JP2020077775A - Hole transport agent, composition for forming hole transport layer, method for forming hole transport film, photoelectric conversion element, and solar cell - Google Patents

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Abstract

To provide a hole transport agent capable of suppressing variation in the amount of decrease in photoelectric conversion efficiency between elements, a composition for forming a hole transport layer including the hole transport agent, a method for forming a hole transport film capable of suppressing variations in the amount of decrease in photoelectric conversion efficiency, and a photoelectric conversion element and a solar cell in which variation in the amount of decrease in photoelectric conversion efficiency between elements is small.SOLUTION: There are provided a hole transfer agent including a compound having a group represented by a specific formula, a composition for forming a hole transport layer including the hole transport agent, a method for forming a hole transport film which applies the composition, and a photoelectric conversion element and a solar cell provided with the hole transporting layer including the hole transporting agent including the compound.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、正孔輸送剤、正孔輸送層形成用組成物、正孔輸送膜の製膜方法、並びに、光電変換素子及び太陽電池に関する。   The present invention relates to a hole transporting agent, a composition for forming a hole transporting layer, a method for forming a hole transporting film, a photoelectric conversion element and a solar cell.

光電変換素子は、各種の光センサー、複写機、太陽電池等に用いられている。太陽電池は、非枯渇性の太陽エネルギーを利用するものとして、その本格的な実用化が期待されている。その中でも、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物(以下、ペロブスカイト化合物ということがある。)として金属ハロゲン化物を用いた太陽電池が、比較的高い光電変換効率を達成できるため、注目されている(例えば、非特許文献1)。   Photoelectric conversion elements are used in various optical sensors, copying machines, solar cells, and the like. The solar cell is expected to be put into practical use in full scale, as it uses non-depleting solar energy. Among them, a solar cell using a metal halide as a compound having a perovskite type crystal structure (hereinafter, also referred to as a perovskite compound) is attracting attention because it can achieve relatively high photoelectric conversion efficiency (for example, Non-Patent Document 1).

このような太陽電池においては、ペロブスカイト化合物だけではなく、正孔輸送層及びそれを形成する化合物についても、研究開発が進められている。例えば、非特許文献2には、正孔輸送層を形成する正孔輸送材料として、ポリ[ビス(4−フェニル)(2,4,6−トリメチルフェニル)アミン](PTAA)等のポリマーが記載されている。また、特許文献1には、光吸収剤としてのペロブスカイト化合物と併用するものではないが、光電変換素子の電荷輸送層を形成する好適な化合物として、低分子化合物の芳香族アミン誘導体が記載されている。   In such a solar cell, research and development are being conducted not only on the perovskite compound but also on the hole transport layer and the compound forming the hole transport layer. For example, Non-Patent Document 2 describes a polymer such as poly [bis (4-phenyl) (2,4,6-trimethylphenyl) amine] (PTAA) as a hole transport material forming a hole transport layer. Has been done. Further, Patent Document 1 describes an aromatic amine derivative which is a low molecular weight compound as a suitable compound for forming a charge transport layer of a photoelectric conversion element, although it is not used in combination with a perovskite compound as a light absorber. There is.

特開2013−149446号公報JP, 2013-149446, A

Science, 2012, vol.338, p.643−647Science, 2012, vol. 338, p. 643-647 Dalton Trans., 2014, 43, p.5247−5251Dalton Trans. , 2014, 43, p. 5247-5251

光吸収剤として用いられるペロブスカイト化合物は、一般に、水に対する安定性が十分ではなく、分解しやすいことが知られている。このようなペロブスカイト化合物を光吸収剤として用いた太陽電池は、疎水性を高めた正孔輸送剤を用いて正孔輸送層を同一の条件及び方法で形成しても、素子間で光電変換効率の低下量が大きくばらつく(光電変換効率の低下挙動が大きくばらつく)という問題(耐湿耐久性ばらつき)が生じることを見出した。上述の光電変換効率の低下及び耐湿耐久性ばらつきは、特に高湿環境(例えば湿度80%RH以上の環境)下で顕著になる。   It is known that the perovskite compound used as a light absorber generally has insufficient stability to water and is easily decomposed. A solar cell using such a perovskite compound as a light absorber has a photoelectric conversion efficiency between elements even if a hole transport layer having a hydrophobic property is used to form a hole transport layer under the same conditions and methods. It has been found that there is a problem (variation in humidity resistance and durability) that the amount of decrease in the electric field greatly varies (the decrease behavior of the photoelectric conversion efficiency greatly varies). The above-mentioned decrease in photoelectric conversion efficiency and variation in humidity resistance and durability become remarkable especially in a high humidity environment (for example, an environment having a humidity of 80% RH or more).

本発明は、光吸収剤としてペロブスカイト化合物を含有する感光層と正孔輸送層とを備えた光電変換素子について、正孔輸送層に含有されることにより、素子間における、光電変換効率の低下量のばらつきを抑制できる正孔輸送剤、及びこの正孔輸送剤を含有する正孔輸送層形成用組成物を提供することを課題とする。
また、本発明は、ペロブスカイト化合物を含有する感光層と正孔輸送層とを備えた光電変換素子について、正孔輸送層として用いることにより、素子間における、光電変換効率の低下量のばらつきを抑制できる正孔輸送膜を製造する方法を提供することを課題とする。
更に、本発明は、ペロブスカイト化合物を光吸収剤として用いていながらも、素子間における、光電変換効率の低下量のばらつきが小さな光電変換素子、及びこの光電変換素子を用いた太陽電池を提供することを課題とする。
The present invention relates to a photoelectric conversion device including a photosensitive layer containing a perovskite compound as a light absorber and a hole transport layer, and the amount of reduction in photoelectric conversion efficiency between the devices by being contained in the hole transport layer. It is an object of the present invention to provide a hole transporting agent capable of suppressing the variation of the above, and a composition for forming a hole transporting layer containing the hole transporting agent.
Further, the present invention uses a photoelectric conversion device including a photosensitive layer containing a perovskite compound and a hole transport layer as a hole transport layer, thereby suppressing variation in the amount of decrease in photoelectric conversion efficiency between devices. An object of the present invention is to provide a method for producing a hole transport film that can be used.
Further, the present invention provides a photoelectric conversion element having a small variation in the amount of decrease in photoelectric conversion efficiency between elements, even though the perovskite compound is used as a light absorber, and a solar cell using the photoelectric conversion element. Is an issue.

本発明者らは、後述する式1−a〜1−cのいずれかで表される基を有する特定の化合物からなる正孔輸送剤が通常の溶液塗布法であっても均一な膜を再現性良く形成できることを見出した。更に、ペロブスカイト化合物を含有する感光層を備えた光電変換素子に設けられる正孔輸送層として上記正孔輸送剤で形成した膜を用いることにより、得られる光電変換素子について、素子間における、光電変換効率の低下量のばらつきを抑制できることを見出した。本発明はこれらの知見に基づき更に検討を重ね、完成されるに至ったものである。   The inventors of the present invention reproduced a uniform film even if the hole transfer agent composed of the specific compound having a group represented by any one of formulas 1-a to 1-c described later was used in a normal solution coating method. It was found that it can be formed with good properties. Furthermore, by using a film formed of the above hole transporting agent as a hole transporting layer provided in a photoelectric conversion element having a photosensitive layer containing a perovskite compound, the photoelectric conversion element obtained has a photoelectric conversion between elements. It has been found that it is possible to suppress variation in the amount of decrease in efficiency. The present invention has been completed through further studies based on these findings.

本発明の上記の課題は以下の手段により解決された。
<1>下記式1−a〜1−cのいずれかで表される基を有する化合物からなる正孔輸送剤。

Figure 2020077775
式中、R及びRは置換基を示す。
Rは水素原子又は置換基を示す。
及びRは水素原子、置換基又は上記化合物との連結部位を示す。
は−N(R)−又は−O−を示し、Rは置換基又は水素原子を示す。
*は上記化合物との連結部位を示す。
ただし、上記式1−b又は式1−cで表される基を有する化合物は下記式(S1)で表わされる母核構造を有している。
Figure 2020077775
式(S1)中、Arx1及びArx2はアリール基又はヘテロアリール基を示す。
Ar及びArはアリーレン基又はヘテロアリーレン基を示す。
1Sは置換基を示す。
n1及びn2は0以上の整数である。ただし、n1+n2≧1である。
n3は3以上の整数である。 The above problems of the present invention have been solved by the following means.
<1> A hole transport material comprising a compound having a group represented by any one of the following formulas 1-a to 1-c.
Figure 2020077775
In the formula, R 1 and R 2 represent a substituent.
R represents a hydrogen atom or a substituent.
R 3 and R 4 represent a hydrogen atom, a substituent or a linking site with the above compound.
X 1 represents —N (R a ) — or —O—, and R a represents a substituent or a hydrogen atom.
* Indicates a linking site with the above compound.
However, the compound having a group represented by the above formula 1-b or formula 1-c has a mother nucleus structure represented by the following formula (S1).
Figure 2020077775
In formula (S1), Ar x1 and Ar x2 represent an aryl group or a heteroaryl group.
Ar 1 and Ar 2 represent an arylene group or a heteroarylene group.
R 1S represents a substituent.
n1 and n2 are integers of 0 or more. However, n1 + n2 ≧ 1.
n3 is an integer of 3 or more.

<2>式1−aで表される基を有する化合物が、上記式(S1)で表わされる母核構造を有している、<1>に記載の正孔輸送剤。
<3>式(S1)中のArx1及びArx2の少なくとも一方が、式1−a〜1−cのいずれかで表わされる基を有している、<1>又は<2>に記載の正孔輸送剤。
<4>上記化合物が、式1−a又は式1−cで表わされる基を有している、<1>〜<3>のいずれか1つに記載の正孔輸送剤。
<5>上記<1>〜<4>のいずれか1つに記載の正孔輸送剤を含有する正孔輸送層形成用組成物。
<6>上記<5>に記載の正孔輸送層形成用組成物を塗布する、正孔輸送膜の製膜方法。
<7>正孔輸送層形成用組成物が含有する化合物が式1−aで表される基を有する場合、正孔輸送層形成用組成物を塗布した後に、酸処理及び塩基処理の少なくとも1種の後処理を行う、<6>に記載の正孔輸送膜の製膜方法。
<8>正孔輸送層形成用組成物が含有する化合物が式1−cで表される基を有する場合、正孔輸送層形成用組成物を塗布した後に、活性エネルギー線照射処理を行う、<6>に記載の正孔輸送膜の製膜方法。
<9>光吸収剤を含む感光層を導電性支持体上に有する電極と、対極と、導電性支持体と対極との間の正孔輸送層と、を有する光電変換素子であって、
正孔輸送層が、<1>〜<4>のいずれか1つに記載の正孔輸送剤を含有する、光電変換素子。
<10>正孔輸送層が、<6>〜<8>のいずれか1つに記載の正孔輸送膜の製造方法により成膜された正孔輸送膜からなる、<9>に記載の光電変換素子。
<11>光吸収剤が、ペロブスカイト型結晶構造を持つ化合物を含む、<9>又は<10>に記載の光電変換素子。
<12>上記<9>〜<11>のいずれか1つに記載の光電変換素子を用いた太陽電池。
<2> The hole transport material according to <1>, wherein the compound having a group represented by Formula 1-a has a mother nucleus structure represented by Formula (S1).
<3> In <1> or <2>, at least one of Ar x1 and Ar x2 in formula (S1) has a group represented by any one of formulas 1-a to 1-c. Hole transport material.
<4> The hole-transporting agent according to any one of <1> to <3>, in which the compound has a group represented by Formula 1-a or Formula 1-c.
<5> A composition for forming a hole transport layer, containing the hole transport agent according to any one of the above <1> to <4>.
<6> A method for forming a hole transport film, which comprises applying the composition for forming a hole transport layer according to <5> above.
<7> When the compound contained in the hole transport layer forming composition has a group represented by formula 1-a, at least one of acid treatment and base treatment after applying the hole transport layer forming composition. The method for forming a hole transporting film according to <6>, which comprises performing a post-treatment of seeds.
<8> When the compound contained in the composition for forming a hole transport layer has a group represented by Formula 1-c, active energy ray irradiation treatment is performed after the composition for forming a hole transport layer is applied. <6> The method for forming a hole transport film according to <6>.
<9> A photoelectric conversion element having an electrode having a photosensitive layer containing a light absorber on a conductive support, a counter electrode, and a hole transport layer between the conductive support and the counter electrode,
A photoelectric conversion element, wherein the hole transport layer contains the hole transport agent according to any one of <1> to <4>.
<10> The photoelectric conversion device according to <9>, wherein the hole transport layer is a hole transport film formed by the method for producing a hole transport film according to any one of <6> to <8>. Conversion element.
<11> The photoelectric conversion element according to <9> or <10>, in which the light absorber contains a compound having a perovskite type crystal structure.
<12> A solar cell using the photoelectric conversion element according to any one of <9> to <11>.

本発明の正孔輸送剤及び正孔輸送層形成用組成物は、光吸収剤としてペロブスカイト化合物を含有する感光層を備えた光電変換素子の正孔輸送層を形成する材料として用いられることにより、素子間における、光電変換効率の低下量のばらつきを抑制できる。また、本発明の正孔輸送膜を製造する方法は、光電変換素子の正孔輸送層の形成法として適用されることにより、素子間における、光電変換効率の低下量のばらつきを抑制できる正孔輸送膜を製造することができる。更に、本発明の光電変換素子及び太陽電池は、ペロブスカイト化合物を光吸収剤として用いてなり、素子間における、光電変換効率の低下量のばらつきが小さい。   The hole-transporting agent and the composition for forming a hole-transporting layer of the present invention are used as a material for forming the hole-transporting layer of a photoelectric conversion element including a photosensitive layer containing a perovskite compound as a light absorber, It is possible to suppress variation in the amount of decrease in photoelectric conversion efficiency between elements. Further, the method for producing a hole transport film of the present invention is applied as a method for forming a hole transport layer of a photoelectric conversion element, so that it is possible to suppress variations in the amount of decrease in photoelectric conversion efficiency between elements. Transport membranes can be manufactured. Further, the photoelectric conversion element and the solar cell of the present invention use the perovskite compound as a light absorber, and the variation in the amount of decrease in photoelectric conversion efficiency between elements is small.

図1は本発明の光電変換素子の好ましい態様について、層中の円部分の拡大図も含めて模式的に示した断面図である。FIG. 1 is a sectional view schematically showing a preferable embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention, including an enlarged view of a circular portion in a layer. 図2は本発明の光電変換素子の厚い感光層を有する好ましい態様について模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view schematically showing a preferred embodiment having a thick photosensitive layer of the photoelectric conversion element of the present invention. 図3は本発明の光電変換素子の別の好ましい態様について模式的に示した断面図である。FIG. 3 is a sectional view schematically showing another preferable embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention. 図4は本発明の光電変換素子のまた別の好ましい態様について模式的に示した断面図である。FIG. 4 is a sectional view schematically showing another preferable embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention. 図5は本発明の光電変換素子の更に別の好ましい態様について模式的に示した断面図である。FIG. 5 is a sectional view schematically showing still another preferred embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention.

本発明において、各式の表記は、化合物の化学構造の理解のために、一部を示性式として表記することもある。これに伴い、各式において、部分構造を、(置換)基、イオン又は原子等と称するが、本発明において、これらは、(置換)基、イオン又は原子等のほかに、上記式で表される(置換)基若しくはイオンを構成する元素団、又は、元素を意味することがある。   In the present invention, a part of the notation of each formula may be expressed as a rational formula in order to understand the chemical structure of the compound. Along with this, in each formula, the partial structure is referred to as a (substituted) group, ion or atom, etc., but in the present invention, these are represented by the above formula in addition to the (substituted) group, ion or atom, etc. Group, or an element group forming an ion (substitution) or an ion.

本発明において、「化合物からなる正孔輸送剤」とは、化合物を含む正孔輸送剤と同義であり、正孔輸送剤が、化合物のみで構成される態様と、化合物とこの化合物以外の成分とを含む態様とを包含する。他の成分としては、正孔輸送剤、正孔輸送材料等に通常用いられる成分を特に制限されることなく用いることができる。
本発明において、化合物(錯体、色素を含む)の表示については、化合物そのもののほか、その塩、そのイオンを含む意味に用いる。更に、置換又は無置換を明記していない化合物については、目的とする効果を損なわない範囲で、任意の置換基を有する化合物を含む意味である。このことは、置換基及び連結基等(以下、置換基等という)についても同様である。
In the present invention, the “hole-transporting agent comprising a compound” has the same meaning as a hole-transporting agent containing a compound, and the aspect in which the hole-transporting agent is composed only of the compound and the compound and a component other than this compound. And an embodiment including and. As the other component, a component usually used for a hole transport material, a hole transport material and the like can be used without particular limitation.
In the present invention, the expression of a compound (including a complex and a dye) is used to mean not only the compound itself but also its salt and its ion. Furthermore, a compound for which substitution or non-substitution is not specified is meant to include a compound having any substituent as long as the intended effect is not impaired. This also applies to substituents, linking groups and the like (hereinafter referred to as substituents and the like).

本発明において、特定の符号で表示された置換基等が複数あるとき、又は複数の置換基等を同時に規定するときには、特段の断りがない限り、それぞれの置換基等は互いに同一でも異なっていてもよい。このことは、置換基等の数の規定についても同様である。また、複数の置換基等が近接するとき(特に、隣接するとき)には、特段の断りがない限り、それらが互いに連結して環を形成してもよい。また、環、例えば脂環、芳香族環、ヘテロ環は更に縮環して縮合環を形成していてもよい。   In the present invention, when there are a plurality of substituents and the like represented by a specific code, or when a plurality of substituents and the like are defined at the same time, each substituent and the like may be the same or different from each other, unless otherwise specified. Good. The same applies to the definition of the number of substituents and the like. Further, when a plurality of substituents and the like are close to each other (particularly when they are adjacent to each other), unless otherwise specified, they may be linked to each other to form a ring. Further, a ring such as an alicyclic ring, an aromatic ring or a hetero ring may be further condensed to form a condensed ring.

また、本発明において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。   Further, in the present invention, the numerical range represented by using "to" means a range including the numerical values before and after "to" as the lower limit value and the upper limit value.

本発明の正孔輸送剤は、後述する式1−a〜1−cのいずれかで表わされる特定の基を有する化合物からなり、各種の電子デバイスに適用されることにより、正孔輸送材料として機能する。中でも、光電変換素子、特に光吸収剤としてペロブスカイト化合物を用いた光電変換素子に好適に用いられる。
本明細書においては、本発明の正孔輸送剤、正孔輸送層形成用組成物、本発明の正孔輸送膜の製造方法について、光電変換素子及び太陽電池と合わせて、説明する。
The hole transport material of the present invention comprises a compound having a specific group represented by any one of the formulas 1-a to 1-c described later, and is applied to various electronic devices to obtain a hole transport material. Function. Above all, it is suitably used for a photoelectric conversion element, particularly a photoelectric conversion element using a perovskite compound as a light absorber.
In the present specification, the hole transport agent of the present invention, the composition for forming a hole transport layer, and the method for producing the hole transport film of the present invention will be described together with a photoelectric conversion element and a solar cell.

[光電変換素子]
本発明の光電変換素子は、光吸収剤を含む感光層を導電性支持体上に有する電極と、対極と、導電性支持体と対極との間の正孔輸送層とを有している。この正孔輸送層は、後述する式1−a〜1−cのいずれかで表される基(以下、特定の基ということがある。)を有する特定の化合物からなる正孔輸送剤を含有している。
[Photoelectric conversion element]
The photoelectric conversion element of the present invention has an electrode having a photosensitive layer containing a light absorber on a conductive support, a counter electrode, and a hole transport layer between the conductive support and the counter electrode. This hole-transporting layer contains a hole-transporting agent composed of a specific compound having a group represented by any of the formulas 1-a to 1-c described below (hereinafter, sometimes referred to as a specific group). is doing.

上記構成を有する本発明の光電変換素子は、上述のように、ペロブスカイト化合物を光吸収剤として用いていても、素子間における、光電変換効率の低下量のばらつきを抑制できる。その理由の詳細についてはまだ定かではないが、次のように考えられる。
すなわち、本発明で規定する特定の基を有する化合物は、溶媒等に対する溶解性が改善されている。更に溶媒からの結晶形成性(結晶成長速度)も改善されていると考えられる。溶解性と結晶形成性との改善により、通常の溶液塗布法によって成膜されても、結晶粒界、更には表面平坦性について均一な膜を再現性良く形成できると考えられる。そのため、複数の光電変換素子間において、この化合物で形成した均一な正孔輸送層の表面に設けられる層との界面状態が均等に改善され、界面からの水の侵入を抑止でき、ペロブスカイト化合物の分解(劣化)を防止できる。上記界面状態の改善(水の侵入防止)は、上記特定の基を有する化合物を硬化させると更に増強される。その結果、本発明の光電変換素子は、高湿環境下であっても、小さな耐湿耐久性ばらつきを示す(素子間における、光電変換効率の低下量のばらつきを低減できる)と考えられる。
As described above, the photoelectric conversion device of the present invention having the above-described configuration can suppress variations in the amount of decrease in photoelectric conversion efficiency among devices even if the perovskite compound is used as a light absorber. The reason for this is not clear yet, but it can be considered as follows.
That is, the compound having a specific group defined in the present invention has improved solubility in a solvent or the like. Furthermore, it is considered that the crystal formability (crystal growth rate) from the solvent is also improved. It is considered that, by improving the solubility and the crystal formability, even if a film is formed by a normal solution coating method, a film having uniform crystal grain boundaries and further surface flatness can be formed with good reproducibility. Therefore, between a plurality of photoelectric conversion elements, the interface state with the layer provided on the surface of the uniform hole transport layer formed of this compound is improved uniformly, water can be prevented from entering from the interface, and the perovskite compound It can prevent decomposition (deterioration). The improvement of the interface state (prevention of water invasion) is further enhanced by curing the compound having the specific group. As a result, it is considered that the photoelectric conversion element of the present invention exhibits a small variation in humidity resistance and durability even in a high humidity environment (variation in the amount of decrease in photoelectric conversion efficiency among elements can be reduced).

本発明において、電極(第一電極ともいう。)は、導電性支持体上(導電性支持体と対極との間)に感光層が設けられている。本発明において、導電性支持体上に感光層を有するとは、導電性支持体の表面に接して感光層を設ける(直接設ける)態様、及び、導電性支持体の表面上方に他の層を介して感光層を設ける態様を含む意味である。導電性支持体の表面上方に他の層を介して感光層を有する態様において、導電性支持体と感光層との間に設けられる他の層としては、光電変換素子を用いた太陽電池の電池性能を低下させないものであれば特に限定されない。例えば、多孔質層、ブロッキング層、電子輸送層及び正孔輸送層等が挙げられる。本発明において、導電性支持体の表面上方に他の層を介して感光層を有する態様としては、例えば、感光層が、多孔質層の表面に薄い膜状(図1参照)又は厚い膜状(図2参照)に設けられる態様、ブロッキング層の表面に薄い膜状又は厚い膜状(図3参照)に設けられる態様、電子輸送層の表面に薄い膜状又は厚い膜状(図4参照)に設けられる態様、及び、正孔輸送層の表面に薄い膜状又は厚い膜状(図5参照)に設けられる態様が挙げられる。感光層は、線状又は分散状に設けられてもよいが、好ましくは膜状に設けられる。   In the present invention, the electrode (also referred to as the first electrode) has a photosensitive layer provided on a conductive support (between the conductive support and the counter electrode). In the present invention, having a photosensitive layer on a conductive support means that a photosensitive layer is provided (directly provided) in contact with the surface of the conductive support, and another layer is provided above the surface of the conductive support. It is meant to include a mode in which the photosensitive layer is provided via the. In a mode in which the photosensitive layer is provided above the surface of the conductive support via another layer, the other layer provided between the conductive support and the photosensitive layer is a solar cell battery using a photoelectric conversion element. There is no particular limitation as long as it does not deteriorate the performance. For example, a porous layer, a blocking layer, an electron transport layer, a hole transport layer, etc. are mentioned. In the present invention, as an embodiment in which the photosensitive layer is provided above the surface of the conductive support through another layer, for example, the photosensitive layer is a thin film (see FIG. 1) or a thick film on the surface of the porous layer. (See FIG. 2), thin film or thick film on the surface of the blocking layer (see FIG. 3), thin film or thick film on the surface of the electron transport layer (see FIG. 4) And a thin film or a thick film (see FIG. 5) provided on the surface of the hole transport layer. The photosensitive layer may be linearly or dispersedly provided, but is preferably provided as a film.

本発明の光電変換素子において、第一電極と対極(第二電極ともいう。)とは対向しており、第一電極と対極が互いに接した状態で積層された態様と、第一電極と対極とが他の層(例えば正孔輸送層)を介して積層された態様(すなわち、第一電極と対極とが他の層を挟んで互いに対向配置されている態様)を包含する。   In the photoelectric conversion element of the present invention, the first electrode and the counter electrode (also referred to as the second electrode) are opposed to each other, and the first electrode and the counter electrode are stacked in contact with each other, and the first electrode and the counter electrode. And (2) are laminated via another layer (for example, a hole transport layer) (that is, the first electrode and the counter electrode are arranged to face each other with the other layer interposed).

本発明の光電変換素子は、好ましくは、第一電極を形成する導電性支持体と、この第一電極に対向する第二電極との間に、感光層と、この感光層に積層され、かつ後述する特定の基を有する化合物からなる正孔輸送剤を含有する正孔輸送層とを有している。本発明において、感光層と正孔輸送層とが積層されるとは、感光層と正孔輸送層とを直接積み重ねる(隣接する)ことに加えて、感光層と正孔輸送層とを他の層を介して積み重ねることを包含する。感光層と正孔輸送層との間に積み重ねられる層としては、本発明の作用効果を損なわない限り(例えば、後述する電荷移動等を妨げない限り)、材質や層厚等は特に限定されない。例えば、電荷移動等を妨げない程度の薄層が設けられてもよい。本発明においては、感光層及び正孔輸送層は互いに隣接していることが好ましい。   The photoelectric conversion element of the present invention is preferably, between a conductive support forming a first electrode and a second electrode facing the first electrode, a photosensitive layer, and laminated on the photosensitive layer, and And a hole transport layer containing a hole transport agent composed of a compound having a specific group described later. In the present invention, the lamination of the photosensitive layer and the hole transport layer means that the photosensitive layer and the hole transport layer are directly stacked (adjacent to each other), and the photosensitive layer and the hole transport layer are different from each other. Stacking through layers. The layer, which is stacked between the photosensitive layer and the hole transport layer, is not particularly limited in material, layer thickness and the like as long as the effects of the present invention are not impaired (for example, charge transfer described below is not hindered). For example, a thin layer that does not interfere with charge transfer may be provided. In the present invention, the photosensitive layer and the hole transport layer are preferably adjacent to each other.

本発明の光電変換素子において、導電性支持体と第二電極との間に、感光層と正孔輸送層とを有する層構造は、下記の2つの態様を包含する。すなわち、導電性支持体から第二電極に向かって、感光層及び正孔輸送層がこの順で積層されてなる態様と、正孔輸送層及び感光層がこの順で積層されてなる態様とである。   In the photoelectric conversion element of the present invention, the layer structure having the photosensitive layer and the hole transport layer between the conductive support and the second electrode includes the following two aspects. That is, a mode in which the photosensitive layer and the hole transport layer are laminated in this order from the conductive support toward the second electrode, and a mode in which the hole transport layer and the photosensitive layer are laminated in this order. is there.

本発明の光電変換素子は、本発明で規定する構成以外の構成は特に限定されず、光電変換素子及び太陽電池に関する公知の構成を採用できる。本発明の光電変換素子を構成する各層は、目的に応じて設計され、例えば、単層に形成されても、複層(積層構造)に形成されてもよい。   The photoelectric conversion element of the present invention is not particularly limited in configuration other than the configuration specified in the present invention, and known configurations relating to the photoelectric conversion element and the solar cell can be adopted. Each layer constituting the photoelectric conversion element of the present invention is designed according to the purpose, and may be formed as, for example, a single layer or a multi-layer (laminated structure).

本発明において規定する材料及び各部材以外の、光電変換素子又は太陽電池に用いられる材料及び各部材は、常法により調製することができる。ペロブスカイト化合物を用いた光電変換素子又は太陽電池について、例えば特許文献1、非特許文献1及び2を参照することができる。
また、色素増感太陽電池に用いられる材料及び各部材についても参考にすることができる。色素増感太陽電池ついて、例えば、特開2001−291534号公報、米国特許第4,927,721号明細書、米国特許第4,684,537号明細書、米国特許第5,084,365号明細書、米国特許第5,350,644号明細書、米国特許第5,463,057号明細書、米国特許第5,525,440号明細書、特開平7−249790号公報、特開2004−220974号公報、特開2008−135197号公報を参照することができる。
Other than the materials and members specified in the present invention, the materials and members used for the photoelectric conversion element or the solar cell can be prepared by a conventional method. For a photoelectric conversion element or a solar cell using a perovskite compound, for example, refer to Patent Document 1 and Non-Patent Documents 1 and 2.
Further, the materials and each member used for the dye-sensitized solar cell can be referred to. Regarding the dye-sensitized solar cell, for example, JP 2001-291534 A, U.S. Pat. No. 4,927,721, U.S. Pat. No. 4,684,537, U.S. Pat. No. 5,084,365. Description, US Pat. No. 5,350,644, US Pat. No. 5,463,057, US Pat. No. 5,525,440, JP-A-7-249790, JP2004. Reference can be made to JP-A-220974 and JP-A-2008-135197.

本発明の光電変換素子自体は、通常の製造方法により製造できるが、後述する本発明の正孔輸送膜の製造方法を経て(本発明の正孔輸送膜の製造方法により製造された正孔輸送膜を用いて)製造されることが好ましい。   The photoelectric conversion element of the present invention itself can be produced by a usual production method, but it is subjected to a method for producing a hole transport film of the present invention described later (hole transport produced by the method for producing a hole transport film of the present invention. It is preferably manufactured (using a membrane).

以下、本発明の光電変換素子の好ましい形態について説明する。
図1〜図5において、同じ符号は同じ構成要素(部材)を意味する。
なお、図1及び図2は、多孔質層12を形成する微粒子の大きさを強調して示してある。これらの微粒子は、好ましくは、導電性支持体11に対して水平方向及び垂直方向に詰まり(堆積又は密着して)、多孔質構造を形成している。
Hereinafter, preferred forms of the photoelectric conversion element of the present invention will be described.
1 to 5, the same reference numerals indicate the same constituent elements (members).
1 and 2, the size of the fine particles forming the porous layer 12 is emphasized. These fine particles are preferably blocked (deposited or adhered) to the conductive support 11 in the horizontal direction and the vertical direction to form a porous structure.

本明細書において、単に光電変換素子10という場合は、特に断らない限り、光電変換素子10A〜10Eを意味する。このことは、システム100、第一電極1についても同様である。また、単に感光層13という場合は、特に断らない限り、感光層13A〜13Cを意味する。同様に、正孔輸送層3という場合は、特に断らない限り、正孔輸送層3A及び3Bを意味する。   In the present specification, simply referring to the photoelectric conversion element 10 means the photoelectric conversion elements 10A to 10E unless otherwise specified. The same applies to the system 100 and the first electrode 1. Further, when simply referred to as the photosensitive layer 13, it means the photosensitive layers 13A to 13C unless otherwise specified. Similarly, the hole transport layer 3 means the hole transport layers 3A and 3B unless otherwise specified.

本発明の光電変換素子の好ましい態様として、例えば、図1に示す光電変換素子10Aが挙げられる。図1に示されるシステム100Aは、光電変換素子10Aを外部回路6で動作手段M(例えば電動モーター)に仕事をさせる電池用途に応用したシステムである。
この光電変換素子10Aは、第一電極1Aと、第二電極2と、第一電極1Aと第二電極2の間に、第一電極1Aを形成する感光層13Aに隣接する正孔輸送層3Aとを有している。
第一電極1Aは、支持体11a及び透明電極11bからなる導電性支持体11と、多孔質層12と、図1において断面領域aを拡大した拡大断面領域aに模式的に示されるように多孔質層12の表面に、ペロブスカイト化合物を含む感光層13Aとを有している。また透明電極11b上にブロッキング層14を有し、ブロッキング層14上に多孔質層12が形成される。このように多孔質層12を有する光電変換素子10Aは、感光層13Aの表面積が大きくなるため、電荷分離及び電荷移動効率が向上すると推定される。
As a preferable aspect of the photoelectric conversion element of the present invention, for example, the photoelectric conversion element 10A shown in FIG. 1 can be mentioned. The system 100A shown in FIG. 1 is a system in which the photoelectric conversion element 10A is applied to a battery that causes the operating means M (for example, an electric motor) to work in the external circuit 6.
This photoelectric conversion element 10A includes a first electrode 1A, a second electrode 2, and a hole transport layer 3A between a first electrode 1A and a second electrode 2 and a photosensitive layer 13A forming the first electrode 1A. And have.
The first electrode 1A includes a conductive support 11 composed of a support 11a and a transparent electrode 11b, a porous layer 12, and a porous layer 12 as shown in FIG. The surface of the textured layer 12 has a photosensitive layer 13A containing a perovskite compound. Further, the blocking layer 14 is provided on the transparent electrode 11b, and the porous layer 12 is formed on the blocking layer 14. As described above, in the photoelectric conversion element 10A having the porous layer 12, the surface area of the photosensitive layer 13A is increased, and thus it is estimated that the charge separation and charge transfer efficiency are improved.

