JP2024516759A - 透明光起電装置用のヘテロ芳香族光活性化合物 - Google Patents
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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Abstract
光活性化合物が開示される。開示される化合物は、Ａ－Ｄ－Ａ、Ａ－ｐｉ－Ｄ－Ａ、又はＡ－ｐｉ－Ｄ－ｐｉ－Ａの構造モチーフを含むことができ、Ａは電子受容体部分であり、ｐｉはπ架橋部分であり、Ｄは縮合ヘテロ芳香族基を含む電子供与体部分である。開示される光活性化合物は、可視的に透明又は不透明な光起電装置等の有機光起電装置に使用することができる。【選択図】図２
Description
[0001]関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年１月２２日に出願された米国仮出願第６３／１４０，７５８号、２０２１年１月２５日に出願された米国仮出願第６３／１４１，３９０号、及び２０２１年１１月３日に出願された米国仮出願第６３／２７５，３１１号の利益及び優先権を主張し、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２１年１月２２日に出願された米国仮出願第６３／１４０，７５８号、２０２１年１月２５日に出願された米国仮出願第６３／１４１，３９０号、及び２０２１年１１月３日に出願された米国仮出願第６３／２７５，３１１号の利益及び優先権を主張し、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[0002]分野
本出願は、一般に、光学活性材料及び装置の分野に関し、より詳細には、有機光起電装置、光起電装置、及び光起電装置を作製するための方法に使用するための光活性材料に関する。
本出願は、一般に、光学活性材料及び装置の分野に関し、より詳細には、有機光起電装置、光起電装置、及び光起電装置を作製するための方法に使用するための光活性材料に関する。
[0003]背景
太陽エネルギーを利用するために必要な表面積は、再生不可能なエネルギー消費のかなりの部分を相殺するための障害として残っている。このため、家庭、高層ビル、自動車の窓ガラスに組み込むことができる低コストで透明な有機光起電（ＯＰＶ）装置が望ましい。例えば、自動車及び建築物で利用される窓ガラスは、典型的には、それぞれ可視スペクトル、例えば約４５０～６５０ナノメートル（ｎｍ）の波長を有する光に対して７０～８０％及び５５～９０％透過性である。限定された機械的可撓性、高いモジュールコスト、及びより重要なことには、無機半導体のバンド状吸収は、それらの潜在的な有用性を透明太陽電池に限定する。
太陽エネルギーを利用するために必要な表面積は、再生不可能なエネルギー消費のかなりの部分を相殺するための障害として残っている。このため、家庭、高層ビル、自動車の窓ガラスに組み込むことができる低コストで透明な有機光起電（ＯＰＶ）装置が望ましい。例えば、自動車及び建築物で利用される窓ガラスは、典型的には、それぞれ可視スペクトル、例えば約４５０～６５０ナノメートル（ｎｍ）の波長を有する光に対して７０～８０％及び５５～９０％透過性である。限定された機械的可撓性、高いモジュールコスト、及びより重要なことには、無機半導体のバンド状吸収は、それらの潜在的な有用性を透明太陽電池に限定する。
[0004]対照的に、有機及び分子半導体の光学特性は、それらの無機対応物のバンド吸収とは独特に異なる吸収極小及び極大を有する高度に構造化された吸収スペクトルをもたらす。しかしながら、様々な有機半導体及び分子半導体が存在するが、それらの多くは可視スペクトルに強い吸収を示し、したがって窓ガラスベースの光起電装置での使用に最適ではない。
[0005]Ｃ６０及びＣ７０等のフラーレン電子受容体は、異なる有機光起電太陽電池アーキテクチャで歴史的に使用されてきた。しかしながら、可視領域における吸光度の重なり、コスト及び精製の問題のために、ＮＦＡ（非フラーレン受容体）の開発に関心が寄せられている。ＮＦＡの１つのクラスは、４つの４－ヘキシルフェニル基を有し、２－（３－オキソ－２，３－ジヒドロインデン－１－イリデン）マロノニトリル（ＩＮＣＮ）基でキャップされたインダセンジチオン［３，２－ｂ］チオフェンコア（ＩＴ）を含む分子ＩＴＩＣ（３，９－ビス（２－メチレン－（３－（１，１－ジシアノメチレン）－インダノン））－５，５，１１，１１テトラキス（４－ヘキシルフェニル）－ジチエノ［２，３－ｄ：２’，３’－ｄ’］－ｓ－インダセノ［１，２－ｂ：５，６－ｂ’］ジチオフェン）に基づく。この及び関連するＩＴＩＣスタイルの受容体は、一般に高性能ＮＦＡ材料と見なされるが、それらを蒸着によって堆積することはできない。ＩＴＩＣスタイルの受容体を含む装置の全ての既知の例は、溶液ベースの処理によって生成される。溶液ベースのＩＴＩＣスタイル材料含有装置は、不透明な有機光起電装置の世界記録性能を設定しているが、溶液ベースの処理を使用して大規模に製造するには課題が存在する。
[0006]概要
本明細書では、有機光起電装置に関連し、場合によっては、可視的に透明な有機光起電装置並びに部分的に透明な有機光起電装置及び不透明な有機光起電装置に特に有用な材料、方法、及びシステムについて説明する。より詳細には、本明細書は、例えば受容体分子又は供与体分子として有用な光活性化合物、並びに光起電装置の光活性材料として開示された化合物を組み込む方法及びシステムを提供する。
本明細書では、有機光起電装置に関連し、場合によっては、可視的に透明な有機光起電装置並びに部分的に透明な有機光起電装置及び不透明な有機光起電装置に特に有用な材料、方法、及びシステムについて説明する。より詳細には、本明細書は、例えば受容体分子又は供与体分子として有用な光活性化合物、並びに光起電装置の光活性材料として開示された化合物を組み込む方法及びシステムを提供する。
[0007]開示される光活性化合物には、Ａ－Ｄ－Ａ、Ａ－ｐｉ－Ｄ－Ａ、又はＡ－ｐｉ－Ｄ－ｐｉ－Ａ（式中、Ａは電子受容体部分であり、ｐｉはπ架橋部分であり、Ｄは電子供与体部分である）の式を有するものが含まれる。Ａ部分、Ｄ部分、及びｐｉ部分の変形が本明細書に記載されているが、これらの部分は、有機光起電装置における電子供与体分子又は電子受容体としての使用に適した吸収特性及び電気化学的特性を提供するように選択されてもよい。開示された光活性化合物は、昇華を使用した精製及び熱蒸着等の真空蒸着プロセスを使用した表面への堆積に適し得る。例えば、それらの昇華温度は、それらが熱分解する温度よりも低くてもよい。Ａ部分、Ｄ部分、及びｐｉ部分の同一性、分子量、及び構造は、以下で更に詳細に説明するように、様々な方法で光活性化合物の揮発性に影響を及ぼし得る。
[0008]いくつかの例では、光活性化合物中のＤ部分は、Ｓ、Ｏ、Ｓｅ又はＳｉを含有する１個以上の５員環、及びＮを含有する１個以上の５員環を含有する等の縮合芳香族環構造を含み得る。
[0009]いくつかの例では、光活性化合物中のＡ部分は、インダノン、インダンジオン、インダンチオン、インダンジチオン、ジシアノメチレンインダノン、又はビス（ジシアノメチリデン）インダンを含み得る。他のＡ部分、例えば、１個以上のヘテロ原子を含み得る縮合環構造を含む５員環及び／又は６員環を含むＡ部分もまた、あるいは代替的に光活性化合物に含まれ得る。
[0010]いくつかの例では、ｐｉ部分は、Ａ部分とＤ部分との間に連結を提供するバイラジカル構造を有する、１個以上の５員環及び／又は１個以上の６員環を含む芳香構造族又はヘテロ芳香族構造を含み得る。ｐｉ部分の例としては、限定されないが、１個以上のヘテロ原子を含み得る縮合環構造を含む５員環及び／又は６員環が挙げられ得る。
[0011]上記のように、光活性化合物は、熱蒸着のような真空蒸着技術を用いた堆積に適し得る。場合によっては、非常に高い分子量を有する化合物は昇華する前に熱分解する可能性があるため、光活性化合物の分子量は化合物の揮発性に影響を与える可能性がある。いくつかの例では、光活性化合物の分子量の上限は、約１２００原子質量単位であり得る。いくつかの例では、光活性化合物は、質量で５％以上、例えば１０％以上、１５％以上、２０％以上、又は５％～２０％、又はそれ以上の昇華精製収率を特徴とし得るか、又は示し得る。
[0012]光活性化合物を組み込んだ光起電装置、光活性化合物を作製する方法、及び光活性化合物を組み込む光起電装置を作製する方法も本明細書に記載される。
[0013]本発明のこれら及び他の実施形態、及び態様は、その利点及び特徴の多くと共に、以下の本文及び添付の図面と併せてより詳細に説明される。
[0045]特定の実施形態の詳細な説明
本開示は、電子供与体化合物又は電子受容体化合物として有用であり得る光活性化合物、光活性材料として開示された光活性化合物を組み込んだ光起電装置、並びに光起電装置を作製及び使用する方法に関する。開示された光活性化合物は、昇華、熱蒸着、及び蒸着等の気相技術を使用して化合物を精製及び／又は堆積させることを可能にする、比較的低い分子量、比較的高い蒸気圧等の特性を有する。更に、光活性化合物は強い吸収を示し、有機光起電装置での使用を可能にする。場合によっては、光活性化合物は、近赤外領域及び／又は紫外領域でより強く、可視領域ではあまり強くない光の吸収を示し、可視的に透明な光起電装置での使用を可能にする。他の場合では、光活性化合物は、透明及び不透明の光起電装置に有用である。
本開示は、電子供与体化合物又は電子受容体化合物として有用であり得る光活性化合物、光活性材料として開示された光活性化合物を組み込んだ光起電装置、並びに光起電装置を作製及び使用する方法に関する。開示された光活性化合物は、昇華、熱蒸着、及び蒸着等の気相技術を使用して化合物を精製及び／又は堆積させることを可能にする、比較的低い分子量、比較的高い蒸気圧等の特性を有する。更に、光活性化合物は強い吸収を示し、有機光起電装置での使用を可能にする。場合によっては、光活性化合物は、近赤外領域及び／又は紫外領域でより強く、可視領域ではあまり強くない光の吸収を示し、可視的に透明な光起電装置での使用を可能にする。他の場合では、光活性化合物は、透明及び不透明の光起電装置に有用である。
[0046]開示される光活性化合物は、電子供与体としての使用に利点を提供し得るが、場合によっては有機光起電装置における光活性化合物と他の化合物との対合に応じて電子受容体としても有用であり得る特定の特徴を有するものを含む。開示される化合物は、電子供与体部分（Ｄ）、電子受容体部分（Ａ）及びπ架橋部分（ｐｉ）等の異なる部分又は部分構造が互いに結合している分子構造を示し得る。これらの成分は、光活性化合物を形成するために任意の好適配置で配置されてもよい。更に、異なる成分のそれぞれは、例えば、バンドギャップ、昇華エンタルピー、昇華温度、又は結晶充填密度等の光活性化合物の様々な特性に影響を及ぼし得る特定の構造的／組成的特徴を含み得る。
[0047]例えば、開示される化合物のいくつかは、Ａ－Ｄ－Ａ若しくはＡ－Ｄの構造を示すか、又はＡ－Ｄ－Ａ若しくはＡ－Ｄの式を有し得る。図１は、Ａ－Ｄ－Ａ構造を有する光活性化合物１００の概略図を提供する。図１は、第１の電子受容体部分１０５、第２の電子受容体部分１１０、及び第１の電子受容体部分１０５と第２の電子受容体部分１１０との間の電子供与体部分１１５を示す。光活性化合物１００がＡ－Ｄ構造を有する場合、第２の電子受容体部分１１０は存在しなくてもよく、電子供与体部分１１５は、そうでなければ第２の電子受容体部分１１０が存在するであろう位置に、水素原子、アルキル基、アルキレン基等の小基を含んでもよい。
[0048]場合によっては、π架橋部分は、開示される化合物がＡ－ｐｉ－Ｄ－Ａ若しくはＡ－ｐｉ－Ｄ－ｐｉ－Ａの構造を示すか、又はＡ－ｐｉ－Ｄ－Ａ若しくはＡ－ｐｉ－Ｄ－ｐｉ－Ａの式を有するように、Ａ部分とＤ部分との間に配置されてもよい。図２は、Ａ－ｐｉ－Ｄ－ｐｉ－Ａ構造を有する光活性化合物２００の概略図を提供する。図２は、第１の電子受容体部分２０５、第２の電子受容体部分２１０、電子供与体部分２１５、第１のπ架橋部分２２０、及び第２のπ架橋部分２２５を示す。示されるように、第１のπ架橋部分２２０は第１の電子受容体部分２０５と電子供与体部分２１５との間に位置し、第２のπ架橋部分２２５は電子供与体部分２１５と第２の電子受容体部分２１０との間に位置する。光活性化合物２００がＡ－ｐｉ－Ｄ－Ａ構造を有する場合、第２のπ架橋部分２２５は存在しなくてもよい。光活性化合物２００がＡ－ｐｉ－Ｄ構造を有する場合、第２の電子受容体部分２１０は存在しなくてもよく、電子供与体部分２１５は、そうでなければ第２の電子受容体部分２１０が存在するであろう位置に、水素原子、アルキル基、アルキレン基等の小基を含んでもよい。いくつかの例では、第２のπ架橋部分２２５も存在しなくてもよい。
[0049]電子供与体基１０５、１１０、２０５又は２２０は、特定の特徴に寄与し得る様々なサブコンポーネントを有し得る。例えば、場合によっては、電子受容体基１０５、１１０、２０５又は２２０のうちの１つ以上は、インダンジオン、アリール置換インダンジオン、インダンチオン、アリール置換インダンチオン、インダンジチオン、又はアリール置換インダンジチオン等の特定の組成物を含むことができる。これらの組成物は、ジシアノビニル基又は＝Ｃ（ＣＮ）２基を含むジシアノメチレンインダノン又はビス（ジシアノメチリデン）インダン基等のいくつかの光活性分子に使用され得る他の電子受容体基と対照的であり得る。しかしながら、そのような構成は限定的ではなく、いくつかの電子受容体基は、インダンジオン、アリール置換インダンジオン、インダンチオン、アリール置換インダンチオン、インダンジチオン、アリール置換インダンジチオン、ジシアノメチレンインダノン、又はビス（ジシアノメチリデン）インダン基又は他の電子受容体基を含んでもよい。以下に記載されるＡ基のいずれか等、他のＡ基が使用されてもよい。
[0050]いくつかの例では、開示された光活性化合物の精製及び使用のために、非常に高い分子量、例えば約１２００ａｍｕ以上、約１１５０ａｍｕ以上、約１１００ａｍｕ以上、約１０５０ａｍｕ以上、約１０００ａｍｕ以上、約９５０ａｍｕ以上、約９００ａｍｕ以上、又は９００ａｍｕ～２０００ａｍｕの間、又はそれらの部分範囲が望ましくない場合がある。非常に高分子量を有するいくつかの化合物は、揮発性が限られている可能性があり、光活性化合物を精製及び使用する有用な方法は、蒸発又は昇華に基づく方法を使用してもよい。更に、光活性化合物は、熱蒸着技術を使用して光起電装置の一部として堆積されてもよく、非常に高分子量の化合物は、熱蒸着を使用して堆積することが困難な場合がある。様々な例において、本明細書に記載の光活性化合物は、２００ａｍｕ～１２００ａｍｕ、約１２００ａｍｕ若しくはそれ未満、約１１５０ａｍｕ若しくはそれ未満、約１１００ａｍｕ若しくはそれ未満、約１０５０ａｍｕ若しくはそれ未満、約１０００ａｍｕ若しくはそれ未満、約９５０ａｍｕ若しくはそれ未満、約９００ａｍｕ若しくはそれ未満、約８５０ａｍｕ若しくはそれ未満、約８００ａｍｕ若しくはそれ未満、約７５０ａｍｕ若しくはそれ未満、約７００ａｍｕ若しくはそれ未満、約６５０ａｍｕ若しくはそれ未満、約６００ａｍｕ若しくはそれ未満、約５５０ａｍｕ若しくはそれ未満、約５００ａｍｕ若しくはそれ未満、約４５０ａｍｕ若しくはそれ未満、約４００ａｍｕ若しくはそれ未満、約３５０ａｍｕ若しくはそれ未満、約３００ａｍｕ若しくはそれ未満、約２５０ａｍｕ若しくはそれ未満、又は約２００ａｍｕの分子量を有する。
[0051]所望の光学特性を達成するために、光活性化合物は、光の光子が吸収される分子電子構造を示し得て、その結果、吸収された光子のエネルギー差と一致するエネルギー差で電子がより高い分子軌道に促進され、その結果、電子－正孔対又は励起子が生成され得て、その後、別の材料との界面等で、別個の電子及び正孔に分離することができる。拡張された芳香族性又は拡張共役を示す化合物は、拡張された芳香族性又は拡張共役を有する化合物が、近赤外光子、可視光子、及び／又は紫外光子のエネルギーと一致するエネルギーで電子吸収を示し得るため、有益であり得る。共役及び芳香族性に加えて、吸収特徴は、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子等の可視的に透明な光活性化合物の有機構造にヘテロ原子を含めることによって調節され得る。
[0052]一般に、本明細書で使用される用語及び語句は、当業者に知られている標準的なテキスト、雑誌の参考文献及び文脈を参照することによって見出すことができる、当技術分野で認識されている意味を有する。以下の定義は、本発明の文脈におけるそれらの具体的な使用を明確にするために提供される。
[0053]本明細書で使用される場合、「最大吸収強度」は、例えば、特定の分子の紫外帯域（例えば、２００ｎｍ～４５０ｎｍ又は２８０ｎｍ～４５０ｎｍ）、可視帯域（例えば、４５０ｎｍ～６５０ｎｍ）、又は近赤外帯域（例えば、６５０ｎｍ～１４００ｎｍ）等の特定のスペクトル領域における最大吸収値を指す。いくつかの例では、最大吸収強度は、吸収バンド又はピーク等の局所的又は絶対的な最大値である吸収特徴の吸収強度に対応し得て、ピーク吸収と呼ばれることがある。いくつかの例では、特定の帯域の最大吸収強度は、局所的又は絶対的な最大値に対応しなくてもよく、代わりに特定の帯域の最大吸収値に対応してもよい。そのような構成は、例えば、吸収特徴が複数の帯域（例えば、可視及び近赤外）に及び、吸収特徴のピークが近赤外帯域内に位置するが吸収特徴の尾部が可視帯域まで延在する場合等、１つの帯域内で生じる吸収特徴からの吸収値が隣接帯域内で生じる吸収値よりも小さい場合に起こり得る。いくつかの例では、本明細書に記載の光活性化合物は、約６５０ナノメートル（すなわち、近赤外）を超える波長に吸収ピークを有してもよく、光活性化合物の吸収ピークは、約４５０～６５０ナノメートルの間の任意の波長における光活性化合物の吸収よりも大きさが大きくてもよい。
