JP5383016B2 - Methanofullerene derivative and photoelectric conversion element using the same - Google Patents

Methanofullerene derivative and photoelectric conversion element using the same Download PDF

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本発明はメタノフラーレン誘導体に関する。本発明のメタノフラーレン誘導体は、有機半導体材料として、有機FET、エレクトロルミネッセンス素子などのエレクトロニクス素子、太陽電池などに応用可能な材料であって、本発明はまたそれを用いた光電変換素子に関する。   The present invention relates to a methanofullerene derivative. The methanofullerene derivative of the present invention is a material applicable as an organic semiconductor material to an electronic element such as an organic FET or an electroluminescence element, a solar cell, etc. The present invention also relates to a photoelectric conversion element using the same.

太陽光などの光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電は、COの排出ガスを伴わないために極めてクリーンな発電方法であり、温室効果ガスを削減し、地球温暖化問題を解決する手段として期待されている。有機薄膜太陽電池は、大面積、簡易、安価な製造法が期待でき軽量で、かつ柔軟性に富むため有望な次世代太陽電池と考えられているが、その変換効率の大幅な向上が実用化に向けての重要課題となっている。
1992年Sariciftciはホール輸送材料である導電性高分子とフラーレンC60のヘテロ接合セルによって効率の良い電荷分離が可能であることを示した(非特許文献1、特許文献1参照)。
さらに、フラーレンのホール輸送材料への相溶性を高めることを目的として、フェニル基と酪酸エステル基をメチレンで架橋したメタノフラーレン(フェニルC61ブチリックアシッドメチルエステル;PCBM)が合成され、ポリパラフェニレンビニレンにアルコキシ基を導入した(ポリ〔2−メトキシ、5−(2’―エチル−ヘシキシロキシ)―パラ−フェニレンビニレン〕;MEH−PPV)とPCBMを混合し活性層とするMEH−PPV/PCBM系ではC60に比べて光電変換効率が大幅に改善された(非特許文献2参照)。
Photovoltaic power generation, which converts light energy such as sunlight into electrical energy, is an extremely clean power generation method because it does not involve CO 2 emissions, and is a means of reducing greenhouse gases and solving global warming problems. As expected. Organic thin-film solar cells are considered to be promising next-generation solar cells because they can be expected to have a large-area, simple, and inexpensive manufacturing method, are lightweight, and are flexible. It has become an important issue for the future.
1992 Sariciftci showed that it is possible to efficiently charge separation by heterojunction cells of conductive polymer and fullerene C 60 is a hole transport material (Non-Patent Document 1, Patent Document 1).
Further, methanofullerene (phenyl C 61 butyric acid methyl ester; PCBM) in which a phenyl group and a butyric acid ester group are cross-linked with methylene is synthesized for the purpose of enhancing the compatibility of fullerene with a hole transport material. MEH-PPV / PCBM system in which an alkoxy group is introduced into vinylene (poly [2-methoxy, 5- (2′-ethyl-hexoxyloxy) -para-phenylenevinylene]; MEH-PPV) and PCBM to form an active layer in the photoelectric conversion efficiency was greatly improved in comparison with C 60 (see non-Patent Document 2).

Sariciftciらはホール輸送材料として共役系高分子ポリ(3−ヘキシルチオフェン);P3HTとメタノフラーレン誘導体PCBMとの混合活性層からなるバルクヘテロ接合構造で3.5%のエネルギー変換効率を達成した。(非特許文献3参照)。
さらに、HeegerならびにCarrollらはそれぞれ独自にこのブレンド膜素子の加熱処理によって5%程度のエネルギー変換効率を報告している(非特許文献4、5参照)。
フラーレンのホール輸送材料への相溶性を高めることを目的としてPCBMが合成されドナー/アクセプター複合膜が作られ、MEH−PPV/PCBM系ではC60に比べて光電変換効率が大幅に改善された事実からわかるように、フラーレン誘導体のホール輸送材料との相溶性は極めて重要である。さらに、ホール輸送材料としてP3HTに代表されるようにチオフェン系ポリマーにおいて高光電変換効率が観測されており、電子輸送材料半導体であるフラーレン誘導体がチオフェン系ポリマーとの相溶性が重要であることは自明である。
例えば、チオフェン置換基を有するチオフェン系メタノフラーレン誘導体を合成した例としては、非特許文献6に示す1−(3−メトキシカルボニル)プロピル−1−チエニル−[6,6]−メタノフラーレン(ThCBM)があるが、塗布溶液作製時の溶解性およびチオフェン系ポリマーとの相溶性の点においての問題の解決は不充分であった。
Saricifci et al. Achieved an energy conversion efficiency of 3.5% in a bulk heterojunction structure composed of a mixed active layer of conjugated polymer poly (3-hexylthiophene); P3HT and methanofullerene derivative PCBM as a hole transport material. (Refer nonpatent literature 3).
Furthermore, Heeger and Carroll et al. Have independently reported an energy conversion efficiency of about 5% by heat treatment of the blend film element (see Non-Patent Documents 4 and 5).
Donor / acceptor composite film is PCBM is the synthesis for the purpose of enhancing the compatibility with the hole transport material of the fullerene is made, MEH-PPV / In PCBM system fact that the photoelectric conversion efficiency as compared with C 60 was significantly improved As can be seen, the compatibility of the fullerene derivative with the hole transport material is extremely important. Further, as represented by P3HT as a hole transport material, high photoelectric conversion efficiency has been observed in thiophene polymers, and it is obvious that the compatibility of fullerene derivatives, which are electron transport material semiconductors, with thiophene polymers is important. It is.
For example, as an example of synthesizing a thiophene methanofullerene derivative having a thiophene substituent, 1- (3-methoxycarbonyl) propyl-1-thienyl- [6,6] -methanofullerene (ThCBM) shown in Non-Patent Document 6 However, the problem in terms of solubility during preparation of the coating solution and compatibility with the thiophene polymer has been insufficient.

米国特許第5331183号US Pat. No. 5,331,183 N. S. Sariciftci, L. Smilowitz,A. J. Heeger, F. Wudl,「サイエンス(Science)」,1992年,258巻,p.1474−1476N. S. Sariciftci, L. Smilowitz, A. J. Heeger, F. Wudl, “Science”, 1992, 258, p. 1474-1476 C. J. Brabec, F. Padinger, N.S. Sariciftci, J.C. Hummelen,「ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス(J. Appl. Phys.)」,1999年,85巻,p.6866C. J. Brabec, F. Padinger, N.S. Sariciftci, J.C. Hummelen, “J. Appl. Phys.”, 1999, vol. 85, p. 6866 F. Padinger, R. S. Rittberger, N.S. Sariciftci,「アドバンスト・ファンクショナル・マテリアル(Adv. Funct. Mater.)」,2003年,13−1巻、p.85−88F. Padinger, R.S. Rittberger, N.S. Sariciftci, “Advanced Functional Material (Adv. Funct. Mater.)”, 2003, 13-1, p. 85-88 M. R-Reyes, K. Kim, D. L. Carroll,「アプライド・フィジクス・レターズ(Appl. Phy. Lett.)」,2005年,87巻,083506M. R-Reyes, K. Kim, D. L. Carroll, "Appl. Phy. Lett.", 2005, 87, 083506 W. Ma, C. Yang, X. Gong, K. Lee, A. J. Heeger,「アドバンスト・ファンクショナル・マテリアル(Adv. Funct. Mater.)」,2005年,15巻、p.1617−1622W. Ma, C. Yang, X. Gong, K. Lee, A. J. Heeger, “Advanced Functional Material (Adv. Funct. Mater.)”, 2005, 15, p. 1617-1622 M. Popescu, P.V. Hof, A. B. Sieval,H.T.Jonkman, J. C. Hummelen,「アプライド・フィジクス・レターズ(Appl. Phy. Lett.)」,2006年,89巻,213507M. Popescu, P.V. Hof, A. B. Sieval, H. T. Jonkman, J. C. Hummelen, “Appl. Phy. Lett.”, 2006, 89, 213507

本発明者らは前記の課題点を鑑み鋭意研究した結果、チオフェン系ポリマーと相溶性の向上を意図してチオフェン系置換基を有し、かつ溶解度の高いメタノフラーレン誘導体の開発に成功した。本発明による新規メタノフラーレン誘導体を利用することにより、溶解度ならびにポリマーへの相溶性が高く、電荷移動度ならびに電荷分離能に優れたチオフェン系メタノフラーレン誘導体を提供し、電子特性さらには耐久性に優れた光電変換素子を得ることができる。   As a result of intensive studies in view of the above-mentioned problems, the present inventors have succeeded in developing a methanofullerene derivative having a thiophene-based substituent and a high solubility in order to improve compatibility with a thiophene-based polymer. By using the novel methanofullerene derivative according to the present invention, a thiophene-based methanofullerene derivative having high solubility and compatibility with a polymer, excellent charge mobility and charge separation ability is provided, and excellent in electronic properties and durability. A photoelectric conversion element can be obtained.