図2に示す光電変換素子10Bは、図1に示す光電変換素子10Aの感光層13Aを厚く設け、かつ正孔輸送層を薄く設けた好ましい態様を模式的に示したものである。この光電変換素子10Bにおいて、正孔輸送層3Bは感光層13Bに隣接して薄く設けられている。光電変換素子10Bは、図1で示した光電変換素子10Aに対して感光層13B及び正孔輸送層3Bの膜厚の点で異なるが、これらの点以外は光電変換素子10Aと同様に構成されている。   The photoelectric conversion element 10B shown in FIG. 2 schematically shows a preferable embodiment in which the photosensitive layer 13A of the photoelectric conversion element 10A shown in FIG. 1 is provided thick and the hole transport layer is provided thin. In this photoelectric conversion element 10B, the hole transport layer 3B is thinly provided adjacent to the photosensitive layer 13B. The photoelectric conversion element 10B is different from the photoelectric conversion element 10A shown in FIG. 1 in the thickness of the photosensitive layer 13B and the hole transport layer 3B, but is the same as the photoelectric conversion element 10A except for these points. ing.

図3に示す光電変換素子10Cは、本発明の光電変換素子の別の好ましい態様を模式的に示したものである。光電変換素子10Cは、図2に示す光電変換素子10Bに対して多孔質層12を設けていない点で異なるが、この点以外は光電変換素子10Bと同様に構成されている。すなわち、光電変換素子10Cにおいて、感光層13Cはブロッキング層14の表面に厚い膜状に形成され、正孔輸送層3Bは感光層13Cの表面に接して形成されている。光電変換素子10Cにおいて、正孔輸送層3Bは正孔輸送層3Aと同様に厚く設けることもできる。   The photoelectric conversion element 10C shown in FIG. 3 schematically shows another preferable embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention. The photoelectric conversion element 10C is different from the photoelectric conversion element 10B shown in FIG. 2 in that the porous layer 12 is not provided, but is the same as the photoelectric conversion element 10B except for this point. That is, in the photoelectric conversion element 10C, the photosensitive layer 13C is formed as a thick film on the surface of the blocking layer 14, and the hole transport layer 3B is formed in contact with the surface of the photosensitive layer 13C. In the photoelectric conversion element 10C, the hole transport layer 3B can be formed thick similarly to the hole transport layer 3A.

図4に示す光電変換素子10Dは、本発明の光電変換素子のまた別の好ましい態様を模式的に示したものである。この光電変換素子10Dは、図3に示す光電変換素子10Cに対してブロッキング層14に代えて電子輸送層15を設けた点で異なるが、この点以外は光電変換素子10Cと同様に構成されている。第一電極1Dは、導電性支持体11と、導電性支持体11上に順に形成された、電子輸送層15及び感光層13Cとを有している。正孔輸送層3Bは感光層13Cの表面に接して形成されている。この光電変換素子10Dは、各層を有機材料で形成できる点で、好ましい。これにより、光電変換素子の生産性が向上し、しかも薄型化又はフレキシブル化が可能になる。   The photoelectric conversion element 10D shown in FIG. 4 schematically shows another preferable embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention. This photoelectric conversion element 10D is different from the photoelectric conversion element 10C shown in FIG. 3 in that an electron transport layer 15 is provided instead of the blocking layer 14, but other than this point, it is configured similarly to the photoelectric conversion element 10C. There is. The first electrode 1D has a conductive support 11, and an electron transport layer 15 and a photosensitive layer 13C which are sequentially formed on the conductive support 11. The hole transport layer 3B is formed in contact with the surface of the photosensitive layer 13C. This photoelectric conversion element 10D is preferable in that each layer can be formed of an organic material. As a result, the productivity of the photoelectric conversion element is improved, and it is possible to make it thinner or flexible.

図5に示す光電変換素子10Eは、本発明の光電変換素子の更に別の好ましい態様を模式的に示したものである。この光電変換素子10Eを含むシステム100Eは、システム100Aと同様に電池用途に応用したシステムである。
光電変換素子10Eは、第一電極1Eと、第二電極2と、第一電極1E及び第二電極2の間に電子輸送層4とを有している。第一電極1Eは、導電性支持体11と、導電性支持体11上に順に形成された、正孔輸送層16及び感光層13Cとを有している。感光層13Cは正孔輸送層16の表面に接して形成されている。この光電変換素子10Eは、光電変換素子10Dと同様に、各層を有機材料で形成できる点で、好ましい。
The photoelectric conversion element 10E shown in FIG. 5 schematically shows still another preferable embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention. A system 100E including the photoelectric conversion element 10E is a system applied to a battery as in the system 100A.
The photoelectric conversion element 10E has a first electrode 1E, a second electrode 2, and an electron transport layer 4 between the first electrode 1E and the second electrode 2. The first electrode 1E has a conductive support 11, and a hole transport layer 16 and a photosensitive layer 13C which are sequentially formed on the conductive support 11. The photosensitive layer 13C is formed in contact with the surface of the hole transport layer 16. Like the photoelectric conversion element 10D, the photoelectric conversion element 10E is preferable in that each layer can be formed of an organic material.

本発明において、光電変換素子10を応用したシステム100は、以下のようにして、太陽電池として機能する。
すなわち、光電変換素子10において、導電性支持体11を透過して、又は第二電極2を透過して感光層13に入射した光は光吸収剤を励起する。励起された光吸収剤はエネルギーの高い電子を有しており、この電子を放出できる。エネルギーの高い電子を放出した光吸収剤は酸化体(カチオン)となる。
In the present invention, the system 100 to which the photoelectric conversion element 10 is applied functions as a solar cell as follows.
That is, in the photoelectric conversion element 10, the light that has passed through the conductive support 11 or the second electrode 2 and is incident on the photosensitive layer 13 excites the light absorber. The excited light absorber has an electron with high energy and can emit this electron. The light absorber that has emitted high-energy electrons becomes an oxidant (cation).

光電変換素子10A〜10Dにおいては、光吸収剤から放出された電子は、光吸収剤間を移動して導電性支持体11(透明電極11b)に到達する。導電性支持体11に到達した電子が外部回路6で仕事をした後、第二電極2及び正孔輸送層3を経由して、感光層13に戻る。感光層13に戻った電子により光吸収剤が還元される。一方、光電変換素子10Eにおいては、光吸収剤から放出された電子は、感光層13Cから電子輸送層4を経て第二電極2に到達し、外部回路6で仕事をした後に導電性支持体11(透明電極11b)及び正孔輸送層16を経て、感光層13に戻る。感光層13に戻った電子により光吸収剤が還元される。
光電変換素子10においては、このような、光吸収剤の励起及び電子移動のサイクルを繰り返すことにより、システム100が太陽電池として機能する。
In the photoelectric conversion elements 10A to 10D, the electrons emitted from the light absorbing agent move between the light absorbing agents and reach the conductive support 11 (transparent electrode 11b). The electrons reaching the conductive support 11 work in the external circuit 6 and then return to the photosensitive layer 13 via the second electrode 2 and the hole transport layer 3. The light absorber is reduced by the electrons returned to the photosensitive layer 13. On the other hand, in the photoelectric conversion element 10E, the electrons emitted from the light absorber reach the second electrode 2 from the photosensitive layer 13C through the electron transport layer 4 and work in the external circuit 6 and then the conductive support 11 It returns to the photosensitive layer 13 through the (transparent electrode 11b) and the hole transport layer 16. The light absorber is reduced by the electrons returned to the photosensitive layer 13.
In the photoelectric conversion element 10, the system 100 functions as a solar cell by repeating such a cycle of excitation of the light absorber and electron transfer.

光電変換素子10A〜10Dにおいて、感光層13から導電性支持体11への電子の流れ方は、多孔質層12の有無及びその種類等により、異なる。本発明の光電変換素子10においては、光吸収剤間を電子が移動する電子伝導が起こる。したがって、本発明において、多孔質層12を設ける場合、多孔質層12は従来の半導体以外に絶縁体で形成することができる。多孔質層12が半導体で形成される場合、多孔質層12の半導体微粒子内部及び半導体微粒子間を電子が移動する電子伝導も起こる。一方、多孔質層12が絶縁体で形成される場合、多孔質層12での電子伝導は起こらない。多孔質層12が絶縁体で形成される場合、絶縁体微粒子に酸化アルミニウム(Al)の微粒子を用いると、比較的高い起電力(Voc)が得られる。
上記他の層としてのブロッキング層14が導体又は半導体により形成された場合もブロッキング層14での電子伝導が起こる。また、電子輸送層15でも電子伝導が起こる。
In the photoelectric conversion elements 10A to 10D, the way electrons flow from the photosensitive layer 13 to the conductive support 11 varies depending on the presence or absence of the porous layer 12 and the type thereof. In the photoelectric conversion element 10 of the present invention, electron conduction occurs in which electrons move between the light absorbers. Therefore, in the present invention, when the porous layer 12 is provided, the porous layer 12 can be formed of an insulator other than the conventional semiconductor. When the porous layer 12 is formed of a semiconductor, electron conduction occurs in which electrons move inside and between the semiconductor particles of the porous layer 12. On the other hand, when the porous layer 12 is formed of an insulator, electron conduction does not occur in the porous layer 12. When the porous layer 12 is formed of an insulator, if aluminum oxide (Al 2 O 3 ) fine particles are used as the insulating fine particles, a relatively high electromotive force (Voc) is obtained.
Even when the blocking layer 14 as the other layer is formed of a conductor or a semiconductor, electron conduction occurs in the blocking layer 14. Further, electron conduction also occurs in the electron transport layer 15.

本発明の光電変換素子は、上記の好ましい態様に限定されず、各態様の構成等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各態様間で適宜組み合わせることができる。   The photoelectric conversion element of the present invention is not limited to the above-described preferred embodiments, and the configurations and the like of each embodiment can be appropriately combined between the embodiments without departing from the spirit of the present invention.

以下、本発明の光電変換素子及び太陽電池に用いるのに好適な部材及び化合物について、説明する。   Hereinafter, members and compounds suitable for use in the photoelectric conversion element and the solar cell of the present invention will be described.

<電極(第一電極)1>
第一電極1は、導電性支持体11と感光層13とを有し、光電変換素子10において作用電極として機能する。
第一電極1は、図1〜図5に示されるように、多孔質層12、ブロッキング層14及び電子輸送層15及び正孔輸送層16の少なくとも1つの層を有することが好ましい。
第一電極1は、短絡防止の点で少なくともブロッキング層14を有することが好ましく、光吸収効率の点及び短絡防止の点で多孔質層12及びブロッキング層14を有していることが更に好ましい。
また、第一電極1は、光電変換素子の生産性の向上、薄型化又はフレキシブル化の点で、有機材料で形成された、電子輸送層15又は正孔輸送層16を有することが好ましい。
<Electrode (first electrode) 1>
The first electrode 1 has a conductive support 11 and a photosensitive layer 13, and functions as a working electrode in the photoelectric conversion element 10.
As shown in FIGS. 1 to 5, the first electrode 1 preferably has at least one layer of a porous layer 12, a blocking layer 14, an electron transport layer 15 and a hole transport layer 16.
The first electrode 1 preferably has at least the blocking layer 14 in terms of short circuit prevention, and more preferably has the porous layer 12 and blocking layer 14 in terms of light absorption efficiency and short circuit prevention.
In addition, the first electrode 1 preferably has an electron transport layer 15 or a hole transport layer 16 formed of an organic material in terms of improving the productivity of the photoelectric conversion element and making it thinner or flexible.

− 導電性支持体11 −
導電性支持体11は、導電性を有し、感光層13等を支持できるものであれば特に限定されない。導電性支持体11は、導電性を有する材料、例えば金属で形成された構成、又は、ガラス若しくはプラスチックの支持体11aと、この支持体11aの表面に形成された導電膜としての透明電極11bとを有する構成が好ましい。
-Conductive support 11-
The conductive support 11 is not particularly limited as long as it has conductivity and can support the photosensitive layer 13 and the like. The conductive support 11 is composed of a material having conductivity, for example, a metal, or a glass or plastic support 11a, and a transparent electrode 11b as a conductive film formed on the surface of the support 11a. A configuration having is preferable.

中でも、図1〜図5に示されるように、ガラス又はプラスチックの支持体11aの表面に導電性の金属酸化物を塗設して透明電極11bを成膜した導電性支持体11が更に好ましい。プラスチックで形成された支持体11aとしては、例えば、特開2001−291534号公報の段落番号0153に記載の透明ポリマーフィルムが挙げられる。支持体11aを形成する材料としては、ガラス及びプラスチックの他にも、セラミック(特開2005−135902号公報)、導電性樹脂(特開2001−160425号公報)を用いることができる。金属酸化物としては、スズ酸化物(TO)が好ましく、インジウム−スズ酸化物(スズドープ酸化インジウム:ITO)、フッ素をドープした酸化スズ(FTO)等のフッ素ドープスズ酸化物が特に好ましい。このときの金属酸化物の塗布量は、支持体11aの表面積1m当たり0.1〜100gが好ましい。導電性支持体11を用いる場合、光は支持体11a側から入射させることが好ましい。 Among them, as shown in FIGS. 1 to 5, a conductive support 11 in which a transparent metal 11b is formed by coating a conductive metal oxide on the surface of a glass or plastic support 11a is more preferable. Examples of the support 11a made of plastic include the transparent polymer film described in paragraph No. 0153 of JP 2001-291534 A. As a material for forming the support 11a, besides glass and plastic, it is possible to use ceramic (JP 2005-135902 A) and conductive resin (JP 2001-160425 A). As the metal oxide, tin oxide (TO) is preferable, and fluorine-doped tin oxide such as indium-tin oxide (tin-doped indium oxide: ITO) and fluorine-doped tin oxide (FTO) are particularly preferable. At this time, the coating amount of the metal oxide is preferably 0.1 to 100 g per 1 m 2 of the surface area of the support 11a. When the conductive support 11 is used, it is preferable that light be incident from the support 11a side.

導電性支持体11は、実質的に透明であることが好ましい。本発明において、「実質的に透明である」とは、光(波長300〜1200nm)の透過率が10%以上であることを意味し、50%以上が好ましく、80%以上が特に好ましい。
支持体11a及び導電性支持体11の厚みは、特に限定されず、適宜の厚みに設定される。例えば、0.01μm〜10mmであることが好ましく、0.1μm〜5mmであることが更に好ましく、0.3μm〜4mmであることが特に好ましい。
透明電極11bを設ける場合、透明電極11bの膜厚は、特に限定されず、例えば、0.01〜30μmであることが好ましく、0.02〜25μmであることが更に好ましく、0.025〜20μmであることが特に好ましい。
The conductive support 11 is preferably substantially transparent. In the present invention, "substantially transparent" means that the transmittance of light (wavelength 300 to 1200 nm) is 10% or more, preferably 50% or more, and particularly preferably 80% or more.
The thickness of the support 11a and the conductive support 11 is not particularly limited and is set to an appropriate thickness. For example, it is preferably 0.01 μm to 10 mm, more preferably 0.1 μm to 5 mm, and particularly preferably 0.3 μm to 4 mm.
When the transparent electrode 11b is provided, the film thickness of the transparent electrode 11b is not particularly limited and is, for example, preferably 0.01 to 30 μm, more preferably 0.02 to 25 μm, and 0.025 to 20 μm. Is particularly preferable.

導電性支持体11又は支持体11aは、表面に光マネージメント機能を有してもよい。例えば、導電性支持体11又は支持体11aの表面に、特開2003−123859号公報に記載の、高屈折膜及び低屈折率の酸化物膜を交互に積層した反射防止膜を有してもよく、特開2002−260746号公報に記載のライトガイド機能を有してもよい。   The conductive support 11 or the support 11a may have a light management function on the surface. For example, even if the surface of the conductive support 11 or the support 11a has an antireflection film described in JP-A-2003-123859, a high refractive film and a low refractive index oxide film are alternately laminated. Well, it may have a light guide function described in JP-A-2002-260746.

− ブロッキング層14 −
本発明においては、光電変換素子10A〜10Cのように、好ましくは、透明電極11bの表面に、すなわち、導電性支持体11と、多孔質層12、感光層13又は正孔輸送層3等との間に、ブロッキング層14を有している。
光電変換素子において、例えば感光層13又は正孔輸送層3と、透明電極11b等とが電気的に接続すると逆電流を生じる。ブロッキング層14は、この逆電流を防止する機能を果たす。ブロッキング層14は短絡防止層ともいう。
ブロッキング層14を、光吸収剤を担持する足場として機能させることもできる。
このブロッキング層14は、光電変換素子が電子輸送層を有する場合にも設けられてもよい。例えば、光電変換素子10Dの場合、導電性支持体11と電子輸送層15との間に設けられてもよく、光電変換素子10Eの場合、第二電極2と電子輸送層4との間に設けられてもよい。
-Blocking layer 14-
In the present invention, like the photoelectric conversion elements 10A to 10C, preferably on the surface of the transparent electrode 11b, that is, the conductive support 11, the porous layer 12, the photosensitive layer 13, the hole transport layer 3, and the like. In between, a blocking layer 14 is provided.
In the photoelectric conversion element, for example, when the photosensitive layer 13 or the hole transport layer 3 is electrically connected to the transparent electrode 11b or the like, a reverse current is generated. The blocking layer 14 functions to prevent this reverse current. The blocking layer 14 is also referred to as a short circuit prevention layer.
The blocking layer 14 can also function as a scaffold that carries a light absorber.
The blocking layer 14 may be provided even when the photoelectric conversion element has an electron transport layer. For example, in the case of the photoelectric conversion element 10D, it may be provided between the conductive support 11 and the electron transport layer 15, and in the case of the photoelectric conversion element 10E, it is provided between the second electrode 2 and the electron transport layer 4. May be

ブロッキング層14を形成する材料は、上記機能を果たすことのできる材料であれば特に限定されないが、可視光を透過する物質であって、導電性支持体11(透明電極11b)又は第二電極等に対する絶縁性物質であることが好ましい。「導電性支持体11(透明電極11b)に対する絶縁性物質」とは、具体的には、伝導帯のエネルギー準位が、導電性支持体11を形成する材料(透明電極11bを形成する金属酸化物)の伝導帯のエネルギー準位以上であり、かつ、多孔質層12を構成する材料の伝導帯や光吸収剤の基底状態のエネルギー準位より低い化合物(n型半導体化合物)をいう。
ブロッキング層14を形成する材料は、例えば、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸セシウム、ポリビニルアルコール、ポリウレタン等が挙げられる。また、一般的に光電変換材料に用いられる材料でもよく、例えば、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化タングステン等も挙げられる。中でも、酸化チタン、酸化スズ、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等が好ましい。
ブロッキング層14の膜厚は、0.001〜10μmが好ましく、0.005〜1μmが更に好ましく、0.01〜0.1μmが特に好ましい。
The material for forming the blocking layer 14 is not particularly limited as long as it is a material that can perform the above functions, but it is a substance that transmits visible light, such as the conductive support 11 (transparent electrode 11b) or the second electrode. It is preferable that it is an insulating material. The "insulating substance for the conductive support 11 (transparent electrode 11b)" is specifically a material having an energy level in the conduction band that forms the conductive support 11 (metal oxide that forms the transparent electrode 11b). Compound) which is higher than the energy level of the conduction band of the substance) and lower than the energy level of the conduction band of the material forming the porous layer 12 or the energy level of the ground state of the light absorber (n-type semiconductor compound).
Examples of the material forming the blocking layer 14 include silicon oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, calcium carbonate, cesium carbonate, polyvinyl alcohol, polyurethane and the like. Further, it may be a material generally used as a photoelectric conversion material, and examples thereof include titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, niobium oxide, and tungsten oxide. Among them, titanium oxide, tin oxide, magnesium oxide, aluminum oxide and the like are preferable.
The thickness of the blocking layer 14 is preferably 0.001 to 10 μm, more preferably 0.005 to 1 μm, and particularly preferably 0.01 to 0.1 μm.

本発明において、各層の膜厚は、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)等を用いて光電変換素子10の断面を観察することにより、測定できる。   In the present invention, the film thickness of each layer can be measured by observing the cross section of the photoelectric conversion element 10 using a scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscope) or the like.

− 多孔質層12 −
本発明においては、光電変換素子10A及び10Bのように、好ましくは、透明電極11b上に多孔質層12を有している。ブロッキング層14を有している場合、多孔質層12はブロッキング層14上に形成されることが好ましい。
多孔質層12は、表面に感光層13を担持する足場として機能する層である。太陽電池において、光吸収効率を高めるためには、少なくとも太陽光等の光を受ける部分の表面積を大きくすることが好ましく、多孔質層12の全体としての表面積を大きくすることが好ましい。
-Porous layer 12-
In the present invention, like the photoelectric conversion elements 10A and 10B, the porous layer 12 is preferably provided on the transparent electrode 11b. When the blocking layer 14 is provided, the porous layer 12 is preferably formed on the blocking layer 14.
The porous layer 12 is a layer that functions as a scaffold that carries the photosensitive layer 13 on its surface. In the solar cell, in order to increase the light absorption efficiency, it is preferable to increase the surface area of at least a portion that receives light such as sunlight, and it is preferable to increase the surface area of the porous layer 12 as a whole.

多孔質層12は、多孔質層12を形成する材料の微粒子が堆積又は密着してなる、細孔を有する微粒子層であることが好ましい。多孔質層12は、2種以上の微粒子が堆積してなる微粒子層であってもよい。多孔質層12が細孔を有する微粒子層であると、光吸収剤の担持量(吸着量)を増量できる。
多孔質層12の表面積を大きくするには、多孔質層12を構成する個々の微粒子の表面積を大きくすることが好ましい。本発明では、多孔質層12を形成する微粒子を導電性支持体11等に塗設した状態で、この微粒子の表面積が投影面積に対して10倍以上であることが好ましく、100倍以上であることがより好ましい。この上限には特に制限はないが、通常5000倍程度である。多孔質層12を形成する微粒子の粒径は、投影面積を円に換算したときの直径を用いた平均粒径において、1次粒子として0.001〜1μmが好ましい。微粒子の分散物を用いて多孔質層12を形成する場合、微粒子の上記平均粒径は、分散物の平均粒径として0.01〜100μmが好ましい。
The porous layer 12 is preferably a fine particle layer having fine pores, in which fine particles of the material forming the porous layer 12 are deposited or adhered. The porous layer 12 may be a fine particle layer formed by depositing two or more kinds of fine particles. When the porous layer 12 is a fine particle layer having pores, the amount of the light absorber carried (adsorption amount) can be increased.
In order to increase the surface area of the porous layer 12, it is preferable to increase the surface area of each fine particle that constitutes the porous layer 12. In the present invention, in the state where the fine particles forming the porous layer 12 are coated on the conductive support 11 or the like, the surface area of the fine particles is preferably 10 times or more the projection area, and 100 times or more. Is more preferable. The upper limit is not particularly limited, but is usually about 5000 times. The particle diameter of the fine particles forming the porous layer 12 is preferably 0.001 to 1 μm as primary particles in the average particle diameter using the diameter when the projected area is converted into a circle. When the porous layer 12 is formed using a dispersion of fine particles, the average particle diameter of the fine particles is preferably 0.01 to 100 μm as the average particle diameter of the dispersion.

多孔質層12を形成する材料は、導電性に関しては特に限定されず、絶縁体(絶縁性の材料)であっても、導電性の材料又は半導体(半導電性の材料)であってもよい。
多孔質層12を形成する材料としては、例えば、金属のカルコゲニド(例えば酸化物、硫化物、セレン化物等)、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物(光吸収剤として用いるペロブスカイト化合物を除く。)、ケイ素の酸化物(例えば、二酸化ケイ素、ゼオライト)、又はカーボンナノチューブ(カーボンナノワイヤ及びカーボンナノロッド等を含む)を用いることができる。
The material forming the porous layer 12 is not particularly limited in terms of conductivity, and may be an insulator (insulating material), a conductive material or a semiconductor (semi-conductive material). ..
As a material for forming the porous layer 12, for example, a metal chalcogenide (for example, an oxide, a sulfide, a selenide, or the like), a compound having a perovskite type crystal structure (excluding a perovskite compound used as a light absorber), and silicon. (For example, silicon dioxide, zeolite) or carbon nanotubes (including carbon nanowires and carbon nanorods) can be used.

金属のカルコゲニドとしては、特に限定されないが、好ましくは、チタン、スズ、亜鉛、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、セリウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、アルミニウム又はタンタルの各酸化物、硫化カドミウム、セレン化カドミウム等が挙げられる。金属のカルコゲニドの結晶構造として、アナターゼ型、ブルッカイト型又はルチル型が挙げられ、アナターゼ型、ブルッカイト型が好ましい。   The metal chalcogenide is not particularly limited, but preferably titanium, tin, zinc, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium, aluminum or tantalum oxide, and cadmium sulfide. , Cadmium selenide and the like. Examples of the crystal structure of the metal chalcogenide include anatase type, brookite type, and rutile type, and anatase type and brookite type are preferable.

ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物としては、特に限定されないが、遷移金属酸化物等が挙げられる。例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ジルコン酸バリウム、スズ酸バリウム、ジルコン酸鉛、ジルコン酸ストロンチウム、タンタル酸ストロンチウム、ニオブ酸カリウム、鉄酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムバリウム、チタン酸バリウムランタン、チタン酸ナトリウム、チタン酸ビスマスが挙げられる。中でも、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム等が好ましい。   The compound having a perovskite type crystal structure is not particularly limited, and examples thereof include transition metal oxides. For example, strontium titanate, calcium titanate, barium titanate, lead titanate, barium zirconate, barium stannate, lead zirconate, strontium zirconate, strontium tantalate, potassium niobate, bismuth ferrate, strontium barium titanate. , Barium lanthanum titanate, sodium titanate, and bismuth titanate. Of these, strontium titanate and calcium titanate are preferable.

カーボンナノチューブは、炭素膜(グラフェンシート)を筒状に丸めた形状を有する。カーボンナノチューブは、1枚のグラフェンシートが円筒状に巻かれた単層カーボンナノチューブ(SWCNT)、2枚のグラフェンシートが同心円状に巻かれた2層カーボンナノチューブ(DWCNT)、複数のグラフェンシートが同心円状に巻かれた多層カーボンナノチューブ(MWCNT)に分類される。多孔質層12としては、いずれのカーボンナノチューブも特に限定されず、用いることができる。   The carbon nanotube has a shape obtained by rolling a carbon film (graphene sheet) into a cylindrical shape. Carbon nanotubes are single-walled carbon nanotubes (SWCNT) in which one graphene sheet is wound in a cylindrical shape, two-walled carbon nanotubes in which two graphene sheets are wound concentrically (DWCNT), and multiple graphene sheets are concentric circles. It is classified as a multi-walled carbon nanotube (MWCNT) that is wound into a shape. As the porous layer 12, any carbon nanotube is not particularly limited and can be used.

多孔質層12を形成する材料は、中でも、チタン、スズ、亜鉛、ジルコニウム、アルミニウム若しくはケイ素の酸化物、又はカーボンナノチューブが好ましく、酸化チタン又は酸化アルミニウムが更に好ましい。   Among them, the material forming the porous layer 12 is preferably an oxide of titanium, tin, zinc, zirconium, aluminum or silicon, or a carbon nanotube, and more preferably titanium oxide or aluminum oxide.

多孔質層12は、上述の、金属のカルコゲニド、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物、ケイ素の酸化物及びカーボンナノチューブのうち少なくとも1種で形成されていればよく、複数種で形成されていてもよい。   The porous layer 12 may be formed of at least one of the above-mentioned metal chalcogenide, compound having a perovskite crystal structure, silicon oxide and carbon nanotube, and may be formed of a plurality of types. ..

多孔質層12の膜厚は、特に限定されないが、通常0.05〜100μmの範囲であり、好ましくは0.1〜100μmの範囲である。太陽電池として用いる場合は、0.1〜50μmが好ましく、0.2〜30μmがより好ましい。   The thickness of the porous layer 12 is not particularly limited, but is usually in the range of 0.05 to 100 μm, preferably 0.1 to 100 μm. When used as a solar cell, the thickness is preferably 0.1 to 50 μm, more preferably 0.2 to 30 μm.

− 電子輸送層15−
本発明においては、光電変換素子10Dのように、好ましくは、透明電極11bの表面に電子輸送層15を有している。
電子輸送層15は、感光層13で発生した電子を導電性支持体11へと輸送する機能を有する。電子輸送層15は、この機能を発揮することができる電子輸送材料で形成される。電子輸送材料としては、特に限定されないが、有機材料(有機電子輸送材料)が好ましい。有機電子輸送材料としては、[6,6]−Phenyl−C61−Butyric Acid Methyl Ester(PC61BM)等のフラーレン化合物、ペリレンテトラカルボキシジイミド(PTCDI)等のペリレン化合物、その他、テトラシアノキノジメタン(TCNQ)等の低分子化合物、又は、高分子化合物等が挙げられる。
電子輸送層15の膜厚は、特に限定されないが、0.001〜10μmが好ましく、0.01〜1μmがより好ましい。
-Electron transport layer 15-
In the present invention, like the photoelectric conversion element 10D, the electron transport layer 15 is preferably provided on the surface of the transparent electrode 11b.
The electron transport layer 15 has a function of transporting electrons generated in the photosensitive layer 13 to the conductive support 11. The electron transport layer 15 is formed of an electron transport material capable of exhibiting this function. The electron transport material is not particularly limited, but an organic material (organic electron transport material) is preferable. Examples of the organic electron transporting material include fullerene compounds such as [6,6] -Phenyl-C61-Butyric Acid Methyl Ester (PC 61 BM), perylene compounds such as perylene tetracarboxydiimide (PTCDI), and tetracyanoquinodimethane. Examples thereof include low molecular weight compounds such as (TCNQ) or high molecular weight compounds.
The thickness of the electron transport layer 15 is not particularly limited, but is preferably 0.001 to 10 μm, more preferably 0.01 to 1 μm.

− 正孔輸送層16−
本発明においては、光電変換素子10Eのように、好ましくは、透明電極11bの表面に正孔輸送層16を有している。正孔輸送層16は、励起した光吸収剤が電荷分離して発生する正孔を導電性支持体11に輸送する正孔輸送機能(透明電極11bから注入された電子を光吸収剤の酸化体に輸送(補充)する機能)を有しており、形成される位置が異なること以外は、後述する正孔輸送層3と同じである。
-Hole transport layer 16-
In the present invention, like the photoelectric conversion element 10E, the hole transport layer 16 is preferably provided on the surface of the transparent electrode 11b. The hole transport layer 16 has a hole transport function of transporting holes generated by the charge separation of the excited light absorber to the conductive support 11 (electrons injected from the transparent electrode 11b are oxidants of the light absorber). It has the function of transporting (supplementing) to (1) and is the same as the hole transporting layer 3 described later, except that the formed position is different.

− 感光層(光吸収層)13 −
感光層13は、好ましくは、多孔質層12(光電変換素子10A及び10B)、ブロッキング層14(光電変換素子10C)、電子輸送層15(光電変換素子10D)又は正孔輸送層16(光電変換素子10E)の各層の表面(感光層13が設けられる表面が凹凸の場合の凹部内表面を含む。)に設けられる。
本発明において、感光層13中には光吸収剤が含まれる。この光吸収剤は、後述するペロブスカイト化合物を少なくとも1種含有している。また、感光層は上記ペロブスカイト化合物以外に、例えば金属錯体色素、有機色素等の光吸収成分を有してもよい。感光層13中に含まれる光吸収剤は、すべて上記ペロブスカイト化合物であることが好ましい。
-Photosensitive layer (light absorbing layer) 13-
The photosensitive layer 13 is preferably a porous layer 12 (photoelectric conversion elements 10A and 10B), a blocking layer 14 (photoelectric conversion element 10C), an electron transport layer 15 (photoelectric conversion element 10D) or a hole transport layer 16 (photoelectric conversion). It is provided on the surface of each layer of the element 10E (including the inner surface of the concave portion when the surface on which the photosensitive layer 13 is provided is uneven).
In the present invention, the photosensitive layer 13 contains a light absorber. This light absorber contains at least one perovskite compound described below. In addition to the perovskite compound, the photosensitive layer may have a light absorbing component such as a metal complex dye or an organic dye. The light absorber contained in the photosensitive layer 13 is preferably the above perovskite compound.

感光層13は、単層であっても2層以上の積層構造であってもよい。感光層13が2層以上の積層構造である場合、互いに異なった光吸収剤からなる層を積層してなる積層構造でもよく、また、感光層と感光層の間に後述する正孔輸送材料を含む中間層を有する積層構造でもよい。感光層13が2層以上の積層構造である場合、少なくとも1種含有していればよく、すべての感光層がペロブスカイト化合物を少なくとも1種含有していてもよい。   The photosensitive layer 13 may be a single layer or a laminated structure of two or more layers. When the photosensitive layer 13 has a laminated structure of two or more layers, it may have a laminated structure in which layers made of different light absorbers are laminated, and a hole transporting material described later may be provided between the photosensitive layers. It may be a laminated structure having an intermediate layer containing. When the photosensitive layer 13 has a laminated structure of two or more layers, it may contain at least one kind, and all the photosensitive layers may contain at least one kind of perovskite compound.

感光層13を導電性支持体11上に有する態様は、上述した通りである。感光層13は、好ましくは、励起した電子が導電性支持体11又は第二電極2に流れるように、上記各層の表面に設けられる。このとき、感光層13は、上記各層の表面全体に設けられていてもよく、その表面の一部に設けられていてもよい。   The mode in which the photosensitive layer 13 is provided on the conductive support 11 is as described above. The photosensitive layer 13 is preferably provided on the surface of each layer so that the excited electrons flow to the conductive support 11 or the second electrode 2. At this time, the photosensitive layer 13 may be provided on the entire surface of each layer, or may be provided on a part of the surface.