[0054]様々な例において、開示される組成物又は化合物は、単離又は精製される。任意に、単離又は精製された化合物は、当技術分野で理解されるように、少なくとも部分的に単離又は精製される。いくつかの例では、開示された組成物又は化合物は、８０％、任意に一部の用途では９０％、任意に一部の用途では９５％、任意に一部の用途では９９％、任意に一部の用途では９９．９％、任意に一部の用途では９９．９９％、任意に一部の用途では９９．９９９％純粋な化学純度を有する。開示された組成物又は化合物の精製は、任意の望ましい技術を使用して実施され得る。昇華及び結晶化（例えば、真空昇華）による精製は、特に有用な技術であり得る。
[0055]本明細書に開示される化合物は、任意に、１個以上のイオン化可能な基を含有する。イオン化可能な基には、プロトンを除去（例えば、－ＣＯＯＨ）又は付加（例えば、アミン）することができる基、及び四級化（例えば、アミン）することができる基が含まれる。そのような分子及びその塩の全ての可能なイオン形態は、本明細書の開示に個別に含まれることが意図されている。本明細書に記載の化合物の塩に関して、所与の用途のための塩の調製に適した多種多様な利用可能な対イオンが選択され得ることが理解されよう。特定の用途では、塩の調製のための所与のアニオン又はカチオンの選択は、その塩の溶解度の増加又は減少をもたらし得る。
[0056]開示される化合物は、任意に、１つ以上のキラル中心を含む。したがって、本開示は、１つ以上の立体異性体が濃縮されたラセミ混合物、ジアステレオマー、エナンチオマー、互変異性体及び混合物を含む。キラル中心を含む開示された化合物は、化合物のラセミ体並びにその個々のエナンチオマー及び非ラセミ混合物を包含する。
[0057]本明細書で使用される場合、「基」及び「部分」という用語は、化合物の官能基を指し得る。開示される化合物の基は、化合物の一部である原子又は原子の集合を指す。開示される化合物の基は、１つ以上の共有結合を介して化合物の他の原子に付着していてもよい。基はまた、それらの原子価状態に関して特徴付けられてもよい。本開示は、一価、二価、三価等の原子価状態として特徴付けられる基を含む。任意に、「置換基」という用語は、「基」及び「部分」という用語と互換的に使用され得る。基はまた、電子を供与又は受容する能力に関して特徴付けられてもよく、そのような特徴付けは、いくつかの例では、他の基と比較して、電子を供与又は受容する基の相対的な特徴を指し得る。
[0058]通例であり、当技術分野で周知であるように、本明細書に開示される化学式中の水素原子は、常に明示的に示されているとは限らず、例えば、脂肪族、芳香族、脂環式、炭素環式及び／又は複素環式環の炭素原子に結合した水素原子は、列挙された式に常に明示的に示されているとは限らない。例えば、列挙された任意の特定の式及び構造の説明の文脈において、本明細書で提供される構造は、方法及び組成物の開示された化合物の化学組成を伝えることを意図している。提供される構造は、これらの化合物の原子の特定の位置及び原子間の結合角を示さないことが理解されるであろう。
[0059]本明細書で使用される場合、「アルキレン」及び「アルキレン基」という用語は同義的に使用され、本明細書で定義されるアルキル基から誘導される二価基を指す。本開示には、１個以上のアルキレン基を有する化合物が含まれる。いくつかの化合物におけるアルキレン基は、付着基及び／又はスペーサー基として機能する。開示される化合物は、任意に、置換及び／又は非置換Ｃ１～Ｃ２０アルキレン、Ｃ１～Ｃ１０アルキレン及びＣ１～Ｃ５アルキレン基を含む。
[0060]本明細書で使用される場合、「シクロアルキレン」及び「シクロアルキレン基」という用語は同義的に使用され、本明細書で定義されるシクロアルキル基から誘導される二価基を指す。本開示には、１個以上のシクロアルキレン基を有する化合物が含まれる。いくつかの化合物におけるシクロアルキル基は、付着基及び／又はスペーサー基として機能する。開示される化合物は、任意に、置換及び／又は非置換Ｃ３～Ｃ２０シクロアルキレン、Ｃ３～Ｃ１０シクロアルキレン及びＣ３～Ｃ５シクロアルキレン基を含む。
[0061]本明細書で使用される場合、「アリーレン」及び「アリーレン基」という用語は同義的に使用され、本明細書で定義されるアリーレン基から誘導される二価基を指す。本開示には、１個以上のアリーレン基を有する化合物が含まれる。いくつかの例では、アリーレンは、アリール基の芳香環の２つの環内炭素原子から水素原子を除去することによってアリール基から誘導される二価の基である。いくつかの化合物におけるアリーレン基は、付着基及び／又はスペーサー基として機能する。いくつかの化合物におけるアリーレン基は、発色団、フルオロフォア、芳香族アンテナ、色素及び／又はイメージング基として機能する。開示される化合物は、任意に、置換及び／又は非置換Ｃ５～Ｃ３０アリーレン、Ｃ５～Ｃ２０アリーレン、Ｃ５～Ｃ１０アリーレン及びＣ１～Ｃ５アリーレン基を含む。
[0062]本明細書で使用される場合、「ヘテロアリーレン」及び「ヘテロアリーレン基」という用語は同義的に使用され、本明細書で定義されるヘテロアリーレン基から誘導される二価基を指す。本開示には、１個以上のヘテロアリーレン基を有する化合物が含まれる。いくつかの例では、ヘテロアリーレンは、ヘテロアリール基のヘテロ芳香族環又は芳香族環の２個の環内炭素原子又は環内窒素原子から水素原子を除去することによってヘテロアリール基から誘導される二価基である。いくつかの化合物におけるヘテロアリーレン基は、付着基及び／又はスペーサー基として機能する。いくつかの化合物におけるヘテロアリーレン基は、発色団、芳香族アンテナ、フルオロフォア、色素及び／又はイメージング基として機能する。開示される化合物は、任意に、置換及び／又は非置換Ｃ５～Ｃ３０ヘテロアリーレン、Ｃ５～Ｃ２０ヘテロアリーレン、Ｃ５～Ｃ１０ヘテロアリーレン及びＣ１～Ｃ５ヘテロアリーレン基を含む。
[0063]本明細書で使用される場合、「アルケニレン」及び「アルケニレン基」という用語は同義的に使用され、本明細書で定義されるアルケニレン基から誘導される二価基を指す。本開示には、１個以上のアルケニレン基を有する化合物が含まれる。いくつかの化合物におけるアルケニレン基は、付着基及び／又はスペーサー基として機能する。開示される化合物は、任意に、置換及び／又は非置換Ｃ２～Ｃ２０アルケニレン、Ｃ２～Ｃ１０アルケニレン及びＣ２～Ｃ５アルケニレン基を含む。
[0064]本明細書で使用される場合、「シクロアルケニレン」及び「シクロアルケニレン基」という用語は同義的に使用され、本明細書で定義されるシクロアルケニレン基から誘導される二価基を指す。本開示には、１個以上のシクロアルケニレン基を有する化合物が含まれる。いくつかの化合物におけるシクロアルケニレン基は、付着基及び／又はスペーサー基として機能する。開示される化合物は、任意に、置換及び／又は非置換Ｃ３～Ｃ２０シクロアルケニレン、Ｃ３～Ｃ１０シクロアルケニレン及びＣ３～Ｃ５シクロアルケニレン基を含む。
[0065]本明細書で使用される場合、「アルキニレン」及び「アルキニレン基」という用語は同義的に使用され、本明細書で定義されるアルキニレン基から誘導される二価基を指す。本開示には、１個以上のアルキニレン基を有する化合物が含まれる。いくつかの化合物におけるアルキニレン基は、付着基及び／又はスペーサー基として機能する。開示される化合物は、任意に、置換及び／又は非置換Ｃ２～Ｃ２０アルキニレン、Ｃ２～Ｃ１０アルキニレン及びＣ２～Ｃ５アルキニレン基を含む。
[0066]本明細書で使用される場合、「ハロ」という用語は、フルオロ（－Ｆ）、クロロ（－Ｃｌ）、ブロモ（－Ｂｒ）、又はヨード（－Ｉ）等のハロゲン基を指す。
[0067]「複素環式」という用語は、炭素に加えて少なくとも１つの他の種類の原子を環内に含む環構造を指す。そのような原子の例としては、酸素、硫黄、セレン、テルル、窒素、リン、ケイ素、ゲルマニウム、ホウ素、アルミニウム、及び場合によっては遷移金属が挙げられる。複素環の例としては、ピロリジニル基、ピペリジル基、イミダゾリジニル基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロチエニル基、フラニル基、チエニル基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基、ピリダジニル基、ピラジニル基、インドリル基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ピラゾリル基、ピリジニル基、ベンゾオキサジアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基、トリアゾリル基及びテトラゾリル基が挙げられるが、これらに限定されない。複素環の原子は、例えば置換基として提供される広範囲の他の原子及び官能基に結合することができる。複素環には、芳香族複素環及び非芳香族複素環が含まれる。
[0068]「炭素環式」という用語は、環内に炭素原子のみを含む環構造を指す。炭素環の炭素原子は、例えば置換基として提供される広範囲の他の原子及び官能基に結合することができる。炭素環には、芳香族炭素環及び非芳香族炭素環が含まれる。
[0069]「脂環式」という用語は、芳香環ではない環を指す。脂環式環は、炭素環式環及び複素環式環の両方を含む。
[0070]「脂肪族」という用語は、非芳香族炭化水素化合物及び非芳香族炭化水素基を指す。脂肪族基は、一般に、炭素原子及び水素原子等の１個以上の他の原子に共有結合した炭素原子を含む。しかしながら、脂肪族基は、炭素原子の代わりに、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等の非炭素原子を含んでもよい。非置換脂肪族基は、水素置換基のみを含む。置換脂肪族基には、ハロ基及び本明細書に記載の他の置換基等の非水素置換基が含まれる。脂肪族基は、直鎖、分岐鎖又は環状であり得る。脂肪族基は飽和していてもよく、単結合のみが隣接する炭素（又は他の）原子を結合することを意味する。脂肪族基は、不飽和であってもよく、１つ以上の二重結合又は三重結合が隣接する炭素（又は他の）原子を結合することを意味する。
[0071]アルキル基には、直鎖、分岐鎖及び環状アルキル基が含まれる。アルキル基には、１～３０個の炭素原子を有するものが含まれる。アルキル基には、１～３個の炭素原子を有する小さいアルキル基が含まれる。アルキル基には、４～１０個の炭素原子を有する中程度の長さのアルキル基が含まれる。アルキル基には、１０個を超える炭素原子、特に１０～３０個の炭素原子を有する長いアルキル基が含まれる。シクロアルキルという用語は、具体的には、３～３０個の炭素原子、任意に３～２０個の炭素原子及び任意に３～１０個の炭素原子を含む環構造等の環構造を有するアルキル基を指し、１個以上の環を有するアルキル基を含む。シクロアルキル基には、３員環、４員環、５員環、６員環、７員環、８員環、９員環又は１０員環（複数可）を有するもの、特に３員環、４員環、５員環、６員環又は７員環（複数可）を有するものが含まれる。シクロアルキル基の炭素環は、アルキル基を有することもできる。シクロアルキル基は、二環式及びトリシクロアルキル基を含むことができる。アルキル基は、任意に置換されている。置換アルキル基としては、とりわけ、アリール基で置換されたものが挙げられ、アリール基は任意に置換されていてもよい。具体的なアルキル基としては、メチル、エチル、ｎ－プロピル、ｉｓｏ－プロピル、シクロプロピル、ｎ－ブチル、ｓ－ブチル、ｔ－ブチル、シクロブチル、ｎ－ペンチル、分岐鎖ペンチル、シクロペンチル、ｎ－ヘキシル、分岐鎖ヘキシル及びシクロヘキシル基が挙げられ、これらは全て任意に置換されている。置換アルキル基には、１個以上のフッ素原子、塩素原子、臭素原子及び／又はヨウ素原子で置換された１個以上の水素を有するアルキル基等の完全ハロゲン化又は半ハロゲン化アルキル基が含まれる。置換アルキル基としては、完全フッ素化又は半フッ素化アルキル基、例えば１個以上のフッ素原子で置換された１個以上の水素を有するアルキル基が挙げられる。置換アルキル基には、１個以上のメチル基、エチル基、ハロゲン（例えば、フルオロ）基又はトリハロメチル（例えば、トリフルオロメチル）基で置換されたアルキル基が含まれる。
[0072]アルコキシ基は、酸素への結合によって修飾されたアルキル基であり、式Ｒ－Ｏで表すことができ、アルキルエーテル基とも呼ぶことができる。アルコキシ基の例としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ及びヘプトキシが挙げられるが、これらに限定されない。アルコキシ基は、アルキル基の説明に関連して本明細書で提供されるように、基のアルキル部分が置換されている置換アルコキシ基を含む。本明細書で使用される場合、ＭｅＯ－はＣＨ３Ｏ－を指す。
[0073]アルケニル基には、直鎖、分岐鎖及び環状アルケニル基が含まれる。アルケニル基には、１個、２個又はそれ以上の二重結合を有するもの、及びその二重結合のうちの２個以上が共役二重結合であるものが含まれる。アルケニル基には、２～２０個の炭素原子を有するものが含まれる。アルケニル基には、２～４個の炭素原子を有する小さいアルケニル基が含まれる。アルケニル基には、５～１０個の炭素原子を有する中程度の長さのアルケニル基が含まれる。アルケニル基には、１０個を超える炭素原子を有する長いアルケニル基、特に１０～２０個の炭素原子を有するものが含まれる。シクロアルケニル基には、二重結合が環内又は環に付着したアルケニル基内にあるものが含まれる。シクロアルケニルという用語は、具体的には、３員環、４員環、５員環、６員環、７員環、８員環、９員環又は１０員環の炭素環（複数可）を有するアルケニル基、特に３員環、４員環、５員環、６員環又は７員環の炭素環（複数可）を有するアルケニル基を含む、環構造を有するアルケニル基を指す。シクロアルケニル基中の炭素環は、アルキル基を有することもできる。シクロアルケニル基は、二環式及び三環式アルケニル基を含むことができる。アルケニル基は、任意に置換されている。置換アルケニル基としては、とりわけ、アルキル基又はアリール基で置換されたものが挙げられ、これらの基は任意に置換されていてもよい。特定のアルケニル基としては、エテニル、プロパ－１－エニル、プロパ－２－エニル、シクロプロパ－１－エニル、ブタ－１－エニル、ブタ－２－エニル、シクロブタ－１－エニル、シクロブタ－２－エニル、ペンタ－１－エニル、ペンタ－２－エニル、分岐鎖ペンテニル、シクロペンタ－１－エニル、ヘキサ－１－エニル、分岐鎖ヘキセニル、シクロヘキセニルが挙げられ、これらは全て任意に置換されている。置換アルケニル基には、１個以上のフッ素原子、塩素原子、臭素原子及び／又はヨウ素原子で置換された１個以上の水素を有するアルケニル基等の完全ハロゲン化又は半ハロゲン化アルケニル基が含まれる。置換アルケニル基としては、完全フッ素化又は半フッ素化アルケニル基、例えば１個以上のフッ素原子で置換された１個以上の水素原子を有するアルケニル基が挙げられる。置換アルキル基には、１個以上のメチル基、エチル基、ハロゲン（例えば、フルオロ）基又はトリハロメチル（例えば、トリフルオロメチル）基で置換されたアルキル基が含まれる。
[0074]アリール基は、１個以上の５員、６員又は７員の芳香環及び／又は複素環芳香環を有する基を含む。ヘテロアリールという用語は、具体的には、少なくとも１つの５員、６員又は７員の複素環式芳香環を有するアリール基を指す。アリール基は、１個以上の縮合芳香族環及びヘテロ芳香族環、又は１個以上の芳香族環若しくはヘテロ芳香族環と、共有結合を介して縮合していても連結していてもよい１個以上の非芳香族環との組み合わせを含むことができる。複素環式芳香環は、とりわけ、環中に１個以上のＮ、Ｏ又はＳ原子を含むことができる。複素環式芳香族環は、とりわけ、１個、２個又は３個のＮ原子を有するもの、１個又は２個のＯ原子を有するもの、及び１個又は２個のＳ原子を有するもの、又は１個又は２個又は３個のＮ、Ｏ又はＳ原子の組み合わせを含むことができる。アリール基は、任意に置換されている。置換アリール基としては、とりわけ、アルキル基又はアルケニル基で置換されたものが挙げられ、これらの基は任意に置換されていてもよい。具体的なアリール基としては、フェニル、ビフェニル基、ピロリジニル、イミダゾリジニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロチエニル、フラニル、チエニル、ピリジル、キノリル、イソキノリル、ピリダジニル、ピラジニル、インドリル、イミダゾリル、オキサゾリル、チアゾリル、ピラゾリル、ピリジニル、ベンゾオキサジアゾリル、ベンゾチアジアゾリル及びナフチル基が挙げられ、これらは全て任意に置換されている。置換アリール基には、１個以上のフッ素原子、塩素原子、臭素原子及び／又はヨウ素原子で置換された１個以上の水素を有するアリール基等の完全ハロゲン化又は半ハロゲン化アリール基が含まれる。置換アリール基としては、完全フッ素化又は半フッ素化アリール基、例えば１個以上のフッ素原子で置換された１個以上の水素を有するアリール基が挙げられる。アリール基としては、限定されないが、ベンゼン、ナフタレン、ナフトキノン、ジフェニルメタン、フルオレン、アントラセン、アントラキノン、フェナントレン、テトラセン、テトラセンジオン、ピリジン、キノリン、イソキノリン、インドール、イソインドール、ピロール、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、ピラゾール、ピラジン、ピリミジン、プリン、ベンズイミダゾール、フラン、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、カルバゾール、アクリジン、アクリドン、フェナントリジン、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、キサンテン、キサントン、フラボン、クマリン、アズレン又はアントラサイクリンのいずれか１つに対応する芳香族基含有又は複素環芳香族基含有基が挙げられる。本明細書で使用される場合、上に列挙した基に対応する基は、本明細書に列挙した芳香族及び複素環式芳香族基の一価、二価及び多価の基を含む芳香族又は複素環式芳香族基を明示的に含み、任意の好適な結合点で開示された化合物中に共有結合構成で提供される。例では、アリール基は５～３０個の間の炭素原子を含む。例では、アリール基は、１つの芳香族環又はヘテロ芳香族６員環、及び１個以上の追加の５員又は６員芳香族環又はヘテロ芳香族環を含む。例では、アリール基は、環内に５～１８個の間の炭素原子を含む。アリール基は、任意に、置換基として提供される１個以上の電子供与基、電子吸引基及び／又は標的化配位子を有する１個以上の芳香環又は複素環式芳香環を有する。置換アルキル基には、１個以上のメチル基、エチル基、ハロゲン（例えば、フルオロ）基又はトリハロメチル（例えば、トリフルオロメチル）基で置換されたアルキル基が含まれる。
