JP4998645B1 - フタロシアニンナノロッド、及び光電変換素子 - Google Patents

フタロシアニンナノロッド、及び光電変換素子 Download PDF

Info

Publication number
JP4998645B1
JP4998645B1 JP2011537755A JP2011537755A JP4998645B1 JP 4998645 B1 JP4998645 B1 JP 4998645B1 JP 2011537755 A JP2011537755 A JP 2011537755A JP 2011537755 A JP2011537755 A JP 2011537755A JP 4998645 B1 JP4998645 B1 JP 4998645B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
atom
phthalocyanine
photoelectric conversion
conversion element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011537755A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2012157110A1 (ja
Inventor
秀樹 餌取
秀之 村田
憲正 深澤
翔 稲垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DIC Corp
Original Assignee
DIC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DIC Corp filed Critical DIC Corp
Application granted granted Critical
Publication of JP4998645B1 publication Critical patent/JP4998645B1/ja
Publication of JPWO2012157110A1 publication Critical patent/JPWO2012157110A1/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30Coordination compounds
    • H10K85/311Phthalocyanine
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B47/00Porphines; Azaporphines
    • C09B47/04Phthalocyanines abbreviation: Pc
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B47/00Porphines; Azaporphines
    • C09B47/04Phthalocyanines abbreviation: Pc
    • C09B47/06Preparation from carboxylic acids or derivatives thereof, e.g. anhydrides, amides, mononitriles, phthalimide, o-cyanobenzamide
    • C09B47/067Preparation from carboxylic acids or derivatives thereof, e.g. anhydrides, amides, mononitriles, phthalimide, o-cyanobenzamide from phthalodinitriles naphthalenedinitriles, aromatic dinitriles prepared in situ, hydrogenated phthalodinitrile
    • C09B47/0673Preparation from carboxylic acids or derivatives thereof, e.g. anhydrides, amides, mononitriles, phthalimide, o-cyanobenzamide from phthalodinitriles naphthalenedinitriles, aromatic dinitriles prepared in situ, hydrogenated phthalodinitrile having alkyl radicals linked directly to the Pc skeleton; having carbocyclic groups linked directly to the skeleton
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B47/00Porphines; Azaporphines
    • C09B47/04Phthalocyanines abbreviation: Pc
    • C09B47/06Preparation from carboxylic acids or derivatives thereof, e.g. anhydrides, amides, mononitriles, phthalimide, o-cyanobenzamide
    • C09B47/067Preparation from carboxylic acids or derivatives thereof, e.g. anhydrides, amides, mononitriles, phthalimide, o-cyanobenzamide from phthalodinitriles naphthalenedinitriles, aromatic dinitriles prepared in situ, hydrogenated phthalodinitrile
    • C09B47/0675Preparation from carboxylic acids or derivatives thereof, e.g. anhydrides, amides, mononitriles, phthalimide, o-cyanobenzamide from phthalodinitriles naphthalenedinitriles, aromatic dinitriles prepared in situ, hydrogenated phthalodinitrile having oxygen or sulfur linked directly to the skeleton
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B47/00Porphines; Azaporphines
    • C09B47/04Phthalocyanines abbreviation: Pc
    • C09B47/06Preparation from carboxylic acids or derivatives thereof, e.g. anhydrides, amides, mononitriles, phthalimide, o-cyanobenzamide
    • C09B47/067Preparation from carboxylic acids or derivatives thereof, e.g. anhydrides, amides, mononitriles, phthalimide, o-cyanobenzamide from phthalodinitriles naphthalenedinitriles, aromatic dinitriles prepared in situ, hydrogenated phthalodinitrile
    • C09B47/0678Preparation from carboxylic acids or derivatives thereof, e.g. anhydrides, amides, mononitriles, phthalimide, o-cyanobenzamide from phthalodinitriles naphthalenedinitriles, aromatic dinitriles prepared in situ, hydrogenated phthalodinitrile having-COOH or -SO3H radicals or derivatives thereof directly linked to the skeleton
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B67/00Influencing the physical, e.g. the dyeing or printing properties of dyestuffs without chemical reactions, e.g. by treating with solvents grinding or grinding assistants, coating of pigments or dyes; Process features in the making of dyestuff preparations; Dyestuff preparations of a special physical nature, e.g. tablets, films
    • C09B67/0001Post-treatment of organic pigments or dyes
    • C09B67/0017Influencing the physical properties by treatment with an acid, H2SO4
    • C09B67/0019Influencing the physical properties by treatment with an acid, H2SO4 of phthalocyanines
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B67/00Influencing the physical, e.g. the dyeing or printing properties of dyestuffs without chemical reactions, e.g. by treating with solvents grinding or grinding assistants, coating of pigments or dyes; Process features in the making of dyestuff preparations; Dyestuff preparations of a special physical nature, e.g. tablets, films
    • C09B67/0097Dye preparations of special physical nature; Tablets, films, extrusion, microcapsules, sheets, pads, bags with dyes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B69/00Dyes not provided for by a single group of this subclass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/52Electrically conductive inks
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40Organic transistors
    • H10K10/46Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/484Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/30Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
    • H10K30/35Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains comprising inorganic nanostructures, e.g. CdSe nanoparticles
    • H10K30/352Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains comprising inorganic nanostructures, e.g. CdSe nanoparticles the inorganic nanostructures being nanotubes or nanowires, e.g. CdTe nanotubes in P3HT polymer
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30Coordination compounds
    • H10K85/371Metal complexes comprising a group IB metal element, e.g. comprising copper, gold or silver
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30Coordination compounds
    • H10K85/381Metal complexes comprising a group IIB metal element, e.g. comprising cadmium, mercury or zinc
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/30Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising bulk heterojunctions, e.g. interpenetrating networks of donor and acceptor material domains
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/50Photovoltaic [PV] devices
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/298Physical dimension

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
  • Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