感光層13の膜厚は、導電性支持体11上に感光層13を有する態様に応じて適宜に設定され、特に限定されない。通常、膜厚は、例えば、0.001〜100μmが好ましく、0.01〜10μmが更に好ましく、0.01〜5μmが特に好ましい。
多孔質層12を有する場合、多孔質層12の膜厚との合計膜厚は、0.01μm以上が好ましく、0.05μm以上がより好ましく、0.1μm以上が更に好ましく、0.3μm以上が特に好ましい。また、合計膜厚は、100μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましく、30μm以下が更に好ましい。合計膜厚は、上記値を適宜に組み合わせた範囲とすることができる。
光電変換素子10において、多孔質層12及び正孔輸送層3を有する場合、多孔質層12と感光層13と正孔輸送層3との合計膜厚は、特に限定されないが、例えば、0.01μm以上が好ましく、0.05μm以上がより好ましく、0.1μm以上が更に好ましく、0.3μm以上が特に好ましい。また、この合計膜厚は、200μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましく、30μm以下が更に好ましく、5μm以下が特に好ましい。合計膜厚は、上記値を適宜に組み合わせた範囲とすることができる。
本発明において、感光層を厚い膜状に設ける場合(感光層13B及び13C)、この感光層に含まれる光吸収剤は正孔輸送材料として機能することもある。
The film thickness of the photosensitive layer 13 is appropriately set according to the aspect in which the photosensitive layer 13 is provided on the conductive support 11, and is not particularly limited. Usually, the film thickness is, for example, preferably 0.001 to 100 μm, more preferably 0.01 to 10 μm, and particularly preferably 0.01 to 5 μm.
When the porous layer 12 is provided, the total film thickness together with the film thickness of the porous layer 12 is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, further preferably 0.1 μm or more, and 0.3 μm or more. Particularly preferred. The total film thickness is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, still more preferably 30 μm or less. The total film thickness can be within a range in which the above values are appropriately combined.
When the photoelectric conversion element 10 has the porous layer 12 and the hole transport layer 3, the total film thickness of the porous layer 12, the photosensitive layer 13, and the hole transport layer 3 is not particularly limited, but may be, for example, 0. 01 μm or more is preferable, 0.05 μm or more is more preferable, 0.1 μm or more is further preferable, and 0.3 μm or more is particularly preferable. The total film thickness is preferably 200 μm or less, more preferably 50 μm or less, further preferably 30 μm or less, and particularly preferably 5 μm or less. The total film thickness can be within a range in which the above values are appropriately combined.
In the present invention, when the photosensitive layer is provided in the form of a thick film (photosensitive layers 13B and 13C), the light absorber contained in this photosensitive layer may function as a hole transport material.

〔光吸収剤〕
− ペロブスカイト化合物 −
感光層13中の光吸収剤は、「周期表第一族元素若しくはカチオン性有機基A」と、「周期表第一族元素以外の金属原子M」と、「アニオン性原子又は原子団X」とを有するペロブスカイト化合物を含有する。ペロブスカイト化合物の周期表第一族元素若しくはカチオン性有機基A、金属原子M及びアニオン性原子又は原子団Xは、それぞれ、ペロブスカイト型結晶構造において、カチオン(便宜上、カチオンAということがある)、金属カチオン(便宜上、カチオンMということがある)及びアニオン(便宜上、アニオンXということがある)の各構成イオンとして存在する。
本発明において、カチオン性有機基とは、ペロブスカイト型結晶構造においてカチオンになる性質を有する有機基をいい、アニオン性原子又は原子団とはペロブスカイト型結晶構造においてアニオンになる性質を有する原子又は原子団をいう。
[Light absorber]
-Perovskite compound-
The light absorber in the photosensitive layer 13 includes "an element of the periodic table group 1 or a cationic organic group A", "a metal atom M other than the element of the periodic table group 1", and "anionic atom or atomic group X". And a perovskite compound having In the perovskite compound, the periodic table group 1 element or the cationic organic group A, the metal atom M and the anionic atom or the atomic group X are respectively a cation (for convenience, may be referred to as a cation A) and a metal in the perovskite type crystal structure. It exists as each constituent ion of a cation (sometimes referred to as cation M for convenience) and an anion (sometimes referred to as anion X for convenience).
In the present invention, the cationic organic group refers to an organic group having a property of becoming a cation in a perovskite type crystal structure, and the anionic atom or atomic group is an atom or an atomic group having a property of becoming an anion in a perovskite type crystal structure. Say.

本発明に用いるペロブスカイト化合物において、カチオンAは、周期表第一族元素のカチオン若しくはカチオン性有機基Aからなる有機カチオンである。このカチオンAは、1種のカチオンであってもよく、2種以上のカチオンであってもよい。2種以上のカチオンである場合、2種以上の周期表第一族元素のカチオンでもよく、2種以上の有機カチオンでもよく、また、少なくとも1種の周期表第一族元素のカチオンと少なくとも1種の有機カチオンとを含むものでもよい。カチオンAは、有機カチオンを含むことが好ましく、有機カチオンであることがより好ましい。2種以上のカチオンである場合の各カチオンの存在比は特に限定されない。
周期表第一族元素のカチオンは、特に限定されず、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム又はセシウムの各元素のカチオンが挙げられ、特にセシウムのカチオンが好ましい。
有機カチオンは、上記性質を有する有機基のカチオンであれば特に限定されないが、下記式(1)で表されるカチオン性有機基の有機カチオンであることが更に好ましい。
式(1): 1A−N(R1a
In the perovskite compound used in the present invention, the cation A is a cation of a Group 1 element of the periodic table or an organic cation composed of a cationic organic group A. The cation A may be one kind of cation or two or more kinds of cations. When it is two or more kinds of cations, it may be a cation of two or more kinds of periodic table group 1 elements, or two or more kinds of organic cations, and at least one cation of a periodic table group 1 element and at least one. It may also contain a species of organic cation. The cation A preferably contains an organic cation, more preferably an organic cation. When there are two or more kinds of cations, the abundance ratio of each cation is not particularly limited.
The cation of a Group 1 element of the periodic table is not particularly limited, and examples thereof include a cation of each element of lithium, sodium, potassium, or cesium, and a cesium cation is particularly preferable.
The organic cation is not particularly limited as long as it is an cation of an organic group having the above-mentioned properties, but an organic cation of a cationic organic group represented by the following formula (1) is more preferable.
Formula (1): R 1A -N (R 1a) 3 +

式中、R1Aは置換基を表す。R1Aとして採りうる置換基は有機基であれば特に限定されないが、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基(芳香族ヘテロ環基)、脂肪族へテロ環基又は下記式(2)で表すことができる基が好ましい。中でも、アルキル基、下記式(2)で表すことができる基がより好ましい。
また、R1aは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、芳香族ヘテロ環又は脂肪族へテロ環基を示す。中でも、水素原子又はアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
In the formula, R 1A represents a substituent. The substituent which can be adopted as R 1A is not particularly limited as long as it is an organic group, but is an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heteroaryl group (aromatic heterocyclic group), an aliphatic heterocycle. A group or a group that can be represented by the following formula (2) is preferable. Among them, an alkyl group and a group represented by the following formula (2) are more preferable.
R 1a represents a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an aromatic heterocycle or an aliphatic heterocycle group. Among them, a hydrogen atom or an alkyl group is preferable, and a hydrogen atom is more preferable.

Figure 2020077775
Figure 2020077775

式中、XはNR1c、酸素原子又は硫黄原子を表す。R1b及びR1cは各々独立に水素原子又は置換基を表す。***は式(1)のN原子との結合位置を表す。 In the formula, X a represents NR 1c , an oxygen atom or a sulfur atom. R 1b and R 1c each independently represent a hydrogen atom or a substituent. *** represents the bonding position with the N atom in formula (1).

本発明において、カチオン性有機基Aの有機カチオンは、R1aが水素原子であり、上記式(1)中のR1AとN(R1aとが結合してなるアンモニウムカチオン性有機基Aからなる有機アンモニウムカチオン(R1A−NH )が好ましい。この有機アンモニウムカチオンが共鳴構造を採り得る場合、有機カチオンは有機アンモニウムカチオンに加えて共鳴構造のカチオンを含む。例えば、上記式(2)で表すことができる基においてXがNH(R1cが水素原子)である場合、有機カチオンは、上記式(2)で表すことができる基とNHとが結合してなるアンモニウムカチオン性有機基の有機アンモニウムカチオンに加えて、この有機アンモニウムカチオンの共鳴構造の1つである有機アミジニウムカチオンをも包含する。アミジニウムカチオン性有機基からなる有機アミジニウムカチオンとしては、下記式(Aam)で表されるカチオンが挙げられる。本発明において、下記式(Aam)で表されるカチオンを便宜上、「R1bC(=NH)−NH 」と表記することがある。 In the present invention, the organic cation of the cationic organic group A is an ammonium cationic organic group A in which R 1a is a hydrogen atom and R 1A and N (R 1a ) 3 in the above formula (1) are bonded. An organic ammonium cation (R 1A —NH 3 + ) consisting of is preferred. When the organic ammonium cation can have a resonance structure, the organic cation includes a cation having a resonance structure in addition to the organic ammonium cation. For example, when X a is NH (R 1c is a hydrogen atom) in the group represented by the above formula (2), the organic cation is a bond between the group represented by the above formula (2) and NH 3. In addition to the organic ammonium cation of the ammonium cationic organic group formed as described above, an organic amidinium cation which is one of the resonance structures of this organic ammonium cation is also included. Examples of the organic amidinium cation composed of an amidinium cationic organic group include cations represented by the following formula (A am ). In the present invention, a cation represented by the following formula (A am ) may be referred to as “R 1b C (═NH) —NH 3 + ” for convenience.

Figure 2020077775
Figure 2020077775

1A及びR1aとして採りうるアルキル基は、炭素数が1〜36のアルキル基が好ましく、1〜18のアルキル基がより好ましく、1〜6のアルキル基が更に好ましく、1〜3のアルキル基が特に好ましい。例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、tert−ブチル、ペンチル又はヘキシル等が挙げられる。
1A及びR1aとして採りうるシクロアルキル基は、炭素数が3〜10のシクロアルキル基が好ましく、3〜8のシクロアルキル基がより好ましく、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル又はシクロヘキシル等が挙げられる。
The alkyl group that can be used as R 1A and R 1a is preferably an alkyl group having 1 to 36 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, further preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Is particularly preferable. For example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl and the like can be mentioned.
The cycloalkyl group that can be used as R 1A and R 1a is preferably a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, more preferably a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, and examples thereof include cyclopropyl, cyclopentyl or cyclohexyl.

1A及びR1aとして採りうるアルケニル基は、炭素数が2〜36のアルケニル基が好ましく、2〜18のアルケニル基がより好ましく、2〜6のアルケニル基が更に好ましい。例えば、ビニル、アリル、ブテニル又はヘキセニル等が挙げられる。
1A及びR1aとして採りうるアルキニル基は、炭素数が2〜36のアルキニル基が好ましく、2〜18のアルキニル基がより好ましく、2〜4のアルキニル基が更に好ましい。例えば、エチニル、ブチニル又はヘキシニル等が挙げられる。
The alkenyl group that can be used as R 1A and R 1a is preferably an alkenyl group having 2 to 36 carbon atoms, more preferably an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms, and still more preferably an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms. For example, vinyl, allyl, butenyl, hexenyl and the like can be mentioned.
The alkynyl group that can be used as R 1A and R 1a is preferably an alkynyl group having 2 to 36 carbon atoms, more preferably an alkynyl group having 2 to 18 carbon atoms, and further preferably an alkynyl group having 2 to 4 carbon atoms. For example, ethynyl, butynyl, hexynyl and the like can be mentioned.

1A及びR1aとして採りうるアリール基は、炭素数6〜24のアリール基が好ましく、炭素数6〜12のアリール基がより好ましく、例えば、フェニルが挙げられる。
1A及びR1aとして採りうる芳香族ヘテロ環は、縮合環である場合、単環の芳香族ヘテロ環のみからなる基に加えて、単環の芳香族ヘテロ環に他の環、例えば、芳香族炭化水素環、脂肪族炭化水素環又はヘテロ環が縮合した縮合ヘテロ環からなる基を包含する。芳香族ヘテロ環を構成する環構成ヘテロ原子の数は1個以上であればよく、ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子が好ましい。また、芳香族ヘテロ環の環員数としては、3〜8員環が好ましく、5員環又は6員環がより好ましい。芳香族ヘテロ環の炭素数は5〜24であることが好ましく、5〜18であることがより好ましく、5〜10であることが更に好ましい。5員環の芳香族ヘテロ環及び5員環の芳香族ヘテロ環を含む縮合ヘテロ環としては、例えば、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、トリアゾール環、フラン環、チオフェン環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、インドリン環、インダゾール環の各環基が挙げられる。また、6員環の芳香族ヘテロ環及び6員環の芳香族ヘテロ環を含む縮合ヘテロ環としては、例えば、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、キノリン環、キナゾリン環の各環基が挙げられる。
The aryl group that can be used as R 1A and R 1a is preferably an aryl group having 6 to 24 carbon atoms, more preferably an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and examples thereof include phenyl.
When the aromatic heterocycle that can be used as R 1A and R 1a is a condensed ring, in addition to a group consisting of a monocyclic aromatic heterocycle, a monocyclic aromatic heterocycle may be replaced with another ring such as an aromatic ring. It includes a group consisting of a condensed hydrocarbon ring in which an aromatic hydrocarbon ring, an aliphatic hydrocarbon ring or a heterocycle is condensed. The number of ring-constituting heteroatoms constituting the aromatic heterocycle may be one or more, and the heteroatoms are preferably nitrogen atoms, oxygen atoms and sulfur atoms. Further, the number of ring members of the aromatic heterocycle is preferably a 3- to 8-membered ring, and more preferably a 5-membered ring or a 6-membered ring. The aromatic heterocycle preferably has 5 to 24 carbon atoms, more preferably 5 to 18 carbon atoms, and further preferably 5 to 10 carbon atoms. Examples of the 5-membered aromatic heterocycle and the condensed heterocycle including the 5-membered aromatic heterocycle include a pyrrole ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, an oxazole ring, a thiazole ring, a triazole ring, a furan ring, and a thiophene ring. , Benzimidazole ring, benzoxazole ring, benzothiazole ring, indoline ring, and indazole ring. Examples of the 6-membered aromatic heterocycle and the condensed heterocycle containing the 6-membered aromatic heterocycle include pyridine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, triazine ring, quinoline ring, and quinazoline ring. Is mentioned.

1A及びR1aとして採りうる脂肪族ヘテロ環基は、脂肪族ヘテロ環のみからなる単環の基と、脂肪族ヘテロ環に他の環(例えば、脂肪族環)が縮合した脂肪族縮合ヘテロ環からなる基とを包含する。脂肪族ヘテロ環を構成する環構成ヘテロ原子の数は1個以上であればよく、ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子が好ましい。また、脂肪族ヘテロ環の環員数としては、3〜8員環が好ましく、5員環又は6員環がより好ましい。脂肪族ヘテロ環の炭素数は0〜24であることが好ましく、1〜18であることがより好ましく、更に好ましくは2〜10、特に好ましくは3〜5である。脂肪族ヘテロ環の好ましい具体例としては、ピロリジン環、オキソラン環、チオラン環、ピペリジン環、テトラヒドロフラン環、オキサン環(テトラヒドロピラン環)、チアン環、ピペラジン環、モルホリン環、キヌクリジン環、ピロリジン環、アゼチジン環、オキセタン環、アジリジン環、ジオキサン環、ペンタメチレンスルフィド環、γ−ブチロラクトン等を挙げることができる。 The aliphatic heterocyclic group that can be used as R 1A and R 1a is a monocyclic group consisting of only an aliphatic heterocycle and an aliphatic condensed heterocycle in which another ring (for example, an aliphatic ring) is condensed with the aliphatic heterocycle. And a group consisting of a ring. The number of ring-constituting heteroatoms constituting the aliphatic heterocycle may be 1 or more, and the heteroatom is preferably a nitrogen atom, an oxygen atom or a sulfur atom. Further, the number of ring members of the aliphatic heterocycle is preferably a 3- to 8-membered ring, more preferably a 5-membered ring or a 6-membered ring. The aliphatic heterocycle preferably has 0 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 18 carbon atoms, further preferably 2 to 10 carbon atoms, and particularly preferably 3 to 5 carbon atoms. Specific preferred examples of the aliphatic heterocycle include a pyrrolidine ring, an oxolane ring, a thiolane ring, a piperidine ring, a tetrahydrofuran ring, an oxane ring (tetrahydropyran ring), a thiane ring, a piperazine ring, a morpholine ring, a quinuclidine ring, a pyrrolidine ring, and azetidine. Examples thereof include a ring, an oxetane ring, an aziridine ring, a dioxane ring, a pentamethylene sulfide ring and γ-butyrolactone.

1Aとして採りうる、式(2)で表すことができる基において、XはNR1c、酸素原子又は硫黄原子を表し、NR1cが好ましい。ここで、R1cは、水素原子又は置換基を表し、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、芳香族ヘテロ環又は脂肪族ヘテロ環基が好ましく、水素原子が更に好ましい。
1bは、水素原子又は置換基を表し、水素原子が好ましい。R1bとして採り得る置換基は、アミノ基、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、芳香族ヘテロ環又は脂肪族ヘテロ環基が挙げられる。
1b及びR1cがそれぞれ採り得る、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、芳香族ヘテロ環又は脂肪族ヘテロ環基は、上記R1Aの各基と同義であり、好ましいものも同じである。
1bとして採り得るアミノ基は、無置換でも置換アミノ基でもよく、アルキルアミノ基、アルケニルアミノ基、アルキニルアミノ基、シクロアルキルアミノ基、シクロアルケニルアミノ基、アリールアミノ基、ヘテロ環アミノ基を含む。アミノ基の炭素数は0〜20が好ましい。
In the group which can be taken as R 1A and can be represented by the formula (2), X a represents NR 1c , an oxygen atom or a sulfur atom, and NR 1c is preferable. Here, R 1c represents a hydrogen atom or a substituent, preferably a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an aromatic heterocycle or an aliphatic heterocycle group, and a hydrogen atom is More preferable.
R 1b represents a hydrogen atom or a substituent, and a hydrogen atom is preferable. Examples of the substituent that can be adopted as R 1b include an amino group, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an aromatic heterocycle or an aliphatic heterocycle group.
An alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an aromatic heterocycle or an aliphatic heterocyclic group, which R 1b and R 1c can each have, is synonymous with each group of the above R 1A and is preferable. Things are the same.
The amino group that can be used as R 1b may be unsubstituted or substituted, and includes an alkylamino group, an alkenylamino group, an alkynylamino group, a cycloalkylamino group, a cycloalkenylamino group, an arylamino group, and a heterocyclic amino group. . The amino group preferably has 0 to 20 carbon atoms.

式(2)で表すことができる基としては、例えば、(チオ)アシル基、(チオ)カルバモイル基、イミドイル基又はアミジノ基が挙げられる。
(チオ)アシル基は、アシル基及びチオアシル基を包含する。アシル基は、総炭素数が1〜7のアシル基が好ましく、例えば、ホルミル、アセチル(CHC(=O)−)、プロピオニル、ヘキサノイル等が挙げられる。チオアシル基は、総炭素数が1〜7のチオアシル基が好ましく、例えば、チオホルミル、チオアセチル(CHC(=S)−)、チオプロピオニル等が挙げられる。
(チオ)カルバモイル基は、カルバモイル基(HNC(=O)−)及びチオカルバモイル基(HNC(=S)−)を包含する。
Examples of the group that can be represented by the formula (2) include a (thio) acyl group, a (thio) carbamoyl group, an imidoyl group and an amidino group.
The (thio) acyl group includes an acyl group and a thioacyl group. Acyl group, the total carbon number preferably an acyl group having 1 to 7, for example, formyl, acetyl (CH 3 C (= O) -), propionyl, hexanoyl and the like. Thioacyl group, the total carbon number of preferably thioacyl group having 1 to 7, for example, thioformyl, thioacetyl (CH 3 C (= S) -), thiopropionyl, and the like.
(Thio) carbamoyl group, a carbamoyl group (H 2 NC (= O) -) and thiocarbamoyl group (H 2 NC (= S) -) embraces.

イミドイル基は、R1b−C(=NR1c)−で表される基であり、R1b及びR1cはそれぞれ水素原子又はアルキル基が好ましく、アルキル基は上記R1Aのアルキル基と同義であるのがより好ましい。例えば、ホルムイミドイル(HC(=NH)−)、アセトイミドイル(CHC(=NH)−)、プロピオンイミドイル(CHCHC(=NH)−)等が挙げられる。中でも、ホルムイミドイルが好ましい。
式(2)で表すことができる基としてのアミジノ基は、上記イミドイル基のR1bがアミノ基でR1cが水素原子である構造(−C(=NH)NH)を有する。
The imidoyl group is a group represented by R 1b -C (= NR 1c )-, and R 1b and R 1c are each preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and the alkyl group has the same meaning as the alkyl group for R 1A. Is more preferable. For example, formimidoyl (HC (= NH) -) , acetimidoyl (CH 3 C (= NH) -), propionic imidoyl (CH 3 CH 2 C (= NH) -) and the like. Among them, formimidoyl is preferable.
Amidino group as group which can be represented by the formula (2) is, R 1c R 1b of the imidoyl group at the amino group has the structure (-C (= NH) NH 2) is a hydrogen atom.

1A及びR1aとして採りうる、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、芳香族ヘテロ環、脂肪族ヘテロ環基及び上記式(2)で表すことができる基は、いずれも、置換基を有していてもよい。R1A及びR1a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、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基(芳香族ヘテロ環、脂肪族ヘテロ環基)、アルコキシ基、アルキルチオ基、アミノ基(アルキルアミノ基、アリールアミノ基等)、アシル基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、カルバモイル基、スルファモイル基、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシ基又はカルボキシ基が挙げられる。R1A及びR1aが有していてもよい各置換基は、更に置換基で置換されていてもよい。 Any of an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an aromatic heterocycle, an aliphatic heterocycle group and a group that can be represented by the above formula (2), which can be adopted as R 1A and R 1a , Or may have a substituent. The substituent that R 1A and R 1a may have is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, and a heterocyclic group (aromatic heterocycle, aliphatic group). Group heterocyclic group), alkoxy group, alkylthio group, amino group (alkylamino group, arylamino group, etc.), acyl group, alkylcarbonyloxy group, aryloxy group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, acylamino group, sulfone Examples thereof include an amide group, a carbamoyl group, a sulfamoyl group, a halogen atom, a cyano group, a hydroxy group and a carboxy group. Each substituent that R 1A and R 1a may have may be further substituted with a substituent.

本発明に用いるペロブスカイト化合物において、金属カチオンMは、周期表第一族元素以外の金属原子のカチオンであって、ペロブスカイト型結晶構造を採り得る金属原子のカチオンであれば、特に限定されない。このような金属原子としては、例えば、カルシウム、ストロンチウム、カドミウム、銅、ニッケル、マンガン、鉄、コバルト、パラジウム、ゲルマニウム、スズ、鉛、イッテルビウム、ユウロピウム、インジウム、チタン、ビスマス等の金属原子が挙げられる。
Mは1種の金属カチオンであってもよく、2種以上の金属カチオンであってもよい。中でも、金属カチオンMは、2価のカチオンであることが好ましく、2価の鉛カチオン(Pb2+)、2価の銅カチオン(Cu2+)、2価のゲルマニウムカチオン(Ge2+)及び2価のスズカチオン(Sn2+)からなる群より選択される少なくとも1種であることがより好ましく、Pb2+又はSn2+であることが更に好ましく、Pb2+であることが特に好ましい。2種以上の金属カチオンである場合、金属カチオンの割合は特に限定されない。
In the perovskite compound used in the present invention, the metal cation M is not particularly limited as long as it is a cation of a metal atom other than a Group 1 element of the periodic table and is a cation of a metal atom capable of adopting a perovskite type crystal structure. Examples of such metal atoms include metal atoms such as calcium, strontium, cadmium, copper, nickel, manganese, iron, cobalt, palladium, germanium, tin, lead, ytterbium, europium, indium, titanium and bismuth. ..
M may be one kind of metal cation or two or more kinds of metal cations. Among them, the metal cation M is preferably a divalent cation, a divalent lead cation (Pb 2+ ), a divalent copper cation (Cu 2+ ), a divalent germanium cation (Ge 2+ ) and a divalent cation. At least one selected from the group consisting of tin cations (Sn 2+ ) is more preferable, Pb 2+ or Sn 2+ is further preferable, and Pb 2+ is particularly preferable. When there are two or more metal cations, the ratio of metal cations is not particularly limited.

本発明に用いるペロブスカイト化合物において、アニオンXは、アニオン性原子又は原子団Xのアニオンを表す。このアニオンは、好ましくはハロゲン原子のアニオン、又は、NCS、NCO、HO、NO 、CHCOO若しくはHCOOの、各原子団のアニオンが挙げられる。中でも、ハロゲン原子のアニオンであることが更に好ましい。ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子等が挙げられる。
アニオンXは、1種のアニオン性原子又は原子団のアニオンであってもよく、2種以上のアニオン性原子又は原子団のアニオンであってもよい。1種のアニオン性原子又は原子団のアニオンである場合には、ヨウ素原子のアニオンが好ましい。一方、2種以上のアニオン性原子又は原子団のアニオンである場合には、2種のハロゲン原子のアニオン、特に臭素原子若しくは塩素原子のアニオン及びヨウ素原子のアニオンが好ましい。なお、2種以上のアニオンの割合は特に限定されない。
In the perovskite compound used in the present invention, the anion X represents an anion of an anionic atom or atomic group X. The anion is preferably an anion of a halogen atom or an anion of each atomic group of NCS , NCO , HO , NO 3 , CH 3 COO or HCOO . Of these, an anion of a halogen atom is more preferable. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like.
The anion X may be an anion of one kind of anionic atom or atomic group, or may be an anion of two or more kinds of anionic atoms or atomic groups. When the anion is one kind of anionic atom or atomic group, the anion of iodine atom is preferable. On the other hand, when it is an anion of two or more kinds of anionic atoms or atomic groups, anions of two kinds of halogen atoms, particularly anions of bromine atom or chlorine atom and anions of iodine atom are preferable. The ratio of the two or more anions is not particularly limited.

本発明に用いるペロブスカイト化合物は、上記の各構成イオンを有するペロブスカイト型結晶構造を有し、下記式(I)で表されるペロブスカイト化合物が好ましい。   The perovskite compound used in the present invention has a perovskite type crystal structure having each of the constituent ions described above, and is preferably a perovskite compound represented by the following formula (I).

式(I):A
式中、Aは周期表第一族元素又はカチオン性有機基を表す。Mは周期表第一族元素以外の金属原子を表す。Xはアニオン性原子又は原子団を表す。
aは1又は2を表し、mは1を表し、a、m及びxはa+2m=xを満たす。
Formula (I): A a M m X x
In the formula, A represents a Group 1 element of the periodic table or a cationic organic group. M represents a metal atom other than the Group 1 element of the periodic table. X represents an anionic atom or atomic group.
a represents 1 or 2, m represents 1, and a, m and x satisfy a + 2m = x.

式(I)において、周期表第一族元素若しくはカチオン性有機基Aは、ペロブスカイト型結晶構造の上記カチオンAを形成する。したがって、周期表第一族元素及びカチオン性有機基Aは、上記カチオンAとなってペロブスカイト型結晶構造を構成できる元素又は基であれば、特に限定されない。周期表第一族元素若しくはカチオン性有機基Aは、上記カチオンAで説明した上記周期表第一族元素若しくはカチオン性有機基と同義であり、好ましいものも同じである。Aは周期表第一族元素とカチオン性有機基とを含むものであってもよい。   In the formula (I), the periodic table group 1 element or the cationic organic group A forms the cation A having a perovskite type crystal structure. Therefore, the Group 1 element of the periodic table and the cationic organic group A are not particularly limited as long as they are elements or groups that can be the cation A to form the perovskite type crystal structure. The Group 1 element of the periodic table or the cationic organic group A has the same meaning as the group 1 element of the Periodic Table or the cationic organic group described for the cation A, and the preferable ones are also the same. A may contain a Group 1 element of the periodic table and a cationic organic group.

金属原子Mは、ペロブスカイト型結晶構造の上記金属カチオンMを形成する金属原子である。この金属原子Mは、周期表第一族元素以外の原子であって、上記金属カチオンMとなってペロブスカイト型結晶構造を構成できる原子であれば、特に限定されない。金属原子Mは、上記金属カチオンMで説明した上記金属原子と同義であり、好ましいものも同じである。   The metal atom M is a metal atom forming the metal cation M of the perovskite type crystal structure. The metal atom M is not particularly limited as long as it is an atom other than the Group 1 element of the periodic table and can form the perovskite type crystal structure as the metal cation M. The metal atom M has the same meaning as the metal atom described for the metal cation M, and the preferred ones are also the same.

アニオン性原子又は原子団Xは、ペロブスカイト型結晶構造の上記アニオンXを形成する。アニオン性原子又は原子団Xは、上記アニオンXとなってペロブスカイト型結晶構造を構成できる原子又は原子団であれば、特に限定されない。アニオン性原子又は原子団Xは、上記アニオンXで説明したアニオン性原子又は原子団と同義であり、好ましいものも同じである。   The anionic atom or atomic group X forms the anion X having a perovskite type crystal structure. The anionic atom or atomic group X is not particularly limited as long as it is an atom or atomic group capable of forming the anion X and forming a perovskite type crystal structure. The anionic atom or atomic group X has the same meaning as the anionic atom or atomic group described for the anion X above, and the preferred ones are also the same.

式(I)で表されるペロブスカイト化合物は、aが1である場合、下記式(I−1)で表されるペロブスカイト化合物であり、aが2である場合、下記式(I−2)で表されるペロブスカイト化合物である。
式(I−1):AMX
式(I−2):AMX
式(I−1)及び式(I−2)において、Aは周期表第一族元素若しくはカチオン性有機基を表し、上記式(I)のAと同義であり、好ましいものも同じである。Mは、周期表第一族元素以外の金属原子を表し、上記式(I)のMと同義であり、好ましいものも同じである。Xは、アニオン性原子又は原子団を表し、上記式(I)のXと同義であり、好ましいものも同じである。
The perovskite compound represented by the formula (I) is a perovskite compound represented by the following formula (I-1) when a is 1, and is the following formula (I-2) when a is 2. It is a perovskite compound represented.
Formula (I-1): AMX 3
Formula (I-2): A 2 MX 4
In formulas (I-1) and (I-2), A represents a Group 1 element of the periodic table or a cationic organic group, has the same meaning as A in formula (I), and the preferred ones are also the same. M represents a metal atom other than the Group 1 element of the periodic table, has the same meaning as M in the above formula (I), and the preferable ones are also the same. X represents an anionic atom or atomic group, has the same meaning as X in the above formula (I), and the preferable ones are also the same.

本発明に用いるペロブスカイト化合物は、式(I−1)で表される化合物及び式(I−2)で表される化合物のいずれでもよく、これらの混合物でもよい。したがって、本発明において、ペロブスカイト化合物は、光吸収剤として少なくとも1種が存在していればよく、組成式、分子式及び結晶構造等により、厳密にいかなる化合物であるかを明確に区別する必要はない。   The perovskite compound used in the present invention may be either the compound represented by the formula (I-1) or the compound represented by the formula (I-2), or a mixture thereof. Therefore, in the present invention, at least one kind of the perovskite compound needs to be present as a light absorber, and it is not necessary to clearly distinguish which compound is strictly based on the composition formula, the molecular formula, the crystal structure and the like. ..

以下に、本発明に用いうるペロブスカイト化合物の具体例を例示するが、本発明はこれらに限定されない。下記においては、式(I−1)で表される化合物と、式(I−2)で表される化合物とを分けて記載する。ただし、式(I−1)で表される化合物として例示した化合物であっても、合成条件等によっては、式(I−2)で表される化合物となる場合もあり、また、式(I−1)で表される化合物と式(I−2)で表される化合物との混合物となる場合もある。同様に、式(I−2)で表される化合物として例示した化合物であっても、式(I−1)で表される化合物となる場合もあり、また、式(I−1)で表される化合物と式(I−2)で表される化合物との混合物となる場合もある。   Specific examples of the perovskite compound that can be used in the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto. In the following, the compound represented by the formula (I-1) and the compound represented by the formula (I-2) are described separately. However, the compounds exemplified as the compound represented by the formula (I-1) may be the compound represented by the formula (I-2) depending on the synthesis conditions and the like, and the compound represented by the formula (I It may be a mixture of the compound represented by -1) and the compound represented by the formula (I-2). Similarly, even a compound exemplified as the compound represented by the formula (I-2) may be a compound represented by the formula (I-1), and is also represented by the formula (I-1). And a compound represented by formula (I-2) in some cases.

式(I−1)で表される化合物の具体例として、例えば、CHNHPbCl、CHNHPbBr、CHNHPbI、CHNHPbBrI、CHNHPbBrI、CHNHSnBr、CHNHSnI、CHNHGeCl、CH(=NH)NHPbI、CsSnI、CsGeI、Cs0.04FA0.8(CHNH0.16PbI2.84Br0.16等が挙げられる。ここで、FAはホルムアミドイル基(−C(=NH)NH)を示す。 Specific examples of the compound represented by formula (I-1), for example, CH 3 NH 3 PbCl 3, CH 3 NH 3 PbBr 3, CH 3 NH 3 PbI 3, CH 3 NH 3 PbBrI 2, CH 3 NH 3 PbBr 2 I, CH 3 NH 3 SnBr 3, CH 3 NH 3 SnI 3, CH 3 NH 3 GeCl 3, CH (= NH) NH 3 PbI 3, CsSnI 3, CsGeI 3, Cs 0.04 FA 0.8 ( CH 3 NH 3) 0.16 PbI 2.84 Br 0.16 , and the like. Here, FA represents a formamide-yl group (-C (= NH) NH 2 ).

式(I−2)で表される化合物の具体例として、例えば、(CNHPbI、(C1021NHPbI、(CH=CHNHPbI、(CH≡CNHPbI、(n−CNHPbI、(n−CNHPbI、(CNHPbI、(CCHCHNHPbI、(CNHPbI、(CNHPbI、(CSNHPbI、(CHNHCuCl、(CNHGeI、(CNHFeBr等が挙げられる。ここで、(CSNHPbIにおけるCSNHはアミノチオフェンである。 Specific examples of the compound represented by formula (I-2), for example, (C 2 H 5 NH 3 ) 2 PbI 4, (C 10 H 21 NH 3) 2 PbI 4, (CH 2 = CHNH 3) 2 PbI 4, (CH≡CNH 3) 2 PbI 4, (n-C 3 H 7 NH 3) 2 PbI 4, (n-C 4 H 9 NH 3) 2 PbI 4, (C 6 H 5 NH 3) 2 PbI 4, (C 6 H 5 CH 2 CH 2 NH 3) 2 PbI 4, (C 6 H 3 F 2 NH 3) 2 PbI 4, (C 6 F 5 NH 3) 2 PbI 4, (C 4 H 3 SNH 3) 2 PbI 4, ( CH 3 NH 3) 2 CuCl 4, (C 4 H 9 NH 3) 2 GeI 4, include (C 3 H 7 NH 3) 2 FeBr 4 , and the like. Here, C 4 H 3 SNH 3 in (C 4 H 3 SNH 3) 2 PbI 4 is aminothiophene.