[0075]アリールアルキル基及びアルキルアリール基は、１個以上のアリール基で置換されたアルキル基であり、アルキル基は任意に追加の置換基を有し、アリール基は任意に置換されている。特定のアルキルアリール基は、フェニル置換アルキル基、例えばフェニルメチル基である。アルキルアリール及びアリールアルキル基は、１個以上のアルキル基で置換されたアリール基として代替的に記載され、アルキル基は、任意に追加の置換基を有し、アリール基は任意に置換されている。特定のアルキルアリール基は、アルキル置換フェニル基、例えばメチルフェニルである。置換アリールアルキル基には、１個以上のフッ素原子、塩素原子、臭素原子及び／又はヨウ素原子で置換された１個以上の水素を有する１個以上のアルキル基及び／又はアリール基を有するアリールアルキル基等の、完全ハロゲン化又は半ハロゲン化アリールアルキル基が含まれる。
[0076]１個以上の置換基を含有する本明細書中に記載される任意の基に関して、そのような基は、立体的に非実用的である及び／又は合成的に実現不可能である置換又は置換パターンを含有しないことが理解される。更に、開示される化合物は、これらの化合物の置換から生じる全ての立体化学異性体を含む。アルキル基の任意の置換は、１個以上のアルケニル基、アリール基、又はその両方による置換を含み、アルケニル基又はアリール基は任意に置換される。アルケニル基の任意の置換は、１個以上のアルキル基、アリール基、又はその両方による置換を含み、アルキル基又はアリール基は任意に置換される。アリール基の任意の置換は、アリール環の１個以上のアルキル基、アルケニル基、又はその両方による置換を含み、アルキル基又はアルケニル基は任意に置換される。
[0077]任意のアルキル基、アルケニル基、又はアリール基に対する任意の置換基には、とりわけ、以下の１個以上の置換基による置換が含まれる：
[0078]フッ素、塩素、臭素、又はヨウ素を含むハロゲン；
[0079]－ＣＮを含む、擬ハロゲン化物；
[0080]－ＣＯＯＲ（式中、Ｒは、水素又はアルキル基又はアリール基であり、より具体的には、Ｒは、メチル、エチル、プロピル、ブチル又はフェニル基であり、これらは全て、任意に置換されている）；
[0081]－ＣＯＲ（式中、Ｒは、水素又はアルキル基又はアリール基であり、より具体的には、Ｒは、メチル、エチル、プロピル、ブチル又はフェニル基であり、これらは全て、任意に置換されている）；
[0082]－ＣＯＮ（Ｒ）２（式中、各Ｒは、互いに独立して、Ｒは、水素又はアルキル基又はアリール基であり、より具体的には、Ｒは、メチル、エチル、プロピル、ブチル又はフェニル基であり、これらの全ては、任意に置換されており、Ｒ及びＲは、１個以上の二重結合を含むことができ、１個以上の追加の炭素原子を含むことができる環を任意に形成することができる）。
[0083]－ＯＣＯＮ（Ｒ）２（式中、各Ｒは、互いに独立して、Ｒは、水素又はアルキル基又はアリール基であり、より具体的には、Ｒは、メチル、エチル、プロピル、ブチル又はフェニル基であり、これらの全ては、任意に置換されており、Ｒ及びＲは、１個以上の二重結合を含むことができ、１個以上の追加の炭素原子を含むことができる環を任意に形成することができる）。
[0084]－Ｎ（Ｒ）２（式中、各Ｒは、互いに独立して、Ｒは、水素又はアルキル基、又はアシル基又はアリール基であり、より具体的には、Ｒは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、フェニル又はアセチル基であり、これらの全ては、任意に置換されており、Ｒ及びＲは、１個以上の二重結合を含むことができ、１個以上の追加の炭素原子を含むことができる環を任意に形成することができる）。
[0085]－ＳＲ（式中、Ｒは、水素又はアルキル基又はアリール基であり、より具体的には、Ｒは、水素、メチル、エチル、プロピル、ブチル又はフェニル基であり、これらは全て、任意に置換されている）；
[0086]－ＳＯ２Ｒ又は－ＳＯＲ（式中、Ｒはアルキル基又はアリール基であり、より具体的には、Ｒはメチル、エチル、プロピル、ブチル又はフェニル基であり、これらは全て任意に置換されている）；
[0087]－ＯＣＯＯＲ（式中、Ｒはアルキル基又はアリール基である）；
[0088]－ＳＯ２Ｎ（Ｒ）２（式中、各Ｒは、互いに独立して、Ｒは、水素、アルキル基、又はアリール基であり、これらの全ては、任意に置換されており、Ｒ及びＲは、任意に、１個以上の二重結合を含むことができ、１個以上の追加の炭素原子を含むことができる環を形成することができる）；
[0089]－ＯＲ（式中、ＲはＨ、アルキル基、アリール基、又はアシル基であり、これらは全て任意に置換されている）。特定の例では、Ｒはアシルであり得、－ＯＣＯＲ”（式中、Ｒ”は水素又はアルキル基又はアリール基であり、より具体的には、Ｒ”はメチル、エチル、プロピル、ブチル又はフェニル基であり、これらは全て任意に置換されている）を生じる。
[0090]具体的な置換アルキル基としては、ハロアルキル基、特にトリハロメチル基、具体的にはトリフルオロメチル基が挙げられる。特定の置換アリール基としては、モノ－、ジ－、トリ－、テトラ－及びペンタ－ハロ－置換フェニル基；モノ－、ジ－、トリ－、テトラ－、ペンタ－、ヘキサ－及びヘプタ－ハロ置換ナフタレン基；３－又は４－ハロ置換フェニル基、３－又は４－アルキル置換フェニル基、３－又は４－アルコキシ置換フェニル基、３－又は４－ＲＣＯ置換フェニル、５－又は６－ハロ置換ナフタレン基が挙げられる。より具体的には、置換アリール基としては、アセチルフェニル基、特に４－アセチルフェニル；フルオロフェニル基、特に３－フルオロフェニル及び４－フルオロフェニル基；クロロフェニル基、特に３－クロロフェニル及び４－クロロフェニル基；メチルフェニル基、特に４－メチルフェニル基；及びメトキシフェニル基、特に４－メトキシフェニル基が挙げられる。
[0091]「電子受容体」という用語は、別の構造又は化合物から電子を受容することができる化学組成物を指す。電子受容体という用語は、場合によっては、別の化合物又はサブグループと比較して、追加の電子を受け取るためのより強い親和性を有するものとして、化合物又はそのサブグループの特徴を識別するために相対的な意味で使用され得る。有機光起電力では、電子受容体は、電子供与体から電子を受け取る能力を有する化合物であり得る。電子受容体は、光の光吸収時に電子－正孔対（励起子）を生成し、生成した正孔を電子供与体に移動させることができる光活性化合物であってもよい。
[0092]「電子供与体」という用語は、電子を別の構造又は化合物に供与することができる化学組成物を指す。電子供与体という用語は、場合によっては、別の化合物又はサブグループと比較して、追加の電子を受け取るためのより弱い親和性を有するものとして、化合物又はそのサブグループの特徴を識別するために相対的な意味で使用され得る。有機光起電力では、電子供与体は、電子を電子受容体に移動させる能力を有する化合物であり得る。電子供与体は、光吸収時に電子－正孔対（励起子）を生成し、生成した電子を電子受容体に移動させることができる光活性化合物であってもよい。
[0093]「π架橋部分」又は「ｐｉ架橋部分」は、π電子又は任意にｐ電子の拡張共役、及び二価構造による化合物の異なる部分間の連結を提供する化合物の部分又はサブグループを指す。拡張共役は、化学化合物中の結合が単結合と多重結合（例えば、二重結合又は三重結合）との交互構成にある場合に起こり得る。場合によっては、拡張共役は、芳香族系への追加の電子に寄与し得る。
[0094]本明細書で使用される場合、可視透明性、可視的に透明な等の用語は、０％～７０％の可視帯域、例えば、約７０％若しくはそれ未満、約６５％若しくはそれ未満、約６０％若しくはそれ未満、約５５％若しくはそれ未満、約５０％若しくはそれ未満、約４５％若しくはそれ未満、約４０％若しくはそれ未満、約３５％若しくはそれ未満、約３０％若しくはそれ未満、約２５％若しくはそれ未満、約２０％若しくはそれ未満等の可視帯域の全吸収、平均吸収、又は最大吸収を示す材料の光学特性を指す。別の言い方をすれば、可視的に透明な材料は、入射可視光３０％～１００％、例えば、入射可視光の約８０％若しくはそれ以上、入射可視光の約７５％若しくはそれ以上、入射可視光の約７０％若しくはそれ以上、入射可視光の約６５％若しくはそれ以上、入射可視光の約６０％若しくはそれ以上、入射可視光の約５５％若しくはそれ以上、入射可視光の約５０％若しくはそれ以上、入射可視光の約４５％若しくはそれ以上、入射可視光の約４０％若しくはそれ以上、入射可視光の約３５％若しくはそれ以上、又は入射可視光の約３０％若しくはそれ以上を透過し得る。可視的に透明な材料は、一般に、人間が見ると少なくとも部分的にシースルー（すなわち、完全に不透明ではない）であると考えられる。任意に、可視的に透明な材料は、人間が見ると無色（すなわち、特定の色の外観を提供する強力な可視吸収特徴を示さない）であってもよい。
[0095]本明細書で使用される場合、「可視」という用語は、人間の眼が感受性である電磁放射線のバンドを指す。例えば、可視光は、約４５０ｎｍ～約６５０ｎｍの間の波長を有する光を指し得る。
[0096]「近赤外」又は「ＮＩＲ」という用語は、人間の眼が敏感である波長よりも長い波長を有する電磁放射線の帯域を指す。例えば、近赤外光は、約６５０ｎｍ～約１４００ｎｍの間又は約６５０ｎｍ～２０００ｎｍの間等、６５０ｎｍを超える波長を有する光を指し得る。
[0097]「紫外線」又は「ＵＶ」という用語は、人間の眼が感受性である波長よりも短い波長を有する電磁放射線の帯域を指す。例えば、紫外光は、約２００ｎｍ～約４５０ｎｍの間又は約２８０ｎｍ～４５０ｎｍの間等の４５０ｎｍ未満の波長を有する光を指し得る。
[0098]開示された化合物は、任意の用途に使用することができるが、本明細書に記載の特定の用途は、電子受容体化合物又は電子供与体化合物等の有機光起電装置における光活性化合物として使用するためのものである。いくつかの例では、開示される化合物は、電磁放射線（例えば、紫外光、可視光、及び／又は近赤外光）を有用な電気エネルギー（例えば、電圧／電流）に変換するための電子－正孔対を生成及び分離する際に使用するために、以下に更に記載されるように、電子供与体化合物及び対応する電子受容体材料を含むか、又は電子受容体化合物及び対応する電子供与体材料を含むヘテロ接合構造を形成するために、対応する光活性材料（例えば、電子供与体材料又は電子受容体材料）と対になる。特定の例では、開示された光活性化合物の１個以上を組み込んだ光起電装置は、可視的に透明な光起電装置である。他の例では、１つ以上の開示される光活性化合物を組み込んだ光起電装置は、部分的に透明な光起電装置、着色された部分的に透明な光起電装置、又は不透明な光起電装置である。
[0099]図３Ａは、いくつかの例による光起電装置を示す簡略化した概略図である。図３Ａに示すように、光起電装置３００は、以下でより完全に説明するいくつかの層及び要素を含む。図４に関連して説明したように、光起電装置３００は、可視的に透明であってもよく、これは、光起電装置が、例えば、４５０ｎｍ～６５０ｎｍの可視波長帯域外の波長で光エネルギーを吸収し、可視波長帯域内の可視光を実質的に透過することを示す。図３Ａに示されるように、ＵＶ光及び／又はＮＩＲ光は、光起電装置の層及び要素において吸収され、一方、可視光は、装置を透過するが、場合によっては、例えば部分的に透明な光起電装置又は不透明な光起電装置において、可視光は、光活性層等によって吸収され得る。
[0100]図示の他の層及び構造に十分な機械的支持を提供するガラス又は他の可視的に透明な材料であり得る基板３０５は、光学層３１０及び３１２を支持する。これらの光学層は、反射防止（ＡＲ）特性、波長選択反射特性又は分布ブラッグ反射特性、屈折率整合特性、カプセル化等を含む様々な光学特性を提供することができる。光学層は、有利には、視可視的に透明であり得る。追加の光学層３１４は、例えば、ＡＲコーティング、後の屈折率整合、受動的な赤外線又は紫外線吸収層等として利用することができる。任意に、光学層は、紫外線及び／又は近赤外光に対して透明であってもよく、又は紫外線及び／又は近赤外帯域の波長の少なくともサブセットに対して透明であってもよい。構成に応じて、追加の光学層３１４は、例えば、受動的可視吸収層又はニュートラルフィルタであってもよい。基板材料の例には、様々なガラス及び剛性又は可撓性ポリマーが含まれる。多層基板も利用され得る。基板は、例えば、１ｍｍ～２０ｍｍの厚さ等、他の層及び構造に必要な機械的支持を提供するための任意の好適な厚さを有し得る。場合によっては、基板は、窓ガラス、表示装置等の別の構造への光起電装置３００の適用を可能にするための接着膜であってもよく、又は接着膜を含んでもよい。
[0101]本明細書に記載の装置のいくつかは可視透明性を示すが、本明細書に記載の光活性化合物のいくつかは可視吸収を示し得るため、完全に可視的に透明ではない光起電装置も本明細書に開示されることが理解されよう。全体として可視透明性を示す可視的に透明な光起電装置の場合、例えば、３０％超、４０％超、５０％超、６０％超、７０％超、又は最大若しくは１００％に近い４５０～６５０ｎｍの範囲の透明性の場合、個々に採取された特定の材料は、可視スペクトルの一部に吸収を示し得る。任意に、可視的に透明な光起電装置内の個々の材料又は層はそれぞれ、可視範囲内、例えば３０％（すなわち、３０％～１００％の間）を超える高い透明性を有する。透過率又は吸収率は、パーセンテージとして表され得て、材料の吸光度特性、吸収材料を通る厚さ又は経路長、及び吸収材料の濃度に依存してもよく、その結果、吸収材料を通る経路長が短い及び／又は吸収材料が低濃度で存在する場合、可視スペクトル領域に吸光度を有する材料は、依然として低吸収又は高透過率を示し得ることが理解されよう。
[0102]本明細書及び以下に記載されるように、様々な光活性層内の様々な光活性材料は、可視領域で最小の吸収（例えば、２０％未満、３０％未満、４０％未満、５０％未満、６０％未満、又は７０％未満）を示すことができ、代わりに近赤外及び／又は紫外領域で高い吸収（例えば、５０％超、６０％超、７０％超又は８０％超の吸収ピーク）を示すことができるという利点がある。いくつかの用途では、可視領域での吸収は７０％もの大きさであり得る。基板、光学層、及び緩衝層等の他の材料の様々な構成は、材料がある程度の可視吸収を示し得るとしても、これらの材料が全体的な可視透明性を提供することを可能にするのに有用であり得る。例えば、Ａｇ又はＣｕのような可視吸収を示す金属等の金属の薄膜が透明電極に含まれてもよいが、薄膜構成で提供される場合、膜の全体的な透明性は高くてもよい。同様に、光学層又は緩衝層に含まれる材料は、可視範囲で吸収を示し得るが、可視光吸収の全体量が低く、可視透明性を提供する濃度又は厚さで提供され得る。
[0103]光起電装置３００はまた、電極３２０と３２２との間に配置された光活性層３４０を有する一組の透明電極３２０及び３２２を含む。ＩＴＯ、薄い金属膜、又は他の好適な可視的に透明な材料を使用して製造することができるこれらの電極は、図示の様々な層のうちの１つ以上への電気接続を提供する。例えば、銅、銀、又は他の金属の薄膜は、これらの金属が可視帯域の光を吸収し得る場合であっても、可視的に透明な電極としての使用に適し得る。しかしながら、１ｎｍ～２００ｎｍ（例えば、約５ｎｍ、約１０ｎｍ、約１５ｎｍ、約２０ｎｍ、約２５ｎｍ、約３０ｎｍ、約３５ｎｍ、約４０ｎｍ、約４５ｎｍ、約５０ｎｍ、約５５ｎｍ、約６０ｎｍ、約６５ｎｍ、約７０ｎｍ、約７５ｎｍ、約８０ｎｍ、約８５ｎｍ、約９０ｎｍ、約９５ｎｍ、約１００ｎｍ、約１０５ｎｍ、約１１０ｎｍ、約１１５ｎｍ、約１２０ｎｍ、約１２５ｎｍ、約１３０ｎｍ、約１３５ｎｍ、約１４０ｎｍ、約１４５ｎｍ、約１５０ｎｍ、約１５５ｎｍ、約１６０ｎｍ、約１６５ｎｍ、約１７０ｎｍ、約１７５ｎｍ、約１８０ｎｍ、約１８５ｎｍ、約１９０ｎｍ、ｏｒ約１９５ｎｍ）の厚さを有する膜等の薄膜として提供される場合、可視帯域における薄膜の全透過率は、３０％超、４０％超、５０％超、６０％超、７０％超、８０％超、又は９０％超等、高いままであり得る。有利には、金属薄膜は、透明電極として使用される場合、いくつかの半導体透明導電性酸化物が紫外帯域で生じるバンドギャップを示し、したがって紫外光を高度に吸収するか又は不透明であるため、ＩＴＯ等の透明電極として有用であり得る他の半導体材料よりも紫外帯域で低い吸収を示し得る。しかしながら、場合によっては、紫外線が特定の材料を劣化させる可能性があるため、例えば紫外線吸収透明電極を使用して、紫外線の少なくとも一部を下にある構成要素から遮蔽し得る。