本発明は、フタロシアニンナノロッド、該フタロシアニンナノロッドを含有するインキ組成物、該フタロシアニンナノロッドを含有するトランジスタ、該フタロシアニンナノロッドを含有する光電変換素子用材料、及び正極と負極の間に該フタロシアニンナノロッドを含むことを特徴とする光電変換素子を提供するものである。
本発明のナノロッドを含有するインキ組成物を塗布や印刷法等のウェットプロセスで膜化することができるため、フレキシブルなプラスチック基板上に、壊れにくく軽量で安価な電子素子を提供することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、フタロシアニンナノロッド、該フタロシアニンナノロッドを含有するインキ組成物、該フタロシアニンナノロッドを含有するトランジスタ、該フタロシアニンナノロッドを含有する光電変換素子用材料、及び正極と負極の間に該フタロシアニンナノロッドを含むことを特徴とする光電変換素子に関するものである。
有機薄膜太陽電池は、現在主流のシリコン系太陽電池に比べ、
(1)環境負荷が少ない
(2)製造コストが安い
(3)軽量で壊れにくい
等の点でポテンシャルが高く、近年注目を集めている。有機薄膜太陽電池とは、有機半導体材料で構成される電子供与性材料(ドナー)と有機半導体材料で構成される電子受容性材料(アクセプター)からなる有機半導体層を光電変換の活性層(光電変換層)とした、有機半導体材料で構成される光電変換素子のことである。ここで、電子供与性材料としては、ポリチオフェン系やポリフェニレンビニレン系等の電子供与性π共役系ポリマーや、フタロシアニン類等の電子供与性低分子材料が挙げられ、電子受容性材料としては、フラーレン類等が挙げられる。最近は、特に、該電子供与性材料と該電子受容性材料とをナノレベルでコンポジット化して、光電変換に寄与する両材料の接合界面(DA接合界面)を増大させたバルクヘテロ接合型の開発が活発に行われている(特許文献1)。
有機薄膜太陽電池の光電変換の原理は、
(1)有機半導体層の光吸収により励起子(正孔・電子の対)が生じ、
(2)これがDA接合界面に拡散移動し、
(3)正孔及び電子に電荷分離し、
(4)それぞれの電荷が電子供与性材料及び電子受容性材料を通じて、正極及び負極に電荷輸送されて電力を発生するものであり、前記各過程の効率の積算でその光電変換効率が決定される。ここで励起子の寿命は極めて短く、拡散移動できる距離はせいぜい数ナノメートルから十数ナノメートルと極めて短いため、光電変換の効率を高めるためには、有機半導体層中のDA接合界面が前記励起子の拡散移動可能な距離(励起子拡散長)と同程度の距離範囲内に存在していることが好ましく、且つ、電荷分離後の電荷がそれぞれの電極へ速やかに移動できる電荷輸送経路が確保されていることが好ましい。
DA接合界面が数十nm程度の範囲内で有機半導体層中に分布していないと、前記過程(1)で生成した励起子がDA接合界面に到達する前に失活して電荷が取り出せないという問題があり、又有機半導体層に電子供与性材料及び電子受容性材料による電荷輸送経路が確保されていないと、前記過程(3)で生じた各電荷が正極及び負極に到達できずに起電力が得られないという問題が生じる。
前記の観点から光電変換素子の高効率化には、いかにしてDA接合界面を励起子拡散長内に形成させるかということと、電子供与性材料及び電子受容性材料それぞれからなる電荷輸送経路をいかに確保するか、すなわち電子供与性材料及び電子受容性材料を有機半導体層中で孤立(行き止まり箇所を形成)させずに、いかにしてネットワークを形成させるかということが課題であった。
有機薄膜太陽電池(有機光電変換素子)の最も典型的な構成は、電子供与性材料として、ポリ−3−ヘキシルチオフェン(以下、P3HT)等のπ共役系ポリマーと、電子受容性材料として、フラーレン誘導体である、[6,6]−フェニルC61酪酸メチルエステル(以下、PCBM)を混合し、これを薄膜化して膜内全域にDA接合界面を形成させたバルクヘテロ接合型を挙げることができる。
電子供与性π共役系ポリマーとPCBMとからなる光電変換素子は、両有機材料を溶解した溶液からウエットプロセス(印刷又は塗布)により簡便に製膜が可能であるため、高価な製造設備を必要とせず、低コストで生産できるという利点を有している。しかしながら、一般に、π共役系ポリマーは、大気下で酸素により酸化反応を受けやすく、又、強い光照射で劣化する等、耐久性に問題があり、当該材料からなる光電変換素子は低寿命という課題があった。又、このような製膜法は、前記した電子供与性及び電子受容性材料よりなるネットワークが、製膜とその後処理による相分離によって言わば偶発的に形成されるため、孤立した電子供与性及び電子受容性材料が必然的に存在し、従って、電荷輸送に必要な輸送経路が確保できていない場合があり、変換効率低下の一因となっていた。
一方、近年、前記「光電変換の原理」における過程(4)の電荷輸送効率を上げるために、ナノワイヤ状の電子供与性材料を用いた光電変換素子が提案されている(非特許文献1)。これは、電子供与性π共役系ポリマーであるP3HTをナノワイヤ化、すなわち、幅が数十nm程度の細線に形態制御することにより、電荷輸送効率が増大し、その結果、P3HTナノワイヤを含むP3HT/PCBM系光電変換素子が該ナノワイヤを含まない該光電変換素子に比べて、光電変換効率が向上するというものである。
このように、ポリマー系ナノワイヤを含む光電変換素子は光電変換効率の向上に有用であることが確認されているが、一般にP3HT等のポリマー系は前記のごとく、耐酸素性や耐光性が低いために耐久性に劣り、光電変換素子の実用的観点からの問題は解決できていない。
これに対してフタロシアニン類等の低分子の電子供与性材料は、耐酸素性及び耐光性が高く、光電変換素子として十分な寿命が期待できるものの、低分子故、前記したネットワーク形成が難しく(電荷輸送に必要な輸送経路が確保しにくい)、又、ウエットプロセスによる製膜が困難であるため、これまで高コストな蒸着法による製造によらざるを得なかった。しかしながら、近年、溶媒可溶性前駆体を用いたウエット製膜と、製膜後の加熱による電子供与性材料化を利用した、塗布法による低分子の電子供与性材料を有する光電変換素子が提案されている(特許文献2)。例えば、電子供与性材料としてベンゾポルフィリン類を用い、電子受容性材料としてPCBM等のフラーレン類を用いた、塗布法による製膜が可能な光電変換素子は、従来の電子供与性π共役系ポリマーを用いるものと比較して、耐酸素性及び耐光性等、耐久性に優れるという利点を有している。
しかしながら、溶媒可溶性前駆体を用いる場合は、製膜後、加熱により該前駆体を変換して光電変換素子用材料にせしめるために、所定時間の加熱操作という余分な時間とエネルギーを投入する必要があり、製造コストの面で必ずしも好ましいものではなかった。又、π共役系ポリマーを用いる場合と同様に、有機半導体層のネットワーク構造が、加熱処理による相分離によって言わば偶発的に形成されるため、孤立した電子供与性及び電子受容性材料が必然的に存在し、従って、十分な電荷輸送経路が確保できておらず、効率低下の一因となっていた。
一方、特許文献3には、フタロシアニン顔料由来の微粒子(フタロシアニン顔料微粒子)をウエットプロセスで製膜した有機半導体層を含有する光電変換素子が開示されている。しかしながら、フタロシアニン顔料微粒子は、微粒子内部で結晶の配向状態が制御されておらず、その結果、フタロシアニン分子の配列方向がランダムであるため、電荷輸送に好適とは言いがたい。
又、特許文献4には、フタロシアニンを一次元結晶成長させた、フタロシアニンナノワイヤ、及びそれと有機溶剤を必須成分とするインキ組成物、等の記載がある。
特開2006−245073 特開2008−016834 特開2009−252768 WO/2010/122921A1
ジャーナル オブ マテリアルズ ケミストリー(Journal of Materials Chemistry)2008年、第18号、P.1984−1990
本発明は前記問題点を鑑みてなされたものであり、低コストなウエットプロセスにより、電荷輸送に好適な構造を与える、耐久性に優れた有機半導体材料の提供を図るものである。さらには、壊れにくく軽量、安価、及び高特性たる光電変換素子の提供を図るものである。
本発明者は前記目的を達成すべく、鋭意検討した結果、フタロシアニン類をナノロッド化することで、ウエットプロセスに好適な有機半導体材料を提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。さらに、該有機半導体材料を電子供与性材料として用いることにより、耐久性に富み、且つ、電荷輸送性に優れた光電変換素子を安価に提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、電子供与性材料として短径が100nm以下であってその短径に対する長さの比率(長さ/短径)が10未満であるフタロシアニンナノロッド、該フタロシアニンナノロッドを含有するインキ組成物、該フタロシアニンナノロッドを含有するトランジスタ、該フタロシアニンナノロッドを含有する光電変換素子用材料、及び該フタロシアニンナノロッドを含有する光電変換素子を提供するものである。
本発明によれば、本発明によるフタロシアニンナノロッドは、耐久性に富んだフタロシアニン類から構成されるため、高寿命な光電変換素子を提供できる。又、本発明によるフタロシアニンナノロッドは、フタロシアニン顔料微粒子より溶媒分散性に優れるため、インキ組成物を形成することが容易となり、従ってウエットプロセスで製膜することができるため、フレキシブルなプラスチック基板上等に、壊れにくく軽量で安価な光電変換素子を提供することができる。さらに、本発明によるフタロシアニンナノロッドは、フタロシアニン顔料微粒子よりも、粒子全体にわたるフタロシアニン分子の配列制御性が高いため、電荷輸送効率の向上が図れる。又、本発明によるフタロシアニンナノロッドは、フタロシアニンナノワイヤよりアスペクト比が小さい分、電荷輸送効率が向上し、その結果、光電変換特性(特に、フィルファクター(FF))が向上した光電変換素子を提供できる。
本発明による光電変換素子の模式断面図である。 本発明による光電変換素子の模式断面図である。 フタロシアニンナノワイヤを拡大した透過型電子顕微鏡写真である。 フタロシアニンナノロッドを拡大した走査型電子顕微鏡写真である。
(フタロシアニンナノロッド)
以下、本発明のフタロシアニンナノロッドについて説明する。
本発明の短径が100nm以下であってその短径に対する長さの比率(長さ/短径)が10未満であるフタロシアニンナノロッドとしては、無置換フタロシアニンと置換基を有するフタロシアニン(フタロシアニン誘導体)からなる、フタロシアニンナノロッドを挙げることができる。
本発明のフタロシアニンナノロッドを構成する無置換フタロシアニンには、一般式(1)で表されるフタロシアニン、及び式(2)で表される無金属フタロシアニンを用いることができる。
Figure 0004998645
一般式(1)において、Xとしては、フタロシアニンを構成するものであれば制限はないが、銅原子、亜鉛原子、コバルト原子、ニッケル原子、錫原子、鉛原子、マグネシウム原子、珪素原子、鉄原子、パラジウム原子等の金属原子、又、チタニル(TiO)、バナジル(VO)、塩化アルミニウム(AlCl)等の金属酸化物や金属ハロゲン化物を挙げることができ、中でも銅原子、亜鉛原子、鉄原子が特に好ましい。
本発明のフタロシアニンナノロッドを構成する置換基を有するフタロシアニンには、下記一般式(3)又は(4)であるフタロシアニン誘導体を用いることが出来る。
Figure 0004998645
一般式(3)において、Xとしては、金属フタロシアニンの中心金属として公知慣用であれば特に限定はないが、好ましいものとして、銅原子、亜鉛原子、コバルト原子、ニッケル原子、錫原子、鉛原子、マグネシウム原子、珪素原子、鉄原子、パラジウム原子等を挙げることができる。又、Xとして、チタニル(TiO)、バナジル(VO)、塩化アルミニウム(AlCl)等の金属酸化物や金属ハロゲン化物を用いることもできる。ここで、一般式(4)で表されるフタロシアニン誘導体のように、中心金属Xを含まない無金属フタロシアニン誘導体も該置換基を有するフタロシアニンとして用いることができる。
一般式(3)又は(4)において、YからYは、フタロシアニン骨格とRからRを結合させる結合基を表し、YからYが結合基として存在しない場合には、RからRは、−SOH、−COH、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよい(オリゴ)アリール基、置換基を有してもよい(オリゴ)へテロアリール基、置換基を有してもよいフタルイミド基又は置換基を有してもよいフラーレン類である。
一般式(3)又は(4)において、YからYは、フタロシアニン環とRからRを結合させる結合基であれば、特に制限なく使用することが可能である。このような結合基としては、例えば、アルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、ビニレン結合、エチニレン、スルフィド基、エーテル基、スルホキシド基、スルホニル基、ウレア基、ウレタン基、アミド基、アミノ基、イミノ基、ケトン基、エステル基等を挙げることができ、より具体的には、−(CH−(nは1から10の整数を表す)、−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−NH−、−S−、−S(O)−又は−S(O)−等である。又、フラーレン類も本発明の結合基として用いることができる。
一般式(3)又は(4)において、RからRは、前記結合基YからYを介してフタロシアニン環と結合しえる官能基である。
より具体的に、このような官能基としては、例えば、アルキル基、アルキルオキシ基、アミノ基、メルカプト基、カルボキシ基、スルホン酸基、シリル基、シラノール基、ボロン酸基、ニトロ基、リン酸基、アリール基、ヘテロアリール基、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、ニトリル基、イソニトリル基、アンモニウム塩、フラーレン類、フタルイミド基等を挙げることができ、さらに具体的には、フェニル基やナフチル基等のアリール基、インドイル基やピリジニル基等のヘテロアリール基、メチル基等のアルキル基等を挙げることができる。この中でも具体的に好ましい基としては、−SOH、−COH、置換基を有してもよいアルキル基、エーテル基若しくはアミノ基を有するアルキル基、置換基を有してもよい(オリゴ)アリール基、置換基を有してもよい(オリゴ)ヘテロアリール基、置換基を有してもよいフタルイミド基、又は置換基を有してもよいフラーレン類等を挙げることができる。
前記置換基を有してもよいアルキル基としては、炭素数1から20のアルキル基を挙げることができるが、特に、メチル基、エチル基、プロピル基等の低級アルキル基が好ましい。又、エーテル基又はアミノ基を有するアルキル基も好ましく、例えば、下記式
Figure 0004998645
(mは1から20の整数であり、R及びR’は、各々独立に炭素数1から20のアルキル基又はアリール基である。)
で表される基も用いることができる。
前記置換基を有してもよい(オリゴ)アリール基としては、好ましくは、置換基を有してもよいフェニル基、置換基を有してもよいナフチル基、置換基を有してもよいオリゴフェニレン基、又は置換基を有してもよいオリゴナフチル基等を挙げることができる。置換基としては、アリール基に置換が可能な通常公知の置換基を挙げることができる。
前記置換基を有してもよい(オリゴ)ヘテロアリール基としては、好ましくは、置換基を有してもよいピロール基、置換基を有してもよいチオフェン基、置換基を有してもよいオリゴピロール基、置換基を有してもよいオリゴチオフェン基を挙げることができる。置換基としては、ヘテロアリール基に置換が可能な通常公知の置換基を挙げることができる。
又、置換基を有してもよいフラーレン類としては、無置換フラーレン、及び通常公知の置換基を有するフラーレン類を挙げることができ、例えば、C60フラーレン、C70フラーレン、[6,6]−フェニルC61酪酸メチルエステル(PCBM)等を挙げることできる。
前記置換基を有してもよいフタルイミド基としては、例えば、
Figure 0004998645
(ここで、qは1から20の整数である。)
で表される基を挙げることができる。置換基としては、フタルイミド基に置換が可能な通常公知の置換基を挙げることができる。
又、a、b、c及びdは各々独立に0から4の整数を表わし、フタロシアニン環に置換するYからYの置換基数を示す。なお、フタロシアニン環に置換する置換基の数aからdのうち少なくとも一つは0ではない。
一般式(3)で表される置換基を有するフタロシアニンの具体例としては以下が挙げられるが、これらに限らない。なお、ここで、置換基を有するフタロシアニンの式の括弧の横の数字はフタロシアニン分子に対する置換基の平均導入数を表している。この数が小数である理由は、個々の分子についての置換基導入数は整数であるが、実際の使用に当たっては、置換基導入数の異なるものが混在しているためである。
Figure 0004998645
Figure 0004998645
Figure 0004998645
Figure 0004998645
Figure 0004998645
Figure 0004998645
Figure 0004998645
(ここで、Xは、銅原子又は亜鉛原子、nは1から20の整数、mは置換基の平均導入数を表わす0から4の数値である。)
Figure 0004998645
(ここで、Xは銅原子又は亜鉛原子、nは1から20の整数、mは置換基の平均導入数を表わす0から4の数値であり、RからRは、各々独立に水素原子、ハロゲン、炭素数1から20のアルキル基、アルキルオキシ基又はアルキルチオ基を表す。)
Figure 0004998645
(ここで、Xは銅原子又は亜鉛原子、nは1から20の整数、mは置換基の平均導入数を表わす0から4の数値であり、RからRは、各々独立に水素原子、ハロゲン、炭素数1から20のアルキル基、アルキルオキシ基又はアルキルチオ基を表す。)
又、一般式(4)で表される具体的化合物としては、前記式(化5)から(化13)において中心金属が存在しないフタロシアニン誘導体を挙げることができる。
一般式(3)又は(4)の置換基を有するフタロシアニン(フタロシアニン誘導体)は、フタロシアニン環に側鎖又は官能基を導入することにより、合成することができる。(化5)、(化6)、(化7)記載のスルホン酸化銅フタロシアニンは銅フタロシアニンを発煙硫酸(三酸化硫黄濃度:20%)中で加熱することにより得ることができ、(化10)の化合物の合成は、例えば、米国特許2761868号に開示の方法で合成することができる。