光吸収剤の使用量は、正孔輸送層3の表面のうち光が入射する表面の少なくとも一部を覆う量であればよく、表面全体を覆う量が好ましい。
感光層13において、光吸収剤中の、ペロブスカイト化合物の含有量は、通常、1〜100質量%である。
The amount of the light absorber used may be an amount that covers at least a part of the surface of the hole transport layer 3 on which light is incident, and an amount that covers the entire surface is preferable.
In the photosensitive layer 13, the content of the perovskite compound in the light absorber is usually 1 to 100% by mass.

<対極(第二電極)2>
第二電極2は、太陽電池において正極として機能する。第二電極2は、導電性を有していれば特に限定されず、通常、導電性支持体11と同じ構成とすることができる。強度が十分に保たれる場合は、支持体11aは必ずしも必要ではない。
第二電極2の構造としては、集電効果が高い構造が好ましい。感光層13に光が到達するためには、導電性支持体11と第二電極2との少なくとも一方は実質的に透明でなければならない。本発明の太陽電池においては、導電性支持体11が透明であって太陽光等を支持体11a側から入射させるのが好ましい。この場合、第二電極2は光を反射する性質を有することが更に好ましい。
<Counter electrode (second electrode) 2>
The second electrode 2 functions as a positive electrode in the solar cell. The second electrode 2 is not particularly limited as long as it has electrical conductivity, and usually has the same configuration as the electrically conductive support 11. The support 11a is not always necessary if the strength is sufficiently maintained.
As the structure of the second electrode 2, a structure having a high current collecting effect is preferable. In order for light to reach the photosensitive layer 13, at least one of the conductive support 11 and the second electrode 2 must be substantially transparent. In the solar cell of the present invention, it is preferable that the conductive support 11 is transparent and sunlight or the like is incident from the support 11a side. In this case, the second electrode 2 more preferably has a property of reflecting light.

第二電極2を形成する材料としては、例えば、白金、金、ニッケル、銅、銀、インジウム、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、イリジウム、オスミウム、アルミニウム等の金属、導電性支持体11で説明した導電性の金属酸化物、炭素材料、公知の導電性高分子等が挙げられる。炭素材料としては、炭素原子同士が結合してなる、導電性を有する材料であればよく、例えば、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト、グラフェン等が挙げられる。炭素材料としては、炭素原子同士が結合してなる、導電性を有する材料であればよく、例えば、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト、グラフェン等が挙げられる。
第二電極2としては、金属若しくは導電性の金属酸化物の薄膜(蒸着してなる薄膜を含む)、又は、この薄膜を有するガラス基板若しくはプラスチック基板が好ましい。ガラス基板若しくはプラスチック基板としては、金若しくは白金の薄膜を有するガラス、又は、白金を蒸着したガラスが好ましい。
Examples of the material for forming the second electrode 2 include metals such as platinum, gold, nickel, copper, silver, indium, ruthenium, palladium, rhodium, iridium, osmium, and aluminum, and the conductive support 11 described above. Examples thereof include metal oxides, carbon materials, and known conductive polymers. Any carbon material may be used as long as it is a conductive material formed by bonding carbon atoms, and examples thereof include fullerenes, carbon nanotubes, graphite and graphene. Any carbon material may be used as long as it is a conductive material formed by bonding carbon atoms, and examples thereof include fullerenes, carbon nanotubes, graphite and graphene.
As the second electrode 2, a thin film of a metal or a conductive metal oxide (including a thin film formed by vapor deposition), or a glass substrate or a plastic substrate having this thin film is preferable. As the glass substrate or the plastic substrate, glass having a thin film of gold or platinum, or platinum-deposited glass is preferable.

第二電極2の膜厚は、特に限定されず、0.01〜100μmが好ましく、0.01〜10μmがより好ましく、0.01〜1μmが更に好ましい。   The film thickness of the second electrode 2 is not particularly limited and is preferably 0.01 to 100 μm, more preferably 0.01 to 10 μm, and further preferably 0.01 to 1 μm.

<正孔輸送層3>
本発明の光電変換素子は、光電変換素子10A〜10Dのように、第一電極1と第二電極2との間に正孔輸送層3を有することが好ましい態様の1つである。この態様において、正孔輸送層3は感光層3Cと接触(積層)していることが好ましい。正孔輸送層3は、好ましくは第一電極1の感光層13と第二電極2の間に設けられる。
この正孔輸送層3は、励起した光吸収剤が電荷分離して発生する正孔を第二電極2に輸送する正孔輸送機能(第2電極2から注入された電子を光吸収剤の酸化体に輸送(補充)する機能)を少なくとも有する層であれば、特に限定されない。正孔輸送層3は、この正孔輸送機能に加えて、電子ブロッキング機能、正孔抽出機能等を有していてもよい。これらの機能を有する場合、正孔輸送層3は、例えば、電子ブロッキング層又は正孔抽出層ともいう。
正孔輸送層の膜厚は、特に限定されず、50μm以下が好ましく、0.1nm〜10μmが好ましく、5nm〜5μmが更に好ましく、10nm〜1μmが特に好ましい。
<Hole transport layer 3>
The photoelectric conversion element of the present invention is one of the preferable aspects in which the photoelectric conversion elements 10A to 10D have the hole transport layer 3 between the first electrode 1 and the second electrode 2. In this embodiment, it is preferable that the hole transport layer 3 is in contact (lamination) with the photosensitive layer 3C. The hole transport layer 3 is preferably provided between the photosensitive layer 13 of the first electrode 1 and the second electrode 2.
The hole transport layer 3 has a hole transport function of transporting holes generated by the charge separation of the excited light absorber to the second electrode 2 (electrons injected from the second electrode 2 are oxidized by the light absorber). The layer is not particularly limited as long as it has at least a function of transporting (supplementing) the body. The hole transport layer 3 may have an electron blocking function, a hole extraction function, etc. in addition to the hole transport function. When having these functions, the hole transport layer 3 is also referred to as, for example, an electron blocking layer or a hole extraction layer.
The film thickness of the hole transport layer is not particularly limited and is preferably 50 μm or less, more preferably 0.1 nm to 10 μm, further preferably 5 nm to 5 μm, and particularly preferably 10 nm to 1 μm.

正孔輸送層3は、好ましくは固体状の層(固体正孔輸送層)であり、下記式1−a〜1−cのいずれかで表される特定の基を有する化合物からなる正孔輸送剤を含有している。本発明において、正孔輸送剤が特定の基を有する化合物からなるとは、特定の基を有する化合物のそのもの(特定の基をそのまま(反応せずに)有する状態)で構成される態様と、特定の基を有する化合物の反応物(特定の基が反応(変性、分解)した化合物)で構成される態様との両態様を包含する。すなわち、本発明において、正孔輸送剤は、下記式1−a〜1−cのいずれかで表される特定の基を有する化合物又はこの化合物の反応物からなる。よって、正孔輸送層が特定の基を有する化合物からなる正孔輸送剤を含有しているとは、特定の基を有する化合物からなる正孔輸送剤をそのまま含有している態様と、特定の基を有する化合物の反応物からなる正孔輸送剤を含有している態様との両態様を包含する。式1−a〜1−cのいずれかで表される特定の基を有する化合物の反応物については後述する。   The hole transport layer 3 is preferably a solid layer (solid hole transport layer), and is composed of a compound having a specific group represented by any one of the following formulas 1-a to 1-c. Contains an agent. In the present invention, that the hole-transporting material is composed of a compound having a specific group means that the compound having a specific group itself (state having a specific group as it is (without reacting)) Both embodiments including a reaction product of a compound having a group (a compound in which a specific group has reacted (modified, decomposed)). That is, in the present invention, the hole transport agent is composed of a compound having a specific group represented by any one of the following formulas 1-a to 1-c or a reaction product of this compound. Therefore, the fact that the hole transport layer contains the hole transport agent made of the compound having a specific group means that the hole transport layer made of the compound having the specific group is contained as it is, Both the embodiment containing a hole-transporting agent consisting of a reaction product of a compound having a group and the embodiment. The reaction product of the compound having the specific group represented by any one of formulas 1-a to 1-c will be described later.

(正孔輸送剤)
光電変換素子の正孔輸送層が含有する正孔輸送剤は、本発明で規定する正孔輸送剤(本発明の正孔輸送剤)であり、具体的には、後述する式1−a〜1−cのいずれかで表される特定の基を有する化合物からなり、他の成分を含有していてもよい。
(Hole transfer material)
The hole-transporting material contained in the hole-transporting layer of the photoelectric conversion element is the hole-transporting material defined in the present invention (hole-transporting material of the present invention), and specifically, the formula 1-a to It is composed of a compound having a specific group represented by any one of 1-c and may contain other components.

本発明の正孔輸送剤は、上記特定の基と母核構造とを有する化合物であり、各種の電子デバイスに適用することができ、中でも、光電変換素子、特に光吸収剤としてペロブスカイト化合物を用いた光電変換素子の正孔輸送層を形成する正孔輸送剤として好適に用いられる。
上述の母核構造は、特に制限されず、光電変換素子の正孔輸送材料として通常用いられる化合物の母核構造が挙げられる。本発明において、母核構造とは、化合物を構成する化学構造から上述の特定の基を除いた残基(特定の基との結合部位を有する部分構造)をいう。母核構造は、正孔輸送機能を有する化合物から、特定の基との結合に必要な結合部位の数だけ、水素原子若しくは基を除去した部分構造ということもできる。母核構造は、低分子化合物の母核構造であってもよく、高分子化合物の母核構造であってもよい。
The hole transport material of the present invention is a compound having the above-described specific group and a mother nucleus structure, and can be applied to various electronic devices. Among them, a photoelectric conversion element, in particular, a perovskite compound as a light absorber is used. It is preferably used as a hole transporting agent for forming the hole transporting layer of the photoelectric conversion element.
The mother nucleus structure described above is not particularly limited, and examples thereof include a mother nucleus structure of a compound that is usually used as a hole transport material of a photoelectric conversion element. In the present invention, the mother nucleus structure refers to a residue (a partial structure having a binding site with a specific group) obtained by removing the above specific group from the chemical structure constituting the compound. The mother nucleus structure can also be referred to as a partial structure in which a hydrogen atom or a group is removed from a compound having a hole transporting function by the number of bonding sites necessary for bonding with a specific group. The mother nucleus structure may be a mother nucleus structure of a low molecular weight compound or may be a mother nucleus structure of a high molecular compound.

このような母核構造を形成する正孔輸送材料としては、特に制限されず、光電変換素子に通常用いられる正孔輸送材料が挙げられ、例えば、特開2001−291534号公報の段落番号0209〜0212に記載の有機正孔輸送材料等が挙げられる。有機正孔輸送材料としては、具体的には、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール及びポリシラン等の導電性高分子、2個の環がC、Siなど四面体構造をとる中心原子を共有するスピロ化合物、トリアリールアミノ基等を有する芳香族アミン化合物(トリアリールアミン化合物)、トリフェニレン化合物、含窒素複素環化合物、ポルフィリン、フタロシアニン、ナフタロシアニン、スクアリリウム等の環状化合物、液晶性シアノ化合物等が挙げられる。これ以外にも、国際公開第2015/107454号、同2015/114521号又は同2014/111365号に記載の正孔輸送材料が挙げられる。
中でも、下記式(S1)で表される化合物からなる母核構造が、耐湿耐久性のばらつきの点で、好ましい。
The hole transport material that forms such a mother nucleus structure is not particularly limited, and examples thereof include hole transport materials that are commonly used in photoelectric conversion elements. For example, JP-A No. 2001-291534, paragraphs 0209 to The organic hole transport material described in 0212 and the like can be mentioned. Specific examples of the organic hole transport material include conductive polymers such as polythiophene, polyaniline, polypyrrole and polysilane, and spiro compounds in which two rings share a central atom having a tetrahedral structure such as C and Si, and tria. Examples thereof include aromatic amine compounds (triarylamine compounds) having a reel amino group and the like, triphenylene compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, porphyrins, phthalocyanines, naphthalocyanines, cyclic compounds such as squarylium, and liquid crystalline cyano compounds. In addition to these, the hole transporting materials described in WO 2015/107454, WO 2015/114521, or WO 2014/111365 may be mentioned.
Among them, a mother nucleus structure made of a compound represented by the following formula (S1) is preferable in terms of variations in moisture resistance and durability.

ただし、本発明において、特定の基が後述する式1−b又は式1−cで表される基である場合、母核構造は下記式(S1)で表される化合物からなる母核構造である。すなわち、この場合の化合物は、上記式1−b又は式1−cで表される基を有する、下記式(S1)で表される化合物となる。   However, in the present invention, when the specific group is a group represented by Formula 1-b or Formula 1-c described later, the mother nucleus structure is a mother nucleus structure composed of a compound represented by the following formula (S1). is there. That is, the compound in this case is a compound represented by the following formula (S1) having a group represented by the above formula 1-b or formula 1-c.

下記式(S1)で表わされる化合物は、正孔輸送材料として機能する重合体であり、正孔輸送機能を有することが好ましい。

Figure 2020077775
式(S1)中、Arx1及びArx2はアリール基又はヘテロアリール基を示し、直接又は連結基を介してAr又はArと結合している。
Ar及びArはアリーレン基又はヘテロアリーレン基を示す。
1Sは置換基を示す。
n1及びn2は0以上の整数である。ただし、n1+n2≧1である。
n3は3以上の整数である。 The compound represented by the following formula (S1) is a polymer that functions as a hole transport material, and preferably has a hole transport function.
Figure 2020077775
In formula (S1), Ar x1 and Ar x2 represent an aryl group or a heteroaryl group, and are bonded to Ar 1 or Ar 2 directly or via a linking group.
Ar 1 and Ar 2 represent an arylene group or a heteroarylene group.
R 1S represents a substituent.
n1 and n2 are integers of 0 or more. However, n1 + n2 ≧ 1.
n3 is an integer of 3 or more.

Arx1及びArx2として採りうるアリール基は、単環でも縮環でもよく、単環が好ましい。縮環のアリール基において、縮合する環数は、特に限定されず、2〜5個であることが好ましく、2個又は3個であることがより好ましく、2個であることが更に好ましい。単環のアリール基としてはベンゼン環基(フェニル基)が挙げられ、縮環のアリール基としては、例えば、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、クリセン環、ピセン環、ピレン環、フルオレン環又はアズレン環の各基が挙げられる。中でも、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
Arx1及びArx2として採りうるアリール基の環構成原子数は、特に限定されないが、6〜30が好ましく、6〜15がより好ましく、6〜13が更に好ましい。
The aryl group that can be used as Ar x1 and Ar x2 may be a monocyclic ring or a condensed ring, and a monocyclic ring is preferable. In the condensed aryl group, the number of rings to be condensed is not particularly limited, and is preferably 2 to 5, more preferably 2 or 3, and even more preferably 2. Examples of the monocyclic aryl group include a benzene ring group (phenyl group), and examples of the condensed aryl group include a naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, triphenylene ring, chrysene ring, picene ring, pyrene ring, and fluorene. Each group of a ring or an azulene ring is mentioned. Of these, a phenyl group and a naphthyl group are preferable.
The number of ring-constituting atoms of the aryl group that can be used as Ar x1 and Ar x2 is not particularly limited, but is preferably 6 to 30, more preferably 6 to 15, and further preferably 6 to 13.

Arx1及びArx2として採りうるヘテロアリール基としては、単環でも縮環でもよく、単環が好ましい。
単環のヘテロアリール基としては、特に限定されないが、炭素原子と、少なくとも1つ(好ましくは1つ又は2つ)のヘテロ原子(例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子、セレン原子又はリン原子)とを環構成原子とするヘテロアリール基が好ましい。単環のヘテロアリール基としては、特に限定されないが、5員環又は6員環の基が好ましい。単環のヘテロアリール基としては、例えば、チオフェン環、フラン環、ピロール環、セレノフェン環、チアゾール環、オキサゾール環、イソチアゾール環、イソオキサゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアジアゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、シロール環、ホスホール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環又はテトラジン環の各基が挙げられ、チオフェン環又はフラン環の各基が好ましい。
縮環のヘテロアリール基は、単環のヘテロアリールが複数縮合してなる環基に加えて、単環のヘテロアリールと単環の炭化水素環が複数縮合してなる環基等が挙げられる。縮合する環数は、特に限定されず、2〜5個であることが好ましく、2個又は3個であることがより好ましく、2個であることが更に好ましい。縮環のヘテロアリール基としては、例えば、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ベンゾイソチオフェン環、インダゾール環、インドール環、イソインドール環、インドリジン環、カルバゾール環(ジベンゾピロール環)、キノリン環、イソキノリン環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾトリアゾール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、チエノピリジン環、シラフルオレン環(ジベンゾシロール環)、チエノチオフェン環、トリチオフェン環、シクロペンタジチオフェン環、シクロペンタジフラン環、ベンゾジフラン環、ベンゾジチオフェン環、ジチエノピロール環、ジチエノフラン環、ジチエノシロール環の各基が挙げられる。
Arx1及びArx2として採りうるヘテロアリール基の環構成炭素原子数は、特に限定されないが、0〜24であることが好ましく、1〜18であることがより好ましく、3〜10であることが更に好ましい。
The heteroaryl group that can be used as Ar x1 and Ar x2 may be a monocycle or a condensed ring, and a monocycle is preferable.
The monocyclic heteroaryl group is not particularly limited, but it is a carbon atom and at least one (preferably one or two) hetero atom (eg, nitrogen atom, oxygen atom, sulfur atom, silicon atom, selenium atom). Or a phosphorus atom) is a heteroaryl group having a ring-constituting atom. The monocyclic heteroaryl group is not particularly limited, but a 5-membered or 6-membered ring group is preferable. Examples of the monocyclic heteroaryl group include a thiophene ring, a furan ring, a pyrrole ring, a selenophene ring, a thiazole ring, an oxazole ring, an isothiazole ring, an isoxazole ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, a thiadiazole ring, and an oxadiazole ring. , Triazole ring, silole ring, phosphole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, triazine ring or tetrazine ring, and thiophene ring or furan ring is preferable.
Examples of the condensed heteroaryl group include a ring group formed by condensing a plurality of monocyclic heteroaryls, and a ring group formed by condensing a plurality of monocyclic heteroaryls and a monocyclic hydrocarbon ring. The number of rings to be condensed is not particularly limited, and is preferably 2 to 5, more preferably 2 or 3, and even more preferably 2. Examples of the condensed heteroaryl group include a benzofuran ring, an isobenzofuran ring, a benzothiophene ring, a benzoisothiophene ring, an indazole ring, an indole ring, an isoindole ring, an indolizine ring, a carbazole ring (dibenzopyrrole ring), and quinoline. Ring, isoquinoline ring, benzoxazole ring, benzisoxazole ring, benzothiazole ring, benzisothiazole ring, benzimidazole ring, benzotriazole ring, dibenzofuran ring, dibenzothiophene ring, thienopyridine ring, silafluorene ring (dibenzosilole ring), Examples thereof include thienothiophene ring, trithiophene ring, cyclopentadithiophene ring, cyclopentadifuran ring, benzodifuran ring, benzodithiophene ring, dithienopyrrole ring, dithienofuran ring and dithienosilole ring.
The number of ring-constituting carbon atoms of the heteroaryl group that can be used as Ar x1 and Ar x2 is not particularly limited, but is preferably 0 to 24, more preferably 1 to 18, and further preferably 3 to 10. More preferable.

Arx1及びArx2は、それぞれ、アリール基が好ましく、フェニル基がより好ましい。
Arx1及びArx2は、それぞれ、同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
Each of Ar x1 and Ar x2 is preferably an aryl group, and more preferably a phenyl group.
Ar x1 and Ar x2 may be the same or different, but are preferably the same.

Arx1及びArx2として採りうるアリール基及びヘテロアリール基は、置換基(ただし、上記式1−a〜1−cのいずれかで表わされる基を除く。)を有していてもよい。この置換基としては、特に制限されず、例えば、後述するR1Sが有していてもよい置換基が挙げられる。Arx1及びArx2が有する置換基の数は、特に制限されず、適宜に決定される。置換基は互いに結合して環を形成していてもよい。ただし、形成される縮合環が上記縮環のアリール基若しくはヘテロアリール基にも相当する場合、形成される縮合環は全体として、Arx1及びArx2として採りうる、縮環のアリール基若しくはヘテロアリール基と解釈する。 The aryl group and heteroaryl group that can be used as Ar x1 and Ar x2 may have a substituent (excluding the groups represented by any one of the above formulas 1-a to 1-c). The substituent is not particularly limited, and examples thereof include the substituent that R 1S described later may have. The number of substituents that Ar x1 and Ar x2 have is not particularly limited and is appropriately determined. The substituents may combine with each other to form a ring. However, when the condensed ring to be formed also corresponds to the above-mentioned condensed aryl group or heteroaryl group, the condensed ring to be formed as a whole may be a condensed ring aryl group or heteroaryl that can be used as Ar x1 and Ar x2. Interpret as a group.

Arx1及びArx2において、後述するAr又はAr(n1又はn2が0である場合は窒素原子)と結合する部位(環構成原子の位置)は、特に制限されず、適宜の環構成原子を連結部位とすることができる。
Arx1及びArx2は、それぞれ、式(S1)においてAr又はAr(n1又はn2が0である場合は窒素原子)と直接結合してもよく、連結基を介して結合していてもよい。Arx1とArとを結合する連結基、及び、Arx2とArとを結合する連結基は、特に制限されず、アリーレン基若しくはヘテロアリーレン基又はこれらの組み合わせが挙げられる。連結基として採りうるアリーレン基又はヘテロアリーレン基としては、例えば、Arとして採りうるアリーレン基又はヘテロアリーレン基が挙げられる。組み合わせる基の数は特に制限されないが、例えば、2〜5個が挙げられる。
In Ar x1 and Ar x2 , a site (position of a ring-constituting atom) to be bonded to Ar 1 or Ar 2 (a nitrogen atom when n1 or n2 is 0) described later is not particularly limited, and may be an appropriate ring-constituting atom. Can be used as the connection site.
Ar x1 and Ar x2 may each be directly bonded to Ar 1 or Ar 2 (a nitrogen atom when n1 or n2 is 0) in the formula (S1), or may be bonded via a linking group. Good. The linking group that bonds Ar x1 and Ar 1 and the linking group that bonds Ar x2 and Ar 2 are not particularly limited, and examples thereof include an arylene group, a heteroarylene group, or a combination thereof. Examples of the arylene group or heteroarylene group that can be used as the linking group include an arylene group and a heteroarylene group that can be used as Ar 1 . The number of groups to be combined is not particularly limited, but examples thereof include 2 to 5.

Ar及びArは、それぞれ、アリーレン基又はヘテロアリーレン基であり、アリーレン基が好ましい。
Ar及びArとして採りうるアリーレン基は、特に制限されないが、上記Arx1として採りうるアリール基から更に1個の水素原子を取り除いた基が挙げられる。中でも、フェニレン基、又はナフタレン環若しくはフルオレン環の各基が好ましい。
Ar及びArとして採りうるヘテロアリーレン基は、特に制限されないが、上記Arx1として採りうるヘテロアリール基から更に1個の水素原子を取り除いた基が挙げられる。中でも、チエニレン基が好ましい。
Ar及びArは、それぞれ、アリーレン基が好ましく、フェニレン基がより好ましい。
Ar 1 and Ar 2 are each an arylene group or a heteroarylene group, preferably an arylene group.
The arylene group that can be used as Ar 1 and Ar 2 is not particularly limited, and examples thereof include a group obtained by further removing one hydrogen atom from the aryl group that can be used as Ar x1 . Of these, a phenylene group, or a naphthalene ring group or a fluorene ring group is preferable.
The heteroarylene group that can be used as Ar 1 and Ar 2 is not particularly limited, and examples thereof include a group obtained by further removing one hydrogen atom from the heteroaryl group that can be used as Ar x1 . Of these, a thienylene group is preferable.
Each of Ar 1 and Ar 2 is preferably an arylene group, and more preferably a phenylene group.

Ar及びArとして採りうるアリール基及びヘテロアリール基は、置換基(ただし、上記式1−a〜1−cのいずれかで表わされる基を除く。)を有していてもよい。この置換基としては、特に制限されず、後述するR1Sが有していてもよい置換基が挙げられる。Ar及びArが有する置換基の数は、特に制限されず、適宜に決定される。置換基は互いに結合して環を形成していてもよい。また、隣接するAr同士、Arx1若しくはArx2とAr若しくはAr、更に式(S1)中の窒素原子に結合するAr及びArが、それぞれ置換基を有する場合、これらの置換基は互いに結合して環を形成していてもよい。ただし、形成される縮合環が上記縮環のアリーレン基若しくはヘテロアリーレン基にも相当する場合、形成される縮合環は全体として縮環のアリーレン基若しくはヘテロアリーレン基と解釈する。 The aryl group and heteroaryl group that can be used as Ar 1 and Ar 2 may have a substituent (excluding the groups represented by any one of the above formulas 1-a to 1-c). The substituent is not particularly limited, and examples thereof include the substituent that R 1S described later may have. The number of substituents that Ar 1 and Ar 2 have is not particularly limited and is appropriately determined. The substituents may combine with each other to form a ring. Further, when adjacent Ar 1 s , Ar x1 or Ar x2 and Ar 1 or Ar 2 , and further Ar 1 and Ar 2 bonded to the nitrogen atom in the formula (S1) each have a substituent, these substituents May combine with each other to form a ring. However, when the condensed ring to be formed also corresponds to the above-mentioned condensed ring arylene group or heteroarylene group, the condensed ring to be formed is interpreted as a condensed ring arylene group or heteroarylene group as a whole.

Ar及びArにおいて、上述のArx1又はArx2と結合する部位(環構成原子の位置)は、特に制限されず、適宜の環構成原子を連結部位とすることができる。例えば、式(S1)中の窒素原子と結合する環構成原子に対して3位又は4位が好ましい。
Ar及びArは、それぞれ、同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。また、Arx1とAr、Arx2とArとは、それぞれ、同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
In Ar 1 and Ar 2 , the site (position of ring-constituting atom) that binds to Ar x1 or Ar x2 described above is not particularly limited, and an appropriate ring-constituting atom can be the linking site. For example, the 3-position or 4-position is preferable with respect to the ring-constituting atom bonded to the nitrogen atom in the formula (S1).
Ar 1 and Ar 2 may be the same or different, but are preferably the same. Further, Ar x1 and Ar 1 , and Ar x2 and Ar 2 may be the same or different, but are preferably the same.

n1及びn2は、それぞれ、0以上の整数であり、好ましくは1以上の整数である。その上限は、特に制限されないが、10以下の整数であることが好ましく、5以下の整数であることがより好ましい。n1及びn2は、それぞれ、1又は2であることが更に好ましい。n1及びn2は同じであっても異なっていてもよい。
本発明において、n1及びn2は、合計で1以上の整数(n1+n2≧1)であり、好ましくは合計で1〜20の整数であり、より好ましくは合計で2〜10の整数であり、特に好ましくは合計で2〜5の整数である。n1及びn2が2以上の整数である場合、2以上のAr及びArは、それぞれ、同一でも異なっていてもよい。
n1 and n2 are each an integer of 0 or more, preferably an integer of 1 or more. The upper limit is not particularly limited, but an integer of 10 or less is preferable, and an integer of 5 or less is more preferable. More preferably, n1 and n2 are 1 or 2, respectively. n1 and n2 may be the same or different.
In the present invention, n1 and n2 are integers of 1 or more in total (n1 + n2 ≧ 1), preferably integers of 1 to 20 in total, more preferably integers of 2 to 10 in total, and particularly preferably Is an integer of 2 to 5 in total. When n1 and n2 are integers of 2 or more, Ar 1 and Ar 2 of 2 or more may be the same or different.

1Sは置換基を示す。R1Sとして採りうる置換基は、特に制限されないが、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、脂肪族ヘテロ環基が挙げられる。中でも、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基が好ましい。R1Sとして採りうる、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び脂肪族ヘテロ環は、それぞれ、R1Aとして採りうる上記基の対応するものと同義である。R1Sとして採りうる、アリール基及びヘテロアリール基は、それぞれ、上記Arx1として採りうる、アリール基及びヘテロアリール基と同義である。
1Sは、Ar又はArと同一でも異なっていてもよく、同一であることが好ましい態様の1つである。この態様において、R1S、Ar及びArはベンゼン環からなる基(式(S1)中の繰り返し単位がトリフェニルアミン化合物に由来する単位)であることが好ましい。
R 1S represents a substituent. The substituent that can be adopted as R 1S is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heteroaryl group, and an aliphatic heterocyclic group. Of these, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, and a heteroaryl group are preferable. The alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, alkynyl group and aliphatic heterocycle which can be adopted as R 1S have the same meanings as the above-mentioned groups which can be adopted as R 1A . The aryl group and the heteroaryl group that can be taken as R 1S have the same meanings as the aryl group and the heteroaryl group that can be taken as Ar x1 .
R 1S may be the same as or different from Ar 1 or Ar 2, and is preferably the same. In this aspect, R 1S , Ar 1 and Ar 2 are preferably a group consisting of a benzene ring (a repeating unit in the formula (S1) is a unit derived from a triphenylamine compound).

1Sとして採りうる置換基は、更に置換基(ただし、後述する式1−a〜1−cのいずれかで表わされる基を除く。)を有していてもよい。更に有していてもよい置換基としては、特に限定されないが、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基(芳香族ヘテロ環、脂肪族ヘテロ環基)、アルコキシ基、アルキルチオ基、アミノ基(アルキルアミノ基、アリールアミノ基等)、アシル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、カルバモイル基、スルファモイル基、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシ、カルボキシ基又はシリル基(アルキルシリル基、アリールシリル基等)が挙げられる。
上記アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、芳香族ヘテロ環及び脂肪族ヘテロ環基としては、R1Aとしてとりうる基の対応するものと同義である。上記以外の基でアルキル基、アルケニル基又はアリール基を含む基(アルコキシ基、アルキルチオ基、アミノ基等)が有する、アルキル基、アルケニル基又はアリール基は、R1Aとしてとりうる基の対応するものと同義である。
1Sとして採りうる置換基が更に有していてもよい置換基の数は、特に制限されず、適宜に決定されるが、例えば1〜7個が挙げられる。
本発明において、R1Sと式(S1)中の窒素原子と結合するAr若しくはArとは、互いに結合していない態様と、互いに直接(単結合で)結合し、又は、連結基を介して、若しくは、R1S、Ar若しくはArが有している置換基を介して、互いに結合している態様との両態様を包含する。本発明においては、R1SとAr若しくはArとが互いに結合していない態様が好ましい。
The substituent that can be adopted as R 1S may further have a substituent (provided that a group represented by any one of formulas 1-a to 1-c described later is excluded). The substituent which may be further possessed is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, and a heterocyclic group (aromatic heterocycle, aliphatic heterocyclic group). , Alkoxy group, alkylthio group, amino group (alkylamino group, arylamino group, etc.), acyl group, alkylcarbonyloxy group, alkenylcarbonyloxy group, aryloxy group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, acylamino group, sulfone Examples thereof include an amide group, a carbamoyl group, a sulfamoyl group, a halogen atom, a cyano group, hydroxy, a carboxy group, and a silyl group (alkylsilyl group, arylsilyl group, etc.).
The above-mentioned alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, aromatic heterocyclic group and aliphatic heterocyclic group have the same meanings as the corresponding groups of R 1A . The alkyl group, the alkenyl group, or the aryl group, which is a group other than the above and has an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group (alkoxy group, alkylthio group, amino group, etc.), corresponds to the group that can be taken as R 1A. Is synonymous with.
The number of the substituents that the substituent that can be used as R 1S may further have is not particularly limited and is appropriately determined, but examples thereof include 1 to 7.
In the present invention, R 1S and Ar 1 or Ar 2 bonded to the nitrogen atom in the formula (S1) are not bonded to each other, directly bonded (by a single bond), or via a linking group. Or both of the embodiments in which they are bonded to each other through the substituent which R 1S , Ar 2 or Ar 1 has. In the present invention, an embodiment in which R 1S and Ar 1 or Ar 2 are not bonded to each other is preferable.

n3は、3以上の整数であり、3〜5000の整数が好ましく、3〜1000の整数がより好ましく、5〜200の整数が更に好ましく、5〜50の整数が特に好ましい。本発明において、n3は、上記式(S1)において角括弧で括られている繰返単位が結合している繰返単位数(重合度)であり、次の方法により算出した値とする。すなわち、上記式(S1)で表わされる化合物の数平均分子量を後述するゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定し、得られた数平均分子量を、繰返単位の分子量で除した値(小数点以下を四捨五入)とする。
式(S1)で表わされる化合物において、3以上の繰返単位は同一でも異なっていてもよい。また、式(S1)で表される化合物は、n3が3以上の整数である重合体を少なくとも1種含んでいればよく、互いに異なる複数のn3を持つ重合体の混合物であってもよい。
n3 is an integer of 3 or more, preferably an integer of 3 to 5000, more preferably an integer of 3 to 1000, further preferably an integer of 5 to 200, and particularly preferably an integer of 5 to 50. In the present invention, n3 is the number of repeating units (degree of polymerization) in which the repeating units enclosed in square brackets in the above formula (S1) are bonded, and is a value calculated by the following method. That is, the number average molecular weight of the compound represented by the formula (S1) was measured by gel permeation chromatography to be described later, and the obtained number average molecular weight was divided by the molecular weight of the repeating unit (rounded to the nearest whole number). And
In the compound represented by the formula (S1), three or more repeating units may be the same or different. Further, the compound represented by the formula (S1) may include at least one polymer in which n3 is an integer of 3 or more, and may be a mixture of polymers having a plurality of different n3.