本発明は、一般式(I)で表わされるメタノフラーレン誘導体に関する。
(上記一般式(I)において、FLはフラーレン類を表し、Tpはチオフェン系複素環又はチオフェン系複素環の水素原子の少なくとも一部が、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基又はアリール基で置換されたチオフェン系複素環の1〜8量体又はこれらのチオフェン系複素環が種々8個まで連なったものを表し、Xは水素、ハロゲン原子、Tp、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基またはアリール基を表し、FL、TpおよびXはメチレン基で連結されており、nは1〜10の整数を表す。)
The present invention relates to a methanofullerene derivative represented by the general formula (I).
(In the above general formula (I), FL represents fullerenes, and Tp represents a thiophene heterocyclic ring or a thiophene heterocyclic ring in which at least part of the hydrogen atoms are substituted with a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group or an aryl group. 1 to 8 mer of thiophene heterocycles or those in which up to 8 of these thiophene heterocycles are linked, X is hydrogen, halogen atom, Tp, alkyl group, cycloalkyl group, alkoxy group or aryl group FL, Tp and X are connected by a methylene group, and n represents an integer of 1 to 10.)

また本発明は、前記Tpが下記一般式(II)で表わされるチオフェン系複素環であることを特徴とする前記のメタノフラーレン誘導体に関する。
The present invention also relates to the methanofullerene derivative, wherein the Tp is a thiophene heterocycle represented by the following general formula (II).

また本発明は、チオフェン系複素環が水素以外の置換基を少なくとも一つ有することを特徴とする前記のメタノフラーレン誘導体に関する。
また本発明は、前記のいずれかに記載のメタノフラーレン誘導体を電子輸送材料として用いてなる光電変換素子に関する。
また本発明は、前記の光電変換素子において、ホール輸送材料としてチオフェン環を含んだ共役高分子化合物を含むことを特徴とする光電変換素子に関する。
The present invention also relates to the methanofullerene derivative, wherein the thiophene heterocycle has at least one substituent other than hydrogen.
The present invention also relates to a photoelectric conversion element using the methanofullerene derivative described above as an electron transport material.
The present invention also relates to the photoelectric conversion element, wherein the photoelectric conversion element includes a conjugated polymer compound including a thiophene ring as a hole transport material.

本発明の新規メタノフラーレン誘導体は、有機半導体材料として、有機FET、エレクトロルミネッセンス素子などのエレクトロニクス素子、太陽電池などに応用可能な材料である。   The novel methanofullerene derivative of the present invention is a material applicable as an organic semiconductor material to an electronic device such as an organic FET or an electroluminescence device, a solar cell, or the like.

以下、本発明のメタノフラーレン誘導体について説明する。
本発明のメタノフラーレン誘導体は、上記一般式(I)において丸で囲んだFL、丸で囲んだTp、および丸で囲んだXで示すように、FLにTpおよびXがメチレンで架橋した構造を有することを特徴とする。
Hereinafter, the methanofullerene derivative of the present invention will be described.
The methanofullerene derivative of the present invention has a structure in which Tp and X are cross-linked with methylene, as indicated by the circled FL, the circled Tp, and the circled X in the above general formula (I). It is characterized by having.

本発明において、一般式(I)におけるFLはフラーレン類を表す。フラーレン類とは、Sp2型の炭素原子が球状に結合した三次元閉核構造を有する化合物の総称であり、具体的にはフラーレンとその誘導体およびその骨格内に金属原子や化合物を内包しているものなどを挙げる事ができる。フラーレンとしては、さらに具体的には、化学式としてC60、C70、76、78、82、84、90、96などが挙げられるが、これらの中ではC60又はC70が特に好ましい。 In the present invention, FL in the general formula (I) represents fullerenes. Fullerenes are a general term for compounds having a three-dimensional closed nucleus structure in which Sp2-type carbon atoms are bonded in a spherical shape. Specifically, fullerenes, derivatives thereof, and metal atoms and compounds are included in the skeleton. You can list things. More specifically, examples of fullerene include C 60 , C 70, C 76, C 78, C 82, C 84, C 90, and C 96 as chemical formulas. Among these, C 60 or C 70 Is particularly preferred.

本発明において、一般式(I)におけるTpとしては、チオフェン複素芳香環と芳香環、あるいは複素芳香環同志が複数縮環したチエノチオフェン、ベンゾチオフェンなどを挙げることができ、好ましくは複素芳香環化合物であって、特に好ましくは硫黄を含むチオフェン、ベンゾチオフェン、チエノチオフェン等のチオフェン系複素芳香環化合物を挙げることができる。これらTpは溶媒への溶解度向上、光電変換素子として用いる際のホール輸送材料との相溶性向上および、耐久性向上のために置換基を有することができる。 In the present invention, examples of Tp in the general formula (I) include thiophene heteroaromatic ring and aromatic ring, or thienothiophene and benzothiophene in which a plurality of heteroaromatic rings are condensed, preferably heteroaromatic ring compounds In particular, thiophene heteroaromatic compounds such as thiophene, benzothiophene, and thienothiophene containing sulfur are particularly preferable. These Tp can have a substituent for improving solubility in a solvent, improving compatibility with a hole transport material when used as a photoelectric conversion element, and improving durability.

Tpの置換基としては、ハロゲン原子または炭素数1〜30、好ましくは1〜18のアルキル基またはアルコキシ基が挙げられる。ハロゲン原子としてはフッ素、塩素、臭素、ヨウ素を挙げることができる。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、2−エチルプロピル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。アルコシキ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、i−プロピルオキシ基、ブトキシ基、t−ブチルオキシ基、2−エチルプロピルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等を挙げることができる。また、アルキル基の水素の一部または全部を、不飽和結合を含む基、フェニル基など芳香環を含む置換基などとしても良い。カルボニル基、カルボニルオキシ基またはオキシカルボニル基、アミノ基等を用いて上記アルキル基等を結合しても良い。また上記アルキル基等の末端が、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基、スルホン酸基、シアノ基、イソシアナート基、アルデヒド基、アミノ基などであっても良い。また、アルキル鎖の途中に、エステル結合(−COO−)、酸アミド結合(−NH−CO−)、ウレタン結合(−NH−COO−)、エーテル結合(−O−)などを含んでも良く、繰り返し単位が1から15のエチレンオキシド基でも良い。2つの置換基が末端で結合をつくり環状となっていても良い。例えば、環状エーテル、環状エステル、酸無水物、カルボジイミドなどを挙げることができる。また、さらに芳香環が縮環している構造でもよい。   Examples of the substituent for Tp include a halogen atom or an alkyl group or alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 18 carbon atoms. Examples of the halogen atom include fluorine, chlorine, bromine and iodine. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an i-propyl group, a 2-ethylpropyl group, and a cyclohexyl group. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propyloxy group, an i-propyloxy group, a butoxy group, a t-butyloxy group, a 2-ethylpropyloxy group, and a cyclohexyloxy group. Alternatively, part or all of the hydrogen of the alkyl group may be a group containing an unsaturated bond, a substituent containing an aromatic ring such as a phenyl group, or the like. The above alkyl group or the like may be bonded using a carbonyl group, a carbonyloxy group or an oxycarbonyl group, an amino group, or the like. The terminal of the alkyl group or the like may be a hydroxyl group, thiol group, carboxyl group, sulfonic acid group, cyano group, isocyanate group, aldehyde group, amino group, or the like. In the middle of the alkyl chain, an ester bond (—COO—), an acid amide bond (—NH—CO—), a urethane bond (—NH—COO—), an ether bond (—O—), and the like may be included. It may be an ethylene oxide group having 1 to 15 repeating units. Two substituents may form a bond at the terminal to form a ring. For example, cyclic ether, cyclic ester, acid anhydride, carbodiimide and the like can be mentioned. Further, a structure in which an aromatic ring is condensed may be used.

Tpとしては、また、チオフェン系複素環又はチオフェン系複素環の水素原子の少なくとも一部がアルキル基、アルコキシ基又はアリール基で置換されたもの、およびそれらのオリゴマーを好ましく用いることができる。オリゴマーとしてのチオフェン系複素環の縮合数については特に制限されないが、好ましくは30量体以下、さらに好ましくは20量体以下、特に好ましくは1〜8量体を挙げることができる。   As Tp, those in which at least a part of the hydrogen atoms of the thiophene heterocyclic ring or thiophene heterocyclic ring are substituted with an alkyl group, an alkoxy group or an aryl group, and oligomers thereof can be preferably used. The number of condensation of the thiophene heterocycle as an oligomer is not particularly limited, but preferably 30-mer or less, more preferably 20-mer or less, and particularly preferably 1-8 mer.

また、チオフェン系複素環などのヘテロ芳香環を用いた場合、特にα位(ヘテロ原子隣接炭素)の電子反応性が高いことが知られている(日本化学会編『実験化学講座第4版』、24、有機合成VI(ヘテロ元素・典型金属元素化合物)、p539〜549)。すなわち、これはα位の反応性が高いことを示しており、特にこの炭素の置換基が水素の場合には耐久性が低下すると考えられる。よって、チオフェン系複素環などのおよびその誘導体を用いる場合には、特にそのα位に置換基を導入することが望ましい。   In addition, when heteroaromatic rings such as thiophene heterocycles are used, it is known that the electron reactivity at the α-position (carbon adjacent to the heteroatom) is particularly high (Chemical Society of Japan, “Experimental Chemistry Course 4th Edition”). , 24, organic synthesis VI (heteroelement / typical metal element compound), p539-549). That is, this indicates that the reactivity at the α-position is high, and it is considered that the durability is lowered particularly when the carbon substituent is hydrogen. Therefore, when using a thiophene heterocycle or a derivative thereof, it is particularly desirable to introduce a substituent at the α-position.

本発明において、一般式(I)におけるXは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜30、好ましくは1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基または上記に示したTpを表す。ハロゲン原子としてはフッ素、塩素、臭素、ヨウ素を挙げることができる。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、2−エチルプロピル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。アルコシキ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、i−プロピルオキシ基、ブトキシ基、t−ブチルオキシ基、2−エチルプロピルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等を挙げることができる。また、アルキル基の水素の一部または全部を、不飽和結合を含む基、フェニル基など芳香環を含む置換基などとしても良い。カルボニル基、カルボニルオキシ基またはオキシカルボニル基、アミノ基等を用いて上記アルキル基等を結合しても良い。また上記アルキル基等の末端が、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基、スルホン酸基、シアノ基、イソシアナート基、アルデヒド基、アミノ基などであっても良い。また、アルキル鎖の途中に、エステル結合(−COO−)、酸アミド結合(−NH−CO−)、ウレタン結合(−NH−COO−)、エーテル結合(−O−)などを含んでも良く、繰り返し単位が1から15のエチレンオキシド基でも良い。2つの置換基が末端で結合をつくり環状となっていても良い。例えば、環状エーテル、環状エステル、酸無水物、カルボジイミドなどを挙げることができる。また、さらに芳香環が縮環している構造でもよい。また上記アルキル基等の末端が、ヒドロキシ基、チオール基、カルボキシル基、スルホン酸基、シアノ基、イソシアナート基、アルデヒド基、アミノ基などであっても良い。また、アルキル鎖の途中に、エステル結合、酸アミド結合、ウレタン結合、エーテル結合などを含んでも良く、繰り返し単位が1から15のエチレンオキシド基でも良い。2つの置換基が末端で結合をつくり環状となっていても良い。例えば、環状エーテル、環状エステル、酸無水物、カルボジイミドなどを挙げることができる。また、さらに芳香環が縮環している構造でもよい。末端が水酸基やアミノ基などのヘテロ元素を持つ反応性置換基、例えばエステル基、エーテル基等を有していても良い。   In the present invention, X in the general formula (I) represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 30, preferably 1 to 18 carbon atoms, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an aryl group, or Tp shown above. Represent. Examples of the halogen atom include fluorine, chlorine, bromine and iodine. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an i-propyl group, a 2-ethylpropyl group, and a cyclohexyl group. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propyloxy group, an i-propyloxy group, a butoxy group, a t-butyloxy group, a 2-ethylpropyloxy group, and a cyclohexyloxy group. Alternatively, part or all of the hydrogen of the alkyl group may be a group containing an unsaturated bond, a substituent containing an aromatic ring such as a phenyl group, or the like. The above alkyl group or the like may be bonded using a carbonyl group, a carbonyloxy group or an oxycarbonyl group, an amino group, or the like. The terminal of the alkyl group or the like may be a hydroxyl group, thiol group, carboxyl group, sulfonic acid group, cyano group, isocyanate group, aldehyde group, amino group, or the like. In the middle of the alkyl chain, an ester bond (—COO—), an acid amide bond (—NH—CO—), a urethane bond (—NH—COO—), an ether bond (—O—), and the like may be included. It may be an ethylene oxide group having 1 to 15 repeating units. Two substituents may form a bond at the terminal to form a ring. For example, cyclic ether, cyclic ester, acid anhydride, carbodiimide and the like can be mentioned. Further, a structure in which an aromatic ring is condensed may be used. The terminal of the alkyl group or the like may be a hydroxy group, a thiol group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a cyano group, an isocyanate group, an aldehyde group, an amino group, or the like. Further, an ester bond, an acid amide bond, a urethane bond, an ether bond, or the like may be included in the alkyl chain, and an ethylene oxide group having 1 to 15 repeating units may be used. Two substituents may form a bond at the terminal to form a ring. For example, cyclic ether, cyclic ester, acid anhydride, carbodiimide and the like can be mentioned. Further, a structure in which an aromatic ring is condensed may be used. The terminal may have a reactive substituent having a hetero element such as a hydroxyl group or an amino group, such as an ester group or an ether group.

本発明のメタノフラーレン誘導体は、メチレン架橋により結合するTpとXを何対持つかは、本発明の目的を達成できれば特に制限されなるものではないが、一般式(I)における置換数nは1〜10の整数が好ましく、より好ましくは1〜5である。   In the methanofullerene derivative of the present invention, the number of pairs of Tp and X bonded by a methylene bridge is not particularly limited as long as the object of the present invention can be achieved, but the number of substitutions n in the general formula (I) is 1. Is preferably an integer of from 1 to 10, more preferably from 1 to 5.

本発明のメタノフラーレン誘導体の合成方法の一例を述べるが、これらの方法に限定されるものではない。すなわち、目的とするメタノフラーレンの前駆体であるトシルヒドラゾン(実施例中、1a、2a,3a,4a,5a,6a)およびフラーレンをナトリウムメトキシド存在下、オルトジクロロベンゼン、ピリジン溶媒中で、50〜150℃で、1〜12時間還流加熱して、目的とするメタノフラーレン誘導体を得ることができる。   Although an example of the synthesis | combining method of the methanofullerene derivative of this invention is described, it is not limited to these methods. That is, tosyl hydrazone (in the examples, 1a, 2a, 3a, 4a, 5a, 6a) and fullerene, which are precursors of the desired methanofullerene, in the presence of sodium methoxide in orthodichlorobenzene, pyridine solvent, 50 The target methanofullerene derivative can be obtained by refluxing at ˜150 ° C. for 1 to 12 hours.

次に、本発明のメタノフラーレン誘導体を用いて作製する電子デバイスについて説明する。
本発明の電子デバイスとしては、例えば、基板上に光吸収剤として本発明のメタノフラーレン誘導体を電子輸送材料として利用し、適当なホール輸送材料とを組み合わせることにより形成した光電変換層を有するヘテロ接合型デバイスなどを挙げることができる。ヘテロ接合型電子デバイスは、例えばメタノフラーレン誘導体およびホール輸送材料が光吸収による電荷発生を行うことで、光照射により取り出し電荷量、すなわち電流値の変化する光電変換素子としての特性を示す。
本発明のヘテロ接合型電子デバイスの具体的構造としては、例えば、透明導電性基板上に、本発明のメタノフラーレンとホール輸送材による光電変換層、対極を順次積層配置した構造をもつものが挙げられる。
Next, an electronic device manufactured using the methanofullerene derivative of the present invention will be described.
As an electronic device of the present invention, for example, a heterojunction having a photoelectric conversion layer formed on a substrate by using the methanofullerene derivative of the present invention as an electron transport material as an electron transport material and combining with an appropriate hole transport material. Type devices. The heterojunction type electronic device exhibits characteristics as a photoelectric conversion element in which, for example, a methanofullerene derivative and a hole transport material generate charges by light absorption, thereby taking out the light by light irradiation, that is, changing a current value.
As a specific structure of the heterojunction type electronic device of the present invention, for example, a structure having a structure in which the methanofullerene of the present invention, a photoelectric conversion layer by a hole transport material, and a counter electrode are sequentially laminated on a transparent conductive substrate. It is done.

ホール輸送材料としては、ホール輸送性高分子であるポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフラン、ポリピリジン、ポリカルバゾールなどを用いることができる。それらの中でも、本発明のメタノフラーレン誘導体であるチオフェン系メタノフラーレン誘導体に対しては、ホール輸送材料としてポリチオフェン系ホール輸送材料を用いることが好ましい。   As the hole transport material, polythiophene, polypyrrole, polyaniline, polyfuran, polypyridine, polycarbazole and the like which are hole transport polymers can be used. Among them, it is preferable to use a polythiophene hole transport material as the hole transport material for the thiophene methanofullerene derivative which is the methanofullerene derivative of the present invention.

ポリチオフェンとしては、チオフェンおよび置換チオフェンをモノマー単位として、2,5位で重合したものを好適に用いることができる。用いる置換チオフェンの具体的な構造としては、アルキル置換チオフェン、アリール置換チオフェンなどを挙げることができ、より具体的なポリチオフェンの構造としては、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリ(3−ブチルチオフェン)、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)、ポリ(3−オクチルチオフェン)、ポリ(3−デシルチオフェン)、ポリ(3−ドデシルチオフェン)、ポリ(3−フェニルチオフェン)、ポリ(3−(p―アルキルフェニルチオフェン))などを挙げることができる。これらポリチオフェンの中でも、特に移動度の高いものが好ましく、例えば立体規則的に重合したものなどを用いることができる。   As the polythiophene, those polymerized at the 2,5-positions with thiophene and substituted thiophene as monomer units can be suitably used. Specific examples of the substituted thiophene structure include alkyl-substituted thiophene and aryl-substituted thiophene. More specific polythiophene structures include poly (3-methylthiophene) and poly (3-butylthiophene). , Poly (3-hexylthiophene), poly (3-octylthiophene), poly (3-decylthiophene), poly (3-dodecylthiophene), poly (3-phenylthiophene), poly (3- (p-alkylphenyl) And thiophene)). Among these polythiophenes, those having particularly high mobility are preferable, and for example, those polymerized in a stereoregular manner can be used.

光電変換層は、本発明のメタノフラーレン誘導体と前記ホール輸送材料とこれらを溶解する溶媒とを混合して溶液とし、基板上に塗布することにより形成される。
光電変換層の作製方法としては、本発明のメタノフラーレン誘導体と前記ホール輸送材料を二枚の平滑な基板間に挟む方法が挙げられる。
用いる基板としては、充分平滑であれば特に限定されず、材質、厚さ、寸法、形状等は目的に応じて適宜選択することができ、例えば無色あるいは有色ガラス、網入りガラス、ガラスブロック等が用いられる他、無色あるいは有色の透明性を有する樹脂でも良い。かかる樹脂としては、具体的には、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリアミド、ポリスルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、トリ酢酸セルロース、ポリメチルペンテンなどが挙げられる。なお、本発明における基板とは、常温において平滑な面を有するものであり、その面は平面あるいは曲面であってもよく、また応力によって変形するものであってもよい。また、例えば金属板のように不透明であっても良く、金、銀、クロム、銅、タングステン、アルミニウム、クロムやステンレスなどの平滑な金属板などが挙げられる。二枚の基板に挟む際には、必要に応じて加熱・加圧等を行っても良い。
The photoelectric conversion layer is formed by mixing the methanofullerene derivative of the present invention, the hole transport material, and a solvent for dissolving them into a solution and applying the solution onto a substrate.
Examples of a method for producing a photoelectric conversion layer include a method in which the methanofullerene derivative of the present invention and the hole transport material are sandwiched between two smooth substrates.
The substrate to be used is not particularly limited as long as it is sufficiently smooth, and the material, thickness, dimensions, shape and the like can be appropriately selected according to the purpose. For example, colorless or colored glass, meshed glass, glass block, etc. Besides being used, a resin having colorless or colored transparency may be used. Specific examples of such resins include polyesters such as polyethylene terephthalate, polyamide, polysulfone, polyether sulfone, polyether ether ketone, polyphenylene sulfide, polycarbonate, polyimide, polymethyl methacrylate, polystyrene, cellulose triacetate, and polymethylpentene. Etc. In addition, the board | substrate in this invention has a smooth surface at normal temperature, The surface may be a plane or a curved surface, and may deform | transform by stress. Moreover, it may be opaque like a metal plate, for example, smooth metal plates, such as gold | metal | money, silver, chromium, copper, tungsten, aluminum, chromium, stainless steel, etc. are mentioned. When sandwiched between two substrates, heating and pressurization may be performed as necessary.

なお、本発明のメタノフラーレン誘導体と前記ホール輸送材料が太陽電池として機能するしくみについては例えば、S.S.Sun and N.S.Sariciftci,“Organic Photovoltaics”(Taylor and Francis)などに記載されている。通常、メタノフラーレンとホール輸送材料を混合した膜を作製すると、それらはナノスケールで相分離し、相互陥入した相分離構造を形成するが、その構造をバルクヘテロ接合と呼ぶ。ここで、メタノフラーレン誘導体とホール輸送材料は、それぞれ光照射によりエキシトン(電子−ホール対)を生じ、このエキシトンがフラーレン誘導体/ホール輸送材料界面において電荷分離されることでフリーなキャリア(電子およびホール)を生じる。生じたフリーの電子とホールはそれぞれ電子吸引性および電子供与性である、メタノフラーレン相とホール輸送材料相を伝播し、各々別々の電極へと到達することで光起電力を得る。この過程において、エキシトンは電荷分離されるためにメタノフラーレン誘導体とホール輸送材料層の界面まで拡散しなければならないが、エキシトンには寿命(τ)があるため光吸収後時間の経過と共にエキシトン量は減少する。エキシトンの量が1/eとなる時間(τ)をエキシトンの寿命とすれば、エキシトンの拡散定数をDとして、エキシトンの拡散長がL=(D×τ)1/2と定義される。高効率な太陽電池を得るためにはエキシトンを高効率でフリーキャリアへと電荷分離する必要があるから、光吸収により生じたエキシトンが拡散する時間をなるべく短くする必要がある。そのためには、メタノフラーレン相とホール輸送材料相それぞれの相分離による構造(ドメイン)が大きすぎると、エキシトンが電荷分離されるために移動すべき平均距離が長くなるため、光電変換特性が低下する。よって、エキシトンを効率よく電荷分離させ高効率な太陽電池素子を得るためには、相分離構造を大きくしすぎないよう、メタノフラーレン誘導体とホール輸送材料の相溶性を高める必要がある。 The mechanism by which the methanofullerene derivative of the present invention and the hole transport material function as a solar cell is described in, for example, S. Sun and N.M. S. Sarifitci, “Organic Photovoltaics” (Taylor and Francis) and the like. Usually, when a film in which methanofullerene and a hole transport material are mixed is prepared, they are phase-separated at a nanoscale to form an interleaved phase-separated structure, which is called a bulk heterojunction. Here, the methanofullerene derivative and the hole transport material each generate exciton (electron-hole pair) by light irradiation, and the exciton is separated by charge at the fullerene derivative / hole transport material interface, thereby free carriers (electrons and holes). ) Is generated. The generated free electrons and holes propagate through the methanofullerene phase and the hole transport material phase, which are electron-withdrawing and electron-donating, respectively, and reach a separate electrode, thereby obtaining a photovoltaic force. In this process, the exciton must be diffused to the interface between the methanofullerene derivative and the hole transport material layer in order to separate the charge. However, since the exciton has a lifetime (τ), the amount of exciton increases with time after light absorption. Decrease. If the time (τ) when the amount of exciton is 1 / e is defined as the lifetime of the exciton, the exciton diffusion constant is defined as D and the diffusion length of the exciton is defined as L D = (D × τ) 1/2 . In order to obtain a high-efficiency solar cell, it is necessary to charge-separate excitons into free carriers with high efficiency. Therefore, it is necessary to shorten the time for excitons generated by light absorption to be as short as possible. For this purpose, if the structure (domain) due to the phase separation of the methanofullerene phase and the hole transport material phase is too large, the exciton is separated by charge, and the average distance to be moved becomes long, so that the photoelectric conversion characteristics are deteriorated. . Therefore, in order to efficiently perform exciton charge separation and obtain a highly efficient solar cell element, it is necessary to increase the compatibility of the methanofullerene derivative and the hole transport material so as not to make the phase separation structure too large.

メタノフラーレン誘導体とホール輸送材料の相溶性とは、塗布後溶媒を蒸発させた固体膜状態においてメタノフラーレン誘導体とホール輸送材料の混合特性のことである。高い光電変換特性を得るためにはメタノフラーレン誘導体とホール輸送材料はナノスケールで適度に相分離している必要もあるが、相溶性が悪いとメタノフラーレン誘導体とホール輸送材料の相分離が極端に大きくなるため、先に記載したとおりかえってデバイス特性を低下させる原因となる。このような固体状態での相溶性を測定するためには、例えば散乱特性、X線解析等により平均的なドメインサイズを原子間力顕微鏡により相分離構造の直接的イメージを測定することができる。   The compatibility between the methanofullerene derivative and the hole transport material is a mixing characteristic of the methanofullerene derivative and the hole transport material in a solid film state in which the solvent is evaporated after coating. In order to obtain high photoelectric conversion characteristics, the methanofullerene derivative and the hole transport material must be appropriately phase-separated at the nanoscale. However, if the compatibility is poor, the phase separation between the methanofullerene derivative and the hole transport material becomes extremely high. Therefore, as described above, it becomes a cause of deteriorating device characteristics. In order to measure the compatibility in such a solid state, a direct image of the phase separation structure can be measured with an atomic force microscope with an average domain size by, for example, scattering characteristics or X-ray analysis.

また、本発明のメタノフラーレン誘導体と前記ホール輸送材料を溶解可能な溶媒に溶解して溶液とし、基板に塗布した後、溶媒を除去する方法も可能である。用いる溶媒はメタノフラーレン誘導体およびホール輸送材料の両方を溶解し得るものであれば特に制限されるものではなく、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、四塩化炭素、エチルベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、プロピルベンゼン、二塩化エチレン、塩化メチル等を挙げることがでる。また、溶液中のメタノフラーレン誘導体およびホール輸送材料の濃度については特に制限はないが、作製上の観点から0.1〜5質量%程度が好ましい。なお、メタノフラーレン誘導体とホール輸送材料が溶解し難い場合には、撹拌、加熱等の操作を行ってもよい。
次いで、溶液を基板表面に塗布する。基板としては、先に示した基板と同様で、適度に平滑性があれば問題ない。溶液を基板表面に塗布する方法としては、特に制限はないが、例えば、キャスト、スピンコート、スプレーコート、バーコート等の方法によって実施することができる。また、塗布量については特に制限はないが、通常は、基板1cm当たり0.002〜0.1ml程度が好ましい。次いで、上記溶媒を蒸発させることにより、光電変換層を形成することができる。溶媒を蒸発させる方法としては、例えば、基板を加熱する方法が挙げられる。
In addition, a method is possible in which the methanofullerene derivative of the present invention and the hole transport material are dissolved in a soluble solvent to form a solution, which is applied to a substrate and then the solvent is removed. The solvent to be used is not particularly limited as long as it can dissolve both the methanofullerene derivative and the hole transport material. For example, benzene, toluene, xylene, chloroform, dichloromethane, tetrahydrofuran, dioxane, carbon tetrachloride, ethylbenzene, Examples include chlorobenzene, dichlorobenzene, propylbenzene, ethylene dichloride, and methyl chloride. Moreover, there is no restriction | limiting in particular about the density | concentration of the methanofullerene derivative and hole transport material in a solution, However, About 0.1-5 mass% is preferable from a viewpoint on preparation. If the methanofullerene derivative and the hole transport material are difficult to dissolve, operations such as stirring and heating may be performed.
The solution is then applied to the substrate surface. The substrate is the same as the substrate described above, and there is no problem as long as it has moderate smoothness. The method for applying the solution to the substrate surface is not particularly limited, and can be carried out by a method such as casting, spin coating, spray coating, or bar coating. Moreover, there is no restriction | limiting in particular about the application quantity, However Usually, about 0.002-0.1 ml per 1 cm < 2 > of a board | substrate is preferable. Next, the photoelectric conversion layer can be formed by evaporating the solvent. Examples of the method for evaporating the solvent include a method of heating the substrate.

透明導電性基板は、通常、透明基板上に透明電極層を積層させて製造される。透明基板としては特に限定されず、材質、厚さ、寸法、形状等は目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無色あるいは有色ガラス、網入りガラス、ガラスブロック等が用いられる他、無色あるいは有色の透明性を有する樹脂でも良い。かかる樹脂としては、具体的には、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリアミド、ポリスルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、トリ酢酸セルロース、ポリメチルペンテンなどが挙げられる。なお、本発明における透明とは、10〜100%の透過率を有することであり、また、本発明における基板とは、常温において平滑な面を有するものであり、その面は平面あるいは曲面であってもよく、また応力によって変形するものであってもよい。   A transparent conductive substrate is usually produced by laminating a transparent electrode layer on a transparent substrate. The transparent substrate is not particularly limited, and the material, thickness, dimensions, shape, and the like can be appropriately selected according to the purpose. For example, colorless or colored glass, meshed glass, glass block, etc. are used, and colorless. Alternatively, a colored transparent resin may be used. Specific examples of such resins include polyesters such as polyethylene terephthalate, polyamide, polysulfone, polyether sulfone, polyether ether ketone, polyphenylene sulfide, polycarbonate, polyimide, polymethyl methacrylate, polystyrene, cellulose triacetate, and polymethylpentene. Etc. In the present invention, the term “transparent” means having a transmittance of 10 to 100%, and the term “substrate” in the present invention has a smooth surface at room temperature, and the surface is flat or curved. It may be deformed by stress.

また、透明電極の導電層を形成する透明導電膜としては、本発明の目的を果たすものである限り特に限定されることはなく、例えば、金、銀、クロム、銅、タングステンなどの金属薄膜、金属酸化物からなる導電膜などが挙げられる。金属酸化物としては、例えば、酸化錫や酸化亜鉛に、他の金属元素を微量ドープしたIndium Tin Oxide(ITO(In:Sn))、Fluorine doped Tin Oxide(FTO(SnO:F))、Aluminum doped Zinc Oxide(AZO(ZnO:Al))などが好適なものとして用いられる。膜厚は通常、1nm〜50μm、好ましくは10nm〜10μmである。また、表面抵抗(抵抗率)は、本発明の基板の用途により適宜選択されるところであるが、通常、0.01〜500Ω/sq、好ましくは0.1〜50Ω/sqである。 The transparent conductive film for forming the conductive layer of the transparent electrode is not particularly limited as long as it fulfills the object of the present invention. For example, a metal thin film such as gold, silver, chromium, copper, tungsten, Examples thereof include a conductive film made of a metal oxide. Examples of the metal oxide include Indium Tin Oxide (ITO (In 2 O 3 : Sn)), Fluorine doped Tin Oxide (FTO (SnO 2 : F)) in which tin oxide or zinc oxide is slightly doped with another metal element. ), Aluminum doped Zinc Oxide (AZO (ZnO: Al)) and the like are preferably used. The film thickness is usually 1 nm to 50 μm, preferably 10 nm to 10 μm. The surface resistance (resistivity) is appropriately selected depending on the use of the substrate of the present invention, but is usually 0.01 to 500 Ω / sq, preferably 0.1 to 50 Ω / sq.

対極は、通常、金、白金、銀、銅、アルミニウム、マグネシウム、リチウム、カリウムなどの金属、あるいはカーボン電極などを用いることができる。対極の設置方法については、真空蒸着法,電子ビーム真空蒸着法,スパッタリング法や、溶媒に分散した金属微粒子を塗布し、溶媒を揮発除去する等の公知の方法で成膜しても良い。また、対極金属層を形成する前に、光電変換層と対極金属層の密着性およびエキシトンブロック性を改善するため、種々の有機および無機材料を形成することができる。用いられる材料としては、本発明の目的に合致していれば特に制限されないが、例えば、フェナントロリン、バソキュプロインなどの有機物、LiF、TiOxなどの無機化合物の薄膜層が利用できる。   As the counter electrode, a metal such as gold, platinum, silver, copper, aluminum, magnesium, lithium, and potassium, or a carbon electrode can be used. As a method for installing the counter electrode, the film may be formed by a known method such as a vacuum deposition method, an electron beam vacuum deposition method, a sputtering method, or applying metal fine particles dispersed in a solvent to volatilize and remove the solvent. In addition, before forming the counter electrode metal layer, various organic and inorganic materials can be formed in order to improve the adhesion and the exciton blocking property between the photoelectric conversion layer and the counter electrode metal layer. The material to be used is not particularly limited as long as it meets the object of the present invention. For example, a thin film layer of an organic compound such as phenanthroline or bathocuproine or an inorganic compound such as LiF or TiOx can be used.

素子特性の評価については、透明電極および対極にそれぞれ電流測定用の端子を取り付け、光照射の有無による電流値の変化について測定を実施すれば良く、例えばJIS C 8911〜9、JIS C 8931〜40などを参考に測定することが望ましい。   For the evaluation of the element characteristics, a current measurement terminal is attached to each of the transparent electrode and the counter electrode, and the change of the current value due to the presence or absence of light irradiation may be measured. For example, JIS C 8911-9, JIS C 8931-40 It is desirable to measure with reference to the above.

また、素子の耐久性を向上するために、各種の封止処理を行うことができる。封止方法については、本発明の目的に合致していれば特に制限されないが、例えばガス透過性の低い各種材料を用いて素子を封止することができる。ガス透過性の低い封止方法としては、前記基板材料のようなものをガスバリア層として活用し、ガス透過性の低い接着剤等を用いてデバイスに接着させることで封止処理を行い耐久性を向上することが可能である。   In addition, various sealing processes can be performed in order to improve the durability of the element. The sealing method is not particularly limited as long as it meets the object of the present invention. For example, the element can be sealed using various materials having low gas permeability. As a sealing method with low gas permeability, the substrate material is utilized as a gas barrier layer, and the sealing process is performed by adhering to the device using an adhesive with low gas permeability. It is possible to improve.

以下に本発明を実施例をもって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
Tpが5−エチルチオフェン−2−イル、Xが3−(メトキシカルボニル)プロピルであるメタノフラーレン誘導体1b(EThCBM)を以下のように合成した。
Example 1
A methanofullerene derivative 1b (EThCBM) in which Tp is 5-ethylthiophen-2-yl and X is 3- (methoxycarbonyl) propyl was synthesized as follows.

25mLナシ型フラスコにC60を50mg加え、アルゴン雰囲気下で乾燥o−ジクロロベンゼン(ODCB)1.5mLに溶かし、60分間超音波をかけた。ジムロート冷却器、攪拌子を備えた50mL二口フラスコにトシルヒドラゾン1aを56.7mgとナトリウムメトキシド8mgとをアルゴン雰囲気下で、乾燥ピリジン1mLに溶かし15分間攪拌した。その後、C60のODCB溶液をナシ型フラスコから添加し、70℃で4時間、さらに100℃で1.5時間加熱した。反応液をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒;トルエン)により分離・精製し、29.5mgの1b(EThCBM)を得た(収率52.2%)。また、得られた生成物は高速液体クロマトグラフィーにより確認し、H−NMR、13C−NMR、IRにて同定した。 The C 60 was added 50mg to 25mL pear-shaped flask, dissolved in dry o- dichlorobenzene (ODCB) 1.5 mL under argon, was sonicated for 60 minutes. In a 50 mL two-necked flask equipped with a Dimroth condenser and a stir bar, 56.7 mg of tosylhydrazone 1a and 8 mg of sodium methoxide were dissolved in 1 mL of dry pyridine in an argon atmosphere and stirred for 15 minutes. Thereafter, an ODCB solution of C 60 was added from the pear-shaped flask and heated at 70 ° C. for 4 hours and further at 100 ° C. for 1.5 hours. The reaction solution was separated and purified by silica gel column chromatography (developing solvent: toluene) to obtain 29.5 mg of 1b (EThCBM) (yield 52.2%). Moreover, the obtained product was confirmed by high performance liquid chromatography and identified by 1 H-NMR, 13 C-NMR, and IR.

<分析データ>
IR(KBr)2960、1737(C=O;s)、1456、1428、1376、1263、1186、1170、983、885、806、741、572、562、525(s)、445、432cm−1H−NMR(300MHz;CDCl)δ7.27(d、1H、3.60Hz)、6.78(d、1H、3.60Hz)、3.69(s、3H)、2.99−2.90(m、4H)、2.58(t、2H、7.5Hz)、2.29−2.19(m、2H)、1.41(t、3H、7.5Hz);13C−NMR(75MHz;CDCl)δ173.50(C=O)、148.50、148.40、147.65、145.74、145.23、145.20、145.18、145.13、144.81、144.72、144.64、144.57、144.47、144.14、143.82、143.78、143.10、143.04、143.00、142.92、142.90、142.26、142.17、142.13、142.11、140.92、140.70、138.26、138.10、135.97、131.77(H)、122.20(H)、80.08(bridge head)、51.66(O)、46.20(bridge)、33.86()、33.71()、23.68()、22.52()、15.53().
<Analysis data>
IR (KBr) 2960, 1737 (C = O; s), 1456, 1428, 1376, 1263, 1186, 1170, 983, 885, 806, 741, 572, 562, 525 (s), 445, 432 cm −1 ; 1 H-NMR (300 MHz; CDCl 3 ) δ 7.27 (d, 1 H, 3.60 Hz), 6.78 (d, 1 H, 3.60 Hz), 3.69 (s, 3 H), 2.99-2 .90 (m, 4H), 2.58 (t, 2H, 7.5 Hz), 2.29-2.19 (m, 2H), 1.41 (t, 3H, 7.5 Hz); 13 C- NMR (75 MHz; CDCl 3 ) δ 173.50 (C═O), 148.50, 148.40, 147.65, 145.74, 145.23, 145.20, 145.18, 145.13, 144. 81, 144 72, 144.64, 144.57, 144.47, 144.14, 143.82, 143.78, 143.10, 143.04, 143.00, 142.92, 142.90, 142.26, 142.17, 142.13, 142.11, 140.92, 140.70, 138.26, 138.10, 135.97, 131.77 ( C H), 122.20 ( C H), 80. 08 (bridge head), 51.66 (O C H 3 ), 46.20 (bridge), 33.86 ( C H 2 ), 33.71 ( C H 2 ), 23.68 ( C H 2 ), 22.52 ( C H 2 ), 15.53 ( C H 3 ).

(比較例1)
Tpが2−チオフェニル、Xが3−(メトキシカルボニル)プロピルであるメタノフラーレン誘導体2b(ThCBM)を非特許文献6に従い、合成した。
(Comparative Example 1)
A methanofullerene derivative 2b (ThCBM) in which Tp is 2-thiophenyl and X is 3- (methoxycarbonyl) propyl was synthesized according to Non-Patent Document 6.

(実施例2)
Tpがチエノチオフェン−2−イル、Xが3−(メトキシカルボニル)プロピルであるメタノフラーレン誘導体3b(TThCBM)を以下のように合成した。
(Example 2)
A methanofullerene derivative 3b (TThCBM) in which Tp is thienothiophen-2-yl and X is 3- (methoxycarbonyl) propyl was synthesized as follows.

30mLナシ型フラスコにC60を250mg加え、窒素雰囲気下で乾燥o−ジクロロベンゼン(ODCB)16mLに溶かし、60分間超音波をかけた。攪拌子を備えた50mLフラスコにトシルヒドラゾン3aを182mgとナトリウムメトキシド26mgとを窒素雰囲気下で、乾燥ピリジン5mLに溶かし15分間攪拌した。その後、C60のODCB溶液をナシ型フラスコから添加し、100℃で4時間加熱した。反応液をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒;トルエン)により分離・精製し、111mgの3b(TThCBM)を得た(収率33%)。また、得られた生成物は高速液体クロマトグラフィーにより確認し、H−NMR、13C−NMR、IRにて同定した。 The C 60 was added 250mg to 30mL pear shaped flask under a nitrogen atmosphere was dissolved in dry o- dichlorobenzene (ODCB) 16 mL, it was sonicated for 60 minutes. In a 50 mL flask equipped with a stirrer, 182 mg of tosylhydrazone 3a and 26 mg of sodium methoxide were dissolved in 5 mL of dry pyridine under a nitrogen atmosphere and stirred for 15 minutes. Thereafter, an ODCB solution of C 60 was added from the pear-shaped flask and heated at 100 ° C. for 4 hours. The reaction solution was separated and purified by silica gel column chromatography (developing solvent: toluene) to obtain 111 mg of 3b (TThCBM) (yield 33%). Moreover, the obtained product was confirmed by high performance liquid chromatography and identified by 1 H-NMR, 13 C-NMR, and IR.

<分析データ>
IR(KBr)2943、1735(C=O;s)、1459、1429、1343、1249、1187、1173、1080、1059、905、826、799、755、742、700 cm-H−NMR(300MHz;CDCl)δ7.68(s、1H)、7.49(d、1H、5.3Hz)、7.34(d、1H、5.1Hz)、3.68(s、3H)、3.00(t、2H、8.0Hz)、2.58(t、2H、7.5Hz)、2.34−2.25(m、2H);13C−NMR(75MHz、CDCl)δ173.41(C=O)、148.00、147.29、145.65、145.27、145.19、145.05、144.86、144.70、144.66、144.57、144.24、143.84、143.81、143.11、143.05、142.98、142.96、142.25、142.17、141.11、141.02、140.81、139.42、138.38、138.24、137.62、127.86(H)、124.52(H)、119.68(H)、79.65(bridge head)、51.70(O)、46.56(bridge)、33.89()、33.70()、22.56().
<Analysis data>
IR (KBr) 2943, 1735 (C═O; s), 1459, 1429, 1343, 1249, 1187, 1173, 1080, 1059, 905, 826, 799, 755, 742, 700 cm −1 ; 1 H-NMR (300 MHz; CDCl 3 ) δ 7.68 (s, 1H), 7.49 (d, 1H, 5.3 Hz), 7.34 (d, 1H, 5.1 Hz), 3.68 (s, 3H), 3.00 (t, 2H, 8.0 Hz), 2.58 (t, 2H, 7.5 Hz), 2.34-2.25 (m, 2H); 13 C-NMR (75 MHz, CDCl 3 ) δ 173 .41 (C = O), 148.00, 147.29, 145.65, 145.27, 145.19, 145.05, 144.86, 144.70, 144.66, 144.57, 144. 24, 14 3.84, 143.81, 143.11, 143.05, 142.98, 142.96, 142.25, 142.17, 141.11, 141.02, 140.81, 139.42, 138. 38, 138.24, 137.62, 127.86 ( C H), 124.52 ( C H), 119.68 ( C H), 79.65 (bridge head), 51.70 (O C H 3 ), 46.56 (bridge), 33.89 ( C H 2 ), 33.70 ( C H 2 ), 22.56 ( C H 2 ).

(実施例3)
Tpが5−カルボエトキシチエノチオフェン−2−イル、Xが3−(メトキシカルボニル)プロピルであるメタノフラーレン誘導体4b(es−TThCBM)を以下のように合成した。
(Example 3)
A methanofullerene derivative 4b (es-TThCBM) in which Tp was 5-carboethoxythienothiophen-2-yl and X was 3- (methoxycarbonyl) propyl was synthesized as follows.

30mLナシ型フラスコにC60を350mg加え、窒素雰囲気下で乾燥o−ジクロロベンゼン(ODCB)20mLに溶かし、60分間超音波をかけた。攪拌子を備えた50mLフラスコにトシルヒドラゾン4aを296mgとナトリウムメトキシド37mgとを窒素雰囲気下で、乾燥ピリジン7mLに溶かし15分間攪拌した。その後、C60のODCB溶液をナシ型フラスコから添加し、100℃で3.5時間加熱した。反応液をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒;トルエン、アセトン)により分離・精製し、214mgの4b(es−TThCBM)を得た(収率42%)。また、得られた生成物は高速液体クロマトグラフィーにより確認し、H−NMR、13C−NMR、IRにて同定した。 30mL pear-shaped flask of C 60 was added 350mg to, dissolved in dry o- dichlorobenzene (ODCB) 20 mL under a nitrogen atmosphere and subjected to ultrasonic for 60 minutes. In a 50 mL flask equipped with a stir bar, 296 mg of tosylhydrazone 4a and 37 mg of sodium methoxide were dissolved in 7 mL of dry pyridine under a nitrogen atmosphere and stirred for 15 minutes. Then added ODCB solution C 60 from pear-shaped flask, and heated at 100 ° C. 3.5 hours. The reaction solution was separated and purified by silica gel column chromatography (developing solvent; toluene, acetone) to obtain 214 mg of 4b (es-TThCBM) (yield 42%). Moreover, the obtained product was confirmed by high performance liquid chromatography and identified by 1 H-NMR, 13 C-NMR, and IR.

<分析データ>
IR(KBr)2942、1736(C=O;s)、1707(C=O;s)、1491、1429、1365、1341、1276、1238、1167、1069、1017、747cm−1H−NMR(300MHz;CDCl)δ8.04(s、1H)、7.70(s、1H)、4.42(q、2H、7.2Hz)、3.69(s、3H)、3.01(t、2H、8.2Hz)、2.59(t、2H、7.4Hz)、2.31−2.28(m、2H)、1.42(t、3H、7.2Hz);13C−NMR(75MHz、CDCl)δ173.31(C=O)、162.47(C=O)、147.64、146.95、145.52、145.27、144.95、144.85、144.68、144.61、144.29、143.81、143.06、143.01、142.13、141.06、140.86、138.71、138.28、138.24、135.80、125.69(H)、124.77(H)、79.28(bridgehead)、61.51(O)、51.73(O)、46.30(bridge)、33.79()、33.63()、22.54()、14.40().
<Analysis data>
IR (KBr) 2942, 1736 (C = O; s), 1707 (C = O; s), 1491, 1429, 1365, 1341, 1276, 1238, 1167, 1069, 1017, 747 cm −1 ; 1 H-NMR (300 MHz; CDCl 3 ) δ 8.04 (s, 1H), 7.70 (s, 1H), 4.42 (q, 2H, 7.2 Hz), 3.69 (s, 3H), 3.01 ( 13 C, t, 2H, 8.2 Hz), 2.59 (t, 2H, 7.4 Hz), 2.31-2.28 (m, 2H), 1.42 (t, 3H, 7.2 Hz); -NMR (75MHz, CDCl 3) δ173.31 (C = O), 162.47 (C = O), 147.64,146.95,145.52,145.27,144.95,144.85, 144.68, 144.61, 14 .29,143.81,143.06,143.01,142.13,141.06,140.86,138.71,138.28,138.24,135.80,125.69 (C H) , 124.77 ( C H), 79.28 (bridge head), 61.51 (O C H 2 ), 51.73 (O C H 3 ), 46.30 (bridge), 33.79 ( C H 2 ), 33.63 ( C H 2 ), 22.54 ( C H 2 ), 14.40 ( C H 3 ).

(実施例4)
Tpがベンゾチオフェン−2−イル、Xが3−(メトキシカルボニル)プロピルであるメタノフラーレン誘導体5b(2−BThCBM)を以下のように合成した。
Example 4
A methanofullerene derivative 5b (2-BThCBM) in which Tp is benzothiophen-2-yl and X is 3- (methoxycarbonyl) propyl was synthesized as follows.

30mLナシ型フラスコにC60を279mg加え、窒素雰囲気下で乾燥o−ジクロロベンゼン(ODCB)19mLに溶かし、60分間超音波をかけた。攪拌子を備えた50mLフラスコにトシルヒドラゾン5aを200mgとナトリウムメトキシド29mgとを窒素雰囲気下で、乾燥ピリジン6mLに溶かし15分間攪拌した。その後、C60のODCB溶液をナシ型フラスコから添加し、100℃で4時間加熱した。反応液をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒;トルエン)により分離・精製し、153mgの5b(2−BThCBM)を得た(収率39%)。また、得られた生成物は高速液体クロマトグラフィーにより確認し、H−NMR、13C−NMR、IRにて同定した。 Was added 279mg of C 60 to 30mL pear shaped flask under a nitrogen atmosphere was dissolved in dry o- dichlorobenzene (ODCB) 19 mL, was sonicated for 60 minutes. In a 50 mL flask equipped with a stir bar, 200 mg of tosylhydrazone 5a and 29 mg of sodium methoxide were dissolved in 6 mL of dry pyridine in a nitrogen atmosphere and stirred for 15 minutes. Thereafter, an ODCB solution of C 60 was added from the pear-shaped flask and heated at 100 ° C. for 4 hours. The reaction solution was separated and purified by silica gel column chromatography (developing solvent: toluene) to obtain 153 mg of 5b (2-BThCBM) (yield 39%). Moreover, the obtained product was confirmed by high performance liquid chromatography and identified by 1 H-NMR, 13 C-NMR, and IR.

<分析データ>
IR(KBr)2941、1736(C=O;s)、1458、1431、1248、1187、1061、833、743、723、670cm-H−NMR(300MHz;CDCl)δ7.92−7.87(m、2H)、7.72(s、1H)、7.47−7.39(m、2H)、3.67(s、3H)、3.02(t、2H、8.0Hz)、2.58(t、2H、7.4Hz)、2.33−2.23(m、2H);13C−NMR(75MHz、CDCl)δ173.37(C=O)、147.99、147.22、145.66、145.25、145.17、145.08、144.84、144.74、144.68、144.63、144.56、144.21、143.82、143.79、143.13、143.09、143.03、142.97、142.95、142.22、142.15、141.02、140.80、140.15、139.74、138.73、138.29、138.24、129.14(H)、125.04(H)、124.67(H)、124.13(H)、122.45(H)、79.58(bridge head)、51.67(O)、46.18(bridge)、33.67()、33.45()、22.55().
<Analysis data>
IR (KBr) 2941, 1736 (C = O; s), 1458, 1431, 1248, 1187, 1061, 833, 743, 723, 670 cm -1 ; 1 H-NMR (300 MHz; CDCl 3 ) δ 7.92-7 .87 (m, 2H), 7.72 (s, 1H), 7.47-7.39 (m, 2H), 3.67 (s, 3H), 3.02 (t, 2H, 8.0 Hz) ), 2.58 (t, 2H, 7.4 Hz), 2.32-2.23 (m, 2H); 13 C-NMR (75 MHz, CDCl 3 ) δ 173.37 (C═O), 147.99 147.22, 145.66, 145.25, 145.17, 145.08, 144.84, 144.74, 144.68, 144.63, 144.56, 144.21, 143.82, 143 79, 143.13 143.09, 143.03, 142.97, 142.95, 142.22, 142.15, 141.02, 140.80, 140.15, 139.74, 138.73, 138.29, 138. 24,129.14 (C H), 125.04 ( C H), 124.67 (C H), 124.13 (C H), 122.45 (C H), 79.58 (bridge head), 51.67 (O C H 3 ), 46.18 (bridge), 33.67 ( C H 2 ), 33.45 ( C H 2 ), 22.55 ( C H 2 ).

(実施例5)
Tpが2,2’−ビチエニル−5−イル、Xが3−(メトキシカルボニル)プロピルであるメタノフラーレン誘導体6b(BiThCBM)を以下のように合成した。
(Example 5)
A methanofullerene derivative 6b (BiThCBM) in which Tp is 2,2′-bithienyl-5-yl and X is 3- (methoxycarbonyl) propyl was synthesized as follows.

25mLナシ型フラスコにC60を500mg加え、アルゴン雰囲気下で乾燥o−ジクロロベンゼン(ODCB)10mLに溶かし、60分間超音波をかけた。ジムロート冷却器、攪拌子を備えた100mL二口フラスコにトシルヒドラゾン6aを500mgとナトリウムメトキシド40mgとをアルゴン雰囲気下で、乾燥ピリジン5mLに溶かし15分間攪拌した。その後、C60のODCB溶液をナシ型フラスコから添加し、100℃で12時間加熱した。反応液をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒;n−ヘキサン1:3トルエン)により分離・精製し、74.6mgの6b(BiThCBM)を得た(収率10.8%)。また、得られた生成物は高速液体クロマトグラフィーにより確認し、H−NMR、13C−NMR、IRにて同定した。 The C 60 was added 500mg to 25mL pear-shaped flask, dissolved in dry o- dichlorobenzene (ODCB) 10 mL under argon, was sonicated for 60 minutes. In a 100 mL two-necked flask equipped with a Dimroth cooler and a stirrer, 500 mg of tosylhydrazone 6a and 40 mg of sodium methoxide were dissolved in 5 mL of dry pyridine in an argon atmosphere and stirred for 15 minutes. Thereafter, an ODCB solution of C 60 was added from the pear-shaped flask and heated at 100 ° C. for 12 hours. The reaction solution was separated and purified by silica gel column chromatography (developing solvent; n-hexane 1: 3 toluene) to obtain 74.6 mg of 6b (BiThCBM) (yield 10.8%). Moreover, the obtained product was confirmed by high performance liquid chromatography and identified by 1 H-NMR, 13 C-NMR, and IR.

<分析データ>
IR(KBr)1732(C=O;s)、1541、1507、1428、1186、795、689、573、553、524(s)、443、416cm−1H−NMR(300MHz;CDCl )δ7.39(d、1H、3.6Hz)、7.27(d、1H、5.0Hz)、7.18(d、1H、3.6Hz)、7.09(d、1H、3.6Hz)、7.05(dd、1H、5.0Hz,3.6Hz)、3.70(s、3H)、2.94(t、2H、7.5Hz)、 2.58(t、2H、7.5Hz)、2.26(tt、2H、7.5Hz); 13C−NMR(75MHz;CDCl)δ173.41(C=O)、148.10、147.76、147.35、147.10、145.55、145.29、145.27、145.25、145.20、148.08、144.85、144.70、144.66、144.62、144.55、144.29、144.24、143.82、143.80、143.08、143.05、142.99、142.97、142.18、142.14、142.12、141.02、140.82、140.69、138.32、138.28、138.21、132.78(H)、132.46(H)、129.08(H)、128.21(H)、127.93(H)、124.85、124.17、79.31(bridge head)、51.72(O)、45.53(bridge)、33.70()、33.63()、22.44().
<Analysis data>
IR (KBr) 1732 (C═O; s), 1541, 1507, 1428, 1186, 795, 689, 573, 553, 524 (s), 443, 416 cm −1 ; 1 H-NMR (300 MHz; CDCl 3 ) δ 7.39 (d, 1 H, 3.6 Hz), 7.27 (d, 1 H, 5.0 Hz), 7.18 (d, 1 H, 3.6 Hz), 7.09 (d, 1 H, 3.6 Hz) ), 7.05 (dd, 1H, 5.0 Hz, 3.6 Hz), 3.70 (s, 3H), 2.94 (t, 2H, 7.5 Hz), 2.58 (t, 2H, 7 .5 Hz), 2.26 (tt, 2H, 7.5 Hz); 13 C-NMR (75 MHz; CDCl 3 ) δ 173.41 (C═O), 148.10, 147.76, 147.35, 147. 10, 145.55, 145.29, 145.2 145.25, 145.20, 148.08, 144.85, 144.70, 144.66, 144.62, 144.55, 144.29, 144.24, 143.82, 143.80, 143 .08, 143.05, 142.99, 142.97, 142.18, 142.14, 142.12, 141.02, 140.82, 140.69, 138.32, 138.28, 138.21 , 132.78 (C H), 132.46 (C H), 129.08 (C H), 128.21 (C H), 127.93 (C H), 124.85,124.17,79 .31 (bridge head), 51.72 (O C H 3 ), 45.53 (bridge), 33.70 ( C H 2 ), 33.63 ( C H 2 ), 22.44 ( C H 2 ) .