前記各種置換基を有するフタロシアニン(フタロシアニン誘導体)は、例えば、特開2005−145896号、特開2007−39561号に記載のある公知慣用のフタロシアニン類合成方法によっても得られ、例えば4−フェノキシ−フタロニトリルや4−フェニルチオ−フタロニトリル、4−(1,3−ベンゾチアゾール−2−イル)−フタロニトリル等の各種フタロニトリル化合物を、置換基を有しないオルトフタロニトリルに対して任意の比率で混合し、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデック−7−エン等の有機塩基存在下で硫酸銅(II)や塩化亜鉛(II)等の金属塩とともにエチレングリコール中で加熱することにより、前記の各種官能基を任意の比率で有するフタロシアニン誘導体を合成できる。ここで該フタロニトリル化合物を原料の一つとして合成できるフタロシアニン誘導体が有する前記の官能基の数は、該フタロニトリル化合物とオルトフタロニトリルとの混合比を変化させることにより任意に変えることができ、例えば平均してフタロシアニン分子あたり、1つの官能基を有するフタロシアニン誘導体を合成したい場合は、該フタロニトリル誘導体とオルトフタロニトリルとの混合を1:3にすればよく、平均して1.5導入したい場合は3:5の比率で、特許文献に記載の方法等を用いて合成することができる。又二種類以上のフタロニトリル化合物とオルトフタロニトリルから、複数種の官能基を有するフタロシアニン誘導体を合成することもできる。
さらに置換基を有するフタロニトリル誘導体には前記以外に公知慣用の各種フタロニトリル誘導体が含まれるが、一例として、特開2007−519636号の0001段落の化2、特開2007−526881号の0006段落記載の化2を挙げることができ、さらには特開2006−143680号の0014段落の化2で記載されるオリゴチオフェン類が連結したフタロニトリル誘導体、特開2009−135237号の0021段落の化9記載のフラーレン類を連結したフタロニトリル誘導体等も、本発明で用いることができる置換基を有するフタロシアニンを合成するための原料に含まれる。
又、本発明のフタロシアニンナノロッドを構成する置換基を有するフタロシアニンには、下記一般式(5)又は(6)であるであるフタロシアニン誘導体を用いることが出来る。
Figure 0004998645
(式中Xは、金属フタロシアニンの中心金属として公知慣用であれば特に限定はないが、好ましいものとして、銅原子、亜鉛原子、コバルト原子、ニッケル原子、錫原子、鉛原子、マグネシウム原子、珪素原子、鉄原子、パラジウム原子等を挙げることができる。又、Xとして、チタニル(TiO)、バナジル(VO)、塩化アルミニウム(AlCl)等の金属酸化物や金属ハロゲン化物を用いることもできる。ここで、一般式(6)で表されるフタロシアニン誘導体のように、中心金属Xを含まない無金属フタロシアニン誘導体も該置換基を有するフタロシアニンとして用いることができる。又、Zは下記式(a)又は(b)で表される基であり、a、b、c及びdは各々独立に0から4の整数を表すが、そのうち少なくとも一つは0ではない。)
Figure 0004998645
(ここで、nは4から100の整数であり、Qは各々独立に水素原子又はメチル基であり、Q’は炭素数1から30の非環状炭化水素基である。)
Figure 0004998645
(ここで、mは1から20の整数であり、R及びR’は、各々独立に炭素数1から20のアルキル基である。)
一般式(5)又は(6)で表される置換基を有するフタロシアニン(フタロシアニン誘導体)は、フタロシアニン環が少なくとも1個以上のスルファモイル基で置換された化合物である。導入されるスルファモイル基は、フタロシアニン環1個あたり少なくとも1個であれば特に限定なく用いることができるが、好ましくは1又は2個、より好ましくは1個である。置換される位置は、特に限定はない。
最も好ましい本発明のZとして、一般式(a)で表されるポリアルキレンオキシドコポリマーを挙げることができ、即ち、エチレンオキシドポリマーやエチレンオキシド/プロピレンオキシドコポリマー等のあらゆるポリアルキレンオキシドであり、ブロック重合したものでも、ランダム重合したものでも用いることができる。
ここで、Q’は、炭素数1から30の非環状炭化水素基として、直鎖状炭化水素基でも分岐状炭化水素基でもどちらでもよく、炭化水素基は、飽和炭化水素基でも不飽和炭化水素基のどちらでもよい。このような非環状炭化水素基として、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、2−エチル−ヘキシル基、n−ドデシル基、ステアリル基、n−テトラコシル基、n−トリアコンチル基等の直鎖状又は分岐状飽和炭化水素基を挙げることができる。
又、直鎖状又は分岐状不飽和炭化水素基としては、炭化水素基が二重結合又は三重結合を有してもよく、例えば、ビニル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、イソプレン基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、デセニル基、ゲラニル基、エチニル基、2−プロピニル基、2−ペンテン−4−イニル基等の直鎖状又は分岐状不飽和炭化水素基を挙げることができる。
ポリアルキレンオキシド部分の繰り返し数nには特に制限はないが、分散溶媒との親和性即ち、得られるナノロッドの分散安定性の観点からは、4以上100以下であることが好ましく、より好ましくは5以上80以下、更により好ましくは10以上50以下である。
一般式(5)で表されるフタロシアニン誘導体としては、例えば(化17)式の化合物が挙げられるが、これに限定されるわけではない。
Figure 0004998645
(但し、式中、Q及びRは水素原子又はメチル基を表す。nは4から100の数値である。又スルファモイル結合を介してフタロシアニンに結合するポリアルキレンオキシド鎖の導入数mはフタロシアニンが有する4つのベンゼン環に対する平均導入数を表す0から4の数値である。)
一般式(5)で表される置換基を有するフタロシアニン(フタロシアニン誘導体)は、前記のフタロシアニン誘導体のほか、一般式(b)で表される基をZとして有していてもよい。
好ましいR及びR’として、低級アルキル基、特にメチル基を挙げることができ、mとしては、1から6であるものが好ましい。具体的に好ましいフタロシアニン誘導体として以下が挙げられる。なお、ここで、置換基を有するフタロシアニンの式の括弧の横の数字はフタロシアニン分子に対する置換基の平均導入数を表している。この数が小数である理由は、個々の分子についての置換基導入数は整数であるが、実際の使用に当たっては、置換基導入数の異なるものが混在しているためである。
Figure 0004998645
一般式(5)で表される置換基を有するフタロシアニン(フタロシアニン誘導体)は、公知慣用の方法を組み合わせることにより得ることが出来る。例えば、銅フタロシアニンスルホニルクロライドとポリエーテル主鎖の末端にアミンを持つポリエーテルアミン(以下、ポリエーテルモノアミンと略記)、又は銅フタロシアニンスルホニルクロライドと下記式で表されるアミンとを反応させればよい。
Figure 0004998645
(ここで、mは1から20の数値であり、R及びR’は、各々独立に炭素数1から20のアルキル基である。)
原料となる銅フタロシアニンスルホニルクロライドは、銅フタロシアニンとクロロスルホン酸又は塩化チオニルとの反応により得ることができる。他方の原料であるポリエーテルモノアミンは、公知慣用の方法で得ることができる。例えば、ポリエーテル骨格の末端にある水酸基をニッケル/銅/クロム触媒を用いて還元的にアミノ化することにより得ることができるし、ポリエーテル骨格の末端にある水酸基を光延反応(参考文献:シンセシス(Synthesis)1981年、P.1)によりイミド化したのち、ヒドラジン還元によりアミノ化(参考文献:ケミカル コミュニケーションズ(Chemical Communications)、2003年、P.2062)することにより得ることができる。
ポリエーテルモノアミンは市販品としても提供されており、例えばJEFFAMINE Mシリーズ(商品名、Huntsman製)がある。
(フタロシアニンナノロッドの製造法)
次に、本発明に使用されるフタロシアニンナノロッドの製造方法(I)から(III)について説明する。
製造方法(I)及び(II)はフタロシアニンナノワイヤを製造した後に、該フタロシアニンナノワイヤのアスペクト比を下げることで、ナノロッドを得る方法である。フタロシアニンナノワイヤを製造する方法については、例えば、WO2010/122921号に記載の方法を用いることが出来る。一方、製造方法(III)はフタロシアニン類を低アスペクト比に一次元結晶させる方法である。以下、これらの方法を具体的に説明する。
<製造方法(I)>
本製造方法は、
(a)無置換フタロシアニンと置換基を有するフタロシアニン(フタロシアニン誘導体)とを酸に溶解させた後に、貧溶媒に析出させて複合体を得る工程、
(b)前記複合体をナノワイヤ化する工程、
(c)前記ナノワイヤをナノロッド化する工程
とを有するものである。
・工程(a)
一般にフタロシアニン類は硫酸等の酸溶媒に可溶であることが知られており、まず前記無置換フタロシアニンと前記置換基を有するフタロシアニンとを硫酸、クロロ硫酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸等の酸溶媒に溶解させる。その後に水等の貧溶媒に投入して該無置換フタロシアニンと該置換基を有するフタロシアニン誘導体の複合体を析出させる。
ここで、該置換基を有するフタロシアニン誘導体の該無置換フタロシアニンに対する混合比は1から200質量%の範囲が好ましく、さらに好ましくは1から120質量%である。混合比が1質量%以上の場合は、該置換基を有するフタロシアニンが有する置換基(官能基又はポリマー側鎖)の作用により、後述する工程(b)にて一方向に結晶成長(一次元結晶成長)して良好にナノワイヤ化し、一方、200質量%以下の範囲にあれば該官能基やポリマー側鎖が結晶成長を阻害するほど多くないため、良好に一次元結晶成長を経てナノワイヤ化し、アモルファス状、板状又は粒子状になることはない。
該無置換フタロシアニンと該置換基を有するフタロシアニンの酸溶媒に対する添加量は、未溶解分が無く、完全に溶解できる濃度であれば特に制限はないが、該溶液が十分な流動性を有している程度の粘性を保つ範囲として、20質量%以下が好ましい。
該無置換フタロシアニンと該置換基を有するフタロシアニンとを溶解させた溶液を水等の貧溶媒に投入して該無置換フタロシアニンと該置換基を有するフタロシアニンの複合体を析出させる際、該溶液は、貧溶媒に対して、0.01から50質量%の範囲が好ましい。0.01質量%以上であれば、析出する該複合体の濃度も十分高いので、固形分回収が容易であり、50質量%以下であれば、すべての該無置換フタロシアニンと該置換基を有するフタロシアニンが析出して固体状の複合体となり、溶解成分がなく、回収が容易となる。
前記の貧溶媒としては、無置換フタロシアニン及び置換基を有するフタロシアニンが不溶又は難溶性の液体であれば特に制限はないが、析出する複合体の均質性を高く保つことができ、且つ、後述する微分散(微細化)工程に好適で、環境負荷の少ない、水又は水を主成分とする水溶液を最も好ましい貧溶媒として挙げることができる。
該複合体は、濾紙及びブフナーロートを用いて濾過し、酸性水を除去するともに、濾液が中性になるまで水洗して、含水した状態で回収することができる。回収した複合体は、脱水・乾燥して水分を除去するか、又は次工程において水又は水溶性有機溶媒を用いる場合には、含水状態のままであってもよい。
前記工程(a)で得られた無置換フタロシアニンと置換基を有するフタロシアニンの複合体は、透過型電子顕微鏡による観察結果から、形態が無定形であることが確認された。
・工程(b)
工程(b)は、前記工程(a)を経て得られた複合体を、一次元結晶成長させることでナノワイヤ化する工程である。ナノワイヤ化の程度は、得られるナノワイヤの形状が、幅(短径)が100nm以下であることが好ましく、光電変換効率向上の観点からは幅(短径)が50nm以下であることが好ましい。
ナノワイヤ化の方法は、該複合体をナノワイヤ化することができれば、その方法は特に限定されるものではないが、該複合体を有機溶媒中(液相中)でナノワイヤ化する方法を挙げることができる。具体的には、該複合体を、有機溶媒中(液相中)にて、(加熱)攪拌又は(加熱)静置することで、該複合体をナノワイヤ化せしめることが出来る。
該複合体を有機溶媒中(液相中)でナノワイヤ化する場合、用いる溶媒は、フタロシアニン類との親和性が低いものでなければ特に制限はないが、例えば、フタロシアニン類との親和性が高いアミド系溶媒及び芳香族系有機溶媒が好ましく、具体的には、フタロシアニンと特に親和性が高いN,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等を最も好適な有機溶媒として挙げることができる。前記アミド系有機溶媒及び芳香族系有機溶媒は単独で用いることもできるが、該アミド系有機溶媒と該芳香族系有機溶媒とを任意の比率で混合して使用することもでき、さらには他の有機溶媒と併用して用いることもできる。
アミド系有機溶媒及び芳香族系有機溶媒と併用できる有機溶媒としては、ナノワイヤ化を促進させることができる点から、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のグリコールエステル類を挙げることができる。これらの有機溶媒は複合体をアミド系有機溶媒又は芳香族系有機溶媒に分散させた後に添加してもよいし、予め前記有機溶媒と混合してから複合体を添加し分散させてもよい。
該複合体に対する有機溶媒の添加量に関しては、適当な流動性を有し、且つ、凝集防止の観点から、該複合体の該有機溶媒に対する固形分濃度が0.1から20%の範囲にあることが好ましく、さらに好ましくは1から10%である。
該複合体をナノワイヤ化する場合の攪拌又は静置時の温度は、5から250℃の範囲が好ましく、さらに好ましくは20から200℃である。温度が5℃以上であれば、十分にフタロシアニン類の結晶成長を誘発することができ、目的とする一次元結晶成長により、ナノワイヤへ成長可能であり、又、250℃以下であればナノワイヤの凝集、融着がほとんど見られず、又、幅方向に結晶成長して粗大化することもない。
ナノワイヤ化のための攪拌時間又は静置時間には特に限定はないが、フタロシアニンナノワイヤの長さが100nm以上に成長するまでに、少なくとも10分以上攪拌又は静置することが好ましい。
該複合体を液相中でナノワイヤ化する場合、該複合体を有機溶媒に単純に投入した後、(加熱)攪拌又は(加熱)静置することにより、ナノワイヤ化する方法と、該複合体を有機溶媒中に微分散させてから、(加熱)攪拌又は(加熱)静置することにより、ナノワイヤ化する方法が挙げられるが、後述するインキ化を考慮した場合、インキ化のための工程を簡略化することが出来ることから、該複合体を有機溶媒中に微分散させてから、(加熱)攪拌又は(加熱)静置することにより、ナノワイヤ化する方法が好ましい。
該複合体を有機溶媒中に微分散させてから、(加熱)攪拌又は(加熱)静置することにより、ナノワイヤ化する場合、該複合体を有機溶媒中に微分散させる方法として、該複合体を液相中にて微分散させる湿式方法と、該複合体を気相中にて微粒子化(微細化)した後、有機溶媒に分散させる方法が挙げられるが、工程が簡略化できることから、前者である湿式分散法がより好ましい。
湿式分散法としては、工程(a)で得られた複合体を分散溶媒とともに、ビーズミル、ペイントコンディショナー等の微小ビーズを用いた湿式分散機で処理する方法や、プライミクス社製のT.K.フィルミックスに代表されるメディアレス分散機を用いる方法を挙げることができる。又、超音波ホモジナイザー等を用いて、高出力の超音波照射による処理も適応可能であり、これらの方法を1種又は複数種組み合わせて行なう事ができる。
ここで、湿式分散処理に用いる分散溶媒としては、水、有機溶媒、含水有機溶媒等が挙げられる。有機溶媒としては、前記ナノワイヤ化に用いる有機溶媒に加え、エタノールなどのアルコール類、グリコール類、グリコールエステル類を挙げることができ、これらの分散溶媒を1種又は複数種組み合わせて行なう事もできるが、結晶成長や結晶転移の抑制の点でより好ましくは、水、エタノール、メタノール、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、N−メチル−2−ピロリドンである。
湿式分散処理を実施するに当たり、該複合体の分散溶媒に対する質量比に関しては特に制限はないが、分散効率の観点から、固形分濃度を1から30質量%の範囲で分散処理することが好ましい。分散処理にジルコニアビーズ等の微小メディアを使用する場合は、該複合体の微分散化の程度を鑑みて、そのビーズ径は0.01から2mmの範囲が好ましい。又、微小メディアの使用量は微粒子化の効率と回収効率の観点から、該複合体の分散液に対して、100から1000質量%の範囲が最も好適である。
湿式分散処理を実施するに当たり、微分散化の程度は、該複合体が粒径1μm未満になることが好ましく、ナノワイヤ化促進という観点から、500nm未満となることが好ましく、さらには、300nm未満となることが好ましい(粒径は動的光散乱による)。
ここで、前記湿式分散処理と前記ナノワイヤ化において、用いる溶媒が異なっていてもかまわない。その際、湿式分散処理を実施した後、湿式分散に用いた溶媒を除去し、微細化された複合体を、ナノワイヤ化溶媒に再分散させる。湿式分散に用いた溶媒を除去する方法としては特に制限はないが、ろ過、遠心分離、ロータリーエバポレーター等による蒸発処理等を挙げることができる。さらに、これらの処理の後、真空乾燥機などを用いて溶媒分を完全に除去するまで乾燥してもよい。ナノワイヤ化溶媒に再分散させる方法は特に限定されるものではないが、公知慣用の、加熱処理、撹拌処理、分散攪拌処理、分散均一処理、超音波照射処理、超音波攪拌処理、超音波均一処理、超音波分散処理等の方法を1種又は複数種組み合わせて行なう事ができる。
・工程(c)
最後に、工程(b)を経て得られたナノワイヤを短尺化する(アスペクト比を下げる)ことでナノロッド化する。ナノロッド化の方法としては特に限定されるものではないが、前記ナノワイヤを有機溶媒中にて、撹拌処理、分散攪拌処理、分散均一処理、超音波照射処理、超音波攪拌処理、超音波均一処理、超音波分散処理、レーザー照射処理等の方法を1種又は複数種組み合わせて行なう事ができる。これらの処理により、短径が100nm以下であってその短径に対する長さの比率(長さ/短径)が10未満であるフタロシアニンナノロッドを得ることが出来る。
<製造方法(II)>
本製造方法は、水溶性多価アルコール中において、置換基を有するフタロシアニンの存在下、イソインドリン化合物と金属イオンとを反応させナノワイヤを得る工程と該ナノワイヤをナノロッド化する工程とを有することを特徴とするものである。
即ち、本製造方法では、先ず、水溶性多価アルコールに、置換基を有するフタロシアニンと、イソインドリン化合物と、金属イオンとを溶解させ、十分攪拌することにより、均一な混合溶液を得る。ここで、撹拌時の温度が80℃よりも高い場合は混合が不十分な段階で一部にナノレベルより大きなサイズのフタロシアニン結晶が生成したり、収率が低下したりする場合もあるため、80℃以下で行うことが好ましい。
該置換基を有するフタロシアニン、該イソインドリン化合物、金属イオンを含む多価アルコール溶液を80℃以下の温度で混合して混合溶液を得た後、この混合溶液を攪拌しながら80から200℃に加熱することによりイソインドリン化合物と金属イオンとを反応させてナノワイヤを得る。ここで、該攪拌温度は、100から180℃であることが好ましい。
又は、該置換基を有するフタロシアニンを溶解させた水溶性多価アルコール溶液に、該イソインドリン化合物及び金属イオンを含む混合多価アルコール溶液を滴下し、前記と同じ温度範囲に設定しておくことで、イソインドリン化合物と金属イオンとを反応させて、ナノワイヤを得ることもできる。