[0104]原子層堆積、化学蒸着、物理蒸着、熱蒸着、スパッタ堆積、エピタキシ等の真空蒸着技術を含む様々な堆積技術を使用して透明電極を生成し得る。場合によっては、スピンコーティング等の溶液ベースの堆積技術も使用され得る。更に、透明電極等の様々な構成要素は、リソグラフィ、リフトオフ、エッチング等を含む微細加工の技術分野で知られている技術を使用してパターニングされ得る。
[0105]緩衝層３３０及び３３２並びに光活性層３４０は、光起電装置の電気的及び光学的特性を実現するために利用される。これらの層は、単一の材料の層であってもよく、又は特定の用途に適切な複数の副層を含んでもよい。したがって、「層」という用語は、単一の材料の単一の層を示すことを意図するものではなく、同じ又は異なる材料の複数の副層を含むことができる。場合によっては、層は部分的又は完全に重なってもよい。いくつかの例では、緩衝層３３０、光活性層（複数可）３４０、及び緩衝層３３２は、スタック構成で繰り返され、複数のヘテロ接合を含むようなタンデムデバイス構成を提供する。いくつかの例では、光活性層（複数可）は、供与体及び受容体とも呼ばれる電子供与体材料及び電子受容体材料を含む。これらの供与体及び受容体は、場合によっては、可視的に透明であり得るが、可視波長帯域外を吸収して装置の光活性特性を提供することができる。部分的に透明で不透明な光起電装置の場合、供与体及び／又は受容体は可視領域で吸収することができる。
[0106]有用な緩衝層には、電子輸送層、電子阻止層、正孔輸送層、正孔阻止層、励起子阻止層、光学スペーサー、物理緩衝層、電荷再結合層、又は電荷発生層として機能するものが含まれる。緩衝層は、所望の緩衝効果を提供するために任意の好適な厚さを示してもよく、任意に、存在しても存在しなくてもよい。有用な緩衝層は、存在する場合、１ｎｍ～１μｍの厚さを有し得る。フラーレン材料、カーボンナノチューブ材料、グラフェン材料、酸化モリブデン、金属酸化物（酸化チタン、酸化亜鉛等）、ポリマー（ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）、ポリスチレンスルホン酸、ポリアニリン等）、コポリマー、ポリマー混合物、及び小分子（バソクプロイン等）を含む様々な材料を緩衝層として使用してもよい。緩衝層は、堆積プロセス（例えば、熱蒸着）又は溶液処理方法（例えば、スピンコーティング）を使用して適用され得る。
[0107]図３Ｂは、光活性層３４０の様々な例示的な単一接合構成の概要を示す。光活性層３４０は、任意に、混合供与体／受容体（バルクヘテロ接合）構成、平面供与体／受容体構成、平面及び混合供与体／受容体配置、又は勾配供与体／受容体配置に対応し得る。光活性層３４０として、紫外帯域又は近赤外帯域を吸収するが、可視帯域を吸収したとしても最小限の吸収である可視的に透明な材料等の様々な材料が使用され得る。このようにして、光活性材料を使用して、紫外及び／又は近赤外吸収によって外部回路に電力を供給するための電子－正孔対を生成し得て、可視光を比較的乱さずに残して可視透明性を提供し得る。しかしながら、他の場合には、光活性層３４０は、可視領域で吸収する材料を含み得る。図示のように、光活性層３４０は、別個の供与体層及び受容体層を含む平面ヘテロ接合を含んでもよい。あるいは、光活性層３４０は、別個の受容体層及び供与体層並びに混合供与体－受容体層を含む平面混合ヘテロ接合構造を含んでもよい。あるいは、光活性層３４０は、完全に混合された受容体－供与体層を含む混合ヘテロ接合構造、又は様々な相対濃度勾配を有する混合供与体－受容体層を含む混合ヘテロ接合構造を含んでもよい。
[0108]光活性層３４０は、所望のレベルの透明性及び紫外／近赤外吸収特性を提供するために、任意の好適な厚さを有し得て、任意の好適な濃度又は組成の光活性材料を有し得る。光活性層の厚さの例は、約１ｎｍ～約１μｍ、約１ｎｍ～約３００ｎｍ、又は約１ｎｍ～約１００ｎｍの範囲であってもよい。場合によっては、光活性層３４０は、図３Ｂに示すように、好適な太陽光発電特性を提供するために、個々の副層又は層の混合物で構成されてもよい。図３Ｂに示す様々な構成が使用されてもよく、有利な太陽光発電を提供するために使用される特定の供与体材料及び受容体材料に依存してもよい。例えば、いくつかの供与体と受容体の組み合わせは特定の構成から利益を得ることができるが、他の供与体と受容体の組み合わせは他の特定の構成から利益を得ることができる。供与体材料及び受容体材料は、好適な太陽光発電特性を提供するために、任意の比又は濃度で提供されてもよい。混合層の場合、供与体と受容体との相対濃度は、任意に、約２０対１～約１対２０の間であってもよい。任意に、供与体と受容体との相対濃度は、場合により約５対１～約１対５の間である。任意に、供与体及び受容体は１対１の比で存在する。
[0109]様々な例では、光起電装置３００は、透明電極３２０、光活性層（複数可）３４０、及び透明電極３２２を含み、基板３０５、光学層３１０、３１２、及び３１４、並びに／又は緩衝層３３０及び３３２のいずれか１つ以上は、任意に含まれてもよく、又は除外されてもよいことが理解されよう。
[0110]本明細書でより十分に説明されるように、開示される例は、緩衝層、光学層、及び／又は光活性層の１つ以上に光活性化合物を使用することができる。これらの化合物は、コア構造の電気的及び／又は光学的特性を改変するための適切に官能化されたバージョンを含むことができる。一例として、開示される化合物は、４５０ｎｍ～６５０ｎｍの間の可視波長帯域で吸収特性を低下させ、６５０ｎｍを超える波長でＮＩＲ帯域で吸収特性を増加させる官能基を含むことができる。
[0111]一例として、開示された光活性化合物は、電子受容体材料又は電子供与体材料として有用であり、光起電装置に有用なヘテロ接合ベースの光活性層を提供するために、対応する電子供与体材料又は対応する電子受容体材料等の反対の特徴の好適な対応する材料と対合され得る。例示的な電子供与体光活性材料又は電子受容体光活性材料は、可視的に透明であってもよい。部分的に透明又は不透明な光起電装置の場合、光活性材料は可視領域の光を吸収することができる。
[0112]例では、光活性化合物の化学構造は、材料に望ましい電気的特性を提供するために、電子供与基、電子吸引基、又はコア金属原子若しくは基の周り若しくはコア金属原子若しくは基への置換等の１つ以上の配向基で官能化することができる。いくつかの例では、光活性化合物は、光起電装置において電子供与体として機能する材料の能力を改善するために、アミン基、フェノール基、アルキル基、フェニル基、又は他の電子供与基で官能化される。別の例として、光活性化合物は、任意に、材料が光起電装置内の電子受容体として機能する能力を改善するために、ニトリル基、ハロゲン、スルホニル基、又は他の電子吸引基で官能化され得る。
[0113]例では、光活性化合物は、望ましい光学特性を提供するために官能化される。例えば、光活性化合物は、任意に、材料の吸収プロファイルをレッドシフトさせるために拡張共役で官能化されてもよい。共役は、分子中のｐｉ電子の非局在化を指し得、分子化学構造中の単結合と多重結合の交互、及び／又は芳香族構造の存在を特徴とし得ることが理解されよう。例えば、電子共役を拡張する官能化は、１個以上の芳香族基を材料の分子構造に融合することを含み得る。拡張共役を提供し得る他の官能化としては、例えばビニル基によるアルケン官能化、芳香族又はヘテロ芳香族官能化、例えばアシル基によるカルボニル官能化、スルホニル官能化、ニトロ官能化、シアノ官能化等が挙げられる。様々な分子官能化は、光活性化合物の光学特性及び電気特性の両方に影響を及ぼし得ることが理解されよう。
[0114]装置機能は、固体状態の活性層の形態によって影響を受け得ることが理解されよう。励起子拡散長及び大きな界面面積の規模での寸法を有する離散領域への電子供与体及び受容体の分離は、高い装置効率を達成するために有利であり得る。有利には、光活性材料の分子フレームワークは、材料の形態を制御するように調整することができる。例えば、本明細書に記載の官能基の導入は、そのような修飾が材料のエネルギー特性又は電子特性に影響を及ぼすかどうかにかかわらず、固体状態の材料の形態に大きな影響を及ぼす可能性がある。そのような形態学的変動は、純粋な材料において、また、特定の材料が対応する供与体又は受容体とブレンドされるときに観察され得る。形態を制御するための有用な機能性には、アルキル鎖、共役リンカー、フッ素化アルカン、嵩高い基（例えば、ｔｅｒｔ－ブチル、フェニル、ナフチル又はシクロヘキシル）の付加、並びに過剰な結晶化を抑制するために構造の一部を分子の平面から押し出すように設計されたより複雑なカップリング手順が含まれるが、これらに限定されない。
[0115]例では、他の分子構造特性は、光活性化合物において望ましい電気的及び光学的特性を提供し得る。例えば、光活性化合物は、任意に、電子供与性として特徴付けられ得る分子の部分を示してもよく、分子の他の部分は電子受容性として特徴付けられてもよい。いかなる理論にも束縛されることを望むものではないが、交互の電子供与部分及び電子受容部分を含む分子は、交互の電子供与部分及び電子受容部分を欠く類似の分子と比較して、分子の吸収特性をレッドシフトさせ得る。例えば、交互の電子供与部分及び電子受容部分は、最高被占分子軌道と最低空分子軌道との間のより低いエネルギーギャップを減少させるか、そうでなければそれらを結果としてもたらす場合がある。有機供与体基及び／又は受容体基は、本明細書に記載の可視的に透明な光活性化合物中の任意のアリール、芳香族、ヘテロアリール、ヘテロ芳香族、アルキル基又はアルケニル基等のＲ基置換基として有用であり得る。受容体基及び供与体基の例を以下により詳細に記載する。
[0116]例では、光活性化合物は、２つ以上の対称点を有する構造等の対称構造を示し得る。対称構造には、コア基が同じ基によって反対側で官能化されているもの、又は同じコア基のうちの２つが互いに融合又は結合されているものが含まれ得る。他の例では、光活性化合物は、２つ未満の対称点を有する構造等の非対称構造を示し得る。非対称構造には、コア基が異なる基によって反対側で官能化されているもの、又は２つの異なるコア基が互いに融合又は結合されているものが含まれ得る。
[0117]本明細書に記載の材料が光起電装置内の光活性層として、例えば電子受容体又は電子供与体として組み込まれる場合、層の厚さは、装置出力、吸光度、又は透過率を変化させるように制御することができる。例えば、供与体層又は受容体層の厚さを増加させると、その層の光吸収を増加させることができる。場合によっては、供与体層又は受容体層中の供与体／受容体材料の濃度を増加させると、その層の光吸収が同様に増加し得る。しかしながら、いくつかの例では、活性材料層が供与体／受容体材料の純粋若しくは実質的に純粋な層又は供与体／受容体材料の純粋若しくは実質的に純粋な混合物を含む場合等、供与体／受容体材料の濃度は調整可能ではない場合がある。任意に、供与体／受容体材料は、溶媒中に提供されてもよく、又は緩衝層材料等の担体中に懸濁されてもよく、その場合、供与体／受容体材料の濃度が調整されてもよい。いくつかの例では、生成される電流が最大になる供与体層濃度が選択される。いくつかの例では、生成される電流が最大になる受容体層濃度が選択される。
[0118]しかしながら、電荷収集効率は、電荷キャリアの「移動距離」が増加するため、供与体又は受容体の厚さが増加するにつれて減少する可能性がある。したがって、層の厚さが増加するにつれて吸収が増加することと電荷収集効率が低下することとの間にはトレードオフがあり得る。したがって、厚さ当たりの光吸収の増加を可能にするために、高い吸収係数及び／又は濃度を有する本明細書に記載の材料を選択することが有利であり得る。いくつかの例では、供与体層の厚さは、生成される電流が最大になる場所に選択される。いくつかの例では、受容体層の厚さは、生成される電流が最大になる場所に選択される。
[0119]本明細書に記載の材料から形成された個々の光活性層の厚さに加えて、透明光起電装置の他の層の厚さ及び組成は、光活性層内の吸収を増強するように選択することもできる。他の層（緩衝層、電極等）は、典型的には、薄膜装置スタック及び結果として生じる光学キャビティの状況におけるそれらの光学特性（屈折率及び吸光係数）に基づいて選択される。例えば、近赤外吸収光活性層は、装置によって生成される吸収及び結果として生じる電流を最大にするために吸収する近赤外波長の光場のピークに配置することができる。これは、第２の光活性層及び／又は光学層をスペーサーとして使用して、光活性層を電極から適切な距離に離間させることによって達成することができる。同様のスキームは、紫外線又は可視吸収光活性層に使用することができる。多くの場合、より長い波長の光照射野のピークは、より短い波長の光照射野のピークと比較して、２つの透明電極のより高い反射率からより遠くに配置される。したがって、別個の供与体及び受容体光活性層を使用する場合、供与体及び受容体は、より反射性の電極からより赤色の吸収（より長い波長）材料をより遠くに配置し、より青色の吸収（より短い波長）をより反射性の電極の近くに配置するように選択することができる。
[0120]いくつかの例では、供与体が供与体層で吸収して光吸収を増加させ、したがって供与体層によって生成される電流を増加させる波長で光場の強度を増加させるために、光学層を含めてもよい。いくつかの例では、受容体が受容体層で吸収して光吸収を増加させ、したがって受容体層によって生成される電流を増加させる波長での光場の強度を増加させるために、光学層を含めてもよい。いくつかの例では、光学層を使用して、可視吸収又は可視反射のいずれかを減少させることによってスタックの透明性を改善し得る。更に、電極材料及び厚さは、可視範囲内の光を優先的に透過させながら、光活性層内の可視範囲外の吸収を増強するように選択されてもよい。
[0121]任意に、光起電装置のスペクトル被覆率を高めることは、図３Ａを参照して説明されるように、緩衝層３３０、光活性層３４０、及び緩衝層３３２の複数の積層インスタンスとして含まれ得る、タンデム電池と呼ばれる光起電力装置のマルチセル直列スタックを使用することによって達成される。この構造は、２つ以上の光活性層を含み、これらは、典型的には、例えば、緩衝層（複数可）及び／又は薄い金属層の組み合わせによって分離される。このアーキテクチャでは、各サブセルで生成された電流は、対向する電極に直列に流れ、したがって、セル内の正味電流は、例えば、特定のサブセルによって生成された最小電流によって制限される。開回路電圧（ＶＯＣ）は、サブセルのＶＯＣの合計に等しい。太陽スペクトルの異なる領域で吸収する異なる供与体－受容体対で製造されたサブセルを組み合わせることにより、単一接合セルと比較して効率の大幅な改善を達成することができる。
[0122]供与体層及び／又は受容体層を含む、緩衝層及び光活性層の１つ以上に利用される材料に関する追加の説明を以下に提供する。
[0123]図４は、太陽スペクトル、ヒトの眼の感度、及び波長の関数としての例示的な可視的に透明な光起電装置の吸収を示す簡略プロットである。図４に示されるように、可視的に透明な光起電装置の例は、約４５０ｎｍ～約６５０ｎｍの間の可視波長帯域において低い吸収を有するが、ＵＶ及びＮＩＲ帯域において、すなわち可視波長帯域外において吸収し、可視的に透明な光起電力動作を可能にする光起電構造を利用する。紫外線帯域又は紫外線領域は、例では、約２００ｎｍ～４５０ｎｍの間の光の波長として説明され得る。地上レベルでの有用な日射は、約２８０ｎｍ未満の限られた量の紫外線を有し得て、したがって、紫外線帯域又は紫外線領域は、いくつかの例では、約２８０ｎｍ～４５０ｎｍの間の光の波長として説明され得ることが理解されよう。近赤外帯域又は近赤外領域は、例では、約６５０ｎｍ～１４００ｎｍの間の光の波長として説明され得る。本明細書中に記載される様々な組成物は、可視領域における最大吸収強度がＮＩＲ領域における最大吸収強度よりも小さいＮＩＲピークを含む吸収を示し得る。
