds may be used.

n型半導体化合物のLUMOエネルギー準位は、特に限定はされないが、例えばサイクリックボルタモグラム測定法により算出される真空準位に対する値が、通常−3.85eV以上、好ましくは−3.80eV以上である。p型半導体化合物から効率良くn型半導体化合物へと電子を移動させるためには、p型半導体化合物とn型半導体化合物とのLUMOエネルギー準位の相対関係が重要である。具体的には、p型半導体化合物のLUMOエネルギー準位が、n型半導体化合物のLUMOエネルギー準位より所定の値だけ上にあること、言い換えると、n型半導体化合物の電子親和力がp型半導体化合物の電子親和力より所定のエネルギーだけ大きいことが好ましい。開放電圧(Voc)はp型半導体化合物のHOMOエネルギー準位とn型半導体化合物のLUMOエネルギー準位の差に依存するため、n型半導体化合物のLUMOを高くすると、Vocが高くなる傾向がある。一方、LUMOの値は通常−1.0eV以下、好ましくは−2.0eV以下、より好ましくは−3.0eV以下、さらに好ましくは−3.3eV以下である。n型半導体化合物のLUMOエネルギー準位を低くすることで、電子の移動が起こりやすくなり、短絡電流(Jsc)が高くなる傾向がある。   The LUMO energy level of the n-type semiconductor compound is not particularly limited. For example, the value with respect to the vacuum level calculated by the cyclic voltammogram measurement method is usually −3.85 eV or more, preferably −3.80 eV or more. . In order to efficiently transfer electrons from a p-type semiconductor compound to an n-type semiconductor compound, the relative relationship of LUMO energy levels between the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound is important. Specifically, the LUMO energy level of the p-type semiconductor compound is above the LUMO energy level of the n-type semiconductor compound by a predetermined value, in other words, the electron affinity of the n-type semiconductor compound is p-type semiconductor compound. It is preferable that a predetermined energy is larger than the electron affinity. Since the open circuit voltage (Voc) depends on the difference between the HOMO energy level of the p-type semiconductor compound and the LUMO energy level of the n-type semiconductor compound, increasing the LUMO of the n-type semiconductor compound tends to increase the Voc. On the other hand, the LUMO value is usually −1.0 eV or less, preferably −2.0 eV or less, more preferably −3.0 eV or less, and still more preferably −3.3 eV or less. By lowering the LUMO energy level of the n-type semiconductor compound, electrons tend to move and the short circuit current (Jsc) tends to increase.

n型半導体化合物のLUMOエネルギー準位の算出方法は、理論的に計算値で求める方法と実際に測定する方法が挙げられる。理論的に計算値で求める方法としては、半経験的分子軌道法及び非経験的分子軌道法があげられる。実際に測定する方法としては、紫外可視吸収スペクトル測定法又はサイクリックボルタモグラム測定法が挙げられる。その中でも好ましくはサイクリックボルタモグラム測定法である。   As a method for calculating the LUMO energy level of an n-type semiconductor compound, there are a theoretically calculated method and a method of actually measuring. Theoretically calculated methods include semi-empirical molecular orbital methods and non-empirical molecular orbital methods. Examples of the actual measurement method include an ultraviolet-visible absorption spectrum measurement method and a cyclic voltammogram measurement method. Among them, the cyclic voltammogram measurement method is preferable.

n型半導体化合物のHOMOエネルギー準位は、特に限定は無いが、通常−5.0eV以下、好ましくは−5.5eV以下である。一方、通常−7.0eV以上、好ましくは−6.6eV以上である。n型半導体化合物のHOMOエネルギー準位が−7.0eV以上であることは、n型半導体化合物の光吸収も発電に利用しうる点で好ましい。n型半導体化合物のHOMOエネルギー準位が−5.0eV以下であることは、正孔の逆移動を阻止できる点で好ましい。   The HOMO energy level of the n-type semiconductor compound is not particularly limited, but is usually −5.0 eV or less, preferably −5.5 eV or less. On the other hand, it is usually −7.0 eV or more, preferably −6.6 eV or more. It is preferable that the HOMO energy level of the n-type semiconductor compound is −7.0 eV or more because light absorption of the n-type semiconductor compound can also be used for power generation. The HOMO energy level of the n-type semiconductor compound is preferably −5.0 eV or less from the viewpoint of preventing reverse movement of holes.

n型半導体化合物の電子移動度は、特段の制限はないが、通常1.0×10-6cm2/Vs以上であり、1.0×10-5cm2/Vs以上が好ましく、5.0×10-5cm2/Vs以上がより好ましく、1.0×10-4cm2/Vs以上がさらに好ましい。一方、通常1.0×104cm2/Vs以下であり、1.0×103cm2/Vs以下が好ましく、5.0×102cm2/Vs以下がより好ましい。n型半導体化合物の電子移動度が1.0×10-6cm2/Vs以上であることは、光電変換素子の電子拡散速度向上、短絡電流向上、変換効率向上等の効果が得られうる点で好ましい。電子移動度の測定方法としては電界効果トランジスタ(FET)法が挙げられ、公知文献(特開2007−320957号公報)に記載の方法により実施することができる。 The electron mobility of the n-type semiconductor compound is not particularly limited, but is usually 1.0 × 10 −6 cm 2 / Vs or more, preferably 1.0 × 10 −5 cm 2 / Vs or more. 0 × 10 −5 cm 2 / Vs or more is more preferable, and 1.0 × 10 −4 cm 2 / Vs or more is more preferable. On the other hand, it is usually 1.0 × 10 4 cm 2 / Vs or less, preferably 1.0 × 10 3 cm 2 / Vs or less, and more preferably 5.0 × 10 2 cm 2 / Vs or less. The fact that the electron mobility of the n-type semiconductor compound is 1.0 × 10 −6 cm 2 / Vs or higher can provide effects such as improvement of the electron diffusion rate, improvement of short circuit current, and improvement of conversion efficiency of the photoelectric conversion element. Is preferable. As a method for measuring electron mobility, a field effect transistor (FET) method can be cited, which can be carried out by a method described in a known document (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-320957).

n型半導体化合物の25℃でのトルエンに対する溶解度は、通常0.5質量%以上であり、0.6質量%以上が好ましく、0.7質量%以上がより好ましい。一方、通常90質量%以下が好ましく、80質量%以下がより好ましく、70質量%以下がさらに好ましい。n型半導体化合物の25℃でのトルエンに対する溶解度が0.5質量%以上であることは、溶液中でのn型半導体化合物の分散安定性が向上し、凝集、沈降、分離等を起こしにくくなるために、好ましい。   The solubility of the n-type semiconductor compound in toluene at 25 ° C. is usually 0.5% by mass or more, preferably 0.6% by mass or more, and more preferably 0.7% by mass or more. On the other hand, 90 mass% or less is preferable normally, 80 mass% or less is more preferable, and 70 mass% or less is further more preferable. If the solubility of the n-type semiconductor compound in toluene at 25 ° C. is 0.5% by mass or more, the dispersion stability of the n-type semiconductor compound in the solution is improved, and aggregation, sedimentation, separation, and the like are less likely to occur. Therefore, it is preferable.

以下、好ましいn型半導体化合物の例について説明する。   Hereinafter, examples of preferable n-type semiconductor compounds will be described.

<6.4.2.1.フラーレン化合物>
フラーレン化合物としては、一般式(n1)、(n2)、(n3)及び(n4)で表される部分構造を有するものが好ましい例として挙げられる。
<6.4.2.1. Fullerene Compound>
As a fullerene compound, what has the partial structure represented by general formula (n1), (n2), (n3), and (n4) is mentioned as a preferable example.

Figure 2016003302
Figure 2016003302

上式中、FLNは、閉殻構造を有する炭素クラスターであるフラーレンを表す。フラーレンの炭素数は、通常60以上130以下の偶数であれば何でもよい。フラーレンとしては、例えば、C60、C70、C76、C78、C82、C84、C90、C94、C96及びこれらよりも多くの炭素を有する高次の炭素クラスターが挙げられる。その中でも、C60又はC70が好ましい。フラーレンとしては、一部のフラーレン環上の炭素−炭素結合が切れていてもよい。また、フラーレンを構成する炭素原子の一部が、他の原子に置き換えられていてもよい。さらにフラーレンは、金属原子、非金属原子あるいはこれらから構成される原子団をフラーレンケージ内に内包していてもよい。 In the above formula, FLN represents fullerene, which is a carbon cluster having a closed shell structure. The carbon number of fullerene is not particularly limited as long as it is an even number of usually 60 or more and 130 or less. Examples of fullerenes include C 60 , C 70 , C 76 , C 78 , C 82 , C 84 , C 90 , C 94 , C 96 and higher order carbon clusters having more carbons than these. Among these, C60 or C70 is preferable. As fullerenes, carbon-carbon bonds on some fullerene rings may be broken. Moreover, some of the carbon atoms constituting the fullerene may be replaced with other atoms. Further, the fullerene may include a metal atom, a non-metal atom, or an atomic group composed of these in a fullerene cage.

a、b、c及びdは整数であり、a、b、c及びdの合計は通常1以上であり、一方、通常5以下であり、好ましくは3以下である。(n1)、(n2)、(n3)及び(n4)中の部分構造は、フラーレン骨格中の同一の五員環又は六員環に結合している。一般式(n1)では、フラーレン骨格中の同一の五員環又は六員環上の隣接する2つの炭素原子に対して、−R21と、−(CH2Lとがそれぞれ結合している。一般式(n2)では、フラーレン骨格中の同一の5員環又は6員環上の隣接する2つの炭素原子に対して、−C(R25)(R26)−N(R27)−C(R28)(R29)−が付加して5員環を形成している。一般式(n3)では、フラーレン骨格中の同一の5員環又は6員環上の隣接する2つの炭素原子に対して、−C(R30)(R31)−C−C−C(R32)(R33)−が付加して6員環を形成している。一般式(n4)では、フラーレン骨格中の同一の5員環又は6員環上の隣接する2つの炭素原子に対して−C(R34)(R35)−が付加して3員環を形成している。Lは1以上8以下の整数である。Lとして好ましくは1以上4以下の整数であり、さらに好ましくは1以上2以下の整数である。 a, b, c and d are integers, and the sum of a, b, c and d is usually 1 or more, and usually 5 or less, preferably 3 or less. The partial structures in (n1), (n2), (n3) and (n4) are bonded to the same 5-membered ring or 6-membered ring in the fullerene skeleton. In the general formula (n1), —R 21 and — (CH 2 ) L are bonded to two adjacent carbon atoms on the same 5-membered ring or 6-membered ring in the fullerene skeleton. . In the general formula (n2), —C (R 25 ) (R 26 ) —N (R 27 ) —C is the same for two adjacent carbon atoms on the same 5-membered ring or 6-membered ring in the fullerene skeleton. (R 28 ) (R 29 ) — are added to form a 5-membered ring. In the general formula (n3), —C (R 30 ) (R 31 ) —C—C—C (R) with respect to two adjacent carbon atoms on the same 5-membered or 6-membered ring in the fullerene skeleton. 32 ) ( R33 )-is added to form a 6-membered ring. In the general formula (n4), —C (R 34 ) (R 35 ) — is added to two adjacent carbon atoms on the same 5-membered ring or 6-membered ring in the fullerene skeleton to form a 3-membered ring. Forming. L is an integer of 1 to 8. L is preferably an integer of 1 to 4, more preferably an integer of 1 to 2.

一般式(n1)中のR21は、置換基を有していてもよい炭素数1以上14以下のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1以上14以下のアルコキシ基又は置換基を有していてもよい芳香族基である。 R 21 in the general formula (n1) is an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. An aromatic group which may have a group.

アルキル基としては、炭素数1以上10以下のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基又はイソブチル基がより好ましく、メチル基又はエチル基がさらに好ましい。アルコキシ基としては、炭素数1以上10以下のアルコキシ基が好ましく、炭素数1以上6以下のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基又はエトキシ基が特に好ましい。芳香族基としては、炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基又は炭素数2以上20以下の芳香族複素環基が好ましく、フェニル基、チエニル基、フリル基又はピリジル基がより好ましく、フェニル基又はチエニル基がさらに好ましい。   The alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group or an isobutyl group, and even more preferably a methyl group or an ethyl group. . The alkoxy group is preferably an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably a methoxy group or an ethoxy group. The aromatic group is preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, more preferably a phenyl group, a thienyl group, a furyl group, or a pyridyl group. A group or a thienyl group is more preferred.

上記のアルキル基、アルコキシ基及び芳香族基が有していてもよい置換基としては特に限定されないが、ハロゲン原子又はシリル基が好ましい。ハロゲン原子としてはフッ素原子が好ましい。シリル基としては、ジアリールアルキルシリル基、ジアルキルアリールシリル基、トリアリールシリル基又はトリアルキルシリル基が好ましく、ジアルキルアリールシリル基がより好ましく、ジメチルアリールシリル基がさらに好ましい。   Although it does not specifically limit as a substituent which said alkyl group, an alkoxy group, and an aromatic group may have, A halogen atom or a silyl group is preferable. As the halogen atom, a fluorine atom is preferable. The silyl group is preferably a diarylalkylsilyl group, a dialkylarylsilyl group, a triarylsilyl group or a trialkylsilyl group, more preferably a dialkylarylsilyl group, and even more preferably a dimethylarylsilyl group.

一般式(n1)中のR22〜R24は、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1以上14以下のアルキル基又は置換基を有していてもよい芳香族基である。 R 22 to R 24 in the general formula (n1) may each independently have a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. It is an aromatic group.

アルキル基としては、炭素数1以上10以下のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基又はn−ヘキシル基が好ましい。アルキル基が有していてもよい置換基としてはハロゲン原子が好ましい。ハロゲン原子としてはフッ素原子が好ましい。フッ素原子で置換されたアルキル基としては、パーフルオロオクチル基、パーフルオロヘキシル基又はパーフルオロブチル基が好ましい。   As the alkyl group, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is preferable, and a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, or an n-hexyl group is preferable. . The substituent that the alkyl group may have is preferably a halogen atom. As the halogen atom, a fluorine atom is preferable. The alkyl group substituted with a fluorine atom is preferably a perfluorooctyl group, a perfluorohexyl group or a perfluorobutyl group.

芳香族基としては、炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基又は炭素数2以上20以下の芳香族複素環基が好ましく、フェニル基、チエニル基、フリル基又はピリジル基がより好ましく、フェニル基又はチエニル基がさらに好ましい。芳香族基が有していてもよい置換基は特に限定されないが、フッ素原子、炭素数1以上14以下のアルキル基、炭素数1以上14以下のフッ化アルキル基、炭素数1以上14以下のアルコキシ基又は炭素数3以上10以下の芳香族基が好ましく、フッ素原子又は炭素数1以上14以下のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基、n−ブトキシ基又は2−エチルヘキシルオキシ基がさらに好ましい。芳香族基が置換基を有する場合、その数に限定は無いが、1以上3以下が好ましく、1がより好ましい。芳香族基が置換基を複数有する場合、その置換基の種類は異なっていてもよいが、好ましくは同一である。   The aromatic group is preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, more preferably a phenyl group, a thienyl group, a furyl group, or a pyridyl group. A group or a thienyl group is more preferred. The substituent that the aromatic group may have is not particularly limited, but is a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, a fluorinated alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, or a carbon atom having 1 to 14 carbon atoms. An alkoxy group or an aromatic group having 3 to 10 carbon atoms is preferable, a fluorine atom or an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms is more preferable, and a methoxy group, an n-butoxy group, or a 2-ethylhexyloxy group is further preferable. When the aromatic group has a substituent, the number is not limited, but is preferably 1 or more and 3 or less, and more preferably 1. When the aromatic group has a plurality of substituents, the types of the substituents may be different, but are preferably the same.

一般式(n2)中のR25〜R29は、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1以上14以下のアルキル基又は置換基を有していてもよい芳香族基である。 R 25 to R 29 in the general formula (n2) may each independently have a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. It is an aromatic group.

アルキル基として好ましくは、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ヘキシル基又はオクチル基であり、より好ましくはメチル基である。アルキル基が有していてもよい置換基としては、特に限定されないが、ハロゲン原子が好ましい。ハロゲン原子としてはフッ素原子が好ましい。フッ素原子で置換されたアルキル基としては、パーフルオロオクチル基、パーフルオロヘキシル基又はパーフルオロブチル基が好ましい。   The alkyl group is preferably a methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, n-hexyl group or octyl group, and more preferably a methyl group. The substituent that the alkyl group may have is not particularly limited, but a halogen atom is preferable. As the halogen atom, a fluorine atom is preferable. The alkyl group substituted with a fluorine atom is preferably a perfluorooctyl group, a perfluorohexyl group or a perfluorobutyl group.

芳香族基としては、炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基又は炭素数2以上20以下の芳香族複素環基が好ましく、フェニル基又はピリジル基がより好ましく、フェニル基がさらに好ましい。芳香族基が有していてもよい置換基としては、特に限定されないが、好ましくはフッ素原子、炭素数1以上14以下のアルキル基、又は炭素数1以上14以下のアルコキシ基である。アルキル基にはフッ素原子が置換されていてもよい。さらに好ましくは炭素数1以上14以下のアルコキシ基であり、さらに好ましくはメトキシ基である。置換基を有する場合、その数に限定は無いが、好ましくは1以上3以下であり、より好ましくは1である。置換基の種類は異なっていてもよいが、好ましくは同一である。   As the aromatic group, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms is preferable, a phenyl group or a pyridyl group is more preferable, and a phenyl group is further preferable. Although it does not specifically limit as a substituent which an aromatic group may have, Preferably they are a fluorine atom, a C1-C14 alkyl group, or a C1-C14 alkoxy group. The alkyl group may be substituted with a fluorine atom. More preferably, it is an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms, and more preferably a methoxy group. When it has a substituent, the number is not limited, but it is preferably 1 or more and 3 or less, more preferably 1. The types of substituents may be different, but are preferably the same.

一般式(n3)中のAr1は、置換基を有していてもよい炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基又は炭素数2以上20以下の芳香族複素環基であり、好ましくはフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、チエニル基、フリル基、ピリジル基、ピリミジル基、キノリル基又はキノキサリル基であり、さらに好ましくはフェニル基、チエニル基又はフリル基である。 Ar 1 in the general formula (n3) is an optionally substituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, preferably A phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group, a thienyl group, a furyl group, a pyridyl group, a pyrimidyl group, a quinolyl group or a quinoxalyl group, more preferably a phenyl group, a thienyl group or a furyl group.

有していてもよい置換基として限定は無いが、フッ素原子、塩素原子、水酸基、シアノ基、シリル基、ボリル基、アルキル基で置換していてもよいアミノ基、炭素数1以上14以下のアルキル基、炭素数1以上14以下のアルコキシ基、炭素数2以上14以下のアルキルカルボニル基、炭素数1以上14以下のアルキルチオ基、炭素数2以上14以下のアルケニル基、炭素数2以上14以下のアルキニル基、炭素数2以上14以下のエステル基、炭素数3以上20以下のアリールカルボニル基、炭素数2以上20以下のアリールチオ基、炭素数2以上20以下のアリールオキシ基、炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基又は炭素数2以上20以下の複素環基が好ましく、フッ素原子、炭素数1以上14以下のアルキル基、炭素数1以下14以下のアルコキシ基、炭素数2以上14以下のエステル基、炭素数2以上14以下のアルキルカルボニル基又は炭素数3以上20以下のアリールカルボニル基がより好ましい。炭素数1以上14以下のアルキル基は1又は2以上のフッ素で置換されていてもよい。   Although there is no limitation as a substituent which may have, an amino group which may be substituted with a fluorine atom, a chlorine atom, a hydroxyl group, a cyano group, a silyl group, a boryl group or an alkyl group, having 1 to 14 carbon atoms An alkyl group, an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms, an alkylcarbonyl group having 2 to 14 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 14 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 14 carbon atoms, and 2 to 14 carbon atoms An alkynyl group, an ester group having 2 to 14 carbon atoms, an arylcarbonyl group having 3 to 20 carbon atoms, an arylthio group having 2 to 20 carbon atoms, an aryloxy group having 2 to 20 carbon atoms, and 6 or more carbon atoms An aromatic hydrocarbon group having 20 or less or a heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms is preferable, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, 1 or less carbon atoms 1 An alkoxy group, having 2 to 14 ester groups carbons, an alkyl group or having 3 to 20 arylcarbonyl group carbons of 2 to 14 carbon atoms and more preferable. The alkyl group having 1 to 14 carbon atoms may be substituted with 1 or 2 or more fluorine atoms.

炭素数1以上14以下のアルキル基としては、メチル基、エチル基又はプロピル基が好ましい。炭素数1以上14以下のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基又はプロポキシ基が好ましい。炭素数1以上14以下のアルキルカルボニル基としては、アセチル基が好ましい。炭素数2以上14以下のエステル基としては、メチルエステル基又はn−ブチルエステル基が好ましい。炭素数3以上20以下のアリールカルボニル基としては、ベンゾイル基が好ましい。   The alkyl group having 1 to 14 carbon atoms is preferably a methyl group, an ethyl group or a propyl group. The alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms is preferably a methoxy group, an ethoxy group, or a propoxy group. The alkylcarbonyl group having 1 to 14 carbon atoms is preferably an acetyl group. The ester group having 2 to 14 carbon atoms is preferably a methyl ester group or an n-butyl ester group. The arylcarbonyl group having 3 to 20 carbon atoms is preferably a benzoyl group.

置換基を有する場合、その数に限定は無いが、1以上4以下が好ましく、1以上3以下がより好ましい。置換基が複数の場合、その種類は異なっていてもよいが、好ましくは同一である。   When it has a substituent, the number is not limited, but it is preferably 1 or more and 4 or less, more preferably 1 or more and 3 or less. When there are a plurality of substituents, the types may be different, but are preferably the same.

一般式(n3)中のR30〜R33は、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアミノ基、置換基を有していてもよいアルコキシ基又は置換基を有していてもよいアルキルチオ基である。R30又はR31は、R32とR33とのいずれか一方と結合して環を形成していてもよい。環を形成する場合における構造としては、例えば、芳香族基が縮合したビシクロ構造である一般式(n5)に示す構造が挙げられる。 R 30 to R 33 in the general formula (n3) each independently have a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an amino group which may have a substituent, or a substituent. It is an optionally substituted alkoxy group or an optionally substituted alkylthio group. R 30 or R 31 may be bonded to any one of R 32 and R 33 to form a ring. As a structure in the case of forming a ring, the structure shown to the general formula (n5) which is a bicyclo structure which the aromatic group condensed is mentioned, for example.

Figure 2016003302
Figure 2016003302

一般式(n5)においてfはcと同義であり、Z4は、2個の水素原子、酸素原子、硫黄原子、アミノ基、アルキレン基又はアリーレン基である。アルキレン基としては炭素数1以上2以下が好ましい。アリーレン基としては炭素数5以上12以下が好ましく、例えばフェニレン基が挙げられる。アミノ基は、メチル基やエチル基等の炭素数1以上6以下のアルキル基で置換されていてもよい。アルキレン基は、メトキシ基等の炭素数1以上6以下のアルコキシ基、炭素数1以上5以下の脂肪族炭化水素基、炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基又は炭素数2以上20以下の芳香族複素環基で置換されていてもよい。アリーレン基は、メトキシ基等の炭素数1以上6以下のアルコキシ基、炭素数1以上5以下の脂肪族炭化水素基、炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基又は炭素数2以上20以下の芳香族複素環基で置換されていてもよい。 In the general formula (n5), f is synonymous with c, and Z 4 is two hydrogen atoms, an oxygen atom, a sulfur atom, an amino group, an alkylene group, or an arylene group. The alkylene group preferably has 1 to 2 carbon atoms. The arylene group preferably has 5 to 12 carbon atoms, and examples thereof include a phenylene group. The amino group may be substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms such as a methyl group or an ethyl group. The alkylene group is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms such as a methoxy group, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, or 2 to 20 carbon atoms. The aromatic heterocyclic group may be substituted. The arylene group is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms such as a methoxy group, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, or 2 to 20 carbon atoms. The aromatic heterocyclic group may be substituted.

式(n5)に示す構造として特に好ましくは、下記式(n6)又は式(n7)で表される構造である。   The structure represented by the formula (n5) is particularly preferably a structure represented by the following formula (n6) or formula (n7).

Figure 2016003302
Figure 2016003302

一般式(n4)中のR34〜R35は、それぞれ独立して、水素原子、アルコキシカルボニル基、置換基を有していてもよい炭素数1以上14以下のアルキル基又は置換基を有していてもよい芳香族基である。 R 34 to R 35 in the general formula (n4) each independently have a hydrogen atom, an alkoxycarbonyl group, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. An aromatic group that may be present.

アルコキシカルボニル基を構成するアルコキシ基としては、炭素数1以上12以下のアルコキシ基又は炭素数1以上12以下のフッ化アルコキシ基が好ましく、炭素数1以上12以下のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、n−ヘキソキシ基、オクトキシ基、2−プロピルペントキシ基、2−エチルヘキソキシ基、シクロヘキシルメトキシ基又はベンジルオキシ基がさらに好ましく、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基又はn−ヘキソキシ基が特に好ましい。   The alkoxy group constituting the alkoxycarbonyl group is preferably an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms or a fluorinated alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, and a methoxy group. Ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, n-hexoxy group, octoxy group, 2-propylpentoxy group, 2-ethylhexoxy group, cyclohexylmethoxy group or benzyloxy group A methoxy group, an ethoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group or an n-hexoxy group is particularly preferable.

アルキル基としては、炭素数1以上8以下の直鎖アルキル基が好ましく、n−プロピル基がより好ましい。アルキル基が有していてもよい置換基には特に限定は無いが、好ましくはアルコキシカルボニル基である。アルコキシカルボニル基を構成するアルコキシ基としては、炭素数1以上14以下のアルコキシ基又はフッ化アルコキシ基が好ましく、炭素数1以上14以下の炭化水素基がより好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、n−ヘキソキシ基、オクトキシ基、2−プロピルペントキシ基、2−エチルヘキソキシ基、シクロヘキシルメトキシ基又はベンジルオキシ基がさらに好ましく、メトキシ基又はn−ブトキシ基が特に好ましい。   As the alkyl group, a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is preferable, and an n-propyl group is more preferable. The substituent that the alkyl group may have is not particularly limited, but is preferably an alkoxycarbonyl group. The alkoxy group constituting the alkoxycarbonyl group is preferably an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms or a fluorinated alkoxy group, more preferably a hydrocarbon group having 1 to 14 carbon atoms, a methoxy group, an ethoxy group, n- Propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, n-hexoxy group, octoxy group, 2-propylpentoxy group, 2-ethylhexoxy group, cyclohexylmethoxy group or benzyloxy group are more preferable, methoxy group or n A butoxy group is particularly preferred.

芳香族基としては、炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基又は炭素数2以上20以下の芳香族複素環基が好ましく、フェニル基、ビフェニル基、チエニル基、フリル基又はピリジル基が好ましく、フェニル基又はチエニル基がさらに好ましい。芳香族基が有していてもよい置換基としては、炭素数1以上14以下のアルキル基、炭素数1以上14以下のフッ化アルキル基又は炭素数1以上14以下のアルコキシ基が好ましく、炭素数1以上14以下のアルコキシ基がさらに好ましく、メトキシ基又は2−エチルヘキシルオキシ基が特に好ましい。置換基を有する場合、その数に限定は無いが、好ましくは1以上3以下であり、より好ましくは1である。置換基の種類は異なっていても同一でもよく、好ましくは同一である。   As the aromatic group, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms is preferable, and a phenyl group, a biphenyl group, a thienyl group, a furyl group, or a pyridyl group is preferable. More preferred are a phenyl group and a thienyl group. The substituent that the aromatic group may have is preferably an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, a fluorinated alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms. An alkoxy group having a number of 1 or more and 14 or less is more preferable, and a methoxy group or 2-ethylhexyloxy group is particularly preferable. When it has a substituent, the number is not limited, but it is preferably 1 or more and 3 or less, more preferably 1. The types of substituents may be different or the same, preferably the same.

一般式(n4)の構造として好ましくは、R34、R35が共にアルコキシカルボニル基であるか、R34、R35が共に芳香族基であるか、又はR34が芳香族基でありかつR35が3−(アルコキシカルボニル)プロピル基であるものが挙げられる。 As the structure of the general formula (n4), preferably R 34 and R 35 are both alkoxycarbonyl groups, R 34 and R 35 are both aromatic groups, or R 34 is an aromatic group and R And those in which 35 is a 3- (alkoxycarbonyl) propyl group.

フラーレン化合物としては、上記のうち一種の化合物を用いてもよいし、複数種の化合物の混合物を用いてもよい。   As the fullerene compound, one kind of the above compounds may be used, or a mixture of plural kinds of compounds may be used.

塗布法によりフラーレン化合物を成膜するためには、フラーレン化合物自体が液状で塗布可能であるか、又はフラーレン化合物が何らかの溶媒に対して溶解性が高く溶液として塗布可能であることが好ましい。溶解性の好適な範囲をあげると、25℃でのトルエンに対する溶解度が、通常0.1質量%以上、好ましくは0.4質量%以上、より好ましくは0.7質量%以上である。フラーレン化合物の溶解度が0.1質量%以上であることは、フラーレン化合物の溶液中での分散安定性が増加し、凝集、沈降、分離等が起こりにくくなるために好ましい。   In order to form a fullerene compound by a coating method, it is preferable that the fullerene compound itself can be applied in a liquid state, or that the fullerene compound is highly soluble in some solvent and can be applied as a solution. When the preferable range of solubility is raised, the solubility in toluene at 25 ° C. is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.4% by mass or more, more preferably 0.7% by mass or more. A solubility of the fullerene compound of 0.1% by mass or more is preferable because the dispersion stability of the fullerene compound in the solution increases and aggregation, sedimentation, separation, and the like hardly occur.

フラーレン化合物を溶解させる溶媒としては、非極性有機溶媒であれば特段に制限はないが、非ハロゲン系溶媒が好ましい。ジクロロベンゼン等のハロゲン系溶媒を用いることも可能であるが、環境負荷の面等から代替が求められている。非ハロゲン系溶媒としては、例えば、非ハロゲン系芳香族炭化水素類が挙げられる。その中でも好ましくはトルエン、キシレン又はシクロヘキシルベンゼン等である。   The solvent for dissolving the fullerene compound is not particularly limited as long as it is a nonpolar organic solvent, but a non-halogen solvent is preferable. Although it is possible to use a halogen-based solvent such as dichlorobenzene, an alternative is demanded from the viewpoint of environmental load. Examples of non-halogen solvents include non-halogen aromatic hydrocarbons. Of these, toluene, xylene, cyclohexylbenzene, and the like are preferable.

(フラーレン化合物の製造方法)
フラーレン化合物の製造方法としては、特に制限はないが、例えば、部分構造(n1)を有するフラーレン化合物の合成は、国際公開第2008/059771号やJ.Am.Chem.Soc. 2008,130,15429.のような公知文献の記載に従って実施可能である。
(Method for producing fullerene compound)
Although there is no restriction | limiting in particular as a manufacturing method of a fullerene compound, For example, the synthesis | combination of the fullerene compound which has a partial structure (n1) is international publication 2008/059771 or J.N. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 15429. It can implement according to description of well-known literature like.

部分構造(n2)を有するフラーレン化合物の合成は、J.Am.Chem.Soc. 1993,115,9798.、Chem.Mater. 2007,19,5363.、及びChem.Mater. 2007,19,5194.のような公知文献の記載に従って実施可能である。   Synthesis of fullerene compounds having a partial structure (n2) is described in J. Org. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9798. Chem. Mater. 2007, 19, 5363. , And Chem. Mater. 2007, 19, 5194. It can implement according to description of well-known literature like.

部分構造(n3)を有するフラーレン化合物の合成は、Angew.Chem.Int.Ed. 1993,32,78.、Tetrahedron Lett. 1997,38,285.、国際公開第2008/018931号及び国際公開第2009/086210号のような公知文献の記載に従って実施可能である。   Synthesis of a fullerene compound having a partial structure (n3) is described in Angew. Chem. Int. Ed. 1993, 32, 78. Tetrahedron Lett. 1997, 38, 285. , And can be carried out in accordance with the descriptions of known documents such as International Publication No. 2008/018931 and International Publication No. 2009/086212.

部分構造(n4)を有するフラーレン化合物の合成は、J.Chem.Soc.,Perkin Trans. 1997,1,1595.、Thin Solid Films 2005,489,251.、Adv.Funct.Mater. 2005,15,1979.、及びJ.Org.Chem. 1995,60,532.のような公知文献の記載に従って実施可能である。   Synthesis of fullerene compounds having a partial structure (n4) is described in J. Org. Chem. Soc. Perkin Trans. 1997, 1, 1595. , Thin Solid Films 2005, 489, 251. Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1979. , And J.A. Org. Chem. 1995, 60, 532. It can implement according to description of well-known literature like.

<6.4.2.2.N−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体>
N−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体としては、特段の制限はないが、具体的には国際公開第2008/063609号、国際公開第2009/115553号、国際公開第2009/098250号、国際公開第2009/000756号及び国際公開第2009/091670号に記載されている化合物が挙げられる。これらの化合物は電子移動度が高く、可視域の光を吸収しうるために、電荷輸送と発電との両方に寄与しうる点から好ましい。
<6.4.2.2. N-alkyl-substituted perylene diimide derivatives>
N-alkyl-substituted perylene diimide derivatives are not particularly limited, and specifically, International Publication No. 2008/063609, International Publication No. 2009/115553, International Publication No. 2009/098250, International Publication No. Examples thereof include compounds described in 2009/000756 and International Publication No. 2009/091670. These compounds are preferable in that they have high electron mobility and can absorb light in the visible range, and thus can contribute to both charge transport and power generation.

<6.4.2.3.ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド>
ナフタレンテトラカルボン酸ジイミドとしては、特段の制限はないが、具体的には国際公開第2008/063609号、国際公開第2007/146250号及び国際公開第2009/000756号に記載されている化合物が挙げられる。これらの化合物は電子移動度が高く、溶解性が高く塗布性に優れている点から好ましい。
<6.4.2.3. Naphthalenetetracarboxylic acid diimide>
The naphthalenetetracarboxylic acid diimide is not particularly limited, and specific examples thereof include compounds described in International Publication No. 2008/063609, International Publication No. 2007/146250 and International Publication No. 2009/000756. It is done. These compounds are preferable because they have high electron mobility, high solubility, and excellent coating properties.

<6.4.2.4.n型高分子半導体化合物>
n型高分子半導体化合物としては、特段の制限はないが、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、ペリレンジイミド誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、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、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、ビピリジン誘導体及びボラン誘導体のうち少なくとも一つを構成ユニットとするn型高分子半導体化合物が挙げられる。
<6.4.2.4. n-type Polymer Semiconductor Compound>
There are no particular restrictions on the n-type polymer semiconductor compound, but condensed ring tetracarboxylic acid diimides such as naphthalenetetracarboxylic acid diimide and perylenetetracarboxylic acid diimide, perylene diimide derivatives, benzimidazole derivatives, benzoxazole derivatives, thiazoles N-type polymer semiconductor comprising at least one of a derivative, a benzothiazole derivative, a benzothiadiazole derivative, an oxadiazole derivative, a thiadiazole derivative, a triazole derivative, a pyrazine derivative, a phenanthroline derivative, a quinoxaline derivative, a bipyridine derivative and a borane derivative Compounds.

その中でも、ボラン誘導体、チアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾチアジアゾール誘導体、N−アルキル置換されたナフタレンテトラカルボン酸ジイミド及びN−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体のうち少なくとも一つを構成ユニットとするポリマーが好ましく、N−アルキル置換されたペリレンジイミド誘導体及びN−アルキル置換されたナフタレンテトラカルボン酸ジイミドのうち少なくとも一つを構成ユニットとするn型高分子半導体化合物がより好ましい。n型高分子半導体化合物として上記のうち一種の化合物を用いてもよいし、複数種の化合物の混合物を用いてもよい。   Among them, a polymer having at least one of a borane derivative, a thiazole derivative, a benzothiazole derivative, a benzothiadiazole derivative, an N-alkyl-substituted naphthalenetetracarboxylic acid diimide and an N-alkyl-substituted perylene diimide derivative as a constituent unit is provided. Preferably, an n-type polymer semiconductor compound having at least one of N-alkyl-substituted perylene diimide derivative and N-alkyl-substituted naphthalenetetracarboxylic acid diimide as a constituent unit is more preferable. One of the above compounds may be used as the n-type polymer semiconductor compound, or a mixture of a plurality of compounds may be used.

n型高分子半導体化合物として具体的には、国際公開第2009/098253号、国際公開第2010/012710号及び国際公開第2009/098250号に記載されている化合物が挙げられる。これらの化合物は可視域の光を吸収しうるために発電に寄与することができ、粘度が高く、塗布性に優れている点から好ましい。   Specific examples of the n-type polymer semiconductor compound include compounds described in International Publication No. 2009/098253, International Publication No. 2010/012710, and International Publication No. 2009/098250. Since these compounds can absorb light in the visible range, they can contribute to power generation, are preferred because of their high viscosity and excellent coating properties.

<6.4.2.5.n型金属酸化物半導体化合物>
n型金属酸化物半導体化合物としては、特段の制限はないが、酸化チタン、酸化亜鉛、ドープされた酸化チタン、及びドープされた酸化亜鉛等が挙げられる。これらの化合物は電子移動度が高い点が好ましい。なお、本発明に係る金属酸化物含有層の製造方法で製造された金属酸化物もn型半導体として用いることができる。
<6.4.2.5. n-Type Metal Oxide Semiconductor Compound>
The n-type metal oxide semiconductor compound is not particularly limited, and examples thereof include titanium oxide, zinc oxide, doped titanium oxide, and doped zinc oxide. These compounds are preferably high in electron mobility. In addition, the metal oxide manufactured with the manufacturing method of the metal oxide content layer which concerns on this invention can also be used as an n-type semiconductor.

<6.5.アニーリング処理工程>
アノード、又はカソードを積層した後に、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(この工程をアニーリング処理工程と称する場合がある)。アニーリング処理工程を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とカソード、電子取り出し層と活性層等の層間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。アニーリング処理工程の温度を300℃以下にすることは、活性層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。アニーリング処理工程においては、上記の温度範囲内で段階的な加熱を行ってもよい。
<6.5. Annealing process>
After laminating the anode or the cathode, the photoelectric conversion element is usually heated in a temperature range of 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 (this step may be referred to as an annealing treatment step). By performing the annealing treatment step at a temperature of 50 ° C. or more, an effect of improving the adhesion between the layers of the photoelectric conversion element, for example, the adhesion between the electron extraction layer and the cathode, the electron extraction layer and the active layer, or the like can be obtained. Therefore, it is preferable. By improving the adhesion between the layers, the thermal stability and durability of the photoelectric conversion element can be improved. It is preferable to set the temperature of the annealing treatment step to 300 ° C. or lower because the possibility that the organic compound in the active layer is thermally decomposed is reduced. In the annealing treatment step, stepwise heating may be performed within the above temperature range.

加熱する時間としては、通常1分以上、好ましくは3分以上、一方、通常180分以下、好ましくは60分以下である。アニーリング処理工程は、太陽電池性能の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。また、アニーリング処理工程は、構成材料の熱酸化を防ぐ上でも、常圧下、かつ不活性ガス雰囲気中で実施することが好ましい。   The heating time is usually 1 minute or longer, preferably 3 minutes or longer, and usually 180 minutes or shorter, preferably 60 minutes or shorter. The annealing treatment step is preferably terminated when the open-circuit voltage, the short-circuit current, and the fill factor, which are parameters of the solar cell performance, reach a constant value. Further, the annealing treatment step is preferably performed under normal pressure and in an inert gas atmosphere in order to prevent thermal oxidation of the constituent materials.

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。   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.

<6.6.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。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/cm2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。
<6.6. Photoelectric conversion characteristics>
The photoelectric conversion characteristics of the photoelectric conversion element 107 can be obtained as follows. 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 , and current-voltage characteristics are measured. 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1%以上、好ましくは1.5%以上、より好ましくは2%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。   The photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion element according to the present invention is not particularly limited, but is usually 1% or more, preferably 1.5% or more, more preferably 2% 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.

<7.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。
<7. 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4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4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4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の少なくともどちらか一方を用いなくてもよい。   FIG. 4 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. 4, 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 Drawing 4) in which weatherproof protective film 1 was formed, and solar cell element 6 generates electricity. 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 is used depending on the application. It does not have to be.

<7.1.耐候性保護フィルム(1)>
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の少なくともどちらか一方等の、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。
<7.1. Weatherproof Protective Film (1)>
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, the weather-resistant protective film 1 of the thin-film solar cell 14 such as weather resistance, heat resistance, transparency, water repellency, contamination resistance, and mechanical strength is included. It is preferable to have properties suitable for a surface coating material 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ラート、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 the material include polyethylene resin, polypropylene resin, cyclic polyolefin resin, AS (acrylonitrile-styrene) resin, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) resin, polyvinyl chloride resin, fluorine resin, polyethylene terephthalate, polyethylene Examples thereof include polyester resins such as naphthalate, 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、コロナ処理及びプラズマ処理のうち少なくとも一方等の表面処理を行ってもよい。   Further, the weatherproof protective film 1 may be subjected to a surface treatment such as at least one of a corona treatment and a plasma treatment in order to improve adhesion with other films.

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.

<7.2.紫外線カットフィルム(2)>
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。
<7.2. UV cut film (2)>
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、紫外線吸収剤を含む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)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。   Examples of specific products of the ultraviolet cut film 2 include cut ace (MKV Plastic Co., Ltd.). 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.

<7.3.ガスバリアフィルム(3)>
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。
<7.3. Gas barrier film (3)>
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(1m2)の1日あたりの水蒸気透過率が、通常1×10-1g/m2/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(1m2)の1日あたりの酸素透過率が、通常1×10-1cc/m2/day/atm以下であることが好ましく、下限に制限はない。 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, but the oxygen permeability per unit area (1 m 2 ) 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ケイ素(SiOx)を真空蒸着したフィルムが挙げられる。 Particularly suitable gas barrier film 3 includes, for example, a film obtained by vacuum-depositing silicon oxide (SiO x ) on a base film such as polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN).

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4では下側の面)及び背面(受光面とは反対側の面。図4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のうち少なくとも一方を用いなくてもよい。   As long as the gas barrier film 3 can cover the solar cell element 6 and protect it from moisture and oxygen, the formation position is not limited, but the front surface of the solar cell element 6 (surface on the light receiving surface side, lower surface in FIG. 4) and It is preferable to cover the back surface (the surface opposite to the light receiving surface; the upper surface in FIG. 4). 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 a back sheet 10 described later, at least one of the getter material film 8 and the gas barrier film 9 is not used depending on the application. May be.

<7.4.ゲッター材フィルム(4)>
ゲッター材フィルム4は水分及び酸素のうち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うち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。
<7.4. Getter Material Film (4)>
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/cm2以上であり、上限に制限は無いが、通常10mg/cm2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、水分及び酸素のうち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、アルカリ土類金属又はアルカリ土類金属の酸化物;アルカリ金属又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、硫酸ナトリウム又は硫酸ニッケル等の硫酸塩;アルミニウム金属錯体又は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、ストロンチウム又はバリウム等が挙げられる。アルカリ土類金属の酸化物としては、酸化カルシウム(CaO)、酸化ストロンチウム(SrO)又は酸化バリウム(BaO)が挙げられる。その他にZr−Al−BaO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)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 material 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 or nickel sulfate; and organometallic compounds such as aluminum metal complexes or 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 (CaO), strontium oxide (SrO), and barium oxide (BaO). In addition, Zr-Al-BaO and aluminum metal complexes are also included. If a specific brand name is given, for example, OleDry (manufactured by Futaba Electronics Co., Ltd.) may be mentioned.

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、酸化マグネシウム又は酸化鉄等が挙げられる。また鉄、マンガン、亜鉛、及び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, and 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4では下側の面)及び背面(受光面とは反対側の面。図4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。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のうち少なくとも一方を用いなくてもよい。   If the getter material film 4 is in the space formed by the gas barrier films 3 and 9, the formation position is not limited, but the front surface of the solar cell element 6 (light receiving surface side surface; lower surface in FIG. 4). And it is preferable to cover the back surface (surface opposite to the light receiving surface; upper surface in FIG. 4). 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. 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 a back sheet 10 described later, at least one of the getter material film 8 and the gas barrier film 9 is not used depending on the application. May be.

<7.5.封止材(5)>
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。
<7.5. Encapsulant (5)>
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/cm3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.

<7.6.太陽電池素子(6)>
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。
<7.6. Solar Cell Element (6)>
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、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.

<7.7.封止材(7)>
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。
<7.7. Sealant (7)>
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.

<7.8.ゲッター材フィルム(8)>
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。
<7.8. Getter Material Film (8)>
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.

<7.9.ガスバリアフィルム(9)>
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。
<7.9. Gas barrier film (9)>
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.

<7.10.バックシート(10)>
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。
<7.10. Back sheet (10)>
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.

<7.11.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ツゥー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。
<7.11. 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, it can be manufactured in a roll-to-roll manner, and the cost can be greatly reduced.

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.

<7.12.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4の形態の太陽電池製造方法としては、図4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。
<7.12. 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. 4, 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4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法、ドライラミネート法、ホットメルトラミネート法、押出しラミネート法、共押出成型ラミネート法、押出コーティング法、光硬化接着剤によるラミネート法、サーマルラミネート法が挙げられる。なかでもOLED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法又はサーマルラミネート法が好ましく、さらに、ホットメルトラミネート法又はサーマルラミネート法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. 4 can be performed using a known technique. The method of the laminating and sealing step is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, the wet laminating method, the dry laminating method, the hot melt laminating method, the extrusion laminating method, the coextrusion laminating method, and the extrusion coating method. And laminating method using a photo-curing adhesive and thermal laminating method. Of these, the laminating method using a photo-curing adhesive having a proven record in OLED device sealing, the hot melt laminating method or the thermal laminating method having a proven record in solar cells are preferable, and the hot melt laminating method or the thermal laminating method is more preferably a sheet-like sealing. It is more preferable at the point which can use a stopping material.

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.

<7.13.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である。
<7.13. Application>
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. It is a solar cell, a solar cell for home appliances, a solar cell for mobile phones, or a solar cell for toys.

本発明に係る太陽電池、特には、薄膜太陽電池はそのまま用いても、基材上に1以上の太陽電池を設置して、太陽電池モジュールとして用いてもよい。例えば、図5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, in particular, a thin film solar cell may be used as it is, or one or more solar cells may be installed on a base material and used as a solar cell module. For example, as schematically shown in FIG. 5, a solar cell module 13 provided with a thin film solar cell 14 on the substrate 12 may be prepared and used at the 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、塩化ビニル又は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、ポリノルボルネン又は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;銀、銅、ステンレス、チタン又は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. Or polyolefin such as polyethylene; organic material (resin base material) such as cellulose, polyvinylidene chloride, aramid, polyphenylene sulfide, polyurethane, polycarbonate, polyarylate, polynorbornene or epoxy resin; paper material such as paper or synthetic paper; silver, Examples of the composite material include a metal foil such as copper, stainless steel, titanium, or aluminum whose surface is coated or laminated in order to provide insulation.

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;三菱樹脂社製)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) 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.

<実施例1:組成物の調製、及びインク安定性評価> <Example 1: Preparation of composition and ink stability evaluation>

[実施例1−1]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,7.4mg,0.09mmol)及びアクリル酸(東京化成工業社製、0.08mL、1.125mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S1)を調製した。インク(S1)を制御していない大気雰囲気下(15〜25℃、湿度10〜40%)に2週間放置したところ、目視では、沈殿物は発生しなかった。結果を表1に示す。
[Example 1-1]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 7.4 mg, 0.09 mmol) and acrylic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) , 0.08 mL, 1.125 mmol) was dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL) to prepare a colorless and transparent ink (S1). When the ink (S1) was left in an uncontrolled air atmosphere (15 to 25 ° C., humidity 10 to 40%) for 2 weeks, no precipitate was visually observed. The results are shown in Table 1.

[比較例1−1]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S2)を調製した。インク(S2)を実施例1−1と同様に、制御していない大気雰囲気下に放置したところ、1週間後から、目視で沈殿物が確認された。結果を表1に示す。



[Comparative Example 1-1]
Dissolve titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol) in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL). A colorless and transparent ink (S2) was prepared. When the ink (S2) was left in an uncontrolled air atmosphere in the same manner as in Example 1-1, a precipitate was visually confirmed after one week. The results are shown in Table 1.



Figure 2016003302
Figure 2016003302

表1における、インク安定性の欄の評価に関しては、それぞれ、制御していない大気雰囲気下(15〜25℃、湿度10〜40%)で2週間静置した後に、目視でインク内に沈殿物が確認されなかった場合を「○」とし、沈殿物が確認された場合を「×」とした。   Regarding the evaluation in the column of ink stability in Table 1, each was left to stand for 2 weeks in an uncontrolled air atmosphere (15 to 25 ° C., humidity 10 to 40%), and then visually precipitated in the ink. The case where no was confirmed was marked with “◯” and the case where a precipitate was confirmed was marked with “x”.

以上の結果より、アクリル酸により、組成物のインク安定性が向上したものと考えられる。   From the above results, it is considered that the ink stability of the composition was improved by acrylic acid.

<実施例2:金属酸化物含有層の可撓性評価> <Example 2: Evaluation of flexibility of metal oxide-containing layer>

[実施例2−1]
実施例1−1と同様にして、無色透明のインク(S1)を調製した。
[Example 2-1]
A colorless and transparent ink (S1) was prepared in the same manner as in Example 1-1.

次に、帝人デュポンフィルム社製PEN(ポリエチレンナフタレート)フィルム「テオネックスQ65」上に、調製したインク(S1)を1mL滴下後、スピンコーターACT−300DII(アクティブ社製)を用いて、大気雰囲気下(23℃、湿度16%)で1000rpmx30秒間スピンコートした。その後、大気雰囲気下で、150℃x10分間の熱処理することで、無色透明な酸化チタン含有層を作製した。   Next, 1 mL of the prepared ink (S1) was dropped on a PEN (polyethylene naphthalate) film “Teonex Q65” manufactured by Teijin DuPont Film Co., Ltd., and then in an atmospheric atmosphere using a spin coater ACT-300DII (manufactured by Active Corporation). Spin coating was performed at 1000 rpm × 30 seconds at (23 ° C., humidity 16%). Thereafter, a colorless and transparent titanium oxide-containing layer was produced by heat treatment at 150 ° C. for 10 minutes in an air atmosphere.

得られた酸化チタン含有層について、触針式表面形状測定器Dektak150(アルバック社製)を用い、以下の測定条件で、膜厚を測定した。5回の測定値の平均を結果とした結果、180nmであった。   About the obtained titanium oxide content layer, the film thickness was measured on the following measurement conditions using the stylus type surface shape measuring device Dektak150 (made by ULVAC). As a result, the average of five measurements was 180 nm.

(膜厚測定条件)
測定装置 :Dektak150
触針圧 :1mg
触針サイズ:Radius12.5μm
測定距離 :1000μm
測定時間 :60秒間
測定モード:標準
(Thickness measurement conditions)
Measuring device: Dektak150
Stylus pressure: 1mg
Stylus size: Radius 12.5μm
Measurement distance: 1000 μm
Measurement time: 60 seconds Measurement mode: Standard

可撓性評価として、巻き付け試験を行った。酸化チタン含有層を積層したPENフィルムを半径20mmの鉄棒に巻き付けたところ、目視でひびがないことを確認した。結果を表2に示す。   As the flexibility evaluation, a winding test was performed. When the PEN film on which the titanium oxide-containing layer was laminated was wound around an iron bar having a radius of 20 mm, it was confirmed that there was no crack by visual observation. The results are shown in Table 2.

[比較例2−1]
比較例1−1と同様にして、無色透明のインク(S2)を調製した。
[Comparative Example 2-1]
A colorless and transparent ink (S2) was prepared in the same manner as in Comparative Example 1-1.

次に、実施例2−1と同様にして、PENフィルム上に、酸化チタン含有層を作製した。酸化チタン層は、膜厚190nmの白色膜であった。   Next, a titanium oxide-containing layer was produced on the PEN film in the same manner as in Example 2-1. The titanium oxide layer was a white film having a thickness of 190 nm.

実施例2−1と同様にして、可撓性評価として、巻き付け試験を行った。酸化チタン含有層が積層したPENフィルムを半径20mmの鉄棒に巻き付けたところ、目視でひびが複数本存在することを確認した。結果を表2に示す。   In the same manner as in Example 2-1, a winding test was performed as the flexibility evaluation. When the PEN film on which the titanium oxide-containing layer was laminated was wound around an iron bar having a radius of 20 mm, it was confirmed by visual observation that a plurality of cracks were present. The results are shown in Table 2.

[比較例2−2]
PENフィルム「テオネックスQ65」上に、酸化チタン(TiO2)のターゲット(高純度化学研究所社製、99.9%)を用い、RFスパッタリング法によって、酸化チタン層を膜厚180nmで作製した。
[Comparative Example 2-2]
On the PEN film “Teonex Q65”, a titanium oxide (TiO 2 ) target (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., 99.9%) was used to produce a titanium oxide layer with a film thickness of 180 nm by RF sputtering.

実施例2−1と同様にして、可撓性評価として、巻き付け試験を行った。酸化チタン層が積層したPENフィルムを半径20mmの鉄棒に巻き付けたところ、目視でひびが複数本存在することを確認した。結果を表2に示す。   In the same manner as in Example 2-1, a winding test was performed as the flexibility evaluation. When the PEN film on which the titanium oxide layer was laminated was wound around an iron rod having a radius of 20 mm, it was confirmed by visual observation that a plurality of cracks were present. The results are shown in Table 2.

Figure 2016003302
Figure 2016003302

表2における、可撓性の欄の評価に関しては、半径20mmの鉄棒に巻き付けた後に、目視でひびが複数本確認されなかった場合を「○」、ひびが複数本確認された場合を「×」とした。   Regarding the evaluation in the column of flexibility in Table 2, “○” indicates that a plurality of cracks are not visually confirmed after winding on a steel bar having a radius of 20 mm, and “×” indicates that a plurality of cracks are confirmed. "

以上より、本発明に係るインクを用いて形成した酸化チタン含有層は、アクリル酸を加えていないインクを用いて形成した酸化チタン含有層及びスパッタリングで形成した酸化チタン層よりも、高い可撓性を有することがわかる。   As described above, the titanium oxide-containing layer formed using the ink according to the present invention is more flexible than the titanium oxide-containing layer formed using the ink not added with acrylic acid and the titanium oxide layer formed by sputtering. It can be seen that

<実施例3:光電変換素子の作製及び評価>
[合成例1:コポリマーAの合成]
<Example 3: Production and evaluation of photoelectric conversion element>
[Synthesis Example 1: Synthesis of Copolymer A]

Figure 2016003302
Figure 2016003302

モノマーとして、公知文献(J.Am.Chem.Soc. 2011,133,10062.)に記載の方法を参考にして得られた1,3−ジブロモ−5−オクチル−4H−チエノ[3,4−c]ピロール−4,6−(5H)−ジオン(化合物E1,86mg,0.204mmol)、公知文献(J.Am.Chem.Soc. 2011,133,10062.)に記載の方法を参考にして得られた4,4−ビス(2−エチルヘキシル)−2,6−ビス(トリメチルスズ)−ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール(化合物E2,80mg,0.108mmol)、及び公知文献(Chem.Commun., 2011,47,4920.)に記載の方法を参考にして得られた4,4−ジ−n−オクチル−2,6−ビス(トリメチルスズ)−ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール(化合物E3,80mg,0.108mmol)を用いて、公知文献(J.Am.Chem.Soc. 2011,133,10062.)に記載の方法を参考にしてコポリマーAを合成した。   As a monomer, 1,3-dibromo-5-octyl-4H-thieno [3,4-obtained by referring to a method described in known literature (J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10062.) c] With reference to the methods described in pyrrole-4,6- (5H) -dione (Compound E1, 86 mg, 0.204 mmol) and known literature (J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10062.) The resulting 4,4-bis (2-ethylhexyl) -2,6-bis (trimethyltin) -dithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] silole (compound E2, 80 mg, 0.108 mmol) ) And 4,4-di-n-octyl-2,6-bis (tri) obtained by referring to the methods described in known literature (Chem. Commun., 2011, 47, 4920.). Tiltin) -dithieno [3,2-b: 2 ′, 3′-d] silole (compound E3, 80 mg, 0.108 mmol) was used to make known literature (J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10062). The copolymer A was synthesized with reference to the method described in.

コポリマーAの重量平均分子量Mw及びPDIを下記の方法で測定したところ、それぞれ、3.69×105及び9.4であった。 The weight average molecular weight Mw and PDI of the copolymer A were measured by the following methods and found to be 3.69 × 10 5 and 9.4, respectively.

なお、ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により求めた。分子量分布(PDI)は、Mw/Mnを表す。ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定は以下の条件で行った。   The polystyrene-reduced weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) were determined by gel permeation chromatography (GPC). Molecular weight distribution (PDI) represents Mw / Mn. Gel permeation chromatography (GPC) measurement was performed under the following conditions.