該イソインドリン化合物と金属イオンの混合比に関しては、化学量論的な観点から原料のイソインドリン化合物4モルに対して金属イオンが1から4モルになるように調整することが好ましい。
本発明で用いることができる水溶性多価アルコールは、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール等のα−グリコール類及びグリセリンであり、その分子構造中の2つ又は3つの水酸基が結合している炭素原子が隣接しているものが良い。
本発明で用いる置換基を有するフタロシアニンとしては、フタロシアニン環が少なくとも1個以上の置換基で置換され、且つ、多価アルコールに対して溶解性を示す化合物を挙げることができ、より具体的には、前記一般式(5)又は(6)で表される化合物を挙げることができる。
本製造方法における一般式(5)又は(6)におけるZは、数平均分子量が1000以上の水溶性ポリマー鎖であれば特に制限はないが、より好ましくは1000以上10000以下の水溶性ポリマーが挙げられる。この様な水溶性ポリマー鎖としては、水溶性を有し水溶性多価アルコールに対して親和性を示すものであれば特に限定無く用いることができるが、より具体的には、ポリアルキレンオキシドを部分構造として有するポリマー鎖が挙げられ、より詳しくは、エチレンオキシドポリマー及びエチレンオキシド/プロピレンオキシドコポリマー等のあらゆるポリアルキレンオキシドを部分構造として有するポリマー鎖であり、ブロック重合したものでも、ランダム重合したものでも用いることができる。好ましくは、Zは前記一般式(15)で表される基であるアルキレンオキシドコポリマーに由来するポリマー鎖であり、用いる多価アルコールへの溶解性に応じて、その親水性や親油性を最適化することが望ましい。
本発明に用いるイソインドリン化合物は、公知慣用の方法によって合成されうる。例えば、オルトフタロニトリル等のフタロニトリル化合物をα−グリコール、グリセリン等の多価アルコールに加熱溶解させながら、1,2−ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7(以下、「DBU」という)等の有機塩基や金属アルコキシドの存在下又は非存在下で反応させ、水溶性多価アルコールに可溶なフタロニトリル化合物と該多価アルコール反応生成物(イソインドリン化合物)を合成する。
本発明で用いることができるフタロニトリル化合物は、オルトフタロニトリルをはじめ、ベンゼン環又はナフタレン環のオルト位に−CN基を2つ有するものをいい、例えば、下記式(化20)
Figure 0004998645
(式中の環Aは、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、ハロゲン基等の置換基を有していてもよいベンゼン環又はナフタレン環を示す。)
が挙げられる。
フタロニトリル化合物と水溶性多価アルコールの反応温度は有機塩基や金属アルコキシドを添加しない場合、80℃以上ならば問題ないが、高い温度では無金属フタロシアニン化合物を生じるので、濾過等の工程が必要になり好ましくない。又、温度が低い場合は反応が長時間化する場合もあるので、実用上は100から130℃の範囲で15分から8時間反応させることが好ましく、さらに好ましくは1から3時間反応させるとよい。得られたイソインドリン化合物を含む溶液は反応終了後、直ちに80℃以下に冷却し、それ以上の反応の進行を停止させることが好ましい。又、反応中は窒素雰囲気下に置く等、大気中の水分の混入を避けることが好ましく、該水溶性多価アルコールもあらかじめ脱水しておくことが好ましい。
DBU等の有機塩基を添加してフタロニトリル化合物と多価アルコールを反応させる場合は、該有機塩基を用いない場合に比べてより低い温度で反応させることができ、無金属フタロシアニン化合物の生成を抑制する上でも都合がよい。具体的には30から100℃の範囲で10分から2時間で反応させるとよい。
フタロニトリル化合物と水溶性多価アルコールとを反応させる際の質量比に関しては特に限定はないものの、フタロニトリル化合物の濃度が2%よりも低い場合は、後に金属フタロシアニン化合物を合成する際の生産性が低くなり、40%よりも高い場合は得られた溶液の粘度が著しく高くなり、且つ、無金属フタロシアニン化合物の生成量が多くなる場合もあるため、フタロニトリル化合物の濃度が2から40質量%、特に5から20質量%の範囲とすることが好ましい。
本発明で用いることができる金属イオンとしては金属フタロシアニンの中心金属となり得るすべての金属イオンを挙げることができ、具体的には銅イオン、亜鉛イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、錫イオン、鉛イオン、マグネシウムイオン、珪素イオン、鉄イオン、パラジウムイオン等が挙げられる。これらの金属イオンは、通常、金属塩を水溶性多価アルコールに溶解させることによって反応に供される。塩としては、ハロゲン化物や硫酸塩等を挙げることができる。例えば銅塩の場合は塩化銅(II)や硫酸銅(II)を好ましい塩として挙げることができる。
置換基を有するフタロシアニンの存在下で、イソインドリン化合物と金属イオンとを反応させる際、これらの化合物及び金属イオンを含む水溶性多価アルコール溶液に対して、グリコール系溶媒を加えてもよい。グリコール系溶媒は、生成する金属フタロシアニンナノワイヤとの親和性、及び加熱可能な温度を考慮すると、特にグリコールエステル系溶媒が好ましい。具体的な溶媒としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを挙げることができるが、これに限定されるものではない。グリコール系溶媒が好ましい理由として本発明のフタロシアニンをナノワイヤ化させるための一方向の結晶成長を促進させる作用を挙げることができる。
このようにして得られたナノワイヤを製造方法(I)の工程(c)と同様にして、ナノロッド化する。
<製造方法(III)>
前記製造方法(I)の工程(b)において、工程(a)で得られた複合体の一次元結晶成長を経時的にモニタリングすることで、アスペクト比10以上に成長する(ワイヤ化)前に該処理を止め、これにより、アスペクト比が10未満のナノロッドを得ることが出来る。
前記で挙げた本発明に使用されるフタロシアニンナノロッドの製造方法(I)から(III)のうち、(I)の製造方法がより好ましい。
(インキ組成物、光電変換素子用材料)
本発明のインキ組成物(又は光電変換素子用材料)は、短径が100nm以下であってその短径に対する長さの比率(長さ/短径)が10未満であるフタロシアニンナノロッドを含有する。
前記フタロシアニンナノロッドは、有機溶媒に分散させることにより、ウエットプロセス(印刷又は塗布)に適したインキ組成物(又は光電変換素子用材料)として使用される。
該有機溶媒の種類は、フタロシアニンナノロッドを安定分散させるものであれば特に限定されるものではなく、単独の有機溶媒であっても、二種以上を混合した有機溶媒を用いても良いが、フタロシアニンナノロッドを良好且つ安定に分散させることができる点からは、アミド系溶媒が好ましく、具体的には、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、N,N−ジエチルホルムアミド等を挙げることができ、中でもN−メチルピロリドンが特に好ましい。
又、フタロシアニンナノロッドに含有される置換基を有するフタロシアニンの種類によって、インキ組成物(又は光電変換素子用材料)を構成する該溶媒を適宜選択することができ、例えば、(化10)の誘導体を含有するフタロシアニンナノロッドを良好且つ安定に分散させることができる好ましい有機溶媒として、アミド系溶媒の他に、芳香族系溶媒、ハロゲン化芳香族系有機溶媒、ハロゲン系有機溶媒等を挙げることができる。具体的には、例えば、芳香族系溶媒として、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ハロゲン化芳香族系有機溶媒として、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等を挙げることができる。
又、ハロゲン系有機溶媒として、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の有機溶媒を挙げることができる。この中で、特に好ましいものはジクロロベンゼンである。
本発明のインキ組成物(又は光電変換素子用材料)において、ウエットプロセス(印刷又は塗布)適性及び造膜性(印刷又は塗布後の膜質性)付与のためには、組成物中のフタロシアニンナノロッドの含有率を、0.05から20質量%とすることが好ましく、特に、0.1から10質量%とすることが好ましい。
本発明のインキ組成物(又は光電変換素子用材料)は、フタロシアニンナノロッド以外に、他の電子供与性材料や正孔輸送性材料を含んでも良い。そのような材料としては、例えば、π共役系ポリマー、半導体的性質を示す非π共役系ポリマー、低分子系有機半導体化合物等が挙げられる。ここで、π共役系ポリマーとしては、ポリチオフェン類、ポリ−p−フェニレンビニレン類、ポリ−p−フェニレン類、ポリフルオレン類、ポリピロール類、ポリアニリン類、ポリアセチレン類、ポリチエニレンビニレン類等が、半導体的性質を示す非π共役系ポリマーとしてはポリビニルカルバゾールが、低分子系有機半導体化合物としては、可溶性又は溶媒分散性のフタロシアニン誘導体、可溶性又は溶媒分散性のポルフィリン誘導体等が挙げられる。これらのうち、ポリマー系材料には、後述するように、インキ組成物(又は光電変換素子用材料)にウエットプロセス(印刷又は塗布)適性及び造膜性(印刷又は塗布後の膜質性)を付与する効果もある。
本発明のインキ組成物(又は光電変換素子用材料)は、フラーレン類に代表される電子受容性材料を含んでも良い。これにより一回の製膜で光電変換層の形成が可能となる。本発明で用いることができる電子受容性材料としては、例えばナフタレン誘導体、ペリレン誘導体、オキサゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、フラーレン類、カーボンナノチューブ(CNT)類、修飾グラフェン類、ポリ−p−フェニレンビニレンにシアノ基を導入した誘導体(CN−PPV)、Boramer(商品名、TDA Research製)、CF3基又はF基を導入した公知慣用の低分子有機半導体材料又は高分子有機半導体材料等が挙げられる。ここで、ナフタレン誘導体としては、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボキシリックジイミド(NTCDI)、N,N'−ジアルキル−1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボキシリックジイミド(NTCDI−R)(Rは炭素数1から20のアルキル基)、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボキシリックジアンハイドライド(NTCDA)等、ペリレン誘導体としては、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシリックジアンハイドライド(PTCDA)、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンズイミダゾール(PTCBI)、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシリックジイミド(PTCDI)、N,N'−ジアルキル−3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシリックジイミド(PTCDI−R)(Rは炭素数1から20のアルキル基)等、オキサゾール誘導体としては、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD)、2,5−ジ(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール(BND)等、トリアゾール誘導体としては、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(TAZ)等、フェナントロリン誘導体としては、バソキュプロイン(BCP)、バソフェナントロリン(Bphen)等、フラーレン類としては、C60、C70、C76、C78、C82、C84、C90、C94等の無置換のものと、[6,6]−フェニルC61酪酸メチルエステル(PCBM)、[5,6]−フェニルC61酪酸メチルエステル([5,6]−PCBM)、[6,6]−フェニルC61酪酸ヘキシルエステル([6,6]−PCBH)、[6,6]−フェニルC61酪酸ドデシルエステル([6,6]−PCBD)、フェニルC71酪酸メチルエステル(PC70BM)、フェニルC85酪酸メチルエステル(PC84BM)等が挙げられる。中でも、フラーレン類は電荷分離速度と電子移動速度が速いため、好ましく用いられる。フラーレン類の中でも、PCBMやC70誘導体(前記PC70BM等)が電荷分離速度と電子移動速度が特に優れ、より高い光電変換効率を得られるため、より好ましい。
又、前記電子受容性材料の中で、ポリ−p−フェニレンビニレンにシアノ基を導入した誘導体(CN−PPV)、Boramer(商品名、TDA Research製)等のポリマー系材料(電子受容性ポリマー)は、電荷分離や電子移動といった半導体的機能以外に、該インキ組成物(又は光電変換素子用材料)に、ウエットプロセス(印刷又は塗布)適性及び造膜性(印刷又は塗布後の膜質性)を付与する効果があるので好ましい。
本発明のインキ組成物(又は光電変換素子用材料)のフタロシアニンナノロッド及び電子受容性材料との混合比に関しては、後述する光電変換素子において、光電変換特性が得られる範囲で任意に選択できるが、フタロシアニンナノロッド/電子受容性材料=1/99から99/1の範囲であることが好ましく、より好ましくは1/9から9/1の範囲であり、さらに好ましくは2/8から8/2の範囲である。
本発明のインキ組成物(又は光電変換素子用材料)で、電子受容性材料を添加した場合には、該フタロシアニンナノロッドと電子受容性材料合計量の含有率が溶媒に対して0.05から20質量%とすることが好ましく、特に、0.1から10質量%とすることが好ましい。
本発明のインキ組成物(又は光電変換素子用材料)には、ウエットプロセス(印刷又は塗布)適性及び造膜性(印刷又は塗布後の膜質性)を付与するために、樹脂成分を、レオロジー調整やバインダー成分として添加することができる。樹脂としては、公知慣用のものであれば特に限定されるものではなく、単独の樹脂であっても、二種以上の樹脂を併用してもかまわないが、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート等が好ましい。
これらの樹脂の含有率が多すぎると、粘度が過度に上昇して、印刷や塗布による製膜性に影響を与え、又、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート等は、電気的に不活性なため、その含有率が多すぎると電子供与性材料及び電子受容性材料の濃度が相対的に薄まるため該電子供与性材料及び該電子受容性材料により発現する光電変換特性が低減することになる。従って、インキ組成物(又は光電変換素子用材料)中の樹脂の含有率としては20質量%以下とすることが好ましく、10質量%以下とすることがさらに好ましい。
本発明のインキ組成物(又は光電変換素子用材料)には、ウエットプロセス(印刷又は塗布)適性及び造膜性(印刷又は塗布後の膜質性)の向上を主な目的として、体質成分や各種界面活性剤等を必要に応じて添加して使用することができる。
体質成分としては、光電変換特性を保持できるものであれば公知慣用の、微粒子粉末単体、これら微粒子粉末単体を予め分散剤又は有機溶媒に分散させた分散液を用いることができ、これらを単独又は二種以上を併用して用いてもかまわない。具体的には、アエロジルシリーズ(商品名、エボニック製)、サイリシア、サイロホービック、サイロピュート、サイロページ、サイロピュア、サイロスフェア、サイロマスク、シルウェル、フジバルーン(以上、商品名、富士シリシア製)、PMA−ST、IPA−ST(以上、商品名、日産化学製)、NANOBIC3600シリーズ、NANOBIC3800シリーズ(以上、商品名、ビックケミー製)等があるが、特に限定するものではない。又、これらは単独又は二種以上を併用しても良い。又、光電変換素子は、膜厚方向に電荷を輸送するため、当該膜の表面平滑性が求められる。このために、インキに添加する体質成分の平均粒径は1から150nmであることが好ましく、5から50nmであるとさらに好ましく、微粒子シリカやアルミナ分散液であるPMA−ST、IPA−ST(商品名、日産化学製)、NANOBIC3600シリーズ(商品名、ビックケミー製)が好ましい。平均粒径は例えば動的光散乱法により容易に測定できる。又、これら体質成分は電気的に不活性なため、その含有率が多すぎると電子供与性材料及び電子受容性材料の濃度が相対的に薄まるため該電子供与性材料及び該電子受容性材料により発現する光電変換特性が低減することになる。したがって、インキ組成物(又は光電変換素子用材料)中の体質成分の含有率としては全固形分中90質量%以下 、好ましくは70質量%以下である。
界面活性剤としては、炭化水素系、シリコン系、フッ素系が挙げられ、これらを単独又は二種以上を混合して使用することが出来る。なかでも好ましいフッ素系界面活性剤は、直鎖状のパーフルオロアルキル基を有し、鎖長がC6以上、さらに好ましくはC8以上のノニオン系のフッ素系界面活性剤である。具体的なものとしては例えば、メガファックF−482、メガファックF−470(R−08)、メガファックF−472SF、メガファックR−30、メガファックF−484、メガファックF−486、メガファックF−172D、メガファックF178RM(以上、商品名、DIC製)等があるが、特に限定するものではない。又、これらは単独又は二種以上を併用しても良い。これら界面活性剤はインキ組成物(又は光電変換素子用材料)中、有効成分で5.0質量%以下、好ましくは有効成分で1.0質量%以下含有される。
本発明のインキ組成物(又は光電変換素子用材料)においては、前記記載の材料を混合して用いる。混合方法としては特に限定されるものではないが、所望の比率で前記記載の材料を溶媒に添加した後、公知慣用の方法、即ち、加熱処理、撹拌処理、分散攪拌処理、分散均一化処理、超音波照射処理、超音波攪拌処理、超音波均一化、超音波分散処理、レーザー照射処理等の方法を1種又は複数種組み合わせて溶媒中に分散混合させる方法が挙げられる。
(光電変換素子)
次に、本発明の光電変換素子について説明する。本発明の光電変換素子は、少なくとも一対の電極、すなわち正極と負極を有し、これら電極間に本発明のフタロシアニンナノロッドを含む。図1は本発明の光電変換素子の一例を示す模式図である。図1において符号1は基板、符号2は電極a、符号3は本発明のフタロシアニンナノロッドを含む光電変換層(有機半導体層)、符号4は電極bである。
有機半導体層3は、本発明のフタロシアニンナノロッドを含む膜である。又、有機半導体層3は、本発明のインキ組成物(又は光電変換素子用材料)より形成される膜である。