正孔輸送剤を形成する化合物が有する特定の基は、下記式1−a〜1−cのいずれかで表される基である。各式において、*は上記化合物(母核構造)との連結部位を示す。

Figure 2020077775
The specific group contained in the compound forming the hole transporting agent is a group represented by any of the following formulas 1-a to 1-c. In each formula, * indicates a linking site with the above compound (nucleus structure).
Figure 2020077775

式中、R及びRは置換基を示す。R及びRとして採りうる置換基としては、特に制限されず、それぞれ、上記R1Sとして採りうる置換基が更に有していてもよい置換基が挙げられる。中でも、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はヘテロ環基が好ましく、アルキル基又はシクロアルキル基がより好ましい。
式1−bにおいて、3つのRは同一でも異なっていてもよい。
In the formula, R 1 and R 2 represent a substituent. The substituent that can be used as R 1 and R 2 is not particularly limited, and examples thereof include the substituent that the substituent that can be used as R 1S may further have. Among them, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or a heterocyclic group is preferable, and an alkyl group or a cycloalkyl group is more preferable.
In Formula 1-b, three R 2 may be the same or different.

式1−aにおいて、Rは水素原子又は置換基を示す。Rとして採りうる置換基としては、特に制限されず、上記R1Sとして採りうる置換基が更に有していてもよい置換基が挙げられる。中でも、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はヘテロ環基が好ましく、アルキル基又はアリール基がより好ましい。 In Formula 1-a, R represents a hydrogen atom or a substituent. The substituent that can be used as R is not particularly limited, and examples thereof include the substituent that the substituent that can be used as R 1S may further have. Among them, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or a heterocyclic group is preferable, and an alkyl group or an aryl group is more preferable.

は−N(R)−又は−O−を示し、−O−が好ましい。
ここで、Rは水素原子又は置換基を示す。Rとして採りうる置換基としては、特に制限されず、上記R1Sとして採りうる置換基が更に有していてもよい置換基が挙げられ、中でも、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はヘテロ環基、が好ましく、アルキル基又はシクロアルキル基がより好ましい。
X 1 represents -N (R a )-or -O-, and -O- is preferable.
Here, R a represents a hydrogen atom or a substituent. The substituent that can be used as R a is not particularly limited, and examples thereof include the substituent that the substituent that can be used as R 1S may further have. Among them, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or hetero A cyclic group is preferable, and an alkyl group or a cycloalkyl group is more preferable.

及びRは水素原子、置換基又は後述する化合物との連結部位を示し、置換基又は連結部位が好ましい。
及びRとして採りうる置換基としては、特に制限されず、それぞれ、上記R1Sとして採りうる置換基が更に有していてもよい置換基が挙げられ、中でも、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基又はアリール基が好ましく、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基又はアリール基がより好ましく、アルケニル基が更に好ましい。R及びRは互いに結合して環を形成していてもよい。
及びRは、それぞれ、上記母核構造との連結部位となることもできる。この場合、式1−cで表される基は、4価の基(部分構造)となり、上記母核構造中に組み込まれていてもよい。このような部分構造としては、例えば、後述する実施例で用いた比較のための化合物c3に組み込まれている部分構造が挙げられる。
R 3 and R 4 represent a hydrogen atom, a substituent or a linking site with a compound described later, and a substituent or a linking site is preferable.
The substituent that can be used as R 3 and R 4 is not particularly limited, and examples thereof include the substituent that the substituent that can be used as R 1S may further have, and among them, an alkyl group and a cycloalkyl group. , An alkenyl group, an alkynyl group or an aryl group is preferable, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group or an aryl group is more preferable, and an alkenyl group is still more preferable. R 3 and R 4 may combine with each other to form a ring.
Each of R 3 and R 4 can also be a connecting site with the above-mentioned mother structure. In this case, the group represented by the formula 1-c becomes a tetravalent group (partial structure) and may be incorporated in the mother nucleus structure. Examples of such a partial structure include a partial structure incorporated in the compound c3 for comparison used in Examples described later.

上記式1−a〜1−cのいずれかで表される基は、上記化合物の母核構造に導入されることにより、化合物の、溶媒等に対する溶解性の改善に加えて、溶媒からの結晶形成性をも改善することができると考えられる。上記特定の基は、中でも、式1−a又は式1−cで表される基が好ましい。上記基のうち式1−a又は式1−cで表される基を有する化合物は、これらの基が反応(変性、分解)することにより、正孔輸送層の表面に他の層を設ける際に、その層形成液中の溶媒対して表面の溶解を防止でき、成膜後の表面平坦性を効果的に維持できる。上記基の反応は、特に制限されないが、式1−aで表される基は、酸処理又は塩基処理により、R−O−CO−基が窒素原子から脱離(脱離若しくは分解反応)して、アミノ基、アミド基、チオアミド基等の窒素含有基又はその塩等となる。一方、式1−cで表される基は、活性エネルギー線照射処理により、−CO−CO−基が脱離(脱離若しくは分解反応)してベンゼン環基となる。 The group represented by any one of the above formulas 1-a to 1-c is introduced into the mother nucleus structure of the compound to improve the solubility of the compound in a solvent and the like, and to crystallize from a solvent. It is considered that the formability can also be improved. Among the above-mentioned specific groups, a group represented by Formula 1-a or Formula 1-c is preferable. When a compound having a group represented by Formula 1-a or Formula 1-c among the above-mentioned groups is reacted (modified or decomposed) with these groups to form another layer on the surface of the hole transport layer. In addition, it is possible to prevent the surface from being dissolved in the solvent in the layer forming liquid and effectively maintain the surface flatness after the film formation. The reaction of the above group is not particularly limited, but in the group represented by the formula 1-a, the R 1 —O—CO— group is eliminated from the nitrogen atom (elimination or decomposition reaction) by acid treatment or base treatment. Then, it becomes a nitrogen-containing group such as an amino group, an amide group, a thioamide group or a salt thereof. On the other hand, the group represented by the formula 1-c becomes a benzene ring group by elimination (elimination or decomposition reaction) of the —CO—CO— group by the active energy ray irradiation treatment.

上記各式で表される特定の基は、上記連結部位で、連結基を介して結合していてもよいが、上記母核構造に直接結合していることが好ましい。このような連結基としては、特に制限されず、例えば、アルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、エーテル基(−O−)、スルフィド基(−S−)、カルボニル基、イミノ基、又は、これらを2個以上(好ましくは2個又は3個)組み合わせた連結基が挙げられる。   The specific group represented by each of the above formulas may be bonded via the linking group at the linking site, but is preferably bonded directly to the mother nucleus structure. Such a linking group is not particularly limited and includes, for example, an alkylene group, an arylene group, a heteroarylene group, an ether group (-O-), a sulfide group (-S-), a carbonyl group, an imino group, or these. Examples of the linking group include a combination of two or more (preferably two or three).

上記化合物は、上記特定の基を少なくとも1つ有していればよいが、少なくとも2つ有していることが好ましく、2〜4つ有していることがより好ましい。上記化合物が特定の基を有する数の上限は、特定の基が導入されている部位に応じて一義的ではない。例えば、特定の基が繰返単位中に導入されている場合には1つの繰返単位中に有する数と繰返単位数との積となり、特定の基が末端基に導入されている場合には末端基中に置換しうる最大の水素原子数となる。上記化合物が特定の基を複数有している場合、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、同一であることが好ましい。互いに異なる基を複数有する場合、これらの基は上記反応が同種のものが生産性の点で好ましい。   The compound may have at least one of the specific groups, but preferably has at least two and more preferably has two to four. The upper limit of the number of the compound having a specific group is not unique depending on the site where the specific group is introduced. For example, when a specific group is introduced into a repeating unit, it is the product of the number of repeating units and the number of repeating units in one repeating unit, and when the specific group is introduced into the terminal group, Is the maximum number of hydrogen atoms that can be substituted in the terminal group. When the compound has a plurality of specific groups, they may be the same or different, and are preferably the same. When a plurality of groups different from each other are contained, it is preferable that these groups are the same in the above reaction from the viewpoint of productivity.

上記化合物は、上記特定の基を、母核構造のいずれの部位に有していてもよいが、均一な膜を再現性良く形成できる(高い膜形成能)点で、母核構造の端部(ポリマーであれば末端)に有していることが好ましい。具体的には、上記式(S1)で表される化合物において、特定の基は、式(S1)中のArx1及びArx2の少なくとも一方に有していることが好ましく、Arx1及びArx2それぞれに少なくとも1つずつ有していることがより好ましく、Arx1及びArx2それぞれに1つずつ有していることが更に好ましい。Arx1又はArx2に上記特定の基が結合する位置は、特に制限されないが、膜形成能の点で、式(S1)中のAr又はArと結合する、Arx1又はArx2の環構成原子(1位)に対して2位又は3位が好ましい。 The above-mentioned compound may have the above-mentioned specific group at any site of the nucleus structure, but at the point that a uniform film can be formed with high reproducibility (high film-forming ability), the end portion of the nucleus structure is It is preferable to have it at the end (if it is a polymer). Specifically, in the compound represented by the formula (S1), the specific group is preferably contained in at least one of Ar x1 and Ar x2 in the formula (S1), and Ar x1 and Ar x2. It is more preferable to have at least one in each, and it is more preferable to have one in each of Ar x1 and Ar x2 . The position at which the above-mentioned specific group is bonded to Ar x1 or Ar x2 is not particularly limited, but in view of film-forming ability, a ring of Ar x1 or Ar x2 that bonds to Ar 1 or Ar 2 in the formula (S1). The 2-position or 3-position is preferable with respect to the constituent atom (1-position).

上記特定の基を有する化合物の重量平均分子量は、特に制限されないが、例えば、500〜2000000であることが好ましく、化合物のネットワークが更に密に形成され、光電変換効率を向上させることができる点で、500〜1000000であることがより好ましく、1000〜200000であることが更に好ましい。
上記化合物又は重合体において、重量平均分子量又は数平均分子量は、特に断らない限り、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定された値(標準ポリスチレン換算値)を意味する。測定装置及び測定条件としては、下記条件によることを基本とするが、重合体種によっては、更に適宜適切なキャリア(溶離液)及びそれに適合したカラムを選定して用いてもよい。
その他の事項については、JIS K 7252−1〜4:2008を参照することとする。なお、難溶の化合物については、下記条件の下、溶解可能な濃度で測定することとする。
−条件−
・カラム:TOSOH TSKgel Super AWM−H(商品名)を2本つなげる
・キャリア:10mM LiBr/N−メチルピロリドン
・測定温度:40℃
・キャリア流量:1.0mL/min
・試料濃度:0.1質量%
・検出器:RI(屈折率)検出器
・注入量:0.1mL
The weight average molecular weight of the compound having the specific group is not particularly limited, but is preferably, for example, 500 to 2,000,000, because the network of the compound is more densely formed, and the photoelectric conversion efficiency can be improved. , 500 to 1,000,000, more preferably 1000 to 200,000.
In the above compound or polymer, the weight average molecular weight or the number average molecular weight means a value (standard polystyrene conversion value) measured by gel permeation chromatography (GPC) unless otherwise specified. The measuring device and the measuring conditions are basically based on the following conditions, but depending on the polymer species, an appropriate carrier (eluent) and a column suitable for it may be appropriately selected and used.
For other matters, refer to JIS K 7252-1 to 4: 2008. It should be noted that, for the sparingly soluble compound, the concentration is determined to be soluble under the following conditions.
-Condition-
・ Column: Two TOSOH TSKgel Super AWM-H (trade name) are connected ・ Carrier: 10 mM LiBr / N-methylpyrrolidone ・ Measurement temperature: 40 ° C
・ Carrier flow rate: 1.0 mL / min
・ Sample concentration: 0.1% by mass
・ Detector: RI (refractive index) detector ・ Injection volume: 0.1 mL

上記特定の基を有する化合物は、公知の方法を参照して合成でき、また市販品を用いることもできる。例えば、公知の正孔輸送材料、又は式(S1)で表される化合物に上記特定の基を公知の方法(例えば特定の基を有する化合物のカップリング反応)で導入して合成することができる。合成方法としては、具体的には、後述する実施例で説明する合成方法が挙げられる。   The compound having the specific group can be synthesized by referring to a known method, or a commercially available product can be used. For example, it can be synthesized by introducing the above-mentioned specific group into a known hole-transporting material or a compound represented by the formula (S1) by a known method (for example, a coupling reaction of a compound having a specific group). .. Specific examples of the synthesizing method include the synthesizing methods described in Examples below.

以下に、上記特定の基を有する化合物の具体例を例示するが、本発明はこれらに限定されない。各式中、n3は式(S1)中のn3と同義である。なお、化合物S1−2において、Meはメチルを示す。   Hereinafter, specific examples of the compound having the above-described specific group will be illustrated, but the present invention is not limited thereto. In each formula, n3 has the same meaning as n3 in formula (S1). In addition, in compound S1-2, Me shows methyl.

Figure 2020077775
Figure 2020077775

Figure 2020077775
Figure 2020077775

正孔輸送層中の、特定の基を有する化合物からなる正孔輸送剤の含有量は、特に制限されず、例えば、1〜100質量%であることが好ましく、5〜100質量%であることがより好ましく、10〜100質量%であることが更に好ましい。正孔輸送剤として式(S1)で表される化合物の反応物を含有する場合、式(S1)で表される化合物(未反応物)及びその反応物の合計に対する反応物の含有量は、特に制限されず、例えば、1質量%以上であることが好ましい。   The content of the hole-transporting agent composed of the compound having a specific group in the hole-transporting layer is not particularly limited and is, for example, preferably 1 to 100% by mass, and 5 to 100% by mass. Is more preferable, and 10 to 100% by mass is further preferable. When the reaction product of the compound represented by the formula (S1) is contained as the hole transport agent, the content of the reaction product relative to the total of the compound (unreacted product) represented by the formula (S1) and the reaction product is It is not particularly limited, and is preferably 1% by mass or more, for example.

正孔輸送層は、特定の基を有する化合物からなる正孔輸送剤以外の正孔輸送剤(材料)、特定の基を有する化合物の反応触媒若しくはその分解物等、更には他の成分を含有していてもよい。特定の基を有する化合物からなる正孔輸送剤以外の正孔輸送剤としては、上記特定の基を有さない公知の正孔輸送材料(例えば上記したもの)を特に限定されずに用いることができる。この正孔輸送材料の含有量は、本発明の効果を損なわない範囲であればよく、例えば、99質量%以下である。   The hole-transporting layer contains a hole-transporting agent (material) other than the hole-transporting agent composed of a compound having a specific group, a reaction catalyst of a compound having a specific group or a decomposition product thereof, and other components. You may have. As the hole-transporting agent other than the hole-transporting agent composed of the compound having a specific group, a known hole-transporting material having no specific group (for example, the above-mentioned material) may be used without particular limitation. it can. The content of the hole transport material may be in the range that does not impair the effects of the present invention, and is, for example, 99% by mass or less.

本発明の光電変換素子において、正孔輸送層は、本発明の正孔輸送剤を含有する層を備えており、上述の、本発明の正孔輸送剤以外の正孔輸送材料からなる正孔輸送層を備えていてもいなくてもよい。   In the photoelectric conversion element of the present invention, the hole transporting layer is provided with a layer containing the hole transporting agent of the present invention, and the hole transporting material other than the hole transporting agent of the present invention is used. It may or may not have a transport layer.

<正孔注入層>
本発明の光電変換素子は、正孔注入層(図1〜図5において図示しない。)を備えていてもよい。正孔注入層は、正孔輸送層(正孔輸送材料)から電荷を受け取ることで正孔輸送層中に自由電荷を発生させ、正孔輸送層の導電率を向上させる層をいう。導電率を向上させる程度は、特に限定されないが、例えば、1.01〜1010倍程度であることが好ましい。正孔注入層は、通常、正孔輸送層の近傍に設けられ、正孔輸送層に対して感光層と反対側に、好ましくは正孔輸送層に隣接して設けられる。
正孔注入層を形成する材料は、特に限定されないが、例えば、金属錯体、金属塩又は有機化合物が挙げられ、より具体的には、例えば、(p−BrCNSbCl、三価のコバルト錯体(FK209他)、LiTFSI(lithiumbis(trifluoromethanesulfonyl)imide)、FeCl、WO、MoO、Molybdenum tris(1−(trifluoroacetyl)−2−(trifluoromethyl)ethane−1,2−dithiolene)、SnCl、SbCl、F4−TCNQ等が挙げられる。
正孔注入層の膜厚は、特に限定されず、0.1nm〜10μmが好ましく、1nm〜1μmがより好ましく、10nm〜0.5μmが更に好ましい。
<Hole injection layer>
The photoelectric conversion element of the present invention may include a hole injection layer (not shown in FIGS. 1 to 5). The hole injection layer is a layer that receives electric charges from the hole transport layer (hole transport material) to generate free charges in the hole transport layer and improve the conductivity of the hole transport layer. The degree of improving the conductivity is not particularly limited, but is preferably about 1.01 to 10 10 times, for example. The hole injection layer is usually provided in the vicinity of the hole transport layer, and is provided on the side opposite to the photosensitive layer with respect to the hole transport layer, preferably adjacent to the hole transport layer.
Material for forming the hole injection layer is not particularly limited, for example, metal complexes, include metal salts or organic compounds, and more specifically, for example, (p-BrC 6 H 4 ) 3 NSbCl 6, three Valent cobalt complex (FK209 and others), LiTFSI (lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide), FeCl 3 , WO 3 , MoO 3 , Molybdenum tris (1- (trifluoroorcetyl) -2- (trifluoro)-(trifluoroethyl) -2- (trifluoro)). SnCl 4 , SbCl 5 , F4-TCNQ and the like can be mentioned.
The film thickness of the hole injection layer is not particularly limited, preferably 0.1 nm to 10 μm, more preferably 1 nm to 1 μm, still more preferably 10 nm to 0.5 μm.

<その他の構成>
本発明においては、第一電極1と第二電極2との接触を防ぐために、ブロッキング層14に代えて、又は、ブロッキング層14等とともに、スペーサー、セパレータ等を設けることもできる。また、第二電極2と正孔輸送層3の間に正孔ブロッキング層を設けてもよい。
<Other configurations>
In the present invention, in order to prevent the contact between the first electrode 1 and the second electrode 2, a spacer, a separator or the like may be provided instead of the blocking layer 14 or together with the blocking layer 14 or the like. Further, a hole blocking layer may be provided between the second electrode 2 and the hole transport layer 3.

[太陽電池]
本発明の太陽電池は、本発明の光電変換素子を用いて構成される。例えば図1〜図5に示されるように、外部回路6に対して仕事させるように構成した光電変換素子10を太陽電池として用いることができる。第一電極1(導電性支持体11)及び第二電極2に接続される外部回路6は、公知のものを特に制限されることなく、用いることができる。
また、本発明の光電変換素子を複数接続して太陽電池を構成することもできる。
本発明は、例えば、特許文献1、非特許文献1及び2、J.Am.Chem.Soc.,2009,131(17),p.6050−6051に記載の各太陽電池に適用することができる。
本発明の太陽電池は、構成物の劣化及び蒸散等を防止するために、側面をポリマー、接着剤等で密封することが好ましい。
[Solar cell]
The solar cell of the present invention is configured using the photoelectric conversion element of the present invention. For example, as shown in FIGS. 1 to 5, the photoelectric conversion element 10 configured to work the external circuit 6 can be used as a solar cell. The external circuit 6 connected to the first electrode 1 (conductive support 11) and the second electrode 2 may be a known one without particular limitation.
Further, a solar cell can be configured by connecting a plurality of photoelectric conversion elements of the present invention.
The present invention is disclosed in, for example, Patent Document 1, Non-Patent Documents 1 and 2, J. Am. Chem. Soc. , 2009, 131 (17), p. It can be applied to each solar cell described in 6050-6051.
The solar cell of the present invention is preferably sealed on the side surface with a polymer, an adhesive or the like in order to prevent the deterioration and evaporation of the constituents.

[正孔輸送層形成用組成物及び正孔輸送層形成用キット]
次いで、本発明の光電変換素子及び本発明の太陽電池の両製造方法に好適に用いられる、正孔輸送層形成用組成物及び正孔輸送層形成用キットについて説明する。
本発明の正孔輸送層形成用組成物及び正孔輸送層形成用キットは、それぞれ、各種の電子デバイスに適用されることにより、正孔輸送膜(正孔輸送層)を形成できる。中でも、光電変換素子、特に光吸収剤としてペロブスカイト化合物を用いた光電変換素子の正孔輸送層の形成に好適に用いられる。
[Composition for forming hole transport layer and kit for forming hole transport layer]
Next, the composition for forming a hole transport layer and the kit for forming a hole transport layer, which are preferably used in both the method for producing the photoelectric conversion element of the present invention and the method for manufacturing the solar cell of the present invention, will be described.
The hole transport layer-forming composition and the hole transport layer-forming kit of the present invention can be applied to various electronic devices to form a hole transport film (hole transport layer). Above all, it is suitably used for forming a hole transport layer of a photoelectric conversion element, particularly a photoelectric conversion element using a perovskite compound as a light absorber.

<正孔輸送層形成用組成物>
本発明の正孔輸送層形成用組成物は、上述の本発明の正孔輸送剤を含有する。この正孔輸送層形成用組成物は、本発明の正孔輸送剤の中でも、上記特定の基を有する化合物の未反応物を含有することが好ましく、この場合、未反応物の反応を惹起若しくは促進する反応触媒を含有することもできる。反応触媒としては、本発明の正孔輸送剤が含有する上記各式で表わされる基に応じて適宜に選択され、一義的に決定できない。例えば、本発明の正孔輸送剤が式1−aで表される基を有する場合、反応触媒としては、酸触媒若しくは塩基触媒等が挙げられる。正孔輸送層形成用組成物は、反応触媒を、それぞれ、1種単独で、又は2種以上含有していてもよい。
正孔輸送層形成用組成物が反応触媒を含有する場合、本発明の正孔輸送剤が反応を生起しない条件で、調製、取扱い、更には保管をする。この条件は、上記式で表される基及び反応触媒の種類(組み合わせ)等に応じて一義的ではないが、例えば、温度50℃以下、遮光環境等を挙げられる。本発明において、正孔輸送層形成用組成物は、正孔輸送層形成用組成物の成膜性(本発明の正孔輸送剤の膜形成能)、取扱性等を損なわない限り、本発明の正孔輸送剤の反応が生起してもよい。例えば、上記式で表される基の総モル数に対して10モル%以下であれば反応してもよい。
<Hole transport layer forming composition>
The composition for forming a hole transport layer of the present invention contains the hole transport agent of the present invention described above. Among the hole-transporting agents of the present invention, this hole-transporting layer-forming composition preferably contains an unreacted compound of the compound having the above-mentioned specific group. In this case, the reaction of the unreacted compound is caused or It may also contain a accelerating reaction catalyst. The reaction catalyst is appropriately selected depending on the groups represented by the above formulas contained in the hole transfer agent of the present invention, and cannot be uniquely determined. For example, when the hole transfer agent of the present invention has a group represented by formula 1-a, the reaction catalyst includes an acid catalyst or a base catalyst. The composition for forming a hole transport layer may contain one kind of reaction catalyst or two or more kinds of reaction catalysts.
When the composition for forming a hole transport layer contains a reaction catalyst, it is prepared, handled, and further stored under the condition that the hole transport agent of the present invention does not cause a reaction. This condition is not unique depending on the type (combination) of the group represented by the above formula and the reaction catalyst, but is, for example, a temperature of 50 ° C. or less, a light-shielding environment, and the like. In the present invention, the hole-transporting layer-forming composition is used in the present invention unless the film-forming property (film-forming ability of the hole-transporting agent of the present invention), handleability, etc. of the composition for forming a hole-transporting layer are impaired. The reaction of the hole transfer material may occur. For example, the reaction may be carried out as long as it is 10 mol% or less based on the total number of moles of the group represented by the above formula.

本発明の正孔輸送層形成用組成物は、他の成分、溶媒等を含有してもよい。   The composition for forming a hole transport layer of the present invention may contain other components, a solvent and the like.

本発明の正孔輸送層形成用組成物が含有する溶媒としては、特に制限されず、後述する「光電変換素子の製造方法に使用する溶媒又は分散媒」で説明する溶媒が挙げられる。   The solvent contained in the composition for forming a hole transport layer of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include the solvents described in “Solvent or dispersion medium used in method for producing photoelectric conversion element” described below.

本発明の正孔輸送層形成用組成物中における、正孔輸送剤の含有量は、特に制限されず、例えば、0.1〜100質量%が好ましく、0.1〜50質量%がより好ましく、0.5〜20質量%が更に好ましく、0.5〜2質量%が特に好ましい。
本発明の正孔輸送層形成用組成物中における、反応触媒の含有量は、それぞれ、正孔輸送剤が有する上記基の種類若しくは数、又は反応触媒の種類等に応じて適宜に決定される。反応触媒の含有量は、通常、触媒量であればよいが、過剰に用いることもできる。例えば、正孔輸送剤100質量部に対して0.001〜100質量部、好ましくは0.1〜10質量部とすることができる。
The content of the hole-transporting agent in the composition for forming a hole-transporting layer of the present invention is not particularly limited and is, for example, preferably 0.1 to 100% by mass, more preferably 0.1 to 50% by mass. , 0.5 to 20 mass% is more preferable, and 0.5 to 2 mass% is particularly preferable.
The content of the reaction catalyst in the composition for forming a hole transport layer of the present invention is appropriately determined according to the type or number of the above groups contained in the hole transport agent, the type of the reaction catalyst, or the like. .. The content of the reaction catalyst is usually a catalytic amount, but it may be used in excess. For example, it can be 0.001 to 100 parts by mass, preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hole transport material.

本発明の正孔輸送層形成用組成物中における溶媒の含有量は、特に制限されないが、例えば、0〜99.9質量%が好ましく、10〜99.9質量%がより好ましく、80〜99.9質量%が更に好ましい。   The content of the solvent in the composition for forming a hole transport layer of the present invention is not particularly limited, but is, for example, preferably 0 to 99.9% by mass, more preferably 10 to 99.9% by mass, and 80 to 99. More preferably, it is 0.9% by mass.

本発明の正孔輸送層形成用組成物は、通常の方法により各成分を混合して、調製できる。混合条件としては、本発明の正孔輸送剤が硬化反応しない上記条件が好ましく採用される。   The composition for forming a hole transport layer of the present invention can be prepared by mixing the respective components by a usual method. As the mixing conditions, the above-mentioned conditions in which the hole transport agent of the present invention does not undergo a curing reaction are preferably adopted.

<正孔輸送層形成用キット>
本発明の正孔輸送層形成用キットは、本発明の正孔輸送剤を含む組成物(正孔輸送剤組成物)と、反応触媒を含む組成物(触媒組成物)とを組み合わせてなる組成物キットである。この正孔輸送層形成用キットにおいて、反応触媒は、本発明の正孔輸送剤とは別途独立した薬剤若しくは成分として、キットを構成する。本発明の正孔輸送剤及び反応触媒はそれぞれ上述の通りである。正孔輸送剤組成物及び触媒組成物は、それぞれ、その形態は特に制限されず、正孔輸送剤、反応触媒単独の形態であってもよく、他の成分、溶媒等との混合物の形態であってもよい。反応触媒及び溶媒は本発明の正孔輸送層形成用組成物で説明した通りである。正孔輸送層形成用キットにおいて、正孔輸送剤が有する上記各式で表される基に応じて、適宜の反応触媒が組み合わされる。その具体的な組み合わせとして、通常適用される組み合わせが挙げられ、例えば、上記本発明の正孔輸送層形成用組成物で説明した通りである。
<Kit for forming hole transport layer>
The kit for forming a hole transport layer of the present invention is a composition obtained by combining a composition containing the hole transfer agent of the present invention (hole transfer agent composition) and a composition containing a reaction catalyst (catalyst composition). It is a thing kit. In this kit for forming a hole transport layer, the reaction catalyst constitutes the kit as a drug or component independent of the hole transport agent of the present invention. The hole transport material and the reaction catalyst of the present invention are as described above. The form of the hole transport material composition and the catalyst composition is not particularly limited, and may be a form of the hole transport material or the reaction catalyst alone, or in the form of a mixture with other components, a solvent, etc. It may be. The reaction catalyst and solvent are as described in the composition for forming a hole transport layer of the present invention. In the hole transport layer forming kit, an appropriate reaction catalyst is combined depending on the groups represented by the above formulas contained in the hole transport agent. Specific examples of the combination include commonly used combinations, and are, for example, as described in the above-mentioned composition for forming a hole transport layer of the present invention.

正孔輸送剤組成物において、正孔輸送剤の含有量は、特に制限されず、例えば、0.1〜99質量%が好ましく、0.5〜20質量%がより好ましく、0.5〜2質量%が更に好ましい。溶媒の含有量は、特に制限されず、例えば、0〜99.9質量%が好ましく、90〜99.9質量%がより好ましい。
触媒組成物において、反応触媒の含有量は、特に制限されず、例えば、0.01〜100質量%とすることができ、好ましくは1〜10質量%である。
In the hole-transporting material composition, the content of the hole-transporting material is not particularly limited, and is, for example, preferably 0.1 to 99% by mass, more preferably 0.5 to 20% by mass, and 0.5 to 2%. Mass% is more preferable. The content of the solvent is not particularly limited and is, for example, preferably 0 to 99.9% by mass, more preferably 90 to 99.9% by mass.
In the catalyst composition, the content of the reaction catalyst is not particularly limited and may be, for example, 0.01 to 100% by mass, preferably 1 to 10% by mass.

反応触媒の使用量は、それぞれ、触媒組成物と組み合わされる正孔輸送剤組成物における正孔輸送剤が有する上記基の種類若しくは数、又は反応触媒の種類等に応じて適宜に決定される。使用量とは、正孔輸送剤組成物中の正孔輸送剤に対して実際に反応又は作用させる反応触媒の割合をいう。例えば、正孔輸送剤組成物の塗布膜上に触媒組成物をスピンコート法で塗布する場合は、スピンコート後に残存している反応触媒の割合をいう。反応触媒の、正孔輸送剤に対する使用量は、通常、触媒量であればよいが、過剰に用いることもできる。使用量は、一義的ではないが、例えば、0.01〜100質量部とすることができる。
正孔輸送層形成用キットは、正孔輸送剤組成物又は触媒組成物の濃度等を調製する溶媒等からなる組成物を組み合わせて有していてもよい。
このキットの使用方法は、後述する、正孔輸送膜の製造方法において説明する。
The amount of the reaction catalyst to be used is appropriately determined depending on the type or number of the above groups contained in the hole transfer agent in the hole transfer agent composition combined with the catalyst composition, the type of the reaction catalyst, or the like. The amount used refers to the ratio of the reaction catalyst that actually reacts or acts on the hole transfer material in the hole transfer material composition. For example, when the catalyst composition is applied on the coating film of the hole transfer material composition by the spin coating method, it refers to the ratio of the reaction catalyst remaining after the spin coating. The amount of the reaction catalyst used with respect to the hole transfer agent is usually a catalytic amount, but it may be used in excess. The amount used is not unique, but can be, for example, 0.01 to 100 parts by mass.
The hole transport layer forming kit may have a combination of a composition comprising a solvent or the like for adjusting the concentration of the hole transport agent composition or the catalyst composition.
The method of using this kit will be described in the method of manufacturing a hole transport film described later.

[光電変換素子の製造方法及び太陽電池の製造方法]
本発明の光電変換素子及び本発明の太陽電池の両製造方法(以下、併せて本発明の製造方法という。)は、後述する本発明の正孔輸送膜の製造方法を含んで(経て)、本発明の光電変換素子又は太陽電池を製造する方法である。
以下に、本発明の製造方法について、説明する。
本発明の光電変換素子及び太陽電池は、正孔輸送層の形成方法以外は、通常の製造方法、例えば、特許文献1、非特許文献1、J.Am.Chem.Soc.,2009,131(17),p.6050−6051、並びに、Science,338,p.643(2012)等に記載の方法に準じて、製造できる。
[Method for manufacturing photoelectric conversion element and method for manufacturing solar cell]
Both the method for producing a photoelectric conversion element of the present invention and the method for producing a solar cell of the present invention (hereinafter collectively referred to as the production method of the present invention) include (via) the method for producing a hole transport film of the present invention described below, It is a method for producing the photoelectric conversion element or the solar cell of the present invention.
The production method of the present invention will be described below.
The photoelectric conversion element and the solar cell of the present invention can be manufactured by a usual manufacturing method, for example, Patent Document 1, Non-Patent Document 1, J. Am. Chem. Soc. , 2009, 131 (17), p. 6050-6051, and Science, 338, p. It can be manufactured according to the method described in 643 (2012) and the like.

本発明の光電変換素子は、導電性支持体上に感光層を設ける工程と、この工程の前又は後に正孔輸送層を設ける工程とを有する製造方法により、製造することが好ましい。
この製造方法において、導電性支持体上に感光層を設けるとは、導電性支持体の表面に接して感光層を設ける(直接設ける)態様、及び、導電性支持体の表面上方に他の層を介して感光層を設ける態様を含む意味である。導電性支持体の表面上方に他の層を介して感光層を有する態様において、導電性支持体と感光層との間に設けられる他の層は上述した通りである。
The photoelectric conversion element of the present invention is preferably manufactured by a manufacturing method including a step of providing a photosensitive layer on a conductive support and a step of providing a hole transport layer before or after this step.
In this manufacturing method, providing the photosensitive layer on the conductive support means that the photosensitive layer is provided (directly provided) in contact with the surface of the conductive support, and another layer is provided above the surface of the conductive support. It is meant to include a mode in which the photosensitive layer is provided via the. In the embodiment in which the photosensitive layer is provided above the surface of the conductive support via another layer, the other layers provided between the conductive support and the photosensitive layer are as described above.