[0124]図５は、可視的に透明な光起電装置３００等の例示的な有機光起電装置の動作のための概略エネルギー準位図の概要を提供する。例えば、そのような光起電装置では、様々な光活性材料は、それらの特性及び緩衝層、対応する材料、電極等に使用される材料の種類に応じて、電子供与体又は電子受容体特性を示し得る。図５に示されるように、供与体材料及び受容体材料の各々は、最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）及び最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）を有する。ＨＯＭＯからＬＵＭＯへの電子の遷移は、光子の吸収によって付与され得る。材料のＨＯＭＯとＬＵＭＯとの間のエネルギー（ＨＯＭＯ－ＬＵＭＯギャップ）は、ほぼ材料の光学バンドギャップのエネルギーを表す。本明細書で提供される透明光起電装置で有用な電子供与体及び電子受容体材料の場合、電子供与体及び電子受容体材料のＨＯＭＯ－ＬＵＭＯギャップは、好ましくは可視範囲の光子のエネルギー外にある。例えば、光活性材料によっては、ＨＯＭＯ－ＬＵＭＯギャップは、紫外領域又は近赤外領域にあってもよい。場合によっては、ＨＯＭＯ－ＬＵＭＯギャップは、部分的に透明又は不透明な光起電装置等の場合、可視領域内にあってもよく、又は可視領域及び紫外線領域と重なってもよく、又は可視領域及び近赤外領域と重なってもよい。ＨＯＭＯは従来の導体又は半導体の価電子帯に匹敵し、ＬＵＭＯは従来の導体又は半導体の伝導帯に匹敵することが理解されよう。
[0125]有機半導体等の多くの有機分子の狭い吸収スペクトルは、単一分子種を使用して吸収スペクトル全体を吸収することを困難にする可能性がある。したがって、電子供与体及び受容体分子は一般に対になって相補的な吸収スペクトルを与え、光吸収のスペクトル被覆率を増加させる。更に、供与体分子及び受容体分子は、それらのエネルギー準位（ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯ）が互いに好都合に存在するように選択される。供与体と受容体のＬＵＭＯ準位の差は、供与体上に生成された電子－正孔対（励起子）の解離のための駆動力を提供し、一方、供与体と受容体のＨＯＭＯ準位の差は、受容体上に生成された電子－正孔対（励起子）の解離のための駆動力を提供する。いくつかの例では、受容体が高い電子移動度を有して、電子を隣接する緩衝層に効率的に輸送することが有用であり得る。いくつかの例では、正孔を緩衝層に効率的に輸送するために、供与体が高い正孔移動度を有することが有用であり得る。更に、いくつかの例では、ＶＯＣは受容体のＬＵＭＯと供与体のＨＯＭＯとの間の差に正比例することが示されているため、開回路電圧（ＶＯＣ）を増加させるために受容体のＬＵＭＯレベルと供与体のＨＯＭＯレベルとの差を増加させることが有用であり得る。光活性層内のそのような供与体－受容体対合は、本明細書に記載の材料の１つと、本明細書に記載の異なる光活性化合物又は完全に別個の材料系であり得る相補的材料とを適切に対合させることによって達成され得る。
[0126]供与体に隣接する緩衝層は、一般にアノード緩衝層又は正孔輸送層と呼ばれ、緩衝のＨＯＭＯレベル又は価電子帯（無機材料の場合）が、供与体からアノード（透明電極）に正孔を輸送するために供与体のＨＯＭＯレベルとエネルギーランドスケープにおいて整列するように選択される。いくつかの例では、緩衝層が高い正孔移動度を有することが有用であり得る。受容体に隣接する緩衝層は、一般にカソード緩衝層又は電子輸送層と呼ばれ、緩衝層のＬＵＭＯレベル又は伝導帯（無機材料の場合）が、受容体からカソード（透明電極）に電子を輸送するために受容体のＬＵＭＯレベルとエネルギーランドスケープにおいて整列するように選択される。いくつかの例では、緩衝層が高い電子移動度を有することが有用であり得る。
[0127]図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、及び図６Ｄは、可視的に透明な光起電装置で有用な異なる電子供与体及び電子受容体構成の例示的な吸収帯を示すプロットを提供する。図６Ａでは、供与体材料はＮＩＲで吸収を示し、受容体材料はＵＶで吸収を示す。図６Ｂは、供与体材料がＵＶで吸収を示し、受容体材料がＮＩＲで吸収を示す反対の構成を示す。
[0128]図６Ｃは、供与体材料及び受容体材料の両方がＮＩＲで吸収を示す追加の構成を示す。図に示されているように、太陽スペクトルは、ＮＩＲにおいて有意な量の有用な放射を示し、比較的少量の紫外線しか示さず、図６Ｃに示されている構成は、太陽スペクトルから大量のエネルギーを捕捉するのに有用である。例えば、図６Ｄに示されるように、受容体が供与体に対して青色にシフトしており、図６Ｃに示される構成とは反対であり、供与体が受容体に対して青色にシフトしている、供与体材料及び受容体材料の両方がＮＩＲにおいて吸収を示す他の例を含むことが理解されよう。
[0129]本開示はまた、光起電装置３００等の光起電装置を作製するための方法を提供する。例えば、図７は、光起電装置を製造するための例示的な方法７００の概要を提供する。方法７００は、透明基板が提供されるブロック７０５で開始する。有用な透明基板は、ガラス、プラスチック、石英等の可視的に透明な基板を含むことが理解されよう。可撓性及び剛性の基板は、様々な例で有用である。任意に、透明基板は、上面及び／又は底面に予め形成された１つ以上の光学層を備える。
[0130]ブロック７１０において、任意に、透明基板の上面及び／又は底面等、透明基板の上又は上に１つ以上の光学層が形成される。任意に、１つ以上の光学層は、介在層又は透明導体等の材料等の他の材料上に形成される。任意に、１つ以上の光学層は、可視的に透明な基板に隣接して及び／又は接触して配置される。光学層の形成は任意であり、いくつかの例は、透明基板に隣接する及び／又は透明基板と接触する光学層を含まなくてもよいことが理解されよう。光学層は、これらに限定されないが、プレーティング、化学溶液堆積、スピンコーティング、浸漬コーティング、化学蒸着、プラズマ加速化学蒸着、及び原子層堆積等の１つ以上の化学堆積法、又は熱蒸着、電子ビーム蒸着、分子ビームエピタキシ、スパッタリング、パルスレーザ堆積、イオンビーム堆積、及びエレクトロスプレー堆積等の１つ以上の物理堆積法を含む様々な方法を使用して形成され得る。有用な光学層は、可視的に透明な光学層を含むことが理解されよう。有用な光学層には、例えば、反射防止特性、波長選択反射又は分布ブラッグ反射特性、屈折率整合特性、カプセル化等を含む１つ以上の光学特性を提供するものが含まれる。有用な光学層は、任意に、紫外光及び／又は近赤外光に対して透明な光学層を含んでもよい。しかしながら、構成に応じて、いくつかの光学層は、任意に、受動的な赤外線及び／又は紫外線吸収を提供し得る。任意に、光学層は、本明細書に記載の可視的に透明な光活性化合物を含んでもよい。
[0131]ブロック７１５において、透明電極が形成される。上述のように、透明電極は、インジウムスズ酸化物薄膜又は他の透明導電膜、例えば金属薄膜（例えば、Ａｇ、Ｃｕ等）、金属薄膜（例えば、Ａｇ、Ｃｕ等）及び誘電体材料を含む多層スタック、又は導電性有機材料（例えば、導電性ポリマー等）に対応し得る。透明電極は、可視的に透明な電極を含むことが理解されよう。透明電極は、原子層堆積、化学蒸着、物理蒸着、熱蒸着、スパッタ堆積、エピタキシ等の真空蒸着技術１つ以上の堆積プロセスを使用して形成され得る。場合によっては、スピンコーティング等の溶液ベースの堆積技術も使用され得る。更に、透明電極は、リソグラフィ、リフトオフ、エッチング等の微細加工技術によってパターニングされてもよい。
[0132]ブロック７２０において、透明電極上等に、１つ以上の緩衝層が任意に形成される。緩衝層は、これらに限定されないが、プレーティング、化学溶液堆積、スピンコーティング、浸漬コーティング、化学蒸着、プラズマ加速化学蒸着、及び原子層堆積等の１つ以上の化学堆積法、又は熱蒸着、電子ビーム蒸着、分子ビームエピタキシ、スパッタリング、パルスレーザ堆積、イオンビーム堆積、及びエレクトロスプレー堆積等の１つ以上の物理堆積法を含む様々な方法を使用して形成され得る。有用な緩衝層は、可視的に透明な緩衝層を含むことが理解されよう。有用な緩衝層には、電子輸送層、電子阻止層、正孔輸送層、正孔阻止層、光学スペーサー、物理緩衝層、電荷再結合層、又は電荷発生層として機能するものが含まれる。場合によっては、開示された可視的に透明な光活性化合物は、緩衝層材料として有用であり得る。例えば、緩衝層は、任意に、本明細書に記載の可視的に透明な光活性化合物を含んでもよい。
[0133]ブロック７２５において、緩衝層上又は透明電極上等に、１つ以上の光活性層が形成される。上述のように、光活性層は、電子受容体層及び電子供与体層又は電子供与体及び受容体の共堆積層を含んでもよい。有用な光活性層には、本明細書に記載の光活性化合物を含むものが含まれる。光活性層は、これらに限定されないが、プレーティング、化学溶液堆積、スピンコーティング、浸漬コーティング、化学蒸着、プラズマ加速化学蒸着、及び原子層堆積等の１つ以上の化学堆積法、又は熱蒸着、電子ビーム蒸着、分子ビームエピタキシ、スパッタリング、パルスレーザ堆積、イオンビーム堆積、及びエレクトロスプレー堆積等の１つ以上の物理堆積法を含む様々な方法を使用して形成され得る。
[0134]いくつかの例では、光活性層に有用な光活性化合物は、熱蒸着等の真空蒸着技術を使用して堆積され得る。真空蒸着は、真空チャンバ内で、例えば約１０－５トール～約１０－８トールの間の圧力で行われてもよい。一例では、真空蒸着は、約１０－７トールの圧力で行われ得る。上述したように、様々な堆積技術を適用してもよい。いくつかの例では、熱蒸着が使用される。熱蒸着は、堆積される材料の供給源（すなわち、可視的に透明な光活性化合物）を１５０℃～５００℃の間の温度に加熱することを含み得る。材料源の温度は、約０．０１ｎｍ／ｓ～約１ｎｍ／ｓの間の薄膜成長速度を達成するように選択されてもよい。例えば、０．１ｎｍ／ｓの薄膜成長速度を用いてもよい。これらの成長速度は、数分から数時間にわたって約１ｎｍ～５００ｎｍの間の厚さを有する薄膜を生成するのに有用である。堆積される材料の様々な特性（例えば、分子量、揮発性、熱安定性）が、供給源温度又は最大有用供給源温度を決定するか又はそれに影響を及ぼし得ることが理解されよう。例えば、堆積される材料の熱分解温度は、供給源の最高温度を制限し得る。別の例として、揮発性の高い堆積される材料は、揮発性の低い材料と比較して、目標の堆積速度を達成するためにより低い供給源温度を必要とする場合があり、目標の堆積速度を達成するためにより高供給源温度が必要とされる場合がある。堆積される材料は、供給源から蒸発すると、より低い温度で表面（例えば、基板、光学層、透明電極、緩衝層等）上に堆積され得る。例えば、表面は、約１０℃～約１００℃の温度を有してもよい。場合によっては、表面の温度を能動的に制御してもよい。場合によっては、表面の温度を能動的に制御しなくてもよい。
[0135]ブロック７３０において、光活性層上等に、１つ以上の緩衝層が任意に形成される。ブロック７３０において形成される緩衝層は、ブロック７２０において形成される緩衝層と同様に形成されてもよい。ブロック７２０、７２５及び７３０は、例えば、光活性層及び任意に様々な緩衝層を含む材料の多層スタックを形成するために、１回以上繰り返されてもよいことが理解されよう。
[0136]ブロック７３５において、緩衝層上又は光活性層上等に第２の透明電極が形成される。第２の透明電極は、ブロック７１５における第１の透明電極の形成に適用可能な技術を用いて形成されてもよい。
[0137]ブロック７４０において、第２の透明電極上等に、１つ以上の追加の光学層が任意に形成される。
[0138]図７に示す特定の工程は、様々な例による光起電装置を製造する特定の方法を提供することを理解されたい。代替例に従って、他の一連の工程を実行してもよい。例えば、代替例は、上記で概説した工程を異なる順序で実行してもよい。更に、図７に示す個々の工程は、個々の工程に適切であるように様々な順序で実行され得る複数のサブステップを含み得る。更に、特定の用途に応じて、追加の工程を追加又は削除してもよい。多くの変形、修正、及び代替が使用され得ることが理解されよう。
[0139]方法７００は、任意に、電気エネルギーを生成する方法に対応するように拡張されてもよい。例えば、電気エネルギーを発生させるための方法は、方法７００に従って光起電装置を作製すること等によって光起電装置を提供することを含み得る。電気エネルギーを生成するための方法は、例えば、電気エネルギーを生成するために、図５を参照して上述したように、光起電装置を可視光、紫外光及び／又は近赤外光に曝露して電子－正孔対の形成及び分離を駆動することを更に含み得る。光起電装置は、光活性材料、緩衝材料、及び／又は光学層として本明細書に記載の光活性化合物を含み得る。
[0140]ここで光活性化合物の更なる詳細に目を向けると、いくつかの例では、本明細書に記載の光活性化合物は、構造Ａ－Ｄ－Ａ、Ａ－ｐｉ－Ｄ－Ａ、Ａ－ｐｉ－Ｄ－ｐｉ－Ａ、Ａ－Ｄ、又はＡ－ｐｉ－Ｄを有する分子組成物を含み、各「Ａ」部分は電子受容体部分であり、「Ｄ」部分は電子供与体部分であり、「ｐｉ」部分はπ架橋部分である。有利には、光活性化合物は、例えば２００ａｍｕ～９００ａｍｕの分子量等、気相堆積技術に適した分子量を有することができる。光活性化合物は、１５０℃～５００℃又は５００℃超の熱分解温度及び／又は０．２トール～１０－７トールの圧力で１５０℃～４５０℃の昇華温度を示すことができる。これらの特性は、光活性化合物を気相堆積プロセスでの使用に適したものにする安定性を補助又は付与することができる。
[0141]光活性化合物は、光活性化合物が紫外領域、可視領域、及び／又は赤外領域で吸収を示す場合等、上記のような光学特性を示すことができる。場合によっては、化合物は、０．５ｅＶ～４．０ｅＶのバンドギャップを示す。可視的に透明な光活性化合物の場合、バンドギャップは０．５ｅＶ～１．９ｅＶ又は２．７ｅＶ～４．０ｅＶであり得る。
[0142]光活性化合物中の異なるＡ部分、ｐｉ部分及びＤ部分のそれぞれは、吸収プロファイル及び蒸発特性に影響を及ぼし得る。限定されないが、光活性化合物中の各「Ａ」部分は、以下から独立して選択することができる：
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、又は
（式中、各Ｒは、独立して、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＨ３、ＣＦ３、又はＣＮであり、各Ｙ１は、独立して、Ｃ（ＣＮ）２、Ｏ、Ｓ、又はシアノイミン（Ｎ－ＣＮ）であり、各Ｙ２は、独立して、ＣＨ又はＮ又はＹ２は存在せず、Ａ部分は、二重結合によってＤ又はｐｉ部分に接続され、各Ｘ１は、独立して、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、又はＣ１～Ｃ８アルキル化Ｎ（例えば、ＮＲＮ又はＮＲＯ（例えば、ＲＮはＣ１～Ｃ８アルキル基である））であり、各Ｒ３は、ＣＮ又はＣ（ＣＮ）２であり、ＲＯは、１５ａｍｕ～１００ａｍｕの分子量を有するような分岐鎖又は直鎖Ｃ１～Ｃ８アルキル基である）。いくつかの例では、Ｙ２がＡ部分に存在しないということは、Ａ部分の
部分が
を含むことを示し、ここで、二重結合は、ｐｉが
又は
を含む場合等、ｐｉ部分に接続する。場合によっては、光活性化合物中の少なくとも１つのＹ１が、Ｃ（ＣＮ）２ではなくＯ又はＳであることが望ましい場合がある。Ａ部分のＹ１としてＣ（ＣＮ）２の代わりにＯを使用すると、分子量を約４８ａｍｕ減少させることができるが、得られた光活性化合物は、分子量のこの変化のみに対して予想されるよりも大きな蒸気圧及び揮発性の増加を示すことができる。同様に、Ａ部分のＹ１としてＣ（ＣＮ）２の代わりにＳを使用すると、分子量を約３２ａｍｕ減少させることができるが、得られた光活性化合物は、分子量のこの変化のみで予想されるよりも大きな蒸気圧及び揮発性の増加を示すことができる。
[0143]場合によっては、光活性化合物中の少なくとも１つのＹ２がＣＨ又は二重結合の連結ではなくＮであることが望ましい場合がある。そのようなＡ部分は、
の構造を有すると称され得、式中、Ａ’は、置換又は非置換であり得る複素環であり得るか又はそれを含み得るイミン連結電子受容体部分である。いくつかの例では、Ａは、イミン連結インダンジオン、イミン連結ジシアノメチレンインダノン、イミン連結ビス（ジシアノメチリデン）インダン、又はイミン連結ジシアノビニレンであり得る。ＣＨ又は二重結合の連結の代わりにＮをＹ２として使用すると、分子量が約１ａｍｕ増加し得るが、他の特性も変化し得る。例えば、ＣＨ又は二重結合の連結の代わりにＮをＹ２として使用すると、光活性化合物の光学特性が変化する可能性がある。一例として、Ａ部分とＤ部分又はｐｉ部分との間のイミン連結を使用することによって、例えば５０～１００ｎｍによる吸収極大のレッドシフトを達成することができる。別の例では、バンドギャップの減少は、Ａ部分とＤ部分又はｐｉ部分との間のイミン連結を使用することによって、例えば約０．２５ｅＶ～０．７５ｅＶだけ達成することができる。
[0144]限定されないが、光活性化合物中の各「ｐｉ」部分は、以下から独立して選択することができる：
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、又は
（式中、各Ｘ１は、独立して、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、ＮＨ、又はＣ１～Ｃ８アルキル化Ｎ（例えば、ＮＲＮ又はＮＲＯ（式中、ＲｏはＣ１～Ｃ８アルキル基である））であり、各Ｒは、独立して、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＨ３、ＣＦ３、又はＣＮであり、各Ｗは、独立して、Ｈ、又は分岐鎖若しくは直鎖Ｃ１～Ｃ８アルキル基、又は分岐鎖若しくは直鎖Ｃ１～Ｃ８アルコキシ基であり、各ＲＮは、独立して、１５ａｍｕ～１００ａｍｕの分子量を有する分岐鎖、環状、又は直鎖アルキル基又はエステル基である。他の例では、二重結合及び単結合を交互に含む１つ以上の炭素鎖が、示されている構造の波線の位置に含まれる場合等、より長い共役ｐｉ系を使用することができる。他の例では、より長い縮合環系を使用することができ、例えば、３、４又は５個の縮合５員環を含むもの、例えば、