有機半導体層3が電子受容性材料を含む場合、本発明のフタロシアニンナノロッドと電子受容性材料は混合されていても積層されていてもよい。積層されている場合の一例を図2に示す。電子供与性材料たる本発明のフタロシアニンナノロッドを有する層が正極側、電子受容性材料を有する層が負極側であることが好ましい。従って、図2の符号5が本発明のフタロシアニンナノロッドを有する層、符号6が電子受容性材料を含む層であった場合、符号2の電極aが正極、符号4の電極bが負極となる。なお、積層構造の場合、「前記記載のフタロシアニンナノロッド以外のその他の電子供与性材料」が本発明のフタロシアニンナノロッドを含む層(符号5)に含有されていても良いし、又は、電子受容性材料を含む層(符号6)に含有されていても良い。
有機半導体層(図1では符号3、図2では符号5と6)の厚さは十分に光吸収できる厚みで、且つ、電荷の失活が生じない厚みであれば特に制限はないが、5から1000nmの厚さが好ましく、より好ましくは10から500nm、さらに好ましくは20から300nmの範囲である。積層されている場合は、本発明のフタロシアニンナノロッドを有する層は前記厚さのうち1から500nmの厚さを有していることが好ましく、より好ましくは5から300nmである。
有機半導体層は、本発明のインキ組成物(又は光電変換素子用材料)をウエットプロセス(印刷又は塗布)によって製膜し、これを乾燥させることにより得ることができる。本発明のインキ組成物(又は光電変換素子用材料)の製膜方法としては、特に制限なく公知慣用の方式を採用することができ、具体的には、インクジェット法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、オフセット印刷法、凸版印刷法、凸版反転印刷法、スクリーン印刷法、マイクロコンタクト印刷法、リバースコーター法、エアドクターコーター法、ブレードコーター法、エアナイフコーター法、ロールコーター法、スクイズコーター法、含浸コーター法、トランスファーロールコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレイコーター法、静電コーター法、超音波スプレイコーター法、ダイコーター法、スピンコーター法、バーコーター法、スリットコーター法、ドロップキャスト法等が挙げられる。
有機半導体層を図2のごとく積層する場合、前記記載の方法でフタロシアニンナノロッドを含む本発明の光電変換素子用材料を製膜した後に、電子受容性材料を、後述するバッファー層の製膜と同様の公知慣用の方式で積層すればよい。なお、特筆すべきこととして、本発明のフタロシアニンナノロッドは製膜後に耐溶媒性が上がるため、電子受容性材料をウエットプロセスで積層することが可能である。
基板1には、シリコン、ガラス、各種樹脂材料等を用いることが出来る。各種樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート(PC)、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、アクリル樹脂等を挙げる事ができる。このような樹脂性材料を用いることで、ガラスを用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。
一方、基板側から光を入射して用いる場合は、光透過性の良好な材料が好ましく、このような材料として、ガラス、PET、PC、ポリイミド、PES、アクリル樹脂等を挙げることができる。
電極a、b用の材料としては、一方の電極には仕事関数の大きな導電性材料、もう一方の電極には仕事関数の小さな導電性材料を使用することが好ましい。仕事関数の大きな導電性材料を用いた電極は正極となる。この仕事関数の大きな導電性材料としては、金、白金、クロム、ニッケル等の金属のほか、透明性を有するインジウム、錫等の金属酸化物、複合金属酸化物(インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、フッ素ドープ酸化錫(FTO))、(積層)グラフェン、(積層)修飾グラフェン、ドーピングで導電率を向上させた通常公知の導電性ポリマー(導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT))が好ましく用いられる。ここで、正極に用いられる導電性材料は、有機半導体層3とオーミック接合するものであることが好ましい。さらに、後述するバッファー層1を用いた場合においては、正極に用いられる導電性材料はバッファー層1とオーミック接合するものであることが好ましい。
仕事関数の小さな導電性材料を用いた電極は負極となるが、この仕事関数の小さな導電性材料としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属、具体的にはリチウム、マグネシウム、カルシウム等が使用される。又、錫、銀、アルミニウム等も好ましく用いられる。さらに、前記金属からなる合金や前記の金属の積層体からなる電極も好ましく用いられる。ここで、負極に用いられる導電性材料は、有機半導体層3とオーミック接合するものであることが好ましい。さらに、後述するバッファー層2を用いた場合においては、負極に用いられる導電性材料はバッファー層2とオーミック接合するものであることが好ましい。
本発明の光電変換素子においては、電極a又は電極bのいずれかに光透過性を有することが好ましい。電極の光透過性は、有機半導体層3に入射光が到達して起電力が発生する程度であれば、特に限定されるものではない。このような導電性材料として、例えば、前記導電性材料のうち、ITO(酸化インジウム−酸化錫複合体)、FTO(フッ素ドープ酸化錫)、(積層)グラフェン、(積層)修飾グラフェン、ドーピングで導電率を向上させた通常公知の導電性ポリマー(導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)等)が好適に用いられる。又、これらの材料を導電性が高い金属材料をメッシュ状にしたものと組み合わせて用いることも出来る。
電極の厚さは光透過性と導電性とを有する範囲であればよく、電極材料によって異なるが5から10000nm、好ましくは10から5000nm、さらに好ましくは20から300nmが好ましい。なお、もう一方の電極は導電性があれば必ずしも光透過性は必要ではなく、厚さも特に限定されない。
電極の形成方法としては、前記材料を原料として、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、CVD法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法等のドライプロセスや、インクジェット法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、オフセット印刷法、凸版印刷法、凸版反転印刷法、スクリーン印刷法、マイクロコンタクト印刷法、リバースコーター法、エアドクターコーター法、ブレードコーター法、エアナイフコーター法、ロールコーター法、スクイズコーター法、含浸コーター法、トランスファーロールコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレイコーター法、静電コーター法、超音波スプレイコーター法、ダイコーター法、スピンコーター法、バーコーター法、スリットコーター法、ドロップキャスト法のウエットプロセスが挙げられ、材料に応じて適宜使用することができる。より詳しくは、蒸着やスパッタリング等のドライプロセスを用いてパターンマスク等を介して電極形成する方法、蒸着やスパッタリング等のドライプロセスで形成した導電性べた膜を、公知慣用のフォトリソグラフ法−エッチング法で電極形成する方法、蒸着やスパッタリング等のドライプロセスとフォトリソグラフ法−リフトオフ法を組み合わせて電極形成する方法、蒸着やスパッタリング等のドライプロセスを用いて形成した導電性べた膜を、インクジェット等によるレジストを用いてエッチングする方法等を挙げられる。又、導電性微粒子分散液又は導電性ポリマー溶液若しくは分散液を、直接、インクジェット法、スクリーン印刷法、グラビアオフセット印刷法、凸版反転印刷法、マイクロコンタクト印刷法等のウエットプロセスによりパターニングしてもよいし、塗布製膜でべた膜を形成した後、公知慣用ののフォトリソグラフ−エッチング法やレーザアブレーション法等によりパターニングしてもよいし、又、ウエットプロセスとフォトリソグラフ法−リフトオフ法を組み合わせてパターニングしても良い。
本発明では、正極と有機半導体層の間にバッファー層1を設けてもよい。バッファー層1は、効率的な電荷の取り出しを可能とするために必要に応じて用いられる。バッファー層1を形成する材料としては、酸化グラフェン、修飾グラフェン、ポリチオフェン類、ポリ−p−フェニレンビニレン類、ポリフルオレン類、ポリビニルカルバゾール類、フタロシアニン誘導体(H2Pc、CuPc、ZnPc等)、ポルフィリン誘導体等が好ましく用いられる。これらの材料は、ドーピングにより導電性(正孔輸送性)を高めたものであっても良い。特に、ポリチオフェン類であるポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)やPEDOTにポリスチレンスルホネート(PSS)をドープしたPEDOT:PSSが好ましく用いられる。バッファー層1の厚さは、5から600nmの厚さが好ましく、より好ましくは10から200nmである。
又本発明では、有機半導体層と負極の間にバッファー層2を設けてもよい。バッファー層2は、効率的な電荷の取り出しを可能とするために必要に応じて用いられる。バッファー層2を形成する材料として、前記した電子受容性材料(ナフタレン誘導体、ペリレン誘導体、オキサゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、フラーレン類、カーボンナノチューブ(CNT)類、修飾グラフェン類、ポリ−p−フェニレンビニレンにシアノ基を導入した誘導体(CN−PPV)、Boramer(商品名、TDA Research社製)、CF3基又はF基を導入した公知慣用の低分子有機半導体材料又は高分子有機半導体材料等)に加え、オクタアザポルフィリン、パーフルオロペンタセンやパーフルオロフタロシアニン等のパーフルオロ化合物、テトラチオフルバレンやテトラメチルフェニレンジアミン等の電子供与性化合物とテトラシアノキノジメタンやテトラシアノエチレン等の電子受容性化合物とからなる電荷移動錯体、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ガリウム等のn型無機酸化物半導体、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化セシウム等のアルカリ金属化合物等を用いることができる。バッファー層2の厚さは、0.5から600nmの厚さが好ましく、より好ましくは1から200nmである。
バッファー層の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、CVD法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法等のドライプロセスや、インクジェット法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、オフセット印刷法、凸版印刷法、凸版反転印刷法、スクリーン印刷法、マイクロコンタクト印刷法、リバースコーター法、エアドクターコーター法、ブレードコーター法、エアナイフコーター法、ロールコーター法、スクイズコーター法、含浸コーター法、トランスファーロールコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレイコーター法、静電コーター法、超音波スプレイコーター法、ダイコーター法、スピンコーター法、バーコーター法、スリットコーター法、ドロップキャスト法のウエットプロセスが挙げられ、材料に応じて適宜使用することができる。
又、バッファー層に無機酸化物を用いる場合、ウエットプロセスとして、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶媒又は水に必要に応じて界面活性剤等の分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えばアルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法を用いることができる。
これらバッファー層は、単層であってもよく、又、異なる材料を積層したものであってもよい。
本発明による光電変換素子は、集積によって太陽電池モジュールを構成することができる。その際、本発明の光電変換素子は、保護シートや接着性封止材により前記の光電変換素子を、水分を含む外気から遮断する構造とすることもできる。太陽電池モジュールとしては、本発明による光電変換素子の電極aと、それに隣接する他の本発明による光電変換素子の電極bとを接触させることにより、本発明による光電変換素子を直列接続させて集積化させたことを特徴とする太陽電池モジュールを挙げることができる。
又、隣接する本発明による光電変換素子の電極a同士を接触させ、且つ、隣接する本発明による光電変換素子の電極b同士を接触させることにより、本発明による光電変換素子を並列接続させて集積化させたことを特徴とする太陽電池モジュールであってもよい。
以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
(実施例1)<インキ組成物(光電変換素子用材料)の製造>
・工程(a)
無置換フタロシアニンとして銅フタロシアニン(Fastogen Blue 5380E(商品名、DIC製))1.6gと、置換基を有するフタロシアニンとして(化10)で表されるフタロシアニン誘導体1.2gを濃硫酸(関東化学製)81gに投入して完全に溶解させ、濃硫酸溶液を調製した。続いて、蒸留水730gを1000mLのビーカーに投入し、これを氷水で十分冷却した後、該蒸留水を撹拌しながら、先に調製した濃硫酸溶液を投入し、無置換銅フタロシアニンと(化10)で表される銅フタロシアニン誘導体とからなる複合体を析出させた。
続いて得られた該複合体を、濾紙を用いてろ過し、蒸留水を用いて十分に洗浄し、含水した該複合体を回収した。
・工程(b)
工程(a)で得られた含水複合体12gを容量50mLのポリプロピレン製容器に投入し、さらに蒸留水を加えて、該複合体(固形分)の水に対する重量比を15%とし、次いでφ0.5mmのジルコニアビーズ60gを加えて、ペイントシェイカーを用いて2時間、微分散処理した。続いて該微分散処理により微粒子化した複合体の分散液をジルコニアビーズから分離回収し、さらに蒸留水を加えて重量50gの微粒子化複合体水分散液(固形物濃度5%)を得た。
次に、該微粒子化複合体水分散液から10g分取し、さらに濃度5Nの塩酸水(和光純薬工業製)0.5gを加えて、2000回転で1時間、遠心分離したところ、該微粒子化複合体が沈殿した。上澄みの塩酸水を除去し、含水した該微粒子化複合体に4.5gのN−メチルピロリドン(NMP)(和光純薬工業製)を加えて、よく振とうし、このものを100mLナスフラスコに投入し、さらにエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート(和光純薬工業製)を5.0g追加投入して、1時間撹拌し、その後、オイルバスを用いて、90分かけて145℃まで昇温した。145℃に到達後、そのままの温度でさらに30分間加熱を継続した。
その後、冷却してから、該分散液を、メンブレンフィルター(孔径:0.1μm)を用いて濾過し、濾残をオルトジクロロベンゼンでよく洗浄した。該濾残を固形物濃度が2%になるようにオルトジクロロベンゼンに投入し、よく振とうすることで、オルトジクロロベンゼンを分散溶媒とする分散液を得た。該分散液の固形分を透過型電子顕微鏡で観察したところ、短径が約50nm以下、短径に対する長さの比率が10以上にまで成長したワイヤ状固形物(ナノワイヤ)が確認され(図3参照)、又、該固形分のXRD測定を行ったところ、フタロシアニン結晶由来のピークが確認された。以上より、フタロシアニンがナノサイズで一次元結晶成長したフタロシアニンナノワイヤの生成が確認された。
・工程(c)
工程(b)で得られたフタロシアニンナノワイヤの分散液を、超音波ホモジナイザー(商品名:US300、日本精機製作所製)を用いて、氷冷下、7φのホーンを使用し、出力10で30分間処理した。このようにして得られた分散液を回収し、その固形分を走査型電子顕微鏡で観察したところ、短径が約20nm以下、短径に対する長さの比率が5以下であるロッド状固形物が確認された(図4参照)。以上より、該処理にて、フタロシアニンナノワイヤのナノロッド化(フタロシアニンナノロッドの形成)が確認された。
かくして、本工程において、固形分濃度2%のフタロシアニンナノロッド分散液(1)が製造された。
前記フタロシアニンナノロッド分散液(1)150mgとPCBM(フロンティアカーボン製)45mgとオルトジクロロベンゼン200mgをサンプル瓶の中に投入し、超音波洗浄機(47kHz)中で30分間超音波照射することにより光電変換素子用材料(1)を得た。
<光電変換素子の製造>
ガラス基板にスパッタリング法により正極となるITO透明導電層を100nm堆積させ、これをフォトリソグラフィー−エッチング法により2mm幅の短冊状にパターニングした。得られたパターンITO付きガラス基板を、中性洗剤、蒸留水、アセトン、エタノールの順にそれぞれにつき15分間超音波洗浄を3回実施した後、30分間UV/オゾン処理し、この上にPEDOT:PSS水分散液(AI4083(商品名、HCStarck製))をスピンコートすることで、PEDOT:PSSよりなるバッファー層1を60nmの厚さでITO透明電極層上に形成した。これを100℃に加熱したホットプレート上で5分間乾燥した後、該PEDOT:PSS層上に光電変換層用材料(1)をスピンコートし、膜厚100nmの光電変換層用材料(1)由来の有機半導体層を形成した。その後、前記「有機半導体層が形成された基板」と蒸着用メタルマスク(2mm幅の短冊パターン形成用)を真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度を5×10−4Paまで高めた後、抵抗加熱法によって、負極となるアルミニウムを2mm幅の短冊パターンになるように蒸着堆積した(膜厚:80nm)。以上のようにして、面積が2mm×2mm(短冊状のITO層とアルミニウム層が交差する部分)である光電変換素子(1)を製造した。
<光電変換素子の評価>
前記光電変換素子(1)の正極と負極をデジタルマルチメーター(6241A、製品名(ADC製))に接続して、スペクトル形状:AM1.5、照射強度:100mW/cmの擬似太陽光(簡易型ソーラシミュレータ XES151S(製品名、三永電機製作所製))の照射下(ITO層側から照射)、大気中で電圧を−0.1Vから+0.8Vまで掃引し、電流値を測定した。この時の短絡電流密度(印加電圧が0Vのときの電流密度の値。以下、Jsc)は4.47mA/cm、開放端電圧(電流密度が0になるときの印加電圧の値。以下、Voc)は0.56V、フィルファクター(FF)は0.40であり、これらの値から算出した光電変換効率(PCE)は1.02%であった。なお、FFとPCEは次式により算出した。