<光電変換素子の製造方法>
− 第一電極の作製 −
本発明の製造方法においては、まず、導電性支持体11を上述の方法若しくは公知の方法に準じて準備する。次いで、導電性支持体11の表面に、所望によりブロッキング層14、多孔質層12、電子輸送層15及び正孔輸送層16の少なくとも1つを形成する。
<Method for manufacturing photoelectric conversion element>
-Preparation of first electrode-
In the manufacturing method of the present invention, first, the conductive support 11 is prepared according to the above-mentioned method or a known method. Next, at least one of the blocking layer 14, the porous layer 12, the electron transport layer 15, and the hole transport layer 16 is formed on the surface of the conductive support 11, if desired.

(ブロッキング層の形成)
ブロッキング層14は、例えば、上記絶縁性物質又はその前駆体化合物等を含有する分散物を導電性支持体11の表面に塗布し、焼成する方法又はスプレー熱分解法等によって、形成できる。
(Formation of blocking layer)
The blocking layer 14 can be formed by, for example, a method of applying a dispersion containing the above-mentioned insulating substance or a precursor compound thereof to the surface of the conductive support 11 and firing it, or a spray pyrolysis method.

(多孔質層の形成)
多孔質層12を形成する材料は、好ましくは微粒子として用いられ、更に好ましくは微粒子を含有する分散物として用いられる。
多孔質層12を形成する方法としては、特に限定されず、例えば、湿式法、乾式法、その他の方法(例えば、Chemical Review,第110巻,6595頁(2010年刊)に記載の方法)が挙げられる。これらの方法において、導電性支持体11の表面又はブロッキング層14の表面に分散物(ペースト)を塗布した後に、100〜800℃の温度で10分〜10時間、例えば空気中で焼成することが好ましい。これにより、微粒子同士を密着させることができる。
焼成を複数回行う場合、最後の焼成以外の焼成の温度(最後以外の焼成温度)を、最後の焼成の温度(最後の焼成温度)よりも低い温度で行うのがよい。例えば、酸化チタンペーストを用いる場合、最後以外の焼成温度を50〜300℃の範囲内に設定することができる。また、最後の焼成温度を、100〜600℃の範囲内において、最後以外の焼成温度よりも高くなるように、設定することができる。支持体11aとしてガラス支持体を用いる場合、焼成温度は60〜500℃が好ましい。
多孔質層12を形成するときの、多孔質材料の塗布量は、多孔質層12の膜厚及び塗布回数等に応じて適宜に設定され、特に限定されない。導電性支持体11の表面積1m当たりの、多孔質材料の塗布量は、例えば、0.5〜500gが好ましく、更には5〜100gが好ましい。
(Formation of porous layer)
The material forming the porous layer 12 is preferably used as fine particles, and more preferably used as a dispersion containing fine particles.
The method for forming the porous layer 12 is not particularly limited, and examples thereof include a wet method, a dry method, and other methods (for example, the method described in Chemical Review, Vol. 110, page 6595 (2010)). Be done. In these methods, after the dispersion (paste) is applied to the surface of the conductive support 11 or the surface of the blocking layer 14, baking may be performed at a temperature of 100 to 800 ° C. for 10 minutes to 10 hours, for example, in the air. preferable. This makes it possible to bring the fine particles into close contact with each other.
When firing is performed a plurality of times, the firing temperature other than the last firing (the firing temperature other than the last) is preferably lower than the last firing temperature (the last firing temperature). For example, when using a titanium oxide paste, the firing temperature other than the last can be set within the range of 50 to 300 ° C. Further, the final firing temperature can be set so as to be higher than the firing temperatures other than the last firing temperature within the range of 100 to 600 ° C. When a glass support is used as the support 11a, the firing temperature is preferably 60 to 500 ° C.
The coating amount of the porous material when forming the porous layer 12 is appropriately set according to the film thickness of the porous layer 12, the number of coatings, and the like, and is not particularly limited. The coating amount of the porous material per 1 m 2 of surface area of the conductive support 11 is, for example, preferably 0.5 to 500 g, more preferably 5 to 100 g.

(電子輸送層又は正孔輸送層の形成)
電子輸送層15又は正孔輸送層16を設ける場合、それぞれ、後述する正孔輸送層3又は電子輸送層4と同様にして、形成することができる。
透明電極11上に正孔輸送層16を設ける場合、所望により、正孔輸送層16の形成に先立ち、正孔注入層を形成することができる。正孔注入層の形成方法は後述する。
(Formation of electron transport layer or hole transport layer)
When the electron transport layer 15 or the hole transport layer 16 is provided, they can be formed in the same manner as the hole transport layer 3 or the electron transport layer 4 described later, respectively.
When the hole transport layer 16 is provided on the transparent electrode 11, a hole injection layer can be formed prior to the formation of the hole transport layer 16 if desired. The method for forming the hole injection layer will be described later.

(感光層の形成)
次いで、感光層13を設ける。
感光層の形成に用いるペロブスカイト化合物は、下記式(II)で表される化合物と下記式(III)で表される化合物とから合成できる。
式(II):AX
式(III):MX
式(II)中、Aは周期表第一族元素若しくはカチオン性有機基を表し、上記式(I)のAと同義であり、好ましいものも同じである。Xはアニオン性原子又は原子団を表し、上記式(I)のXと同義であり、好ましいものも同じである。式(A−2)で表される化合物は、通常、周期表第一族元素以外の金属原子のカチオンMと、アニオン性原子又は原子団のXとがイオン結合してなる化合物である。
式(III)中、Mは周期表第一族元素以外の金属原子を表し、上記式(I)のMと同義であり、好ましいものも同じである。Xはアニオン性原子又は原子団を表し、上記式(I)のXと同義であり、好ましいものも同じである。式(A−3)で表される化合物は、通常、周期表第一族元素又はカチオン性有機基のカチオンAと、アニオン性原子又は原子団のXとがイオン結合してなる化合物である。
(Formation of photosensitive layer)
Then, the photosensitive layer 13 is provided.
The perovskite compound used for forming the photosensitive layer can be synthesized from a compound represented by the following formula (II) and a compound represented by the following formula (III).
Formula (II): AX
Formula (III): MX 2
In the formula (II), A represents a Group 1 element of the periodic table or a cationic organic group, has the same meaning as A in the formula (I), and the preferred ones are also the same. X represents an anionic atom or atomic group, has the same meaning as X in the above formula (I), and the preferred ones are also the same. The compound represented by the formula (A-2) is usually a compound in which a cation M of a metal atom other than an element belonging to Group 1 of the periodic table and an anionic atom or X of an atomic group are ionically bonded.
In the formula (III), M represents a metal atom other than the Group 1 element of the periodic table, has the same meaning as M in the formula (I), and the preferred ones are also the same. X represents an anionic atom or atomic group, has the same meaning as X in the above formula (I), and the preferred ones are also the same. The compound represented by the formula (A-3) is usually a compound in which the cation A of the Group 1 element of the periodic table or the cationic organic group and X of the anionic atom or atomic group are ionically bonded.

本発明の製造方法において、感光層14を設ける方法は、湿式法及び乾式法が挙げられ、特に限定されない。本発明においては、湿式法が好ましく、例えば、光吸収剤を含有する光吸収剤組成物(溶液)に接触させる方法が好ましい。   In the manufacturing method of the present invention, the method of providing the photosensitive layer 14 includes a wet method and a dry method, and is not particularly limited. In the present invention, a wet method is preferable, for example, a method of contacting with a light absorbent composition (solution) containing a light absorbent is preferable.

本発明の製造方法においては、まず、感光層14を形成するための光吸収剤組成物を調製する。光吸収剤組成物は、ペロブスカイト化合物そのものを含有する組成物であってもよいが、ペロブスカイト化合物の合成原料である、上記式(II)で表される化合物及び式(III)で表される化合物をそれぞれ含有する組成物が好ましい。この光吸収剤組成物において、上記式(II)で表される化合物(AX)と上記式(III)で表される化合物(MX)とのモル比は目的に応じて適宜に調整される。光吸収剤としてペロブスカイト化合物を形成する場合、AXとMXとのモル比は、1:1〜10:1であることが好ましい。この光吸収剤組成物は、AXとMXとを所定のモル比で混合した後に好ましくは加熱することにより、調製できる。この組成物は通常溶液であるが、懸濁液でもよい。加熱する条件は、特に限定されないが、加熱温度は30〜200℃が好ましく、60〜150℃が更に好ましい。加熱時間は0.5〜100時間が好ましく、1〜20時間がより好ましく、1〜3時間が更に好ましい。溶媒又は分散媒は後述するものを用いることができる。 In the manufacturing method of the present invention, first, a light absorber composition for forming the photosensitive layer 14 is prepared. The light absorber composition may be a composition containing the perovskite compound itself, but the compound represented by the formula (II) and the compound represented by the formula (III), which are raw materials for synthesizing the perovskite compound. A composition containing each is preferred. In this light absorber composition, the molar ratio of the compound (AX) represented by the above formula (II) and the compound (MX 2 ) represented by the above formula (III) is appropriately adjusted according to the purpose. . When forming the perovskite compound as a light absorbing agent, the molar ratio of AX and MX 2 is 1: 1 to 10: 1. This light absorber composition can be prepared by mixing AX and MX 2 in a predetermined molar ratio and then preferably heating. This composition is usually a solution, but may be a suspension. The heating conditions are not particularly limited, but the heating temperature is preferably 30 to 200 ° C, more preferably 60 to 150 ° C. The heating time is preferably 0.5 to 100 hours, more preferably 1 to 20 hours, still more preferably 1 to 3 hours. As the solvent or dispersion medium, those described below can be used.

次いで、調製した光吸収剤組成物を、その表面に感光層13を形成する層(感光層被形成層ともいい、例えば、多孔質層12、ブロッキング層14又は電子輸送層15のいずれかの層が挙げられる。)の表面に接触させる。具体的には、感光層被形成層の表面に光吸収剤組成物を塗布し、又は感光層被形成層を光吸収剤組成物中に浸漬することが好ましい。これにより、ペロブスカイト化合物が感光層被形成層の表面に堆積又は吸着等されて、感光層が形成される。接触させる温度は5〜100℃であることが好ましく、浸漬時間は5秒〜24時間であるのが好ましく、20秒〜1時間がより好ましい。塗布する条件は膜厚等に応じて適宜に決定できる。塗布した光吸収剤組成物を乾燥させる場合、光吸収剤組成物の乾燥は熱による乾燥が好ましく、通常、常圧下で、20〜300℃、好ましくは50〜170℃に加熱することで乾燥させる。   Next, the prepared light absorber composition is used to form a layer on the surface of which the photosensitive layer 13 is formed (also referred to as a photosensitive layer-forming layer, for example, any one of the porous layer 12, the blocking layer 14 and the electron transport layer 15). Of the above). Specifically, it is preferable to coat the surface of the layer on which the photosensitive layer is formed with the light absorber composition or immerse the layer on which the photosensitive layer is formed in the light absorber composition. As a result, the perovskite compound is deposited or adsorbed on the surface of the photosensitive layer forming layer to form the photosensitive layer. The contact temperature is preferably 5 to 100 ° C., the immersion time is preferably 5 seconds to 24 hours, and more preferably 20 seconds to 1 hour. The coating conditions can be appropriately determined depending on the film thickness and the like. When the applied light absorber composition is dried, the light absorber composition is preferably dried by heat, and is usually dried by heating at 20 to 300 ° C., preferably 50 to 170 ° C. under normal pressure. .

また、上記AXを含有するAX組成物(アンモニウム塩組成物)と、上記MXを含有するMX組成物(金属塩組成物)とを、別々に、感光層被形成層の表面に接触させる方法も挙げられる。この方法では、いずれの組成物を先に接触させてもよいが、好ましくはMX組成物を先に接触させる。この方法におけAXとMXとのモル比、接触させる方法及び条件、更に乾燥条件は、上記方法と同じである。この方法では、上記AX組成物及び上記MX組成物の接触に代えて、AX又はMXを、蒸着させることもできる。 Further, AX compositions containing the AX and (ammonium salt composition), MX 2 compositions containing the MX 2 and (metal salt composition), separately, into contact with the surface of the photosensitive layer to be formed layer The method is also included. In this method, either composition may be contacted first, but preferably the MX 2 composition is contacted first. In this method, the molar ratio of AX and MX 2 , the method of contacting and the conditions, and the drying conditions are the same as in the above method. In this method, instead of contacting the AX composition and the MX 2 composition, AX or MX 2 may be vapor-deposited.

更に、上記光吸収剤組成物の溶剤を除去した化合物又は混合物を用いた、真空蒸着等の乾式法が挙げられる。例えば、上記AX及び上記MXを、同時又は順次、蒸着させる方法も挙げられる。 Further, a dry method such as vacuum deposition using a compound or mixture obtained by removing the solvent of the above-mentioned light absorber composition can be mentioned. For example, a method of vapor-depositing the AX and the MX 2 simultaneously or sequentially may be used.

更に他の方法として、ペロブスカイト化合物の合成方法に準じて感光層を形成することもできる。ペロブスカイト化合物の合成方法については、例えば、特許文献1に記載の方法を参考にできる。また、J.Am.Chem.Soc.,2009,131(17),p.6050−6051に記載の方法も参考にできる。   As another method, the photosensitive layer can be formed according to the method of synthesizing the perovskite compound. Regarding the method for synthesizing the perovskite compound, for example, the method described in Patent Document 1 can be referred to. Also, J. Am. Chem. Soc. , 2009, 131 (17), p. The method described in 6050-6051 can also be referred to.

こうして、感光層被形成層の表面に感光層13を形成して、第一電極を作製する。   In this way, the photosensitive layer 13 is formed on the surface of the layer on which the photosensitive layer is formed, and the first electrode is produced.

本発明の製造方法においては、感光層13上に正孔輸送層3又は電子輸送層4を形成する。   In the manufacturing method of the present invention, the hole transport layer 3 or the electron transport layer 4 is formed on the photosensitive layer 13.

− 正孔輸送層の形成 −
本発明の製造方法において、正孔輸送層を形成する方法は、上記特定の基を有する化合物からなる正孔輸送剤を含む正孔輸送層を形成できれば特に制限されない。光電変換素子の正孔輸送層を本発明の正孔輸送膜の製造方法により形成する場合、感光層13又は導電性支持体11の表面で本発明の正孔輸送膜の製造方法を実施する方法が好ましい。
-Formation of hole transport layer-
In the manufacturing method of the present invention, the method for forming the hole transport layer is not particularly limited as long as the hole transport layer containing the hole transport agent composed of the compound having the specific group can be formed. When the hole transport layer of the photoelectric conversion element is formed by the method for producing a hole transport film of the present invention, a method for performing the method for producing a hole transport film of the present invention on the surface of the photosensitive layer 13 or the conductive support 11. Is preferred.

(本発明の正孔輸送膜の製造方法)
本発明の正孔輸送膜の製造方法は、上述の、本発明の正孔輸送層形成用組成物又は本発明の正孔輸送層形成用キット(以下、単に正孔輸送層形成用組成物等ということがある。)を用いることが好ましい。本発明の正孔輸送層形成用組成物、及び正孔輸送層形成用キットの正孔輸送剤組成物が含有する正孔輸送剤は、式(S1)で表わされる化合物が式1−a又は式1−cかで表される基を有する場合(式(S1)で表わされる化合物が反応性化合物である場合)、上記化合物の反応物を含んでいてもよいが、上記化合物の未反応物を含むことが、正孔輸送膜の形成状態の点で、好ましい。したがって、本発明の正孔輸送膜の製造方法は、正孔輸送層形成用組成物中の上記化合物(特定の基)を積極的に反応させない方法と、上記化合物を積極的に反応させる方法との両方法を包含する。
(Method for producing hole transport film of the present invention)
The method for producing a hole transport film of the present invention includes the above-described composition for forming a hole transport layer of the present invention or the kit for forming a hole transport layer of the present invention (hereinafter simply referred to as a composition for forming a hole transport layer, etc.). However, it is preferable to use The hole transport agent contained in the hole transport layer forming composition of the present invention and the hole transport layer forming kit of the hole transport layer forming kit is a compound represented by formula (S1) represented by formula 1-a or When it has a group represented by formula 1-c (when the compound represented by formula (S1) is a reactive compound), it may contain a reaction product of the above compound, but it is an unreacted product of the above compound. The inclusion of is preferable from the viewpoint of the state of formation of the hole transport film. Therefore, the method for producing a hole transport film of the present invention includes a method in which the compound (specific group) in the composition for forming a hole transport layer is not positively reacted, and a method in which the compound is positively reacted. Both methods are included.

上記化合物を積極的に硬化させない方法(後述する後処理等で反応させる態様において正孔輸送層形成用組成物の塗布膜を形成する方法を含む。)としては、正孔輸送層形成用組成物を、感光層13の表面に塗布(浸漬塗布法を含む。)し、所望により乾燥する方法が挙げられる。この方法に用いる正孔輸送層形成用組成物は、上記化合物の未反応物及び反応物のいずれを含有していてもよい。また、この正孔輸送層形成用組成物は、上述の反応触媒を含有していてもよいが、含有していないこと(正孔輸送剤組成物)が好ましい。正孔輸送層形成用組成物をスピンコーティングによる塗布する場合、その条件としては、特に制限されないが、例えば、回転数10〜20,000rpmで塗布時間1〜600秒の条件とすることができる。また、塗布した正孔輸送層形成用組成物を乾燥する場合、乾燥条件は、正孔輸送剤の種類、正孔輸送剤の反応触媒等に応じて、適宜に設定される。この乾燥工程で正孔輸送剤を積極的に反応させない場合、乾燥条件は、正孔輸送層形成用組成物中の特定の基を有する化合物の反応が完結しない条件とされる。通常、正孔輸送層形成用組成物を乾燥すると、正孔輸送剤、式1−a〜1−cのいずれかで表される基、更には反応物等の種類等によって、正孔輸送剤の一部が反応する場合があるが、未反応状態又は部分反応状態(例えば、式1−a〜1−cのいずれかで表される基の総モル数に対して10モル%以下)となる乾燥条件が適用される。このような乾燥条件としては、加熱条件が好ましく、例えば、加熱温度30〜200℃、好ましくは40〜110℃で1分以上、加熱する方法及び条件が挙げられる。式1−a等で表される基の反応を抑える点では、加熱温度としては、例えば100℃未満、好ましくは30℃以上100℃未満、より好ましくは40〜70℃を適用できる。   As a method of not positively curing the above compound (including a method of forming a coating film of a composition for forming a hole transport layer in a mode of reacting in a post-treatment described later), a composition for forming a hole transport layer is included. Can be applied to the surface of the photosensitive layer 13 (including a dip coating method) and dried if desired. The composition for forming a hole transport layer used in this method may contain either an unreacted product or a reaction product of the above compound. Further, this composition for forming a hole transport layer may contain the above-mentioned reaction catalyst, but it is preferable not to contain it (hole transfer agent composition). When the composition for forming a hole transport layer is applied by spin coating, the conditions are not particularly limited, but for example, the rotation speed may be 10 to 20,000 rpm and the application time may be 1 to 600 seconds. When the applied composition for forming a hole transport layer is dried, the drying conditions are appropriately set depending on the kind of the hole transport agent, the reaction catalyst of the hole transport agent, and the like. When the hole transporting agent is not positively reacted in this drying step, the drying condition is set such that the reaction of the compound having the specific group in the composition for forming the hole transporting layer is not completed. Usually, when the composition for forming a hole transport layer is dried, the hole transport agent may be changed depending on the kind of the hole transport agent, the group represented by any one of formulas 1-a to 1-c, and the reactants. May partially react, but with an unreacted state or a partially reacted state (for example, 10 mol% or less with respect to the total number of moles of the group represented by any one of formulas 1-a to 1-c) The following drying conditions apply. As such a drying condition, a heating condition is preferable, and for example, a method and a condition of heating at a heating temperature of 30 to 200 ° C., preferably 40 to 110 ° C. for 1 minute or more are mentioned. From the viewpoint of suppressing the reaction of the group represented by Formula 1-a or the like, the heating temperature may be, for example, less than 100 ° C, preferably 30 ° C or more and less than 100 ° C, more preferably 40 to 70 ° C.

上記化合物を積極的に反応させる方法としては、感光層13の表面上において上記化合物を反応させることができれば、特に制限されず、正孔輸送層形成用組成物等の形態に応じて、適宜の方法を採用できる。この方法においては、上記特定の基の中でも上記式1−a又は式1−cで表される基を有する化合物(未反応物)を用いる。
この方法において、反応触媒の、正孔輸送剤に対する使用量は上述の通りである。
以下に、上記化合物を積極的に硬化させる方法を具体的に説明する。
The method of positively reacting the compound is not particularly limited as long as the compound can be reacted on the surface of the photosensitive layer 13, and may be appropriately selected depending on the form of the composition for forming a hole transport layer or the like. The method can be adopted. In this method, a compound (unreacted product) having a group represented by the above formula 1-a or formula 1-c among the above specific groups is used.
In this method, the amount of the reaction catalyst used with respect to the hole transfer agent is as described above.
The method for positively curing the above compound will be specifically described below.

1.本発明の正孔輸送剤が式1−aで表される基を有する化合物からなる態様
本態様においては、正孔輸送層形成用組成物を感光層の表面に塗布(所望により乾燥)した後に、反応工程として、酸処理及び塩基処理の少なくとも1種の後処理を(不溶化処理)として行う方法が好ましい。これにより、化合物中の、式1−aで表される基を、その基の骨格(R1Sの種類等)、後処理の触媒種、条件等により、式1−aで表される基を開裂させて、アミノ基、アミド基、チオアミド基等の窒素含有基又はその塩等、に分解して化合物を不溶化させることができる。
正孔輸送層形成用組成物を塗布、乾燥する場合の塗布条件及び乾燥条件は、特に制限されず、例えば、上述の、正孔輸送剤を積極的に硬化させない方法と同様の塗布条件及び乾燥条件が挙げられる。
酸処理及び塩基処理としては、それぞれ、式1−aで表される基を(分解若しくは開裂)反応させることができる方法及び条件であれば特に制限されず、例えば、正孔輸送層形成用組成物の塗布膜に反応触媒として上述の酸触媒又は塩基触媒を接触させる方法が挙げられる。ここで、正孔輸送層形成用組成物の塗布膜は、正孔輸送層形成用組成物を塗布することにより形成される膜をいい、塗布した正孔輸送層形成用組成物を乾燥する場合には、塗布乾燥膜を包含する。接触方法及び条件としては、特に制限されず、例えば、感光層被形成層と光吸収剤との接触方法及び接触条件が挙げられるが、浸漬法よりも反応触媒を含む組成物を塗布膜の表面に塗布する方法が好ましい。
酸処理又は塩基処理は、正孔輸送層形成用組成物の組成に応じて、単独で行うこともできるが、2種以上を組み合わせて行うこともできる。
1. Embodiment in which the hole-transporting agent of the present invention comprises a compound having a group represented by Formula 1-a In this embodiment, after the composition for forming a hole-transporting layer is applied (optionally dried) on the surface of the photosensitive layer. As the reaction step, a method of performing at least one post-treatment of acid treatment and base treatment as (insolubilization treatment) is preferable. As a result, the group represented by the formula 1-a in the compound can be converted to the group represented by the formula 1-a depending on the skeleton of the group (type of R 1S etc.), the catalyst species of the post-treatment, the conditions and the like. The compound can be insolubilized by being cleaved and decomposed into a nitrogen-containing group such as an amino group, an amide group or a thioamide group or a salt thereof.
The coating conditions and drying conditions for coating and drying the hole transport layer-forming composition are not particularly limited, and for example, the same coating conditions and drying as the above-described method of not positively curing the hole transporting agent. Conditions are mentioned.
The acid treatment and the base treatment are not particularly limited as long as they are methods and conditions capable of reacting (decomposing or cleaving) the group represented by Formula 1-a, and for example, a composition for forming a hole transport layer. There is a method of bringing the above-mentioned acid catalyst or base catalyst into contact with the coating film of the substance as a reaction catalyst. Here, the coating film of the composition for forming a hole transport layer means a film formed by applying the composition for forming a hole transport layer, and in the case of drying the applied composition for forming a hole transport layer. Includes a coated and dried film. The contact method and conditions are not particularly limited, and examples thereof include a contact method and a contact condition between the photosensitive layer-forming layer and the light absorber, but a composition containing a reaction catalyst is more preferable than the dipping method on the surface of the coating film. The method of applying to is preferable.
The acid treatment or the base treatment can be performed alone or in combination of two or more types depending on the composition of the composition for forming a hole transport layer.

こうして酸処理又は塩基処理を行った後、好ましくは乾燥処理を行う。乾燥条件は特に制限されず、例えば、上述の、正孔輸送剤を積極的に硬化させない方法と同様の乾燥条件が挙げられる。
反応触媒を含有しない正孔輸送層形成用組成物に反応触媒を接触させる方法においては、例えば上述の本発明の正孔輸送層形成用キットを用いることができる。
After performing the acid treatment or the base treatment in this manner, a drying treatment is preferably performed. The drying conditions are not particularly limited, and examples thereof include the same drying conditions as the above-mentioned method in which the hole transport material is not positively cured.
In the method of bringing the reaction catalyst into contact with the composition for forming a hole transport layer containing no reaction catalyst, for example, the above-described kit for forming a hole transport layer of the present invention can be used.

2.本発明の正孔輸送剤が式1−cで表される基を有する化合物からなる態様
本態様においては、正孔輸送層形成用組成物を感光層の表面に塗布(所望により乾燥)した後に、反応工程として、活性エネルギー線照射処理を後処理(不溶化処理)として行う方法が好ましい。これにより、化合物中の、式1−cで表される基をベンゼン環に変性(分解)して化合物を不溶化させることができる。
正孔輸送層形成用組成物を塗布、乾燥する場合の塗布条件及び乾燥条件は、特に制限されず、例えば、上述の、正孔輸送剤を積極的に硬化させない方法と同様の塗布条件及び乾燥条件が挙げられる。
活性エネルギー線照射処理に用いる活性エネルギー線としては、特に制限されず、例えば、遠紫外線、紫外線、近紫外線、赤外線等の光線、X線、γ線等の電磁波の他、電子線、プロトン線、中性子線等が挙げられる。またプラズマも挙げられる。硬化速度、照射装置の入手のし易さ、価格等の点で、紫外線が好ましい。
活性エネルギー線を照射する装置としては、特に制限されないが、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、150〜450nm波長域の光を発する高圧水銀ランプ、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、Deep−UV光、キセノンランプ、ケミカルランプ、カーボンアーク灯、無電極放電ランプ及び紫外線LED等を用いることができる。光照射のエネルギーは、特に制限されないが、例えば、1〜10J/cmであるのが好ましい。
電子線を照射する場合の条件としては、特に制限されないが、例えば、公知の電子線照射装置(EPS)を用いて、加速電圧30〜1,000kVの電子線を1秒〜30分照射する条件が挙げられる。
プラズマを照射する場合の条件としては、特に制限されないが、例えば、公知のプラズマ線照射装置を用いて、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等を放電ガスとして、1秒〜30分照射する条件が挙げられる。
2. Embodiment in which the hole-transporting agent of the present invention comprises a compound having a group represented by Formula 1-c In this embodiment, after the composition for forming a hole-transporting layer is applied (optionally dried) to the surface of the photosensitive layer. In the reaction step, a method of performing active energy ray irradiation treatment as a post-treatment (insolubilization treatment) is preferable. Thereby, the group represented by formula 1-c in the compound can be modified (decomposed) into a benzene ring to insolubilize the compound.
The coating conditions and drying conditions for coating and drying the hole transport layer-forming composition are not particularly limited, and for example, the same coating conditions and drying as the above-described method of not positively curing the hole transporting agent. Conditions are mentioned.
The active energy ray used for the active energy ray irradiation treatment is not particularly limited, and examples thereof include rays such as deep ultraviolet rays, ultraviolet rays, near ultraviolet rays and infrared rays, electromagnetic waves such as X rays and γ rays, electron beams, proton rays, and the like. Examples include neutron rays. Plasma can also be used. Ultraviolet rays are preferable in terms of curing speed, availability of irradiation equipment, and price.
The device for irradiating the active energy ray is not particularly limited, but examples thereof include a low pressure mercury lamp, a medium pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp that emits light in the wavelength range of 150 to 450 nm, an ultrahigh pressure mercury lamp, a carbon arc lamp, a metal halide lamp, and a Deep- UV light, xenon lamp, chemical lamp, carbon arc lamp, electrodeless discharge lamp, ultraviolet LED and the like can be used. The energy of light irradiation is not particularly limited, but is preferably 1 to 10 J / cm 2 , for example.
The condition for irradiating the electron beam is not particularly limited, but for example, a condition for irradiating the electron beam with an accelerating voltage of 30 to 1,000 kV for 1 second to 30 minutes using a known electron beam irradiating device (EPS). Is mentioned.
The conditions for irradiating the plasma are not particularly limited, but, for example, the conditions for irradiating 1 second to 30 minutes by using a known plasma ray irradiation device with nitrogen gas, argon gas, helium gas or the like as the discharge gas may be used. Can be mentioned.

上記後処理は、正孔輸送層形成用組成物の組成に応じて、単独で行うこともできるが、2種以上を組み合わせて行うこともできる。   The above-mentioned post-treatment can be performed alone or in combination of two or more types depending on the composition of the composition for forming a hole transport layer.

こうして活性エネルギー線照射処理を行った後、乾燥処理を行うこともできる。乾燥条件は特に制限されず、例えば、上述の、正孔輸送剤を積極的に硬化させない方法と同様の乾燥条件が挙げられる。   After performing the active energy ray irradiation treatment in this way, a drying treatment can also be performed. The drying conditions are not particularly limited, and examples thereof include the same drying conditions as the above-mentioned method in which the hole transport material is not positively cured.

上述のようにして、感光層13の表面に正孔輸送層を形成できる。
光電変換素子中の正孔輸送層を本発明の正孔輸送膜の製造方法で形成すると、通常の溶液塗布法であっても均一な正孔輸送層を再現性良く形成でき、耐湿耐久性ばらつきの低減向上に寄与する。特に、上記特定の基を有する化合物を反応させる方法は、正孔輸送層の表面に他の層を設ける際に正孔輸送層の高い表面平坦性を損なう(界面欠陥を発生させる)ことなく、正孔輸送層と他の層との優れた界面状態を維持することができる。その結果、耐湿耐久性ばらつきの更なる低減に寄与できる。
As described above, the hole transport layer can be formed on the surface of the photosensitive layer 13.
When the hole transport layer in the photoelectric conversion element is formed by the method for manufacturing a hole transport film of the present invention, a uniform hole transport layer can be formed with good reproducibility even by an ordinary solution coating method, and the moisture resistance and durability can be varied. Contribute to the reduction and improvement of In particular, the method of reacting the compound having the specific group described above does not impair the high surface flatness of the hole transport layer (provides an interface defect) when another layer is provided on the surface of the hole transport layer, An excellent interface state between the hole transport layer and another layer can be maintained. As a result, it is possible to contribute to further reduction in variations in humidity resistance and durability.

本発明の製造方法においては、正孔輸送層の表面に形成する層の形成液は、後述する溶媒の中から適宜の溶媒を含有することができる。特に、正孔輸送層中で上記化合物が反応物を含有していると、正孔輸送層(特に表面近傍)は溶媒に対して溶解性が低下(不溶化)しており、正孔輸送層の表面平坦性を維持するために特定の溶媒を選択しなくてもよい。   In the manufacturing method of the present invention, the formation liquid for the layer formed on the surface of the hole transport layer may contain an appropriate solvent from the solvents described below. In particular, when the above compound contains a reactant in the hole transport layer, the solubility of the hole transport layer (particularly in the vicinity of the surface) in the solvent is lowered (insolubilized), and No particular solvent need be selected to maintain surface flatness.

− 正孔注入層の形成 −
本発明の製造方法においては、正孔輸送層3を形成した後に、所望により正孔注入層を形成する。正孔注入層は、上述の材料を含有する正孔注入材料溶液を塗布し、乾燥して、又は、上述の材料を用いて乾式法(蒸着等)により、形成することができる。
-Formation of hole injection layer-
In the manufacturing method of the present invention, after forming the hole transport layer 3, a hole injection layer is formed if desired. The hole-injection layer can be formed by applying a hole-injection material solution containing the above-mentioned material and drying it, or by a dry method (evaporation or the like) using the above-mentioned material.

− 電子輸送層の形成 −
電子輸送層4は、例えば、電子輸送材料を含有する電子輸送材料組成物を塗布し、乾燥して、形成することができる。塗布する温度及び塗布時間は、特に限定されず、適宜に設定される。電子輸送材料組成物の乾燥条件は、加熱条件が好ましく、通常、30〜200℃、好ましくは40〜110℃の加熱条件を適用できる。
− Formation of electron transport layer −
The electron transport layer 4 can be formed, for example, by applying an electron transport material composition containing an electron transport material and drying the composition. The coating temperature and coating time are not particularly limited and may be set appropriately. The electron transport material composition is preferably dried under heating conditions, usually 30 to 200 ° C., preferably 40 to 110 ° C.

− 第二電極の作製 −
本発明の製造方法においては、更に、正孔輸送層3、正孔注入層又は電子輸送層4上に第二電極2を形成する。第二電極2は、公知の方法により、形成できる。
-Preparation of the second electrode-
In the manufacturing method of the present invention, the second electrode 2 is further formed on the hole transport layer 3, the hole injection layer or the electron transport layer 4. The second electrode 2 can be formed by a known method.

こうして、本発明の光電変換素子を製造できる。   In this way, the photoelectric conversion element of the present invention can be manufactured.

− 層形成条件等 −
各層の膜厚は、各層を形成する組成物(溶液又は分散液)の濃度、塗布回数(浸漬時間)を適宜に変更して、設定できる。例えば、膜厚が厚い感光層13B及び13Cを設ける場合には、感光層形成用組成物、又は、アンモニウム塩組成物若しくは金属塩組成物を複数回塗布、乾燥すればよい。
− Layer forming conditions, etc. −
The film thickness of each layer can be set by appropriately changing the concentration of the composition (solution or dispersion) forming each layer and the number of times of coating (immersion time). For example, when the photosensitive layers 13B and 13C having a large film thickness are provided, the composition for forming a photosensitive layer, the ammonium salt composition or the metal salt composition may be applied and dried plural times.