(GPC測定条件)
カラム:PolymerLaboratories GPC用カラム(PLgel MIXED−B 10μm,内径7.5mm,長さ30cm)を2本直列に接続して使用
ポンプ:LC−10AT(島津製作所社製)
オーブン:CTO−10A(島津製作所社製)
検出器:示差屈折率検出器(島津製作所社製,RID−10A)及びUV−vis検出器(島津製作所社製,SPD−10A)
サンプル:試料1mgをクロロホルム(200mg)に溶解させた液1μL
移動相:クロロホルム
流速:1.0mL/min
解析:LC−Solution(島津製作所社製)
(GPC measurement conditions)
Column: Polymer Laboratories GPC column (PLgel MIXED-B 10 μm, inner diameter 7.5 mm, length 30 cm) connected in series Pump: LC-10AT (manufactured by Shimadzu Corporation)
Oven: CTO-10A (manufactured by Shimadzu Corporation)
Detector: differential refractive index detector (manufactured by Shimadzu Corporation, RID-10A) and UV-vis detector (manufactured by Shimadzu Corporation, SPD-10A)
Sample: 1 μL of 1 mg sample dissolved in chloroform (200 mg)
Mobile phase: Chloroform Flow rate: 1.0 mL / min
Analysis: LC-Solution (manufactured by Shimadzu Corporation)

[有機活性層塗布液の作製]
合成例1で得られたコポリマーA、及びn型半導体化合物としてC60PCBMとC70PCBMとの混合物(フロンティアカーボン社製 NanomSpectra−E123)を、質量比が1:3となるように混合し、混合物が4質量%の濃度となるように窒素雰囲気中でオルトキシレンとテトラリンとの混合溶媒(体積比9:1)に溶解させた。この溶液をホットスターラー上で80℃の温度にて1時間攪拌混合した。攪拌混合後の溶液を1μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルターで濾過することにより、有機活性層塗布液を得た。
[Preparation of organic active layer coating solution]
Copolymer A obtained in Synthesis Example 1 and a mixture of C 60 PCBM and C 70 PCBM (Nanom Spectra-E123 manufactured by Frontier Carbon Co.) as an n-type semiconductor compound were mixed so that the mass ratio was 1: 3. The mixture was dissolved in a mixed solvent of orthoxylene and tetralin (volume ratio 9: 1) in a nitrogen atmosphere so that the concentration became 4% by mass. This solution was stirred and mixed on a hot stirrer at a temperature of 80 ° C. for 1 hour. The solution after stirring and mixing was filtered through a 1 μm polytetrafluoroethylene (PTFE) filter to obtain an organic active layer coating solution.

Figure 2016003302
60PCBMとC70PCBMの混合物
Figure 2016003302
Mixture of C 60 PCBM and C 70 PCBM

[光電変換素子の作製及び評価]
[実施例3−1]
実施例1−1と同様にして、チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,7.4mg,0.09mmol)及びアクリル酸(東京化成工業社製、0.08mL、1.125mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S1)を調製した。
[Production and Evaluation of Photoelectric Conversion Element]
[Example 3-1]
In the same manner as in Example 1-1, titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 7.4 mg, 0.09 mmol) ) And acrylic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 0.08 mL, 1.125 mmol) are dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Kagaku Co., Ltd., 10 mL). A transparent ink (S1) was prepared.

次に、155nmの厚みでインジウムスズ酸化物(ITO)透明導電膜をパターン堆積したガラス基板(ジオマテック社製)を、アセトン(和光純薬工業社製)を用いた超音波洗浄、イソプロパノール(国産化学社製)を用いた超音波洗浄の順で洗浄後、窒素ブローを行った。   Next, a glass substrate (manufactured by Geomatic Co., Ltd.) on which a transparent conductive film of indium tin oxide (ITO) with a thickness of 155 nm is deposited is subjected to ultrasonic cleaning using acetone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), isopropanol (domestic chemical) Nitrogen blow was performed after washing in the order of ultrasonic washing using a

洗浄した基板のITO上に、インク(S1)を1mL滴下後、スピンコーターACT−300DII(アクティブ社製)を用いて、制御していない大気雰囲気下(15〜25℃、湿度10〜40%)で、5000rpmx30秒間スピンコートした。その後、大気雰囲気下で、150℃x10分間の熱処理することで、無色透明な酸化チタン含有層からなる電子取り出し層を厚さ約80nmで作製した。   After 1 mL of ink (S1) is dropped on the ITO of the cleaned substrate, using a spin coater ACT-300DII (manufactured by Active), in an uncontrolled atmosphere (15-25 ° C., humidity 10-40%) And spin-coated at 5000 rpm for 30 seconds. Then, the electron extraction layer which consists of a colorless and transparent titanium oxide content layer was produced by thickness about 80 nm by heat-processing for 150 degreeC x 10 minutes in air | atmosphere.

続けて、電子取り出し層上に、有機活性層塗布液を、スピンコーターMS−A100(ミカサ社製)を用いて窒素雰囲気下でスピンコートすることで、厚さ約200nmの有機活性層を形成した。   Subsequently, an organic active layer having a thickness of about 200 nm was formed on the electron extraction layer by spin coating the organic active layer coating solution in a nitrogen atmosphere using a spin coater MS-A100 (manufactured by Mikasa). .

有機活性層層上に、酸化モリブデン(高純度化学研究所製)を抵抗加熱型真空蒸着法により、厚さ5nmの正孔取り出し層として成膜した後に、更に銀(フルウチ化学社製)を抵抗加熱型真空蒸着法により、厚さ80nmの電極として成膜することで、5mm角の光電変換素子を作製した。   On the organic active layer layer, molybdenum oxide (manufactured by High-Purity Chemical Laboratory) is formed as a hole extraction layer having a thickness of 5 nm by resistance heating vacuum deposition, and then silver (manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) is resisted. A 5 mm square photoelectric conversion element was produced by forming a film as an electrode having a thickness of 80 nm by a heating type vacuum deposition method.

照射光源としてエアマス(AM)1.5G、放射照度100mW/cm2のソーラシミュレータを用い、ソースメータ2400型(ケースレーインスツルメンツ社製)により、作製した光電変換素子の電流電圧特性を4mm角のメタルマスクを付けて測定した。開放電圧Voc[V]、短絡電流密度Jsc[mA/cm2]、形状因子FF、及び光電変換効率PCE[%]の測定結果を表3に示す。 Using a solar simulator with an air mass (AM) of 1.5 G and an irradiance of 100 mW / cm 2 as the irradiation light source, the current-voltage characteristics of the produced photoelectric conversion element using a source meter 2400 (manufactured by Keithley Instruments) are shown as a 4 mm square metal mask. And measured. Table 3 shows the measurement results of the open circuit voltage Voc [V], the short circuit current density Jsc [mA / cm 2 ], the form factor FF, and the photoelectric conversion efficiency PCE [%].

ここで、開放電圧Vocとは、電流値=0(mA/cm2)の際の電圧値(V)であり、短絡電流密度Jscとは、電圧値=0(V)の際の電流密度(mA/cm2)である。形状因子(FF)とは、内部抵抗を表すファクターであり、最大出力点をPmaxとすると次式で表される。
FF = Pmax/(Voc×Jsc)
また、光電変換効率PCEは、入射エネルギーをPinとすると次式で与えられる。
PCE = Pmax/Pin×100
= Voc×Jsc×FF/Pin×100
Here, the open circuit voltage Voc is the voltage value (V) when the current value = 0 (mA / cm 2 ), and the short circuit current density Jsc is the current density when the voltage value = 0 (V) ( mA / cm 2 ). The form factor (FF) is a factor representing the internal resistance, and is represented by the following expression when the maximum output point is Pmax.
FF = Pmax / (Voc × Jsc)
Further, the photoelectric conversion efficiency PCE is given by the following equation when the incident energy is Pin.
PCE = Pmax / Pin × 100
= Voc x Jsc x FF / Pin x 100

[実施例3−2]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、及びアクリル酸(東京化成工業社製、0.08mL、1.125mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S3)を調製した。
[Example 3-2]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol) and acrylic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 0.08 mL, 1.125 mmol) were mixed with ethanol (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). And 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Kagaku Co., Ltd., 10 mL) to prepare a colorless and transparent ink (S3).

インク(S1)の代わりに、酢酸ナトリウムを添加していないインク(S3)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5-mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S3) to which sodium acetate was not added was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[実施例3−3]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,7.4mg,0.09mmol)及びアクリル酸(東京化成工業社製、0.03mL、0.045mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S4)を調製した。
[Example 3-3]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 7.4 mg, 0.09 mmol) and acrylic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) , 0.03 mL, 0.045 mmol) was dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL) to prepare a colorless and transparent ink (S4).

インク(S1)の代わりに、インク(S4)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S4) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[実施例3−4]
相対湿度1%の雰囲気下で熱処理することで、酸化チタン含有層からなる電子取り出し層を作製したこと以外は、実施例3−3と同様にして、光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。
[Example 3-4]
A photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-3, except that an electron extraction layer composed of a titanium oxide-containing layer was produced by heat treatment in an atmosphere with a relative humidity of 1%. Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[実施例3−5]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,7.4mg,0.09mmol)及びアクリル酸(東京化成工業社製、0.15mL、2.25mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S5)を調製した。
[Example 3-5]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 7.4 mg, 0.09 mmol) and acrylic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) , 0.15 mL, 2.25 mmol) was dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL) to prepare a colorless and transparent ink (S5).

インク(S1)の代わりに、インク(S5)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S5) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[実施例3−6]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,7.4mg,0.09mmol)及びアクリル酸(東京化成工業社製、0.31mL、4.5mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S6)を調製した。
[Example 3-6]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 7.4 mg, 0.09 mmol) and acrylic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) , 0.31 mL, 4.5 mmol) was dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL) to prepare a colorless and transparent ink (S6).

インク(S1)の代わりに、インク(S6)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5-mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S6) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[実施例3−7]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,7.4mg,0.09mmol)及びアクリル酸(東京化成工業社製、0.46mL、6.75mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S7)を調製した。
[Example 3-7]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 7.4 mg, 0.09 mmol) and acrylic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) , 0.46 mL, 6.75 mmol) was dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL) to prepare a colorless and transparent ink (S7).

インク(S1)の代わりに、インク(S7)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S7) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[実施例3−8]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,7.4mg,0.09mmol)及びアクリル酸(東京化成工業社製、0.54mL、7.875mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S8)を調製した。
[Example 3-8]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 7.4 mg, 0.09 mmol) and acrylic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) , 0.54 mL, 7.875 mmol) was dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL) to prepare a colorless and transparent ink (S8).

インク(S1)の代わりに、インク(S8)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S8) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[実施例3−9]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,1.8mg,0.0225mmol)及びアクリル酸(東京化成工業社製、0.08mL、1.125mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S9)を調製した。
[Example 3-9]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 1.8 mg, 0.0225 mmol) and acrylic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) , 0.08 mL, 1.125 mmol) was dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL) to prepare a colorless and transparent ink (S9).

インク(S1)の代わりに、インク(S9)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S9) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[実施例3−10]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,3.7mg,0.045mmol)及びアクリル酸(東京化成工業社製、0.08mL、1.125mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S10)を調製した。
[Example 3-10]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 3.7 mg, 0.045 mmol) and acrylic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) , 0.08 mL, 1.125 mmol) was dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL) to prepare a colorless and transparent ink (S10).

インク(S1)の代わりに、インク(S10)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S10) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[実施例3−11]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,18.5mg,0.225mmol)及びアクリル酸(東京化成工業社製、0.08mL、1.125mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S11)を調製した。
[Example 3-11]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 18.5 mg, 0.225 mmol) and acrylic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) , 0.08 mL, 1.125 mmol) was dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL) to prepare a colorless and transparent ink (S11).

インク(S1)の代わりに、インク(S11)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S11) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[実施例3−12]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,36.9mg,0.45mmol)及びアクリル酸(東京化成工業社製、0.08mL、1.125mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S12)を調製した。
[Example 3-12]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 36.9 mg, 0.45 mmol) and acrylic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) , 0.08 mL, 1.125 mmol) was dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL) to prepare a colorless and transparent ink (S12).

インク(S1)の代わりに、インク(S12)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S12) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[実施例3−13]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸カリウム(和光純薬工業社製,8.8mg,0.09mmol)及びアクリル酸(東京化成工業社製、0.15mL、2.25mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S13)を調製した。
[Example 3-13]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), potassium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 8.8 mg, 0.09 mmol) and acrylic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) , 0.15 mL, 2.25 mmol) was dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL) to prepare a colorless and transparent ink (S13).

インク(S1)の代わりに、インク(S13)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S13) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[実施例3−14]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、炭酸セシウム(高純度化学研究所社製,14.7mg,0.045mmol)及びアクリル酸(東京化成工業社製、0.15mL、2.25mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S14)を調製した。
[Example 3-14]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), cesium carbonate (manufactured by High-Purity Chemical Laboratory, 14.7 mg, 0.045 mmol) and acrylic acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) Product, 0.15 mL, 2.25 mmol) was dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL) to prepare a colorless and transparent ink (S14). .

インク(S1)の代わりに、インク(S14)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S14) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[実施例3−15]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸マグネシウム四水和物(和光純薬工業社製,19.3mg,0.09mmol)及びアクリル酸(東京化成工業社製、0.08mL、1.125mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S15)を調製した。
[Example 3-15]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), magnesium acetate tetrahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 19.3 mg, 0.09 mmol) and acrylic acid (Tokyo) A colorless and transparent ink (S15) by dissolving Kasei Kogyo Co., Ltd., 0.08 mL, 1.125 mmol) in ethanol (Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL). Was prepared.

インク(S1)の代わりに、インク(S15)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S15) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[実施例3−16]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸カルシウム一水和物(和光純薬工業社製,19.3mg,0.09mmol)及びアクリル酸(東京化成工業社製、0.08mL、1.125mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S16)を調製した。
[Example 3-16]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical, 1.33 mL, 4.5 mmol), calcium acetate monohydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 19.3 mg, 0.09 mmol) and acrylic acid (Tokyo) A colorless and transparent ink (S16) is obtained by dissolving Kasei Kogyo Co., Ltd., 0.08 mL, 1.125 mmol) in ethanol (Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL). Was prepared.

インク(S1)の代わりに、インク(S16)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S16) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[実施例3−17]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ストロンチウム1/2水和物(和光純薬工業社製,19.3mg,0.09mmol)及びアクリル酸(東京化成工業社製、0.08mL、1.125mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S17)を調製した。
[Example 3-17]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), strontium acetate hemihydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 19.3 mg, 0.09 mmol) and acrylic acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 0.08 mL, 1.125 mmol) is dissolved in ethanol (Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL), so that a colorless and transparent ink ( S17) was prepared.

インク(S1)の代わりに、インク(S17)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S17) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[実施例3−18]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸バリウム(和光純薬工業社製,23.0mg,0.09mmol)及びアクリル酸(東京化成工業社製、0.08mL、1.125mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S18)を調製した。
[Example 3-18]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), barium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 23.0 mg, 0.09 mmol) and acrylic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) , 0.08 mL, 1.125 mmol) was dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL) to prepare a colorless and transparent ink (S18).

インク(S1)の代わりに、インク(S18)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S18) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[実施例3−19]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、ニオブペンタエトキシド(アルドリッチ社製,0.006mL,0.0225mmol)及びアクリル酸(東京化成工業社製、0.08mL、1.125mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S19)を調製した。
[Example 3-19]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), niobium pentaethoxide (manufactured by Aldrich, 0.006 mL, 0.0225 mmol) and acrylic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., A colorless and transparent ink (S19) was prepared by dissolving 0.08 mL, 1.125 mmol) in ethanol (Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (Kokusan Chemical Co., 10 mL).

インク(S1)の代わりに、インク(S19)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S19) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[実施例3−20]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,7.4mg,0.09mmol)及びクロトン酸(関東化学社製、96.9mg、1.125mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S20)を調製した。
[Example 3-20]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 7.4 mg, 0.09 mmol) and crotonic acid (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., A colorless and transparent ink (S20) was prepared by dissolving 96.9 mg, 1.125 mmol) in ethanol (Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (Kokusan Chemical Co., 10 mL).

インク(S1)の代わりに、インク(S20)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S20) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[比較例3−1]
比較例1−1と同様にして、チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S2)を調製した。
[Comparative Example 3-1]
In the same manner as in Comparative Example 1-1, titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL), and isopropanol (domestic) A colorless and transparent ink (S2) was prepared by dissolving in 10 mL).

インク(S1)の代わりに、インク(S2)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S2) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[比較例3−2]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,7.4mg,0.09mmol)及びアクリル酸(東京化成工業社製、0.62mL、9.0mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S21)を調製した。
[Comparative Example 3-2]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 7.4 mg, 0.09 mmol) and acrylic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) , 0.62 mL, 9.0 mmol) was dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL) to prepare a colorless and transparent ink (S21).

インク(S1)の代わりに、インク(S21)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S21) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[比較例3−3]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,7.4mg,0.09mmol)及びクロトン酸(関東化学社製、774.8mg、9.0mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S22)を調製した。
[Comparative Example 3-3]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 7.4 mg, 0.09 mmol) and crotonic acid (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., A colorless transparent ink (S22) was prepared by dissolving 774.8 mg, 9.0 mmol) in ethanol (Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (Kokusan Chemical Co., 10 mL).

インク(S1)の代わりに、インク(S22)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S22) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[比較例3−4]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,7.4mg,0.09mmol)及びエタノールアミン(アルドリッチ社製、0.07mL、1.125mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、淡黄色透明のインク(S23)を調製した。
[Comparative Example 3-4]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 7.4 mg, 0.09 mmol) and ethanolamine (manufactured by Aldrich, 0 .07 mL, 1.125 mmol) was dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL) to prepare a light yellow transparent ink (S23).

インク(S1)の代わりに、インク(S23)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S23) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[比較例3−5]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,7.4mg,0.09mmol)及びエタノールアミン(アルドリッチ社製、0.41mL、6.75mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、黄色透明のインク(S24)を調製した。
[Comparative Example 3-5]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 7.4 mg, 0.09 mmol) and ethanolamine (manufactured by Aldrich, 0 .41 mL, 6.75 mmol) was dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL) to prepare a yellow transparent ink (S24).

インク(S1)の代わりに、インク(S24)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S24) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[比較例3−6]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,7.4mg,0.09mmol)及びエタノールアミン(アルドリッチ社製、0.54mL、9.0mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、黄色透明のインク(S25)を調製した。
[Comparative Example 3-6]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 7.4 mg, 0.09 mmol) and ethanolamine (manufactured by Aldrich, 0 .54 mL, 9.0 mmol) was dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL) to prepare a yellow transparent ink (S25).

インク(S1)の代わりに、インク(S25)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S25) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[比較例3−7]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,7.4mg,0.09mmol)及び酢酸(和光純薬工業社製、0.06mL、1.125mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S26)を調製した。
[Comparative Example 3-7]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 7.4 mg, 0.09 mmol) and acetic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) , 0.06 mL, 1.125 mmol) was dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL) to prepare a colorless and transparent ink (S26).

インク(S1)の代わりに、インク(S26)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S26) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[比較例3−8]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,7.4mg,0.09mmol)及び酢酸(和光純薬工業社製、0.39mL、6.75mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S27)を調製した。
[Comparative Example 3-8]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 7.4 mg, 0.09 mmol) and acetic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) , 0.39 mL, 6.75 mmol) was dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL) to prepare a colorless and transparent ink (S27).

インク(S1)の代わりに、インク(S27)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S27) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

[比較例3−9]
チタンテトラ(i−プロポキシド)(キシダ化学社製,1.33mL,4.5mmol)、酢酸ナトリウム(和光純薬工業社製,7.4mg,0.09mmol)及び2−メトキシエトキシ酢酸(アルドリッチ社製、0.13mL、1.125mmol)を、エタノール(和光純薬工業社製,5mL)、及びイソプロパノール(国産化学社製,10mL)に溶解することで、無色透明のインク(S28)を調製した。
[Comparative Example 3-9]
Titanium tetra (i-propoxide) (manufactured by Kishida Chemical Co., 1.33 mL, 4.5 mmol), sodium acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 7.4 mg, 0.09 mmol) and 2-methoxyethoxyacetic acid (Aldrich) Manufactured in water, 0.13 mL, 1.125 mmol) was dissolved in ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, 5 mL) and isopropanol (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd., 10 mL) to prepare a colorless and transparent ink (S28). .

インク(S1)の代わりに、インク(S28)を用いたこと以外は、実施例3−1と同様にして、5mm角の光電変換素子を作製した。光電変換素子の電流電圧特性の測定結果を表3に示す。   A 5 mm square photoelectric conversion element was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the ink (S28) was used instead of the ink (S1). Table 3 shows measurement results of current-voltage characteristics of the photoelectric conversion elements.

Figure 2016003302
Figure 2016003302

表3の結果から、実施例3−1〜3−20のように、チタンテトラ(i−プロポキシド)と、チタンテトラ(i−プロポキシド)に対して200モル%以下のα,β−不飽和カルボン酸と、溶媒と、を含んだ、本発明に係る金属酸化物現有層形成組成物で作製した酸化チタン含有層を含んだ光電変換素子は、比較例3−1〜3−9により得られた光電変換素子よりも高い変換効率が測定されたことがわかる。この結果から、α,β−不飽和カルボン酸は、エタノールアミン、酢酸、及び2−メトキシエトキシ酢酸よりも、特にFFが好ましいことから、酸化チタンの導電経路をより形成しやすい添加剤であることがわかる。   From the results of Table 3, as in Examples 3-1 to 3-20, 200 mol% or less of α, β-unsaturated with respect to titanium tetra (i-propoxide) and titanium tetra (i-propoxide). The photoelectric conversion element containing the titanium oxide containing layer produced with the metal oxide present layer forming composition according to the present invention containing a saturated carboxylic acid and a solvent was obtained by Comparative Examples 3-1 to 3-9. It turns out that conversion efficiency higher than the obtained photoelectric conversion element was measured. From this result, α, β-unsaturated carboxylic acid is an additive that can easily form a conductive path of titanium oxide because FF is particularly preferable to ethanolamine, acetic acid, and 2-methoxyethoxyacetic acid. I understand.

特に、実施例3−1、3−3、3−5〜3−8、及び比較例3−2により得られた光電変換素子の金属酸化物含有層は、いずれも、チタンテトラ(i−プロポキシド)と、アクリル酸と、各金属酸化物含有層の総質量に対して、同濃度のナトリウム原子を含有する組成物を用いて形成されているにも関わらず、組成物中のチタンテトラ(i−プロポキシド)に対するアクリル酸濃度が200モル%である組成物を用いて作製した光電変換素子に対して、該アクリル酸濃度が200モル%未満の組成物を用いて作製された光電変換素子は著しく変換効率が向上していることが分かる。同様に実施例3−20により作製された光電変換素子と比較例3−3により作製された光電変換素子とを比較しても同様の傾向が得られていることが分かる。これは、比較例3−2及び3−3により作製された光電変換素子の金属酸化物含有層には、絶縁性を有するα,β−不飽和カルボン酸由来の重合体が過剰量存在するために変換効率が低くなっているのに対して、実施例3−1、3−3、3−5〜3−8、3−20により作製された光電変換素子は金属酸化物含有層中のα,β―不飽和カルボン酸重合体の量が適当量であるためであると考えられる。   In particular, all of the metal oxide-containing layers of the photoelectric conversion elements obtained in Examples 3-1, 3-3, 3-5 to 3-8, and Comparative Example 3-2 were titanium tetra (i-propoxy). ), Acrylic acid, and the total mass of each metal oxide-containing layer, the titanium tetra ( Photoelectric conversion element produced using a composition having an acrylic acid concentration of less than 200 mol% relative to a photoelectric conversion element produced using a composition having an acrylic acid concentration of 200 mol% relative to i-propoxide) It can be seen that the conversion efficiency is remarkably improved. Similarly, it can be seen that the same tendency is obtained even when the photoelectric conversion element manufactured in Example 3-20 and the photoelectric conversion element manufactured in Comparative Example 3-3 are compared. This is because an excessive amount of an α, β-unsaturated carboxylic acid-derived polymer having insulating properties is present in the metal oxide-containing layer of the photoelectric conversion element produced in Comparative Examples 3-2 and 3-3. In contrast, the photoelectric conversion elements produced in Examples 3-1 and 3-3, 3-5 to 3-8, and 3-20 are α in the metal oxide-containing layer. , Β-unsaturated carboxylic acid polymer is considered to be an appropriate amount.

また、実施例3−1、及び実施例3−2〜3−20より、周期表1族元素、周期表2族元素及び周期表5族元素から選ばれる1種以上の金属原子を、添加金属原子として加えることで、短絡電流値が向上していることがわかる。これは、添加金属原子により、チタンテトラ(i−プロポキシド)が基材上で凝集することなく綺麗に塗工することができたこと、及びドーピング効果により電荷輸送能力が向上したことによると考えられる。   Further, from Example 3-1 and Examples 3-2 to 3-20, one or more metal atoms selected from Group 1 elements of the periodic table, Group 2 elements of the periodic table and Group 5 elements of the periodic table are added to the added metal. It turns out that the short circuit current value is improving by adding as an atom. This is thought to be due to the fact that titanium tetra (i-propoxide) could be applied neatly without agglomeration on the base material due to the added metal atoms, and that the charge transport capability was improved by the doping effect. It is done.

また、実施例3−3及び実施例3−4より、相対湿度1%という低湿度の雰囲気下で熱処理しても、大気雰囲気での熱処理した時と、ほとんど変わらない効率が得られていることがわかる。   Moreover, from Example 3-3 and Example 3-4, even if it heat-processes in the atmosphere of low humidity of 1% of relative humidity, the efficiency almost the same as when heat-processed in an air atmosphere is obtained. I understand.

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
31 基材
32 陽極
33 正孔注入層
34 正孔輸送層
35 発光層
36 電子輸送層
37 電子注入層
38 陰極
39 電界発光素子
101 下部電極
102 下部バッファ層
103 活性層
104 上部バッファ層
105 上部電極
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 太陽電池モジュール
14 薄膜太陽電池
51 Semiconductor layer 52 Insulator layers 53 and 54 Source electrode and drain electrode 55 Gate electrode 56 Base material 31 Base material 32 Anode 33 Hole injection layer 34 Hole transport layer 35 Light emitting layer 36 Electron transport layer 37 Electron injection layer 38 Cathode 39 Electroluminescent device 101 Lower electrode 102 Lower buffer layer 103 Active layer 104 Upper buffer layer 105 Upper electrode 106 Base material 107 Photoelectric conversion device 1 Weather-resistant protective film 2 UV 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 module 14 Thin film solar cell

Claims (12)

金属アルコキシドと、α,β−不飽和カルボン酸と、溶媒と、を含む組成物であって、
前記金属アルコキシドに対する前記α,β−不飽和カルボン酸の含有量が1モル%以上、200モル%未満であることを特徴とする組成物。
A composition comprising a metal alkoxide, an α, β-unsaturated carboxylic acid, and a solvent,
Content of the said (alpha), (beta)-unsaturated carboxylic acid with respect to the said metal alkoxide is 1 mol% or more and less than 200 mol%, The composition characterized by the above-mentioned.
前記金属アルコキシドを構成する金属原子が、周期表第4周期の遷移金属元素、周期表12族元素、周期表第13族元素、及び周期表第14族元素から選ばれる金属原子であることを特徴とする請求項1に記載の組成物。 The metal atom constituting the metal alkoxide is a metal atom selected from a transition metal element of the fourth periodic table, a group 12 element of the periodic table, a group 13 element of the periodic table, and a group 14 element of the periodic table. The composition according to claim 1. 周期表第1族元素、周期表第2族元素及び周期表第5族元素から選ばれる1種以上の金属原子をさらに含有する請求項1又は2に記載の組成物。 The composition according to claim 1 or 2, further comprising one or more metal atoms selected from Group 1 elements of the periodic table, Group 2 elements of the periodic table, and Group 5 elements of the periodic table. 前記周期表第1族元素、周期表第2族元素及び周期表第5族元素から選ばれる1種以上の金属原子の合計数が、金属アルコキシドを構成する金属原子に対して、0.1原子%以上、50原子%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の組成物。 The total number of one or more metal atoms selected from Group 1 elements of the periodic table, Group 2 elements of the periodic table and Group 5 elements of the periodic table is 0.1 atom with respect to the metal atoms constituting the metal alkoxide. The composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the composition is not less than 50% and not more than 50 atomic%. 前記α,β−不飽和カルボン酸の炭素数が3以上、12以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の組成物。 5. The composition according to claim 1, wherein the α, β-unsaturated carboxylic acid has 3 or more and 12 or less carbon atoms. 前記溶媒が、アルコール類である請求項1〜5のいずれか1項に記載の組成物。 The composition according to claim 1, wherein the solvent is an alcohol. 基材上に、金属酸化物含有層を有する電子デバイスの製造方法であって、前記基材上に、請求項1〜6のいずれか1項に記載の組成物を塗布し、該塗布後に熱処理を行うことにより前記金属酸化物含有層を形成する工程を含む電子デバイスの製造方法。 It is a manufacturing method of the electronic device which has a metal oxide content layer on a base material, Comprising: The composition of any one of Claims 1-6 is apply | coated on the said base material, and it heat-processes after this application | coating. The manufacturing method of the electronic device including the process of forming the said metal oxide content layer by performing. 前記基材が、樹脂基材である請求項7に記載の電子デバイスの製造方法。 The method for manufacturing an electronic device according to claim 7, wherein the base material is a resin base material. 前記熱処理を30℃以上、300℃未満で行うことを特徴とする請求項7又は8に記載の電子デバイスの製造方法。 The method for manufacturing an electronic device according to claim 7 or 8, wherein the heat treatment is performed at 30 ° C or higher and lower than 300 ° C. 金属酸化物と、α,β−不飽和カルボン酸重合体と、を含む金属酸化物含有層を有する電子デバイスであって、前記金属酸化物含有層中のα,β−不飽和カルボン酸重合体が、1質量%以上、40質量%以下であることを特徴とする電子デバイス。 An electronic device having a metal oxide-containing layer comprising a metal oxide and an α, β-unsaturated carboxylic acid polymer, wherein the α, β-unsaturated carboxylic acid polymer in the metal oxide-containing layer Is 1 mass% or more and 40 mass% or less, The electronic device characterized by the above-mentioned. 請求項10に記載の電子デバイスが、光電変換素子である電子デバイス。 The electronic device of Claim 10 which is a photoelectric conversion element. 請求項11に記載の電子デバイスを備える太陽電池。 A solar cell comprising the electronic device according to claim 11.
JP2014125437A 2014-06-18 2014-06-18 Composition, electronic device and method of producing electronic device Pending JP2016003302A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014125437A JP2016003302A (en) 2014-06-18 2014-06-18 Composition, electronic device and method of producing electronic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014125437A JP2016003302A (en) 2014-06-18 2014-06-18 Composition, electronic device and method of producing electronic device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016003302A true JP2016003302A (en) 2016-01-12

Family

ID=55222838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014125437A Pending JP2016003302A (en) 2014-06-18 2014-06-18 Composition, electronic device and method of producing electronic device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016003302A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022202868A1 (en) * 2021-03-26 2022-09-29 日産化学株式会社 Charge-transporting composition
WO2023171107A1 (en) * 2022-03-08 2023-09-14 パナソニックホールディングス株式会社 Composition and photoelectric-conversion-element manufacturing method

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1097069A (en) * 1996-05-24 1998-04-14 Mitsubishi Materiais Corp Precursor solution for forming photosensitive thin film and thin film pattern forming method using same
JP2002080205A (en) * 2000-09-08 2002-03-19 Fuji Xerox Co Ltd Sol solution for manufacturing fine particle aggregation of metal oxide, its manufacturing method, fine particle aggregation of metal oxide, and photoelectric conversion apparatus with fine particle aggregation of metal oxide
JP2002193616A (en) * 2000-10-19 2002-07-10 Jsr Corp Coating fluid for forming ferroelectric thin film and its production method and ferroelectric thin film
JP2003015277A (en) * 2001-04-27 2003-01-15 Nippon Sheet Glass Co Ltd Photosensitive composition and method for manufacturing article covered with patterned film
JP2008291106A (en) * 2007-05-24 2008-12-04 Arakawa Chem Ind Co Ltd Active energy ray-curable resin composition, cured film obtained by curing the same, and article having the cured film as coat
JP2013049866A (en) * 2012-11-28 2013-03-14 Tokai Kogaku Kk Method of producing optical plastic product
WO2013180230A1 (en) * 2012-06-01 2013-12-05 三菱化学株式会社 Method for producing metal oxide-containing semiconductor layer and electronic device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1097069A (en) * 1996-05-24 1998-04-14 Mitsubishi Materiais Corp Precursor solution for forming photosensitive thin film and thin film pattern forming method using same
JP2002080205A (en) * 2000-09-08 2002-03-19 Fuji Xerox Co Ltd Sol solution for manufacturing fine particle aggregation of metal oxide, its manufacturing method, fine particle aggregation of metal oxide, and photoelectric conversion apparatus with fine particle aggregation of metal oxide
JP2002193616A (en) * 2000-10-19 2002-07-10 Jsr Corp Coating fluid for forming ferroelectric thin film and its production method and ferroelectric thin film
JP2003015277A (en) * 2001-04-27 2003-01-15 Nippon Sheet Glass Co Ltd Photosensitive composition and method for manufacturing article covered with patterned film
JP2008291106A (en) * 2007-05-24 2008-12-04 Arakawa Chem Ind Co Ltd Active energy ray-curable resin composition, cured film obtained by curing the same, and article having the cured film as coat
WO2013180230A1 (en) * 2012-06-01 2013-12-05 三菱化学株式会社 Method for producing metal oxide-containing semiconductor layer and electronic device
JP2013049866A (en) * 2012-11-28 2013-03-14 Tokai Kogaku Kk Method of producing optical plastic product

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022202868A1 (en) * 2021-03-26 2022-09-29 日産化学株式会社 Charge-transporting composition
WO2023171107A1 (en) * 2022-03-08 2023-09-14 パナソニックホールディングス株式会社 Composition and photoelectric-conversion-element manufacturing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6131949B2 (en) Method for producing metal oxide-containing semiconductor layer and electronic device
US20130333758A1 (en) Photoelectric conversion element, solar cell and solar cell module
JP5862189B2 (en) Organic photoelectric conversion device and solar cell using the same
JP2015134703A (en) Composition for forming metal oxide-containing layer, and method for producing electronic device
JP2016113538A (en) Metal oxide-containing layer forming composition, electronic device, and method for producing electronic device
JP2013128001A (en) Photoelectric conversion element, solar cell and solar cell module
JP2014064000A (en) Organic thin-film solar cell element
JP2015128155A (en) Electronic device with metal oxide-containing layer
JP2016003302A (en) Composition, electronic device and method of producing electronic device
JP5983190B2 (en) Method for producing organic thin film solar cell element
JP2015127409A (en) Metal-oxide-containing layer forming composition, electronic device and method of producing the same
JP2015046596A (en) Electronic device, and method of manufacturing electronic device
JP2014049655A (en) Method for manufacturing organic thin-film solar cell element
JP6167734B2 (en) Electroluminescent device, photoelectric conversion device, solar cell, and electronic device
JP6413208B2 (en) Manufacturing method of organic solar cell
JP6390773B2 (en) Method for producing organic thin film solar cell element
JP2013077760A (en) Organic photoelectric conversion element and solar cell using the same
JP2015129265A (en) Metal oxide-containing layer forming composition, electronic device, and method of producing electronic device
JP2016149505A (en) Composition, photoelectric conversion element, solar cell, and solar cell module
JP6069959B2 (en) Method for producing organic thin film solar cell element
JP2014027269A (en) Photoelectric conversion element, solar cell, and solar cell module
JP6142485B2 (en) Method for producing organic thin film solar cell element
JP2015127408A (en) Metal-oxide-containing layer forming composition, and method of producing electronic device
JP6255746B2 (en) Organic thin film solar cell manufacturing equipment
JP2015128156A (en) Composition for metal oxide-containing layer formation, and method for manufacturing electronic device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170213

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20170418

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171205

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20180605