FF=JVmax/(Jsc×Voc
(ここで、JVmaxは、印加電圧が0Vから開放端電圧値の間で電流密度と印加電圧の積が最大となる点における電流密度と印加電圧の積の値である。)

PCE=[(Jsc×Voc×FF)/擬似太陽光強度(100mW/cm)]×100(%)
(実施例2)<光電変換素子の製造>
実施例(1)で得た分散液(1)180mgにオルトジクロロベンゼン180mgを加えインキ組成物(2)(光電変換素子用材料(2))を得た。
光電変換素子用材料(1)の変わりに光電変換素子用材料(2)を使用し実施例(1)と同様に光電変換素子用材料(2)由来の有機半導体層(電子供与性材料層)を形成した後、この上に、2重量%のPCBM−オルトジクロロベンゼンをスピンコートし電子受容性材料層を積層した以外は実施例(1)と同様にして光電変換素子(2)を製造した。
<光電変換素子の評価>
光電変換素子(1)の替わりに光電変換素子(2)を用いる他は、実施例1と同様にして光電変換素子の評価を行った。結果は、Jscが4.25mA/cm、Vocが0.53V、FFが0.44であり、これらの値から算出したPCEは0.99%であった。
(実施例3)<トランジスタの製造>
n型のシリコン基板を用意してこれをゲート電極とし、この表面層を熱酸化処理して酸化シリコンからなるゲート絶縁膜を形成した。ここに、実施例(2)で得たインキ組成物(2)をスピンコートし、半導体膜(チャネル部)を形成した。次に、蒸着成膜によって、金薄膜からなるソース・ドレイン電極をパターン形成し、トランジスタ(3)を製造した。なお、チャネル長L(ソース電極−ドレイン電極間隔)を75μm、チャネル幅Wを5.0mmとした。
<トランジスタの評価>
上記トランジスタ(3)について、トランジスタ特性を評価した。トランジスタ特性の評価は、デジタルマルチメーター(SMU237、ケースレー製)を用いて、ゲート電極に0から−80V電圧(Vg)をスイープ印加し、−80V印加したソース・ドレイン電極間の電流(Id)を測定することで行なった。結果は、移動度が10−4、ON/OFF比が10であった。なお、移動度は√Id−Vgの傾きから、周知の方法により求めた。単位はcm/V・sである。また、ON/OFF比は(Idの絶対値の最大値)/(Idの絶対値の最小値)で求めた。
(実施例4)<インキ組成物(光電変換素子用材料)の製造>
数平均分子量約2,000の第一アミン−末端ポリ(エチレンオキシド/プロピレンオキシド)コポリマー(Surfonamine B−200(商品名、Huntsman Corporation製))692質量部と炭酸ナトリウム66質量部と水150質量部の混合物に、銅フタロシアニンスルホニルクロリド(スルホン化度=1)210質量部を投入し、5℃〜室温で6時間反応させた。得られた反応混合物を真空下で90℃に加熱して水を除去し、下記(化21)で表される銅フタロシアニンスルファモイル化合物を得た。
Figure 0004998645
前記化合物において、Qは水素原子又はメチル基を表し、プロピレンオキシド/エチレン
オキシド=29/6(モル比)、nの平均値=35である。
次に、置換基を有するフタロシアニン(フタロシアニン誘導体)として(化10)で表されるフタロシアニン誘導体に変えて(化21)で表されるフタロシアニン誘導体を、工程(b)における分散溶媒としてオルトジクロロベンゼンに変えてNMPを用いた以外は実施例(1)と同様にして、フタロシアニンナノロッド分散液(4)を得た。
次に、前記フタロシアニンナノロッド分散液(4)180mgにNMP180mgを加えインキ組成物(4)(光電変換素子用材料(4))を得た。
<光電変換素子の製造>
光電変換素子用材料に光電変換素子用材料(2)に変えて光電変換素子用材料(4)を用いた以外は実施例(2)と同様にして、光電変換素子(4)を製造した。
<光電変換素子の評価>
光電変換素子(1)に変えて光電変換素子(4)を用いた以外は実施例(1)と同様にして、光電変換素子の評価を行なったところ、Jscは4.54mA/cm、Vocは0.58V、FFは0.44であり、これらの値から算出したPCEは1.15%であった。
<トランジスタの製造>
インキ組成物(2)に変えてインキ組成物(4)を用いた以外は実施例(3)と同様にして、トランジスタ(4)を製造した。
<トランジスタの評価>
前記トランジスタ(4)について、トランジスタ特性を評価した。結果は、移動度が10−4、ON/OFF比が10であった。
(実施例5)<インキ組成物(光電変換素子用材料)の製造>
置換基を有するフタロシアニン(フタロシアニン誘導体)として(化10)で表されるフタロシアニン誘導体に変えて(化6)で表されるフタロシアニン誘導体を、工程(b)における分散溶媒としてオルトジクロロベンゼンに変えてNMPを用いた以外は実施例(1)と同様にして、フタロシアニンナノロッド分散液(5)を得た。
次に、前記フタロシアニンナノロッド分散液(5)180mgにNMP180mgを加えインキ組成物(5)(光電変換素子用材料(5))を得た。
<光電変換素子の製造>
光電変換素子用材料(2)に変えて光電変換素子用材料(5)を用いた以外は実施例(2)と同様にして、光電変換素子(5)を製造した。
<光電変換素子の評価>
光電変換素子(1)に変えて光電変換素子(5)を用いた以外は実施例(1)と同様にして、光電変換素子の評価を行なったところ、Jscは5.20mA/cm、Vocは0.56V、FFは0.39であり、これらの値から算出したPCEは1.15%であった。
<トランジスタの製造>
インキ組成物(2)に変えてインキ組成物(5)を用いた以外は実施例(3)と同様にして、トランジスタ(5)を製造した。
<トランジスタの評価>
トランジスタ(3)に変えて前記トランジスタ(5)を用いた以外は実施例(3)と同様にして、トランジスタ特性を評価した。結果は、移動度が10−4、ON/OFF比が10であった。
(実施例6)<インキ組成物(光電変換素子用材料)の製造>
置換基を有するフタロシアニン(フタロシアニン誘導体)として(化10)で表されるフタロシアニン誘導体に変えて(化8)で表されるフタロシアニン誘導体を、工程(b)における分散溶媒としてオルトジクロロベンゼンに変えてNMPを用いた以外は実施例(1)と同様にして、フタロシアニンナノロッド分散液(6)を得た。
次に、前記フタロシアニンナノロッド分散液(6)180mgにNMP180mgを加えインキ組成物(6)(光電変換素子用材料(6))を得た。
<光電変換素子の製造>
光電変換素子用材料(2)に変えて光電変換素子用材料(6)を用いた以外は実施例(2)と同様にして、光電変換素子(6)を作製した。
<光電変換素子の評価>
光電変換素子(1)に変えて光電変換素子(6)を用いた以外は実施例(1)と同様にして、光電変換素子の評価を行なったところ、Jscは4.32mA/cm、Vocは0.54V、FFは0.40であり、これらの値から算出したPCEは0.92%であった。
<トランジスタの製造>
インキ組成物(2)に変えてインキ組成物(6)を用いた以外は実施例(3)と同様にして、トランジスタ(6)を製造した。
<トランジスタの評価>
トランジスタ(3)に変えて前記トランジスタ(6)を用いた以外は実施例(3)と同様にして、トランジスタ特性を評価した。結果は、移動度が10−4、ON/OFF比が10であった。
(実施例7)〜(実施例31)
以下、上記実施例と同様にして、下記実施例(7)〜(31)を行い、各種無置換フタロシアニン及び置換基を有するフタロシアニンを含有するフタロシアニンナノロッドを作製し、該フタロシアニンナノロッドを含有する光電変換素子の特性を評価した。その結果を表1に示す。(表中、フタロシアニンナノロッドの作製上参照すべき実施例を記載した。)
Figure 0004998645
但し、表中のフタロシアニンの置換基のうち、スルホン酸は(化6)に記載の置換基、イミドは(化10)に記載の置換基、スルファモイルは(化21)に記載の置換基を表す。
(比較例1)<光電変換素子の製造>
光電変換素子用材料(1)のフタロシアニンナノロッドのかわりに銅フタロシアニン顔料微粒子を用いた以外は実施例(1)と同様にして光電変換素子の製造を行なったが、銅フタロシアニン顔料微粒子の溶媒分散性が低いため、製膜性に問題があり、該分散液を用いて光電変換素子を製造することが出来なかった。
(比較例2)
<光電変換素子の製造>
実施例(1)で製造したフタロシアニンナノロッドのかわりに、実施例(1)工程(b)で製造したフタロシアニンナノワイヤを用いた以外は実施例(1)と同様にして光電変換素子(2)’を製造した。
<光電変換素子の評価>
光電変換素子(1)の替わりに光電変換素子(2)’を用いる他は、実施例1と同様にして光電変換特性の評価を行った。結果は、Jscが4.17mA/cm、Vocが0.56V、FFが0.28であり、これらの値から算出したPCEは0.66%であった。
以上から、本発明によるフタロシアニンナノロッドは、フタロシアニン顔料微粒子より溶媒分散性に優れるため、インキ組成物を形成することが容易となり、従ってウエットプロセスで光電変換素子を製造できることが分かる。さらに、本発明によるフタロシアニンナノロッドを用いた光電変換素子は、フタロシアニンナノワイヤを用いた光電変換素子より、フィルファクター(FF)が向上し、その結果、光電変換効率が向上することが分かる。
本発明のフタロシアニンナノロッドによれば、フタロシアニンの高い耐久性に由来する寿命の長い光電変換素子を、ウエットプロセスにより低コストで提供することが可能となり、さらに、該光電変換素子を用いることで、該光電変換素子の特徴により、寿命の長い太陽電池モジュールを低コストにて構築することが可能となる。
1 基板
2 電極a
3 光電変換層
4 電極b
5 本発明のフタロシアニンナノロッドを含有する層(電極aが正極の場合)、又は電子受容性材料を含有する層(電極aが負極の場合)
6 電子受容性材料を含有する層(電極bが負極の場合)、又は本発明のフタロシアニンナノロッドを含有する層(電極bが正極の場合)