上述の各分散液及び組成物は、それぞれ、適宜の、分散助剤、界面活性剤等の添加剤を含有していてもよい。   Each of the above-mentioned dispersions and compositions may contain an appropriate additive such as a dispersion aid and a surfactant.

光電変換素子の製造方法に使用する溶媒又は分散媒としては、特開2001−291534号公報に記載の溶媒が挙げられるが、特にこれに限定されない。本発明においては、有機溶媒が好ましく、更に、アルコール溶媒、アミド溶媒、ニトリル溶媒、炭化水素溶媒、ラクトン溶媒、ハロゲン溶媒、スルフィド溶媒、及び、これらの2種以上の混合溶媒が好ましい。混合溶媒としては、アルコール溶媒と、アミド溶媒、ニトリル溶媒又は炭化水素溶媒から選ばれる溶媒との混合溶媒が好ましい。具体的には、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、γ−ブチロラクトン、n−プロピルスルフィド、クロロホルム、クロロベンゼン、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)若しくはジメチルアセトアミド、又は、これらの混合溶媒が好ましい。   Examples of the solvent or dispersion medium used in the method for producing a photoelectric conversion element include the solvents described in JP 2001-291534 A, but are not particularly limited thereto. In the present invention, an organic solvent is preferable, and further, an alcohol solvent, an amide solvent, a nitrile solvent, a hydrocarbon solvent, a lactone solvent, a halogen solvent, a sulfide solvent, and a mixed solvent of two or more kinds thereof are preferable. The mixed solvent is preferably a mixed solvent of an alcohol solvent and a solvent selected from an amide solvent, a nitrile solvent or a hydrocarbon solvent. Specifically, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, γ-butyrolactone, n-propyl sulfide, chloroform, chlorobenzene, acetonitrile, N, N-dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO) or dimethylacetamide, or these Mixed solvents are preferred.

各層を形成する組成物又は分散剤の塗布方法は、特に限定されず、スピンコート、エクストルージョンダイコート、ブレードコート、バーコート、スクリーン印刷、ステンシル印刷、ロールコート、カーテンコート、スプレーコート、ディップコート、インクジェット印刷法、浸漬法等、公知の各塗布方法を用いることができる。中でも、スピンコート法、スクリーン印刷法、浸漬法等が好ましい。
塗布、乾燥等の各処理を行う際の雰囲気は、特に制限されないが、低湿度環境であることが好ましく、例えば、乾燥空気下、不活性ガス中(例えばアルゴンガス中、ヘリウムガス中、窒素ガス中)が挙げられる。
The method for applying the composition or the dispersant for forming each layer is not particularly limited, and spin coating, extrusion die coating, blade coating, bar coating, screen printing, stencil printing, roll coating, curtain coating, spray coating, dip coating, Known coating methods such as an inkjet printing method and a dipping method can be used. Of these, spin coating, screen printing, dipping and the like are preferable.
The atmosphere for performing each treatment such as coating and drying is not particularly limited, but is preferably a low humidity environment, for example, under dry air, in an inert gas (for example, in an argon gas, a helium gas, or a nitrogen gas). Middle).

本発明の光電変換素子は、適宜、アニール、ライトソーキング、酸素雰囲気下での放置等の効率安定化処理を行うこともできる。   The photoelectric conversion device of the present invention may be subjected to efficiency stabilization treatment such as annealing, light soaking, and leaving in an oxygen atmosphere.

<太陽電池の製造方法>
本発明の太陽電池は、上述の本発明の光電変換素子の製造方法を経て、製造できる。具体的には、上記のようにして製造した光電変換素子に対して、第一電極1及び第二電極2に外部回路6を接続することにより、太陽電池を製造できる。本発明の太陽電池の製造方法においては、外部回路6を接続する前又は後に、複数の光電変換素子を接続して光電変換素子ユニットを形成し、これを用いて太陽電池とすることもできる。
<Method of manufacturing solar cell>
The solar cell of the present invention can be manufactured through the method for manufacturing a photoelectric conversion element of the present invention described above. Specifically, a solar cell can be manufactured by connecting the external circuit 6 to the first electrode 1 and the second electrode 2 of the photoelectric conversion element manufactured as described above. In the method for manufacturing a solar cell of the present invention, a plurality of photoelectric conversion elements may be connected to form a photoelectric conversion element unit before or after the external circuit 6 is connected, and a solar cell may be formed using the photoelectric conversion element unit.

以下に実施例に基づき本発明について更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
以下の実施例において組成を表す「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。本発明において「室温」とは25℃を意味する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited thereto.
In the following examples, "parts" and "%" representing compositions are based on mass unless otherwise specified. In the present invention, "room temperature" means 25 ° C.

[上記特定の基を有し、かつ式(S1)で表される化合物の合成]
実施例に用いた、化合物S1−1〜S1−4及びS1−10を以下のようにして合成した。
以下に、実施例で用いる、上記特定の基を有する化合物の合成方法を詳しく説明するが、出発物質、色素中間体及び合成ルートはこれらに限定されるものではない。
[Synthesis of Compound Having Specific Group Above and Represented by Formula (S1)]
The compounds S1-1 to S1-4 and S1-10 used in the examples were synthesized as follows.
Hereinafter, the method for synthesizing the compound having the above-mentioned specific group used in the examples will be described in detail, but the starting material, the dye intermediate and the synthetic route are not limited thereto.

<合成例1:化合物S1−1の合成>
下記スキームに基づき、化合物S1−1を合成した。

Figure 2020077775
<Synthesis Example 1: Synthesis of compound S1-1>
Compound S1-1 was synthesized based on the following scheme.
Figure 2020077775

− 化合物S1dの合成 −
2gの4,4’−ジブロモトリフェニルアミンS1aと1.05モル当量の化合物S1bをトルエン中で混合し、そこへ、アミンS1aに対して、5mol%のPd(PPhと2モル当量の炭酸カリウムを加えて、100℃に加温し、窒素雰囲気下で8時間攪拌した。得られた混合物に、アミンS1aに対して、化合物S1bを0.05モル当量加えて1時間撹拌した後に、化合物S1cを0.2モル当量加えて更に1時間撹拌した。得られた反応物を室温まで放冷した後、水とクロロホルムを加えて分液し、有機層を濃縮した後にカラムクロマトグラフィーで精製することで、化合物S1dを1.3g得た。
化合物S1bは、Journal of Materials Chemistry,2012,vol.22,#16,p.7945に記載の方法に準じて合成した。
-Synthesis of Compound S1d-
2 g of 4,4′-dibromotriphenylamine S1a and 1.05 molar equivalent of compound S1b were mixed in toluene, to which 5 mol% Pd (PPh 3 ) 4 and 2 molar equivalents were based on amine S1a. Potassium carbonate was added and the mixture was heated to 100 ° C. and stirred under a nitrogen atmosphere for 8 hours. To the resulting mixture, compound S1b was added in an amount of 0.05 molar equivalent with respect to amine S1a and stirred for 1 hour, and then 0.2 molar equivalent of compound S1c was added and further stirred for 1 hour. The obtained reaction product was allowed to cool to room temperature, water and chloroform were added for liquid separation, and the organic layer was concentrated and purified by column chromatography to obtain 1.3 g of compound S1d.
Compound S1b can be synthesized according to Journal of Materials Chemistry, 2012, vol. 22, # 16, p. It was synthesized according to the method described in 7945.

− 化合物S1−1の合成 −
得られたS1d全量と、化合物S1dの原料として使用した化合物S1aに対して、1モル当量の二炭酸ジ−tert−ブチルと2モル当量のトリエチルアミンを塩化メチレン中、0℃で混合して6時間撹拌した。その後、得られた反応物を室温まで放冷して更に2時間撹拌し、続いて水を加えて分液した。得られた有機層を濃縮した後にカラムクロマトグラフィーで精製することで、化合物S1−1を0.3g得た。
化合物S1−1の重量平均分子量及び数平均分子量を測定し、数平均分子量から重合度n3を算出した(以下、合成した他の化合物について同じ。)。
重量平均分子量:22000
数平均分子量:9500(n3=39)
-Synthesis of Compound S1-1-
1 mol equivalent of di-tert-butyl dicarbonate and 2 mol equivalents of triethylamine were mixed in methylene chloride at 0 ° C. for 6 hours with respect to the total amount of S1d thus obtained and the compound S1a used as a raw material for the compound S1d. It was stirred. Then, the obtained reaction product was allowed to cool to room temperature and further stirred for 2 hours, and subsequently water was added to separate the layers. The obtained organic layer was concentrated and then purified by column chromatography to obtain 0.3 g of compound S1-1.
The weight average molecular weight and the number average molecular weight of the compound S1-1 were measured, and the degree of polymerization n3 was calculated from the number average molecular weight (hereinafter, the same applies to other synthesized compounds).
Weight average molecular weight: 22000
Number average molecular weight: 9500 (n3 = 39)

<合成例2及び3:化合物S1−2及びS1−3の合成>
− 化合物S1−2及びS1−3−の合成 −
化合物S1−1の合成において、化合物S1cに代えて、(4−ブロモフェニル)(トリメチルシリル)エーテル又は下記化合物S3aを用いたこと(二炭酸ジ−tert−ブチルとの反応は行っていない)以外は、化合物S1−1の合成と同様にして、化合物S1−2及びS1−3をそれぞれ合成した。
化合物S3aは、Tetrahedron,1990,vol.46,#13/14,p.4573−4586、Journal of the American Chemical Society,2006,vol.128,#30,p.9612−9613、及び、Chemical Communications,2013,vol.49,#35,p.3661−3663の各文献に記載された方法に準じて合成した。

Figure 2020077775
<Synthesis Examples 2 and 3: Synthesis of Compounds S1-2 and S1-3>
-Synthesis of Compounds S1-2 and S1-3-
In the synthesis of compound S1-1, (4-bromophenyl) (trimethylsilyl) ether or the following compound S3a was used in place of compound S1c (except for the reaction with di-tert-butyl dicarbonate). , S1-2 and S1-3 were respectively synthesized in the same manner as the synthesis of compound S1-1.
Compound S3a is synthesized according to Tetrahedron, 1990, vol. 46, # 13/14, p. 4573-4586, Journal of the American Chemical Society, 2006, vol. 128, # 30, p. 9612-9613 and Chemical Communications, 2013, vol. 49, # 35, p. It was synthesized according to the method described in each of the documents of 3661-3663.
Figure 2020077775

− 化合物S1−2の同定 −
重量平均分子量:23000
数平均分子量:9800(n3=40)
− 化合物S1−3の同定 −
重量平均分子量:22000
数平均分子量:9600(n3=40)
-Identification of compound S1-2-
Weight average molecular weight: 23000
Number average molecular weight: 9800 (n3 = 40)
-Identification of compound S1-3-
Weight average molecular weight: 22000
Number average molecular weight: 9600 (n3 = 40)

<合成例4:化合物S1−4の合成>
− 化合物S1−4の合成 −
下記スキームに基づき、化合物S1−4を合成した。

Figure 2020077775
<Synthesis Example 4: Synthesis of compound S1-4>
-Synthesis of Compound S1-4-
Compound S1-4 was synthesized based on the following scheme.
Figure 2020077775

2.2gの化合物S4aと0.5モル当量の化合物S4bをn−ブタノール中で混合し、130℃に加温して4時間攪拌した。得られた反応物を室温まで放冷した後、水とクロロホルムを加えて分液し、有機層を濃縮した後にカラムクロマトグラフィーで精製することで、化合物S1−4を0.7g得た。
化合物S4aは、5−アミノ−2,3,3−トリメチル−3H−インドールを二炭酸ジ−tert−ブチルと公知の方法に準じて反応させて、合成した。
化合物S1−4は質量分析法(Mass Spectrometry:MS)により確認した。
MS−ESI m/z=627.3(M+H)
2.2 g of compound S4a and 0.5 molar equivalent of compound S4b were mixed in n-butanol, heated to 130 ° C. and stirred for 4 hours. The obtained reaction product was allowed to cool to room temperature, water and chloroform were added for liquid separation, and the organic layer was concentrated and purified by column chromatography to obtain 0.7 g of compound S1-4.
Compound S4a was synthesized by reacting 5-amino-2,3,3-trimethyl-3H-indole with di-tert-butyl dicarbonate according to a known method.
The compound S1-4 was confirmed by mass spectrometry (Mass Spectrometry: MS).
MS-ESI m / z = 627.3 (M + H).

<合成例5:化合物S1−10の合成>
上記化合物S1dの合成において、化合物1aを用いずに、化合物S1bに対して2.5モル当量の化合物S1cを用いて、反応後期の化合物S1cの追加を行わなかったこと以外は、化合物S1dの合成と同様にして、末端にアミノ基を有する中間体化合物(上記化合物S1dにおいてn3=1)を得た。
得られた中間体化合物に対して、二炭酸ジ−tert−ブチルを公知の方法に準じて反応させて、化合物S1−10を得た。
化合物S1−10の構造は質量分析法により確認した。
MS−ESI m/z=628.3(M+H)
<Synthesis Example 5: Synthesis of compound S1-10>
In the synthesis of compound S1d, except that compound S1c was not used and 2.5 molar equivalents of compound S1c were used with respect to compound S1b, and compound S1c was not added in the latter stage of the reaction, In the same manner as above, an intermediate compound having an amino group at the terminal (n3 = 1 in the above compound S1d) was obtained.
Compound S1-10 was obtained by reacting the obtained intermediate compound with di-tert-butyl dicarbonate according to a known method.
The structure of compound S1-10 was confirmed by mass spectrometry.
MS-ESI m / z = 628.3 (M + H) +

比較のために、下記の正孔輸送材料及び下記化合物c1〜c5を準備した。
spiro−MeTAD:テトラキス(N,N−ジ−p−メトキシフェニル−アミン)−9,9’−スピロ−ビフルオレン(アルドリッチ社製)
PTAA:ポリ[ビス(4−フェニル)(2,4,6−トリメチルフェニル)アミン](重量平均分子量16000、数平均分子量8000、アルドリッチ社製)
なお、下記に示す化合物c1及びc2のアルキル基はいずれも直鎖アルキル基であり、化合物c5におけるMeはメチル基を示す。
For comparison, the following hole transport materials and the following compounds c1 to c5 were prepared.
spiro-MeTAD: tetrakis (N, N-di-p-methoxyphenyl-amine) -9,9'-spiro-bifluorene (manufactured by Aldrich)
PTAA: poly [bis (4-phenyl) (2,4,6-trimethylphenyl) amine] (weight average molecular weight 16000, number average molecular weight 8000, manufactured by Aldrich)
In addition, the alkyl groups of the compounds c1 and c2 shown below are both linear alkyl groups, and Me in the compound c5 represents a methyl group.

Figure 2020077775
Figure 2020077775

<合成例6及び7:化合物c1及びc2の合成>
− 化合物c1及びc2合成 −
化合物S1−1の合成において、化合物S1cに代えて、4−ブロモ−N,N−ジブチルアニリン又は4−n−オクチルオキシブロモベンゼンを用いたこと(二炭酸ジ−tert−ブチルとの反応は行っていない)以外は、化合物S1−1の合成と同様にして、化合物c1及びc2をそれぞれ合成した。
− 化合物c1の同定 −
重量平均分子量:21000
数平均分子量:9200(n3=38)
− 化合物c2の同定 −
重量平均分子量:22000
数平均分子量:9400(n3=39)
<Synthesis Examples 6 and 7: Synthesis of Compounds c1 and c2>
-Compounds c1 and c2 synthesis-
In the synthesis of compound S1-1, 4-bromo-N, N-dibutylaniline or 4-n-octyloxybromobenzene was used in place of compound S1c (reaction with di-tert-butyl dicarbonate was performed. Compounds c1 and c2 were respectively synthesized in the same manner as in the synthesis of compound S1-1, except that
-Identification of compound c1-
Weight average molecular weight: 21,000
Number average molecular weight: 9200 (n3 = 38)
-Identification of compound c2-
Weight average molecular weight: 22000
Number average molecular weight: 9400 (n3 = 39)

<合成例8:化合物c3の合成>
− 化合物c3の合成 −
Tetrahedron Letters,2005,12,1981記載の方法に準じて合成した。
化合物c3の構造は質量分析法により確認した。
MS−ESI m/z=335.1(M+H)
<合成例9及び10:化合物c4及びc5の合成>
− 化合物c4及びc5の合成 −
上記化合物S1dの合成において、化合物1aを用いずに、化合物S1bに対して、2.5モル当量の、化合物S3a又は(4−ブロモフェニル)(トリメチルシリル)エーテルを用いて、反応後期の化合物S1cの追加を行わなかったこと以外は、化合物S1dの合成に準じて、化合物c4及びc5をそれぞれ得た。
化合物c4及びc5の構造は質量分析法により確認した。
化合物c4:MS−ESI m/z=710.2(M+H)
化合物c5:MS−ESI m/z=574.3(M+H)
<Synthesis Example 8: Synthesis of compound c3>
-Synthesis of Compound c3-
It was synthesized according to the method described in Tetrahedron Letters, 2005, 12, 1981.
The structure of compound c3 was confirmed by mass spectrometry.
MS-ESI m / z = 335.1 (M + H) +.
<Synthesis Examples 9 and 10: Synthesis of Compounds c4 and c5>
-Synthesis of Compounds c4 and c5-
In the synthesis of the compound S1d, 2.5 mol equivalents of the compound S3a or (4-bromophenyl) (trimethylsilyl) ether to the compound S1b were used in the latter stage of the reaction of the compound S1c without using the compound 1a. Compounds c4 and c5 were obtained according to the synthesis of compound S1d except that no addition was performed.
The structures of compounds c4 and c5 were confirmed by mass spectrometry.
Compound c4: MS-ESI m / z = 710.2 (M + H) +
Compound c5: MS-ESI m / z = 574.3 (M + H) +

[溶解性の評価]
上記化合物S1−1〜S1−4、S1−10、spiro−MeTAD、PTAA及びc1〜c5の、溶媒に対する溶解性を評価した。
その結果、実施例における正孔輸送層組成物の条件(12mg/mL in クロロホルム)において、いずれの化合物も、目視レベルでは完溶していることが確認された。
[Evaluation of solubility]
The solubility of the compounds S1-1 to S1-4, S1-10, spiro-MeTAD, PTAA and c1 to c5 in a solvent was evaluated.
As a result, it was confirmed that all the compounds were completely dissolved at the visual level under the conditions (12 mg / mL in chloroform) of the hole transport layer composition in the examples.

実施例1
[光電変換素子(試料No.101)の製造]
以下に示す手順により、図1に示される光電変換素子10Aを製造した。なお、感光層13の膜厚が大きい場合は、図2に示される光電変換素子10Bに対応することになる。
Example 1
[Production of photoelectric conversion element (Sample No. 101)]
The photoelectric conversion element 10A shown in FIG. 1 was manufactured by the procedure shown below. When the photosensitive layer 13 has a large film thickness, it corresponds to the photoelectric conversion element 10B shown in FIG.

<第一電極の作製>
− 導電性支持体11の作製 −
ガラス基板(透明基板11a、厚さ2mm)上にフッ素ドープされたSnO導電膜(透明電極11b、膜厚300nm)を形成し、導電性支持体11を作製した。
<Preparation of first electrode>
-Preparation of conductive support 11-
A fluorine-doped SnO 2 conductive film (transparent electrode 11b, film thickness 300 nm) was formed on a glass substrate (transparent substrate 11a, thickness 2 mm) to prepare a conductive support 11.

− ブロッキング層14の形成 −
まず、チタニウム ジイソプロポキシド ビス(アセチルアセトナート)の15質量%イソプロパノール溶液(アルドリッチ社製)を1−ブタノールで希釈して、0.02M(モル/L)のブロッキング層用溶液を調製した。
次いで、このブロッキング層用溶液を用いてスプレー熱分解法により、450℃にて、導電性支持体11のSnO導電膜上に酸化チタンからなるブロッキング層14(膜厚50nm)を形成した。
-Formation of blocking layer 14-
First, a 15 mass% isopropanol solution of titanium diisopropoxide bis (acetylacetonate) (manufactured by Aldrich) was diluted with 1-butanol to prepare a 0.02 M (mol / L) blocking layer solution.
Then, a blocking layer 14 (thickness: 50 nm) made of titanium oxide was formed on the SnO 2 conductive film of the conductive support 11 by spray pyrolysis using this blocking layer solution at 450 ° C.

− 多孔質層12の形成 −
まず、酸化チタン(アナターゼ、平均粒径20nm)のエタノール分散液に、エチルセルロース、ラウリン酸及びテルピネオールを加えて、酸化チタンペーストを調製した。
次いで、調製した酸化チタンペーストをブロッキング層14の上にスクリーン印刷法で塗布し、空気中、500℃で3時間焼成した。その後、得られた酸化チタンの焼成体を、40mMのTiCl水溶液に浸した後、60℃で1時間加熱し、続けて500℃で30分間加熱して、TiOからなる多孔質層12(膜厚250nm)を形成した。
-Formation of porous layer 12-
First, ethyl cellulose, lauric acid and terpineol were added to an ethanol dispersion of titanium oxide (anatase, average particle size 20 nm) to prepare a titanium oxide paste.
Next, the prepared titanium oxide paste was applied onto the blocking layer 14 by a screen printing method, and baked in air at 500 ° C. for 3 hours. Thereafter, the obtained fired body of titanium oxide was immersed in a 40 mM TiCl 4 aqueous solution, and then heated at 60 ° C. for 1 hour, and subsequently heated at 500 ° C. for 30 minutes to form a porous layer 12 (made of TiO 2 A film thickness of 250 nm) was formed.

− 感光層13Aの形成 −
(光吸収剤溶液Aの調製)
メチルアミンの40質量%メタノール溶液(27.86mL)と、57質量%のヨウ化水素の水溶液(ヨウ化水素酸、30mL)を、フラスコ中、0℃で2時間攪拌した後、濃縮して、CHNHIの粗体を得た。得られたCHNHIの粗体をエタノールに溶解し、ジエチルエーテルで再結晶し、得られた結晶をろ取し、60℃で5時間減圧乾燥して、精製CHNHIを得た。
次いで、精製CHNHIとPbIとをモル比3:1でDMF中、60℃で12時間攪拌混合した後、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)シリンジフィルターでろ過して、40質量%の光吸収剤溶液Aを調製した。
(感光層の形成)
調製した光吸収剤溶液Aを導電性支持体11上に成膜した多孔質層12上に、スピンコート法(2000rpmで60秒)により塗布(塗布温度:25℃)した後、塗布した光吸収剤溶液Aをホットプレートにより100℃で60分間乾燥して、CHNHPbIのペロブスカイト化合物からなる感光層13A(膜厚300nm(多孔質層12の膜厚250nmを含む。))を形成した。
-Formation of photosensitive layer 13A-
(Preparation of light absorber solution A)
A 40 mass% methanol solution of methylamine (27.86 mL) and a 57 mass% aqueous solution of hydrogen iodide (hydroiodic acid, 30 mL) were stirred in a flask at 0 ° C. for 2 hours and then concentrated. A crude product of CH 3 NH 3 I was obtained. The obtained CH 3 NH 3 I crude product was dissolved in ethanol and recrystallized from diethyl ether. The obtained crystals were collected by filtration and dried under reduced pressure at 60 ° C. for 5 hours to obtain purified CH 3 NH 3 I. Obtained.
Then, purified CH 3 NH 3 I and PbI 2 were stirred and mixed in DMF at a molar ratio of 3: 1 at 60 ° C. for 12 hours, and then filtered through a polytetrafluoroethylene (PTFE) syringe filter to obtain 40% by mass. A light absorber solution A was prepared.
(Formation of photosensitive layer)
The prepared light absorbing agent solution A was applied onto the porous layer 12 formed on the conductive support 11 by the spin coating method (at 2000 rpm for 60 seconds) (application temperature: 25 ° C.), and then applied light absorption. The agent solution A was dried on a hot plate at 100 ° C. for 60 minutes to form a photosensitive layer 13A (thickness 300 nm (including the thickness 250 nm of the porous layer 12)) made of a perovskite compound of CH 3 NH 3 PbI 3 . did.

こうして第一電極1Aを作製した。   Thus, the first electrode 1A was produced.

<正孔輸送層3Aの形成>
− 正孔輸送層形成用組成物No.101の調製 −
正孔輸送材料として上記化合物S1−1からなる正孔輸送剤(12mg)をクロロホルム(1mL)に溶解した後、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)シリンジフィルターでろ過して、正孔輸送層形成用組成物(溶液)No.101を調製した。
− 正孔輸送層の形成 −
次いで、正孔輸送層形成用組成物No.101を、スピンコート法(3,000rpmで30秒)により、第一電極1Aの表面上に形成した感光層13A上に塗布(塗布温度:25℃)し、塗布した正孔輸送層形成用組成物を乾燥(50℃、10分)して、固体状の正孔輸送層3A(膜厚60nm)を形成した。この正孔輸送層3A中の、化合物S1−1の含有量は100質量%であった。
正孔輸送層は、正孔輸送剤として化合物S1−1(未反応物)を含有していた。
<Formation of hole transport layer 3A>
— Composition for forming hole transport layer No. Preparation of 101-
A hole-transporting material (12 mg) composed of the compound S1-1 as a hole-transporting material is dissolved in chloroform (1 mL), and then filtered with a polytetrafluoroethylene (PTFE) syringe filter to form a hole-transporting layer forming composition. Material (solution) No. 101 was prepared.
-Formation of hole transport layer-
Then, the composition No. 1 for forming a hole transport layer. 101 is applied (coating temperature: 25 ° C.) on the photosensitive layer 13A formed on the surface of the first electrode 1A by spin coating (3,000 rpm for 30 seconds), and the applied composition for forming a hole transport layer. The product was dried (50 ° C., 10 minutes) to form a solid hole transport layer 3A (film thickness 60 nm). The content of the compound S1-1 in the hole transport layer 3A was 100% by mass.
The hole transport layer contained the compound S1-1 (unreacted material) as a hole transport agent.

<第二電極2の作製>
正孔輸送層上に蒸着法により金を蒸着して、第二電極2(膜厚100nm)を作製した。
こうして、光電変換素子10A(試料No.101)を製造した。
各膜厚は、上記方法に従って走査型電子顕微鏡(SEM)により観察して、測定した。
<Production of second electrode 2>
Gold was vapor-deposited on the hole transport layer by a vapor deposition method to prepare the second electrode 2 (film thickness 100 nm).
Thus, the photoelectric conversion element 10A (Sample No. 101) was manufactured.
Each film thickness was observed and measured by a scanning electron microscope (SEM) according to the above method.

[光電変換素子(試料No.102〜105)の製造]
試料No.101の光電変換素子の製造において、化合物S1−1を表1に示す化合物に変更したこと以外は、試料No.101の光電変換素子の製造と同様にして、試料No.102〜105の光電変換素子10をそれぞれ製造した。
各試料No.の光電変換素子の正孔輸送層は、それぞれ、正孔輸送剤として化合物S1−2〜S1−4及びS1−10(未反応物)を含有していた。
[Production of photoelectric conversion element (Sample Nos. 102 to 105)]
Sample No. Sample No. 101 except that the compound S1-1 was changed to the compound shown in Table 1 in the production of the photoelectric conversion element of No. 101. Sample No. 101 in the same manner as in the production of the photoelectric conversion element of No. 101. The photoelectric conversion elements 10 of 102 to 105 were manufactured.
Each sample No. The hole transport layer of the photoelectric conversion element of No. 2 contained compounds S1-2 to S1-4 and S1-10 (unreacted substances) as hole transport agents, respectively.

[光電変換素子(試料No.106)の製造]
試料No.101の光電変換素子の製造において、下記の正孔輸送膜の製造方法により正孔輸送層3Aを形成したこと以外は、試料No.101の光電変換素子の製造と同様にして、試料No.106の光電変換素子10を製造した。
<正孔輸送層3Aの形成>
試料No.101の光電変換素子の製造と同様にして、感光層13A上に塗布乾燥した正孔輸送層形成用組成物No.101の塗布乾燥膜に、下記酸処理液No.106をスピンコート法(1000rpmで30秒)により塗布(塗布温度:25℃)した。その後、温度40℃で1時間、続けて温度90℃で1時間、乾燥した。
スピンコート条件は、酸触媒の使用量が上述の範囲内となるように、設定した。
− 酸処理液No.106の調製 −
トリフルオロ酢酸をエタノールに溶解して、濃度10質量%の酸処理液No.106を調製した。
[Production of photoelectric conversion element (Sample No. 106)]
Sample No. In the production of the photoelectric conversion element of Sample No. 101, Sample No. 1 was prepared except that the hole transport layer 3A was formed by the method for producing a hole transport film described below. Sample No. 101 in the same manner as in the production of the photoelectric conversion element of No. 101. The photoelectric conversion element 10 of 106 was manufactured.
<Formation of hole transport layer 3A>
Sample No. In the same manner as in the production of the photoelectric conversion element of No. 101, Composition No. 1 for forming a hole transport layer, which was coated and dried on the photosensitive layer 13A. The following acid treatment solution No. 106 was applied (application temperature: 25 ° C.) by spin coating (1000 rpm, 30 seconds). Then, it dried at the temperature of 40 degreeC for 1 hour, and continuously at the temperature of 90 degreeC for 1 hour.
The spin coating conditions were set so that the amount of acid catalyst used was within the above range.
-Acid treatment liquid No. Preparation of 106-
Trifluoroacetic acid was dissolved in ethanol, and the acid treatment liquid No. 106 was prepared.

正孔輸送層は、正孔輸送剤として、化合物S1−1の特定の基それぞれからt−ブトキシカルボニル基が脱離してアミノ基となった反応物を含有していた。反応物がアミノ基を有していたこと(母核構造は反応していないこと)は、同様にして別途作製した第二電極形成前の光電変換素子から正孔輸送剤をクロロホルムで溶出させたものを濃縮後、核磁気共鳴(NMR)スペクトル、高効率液体クロマトグラフィー(HPLC)、ガスクロマトグラフィー(GC)、質量分析法(Mass Spectrometry:MS)等で解析することにより、確認した。   The hole transport layer contained, as a hole transport agent, a reaction product in which the t-butoxycarbonyl group was eliminated from each of the specific groups of the compound S1-1 to become an amino group. The fact that the reaction product had an amino group (the mother nucleus structure was not reacted) means that the hole transfer agent was eluted with chloroform from the photoelectric conversion device before the formation of the second electrode, which was separately prepared in the same manner. It was confirmed by concentrating the substance and then analyzing it by nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum, high efficiency liquid chromatography (HPLC), gas chromatography (GC), mass spectrometry (Mass Spectrometry: MS) and the like.

[光電変換素子(試料No.107)の製造]
試料No.103の光電変換素子の製造と同様にして、感光層13A上に塗布乾燥した正孔輸送層形成用組成物の塗布乾燥膜に、紫外光・可視光硬化用コンベアシステム:アイグランデージ(アイグラフィックス社製)及びメタルハライドランプを用いて200〜400nmの紫外線(UV)光を10分照射した(光照射エネルギー:1000〜2000mJ/cm)。こうして正孔輸送層を形成した後、試料No.103の光電変換素子の製造と同様にして、試料No.107の光電変換素子を製造した。
正孔輸送層は、正孔輸送剤として、化合物S1−3の特定の基それぞれから−CO−CO−基が脱離してベンゼン環基となった(Arx1又はArx2とともにアントラセン環を形成した)反応物を含有していた。反応物がベンゼン環基を有していた(生成したこと)は試料No.106と同様の方法により確認した。
[Production of photoelectric conversion element (Sample No. 107)]
Sample No. In the same manner as in the production of the photoelectric conversion element 103, a coating film for drying the composition for forming a hole transport layer, which has been coated and dried on the photosensitive layer 13A, is provided with an ultraviolet / visible light curing conveyor system: Eye Grandage (eye graphics) (Manufactured by K.K.) and a metal halide lamp were used to irradiate ultraviolet (UV) light of 200 to 400 nm for 10 minutes (light irradiation energy: 1000 to 2000 mJ / cm 2 ). After forming the hole transport layer in this manner, Sample No. Sample No. 103 in the same manner as in the production of the photoelectric conversion element of No. 103. The photoelectric conversion element of 107 was manufactured.
In the hole transport layer, as a hole transport agent, a —CO—CO— group was eliminated from each of the specific groups of the compound S1-3 to become a benzene ring group (an anthracene ring was formed together with Ar x1 or Ar x2 . ) Containing reactant. The reaction product had a benzene ring group (that was produced) in Sample No. It confirmed by the method similar to 106.

[光電変換素子(試料No.108及び109)の製造]
試料No.107の光電変換素子の製造において、UV照射に代えて下記条件で電子線(EB)照射又はプラズマ照射したこと以外は、試料No.107の光電変換素子の製造と同様にして、試料No.108及び109の光電変換素子10をそれぞれ製造した。
電子線照射条件:加速電圧125KV、照射時間2分
プラズマ照射条件:放電ガスとして窒素ガス、照射時間30秒
試料No.108及び109の正孔輸送層は、試料No.107の正孔輸送層と同じ反応物を含有していたことを確認した。
[Production of photoelectric conversion elements (Sample Nos. 108 and 109)]
Sample No. In the production of the photoelectric conversion element of Sample No. 107, sample No. 107 was used except that electron beam (EB) irradiation or plasma irradiation was performed under the following conditions instead of UV irradiation. Sample No. 107 in the same manner as in the production of the photoelectric conversion element of No. 107. The photoelectric conversion elements 10 of 108 and 109 were manufactured, respectively.
Electron beam irradiation conditions: acceleration voltage 125 KV, irradiation time 2 minutes Plasma irradiation conditions: nitrogen gas as discharge gas, irradiation time 30 seconds Sample No. The hole transport layers of 108 and 109 are sample No. It was confirmed that the same reaction product as in the hole transport layer of 107 was contained.

[光電変換素子(試料No.110及び111)の製造]
試料No.106の光電変換素子の製造において、化合物S1−1を表1に示す化合物に変更したこと以外は、試料No.106の光電変換素子の製造と同様にして、試料No.110及び111の光電変換素子10をそれぞれ製造した。
各資料No.の光電変換素子の正孔輸送層は、正孔輸送剤として、化合物S1−4又はS1−10の特定の基それぞれからブトキシカルボニル基が脱離してアミノ基となった反応物を含有していた。アミノ基が生成したこと(母核構造は反応していないこと)は試料No.106と同様の方法により確認した。
[Production of photoelectric conversion elements (Sample Nos. 110 and 111)]
Sample No. In the production of the photoelectric conversion element of Sample No. 106, Sample No. was changed to the compound shown in Table 1 instead of Compound S1-1. Sample No. 106 in the same manner as in the production of the photoelectric conversion element of No. 106. The photoelectric conversion elements 10 of 110 and 111 were manufactured, respectively.
Material No. The hole transport layer of the photoelectric conversion element of No. 2 contained, as a hole transport agent, a reaction product in which the butoxycarbonyl group was eliminated from each of the specific groups of the compound S1-4 or S1-10 to become an amino group. .. The fact that an amino group was generated (the mother nucleus structure was not reacted) indicates that the sample No. It confirmed by the method similar to 106.

[光電変換素子(試料No.c101)の製造]
試料No.101の光電変換素子の製造において、下記正孔輸送層形成用溶液No.c101を用いたこと以外は、試料No.101の光電変換素子の製造と同様にして、試料No.c101の光電変換素子10を製造した。
<正孔輸送層形成用溶液No.c101の調製>
正孔輸送材料としてのspiro−OMeTAD(12mg)をクロロベンゼン(1mL)に溶解させた。このクロロベンゼン溶液に、リチウム−ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(15mg)をアセトニトリル(1mL)に溶解させたアセトニトリル溶液37.5μLと、t−ブチルピリジン(TBP、1μL)とを加えて混合した後、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)シリンジフィルターでろ過して、正孔輸送層形成用溶液No.c101を調製した。
正孔輸送層は、正孔輸送剤としてspiro−OMeTADを含有していた。
[Production of photoelectric conversion element (Sample No. c101)]
Sample No. In the production of the photoelectric conversion element of No. 101, the following solution No. for forming hole transport layer was formed. Sample No. 1 except that c101 was used. Sample No. 101 in the same manner as in the production of the photoelectric conversion element of No. 101. The photoelectric conversion element 10 of c101 was manufactured.
<Hole Transport Layer Forming Solution No. Preparation of c101>
Spiro-OMeTAD (12 mg) as a hole transport material was dissolved in chlorobenzene (1 mL). To this chlorobenzene solution, 37.5 μL of an acetonitrile solution in which lithium-bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (15 mg) was dissolved in acetonitrile (1 mL) and t-butylpyridine (TBP, 1 μL) were added and mixed, The solution for forming the hole transport layer No. was filtered with a polytetrafluoroethylene (PTFE) syringe filter. c101 was prepared.
The hole transport layer contained spiro-OMeTAD as a hole transport agent.

[光電変換素子(試料No.c102)の製造]
試料No.101の光電変換素子の製造において、下記正孔輸送層形成用溶液No.c102を用いたこと以外は、試料No.101の光電変換素子の製造と同様にして、試料No.c102の光電変換素子10を製造した。
<正孔輸送層形成用溶液No.c102の調製>
正孔輸送材料としてのPTAA(12mg)をクロロホルム(1mL)に溶解した後、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)シリンジフィルターでろ過して、正孔輸送層形成用溶液No.c102を調製した。
正孔輸送層は、正孔輸送剤としてPTAAを含有していた。
[Production of photoelectric conversion element (Sample No. c102)]
Sample No. In the production of the photoelectric conversion element of No. 101, the following solution No. for forming hole transport layer was formed. Sample No. 1 except that c102 was used. Sample No. 101 in the same manner as in the production of the photoelectric conversion element of No. 101. The photoelectric conversion element 10 of c102 was manufactured.
<Hole Transport Layer Forming Solution No. Preparation of c102>
After dissolving PTAA (12 mg) as a hole transport material in chloroform (1 mL), it was filtered with a polytetrafluoroethylene (PTFE) syringe filter to obtain a hole transport layer forming solution No. c102 was prepared.
The hole transport layer contained PTAA as a hole transport material.

[光電変換素子(試料No.c103〜c105)の製造]
試料No.101の光電変換素子の製造において、化合物S1−1を表1に示す化合物に変更したこと以外は、試料No.101の光電変換素子の製造と同様にして、試料No.c103〜c105の光電変換素子10をそれぞれ製造した。
各正孔輸送層は、正孔輸送剤として各化合物c1〜c3それぞれの未反応物を含有していた。
[Production of photoelectric conversion elements (Sample Nos. C103 to c105)]
Sample No. Sample No. 101 except that the compound S1-1 was changed to the compound shown in Table 1 in the production of the photoelectric conversion element of No. 101. Sample No. 101 in the same manner as in the production of the photoelectric conversion element of No. 101. The photoelectric conversion elements 10 of c103 to c105 were manufactured.
Each hole transport layer contained the unreacted material of each of the compounds c1 to c3 as a hole transport agent.

[光電変換素子(試料No.c106〜c112)製造]
試料No.107の光電変換素子の製造において、化合物S1−3を表1に示す化合物に変更した(試料No.c106及びc107では上記正孔輸送層形成用溶液No.c101及びc102を用いた)こと以外は、試料No.107の光電変換素子の製造と同様にして、試料No.c106〜c112の光電変換素子10をそれぞれ製造した。
試料No.c106及びc107の各正孔輸送層は、正孔輸送剤としてspiro−OMeTAD又はPTAA(いずれも未反応物)を含有していた。また、試料No.c108、c109及びc112の各正孔輸送層は、正孔輸送剤として各化合物c1、c2及びc5それぞれの未反応物を含有していた。一方、試料No.c110及びc111の正孔輸送層は、それぞれ、正孔輸送剤として化合物c3及びc4の特定の基から−CO−CO−基が脱離してベンゼン環基となった反応物(ペンタセン化合物、又はアントラニル基を有する化合物)を含有していた。その確認は試料No.107と同様にして行った。
[Production of photoelectric conversion element (Sample Nos. C106 to c112)]
Sample No. In the production of the photoelectric conversion element of No. 107, except that the compound S1-3 was changed to the compound shown in Table 1 (for the sample Nos. C106 and c107, the hole transport layer forming solutions No. c101 and c102 were used). , Sample no. Sample No. 107 in the same manner as in the production of the photoelectric conversion element of No. 107. Each of the photoelectric conversion elements 10 of c106 to c112 was manufactured.
Sample No. Each of the hole-transporting layers of c106 and c107 contained spiro-OMeTAD or PTAA (both unreacted substances) as a hole-transporting agent. In addition, the sample No. Each of the hole-transporting layers of c108, c109, and c112 contained unreacted substances of each of the compounds c1, c2, and c5 as a hole-transporting agent. On the other hand, sample No. The hole transport layers of c110 and c111 are reaction products (pentacene compound or anthranil compound) in which a —CO—CO— group is eliminated from a specific group of the compounds c3 and c4 as a hole transport agent, respectively. Compound having a group). The confirmation is based on the sample No. The same procedure as 107 was performed.

[耐湿耐久性ばらつきの評価]
以下のようにして、初期の光電変換効率と、耐湿環境下で保存した後の光電変換効率とを測定して、光電変換効率の低下量のばらつきを評価した。その結果を表1に示す。
<初期の光電変換効率の測定>
上記のようにして各試料No.の光電変換素子をそれぞれ6検体ずつ製造した。
各試料No.の光電変換素子6検体それぞれについて、電池特性試験を行って、初期の光電変換効率(ηINI/%)を測定した。
電池特性試験は、ソーラーシミュレーター「WXS−85H」(WACOM社製)を用いて、AM1.5Gフィルタを通したキセノンランプから1000W/mの擬似太陽光を照射することにより行った。I−Vテスターを用いて電流−電圧特性を測定し、初期の光電変換効率を求めた。
光電変換素子No.101〜111は十分な初期の光電変換効率(ηINI/%)を示していた。
[Evaluation of variation in moisture resistance and durability]
As described below, the initial photoelectric conversion efficiency and the photoelectric conversion efficiency after storage in a moisture-resistant environment were measured to evaluate the variation in the amount of decrease in the photoelectric conversion efficiency. The results are shown in Table 1.
<Measurement of initial photoelectric conversion efficiency>
As described above, each sample No. 6 photoelectric conversion elements were manufactured.
Each sample No. A battery characteristic test was performed for each of the six samples of the photoelectric conversion element in Example 1 to measure the initial photoelectric conversion efficiency (η INI /%).
The battery characteristic test was performed by using a solar simulator “WXS-85H” (manufactured by WACOM) to irradiate simulated sunlight of 1000 W / m 2 from a xenon lamp that passed an AM1.5G filter. The current-voltage characteristics were measured using an IV tester to obtain the initial photoelectric conversion efficiency.
Photoelectric conversion element No. 101 to 111 showed a sufficient initial photoelectric conversion efficiency (η INI /%).

<保存後の光電変換効率の測定及び耐湿耐久性ばらつきの評価>
各試料No.の光電変換素子6検体それぞれを、温度40℃、湿度80%RHの恒温恒湿槽に48時間保存した後に、上記<初期の光電変換効率の測定>と同様にして電池特性試験を行い、保存後の光電変換効率(ηAFT/%)を測定した。
次いで、各試料No.における6検体すべての光電変換素子について、下記式(I)に従って光電変換効率の低下率を算出した。また、得られた6検体の光電変換効率の低下率から、各試料No.の光電変換素子についての平均低下率を算出した。
なお、光電変換素子No.101〜111は初期の光電変換効率(ηINI/%)を維持し、十分な保存後の光電変換効率(ηAFT/%)を示していた。

低下率(%)=100−[100×(ηAFT)/(ηINI)]・・・(I)

各試料No.の光電変換素子について、こうして得られた光電変換効率の平均低下率を1としたときの、6検体の光電変換素子それぞれの相対低下率を求めた。このときの平均低下率と各相対低下率との最も大きな差分の絶対値が含まれる範囲を下記評価基準で分級して、耐湿耐久性ばらつきを評価した。ここで、最も大きな差分とは、6検体の光電変換素子の低下率それぞれを平均低下率で割った値から1を引いた値の絶対値が最も大きいものをいう。
本試験において、評価ランク「E」以上が合格レベルである。
− 耐湿耐久性ばらつきの評価基準 −
A: 0以上、0.15以下
B: 0.15を超え、0.18以下
C: 0.18を超え、0.22以下
D: 0.22を超え、0.26以下
E: 0.26を超え、0.29以下
F: 0.29を超え、0.32以下
G: 0.32を超える
<Measurement of photoelectric conversion efficiency after storage and evaluation of variation in humidity resistance and durability>
Each sample No. After storing each of the 6 photoelectric conversion element samples of 4 in a thermo-hygrostat at a temperature of 40 ° C. and a humidity of 80% RH for 48 hours, a battery characteristic test is performed and stored in the same manner as in <Measurement of initial photoelectric conversion efficiency>. The subsequent photoelectric conversion efficiency (η AFT /%) was measured.
Then, each sample No. The reduction rate of the photoelectric conversion efficiency was calculated according to the following formula (I) for all the photoelectric conversion elements of the 6 samples. In addition, from the decrease rate of the photoelectric conversion efficiency of the obtained 6 samples, each sample No. The average reduction rate of the photoelectric conversion element was calculated.
The photoelectric conversion element No. Nos. 101 to 111 maintained the initial photoelectric conversion efficiency (η INI /%) and showed sufficient photoelectric conversion efficiency (η AFT /%) after storage.

Reduction rate (%) = 100− [100 × (η AFT ) / (η INI )] ... (I)

Each sample No. Regarding the photoelectric conversion element of No. 3, the relative reduction rate of each of the photoelectric conversion elements of the six specimens was calculated, where the average reduction rate of the photoelectric conversion efficiency thus obtained was 1. At this time, the range including the absolute value of the largest difference between the average reduction rate and each relative reduction rate was classified according to the following evaluation criteria, and the moisture resistance durability variation was evaluated. Here, the largest difference means that the absolute value of the value obtained by subtracting 1 from the value obtained by dividing each of the reduction rates of the photoelectric conversion elements of the six samples by the average reduction rate is the largest.
In this test, the evaluation level "E" or higher is the passing level.
− Evaluation criteria for variation in moisture resistance and durability −
A: 0 or more and 0.15 or less B: 0.15 or more and 0.18 or less C: 0.18 or more and 0.22 or less D: 0.22 or more and 0.26 or less E: 0.26 Over, 0.29 or less F: over 0.29, 0.32 or less G: over 0.32

Figure 2020077775
Figure 2020077775

表1の結果から以下のことが分かる。
本発明で規定する化合物からなる正孔輸送剤を含有する正孔輸送層を備えていない光電変換素子は、正孔輸送層形成用組成物において正孔輸送材料が溶媒に対して十分な溶解性を示していても、耐湿耐久性ばらつきが大きいことが分かる。光電変換素子No.c101、c102、c106及びc107の正孔輸送層は通常の正孔輸送剤を含有するものである。光電変換素子No.c103、c104、c108及びc109の正孔輸送層は本発明で規定する特定の基を有さない正孔輸送剤を含有するものである。光電変換素子No.c105及びc110〜c112の正孔輸送層は、それぞれ、本発明で規定する特定の基を有していても、式(S1)で表される母核構造を有さない正孔輸送剤を含有するものである。これらの正孔輸送剤はUV照射の有無にかかわらず、耐湿耐久性の改善は見られない(試料No.c101〜c105及びc106〜c112)。
これに対して、本発明で規定する化合物からなる正孔輸送剤を含有する正孔輸送層を備えた光電変換素子は耐湿耐久性ばらつきを効果的に抑制できることが分かる。本発明で規定する式1−aで表される基は本発明で規定する式(S1)で表される化合物の母核構造に導入されると、スクアリリウム母核構造又はトリアリールアミン化合物からなる母核構造に導入されるよりも、耐湿耐久性ばらつきを抑制する効果に優れる(試料No.101、104及び105)。この点は化合物の反応物であっても同様である(試料No.106、110及び111)。特に、正孔輸送剤として式1−a又は式1−cで表わされる特定の基を反応させた反応物を含有する正孔輸送層を備えた光電変換素子はより小さな優れた耐湿耐久性ばらつきを示している。
The following can be seen from the results in Table 1.
In the photoelectric conversion device having no hole transport layer containing the hole transport agent comprising the compound defined in the present invention, the hole transport material in the composition for forming a hole transport layer has sufficient solubility in a solvent. Even if it shows, it is understood that there is a large variation in humidity resistance and durability. Photoelectric conversion element No. The hole-transporting layers of c101, c102, c106 and c107 contain a normal hole-transporting agent. Photoelectric conversion element No. The hole-transporting layers c103, c104, c108 and c109 contain a hole-transporting agent having no specific group defined in the present invention. Photoelectric conversion element No. Each of the hole-transporting layers of c105 and c110 to c112 contains a hole-transporting agent which does not have the mother nucleus structure represented by the formula (S1), even if it has the specific group defined in the present invention. To do. These hole-transporting materials show no improvement in moisture resistance and durability regardless of whether UV irradiation is performed (Sample Nos. C101 to c105 and c106 to c112).
On the other hand, it can be seen that the photoelectric conversion device including the hole transport layer containing the hole transport agent composed of the compound defined in the present invention can effectively suppress the variation in moisture resistance and durability. The group represented by the formula 1-a defined in the present invention, when introduced into the mother structure of the compound represented by the formula (S1) defined in the present invention, comprises a squarylium mother structure or a triarylamine compound. It is more effective in suppressing the variation in moisture resistance and durability than being introduced into the mother nucleus structure (Sample Nos. 101, 104 and 105). This point is the same for the reaction products of the compounds (Sample Nos. 106, 110 and 111). In particular, a photoelectric conversion device provided with a hole transport layer containing a reactant obtained by reacting a specific group represented by Formula 1-a or Formula 1-c as a hole transport agent has a smaller variation in moisture resistance and durability. Is shown.

実施例2
本例は、ペロブスカイト化合物を変更して、光電変換素子の耐湿耐久性ばらつきを評価した。
[光電変換素子(試料No.201〜207)の製造]
実施例1における試料No.101〜104、106、107及び110の光電変換素子の製造において、感光層を下記のようにして形成したこと以外は、試料No.101〜104、106、107及び110の光電変換素子の製造と同様にして、試料No.201〜207の光電変換素子10Aをそれぞれ製造した。
<光吸収剤溶液Bの調製>
ヨウ化セシウム39mgと、ホルムアミジンヨウ化水素酸塩(Formamidine Hydroiodide)516mgと、CHNHBr67mgと、ヨウ化鉛1.73gとを、DMFとDMSO(ジメチルスルホキシド)との混合溶媒(DMF/DMSO=4/1(体積比))に溶解した。得られた液をポリテトラフルオロエチレン(PTFE)シリンジフィルターでろ過して、40質量%の光吸収剤溶液Bを調製した。
<感光層13Aの形成>
調製した光吸収剤溶液Bを導電性支持体11上に成膜した多孔質層12上に、スピンコート法(5000rpmで50秒)により塗布(塗布温度:25℃)した。また、塗布中にクロロベンゼン(500μL)をピペッターで塗布層表面に吹きかけた。その後、塗布した光吸収剤溶液Bをホットプレートにより100℃で60分間乾燥して、Cs0.04FA0.8(CHNH0.16PbI2.84Br0.16のペロブスカイト化合物からなる感光層13A(膜厚200nm(多孔質層12の膜厚250nmを含まない))を設けた。
Example 2
In this example, the perovskite compound was changed, and the moisture resistance durability variation of the photoelectric conversion element was evaluated.
[Production of photoelectric conversion element (Sample Nos. 201 to 207)]
Sample No. 1 in Example 1 101-104, 106, 107 and 110, except that the photosensitive layer was formed as follows in the production of photoelectric conversion elements. Sample Nos. 101 to 104, 106, 107, and 110, in the same manner as in the production of photoelectric conversion elements. 201-207 photoelectric conversion element 10A was manufactured, respectively.
<Preparation of light absorber solution B>
39 mg of cesium iodide, 516 mg of formamidine hydroiodide, 67 mg of CH 3 NH 3 Br, and 1.73 g of lead iodide were mixed with DMF and DMSO (dimethyl sulfoxide) in a mixed solvent (DMF / It was dissolved in DMSO = 4/1 (volume ratio). The obtained liquid was filtered with a polytetrafluoroethylene (PTFE) syringe filter to prepare a 40% by mass light absorber solution B.
<Formation of photosensitive layer 13A>
The prepared light absorber solution B was applied (coating temperature: 25 ° C.) on the porous layer 12 formed on the conductive support 11 by the spin coating method (5000 rpm for 50 seconds). In addition, chlorobenzene (500 μL) was sprayed on the surface of the coating layer with a pipettor during coating. Then, the applied light absorber solution B is dried at 100 ° C. for 60 minutes by a hot plate to obtain a perovskite compound of Cs 0.04 FA 0.8 (CH 3 NH 3 ) 0.16 PbI 2.84 Br 0.16 . A photosensitive layer 13A (having a thickness of 200 nm (excluding the thickness of the porous layer 12 of 250 nm)) was provided.

[光電変換素子(試料No.c201)の製造]
試料No.201の光電変換素子の製造において、実施例1における試料No.c101で調製した正孔輸送層形成用溶液No.c101を用いたこと以外は、試料No.201の光電変換素子の製造と同様にして、試料No.c201の光電変換素子10を製造した。
[Production of photoelectric conversion element (Sample No. c201)]
Sample No. In the production of the photoelectric conversion element of No. 201, sample No. 1 in Example 1 was used. Solution No. for forming hole transport layer prepared in c101. Sample No. 1 except that c101 was used. Sample No. 201 in the same manner as in the production of the photoelectric conversion element of No. 201. The photoelectric conversion element 10 of c201 was manufactured.

<耐湿耐久性ばらつきの評価>
製造した各光電変換素子について、実施例1と同様にして、耐湿耐久性ばらつきを評価した。その結果を表2に示す。
<Evaluation of variation in moisture resistance and durability>
For each manufactured photoelectric conversion element, the variation in humidity resistance and durability was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

Figure 2020077775
Figure 2020077775

表2の結果から、実施例1の光電変換素子に対してペロブスカイト化合物の種類を変更しても、正孔輸送剤として本発明で規定する化合物を用いると、実施例1と同様に優れた耐湿耐久性ばらつきを示すことが分かる。   From the results of Table 2, even if the type of the perovskite compound is changed with respect to the photoelectric conversion element of Example 1, when the compound defined in the present invention is used as the hole transfer agent, excellent moisture resistance is obtained as in Example 1. It can be seen that there is a variation in durability.

実施例3
本例は、図5に示す層構成を有する光電変換素子10Eを製造して、光電変換素子の耐湿耐久性ばらつきを評価した。
[光電変換素子(試料No.301)の製造]
<第一電極の作製>
− 正孔輸送層16の形成 −
ITO基板(導電性基板11、透明電極11bの膜厚300nm)上に、実施例1における試料No.101で調製した正孔輸送層形成用組成物No.101をスピンコート法(3000rpmで30秒)により塗布(塗布温度:25℃)し、乾燥(50℃で10分間)した。次いで、正孔輸送層形成用組成物の塗布乾燥膜に、試料No.106と同様にして酸処理液No.106をスピンコート法(1000rpmで30秒)により塗布(塗布温度:25℃)した。その後、温度40℃で1時間、続けて温度90℃で1時間の順に乾燥し、正孔輸送層16を形成した。
Example 3
In this example, the photoelectric conversion element 10E having the layer structure shown in FIG. 5 was manufactured, and the variation in humidity resistance and durability of the photoelectric conversion element was evaluated.
[Production of photoelectric conversion element (Sample No. 301)]
<Preparation of first electrode>
-Formation of hole transport layer 16-
On the ITO substrate (conductive substrate 11 and transparent electrode 11b having a film thickness of 300 nm), the sample No. Composition No. 101 for forming a hole transport layer prepared in No. 101. 101 was applied by a spin coating method (3000 rpm for 30 seconds) (application temperature: 25 ° C.) and dried (50 ° C. for 10 minutes). Then, the sample No. Acid treatment solution No. 106 106 was applied (application temperature: 25 ° C.) by spin coating (1000 rpm, 30 seconds). After that, the hole transport layer 16 was formed by drying at a temperature of 40 ° C. for 1 hour and subsequently at a temperature of 90 ° C. for 1 hour in this order.

− 感光層13Cの形成 −
実施例2における試料No.201で調製した光吸収剤溶液Bを正孔輸送層16上にスピンコート法(5000rpmで50秒)により塗布(塗布温度:25℃)した。塗布した光吸収剤溶液Bをホットプレートにより100℃で60分間乾燥して、Cs0.04FA0.8(CHNH0.16PbI2.84Br0.16のペロブスカイト化合物からなる感光層13C(膜厚200nm)を設けた。
-Formation of photosensitive layer 13C-
Sample No. in Example 2 The light absorbent solution B prepared in 201 was applied (application temperature: 25 ° C.) on the hole transport layer 16 by spin coating (5000 rpm, 50 seconds). The applied light absorber solution B was dried on a hot plate at 100 ° C. for 60 minutes to be composed of a perovskite compound of Cs 0.04 FA 0.8 (CH 3 NH 3 ) 0.16 PbI 2.84 Br 0.16. A photosensitive layer 13C (film thickness 200 nm) was provided.

こうして第一電極1Eを作製した。   Thus, the first electrode 1E was produced.

<電子輸送層4の形成>
− 電子輸送材料溶液の調製 −
[6,6]−phenyl−C61−butyric acid methyl ester(PC61BM、20mg/mL)をクロロベンゼン(1mL)に溶解して、電子輸送材料溶液を調整した。
− 電子輸送層4の形成 −
次いで、感光層13C上に、調製した電子輸送層用溶液をスピンコート法により塗布(塗布温度:25℃)した。塗布した電子輸送層用溶液を乾燥(120℃で30分間)して、固体状の電子輸送層4(膜厚100nm)を成膜した。
<第二電極2の作製>
電子輸送層4上に蒸着法によりアルミニウムを蒸着して、第二電極2(膜厚100nm)を作製した。
こうして、光電変換素子10E(試料No.301)を製造した。
<Formation of electron transport layer 4>
− Preparation of electron transport material solution −
An electron-transporting material solution was prepared by dissolving [6,6] -phenyl-C61-butyric acid acid methyl ester (PC 61 BM, 20 mg / mL) in chlorobenzene (1 mL).
-Formation of electron transport layer 4-
Then, the prepared electron transport layer solution was applied onto the photosensitive layer 13C by a spin coating method (application temperature: 25 ° C.). The applied electron transport layer solution was dried (120 ° C. for 30 minutes) to form a solid electron transport layer 4 (film thickness 100 nm).
<Production of second electrode 2>
Aluminum was vapor-deposited on the electron transport layer 4 by a vapor deposition method to form the second electrode 2 (film thickness 100 nm).
Thus, the photoelectric conversion element 10E (Sample No. 301) was manufactured.

[光電変換素子(試料No.c301)の製造]
試料No.301の光電変換素子の製造において、実施例1における試料No.c101で調製した正孔輸送層形成用溶液No.c101を用いたこと以外は、試料No.301の光電変換素子の製造と同様にして、試料No.c301の光電変換素子10を製造した。
[Production of photoelectric conversion element (Sample No. c301)]
Sample No. In the production of the photoelectric conversion element No. 301, the sample No. 301 in Example 1 was used. Solution No. for forming hole transport layer prepared in c101. Sample No. 1 except that c101 was used. Sample No. 301 in the same manner as in the production of the photoelectric conversion element of No. 301. The photoelectric conversion element 10 of c301 was manufactured.

<耐湿耐久性ばらつきの評価>
製造した各光電変換素子について、実施例1と同様にして、耐湿耐久性ばらつきを評価した。その結果を表3に示す。
<Evaluation of variation in moisture resistance and durability>
For each manufactured photoelectric conversion element, the variation in humidity resistance and durability was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

Figure 2020077775
Figure 2020077775

表3の結果から、実施例1の光電変換素子に対してペロブスカイト化合物の種類及び光電変換素子の層構成を変更しても、正孔輸送剤として本発明で規定する化合物を用いると、実施例1と同様に優れた耐湿耐久性を示すことが分かる。   From the results shown in Table 3, even if the type of the perovskite compound and the layer structure of the photoelectric conversion element were changed from those of the photoelectric conversion element of Example 1, when the compound specified in the present invention was used as the hole transfer agent, It can be seen that excellent moisture resistance and durability are exhibited as in No. 1.

以上の結果から次のことが分かる。すなわち、本発明の光電変換素子及び太陽電池は、ペロブスカイト化合物を光吸収剤として用いていても、素子間における耐湿耐久性ばらつきが小さい。
また、本発明の正孔輸送剤及び正孔輸送層形成用組成物は、光吸収剤としてペロブスカイト化合物を含有する感光層を備えた光電変換素子の正孔輸送層を形成する材料として用いられることにより、素子間における、光電変換効率の低下量のばらつきを抑制できる。更に、本発明の正孔輸送膜を製造する方法は、光電変換素子の正孔輸送層の形成法として適用されることにより、複数の素子を通常の溶液塗布法で製造しても、素子間における、光電変換効率の低下量のばらつきを抑制できる正孔輸送膜を製造することができる。この正孔輸送膜は、光電変換素子の正孔輸送層として用いることにより、素子間における、光電変換効率の低下量のばらつきを抑制できる。
From the above results, the following can be understood. That is, in the photoelectric conversion element and the solar cell of the present invention, even if the perovskite compound is used as the light absorber, the variation in moisture resistance and durability among the elements is small.
Further, the hole transport agent and the composition for forming a hole transport layer of the present invention are used as a material for forming a hole transport layer of a photoelectric conversion element having a photosensitive layer containing a perovskite compound as a light absorber. As a result, it is possible to suppress variation in the amount of decrease in photoelectric conversion efficiency between elements. Further, the method for producing a hole transport film of the present invention is applied as a method for forming a hole transport layer of a photoelectric conversion element, so that even if a plurality of elements are produced by a normal solution coating method, In the above, it is possible to manufacture the hole transport film capable of suppressing the variation in the decrease amount of the photoelectric conversion efficiency. By using this hole transport film as a hole transport layer of a photoelectric conversion element, it is possible to suppress variations in the amount of decrease in photoelectric conversion efficiency between elements.

1A〜1E 電極(第一電極)
11 導電性支持体
11a 支持体
11b 透明電極
12 多孔質層
13A〜13C 感光層
14 ブロッキング層
2 第二電極
3A、3B、16 正孔輸送層
4、15 電子輸送層
6 外部回路(リード)
10A〜10E 光電変換素子
100A〜100E 太陽電池を利用したシステム
M 電動モーター
1A to 1E electrode (first electrode)
11 Conductive Support 11a Support 11b Transparent Electrode 12 Porous Layer 13A-13C Photosensitive Layer 14 Blocking Layer 2 Second Electrodes 3A, 3B, 16 Hole Transport Layer 4, 15 Electron Transport Layer 6 External Circuit (Lead)
10A-10E Photoelectric conversion element 100A-100E System M using a solar cell Electric motor

Claims (12)

下記式1−a〜1−cのいずれかで表される基を有する化合物からなる正孔輸送剤。
Figure 2020077775
式中、R及びRは置換基を示す。
Rは水素原子又は置換基を示す。
及びRは水素原子、置換基又は前記化合物との連結部位を示す。
は−N(R)−又は−O−を示し、Rは置換基又は水素原子を示す。
*は前記化合物との連結部位を示す。
ただし、前記式1−b又は式1−cで表される基を有する化合物は下記式(S1)で表わされる母核構造を有している。
Figure 2020077775
式(S1)中、Arx1及びArx2はアリール基又はヘテロアリール基を示す。
Ar及びArはアリーレン基又はヘテロアリーレン基を示す。
1Sは置換基を示す。
n1及びn2は0以上の整数である。ただし、n1+n2≧1である。
n3は3以上の整数である。
A hole transport material comprising a compound having a group represented by any one of the following formulas 1-a to 1-c.
Figure 2020077775
In the formula, R 1 and R 2 represent a substituent.
R represents a hydrogen atom or a substituent.
R 3 and R 4 represent a hydrogen atom, a substituent or a linking site with the compound.
X 1 represents —N (R a ) — or —O—, and R a represents a substituent or a hydrogen atom.
* Indicates a linking site with the compound.
However, the compound having a group represented by Formula 1-b or Formula 1-c has a mother nucleus structure represented by Formula (S1) below.
Figure 2020077775
In formula (S1), Ar x1 and Ar x2 represent an aryl group or a heteroaryl group.
Ar 1 and Ar 2 represent an arylene group or a heteroarylene group.
R 1S represents a substituent.
n1 and n2 are integers of 0 or more. However, n1 + n2 ≧ 1.
n3 is an integer of 3 or more.
前記式1−aで表される基を有する化合物が、前記式(S1)で表わされる母核構造を有している、請求項1に記載の正孔輸送剤。   The hole transport material according to claim 1, wherein the compound having a group represented by Formula 1-a has a mother nucleus structure represented by Formula (S1). 前記式(S1)中のArx1及びArx2の少なくとも一方が、前記式1−a〜1−cのいずれかで表わされる基を有している、請求項1又は2に記載の正孔輸送剤。 The hole transport according to claim 1 or 2, wherein at least one of Ar x1 and Ar x2 in the formula (S1) has a group represented by any one of the formulas 1-a to 1-c. Agent. 前記化合物が、前記式1−a又は式1−cで表わされる基を有している、請求項1〜3のいずれか1項に記載の正孔輸送剤。   The hole transport material according to any one of claims 1 to 3, wherein the compound has a group represented by the formula 1-a or the formula 1-c. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の正孔輸送剤を含有する正孔輸送層形成用組成物。   A composition for forming a hole-transporting layer, which comprises the hole-transporting agent according to claim 1. 請求項5に記載の正孔輸送層形成用組成物を塗布する、正孔輸送膜の製膜方法。   A method for forming a hole transport film, which comprises applying the composition for forming a hole transport layer according to claim 5. 前記正孔輸送層形成用組成物が含有する化合物が式1−aで表される基を有する場合、前記正孔輸送層形成用組成物を塗布した後に、酸処理及び塩基処理の少なくとも1種の後処理を行う、請求項6に記載の正孔輸送膜の製膜方法。   When the compound contained in the hole transport layer forming composition has a group represented by formula 1-a, at least one of acid treatment and base treatment after coating the hole transport layer forming composition. The method for forming a hole transport film according to claim 6, wherein the post-treatment is performed. 前記正孔輸送層形成用組成物が含有する化合物が式1−cで表される基を有する場合、前記正孔輸送層形成用組成物を塗布した後に、活性エネルギー線照射処理を行う、請求項6に記載の正孔輸送膜の製膜方法。   When the compound contained in the composition for forming a hole transport layer has a group represented by the formula 1-c, active energy ray irradiation treatment is performed after applying the composition for forming a hole transport layer. Item 7. A method for forming a hole transport film according to Item 6. 光吸収剤を含む感光層を導電性支持体上に有する電極と、対極と、前記導電性支持体と対極との間の正孔輸送層と、を有する光電変換素子であって、
前記正孔輸送層が、請求項1〜4のいずれか1項に記載の正孔輸送剤を含有する、光電変換素子。
An electrode having a photosensitive layer containing a light absorber on a conductive support, a counter electrode, and a hole transport layer between the conductive support and the counter electrode, a photoelectric conversion element,
A photoelectric conversion element, wherein the hole transport layer contains the hole transport material according to any one of claims 1 to 4.
前記正孔輸送層が、請求項6〜8のいずれか1項に記載の正孔輸送膜の製造方法により成膜された正孔輸送膜からなる、請求項9に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 9, wherein the hole transport layer is formed of the hole transport film formed by the method of manufacturing the hole transport film according to any one of claims 6 to 8. 前記光吸収剤が、ペロブスカイト型結晶構造を持つ化合物を含む、請求項9又は10に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 9, wherein the light absorber contains a compound having a perovskite type crystal structure. 請求項9〜11のいずれか1項に記載の光電変換素子を用いた太陽電池。   A solar cell using the photoelectric conversion element according to any one of claims 9 to 11.
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