(溶解度試験)
試料を10mLフタ付メスフラスコに精密電子天秤を用いて1mg量り取り、標線までジクロロメタンを加えて標準溶液とし、紫外・可視吸光光度計にて800〜300nmの波長領域で吸光度を測定した。次に、各試料をジクロロメタン2mLに過飽和状態まで加え、3500回転で20分間遠心分離機にかけた。その後、上澄み溶液を1mL精密にホールピペットで量り取り、10mLフタ付メスフラスコに加えた。測定した吸光度が1を超える場合には、標準溶液との比較に正確さを欠くため、さらに5倍に希釈したものを用い標準溶液と比較し溶解度を算出し表1にまとめた。
(Solubility test)
1 mg of a sample was weighed into a 10 mL volumetric flask with a lid using a precision electronic balance, dichloromethane was added to the marked line to obtain a standard solution, and the absorbance was measured in a wavelength region of 800 to 300 nm with an ultraviolet / visible absorptiometer. Each sample was then added to 2 mL of dichloromethane to supersaturation and centrifuged at 3500 rpm for 20 minutes. Thereafter, 1 mL of the supernatant solution was accurately weighed with a whole pipette and added to a 10 mL volumetric flask with a lid. When the measured absorbance exceeded 1, the comparison with the standard solution lacked accuracy. Therefore, the diluted solution was further diluted 5 times, compared with the standard solution, and the solubility was calculated and summarized in Table 1.

(相溶性の確認)
(実施例6)
フラーレン誘導体4bを10mg、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)(P3HT、アルドリッチ社製)15mgをクロロベンゼン1mLに溶解し、洗浄したガラスプレート上に約50μLを滴下した後2000rpm、50sでスピンコートすることでフラーレン誘導体とP3HTによる薄膜を形成した。真空乾燥を行った後、薄膜表面を原子間力顕微鏡により観察した(5μm x 5μm)。(図1(b))。また、140℃、10分間熱処理した後の同薄膜表面を同様に観察した(図1(e))。
(Confirmation of compatibility)
(Example 6)
10 mg of fullerene derivative 4b and 15 mg of poly (3-hexylthiophene) (P3HT, manufactured by Aldrich) are dissolved in 1 mL of chlorobenzene, and about 50 μL is dropped onto a washed glass plate, followed by spin coating at 2000 rpm, 50 s. A thin film was formed from the derivative and P3HT. After vacuum drying, the surface of the thin film was observed with an atomic force microscope (5 μm × 5 μm). (FIG. 1 (b)). Moreover, the same thin film surface after heat-processing for 10 minutes at 140 degreeC was observed similarly (FIG.1 (e)).

(実施例7)
フラーレン誘導体として5bを用いて、実施例6と同様の方法により表面観察を行った(5μm x 5μm)。(図1(a))。また、140℃、10分間熱処理した後の同薄膜表面を同様に観察した(図1(d))。
(Example 7)
Using 5b as the fullerene derivative, surface observation was performed in the same manner as in Example 6 (5 μm × 5 μm). (FIG. 1 (a)). Moreover, the same thin film surface after heat-processing for 10 minutes at 140 degreeC was observed similarly (FIG.1 (d)).

(比較例2)
フラーレン誘導体として、PCBM(文献 J.C.Hummelen、B. W. Knight、F.LePeq、 F. Wudl、 J.Org.Chem.、60,532(1995)に従い合成した。)を用いて、実施例6と同様の方法により表面観察を行った(5μm x 5μm)。(図1(c))。また、140℃、10分間熱処理した後の同薄膜表面を同様に観察した(図1(f))。
(Comparative Example 2)
As a fullerene derivative, it was carried out using PCBM (synthesized according to documents J. C. Hummelen, B. W. Knight, F. LePeq, F. Wudl, J. Org. Chem., 60, 532 (1995)). Surface observation was performed in the same manner as in Example 6 (5 μm × 5 μm). (FIG. 1 (c)). Moreover, the same thin film surface after heat-processing for 10 minutes at 140 degreeC was observed similarly (FIG.1 (f)).

(実施例8)
(光電変換特性の測定)
洗浄した15Ω/□の面抵抗を持つITOをスパッタ法により成膜したガラス基板上に、Baytron P(H.C.Stark社製)を5000rpm(50s)でスピンコートし、120℃で10分乾燥した。メタノフラーレン誘導体として1bを用いて、分子量17500のポリ(3−ヘキシルチオフェン)(アルドリッチ製)と重量比0.8:1.0で混合し、1bの濃度が1wt%となるようにクロロベンゼンに溶解させると、両材料は完全に溶解し、均一な混合溶液となった。前記基板上に、前記混合溶液を800rpm(50s)でスピンコートし、光電変換層を形成した。光電変換層を形成したITO/ガラス基板を窒素下一晩乾燥した後、約10−5torrの真空下でLiFを0.5nm、Alを100nmそれぞれ蒸着し対極を形成し、光電変換デバイスを得た。窒素下で、得られた光電変換デバイスを封止した。封止には、ガラス板とエポキシシール材を用いた。封止した光電変換デバイスを、100mW/cm擬似太陽光を照射しながら電圧電流特性を測定した。電圧−電流特性から最大効率を計算した。
(Example 8)
(Measurement of photoelectric conversion characteristics)
Baytron P (manufactured by HC Stark) was spin-coated at 5000 rpm (50 s) on a glass substrate on which a cleaned ITO having a surface resistance of 15Ω / □ was formed by sputtering, and dried at 120 ° C. for 10 minutes. did. Using 1b as a methanofullerene derivative, it is mixed with poly (3-hexylthiophene) having a molecular weight of 17500 (manufactured by Aldrich) at a weight ratio of 0.8: 1.0, and dissolved in chlorobenzene so that the concentration of 1b is 1 wt%. As a result, both materials were completely dissolved into a uniform mixed solution. On the substrate, the mixed solution was spin-coated at 800 rpm (50 s) to form a photoelectric conversion layer. After the ITO / glass substrate on which the photoelectric conversion layer was formed was dried under nitrogen overnight, LiF was deposited at 0.5 nm and Al was deposited at 100 nm under a vacuum of about 10 −5 torr to form a counter electrode to obtain a photoelectric conversion device. It was. The obtained photoelectric conversion device was sealed under nitrogen. A glass plate and an epoxy sealing material were used for sealing. The voltage-current characteristics of the sealed photoelectric conversion device were measured while irradiating 100 mW / cm 2 simulated sunlight. The maximum efficiency was calculated from the voltage-current characteristics.

(比較例3)
実施例8と同様に2bを用いて作成した光電変換デバイスの電圧電流特性を測定し、電圧−電流特性から最大効率を計算した。
(Comparative Example 3)
The voltage-current characteristic of the photoelectric conversion device produced using 2b was measured in the same manner as in Example 8, and the maximum efficiency was calculated from the voltage-current characteristic.

(比較例4)実施例8と同様にPCBMを用いて作成した光電変換デバイスの電圧電流特性を測定し、電圧−電流特性から最大効率を計算した。 (Comparative example 4) The voltage-current characteristic of the photoelectric conversion device produced using PCBM was measured similarly to Example 8, and the maximum efficiency was calculated from the voltage-current characteristic.

(実施例10)
[耐久性試験]
メタノフラーレン誘導体として1bを用いて、実施例8で作製した光電変換デバイスとメタノフラーレン2bを用いて同様に作製した光電変換デバイスについて、暗所下・室温に放置した時の特性変化を測定した。また、約20時間経過後その光電変換特性を実施例8と同様の方法で測定した。その結果を図2に示す。図2に示すとおり、初期特性を1としてプロットすると2bに対して1bの耐久性が高いことが確認できた。
(Example 10)
[Durability test]
Using 1b as the methanofullerene derivative, the photoelectric conversion device prepared in Example 8 and the photoelectric conversion device similarly prepared using methanofullerene 2b were measured for changes in characteristics when left in a dark place at room temperature. Further, after about 20 hours, the photoelectric conversion characteristics were measured in the same manner as in Example 8. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 2, when the initial characteristic was plotted as 1, it was confirmed that the durability of 1b was higher than 2b.

薄膜表面を原子間力顕微鏡により観察した写真である。It is the photograph which observed the thin film surface with the atomic force microscope. 光電変換特性の経時変化を示す図である。It is a figure which shows a time-dependent change of a photoelectric conversion characteristic.

Claims (3)

一般式(I)で表わされるメタノフラーレン誘導体。
(上記一般式(I)において、FLはC60のフラーレン類を表し、Tpは5−エチルチオフェン−2−イル、ベンゾチオフェン−2−イル、又は5−カルボエトキシチエノチオフェン−2−イルを表し、Xは3−(メトキシカルボニル)プロピル基を表し、FL、TpおよびXはメチレン基で連結されており、nは1を表す。)
A methanofullerene derivative represented by the general formula (I).
(In the general formula (I), FL represents a C60 fullerene, Tp represents 5-ethylthiophen-2-yl, benzothiophen-2-yl, or 5-carboethoxythienothiophen-2-yl; X represents a 3- (methoxycarbonyl) propyl group , FL, Tp and X are connected by a methylene group, and n represents 1 .
請求項1に記載のメタノフラーレン誘導体を電子輸送材料として用いてなる光電変換素子。 A photoelectric conversion element comprising the methanofullerene derivative according to claim 1 as an electron transport material. 請求項記載の光電変換素子において、ホール輸送材料としてチオフェン環を含んだ共役高分子化合物を含むことを特徴とする光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 2 , comprising a conjugated polymer compound containing a thiophene ring as a hole transport material.
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