Claims (15)

  1. 無置換フタロシアニン及び置換基を有するフタロシアニンを含有するフタロシアニンナノロッドであって、
    短径が100nm以下であり、その短径に対する長さの比率(長さ/短径)が10未満であり、
    無置換フタロシアニンが、一般式(1)又は(2)で表されるものであり、
    Figure 0004998645
    (但し、式中、Xは、銅原子、亜鉛原子、コバルト原子、ニッケル原子、錫原子、鉛原子、マグネシウム原子、珪素原子、鉄原子、パラジウム原子、TiO、VO及びAlClからなる群から選ばれる何れかである。)
    置換基を有するフタロシアニンが、一般式(3)又は(4)で表されるものであるフタロシアニンナノロッド。
    Figure 0004998645
    (但し、式中、Xは、銅原子、亜鉛原子、コバルト原子、ニッケル原子、錫原子、鉛原子、マグネシウム原子、珪素原子、鉄原子、パラジウム原子、TiO、VO及びAlClからなる群から選ばれる何れかであり、
    からY が、フタロシアニン骨格とR 〜R を結合させる、−(CH −(nは1〜10の整数を表す)、−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−NH−、−S−、−S(O)−、又は−S(O) −で表される結合基である場合には、R 〜R は、アルキル基、フェニレン基、ナフチル基、ピロール基、チオフェン基、フタルイミド基から選ばれる基を表し、
    からY が前記結合基として存在しない場合には、R 〜R は、−SO H、−CO H、アルキル基、フェニル基、ナフチル基、ピロール基、チオフェン基、又はフタルイミド基であり、
    a、b、c及びdは各々独立に0〜4の整数を表すが、そのうち少なくとも一つは0ではない。)
  2. 置換基を有するフタロシアニンが、一般式(5)又は(6)で表されるものである請求項1に記載のフタロシアニンナノロッド。
    Figure 0004998645
    (但し、式中、Xは銅原子、亜鉛原子、コバルト原子、ニッケル原子、錫原子、鉛原子、マグネシウム原子、珪素原子、鉄原子、パラジウム原子、TiO、VO及びAlClからなる群から選ばれる何れかであり、Zは下記式(a)又は(b)で表される基であり、a、b、c及びdは各々独立に0〜4の整数を表すが、そのうち少なくとも一つは0ではない。)
    Figure 0004998645
    (ここで、nは4〜100の整数であり、Qは各々独立に水素原子又はメチル基であり、Q’は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、2−エチル−ヘキシル基、n−ドデシル基、ステアリル基、n−テトラコシル基、n−トリアコンチル基、ビニル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、イソプレン基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、デセニル基、ゲラニル基、エチニル基、2−プロピニル基、又は2−ペンテン−4−イニル基である。)
    Figure 0004998645
    (ここで、mは1〜20の整数であり、R及びR’は、各々独立に炭素数1〜20のアルキル基である。)
  3. 置換基を有するフタロシアニンが、一般式(7)又は(8)で表されるものである請求項1に記載のフタロシアニンナノロッド。
    Figure 0004998645
    (ここで、Xは銅原子又は亜鉛原子、nは1から20の整数、mは置換基の平均導入数を表わす0から4の数値であり、R からR は、各々独立にハロゲン、炭素数1から20のアルキル基、アルキルオキシ基又はアルキルチオ基を表す。)
    Figure 0004998645
    (ここで、Xは銅原子又は亜鉛原子、nは1から20の整数、mは置換基の平均導入数を表わす0から4の数値であり、R からR は、各々独立にハロゲン、炭素数1から20のアルキル基、アルキルオキシ基又はアルキルチオ基を表す。)
  4. 請求項1〜の何れかに記載のフタロシアニンナノロッドと、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロホルム、塩化メチレン、又はジクロロエタンとを必須成分とするインキ組成物。
  5. フタロシアニンナノロッドの含有率が0.05〜20質量%の範囲である請求項に記載のインキ組成物。
  6. 更に、ポリチオフェン、ポリ−p−フェニレンビニレン、ポリ−p−フェニレン、ポリフルオレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリチエニレンビニレン、ポリビニルカルバゾール、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、又はポリカーボネートを含有してなる請求項4又は5に記載のインキ組成物。
  7. 請求項1〜の何れかに記載のフタロシアニンナノロッドをチャネル部に含有するトランジスタ。
  8. 請求項に記載のトランジスタの製造方法において、
    請求項4〜6の何れかに記載のインキ組成物を製膜することによりチャネル部を作製することを特徴とするトランジスタの製造方法。
  9. 請求項1〜の何れかに記載のフタロシアニンナノロッドを含有する光電変換素子用材料。
  10. 請求項に記載の光電変換素子用材料が、更に、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボキシリックジイミド(NTCDI)、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボキシリックジアンハイドライド(NTCDA)、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシリックジアンハイドライド(PTCDA)、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンズイミダゾール(PTCBI)、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD)、2,5−ジ(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール(BND)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(TAZ)、フェナントロリン、ホスフィンオキサイド、C60フラーレン、C70フラーレン、C76フラーレン、C78フラーレン、C82フラーレン、C84フラーレン、C90フラーレン、C94フラーレン、[6,6]−フェニルC61酪酸メチルエステル、[6,6]−フェニルC61酪酸ヘキシルエステル、[6,6]−フェニルC61酪酸ドデシルエステル、フェニルC71酪酸メチルエステル、フェニルC85酪酸メチルエステル、カーボンナノチューブ(CNT)、シアノ基を有するポリ−p−フェニレンビニレン、ポリ[(1,4−ジビニレンフェニレン)(2,4,6−トリイソプロピルフェニルボラン)]、又はポリ[(2,5−ジデシロキシ−1,4−フェニレン)(2,4,6−トリイソプロピルフェニルボラン)]、ジフェニル末端を含む光電変換素子用材料。
  11. 少なくとも正極と負極を有する光電変換素子であって、
    正極と負極の間に請求項1〜の何れかに記載のフタロシアニンナノロッドを含む膜を有することを特徴とする光電変換素子。
  12. 請求項11に記載の光電変換素子の製造方法において、
    正極と負極の間に請求項9又は10に記載の光電変換素子用材料を製膜する工程を有することを特徴とする光電変換素子の製造方法。
  13. 請求項1〜の何れかに記載のフタロシアニンナノロッドの製造方法において、
    (1)無置換フタロシアニンと置換基を有するフタロシアニンとを硫酸、クロロ硫酸、メタンスルホン酸、又はトリフルオロ酢酸に溶解させた後に、水又は水を主成分とする水溶液に析出させて複合体を得る工程、
    (2)前記(1)工程で得られる複合体を、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クロロベンゼン、又はジクロロベンゼン中にて、5から250℃の温度範囲で攪拌又は静置することによりナノワイヤ化する工程、
    (3)前記(2)工程で得られるナノワイヤを、前記(2)記載の有機溶媒中にて、撹拌処理、分散攪拌処理、分散均一処理、超音波照射処理、超音波攪拌処理、超音波均一処理、超音波分散処理、又はレーザー照射処理によりナノロッド化する工程、
    を有することを特徴とするフタロシアニンナノロッドの製造方法であって、
    無置換フタロシアニンが、一般式(1)又は(2)で表されるものであり、
    Figure 0004998645
    (但し、式中、Xは、銅原子、亜鉛原子、コバルト原子、ニッケル原子、錫原子、鉛原子、マグネシウム原子、珪素原子、鉄原子、パラジウム原子、TiO、VO及びAlClからなる群から選ばれる何れかである。)
    置換基を有するフタロシアニンが、一般式(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、又は(8)で表されるものであるフタロシアニンナノロッドの製造方法。
    Figure 0004998645
    (但し、式中、Xは、銅原子、亜鉛原子、コバルト原子、ニッケル原子、錫原子、鉛原子、マグネシウム原子、珪素原子、鉄原子、パラジウム原子、TiO、VO及びAlClからなる群から選ばれる何れかであり、
    からY が、フタロシアニン骨格とR 〜R を結合させる、−(CH −(nは1〜10の整数を表す)、−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−NH−、−S−、−S(O)−、又は−S(O) −で表される結合基である場合には、R 〜R は、アルキル基、フェニレン基、ナフチル基、ピロール基、チオフェン基、フタルイミド基から選ばれる基を表し、
    からY が前記結合基として存在しない場合には、R 〜R は、−SO H、−CO H、アルキル基、フェニル基、ナフチル基、ピロール基、チオフェン基、又はフタルイミド基であり、
    a、b、c及びdは各々独立に0〜4の整数を表すが、そのうち少なくとも一つは0ではない。)
    Figure 0004998645
    (但し、式中、Xは銅原子、亜鉛原子、コバルト原子、ニッケル原子、錫原子、鉛原子、マグネシウム原子、珪素原子、鉄原子、パラジウム原子、TiO、VO及びAlClからなる群から選ばれる何れかであり、Zは下記式(a)又は(b)で表される基であり、a、b、c及びdは各々独立に0〜4の整数を表すが、そのうち少なくとも一つは0ではない。)
    Figure 0004998645
    (ここで、nは4〜100の整数であり、Qは各々独立に水素原子又はメチル基であり、Q’は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、2−エチル−ヘキシル基、n−ドデシル基、ステアリル基、n−テトラコシル基、n−トリアコンチル基、ビニル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、イソプレン基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、デセニル基、ゲラニル基、エチニル基、2−プロピニル基、又は2−ペンテン−4−イニル基である。)
    Figure 0004998645
    (ここで、mは1〜20の整数であり、R及びR’は、各々独立に炭素数1〜20のアルキル基である。)
    Figure 0004998645
    (ここで、Xは銅原子又は亜鉛原子、nは1から20の整数、mは置換基の平均導入数を表わす0から4の数値であり、R からR は、各々独立にハロゲン、炭素数1から20のアルキル基、アルキルオキシ基又はアルキルチオ基を表す。)
    Figure 0004998645
    (ここで、Xは銅原子又は亜鉛原子、nは1から20の整数、mは置換基の平均導入数を表わす0から4の数値であり、R からR は、各々独立にハロゲン、炭素数1から20のアルキル基、アルキルオキシ基又はアルキルチオ基を表す。)
  14. 請求項13に記載のフタロシアニンナノロッドの製造方法において、
    (2)工程で得られるナノワイヤが、短径が100nm以下であって、その短径に対する長さの比率(長さ/短径)が10以上であるフタロシアニンナノロッドの製造方法。
  15. 請求項13に記載のフタロシアニンナノロッドの製造方法において、
    前記複合体を、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クロロベンゼン、又はジクロロベンゼン中にて、5から250℃の温度範囲で攪拌又は静置することによりナノワイヤ化する工程が、前記複合体を、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クロロベンゼン、又はジクロロベンゼン中に分散させた後、5から250℃の温度範囲で攪拌又は静置することによりナノワイヤ化する工程であるフタロシアニンナノロッドの製造方法。
JP2011537755A 2011-05-19 2011-05-19 フタロシアニンナノロッド、及び光電変換素子 Expired - Fee Related JP4998645B1 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2011/061531 WO2012157110A1 (ja) 2011-05-19 2011-05-19 フタロシアニンナノロッド、及び光電変換素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP4998645B1 true JP4998645B1 (ja) 2012-08-15
JPWO2012157110A1 JPWO2012157110A1 (ja) 2014-07-31