、
、又は
（式中、各Ｘ２は、独立して、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、ＮＨ、ＮＲＮ、ＣＨ２又はＣ（ＲＮ）２であり、各Ｗは、独立して、Ｈ、Ｆ、又は分岐若しくは直鎖Ｃ１～Ｃ８アルキル基、又は分岐鎖若しくは直鎖Ｃ１～Ｃ８アルコキシ基である）を使用することができる。光活性化合物にｐｉ部分を含めると、例えば、光活性化合物の光学特性が変化する可能性がある。一例として、吸収極大のレッドシフトは、Ａ部分とＤ部分との間のより長い及びより長いｐｉ部分によって達成することができる。しかしながら、光活性化合物にｐｉ部分を含めると、同じＡ部分及びＤ部分を含むがｐｉ部分を含まない化合物と比較して、化合物の分子量が増加し得ることが理解されるであろう。一例として、Ｘ２がＮである単一の５員環を含むｐｉ部分は、分子量に約６４ａｍｕを加えることができる。Ｘ２がＮである各追加の縮合５員環では、約３８ａｍｕ以上が分子量に加えられる。例えば、Ｘ２がＮである２つの縮合５員環を含むｐｉ部分は、分子量に約１０２ａｍｕを加えることができる。場合によっては、分子量の増加並びに蒸気圧及び揮発性の関連する低下にもかかわらず、レッドシフト吸収極大が有益であり得る。他の場合では、レッドシフトした吸収極大は、分子量の増加並びに蒸気圧及び揮発性の関連する低下を相殺し得ない。
[0145]いくつかの例では、光活性化合物の各「Ｄ」部分は
（式中、ｎは、１～４であり、各ｍは、独立して０～４であり、各Ｘは、独立して、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、ＣＲ２、ＳｉＲ２、又はＮＲであり、各Ｙは、独立してＣ－Ｒ又はＮであり、各Ｒは、独立して、Ｈ、又はＨ、ハロゲン、ＣＮ若しくはＣＦ３で置換された直鎖、分岐鎖若しくは環状Ｃ１～Ｃ８アルキル基若しくはアルキレン基、又はＨ、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ３若しくはＣ１～Ｃ８アルキル基、アルキレン基若しくはアルコキシ基で置換された芳香族若しくは縮合芳香族環、又はＮ、Ｓ若しくはＯを含有し、Ｈ、ハロゲン、ＣＦ３、ＣＮ若しくはＣ１～Ｃ８アルキル基、アルキレン基若しくはアルコキシ基で置換された複素環、又はＣＡｒ２基であり、Ａｒは、独立して、Ｈ、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ３若しくはＣ１～Ｃ８アルキル基、アルキレン基若しくはアルコキシ基で置換された芳香族若しくは縮合芳香族環、又はＮ、Ｓ若しくはＯを含有し、Ｈ、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ３若しくはＣ１～Ｃ８アルキル基、アルキレン基若しくはアルコキシ基で置換された複素環である））であり得る。いくつかの例では、各「Ｄ」部分は
を含む。
[0146]限定されないが、光活性化合物中の各「Ｄ」部分は、独立して、以下から選択することができる：
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、
、又は
（式中、各Ｚは、独立して、Ｈ、ハロゲン、ＣＮ又はＣＦ３で置換された直鎖、分岐鎖又は環状Ｃ１～Ｃ８アルキル又はアルケニル基である）。任意に、各Ｙは、独立して、Ｎ又はＣ－Ｒであり、Ｒは、置換又は非置換の直鎖又は分岐鎖Ｃ１～Ｃ８アルキル又はアルコキシ基である。Ｚ及びＲの具体例としては、これらに限定されないが、
、
、
、
、
、
、
、及び
が挙げられる。いくつかの例では、Ｚ及びＲは交換可能である。
[0147]様々な異なる光活性化合物を上記の説明に従って製剤化し、使用することができる。いくつかの特定の例示的な光活性化合物としては、以下の式を有するものが挙げられる：
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又は
（式中、ＺはＣ１～Ｃ８アルキル鎖、例えば２－メチルブチルである）。開示されたＡ、Ｄ及びｐｉ部分の様々な組み合わせを含む様々な他の光活性化合物も本開示に含まれることが理解されよう。
又は
[0148]開示される光活性化合物は、光起電力ヘテロ接合を形成するために様々な他の化合物と対合することができる。例えば、光活性化合物が電子受容体化合物である場合、対応する電子供与体材料と対合することができる。別の例として、光活性化合物が電子供与体化合物である場合、対応する電子受容体材料と対合することができる。対応する電子供与体材料は、例えば、対応する電子供与体化合物であってもよく、場合によっては、本明細書に記載の光活性材料とは異なっていてもよい。対応する電子受容体材料は、例えば、対応する電子供与体化合物であってもよく、場合によっては、本明細書に記載の光活性材料とは異なっていてもよい。場合によっては、光活性層は、１つ以上の異なる電子供与体化合物（すなわち、異なる光活性化合物のブレンド）を含んでもよい。場合によっては、光活性層は、１つ以上の異なる電子受容体化合物（すなわち、異なる光活性化合物のブレンド）を含んでもよい。
[0149]本明細書に記載の光活性化合物は、様々な対応する光活性化合物のいずれかと対合させることができる。いくつかの例では、装置の光活性材料は、本明細書に記載の電子受容体化合物である光活性化合物を含んでもよく、電子供与体化合物は、ホウ素－ジピロメテン（ＢＯＤＩＰＹ）化合物、金属－ジピロメテン配位化合物、フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物、金属ジチオレート（ＭＤＴ）化合物、ジチオフェンスクアリン化合物、インダセノジチエノ［３，２－ｂ］チオフェン（ＩＴＩＣ）化合物、又はコア破壊されたインダセノジチエノ［３，２－ｂ］チオフェン（ＩＴＩＣ）化合物を含む。これらを組み合わせてもよい。有用なＢＯＤＩＰＹ化合物の例としては、参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年６月１５日に出願された米国特許出願第１６／０１０，３７１号に記載されているものが挙げられるが、これらに限定されない。有用な金属－ジピロメテン配位化合物の例としては、参照により本明細書に組み込まれる、２０２１年１月２２日に出願された米国仮特許出願第６３／１４０，７３３号に記載されているものが挙げられるが、これらに限定されない。追加の有用な金属－ジピロメテン配位化合物としては、本出願と同日に出願され、代理人整理番号１０１８４７－０００２４１０ＵＳ－１２９５０６３を有する、「ＭＥＴＡＬ ＣＯＯＲＤＩＮＡＴＥＤ ＰＨＯＴＯＡＣＴＩＶＥ ＣＯＭＰＯＵＮＤＳ ＦＯＲ ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ ＰＨＯＴＯＶＯＬＴＡＩＣ ＤＥＶＩＣＥＳ」と題する米国特許出願に記載されているものが挙げられるが、これらに限定されない。有用なフタロシアニン及びナフタロシアニン化合物の例としては、参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年６月１５日に出願された米国特許出願第１６／０１０，３６５号に記載されているものが挙げられるが、これらに限定されない。有用なＭＤＴ化合物の例としては、参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年６月１５日に出願された米国特許出願第１６／０１０，３６９号に記載されているものが挙げられるが、これらに限定されない。有用なジチオフェンスクアリン化合物の例としては、参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年６月１５日に出願された米国特許出願第１６／０１０，３７４号に記載されているものが挙げられるが、これらに限定されないが。インダンジオン基を含有する有用なコア破壊及び／又は平面ＩＴＩＣ化合物の例としては、参照により本明細書に組み込まれる、２０２１年１１月４日に出願されたＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０２１／０５８１２５に記載されているものが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの例では、光活性層は、ＢＯＤＩＰＹ化合物、フタロシアニン化合物、ナフタロシアニン化合物、ＭＤＴ化合物、ジチオフェンスクアリン化合物、ＩＴＩＣ化合物、コア破壊されたＩＴＩＣ化合物、又はそれらの組み合わせを含む。
[0150]本発明の態様は、以下の非限定的な例を参照することによって更に理解され得る。
[0151]実施例１－例示的光活性ヘテロペンタセン化合物の合成
図８～図１９は、様々な例示的合成スキームの概要を提供し、様々な光活性ヘテロペンタセン化合物の合成経路を提供する。
図８～図１９は、様々な例示的合成スキームの概要を提供し、様々な光活性ヘテロペンタセン化合物の合成経路を提供する。
[0152]図８は、例示的なヘテロペンタセン化合物の調製のための合成スキームを提供する：
。
[0153]化合物ＩＩ：窒素入口及び冷却器を備えたオーブン乾燥した２５０ｍＬの三つ口丸底フラスコ内で、１２０ｍＬの乾燥トルエン中の化合物Ｉ（４．２０ｇ、０．００７ｍｏｌ）、ナトリウムｔｅｒｔ－ブトキシド（７．１６ｇ、０．０２２ｍｏｌ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（０．４３ｇ、０．００１ｍｏｌ）及び１，１’－ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン（１．６５ｇ、０．００３ｍｏｌ）の混合物を、窒素雰囲気下、室温で２０分間撹拌した。Ｎ－プロピルアミン（１．８２ｍＬ、０．０２２ｍｏｌ）を添加し、混合物を１１０℃で２０時間撹拌し、次いで、室温に冷却した。水を反応混合物に添加し、生成物をＤＣＭで抽出した。有機層を合わせ、硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、真空中で濃縮した。粗生成物を、８０ｇシリカゲルカラムを使用するオートフラッシュクロマトグラフィーによって精製した。化合物Ｉをヘプタン／ＤＣＭで溶出し、濃縮して白色固体（１．６ｇ、収率６０％）にした。
[0154]化合物ＩＩＩ：窒素入口を備えたオーブン乾燥した２５０ｍＬの三つ口丸底フラスコ内で、２０ｍＬのジクロロエタン中のＤＭＦ（２．３４ｍＬ、０．０３０ｍｏｌ）及び塩化ホスホリル（２．８２ｍＬ、０．０３０ｍｏｌ）の混合物を室温で２時間撹拌した。８０ｍＬの乾燥ＤＣＥに溶解した化合物ＩＩ（０．４０ｇ、０００１ｍｏｌ）を添加し、反応混合物を６０℃で２日間撹拌した。飽和重炭酸ナトリウム溶液及びＤＣＭを添加して反応をクエンチした。反応混合物をＤＣＭで抽出し、合わせた有機層を水で洗浄し、次いで、硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、濃縮した。粗生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製すると、化合物ＩＩＩ（１００ｍｇ、収率５％）が得られた。
[0155]化合物ＩＶ：冷却器及び窒素入口を備えたオーブン乾燥した２５０ｍＬの三つ口フラスコ内で、化合物ＩＩＩ（０．０９ｇ、０．２３ｍｍｏｌ）、マロノニトリル（０．０５ｇ ０．００１ｍｏｌ）及びβ－アラニン（０．１０ｇ、０．１１ｍｍｏｌ）をアルゴン雰囲気下でジクロロエタン６５ｍＬ及びエタノール６５ｍＬに溶解した。溶液を４８時間還流し、次いで、マロノニトリルの第２の部分（０．０９ｇ、０．２３ｍｍｏｌ）及びβ－アラニン（０．０１ｇ、０．１１ｍｍｏｌ）を添加した。反応物を更に５日間還流し、次いで、室温に冷却した。得られた沈殿物を濾別し、メタノール及び水で洗浄して、化合物ＩＶを緑色固体として得た（０．０８５ｇ、収率７１％）。この化合物は収率７５％で昇華した。化合物ＩＶの溶液（ジクロロメタン）及び膜吸収スペクトルをそれぞれ図２０Ａ及び図２０Ｂに示す。
[0156]図９は、例示的なヘテロペンタセン化合物の調製のための合成スキームを提供する：
。
[0157]化合物Ｖ：窒素入口及び冷却管を備えたオーブン乾燥した５００ｍＬの三つ口丸底フラスコ内で、２５０ｍＬの乾燥トルエン中の化合物Ｉ（１０ｇ、０．０１８ｍｏｌ）、ナトリウムｔｅｒｔ－ブトキシド（１７．０４ｇ、０．１７７ｍｏｌ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（１．０２ｇ、０．００２ｍｏｌ）及び１，１’－ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン（３．９３ｇ、０．００７ｍｏｌ）の溶液を窒素雰囲気下、室温で２０分間撹拌した。エチルアミン塩酸塩（４．３４ｇ、０．０５３ｍｏｌ）を添加し、次いで、混合物を９０℃で２０時間撹拌した。反応物を室温に冷却し、水を添加した。二相混合物をＤＣＭで抽出した。有機層を合わせ、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、溶媒を回転蒸発によって除去した。粗生成物を、ヘプタン／ＤＣＭで溶出した８０ｇシリカゲルカラムを使用するオートフラッシュクロマトグラフィーによって精製した。所望の生成物を含有する画分を合わせ、真空下で部分的に濃縮した。部分濃縮溶液から灰白色の固体が沈殿した。固体を濾過すると、灰白色の固体として所望の生成物が得られた（１．５６ｇ、収率２７％）。
[0158]化合物ＶＩ：化合物ＩＩの代わりに化合物Ｖを用いて、化合物ＩＩＩの調製について記載したのと同じ方法を用いて化合物ＶＩを合成した。化合物ＶＩを収率７３％で得た。
[0159]化合物ＶＩＩ：冷却器及び窒素入口を備えたオーブン乾燥した２Ｌの三つ口フラスコ内で、化合物ＶＩ（１．０７ｇ、０．００３ｍｏｌ）、マロノニトリル（１．８３ｇ、０．０２８ｍｏｌ）及び酢酸アンモニウム（４．２７ｇ、０．０５５ｍｏｌ）をアルゴン雰囲気下で１．５０Ｌの乾燥ジクロロエタンに溶解した。溶液を１０日間還流した。追加のマロノニトリル（１０当量）及び酢酸アンモニウム（２０当量）を２日ごとに添加した。反応混合物を室温に冷却し、真空下でその体積の１／２（約７００ｍＬ）まで濃縮し、メタノール（３００ｍＬ）で希釈した。得られた沈殿を濾別し、熱メタノールで洗浄すると、化合物ＶＩＩが緑色固体（１．１ｇ、収率８２％）として得られた。この化合物は収率１０％で昇華した。化合物ＶＩＩの膜吸収スペクトルを図２０Ｂに示す。
[0160]図１０は、例示的なヘテロペンタセン化合物の調製のための合成スキームを提供する：
。
[0161]化合物ＶＩＩＩ：無水トルエン（８０．０ｍＬ）中の化合物Ｉ（１０ｇ、０．０１７ｍｏｌ）、シクロヘキシルメタンアミン（４．４１ｇ、０．０３９ｍｏｌ）、ナトリウムｔｅｒｔ－ブトキシド（１０．２２ｇ、０．０１０ｍｏｌ）及び１，１’－ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン（０．２０ｇ、０．３６ｍｍｏｌ）の溶液に窒素を２０分間注入し、ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセンパラジウムジクロリド－ジクロロメタン付加物（２．９０ｇ、０．００４ｍｏｌ）を加え、混合物を９０℃で１７時間撹拌した。室温への冷却後、混合物を減圧下で濃縮し、飽和塩化アンモニウム（１００ｍＬ）で希釈し、ジクロロメタン（２×５００ｍＬ）で抽出した。合わせた有機層を飽和ブライン（２００ｍＬ）で洗浄し、Ｃｅｌｉｔｅ（１００ｇ）を添加した後、減圧下で濃縮した。得られたＣｅｌｉｔｅ混合物をＢｉｏｔａｇｅ自動クロマトグラフィーシステム（Ｓｏｒｂｔｅｃｈ ３３０ｇ、６０μｍシリカゲルカラム）で精製し、ヘキサン中０～３０％ジクロロメタンの勾配で溶出した。生成物分画を合わせ、濃縮し、ヘキサン中１０～２０％ジクロロメタンの勾配で溶出する自動クロマトグラフィーシステム（Ｓｏｒｂｔｅｃｈ ３３０ｇ、６０μｍシリカゲルカラム）を使用して再度クロマトグラフィーにかけた。生成物を真空下５０℃で一晩乾燥させて、粗生成物（２．７３ｇ、収率３３％）をベージュ色固体として得た。粗物質（１．７３ｇ）をメタノールで更にトリチュレートすると、化合物ＶＩＩＩ（１．５０２ｇ、回収率８７％、純度９５％超）がベージュ色固体として得られた。
[0162]化合物ＩＸ：化合物ＩＩの代わりに化合物ＶＩＩＩを用いて、化合物ＩＩＩの調製について記載したのと同じ方法を用いて化合物ＩＸを合成した。化合物ＩＸを収率９１％で得た。
[0163]化合物ＸＩ：無水１，２－ジクロロメタン（４６５ｍＬ）中の化合物ＩＸ（１．００ｇ、１当量）、化合物Ｘ（５当量）及び酢酸アンモニウム（１５当量）の混合物を窒素下で５３時間還流した。更なる化合物Ｘ（５当量）及び酢酸アンモニウム（１５当量）を添加した。還流で更に４日間撹拌した後、混合物を室温に冷却し、濾過した。得られた暗色固体を濾液が無色になるまで熱メタノールで洗浄した。得られた固体を真空下５０℃で一晩乾燥させて、暗紫色固体（２．０２ｇ）を得た。この固体をジクロロメタン（３×３００ｍＬ）を用いてトリチュレートし、ジクロロメタン（１×３００ｍＬ）中で超音波処理し、毎回濾過して、真空下５０℃で乾燥後に化合物ＸＩ（１．８４ｇ、定量的収率）を得た。この化合物を収率１４％で昇華させた。化合物ＸＩの溶液（ジクロロメタン）及び膜吸収スペクトルをそれぞれ図２１Ａ及び図２１Ｂに示す。
[0164]図１１は、例示的なヘテロペンタセン化合物の調製のための合成スキームを提供する：
。
[0165]化合物ＸＩＩ：窒素入口及び冷却管を備えたオーブン乾燥した２Ｌの三つ口ＲＢフラスコ内で、９０ｍＬの乾燥トルエン中の化合物Ｉ（３．０ｇ、０．００５ｍｏｌ）、ナトリウムｔｅｒｔ－ブトキシド（５．１１ｇ、０．０５３ｍｏｌ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（０．３１ｇ、０．００１ｍｏｌ）及び１，１’－ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン（１．１８ｇ、０．００２ｍｏｌ）の溶液を、窒素雰囲気下、室温で２０分間撹拌した。４，４，４－トリフルオロ－２－メチルブタン－１－アミン塩酸塩（２．８３ｇ、０．０１１６ｍｏｌ）を添加し、混合物を１１０℃で２０時間撹拌した。室温に冷却した後、反応混合物を水（１００ｍｌ）で洗浄し、二相混合物をＤＣＭで抽出した。有機層を合わせ、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濾過し、溶媒を真空中で除去した。粗物質を、ヘプタン／ＤＣＭで溶出した８０ｇシリカゲルカラムを使用するオートフラッシュクロマトグラフィーによって精製して、化合物ＸＩＩ（１．０８ｇ、収率３９％）を黄色固体として得た。
[0166]化合物ＸＩＩＩ：化合物ＩＩの代わりに化合物ＸＩＩを用いて、化合物ＩＩＩの調製について記載したのと同じ方法を用いて化合物ＸＩＩＩを合成した。化合物ＸＩＩＩを収率８８％で得た。
[0167]化合物ＸＩＶ：化合物ＩＸの代わりに化合物ＸＩＩＩを用いて、化合物ＸＩの調製について記載したのと同じ方法を用いて化合物ＸＩＶを合成した。化合物ＸＩＶを定量的収率で合成し、５２％の収率で昇華させた。化合物ＸＩＶの溶液（ジクロロメタン）及び膜吸収スペクトルをそれぞれ図２１Ａ及び図２１Ｂに示す。
[0168]図１２は、例示的なヘテロペンタセン化合物の調製のための合成スキームを提供する：
。
[0169]化合物ＸＶ：トルエン（２００ｍＬ）中の化合物Ｉ（８．６ｇ、０．０１５ｍｏｌ）及びペンタン－２－アミン（５ｍＬ、０．０４５ｍｏｌ）の溶液に窒素を１５分間注入した。同時に、別のフラスコ中で、トルエン（１００ｍｌ）中のＰｄ（ｄｂａ）２（０．９ｇ、０．００２ｍｏｌ）及びｄｐｐｆ（３．４ｇ、０．００６ｍｏｌ）の混合物に窒素を１５分間注入し、カニューレを介して第１の混合物に移した。ナトリウムｔｅｒｔ－ブトキシド（１４．５ｇ、０．１５２ｍｏｌ）を混合物に添加した。２０時間還流した後、反応混合物を室温まで冷却し、減圧下で濃縮した。残渣をジクロロメタン（３００ｍＬ）に溶解し、水（２５０ｍＬ）で洗浄した。水層をジクロロメタン（２×１５０ｍＬ）で抽出した。合わせた有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、減圧下で濃縮した。残渣をＣｅｌｉｔｅ（１２０ｇ）に吸収させ、ヘキサン中０～２０％ジクロロメタンの勾配で溶出する自動クロマトグラフィーシステム（Ｓｏｒｂｔｅｃｈ ２２０ｇシリカカラム）で精製して、化合物ＸＶ（１．６ｇ、収率２６％）を黄色固体として得た。
[0170]化合物ＸＶＩ：化合物ＩＩの代わりに化合物ＸＶを用いて、化合物ＩＩＩの調製について記載したのと同じ方法を用いて化合物ＸＶＩを合成した。化合物ＸＶＩを収率９５％で得た。
[0171]化合物ＸＶＩＩ：化合物ＩＸの代わりに化合物ＸＶＩを用いて、化合物ＸＩの調製について記載したのと同じ方法を用いて化合物ＸＶＩＩを合成した。化合物ＸＶＩＩが収率４７％で得られ、収率４８％で昇華させた。化合物ＸＶＩＩの溶液（ジクロロメタン）及び膜吸収スペクトルをそれぞれ図２１Ａ及び図２１Ｂに示す。
[0172]図１３は、例示的なヘテロペンタセン化合物を調製するための合成スキームを提供する：
及び
。
[0173]化合物ＸＶＩＩＩ：トルエン（１８０ｍＬ）中の化合物Ｉ（１５．５５ｇ、０．０２８ｍｏｌ）、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（１．５９ｇ、０．００３ｍｏｌ）、１，１’－ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン（６．１１ｇ、０．０１１ｍｏｌ）及びナトリウムｔｅｒｔ－ブトキシド（４２．４ｇ、０．４４１ｍｏｌ）の懸濁液に窒素流を１０分間注入した。次いで、懸濁液を窒素下２３℃で２０分間撹拌した。次いで、イソペンチルアミン（８．３２ｍＬ、０．０７２ｍｏｌ）を窒素下で添加した。得られた懸濁液を１６時間加熱還流した。懸濁液を室温に冷却し、氷水（１００ｍＬ）でゆっくり処理した。二相混合物をＣｅｌｉｔｅパッド（２０ｇ）で濾過し、層を分離した。有機層を減圧下で濃縮した。Ｃｅｌｉｔｅパッドをジクロロメタン（３×１００ｍＬ）ですすいだ。ジクロロメタン濾液を上記粗生成物と合わせ、Ｃｅｌｉｔｅ（２２ｇ）上に濃縮した。固体を自動クロマトグラフィーシステム（３３０ｇ Ｓｏｒｂｔｅｃｈ）で精製し、ヘプタン中１０から１５％酢酸エチルの勾配で溶出した。生成物を含有する分画を減圧下でＣｅｌｉｔｅ（１６ｇ）上に濃縮し、ヘプタン中１０～２０％ジクロロメタンの勾配で溶出するカラムクロマトグラフィー（２２０ｇ Ｓｏｒｂｔｅｃｈ）によって再度精製すると、黄色固体（４．９ｇ）が得られた。この物質をメタノール（２０ｍＬ）を用いて２３℃で２時間トリチュレートし、固体を真空濾過によって回収し、メタノール（２×５ｍＬ）ですすぎ、真空下で１５時間乾燥させて、化合物ＸＶＩＩＩ（４．８６ｇ、収率４２％）を淡黄色固体として得た。
[0174]化合物ＸＩＸ：化合物ＩＩの代わりに化合物ＸＶＩＩＩを用いて、化合物ＩＩＩの調製について記載したのと同じ方法を用いて化合物ＸＩＸを合成した。化合物ＸＩＸを収率７５％で得た。
[0175]化合物ＸＸ：化合物ＩＸの代わりに化合物ＸＩＸを用いて、化合物ＸＩの調製について記載したのと同じ方法を用いて化合物ＸＸを合成した。化合物ＸＸが定量的収率で得られ、収率２３％で昇華させた。化合物ＸＸの膜吸収スペクトルを図２１Ｂに示す。
[0176]化合物ＸＸＩ：クロロホルム（４２０ｍＬ）中の化合物ＸＩＸ（２．１０ｇ、０．００４ｍｏｌ）の懸濁液をマロノニトリル（１．１８ｇ、０．０１８ｍｏｌ）で処理し、続いてトリエチルアミン（３．７ｍＬ、０．０２７ｍｏｌ）を滴加した。得られた赤色懸濁液を４０℃で２時間加熱した。溶媒を減圧下で除去した。固体残渣をメタノール（４００ｍＬ）中で１０分間超音波処理し、固体を真空濾過によって回収し、メタノール（３×２０ｍＬ）ですすいだ。固体をメタノール（１１０ｍＬ）中で１０分間再び超音波処理し、固体を真空濾過によって回収し、メタノール（３×３０ｍＬ）ですすぎ、漏斗上で３０分間風乾し、更に５０℃で１時間真空下で乾燥させて、化合物ＸＸＩ（２．２０ｇ、収率８７％）を暗色固体として得た。この化合物を収率８０％で昇華させた。化合物ＸＸＩの溶液（ジクロロメタン）及び膜吸収スペクトルをそれぞれ図２０Ａ及び図２０Ｂに示す。
[0177]図１４は、例示的なヘテロペンタセン中間体を調製するための合成スキームを提供する：
及び
。
[0178]化合物ＸＸＩＩ：窒素入口及び冷却管を備えたオーブン乾燥した２５０ｍＬの三つ口丸底フラスコ内で、９０ｍＬの乾燥トルエン中の化合物Ｉ（３．０ｇ、０．００５ｍｏｌ）、ナトリウムｔｅｒｔ－ブトキシド（５．１１ｇ、０．０５３ｍｏｌ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（０．３１ｇ、０．００１ｍｏｌ）及びｄｐｐｆ（１．１８ｇ、０．００２ｍｏｌ）のの溶液を窒素雰囲気下、室温で２０分間撹拌した。２－メチルブチルアミン（１．８８ｍＬ、０．０１６ｍｌ）を添加した後、混合物を１１０℃で２０時間撹拌した。室温に冷却した後、水を混合物に添加し、二相混合物をＤＣＭで抽出した。合わせた有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、真空中で濃縮した。粗生成物を、ヘプタン／ＤＣＭで溶出した８０ｇシリカゲルカラムを使用するオートフラッシュクロマトグラフィーによって精製した。化合物ＸＸＩＩを灰白色の泡状物として得た（１．２７ｇ、５７％）。
[0179]化合物ＸＸＩＩＩ：化合物ＩＩの代わりに化合物ＸＸＩＩを用いて、化合物ＩＩＩの調製について記載したのと同じ方法を用いて化合物ＸＸＩＩＩを合成した。化合物ＸＸＩＩＩを橙色固体として収率９０％で得た。
[0180]化合物ＸＸＩＶ：２５０ｍＬオーブン乾燥した三つ口丸底フラスコ内で、化合物ＸＸＩＩを乾燥ＴＨＦ（５０ｍＬ）に溶解し、反応温度を－７８℃に調整し、続いてｎ－ブチルリチウム（５．８ｍＬ、０．０１８ｍｏｌ）を滴加した。１時間撹拌した後、トリメチルスズクロリド（１９．３ｍＬ、０．０１９ｍｏｌ）をゆっくり添加し、反応物を室温に加温し、一晩撹拌し、次いで、水でクエンチし、ジエチルエーテルで抽出した。合わせた有機相を水、続いてブラインで洗浄し、次いで、無水硫酸マグネシウム上で乾燥させ、減圧下で濃縮して化合物ＸＸＩＶを得た。化合物ＸＸＩＶを、その後の反応のために精製することなくそのまま使用した。
[0181]図１５は、例示的なヘテロペンタセン中間体を調製するための合成スキームを提供する：
及び
。
[0182]化合物ＸＸＶ：窒素入口及び冷却器を備えたオーブン乾燥した２Ｌの三つ口丸底フラスコ内で、７００ｍＬの乾燥トルエン中の化合物Ｉ（１９．０ｇ、０．０３４ｍｏｌ）、ナトリウムｔｅｒｔ－ブトキシド（３２．３８ｇ、０．２２７ｍｏｌ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（１．９４ｇ、０．００３ｍｏｌ）及びｄｐｐｆ（７．４７ｇ、０．０１３ｍｏｌ）の溶液を窒素雰囲気下、室温で２０分間撹拌した。２－エチルヘキシルアミン（１６．５６ｍＬ、０．１０１ｍｏｌ）を添加した後、混合物を１１０℃で２０時間撹拌した。室温まで冷却した後、反応混合物を分液漏斗に移し、水（１Ｌ）で洗浄した。二相混合物を分配し、水層をＤＣＭ（１Ｌ）で抽出した。合わせた有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、真空中で濃縮した。粗生成物を、ヘプタン／ＤＣＭで溶出した２１００ｇ＋１２５ｇ（スタック）シリカゲルカラムを使用するオートフラッシュクロマトグラフィーによって精製した。化合物ＸＸＶを黄色固体として得た（７．５ｇ、収率４４％）。
[0183]化合物ＸＸＶＩ：化合物ＩＩの代わりに化合物ＸＸＶを用いて、化合物ＩＩＩの調製について記載したのと同じ方法を用いて、化合物ＸＸＶＩを合成した。化合物ＸＸＶＩを橙色固体として収率９９％で得た。
[0184]化合物ＸＸＶＩＩ：化合物ＸＸＩＩの代わりに化合物ＸＸＶを用いて、化合物ＸＸＩＶの調製について記載したのと同じ方法を用いて、化合物ＸＸＶＩＩを合成した。化合物ＸＸＶＩＩを定量的収率で得た。
[0185]図１６は、例示的なヘテロペンタセン化合物を調製するための合成スキームを提供する：
、
、
、
、
、
、及び
。
[0186]化合物ＸＸＶＩＩＩ：化合物ＶＩの代わりに化合物ＸＸＩＩＩを用いて、化合物ＶＩＩの調製について記載したのと同じ方法を用いて、化合物ＸＸＶＩＩＩを合成した。化合物ＸＸＶＩＩＩを緑色固体として収率９１％で得て、収率８０％で昇華させた。化合物ＸＸＶＩＩＩの溶液（ジクロロメタン）及び膜吸収スペクトルをそれぞれ図２０Ａ及び図２０Ｂに示す。
[0187]化合物ＸＸＩＸ：化合物ＩＸの代わりに化合物ＸＸＩＩＩを用いて、化合物ＸＩの調製について記載したのと同じ方法を用いて、化合物ＸＸＩＸを合成した。化合物ＸＸＩＸが緑色固体として収率１００％で得られ、収率３８％で昇華させた。化合物ＸＸＩＸの溶液（ジクロロメタン）及び膜吸収スペクトルをそれぞれ図２１Ａ及び図２１Ｂに示す。
[0188]化合物ＸＸＸＩ：化合物ＩＸの代わりに化合物ＸＸＩＩＩ及び化合物Ｘの代わりに化合物ＸＸＸを用いて、化合物ＸＩの調製について記載したのと同じ方法を用いて化合物ＸＸＸＩを合成した。化合物ＸＸＸＩが収率８９％で得られ、収率５０～８０％で昇華させた。化合物ＸＸＸＩの溶液（ジクロロメタン）及び膜吸収スペクトルをそれぞれ図２２Ａ及び図２２Ｂに示す。
[0189]化合物ＸＸＸＩＩＩ：化合物ＩＸの代わりに化合物ＸＸＩＩＩ及び化合物Ｘの代わりに化合物ＸＸＸＩＩを用いて、化合物ＸＩの調製について記載したのと同じ方法を用いて化合物ＸＸＸＩＩＩを合成した。化合物ＸＸＸＩＩＩが収率９７％で得られ、収率０％で昇華させた。化合物ＸＸＸＩＩＩの溶液（ジクロロメタン）及び膜吸収スペクトルをそれぞれ図２２Ａ及び図２２Ｂに示す。
[0190]化合物ＸＸＸＶ：化合物ＩＸの代わりに化合物ＸＸＩＩＩ及び化合物Ｘの代わりに化合物ＸＸＸＩＶを用いて、化合物ＸＩの調製について記載したのと同じ方法を用いて化合物ＸＸＸＶを合成した。化合物ＸＸＸＶを暗緑色固体として収率７９％で得て、収率０％で昇華させた。化合物ＸＸＸＶの溶液（ジクロロメタン）及び膜吸収スペクトルをそれぞれ図２２Ａ及び図２２Ｂに示す。
[0191]化合物ＸＸＸＶＩＩ：化合物ＩＸの代わりに化合物ＸＸＩＩＩ及び化合物Ｘの代わりに化合物ＸＸＸＶＩを用いて、化合物ＸＩの調製について記載したのと同じ方法を用いて化合物ＸＸＸＶＩＩを合成した。化合物ＸＸＸＸＶＩＩが収率５５％で得られ、収率３０～４０％で昇華させた。化合物ＸＸＸＶＩＩの溶液（ジクロロメタン）及び膜吸収スペクトルをそれぞれ図２１Ａ及び図２１Ｂに示す。
[0192]化合物ＸＸＸＩＸ：化合物ＩＸの代わりに化合物ＸＸＩＩＩ及び化合物Ｘの代わりに化合物ＸＸＸＶＩＩＩを用いて、化合物ＸＩの調製について記載したのと同じ方法を用いて化合物ＸＸＸＩＸを合成した。化合物ＸＸＸＩＸは、綿毛状の緑色固体として７３％の収率で得られ、２６％の収率で昇華させた。化合物ＸＸＸＩＸの溶液（ジクロロメタン）及び膜吸収スペクトルをそれぞれ図２１Ａ及び図２１Ｂに示す。
[0193]図１７は、例示的なヘテロペンタセン化合物の調製のための合成スキームを提供する：
。
[0194]化合物ＸＬＩ：オーブン乾燥した２５０ｍＬの三つ口丸底フラスコ内で、無水ＤＭＦ（８０ｍＬ）中の化合物ＸＸＩＶ（３．５７ｇ、０．００５ｍｏｌ）、化合物ＸＬ（２．４３ｇ、０．０１０ｍｏｌ）及びＰｄ（ＰＰｈ２）Ｃｌ２（０．３４ｇ、０．４８ｍｍｏｌ）の混合物を撹拌し、窒素雰囲気下にて１００℃で１２時間加熱した。室温に冷却した後、得られた混合物をメタノー（５００ｍＬ）に直接注いだ。沈殿物を回収し、ＤＣＭで洗浄して、所望の生成物（１．４ｇ）を得た。濾液を濃縮し、ＤＣＭで溶出した８０ｇシリカゲルカートリッジを使用するカラムクロマトグラフィーによって精製した。適切な画分を合わせ、濃縮して、更に５００ｍｇの所望の生成物を得た。化合物ＸＬＩを固体として得た（１．９４ｇ、収率５４％）。この化合物を収率０％で昇華させた。化合物ＸＬＩの溶液（ジクロロメタン）及び膜吸収スペクトルをそれぞれ図２２Ａ及び図２２Ｂに示す。
[0195]図１８は、例示的なヘテロペンタセン化合物を調製するための合成スキームを提供する：
及び
。
[0196]化合物ＸＬＩＩ：化合物ＶＩの代わりに化合物ＸＸＶＩを用いて、化合物ＶＩＩの調製について記載したのと同じ方法を用いて化合物ＸＬＩＩを合成した。化合物ＸＬＩＩを固体として収率６８％で得た。この化合物を収率３０％で昇華させた。化合物ＸＬＩＩの溶液（ジクロロメタン）及び膜吸収スペクトルをそれぞれ図２０Ａ及び図２０Ｂに示す。
[0197]化合物ＸＬＩＩＩ：化合物ＩＸの代わりに化合物ＸＸＶＩを用いて、化合物ＸＩの調製について記載したのと同じ方法を用いて化合物ＸＬＩＩＩを合成した。化合物ＸＬＩＩＩを緑色固体として収率９５％で得た。この化合物は収率１０％で昇華した。化合物ＸＬＩＩＩの溶液（ジクロロメタン）及び膜吸収スペクトルをそれぞれ図２１Ａ及び図２１Ｂに示す。
[0198]図１９は、例示的なヘテロペンタセン化合物を調製するための合成スキームを提供する：
、
、及び
。
[0199]化合物ＸＬＩＶ：化合物ＸＸＩＶの代わりに化合物ＸＸＶＩＩを用いて、化合物ＸＬＩの調製について記載したのと同じ方法を用いて化合物ＸＬＩＶを合成した。化合物ＸＬＩＶを収率５５％で得た。この化合物を収率５％で昇華させた。化合物ＸＬＩＶの溶液（ジクロロメタン）及び膜吸収スペクトルをそれぞれ図２２Ａ及び図２２Ｂに示す。
[0200]化合物ＸＬＶＩ：トルエン（１６ｍＬ）中の化合物ＸＸＶＩＩ（１．３ｇ、０．００２ｍｍｏｌ）、化合物ＸＬＶ（１．６ｇ、０．００５ｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（１８５ｍｇ、０．１６ｍｍｏｌ）、及びヨウ化銅（Ｉ）（３０ｍｇ、０．１６ｍｍｏｌ）の混合物にアルゴンを室温で１５分間注入した。１１０℃で一晩加熱した後、反応物を室温に冷却し、減圧下で濃縮した。粗物質をｃｅｌｉｔｅ（４０ｇ）上に吸収させ、ヘキサン中２０～１００％ジクロロメタンの勾配で溶出する自動クロマトグラフィーシステム（Ｓｏｒｂｔｅｃｈシリカゲルカラム、１２０ｇ）で精製した。純粋な分画を合わせ、濃縮し、得られた固体を真空下５０℃で一晩乾燥させて、化合物ＸＬＶＩ（９７０ｍｇ、収率６０％）を褐色固体として得た。この化合物を収率０％で昇華させた。化合物ＸＬＶＩの溶液（ジクロロメタン）スペクトルを図２１Ａに示す。
[0201]化合物ＸＬＶＩＩＩ：ＤＭＦ（８ｍＬ）中の化合物ＸＸＶＩＩ（３５０ｍｇ、０．４２ｍｍｏｌ）、化合物ＸＬＶＩＩ（２２３ｍｇ、１．２６ｍｍｏｌ）及びＰｄ（ＰＰｈ３）４（３０ｍｇ、０．０３ｍｍｏｌ）の混合物にアルゴンを室温で１５分間注入した。８０℃で一晩加熱した後、反応物を室温に冷却し、減圧下で濃縮した。粗物質をｃｅｌｉｔｅ（１０ｇ）上に吸収させ、ジクロロメタン中０～１０％酢酸エチルの勾配で溶出する自動クロマトグラフィーシステム（Ｓｏｒｂｔｅｃｈシリカゲルカラム、１２０ｇ）で精製して、化合物ＸＬＶＩＩＩ（１１５ｍｇ、収率４０％）を橙赤色固体として得た。
[0202]化合物ＸＬＩＸ：チタン（ＩＶ）イソプロポキシド（０．１ｍＬ、０．３３ｍｍｏｌ）を、アルゴン下、ジクロロエタンと２－プロパノール（１２ｍＬ）の２：１混合物中の化合物ＸＬＶＩＩＩ（１１０ｍｇ、０．００２ｍｏｌ）とマロノニトリル（９０ｍｇ、０．００１ｍｏｌ）の混合物に添加した。反応物を７０℃で１２日間加熱し、２日ごとに更なるマロノニトリル（９０ｍｇ、０．００１ｍｏｌ）及びチタン（ＩＶ）イソプロポキシド（０．１ｍＬ、０．３３ｍｍｏｌ）を再投入した。室温への冷却後、反応物をジクロロメタン（５０ｍＬ）で希釈し、１Ｍ ＨＣｌ（１０ｍＬ）でクエンチした。１時間撹拌した後、有機層を分離し、飽和重炭酸ナトリウムで洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させ、減圧下で濃縮した。粗物質をｃｅｌｉｔｅ（１０ｇ）上に吸収させ、ジクロロメタン中０から１０％酢酸エチルの勾配で溶出する自動クロマトグラフィーシステム（Ｓｏｒｂｔｅｃｈシリカゲルカラム、４０ｇ）で精製した。純粋な分画を合わせ、減圧下で濃縮し、得られた固体を真空下５０℃で一晩乾燥させて、化合物ＸＬＩＸ（６０ｍｇ、収率５３％）を緑色固体として得た。化合物ＸＬＩＸの溶液（ジクロロメタン）及び膜吸収スペクトルをそれぞれ図２０Ｂ及び図２０Ｂに記載する。
[0203]図２０Ａ及び図２０Ｂは、化合物ＩＶ、ＶＩＩ、ＸＸＩ、ＸＸＶＩＩＩ、ＸＬＩＩ及びＸＬＩＸに対応する、例えばジシアノ受容体単位を有するヘテロペンタセン化合物の溶液スペクトル（ジクロロメタン中）及び膜スペクトル提供する。真空熱蒸着膜の分光エリプソメトリーにより消光係数を測定した。
[0204]図２１Ａ及び図２１Ｂは、化合物ＸＩ、ＸＩＶ、ＸＶＩＩ、ＸＸ、ＸＸＩＸ、ＸＸＸＶＩＩ、ＸＸＸＩＸ、ＸＬＩＩＩ及びＸＬＶＩに対応する、例えばインダンジオン受容体単位を有するヘテロペンタセン化合物の溶液スペクトル（ジクロロメタン中）及び膜スペクトルを提供する。真空熱蒸着膜の分光エリプソメトリーにより消光係数を測定した。
[0205]図２２Ａ及び図２２Ｂは、化合物ＸＸＸＩ、ＸＸＸＩＩＩ、ＸＸＸＶ、ＸＬＩ及びＸＬＩＶに対応する、例えばローダミン及びベンゾチアゾール－シアノ受容体単位を有するヘテロペンタセン化合物の溶液スペクトル（ジクロロメタン中）及び膜スペクトルを提供する。真空熱蒸着膜の分光エリプソメトリーにより消光係数を測定した。
[0206]実施例２－ヘテロペンタセン化合物を含む光起電装置
予備的な光起電特性及び光学特性を評価するために、以下の光活性化合物を調製し、光起電装置スタックに組み込んだ：
（化合物ＸＸＩＸ）。化合物ＸＸＩＸを、Ｃ７０との混合ヘテロ接合層において使用し、混合ヘテロ接合層は、約３０％の化合物ＸＸＩＸ及び約７０％のＣ７０を含んでいた。デバイススタック構成の更なる詳細を図２３に示す。
予備的な光起電特性及び光学特性を評価するために、以下の光活性化合物を調製し、光起電装置スタックに組み込んだ：
[0207]図２４は、装置の電流－電圧（Ｊ－Ｖ）曲線を提供し、光起電性能測定基準を提供する。
[0208]図２５は、装置の透過及び反射スペクトルを示す図である。
[0209]図２６は、装置の外部量子効率スペクトルを提供する。
[0210]実施例３－ヘテロペンタセン化合物を含む光起電装置
予備的な光起電特性及び光学特性を評価するために、以下の光活性化合物を調製し、光起電装置スタックに組み込んだ：
（化合物ＸＸＶＩＩＩ）。化合物ＸＸＶＩＩＩを、Ｃ７０との混合ヘテロ接合層において使用し、混合ヘテロ接合層は、約５０％の化合物ＸＸＶＩＩＩ及び約５０％のＣ７０を含んでいた。デバイススタック構成の更なる詳細を図２７に示す。
予備的な光起電特性及び光学特性を評価するために、以下の光活性化合物を調製し、光起電装置スタックに組み込んだ：
[0211]図２８は、装置の電流－電圧（Ｊ－Ｖ）曲線を提供し、光起電性能測定基準を提供する。
[0212]図２９は、装置の透過スペクトルを提供する。
[0213]図３０は、装置の外部量子効率スペクトルを提供する。
[0214]関連出願の相互参照
本開示全体にわたる全ての参考文献、例えば、発行若しくは付与された特許、又は同等物を含む特許文書；特許出願公開公報；非特許文献又はその他の原資料は、参照により個々に組み込まれているかのように、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示全体にわたる全ての参考文献、例えば、発行若しくは付与された特許、又は同等物を含む特許文書；特許出願公開公報；非特許文献又はその他の原資料は、参照により個々に組み込まれているかのように、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
[0215]本開示で言及される全ての特許及び刊行物は、本発明が関係する当業者の技術レベルを示す。本明細書に引用された参考文献は、場合によっては出願日の技術水準を示すためにその全体が参照により本明細書に組み込まれ、この情報は、必要に応じて、先行技術にある特定の実施形態を除外する（例えば、特許請求の範囲）ために本明細書で使用できることが意図されている。例えば、化合物が特許請求される場合、本明細書に開示された参考文献（特に参照された特許文献）に開示された特定の化合物を含む、先行技術で公知の化合物は、特許請求の範囲に含まれることを意図しないことを理解されたい。
[0216]置換基の群が本明細書に開示される場合、それらの群の全ての個々のメンバー並びに置換基を使用して形成され得る全てのサブグループ及びクラスが別々に開示されることが理解される。マーカッシュグループ又は他のグループ化が本明細書で使用される場合、グループの全ての個々のメンバー及びグループの可能な全ての組み合わせ及び部分組み合わせは、本開示に個別に含まれることが意図される。本明細書で使用される場合、「及び／又は」は、「及び／又は」によって分離されたリスト内の項目の１つ、全て、又は任意の組み合わせがリストに含まれることを意味し、例えば、「１、２及び／又は３」は「「１」若しくは「２」若しくは「３」、又は「１及び２」若しくは「１及び３」若しくは「２及び３」、又は「１、２及び３」」と等価である。
[0217]特に明記しない限り、記載又は例示した成分のあらゆる製剤又は組み合わせを使用して本発明を実施することができる。当業者が同じ材料に異なる名称を付けることができることが知られているため、材料の特定の名称は例示的であることを意図している。方法、装置要素、出発材料、及び具体的に例示されたもの以外の合成方法は、過度の実験に頼ることなく本発明の実施に使用することができることが理解されよう。任意のそのような方法、装置要素、出発材料、及び合成方法の当技術分野で公知の機能的等価物は全て、本開示に含まれることが意図されている。本明細書で範囲、例えば温度範囲、時間範囲、又は組成範囲が与えられるときはいつでも、全ての中間範囲及び部分範囲、並びに与えられた範囲に含まれる全ての個々の値が本開示に含まれることが意図される。
[0218]本明細書で使用される場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」又は「を特徴とする（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ）」と同義であり、包括的又はオープンエンドであり、追加の列挙されていない要素又は方法工程を排除しない。本明細書で使用される場合、「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」は、特許請求の範囲の要素で指定されていない要素、工程、又は成分を除外する。本明細書で使用される場合、「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」は、特許請求の範囲の基本的かつ新規な特徴に実質的に影響を及ぼさない材料又は工程を排除しない。特に組成物の成分の説明又は装置の要素の説明における「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語の本明細書における任意の列挙は、列挙された成分又は要素から本質的になり、それらからなる組成物及び方法を包含すると理解される。本明細書に例示的に記載された本発明は、本明細書に具体的に開示されていない任意の１つ以上の要素、１つ以上の限定がない状態で適切に実施され得る。
[0219]本明細書で利用され得る略語には、以下が含まれる：
ＴＰＢｉ：２，２’，２”－（１，３，５－ベンゼントリイル）－トリス（１－フェニル－１－Ｈ－ベンズイミダゾール）
Ｃ６０：フラーレン－Ｃ６０
ｐ－６Ｐ：パラセキシフェニル
ＴＰＢｉ：２，２’，２”－（１，３，５－ベンゼントリイル）－トリス（１－フェニル－１－Ｈ－ベンズイミダゾール）
Ｃ６０：フラーレン－Ｃ６０
ｐ－６Ｐ：パラセキシフェニル
[0220]使用された用語及び表現は、限定ではなく説明の用語として使用され、そのような用語及び表現の使用において、示され説明された特徴又はその一部の均等物を除外する意図はないが、特許請求される発明の範囲内で様々な修正が可能であることが認識される。したがって、本発明は好ましい実施形態及び任意選択の特徴によって具体的に開示されているが、本明細書に開示された概念の修正及び変形は当業者によって使用されてもよく、そのような修正及び変形は、添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の範囲内であると考えられることを理解されたい。
Claims (22)
- 光活性化合物であって、式：
Ａ－Ｄ－Ａ、
Ａ－ｐｉ－Ｄ－Ａ、又は
Ａ－ｐｉ－Ｄ－ｐｉ－Ａ、
（式中、Ａは電子受容体部分であり、ｐｉはπ架橋部分であり、Ｄは、
各ｍは、独立して、０～４であり、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、ＣＲ２、ＳｉＲ２、又はＮ－Ｒであり、
Ｙは、Ｎ又はＣ－Ｒであり、
各Ｒは、独立して、Ｈ、又はＨ、ハロゲン、ＣＮ、若しくはＣＦ３で置換された直鎖、分岐鎖若しくは環状Ｃ１～Ｃ８アルキル基若しくはアルキレン基、又はＨ、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ３、若しくはＣ１～Ｃ８アルキル基、アルキレン基若しくはアルコキシ基で置換された芳香族環若しくは縮合芳香族環、又はＮ、Ｓ、若しくはＯを含有し、Ｈ、ハロゲン、ＣＦ３、ＣＮ、若しくはＣ１～Ｃ８アルキル基、アルキレン基若しくはアルコキシ基で置換された複素環、又はＣＡｒ２基であり、Ａｒは、独立して、Ｈ、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ３、若しくはＣ１～Ｃ８アルキル基、アルキレン基若しくはアルコキシ基で置換された芳香族若しくは縮合芳香族環、又はＮ、Ｓ、若しくはＯを含有し、Ｈ、ハロゲン、ＣＮ、ＣＦ３、若しくはＣ１～Ｃ８アルキル基、アルキレン基若しくはアルコキシ基で置換された複素環である）
を有する電子供与体部分である）
を有する、光活性化合物。 - ２５０原子質量単位～１２００原子質量単位の分子量を有する、請求項１に記載の光活性化合物。
- ５質量％以上の昇華精製収率を特徴とする、又はこれを示す、請求項１に記載の光活性化合物。
- ２００℃～５００℃の熱分解温度を有する、請求項１に記載の光活性化合物。
- ０．５ｅＶ～４．０ｅＶのバンドギャップを示す、請求項１に記載の光活性化合物。
- ０．２トール～１０－７トールの圧力で１５０℃～４５０℃の昇華温度を示す、請求項１に記載の光活性化合物。
- Ｄが以下の式を有する、請求項１に記載の光活性化合物：
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
。 - 各Ｒが、独立して、置換若しくは非置換の直鎖、分岐鎖若しくは環状Ｃ１～Ｃ８アルキル基であるか、又は各Ｙが、独立して、置換若しくは非置換の直鎖若しくは分岐鎖Ｃ１～Ｃ８アルキル基若しくはアルコキシ基である、請求項１に記載の光活性化合物。
- 各Ｙが、Ｎであり、各Ｒが、独立して、以下からなる群から選択される、請求項１に記載の光活性化合物：
、
、
、
、
、
、及び
- 各Ａが、独立して、以下：
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、又は
（式中、各Ｒは、独立して、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＨ３、ＣＦ３、又はＣＮであり、各Ｙ１は、独立して、Ｃ（ＣＮ）２、Ｏ、Ｓ、又はシアノイミンであり、各Ｙ２は、独立して、ＣＨ若しくはＮであるか、又はＹ２は存在せず、Ａは二重結合によってＤ部分又はｐｉ部分に接続され、各Ｘ１は、独立して、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、又はＮＲＯであり、各Ｒ３は、ＣＮ又はＣ（ＣＮ）２であり、ＲＯは、１５ａｍｕ～１００ａｍｕの分子量を有する分岐鎖又は直鎖アルキル基である）
からなる群から選択される、請求項１に記載の光活性化合物。 - 少なくとも１つのＡが、前記電子受容体部分を前記電子供与体部分又は前記π架橋部分に連結するイミン結合を含む、請求項１に記載の光活性化合物。
- 各ｐｉが、独立して、以下：
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、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、又は
（式中、各Ｘ１は、独立して、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、又はＮＲＮであり、各Ｒは、独立して、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＨ３、ＣＦ３、又はＣＮであり、各Ｘ２は、独立して、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、ＮＨ、ＮＲＮ、ＣＨ２、又はＣ（ＲＮ）２であり、各Ｗは、独立して、Ｈ、Ｆ、又は分岐若しくは直鎖Ｃ１～Ｃ８アルキル基又は分岐若しくは直鎖Ｃ１～Ｃ８アルコキシ基であり、各ＲＮは、独立して、１５ａｍｕ～１００ａｍｕの分子量を有する分岐鎖、環状、又は直鎖アルキル基又はエステル基である）
を含む、請求項１に記載の光活性化合物。 - Ｄが、
を含む、請求項１に記載の光活性化合物。 - 光起電装置であって、
基板と、
前記基板に結合された第１の電極と、
前記第１の電極の上方にある第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の第１の光活性層であって、前記第１の光活性層が、請求項１～１３のいずれかに記載の前記光活性化合物を含む、第１の光活性層と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の第２の光活性層であって、前記第２の光活性層が、対応する電子供与体材料又は対応する電子受容体材料を含み、前記第１の光活性層及び前記第２の光活性層が、別個の光活性層、部分的に混合された光活性層、又は完全に混合された光活性層に対応する、第２の光活性層と、
を備える光起電装置。 - 前記基板、前記第１の電極、前記第２の電極、前記第１の光活性層、又は前記第２の光活性層のうちの１つ以上又は全てが、可視的に透明である、請求項１４に記載の光起電装置。
- 前記基板、前記第１の電極、前記第２の電極、前記第１の光活性層、又は前記第２の光活性層のうちの１つ以上が、部分的に透明又は不透明である、請求項１４に記載の光起電装置。
- 請求項１に記載の前記光活性化合物が電子受容体化合物であり、前記第２の光活性層が対応する電子供与体材料を含む、請求項１４に記載の光起電装置。
- 請求項１に記載の前記光活性化合物が電子供与体化合物であり、前記第２の光活性層が対応する電子受容体材料を含む、請求項１４に記載の光起電装置。
- 光起電装置を作製する方法であって、前記方法が、
基板を提供することと、
前記基板に結合された第１の電極を提供することと、
蒸着技術によって前記可視的に透明な電極及び可視的に透明な基板の上に光活性層を堆積させることであって、前記光活性層が、請求項１～１３のいずれかに記載の前記光活性化合物を含む、堆積せることと、
前記光活性層の上に第２の電極を提供することと、
を含む方法。 - 前記光活性層を堆積させることが、熱蒸着プロセスを用いて前記光活性化合物を堆積させることを含む、請求項１９に記載の方法。
- 前記基板、前記第１の電極、前記第２の電極、又は前記光活性層のうちの１つ以上又は全てが、可視的に透明である、請求項１９に記載の方法。
- 前記基板、前記第１の電極、前記第２の電極、又は前記光活性層のうちの１つ以上が、部分的に透明又は不透明である、請求項１９に記載の方法。
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