Family

ID=46793928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011537755A Expired - Fee Related JP4998645B1 (ja) 2011-05-19 2011-05-19 フタロシアニンナノロッド、及び光電変換素子

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8895850B2 (ja)
EP (1) EP2711400B1 (ja)
JP (1) JP4998645B1 (ja)
KR (1) KR101364221B1 (ja)
CN (1) CN103429668B (ja)
WO (1) WO2012157110A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103319954A (zh) * 2013-07-12 2013-09-25 珠海市乐通化工股份有限公司 一种石墨烯导电油墨及其制备方法
CN105269974A (zh) * 2014-07-17 2016-01-27 精工爱普生株式会社 液体容纳容器

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9318719B2 (en) * 2012-06-07 2016-04-19 Sumitomo Chemical Company, Limited Method of producing organic photoelectric conversion device
JP6104973B2 (ja) * 2015-03-30 2017-03-29 株式会社東芝 光電変換素子およびその製造方法
US20170098774A1 (en) * 2015-10-01 2017-04-06 Phillips 66 Company Formation of films for organic photovoltaics
WO2018068722A1 (en) * 2016-10-11 2018-04-19 The Hong Kong University Of Science And Technology Ternary blend organic solar cells based on one donor polymer and two acceptors
JP2018078242A (ja) * 2016-11-11 2018-05-17 キヤノン株式会社 光電変換素子、それを有する撮像素子及び撮像装置
WO2018196791A1 (en) * 2017-04-25 2018-11-01 The Hong Kong University Of Science And Technology The use of sequential processing for highly efficient organic solar cells based on conjugated polymers with temperature dependent aggregation
CN109755395B (zh) * 2017-11-08 2021-07-16 中国科学院化学研究所 一种应用风刀涂布制备有机聚合物薄膜太阳能电池的方法
CN109810568A (zh) * 2017-11-21 2019-05-28 Tcl集团股份有限公司 无机纳米材料印刷油墨及其制备方法和应用
JP7039414B2 (ja) * 2018-07-26 2022-03-22 株式会社東芝 放射線検出素子の作製方法および放射線検出素子
CN109824709B (zh) * 2019-01-28 2021-06-22 南昌大学 一类亚酞菁受体材料及合成方法和在太阳能电池中的应用
KR102094903B1 (ko) * 2019-06-12 2020-03-30 이상호 고분산성 아연프탈로시아닌-실리카나노튜브 및 이의 제조방법
WO2021097740A1 (zh) * 2019-11-21 2021-05-27 浙江精一新材料科技有限公司 纳米棒及其制造方法以及含有该纳米棒的光阀
KR20230034784A (ko) * 2021-09-03 2023-03-10 삼성전자주식회사 유기 광전 변환 소자 및 이를 포함하는 이미지 센서
CN113773493B (zh) * 2021-09-23 2022-05-17 北京科技大学 一种酞菁基二维有机框架材料超薄纳米带的制备方法
CN114890412A (zh) * 2022-02-16 2022-08-12 陕西化工研究院有限公司 制备金铂-聚苯胺-还原氧化石墨烯纳米复合物方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010122921A1 (ja) * 2009-04-23 2010-10-28 Dic株式会社 フタロシアニンナノワイヤー、それを含有するインキ組成物及び電子素子、並びにフタロシアニンナノワイヤーの製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2761868A (en) 1953-05-13 1956-09-04 American Cyanamid Co Sulfonated and unsulfonated imidomethyl, carboxyamidomethyl and aminomethyl phthalocyanines
CN1068029C (zh) * 1995-11-01 2001-07-04 中国科学院化学研究所 纳米级酞菁类有机光导材料及其制备方法和用途
JP2003071799A (ja) * 2001-09-04 2003-03-12 Mitsubishi Chemicals Corp ナノワイヤ及びその製造方法
DE10329711A1 (de) 2003-07-02 2005-01-27 Bayer Chemicals Ag Verfahren zur Herstellung von alkoxysubstituierten Phthalocyaninen
JP2005145896A (ja) 2003-11-17 2005-06-09 Dainippon Ink & Chem Inc 金属フタロシアニンの製造方法
DE102004001457A1 (de) 2004-01-08 2005-09-01 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Phthaloxyaninen
JP4625947B2 (ja) 2004-11-22 2011-02-02 国立大学法人広島大学 光電子的デバイス
JP2006245073A (ja) 2005-02-28 2006-09-14 Dainippon Printing Co Ltd 有機薄膜太陽電池
JP2007039561A (ja) 2005-08-03 2007-02-15 Fujifilm Holdings Corp フタロシアニン類の製造方法
US7341944B2 (en) * 2005-09-15 2008-03-11 Honda Motor Co., Ltd Methods for synthesis of metal nanowires
JP2008016834A (ja) 2006-06-09 2008-01-24 Mitsubishi Chemicals Corp 有機光電変換素子の製造方法及び有機光電変換素子
JP2009135237A (ja) 2007-11-29 2009-06-18 Nagoya Institute Of Technology 溶解性フラーレン誘導体
US8809523B2 (en) * 2008-03-10 2014-08-19 Xerox Corporation Method of making nanosized particles of phthalocyanine pigments
JP2009252768A (ja) 2008-04-01 2009-10-29 Fuji Electric Holdings Co Ltd 有機太陽電池、およびその製造方法
JP5444634B2 (ja) * 2008-05-23 2014-03-19 Dic株式会社 金属フタロシアニンナノワイヤー及びその製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010122921A1 (ja) * 2009-04-23 2010-10-28 Dic株式会社 フタロシアニンナノワイヤー、それを含有するインキ組成物及び電子素子、並びにフタロシアニンナノワイヤーの製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103319954A (zh) * 2013-07-12 2013-09-25 珠海市乐通化工股份有限公司 一种石墨烯导电油墨及其制备方法
CN105269974A (zh) * 2014-07-17 2016-01-27 精工爱普生株式会社 液体容纳容器
CN105269974B (zh) * 2014-07-17 2018-12-07 精工爱普生株式会社 液体容纳容器

Also Published As

Publication number Publication date
EP2711400A1 (en) 2014-03-26
WO2012157110A1 (ja) 2012-11-22
US8895850B2 (en) 2014-11-25
JPWO2012157110A1 (ja) 2014-07-31
EP2711400A4 (en) 2014-12-17
CN103429668A (zh) 2013-12-04
US20140158203A1 (en) 2014-06-12
KR101364221B1 (ko) 2014-02-17
CN103429668B (zh) 2014-11-26
KR20130014490A (ko) 2013-02-07
EP2711400B1 (en) 2016-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4998645B1 (ja) フタロシアニンナノロッド、及び光電変換素子
JP4844701B2 (ja) 光電変換素子用材料及び光電変換素子
JP5338939B2 (ja) フタロシアニンナノサイズ構造物、及び該ナノサイズ構造物を用いた電子素子
Guo et al. Self‐assembly of functional molecules into 1D crystalline nanostructures
Duan et al. Recent advances in water/alcohol-soluble π-conjugated materials: new materials and growing applications in solar cells
Helgesen et al. Advanced materials and processes for polymer solar cell devices
Li et al. Polymer–metal-oxide hybrid solar cells
KR102107532B1 (ko) 그래핀을 전도성 투명전극으로 사용하는 페로브스카이트 기반 태양전지
JP2013254912A (ja) 有機光電変換素子およびこれを用いた太陽電池
Wang et al. Non-fullerene acceptors for harvesting excitons from semiconducting carbon nanotubes
JP2006270061A (ja) 光起電力素子
JP2008147544A (ja) 光起電力素子用材料および光起電力素子
Jin et al. Vertically aligned carbon nanotubes for organic photovoltaic devices
TWI413662B (zh) 酞青素奈米棒及光電轉換元件
JP5858272B2 (ja) フタロシアニンナノワイヤーの製造方法
JP2012097079A (ja) フタロシアニンナノサイズ構造物集合体の製造方法、及び該フタロシアニンナノサイズ構造物集合体を用いた電子デバイス

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120417

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120430

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4998645

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150525

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees