JP5822117B2 - Photoelectric conversion element, method for producing fullerene compound, and fullerene compound - Google Patents

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Description

本発明は光電変換素子、フラーレン化合物の製造方法、及びフラーレン化合物に関する。特に、有機太陽電池に用いるために好適な有機光電変換素子に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element, a method for producing a fullerene compound, and a fullerene compound. In particular, the present invention relates to an organic photoelectric conversion element suitable for use in an organic solar battery.

フラーレンは有機薄膜太陽電池のn型半導体化合物として使用されている。特に付加基を有するフラーレン化合物は、塗布製膜が容易になることから注目を集めている。付加基を有するフラーレン化合物としては、メタノフラーレン誘導体として知られる[6,6]−Phenyl−C61−Butyric Acid Methyl Ester(フェニルC61酪酸メチルエステル、PCBM)が一般的に用いられてきた(特許文献1、非特許文献1)。 Fullerene is used as an n-type semiconductor compound for organic thin-film solar cells. In particular, fullerene compounds having an additional group are attracting attention because coating film formation becomes easy. The fullerene compound having an addition group, known as methanofullerene derivative [6,6] -Phenyl-C 61 -Butyric Acid Methyl Ester ( phenyl C 61 butyric acid methyl ester, PCBM) has been generally used (Patent Document 1, Non-Patent Document 1).

特許文献1には、PCBMを用いた光電変換素子をさらに高性能化する手段として、付加基を二つ有するbisPCBMの使用が開示されており、フラーレン化合物の最低空分子軌道(LUMO)のレベルが上昇したことにより、開放端電圧(Voc)が向上し、結果として効率向上が達成されている。   Patent Document 1 discloses the use of bisPCBM having two additional groups as means for further improving the performance of a photoelectric conversion element using PCBM, and the level of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of the fullerene compound is disclosed. As a result of the increase, the open circuit voltage (Voc) is improved, and as a result, the efficiency is improved.

また、インデンを二つ付加したフラーレン化合物(C60(Ind))をn型半導体化合物として、p型半導体化合物として共役高分子であるP3HTを用いた有機薄膜太陽電池が5%以上の光電変換効率を示すことが報告されている(特許文献2)。この場合にも、bisPCBMの場合と同様に、付加基を複数にすることで、高い開放端電圧(Voc)が達成されている。 Further, an organic thin film solar cell using a fullerene compound (C 60 (Ind) 2 ) added with two indenes as an n-type semiconductor compound and a P3HT conjugated polymer as a p-type semiconductor compound has a photoelectric conversion of 5% or more. It has been reported to show efficiency (Patent Document 2). Also in this case, as in the case of bisPCBM, a high open-circuit voltage (Voc) is achieved by using a plurality of additional groups.

国際公開第2009/039490号International Publication No. 2009/039490 国際公開第2008/018931号International Publication No. 2008/018931

Adv. Funct. Mater. 2009,19,779−788Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 779-788

特許文献1記載のbisPCBMを用いた光電変換素子においても、光電変換効率は十分ではなかった。特許文献2で用いられるインデン類が付加したフラーレン化合物(C60(Ind))を用いた場合でも、その光電変換効率及び耐久性が必ずしも十分ではなく、さらなる改良が望まれる。 Even in the photoelectric conversion element using bisPCBM described in Patent Document 1, the photoelectric conversion efficiency was not sufficient. Even when the fullerene compound (C 60 (Ind) 2 ) added with indene used in Patent Document 2 is used, its photoelectric conversion efficiency and durability are not always sufficient, and further improvement is desired.

本発明は、光電変換効率に優れた光電変換素子の材料として用いられうるジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物を効率良く製造する方法、当該ジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物、及び当該ジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物を含有する光電変換素子を提供することを目的とする。   The present invention includes a method for efficiently producing a dihydromethano group-added fullerene compound that can be used as a material for a photoelectric conversion element having excellent photoelectric conversion efficiency, the dihydromethano group-added fullerene compound, and the dihydromethano group-added fullerene compound. An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element.

本願の発明者らは、フラーレン化合物の複数の付加基のうちの一部を、立体障害の小さいジヒドロメタノ基に置き換えることで、LUMOレベルを高い位置に維持したまま、立体障害を抑えることで、光電変換効率を向上できるのではないかと考えた。そこで、ジヒドロメタノ基を有する種々のフラーレン化合物を開発し、活性層に用いることで、高い光電変換効率を示す光電変換素子を開発することを計画した。   The inventors of the present application replace a part of the plurality of additional groups of the fullerene compound with a dihydromethano group having a small steric hindrance, thereby suppressing the steric hindrance while maintaining the LUMO level at a high position. We thought that the photoelectric conversion efficiency could be improved. Therefore, it was planned to develop various fullerene compounds having a dihydromethano group and use them in the active layer to develop a photoelectric conversion element exhibiting high photoelectric conversion efficiency.

しかしながら、ジヒドロメタノ基を効率良くフラーレンに付加する方法はまだ確立されているとはいえず、収率が低いか、精製が困難であるか、あるいは必ずしも大量スケールでの合成や工業化に適さない等の問題があった(例えば、特開平7−187627号公報、J.Am.Chem.Soc.1993,115,5829−5830.、Chem.Commun,1996,1547−1548.、Chem.Commun,2000,1065−1066.Tetrahedron Lett.2003,5473−5476.)。よって、ジヒドロメタノ基を有するフラーレン化合物を用いた光電変換素子を開発する為には、高効率なジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物の製造方法を見出す必要があった。   However, a method for efficiently adding a dihydromethano group to fullerene has not yet been established, and the yield is low, purification is difficult, or it is not necessarily suitable for synthesis and industrialization on a large scale. (For example, JP-A-7-187627, J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 5829-5830., Chem. Commun, 1996, 1547-1548., Chem. Commun, 2000, 1065-1066. Tetrahedron Lett. 2003, 5473-5476.). Therefore, in order to develop a photoelectric conversion device using a fullerene compound having a dihydromethano group, it is necessary to find a highly efficient method for producing a dihydromethano group-added fullerene compound.

本願の発明者らは、上記従来の実情に鑑み検討を行った結果、高効率なジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物の製造方法を見出した。また、光電変換素子への使用に好適なジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物を見出し、さらにこれを用いた光電変換素子を見出し、本発明を達成するに至った。   The inventors of the present application have studied in view of the above-described conventional situation, and as a result, have found a highly efficient method for producing a dihydromethano group-added fullerene compound. Moreover, the dihydromethano group addition fullerene compound suitable for use for a photoelectric conversion element was discovered, and also the photoelectric conversion element using this was discovered, and it came to achieve this invention.

即ち、本発明の要旨は以下のとおりである。
少なくとも一対の電極と活性層とを含む光電変換素子であって、該活性層は1つ以上のジヒドロメタノ基と1つ以上の有機基とで置換されたフラーレン化合物を含有し、該有機基は、下式(n1)乃至(n7)で表される有機基のうちの1つ以上であることを特徴とする光電変換素子。

Figure 0005822117
上式(n1)乃至(n7)において、FLNはフラーレンを表す。前記有機基が結合するフラーレン上の炭素原子は、フラーレン骨格中の同一の五員環若しくは六員環に位置する。r,s,t,u,v,w,xは独立した0以上の整数であり、r,s,t,u,v,w,及びxの合計は1以上5以下である。
式(n1)中、Lは1以上8以下の整数であり、Rは置換基を有していても良い炭素数1〜14のアルキル基、置換基を有していても良い炭素数1〜14のアルコキシ基、又は置換基を有していても良い芳香族基であり、R乃至Rは各々独立して、水素原子、炭素数1〜14のアルキル基、炭素数1〜14のフッ化アルキル基、又は置換基を有していても良い芳香族基である。
式(n2)中、R乃至Rは各々独立に、水素原子、置換基を有していても良い炭素数1〜14のアルキル基、又は置換基を有していても良い芳香族基である。
式(n3)中、Arは、置換基を有していても良い炭素数6〜20の芳香族炭化水素基または炭素数2〜20の芳香族複素環基であり、R10乃至R13は各々独立して、水素原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、または置換基を有していても良いアルキルチオ基である。R10若しくはR11は、R12若しくはR13と環を形成しても良い。
式(n4)中、R14とR15との一方は水素原子、アルコキシカルボニル基、置換基を有していても良い炭素数1〜14のアルキル基、又は置換基を有していても良い芳香族基であり、他方はアルコキシカルボニル基、置換基を有していても良い炭素数1〜14のアルキル基、又は置換基を有していても良い芳香族基である。
式(n5)中、Ar及びArは各々独立して、置換基を有していても良い炭素数6〜20の芳香族炭化水素基あるいは置換基を有していても良い炭素数2〜20の芳香族複素環基である。
式(n6)中、Ar及びArは各々独立して、置換基を有していても良い炭素数6〜20の芳香族炭化水素基あるいは置換基を有していても良い炭素数2〜20の芳香族複素環基である。
式(n7)中、R16及びR17は各々独立して、置換基を有していても良い炭素数1〜14のアルキル基、あるいは置換基を有していても良い芳香族基である。 That is, the gist of the present invention is as follows.
A photoelectric conversion element comprising at least a pair of electrodes and an active layer, wherein the active layer contains a fullerene compound substituted with one or more dihydromethano groups and one or more organic groups, A photoelectric conversion element comprising one or more organic groups represented by the following formulas (n1) to (n7):
Figure 0005822117
In the above formulas (n1) to (n7), FLN represents fullerene. The carbon atom on the fullerene to which the organic group is bonded is located in the same 5-membered ring or 6-membered ring in the fullerene skeleton. r, s, t, u, v, w, and x are independent integers of 0 or more, and the sum of r, s, t, u, v, w, and x is 1 or more and 5 or less.
In the formula (n1), L is an integer of 1 to 8, and R 1 is an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms that may have a substituent, and 1 carbon atom that may have a substituent. -14 alkoxy group or an aromatic group which may have a substituent, R 2 to R 4 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, or 1 to 14 carbon atoms. The fluorinated alkyl group or an aromatic group which may have a substituent.
In formula (n2), R 5 to R 9 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, or an optionally substituted aromatic group. It is.
In formula (n3), Ar 1 is an optionally substituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, and R 10 to R 13. Each independently has a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an amino group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, or a substituent. An alkylthio group which may be used. R 10 or R 11 may form a ring with R 12 or R 13 .
In formula (n4), one of R 14 and R 15 may have a hydrogen atom, an alkoxycarbonyl group, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. The other is an aromatic group, and the other is an alkoxycarbonyl group, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, or an aromatic group which may have a substituent.
In the formula (n5), Ar 2 and Ar 3 are each independently an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms which may have a substituent or 2 carbon atoms which may have a substituent. -20 aromatic heterocyclic groups.
In the formula (n6), Ar 4 and Ar 5 are each independently an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms which may have a substituent or 2 carbon atoms which may have a substituent. -20 aromatic heterocyclic groups.
In formula (n7), R 16 and R 17 are each independently an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, or an aromatic group which may have a substituent. .

光電変換効率に優れた光電変換素子の材料として用いられうるジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物を効率良く製造する方法、当該ジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物、及び当該ジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物を含有する光電変換素子を提供できる。   Method for efficiently producing a dihydromethano group-added fullerene compound that can be used as a material for a photoelectric conversion device having excellent photoelectric conversion efficiency, the dihydromethano group-added fullerene compound, and a photoelectric conversion device containing the dihydromethano group-added fullerene compound Can provide.

本発明の一実施形態に係る光電変換素子を示す図。The figure which shows the photoelectric conversion element which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る太陽電池を示す図。The figure which shows the solar cell which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る太陽電池を示す図。The figure which shows the solar cell which concerns on one Embodiment of this invention.

以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施形態の一例(代表例)であり、本発明のその要旨を超えない限り、これらの内容に特定はされない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The description of the constituent elements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and is not specified in these contents unless it exceeds the gist of the present invention.

<1.光電変換素子>
本発明に係る光電変換素子は、少なくとも1対の電極と、電極間に配置された活性層とを有する。そして、活性層には、以下で説明するジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物を含有する。以下で、本発明に係る光電変換素子の一実施形態を説明する。図1に、本発明の一実施形態である光電変換素子100を示す。図1は一般的な有機薄膜太陽電池に用いられる光電変換素子を表すが、本発明に係る光電変換素子は図1の構造に限られるわけではない。図1に係る光電変換素子100は、電極120,160と、活性層140とを有する。さらに本実施形態に係る光電変換素子は、図1に示されるように、基板110と、バッファ層130,150とを有してもよい。図1においては、電極120は正極であり、電極160は負極である。もちろん、本発明の他の実施形態において、正極と負極とが逆であってもよい。以下、これらの各部について説明する。
<1. Photoelectric conversion element>
The photoelectric conversion element according to the present invention has at least one pair of electrodes and an active layer disposed between the electrodes. The active layer contains a dihydromethano group-added fullerene compound described below. Below, one Embodiment of the photoelectric conversion element which concerns on this invention is described. In FIG. 1, the photoelectric conversion element 100 which is one Embodiment of this invention is shown. FIG. 1 shows a photoelectric conversion element used in a general organic thin film solar cell, but the photoelectric conversion element according to the present invention is not limited to the structure of FIG. The photoelectric conversion element 100 according to FIG. 1 includes electrodes 120 and 160 and an active layer 140. Furthermore, the photoelectric conversion element according to the present embodiment may include a substrate 110 and buffer layers 130 and 150 as shown in FIG. In FIG. 1, the electrode 120 is a positive electrode and the electrode 160 is a negative electrode. Of course, in other embodiments of the present invention, the positive and negative electrodes may be reversed. Hereinafter, each of these parts will be described.

<1.1 活性層(140)>
本実施形態に係る光電変換素子100において、活性層140にはp型半導体化合物とn型半導体化合物とを含む。光電変換素子では、光が活性層に吸収され、p型半導体化合物とn型半導体化合物との界面で電気が発生し、発生した電気が電極から取り出される。
<1.1 Active layer (140)>
In the photoelectric conversion element 100 according to this embodiment, the active layer 140 includes a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound. In the photoelectric conversion element, light is absorbed by the active layer, electricity is generated at the interface between the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound, and the generated electricity is extracted from the electrode.

活性層の膜厚は特に限定されないが、活性層の膜厚は10〜1000nmが好ましく、50〜200nmがさらに好ましい。活性層の厚さが10nm以上であることで均一性が保て、短絡を起こしにくくなる。又、活性層の厚さが1000nm以下であることにより、内部抵抗を小さくすることができ、さらに電極間の距離が近いことにより電荷の拡散を良好にすることができる。活性層の製造方法は特に限定されないが、例えば、p型半導体化合物、n型半導体化合物、またはこの双方を溶解した溶液を、スピンコートなどを用いて塗布することによって製造できる。また、p型半導体化合物とn型半導体化合物とを、蒸着させることによっても製造できる。   The thickness of the active layer is not particularly limited, but the thickness of the active layer is preferably 10 to 1000 nm, more preferably 50 to 200 nm. When the thickness of the active layer is 10 nm or more, uniformity can be maintained and short circuit is hardly caused. In addition, when the thickness of the active layer is 1000 nm or less, the internal resistance can be reduced, and further, the distance between the electrodes is close, so that the charge diffusion can be improved. Although the manufacturing method of an active layer is not specifically limited, For example, it can manufacture by apply | coating the solution which melt | dissolved the p-type semiconductor compound, the n-type semiconductor compound, or both using spin coating etc. It can also be produced by vapor-depositing a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound.

活性層の層構成は、p型半導体化合物とn型半導体化合物が積層された薄膜積層型、p型半導体化合物とn型半導体化合物が混合したバルクヘテロ接合型、薄膜積層型の中間層にp型半導体化合物とn型半導体化合物が混合した層(i層)を有する構造等が挙げられる。中でも、p型半導体化合物が高分子材料の場合には、p型半導体化合物とn型半導体化合物が混合したバルクヘテロ接合型が好ましい。また、p型半導体化合物が低分子材料の場合には、薄膜積層型の中間層にp型半導体化合物とn型半導体化合物が混合した層(i層)を有する構造、例えばp−i−n積層構造は、光電流を発生できる活性層を厚くできることから好ましい。   The active layer is composed of a thin film stack type in which a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound are stacked, a bulk heterojunction type in which a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound are mixed, and a p-type semiconductor in an intermediate layer of the thin film stack type. Examples include a structure having a layer (i layer) in which a compound and an n-type semiconductor compound are mixed. In particular, when the p-type semiconductor compound is a polymer material, a bulk heterojunction type in which a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound are mixed is preferable. When the p-type semiconductor compound is a low-molecular material, a structure having a layer (i layer) in which a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound are mixed in a thin-film stacked intermediate layer, for example, a pin stack. The structure is preferable because the active layer capable of generating a photocurrent can be thickened.

[薄膜積層型の活性層]
薄膜積層型の活性層は、p型半導体化合物を含むp型半導体層と、n型半導体化合物を含むn型半導体層とが積層された構造を有する。薄膜積層型の活性層は、p型半導体層と、n型半導体層とをそれぞれ形成することにより作製することができる。p型半導体層とn型半導体層とが別の方法によって形成されてもよい。
[Thin film type active layer]
The thin film stacked active layer has a structure in which a p-type semiconductor layer containing a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor layer containing an n-type semiconductor compound are stacked. The thin film stacked active layer can be formed by forming a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer, respectively. The p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer may be formed by different methods.

[p型半導体層]
p型半導体層は、後述するp型半導体化合物を含む層である。p型半導体層の膜厚に制限はない。ただし、通常5nm以上、好ましくは10nm以上、一方、通常500nm以下、好ましくは200nm以下である。p型半導体層の膜厚が500nm以下であると、直列抵抗が低くなる点で好ましい。p型半導体層の膜厚が5nm以上であると、より多くの光を吸収できる点で好ましい。
[P-type semiconductor layer]
The p-type semiconductor layer is a layer containing a p-type semiconductor compound described later. There is no limitation on the film thickness of the p-type semiconductor layer. However, it is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more, and usually 500 nm or less, preferably 200 nm or less. When the film thickness of the p-type semiconductor layer is 500 nm or less, it is preferable in that the series resistance is lowered. It is preferable that the thickness of the p-type semiconductor layer is 5 nm or more because more light can be absorbed.

p型半導体層は、塗布法及び蒸着法を含む任意の方法により形成することができるが、塗布法を用いるとより簡単にp型半導体層を形成できる点で好ましい。塗布法によりp型半導体層を作製する場合、p型半導体化合物を含む塗布液を調製し、この塗布液を塗布すればよい。塗布方法としては任意の方法を用いることができるが、例えば、スピンコート法、インクジェット法、ドクターブレード法、ドロップキャスティング法、リバースロールコート法、グラビアコート法、キスコート法、ロールブラッシュ法、スプレーコート法、エアナイフコート法、ワイヤーバーバーコート法、パイプドクター法、含浸・コート法又はカーテンコート法などが挙げられる。塗布液の塗布後に、加熱などすることにより乾燥処理を行ってもよい。また後述するように、p型半導体化合物前駆体を含む塗布液を調製し、この塗布液を塗布した後、p型半導体化合物前駆体をp型半導体化合物へと変換することにより、p型半導体層を形成してもよい。   The p-type semiconductor layer can be formed by any method including a coating method and a vapor deposition method, but the use of the coating method is preferable in that the p-type semiconductor layer can be formed more easily. When a p-type semiconductor layer is produced by a coating method, a coating solution containing a p-type semiconductor compound may be prepared and applied. As an application method, any method can be used. For example, spin coating method, inkjet method, doctor blade method, drop casting method, reverse roll coating method, gravure coating method, kiss coating method, roll brush method, spray coating method , Air knife coating method, wire barber coating method, pipe doctor method, impregnation / coating method or curtain coating method. You may perform a drying process by heating etc. after application | coating of a coating liquid. As will be described later, after preparing a coating liquid containing a p-type semiconductor compound precursor and applying the coating liquid, the p-type semiconductor compound precursor is converted into a p-type semiconductor compound, whereby a p-type semiconductor layer is formed. May be formed.

[n型半導体層]
n型半導体層は、後述するn型半導体化合物を含む層である。n型半導体化合物のうち、通常50重量%以上、好ましくは70重量%以上、より好ましくは90重量%以上が、後述するジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物である。後述するジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物はn型半導体化合物として好適な性質を有するため、n型半導体層が、n型半導体化合物として後述するジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物のみを含むことは特に好ましい。n型半導体層の膜厚に制限はない。ただし、通常5nm以上、好ましくは10nm以上、一方、通常500nm以下、好ましくは200nm以下である。n型半導体層の膜厚が500nm以下であると、直列抵抗が低くなる点で好ましい。n型半導体層の膜厚が5nm以上であると、より多くの光を吸収できる点で好ましい。
[N-type semiconductor layer]
The n-type semiconductor layer is a layer containing an n-type semiconductor compound described later. Of the n-type semiconductor compounds, 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more, and more preferably 90% by weight or more is the dihydromethano group-added fullerene compound described later. Since the dihydromethano group-added fullerene compound described later has suitable properties as an n-type semiconductor compound, it is particularly preferable that the n-type semiconductor layer contains only the dihydromethano group-added fullerene compound described later as an n-type semiconductor compound. There is no limitation on the film thickness of the n-type semiconductor layer. However, it is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more, and usually 500 nm or less, preferably 200 nm or less. When the film thickness of the n-type semiconductor layer is 500 nm or less, it is preferable in that the series resistance is lowered. It is preferable that the thickness of the n-type semiconductor layer is 5 nm or more because more light can be absorbed.

n型半導体層は、塗布法及び蒸着法を含む任意の方法により形成することができるが、塗布法を用いることはより簡単にn型半導体層を形成できることから好ましい。塗布法によりn型半導体層を作製する場合、n型半導体化合物を含む塗布液を調製し、この塗布液を塗布すればよい。塗布方法としては任意の方法を用いることができ、例えばp型半導体層を形成する方法として挙げた方法を用いることができる。塗布液の塗布後に、加熱などすることにより乾燥処理を行ってもよい。   The n-type semiconductor layer can be formed by any method including a coating method and a vapor deposition method, but it is preferable to use the coating method because the n-type semiconductor layer can be more easily formed. When an n-type semiconductor layer is formed by a coating method, a coating solution containing an n-type semiconductor compound may be prepared and this coating solution may be applied. As a coating method, any method can be used, and for example, the methods mentioned as the method for forming the p-type semiconductor layer can be used. You may perform a drying process by heating etc. after application | coating of a coating liquid.

[バルクヘテロ接合型の活性層]
バルクヘテロ接合型の活性層は、後述するp型半導体化合物と後述するn型半導体化合物とが混合されている層(i層)を有する。i層はp型半導体化合物とn型半導体化合物とが相分離した構造を有し、相界面でキャリア分離が起こり、生じたキャリア(正孔及び電子)が電極まで輸送される。
[Bulk heterojunction active layer]
The bulk heterojunction active layer has a layer (i layer) in which a p-type semiconductor compound described later and an n-type semiconductor compound described later are mixed. The i layer has a structure in which the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound are phase-separated, carrier separation occurs at the phase interface, and the generated carriers (holes and electrons) are transported to the electrode.

i層に含まれるn型半導体化合物のうち、通常50重量%以上、好ましくは70重量%以上、より好ましくは90重量%以上が、後述するジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物である。後述するジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物はn型半導体化合物として好適な性質を有するため、i層がn型半導体化合物として後述するジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物のみを含むのが特に好ましい。   Of the n-type semiconductor compounds contained in the i layer, 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more, and more preferably 90% by weight or more are dihydromethano group-added fullerene compounds described later. Since the dihydromethano group-added fullerene compound described later has suitable properties as an n-type semiconductor compound, it is particularly preferable that the i layer contains only the dihydromethano group-added fullerene compound described later as an n-type semiconductor compound.

i層の膜厚に制限はない。ただし、通常5nm以上、好ましくは10nm以上、一方、通常500nm以下、好ましくは200nm以下である。i層の膜厚が500nm以下であると、直列抵抗が低くなる点で好ましい。i層の膜厚が5nm以上であると、より多くの光を吸収できる点で好ましい。   There is no restriction | limiting in the film thickness of i layer. However, it is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more, and usually 500 nm or less, preferably 200 nm or less. When the film thickness of the i layer is 500 nm or less, it is preferable in that the series resistance is lowered. When the film thickness of the i layer is 5 nm or more, it is preferable in that more light can be absorbed.

i層は、塗布法及び蒸着法(例えば共蒸着法)を含む任意の方法により形成することができるが、塗布法を用いると、より簡単にi層を形成できるため好ましい。塗布法によりi層を作製する場合、p型半導体化合物及びn型半導体化合物を含む塗布液を調製し、この塗布液を塗布すればよい。p型半導体化合物及びn型半導体化合物を含む塗布液は、p型半導体化合物を含む溶液とn型半導体化合物を含む溶液をそれぞれ調製後混合して作製してもよく、後述する溶媒にp型半導体化合物及びn型半導体化合物を溶解して作成してもよい。また後述するように、p型半導体化合物前駆体及びn型半導体化合物を含む塗布液を作製して、この塗布液を塗布した後、p型半導体化合物前駆体をp型半導体化合物へと変換することにより、i層を形成してもよい。塗布方法としては任意の方法を用いることができ、例えばp型半導体層を形成する方法として挙げた方法を用いることができる。塗布液の塗布後に、加熱などすることにより乾燥処理を行ってもよい。   The i layer can be formed by any method including a coating method and a vapor deposition method (for example, a co-evaporation method), but it is preferable to use the coating method because the i layer can be formed more easily. When the i layer is produced by a coating method, a coating solution containing a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound may be prepared, and this coating solution may be applied. The coating liquid containing the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound may be prepared by preparing and mixing a solution containing the p-type semiconductor compound and a solution containing the n-type semiconductor compound, respectively. It may be prepared by dissolving the compound and the n-type semiconductor compound. In addition, as will be described later, after preparing a coating liquid containing a p-type semiconductor compound precursor and an n-type semiconductor compound, and applying this coating liquid, converting the p-type semiconductor compound precursor into a p-type semiconductor compound. Thus, the i layer may be formed. As a coating method, any method can be used, and for example, the methods mentioned as the method for forming the p-type semiconductor layer can be used. You may perform a drying process by heating etc. after application | coating of a coating liquid.

バルクヘテロ接合型の活性層を塗布法によって形成する場合、p型半導体化合物とn型半導体化合物とを含む塗布液に、さらに添加剤を加えてもよい。バルクヘテロ接合型の活性層におけるp型半導体化合物とn型半導体化合物との相分離構造は、光吸収過程、励起子の拡散過程、励起子の乖離(キャリア分離)過程、キャリア輸送過程などに対する影響がある。したがって、相分離構造を最適化することにより、良好な光電変換効率を実現することができるものと考えられる。塗布液が溶媒とは異なる揮発性を有する添加剤を含むと、有機活性層形成時に好ましい相分離構造が得られ、光電変換効率が向上しうるため、添加剤を含むのが好ましい。   When the bulk heterojunction active layer is formed by a coating method, an additive may be further added to the coating solution containing the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound. The phase separation structure of the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound in the bulk heterojunction active layer has an effect on the light absorption process, exciton diffusion process, exciton separation (carrier separation) process, carrier transport process, etc. is there. Therefore, it is considered that good photoelectric conversion efficiency can be realized by optimizing the phase separation structure. When the coating solution contains an additive having volatility different from that of the solvent, a preferable phase separation structure can be obtained at the time of forming the organic active layer, and the photoelectric conversion efficiency can be improved. Therefore, the additive is preferably contained.

添加剤の例としては、例えば国際公開第2008/066933号公報に記載されている化合物等が挙げられる。添加剤のより具体的な例としては、置換基を有するアルカンのような脂肪族炭化水素、又は置換基を有するナフタレンのような芳香族化合物などが挙げられる。置換基としては、アルデヒド基、オキソ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、チオール基、チオアルキル基、カルボキシル基、エステル基、アミン基、アミド基、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、ヨード基、ハロゲン基、ニトリル基、エポキシ基、芳香族基及びアリールアルキル基などが挙げられる。置換基は1つでもよいし、複数、例えば2つでもよい。アルカンが有する置換基として好ましくは、チオール基又はヨード基である。また、ナフタレンのような芳香族化合物が有する置換基として好ましくは、ブロモ基又はクロロ基である。   As an example of an additive, the compound etc. which are described in the international publication 2008/066933 are mentioned, for example. More specific examples of the additive include an aliphatic hydrocarbon such as an alkane having a substituent or an aromatic compound such as naphthalene having a substituent. Examples of substituents include aldehyde groups, oxo groups, hydroxy groups, alkoxy groups, thiol groups, thioalkyl groups, carboxyl groups, ester groups, amine groups, amide groups, fluoro groups, chloro groups, bromo groups, iodo groups, halogen groups, A nitrile group, an epoxy group, an aromatic group, an arylalkyl group, etc. are mentioned. There may be one or more, for example two, substituents. A preferred substituent for the alkane is a thiol group or an iodo group. Moreover, as a substituent which an aromatic compound like naphthalene has, Preferably, they are a bromo group or a chloro group.

添加剤は沸点が高いことが好ましいため、添加剤として用いられる脂肪族炭化水素の炭素数は6以上が好ましく、8以上がさらに好ましい。また添加剤は常温で液体であることが好ましいため、脂肪族炭化水素の炭素数は14以下が好ましく、12以下がさらに好ましい。同様の理由により、添加剤として用いられる芳香族炭化水素の炭素数は、通常6以上、好ましくは8以上、より好ましくは10以上であり、一方、通常50以下、好ましくは30以下、より好ましくは20以下である。添加剤として用いられる芳香族複素環の炭素数は、通常2以上、好ましくは3以上、より好ましくは6以上であり、一方、通常50以下、好ましくは30以下、より好ましくは20以下である。添加剤の沸点は、常圧(一気圧)において通常100℃以上、好ましくは、200℃以上、一方、通常600℃以下、好ましくは500℃以下である。   Since the additive preferably has a high boiling point, the aliphatic hydrocarbon used as the additive preferably has 6 or more carbon atoms, and more preferably 8 or more carbon atoms. Moreover, since it is preferable that an additive is liquid at normal temperature, carbon number of an aliphatic hydrocarbon has preferable 14 or less, and 12 or less is more preferable. For the same reason, the aromatic hydrocarbon used as an additive usually has 6 or more carbon atoms, preferably 8 or more, more preferably 10 or more, and usually 50 or less, preferably 30 or less, more preferably 20 or less. The number of carbon atoms of the aromatic heterocycle used as an additive is usually 2 or more, preferably 3 or more, more preferably 6 or more, and usually 50 or less, preferably 30 or less, more preferably 20 or less. The boiling point of the additive is usually 100 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or higher, and usually 600 ° C. or lower, preferably 500 ° C. or lower, at normal pressure (one atmospheric pressure).

p型半導体化合物とn型半導体化合物とを含む塗布液に含まれる添加剤の量は、塗布液全体に対して0.1重量%以上が好ましく、0.5重量%以上がさらに好ましい。また、塗布液全体に対して10重量%以下が好ましく、3重量%以下がさらに好ましい。添加剤の量がこの範囲にあることにより、有機活性層内に残留する添加剤を減らしながら、好ましい相分離構造を得ることができる。以上のように、p型半導体化合物と、n型半導体化合物と、添加剤とを含む塗布液(インク)を塗布することによって、バルクヘテロ接合型の活性層を形成することができる。   The amount of the additive contained in the coating solution containing the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound is preferably 0.1% by weight or more, and more preferably 0.5% by weight or more with respect to the entire coating solution. Moreover, 10 weight% or less is preferable with respect to the whole coating liquid, and 3 weight% or less is more preferable. When the amount of the additive is within this range, a preferable phase separation structure can be obtained while reducing the additive remaining in the organic active layer. As described above, a bulk heterojunction active layer can be formed by applying a coating liquid (ink) containing a p-type semiconductor compound, an n-type semiconductor compound, and an additive.

[p−i−n積層型の活性層]
p−i−n積層型の活性層は、p型半導体化合物を含むp型半導体層と、p型半導体化合物とn型半導体化合物とが混合されているi層と、n型半導体化合物を含むn型半導体層とが積層された構造を有する。p−i−n積層型の活性層には、光電流が発生しうる部分をを厚くすることができるという利点がある。p−i−n積層型の活性層は、p型半導体層と、i層と、n型半導体層とをそれぞれ形成することにより作製することができる。層の形成法は特に限定されず、例えば塗布法又は蒸着法を用いることができる。p型半導体層、i層、及びn型半導体層は異なる方法によって形成されてもよい。
[P-i-n stacked active layer]
The p-i-n stacked active layer includes a p-type semiconductor layer containing a p-type semiconductor compound, an i layer in which a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound are mixed, and n containing an n-type semiconductor compound. And a stacked type semiconductor layer. The p-i-n stacked active layer has an advantage that a portion where a photocurrent can be generated can be thickened. A p-i-n stacked active layer can be manufactured by forming a p-type semiconductor layer, an i-layer, and an n-type semiconductor layer, respectively. The formation method of a layer is not specifically limited, For example, the apply | coating method or a vapor deposition method can be used. The p-type semiconductor layer, i-layer, and n-type semiconductor layer may be formed by different methods.

p−i−n積層型の活性層を構成するp型半導体層及びn型半導体層は、上述の薄膜積層型の活性層と同様に形成することができる。また、p−i−n積層型の活性層を構成するi層は、上述のバルクヘテロ接合型の活性層と同様に形成することができる。バルクヘテロ接合型の活性層の形成方法と同様に、i層を塗布法によって形成する場合には、p型半導体化合物とn型半導体化合物とを含む塗布液に、さらに添加剤を加えてもよい。   The p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer constituting the p-i-n stacked active layer can be formed in the same manner as the above-described thin-film stacked active layer. Further, the i layer constituting the p-i-n stacked type active layer can be formed in the same manner as the above-described bulk heterojunction type active layer. Similarly to the method for forming the bulk heterojunction active layer, when the i layer is formed by a coating method, an additive may be further added to the coating solution containing the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound.

p型半導体層に含まれるp型半導体化合物と、i層に含まれるp型半導体化合物とは、同じでも異なっていてもよい。また、n型半導体層に含まれるn型半導体化合物と、i層に含まれるn型半導体化合物とは、同じでも異なっていてもよい。すなわち、p−i−n積層型の活性層は、n型半導体層とi層との少なくとも一方に、後述するジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物を含んでいればよい。しかしながら、後述するジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物はn型半導体化合物として好適な性質を有するため、n型半導体層とi層との双方が後述するジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物を含んでいることがより好ましい。   The p-type semiconductor compound contained in the p-type semiconductor layer and the p-type semiconductor compound contained in the i layer may be the same or different. The n-type semiconductor compound contained in the n-type semiconductor layer and the n-type semiconductor compound contained in the i layer may be the same or different. That is, the p-i-n stacked active layer only needs to contain a dihydromethano group-added fullerene compound described later in at least one of the n-type semiconductor layer and the i layer. However, since the dihydromethano group-added fullerene compound described later has suitable properties as an n-type semiconductor compound, it is more preferable that both the n-type semiconductor layer and the i layer contain a dihydromethano group-added fullerene compound described later. .

p−i−n積層構造におけるi層の膜厚に制限はない。ただし、通常5nm以上、好ましくは10nm以上、一方、通常500nm以下、好ましくは200nm以下である。i層の膜厚が500nm以下であることは、直列抵抗が低くなる点で好ましい。n型半導体層の膜厚が10nm以上であることは、光電変換素子においてキャリア分離が起こりうる領域が大きくなるために、得られる電流が大きくなりうる点で好ましい。   There is no restriction | limiting in the film thickness of i layer in a pin laminated structure. However, it is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more, and usually 500 nm or less, preferably 200 nm or less. The film thickness of the i layer is preferably 500 nm or less from the viewpoint of reducing the series resistance. It is preferable that the thickness of the n-type semiconductor layer is 10 nm or more because a region where carrier separation can occur in the photoelectric conversion element is large, and thus a current obtained can be large.

更に、p−i−n積層構造においてi層がナノ構造を有すると、混合接合層(i層)から発生する電子とホールとを輸送するためのルートができ、光電流を増大しうるために特に好ましい。ナノ構造とは例えば、p型半導体化合物とn型半導体化合物とが1nm〜500nm程度の深さの凹凸を形成して互いに接触している状態を指す。   Further, when the i layer has a nanostructure in the p-i-n stacked structure, a route for transporting electrons and holes generated from the mixed junction layer (i layer) can be formed, and the photocurrent can be increased. Particularly preferred. For example, the nanostructure refers to a state in which a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound are in contact with each other by forming irregularities with a depth of about 1 nm to 500 nm.

ナノ構造を形成するために、以下のような方法を行うことができる。すなわち、p型半導体化合物と、ナノ構造形成用化合物とを用いて、ナノ構造を形成する。そして、このナノ構造形成用化合物と、n型半導体化合物とを置換する。こうして、p型半導体化合物とn型半導体化合物とのナノ構造を形成することができる。ナノ構造形成用化合物としては、例えば溶媒への溶解性が高いことなどの、ナノ構造の制御に適した性質を持つ化合物を用いることができる。ナノ構造形成用化合物としてn型半導体化合物を用いることはナノ構造を形成する上で好適であり、具体的なナノ構造形成用化合物としては後述するSIMEF2(化合物H10)などが挙げられる。   In order to form the nanostructure, the following method can be performed. That is, a nanostructure is formed using a p-type semiconductor compound and a nanostructure-forming compound. Then, the nanostructure-forming compound and the n-type semiconductor compound are substituted. Thus, a nanostructure of the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound can be formed. As the nanostructure-forming compound, a compound having properties suitable for controlling the nanostructure such as high solubility in a solvent can be used. The use of an n-type semiconductor compound as the nanostructure-forming compound is suitable for forming a nanostructure. Specific examples of the nanostructure-forming compound include SIMEF2 (compound H10) described later.

ナノ構造を制御するためのナノ構造形成用化合物を用いることによって、後述するジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物のような光電変換素子に適したn型半導体化合物を用いながら、ナノ構造を好ましく制御することができ、ひいては光電流の増大と開放端電圧の向上とをそれぞれ独立に達成しうる。   By using a nanostructure-forming compound for controlling the nanostructure, the nanostructure can be preferably controlled while using an n-type semiconductor compound suitable for a photoelectric conversion element such as a dihydromethano group-added fullerene compound described later. As a result, an increase in photocurrent and an improvement in open-circuit voltage can be achieved independently.

[塗布液の溶媒]
上述の、p型半導体化合物を含む塗布液、n型半導体化合物を含む塗布液、及びp型半導体化合物とn型半導体化合物とを含む塗布液の溶媒としては、p型半導体化合物及び/又はn型半導体化合物を均一に溶解できるものであれば特に限定されないが、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、ノナン若しくはデカン等の脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン、クロロベンゼン若しくはオルトジクロロベンゼン等の芳香族炭化水素類;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、テトラリン若しくはデカリン等の脂環式炭化水素類;メタノール、エタノール若しくはプロパノール等の低級アルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン若しくはシクロヘキサノン等の脂肪族ケトン類;アセトフェノン若しくはプロピオフェノン等の芳香族ケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル若しくは乳酸メチル等のエステル類;クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン若しくはトリクロロエチレン等のハロゲン炭化水素類;エチルエーテル、テトラヒドロフラン若しくはジオキサン等のエーテル類;又は、ジメチルホルムアミド若しくはジメチルアセトアミド等のアミド類等が挙げられる。
[Solvent of coating solution]
Examples of the solvent for the coating solution containing the p-type semiconductor compound, the coating solution containing the n-type semiconductor compound, and the coating solution containing the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound include p-type semiconductor compounds and / or n-type. Although it will not specifically limit if a semiconductor compound can be melt | dissolved uniformly, For example, aliphatic hydrocarbons, such as hexane, heptane, octane, isooctane, nonane, or decane; Toluene, xylene, mesitylene, cyclohexylbenzene, chlorobenzene, or orthodi Aromatic hydrocarbons such as chlorobenzene; cycloaliphatic hydrocarbons such as cyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, tetralin or decalin; lower alcohols such as methanol, ethanol or propanol; acetone, methyl ethyl ketone Aliphatic ketones such as cyclohexane, cyclopentanone or cyclohexanone; aromatic ketones such as acetophenone or propiophenone; esters such as ethyl acetate, butyl acetate or methyl lactate; chloroform, methylene chloride, dichloroethane, trichloroethane, or trichloroethylene Halogen ethers of the above; ethers such as ethyl ether, tetrahydrofuran or dioxane; or amides such as dimethylformamide or dimethylacetamide.

なかでも好ましくは、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン、クロロベンゼン若しくはオルトジクロロベンゼン等の芳香族炭化水素類;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、テトラリン若しくはデカリン等の脂環式炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン若しくはシクロヘキサノン等のケトン類;クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン若しくはトリクロロエチレン等のハロゲン炭化水素類;又は、エチルエーテル、テトラヒドロフラン若しくはジオキサン等のエーテル類である。より好ましくは、トルエン、キシレン、メシチレン若しくはシクロヘキシルベンゼン等の非ハロゲン芳香族炭化水素類;シクロペンタノン若しくはシクロヘキサノン等の非ハロゲン系ケトン類;アセトフェノン若しくはプロピオフェノン等の芳香族ケトン類;テトラヒドロフラン、シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、テトラリン若しくはデカリン等の脂環式炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン若しくはシクロヘキサノン等のケトン類;又は、1,4−ジオキサン等の非ハロゲン系脂肪族エーテル類である。特に好ましくは、トルエン、キシレン、メシチレン又はシクロヘキシルベンゼン等の非ハロゲン芳香族炭化水素類である。   Among them, aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, mesitylene, cyclohexylbenzene, chlorobenzene or orthodichlorobenzene; cycloaliphatic carbonization such as cyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, tetralin or decalin Hydrogens; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone or cyclohexanone; halogen hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, dichloroethane, trichloroethane or trichloroethylene; or ethers such as ethyl ether, tetrahydrofuran or dioxane. More preferably, non-halogen aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, mesitylene or cyclohexylbenzene; non-halogen ketones such as cyclopentanone or cyclohexanone; aromatic ketones such as acetophenone or propiophenone; tetrahydrofuran, cyclohexane Alicyclic hydrocarbons such as pentane, cyclohexane, methylcyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, tetralin or decalin; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone or cyclohexanone; or non-halogens such as 1,4-dioxane Aliphatic ethers. Particularly preferred are non-halogen aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, mesitylene or cyclohexylbenzene.

なお、溶媒として1種の溶媒を単独で用いてもよいし、任意の2種以上の溶媒を任意の比率で併用してもよい。2種以上の溶媒を併用する場合、沸点が60〜150℃である低沸点溶媒と、沸点が180〜250℃である高沸点溶媒とを組み合わせることが好ましい。低沸点溶媒と項沸点溶媒との組み合わせの例としては、非ハロゲン芳香族炭化水素類と脂環式炭化水素類、非ハロゲン芳香族炭化水素類と芳香族ケトン類、エーテル類と脂環式炭化水素類、エーテル類と芳香族ケトン類、脂肪族ケトン類と脂環式炭化水素類、又は脂肪族ケトン類と芳香族ケトン類、等が挙げられる。好ましい組み合わせの具体例としては、トルエンとテトラリン、キシレンとテトラリン、トルエンとアセトフェノン、キシレンとアセトフェノン、テトラヒドロフランとテトラリン、テトラヒドロフランとアセトフェノン、メチルエチルケトンとテトラリン、メチルエチルケトンとアセトフェノン、等が挙げられる。   In addition, 1 type of solvent may be used independently as a solvent, and arbitrary 2 or more types of solvents may be used together by arbitrary ratios. When two or more solvents are used in combination, it is preferable to combine a low boiling point solvent having a boiling point of 60 to 150 ° C and a high boiling point solvent having a boiling point of 180 to 250 ° C. Examples of combinations of low boiling point solvents and high boiling point solvents include non-halogen aromatic hydrocarbons and alicyclic hydrocarbons, non-halogen aromatic hydrocarbons and aromatic ketones, ethers and alicyclic carbonization. Examples thereof include hydrogens, ethers and aromatic ketones, aliphatic ketones and alicyclic hydrocarbons, or aliphatic ketones and aromatic ketones. Specific examples of preferred combinations include toluene and tetralin, xylene and tetralin, toluene and acetophenone, xylene and acetophenone, tetrahydrofuran and tetralin, tetrahydrofuran and acetophenone, methyl ethyl ketone and tetralin, methyl ethyl ketone and acetophenone, and the like.

<1.1.1 n型半導体化合物>
本実施形態に係るn型半導体化合物は、本願に係るジヒドロメタノ基付加フラーレン化合物(以下、メタノフラーレン化合物と呼ぶ)を含む。以下で、本実施形態に係るメタノフラーレン化合物について説明する。なお、本実施形態に用いられるn型半導体化合物は一種の化合物でも複数種の化合物の混合物でもよい。
<1.1.1 n-type semiconductor compound>
The n-type semiconductor compound according to this embodiment includes a dihydromethano group-added fullerene compound according to the present application (hereinafter referred to as a methanofullerene compound). Hereinafter, the methanofullerene compound according to this embodiment will be described. The n-type semiconductor compound used in the present embodiment may be a single compound or a mixture of a plurality of compounds.

[(1)本実施形態に係るメタノフラーレン化合物]
本実施形態に係るメタノフラーレン化合物は、下記一般式(I)で表される。

Figure 0005822117
[(1) Methanofullerene compound according to this embodiment]
The methanofullerene compound according to this embodiment is represented by the following general formula (I).
Figure 0005822117

上記の一般式(I)において、FLNはフラーレンを表し、ジヒドロメタノ基(−C−)はフラーレン骨格中の同一の五員環もしくは六員環に付加されている。特に一般式(I)において、1つのジヒドロメタノ基は、すなわちCは、フラーレン骨格中の隣接する2つの炭素原子に結合していることが好ましい。すなわち、本実施形態に係るメタノフラーレン化合物は、下記一般式(Ia)に示される化合物であることが好ましい。さらに、フラーレンには付加基Rが結合している。フラーレン(FLN)及び付加基Rの詳細については後述する。

Figure 0005822117
In the above general formula (I), FLN represents fullerene, and the dihydromethano group (—C 1 H 2 —) is added to the same 5-membered ring or 6-membered ring in the fullerene skeleton. In particular, in the general formula (I), it is preferable that one dihydromethano group, that is, C 1 is bonded to two adjacent carbon atoms in the fullerene skeleton. That is, the methanofullerene compound according to this embodiment is preferably a compound represented by the following general formula (Ia). Further, an additional group R is bonded to the fullerene. Details of the fullerene (FLN) and the addition group R will be described later.
Figure 0005822117

上記の一般式(I)において、mは1又は2である。すなわち、本実施形態に係るメタノフラーレン化合物は、1つまたは2つのジヒドロメタノ基を有する。mの数が増えるとメタノフラーレン化合物のLUMOレベルが高くなる傾向があるため、LUMOレベルを高くしすぎないために、mは1であることが好ましい。   In the above general formula (I), m is 1 or 2. That is, the methanofullerene compound according to this embodiment has one or two dihydromethano groups. As the number of m increases, the LUMO level of the methanofullerene compound tends to increase. Therefore, m is preferably 1 in order not to increase the LUMO level too much.

上記の一般式(I)において、nは0〜10の整数である。メタノフラーレン化合物のLUMOレベルを高くする観点から、nは1以上であることが好ましい。また、メタノフラーレン化合物の立体障害を抑え、且つLUMOレベルを高くしすぎないという観点から、nは4以下が好ましく、nは2であることがより好ましい。   In said general formula (I), n is an integer of 0-10. From the viewpoint of increasing the LUMO level of the methanofullerene compound, n is preferably 1 or more. Further, n is preferably 4 or less and more preferably 2 from the viewpoint of suppressing steric hindrance of the methanofullerene compound and preventing the LUMO level from becoming too high.

付加基Rとジヒドロメタノ基との相対配置については、特に限定されない。また、付加基Rが複数存在する場合、付加基Rの間の相対配置については特に限定されない。ジヒドロメタノ基が複数存在する場合も、ジヒドロメタノ基の間の相対配置については特に限定されない。   The relative configuration of the additional group R and the dihydromethano group is not particularly limited. Moreover, when there are a plurality of additional groups R, the relative arrangement between the additional groups R is not particularly limited. Even when there are a plurality of dihydromethano groups, the relative arrangement between the dihydromethano groups is not particularly limited.

[(1−1)本実施形態に係るフラーレン(FLN)]
本実施形態に係るフラーレン(FLN)とは、閉殻構造を有する炭素クラスターである。フラーレンの炭素数は、通常60〜130の偶数であれば何でも良い。フラーレンとしては、例えば、C60、C70、C76、C78、C82、C84、C90、C94、C96が挙げられる。さらに本実施形態に係るフラーレンは、これらよりも多くの炭素を有する高次の炭素クラスターであってもよい。この中でも、C60及びC70が好ましい。C60は入手容易性の点及び好適な電子受容性を示しうる点でさらに好ましく、C70もまた、好適な電子受容性を示しうる点で好ましい。
[(1-1) Fullerene according to this embodiment (FLN)]
The fullerene (FLN) according to the present embodiment is a carbon cluster having a closed shell structure. The carbon number of fullerene is not particularly limited as long as it is usually an even number of 60 to 130. The fullerene, for example, C 60, C 70, C 76, C 78, C 82, C 84, C 90, C 94, C 96 and the like. Furthermore, the fullerene according to the present embodiment may be a higher-order carbon cluster having more carbon than these. Among these, C60 and C70 are preferable. C 60 and more preferably at a point that may indicate the point and a suitable electron-accepting availability, C 70 is also preferable in that can exhibit suitable electron-accepting.

異なる炭素数のフラーレンを混合して用いても良い。混合して用いる場合には、C60とC70の混合物を用いることが好ましい。C60とC70との混合物を用いる場合、さらに炭素数の多いフラーレンが少量混入していても良く、フラーレン全体に対する混入量としては好ましくはモル比で20%以下であり、さらに好ましくは、10%、5%、2%、1%、0.5%である。 A mixture of fullerenes having different carbon numbers may be used. In the case of using mixed and, it is preferable to use a mixture of C 60 and C 70. When a mixture of C 60 and C 70 is used, a small amount of fullerene having a larger number of carbon atoms may be mixed, and the mixed amount with respect to the entire fullerene is preferably 20% or less, more preferably 10%. %, 5%, 2%, 1%, 0.5%.

フラーレン環上の炭素―炭素結合の一部が切れているフラーレンも周知である。本実施形態に係るフラーレンには、このようなフラーレン環上の炭素―炭素結合の一部が切れているフラーレンも含まれる。また、フラーレンを構成する一部の炭素原子が、他の原子に置き換えられているフラーレン、及び、金属原子、非金属原子あるいはこれらから構成される原子団を内包するフラーレンもまた周知である。本実施形態に係るフラーレンには、これらのフラーレンも含まれる。   Fullerenes in which part of the carbon-carbon bond on the fullerene ring is broken are also well known. The fullerene according to the present embodiment includes such a fullerene in which a part of the carbon-carbon bond on the fullerene ring is broken. In addition, fullerenes in which some carbon atoms constituting the fullerene are replaced with other atoms, and fullerenes including a metal atom, a nonmetallic atom, or an atomic group composed of these atoms are also well known. The fullerene according to the present embodiment includes these fullerenes.

[(1−2)本実施形態に係る付加基R]
上記一般式(I)において、フラーレン(FLN)に付加される付加基R(置換基、有機基)は任意である。例えば付加基Rとしては、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、アミノ基、エステル基、カルボキシル基、カルボニル基、オキシカルボニル基、アセチル基、スルホニル基、シリル基、ボリル基、ニトリル基、アルキル基、パーフルオロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、芳香族炭化水素基および芳香族複素環基等が挙げられる。
[(1-2) Additional group R according to this embodiment]
In the general formula (I), the additional group R (substituent, organic group) added to fullerene (FLN) is arbitrary. For example, as the additional group R, a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, an ester group, a carboxyl group, a carbonyl group, an oxycarbonyl group, an acetyl group, a sulfonyl group, a silyl group, a boryl group, a nitrile group, an alkyl group Group, perfluoroalkyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, aromatic hydrocarbon group and aromatic heterocyclic group.

付加基Rは、1価の置換基であってもよいし、2価以上の置換基であってもよい。例えば付加基Rが2価の置換基である場合、付加基Rはフラーレンに対してどのように結合してもよい。例えば下式のように、1つの付加基Rがフラーレン環上の隣接する2つの炭素原子に対して結合してもよい。また、1つの付加基Rがフラーレン環上で1つの炭素原子を挟んで位置する2つの炭素原子に対して結合してもよい。さらには、1つの付加基Rがフラーレン環上で2つ以上の炭素原子を挟んで位置する2つの炭素原子に対して結合してもよい。また、1つの付加基Rは、フラーレン骨格中の同一の五員環又は六員環に結合されていることが好ましい。

Figure 0005822117
The additional group R may be a monovalent substituent or a divalent or higher valent substituent. For example, when the additional group R is a divalent substituent, the additional group R may be bonded to the fullerene in any way. For example, as in the following formula, one additional group R may be bonded to two adjacent carbon atoms on the fullerene ring. Further, one additional group R may be bonded to two carbon atoms located on the fullerene ring with one carbon atom interposed therebetween. Furthermore, one additional group R may be bonded to two carbon atoms located between two or more carbon atoms on the fullerene ring. One additional group R is preferably bonded to the same 5-membered ring or 6-membered ring in the fullerene skeleton.
Figure 0005822117

アルキル基としては、炭素数1〜20のものが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、i−プロピル基、n−プロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基およびシクロヘキシル基等が挙げられる。   As the alkyl group, those having 1 to 20 carbon atoms are preferable, for example, methyl group, ethyl group, i-propyl group, n-propyl group, n-butyl group, t-butyl group, n-hexyl group and cyclohexyl group. Etc.

パーフルオロアルキル基としては、炭素数1〜12のものが好ましく、例えば、トリフルオロメチル基などが挙げられる。   As a perfluoroalkyl group, a C1-C12 thing is preferable, for example, a trifluoromethyl group etc. are mentioned.

アルケニル基としては、炭素数2〜20のものが好ましく、例えば、ビニル基、スチリル基およびジフェニルビニル基等が挙げられる。   The alkenyl group preferably has 2 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a vinyl group, a styryl group, and a diphenylvinyl group.

アルキニル基としては、炭素数2〜20のものが好ましく、例えば、メチルエチニル基、フェニルエチニル基およびトリメチルシリルエチニル基等が挙げられる。   As the alkynyl group, those having 2 to 20 carbon atoms are preferable, and examples thereof include a methylethynyl group, a phenylethynyl group, and a trimethylsilylethynyl group.

アルコキシ基としては、炭素数1〜20のものが好ましく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、i−ブトキシ基、エチルヘキシルオキシ基、ベンジルオキシ基、およびt−ブトキシ基など直鎖または分岐のアルコキシ基が挙げられる。   As an alkoxy group, a C1-C20 thing is preferable, for example, a methoxy group, an ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n-butoxy group, i-butoxy group, ethylhexyloxy group, benzyloxy group And a linear or branched alkoxy group such as t-butoxy group.

カルボニル基としては、炭素数2〜16のものが好ましく、例えば、アセチル基およびフェニルカルボニル基などが挙げられる。   As a carbonyl group, a C2-C16 thing is preferable, for example, an acetyl group, a phenylcarbonyl group, etc. are mentioned.

オキシカルボニル基としては、炭素数1〜10のものが好ましく、例えば、メトキシカルボニル基およびエトキシカルボニル基などが挙げられる。   As an oxycarbonyl group, a C1-C10 thing is preferable, for example, a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, etc. are mentioned.

アリールオキシ基としては、炭素数2〜20のものが好ましく、例えば、フェノキシ基等が挙げられる。   As the aryloxy group, those having 2 to 20 carbon atoms are preferable, and examples thereof include a phenoxy group.

アルキルチオ基としては、炭素数1〜20のものが好ましく、例えば、メチルチオ基およびエチルチオ基等が挙げられる。   As an alkylthio group, a C1-C20 thing is preferable, for example, a methylthio group, an ethylthio group, etc. are mentioned.

アリールチオ基としては、炭素数2〜20のものが好ましく、例えば、フェニルチオ基等が挙げられる。   As an arylthio group, a C2-C20 thing is preferable, for example, a phenylthio group etc. are mentioned.

アミノ基としては、例えば、無置換のアミノ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基およびジイソプロピルアミノ基等のアルキルアミノ基;並びにジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、カルバゾリル基およびフェニルカルバゾリル基等のアリールアミノ基が挙げられる。   Examples of amino groups include unsubstituted amino groups; alkylamino groups such as dimethylamino groups, diethylamino groups, and diisopropylamino groups; and arylamino groups such as diphenylamino groups, ditolylamino groups, carbazolyl groups, and phenylcarbazolyl groups. Is mentioned.

シリル基としては、無置換の、又は置換基を有する、シリル基を用いることができる。例えば、トリメチルシリル基、ジメチルフェニル基およびトリフェニルシリル基などの、置換基としてアルキル基またはアリール基を有するシリル基が挙げられる。   As the silyl group, an unsubstituted or substituted silyl group can be used. Examples thereof include silyl groups having an alkyl group or an aryl group as a substituent, such as a trimethylsilyl group, a dimethylphenyl group, and a triphenylsilyl group.

ボリル基としては、無置換の、又は置換基を有する、ボリル基を用いることができる。例えば、アリール基で置換されたジメシチルボリル基などが挙げられる。   As the boryl group, an unsubstituted or substituted boryl group can be used. Examples thereof include a dimesitylboryl group substituted with an aryl group.

芳香族基としては、芳香族炭化水素基および芳香族複素環基を用いることができる。   As the aromatic group, an aromatic hydrocarbon group and an aromatic heterocyclic group can be used.

芳香族炭化水素基としては、炭素数6〜20のものが好ましく、これらは単環基に何ら限定されず、縮合多環式炭化水素基および環縮合炭化水素基であってもよい。例えば、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、ビフェニル基、ビフェニレニル基、アントリル基、ピレニル基、フルオレニル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオランテニル基、ナフタセニル基、ペリレニル基、ペンタセニル基、トリフェニレニル基およびクオーターフェニル基等が挙げられる。これらの中でも、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、ピレニル基、フルオレニル基、アセナフテニル基、フルオランテニル基、ペリレニル基およびトリフェニレニル基が好ましい。   As an aromatic hydrocarbon group, a C6-C20 thing is preferable, These are not limited to a monocyclic group at all, A condensed polycyclic hydrocarbon group and a ring condensed hydrocarbon group may be sufficient. For example, phenyl group, naphthyl group, phenanthryl group, biphenyl group, biphenylenyl group, anthryl group, pyrenyl group, fluorenyl group, azulenyl group, acenaphthenyl group, fluoranthenyl group, naphthacenyl group, perylenyl group, pentacenyl group, triphenylenyl group and quarter A phenyl group etc. are mentioned. Among these, a phenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, an anthryl group, a pyrenyl group, a fluorenyl group, an acenaphthenyl group, a fluoranthenyl group, a perylenyl group, and a triphenylenyl group are preferable.

芳香族複素環基としては、炭素数2〜20のものが好ましい。例えば、ピリジル基、チエニル基、フリル基、ピロリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾチエニル基、フェニルカルバゾリル基、フェノキサチエニル基、キサンテニル基、ベンゾフラニル基、チアントレニル基、インドリジニル基、フェノキサジニル基、フェノチアジニル基、アクリジニル基、フェナントリジニル基、フェナントロリニル基、キノリル基、イソキノリル基、インドリル基およびキノキサリニル基等が挙げられる。これらの中でも、ピリジル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピラゾリル基、キノリル基、イソキノリル基、イミダゾリル基、アクリジニル基、フェナントリジニル基、フェナントロリニル基、キノキサリニル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾチエニル基、フェニルカルバゾリル基、キサンテニル基およびフェノキサジニル基が好ましい。   As an aromatic heterocyclic group, a C2-C20 thing is preferable. For example, pyridyl group, thienyl group, furyl group, pyrrolyl group, oxazolyl group, thiazolyl group, oxadiazolyl group, thiadiazolyl group, pyrazinyl group, pyrimidinyl group, pyrazolyl group, imidazolyl group, benzothienyl group, dibenzofuryl group, dibenzothienyl group, Phenylcarbazolyl group, phenoxathienyl group, xanthenyl group, benzofuranyl group, thiantenyl group, indolizinyl group, phenoxazinyl group, phenothiazinyl group, acridinyl group, phenanthridinyl group, phenanthrolinyl group, quinolyl group, isoquinolyl group And indolyl group and quinoxalinyl group. Among these, pyridyl group, pyrazinyl group, pyrimidinyl group, pyrazolyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, imidazolyl group, acridinyl group, phenanthridinyl group, phenanthrolinyl group, quinoxalinyl group, dibenzofuryl group, dibenzothienyl group , Phenylcarbazolyl group, xanthenyl group and phenoxazinyl group are preferable.

ここまでに例示した付加基Rは、さらなる置換基を有していてもよい。有していてもよい置換基としては特に限定はなく、付加基Rの例として上述した基を有していてもよい。置換基として好ましくは、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、アミノ基、カルボキシル基、エステル基、カルボニル基、オキシカルボニル基、アセチル基、スルホニル基、シリル基、ボリル基、ニトリル基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアミノ基、アリールチオ基、アルキルチオ基、パーフルオロアルキル基、芳香族炭化水素基および芳香族複素環基である。これらは、隣接する置換基同士で連結して環を形成していても良い。付加基Rが有する置換基が、さらなる置換基を有していてもよい。さらなる置換基としては特に限定はなく、付加基Rの例として上述した基を有していてもよい。   The additional group R exemplified so far may further have a substituent. The substituent that may be present is not particularly limited, and may have the group described above as an example of the additional group R. The substituent is preferably a halogen atom, hydroxyl group, cyano group, amino group, carboxyl group, ester group, carbonyl group, oxycarbonyl group, acetyl group, sulfonyl group, silyl group, boryl group, nitrile group, alkyl group, alkenyl group. Alkynyl group, alkoxy group, aryl group, aryloxy group, arylamino group, arylthio group, alkylthio group, perfluoroalkyl group, aromatic hydrocarbon group and aromatic heterocyclic group. These may be connected with adjacent substituents to form a ring. The substituent that the additional group R has may further have a substituent. The further substituent is not particularly limited, and may have the group described above as an example of the additional group R.

付加基あるいは付加基がさらに有する置換基が金属への配位能を有する場合、金属原子との配位結合を介して金属錯体を形成していても良い。   When the additional group or the substituent further included in the additional group has the ability to coordinate to the metal, a metal complex may be formed through a coordinate bond with the metal atom.

本実施形態に係るメタノフラーレン化合物は、下記一般式(II)と(III)との少なくとも一方で表される構造を、メタノフラーレン構造(フラーレンに結合したメタノ基(−CH−))の他に有することが好ましい。

Figure 0005822117
The methanofullerene compound according to the present embodiment has a structure represented by at least one of the following general formulas (II) and (III) in addition to the methanofullerene structure (methano group (—CH 2 — bonded to fullerene)). It is preferable to have.
Figure 0005822117

式(II)、(III)において、FLNは本実施形態に係るフラーレンを表す。式中、p及びqは各々整数であり、通常pとqの合計は1〜5である。立体障害を抑え、メタノフラーレン化合物のLUMOレベルを高くしすぎないという観点から、pとqとの合計は2以下が好ましく、より好ましくは1である。R、R’’、R’’’は各々独立してフラーレン骨格に付加する付加基を表し、上述の付加基Rに相当する。(II)及び(III)中の各々の付加基R、R’’、R’’’は、フラーレン骨格中の同一の五員環もしくは六員環に付加されることが好ましい。 In the formulas (II) and (III), FLN represents the fullerene according to the present embodiment. In the formula, p and q are each an integer, and the sum of p and q is usually 1 to 5. From the viewpoint of suppressing the steric hindrance and preventing the LUMO level of the methanofullerene compound from becoming too high, the total of p and q is preferably 2 or less, more preferably 1. R , R , R ′ ″ each independently represents an additional group that is added to the fullerene skeleton, and corresponds to the above-described additional group R. (II) and (III) each additional group R in ', R'',R' '' are preferably attached to the same five-membered ring or six-membered ring in the fullerene skeleton.

式(II)において、RとR’’とは、直接または別の置換基を介して環を形成してもよい。この場合、下式のように、Rが結合するフラーレン環上の炭素とR’’が結合するフラーレン環上の炭素とは、互いに結合していてもよい。また、Rが結合するフラーレン環上の炭素とR’’が結合するフラーレン環上の炭素とは、1つの炭素原子を挟んで結合していてもよい。さらにはRが結合するフラーレン環上の炭素とR’’が結合するフラーレン環上の炭素とは、2つ以上の炭素原子を挟んで結合していてもよい。

Figure 0005822117
In the formula (II), R and R may form a ring directly or through another substituent. In this case, the following equation, and the carbon on the fullerene ring 'carbon and R on the fullerene rings are attached' R 'are bonded, may be bonded to each other. Further, the carbon on the fullerene ring to which R is bonded and the carbon on the fullerene ring to which R is bonded may be bonded via one carbon atom. Furthermore, the carbon on the fullerene ring to which R is bonded and the carbon on the fullerene ring to which R is bonded may be bonded via two or more carbon atoms.
Figure 0005822117

式(III)については、R’’’は2価の付加基であって、フラーレン間上の炭素との結合については前述のとおりである。 In formula (III), R ′ ″ is a divalent addition group, and the bond to carbon on the fullerene is as described above.

式(II)で示される部分構造の中でも、特に以下の一般式(n1)、(n2)、(n3)、(n5)、(n6)もしくは(n7)で表される部分構造を、本実施形態に係るメタノフラーレン化合物が有することが好ましい。また、式(III)で示される部分構造の中でも、特に以下の一般式(n4)で表される部分構造を、本実施形態に係るメタノフラーレン化合物が有することが好ましい。本実施形態に係るメタノフラーレン化合物は、以下の式(n1)〜(n7)で表される部分構造(有機基)のうちの1つ以上を有しうる。

Figure 0005822117
Among the partial structures represented by the formula (II), in particular, the partial structure represented by the following general formula (n1), (n2), (n3), (n5), (n6) or (n7) The methanofullerene compound according to the embodiment preferably has. Moreover, among the partial structures represented by the formula (III), the methanofullerene compound according to this embodiment preferably has a partial structure represented by the following general formula (n4). The methanofullerene compound according to this embodiment may have one or more of partial structures (organic groups) represented by the following formulas (n1) to (n7).
Figure 0005822117

式(n1)〜(n7)において、FLNは本実施形態に係る、ジヒドロメタノ基が付加したフラーレンを表す。また、r,s,t,u,v,w,xはそれぞれ独立した整数である。本実施形態に係るメタノフラーレン化合物は、式(n1)〜(n7)で表される部分構造のうち1つ以上を有することができる。この場合、通常、r,s,t,u,v,w,xの合計は1以上5以下の整数である。メタノフラーレン化合物の立体障害を抑え、且つLUMOレベルを高くしすぎないという観点から、r,s,t,u,v,w,xの合計は2以下が好ましく、1であることがより好ましい。   In formulas (n1) to (n7), FLN represents a fullerene to which a dihydromethano group is added according to this embodiment. R, s, t, u, v, w, and x are independent integers. The methanofullerene compound according to the present embodiment can have one or more of the partial structures represented by the formulas (n1) to (n7). In this case, generally, the sum of r, s, t, u, v, w, and x is an integer of 1 to 5. From the viewpoint of suppressing the steric hindrance of the methanofullerene compound and preventing the LUMO level from becoming too high, the total of r, s, t, u, v, w, and x is preferably 2 or less, and more preferably 1.

式(n1)〜(n7)において、置換基R〜R17は任意の置換基でよく、本実施形態に係る付加基Rの例として説明した各種の置換基を用いることができる。また、置換基Ar〜Arは任意の芳香族基でよく、本実施形態に係る付加基Rの例として説明した各種の芳香族基を用いることができる。以下では、特に好ましい置換基の例について説明する。 In the formulas (n1) to (n7), the substituents R 1 to R 17 may be arbitrary substituents, and various substituents described as examples of the additional group R according to this embodiment can be used. The substituents Ar 1 to Ar 5 may be any aromatic group, and various aromatic groups described as examples of the additional group R according to this embodiment can be used. Hereinafter, examples of particularly preferable substituents will be described.

一般式(n1)中、Lは1以上8以下の整数であり、好ましくは1以上4以下の整数であり、さらに好ましくは1以上2以下の整数であり、特に好ましくは1である。一般式(n1)中のRは置換基を有していてもよい炭素数1〜14のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数1〜14のアルコキシ基、又は置換基を有していてもよい芳香族基である。 In general formula (n1), L is an integer of 1 or more and 8 or less, preferably an integer of 1 or more and 4 or less, more preferably an integer of 1 or more and 2 or less, and particularly preferably 1. R 1 in the general formula (n1) has an optionally substituted alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, an optionally substituted alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms, or a substituent. An aromatic group that may be used.

アルキル基としては、炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基もしくはイソブチル基がより好ましく、メチル基およびエチル基が特に好ましい。   As an alkyl group, a C1-C10 alkyl group is preferable, a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group or isobutyl group is more preferable, and a methyl group and an ethyl group are especially preferable.

アルコキシ基としては、炭素数1〜10のアルコキシ基が好ましく、炭素数1〜8のアルコキシ基がより好ましく、炭素数1〜6のアルコキシ基が更に好ましく、メトキシ基およびエトキシ基が特に好ましい。   As an alkoxy group, a C1-C10 alkoxy group is preferable, a C1-C8 alkoxy group is more preferable, a C1-C6 alkoxy group is still more preferable, and a methoxy group and an ethoxy group are especially preferable.

芳香族基としては、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基および炭素数2〜20の芳香族複素環基が好ましく、好ましくはフェニル基、チエニル基、フリル基およびピリジル基がより好ましく、フェニル基およびチエニル基がさらに好ましい。   As the aromatic group, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms and an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms are preferable, and a phenyl group, a thienyl group, a furyl group, and a pyridyl group are more preferable. More preferred are groups and thienyl groups.

上記アルキル基に置換してもよい置換基とは、ハロゲン原子又はシリル基である。置換してもよいハロゲン原子としては、フッ素原子が好ましい。   The substituent which may be substituted on the alkyl group is a halogen atom or a silyl group. The halogen atom that may be substituted is preferably a fluorine atom.

シリル基としては、ジアリールアルキルシリル基、ジアルキルアリールシリル基、トリアリールシリル基、トリアルキルシリル基が好ましく、ジアルキルアリールシリル基がより好ましく、ジメチルアリールシリル基がさらに好ましい。   The silyl group is preferably a diarylalkylsilyl group, a dialkylarylsilyl group, a triarylsilyl group, or a trialkylsilyl group, more preferably a dialkylarylsilyl group, and even more preferably a dimethylarylsilyl group.

一般式(n1)中のR〜Rは各々独立した置換基を表し、水素原子、置換基を有してもよい炭素数1〜14のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数1〜14のフッ化アルキル基、置換基を有していてもよい芳香族基である。 R 2 to R 4 in the general formula (n1) each represent an independent substituent, and a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, or an optionally substituted carbon. It is an aromatic group which may have a fluorinated alkyl group of formulas 1 to 14 and a substituent.

アルキル基としては、炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基およびn−ヘキシル基が好ましい。   As an alkyl group, a C1-C10 alkyl group is preferable and a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, and n-hexyl group are preferable.

フッ化アルキル基としては、パーフルオロオクチル基、パーフルオロヘキシル基およびパーフルオロブチル基が好ましい。   As the fluorinated alkyl group, a perfluorooctyl group, a perfluorohexyl group, and a perfluorobutyl group are preferable.

芳香族基は、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基および炭素数2〜20の芳香族複素環基が好ましく、フェニル基、チエニル基、フリル基およびピリジル基がより好ましく、フェニル基およびチエニル基がさらに好ましい。   The aromatic group is preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms and an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, more preferably a phenyl group, a thienyl group, a furyl group and a pyridyl group, and a phenyl group and a thienyl group. More preferred are groups.

芳香族基が有していてもよい置換基は、フッ素原子、炭素数1〜14のアルキル基、炭素数1〜14のフッ化アルキル基、炭素数1〜14のアルコキシ基および炭素数3〜10の芳香族基が好ましく、フッ素原子および炭素数1〜14のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基、n−ブトキシ基および2−エチルヘキシルオキシ基がさらに好ましい。   The substituent that the aromatic group may have is a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, a fluorinated alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms, and 3 to 3 carbon atoms. 10 aromatic groups are preferable, a fluorine atom and an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms are more preferable, and a methoxy group, an n-butoxy group, and a 2-ethylhexyloxy group are further preferable.

芳香族基が置換基を有する場合、その数に限定は無いが、1〜3が好ましく、1がより好ましい。芳香族基が置換基を複数有する場合、その置換基の種類は異なっていてもよいが、好ましくは同一である。   When an aromatic group has a substituent, although there is no limitation in the number, 1-3 are preferable and 1 is more preferable. When the aromatic group has a plurality of substituents, the types of the substituents may be different, but are preferably the same.

一般式(n2)中のR〜Rは各々独立に、水素原子、置換基を有してもよい炭素数1〜14のアルキル基または置換基を有していてもよい芳香族基である。 R 5 to R 9 in the general formula (n2) are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, or an optionally substituted aromatic group. is there.

アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ヘキシル基およびオクチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。   As the alkyl group, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, an n-hexyl group and an octyl group are preferable, and a methyl group is more preferable.

芳香族基は、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基および炭素数2〜20の芳香族複素環基が好ましく、フェニル基およびピリジル基がより好ましく、フェニル基がさらに好ましい。   The aromatic group is preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms and an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, more preferably a phenyl group and a pyridyl group, and further preferably a phenyl group.

芳香族基が有してよい置換基として特に限定は無いが、フッ素原子、炭素数1〜14のアルキル基、炭素数1〜14のフッ化アルキル基および炭素数1〜14のアルコキシ基が好ましく、炭素数1〜14のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基がさらに好ましい。   Although there is no limitation in particular as a substituent which an aromatic group may have, a fluorine atom, a C1-C14 alkyl group, a C1-C14 fluorinated alkyl group, and a C1-C14 alkoxy group are preferable. And more preferably an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms, and even more preferably a methoxy group.

置換基を有する場合、その数に限定は無いが、1〜3が好ましく、1がより好ましい。置換基の種類は異なっていてもよいが、好ましくは同一である。   When it has a substituent, the number is not limited, but 1 to 3 is preferable, and 1 is more preferable. The types of substituents may be different, but are preferably the same.

一般式(n3)中のArは、置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基または炭素数2〜20の芳香族複素環基であり、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、フルオレニル基、ピレニル基、ペリレニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、チエニル基、フリル基、ピリジル基、ピリミジニル基、キノリル基、キノキサリル基、ピラジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、オキサジアゾリル基、ピロリル基、トリアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾチエニル基、ベンゾフリル基、フルフリル基、ジベンゾチエニル基、チエノチエニル基、ジベンゾフリル基、フェナントリル基、カルバゾリル基、ベンゾキノキサリニル基およびフェニルカルバゾリル基が好ましく、フェニル基、チエニル基、フリル基、チアゾリル基、ピロリル基、トリアゾリル基およびチアジアゾリル基がさらに好ましい。 Ar 1 in the general formula (n3) is an optionally substituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, and includes a phenyl group and a naphthyl group. Group, phenanthryl group, anthryl group, fluorenyl group, pyrenyl group, perylenyl group, biphenyl group, terphenyl group, thienyl group, furyl group, pyridyl group, pyrimidinyl group, quinolyl group, quinoxalyl group, pyrazinyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group , Oxazolyl group, thiazolyl group, oxadiazolyl group, pyrrolyl group, triazolyl group, thiadiazolyl group, benzothienyl group, benzofuryl group, furfuryl group, dibenzothienyl group, thienothienyl group, dibenzofuryl group, phenanthryl group, carbazolyl group, benzoquinoxari Nyl and phenylcarbazolyl groups are preferred More preferred are phenyl, thienyl, furyl, thiazolyl, pyrrolyl, triazolyl and thiadiazolyl groups.

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

炭素数1〜14のアルキル基としては、メチル基、エチル基およびプロピル基が好ましい。炭素数1〜14のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基およびプロポキシル基が好ましい。炭素数1〜14のアルキルカルボニル基としては、アセチル基が好ましい。   As the alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, a methyl group, an ethyl group, and a propyl group are preferable. As a C1-C14 alkoxy group, a methoxy group, an ethoxy group, and a propoxyl group are preferable. As the alkylcarbonyl group having 1 to 14 carbon atoms, an acetyl group is preferable.

エステル基としては、メチルエステル基およびn−ブチルエステル基が好ましい。アリールカルボニル基としては、ベンゾイル基が好ましい。   As the ester group, a methyl ester group and an n-butyl ester group are preferable. As the arylcarbonyl group, a benzoyl group is preferable.

置換基を有する場合、その数に限定は無いが、1〜4が好ましく、1〜3がより好ましい。置換基が複数の場合、その種類は異なっていてもよいが、好ましくは同一である。   When it has a substituent, although there is no limitation in the number, 1-4 are preferable and 1-3 are more preferable. When there are a plurality of substituents, the types may be different, but are preferably the same.

一般式(n3)中のR10〜R13は各々独立して、水素原子、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アミノ基、置換基を有してもよいアルコキシ基または置換基を有してもよいアルキルチオ基である。R10またはR11は、R12またはR13のいずれか一方との間で環を形成してもよい。 R 10 to R 13 in the general formula (n3) may each independently have a hydrogen atom, an alkyl group that may have a substituent, an amino group that may have a substituent, or a substituent. It is a good alkoxy group or an optionally substituted alkylthio group. R 10 or R 11 may form a ring with either R 12 or R 13 .

環を形成する場合における構造は、例えば、芳香族基が縮合したビシクロ構造である下記一般式(n8)で示すことができる。

Figure 0005822117
The structure in the case of forming a ring can be represented by, for example, the following general formula (n8), which is a bicyclo structure in which an aromatic group is condensed.
Figure 0005822117

一般式(n8)中におけるyは前記tと同様であり、Arは上記で規定されたArと同様である。Xは、酸素原子、硫黄原子、アミノ基、アルキレン基又はアリーレン基である。アルキレン基としては炭素数1又は2のものが好ましい。アリーレン基としては炭素数5〜12のものが好ましく、例えばフェニレン基が挙げられる。アミノ基は、メチル基やエチル基等の炭素数1〜6のアルキル基で置換されていてもよい。アルキレン基は、メトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基又は炭素数2〜20の芳香族複素環基で置換されていてもよい。アリーレン基は、メトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基又は炭素数2〜20の芳香族複素環基で置換されていてもよい。 The y in the general formula (n8) in the same as defined above t, Ar 1 is the same as Ar 1 as defined above. X is an oxygen atom, a sulfur atom, an amino group, an alkylene group or an arylene group. The alkylene group is preferably an alkylene group having 1 or 2 carbon atoms. As the arylene group, those having 5 to 12 carbon atoms are preferable, and examples thereof include a phenylene group. The amino group may be substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms such as a methyl group or an ethyl group. The alkylene group is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms such as a methoxy group, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, or an aromatic complex having 2 to 20 carbon atoms. It may be substituted with a cyclic group. The arylene group is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms such as a methoxy group, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, or an aromatic complex having 2 to 20 carbon atoms. It may be substituted with a cyclic group.

一般式(n3)の構造として特に好ましくは、下記一般式(n9)あるいは一般式(n10)で表される構造である。もっとも、式(n3)においては芳香環Arが存在するものとしたが、Arの代わりに脂肪族環が存在してもよいし、Arの代わりに水素原子、アルキル基、ハロゲン原子など、付加基Rの例として上述したような他の置換基が結合していてもよい。

Figure 0005822117
Figure 0005822117
The structure represented by the general formula (n3) is particularly preferably a structure represented by the following general formula (n9) or general formula (n10). However, although in the formula (n3) was assumed that there is an aromatic ring Ar 1, it may be present aliphatic ring instead of Ar 1, a hydrogen atom in place of Ar 1, alkyl group, a halogen atom As an example of the additional group R, other substituents as described above may be bonded.
Figure 0005822117
Figure 0005822117

一般式(n4)中のR14とR15との一方は水素原子、アルコキシカルボニル基、置換基を有していても良い炭素数1〜14のアルキル基、又は置換基を有していても良い芳香族基であり、他方はアルコキシカルボニル基、置換基を有していても良い炭素数1〜14のアルキル基、又は置換基を有していても良い芳香族基である。 One of R 14 and R 15 in the general formula (n4) may have a hydrogen atom, an alkoxycarbonyl group, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. The other is a good aromatic group, and the other is an alkoxycarbonyl group, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, or an aromatic group which may have a substituent.

アルコキシカルボニル基におけるアルコキシ基は、炭素数1〜12のアルコキシ基およびフッ化アルコキシ基が好ましく、炭素数1〜12のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、n−ヘキソキシ基、オクトキシ基、2−プロピルペントキシ基、2−エチルヘキソキシ基、2−エチルヘキソキシ基、シクロヘキシルメトキシ基およびベンジルオキシ基がさらに好ましく、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基およびn−ヘキソキシ基が特に好ましい。   The alkoxy group in the alkoxycarbonyl group is preferably an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms and a fluorinated alkoxy group, more preferably an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group. N-butoxy group, isobutoxy group, n-hexoxy group, octoxy group, 2-propylpentoxy group, 2-ethylhexoxy group, 2-ethylhexoxy group, cyclohexylmethoxy group and benzyloxy group are more preferable, methoxy group, ethoxy group , Isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group and n-hexoxy group are particularly preferred.

アルキル基としては、炭素数1〜8の直鎖アルキル基が好ましく、n−プロピル基がより好ましい。アルキル基が有してもよい置換基に特に限定は無いが、好ましくはアルコキシカルボニル基である。アルコキシカルボニル基のアルコキシ基としては、炭素数1〜14のアルコキシ基およびフッ化アルコキシ基が好ましく、炭素数1〜14のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、n−ヘキソキシ基、オクトキシ基、2−プロピルペントキシ基、2−エチルヘキソキシ基、シクロヘキシルメトキシ基およびベンジルオキシ基がさらに好ましく、メトキシ基およびn−ブトキシ基が特に好ましい。   As the alkyl group, a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is preferable, and an n-propyl group is more preferable. There is no particular limitation on the substituent that the alkyl group may have, but an alkoxycarbonyl group is preferred. The alkoxy group of the alkoxycarbonyl group is preferably an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms and a fluorinated alkoxy group, more preferably an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms, and a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group. Group, n-butoxy group, isobutoxy group, n-hexoxy group, octoxy group, 2-propylpentoxy group, 2-ethylhexoxy group, cyclohexylmethoxy group and benzyloxy group are more preferable, and methoxy group and n-butoxy group are particularly preferable. preferable.

芳香族基としては、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基および炭素数2〜20の芳香族複素環基が好ましく、フェニル基、ビフェニル基、チエニル基、フリル基およびピリジル基が好ましく、フェニル基およびチエニル基がさらに好ましい。芳香族基が有していてもよい置換基としては、炭素数1〜14のアルキル基、炭素数1〜14のフッ化アルキル基および炭素数1〜14のアルコキシ基が好ましく、炭素数1〜14のアルコキシ基がさらに好ましく、メトキシ基および2−エチルヘキシルオキシ基が特に好ましい。置換基を有する場合、その数に限定は無いが、好ましくは1〜3であり、より好ましくは1である。置換基の種類は異なっていても同一でもよく、好ましくは同一である。   As the aromatic group, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms and an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms are preferable, and a phenyl group, a biphenyl group, a thienyl group, a furyl group, and a pyridyl group are preferable. More preferred are groups and thienyl groups. The substituent that the aromatic group may have is preferably an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, a fluorinated alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms, 14 alkoxy groups are more preferable, and a methoxy group and 2-ethylhexyloxy group are particularly preferable. When it has a substituent, there is no limitation in the number, However, Preferably it is 1-3, More preferably, it is 1. The types of substituents may be different or the same, preferably the same.

一般式(n4)の構造としては、R14およびR15が共にアルコキシカルボニル基である構造、R14、R15が共に芳香族基である構造、およびR14とR15との一方が芳香族基で他方が置換基を有していてもよいアルキル基である構造が好ましい。特に、R14が芳香族基でかつR15が3−(アルコキシカルボニル)プロピル基である構造が好ましい。 As the structure of the general formula (n4), a structure in which R 14 and R 15 are both alkoxycarbonyl groups, a structure in which R 14 and R 15 are both aromatic groups, and one of R 14 and R 15 is aromatic A structure in which the other group is an alkyl group which may have a substituent is preferable. In particular, a structure in which R 14 is an aromatic group and R 15 is a 3- (alkoxycarbonyl) propyl group is preferable.

一般式(n5)および(n6)中、Ar〜Arは各々独立して、置換基を有していても良い炭素数6〜20の芳香族炭化水素基あるいは置換基を有していても良い炭素数2〜20の芳香族複素環基である。 In general formulas (n5) and (n6), Ar 2 to Ar 5 each independently have an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms or a substituent which may have a substituent. Or an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms.

芳香族炭化水素基としては、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基であれば特段の制限はないが、単環式炭化水素基、縮合多環式炭化水素基、多環式炭化水素基等が挙げられる。具体的には、フェニル基等の単環式炭化水素基、フェナントリル基、ナフチル基、アントリル基、フルオレニル基、ピレニル基、ペリレニル基等の縮合多環式炭化水素基、ビフェニル基、ターフェニル等の多環式炭化水素基等が挙げられる。その中でも好ましくは、フェニル基等の単環式炭化水素基であり、ナフチル基やアントリル基等の縮合多環式炭化水素基である。より好ましくは、フェニル基とナフチル基である。   The aromatic hydrocarbon group is not particularly limited as long as it is an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, but it is a monocyclic hydrocarbon group, a condensed polycyclic hydrocarbon group, a polycyclic hydrocarbon group. Etc. Specifically, monocyclic hydrocarbon groups such as phenyl groups, phenanthryl groups, naphthyl groups, anthryl groups, fluorenyl groups, pyrenyl groups, perylenyl groups and other condensed polycyclic hydrocarbon groups, biphenyl groups, terphenyls, etc. Examples include polycyclic hydrocarbon groups. Among them, a monocyclic hydrocarbon group such as a phenyl group is preferable, and a condensed polycyclic hydrocarbon group such as a naphthyl group or an anthryl group is preferable. More preferred are a phenyl group and a naphthyl group.

芳香族複素環基としては、炭素数2〜20の芳香族複素環基であれば特段の制限はないが、単環式複素環基あるいは縮合多環式芳香族複素環基等が挙げられる。具体的には、ピリジル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チエニル基、フリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、オキサジアゾリル基、ピロリル基、トリアゾリル基、チアジアゾリル基などの単環式複素環基、ベンゾチエニル基、ベンゾフリル基、フルフリル基、ジベンゾチエニル基、チエノチエニル基、ジベンゾフリル基、フェナントリル基、カルバゾリル基、キノキサリニル基、ベンゾキノキサリニル基、フェニルカルバゾリル基等の縮合多環式芳香族複素環基が挙げられる。その中でも、ピラジニル基、チエニル基、フリル基、チアゾリル基、ピロリル基、トリアゾリル基、チアジアゾリル基が単環式複素環基の中では好ましく、ベンゾフリル基、フルフリル基、ベンゾチエニル基、チエノチエニル基、キノキサリニル基、ベンゾキノキサリニル基が縮合多環式芳香族複素環基の中では好ましい。   The aromatic heterocyclic group is not particularly limited as long as it is an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, and examples thereof include a monocyclic heterocyclic group and a condensed polycyclic aromatic heterocyclic group. Specifically, monocyclic heterocyclic rings such as pyridyl group, pyrazinyl group, pyrimidinyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, thienyl group, furyl group, oxazolyl group, thiazolyl group, oxadiazolyl group, pyrrolyl group, triazolyl group, thiadiazolyl group, etc. Group, benzothienyl group, benzofuryl group, furfuryl group, dibenzothienyl group, thienothienyl group, dibenzofuryl group, phenanthryl group, carbazolyl group, quinoxalinyl group, benzoquinoxalinyl group, phenylcarbazolyl group, etc. An aromatic heterocyclic group is mentioned. Among them, pyrazinyl group, thienyl group, furyl group, thiazolyl group, pyrrolyl group, triazolyl group, thiadiazolyl group are preferable among monocyclic heterocyclic groups, benzofuryl group, furfuryl group, benzothienyl group, thienothienyl group, quinoxalinyl group A benzoquinoxalinyl group is preferred among the condensed polycyclic aromatic heterocyclic groups.

置換基の数の上限は特に無いが、Ar〜Ar各々について5以下が好ましく、さらに好ましくは3以下である。置換基を複数有する場合、その種類は同一でも良く、異なっていても良い。 The upper limit of the number of substituents is not particularly limited, but is preferably 5 or less, more preferably 3 or less, for each of Ar 2 to Ar 3 . When there are a plurality of substituents, the type may be the same or different.

芳香族炭化水素基あるいは芳香族複素環基が有していても良い置換基とは、具体的には、ハロゲン原子、酸素原子、硫黄原子、水酸基、シアノ基、アミノ基、エステル基、カルボキシル基、カルボニル基、アセチル基、スルホニル基、シリル基、ボリル基、シアノ基、ニトロ基、フッ化アルキル基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、芳香族基等が挙げられる。   Specific examples of the substituent that the aromatic hydrocarbon group or the aromatic heterocyclic group may have include a halogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, an ester group, and a carboxyl group. , Carbonyl group, acetyl group, sulfonyl group, silyl group, boryl group, cyano group, nitro group, fluorinated alkyl group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, aromatic Family groups and the like.

アルキル基としては、炭素数1〜20のものが好ましく、具体例としてはメチル基、エチル基、i−プロピル基、n−プロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。   As the alkyl group, those having 1 to 20 carbon atoms are preferred, and specific examples include methyl group, ethyl group, i-propyl group, n-propyl group, n-butyl group, t-butyl group, n-hexyl group, A cyclohexyl group etc. are mentioned.

アルケニル基としては、炭素数2〜20のものが好ましく、具体例としてはビニル基、スチリル基、ジフェニルビニル基等が挙げられる。   The alkenyl group preferably has 2 to 20 carbon atoms, and specific examples thereof include a vinyl group, a styryl group, and a diphenylvinyl group.

アルキニル基としては、炭素数2〜20のものが好ましく、具体例としてはメチルエチニル基、フェニルエチニル基、トリメチルシリルエチニル基等が挙げられる。   As the alkynyl group, those having 2 to 20 carbon atoms are preferable, and specific examples include a methylethynyl group, a phenylethynyl group, a trimethylsilylethynyl group, and the like.

アルコキシ基としては、炭素数1〜20のものが好ましく、具体例としてはメトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、i−ブトキシ基、t−ブトキシ基など直鎖または分岐のアルコキシ基が挙げられる。   As the alkoxy group, those having 1 to 20 carbon atoms are preferable, and specific examples include methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n-butoxy group, i-butoxy group, t-butoxy group and the like. A linear or branched alkoxy group is mentioned.

アリールオキシ基としては、炭素数6〜20のものが好ましく、具体例としては、フェノキシ基等が挙げられる。   The aryloxy group preferably has 6 to 20 carbon atoms, and specific examples include a phenoxy group.

アルキルチオ基としては、炭素数1〜20のものが好ましく、具体例としては、メチルチオ基、エチルチオ基等が挙げられる。   As an alkylthio group, a C1-C20 thing is preferable and a methylthio group, an ethylthio group, etc. are mentioned as a specific example.

アリールチオ基としては、炭素数6〜20のものが好ましく、具体例としては、フェニルチオ基等が挙げられる。   As the arylthio group, those having 6 to 20 carbon atoms are preferable, and specific examples thereof include a phenylthio group.

アミノ基としては、メチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等のアルキルアミノ基や、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、カルバゾイル基等のアリールアミノ基が挙げられる。   Examples of the amino group include alkylamino groups such as methylamino group, ethylamino group, dimethylamino group, diethylamino group and diisopropylamino group, and arylamino groups such as diphenylamino group, ditolylamino group and carbazoyl group.

シリル基としては、具体例としてはトリメチルシリル基、ジメチルフェニル基、トリフェニルシリル基などの置換基としてアルキル基、アリール基を有するシリル基が挙げられる。   Specific examples of the silyl group include a silyl group having an alkyl group or an aryl group as a substituent such as a trimethylsilyl group, a dimethylphenyl group, or a triphenylsilyl group.

ボリル基としては、アリール基で置換されたジメシチルボリル基などが挙げられる。   Examples of the boryl group include a dimesitylboryl group substituted with an aryl group.

芳香族基としては、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、ビフェニレニル基、トリフェニレニル基、アントリル基、ピレニル基、フルオレニル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオランテニル基、ナフタセニル基、ペリレニル基、ペンタセニル基、クオーターフェニル基等の芳香族炭化水素基、ピリジル基、チエニル基、フリル基、ピロリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾチエニル基、フェニルカルバゾリル、フェノキサチイニル基、キサンテニル基、ベンゾフリル基、チアントレニル基、インドリジニル基、フェノキサジニル基、フェノチアジニル基、アクリジニル基、フェナントリジニル基、キノリル基、イソキノリル基、インドリル基、キノキサリニル基等の芳香族複素環基が挙げられる。好ましくは、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、トリフェニレニル基、アントリル基、ピレニル基、フルオレニル基、アセナフテニル基、フルオランテニル基、ペリレニル基、トリフェニレニル基等の芳香族炭化水素基;ピリジル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピラゾリル基、キノリル基、イソキノリル基、イミダゾリル基、アクリジニル基、フェナントリジニル基、キノキサリニル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾチエニル基、フェニルカルバゾリル、キサンテニル基、フェノキサジニル基等の芳香族複素環基である。   As the aromatic group, phenyl group, naphthyl group, phenanthryl group, biphenylenyl group, triphenylenyl group, anthryl group, pyrenyl group, fluorenyl group, azulenyl group, acenaphthenyl group, fluoranthenyl group, naphthacenyl group, perylenyl group, pentacenyl group, Aromatic hydrocarbon group such as quarterphenyl group, pyridyl group, thienyl group, furyl group, pyrrolyl group, oxazolyl group, thiazolyl group, oxadiazolyl group, thiadiazolyl group, pyrazinyl group, pyrimidinyl group, pyrazolyl group, imidazolyl group, benzothienyl group , Dibenzofuryl group, dibenzothienyl group, phenylcarbazolyl, phenoxathiinyl group, xanthenyl group, benzofuryl group, thiantenyl group, indolizinyl group, phenoxazinyl group, phenothiazinyl group, Jiniru group, phenanthridinyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, indolyl group, an aromatic heterocyclic group such as a quinoxalinyl group. Preferably, an aromatic hydrocarbon group such as phenyl group, naphthyl group, phenanthryl group, triphenylenyl group, anthryl group, pyrenyl group, fluorenyl group, acenaphthenyl group, fluoranthenyl group, perylenyl group, triphenylenyl group; pyridyl group, pyrazinyl group , Pyrimidinyl group, pyrazolyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, imidazolyl group, acridinyl group, phenanthridinyl group, quinoxalinyl group, dibenzofuryl group, dibenzothienyl group, phenylcarbazolyl, xanthenyl group, phenoxazinyl group, etc. It is a heterocyclic group.

これらの置換基の種類としてより好ましくは、ハロゲン原子、炭素数1〜14のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、炭素数1〜12のフッ化アルキル基、アルコキシ基、エステル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アミノ基、アミド基、シアノ基、カルボキシル基、芳香族基である。   More preferable types of these substituents are halogen atoms, alkyl groups having 1 to 14 carbon atoms, alkenyl groups having 2 to 6 carbon atoms, alkynyl groups having 2 to 6 carbon atoms, and alkyl fluorides having 1 to 12 carbon atoms. Groups, alkoxy groups, ester groups, alkylcarbonyl groups, arylcarbonyl groups, amino groups, amide groups, cyano groups, carboxyl groups, and aromatic groups.

また、上記の置換基は更に置換基を有していても良い。更に有していても良い置換基としては、アルキル基、アリール基、アリールアミノ基、アルキル基、フッ化アルキル基、ハライド基、カルボキシル基、シアノ基、アルコキシル基、アリールオキシ基、カルボニル基、オキシカルボニル基、カルボン酸基、複素環基などが挙げられる。好ましくは、炭素数6〜16のアリール基、炭素数12〜30のアリールアミノ基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のパーフルオロアルキル基、フルオロ基、炭素数1〜10のアルコキシカルボニル基、シアノ基、炭素数1〜10のアルコキシ基、炭素数6〜16のアリールオキシ基、炭素数2〜16のカルボニル基、炭素数2〜20の芳香族複素環基である。   The above substituent may further have a substituent. Further, the substituents that may be present include alkyl groups, aryl groups, arylamino groups, alkyl groups, fluorinated alkyl groups, halide groups, carboxyl groups, cyano groups, alkoxyl groups, aryloxy groups, carbonyl groups, oxy groups. Examples include a carbonyl group, a carboxylic acid group, and a heterocyclic group. Preferably, an aryl group having 6 to 16 carbon atoms, an arylamino group having 12 to 30 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a perfluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a fluoro group, and 1 to 10 carbon atoms. An alkoxycarbonyl group, a cyano group, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 16 carbon atoms, a carbonyl group having 2 to 16 carbon atoms, and an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms.

一般式(n7)中、R16〜R17は各々独立して、水素原子、アルコキシカルボニル基、置換基を有していても良い炭素数1〜14のアルキル基、あるいは置換基を有していても良い芳香族基である。 In General Formula (n7), R 16 to R 17 each independently have a hydrogen atom, an alkoxycarbonyl group, an optionally substituted alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, or a substituent. May be an aromatic group.

アルコキシカルボニル基におけるアルコキシ基は、炭素数1〜12のアルコキシ基およびフッ化アルコキシ基が好ましく、炭素数1〜12のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、n−ヘキソキシ基、オクトキシ基、2−プロピルペントキシ基、2−エチルヘキソキシ基、2−エチルヘキソキシ基、シクロヘキシルメトキシ基およびベンジルオキシ基がさらに好ましく、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基およびn−ヘキソキシ基が特に好ましい。   The alkoxy group in the alkoxycarbonyl group is preferably an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms and a fluorinated alkoxy group, more preferably an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group. N-butoxy group, isobutoxy group, n-hexoxy group, octoxy group, 2-propylpentoxy group, 2-ethylhexoxy group, 2-ethylhexoxy group, cyclohexylmethoxy group and benzyloxy group are more preferable, methoxy group, ethoxy group , Isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group and n-hexoxy group are particularly preferred.

アルキル基としては、炭素数1〜8の直鎖アルキル基が好ましく、n−プロピル基がより好ましい。アルキル基が有してもよい置換基に特に限定は無いが、好ましくはアルコキシカルボニル基である。アルコキシカルボニル基のアルコキシ基としては、炭素数1〜14のアルコキシ基およびフッ化アルコキシ基が好ましく、炭素数1〜14のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、n−ヘキソキシ基、オクトキシ基、2−プロピルペントキシ基、2−エチルヘキソキシ基、シクロヘキシルメトキシ基およびベンジルオキシ基がさらに好ましく、n−ブトキシ基およびn−ヘキソキシ基が特に好ましい。   As the alkyl group, a linear alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is preferable, and an n-propyl group is more preferable. There is no particular limitation on the substituent that the alkyl group may have, but an alkoxycarbonyl group is preferred. The alkoxy group of the alkoxycarbonyl group is preferably an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms and a fluorinated alkoxy group, more preferably an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms, and a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group. Group, n-butoxy group, isobutoxy group, n-hexoxy group, octoxy group, 2-propylpentoxy group, 2-ethylhexoxy group, cyclohexylmethoxy group and benzyloxy group are more preferable, n-butoxy group and n-hexoxy group Is particularly preferred.

芳香族基は、炭素数6〜20の芳香族炭化水素基あるいは炭素数2〜20の芳香族複素環基であり、好ましくはフェニル基、ビフェニル基、チエニル基、フリル基、ピリジル基であり、さらに好ましくはフェニル基である。芳香族基が有していても良い置換基として、好ましくは炭素数1〜14のアルキル基、炭素数1〜14のフッ化アルキル基、炭素数1〜14のアルコキシ基であり、さらに好ましくは炭素数1〜14のアルコキシ基であり、さらに好ましくはメトキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基である。置換基を有する場合、その数に限定は無いが、好ましくは1〜3であり、より好ましくは1である。置換基の種類は異なっていても同一でも良く、好ましくは同一である。   The aromatic group is an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, preferably a phenyl group, a biphenyl group, a thienyl group, a furyl group, or a pyridyl group. More preferred is a phenyl group. The substituent that the aromatic group may have is preferably an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, a fluorinated alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 14 carbon atoms, and more preferably It is a C1-C14 alkoxy group, More preferably, they are a methoxy group and 2-ethylhexyloxy group. When it has a substituent, there is no limitation in the number, However, Preferably it is 1-3, More preferably, it is 1. The types of substituents may be different or the same, preferably the same.

本実施形態に係るメタノフラーレン化合物の具体的構造としては、以下のようなものが挙げられる。なお、下式においてMe、Et、n−Bu、及びPhは、それぞれメチル基、エチル基、n−ブチル基、及びフェニル基を表す。   Specific examples of the methanofullerene compound according to this embodiment include the following. In the following formulae, Me, Et, n-Bu, and Ph represent a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, and a phenyl group, respectively.

Figure 0005822117
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上記において、eは1若しくは2、fは1若しくは2、gは1から4の整数、及びhは1から5の整数である。上記では、C60を本実施形態に係るフラーレン(FLN)として用いる場合について例示したが、C60は、C70等の炭素数の異なるフラーレンで置き換えることもできる。 In the above, e is 1 or 2, f is 1 or 2, g is an integer of 1 to 4, and h is an integer of 1 to 5. In the above has been illustrated with respect to the case of using the C 60 as fullerene (FLN) according to the present embodiment, C 60 can be replaced with a different fullerene number of carbon atoms, such as C 70.

本実施形態に係るメタノフラーレン化合物は、特段の制限はないが、高い安定性を有しており、加熱により付加基が脱離しにくい傾向にある。化合物が分解する温度は、通常180℃以上であり、好ましくは200℃以上である。分解温度は公知の方法で測定すれば良く、たとえば熱重量測定(TGA)や示差熱―熱重量同時測定(TG−DTA)等が挙げられる。   The methanofullerene compound according to the present embodiment is not particularly limited, but has high stability and tends to be difficult to remove an additional group by heating. The temperature at which the compound decomposes is usually 180 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or higher. The decomposition temperature may be measured by a known method, and examples thereof include thermogravimetry (TGA) and differential thermal-thermogravimetric simultaneous measurement (TG-DTA).

本実施形態に係るメタノフラーレン化合物のガラス転移温度としては、特に限定はないが、50℃以上が好ましく、さらに好ましくは70℃以上である。上限は特に限定はなく、通常350℃以下、好ましくは400℃以下であるが、ガラス転移温度が観測されなくてもよい。ガラス転移温度が50℃以上であることで、化合物のアモルファス状態の膜が安定に保たれる為にn型半導体としての機能安定性が保たれることで、光電変換素子効率が維持または向上し、また、太陽電池として使用した際の耐久性も高くなる。また。ガラス転移温度は公知の方法で測定すれば良く、たとえば示差熱―熱重量同時測定(TG−DTA)や示差走査熱量測定(DSC)が挙げられる。   Although there is no limitation in particular as a glass transition temperature of the methanofullerene compound which concerns on this embodiment, 50 degreeC or more is preferable, More preferably, it is 70 degreeC or more. The upper limit is not particularly limited and is usually 350 ° C. or lower, preferably 400 ° C. or lower, but the glass transition temperature may not be observed. When the glass transition temperature is 50 ° C. or higher, the amorphous film of the compound is kept stable, and the functional stability as an n-type semiconductor is maintained, so that the efficiency of the photoelectric conversion element is maintained or improved. Moreover, durability when used as a solar cell is also increased. Also. What is necessary is just to measure a glass transition temperature by a well-known method, for example, differential thermal-thermogravimetric simultaneous measurement (TG-DTA) and differential scanning calorimetry (DSC) are mentioned.

本実施形態に係るメタノフラーレン化合物の分解温度とガラス転移温度とが共に高いことが、素子作製時に加熱できる温度範囲が広くなり、また太陽電池として使用した際の耐久性も高くなることから、好ましい。分解温度180℃以上で且つガラス転移温度50℃以上であることが好ましく、さらに好ましくは分解温度200℃以上で且つガラス転移温度70℃以上である。   It is preferable that both the decomposition temperature and the glass transition temperature of the methanofullerene compound according to the present embodiment are high, because the temperature range that can be heated at the time of device preparation is widened and the durability when used as a solar cell is also increased. . The decomposition temperature is preferably 180 ° C. or higher and the glass transition temperature is 50 ° C. or higher, more preferably the decomposition temperature is 200 ° C. or higher and the glass transition temperature is 70 ° C. or higher.

本実施形態に係るメタノフラーレン化合物の最低空分子軌道(LUMO)の値は、特段制限はなく、付加基の構造や数によってその値が異なるが、例えばサイクリックボルタモグラム測定法により算出される真空準位に対する値が、通常−3.95eV以上、好ましくは−3.85eV以上、さらに好ましくは−3.80eV以上、特に好ましくは−3.75eV以上である。一方、通常−3.30eV以下、好ましくは−3.40eV以下、より好ましくは−3.50eV以下である。   The value of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of the methanofullerene compound according to the present embodiment is not particularly limited, and the value varies depending on the structure and number of additional groups. For example, the vacuum level calculated by a cyclic voltammogram measurement method is used. The value for the position is usually −3.95 eV or higher, preferably −3.85 eV or higher, more preferably −3.80 eV or higher, and particularly preferably −3.75 eV or higher. On the other hand, it is usually −3.30 eV or less, preferably −3.40 eV or less, more preferably −3.50 eV or less.

電子供与体層(p型半導体層)から効率良く電子受容体層(n型半導体層)へと電子を移動させるためには、各電子供与体層及び電子受容体層に用いられる材料の最低空軌道(LUMO)の相対関係が重要である。具体的には、電子供与体層の材料のLUMOが、電子受容体層の材料のLUMOより所定のエネルギーだけ上にあること、言い換えると、電子受容体の電子親和力が電子供与体の電子親和力より所定のエネルギーだけ大きいことが好ましい。電子受容体のLUMOが高すぎると、電子の移動が起こりにくくなるため、短絡電流(Jsc)が低くなる傾向がある。開放電圧(Voc)は電子供与体層の材料の最高被占軌道(HOMO)と電子受容体層の材料のLUMOの差で決定されるため、電子受容体のLUMOが低すぎると、Vocが低くなる傾向がある。本実施形態に係るフラーレン化合物は、その付加基の構造や数により様々なLUMOレベルを有しており、組み合わせる電子供与体の種類に応じて、最適な誘導体を選ぶことができる。   In order to efficiently move electrons from the electron donor layer (p-type semiconductor layer) to the electron acceptor layer (n-type semiconductor layer), the minimum vacancy of the materials used for each electron donor layer and electron acceptor layer is required. The relative relationship of the orbit (LUMO) is important. Specifically, the LUMO of the material of the electron donor layer is higher than the LUMO of the material of the electron acceptor layer by a predetermined energy, in other words, the electron affinity of the electron acceptor is higher than the electron affinity of the electron donor. It is preferable that the energy is larger by a predetermined energy. If the LUMO of the electron acceptor is too high, the electron transfer is difficult to occur, so that the short circuit current (Jsc) tends to be low. Since the open circuit voltage (Voc) is determined by the difference between the highest occupied orbit (HOMO) of the electron donor layer material and the LUMO of the electron acceptor layer material, if the LUMO of the electron acceptor layer is too low, the Voc is low. Tend to be. The fullerene compound according to this embodiment has various LUMO levels depending on the structure and number of the additional groups, and an optimum derivative can be selected according to the type of electron donor to be combined.

本実施形態に係るメタノフラーレン化合物のLUMOの値の算出方法は、理論的に計算値で求める方法と実際に測定する方法が挙げられる。理論的に計算値で求める方法としては、半経験的分子軌道法及び非経験的分子軌道法があげられ、実際に測定する方法としては、紫外可視吸収スペクトル測定法またはサイクリックボルタモグラム測定法等があげられる。本明細書においては、サイクリックボルタモグラム測定法を用いてLUMOを測定する。   As a method for calculating the LUMO value of the methanofullerene compound according to the present embodiment, there are a theoretically calculated method and a method of actually measuring. The theoretically calculated values include semi-empirical molecular orbital methods and non-empirical molecular orbital methods, and the actual measurement methods include ultraviolet-visible absorption spectrum measurement method or cyclic voltammogram measurement method. can give. In this specification, LUMO is measured using a cyclic voltammogram measurement method.

フラーレン化合物にジヒドロメタノ基を付加することは、フラーレン化合物の立体障害の増加を抑制しながら、フラーレン化合物のLUMOを高くする効果がある。立体障害を抑えることで、隣り合うフラーレン化合物同士、あるいはドナー分子とフラーレン化合物との間の相互作用が弱まり、フラーレン間におけるキャリア移動やドナー分子からの電子移動の効率の低下等、フラーレン化合物の立体障害の増加による負の効果を抑制することができると考えられる。このように、フラーレン化合物のn型半導体化合物としての特性を大きく損なうことなく、開放端電圧(Voc)を向上させることができるために、結果として高効率な光電変換素子を得ることができる。   Adding a dihydromethano group to the fullerene compound has an effect of increasing the LUMO of the fullerene compound while suppressing an increase in steric hindrance of the fullerene compound. By suppressing the steric hindrance, the interaction between adjacent fullerene compounds or between the donor molecule and the fullerene compound is weakened, and the three-dimensional structure of the fullerene compound, such as a decrease in the efficiency of carrier transfer between fullerenes and electron transfer from the donor molecule, etc. It is considered that the negative effect due to the increase in disability can be suppressed. As described above, the open-circuit voltage (Voc) can be improved without greatly impairing the characteristics of the fullerene compound as an n-type semiconductor compound, and as a result, a highly efficient photoelectric conversion element can be obtained.

[(1−3)本実施形態に係る特に好ましいメタノフラーレン化合物]
本実施形態に係るメタノフラーレン化合物は、特に好ましくは、下記一般式(n11)又は(n12)で表されるフラーレン化合物である。

Figure 0005822117
Figure 0005822117
式(n11)および(n12)において、FLNはフラーレンを表し、ジヒドロメタノ基はフラーレン骨格中の同一の五員環もしくは六員環に付加されている。一般式(I)と同様に、ジヒドロメタノ基(−CH−)は、フラーレン骨格中の同一の五員環若しくは六員環に結合していることが好ましい。1つのジヒドロメタノ基は、フラーレン骨格中の隣接する2つの炭素原子に結合していることが特に好ましい。t’,u’は、上述のt,uと同様である。Ar1’も、上述のArと同様である。また、R10’〜R15’はそれぞれ、上述のR10〜R15と同様である。 [(1-3) Particularly preferred methanofullerene compound according to this embodiment]
The methanofullerene compound according to this embodiment is particularly preferably a fullerene compound represented by the following general formula (n11) or (n12).
Figure 0005822117
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In the formulas (n11) and (n12), FLN represents fullerene, and the dihydromethano group is added to the same 5-membered ring or 6-membered ring in the fullerene skeleton. As in the general formula (I), the dihydromethano group (—CH 2 —) is preferably bonded to the same 5-membered ring or 6-membered ring in the fullerene skeleton. It is particularly preferable that one dihydromethano group is bonded to two adjacent carbon atoms in the fullerene skeleton. t ′ and u ′ are the same as t and u described above. Ar 1 ′ is the same as Ar 1 described above. R 10 ′ to R 15 ′ are the same as R 10 to R 15 described above, respectively.

これらのメタノフラーレン化合物は、ジヒドロメタノ基の立体障害が小さいことで、フラーレン分子間の距離が近付くことができる為に、半導体特性に優れている。そのため、光電変換素子の活性層に用いることが好適であるのみならず、様々な電子デバイスに利用することができる。電子デバイスとしては、例えば、電圧の印加により電流や電圧を制御する素子、磁場の印加による電圧や電流を制御する素子、化学物質を作用させて電圧や電流を制御する素子が挙げられる。この制御としては、整流、スイッチング、増幅、発振が挙げられる。現在シリコン等で実現されている対応するデバイスとしては、抵抗器、整流器(ダイオード)、スイッチング素子(トランジスタ、サイリスタ)、増幅素子(トランジスタ)、メモリー素子、化学センサー等、あるいはこれらの素子の組み合わせや集積化したデバイスが挙げられる。また、溶媒への溶解性が高く製膜性に優れることから、塗布や印刷プロセスを用いたデバイスへの利用に適している。   These methanofullerene compounds are excellent in semiconductor characteristics because the distance between the fullerene molecules can be reduced because the steric hindrance of the dihydromethano group is small. Therefore, it can be used not only for the active layer of a photoelectric conversion element but also for various electronic devices. Examples of the electronic device include an element that controls current and voltage by applying voltage, an element that controls voltage and current by applying a magnetic field, and an element that controls voltage and current by applying a chemical substance. Examples of this control include rectification, switching, amplification, and oscillation. The corresponding devices currently implemented in silicon and the like include resistors, rectifiers (diodes), switching elements (transistors, thyristors), amplifier elements (transistors), memory elements, chemical sensors, etc., or combinations of these elements. Examples include integrated devices. In addition, since it has high solubility in a solvent and excellent film-forming properties, it is suitable for use in a device using a coating or printing process.

[(2)本実施形態に係るメタノフラーレン化合物の製造方法]
本実施形態において、特段の制限はないが、フラーレンに付加されるジヒドロメタノ基は、下記式で表されるように、水素原子とシリルメチル基を同時に有する化合物(B)あるいはシリルメチル基付加ダイマー化合物(C、フラーレン二量体)を酸化剤と反応させることにより製造することができる。

Figure 0005822117
Figure 0005822117
[(2) Method for producing methanofullerene compound according to this embodiment]
In the present embodiment, although there is no particular limitation, the dihydromethano group added to fullerene is a compound (B) having a hydrogen atom and a silylmethyl group at the same time, or a silylmethyl group-added dimer compound ( C, fullerene dimer) can be reacted with an oxidizing agent.
Figure 0005822117
Figure 0005822117

[(2−1)化合物Bの構造]
一般式(B)において、水素原子とシリルメチル基はフラーレン環上の同一の五員環もしくは六員環上に結合している。水素原子とシリルメチル基とは通常、同一の六員環上に結合しており、好ましくは1,2−位、あるいは1,4−位の位置関係にあり、より好ましくは1,2−位の位置関係にある。一般式(B)中のflnは有機基が付加されていてもよいフラーレンを表し、有機基とは上述の一般式(I)における付加基Rと同義である。
[(2-1) Structure of Compound B]
In the general formula (B), the hydrogen atom and the silylmethyl group are bonded to the same five-membered or six-membered ring on the fullerene ring. The hydrogen atom and the silylmethyl group are usually bonded on the same six-membered ring, preferably in the 1,2-position or 1,4-position positional relationship, more preferably in the 1,2-position. It is in a positional relationship. Fln in the general formula (B) represents a fullerene to which an organic group may be added, and the organic group has the same meaning as the additional group R in the above general formula (I).

一般式(B)中のR21〜R23は各々独立した置換基を表し、水素原子、置換基を有していても良い炭素数1〜30の炭化水素基、置換基を有していても良い炭素数1〜30のアルコキシ基、置換基を有していても良い炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いシリル基、置換基を有していても良いアルキルチオ基(−SY、式中、Yは置換基を有していても良い炭素数1〜20のアルキル基を示す。)、置換基を有していても良いアリールチオ基(−SY、式中、Yは置換基を有していても良い炭素数6〜18のアリール基を示す。)、置換基を有していても良いアルキルスルホニル基(−SO、式中、Yは置換基を有していても良い炭素数1〜20のアルキル基を示す。)、置換基を有していても良いアリールスルホニル基(−SO、式中、Yは置換基を有していても良い炭素数6〜18のアリール基を示す。)である。 R < 21 > -R < 23 > in general formula (B) represents an independent substituent, respectively, and has a hydrogen atom, the C1-C30 hydrocarbon group which may have a substituent, and a substituent. May have an alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an amino group which may have a substituent, or a substituent. A good silyl group, an alkylthio group which may have a substituent (-SY 1 , wherein Y 1 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent), a substituent; An arylthio group (—SY 2 , wherein Y 2 represents an aryl group having 6 to 18 carbon atoms which may have a substituent), or may have a substituent good alkylsulfonyl group (-SO 2 Y 3, wherein, Y 3 good C 1-2 which may have a substituent It shows the alkyl group.), Which may have a substituent arylsulfonyl group (-SO 2 Y 4, wherein, Y 4 is an aryl group having 6 to 18 carbon atoms which may have a substituent Is shown.)

これらの中で、好ましくは、置換基を有していても良い炭素数1〜30の炭化水素基、置換基を有していても良い炭素数1〜30のアルコキシ基、置換基を有していても良い炭素数6〜30のアリールオキシ基であり、さらに好ましくは、置換基を有していても良い炭素数1〜30の炭化水素基、置換基を有していても良い炭素数1〜30のアルコキシ基である。   Among these, Preferably, it has a C1-C30 hydrocarbon group which may have a substituent, a C1-C30 alkoxy group which may have a substituent, and a substituent. An aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms which may be present, more preferably a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, and a carbon number which may have a substituent. 1 to 30 alkoxy groups.

炭素数1〜30の炭化水素基は、飽和もしくは不飽和の非環式であっても良いし、飽和もしくは不飽和の環式であっても良い。炭素数1〜30の炭化水素基が非環式の場合には、線状でも良いし、枝分かれでも良い。炭素数1〜30の炭化水素基には、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数2〜30のアルケニル基、炭素数2〜30のアルキニル基、炭素数4〜30のアルキルジエニル基、炭素数6〜28のアリール基、炭素数7〜30のアルキルアリール基、炭素数7〜30のアリールアルキル基、炭素数4〜30のシクロアルキル基、炭素数4〜30のシクロアルケニル基、炭素数3〜15のシクロアルキルが置換した炭素数1〜15のアルキル基などが含まれる。   The hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms may be a saturated or unsaturated acyclic group, or a saturated or unsaturated cyclic group. When the hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms is acyclic, it may be linear or branched. The hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms includes an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms, an alkyldienyl group having 4 to 30 carbon atoms, Aryl group having 6 to 28 carbon atoms, alkylaryl group having 7 to 30 carbon atoms, arylalkyl group having 7 to 30 carbon atoms, cycloalkyl group having 4 to 30 carbon atoms, cycloalkenyl group having 4 to 30 carbon atoms, carbon C1-C15 alkyl group etc. which the C3-C15 cycloalkyl substituted are contained.

炭素数1〜30のアルキル基は、炭素数1〜20のアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜10のアルキル基であることがさらに好ましい。アルキル基の例としては、限定するわけではないが、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ドデカニル等を挙げることができる。   The alkyl group having 1 to 30 carbon atoms is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Examples of alkyl groups include, but are not limited to, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, dodecanyl and the like.

炭素数2〜30のアルケニル基は、炭素数2〜20のアルケニル基であることが好ましく、炭素数2〜10のアルケニル基であることがさらに好ましい。アルケニル基の例としては、限定するわけではないが、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、2−メチル−1−プロペニル基、2−メチルアリル基、2−ブテニル基等を挙げることができる。   The alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms is preferably an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, and more preferably an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms. Examples of alkenyl groups include, but are not limited to, vinyl groups, allyl groups, propenyl groups, isopropenyl groups, 2-methyl-1-propenyl groups, 2-methylallyl groups, 2-butenyl groups, and the like. it can.

炭素数2〜30のアルキニル基は、炭素数2〜20のアルキニル基であることが好ましく、炭素数2〜10のアルキニル基であることがさらに好ましい。アルキニル基の例としては、限定するわけではないが、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等を挙げることができる。   The alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms is preferably an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms, and more preferably an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms. Examples of alkynyl groups include, but are not limited to, ethynyl groups, propynyl groups, butynyl groups, and the like.

炭素数4〜30のアルキルジエニル基は、炭素数4〜20のアルキルジエニル基であることが好ましく、炭素数4〜10のアルキルジエニル基であることがさらに好ましい。アルキルジエニル基の例としては、限定するわけではないが、1,3−ブタジエニル等を挙げることができる。   The alkyldienyl group having 4 to 30 carbon atoms is preferably an alkyldienyl group having 4 to 20 carbon atoms, and more preferably an alkyldienyl group having 4 to 10 carbon atoms. Examples of alkyldienyl groups include, but are not limited to, 1,3-butadienyl and the like.

炭素数6〜28のアリール基は、炭素数6〜15のアリール基であることが好ましい。アリール基の例としては、限定するわけではないが、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、インデニル基、ビフェニリル基、アントリル基、フェナントリル基等を挙げることができる。   The aryl group having 6 to 28 carbon atoms is preferably an aryl group having 6 to 15 carbon atoms. Examples of aryl groups include, but are not limited to, phenyl groups, 1-naphthyl groups, 2-naphthyl groups, indenyl groups, biphenylyl groups, anthryl groups, phenanthryl groups, and the like.

炭素数7〜30のアルキルアリール基は、炭素数7〜15のアルキルアリール基であることが好ましい。アルキルアリール基の例としては、限定するわけではないが、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、2,3−キシリル基、2,4−キシリル基、2,5−キシリル基、o−クメニル基、m−クメニル基、p−クメニル基、メシチル基等を挙げることができる。   The alkylaryl group having 7 to 30 carbon atoms is preferably an alkylaryl group having 7 to 15 carbon atoms. Examples of alkylaryl groups include, but are not limited to, o-tolyl group, m-tolyl group, p-tolyl group, 2,3-xylyl group, 2,4-xylyl group, 2,5-xylyl group. , O-cumenyl group, m-cumenyl group, p-cumenyl group, mesityl group and the like.

炭素数7〜30のアリールアルキル基は、炭素数7〜12のアリールアルキル基であることが好ましい。アルキルアリール基の例としては、限定するわけではないが、ベンジル基、フェネチル基、ジフェニルメチル基、トリフェニルメチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、2,2−ジフェニルエチル基、3−フェニルプロピル基、4−フェニルブチル基、5−フェニルペンチル基等を挙げることができる。   The arylalkyl group having 7 to 30 carbon atoms is preferably an arylalkyl group having 7 to 12 carbon atoms. Examples of alkylaryl groups include, but are not limited to, benzyl, phenethyl, diphenylmethyl, triphenylmethyl, 1-naphthylmethyl, 2-naphthylmethyl, 2,2-diphenylethyl, A 3-phenylpropyl group, a 4-phenylbutyl group, a 5-phenylpentyl group, and the like can be given.

炭素数4〜30のシクロアルキル基は、炭素数4〜10のシクロアルキル基であることが好ましい。シクロアルキル基の例としては、限定するわけではないが、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘキシル基等を挙げることができる。   The cycloalkyl group having 4 to 30 carbon atoms is preferably a cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms. Examples of the cycloalkyl group include, but are not limited to, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclohexyl group, and the like.

炭素数4〜30のシクロアルケニル基は、炭素数4〜10のシクロアルケニル基であることが好ましい。シクロアルケニル基の例としては、限定するわけではないが、シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等を挙げることができる。   The cycloalkenyl group having 4 to 30 carbon atoms is preferably a cycloalkenyl group having 4 to 10 carbon atoms. Examples of the cycloalkenyl group include, but are not limited to, a cyclopropenyl group, a cyclobutenyl group, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, and the like.

炭素数1〜30のアルコキシ基は、炭素数1〜10のアルコキシ基であることが好ましく、炭素数1〜6のアルコキシ基がさらに好ましい。アルコキシ基の例としては、限定するわけではないが、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ペンチルオキシ等を挙げることができる。   The alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms is preferably an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and more preferably an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. Examples of alkoxy groups include, but are not limited to, methoxy groups, ethoxy groups, n-propoxy groups, isopropoxy groups, pentyloxy, and the like.

炭素数6〜30のアリールオキシ基は、炭素数6〜10のアリールオキシ基であることが好ましい。アリールオキシ基の例としては、限定するわけではないが、フェニルオキシ基、ナフチルオキシ基、ビフェニルオキシ基等を挙げることができる。   The aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms is preferably an aryloxy group having 6 to 10 carbon atoms. Examples of aryloxy groups include, but are not limited to, phenyloxy groups, naphthyloxy groups, biphenyloxy groups, and the like.

アルキルチオ基(−SY、式中、Yは置換基を有していても良い炭素数1〜20のアルキル基を示す。)およびアルキルスルホニル基(−SO、式中、Yは置換基を有していても良い炭素数1〜20のアルキル基を示す。)において、YおよびYは、炭素数1〜10のアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜6のアルキル基であることがさらに好ましい。アルキル基の例としては、限定するわけではないが、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、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ドデカニル基等を挙げることができる。 An alkylthio group (—SY 1 , wherein Y 1 represents an optionally substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms) and an alkylsulfonyl group (—SO 2 Y 3 , wherein Y 3 Represents an optionally substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.), Y 1 and Y 3 are preferably alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, and 1 to 6 carbon atoms. More preferably, it is an alkyl group. Examples of alkyl groups include, but are not limited to, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, dodecanyl. Groups and the like.

アリールチオ基(−SY、式中、Yは置換基を有していても良い炭素数6〜18のアリール基を示す。)およびアリールスルホニル基(−SO、式中、Yは置換基を有していても良い炭素数6〜18のアリール基を示す。)において、YおよびYは、炭素数6〜10のアリール基であることが好ましい。アリール基の例としては、限定するわけではないが、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、インデニル基、ビフェニリル基、アントリル基、フェナントリル基等を挙げることができる。 An arylthio group (-SY 2, wherein, Y 2 is shown which may have a substituent aryl group having 6 to 18 carbon atoms.) And an arylsulfonyl group (-SO 2 Y 4, wherein, Y 4 Represents an optionally substituted aryl group having 6 to 18 carbon atoms.), Y 2 and Y 4 are preferably aryl groups having 6 to 10 carbon atoms. Examples of aryl groups include, but are not limited to, phenyl groups, 1-naphthyl groups, 2-naphthyl groups, indenyl groups, biphenylyl groups, anthryl groups, phenanthryl groups, and the like.

一般式(B)中のR21〜R23として特に好ましくは、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数7〜30のアリールアルキル基、炭素数4〜30のシクロアルキル基、炭素数1〜30のアルコキシ基であり、さらに好ましくは、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ベンジル基、シクロヘキシル基、イソプロポキシ基である。 R 21 to R 23 in the general formula (B) are particularly preferably an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an arylalkyl group having 7 to 30 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 30 carbon atoms, and 1 to 1 carbon atoms. 30, more preferably methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, benzyl, cyclohexyl Group, an isopropoxy group.

炭素数1〜30の炭化水素基、炭素数1〜30のアルコキシ基、炭素数6〜30のアリールオキシ基、アミノ基、シリル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基には置換基が導入されていても良い。   For hydrocarbon groups having 1 to 30 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 30 carbon atoms, aryloxy groups having 6 to 30 carbon atoms, amino groups, silyl groups, alkylthio groups, arylthio groups, alkylsulfonyl groups, arylsulfonyl groups Substituents may be introduced.

この置換基としては、例えば、エステル基、カルボキシル基、アミド基、アルキン基、トリメチルシリル基、アミノ基、ホスホリル基、チオ基、カルボニル基、ニトロ基、スルホ基、イミノ基、ハロゲノ基、アルコキシ基等を挙げることができる。この場合、置換基は、置換可能な位置に1個以上、置換可能な最大数まで導入されていてもよく、好ましくは1個〜4個導入されていても良い。置換基数が2個以上の場合、各置換基は同一であっても異なっていても良い。   Examples of the substituent include an ester group, a carboxyl group, an amide group, an alkyne group, a trimethylsilyl group, an amino group, a phosphoryl group, a thio group, a carbonyl group, a nitro group, a sulfo group, an imino group, a halogeno group, and an alkoxy group. Can be mentioned. In this case, one or more substituents may be introduced at a substitutable position up to the maximum number that can be substituted, and preferably 1 to 4 substituents may be introduced. When the number of substituents is 2 or more, each substituent may be the same or different.

置換基を有していても良いアミノ基の例としては、限定するわけではないが、アミノ基、ジメチルアミノ基、メチルアミノ基、メチルフェニルアミノ基、フェニルアミノ基等がある。   Examples of the amino group which may have a substituent include, but are not limited to, an amino group, a dimethylamino group, a methylamino group, a methylphenylamino group, and a phenylamino group.

置換基を有していても良いシリル基の例としては、限定するわけではないが、ジメチルシリル基、ジエチルシリル基、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、ジフェニルメチルシリル基、トリフェニルシリル基、トリフェノキシシリル基、ジメチルメトキシシリル基、ジメチルフェノキシシリル基、メチルメトキシフェニルシリル基等がある。   Examples of the silyl group which may have a substituent include, but are not limited to, dimethylsilyl group, diethylsilyl group, trimethylsilyl group, triethylsilyl group, trimethoxysilyl group, triethoxysilyl group, diphenylmethyl. Examples include silyl group, triphenylsilyl group, triphenoxysilyl group, dimethylmethoxysilyl group, dimethylphenoxysilyl group, and methylmethoxyphenylsilyl group.

[(2−2)化合物Bの製造方法]
一般式(B)で表される、水素原子とシリルメチル基を同時に有する化合物は、国際公開第2008/059771号に記載の方法を参考にして合成することができる。例えば、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ピリジン等の非プロトン性極性溶媒中で、フラーレンに対して、トリメチルシリルメチルマグネシウムブロミドのようなシリルメチル基を有するグリニャール試薬を作用させることにより、式(B)で表される水素原子とシリルメチル基を同時に有する化合物を合成することができる。フラーレンとしては、C60やC70などのフラーレン又はその誘導体を用いることができる。

Figure 0005822117
[(2-2) Method for producing compound B]
A compound represented by the general formula (B) having a hydrogen atom and a silylmethyl group at the same time can be synthesized with reference to the method described in International Publication No. 2008/059771. For example, a Grignard reagent having a silylmethyl group such as trimethylsilylmethylmagnesium bromide is allowed to act on fullerene in an aprotic polar solvent such as N, N-dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), or pyridine. Thus, a compound having a hydrogen atom and a silylmethyl group represented by the formula (B) can be synthesized. The fullerene can be used fullerene or its derivatives such as C 60 and C 70.
Figure 0005822117

[(2−3)化合物Bを用いたメタノフラーレン構造の構築方法]
式(2.1)の反応において、一般式(B)で表される水素原子とシリルメチル基を同時に有する化合物は、酸化剤と反応させることにより、一般式(A)で表されるジヒドロメタノ基へと変換される。
[(2-3) Method for constructing methanofullerene structure using compound B]
In the reaction of the formula (2.1), the compound having a hydrogen atom and a silylmethyl group represented by the general formula (B) at the same time is reacted with an oxidant to produce a dihydromethano group represented by the general formula (A). Converted to.

酸化剤の種類としては、特に限定されるものではなく、例えば、非特許文献Chem.Rev.1996,96,877−910のTable2に記載されている酸化剤などを利用できる。この中でも、好ましくは金属塩が用いられる。金属塩を形成する金属の種類としては、銅、鉄、銀、ニッケル、マンガン等の遷移金属が好ましい。これらの中でも特に銅が好ましく、銅塩としては、臭化銅(II)、塩化銅(II)、ヨウ化銅(II)、銅(II)トリフラート等の二価の銅塩が、より収率を高めることができる為に好ましく、この中でも臭化銅(II)、塩化銅(II)が特に好ましい。2種以上の金属塩を併用しても良い。   The type of the oxidizing agent is not particularly limited, and for example, see Non-Patent Document Chem. Rev. An oxidizing agent described in Table 2, 1996, 96, 877-910 can be used. Of these, metal salts are preferably used. As a kind of metal which forms a metal salt, transition metals, such as copper, iron, silver, nickel, manganese, are preferable. Among these, copper is particularly preferable, and as the copper salt, divalent copper salts such as copper (II) bromide, copper (II) chloride, copper (II) iodide, copper (II) triflate, and the like are more yielded. Among them, copper (II) bromide and copper (II) chloride are particularly preferable. Two or more metal salts may be used in combination.

酸化剤の当量は、通常1〜50当量用いられる、3〜10当量が製造コストや副生物を抑え、より収率を高めることができる為に好ましい。   The equivalent amount of the oxidizing agent is usually 1 to 50 equivalents, and 3 to 10 equivalents is preferable because production costs and by-products can be suppressed and the yield can be further increased.

また、その他の考えられる態様として、金属塩と金属塩以外の酸化剤とを併用しても良い。例えば、銅塩あるいはその他の金属からなる金属塩と、金属塩以外の酸化剤とを併用しても良く、このような場合、銅塩あるいはその他の金属からなる金属塩は酸化力を必ずしも有する必要が無く、また、当量も上記に限定されない。   Moreover, as another possible embodiment, a metal salt and an oxidizing agent other than the metal salt may be used in combination. For example, a copper salt or a metal salt composed of another metal may be used in combination with an oxidizing agent other than the metal salt. In such a case, the metal salt composed of the copper salt or other metal is necessarily required to have an oxidizing power. In addition, the equivalent weight is not limited to the above.

式(2.1)の反応においては、塩基性化合物を併用することが好ましい。塩基性化合物を用いることで、水素原子が引き抜かれ、酸化剤による酸化反応をより円滑に進行させることができる。   In the reaction of the formula (2.1), it is preferable to use a basic compound in combination. By using a basic compound, a hydrogen atom is extracted and the oxidation reaction by an oxidizing agent can be more smoothly advanced.

酸化剤と塩基性化合物とは同時に加えても良いし、酸化剤、塩基性化合物の順、あるいは塩基性化合物、酸化剤の順に加えても良い。好ましくは、塩基性化合物を先に加えて水素原子を引き抜いてフラーレン化合物のアニオンを発生させた後、酸化剤を加えることが副生物を抑え、より収率を高めることができる為に好ましい。   The oxidizing agent and the basic compound may be added simultaneously, or may be added in the order of the oxidizing agent and the basic compound, or in the order of the basic compound and the oxidizing agent. Preferably, it is preferable to add an oxidant after first adding a basic compound to extract a hydrogen atom to generate an anion of a fullerene compound, thereby suppressing by-products and increasing the yield.

塩基性化合物としては、特に限定されないが、水素化カリウム若しくは水素化ナトリウム等の金属ヒドリド;ナトリウムメトキシド、カリウムt−ブトキシド若しくはナトリウムt−ブトキシド等の金属アルコキシド;n−ブチルリチウム等のアルカリ金属試薬;リチウム、ナトリウム若しくはカリウム等のアルカリ金属;又はピリジン、トリエチルアミン、ジメチルアミノピリジン、若しくはDBU等の塩基性有機化合物を用いることができる。この中でも好ましくは、水素化カリウム若しくは水素化ナトリウム等の金属ヒドリド、又はカリウムt−ブトキシド若しくはナトリウムt−ブトキシド等の金属アルコキシドが用いられる。   Although it does not specifically limit as a basic compound, Metal hydrides, such as potassium hydride or sodium hydride; Metal alkoxides, such as sodium methoxide, potassium t-butoxide, or sodium t-butoxide; Alkali metal reagents, such as n-butyl lithium An alkali metal such as lithium, sodium or potassium; or a basic organic compound such as pyridine, triethylamine, dimethylaminopyridine, or DBU. Of these, metal hydrides such as potassium hydride or sodium hydride, or metal alkoxides such as potassium t-butoxide or sodium t-butoxide are preferably used.

塩基性化合物の当量としては、特に限定されないが、通常、フラーレン化合物に対して0.01〜100当量用いられる。副生物を抑え、より収率を高めることができることから、好ましくは1〜5当量、さらに好ましくは1〜2当量、特に好ましくは1〜1.5当量である。   Although it does not specifically limit as an equivalent of a basic compound, Usually, 0.01-100 equivalent is used with respect to a fullerene compound. Since it can suppress a by-product and can raise a yield more, Preferably it is 1-5 equivalent, More preferably, it is 1-2 equivalent, Most preferably, it is 1-1.5 equivalent.

式(2.1)の反応において、反応を円滑に進行させる為に溶媒を用いることが好ましい。用いることができる溶媒に特別な限定はないが、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒;又はベンゾニトリル、ベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、クロロベンゼン若しくはジクロロベンゼンなどの芳香族系溶媒が用いられる。この中でも好ましくは、ベンゾニトリル、ベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、クロロベンゼン又はジクロロベンゼンなどの芳香族系溶媒であり、溶解度の点でジクロロベンゼンが特に好ましい。   In the reaction of the formula (2.1), it is preferable to use a solvent in order to make the reaction proceed smoothly. There is no particular limitation on the solvent that can be used, but an ether solvent such as tetrahydrofuran; or an aromatic solvent such as benzonitrile, benzene, toluene, xylene, trimethylbenzene, chlorobenzene, or dichlorobenzene is used. Of these, aromatic solvents such as benzonitrile, benzene, toluene, xylene, trimethylbenzene, chlorobenzene and dichlorobenzene are preferable, and dichlorobenzene is particularly preferable in terms of solubility.

反応温度としては、酸化剤の種類や、溶媒の種類などによって、適切な範囲を適宜選択すれば良いが、通常−78℃〜300℃、好ましくは0℃〜200℃、より好ましくは50℃〜160℃の範囲で行われる。   The reaction temperature may be appropriately selected depending on the type of oxidizing agent, the type of solvent, etc., but is usually −78 ° C. to 300 ° C., preferably 0 ° C. to 200 ° C., more preferably 50 ° C. to It is performed in the range of 160 ° C.

反応時間としては、酸化剤の種類や、溶媒の種類などによって、適切な範囲を適宜選択すれば良いが、通常1分〜96時間、好ましくは30分〜24時間の範囲で行われる。   The reaction time may be appropriately selected depending on the type of oxidizing agent, the type of solvent, etc., but is usually 1 minute to 96 hours, preferably 30 minutes to 24 hours.

式(2.1)の反応を促進するために、種々の目的に応じた各種の触媒や添加剤を使用してもよい。触媒や添加剤の種類は特に限定されず、出発物質や製造するフラーレン化合物の種類(付加基の種類)や用いる反応条件に応じて適宜選択すればよい。   In order to promote the reaction of formula (2.1), various catalysts and additives depending on various purposes may be used. The type of the catalyst or additive is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the starting material, the type of fullerene compound to be produced (type of addition group) and the reaction conditions used.

[(2−4)化合物Cの構造]
一般式(C)において、シリルメチル基ともう一方のフラーレンとはそれぞれのフラーレン骨格中の同一の五員環もしくは六員環に付加されている。シリルメチル基ともう一方のフラーレンとは通常、同一の六員環上に付加しており、好ましくは1,2−位、あるいは1,4−位の位置関係にあり、より好ましくは1,4−位の位置関係にある。一般式(C)中のflnは有機基が付加されていてもよいフラーレンを表し、有機基とは上述の一般式(I)における付加基Rと同義である。
[(2-4) Structure of Compound C]
In the general formula (C), the silylmethyl group and the other fullerene are added to the same five-membered or six-membered ring in each fullerene skeleton. The silylmethyl group and the other fullerene are usually added on the same six-membered ring, preferably in a 1,2-position or 1,4-position positional relationship, more preferably 1,4- Are in a positional relationship. Fln in the general formula (C) represents a fullerene to which an organic group may be added, and the organic group has the same meaning as the additional group R in the general formula (I).

一般式(C)において、R24〜R26は、各々独立してR21〜R23と同様である。2つのフラーレンにおいて、各々のR24〜R26は、同一であっても良いし、異なっていても良い。 In the general formula (C), R 24 to R 26 are each independently the same as R 21 to R 23 . In the two fullerenes, each of R 24 to R 26 may be the same or different.

[(2−5)化合物Cの製造方法]
一般式(C)で表される、シリルメチル基付加ダイマー化合物(フラーレン二量体)は、一般式(B)で表される、水素原子とシリルメチル基を同時に有する化合物を出発原料にして、酸化剤を反応させる工程により、収率よく製造することができる。この際、塩基性化合物を併用してもよい。

Figure 0005822117
[(2-5) Method for producing compound C]
The silylmethyl group-added dimer compound (fullerene dimer) represented by the general formula (C) is obtained by using a compound represented by the general formula (B) having a hydrogen atom and a silylmethyl group at the same time as a starting material. It can manufacture with a sufficient yield by the process made to react. At this time, a basic compound may be used in combination.
Figure 0005822117

ダイマー(C)の製造工程で用いられる塩基性化合物としては、カリウム−t−ブトキシド(BuOK)、水素化カリウム(KH)などを好適に用いることができ、添加量としては、出発物質であるシリルメチル基を有するフラーレン化合物に対して、1〜10当量の範囲が好ましい。 As the basic compound used in the production process of dimer (C), potassium t-butoxide ( t BuOK), potassium hydride (KH) and the like can be suitably used, and the addition amount is a starting material. The range of 1-10 equivalent is preferable with respect to the fullerene compound which has a silylmethyl group.

ダイマー(C)の製造工程で用いられる酸化剤は特に限定されず、様々な酸化剤を用いることができるが、N−クロロスクシンイミド(NCS)、N−ブロモスクシンイミド(NBS)、ヨウ素(I)などのハロゲン系酸化剤、及び酸素(O)などを好適に用いることができる。添加量としては特に制限は無いが、シリルメチル基を有するフラーレン化合物に対して、1〜100当量が好ましく、1〜10当量の範囲がさらに好ましい。 The oxidizing agent used in the production process of the dimer (C) is not particularly limited, and various oxidizing agents can be used. N-chlorosuccinimide (NCS), N-bromosuccinimide (NBS), iodine (I 2 ) A halogen-based oxidant such as oxygen and oxygen (O 2 ) can be preferably used. Although there is no restriction | limiting in particular as addition amount, 1-100 equivalent is preferable with respect to the fullerene compound which has a silylmethyl group, and the range of 1-10 equivalent is further more preferable.

ダイマー(C)の製造工程の反応は、密閉系,開放系,ガス流通系の何れでもよい。また、反応方式も特に限定されず、使用するフラーレン、フラーレン化合物、塩基性化合物および酸化剤の種類、ならびにそれらの量等を勘案して、適切に選択することが可能である。   The reaction in the production process of dimer (C) may be any of a closed system, an open system, and a gas flow system. Further, the reaction method is not particularly limited, and can be appropriately selected in consideration of the types of fullerenes, fullerene compounds, basic compounds and oxidizing agents to be used, and their amounts.

ダイマー(C)の製造工程の反応は、溶媒を用いて行われることが好ましい。溶媒としては、例えば、トルエン、テトラヒドロフラン、ジクロロベンゼンまたはそれらの混合溶媒等が用いられるが、これらの中でもジクロロベンゼンを溶媒として用いることが好ましい。   The reaction in the production process of the dimer (C) is preferably performed using a solvent. As the solvent, for example, toluene, tetrahydrofuran, dichlorobenzene, or a mixed solvent thereof is used, and among these, dichlorobenzene is preferably used as the solvent.

ダイマー(C)の製造工程の反応を促進するために、種々の目的に応じた各種の添加剤を使用してもよい。触媒や添加剤の種類は特に限定されず、出発物質や製造するフラーレン化合物の種類(付加基の種類)に応じて適宜選択すればよい。   In order to accelerate the reaction in the production process of the dimer (C), various additives according to various purposes may be used. The type of the catalyst or additive is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the starting material and the type of fullerene compound to be produced (type of addition group).

ダイマー(C)の製造工程の反応の出発物質であるシリルメチル基を有するフラーレン化合物、塩基性化合物ならびに酸化剤の反応槽への添加順序および添加方法は任意であるが、前記フラーレン化合物が溶解した溶媒に塩基性化合物を添加し、その後に酸化剤を添加することが好ましい。具体的には、シリルメチル基を有するフラーレン化合物を溶媒と混合した後に、塩基性化合物を用いることにより脱プロトン化してアニオンを発生させた後、酸化剤を添加することによりフラーレン二量体を製造することが好ましい。   The order of addition and addition method of the fullerene compound having a silylmethyl group, a basic compound, and an oxidizing agent to the reaction vessel, which are starting materials for the reaction in the production process of dimer (C), are arbitrary, but the solvent in which the fullerene compound is dissolved It is preferable to add a basic compound to the mixture, and then add an oxidizing agent. Specifically, after a fullerene compound having a silylmethyl group is mixed with a solvent, a basic compound is used to deprotonate to generate anions, and then an oxidant is added to produce a fullerene dimer. It is preferable.

ダイマー(C)の製造工程における塩基性化合物を用いた脱プロトン反応は、通常、−70℃〜70℃、好ましくは−50℃〜50℃の温度下で、数分〜2時間、好ましくは、5分〜1時間程度行われる。   The deprotonation reaction using the basic compound in the production process of dimer (C) is usually −70 ° C. to 70 ° C., preferably −50 ° C. to 50 ° C., for several minutes to 2 hours, preferably It takes about 5 minutes to 1 hour.

ダイマー(C)の製造工程における酸化剤を用いた酸化反応は、通常、−70℃〜70℃、好ましくは−50℃〜50℃の温度下で、数分〜4時間、好ましくは、5分〜2時間程度行われる。   The oxidation reaction using an oxidizing agent in the production process of dimer (C) is usually −70 ° C. to 70 ° C., preferably −50 ° C. to 50 ° C., for several minutes to 4 hours, preferably 5 minutes. ~ 2 hours.

反応により製造されたフラーレン二量体は、その選択生成率が高い場合には精製する必要はない。しかし、第1工程と同様の方法によって、フラーレン二量体を任意に単離・精製することができる。しかし、残存した原料や酸化物等の副生成物と混在する粗生成物として得られる場合があるので、粗生成物から所定のシリルメチル基が付加されたダイマー化合物を単離・精製することができる。   The fullerene dimer produced by the reaction does not need to be purified when the selective production rate is high. However, the fullerene dimer can be arbitrarily isolated and purified by the same method as in the first step. However, since it may be obtained as a crude product mixed with by-products such as remaining raw materials and oxides, a dimer compound having a predetermined silylmethyl group added can be isolated and purified from the crude product. .

製造されたフラーレン化合物を単離・精製する手法としては、HPLCやカラムクロマトグラフィー等のクロマトグラフィーによる手法、有機溶媒等を用いて溶媒抽出する手法、あるいは再結晶や再沈殿などが挙げられる。また、副生物が生成した場合でも、必ずしもダイマー化合物を精製・単離する必要はない。得られた粗生成物をそのまま次工程である式(2.2)の反応に用い、一般式(A)で表されるジヒドロメタノ基を有する化合物に誘導化した後で、単離・精製することができる。あるいは、さらに(A)から誘導した化合物まで誘導化した後で、単離・精製することができる。   As a technique for isolating and purifying the produced fullerene compound, a technique by chromatography such as HPLC or column chromatography, a technique of solvent extraction using an organic solvent or the like, or recrystallization or reprecipitation may be mentioned. Even when by-products are produced, it is not always necessary to purify and isolate the dimer compound. The obtained crude product is used as it is in the next step of the reaction of the formula (2.2), derivatized into a compound having a dihydromethano group represented by the general formula (A), and then isolated and purified. be able to. Alternatively, the compound derived from (A) can be further derivatized and then isolated and purified.

置換基R21〜R23の異なる二種以上のフラーレン化合物を用いて、2つのフラーレンにおける各々のR24〜R26が異なるダイマーを製造することもできる。 Using two or more fullerene compounds having different substituents R 21 to R 23 , dimers having different R 24 to R 26 in the two fullerenes can be produced.

[(2−6)化合物Cを用いたメタノフラーレン構造の構築方法]
式(2.2)の反応において、酸化剤の種類、酸化剤の当量、溶媒、反応温度、反応時間、触媒や添加剤などは、式(2.1)における反応の場合と同様である。すなわち、酸化剤としては金属塩を好適に用いることができる。とりわけ反応性の点から、2価の銅塩を用いることが好ましい。但し、式(2.2)の反応において、式(2.1)の場合と異なり、塩基性化合物を用いる必要は特には無い。このように、化合物Cに対して酸化剤を作用させることにより、化合物Cを開裂させてジヒドロメタノ構造を有するメタノフラーレン化合物を得ることができる。
[(2-6) Method for constructing methanofullerene structure using compound C]
In the reaction of the formula (2.2), the kind of the oxidizing agent, the equivalent amount of the oxidizing agent, the solvent, the reaction temperature, the reaction time, the catalyst, the additive and the like are the same as those in the reaction in the formula (2.1). That is, a metal salt can be suitably used as the oxidizing agent. In particular, it is preferable to use a divalent copper salt from the viewpoint of reactivity. However, unlike the case of the formula (2.1), it is not particularly necessary to use a basic compound in the reaction of the formula (2.2). Thus, by allowing an oxidizing agent to act on compound C, compound C can be cleaved to obtain a methanofullerene compound having a dihydromethano structure.

[(2−7)メタノフラーレン構造の、化合物Bからの構築方法と、化合物Cからの構築方法との比較]
式(2.2)の方法で表されるメタノフラーレン化合物の製造方法は、式(2.1)の方法に比べてジヒドロメタノ基の反応収率が若干高いために、シリルメチル基付加ダイマー化合物(C)を得る工程の収率が高い場合には、総収率が高くなる点で好ましい。一方、式(2.1)の方法で表されるメタノフラーレン化合物の製造方法は、シリルメチル基付加ダイマー化合物(C)を得る工程を経由する必要が無いために、製造に要する工程が短い点で好ましい。
[(2-7) Comparison of Method for Constructing Methanofullerene Structure from Compound B and Method for Constructing from Compound C]
The method for producing a methanofullerene compound represented by the method of formula (2.2) has a slightly higher reaction yield of dihydromethano group than the method of formula (2.1). When the yield of the step of obtaining C) is high, it is preferable in that the total yield becomes high. On the other hand, since the method for producing a methanofullerene compound represented by the method of formula (2.1) does not need to go through a step of obtaining a silylmethyl group-added dimer compound (C), the steps required for production are short. preferable.

[(2−8)本実施形態に係るメタノフラーレン化合物の具体的な製造例]
上述の、ジヒドロメタノ基を形成する方法を用いて、本実施形態に係るメタノフラーレン化合物(I)を以下のように合成することができる。
[(2-8) Specific production example of methanofullerene compound according to this embodiment]
Using the above-mentioned method for forming a dihydromethano group, the methanofullerene compound (I) according to this embodiment can be synthesized as follows.

すなわち、1つの方法として、水素原子とシリルメチル基を同時に有するフラーレン化合物(B−I)から、式(2.1)の反応を用いて、以下の式に従ってジヒドロメタノフラーレン(A−I)を合成する。   That is, as one method, a dihydromethanofullerene (AI) is synthesized from a fullerene compound (BI) having both a hydrogen atom and a silylmethyl group according to the following formula using the reaction of the formula (2.1). To do.

Figure 0005822117
または、ダイマー化合物(C−I)から、式(2.2)の反応を用いて、以下の式に従ってジヒドロメタノフラーレン(A−I)を合成する。(C−I)において、2つのフラーレンの各々のR24〜R26は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
Figure 0005822117
Figure 0005822117
Alternatively, dihydromethanofullerene (AI) is synthesized from dimer compound (CI) according to the following formula using the reaction of formula (2.2). In (CI), R 24 to R 26 of each of the two fullerenes may be the same or different.
Figure 0005822117

生成したジヒドロメタノフラーレン(A−I)に対して付加基を導入することにより、本実施形態に係るメタノフラーレン化合物を合成することができる。フラーレン化合物への付加基の導入については後述する。   The methanofullerene compound according to this embodiment can be synthesized by introducing an additional group to the produced dihydromethanofullerene (AI). The introduction of an additional group into the fullerene compound will be described later.

他の方法として、水素原子とシリルメチル基と付加基Rとを同時に有するフラーレン化合物(B−II)から、式(2.1)の反応を用いて、以下の式に従って本実施形態に係るメタノフラーレン化合物を合成してもよい。上述の通り、下式においてflnは付加基Rを有しうる。また下式において、m’’’は1又は2であることが好ましく、m’は0又は1であることが好ましく、m’’は1又は2であることが好ましく、m’’’はm’とm’’との和である。

Figure 0005822117
As another method, from the fullerene compound (B-II) having a hydrogen atom, a silylmethyl group and an additional group R at the same time, using the reaction of the formula (2.1), the methanofullerene according to this embodiment according to the following formula Compounds may be synthesized. As described above, fln may have an additional group R in the following formula. In the following formula, m ′ ″ is preferably 1 or 2, m ′ is preferably 0 or 1, m ″ is preferably 1 or 2, and m ′ ″ is m. It is the sum of 'and m''.
Figure 0005822117

または、ダイマー化合物(C−II)から、式(2.2)の反応を用いて、以下の式に従って本実施形態に係るメタノフラーレン化合物を合成してもよい。(C−II)において、2つのフラーレンの各々のR24〜R26、及び付加基Rは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。下式において、m’は0又は1であることが好ましく、m’’’=m’+1である。

Figure 0005822117
Alternatively, the methanofullerene compound according to this embodiment may be synthesized from the dimer compound (C-II) according to the following formula using the reaction of the formula (2.2). In (C-II), R 24 to R 26 and the additional group R of each of the two fullerenes may be the same or different. In the following formula, m ′ is preferably 0 or 1, and m ′ ″ = m ′ + 1.
Figure 0005822117

以下に、フラーレン化合物に対して付加基を導入する方法について説明する。付加基Rをフラーレン化合物に導入する方法は特に制限されず、公知の方法を参考とすることができる。例えば、一般式(n1)で表される付加基の形成は、国際公開第2008/059771号やJ.Am.Chem.Soc.,2008,130(46),15429−15436に記載されている公知文献によって、実施可能である。例えば、「(2−2)化合物Bの製造方法」で説明したような、グリニャール試薬を用いる方法を適用できる。   Below, the method to introduce | transduce an addition group with respect to a fullerene compound is demonstrated. The method for introducing the additional group R into the fullerene compound is not particularly limited, and a known method can be referred to. For example, the formation of an addition group represented by the general formula (n1) is described in International Publication No. 2008/059771 and J. Org. Am. Chem. Soc. , 2008, 130 (46), 15429-15436. For example, a method using a Grignard reagent as described in “(2-2) Production method of compound B” can be applied.

一般式(n2)で表される付加基の形成は、J.Am.Chem.Soc.,1993,115,9798−9799、Chem,Mater.2007,19,5363−5372やChem,Mater.2007,19,5194−5199に記載されている公知文献によって、実施可能である。   Formation of an addition group represented by the general formula (n2) is described in J. Org. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9798-9799, Chem, Mater. 2007, 19, 5363-5372 and Chem, Mater. It can be implemented by publicly known literatures described in 2007, 19, 5194-5199.

一般式(n3)で表される付加基の形成は、Angew.Chem.Int.Ed.Engl.1993,32,78−80、特表平8−505859号公報、Chemical Review 1999,99,3199−3246、Tetrahedron Lett.1997,38,285−288、国際公開第2008/018931号、国際公開第2009/086210号に記載されている公知文献を参考にして実施可能である。   Formation of the addition group represented by the general formula (n3) is described in Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1993, 32, 78-80, JP-T-8-505859, Chemical Review 1999, 99, 3199-3246, Tetrahedron Lett. 1997, 38, 285-288, International Publication No. 2008/018931 and International Publication No. 2009/086212 can be implemented with reference to known documents.

一般式(n4)で表される付加基の形成は、J.Chem.Soc.,Perkin Trans.1,1997,1595、Thin Solid Films,2005,489,251−256、Adv.Funct.Mater.2005,15,1979−1987やJ.Org.Chem.1995,60,532−538に記載されている公知文献によって、実施可能である。例えば、フラーレン化合物とヒドラゾンとを反応させることにより、式(n4)のような構造を導入することができる。   Formation of an addition group represented by the general formula (n4) is described in J. Org. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1997, 1595, Thin Solid Films, 2005, 489, 251-256, Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1979-1987 and J. Org. Org. Chem. It can be carried out according to known documents described in 1995, 60, 532-538. For example, a structure such as formula (n4) can be introduced by reacting a fullerene compound with hydrazone.

一般式(n5)で表される付加基の形成はJ.Org.Chem.2007,72,2538−2542、Organic&Biomoleculer Chemistry 2004、2、1160−1163、Organic&Biomoleculer Chemistry 2003、1、2604−2611、Org.Lett.2003、5、2239−2242、J.Org.Chem.2002,67,5946−5952や、Tetrahedron Lett.1996,37,2049−2052に記載されている公知文献によって、実施可能である。   Formation of the addition group represented by the general formula (n5) is described in J. Org. Org. Chem. 2007, 72, 2538-2542, Organic & Biomolecular Chemistry 2004, 2, 1160-1163, Organic & Biomolecular Chemistry 2003, 1, 2604-2611, Org. Lett. 2003, 5, 2239-2242, J. MoI. Org. Chem. 2002, 67, 5946-5952, and Tetrahedron Lett. 1996, 37, 2049-2052.

一般式(n6)で表される付加基の形成はOrg.Lett.2006,8,3203−3205や、Org.Lett.2009,11,1507−1510に記載されている公知文献によって、実施可能である。   Formation of the addition group represented by the general formula (n6) is described in Org. Lett. 2006, 8, 3203-3205, Org. Lett. It can be implemented by publicly known documents described in 2009, 11, 1507-1510.

一般式(n7)で表される付加基の形成は、J.Am.Chem.Soc.1993,115,11024−11025に記載されている公知文献によって、実施可能である。例えば、フラーレン化合物とアルキンとを環化付加させることにより、式(n7)のような構造を導入することができる。   Formation of an addition group represented by the general formula (n7) is described in J. Org. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 11024-11025. For example, a structure such as formula (n7) can be introduced by cycloaddition of a fullerene compound and an alkyne.

[(3)製膜方法]
本実施形態に係るメタノフラーレン化合物を成膜するためには、蒸着法によって製膜する方法、及び塗布することで製膜する方法を採用できる。容易性、コストを含むプロセス性能を鑑みると、塗布法を用いることが好ましい。したがって、塗布法による製膜が可能なメタノフラーレン化合物を用いることがより好ましい。塗布法を可能とするためには、当該メタノフラーレン化合物自体が液状で塗布可能であるか、当該メタノフラーレン化合物が何らかの溶媒に対して溶解性が高く溶液として塗布可能であることが好ましい。本実施形態におけるメタノフラーレン化合物は溶媒溶解性が高く、塗布法による製膜に適している。
[(3) Film forming method]
In order to form a film of the methanofullerene compound according to the present embodiment, a method of forming a film by a vapor deposition method and a method of forming a film by coating can be employed. In view of process performance including ease and cost, it is preferable to use a coating method. Therefore, it is more preferable to use a methanofullerene compound that can be formed by a coating method. In order to enable the coating method, it is preferable that the methanofullerene compound itself can be applied in a liquid state, or that the methanofullerene compound is highly soluble in some solvent and can be applied as a solution. The methanofullerene compound in this embodiment has high solvent solubility and is suitable for film formation by a coating method.

本実施形態のメタノフラーレン化合物を製膜する際に用いる溶媒は、特段に制限はないが、非ハロゲン系溶媒が好ましい。クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン系溶媒でも可能であるが、環境負荷の面等から代替が求められている。非ハロゲン系溶媒としては、例えば、非ハロゲン系芳香族炭化水素類が挙げられる。その中でも好ましくはトルエン、キシレン、シクロヘキシルベンゼン、テトラリンなどである。メタノール、エタノール、イソプロパノールといったアルコール系溶媒や、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンといったケトン系溶媒、ジメトキシエタン、テトラヒドロフランといったエーテル系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチルなどのエステル系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶媒を用いてもよい。これらの溶媒を単一で用いたり、上記の芳香族炭化水素類と任意の割合で混合して用いることができる。   The solvent used when forming the methanofullerene compound of the present embodiment is not particularly limited, but a non-halogen solvent is preferable. Halogenous solvents such as chloroform, chlorobenzene and dichlorobenzene are also possible, but alternatives are required in terms of environmental impact. Examples of non-halogen solvents include non-halogen aromatic hydrocarbons. Among these, toluene, xylene, cyclohexylbenzene, tetralin and the like are preferable. Alcohol solvents such as methanol, ethanol and isopropanol, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone and cyclohexanone, ether solvents such as dimethoxyethane and tetrahydrofuran, and ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate and methyl lactate An amide solvent such as a solvent, dimethylformamide, dimethylacetamide or the like may be used. These solvents can be used alone or mixed with the above aromatic hydrocarbons at an arbitrary ratio.

メタノフラーレン化合物の溶媒への溶解度としては、室温(25℃)で溶媒としてトルエンを使用した場合において、通常0.3重量%以上であり、好ましくは1.0重量%以上であり、より好ましくは1.2重量%以上であり、さらに好ましくは2.5重量%以上であり特に好ましくは4.0重量%以上である。一方、通常50重量%以下であり、好ましくは40重量%以下であり、さらに好ましくは30重量%以下である。溶解度が0.5重量%以上であることで、メタノフラーレン化合物の分散安定性が向上し、凝集、沈降、分離等が起こりにくくなる傾向がある。   The solubility of the methanofullerene compound in the solvent is usually 0.3% by weight or more, preferably 1.0% by weight or more, more preferably, when toluene is used as the solvent at room temperature (25 ° C.). It is 1.2% by weight or more, more preferably 2.5% by weight or more, and particularly preferably 4.0% by weight or more. On the other hand, it is usually 50% by weight or less, preferably 40% by weight or less, and more preferably 30% by weight or less. When the solubility is 0.5% by weight or more, the dispersion stability of the methanofullerene compound is improved, and aggregation, sedimentation, separation, and the like tend not to occur.

[(2−9)本実施形態に係るメタノフラーレン化合物の製造方法の利点]
本実施形態に係るメタノフラーレン化合物は、本実施形態に係る方法に従って、フラーレンに対してジヒドロメタノ基を導入することによりジヒドロメタノフラーレン(A−1)を生成し、付加基Rを導入することにより製造することができる。別の方法として、本実施形態に係るメタノフラーレン化合物は、付加基Rを導入したフラーレン化合物に対して、本実施形態に従ってジヒドロメタノ基を形成することで製造することもできる。
[(2-9) Advantages of the method for producing a methanofullerene compound according to this embodiment]
The methanofullerene compound according to the present embodiment generates a dihydromethanofullerene (A-1) by introducing a dihydromethanofullerene into a fullerene and introduces an additional group R according to the method according to the present embodiment. Can be manufactured. As another method, the methanofullerene compound according to the present embodiment can be produced by forming a dihydromethano group according to the present embodiment with respect to the fullerene compound into which the additional group R is introduced.

公知の方法によってフラーレン化合物に対してジヒドロメタノ基を導入することもできるが、本実施形態に係る方法は、以下のような利点を有する。すなわち、本方法では、反応収率が高いために製造コストを抑えられる。また、本方法では、(B)又は(C)のシリルメチル基付加フラーレン化合物が有するシリルメチル基の数を制御することにより、形成されるジヒドロメタノ基の数を容易に制御できる。このため、ジヒドロメタノ基の付加数が異なる副生物を除去する必要が無く、精製・単離が容易になる。例えば、(B)又は(C)のシリルメチル基付加フラーレン化合物の時点で、1つのフラーレン環に導入されているシリルメチル基が1つであれば、このシリルメチル基付加フラーレン化合物から得られるメタノフラーレン化合物には、ジヒドロメタノ基が1つ存在するものと考えられる。一例として、精製することにより、1つのフラーレン環に導入されているシリルメチル基が1つであるような(B)又は(C)のシリルメチル基付加フラーレン化合物を純度良く得ることができる。このように、1つのシリルメチル基が1つのフラーレン環に導入されている(B)又は(C)のシリルメチル基付加フラーレン化合物を経由することにより、1つのジヒドロメタノ基が導入されたメタノフラーレン化合物(A)を純度良く得ることができる。   Although a dihydromethano group can be introduced into the fullerene compound by a known method, the method according to this embodiment has the following advantages. That is, in this method, since the reaction yield is high, the manufacturing cost can be suppressed. In this method, the number of dihydromethano groups formed can be easily controlled by controlling the number of silylmethyl groups contained in the (B) or (C) silylmethyl group-added fullerene compound. For this reason, it is not necessary to remove by-products having different numbers of addition of dihydromethano groups, and purification and isolation are facilitated. For example, if there is one silylmethyl group introduced into one fullerene ring at the time of the silylmethyl group-added fullerene compound (B) or (C), the methanofullerene compound obtained from this silylmethyl group-added fullerene compound Is considered to have one dihydromethano group. As an example, by purification, a silylmethyl group-added fullerene compound (B) or (C) in which one silylmethyl group is introduced into one fullerene ring can be obtained with high purity. Thus, the methanofullerene compound in which one dihydromethano group is introduced by passing through the silylmethyl group-added fullerene compound (B) or (C) in which one silylmethyl group is introduced into one fullerene ring ( A) can be obtained with high purity.

また、シリルメチル基付加体を経由せずに、フラーレン又はその誘導体を直接ジヒドロメタノ化する公知の方法の場合には、原料のフラーレン又はその誘導体を除去することが困難になる場合が多い。一方、本願のシリルメチル基付加フラーレン化合物を経由する方法では、(B)又は(C)のシリルメチル基付加フラーレン化合物の精製時点で、その原料であるフラーレン又はその誘導体を除去することができる為、その後のメタノフラーレン化合物の精製・単離が容易になる。このような効果は、シリルメチル基上の置換基を工夫することによってより高めることができると考えられる。   Further, in the case of a known method in which fullerene or a derivative thereof is directly dihydromethanoized without going through a silylmethyl group adduct, it is often difficult to remove the fullerene or the derivative as a raw material. On the other hand, in the method via the silylmethyl group-added fullerene compound of the present application, since the fullerene or its derivative as a raw material can be removed at the time of purification of the silylmethyl group-added fullerene compound of (B) or (C), This makes it easy to purify and isolate the methanofullerene compound. Such an effect can be further enhanced by devising a substituent on the silylmethyl group.

また、本方法では、超音波や電気化学的な手法を用いる必要が無いため、大スケール化あるいは工業化用途にも優れている。   In addition, since this method does not require the use of ultrasonic waves or electrochemical techniques, it is excellent for large scale or industrial applications.

<1.1.2 p型半導体化合物>
p型半導体化合物としては特に限定はないが、低分子材料を用いることも高分子材料を用いることもできる。
<1.1.2 p-type semiconductor compound>
The p-type semiconductor compound is not particularly limited, but a low molecular material or a high molecular material can be used.

高分子材料として、特に限定はなく、ポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポリアセチレン、ポリアニリン等の共役ポリマー半導体;アルキル基やその他の置換基が置換されたオリゴチオフェン等のポリマー半導体も挙げられる。また、二種以上のモノマー単位を共重合させた半導体ポリマーも挙げられる。共役ポリマーは、例えば、Handbook of Conducting Polymers, 3rd Ed.(全2巻), 2007、Materials Science and Engineering, 2001, 32, 1−40、Pure Appl. Chem. 2002, 74, 2031−3044、Handbook of THIOPHENE−BASED MATERIALS(全2巻), 2009などの公知文献に記載されたポリマーやその誘導体、もしくは記載されているモノマーの組み合わせによって合成し得るポリマーを用いることができる。ポリマーやモノマーの置換基は、溶解性、結晶性、製膜性、HOMOレベル、LUMOレベルなどを制御するために選択することができる。 The polymer material is not particularly limited. Conjugated polymer semiconductors such as polythiophene, polyfluorene, polyphenylene vinylene, polythienylene vinylene, polyacetylene, polyaniline; polymer semiconductors such as oligothiophene substituted with alkyl groups or other substituents Can be mentioned. Moreover, the semiconductor polymer which copolymerized 2 or more types of monomer units is also mentioned. Conjugated polymers are described in, for example, Handbook of Conducting Polymers, 3 rd Ed. (2 volumes), 2007, Materials Science and Engineering, 2001, 32, 1-40, Pure Appl. Chem. Use polymers described in known literature such as 2002, 74, 2031-3044, Handbook of THIOPHENE-BASED MATERIALS (2 volumes), 2009, and derivatives thereof, or polymers that can be synthesized by a combination of the described monomers. Can do. Polymer or monomer substituents can be selected to control solubility, crystallinity, film-forming properties, HOMO level, LUMO level, and the like.

有機溶媒に可溶な高分子材料が、有機太陽電池素子の製造プロセスにおいて塗布法を使用できるため好ましい。なお、上記一種の化合物でも複数種の化合物の混合物でもよい。高分子材料は、製膜された状態において、何らかの自己組織化した構造を有するものであっても、アモルファス状態であっても良い。   A polymer material soluble in an organic solvent is preferable because a coating method can be used in the manufacturing process of the organic solar cell element. In addition, the above kind of compound or a mixture of plural kinds of compounds may be used. The polymer material may have any self-organized structure in the film-formed state, or may be in an amorphous state.

低分子材料にも、特に限定はない。低分子材料の分子量は、特に制限されないが、通常100以上、好ましくは200以上であり、一方、通常5000以下、好ましくは2000以下である。また、低分子材料は結晶性を有するものが好ましい。理由としては、結晶性を有するp型半導体化合物は分子間相互作用が強く、活性層においてp型半導体化合物とn型半導体化合物の混合層界面で生成した正孔(ホール)を効率よく正極へ輸送できることが期待されるためである。   There is no particular limitation on the low molecular weight material. The molecular weight of the low molecular weight material is not particularly limited, but is usually 100 or more, preferably 200 or more, and is usually 5000 or less, preferably 2000 or less. The low molecular weight material is preferably crystalline. The reason is that the p-type semiconductor compound having crystallinity has a strong intermolecular interaction, and efficiently transports holes generated at the mixed layer interface between the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound in the active layer to the positive electrode. This is because it is expected to be possible.

本実施形態における結晶性とは、分子間相互作用等によって配向の揃った3次元周期配列をとる化合物の性質である。結晶性の測定方法としては、X線回折法(XRD)、あるいは電界効果移動度測定等が挙げられる。特に電界効果移動度測定において、正孔移動度が1.0×10(−5)cm/(Vs)以上である結晶性化合物が好ましく、1.0×10(−4)cm/(Vs)以上である結晶性化合物がさらに好ましい。 The crystallinity in the present embodiment is a property of a compound that takes a three-dimensional periodic arrangement in which the orientation is aligned by intermolecular interaction or the like. Examples of the crystallinity measuring method include X-ray diffraction (XRD), field effect mobility measurement, and the like. In particular, in the field effect mobility measurement, a crystalline compound having a hole mobility of 1.0 × 10 (−5) cm 2 / (Vs) or more is preferable, and 1.0 × 10 (−4) cm 2 / ( Vs) or higher is more preferred.

低分子材料は、上記性能を満たせば特段の制限はないが、具体的には、ナフタセン、ペンタセン、ピレン等の縮合芳香族炭化水素;α−セキシチオフェン等のチオフェン環を4個以上含むオリゴチオフェン類;チオフェン環、ベンゼン環、フルオレン環、ナフタレン環、アントラセン環、チアゾール環、チアジアゾール環、ベンゾチアゾール環を合計4個以上連結したもの;フタロシアニン化合物及びその金属錯体並びにテトラベンゾポルフィリン等のポルフィリン化合物及びその金属錯体等の大環状化合物なども挙げられる。好ましくは、フタロシアニン化合物及びその金属錯体、もしくはテトラベンゾポルフィリン等のポルフィリン化合物及びその金属錯体である。   The low molecular weight material is not particularly limited as long as the above performance is satisfied. Specifically, the low molecular weight material is a condensed aromatic hydrocarbon such as naphthacene, pentacene, or pyrene; and an oligo molecule including four or more thiophene rings such as α-sexithiophene. Thiophenes; thiophene ring, benzene ring, fluorene ring, naphthalene ring, anthracene ring, thiazole ring, thiadiazole ring, benzothiazole ring combined in total; phthalocyanine compound and metal complex thereof, and porphyrin compound such as tetrabenzoporphyrin And macrocyclic compounds such as metal complexes thereof. A phthalocyanine compound and a metal complex thereof, or a porphyrin compound such as tetrabenzoporphyrin and a metal complex thereof are preferable.

p型半導体化合物として用いられるポルフィリン化合物及びその金属錯体(図中のQがCH)、フタロシアニン化合物及びその金属錯体(QがN)としては、例えば、以下のような構造の化合物が挙げられる。   Examples of the porphyrin compound and its metal complex (Q in the figure are CH), the phthalocyanine compound and its metal complex (Q is N) used as the p-type semiconductor compound include compounds having the following structures.

Figure 0005822117
Figure 0005822117

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ここで、Mは金属あるいは2個の水素原子を表し、金属としては、Cu、Zn、Pb、Mg、Co、Ni等の2価の金属のほか、軸配位子を有する3価以上の金属、例えば、TiO、VO、SnCl、AlCl、InClさらには、Si等も挙げられる。 Here, M represents a metal or two hydrogen atoms. As the metal, in addition to a divalent metal such as Cu, Zn, Pb, Mg, Co, Ni, a trivalent or higher metal having an axial ligand. Examples thereof include TiO, VO, SnCl 2 , AlCl, InCl, and Si.

〜Yはそれぞれ独立に、水素原子、もしくは炭素数1−24のアルキル基である。炭素数1から24のアルキル基とは、炭素数が1から24の飽和または不飽和の鎖状炭化水素基、もしくは飽和または不飽和の環式炭化水素である。その中でも好ましくは炭素数1から12の飽和または不飽和の鎖状炭化水素基、もしくは飽和または不飽和の環式炭化水素である。 Y 1 to Y 4 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms. The alkyl group having 1 to 24 carbon atoms is a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group having 1 to 24 carbon atoms, or a saturated or unsaturated cyclic hydrocarbon. Among them, preferred is a saturated or unsaturated chain hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, or a saturated or unsaturated cyclic hydrocarbon.

フタロシアニン化合物及びその金属錯体の中でも、好ましくは、29H,31H−フタロシアニン、銅フタロシアニン錯体、亜鉛フタロシアニン錯体、チタンフタロシアニンオキシド錯体、マグネシウムフタロシアニン錯体、鉛フタロシアニン錯体、銅4,4’,4’’,4’’’−テトラアザ−29H,31H−フタロシアニン錯体であり、より好ましくは、29H,31H−フタロシアニン、銅フタロシアニン錯体である。なお、上記一種の化合物でも複数種の化合物の混合物でもよい。   Among the phthalocyanine compounds and metal complexes thereof, 29H, 31H-phthalocyanine, copper phthalocyanine complex, zinc phthalocyanine complex, titanium phthalocyanine oxide complex, magnesium phthalocyanine complex, lead phthalocyanine complex, copper 4,4 ′, 4 ″, 4 '' '-Tetraaza-29H, 31H-phthalocyanine complex, more preferably 29H, 31H-phthalocyanine, copper phthalocyanine complex. In addition, the above kind of compound or a mixture of plural kinds of compounds may be used.

ポルフィリン化合物及びその金属錯体の中でも、好ましくは、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィン、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィンコバルト(II)、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィン銅(II)、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィン亜鉛(II)、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィンニッケル(II)、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィンバナジウム(IV)オキシド、5,10,15,20−テトラ(4−ピリジル)−21H,23H−ポルフィン、29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィン、29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィンコバルト(II)、29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィン銅(II)、29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィン亜鉛(II)、29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィンニッケル(II)、29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィンバナジウム(IV)オキシドであり、より好ましくは、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィン、29H,31H−テトラベンゾ[b,g,l,q]ポルフィンである。なお、上記一種の化合物でも複数種の化合物の混合物でもよい。   Among the porphyrin compounds and metal complexes thereof, 5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine, 5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine cobalt (II), 5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine copper (II), 5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine zinc (II), 5,10,15,20- Tetraphenyl-21H, 23H-porphine nickel (II), 5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine vanadium (IV) oxide, 5,10,15,20-tetra (4-pyridyl)- 21H, 23H-porphine, 29H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine, 2 H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine cobalt (II), 29H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine copper (II), 29H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine zinc (II), 29H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine nickel (II), 29H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine vanadium (IV) oxide And more preferably 5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine, 29H, 31H-tetrabenzo [b, g, l, q] porphine. In addition, the above kind of compound or a mixture of plural kinds of compounds may be used.

p型半導体化合物としては、ポルフィリン化合物及び/又はポリマー半導体を用いることが望ましい。p型半導体化合物のHOMOレベルは、特に限定は無いが、上述のメタノフラーレン化合物と組み合わせるp型半導体化合物のHOMOレベルは、通常−5.7eV以上、より好ましくは−5.5eV以上、一方、通常−4.6eV以下、−4.8eV以下が好ましい。p型半導体化合物のHOMOレベルが−5.7eV以上であることによりp型半導体としての特性が向上し、p型半導体化合物のHOMOレベルが−4.6eV以下であることにより化合物の安定性が向上し、開放端電圧(Voc)が向上する。また、p型半導体化合物のLUMOレベルは、特に限定は無いが、上述のメタノフラーレン化合物と組み合わせるp型半導体化合物のLUMOレベルは、通常−3.7eV以上、好ましくは−3.5eV以上である。一方、通常−2.5eV以下、好ましくは−2.7eV以下である。p型半導体化合物のLUMOレベルが−2.5eV以下であることにより、バンドギャップが調整され長波長な光エネルギーを有効に吸収することができ、短絡電流密度が向上する。p型半導体化合物のLUMOレベルが−3.7eV以上であることにより、n型半導体への電子移動が起こりやすくなり短絡電流密度が向上する。   As the p-type semiconductor compound, it is desirable to use a porphyrin compound and / or a polymer semiconductor. The HOMO level of the p-type semiconductor compound is not particularly limited, but the HOMO level of the p-type semiconductor compound combined with the above methanofullerene compound is usually −5.7 eV or more, more preferably −5.5 eV or more. It is preferably −4.6 eV or less and −4.8 eV or less. When the p-type semiconductor compound has a HOMO level of −5.7 eV or higher, the characteristics of the p-type semiconductor are improved, and when the p-type semiconductor compound has a HOMO level of −4.6 eV or lower, the stability of the compound is improved. As a result, the open circuit voltage (Voc) is improved. The LUMO level of the p-type semiconductor compound is not particularly limited, but the LUMO level of the p-type semiconductor compound combined with the above methanofullerene compound is usually −3.7 eV or higher, preferably −3.5 eV or higher. On the other hand, it is usually −2.5 eV or less, preferably −2.7 eV or less. When the LUMO level of the p-type semiconductor compound is −2.5 eV or less, the band gap is adjusted, light energy having a long wavelength can be effectively absorbed, and the short-circuit current density is improved. When the LUMO level of the p-type semiconductor compound is −3.7 eV or more, electron transfer to the n-type semiconductor easily occurs and the short-circuit current density is improved.

[半導体化合物前駆体]
p型半導体化合物として低分子材料を用いる場合、蒸着法によって半導体層を製膜する方法の他に、半導体化合物前駆体の層を例えば塗布によって形成した後に、半導体化合物前駆体を半導体へと変換することにより、半導体層を製膜する方法がある。本実施形態に係る半導体化合物前駆体とは、半導体化合物前駆体に対して例えば加熱や光照射等の外的刺激を与えることにより、半導体化合物前駆体の化学構造が変化し、半導体化合物に変換されるものである。
[Semiconductor compound precursor]
When using a low molecular weight material as the p-type semiconductor compound, in addition to the method of forming a semiconductor layer by vapor deposition, the semiconductor compound precursor is converted into a semiconductor after the semiconductor compound precursor layer is formed, for example, by coating. Thus, there is a method for forming a semiconductor layer. The semiconductor compound precursor according to the present embodiment is converted into a semiconductor compound by changing the chemical structure of the semiconductor compound precursor by applying an external stimulus such as heating or light irradiation to the semiconductor compound precursor. Is.

また、本実施形態に係る半導体化合物前駆体は、成膜性に優れるものが好ましい。特に、塗布法を適用できるようにするためには、当該半導体化合物前駆体自体が液状で塗布可能であるか、当該半導体化合物前駆体が何らかの溶媒に対して溶解性が高く溶液として塗布可能であることが好ましい。溶解性の好適な範囲をあげると、半導体化合物前駆体の溶媒に対する溶解性は、通常0.1重量%以上、好ましくは0.5重量%以上、より好ましくは1重量%以上である。   In addition, the semiconductor compound precursor according to the present embodiment is preferably excellent in film formability. In particular, in order to be able to apply the coating method, the semiconductor compound precursor itself can be applied in a liquid state, or the semiconductor compound precursor can be applied as a solution with high solubility in some solvent. It is preferable. If the suitable range of solubility is raised, the solubility with respect to the solvent of a semiconductor compound precursor will be 0.1 weight% or more normally, Preferably it is 0.5 weight% or more, More preferably, it is 1 weight% or more.

溶媒の種類としては、半導体前駆体化合物を均一に溶解あるいは分散できるものであれば特に限定されないが、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、ノナン、デカン等の脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン、クロロベンゼン、オルトジクロロベンゼンなどの芳香族炭化水素類;メタノール、エタノール、プロパノールなどの低級アルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチルなどのエステル類;クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレンなどのハロゲン炭化水素類;エチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド類等が挙げられる。その中でも好ましくは、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、オルトジクロロベンゼンなの芳香族炭化水素類やクロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレンなどのハロゲン炭化水素類である。   The type of the solvent is not particularly limited as long as it can uniformly dissolve or disperse the semiconductor precursor compound. For example, aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, isooctane, nonane, decane; toluene, xylene Aromatic hydrocarbons such as chlorobenzene and orthodichlorobenzene; lower alcohols such as methanol, ethanol and propanol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone and cyclohexanone; esters such as ethyl acetate, butyl acetate and methyl lactate Halogen hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene; ethers such as ethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane; dimethylformamide, dimethylacetate Amides such as amides. Among them, preferred are aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, chlorobenzene and orthodichlorobenzene, and halogen hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, dichloroethane, trichloroethane and trichloroethylene.

さらに、本実施形態に係る半導体化合物前駆体は、容易に半導体化合物に変換できることが好ましい。後述する半導体化合物前駆体から半導体化合物への変換工程において、どのような外的な刺激を半導体前躯体に与えるかは任意であるが、通常は、熱処理、光処理などを行なう。好ましくは、熱処理である。この場合には、半導体化合物前駆体の骨格の一部に逆ディールス・アルダー反応によって脱離可能な所定の溶媒に対する親溶媒性の基を有するものが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the semiconductor compound precursor according to the present embodiment can be easily converted into a semiconductor compound. In the step of converting a semiconductor compound precursor to a semiconductor compound, which will be described later, what kind of external stimulus is given to the semiconductor precursor is arbitrary, but usually heat treatment, light treatment, etc. are performed. Preferably, it is heat treatment. In this case, it is preferable that a part of the skeleton of the semiconductor compound precursor has a solvophilic group with respect to a predetermined solvent that can be eliminated by a reverse Diels-Alder reaction.

また、本実施形態に係る半導体化合物前駆体は、変換工程を経て、高い収率で半導体化合物に変換されることが好ましい。この際、半導体化合物前駆体から変換して得られる半導体化合物の収率は有機光電変換素子の性能を損なわない限り任意である。収率の好適な範囲をあげると、半導体化合物前躯体から得られる半導体化合物の収率は高いほど好ましく、通常90モル%以上、好ましくは95モル%以上、より好ましくは99モル%以上である。   Moreover, it is preferable that the semiconductor compound precursor which concerns on this embodiment is converted into a semiconductor compound with a high yield through a conversion process. Under the present circumstances, the yield of the semiconductor compound obtained by converting from a semiconductor compound precursor is arbitrary unless the performance of an organic photoelectric conversion element is impaired. If the suitable range of a yield is raised, the yield of the semiconductor compound obtained from a semiconductor compound precursor is so preferable that it is high, and is 90 mol% or more normally, Preferably it is 95 mol% or more, More preferably, it is 99 mol% or more.

本実施形態に係る半導体化合物前駆体として、上記特徴を有していれば特段に制限はないが、具体的な半導体化合物前駆体としては、特開2007−324587に記載の化合物が用いられうる。その中でも、好ましい例としては、下記式(D1)で表わされる化合物が挙げられる。

Figure 0005822117
The semiconductor compound precursor according to the present embodiment is not particularly limited as long as the semiconductor compound precursor has the above characteristics, but as a specific semiconductor compound precursor, a compound described in JP-A-2007-324587 can be used. Among these, a preferable example includes a compound represented by the following formula (D1).
Figure 0005822117

式(D1)において、X及びXの少なくとも一方はπ共役した2価の芳香族環を形成する基を表わし、Z−Zは熱または光により脱離可能な基を表す。Z−Zが脱離して得られるπ共役化合物は顔料分子となることが好ましい。また、X及びXのうちπ共役した2価の芳香族環を形成する基でないものは、置換又は無置換のエテニレン基を表わす。 In the formula (D1), at least one of X 1 and X 2 represents a group that forms a π-conjugated divalent aromatic ring, and Z 1 -Z 2 represents a group that can be removed by heat or light. The π-conjugated compound obtained by elimination of Z 1 -Z 2 is preferably a pigment molecule. X 1 and X 2 which are not a group that forms a π-conjugated divalent aromatic ring represent a substituted or unsubstituted ethenylene group.

式(D1)で表わされる化合物は、下記化学反応式に示すように熱又は光によりZ−Zが脱離して、平面性の高いπ共役化合物(D2)を生成する。本実施形態に係る半導体化合物前駆体からは、このように、半導体化合物であるπ共役化合物が得られる。 In the compound represented by the formula (D1), Z 1 -Z 2 is eliminated by heat or light as shown in the following chemical reaction formula, and a highly planar π-conjugated compound (D2) is generated. From the semiconductor compound precursor according to the present embodiment, a π-conjugated compound that is a semiconductor compound is thus obtained.

Figure 0005822117
Figure 0005822117

式(D1)で表わされる化合物の例としては、以下のものが挙げられる。なお、t−Buはt−ブチル基を表わす。Mは、2価の金属原子、又は、3価以上の金属と他の原子とが結合した原子団を表わす。   Examples of the compound represented by the formula (D1) include the following. T-Bu represents a t-butyl group. M represents a divalent metal atom or an atomic group in which a trivalent or higher metal and another atom are bonded.

Figure 0005822117
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Figure 0005822117
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Figure 0005822117
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例えば、上記半導体化合物前駆体を変換する具体例としては、以下のものが挙げられる。   For example, specific examples of converting the semiconductor compound precursor include the following.

Figure 0005822117
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Figure 0005822117
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Figure 0005822117
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Figure 0005822117
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<1.2 バッファ層(130,150)>
本実施形態の光電変換素子は上述のように、1以上のバッファ層を有することができる。バッファ層は、正孔取り出し層130及び電子取り出し層150に分類することができる。電子取り出し層150は、活性層140と電極(負極)160との間に設けることができる。また、正孔取り出し層130は、活性層140と電極(正極)120との間に設けることができる。
<1.2 Buffer layer (130, 150)>
The photoelectric conversion element of this embodiment can have one or more buffer layers as described above. The buffer layer can be classified into a hole extraction layer 130 and an electron extraction layer 150. The electron extraction layer 150 can be provided between the active layer 140 and the electrode (negative electrode) 160. The hole extraction layer 130 can be provided between the active layer 140 and the electrode (positive electrode) 120.

<1.2.1 電子取り出し層(150)>
電子取り出し層150の材料は、活性層140から負極160へ電子の取り出し効率を向上させることが可能な材料であれば特に限定されないが、大きくわけて無機化合物と有機化合物が挙げられる。電子取り出し層としては、どちらかの材料を単層で用いてもよいし、これらの材料を積層させて用いてもよい。
<1.2.1 Electron Extraction Layer (150)>
The material of the electron extraction layer 150 is not particularly limited as long as it can improve the efficiency of extracting electrons from the active layer 140 to the negative electrode 160, but broadly includes inorganic compounds and organic compounds. As the electron extraction layer, either material may be used as a single layer, or these materials may be laminated.

電子取り出し層として用いられる無機化合物材料としては、Li、Na、K、Cs等のアルカリ金属の塩、又は酸化チタン(TiO)や酸化亜鉛(ZnO)のようなn型の酸化物半導体が望ましい。アルカリ金属塩としては、LiF、NaF、KF、CsFのようなフッ化物塩が望ましい。このような材料の動作機構は不明であるが、Al等の電子取り出し電極(カソード)と組み合わされてカソードの仕事関数を小さくし、太陽電池素子内部に印加される電圧を上げる事が考えられる。 As an inorganic compound material used for the electron extraction layer, an alkali metal salt such as Li, Na, K, or Cs, or an n-type oxide semiconductor such as titanium oxide (TiO x ) or zinc oxide (ZnO) is desirable. . As the alkali metal salt, a fluoride salt such as LiF, NaF, KF, or CsF is desirable. Although the operation mechanism of such a material is unknown, it is conceivable to reduce the work function of the cathode in combination with an electron extraction electrode (cathode) such as Al and increase the voltage applied to the inside of the solar cell element.

アルカリ金属塩は真空蒸着、スパッタ等の真空成膜によって成膜可能であるが、中でも抵抗加熱による真空蒸着によって形成するのが望ましい。下地の有機層へのダメージを小さくできるからである。膜厚は、通常0.1nm以上、一方、通常50nm以下、好ましくは、20nm以下である。薄すぎると、電子取り出し層の効果が十分でなく、厚すぎると、直列抵抗成分として作用する為に、素子の特性を損なう傾向がある。   Alkali metal salts can be formed by vacuum deposition such as vacuum deposition or sputtering, but it is desirable to form them by vacuum deposition using resistance heating. This is because damage to the underlying organic layer can be reduced. The film thickness is usually 0.1 nm or more, on the other hand, usually 50 nm or less, preferably 20 nm or less. If it is too thin, the effect of the electron extraction layer is not sufficient, and if it is too thick, it acts as a series resistance component, so that the device characteristics tend to be impaired.

酸化チタンTiOxの成膜には、スパッタ法等の真空成膜も利用できるが、塗布法での成膜が望ましい。例えば、Adv. Mater. 18, 572(2006)に記載のゾルゲル法によって形成できる。膜厚は、通常0.1nm以上、好ましくは0.5nm以上、より好ましくは1nm以上であり、一方、通常1μm以下、好ましくは100nm以下、より好ましくは50nm以下である。   For the film formation of titanium oxide TiOx, vacuum film formation such as sputtering can be used, but film formation by a coating method is desirable. For example, Adv. Mater. 18, 572 (2006). The film thickness is usually 0.1 nm or more, preferably 0.5 nm or more, more preferably 1 nm or more, and is usually 1 μm or less, preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less.

酸化亜鉛ZnOの成膜にも、スパッタ法等の真空成膜も利用できるが、塗布法での成膜が望ましい。例えば、Sol−Gel Science、C.J.Brinker、G.W.Scherer著、Academic Press(1990)に記載のゾルゲル法によって形成できる。膜厚は、通常0.1nm以上、好ましくは2nm以上、より好ましくは5nm以上であり、一方、通常1μm以下、好ましくは100nm以下、より好ましくは50nm以下が好ましい。   A vacuum film formation such as a sputtering method can also be used for the film formation of zinc oxide ZnO, but a film formation by a coating method is desirable. For example, Sol-Gel Science, C.I. J. et al. Brinker, G.M. W. It can be formed by the sol-gel method described in Scherer, Academic Press (1990). The film thickness is usually 0.1 nm or more, preferably 2 nm or more, more preferably 5 nm or more, and is usually 1 μm or less, preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less.

電子取り出し層として用いられる有機化合物材料としては、具体的には、バソキュプロイン(BCP)または、バソフェナントレン(Bphen)、(8−ヒドロキシキノリナト)アルミニウム(Alq)、ホウ素化合物、オキサジアゾール化合物、ベンゾイミダゾール化合物、ナフタレンテトラカルボン酸無水物(NTCDA)、ペリレンテトラカルボン酸無水物(PTCDA)、ホスフィンオキサイド化合物、ホスフィンスルフィド化合物が挙げられる。 Specific examples of the organic compound material used for the electron extraction layer include bathocuproine (BCP) or bathophenanthrene (Bphen), (8-hydroxyquinolinato) aluminum (Alq 3 ), boron compound, oxadiazole compound, Examples include benzimidazole compounds, naphthalenetetracarboxylic anhydride (NTCDA), perylenetetracarboxylic anhydride (PTCDA), phosphine oxide compounds, and phosphine sulfide compounds.

その中でも好ましくは、アリール基で置換されたホスフィンオキサイド化合物、アリール基で置換されたホスフィンスルフィド化合物であり、より好ましくは、トリアリールホスフィンオキサイド化合物、トリアリールホスフィンスルフィド化合物、ジアリールホスフィンオキシドユニットを2つ以上有する芳香族炭化水素化合物、ジアリールホスフィンスルフィドユニットを2つ以上有する芳香族炭化水素化合物、フッ素原子もしくはパーフルオロアルキル基で置換されたトリアリールホスフィンオキサイド化合物、ジアリールホスフィンオキシドユニットを2つ以上有する芳香族炭化水素化合物である。上記材料に加えてアルカリ金属又はアルカリ土類金属をドープしてもよい。   Among them, a phosphine oxide compound substituted with an aryl group and a phosphine sulfide compound substituted with an aryl group are preferable, and a triaryl phosphine oxide compound, a triaryl phosphine sulfide compound, and two diaryl phosphine oxide units are more preferable. Aromatic hydrocarbon compounds having the above, aromatic hydrocarbon compounds having two or more diarylphosphine sulfide units, triarylphosphine oxide compounds substituted with fluorine atoms or perfluoroalkyl groups, and aromatics having two or more diarylphosphine oxide units Group hydrocarbon compound. In addition to the above materials, alkali metal or alkaline earth metal may be doped.

電子取り出し層150の膜厚は特に限定はないが、通常0.01nm以上である。一方、通常40nm以下、好ましくは20nm以下である。電子取り出し層150の膜厚が0.01nm以上であることでバッファ材料としての機能を果たすことになり、電子取り出し層150の膜厚が40nm以下であることで、電子が取り出し易くなり、光電変換効率が向上する。   The film thickness of the electron extraction layer 150 is not particularly limited, but is usually 0.01 nm or more. On the other hand, it is usually 40 nm or less, preferably 20 nm or less. When the film thickness of the electron extraction layer 150 is 0.01 nm or more, it functions as a buffer material. When the film thickness of the electron extraction layer 150 is 40 nm or less, electrons are easily extracted, and photoelectric conversion is performed. Efficiency is improved.

<1.2.2 正孔取り出し層(130)>
正孔取り出し層130の材料は、活性層140から正極120への正孔の取り出し効率を向上させることが可能な材料であれば特に限定されない。具体的には、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、トリフェニレンジアミンなどの導電性有機化合物などが挙げられる。また、Au、In、Ag、Pdなどの金属などの薄膜も使用することができる。さらに、金属などの薄膜は、単独で形成してもよく、上記の有機材料と組み合わせて用いることもできる。
<1.2.2 Hole Extraction Layer (130)>
The material of the hole extraction layer 130 is not particularly limited as long as the hole extraction efficiency from the active layer 140 to the positive electrode 120 can be improved. Specific examples thereof include conductive organic compounds such as polythiophene, polypyrrole, polyacetylene, and triphenylenediamine. A thin film made of a metal such as Au, In, Ag, or Pd can also be used. Furthermore, a thin film of metal or the like may be formed alone or in combination with the above organic material.

正孔取り出し層130の膜厚は特に限定はないが、通常2nm以上である。一方、通常40nm以下、好ましくは20nm以下である。正孔取り出し層の膜厚が2nm以上であることでバッファ材料としての機能を果たすことになり、正孔取り出し層の膜厚が40nm以下であることで、正孔が取り出し易くなり、光電変換効率が向上する。   The thickness of the hole extraction layer 130 is not particularly limited, but is usually 2 nm or more. On the other hand, it is usually 40 nm or less, preferably 20 nm or less. When the film thickness of the hole extraction layer is 2 nm or more, the film functions as a buffer material. When the film thickness of the hole extraction layer is 40 nm or less, holes are easily extracted, and the photoelectric conversion efficiency Will improve.

<1.3 電極(120,160)>
本実施形態に係る電極は、光吸収により生じた正孔及び電子を捕集する機能を有するものである。本実施形態の電極は、一対の正極120と負極160とで構成される。正極160は、正孔の捕集に適した電極であることが好ましい。また、負極160は、電子の捕集に適した電極であることが好ましい。一対の電極は、いずれか一方が透光性であればよく、両方が透光性であっても構わない。透光性があるとは、太陽光が40%以上透過する程度のものである。又、透明電極の太陽光線透過率が70%以上であることが、透明電極を透過させて活性層に光を到達させるためには、好ましい。なお、光の透過率は、通常の分光光度計で測定可能できる。
<1.3 Electrodes (120, 160)>
The electrode according to the present embodiment has a function of collecting holes and electrons generated by light absorption. The electrode of this embodiment is composed of a pair of positive electrode 120 and negative electrode 160. The positive electrode 160 is preferably an electrode suitable for collecting holes. The negative electrode 160 is preferably an electrode suitable for collecting electrons. Any one of the pair of electrodes may be translucent, and both may be translucent. Translucency means that sunlight passes through 40% or more. In addition, it is preferable that the transparent electrode has a solar ray transmittance of 70% or more in order to allow light to reach the active layer through the transparent electrode. The light transmittance can be measured with a normal spectrophotometer.

正孔の捕集に適した電極とは、一般には仕事関数が負極電極よりも高い値を有する導電性材料で、活性層で発生した正孔をスムーズに取り出す機能を有する電極である。本実施形態において、正極120は正孔取り出し層130と隣接することを特徴とする。正極120の材料を挙げると、例えば、酸化ニッケル、酸化錫、酸化インジウム、酸化錫インジウム(ITO)、インジウムージルコニウム酸化物(IZO)、酸化チタン、酸化インジウム、酸化亜鉛などの導電性金属酸化物、金、白金、銀、クロム、コバルトなどの金属あるいはその合金が挙げられる。   An electrode suitable for collecting holes is a conductive material generally having a higher work function than that of the negative electrode, and is an electrode having a function of smoothly extracting holes generated in the active layer. In the present embodiment, the positive electrode 120 is adjacent to the hole extraction layer 130. Examples of the material of the positive electrode 120 include conductive metal oxidation such as nickel oxide, tin oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium-zirconium oxide (IZO), titanium oxide, indium oxide, and zinc oxide. Metal, gold, platinum, silver, chromium, cobalt and the like, or alloys thereof.

これらの物質は高い仕事関数を有するため、好ましく、さらに、ポリチオフェン誘導体にポリスチレンスルフォン酸をドーピングしたPEDOT/PSSで代表されるような導電性高分子材料を積層することができるため、好ましい。このような導電性高分子を積層した場合には、その導電性高分子材料の仕事関数が高いことから、上記のような高い仕事関数の材料でなくとも、AlやMg等の負極に適した金属も広く用いることが可能である。ポリチオフェン誘導体にポリスチレンスルフォン酸をドーピングしたPEDOT/PSSや、ポリピロールおよびポリアニリンなどにヨウ素などのドーピングした導電性高分子材料を正極の材料として使用することもできる。   Since these substances have a high work function, they are preferable, and further, a conductive polymer material represented by PEDOT / PSS in which a polythiophene derivative is doped with polystyrene sulfonic acid can be laminated. When such a conductive polymer is laminated, since the work function of the conductive polymer material is high, it is suitable for a negative electrode such as Al or Mg, even if it is not a material having a high work function as described above. Metals can also be widely used. PEDOT / PSS doped with polystyrene sulfonic acid in a polythiophene derivative, or a conductive polymer material doped with iodine or the like in polypyrrole, polyaniline, or the like can also be used as the positive electrode material.

また、正極120が透明電極である場合には、ITO、酸化亜鉛、酸化錫等の透光性がある導電性金属酸化物を用いることが好ましく、特にITOが好ましい。正極120の膜厚は特に制限は無いが、通常10nm以上、好ましくは20nm以上、より好ましくは50nm以上であり、一方、通常10μm以下、好ましくは1μm以下、より好ましくは500nm以下である。正極120の膜厚が10nm以上であることにより、シート抵抗が抑えられ、正極120の膜厚が10μm以下であることにより、光透過率が低下せずに効率よく光を電気に変換することができる。透明電極に用いる場合には、光透過率とシート抵抗を両立する膜厚を選ぶ必要がある。正極120のシート抵抗は、特段の制限はないが、通常1Ω/□以上、一方、1000Ω/□以下、好ましくは500Ω/□以下、さらに好ましくは100Ω/□以下である。   Further, when the positive electrode 120 is a transparent electrode, it is preferable to use a conductive metal oxide having translucency such as ITO, zinc oxide, and tin oxide, and ITO is particularly preferable. The film thickness of the positive electrode 120 is not particularly limited, but is usually 10 nm or more, preferably 20 nm or more, more preferably 50 nm or more, and is usually 10 μm or less, preferably 1 μm or less, more preferably 500 nm or less. When the film thickness of the positive electrode 120 is 10 nm or more, sheet resistance is suppressed, and when the film thickness of the positive electrode 120 is 10 μm or less, light can be efficiently converted into electricity without a decrease in light transmittance. it can. When used for a transparent electrode, it is necessary to select a film thickness that achieves both light transmittance and sheet resistance. The sheet resistance of the positive electrode 120 is not particularly limited, but is usually 1Ω / □ or more, on the other hand, 1000Ω / □ or less, preferably 500Ω / □ or less, more preferably 100Ω / □ or less.

正極120の形成方法は、蒸着、スパッタ等の真空成膜方法、ナノ粒子や前駆体を含有するインクを塗布して成膜する方法などがある。   Examples of the method for forming the positive electrode 120 include a vacuum film formation method such as vapor deposition and sputtering, and a method of forming a film by applying an ink containing nanoparticles and a precursor.

電子の捕集に適した電極とは、一般には仕事関数が正極電極よりも高い値を有する導電性材料であり、活性層で発生した電子をスムーズに取り出す機能を有する。本実施形態において、負極160は電子取り出し層150と隣接することを特徴とする。   An electrode suitable for collecting electrons is generally a conductive material having a work function higher than that of the positive electrode, and has a function of smoothly extracting electrons generated in the active layer. In this embodiment, the negative electrode 160 is adjacent to the electron extraction layer 150.

負極160の材料を挙げると、例えば、白金、金、銀、銅、鉄、錫、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウムおよびマグネシウムなどの金属およびその合金、フッ化リチウム、フッ化セシウムなどの無機塩、酸化ニッケル,酸化アルミニウム、酸化リチウムおよび酸化セシウムのような金属酸化物などが挙げられる。これらの材料は低い仕事関数を有する材料のため、好ましい。負極160についても正極120と同様に、電子取り出し層150にチタニアのようなn型半導体化合物で導電性を有するものを用いることにより、正極に適した高い仕事関数を有する材料も用いることができる。電極保護の観点から、負極160の材料として好ましくは、白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウム、カルシウムおよびインジウムなどの金属、またはこれら金属を用いた合金である。   Examples of the material of the negative electrode 160 include metals such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, zinc, aluminum, indium, chromium, lithium, sodium, potassium, cesium, calcium and magnesium, and alloys thereof, fluoride Examples thereof include inorganic salts such as lithium and cesium fluoride, and metal oxides such as nickel oxide, aluminum oxide, lithium oxide, and cesium oxide. These materials are preferred because they have a low work function. Similarly to the positive electrode 120, the negative electrode 160 can also be made of a material having a high work function suitable for the positive electrode by using an n-type semiconductor compound such as titania having conductivity for the electron extraction layer 150. From the viewpoint of electrode protection, the negative electrode 160 is preferably made of a metal such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, aluminum, calcium and indium, or an alloy using these metals.

負極160の膜厚は特に制限は無いが、通常10nm以上、好ましくは20nm以上下、より好ましくは50nm以上である。一方、通常10μm以下、好ましくは500nm以下、より好ましくは1μm以である。透明電極に用いる場合には、光透過率とシート抵抗を両立する膜厚を選ぶ必要がある。負極160の膜厚が10nm以上であることにより、シート抵抗が抑えられ、負極160の膜厚が10μm以下であることにより、光透過率が低下せずに効率よく光を電気に変換することができる。   The thickness of the negative electrode 160 is not particularly limited, but is usually 10 nm or more, preferably 20 nm or more, and more preferably 50 nm or more. On the other hand, it is usually 10 μm or less, preferably 500 nm or less, more preferably 1 μm or less. When used for a transparent electrode, it is necessary to select a film thickness that achieves both light transmittance and sheet resistance. When the film thickness of the negative electrode 160 is 10 nm or more, sheet resistance is suppressed, and when the film thickness of the negative electrode 160 is 10 μm or less, light can be efficiently converted into electricity without a decrease in light transmittance. it can.

負極160のシート抵抗は、特に制限は無いが、1000Ω/□以下、好ましくは500Ω/□以下、さらに好ましくは100Ω/□以下。下限に制限は無いが、通常は1Ω/□以上である。負極160の形成方法は、蒸着、スパッタ等の真空成膜方法、ナノ粒子や前駆体を含有するインクを塗布して成膜する方法などがある。
さらに、正極120あるいは負極160は2層以上積層してもよく、表面処理により特性(電気特性やぬれ特性等)を改良してもよい。
The sheet resistance of the negative electrode 160 is not particularly limited, but is 1000Ω / □ or less, preferably 500Ω / □ or less, and more preferably 100Ω / □ or less. Although there is no restriction on the lower limit, it is usually 1Ω / □ or more. As a method for forming the negative electrode 160, there are a vacuum film formation method such as vapor deposition and sputtering, and a method of forming a film by applying an ink containing nanoparticles and a precursor.
Further, the positive electrode 120 or the negative electrode 160 may be laminated in two or more layers, and characteristics (electric characteristics, wetting characteristics, etc.) may be improved by surface treatment.

正極120及び負極160を積層した後に、積層体を通常50℃以上、好ましくは80℃以上、一方、通常280℃以下、好ましくは250℃以下の温度範囲において、加熱することが好ましい。なお、温度操作については上記範囲内で段階的に加熱してもよい。加熱する時間としては、通常1分以上、好ましくは3分以上、一方、通常3時間以下、好ましくは1時間以下である。この加熱処理により、得られる光電変換素子の熱安定性を向上させるとともに、電極とバッファ層との間の密着性を向上させる効果が得られる。また、活性層の自己組織化にもこのアニール処理は効果的である。   After laminating the positive electrode 120 and the negative electrode 160, it is preferable to heat the laminate in a temperature range of usually 50 ° C or higher, preferably 80 ° C or higher, and usually 280 ° C or lower, preferably 250 ° C or lower. In addition, about temperature operation, you may heat in steps within the said range. The heating time is usually 1 minute or longer, preferably 3 minutes or longer, and usually 3 hours or shorter, preferably 1 hour or shorter. By this heat treatment, an effect of improving the thermal stability of the obtained photoelectric conversion element and improving the adhesion between the electrode and the buffer layer can be obtained. This annealing treatment is also effective for self-organization of the active layer.

<1.4 基板>
本実施形態に係る光電変換素子100は、通常は支持体となる基板110を有する。すなわち、基板上100に、電極120,160と、活性層140と、バッファ層130,150とが形成される。基板110の材料(基板材料)は本実施形態の効果を著しく損なわない限り任意である。基板材料の好適な例を挙げると、石英、ガラス、サファイア、チタニア等の無機材料;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂フィルム、塩化ビニル、ポリエチレン等のポリオレフィン、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリノルボルネン、エポキシ樹脂等の有機材料;紙、合成紙等の紙材料;ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属に、絶縁性を付与するために表面をコート或いはラミネートしたもの等の複合材料等が挙げられる。ガラスとしてはソーダガラスや青板ガラスや無アルカリガラスなどが挙げられる。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましい。
<1.4 Substrate>
The photoelectric conversion element 100 according to the present embodiment has a substrate 110 that is normally a support. That is, the electrodes 120 and 160, the active layer 140, and the buffer layers 130 and 150 are formed on the substrate 100. The material of the substrate 110 (substrate material) is arbitrary as long as the effects of the present embodiment are not significantly impaired. Preferable examples of the substrate material include inorganic materials such as quartz, glass, sapphire, and titania; polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyimide, nylon, polystyrene, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol copolymer, fluorine Resin film, polyolefin such as vinyl chloride and polyethylene, cellulose, polyvinylidene chloride, aramid, polyphenylene sulfide, polyurethane, polycarbonate, polyarylate, polynorbornene, epoxy resin and other organic materials; paper, synthetic paper and other paper materials; stainless steel, Examples thereof include composite materials such as those obtained by coating or laminating a surface of a metal such as titanium or aluminum to impart insulation. Examples of the glass include soda glass, blue plate glass, and alkali-free glass. As for the glass material, alkali-free glass is preferred because it is better that there are fewer ions eluted from the glass.

基板の形状に制限はなく、例えば、板、フィルム、シート等の形状を用いることができる。基板の厚みに制限はない。ただし、通常5μm以上、中でも20μm以上、また、通常20mm以下、中でも10mm以下に形成することが好ましい。基板が薄すぎると光電変換素子の強度が不足する可能性があり、基板が厚すぎるとコストが高くなったり重量が重くなりすぎたりする可能性がある。又、基板がガラスの場合は、薄すぎると機械的強度が低下し、割れやすくなるため、好ましくは0.01mm以上、より好ましくは0.1mm以上がよい。また、厚すぎると重量が重くなるため、好ましくは1cm以下、0.5cm以下が好ましい。   There is no restriction | limiting in the shape of a board | substrate, For example, shapes, such as a board, a film, a sheet | seat, can be used. There is no limitation on the thickness of the substrate. However, it is preferably 5 μm or more, especially 20 μm or more, and usually 20 mm or less, especially 10 mm or less. If the substrate is too thin, the strength of the photoelectric conversion element may be insufficient, and if the substrate is too thick, the cost may be increased or the weight may be increased. In the case where the substrate is glass, if it is too thin, the mechanical strength is reduced and the substrate is liable to break. Therefore, the thickness is preferably 0.01 mm or more, more preferably 0.1 mm or more. Moreover, since weight will become heavy when too thick, Preferably it is 1 cm or less and 0.5 cm or less.

<2. 太陽電池モジュール>
本発明に係る光電変換素子は、太陽電池素子として使用されることが好ましい。特に本発明に係る光電変換素子は、太陽電池(又は太陽電池モジュール)における太陽電池素子として使用されることが好ましい。さらには本発明に係る光電変換素子は、薄膜太陽電池における太陽電池素子として好適に使用されうる。図2は本発明の一実施形態としての薄膜太陽電池の構成を模式的に示す断面図である。図2に示される薄膜太陽電池は、本発明に係る太陽電池の一例に過ぎない。本発明に係る太陽電池が、図2に示されるのとは異なる構成をとりうることは、当業者には明らかであろう。例えば、図2に示される構成要素の一部は存在しなくてもよいし、同種の働きを有する別の要素で置き換えられてもよい。また、さらなる構成要素が、図2に示される太陽電池に対して追加されてもよい。
図2に示すように、本実施形態の薄膜太陽電池14は、耐候性保護フィルム1と、紫外線カットフィルム2と、ガスバリアフィルム3と、ゲッター材フィルム4と、封止材5と、太陽電池素子6と、封止材7と、ゲッター材フィルム8と、ガスバリアフィルム9と、バックシート10とをこの順に備え、更に、耐候性保護フィルム1とバックシート10の縁部をシールするシール材11を備えている。そして、耐候性保護フィルム1が形成された側(図中下方)から光が照射されて、太陽電池素子6が発電するようになっている。なお、後述するバックシート10としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシートなど防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム8及び/又はガスバリアフィルム9を用いなくてもよい。
<2. Solar cell module>
The photoelectric conversion element according to the present invention is preferably used as a solar cell element. In particular, the photoelectric conversion element according to the present invention is preferably used as a solar cell element in a solar cell (or a solar cell module). Furthermore, the photoelectric conversion element according to the present invention can be suitably used as a solar cell element in a thin film solar cell. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a thin film solar cell as one embodiment of the present invention. The thin film solar cell shown in FIG. 2 is only an example of the solar cell according to the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that the solar cell according to the present invention can have a different configuration than that shown in FIG. For example, some of the components shown in FIG. 2 may not be present, or may be replaced with another element having the same kind of function. Further components may also be added to the solar cell shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the thin film solar cell 14 of this embodiment includes a weather-resistant protective film 1, an ultraviolet cut film 2, a gas barrier film 3, a getter material film 4, a sealing material 5, and a solar cell element. 6, a sealing material 7, a getter material film 8, a gas barrier film 9, and a back sheet 10 in this order, and further a sealing material 11 that seals the edges of the weatherproof protective film 1 and the back sheet 10. I have. And light is irradiated from the side (downward in the figure) where the weather-resistant protective film 1 is formed, and the solar cell element 6 generates power. In addition, when using a highly waterproof sheet such as a sheet in which a fluororesin film is bonded to both surfaces of an aluminum foil as the back sheet 10 described later, the getter material film 8 and / or the gas barrier film 9 may not be used depending on the application. .

<2.1 耐候性保護フィルム(1)>
耐候性保護フィルム1は天候変化から太陽電池素子6を保護するフィルムである。太陽電池素子6の構成部品のなかには、温度変化、湿度変化、自然光、風雨による侵食などにより劣化するものがある。そこで、耐候性保護フィルム1で太陽電池素子6を覆うことにより、太陽電池素子6等を天候変化などから保護し、発電能力を高く維持するようにしている。
<2.1 Weatherproof protective film (1)>
The weather-resistant protective film 1 is a film that protects the solar cell element 6 from weather changes. Some components of the solar cell element 6 are deteriorated by temperature change, humidity change, natural light, erosion caused by wind and rain, and the like. Therefore, by covering the solar cell element 6 with the weather-resistant protective film 1, the solar cell element 6 and the like are protected from weather changes and the power generation capacity is kept high.

耐候性保護フィルム1は、薄膜太陽電池14の最表層に位置するため、耐候性、耐熱性、透明性、撥水性、耐汚染性、機械強度などの、薄膜太陽電池14の表面被覆材として好適な性能を備え、しかもそれを屋外暴露において長期間維持する性質を有することが好ましい。また、耐候性保護フィルム1は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率が80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、特に好ましくは95%である。   Since the weather-resistant protective film 1 is located on the outermost layer of the thin-film solar cell 14, it is suitable as a surface covering material for the thin-film solar cell 14 such as weather resistance, heat resistance, transparency, water repellency, stain resistance, and mechanical strength. It is preferable that it has a good performance and has the property of maintaining it for a long period of time in outdoor exposure. Moreover, the weather-resistant protective film 1 is preferably one that transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and particularly preferably 95%.

さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、耐候性保護フィルム1も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、耐候性保護フィルム1の構成材料の融点は、通常100℃以上、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上であり、また、通常350℃以下、好ましくは320℃以下、より好ましくは300℃以下である。融点を高くすることで薄膜太陽電池14の使用時に耐候性保護フィルム1が融解・劣化する可能性を低減できる。   Furthermore, since the thin-film solar cell 14 is often heated by receiving light, it is preferable that the weather-resistant protective film 1 also has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the weather-resistant protective film 1 is usually 100 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, more preferably 130 ° C. or higher, and usually 350 ° C. or lower, preferably 320 ° C. or lower. Preferably it is 300 degrees C or less. By increasing the melting point, it is possible to reduce the possibility that the weather resistant protective film 1 is melted and deteriorated when the thin film solar cell 14 is used.

耐候性保護フィルム1を構成する材料は、天候変化から太陽電池素子6を保護することができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、AS(アクリロニトリル−スチレン)樹脂、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリアクリル系樹脂、各種ナイロン等のポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド−イミド樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリカーボネート樹脂などが挙げられる。   The material which comprises the weather-resistant protective film 1 is arbitrary as long as it can protect the solar cell element 6 from a weather change. Examples of the material include polyethylene resin, polypropylene resin, cyclic polyolefin resin, AS (acrylonitrile-styrene) resin, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) resin, polyvinyl chloride resin, fluorine resin, polyethylene terephthalate, polyethylene Examples thereof include polyester resins such as naphthalate, phenol resins, polyacrylic resins, polyamide resins such as various nylons, polyimide resins, polyamide-imide resins, polyurethane resins, cellulose resins, silicone resins, and polycarbonate resins.

中でも好ましくはフッ素系樹脂が挙げられ、その具体例を挙げるとポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、4−フッ化エチレン−パークロロアルコキシ共重合体(PFA)、4−フッ化エチレン−6−フッ化プロピレン共重合体(FEP)、2−エチレン−4−フッ化エチレン共重合体(ETFE)、ポリ3−フッ化塩化エチレン(PCTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)及びポリフッ化ビニル(PVF)等が挙げられる。   Among them, fluorine resin is preferable, and specific examples thereof include polytetrafluoroethylene (PTFE), 4-fluoroethylene-perchloroalkoxy copolymer (PFA), 4-fluoroethylene-6-fluoride. Propylene copolymer (FEP), 2-ethylene-4-fluoroethylene copolymer (ETFE), poly-3-fluoroethylene chloride (PCTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride (PVF), etc. Can be mentioned.

なお、耐候性保護フィルム1は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていても良い。また、耐候性保護フィルム1は単層フィルムにより形成されていても良いが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。耐候性保護フィルム1の厚みは特に規定されないが、通常10μm以上、好ましくは15μm以上、より好ましくは20μm以上であり、また、通常200μm以下、好ましくは180μm以下、より好ましくは150μm以下である。厚みを厚くすることで機械的強度が高まる傾向にあり、薄くすることで柔軟性が高まる傾向にある。   In addition, the weather-resistant protective film 1 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials. Moreover, although the weather-resistant protective film 1 may be formed with the single layer film, the laminated | multilayer film provided with the film of 2 or more layers may be sufficient as it. The thickness of the weather-resistant protective film 1 is not particularly specified, but is usually 10 μm or more, preferably 15 μm or more, more preferably 20 μm or more, and usually 200 μm or less, preferably 180 μm or less, more preferably 150 μm or less. Increasing the thickness tends to increase mechanical strength, and decreasing the thickness tends to increase flexibility.

また耐候性保護フィルム1には、他のフィルムとの接着性の改良のために、コロナ処理、プラズマ処理等の表面処理を行なってもよい。耐候性保護フィルム1は、薄膜太陽電池14においてできるだけ外側に設けることが好ましい。薄膜太陽電池14の構成部材のうちより多くのものを保護できるようにするためである。   Moreover, you may perform surface treatments, such as a corona treatment and a plasma treatment, for the weather-resistant protective film 1 in order to improve adhesiveness with another film. The weatherproof protective film 1 is preferably provided on the outer side as much as possible in the thin-film solar cell 14. This is because more of the constituent members of the thin-film solar cell 14 can be protected.

<2.2 紫外線カットフィルム(2)>
紫外線カットフィルム2は紫外線の透過を防止するフィルムである。薄膜太陽電池14の構成部品のなかには紫外線により劣化するものがある。また、ガスバリアフィルム3,9などは種類によっては紫外線により劣化するものがある。そこで、紫外線カットフィルム2を薄膜太陽電池14の受光部分に設け、紫外線カットフィルム2で太陽電池素子6の受光面6aを覆うことにより、太陽電池素子6及び必要に応じてガスバリアフィルム3,9等を紫外線から保護し、発電能力を高く維持することができるようになっている。
<2.2 UV cut film (2)>
The ultraviolet cut film 2 is a film that prevents the transmission of ultraviolet rays. Some components of the thin film solar cell 14 are deteriorated by ultraviolet rays. Some of the gas barrier films 3 and 9 are deteriorated by ultraviolet rays depending on the type. Therefore, the ultraviolet cut film 2 is provided in the light receiving portion of the thin-film solar cell 14, and the ultraviolet cut film 2 covers the light receiving surface 6a of the solar cell element 6, so that the solar cell element 6 and, if necessary, the gas barrier films 3, 9 etc. Can be protected from ultraviolet rays and the power generation capacity can be kept high.

紫外線カットフィルム2に要求される紫外線の透過抑制能力の程度は、紫外線(例えば、波長300nm)の透過率が50%以下であることが好ましく、30%以下であることがより好ましく、特に好ましくは10%以下である。また、紫外線カットフィルム2は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率が80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、特に好ましくは95%以上である。   The degree of the ability to suppress the transmission of ultraviolet rays required for the ultraviolet cut film 2 is such that the transmittance of ultraviolet rays (for example, wavelength 300 nm) is preferably 50% or less, more preferably 30% or less, and particularly preferably. 10% or less. Further, the ultraviolet cut film 2 is preferably one that transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more.

さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、紫外線カットフィルム2も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、紫外線カットフィルム2の構成材料の融点は、通常100℃以上、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上であり、また、通常350℃以下、好ましくは320℃以下、より好ましくは300℃以下である。融点が低すぎると薄膜太陽電池14の使用時に紫外線カットフィルム2が融解する可能性がある。   Furthermore, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, the ultraviolet cut film 2 preferably has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the ultraviolet cut film 2 is usually 100 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, more preferably 130 ° C. or higher, and usually 350 ° C. or lower, preferably 320 ° C. or lower, more preferably. Is 300 ° C. or lower. If the melting point is too low, the ultraviolet cut film 2 may melt when the thin film solar cell 14 is used.

また、紫外線カットフィルム2は、柔軟性が高く、隣接するフィルムとの接着性が良好であり、水蒸気や酸素をカットしうるものが好ましい。紫外線カットフィルム2を構成する材料は、紫外線の強度を弱めることができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、エステル系の樹脂に紫外線吸収剤を配合して成膜したフィルムなどが挙げられる。また、紫外線吸収剤を樹脂中に分散あるいは溶解させたものの層(以下、適宜「紫外線吸収層」という)を基材フィルム上に形成したフィルムを用いても良い。   Moreover, the ultraviolet cut film 2 has a high softness | flexibility, its adhesiveness with an adjacent film is favorable, and what can cut water vapor | steam and oxygen is preferable. The material which comprises the ultraviolet cut film 2 is arbitrary if the intensity | strength of an ultraviolet-ray can be weakened. Examples of the material include films formed by blending an ultraviolet absorber with an epoxy, acrylic, urethane, or ester resin. Further, a film in which a layer of an ultraviolet absorbent dispersed or dissolved in a resin (hereinafter referred to as “ultraviolet absorbing layer” as appropriate) is formed on a base film may be used.

紫外線吸収剤としては、例えば、サリチル酸系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系のものを用いることができる。中でもベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系が好ましい。この例としては、ベンゾフェノン系やベンゾトリアゾール系の種々の芳香族系有機化合物などが挙げられる。なお、紫外線吸収剤は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   As the ultraviolet absorber, for example, salicylic acid-based, benzophenone-based, benzotriazole-based, and cyanoacrylate-based ones can be used. Of these, benzophenone and benzotriazole are preferable. Examples of this include various aromatic organic compounds such as benzophenone and benzotriazole. In addition, a ultraviolet absorber may use 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

前記したように、紫外線吸収フィルムとしては紫外線吸収層を基材フィルム上に形成したフィルムを用いることもできる。このようなフィルムは、例えば、紫外線吸収剤を含む塗布液を基材フィルム上に塗布し、乾燥させることで作製できる。基材フィルムの材質は特に限定されないが、耐熱性、柔軟性のバランスが良好なフィルムが得られる点で、例えばポリエステルが挙げられる。   As described above, a film in which an ultraviolet absorbing layer is formed on a base film can be used as the ultraviolet absorbing film. Such a film can be produced, for example, by applying a coating solution containing an ultraviolet absorber on a substrate film and drying it. Although the material of a base film is not specifically limited, For example, polyester is mentioned at the point from which the balance of heat resistance and a softness | flexibility is obtained.

塗布は任意の方法で行うことができる。例えば、リバースロールコート法、グラビアコート法、キスコート法、ロールブラッシュ法、スプレーコート法、エアナイフコート法、ワイヤーバーバーコート法、パイプドクター法、含浸・コート法、カーテンコート法などが挙げられる。また、これらの方法は1種を単独で行なってもよく、2種以上を任意に組み合わせて行うこともできる。   Application | coating can be performed by arbitrary methods. Examples include reverse roll coating, gravure coating, kiss coating, roll brushing, spray coating, air knife coating, wire barber coating, pipe doctor method, impregnation / coating method, curtain coating method and the like. In addition, these methods may be performed alone or in any combination of two or more.

塗布液に用いる溶剤は、紫外線吸収剤を均一に溶解あるいは分散できるものであれば特に限定されない。例えば液状の樹脂を溶剤として用いることができ、その例を挙げると、ポリエステル系、アクリル系、ポリアミド系、ポリウレタン系、ポリオレフィン系、ポリカーボネート系、ポリスチレン系などの各種合成樹脂などが挙げられる。また、例えば、ゼラチン、セルロース誘導体などの天然高分子;水、水とエタノール等のアルコール混合溶液なども溶剤として用いることができる。さらに、溶剤として有機溶剤を使用してもよい。有機溶剤を使用すれば、色素や樹脂を溶解または分散させることが可能となり、塗工性を向上させることが可能となる。なお、溶剤は1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   The solvent used for the coating solution is not particularly limited as long as it can uniformly dissolve or disperse the UV absorber. For example, a liquid resin can be used as a solvent, and examples thereof include various synthetic resins such as polyester, acrylic, polyamide, polyurethane, polyolefin, polycarbonate, and polystyrene. Further, for example, natural polymers such as gelatin and cellulose derivatives; water, alcohol mixed solutions such as water and ethanol, and the like can also be used as the solvent. Further, an organic solvent may be used as the solvent. If an organic solvent is used, it becomes possible to dissolve or disperse the pigment and the resin, and to improve the coatability. In addition, 1 type may be used for a solvent and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

塗布液にはさらに界面活性剤も含有させてもよい。界面活性剤の使用により、紫外線吸収色素の樹脂への分散性が向上する。これにより、紫外線吸収層において、微小な泡によるヌケ、異物などの付着による凹み、乾燥工程でのハジキなどの発生が抑制される。界面活性剤としては、公知の界面活性剤(カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤)を用いることができる。中でも、シリコン系界面活性剤またはフッ素系界面活性剤が好ましい。なお、界面活性剤は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   The coating solution may further contain a surfactant. Use of the surfactant improves the dispersibility of the ultraviolet absorbing dye in the resin. Thereby, in an ultraviolet absorption layer, generation | occurrence | production of the dent by adhesion of foreign matters etc. by a fine bubble, the repelling in a drying process, etc. are suppressed. Known surfactants (cationic surfactants, anionic surfactants, nonionic surfactants) can be used as the surfactant. Among these, a silicon-based surfactant or a fluorine-based surfactant is preferable. In addition, 1 type may be used for surfactant and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

なお、塗布液を基材フィルムに塗布した後の乾燥は、例えば熱風乾燥、赤外線ヒーターによる乾燥など、公知の乾燥方法が採用できる。中でも、乾燥速度が速い熱風乾燥が好適である。紫外線カットフィルム2の具体的な商品の例を挙げると、カットエース(MKVプラスティック株式会社)などが挙げられる。   In addition, the drying after apply | coating a coating liquid to a base film can employ | adopt well-known drying methods, such as hot air drying and drying by an infrared heater, for example. Among these, hot air drying with a high drying speed is preferable. Examples of specific products of the ultraviolet cut film 2 include Cut Ace (MKV Plastic Co., Ltd.).

なお、紫外線カットフィルム2は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていても良い。また、紫外線カットフィルム2は単層フィルムにより形成されていても良いが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。紫外線カットフィルム2の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上、好ましくは10μm以上、より好ましくは15μm以上であり、また、通常200μm以下、好ましくは180μm以下、より好ましくは150μm以下である。厚みを厚くすることで紫外線の吸収が高まる傾向にあり、薄くすることで可視光の透過率を増加させられる傾向にある。   The ultraviolet cut film 2 may be formed of one kind of material or may be formed of two or more kinds of materials. Further, the ultraviolet cut film 2 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers. The thickness of the ultraviolet cut film 2 is not particularly defined, but is usually 5 μm or more, preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more, and usually 200 μm or less, preferably 180 μm or less, more preferably 150 μm or less. Increasing the thickness tends to increase the absorption of ultraviolet rays, and decreasing the thickness tends to increase the transmittance of visible light.

紫外線カットフィルム2は、太陽電池素子6の受光面6aの少なくとも一部を覆う位置に設ければよいが、好ましくは太陽電池素子6の受光面6aの全てを覆う位置に設ける。ただし、太陽電池素子6の受光面6aを覆う位置以外の位置にも紫外線カットフィルム2が設けられていてもよい。   Although the ultraviolet cut film 2 should just be provided in the position which covers at least one part of the light-receiving surface 6a of the solar cell element 6, Preferably it is provided in the position which covers all the light-receiving surfaces 6a of the solar cell element 6. FIG. However, the ultraviolet cut film 2 may be provided at a position other than the position covering the light receiving surface 6 a of the solar cell element 6.

<2.3 ガスバリアフィルム(3)>
[2.3.1 ガスバリアフィルムの構成]
ガスバリアフィルム3は水及び酸素の透過を防止するフィルムである。太陽電池素子6は湿気及び酸素に弱い傾向があり、特に、ZnO:Al等の透明電極や、化合物半導体系太陽電池素子及び有機太陽電池素子が水分及び酸素により劣化することがある。そこで、ガスバリアフィルム3で太陽電池素子6を被覆することにより、太陽電池素子6を水及び酸素から保護し、発電能力を高く維持することができる。
<2.3 Gas barrier film (3)>
[2.3.1 Configuration of gas barrier film]
The gas barrier film 3 is a film that prevents permeation of water and oxygen. The solar cell element 6 tends to be vulnerable to moisture and oxygen. In particular, transparent electrodes such as ZnO: Al, compound semiconductor solar cell elements, and organic solar cell elements may be deteriorated by moisture and oxygen. Therefore, by covering the solar cell element 6 with the gas barrier film 3, the solar cell element 6 can be protected from water and oxygen, and the power generation capacity can be kept high.

ガスバリアフィルム3に要求される防湿能力の程度は、太陽電池素子6の種類などに応じて様々である。例えば、太陽電池素子6が化合物半導体系太陽電池素子である場合には、単位面積(1m)の1日あたりの水蒸気透過率が、1×10−1g/m/day以下であることが好ましく、1×10−2g/m/day以下であることがより好ましく、1×10−3g/m/day以下であることが更に好ましく、1×10−4g/m/day以下であることが中でも好ましく、1×10−5g/m/day以下であることがとりわけ好ましく、1×10−6g/m/day以下であることが特に好ましい。また、太陽電池素子6が有機太陽電池素子である場合には、単位面積(1m)の1日あたりの水蒸気透過率が、1×10−1g/m/day以下であることが好ましく、1×10−2g/m/day以下であることがより好ましく、1×10−3g/m/day以下であることが更に好ましく、1×10−4g/m/day以下であることが中でも好ましく、1×10−5g/m/day以下であることがとりわけ好ましく、1×10−6g/m/day以下であることが特に好ましい。水蒸気が透過しなければしないほど、太陽電池素子6及び当該素子6のZnO:Al等の透明電極の水分との反応に起因する劣化が抑えられるので、発電効率が上がると共に寿命が延びる。 The degree of moisture resistance required for the gas barrier film 3 varies depending on the type of the solar cell element 6 and the like. For example, when the solar cell element 6 is a compound semiconductor solar cell element, the water vapor permeability per unit area (1 m 2 ) per day is 1 × 10 −1 g / m 2 / day or less. Is preferably 1 × 10 −2 g / m 2 / day or less, more preferably 1 × 10 −3 g / m 2 / day or less, and further preferably 1 × 10 −4 g / m 2. / Day or less is particularly preferable, 1 × 10 −5 g / m 2 / day or less is particularly preferable, and 1 × 10 −6 g / m 2 / day or less is particularly preferable. Moreover, when the solar cell element 6 is an organic solar cell element, it is preferable that the water vapor permeability per unit area (1 m 2 ) per day is 1 × 10 −1 g / m 2 / day or less. It is more preferably 1 × 10 −2 g / m 2 / day or less, further preferably 1 × 10 −3 g / m 2 / day or less, and further preferably 1 × 10 −4 g / m 2 / day. Among them, the following is particularly preferable, and it is particularly preferably 1 × 10 −5 g / m 2 / day or less, and particularly preferably 1 × 10 −6 g / m 2 / day or less. The more water vapor has to pass through, the lower the degradation caused by the reaction of the solar cell element 6 and the transparent electrode such as ZnO: Al of the element 6 with moisture, thus increasing the power generation efficiency and extending the life.

ガスバリアフィルム3に要求される酸素透過性の程度は、太陽電池素子6の種類などに応じて様々である。例えば、太陽電池素子6が化合物半導体系太陽電池素子である場合には、単位面積(1m)の1日あたりの酸素透過率が、1×10−1cc/m/day/atm以下であることが好ましく、1×10−2cc/m/day/atm以下であることがより好ましく、1×10−3cc/m/day/atm以下であることが更に好ましく、1×10−4cc/m/day/atm以下であることが中でも好ましく、1×10−5cc/m/day/atm以下であることがとりわけ好ましく、1×10−6cc/m/day/atm以下であることが特に好ましい。また、例えば、太陽電池素子6が有機太陽電池素子である場合には、単位面積(1m)の1日あたりの酸素透過率が、1×10−1cc/m/day/atm以下であることが好ましく、1×10−2cc/m/day/atm以下であることがより好ましく、1×10−3cc/m/day/atm以下であることが更に好ましく、1×10−4cc/m/day/atm以下であることが中でも好ましく、1×10−5cc/m/day/atm以下であることがとりわけ好ましく、1×10−6cc/m/day/atm以下であることが特に好ましい。酸素が透過しなければしないほど、太陽電池素子6及び当該素子6のZnO:Al等の透明電極の酸化による劣化が抑えられる。 The degree of oxygen permeability required for the gas barrier film 3 varies depending on the type of the solar cell element 6 and the like. For example, when the solar cell element 6 is a compound semiconductor solar cell element, the oxygen permeability per unit area (1 m 2 ) per day is 1 × 10 −1 cc / m 2 / day / atm or less. Preferably, it is 1 × 10 −2 cc / m 2 / day / atm or less, more preferably 1 × 10 −3 cc / m 2 / day / atm or less, and further preferably 1 × 10 2. −4 cc / m 2 / day / atm or less is particularly preferable, and 1 × 10 −5 cc / m 2 / day / atm or less is particularly preferable, and 1 × 10 −6 cc / m 2 / day. / Atm or less is particularly preferable. For example, when the solar cell element 6 is an organic solar cell element, the oxygen permeability per unit area (1 m 2 ) per day is 1 × 10 −1 cc / m 2 / day / atm or less. Preferably, it is 1 × 10 −2 cc / m 2 / day / atm or less, more preferably 1 × 10 −3 cc / m 2 / day / atm or less, and further preferably 1 × 10 2. −4 cc / m 2 / day / atm or less is particularly preferable, and 1 × 10 −5 cc / m 2 / day / atm or less is particularly preferable, and 1 × 10 −6 cc / m 2 / day. / Atm or less is particularly preferable. The deterioration due to oxidation of the solar cell element 6 and the transparent electrode such as ZnO: Al of the element 6 is suppressed as the oxygen does not permeate.

従来はこのように高い防湿及び酸素遮断能力を有するガスバリアフィルム3の実装が困難であったため、化合物半導体系太陽電池素子及び有機太陽電池素子のように優れた太陽電池素子を備えた太陽電池を実現することが困難であったが、このようなガスバリアフィルム3を適用することにより化合物半導体系太陽電池素子及び有機太陽電池素子等の優れた性質を活かした薄膜太陽電池14の実施が容易となる。   Conventionally, it has been difficult to mount the gas barrier film 3 having such a high moisture-proof and oxygen-blocking capability, so that a solar cell including an excellent solar cell element such as a compound semiconductor solar cell element and an organic solar cell element is realized. Although it was difficult to carry out, implementation of the thin film solar cell 14 which utilized the outstanding properties, such as a compound semiconductor type solar cell element and an organic solar cell element, becomes easy by applying such a gas barrier film 3.

また、ガスバリアフィルム3は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率は、通常60%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上、更に好ましくは80%以上、中でも好ましくは85%以上、とりわけ好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上、その中でも特に好ましくは97%以上である。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。   Further, the gas barrier film 3 is preferably one that transmits visible light from the viewpoint of not preventing the light absorption of the solar cell element 6. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 60% or more, preferably 70% or more, more preferably 75% or more, still more preferably 80% or more, and particularly preferably 85% or more. Preferably it is 90% or more, Especially preferably, it is 95% or more, Especially preferably, it is 97% or more. This is to convert more sunlight into electrical energy.

さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、ガスバリアフィルム3も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、ガスバリアフィルム3の構成材料の融点は、通常100℃以上、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上であり、また、通常350℃以下、好ましくは320℃以下、より好ましくは300℃以下である。融点を高くすることで薄膜太陽電池14の使用時にガスバリアフィルム3が融解・劣化する可能性を低減できる。   Furthermore, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, it is preferable that the gas barrier film 3 also has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the gas barrier film 3 is usually 100 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, more preferably 130 ° C. or higher, and usually 350 ° C. or lower, preferably 320 ° C. or lower, more preferably. It is 300 degrees C or less. By increasing the melting point, it is possible to reduce the possibility that the gas barrier film 3 is melted and deteriorated when the thin film solar cell 14 is used.

ガスバリアフィルム3の具体的な構成は、太陽電池素子6を水から保護できる限り任意である。ただし、ガスバリアフィルム3を透過しうる水蒸気や酸素の量を少なくできるフィルムほど製造コストが高くなるため、これらの点を総合的に勘案して適切なものを使用することが好ましい。   The specific configuration of the gas barrier film 3 is arbitrary as long as the solar cell element 6 can be protected from water. However, since the manufacturing cost increases as the amount of water vapor or oxygen that can permeate the gas barrier film 3 increases, it is preferable to use an appropriate film considering these points comprehensively.

以下、ガスバリアフィルム3の構成について、例を挙げて説明する。ガスバリアフィルム3の構成として好ましいものは2例が挙げられる。一つ目の例は、プラスチックフィルム基材に無機バリア層を配置したフィルムである。この際、無機バリア層は、プラスチックフィルム基材の片面のみに形成してもよいし、プラスチックフィルム基材の両面に形成してもよい。両面に形成するときは、両面に形成する無機バリア層の数が、それぞれ一致していていもよく、異なっていてもよい。   Hereinafter, the configuration of the gas barrier film 3 will be described with examples. Two examples of the configuration of the gas barrier film 3 are preferable. The first example is a film in which an inorganic barrier layer is disposed on a plastic film substrate. In this case, the inorganic barrier layer may be formed only on one side of the plastic film substrate, or may be formed on both sides of the plastic film substrate. When forming on both surfaces, the number of inorganic barrier layers formed on both surfaces may be the same or different.

二つ目の例は、プラスチックフィルム基材に、無機バリア層とポリマー層とが互いに隣接して配置された2層からなるユニット層が形成されたフィルムである。この際、無機バリア層とポリマー層とが互いに隣接して配置された2層からなるユニット層を1単位として、このユニット層が1単位(無機バリア層1層とポリマー層1層を合わせて1単位の意味)のみを形成しても良いが、2単位以上形成しても良い。例えば2〜5単位、積層してもよい。   The second example is a film in which a unit layer composed of two layers in which an inorganic barrier layer and a polymer layer are arranged adjacent to each other is formed on a plastic film substrate. At this time, a unit layer composed of two layers in which an inorganic barrier layer and a polymer layer are arranged adjacent to each other is regarded as one unit, and this unit layer is composed of one unit (one inorganic barrier layer and one polymer layer are combined into one unit). (Meaning of unit) may be formed, but two or more units may be formed. For example, 2 to 5 units may be laminated.

ユニット層は、プラスチックフィルム基材の片面のみに形成してもよいし、プラスチックフィルム基材の両面に形成してもよい。両面に形成するときは、両面に形成する無機バリア層及びポリマー層の数が、それぞれ一致していていもよく、異なっていてもよい。また、プラスチックフィルム基材上にユニット層を形成する場合、無機バリア層を形成してからその上にポリマー層を形成してもよいし、ポリマー層を形成してから無機バリア層を形成してもよい。   The unit layer may be formed only on one side of the plastic film substrate, or may be formed on both sides of the plastic film substrate. When forming on both surfaces, the numbers of inorganic barrier layers and polymer layers formed on both surfaces may be the same or different. In addition, when forming a unit layer on a plastic film substrate, an inorganic barrier layer may be formed and then a polymer layer may be formed thereon, or after forming a polymer layer and forming an inorganic barrier layer. Also good.

[2.3.2 プラスチックフィルム基材]
ガスバリアフィルム3に使用されるプラスチックフィルム基材は、上記の無機バリア層及びポリマー層を保持しうるフィルムであれば特に制限はなく、ガスバリアフィルム3の使用目的等から適宜選択することができる。プラスチックフィルム基材の材料の例を挙げると、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、フルオレン環変性ポリカーボネート樹脂、脂環変性ポリカーボネート樹脂、アクリロイル化合物が挙げられる。また、スピロビインダン、スピロビクロマンを含む縮合ポリマーを用いるのも好ましい。ポリエステル樹脂の中でも、二軸延伸を施したポリエチレンテレフタレート(PET)、同じく二軸延伸したポリエチレンナフタレート(PEN)は、熱的寸度安定性に優れるため、プラスチックフィルム基材として好ましく用いられる。
[2.3.2 Plastic film substrate]
The plastic film substrate used for the gas barrier film 3 is not particularly limited as long as it is a film capable of holding the above-described inorganic barrier layer and polymer layer, and can be appropriately selected from the purpose of use of the gas barrier film 3 and the like. Examples of the plastic film base material include polyester resin, polyarylate resin, polyethersulfone resin, fluorene ring-modified polycarbonate resin, alicyclic modified polycarbonate resin, and acryloyl compound. It is also preferable to use a condensation polymer containing spirobiindane or spirobichroman. Among the polyester resins, biaxially stretched polyethylene terephthalate (PET) and biaxially stretched polyethylene naphthalate (PEN) are preferably used as a plastic film substrate because they are excellent in thermal dimensional stability.

なおプラスチックフィルム基材の材料は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。プラスチックフィルム基材の厚みは特に規定されないが、通常10μm以上、好ましくは15μm以上、より好ましくは20μm以上であり、また、通常200μm以下、好ましくは180μm以下、より好ましくは150μm以下である。厚みを厚くすることで機械的強度が高まる傾向にあり、薄くすることで柔軟性が高まる傾向にある。   In addition, 1 type may be used for the material of a plastic film base material, and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio. The thickness of the plastic film substrate is not particularly defined, but is usually 10 μm or more, preferably 15 μm or more, more preferably 20 μm or more, and usually 200 μm or less, preferably 180 μm or less, more preferably 150 μm or less. Increasing the thickness tends to increase mechanical strength, and decreasing the thickness tends to increase flexibility.

プラスチックフィルム基材は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率は、通常60%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上、更に好ましくは80%以上、中でも好ましくは85%以上、とりわけ好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上、その中でも特に好ましくは97%以上である。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。   The plastic film substrate is preferably one that transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 60% or more, preferably 70% or more, more preferably 75% or more, still more preferably 80% or more, and particularly preferably 85% or more. Preferably it is 90% or more, Especially preferably, it is 95% or more, Especially preferably, it is 97% or more. This is to convert more sunlight into electrical energy.

プラスチックフィルム基材には、無機バリア層との密着性向上のため、アンカーコート剤の層(アンカーコート層)を形成してもよい。通常、アンカーコート層はアンカーコート剤を塗布して形成される。アンカーコート剤としては、例えば、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、オキサゾリン基含有樹脂、カルボジイミド基含有樹脂、エポキシ基含有樹脂、イソシアネート含有樹脂及びこれらの共重合体などが挙げられる。中でも、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂の1種類以上と、オキサゾリン基含有樹脂、カルボジイミド基含有樹脂、エポキシ基含有樹脂、イソシアネート基含有樹脂の1種類以上とを組み合わせたものが好ましい。なお、アンカーコート剤は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   An anchor coat agent layer (anchor coat layer) may be formed on the plastic film substrate in order to improve adhesion to the inorganic barrier layer. Usually, the anchor coat layer is formed by applying an anchor coat agent. Examples of the anchor coating agent include polyester resins, urethane resins, acrylic resins, oxazoline group-containing resins, carbodiimide group-containing resins, epoxy group-containing resins, isocyanate-containing resins, and copolymers thereof. Among these, a combination of at least one of a polyester resin, a urethane resin, and an acrylic resin and at least one of an oxazoline group-containing resin, a carbodiimide group-containing resin, an epoxy group-containing resin, and an isocyanate group-containing resin is preferable. In addition, an anchor coat agent may use 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

アンカーコート層の厚さは、通常0.005μm以上、好ましくは0.01μm以上であり、通常5μm以下、好ましくは1μm以下である。この範囲の上限値以下の厚さであれば滑り性が良好であり、アンカーコート層自体の内部応力によるプラスチックフィルム基材からの剥離もほとんどない。また、この範囲の下限値以上の厚さであれば、均一な厚さを保つことができ好ましい。   The thickness of the anchor coat layer is usually 0.005 μm or more, preferably 0.01 μm or more, and usually 5 μm or less, preferably 1 μm or less. If the thickness is less than or equal to the upper limit of this range, the slipperiness is good, and there is almost no peeling from the plastic film substrate due to the internal stress of the anchor coat layer itself. Moreover, if it is the thickness more than the lower limit of this range, a uniform thickness can be maintained and it is preferable.

また、プラスチックフィルム基材へのアンカーコート剤の塗布性、接着性を改良するため、アンカーコート剤の塗布前に、プラスチックフィルム基材に通常の化学処理、放電処理などの表面処理を施してもよい。   In addition, in order to improve the applicability and adhesion of the anchor coating agent to the plastic film substrate, the plastic film substrate may be subjected to a surface treatment such as normal chemical treatment or electric discharge treatment before application of the anchor coating agent. Good.

[2.3.3 無機バリア層]
無機バリア層は通常は金属酸化物、窒化物もしくは酸化窒化物により形成される層である。なお、無機バリア層を形成する金属酸化物、窒化物及び酸化窒化物は、1種でもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
[2.3.3 Inorganic barrier layer]
The inorganic barrier layer is usually a layer formed of a metal oxide, nitride or oxynitride. In addition, the metal oxide, nitride, and oxynitride which form an inorganic barrier layer may be 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

金属酸化物としては、例えば、Si、Al、Mg、In、Ni、Sn、Zn、Ti、Cu、Ce、Ta等の酸化物、窒化物もしくは酸化窒化物などが挙げられる。中でも、高いバリア性と高透明性とを両立させるために、酸化アルミニウムまたは酸化珪素を含むことが好ましく、特に水分の透過性、光線透過性の観点から、酸化珪素を含むことが好ましい。   Examples of the metal oxide include oxides such as Si, Al, Mg, In, Ni, Sn, Zn, Ti, Cu, Ce, and Ta, nitrides, and oxynitrides. Among these, in order to achieve both high barrier properties and high transparency, it is preferable to include aluminum oxide or silicon oxide, and it is particularly preferable to include silicon oxide from the viewpoint of moisture permeability and light transmittance.

各々の金属原子と酸素原子との比率も任意であるが、無機バリア層の透明度を向上させ着色を防ぐためには、酸素原子の比率が酸化物の化学量論的な比率から極端に少なくないことが望ましい。一方、無機バリア層の緻密性を向上させバリア性を高くするためには、酸素原子を少なくすることが望ましい。この観点から、例えば金属酸化物としてSiOを用いる場合には前記xの値は1.5〜1.8が特に好ましい。また、例えば金属酸化物としてAlOを用いる場合には前記xの値は1.0〜1.4が特に好ましい。 The ratio of each metal atom to oxygen atom is also arbitrary, but in order to improve the transparency of the inorganic barrier layer and prevent coloring, the oxygen atom ratio should be extremely small from the stoichiometric ratio of the oxide. Is desirable. On the other hand, in order to improve the denseness of the inorganic barrier layer and increase the barrier property, it is desirable to reduce oxygen atoms. From this viewpoint, for example, when SiO x is used as the metal oxide, the value of x is particularly preferably 1.5 to 1.8. For example, when AlO x is used as the metal oxide, the value of x is particularly preferably 1.0 to 1.4.

また、2種以上の金属酸化物より無機バリア層を構成する場合、金属酸化物としては酸化アルミニウムおよび酸化珪素を含むことが望ましい。中でも無機バリア層が酸化アルミニウムおよび酸化珪素からなる場合、無機バリア層中のアルミニウムとケイ素との比率は任意に設定することができるが、Si/Alの比率は、通常1/9以上、好ましくは2/8以上であり、また、通常9/1以下、好ましくは2/8以下である。   Moreover, when an inorganic barrier layer is comprised from 2 or more types of metal oxides, it is desirable to contain aluminum oxide and silicon oxide as a metal oxide. Among them, when the inorganic barrier layer is made of aluminum oxide and silicon oxide, the ratio of aluminum to silicon in the inorganic barrier layer can be arbitrarily set, but the ratio of Si / Al is usually 1/9 or more, preferably 2/8 or more, and usually 9/1 or less, preferably 2/8 or less.

無機バリア層の厚みを厚くするとバリア性が高まる傾向にあるが、曲げた際にクラックを生じにくくし割れを防ぐためには、厚みを薄くすることが望ましい。そこで無機バリア層の適正な厚みとしては、通常5nm以上、好ましくは10nm以上であり、また、通常1000nm以下、好ましくは200nm以下である。無機バリア層の成膜方法に制限は無いが、一般的にスパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマCVD法などで行うことができる。例えばスパッタリング法では1種類のあるいは複数の金属ターゲットと酸素ガスを原料とし、プラズマを用いた反応性スパッタ方式で形成することができる。   When the thickness of the inorganic barrier layer is increased, the barrier property tends to be increased. However, it is desirable to reduce the thickness in order to prevent cracking and prevent cracking when bent. Therefore, the appropriate thickness of the inorganic barrier layer is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more, and is usually 1000 nm or less, preferably 200 nm or less. Although there is no restriction | limiting in the film-forming method of an inorganic barrier layer, Generally, it can carry out by sputtering method, a vacuum evaporation method, an ion plating method, plasma CVD method etc. For example, the sputtering method can be formed by a reactive sputtering method using plasma using one or more metal targets and oxygen gas as raw materials.

[2.3.4 ポリマー層]
ポリマー層にはいずれのポリマーでも使用することができ、例えば真空チャンバー内で成膜できるものも用いることができる。なお、ポリマー層を構成するポリマーは、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。前記ポリマーを与える化合物としては多種多様なものを用いることができるが、例えば以下の(i)〜(vii)のようなものが例示される。なお、モノマーは1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
[2.3.4 Polymer layer]
Any polymer can be used for the polymer layer, and for example, a film that can be formed in a vacuum chamber can be used. In addition, the polymer which comprises a polymer layer may use 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. A wide variety of compounds can be used as the compound that gives the polymer, and examples include the following (i) to (vii). In addition, 1 type may be used for a monomer and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

(i)例えばヘキサメチルジシロキサン等のシロキサンが挙げられる。ヘキサメチルジシロキサンを用いる場合のポリマー層の形成方法の例を挙げると、RF電極を用いた平行平板型のプラズマ装置にヘキサメチルジシロキサンを蒸気として導入し、プラズマ中で重合反応を起こさせ、プラスチックフィルム基材上に堆積させることでポリマー層をポリシロキサン薄膜として形成できる。   (I) Examples include siloxanes such as hexamethyldisiloxane. An example of a method for forming a polymer layer in the case of using hexamethyldisiloxane is to introduce hexamethyldisiloxane as a vapor into a parallel plate type plasma apparatus using an RF electrode, to cause a polymerization reaction in the plasma, The polymer layer can be formed as a polysiloxane thin film by being deposited on a plastic film substrate.

(ii)例えばジパラキシリレン等のパラキシリレンが挙げられる。ジパラキシリレンを用いる場合のポリマー層の形成方法の例を挙げると、まず高真空中でジパラキシリレンの蒸気を650℃〜700℃で加熱することで熱分解させて熱ラジカルを発生させる。そして、そのラジカルモノマー蒸気をチャンバー内に導いて、プラスチックフィルム基材へと吸着させると同時にラジカル重合反応を進行させてポリパラキシリレンを堆積させることでポリマー層を形成できる。   (Ii) Examples include paraxylylene such as diparaxylylene. As an example of a method for forming a polymer layer in the case of using diparaxylylene, first, the vapor of diparaxylylene is heated at 650 ° C. to 700 ° C. in a high vacuum to generate thermal radicals. Then, the radical monomer vapor is introduced into the chamber and adsorbed onto the plastic film substrate, and at the same time, the radical polymerization reaction proceeds to deposit polyparaxylylene to form a polymer layer.

(iii)例えば二種のモノマーを交互に繰り返し付加重合させることができるモノマーが挙げられる。これにより得られるポリマーは重付加ポリマーである。重付加ポリマーとしては、例えば、ポリウレタン(ジイソシアナート/グリコール)、ポリ尿素(ジイソシアナート/ジアミン)、ポリチオ尿素(ジチオイソシアナート/ジアミン)、ポリチオエーテルウレタン(ビスエチレンウレタン/ジチオール)、ポリイミン(ビスエポキシ/第一アミン)、ポリペプチドアミド(ビスアゾラクトン/ジアミン)、ポリアミド(ジオレフィン/ジアミド)などが挙げられる。   (Iii) For example, a monomer capable of alternately repeating addition polymerization of two kinds of monomers can be mentioned. The polymer thus obtained is a polyaddition polymer. Examples of the polyaddition polymer include polyurethane (diisocyanate / glycol), polyurea (diisocyanate / diamine), polythiourea (dithioisocyanate / diamine), polythioether urethane (bisethyleneurethane / dithiol), polyimine ( Bisepoxy / primary amine), polypeptide amide (bisazolactone / diamine), polyamide (diolefin / diamide) and the like.

(iv)例えばアクリレートモノマーが挙げられる。アクリレートモノマーには単官能、2官能、多官能のアクリレートモノマーがあるが、いずれを用いてもよい。ただし、適切な蒸発速度、硬化度、硬化速度等を得るために、前記のアクリレートモノマーを2種以上組み合わせて併用することが好ましい。また、単官能アクリレートモノマーとしては、例えば脂肪族アクリレートモノマー、脂環式アクリレートモノマー、エーテル系アクリレートモノマー、環状エーテル系アクリレートモノマー、芳香族系アクリレートモノマー、水酸基含有アクリレートモノマー、カルボキシ基含有アクリレートモノマー等があるが、いずれも用いることができる。   (Iv) Examples include acrylate monomers. The acrylate monomer includes monofunctional, bifunctional, and polyfunctional acrylate monomers, and any of them may be used. However, in order to obtain an appropriate evaporation rate, degree of cure, cure rate, and the like, it is preferable to use a combination of two or more of the above acrylate monomers. Examples of monofunctional acrylate monomers include aliphatic acrylate monomers, alicyclic acrylate monomers, ether acrylate monomers, cyclic ether acrylate monomers, aromatic acrylate monomers, hydroxyl group-containing acrylate monomers, carboxy group-containing acrylate monomers, and the like. There are, but any can be used.

(v)例えばエポキシ系やオキセタン系等の、光カチオン硬化ポリマーが得られるモノマーが挙げられる。エポキシ系モノマーとしては、例えば、脂環式エポキシ系モノマー、2官能性モノマー、多官能性オリゴマーなどが挙げられる。また、オキセタン系モノマーとしては、例えば、単官能オキセタン、2官能オキセタン、シルセスキオキサン構造を有するオキセタン等が挙げられる。   (V) Monomers capable of obtaining a photocationically cured polymer, such as epoxy and oxetane, are exemplified. As an epoxy-type monomer, an alicyclic epoxy-type monomer, a bifunctional monomer, a polyfunctional oligomer etc. are mentioned, for example. Examples of the oxetane monomer include monofunctional oxetane, bifunctional oxetane, and oxetane having a silsesquioxane structure.

(vi)例えば酢酸ビニルが挙げられる。モノマーとして酢酸ビニルを用いると、その重合体をケン化することでポリビニルアルコールが得られ、このポリビニルアルコールをポリマーとして使用できる。   (Vi) An example is vinyl acetate. When vinyl acetate is used as a monomer, polyvinyl alcohol is obtained by saponifying the polymer, and this polyvinyl alcohol can be used as a polymer.

(vii)例えば、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、無水マレイン酸、無水イタコン酸などの不飽和カルボン酸などが挙げられる。これらは、エチレンとの共重合体を構成させ、この共重合体をポリマーとして使用できる。さらに、これらの混合物、あるいはグリシジルエーテル化合物を混合した混合物、さらにはエポキシ化合物との混合物もポリマーとして用いることができる。   (Vii) Examples thereof include unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, monomethyl maleate, monoethyl maleate, maleic anhydride, and itaconic anhydride. These constitute a copolymer with ethylene, and the copolymer can be used as a polymer. Furthermore, a mixture thereof, a mixture obtained by mixing glycidyl ether compounds, and a mixture with an epoxy compound can also be used as the polymer.

前記のモノマーを重合してポリマーを生成させる際、モノマーの重合方法に制限は無い。ただし、通常は、モノマーを含む組成物を塗布または蒸着して成膜した後で重合を行うようにする。重合方法の例を挙げると、熱重合開始剤を用いたときはヒーター等による接触加熱;赤外線、マイクロ波等の放射加熱;などにより重合を開始させる。また、光重合開始剤を用いたときは活性エネルギー線を照射して重合を開始させる。活性エネルギー線を照射する場合には様々な光源を使用することができ、例えば、水銀アークランプ、キセノンアークランプ、蛍光ランプ、炭素アークランプ、タングステンーハロゲン輻射ランプおよび日光による照射光などを用いることができる。また、電子線照射や大気圧プラズマ処理を行うこともできる。   There is no restriction | limiting in the polymerization method of a monomer when superposing | polymerizing the said monomer and producing | generating a polymer. However, the polymerization is usually carried out after a composition containing a monomer is applied or deposited to form a film. As an example of the polymerization method, when a thermal polymerization initiator is used, the polymerization is started by contact heating with a heater or the like; radiation heating with infrared rays, microwaves or the like; Moreover, when a photoinitiator is used, an active energy ray is irradiated and polymerization is started. Various light sources can be used when irradiating active energy rays, such as mercury arc lamps, xenon arc lamps, fluorescent lamps, carbon arc lamps, tungsten-halogen radiation lamps, and sunlight irradiation light. Can do. Further, electron beam irradiation or atmospheric pressure plasma treatment can also be performed.

ポリマー層の形成方法は、例えば、塗布法、真空成膜法等が挙げられる。塗布法でポリマー層を形成する場合、例えば、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、カーテンフローコート、スプレーコート、バーコート等の方法を用いることができる。また、ポリマー層形成用の塗布液をミスト状で塗布するようにしてもよい。この場合の液滴の平均粒径は適切な範囲に調整すればよく、例えば重合性モノマーを含有する塗布液をミスト状でプラスチックフィルム基材上に成膜して形成する場合には、液滴の平均粒径は5μm以下、好ましくは1μm以下である。   Examples of the method for forming the polymer layer include a coating method and a vacuum film forming method. When the polymer layer is formed by a coating method, for example, methods such as roll coating, gravure coating, knife coating, dip coating, curtain flow coating, spray coating, and bar coating can be used. Moreover, you may make it apply | coat the coating liquid for polymer layer formation in mist form. In this case, the average particle diameter of the droplets may be adjusted to an appropriate range. For example, in the case of forming a coating liquid containing a polymerizable monomer in the form of a mist on a plastic film substrate, the droplets The average particle size of is 5 μm or less, preferably 1 μm or less.

他方、真空成膜法でポリマー層を形成する場合、例えば、蒸着、プラズマCVD等の成膜方法が挙げられる。ポリマー層の厚みについては特に限定はないが、通常10nm以上であり、また、通常5000nm以下、好ましくは2000nm以下、より好ましくは1000nm以下である。ポリマー層の厚みを厚くすることで、厚みの均一性が得やすくなり無機バリア層の構造欠陥を効率よくポリマー層で埋めることができ、バリア性が向上する傾向にある。また、ポリマー層の厚みを薄くする事で、曲げ等の外力によりポリマー層自身がクラックを発生しにくくなるためバリア性が向上しうる。   On the other hand, when forming a polymer layer by a vacuum film-forming method, film-forming methods, such as vapor deposition and plasma CVD, are mentioned, for example. The thickness of the polymer layer is not particularly limited, but is usually 10 nm or more, and is usually 5000 nm or less, preferably 2000 nm or less, more preferably 1000 nm or less. By increasing the thickness of the polymer layer, the uniformity of the thickness can be easily obtained, and structural defects of the inorganic barrier layer can be efficiently filled with the polymer layer, and the barrier property tends to be improved. In addition, by reducing the thickness of the polymer layer, the barrier property can be improved because the polymer layer itself is less likely to crack due to an external force such as bending.

[2.3.5 特に好適なガスバリアフィルム]
中でも好適なガスバリアフィルム3としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)或いはポリエチレンナフタレート(PEN)等の基材フィルムにSiOを真空蒸着したフィルムなどが挙げられる。なお、ガスバリアフィルム3は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていても良い。また、ガスバリアフィルム3は単層フィルムにより形成されていても良いが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。
[2.3.5 Particularly Suitable Gas Barrier Film]
Particularly suitable gas barrier film 3 includes, for example, a film obtained by vacuum-depositing SiO x on a base film such as polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN). In addition, the gas barrier film 3 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials. The gas barrier film 3 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers.

ガスバリアフィルム3の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上、好ましくは10μm以上、より好ましくは15μm以上であり、また、通常200μm以下、好ましくは180μm以下、より好ましくは150μm以下である。厚みを厚くすることでガスバリア性が高まる傾向にあり、薄くすることで柔軟性が高まりまた可視光の透過率が向上する傾向にある。   The thickness of the gas barrier film 3 is not particularly defined, but is usually 5 μm or more, preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more, and is usually 200 μm or less, preferably 180 μm or less, more preferably 150 μm or less. Increasing the thickness tends to increase gas barrier properties, and decreasing the thickness tends to increase flexibility and improve visible light transmittance.

ガスバリアフィルム3は、太陽電池素子6を被覆して湿気及び酸素から保護できればその形成位置に制限は無いが、太陽電池素子6の正面(受光面側の面。図2では下側の面)及び背面(受光面とは反対側の面。図2では上側の面)を覆うことが好ましい。薄膜太陽電池14においてはその正面及び背面が他の面よりも大面積に形成されることが多いためである。本実施形態ではガスバリアフィルム3が太陽電池素子6の正面を覆い、後述するガスバリアフィルム9が太陽電池素子6の背面を覆うようになっている。そして、ガスバリアフィルム3,9の縁部をシール材11でシールし、ガスバリアフィルム3,9及びシール材11で囲まれた空間内に太陽電池素子6を納めることにより、太陽電池素子6を湿気及び酸素から保護できるようになっている。なお、後述するバックシート10としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシートなど防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム8及び/又はガスバリアフィルム9を用いなくてもよい。   As long as the gas barrier film 3 covers the solar cell element 6 and can be protected from moisture and oxygen, the formation position is not limited. However, the front surface of the solar cell element 6 (surface on the light receiving surface side, lower surface in FIG. 2) and It is preferable to cover the back surface (the surface opposite to the light receiving surface; the upper surface in FIG. 2). This is because the front and back surfaces of the thin film solar cell 14 are often formed in a larger area than the other surfaces. In this embodiment, the gas barrier film 3 covers the front surface of the solar cell element 6, and a gas barrier film 9 described later covers the back surface of the solar cell element 6. Then, the edges of the gas barrier films 3 and 9 are sealed with the sealing material 11, and the solar cell elements 6 are placed in the space surrounded by the gas barrier films 3 and 9 and the sealing material 11, so that the solar cell elements 6 It can be protected from oxygen. In addition, when using a highly waterproof sheet such as a sheet in which a fluororesin film is bonded to both surfaces of an aluminum foil as the back sheet 10 described later, the getter material film 8 and / or the gas barrier film 9 may not be used depending on the application. .

<2.4 ゲッター材フィルム(4)>
ゲッター材フィルム4は水分及び/又は酸素を吸収するフィルムである。太陽電池素子6の構成部品のなかには前記のように水分で劣化するものがあり、また、酸素によって劣化するものもある。そこで、ゲッター材フィルム4で太陽電池素子6を覆うことにより、太陽電池素子6等を水分及び/又は酸素から保護し、発電能力を高く維持するようにしている。
<2.4 Getter material film (4)>
The getter material film 4 is a film that absorbs moisture and / or oxygen. Some components of the solar cell element 6 are deteriorated by moisture as described above, and some are deteriorated by oxygen. Therefore, by covering the solar cell element 6 with the getter material film 4, the solar cell element 6 and the like are protected from moisture and / or oxygen, and the power generation capacity is kept high.

ここで、ゲッター材フィルム4は前記のようなガスバリアフィルム3とは異なり、水分の透過を妨げるものではなく、水分を吸収するものである。水分を吸収するフィルムを用いることにより、ガスバリアフィルム3等で太陽電池素子6を被覆した場合に、ガスバリアフィルム3,9及びシール材11で形成される空間に僅かに浸入する水分をゲッター材フィルム4が捕捉して水分による太陽電池素子6への影響を排除できる。   Here, unlike the gas barrier film 3 as described above, the getter material film 4 does not prevent moisture permeation but absorbs moisture. By using a film that absorbs moisture, when the solar cell element 6 is covered with the gas barrier film 3 or the like, the getter material film 4 absorbs moisture that slightly enters the space formed by the gas barrier films 3 and 9 and the sealing material 11. Can be captured and the influence of moisture on the solar cell element 6 can be eliminated.

ゲッター材フィルム4の水分吸収能力の程度は、通常0.1mg/cm以上、好ましくは0.5mg/cm以上、より好ましくは1mg/cm以上である。この数値が高いほど水分吸収能力が高く太陽電池素子6の劣化を抑制しうる。また、上限に制限は無いが、通常10mg/cm以下である。また、ゲッター材フィルム4が酸素を吸収することにより、ガスバリアフィルム3,9等で太陽電池素子6を被覆した場合に、ガスバリアフィルム3,9及びシール材11で形成される空間に僅かに浸入する酸素をゲッター材フィルム4が捕捉して酸素による太陽電池素子6への影響を排除できる。 The degree of water absorption capacity of the getter material film 4 is usually 0.1 mg / cm 2 or more, preferably 0.5 mg / cm 2 or more, more preferably 1 mg / cm 2 or more. The higher this value, the higher the water absorption capacity, and the deterioration of the solar cell element 6 can be suppressed. Moreover, although there is no restriction | limiting in an upper limit, it is usually 10 mg / cm < 2 > or less. Further, when the getter material film 4 absorbs oxygen, when the solar cell element 6 is covered with the gas barrier films 3, 9, etc., it slightly enters the space formed by the gas barrier films 3, 9 and the seal material 11. Oxygen is captured by the getter material film 4 and the influence of the oxygen on the solar cell element 6 can be eliminated.

さらに、ゲッター材フィルム4は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率は、通常60%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上、更に好ましくは80%以上、中でも好ましくは85%以上、とりわけ好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上、その中でも特に好ましくは97%以上である。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。   Furthermore, the getter material film 4 is preferably one that transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 60% or more, preferably 70% or more, more preferably 75% or more, still more preferably 80% or more, and particularly preferably 85% or more. Preferably it is 90% or more, Especially preferably, it is 95% or more, Especially preferably, it is 97% or more. This is to convert more sunlight into electrical energy.

さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せされることが多いため、ゲッター材フィルム4も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、ゲッター材フィルム4の構成材料の融点は、通常100℃以上、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上であり、また、通常350℃以下、好ましくは320℃以下、より好ましくは300℃以下である。融点を高くすることで薄膜太陽電池14の使用時にゲッター材フィルム4が融解・劣化する可能性を低減できる。   Furthermore, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, the getter material film 4 preferably has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the getter material film 4 is usually 100 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, more preferably 130 ° C. or higher, and usually 350 ° C. or lower, preferably 320 ° C. or lower, more preferably. Is 300 ° C. or lower. By increasing the melting point, it is possible to reduce the possibility that the getter material film 4 melts and deteriorates when the thin-film solar cell 14 is used.

ゲッター材フィルム4を構成する材料は、水分及び/又は酸素を吸収することができるものであれば任意である。その材料の例を挙げると、水分を吸収する物質としてアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、シリカゲル、ゼオライト系化合物、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、硫酸ニッケル等の硫酸塩、アルミニウム金属錯体、アルミニウムオキサイドオクチレート等の有機金属化合物などが挙げられる。具体的には、アルカリ土類金属としては、Ca、Sr、Baなどが挙げられる。アルカリ土類金属の酸化物としては、CaO、SrO、BaO等が挙げられる。その他にZr−Al−BaOや、アルミニウム金属錯体等も挙げられる。具体的な商品名を挙げると、例えば、OleDry(双葉電子社製)等が挙げられる。   The material constituting the getter material film 4 is arbitrary as long as it can absorb moisture and / or oxygen. Examples of the material include alkali metal, alkaline earth metal, alkaline earth metal oxide, alkali metal or alkaline earth metal hydroxide, silica gel, zeolite compound, magnesium sulfate as a substance that absorbs moisture. And sulfates such as sodium sulfate and nickel sulfate, and organometallic compounds such as aluminum metal complexes and aluminum oxide octylates. Specifically, examples of the alkaline earth metal include Ca, Sr, and Ba. Examples of the alkaline earth metal oxide include CaO, SrO, and BaO. In addition, Zr-Al-BaO, an aluminum metal complex, etc. are also mentioned. Specific product names include, for example, OleDry (Futaba Electronics).

酸素を吸収する物質としては、活性炭、シリカゲル、活性アルミナ、モレキュラーシーブ、酸化マグネシウム、酸化鉄等が挙げられる。またFe、Mn、Zn、及びこれら金属の硫酸塩・塩化物塩・硝酸塩等の無機塩も挙げられる。なお、ゲッター材フィルム4は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていても良い。また、ゲッター材フィルム4は単層フィルムにより形成されていても良いが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。   Examples of the substance that absorbs oxygen include activated carbon, silica gel, activated alumina, molecular sieve, magnesium oxide, and iron oxide. In addition, Fe, Mn, Zn, and inorganic salts such as sulfates, chlorides, and nitrates of these metals are also included. In addition, the getter material film 4 may be formed of one type of material or may be formed of two or more types of materials. The getter material film 4 may be formed of a single layer film, but may be a laminated film including two or more layers.

ゲッター材フィルム4の厚みは特に規定されないが、通常5μm以上、好ましくは10μm以上、より好ましくは15μm以上であり、また、通常200μm以下、好ましくは180μm以下、より好ましくは150μm以下である。厚みを厚くすることで機械的強度が高まる傾向にあり、薄くすることで柔軟性が高まる傾向にある。   The thickness of the getter material film 4 is not particularly specified, but is usually 5 μm or more, preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more, and usually 200 μm or less, preferably 180 μm or less, more preferably 150 μm or less. Increasing the thickness tends to increase mechanical strength, and decreasing the thickness tends to increase flexibility.

ゲッター材フィルム4は、ガスバリアフィルム3,9及びシール材11で形成される空間内であればその形成位置に制限は無いが、太陽電池素子6の正面(受光面側の面。図2では下側の面)及び背面(受光面とは反対側の面。図2では上側の面)を覆うことが好ましい。薄膜太陽電池14においてはその正面及び背面が他の面よりも大面積に形成されることが多いため、これらの面を介して水分及び酸素が浸入する傾向があるからである。この観点から、ゲッター材フィルム4はガスバリアフィルム3と太陽電池素子6との間に設けることが好ましい。本実施形態ではゲッター材フィルム4が太陽電池素子6の正面を覆い、後述するゲッター材フィルム8が太陽電池素子6の背面を覆い、ゲッター材フィルム4,8がそれぞれ太陽電池素子6とガスバリアフィルム3,9との間に位置するようになっている。なお、後述するバックシート10としてアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着したシートなど防水性の高いシートを用いる場合は、用途によりゲッター材フィルム8及び/又はガスバリアフィルム9を用いなくてもよい。   If the getter material film 4 is in the space formed by the gas barrier films 3, 9 and the sealing material 11, the formation position is not limited. However, the front surface of the solar cell element 6 (the surface on the light receiving surface side. Side surface) and the back surface (surface opposite to the light receiving surface; upper surface in FIG. 2) are preferably covered. This is because, in the thin film solar cell 14, the front and back surfaces are often formed in a larger area than the other surfaces, and therefore moisture and oxygen tend to enter through these surfaces. From this viewpoint, the getter material film 4 is preferably provided between the gas barrier film 3 and the solar cell element 6. In this embodiment, the getter material film 4 covers the front surface of the solar cell element 6, a getter material film 8 described later covers the back surface of the solar cell element 6, and the getter material films 4 and 8 are respectively the solar cell element 6 and the gas barrier film 3. , 9 are located between them. In addition, when using a highly waterproof sheet such as a sheet in which a fluororesin film is bonded to both surfaces of an aluminum foil as the back sheet 10 described later, the getter material film 8 and / or the gas barrier film 9 may not be used depending on the application. .

ゲッター材フィルム4は吸水剤又は乾燥剤の種類に応じて任意の方法で形成することができるが、例えば、吸水剤又は乾燥剤を分散したフィルムを粘着剤で添付する方法、吸水剤又は乾燥剤の溶液をスピンコート法、インクジェット法、ディスペンサー法等で塗布する方法などを用いることができる。また真空蒸着法、スパッタリング法などの成膜法を使用してもよい。   The getter material film 4 can be formed by any method depending on the type of the water-absorbing agent or desiccant. For example, a method of attaching a film in which the water-absorbing agent or desiccant is dispersed with an adhesive, water-absorbing agent or desiccant A method of applying the solution by a spin coating method, an inkjet method, a dispenser method, or the like can be used. A film forming method such as a vacuum evaporation method or a sputtering method may be used.

吸水剤又は乾燥剤のためのフィルムとしては、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等を用いることができる。中でも、ポリエチレン系樹脂、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂のフィルムが好ましい。なお、前記樹脂は1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   As a film for a water absorbing agent or a desiccant, for example, polyethylene resin, polypropylene resin, cyclic polyolefin resin, polystyrene resin, acrylonitrile-styrene copolymer (AS resin), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), polyvinyl chloride resin, fluorine resin, poly (meth) acrylic resin, polycarbonate resin, and the like can be used. Among these, films of polyethylene resin, fluorine resin, cyclic polyolefin resin, and polycarbonate resin are preferable. In addition, the said resin may use 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

<2.5 封止材(5)>
封止材5は、太陽電池素子6を補強するフィルムである。太陽電池素子6は薄いため通常は強度が弱く、ひいては薄膜太陽電池の強度が弱くなる傾向があるが、封止材5により強度を高く維持することが可能である。また、封止材5は、薄膜太陽電池14の強度保持の観点から強度が高いことが好ましい。
<2.5 Sealant (5)>
The sealing material 5 is a film that reinforces the solar cell element 6. Since the solar cell element 6 is thin, the strength is usually weak, and thus the strength of the thin film solar cell tends to be weak. However, the strength can be maintained high by the sealing material 5. Moreover, it is preferable that the sealing material 5 has high strength from the viewpoint of maintaining the strength of the thin-film solar cell 14.

具体的強度については、封止材5以外の耐候性保護フィルム1やバックシート10の強度とも関係することになり一概には規定しにくいが、薄膜太陽電池14全体が良好な曲げ加工性を有し、折り曲げ部分の剥離を生じないような強度を有するのが望ましい。また、封止材5は、太陽電池素子6の光吸収を妨げない観点から可視光を透過させるものが好ましい。例えば、可視光(波長360〜830nm)の光の透過率は、通常60%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上、更に好ましくは80%以上、中でも好ましくは85%以上、とりわけ好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上、その中でも特に好ましくは97%以上である。太陽光をより多く電気エネルギーに変換するためである。   The specific strength is related to the strength of the weatherproof protective film 1 other than the sealing material 5 and the strength of the back sheet 10 and is generally difficult to define, but the thin film solar cell 14 as a whole has good bending workability. However, it is desirable to have a strength that does not cause peeling of the bent portion. In addition, the sealing material 5 is preferably one that transmits visible light from the viewpoint of not preventing the solar cell element 6 from absorbing light. For example, the transmittance of visible light (wavelength 360 to 830 nm) is usually 60% or more, preferably 70% or more, more preferably 75% or more, still more preferably 80% or more, and particularly preferably 85% or more. Preferably it is 90% or more, Especially preferably, it is 95% or more, Especially preferably, it is 97% or more. This is to convert more sunlight into electrical energy.

さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せられることが多いため、封止材5も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、封止材5の構成材料の融点は、通常100℃以上、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上であり、また、通常350℃以下、好ましくは320℃以下、より好ましくは300℃以下である。融点を高くすることで薄膜太陽電池14の使用時に封止材5が融解・劣化する可能性を低減できる。   Furthermore, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, it is preferable that the sealing material 5 also has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the sealing material 5 is usually 100 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, more preferably 130 ° C. or higher, and usually 350 ° C. or lower, preferably 320 ° C. or lower, more preferably. Is 300 ° C. or lower. By increasing the melting point, it is possible to reduce the possibility that the sealing material 5 melts and deteriorates when the thin film solar cell 14 is used.

封止材5の厚みは特に規定されないが、通常100μm以上、好ましくは150μm以上、より好ましくは200μm以上であり、また、通常700μm以下、好ましくは600μm以下、より好ましくは500μm以下である。厚みを厚くすることで薄膜太陽電池14全体の強度が高まる傾向にあり、薄くすることで柔軟性が高まりまた可視光の透過率が向上する傾向にある。   The thickness of the sealing material 5 is not particularly defined, but is usually 100 μm or more, preferably 150 μm or more, more preferably 200 μm or more, and usually 700 μm or less, preferably 600 μm or less, more preferably 500 μm or less. Increasing the thickness tends to increase the strength of the thin-film solar cell 14 as a whole, and decreasing the thickness tends to increase flexibility and improve visible light transmittance.

封止材5を構成する材料としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)樹脂組成物をフィルムにしたもの(EVAフィルム)などを用いることができる。EVAフィルムには通常は耐候性の向上のために架橋剤を配合して架橋構造を構成させる。この架橋剤としては、一般に、100℃以上でラジカルを発生する有機過酸化物が用いられる。このような有機過酸化物としては、例えば、2,5−ジメチルヘキサン;2,5−ジハイドロパーオキサイド;2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン;3−ジ−t−ブチルパーオキサイド等を用いることができる。これらの有機過酸化物の配合量は、EVA樹脂100重量部に対して、通常5重量部以下、好ましくは3重量部以下であり、通常1重量部以上である。なお、架橋剤は1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   As a material which comprises the sealing material 5, what used the ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) resin composition for the film (EVA film) etc. can be used, for example. In order to improve weather resistance, the EVA film is usually blended with a crosslinking agent to form a crosslinked structure. As the crosslinking agent, an organic peroxide that generates radicals at 100 ° C. or higher is generally used. Examples of such an organic peroxide include 2,5-dimethylhexane; 2,5-dihydroperoxide; 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane; Di-t-butyl peroxide or the like can be used. The compounding amount of these organic peroxides is usually 5 parts by weight or less, preferably 3 parts by weight or less, and usually 1 part by weight or more with respect to 100 parts by weight of the EVA resin. In addition, 1 type may be used for a crosslinking agent and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

このEVA樹脂組成物には、接着力向上の目的で、シランカップリング剤を含有させてもよい。この目的に供されるシランカップリング剤としては、例えば、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン;ビニルトリクロロシラン;ビニルトリエトキシシラン;ビニル−トリス−(β−メトキシエトキシ)シラン;γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン;β−(3,4−エトキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等を挙げることができる。これらのシランカップリング剤の配合量は、EVA樹脂100重量部に対して、通常5重量部以下、好ましくは2重量部以下であり、通常0.1重量部以上である。なお、シランカップリング剤は1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   This EVA resin composition may contain a silane coupling agent for the purpose of improving the adhesive strength. Examples of silane coupling agents used for this purpose include γ-chloropropyltrimethoxysilane; vinyltrichlorosilane; vinyltriethoxysilane; vinyl-tris- (β-methoxyethoxy) silane; γ-methacryloxypropyltri Methoxysilane; β- (3,4-ethoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane and the like can be mentioned. The compounding amount of these silane coupling agents is usually 5 parts by weight or less, preferably 2 parts by weight or less, and usually 0.1 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the EVA resin. In addition, 1 type may be used for a silane coupling agent and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

更に、EVA樹脂のゲル分率を向上させ、耐久性を向上するために、EVA樹脂組成物に架橋助剤を含有させてもよい。この目的に供される架橋助剤としては、例えば、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルイソシアネート等の3官能の架橋助剤等の単官能の架橋助剤等が挙げられる。これらの架橋助剤の配合量は、EVA樹脂100重量部に対して、通常10重量部以下、好ましくは5重量部以下であり、また、通常1重量部以上である。なお、架橋助剤は1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   Furthermore, in order to improve the gel fraction of the EVA resin and improve the durability, a crosslinking aid may be included in the EVA resin composition. Examples of the crosslinking aid provided for this purpose include monofunctional crosslinking aids such as trifunctional crosslinking aids such as triallyl isocyanurate and triallyl isocyanate. The amount of these crosslinking aids is usually 10 parts by weight or less, preferably 5 parts by weight or less, and usually 1 part by weight or more with respect to 100 parts by weight of the EVA resin. In addition, 1 type may be used for a crosslinking adjuvant, and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.

更に、EVA樹脂の安定性を向上する目的で、EVA樹脂組成物に、例えばハイドロキノン;ハイドロキノンモノメチルエーテル;p−ベンゾキノン;メチルハイドロキノンなどを含有させてもよい。これらの配合量は、EVA樹脂100重量部に対して、通常5重量部以下である。しかし、EVA樹脂の架橋処理には1〜2時間程度の比較的長時間を要するため、薄膜太陽電池14の生産速度および生産効率を低下させる原因となる場合がある。また、長期間使用の際には、EVA樹脂組成物の分解ガス(酢酸ガス)またはEVA樹脂自体が有する酢酸ビニル基が、太陽電池素子6に悪影響を与えて発電効率が低下させる場合がある。そこで、封止材5としては、EVAフィルムの他に、プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体からなる共重合体のフィルムを用いることもできる。この共重合体としては、例えば、下記成分1および成分2が配合された熱可塑性樹脂組成物が挙げられる。   Furthermore, for the purpose of improving the stability of the EVA resin, the EVA resin composition may contain, for example, hydroquinone; hydroquinone monomethyl ether; p-benzoquinone; methyl hydroquinone. These compounding quantities are normally 5 weight part or less with respect to 100 weight part of EVA resin. However, since the EVA resin cross-linking process requires a relatively long time of about 1 to 2 hours, it may cause a reduction in the production rate and production efficiency of the thin-film solar cell 14. Further, when used for a long period of time, the decomposition gas (acetic acid gas) of the EVA resin composition or the vinyl acetate group of the EVA resin itself may adversely affect the solar cell element 6 and reduce the power generation efficiency. Therefore, as the sealing material 5, in addition to the EVA film, a copolymer film made of a propylene / ethylene / α-olefin copolymer can also be used. As this copolymer, the thermoplastic resin composition with which the following component 1 and the component 2 were mix | blended is mentioned, for example.

・成分1:プロピレン系重合体が、通常0重量部以上、好ましくは10重量部以上であり、また、通常70重量部以下、好ましくは50重量部以下。
・成分2:軟質プロピレン系共重合体が、30重量部以上、好ましくは50重量部以上であり、また、通常100重量部以下、好ましくは90重量部以下。
なお、成分1および成分2の合計量は100重量部である。上記のように、成分1および成分2が好ましい範囲にあると、封止材5のシートへの成形性が良好であるとともに、得られる封止材5の耐熱性、透明性および柔軟性が良好となり、薄膜太陽電池14に好適である。
Component 1: The propylene-based polymer is usually 0 part by weight or more, preferably 10 parts by weight or more, and usually 70 parts by weight or less, preferably 50 parts by weight or less.
-Component 2: A soft propylene-type copolymer is 30 weight part or more, Preferably it is 50 weight part or more, and is 100 weight part or less normally, Preferably it is 90 weight part or less.
The total amount of component 1 and component 2 is 100 parts by weight. As described above, when component 1 and component 2 are in a preferred range, the moldability of the encapsulant 5 into a sheet is good, and the resulting encapsulant 5 has good heat resistance, transparency, and flexibility. Therefore, it is suitable for the thin film solar cell 14.

上記の成分1および成分2が配合された熱可塑性樹脂組成物は、メルトフローレート(ASTM D 1238、230度、荷重2.16kg)が、通常0.0001g/10分以上であり、また、通常1000g/10分以下、好ましくは900g/10分以下、より好ましくは800g/10分以下である。成分1および成分2が配合された熱可塑性樹脂組成物の融点は、通常100℃以上、好ましくは110℃以上である。また通常140℃以下、好ましくは135℃以下である。   The thermoplastic resin composition in which the above component 1 and component 2 are blended has a melt flow rate (ASTM D 1238, 230 degrees, load 2.16 kg) of usually 0.0001 g / 10 min or more. It is 1000 g / 10 min or less, preferably 900 g / 10 min or less, more preferably 800 g / 10 min or less. The melting point of the thermoplastic resin composition containing component 1 and component 2 is usually 100 ° C. or higher, preferably 110 ° C. or higher. Moreover, it is 140 degrees C or less normally, Preferably it is 135 degrees C or less.

また成分1および成分2が配合された熱可塑性樹脂組成物の密度は、0.98g/cm以下が好ましく、0.95g/cm以下がより好ましく、0.94g/cm以下がさらに好ましい。この封止材5においては、上記成分1および成分2に、プラスチックなどに対する接着促進剤としてカップリング剤を配合することが可能である。カップリング剤は、シラン系、チタネート系、クロム系の各カップリング剤が好ましく用いられ、特にシラン系のカップリング剤(シランカップリング剤)が好適に用いられる。 Density of The thermoplastic resin composition Components 1 and 2 were compounded is preferably from 0.98 g / cm 3 or less, more preferably 0.95 g / cm 3 or less, more preferably 0.94 g / cm 3 or less . In this sealing material 5, it is possible to mix | blend a coupling agent with the said component 1 and component 2 as an adhesion promoter with respect to a plastics. As the coupling agent, silane, titanate, and chromium coupling agents are preferably used, and a silane coupling agent (silane coupling agent) is particularly preferably used.

上記シランカップリング剤としては公知のものが使用でき、特に制限はないが、例えば、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシーエトキシシラン)、γ−グリシドキシプロピルートリピルトリーメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。なお、カップリング剤は1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   Known silane coupling agents can be used and are not particularly limited. For example, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltris (β-methoxy-ethoxysilane), γ-glycidoxypropyl-tri Examples include piltrimethoxysilane and γ-aminopropyltriethoxysilane. In addition, 1 type may be used for a coupling agent and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

また、これらは熱可塑性樹脂組成物(成分1および成分2の合計量)100重量部に対して、上記シランカップリング剤を通常0.1重量部以上、また、通常5重量部以下、好ましくは3重量部以下含むことが望ましい。また、上記カップリング剤は、有機過酸化物を用いて、当該熱可塑性樹脂組成物にグラフト反応させてもよい。この場合、熱可塑性樹脂組成物(成分1および成分2の合計量)100重量部に対して、上記カップリング剤を0.1〜5重量部含むことが望ましい。シラングラフト化された熱可塑性樹脂組成物を用いても、ガラス、プラスチックに対して、シランカップリング剤ブレンドと同等以上の接着性が得られる。   These are usually 0.1 parts by weight or more, usually 5 parts by weight or less, preferably 100 parts by weight of the silane coupling agent, based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin composition (total amount of Component 1 and Component 2). It is desirable to contain 3 parts by weight or less. The coupling agent may be grafted to the thermoplastic resin composition using an organic peroxide. In this case, it is desirable that 0.1 to 5 parts by weight of the coupling agent is included with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin composition (total amount of component 1 and component 2). Even if a silane-grafted thermoplastic resin composition is used, the same or better adhesiveness as that of the silane coupling agent blend can be obtained for glass and plastic.

有機過酸化物を用いる場合、有機過酸化物は、熱可塑性樹脂組成物(成分1および成分2の合計量)100重量部に対して、通常0.001重量部以上、好ましくは0.01重量部以上、また、通常5重量部以下、好ましくは3重量部以下である。また、封止材5としてエチレン・α−オレフィン共重合体からなる共重合体を用いることもできる。この共重合体としては、下記に示す成分Aおよび成分Bからなる封止材用樹脂組成物と基材とを積層してなる、ホットタック性が5〜25℃のラミネートフィルムが例示される。   When the organic peroxide is used, the organic peroxide is usually 0.001 part by weight or more, preferably 0.01 part by weight with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin composition (total amount of Component 1 and Component 2). Part or more, and usually 5 parts by weight or less, preferably 3 parts by weight or less. Further, a copolymer made of an ethylene / α-olefin copolymer can be used as the sealing material 5. Examples of the copolymer include a laminate film having a hot tack property of 5 to 25 ° C., which is formed by laminating a resin composition for a sealing material comprising the following components A and B and a substrate.

・成分A:エチレン系樹脂。
・成分B:以下の(a)〜(d)の性状を有するエチレンとα−オレフィンとの共重合体。
(a)密度が0.86〜0.935g/cm
(b)メルトフローレート(MFR)が1〜50g/10分。
(c)温度上昇溶離分別(TREF)によって得られる溶出曲線のピークが1つであり、該ピーク温度が100℃以下である。
(d)温度上昇溶離分別(TREF)による積分溶出量が、90℃のとき90%以上である。
Component A: ethylene resin.
Component B: a copolymer of ethylene and an α-olefin having the following properties (a) to (d).
(A) Density is 0.86-0.935 g / cm 3 .
(B) Melt flow rate (MFR) is 1 to 50 g / 10 min.
(C) There is one peak in the elution curve obtained by temperature rising elution fractionation (TREF), and the peak temperature is 100 ° C. or lower.
(D) The integrated elution amount by temperature rising elution fractionation (TREF) is 90% or more at 90 ° C.

成分Aと成分Bとの配合割合(成分A/成分B)は、重量比で、通常50/50以上、好ましくは55/45以上、より好ましくは60/40以上であり、また、通常99/1以下、好ましくは90/10以下、より好ましくは85/15以下である。成分Bの配合量を多くすることで透明性やヒートシール性が高まる傾向にあり、成分Bの配合量を少なくすることでフィルムの作業性が高まる傾向にある。   The blending ratio (component A / component B) of component A and component B is usually 50/50 or more, preferably 55/45 or more, more preferably 60/40 or more, and usually 99 / 1 or less, preferably 90/10 or less, more preferably 85/15 or less. Increasing the amount of component B tends to increase transparency and heat sealability, and decreasing the amount of component B tends to increase the workability of the film.

成分Aと成分Bを配合して生成される封止材用樹脂組成物のメルトフローレート(MFR)は、通常2g/10分以上、好ましくは3g/10分以上であり、通常50g/10分以下、好ましくは40g/10分以下である。なおMFRの測定と評価は、JIS K7210(190℃、2.16kg荷重)に準拠する方法によって実施することができる。   The melt flow rate (MFR) of the resin composition for a sealing material produced by blending component A and component B is usually 2 g / 10 minutes or more, preferably 3 g / 10 minutes or more, and usually 50 g / 10 minutes. Hereinafter, it is preferably 40 g / 10 min or less. In addition, the measurement and evaluation of MFR can be implemented by the method based on JISK7210 (190 degreeC, 2.16kg load).

封止材用樹脂組成物の融点は、好ましくは50℃以上、より好ましくは55℃以上であり、また、通常300℃以下、好ましくは250℃以下、さらに好ましくは200℃以下である。融点を高くすることで薄膜太陽電池14の使用時に融解・劣化する可能性を低減できる。封止材用樹脂組成物の密度は、0.80g/cm以上が好ましく、0.85g/cm以上がより好ましく、また、0.98g/cm以下が好ましく、0.95g/cm以下がより好ましく、0.94g/cm以下がさらに好ましい。なお、密度の測定と評価は、JIS K7112に準拠する方法によって実施することができる。 The melting point of the encapsulant resin composition is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 55 ° C. or higher, and is usually 300 ° C. or lower, preferably 250 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or lower. By increasing the melting point, the possibility of melting and deterioration during use of the thin-film solar cell 14 can be reduced. The density of the resin composition for a sealing material is preferably 0.80 g / cm 3 or more, more preferably 0.85 g / cm 3 or more, and preferably 0.98 g / cm 3 or less, 0.95 g / cm 3. The following is more preferable, and 0.94 g / cm 3 or less is more preferable. The measurement and evaluation of density can be performed by a method based on JIS K7112.

さらに、エチレン・α−オレフィン共重合体を用いた封止材5において、前記プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体を用いた場合と同様に、カップリング剤を用いることが可能である。上述した封止材5は、材料由来の分解ガスを発生することがないため、太陽電池素子6への悪影響がなく、良好な耐熱性、機械強度、柔軟性(太陽電池封止性)および透明性を有する。また、材料の架橋工程を必要としないため、シート成形時および薄膜太陽電池100の製造時間が大きく短縮できるとともに、使用後の薄膜太陽電池14のリサイクルも容易となる。   Further, in the encapsulant 5 using the ethylene / α-olefin copolymer, a coupling agent can be used as in the case of using the propylene / ethylene / α-olefin copolymer. Since the sealing material 5 described above does not generate a decomposition gas derived from the material, the solar cell element 6 is not adversely affected, and has good heat resistance, mechanical strength, flexibility (solar cell sealing property), and transparency. Have sex. Further, since no material cross-linking step is required, the manufacturing time of the thin film solar cell 100 during sheet molding can be greatly reduced, and the thin film solar cell 14 after use can be easily recycled.

なお、封止材5は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていても良い。また、封止材5は単層フィルムにより形成されていても良いが、2層以上のフィルムを備えた積層フィルムであってもよい。封止材5の厚みは、通常2μm以上、好ましくは5μm以上、より好ましくは10μm以上であり、また、通常500μm以下、好ましくは300μm以下、より好ましくは100μm以下である。厚みを厚くすることで機械的強度が高まる傾向にあり、薄くすることで柔軟性が高まりまた光線透過率が高まる傾向にある。   In addition, the sealing material 5 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials. Moreover, although the sealing material 5 may be formed with the single layer film, the laminated | multilayer film provided with the film of 2 or more layers may be sufficient as it. The thickness of the sealing material 5 is usually 2 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and usually 500 μm or less, preferably 300 μm or less, more preferably 100 μm or less. Increasing the thickness tends to increase mechanical strength, and decreasing the thickness tends to increase flexibility and light transmittance.

封止材5を設ける位置に制限は無いが、通常は太陽電池素子6を挟み込むように設ける。太陽電池素子6を確実に保護するためである。本実施形態では、太陽電池素子6の正面及び背面にそれぞれ封止材5及び封止材7を設けるようにしている。   Although there is no restriction | limiting in the position which provides the sealing material 5, Usually, it provides so that the solar cell element 6 may be inserted | pinched. This is for reliably protecting the solar cell element 6. In this embodiment, the sealing material 5 and the sealing material 7 are provided on the front surface and the back surface of the solar cell element 6, respectively.

<2.6 太陽電池素子(6)>
太陽電池素子6としては、前述の光電変換素子を用いることができる。
<2.6 Solar cell element (6)>
As the solar cell element 6, the above-described photoelectric conversion element can be used.

・太陽電池素子同士の接続
太陽電池素子6は、薄膜太陽電池14の1個あたり1個だけを設けてもよいが、通常は2個以上の太陽電池素子6を設ける。具体的な太陽電池素子6の個数は任意に設定すればよい。太陽電池素子6を複数設ける場合、太陽電池素子6はアレイ状に並べて設けられていることが多い。
-Connection between solar cell elements Only one solar cell element 6 may be provided for each thin film solar cell 14, but usually two or more solar cell elements 6 are provided. The specific number of solar cell elements 6 may be set arbitrarily. When a plurality of solar cell elements 6 are provided, the solar cell elements 6 are often arranged in an array.

太陽電池素子6を複数設ける場合、通常は、太陽電池素子6同士は電気的に接続され、接続された一群の太陽電池素子6から生じた電気を端子(図示せず)から取り出すようになっていて、この際、電圧を高めるため通常は太陽電池素子は直列に接続される。このように太陽電池素子6同士を接続する場合には、太陽電池素子6間の距離は小さいことが好ましく、ひいては、太陽電池素子6と太陽電池素子6との間の隙間は狭いことが好ましい。太陽電池素子6の受光面積を広くして受光量を増加させ、薄膜太陽電池14の発電量を増加させるためである。   When a plurality of solar cell elements 6 are provided, the solar cell elements 6 are usually electrically connected to each other, and electricity generated from the connected group of solar cell elements 6 is taken out from a terminal (not shown). At this time, the solar cell elements are usually connected in series in order to increase the voltage. Thus, when connecting the solar cell elements 6, it is preferable that the distance between the solar cell elements 6 is small, and the clearance between the solar cell element 6 and the solar cell element 6 is preferably narrow. This is because the light receiving area of the solar cell element 6 is widened to increase the amount of received light, and the amount of power generated by the thin film solar cell 14 is increased.

<2.7 封止材(7)>
封止材7は、上述した封止材5と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他は封止材7と同様のものを同様に用いることができる。また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
<2.7 Sealant (7)>
The sealing material 7 is a film similar to the sealing material 5 described above, and the same material as the sealing material 7 can be used in the same manner except that the arrangement position is different. Moreover, since the constituent member on the back side of the solar cell element 6 does not necessarily need to transmit visible light, a member that does not transmit visible light can be used.

<2.8 ゲッター材フィルム(8)>
ゲッター材フィルム8は、上述したゲッター材フィルム4と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他はゲッター材フィルム4と同様のものを同様に必要に応じて用いることができる。また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。また使用する水分あるいは酸素吸収剤をゲッター材フィルム4よりも多く含有するフィルムを用いることも可能となる。このような吸収剤としては、水分吸収剤としてCaO、BaO、Zr−Al−BaO、酸素の吸収剤として活性炭、モレキュラーシーブなどが挙げられる。
<2.8 Getter Material Film (8)>
The getter material film 8 is the same film as the getter material film 4 described above, and the same material as the getter material film 4 can be used as necessary, except for the arrangement position. Moreover, since the constituent member on the back side of the solar cell element 6 does not necessarily need to transmit visible light, a member that does not transmit visible light can be used. It is also possible to use a film containing more water or oxygen absorbent than the getter material film 4. Examples of such absorbents include CaO, BaO, Zr-Al-BaO as moisture absorbents, and activated carbon, molecular sieves, etc. as oxygen absorbents.

<2.9 ガスバリアフィルム(9)>
ガスバリアフィルム9は、上述したガスバリアフィルム3と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他はガスバリアフィルム9と同様のものを同様に必要に応じて用いることができる。また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。
<2.9 Gas barrier film (9)>
The gas barrier film 9 is the same film as the gas barrier film 3 described above, and the same material as the gas barrier film 9 can be used as necessary except that the arrangement position is different. Moreover, since the constituent member on the back side of the solar cell element 6 does not necessarily need to transmit visible light, a member that does not transmit visible light can be used.

<2.10 バックシート(10)>
バックシート10は、上述した耐候性保護フィルム1と同様のフィルムであり、配設位置が異なる他は耐候性保護フィルム1と同様のものを同様に用いることができる。また、このバックシート10が水及び酸素を透過させ難いものであれば、バックシート10をガスバリア層として機能させることも可能である。
<2.10 Backsheet (10)>
The back sheet 10 is the same film as the weather-resistant protective film 1 described above, and the same material as the weather-resistant protective film 1 can be used in the same manner except that the arrangement position is different. In addition, if the back sheet 10 is difficult to permeate water and oxygen, the back sheet 10 can also function as a gas barrier layer.

また、太陽電池素子6よりも背面側の構成部材は必ずしも可視光を透過させる必要が無いため、可視光を透過させないものを用いることもできる。このため、バックシート10としては、以下に説明するもの(i)〜(iv)を用いることが特に好ましい。   Moreover, since the constituent member on the back side of the solar cell element 6 does not necessarily need to transmit visible light, a member that does not transmit visible light can be used. For this reason, it is particularly preferable to use the following (i) to (iv) as the backsheet 10.

(i)バックシート10としては、強度に優れ、耐候性、耐熱性、耐水性、耐光性に優れた各種の樹脂のフィルム及びシートを使用することができる。例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリルースチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂、その他等の各種の樹脂のシートを使用することができる。これらの樹脂のシートの中でも、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂のシートを使用することが好ましい。なお、これらは1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   (I) As the back sheet 10, it is possible to use various resin films and sheets having excellent strength and weather resistance, heat resistance, water resistance, and light resistance. For example, polyethylene resin, polypropylene resin, cyclic polyolefin resin, polystyrene resin, acrylonitrile-styrene copolymer (AS resin), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), polyvinyl chloride resin, fluorine Resins, poly (meth) acrylic resins, polycarbonate resins, polyester resins such as polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate, polyamide resins such as various nylons, polyimide resins, polyamideimide resins, polyarylphthalate resins Sheet of various resins such as silicone resin, polysulfone resin, polyphenylene sulfide resin, polyethersulfone resin, polyurethane resin, acetal resin, cellulose resin, etc. It is possible to use. Among these resin sheets, it is preferable to use a fluorine resin, a cyclic polyolefin resin, a polycarbonate resin, a poly (meth) acrylic resin, a polyamide resin, or a polyester resin sheet. In addition, these may use 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

(ii)バックシート10としては、金属薄膜を用いることもできる。例えば、腐蝕防止したアルミニウム金属箔、ステンレス製薄膜などが挙げられる。なお、前記の金属は1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   (Ii) As the back sheet 10, a metal thin film can also be used. For example, corrosion-resistant aluminum metal foil, stainless steel thin film, and the like can be mentioned. In addition, the said metal may use 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

(iii)バックシート10としては、例えばアルミ箔の両面にフッ素系樹脂フィルムを接着した防水性の高いシートを用いても良い。フッ素系樹脂としては、例えば、一弗化エチレン(商品名:テドラー,デュポン社製)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレンとエチレン又はプロピレンとのコポリマー(ETFE)、フッ化ビニリデン系樹脂(PVDF)、フッ化ビニル系樹脂(PVF)等が挙げられる。なお、フッ素系樹脂は1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   (Iii) As the back sheet 10, for example, a highly waterproof sheet in which a fluorine resin film is bonded to both surfaces of an aluminum foil may be used. Examples of the fluorine resin include ethylene monofluoride (trade name: Tedlar, manufactured by DuPont), polytetrafluoroethylene (PTFE), a copolymer of tetrafluoroethylene and ethylene or propylene (ETFE), and vinylidene fluoride resin. (PVDF), vinyl fluoride resin (PVF) and the like. In addition, 1 type may be used for fluororesin and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

(iv)バックシート10としては、例えば、基材フィルムの片面あるいは両面に、無機酸化物の蒸着膜を設け、更に、上記の無機酸化物の蒸着膜を設けた基材フィルムの両面に、耐熱性のポリプロピレン系樹脂フィルムを積層したものを用いてもよい。なお、通常は、基材フィルムにポリプロピレン系樹脂フィルムを積層する場合には、ラミネート用接着剤で張り合わせることで積層する。無機酸化物の蒸着膜を設けることで、水分、酸素等の侵入を防止する防湿性に優れたバックシート10として使用できる。   (Iv) As the back sheet 10, for example, a vapor deposition film of an inorganic oxide is provided on one side or both sides of the base film, and further, heat resistance is provided on both sides of the base film provided with the vapor deposition film of the inorganic oxide. What laminated | stacked the property polypropylene-type resin film may be used. Usually, when a polypropylene resin film is laminated on the base film, the lamination is performed by laminating with a laminating adhesive. By providing an inorganic oxide vapor-deposited film, it can be used as a back sheet 10 having excellent moisture resistance that prevents intrusion of moisture, oxygen and the like.

基材フィルムとしては、基本的には、無機酸化物の蒸着膜等との密接着性に優れ、強度に優れ、耐候性、耐熱性、耐水性、耐光性に優れた各種の樹脂のフィルムを使用することができる。例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリルースチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリルーブタジエンースチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂、その他等の各種の樹脂のフィルムを使用することができる。中でも、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、または、ポリエステル系樹脂のフィルムを使用することが好ましい。   Basically, as the base film, various resin films having excellent close adhesion with an inorganic oxide vapor deposition film, etc., excellent strength, weather resistance, heat resistance, water resistance, and light resistance are used. Can be used. For example, polyethylene resin, polypropylene resin, cyclic polyolefin resin, polystyrene resin, acrylonitrile-styrene copolymer (AS resin), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), polyvinyl chloride resin, fluorine Resins, poly (meth) acrylic resins, polycarbonate resins, polyester resins such as polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate, polyamide resins such as various nylons, polyimide resins, polyamideimide resins, polyaryl phthalate resins Silicone resin, polysulfone resin, polyphenylene sulfide resin, polyethersulfone resin, polyurethane resin, acetal resin, cellulosic resin, etc. It is possible to use. Among these, it is preferable to use a film of a fluorine resin, a cyclic polyolefin resin, a polycarbonate resin, a poly (meth) acrylic resin, a polyamide resin, or a polyester resin.

上記のような各種の樹脂のフィルムのなかでも、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ化ビニリデン系樹脂(PVDF)、または、フッ化ビニル系樹脂(PVF)等のフッ素系樹脂のフィルムを使用することがより好ましい。更に、このフッ素系樹脂のフィルムの中でも、特に、ポリフッ化ビニル系樹脂(PVF);テトラフルオロエチレンとエチレン又はプロピレンとのコポリマー(ETFE)からなるフッ素系樹脂のフィルムが、強度等の観点から特に好ましい。なお、前記樹脂は1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   Among the various resin films described above, for example, a film of a fluorine resin such as polytetrafluoroethylene (PTFE), vinylidene fluoride resin (PVDF), or vinyl fluoride resin (PVF) is used. More preferably it is used. Further, among the fluororesin films, in particular, a fluororesin film (PVF); a fluororesin film made of a copolymer of tetrafluoroethylene and ethylene or propylene (ETFE) is particularly preferable from the viewpoint of strength and the like. preferable. In addition, the said resin may use 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

また、上記のような各種の樹脂のフィルムのなかでも、シクロペンタジエン及びその誘導体、シクロヘキサジエン及びその誘導体等の環状ポリオレフィン系樹脂のフィルムを使用することもより好ましい。基材フィルムの膜厚としては、通常12μm以上、好ましくは20μm以上であり、また、通常300μm以下、好ましくは200μm以下である。   Of the various resin films as described above, it is more preferable to use a film of a cyclic polyolefin resin such as cyclopentadiene and a derivative thereof, cyclohexadiene and a derivative thereof. The film thickness of the base film is usually 12 μm or more, preferably 20 μm or more, and is usually 300 μm or less, preferably 200 μm or less.

無機酸化物の蒸着膜としては、基本的に金属の酸化物を蒸着した薄膜であれば使用可能である。例えば、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、の酸化物の蒸着膜を使用することができる。この際、酸化ケイ素としては例えばSiO(x=1.0〜2.0)を用いることができ、酸化アルミニウムとしては例えばAlO(x=0.5〜1.5)を用いることができる。 As the inorganic oxide vapor-deposited film, basically any thin film on which a metal oxide is vapor-deposited can be used. For example, a deposited film of an oxide of silicon (Si) or aluminum (Al) can be used. At this time, for example, SiO x (x = 1.0 to 2.0) can be used as silicon oxide, and for example, AlO x (x = 0.5 to 1.5) can be used as aluminum oxide. .

なお、使用する金属及び無機酸化物の種類は1種でもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。無機酸化物の蒸着膜の膜厚としては、通常50Å以上、好ましくは100Å以上であり、また、通常4000Å以下、好ましくは1000Å以下である。蒸着膜の作製方法としては、プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等の化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition法、CVD法)等を用いることができる。具体例を挙げると、基材フィルムの一方の面に、有機珪素化合物等の蒸着用モノマーガスを原料とし、キャリヤーガスとして、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスを使用し、更に、酸素供給ガスとして、酸素ガス等を使用し、低温プラズマ発生装置等を利用する低温プラズマ化学気相成長法を用いて酸化珪素等の無機酸化物の蒸着膜を形成することができる。   In addition, the kind of metal and inorganic oxide to be used may be 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios. The film thickness of the inorganic oxide vapor deposition film is usually 50 mm or more, preferably 100 mm or more, and is usually 4000 mm or less, preferably 1000 mm or less. As a method for forming the deposited film, a chemical vapor deposition method (chemical vapor deposition method, CVD method) such as a plasma chemical vapor deposition method, a thermal chemical vapor deposition method, or a photochemical vapor deposition method can be used. As a specific example, on one surface of the base film, a monomer gas for vapor deposition such as an organosilicon compound is used as a raw material, an inert gas such as argon gas or helium gas is used as a carrier gas, and oxygen is supplied. An oxygen oxide vapor or the like can be used as a gas, and a vapor deposition film of an inorganic oxide such as silicon oxide can be formed using a low temperature plasma chemical vapor deposition method using a low temperature plasma generator or the like.

ポリプロピレン系樹脂としては、例えば、プロピレンの単独重合体;プロピレンと他のモノマー(例えばα−オレフィン等)との共重合体を使用することができる。また、ポリプロピレン系樹脂としては、アイソタクチック重合体を用いることもできる。ポリプロピレン系樹脂の融点は通常164℃〜170℃であり、比重は通常0.90〜0.91であり、分子量は通常10万〜20万である。   As the polypropylene resin, for example, a homopolymer of propylene; a copolymer of propylene and another monomer (for example, α-olefin) can be used. Moreover, an isotactic polymer can also be used as a polypropylene resin. The melting point of the polypropylene resin is usually 164 ° C. to 170 ° C., the specific gravity is usually 0.90 to 0.91, and the molecular weight is usually 100,000 to 200,000.

ポリプロピレン系樹脂は、その結晶性により性質が大きく支配されるが、アイソタクチックの高いポリマーは、引っ張り強さ、衝撃強度に優れ、耐熱性、耐屈曲疲労強度を良好であり、かつ、加工性は極めて良好なものである。   Polypropylene resins are largely controlled by their crystallinity, but high isotactic polymers have excellent tensile strength and impact strength, good heat resistance and bending fatigue strength, and workability. Is very good.

基材フィルムにポリプロピレン系樹脂フィルムを積層する場合には、通常はラミネート用接着剤を用いる。これにより、基材フィルムとポリプロピレン系樹脂フィルムとはラミネート用接着剤層を介して積層されることになる。   When a polypropylene resin film is laminated on the base film, a laminating adhesive is usually used. Thereby, a base film and a polypropylene resin film are laminated | stacked via the adhesive bond layer for lamination.

ラミネート用接着剤層を構成する接着剤としては、例えば、ポリ酢酸ビニル系接着剤、ポリアクリル酸エステル系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、エチレン共重合体系接着剤、セルロース系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリイミド系接着剤、アミノ樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリウレタン系接着剤、反応型(メタ)アクリル系接着剤、シリコーン系接着剤等が挙げられる。なお、接着剤は1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   Examples of the adhesive constituting the adhesive layer for laminating include, for example, a polyvinyl acetate adhesive, a polyacrylate adhesive, a cyanoacrylate adhesive, an ethylene copolymer adhesive, a cellulose adhesive, and a polyester adhesive. Adhesives, polyamide adhesives, polyimide adhesives, amino resin adhesives, phenol resin adhesives, epoxy adhesives, polyurethane adhesives, reactive (meth) acrylic adhesives, silicone adhesives, etc. Is mentioned. In addition, 1 type may be used for an adhesive agent and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

上記の接着剤の組成系は、水性型、溶液型、エマルジョン型、分散型等のいずれの組成物形態でもよい。また、その性状は、フィルム・シート状、粉末状、固形状等のいずれの形態でもよい。さらに、接着機構については、化学反応型、溶剤揮発型、熱溶融型、熱圧型等のいずれの形態でもよいものである。上記の接着剤は、例えば、ロールコート法、グラビアロールコート法、キスコート法、その他等のコート法、あるいは、印刷法等によって施すことができる。そのコーティング量としては、乾燥状態で0.1g/m〜10g/mが望ましい。 The composition system of the adhesive may be any composition form such as an aqueous type, a solution type, an emulsion type, and a dispersion type. Further, the property may be any of film / sheet, powder, solid and the like. Furthermore, the bonding mechanism may be any form such as a chemical reaction type, a solvent volatilization type, a heat melting type, and a hot pressure type. The adhesive can be applied by a coating method such as a roll coating method, a gravure roll coating method, a kiss coating method, or the like, or a printing method. As the amount of coating, 0.1g / m 2 ~10g / m 2 is desirable in the dry state.

<2.11 シール材(11)>
シール材11は、上述した耐候性保護フィルム1、紫外線カットフィルム2、ガスバリアフィルム3、ゲッター材フィルム4、封止材5、封止材7、ゲッター材フィルム8、ガスバリアフィルム9及びバックシート10の縁部をシールして、これらのフィルムで被覆された空間内に湿気及び酸素が浸入しないようにシールする部材である。
<2.11 Sealing material (11)>
The sealing material 11 includes the weatherproof protective film 1, the ultraviolet cut film 2, the gas barrier film 3, the getter material film 4, the sealing material 5, the sealing material 7, the getter material film 8, the gas barrier film 9, and the back sheet 10. It is a member that seals the edge so that moisture and oxygen do not enter the space covered with these films.

シール材11に要求される防湿能力の程度は、単位面積(1m)の1日あたりの水蒸気透過率が0.1g/m/day以下であることが好ましく、0.05g/m/day以下であることがより好ましい。従来はこのように高い防湿能力を有するシール材11の実装が困難であったため、化合物半導体系太陽電池素子及び有機太陽電池素子のように優れた太陽電池素子を備えた太陽電池を実現することが困難であったが、このようなシール材11を適用することにより化合物半導体系太陽電池素子及び有機太陽電池素子の優れた性質を活かした薄膜太陽電池14の実施が容易となる。 The degree of moisture capacity required for the sealing member 11 is preferably water vapor transmission rate per day unit area (1 m 2) is not more than 0.1g / m 2 / day, 0.05g / m 2 / More preferably, it is not more than day. Conventionally, since it has been difficult to mount the sealing material 11 having such a high moisture-proof capability, it is possible to realize a solar cell including an excellent solar cell element such as a compound semiconductor solar cell element and an organic solar cell element. Although it was difficult, the implementation of the thin-film solar cell 14 utilizing the excellent properties of the compound semiconductor solar cell element and the organic solar cell element is facilitated by applying such a sealing material 11.

さらに、薄膜太陽電池14は光を受けて熱せされることが多いため、シール材11も熱に対する耐性を有することが好ましい。この観点から、シール材11の構成材料の融点は、通常100℃以上、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上であり、また、通常250℃以下、好ましくは200℃以下、より好ましくは180℃以下である。融点が低すぎると薄膜太陽電池14の使用時にシール材11が融解する可能性がある。   Furthermore, since the thin film solar cell 14 is often heated by receiving light, it is preferable that the sealing material 11 also has heat resistance. From this viewpoint, the melting point of the constituent material of the sealing material 11 is usually 100 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, more preferably 130 ° C. or higher, and usually 250 ° C. or lower, preferably 200 ° C. or lower, more preferably 180 ° C. or lower. If the melting point is too low, the sealing material 11 may melt when the thin film solar cell 14 is used.

シール材11を構成する材料としては、例えば、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂、アクリル系樹脂等のポリマーが挙げられる。なお、シール材11は1種の材料で形成されていてもよく、2種以上の材料で形成されていても良い。シール材11は、少なくともガスバリアフィルム3,9の縁部をシールできる位置に設ける。これにより、少なくともガスバリアフィルム3,9及びシール材11で囲まれた空間を密閉し、この空間内に湿気及び酸素が侵入しないようにすることができる。   Examples of the material constituting the sealing material 11 include polymers such as a fluorine resin, a silicone resin, and an acrylic resin. In addition, the sealing material 11 may be formed with 1 type of material, and may be formed with 2 or more types of materials. The sealing material 11 is provided at a position where at least the edges of the gas barrier films 3 and 9 can be sealed. Thereby, the space surrounded by at least the gas barrier films 3 and 9 and the sealing material 11 can be sealed, and moisture and oxygen can be prevented from entering the space.

このシール材11を形成する方法に制限は無いが、例えば、材料を耐候性保護フィルム1とバックシート10との間に注入することにより形成できる。形成方法の具体例を挙げると、以下の方法が挙げられる。即ち、例えば封止材5の硬化が進行する途中で、半硬化状態の薄膜太陽電池14を前記ラミネート装置から取り出し、太陽電池素子6の外周部であって耐候性保護シート1とバックシート10との間の部分に液状のポリマーを注入し、このポリマーを封止材5と共に硬化させればよい。また、封止材5の硬化が終了した後にラミネート装置から取り出して単独で硬化させてもよい。なお、前記のポリマーを架橋・硬化させるための温度範囲は通常130℃以上、好ましくは140℃以上であり、通常180℃以下、好ましくは170℃以下である。   Although there is no restriction | limiting in the method of forming this sealing material 11, For example, it can form by inject | pouring material between the weather-resistant protective film 1 and the back sheet | seat 10. FIG. Specific examples of the forming method include the following methods. That is, for example, while the curing of the sealing material 5 proceeds, the semi-cured thin-film solar cell 14 is taken out from the laminating apparatus, and is the outer peripheral portion of the solar cell element 6, which is the weatherproof protective sheet 1 and the back sheet 10. A liquid polymer may be injected into a portion between the two and the polymer may be cured together with the sealing material 5. Further, after the sealing material 5 has been cured, it may be taken out from the laminating apparatus and cured alone. The temperature range for crosslinking and curing the polymer is usually 130 ° C. or higher, preferably 140 ° C. or higher, and is usually 180 ° C. or lower, preferably 170 ° C. or lower.

<2.12 太陽電池の寸法等>
本実施形態の薄膜太陽電池14は、通常、膜状の薄い部材である。このように膜状の部材として薄膜太陽電池14を形成することにより、薄膜太陽電池14を建材、自動車、インテリア等に容易に設置できるようになっている。薄膜太陽電池14は、軽く、割れにくく、従って安全性の高い太陽電池が得られ、また曲面にも適用可能であるため更に多くの用途に使用しうる。薄くて軽いため輸送や保管など流通面でも好ましい。更に、膜状であるためロール・トゥ・ロール式の製造が可能であり大幅なコストカットが可能である。
<2.12 Solar cell dimensions>
The thin film solar cell 14 of the present embodiment is usually a thin film member. By forming the thin film solar cell 14 as a film-like member in this way, the thin film solar cell 14 can be easily installed in building materials, automobiles, interiors, and the like. The thin-film solar cell 14 is light and difficult to break, and thus a highly safe solar cell can be obtained and can be applied to a curved surface, so that it can be used for more applications. Since it is thin and light, it is preferable in terms of distribution such as transportation and storage. Furthermore, since it is in the form of a film, it can be manufactured in a roll-to-roll manner, and the cost can be greatly reduced.

薄膜太陽電池14の具体的な寸法に制限は無いが、その厚みは、通常300μm以上、好ましくは500μm以上、より好ましくは700μm以上であり、また、通常3000μm以下、好ましくは2000μm以下、より好ましくは1500μm以下である。   Although there is no restriction | limiting in the specific dimension of the thin film solar cell 14, The thickness is 300 micrometers or more normally, Preferably it is 500 micrometers or more, More preferably, it is 700 micrometers or more, Moreover, it is 3000 micrometers or less normally, Preferably it is 2000 micrometers or less, More preferably. It is 1500 micrometers or less.

<2.13 太陽電池の製造方法>
本実施形態の薄膜太陽電池14の製造方法に制限は無いが、例えば、耐候性保護フィルム1とバックシート10との間に、1個又は2個以上の太陽電池素子6を直列または並列接続したものを、紫外線カットフィルム2、ガスバリアフィルム3,9、ゲッター材フィルム4,8及び封止材5,7と共に一般的な真空ラミネート装置でラミネートすることで製造できる。この際、加熱温度は通常130℃以上、好ましくは140℃以上であり、通常180℃以下、好ましくは170℃以下である。また、加熱時間は通常10分以上、好ましくは20分以上であり、通常100分以下、好ましくは90分以下である。圧力は通常0.001MPa以上、好ましくは0.01MPa以上であり、通常0.2MPa以下、好ましくは0.1MPa以下である。圧力をこの範囲とすることで封止を確実に行い、かつ、端部からの封止材5,7がはみ出しや過加圧による膜厚低減を抑え、寸法安定性を確保しうる。
<2.13 Solar Cell Manufacturing Method>
Although there is no restriction | limiting in the manufacturing method of the thin film solar cell 14 of this embodiment, For example, between the weather-resistant protective film 1 and the back sheet | seat 10, the 1 or 2 or more solar cell element 6 was connected in series or in parallel. The product can be manufactured by laminating with a general vacuum laminating apparatus together with the ultraviolet cut film 2, the gas barrier films 3, 9, the getter material films 4, 8 and the sealing materials 5, 7. At this time, the heating temperature is usually 130 ° C. or higher, preferably 140 ° C. or higher, and is usually 180 ° C. or lower, preferably 170 ° C. or lower. The heating time is usually 10 minutes or longer, preferably 20 minutes or longer, usually 100 minutes or shorter, preferably 90 minutes or shorter. The pressure is usually 0.001 MPa or more, preferably 0.01 MPa or more, and usually 0.2 MPa or less, preferably 0.1 MPa or less. By setting the pressure within this range, sealing can be performed reliably, and the sealing materials 5 and 7 from the end can be prevented from protruding and film thickness reduction due to overpressure can be suppressed, and dimensional stability can be ensured.

<2.14 太陽電池の用途>
上述した薄膜太陽電池14の用途に制限はなく任意である。例えば、図3に模式的に示すように、何らかの基材12上に薄膜太陽電池14を設けた太陽電池モジュール13を用意し、これを使用場所に設置して用いればよい。具定例を挙げると、基材12として建材用板材を使用した場合、この板材の表面に薄膜太陽電池14を設けて太陽電池モジュール13として太陽電池パネルを作製し、この太陽電池パネルを建物の外壁等に設置して使用すればよい。
<2.14 Applications of solar cells>
There is no restriction | limiting in the use of the thin film solar cell 14 mentioned above, It is arbitrary. For example, as schematically shown in FIG. 3, a solar cell module 13 in which a thin film solar cell 14 is provided on a certain base material 12 is prepared and used at a place of use. As a specific example, when a building material plate is used as the base material 12, a thin film solar cell 14 is provided on the surface of the plate material to produce a solar cell panel as the solar cell module 13, and this solar cell panel is attached to the outer wall of the building. It can be installed and used.

基材12は太陽電池素子6を支持する支持部材である。基材12を形成する材料としては、例えば、ガラス、サファイア、チタニア等の無機材料;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂フィルム、塩化ビニル、ポリエチレン、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリノルボルネン等の有機材料;紙、合成紙等の紙材料;ステンレス、チタン、アルミニウム等の金属に、絶縁性を付与するために表面をコート或いはラミネートしたもの等の複合材料;などが挙げられる。なお、基材の材料は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。また、これら有機材料あるいは紙材料に炭素繊維を含ませ、機械的強度を補強させても良い。   The substrate 12 is a support member that supports the solar cell element 6. Examples of the material for forming the substrate 12 include inorganic materials such as glass, sapphire, and titania; polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polyimide, nylon, polystyrene, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol copolymer, fluorine. Organic materials such as resin films, vinyl chloride, polyethylene, cellulose, polyvinylidene chloride, aramid, polyphenylene sulfide, polyurethane, polycarbonate, polyarylate, polynorbornene; paper materials such as paper and synthetic paper; metals such as stainless steel, titanium, and aluminum In addition, a composite material such as a material whose surface is coated or laminated in order to impart insulating properties may be used. In addition, 1 type may be used for the material of a base material, and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio. Moreover, carbon fiber may be included in these organic materials or paper materials to reinforce the mechanical strength.

本実施形態の薄膜太陽電池を適用する分野の例を挙げると、建材用太陽電池、自動車用太陽電池、インテリア用太陽電池、鉄道用太陽電池、船舶用太陽電池、飛行機用太陽電池、宇宙機用太陽電池、家電用太陽電池、携帯電話用太陽電池、玩具用太陽電池などに用いて好適である。具体例として以下のようなものを挙げることができる。   When the example of the field | area which applies the thin film solar cell of this embodiment is given, the solar cell for building materials, the solar cell for motor vehicles, the solar cell for interiors, the solar cell for railways, the solar cell for ships, the solar cell for airplanes, for spacecraft It is suitable for use in solar cells, solar cells for home appliances, solar cells for mobile phones, solar cells for toys and the like. Specific examples include the following.

1.建築用途
1.1 ハウス屋根材として太陽電池
基材として屋根用板材等を使用した場合、この板材の表面に薄膜太陽電池を設けて太陽電池ユニットとして太陽電池パネルを作製し、この太陽電池パネルをハウスの屋根の上に設置して使用すればよい。また、基材として瓦を直接用いることもできる。本実施形態の太陽電池が柔軟性を有するという特性を生かし、瓦の曲線に密着させることができるので好適である。
1. Building use 1.1 Solar cell as house roofing material When a roof plate or the like is used as a base material, a thin-film solar cell is provided on the surface of the plate material to produce a solar cell panel as a solar cell unit. Just install on the roof of the house. Moreover, a roof tile can also be used directly as a base material. The solar cell of the present embodiment is suitable because it can be brought into close contact with the curve of the roof tile, taking advantage of the property that it has flexibility.

1.2 屋上
ビルの屋上に取り付けることもできる。基材上に薄膜太陽電池を設けた太陽電池ユニットを用意し、これをビルの屋上に設置することもできる。この時基材とともに防水シートを併用し、防水作用を有するのが望ましい。さらに、本実施形態の薄膜太陽電池が柔軟性を有するという特性を生かし、平面ではない屋根、例えば折半屋根に密着させることもできる。この場合も防水シートを併用するのが望ましい。
1.2 Rooftop Can be installed on the rooftop of a building. A solar cell unit in which a thin film solar cell is provided on a base material can be prepared and installed on the roof of a building. At this time, it is desirable to use a waterproof sheet together with the base material to have a waterproof action. Furthermore, taking advantage of the property that the thin-film solar cell of the present embodiment has flexibility, it can be brought into close contact with a non-planar roof, for example, a folded roof. In this case, it is desirable to use a waterproof sheet in combination.

1.3 トップライト
エントランスや吹き抜け部分に外装として本実施形態の薄膜太陽電池を用いることもできる。何らかのデザイン処理を施されたエントランス等は曲線が用いられている場合が多く、そのような場合において本実施形態の薄膜太陽電池の柔軟性が生かされる。またエントランス等ではシースルーである場合があり、このような場合には、有機太陽電池の緑色系の色合いが、環境対策が重要視される時代において意匠的な美観も得られるので好適である。
1.3 Top Light The thin film solar cell of the present embodiment can be used as an exterior at the entrance or at the atrium. An entrance or the like that has undergone some design processing often uses a curve, and in such a case, the flexibility of the thin-film solar cell of the present embodiment is utilized. In addition, there is a case of see-through in an entrance or the like. In such a case, the green color of the organic solar cell is suitable because a design aesthetic can be obtained in an era when environmental measures are regarded as important.

1.4 壁
基材として建材用板材を使用した場合、この板材の表面に薄膜太陽電池を設けて太陽電池ユニットとして太陽電池パネルを作製し、この太陽電池パネルを建物の外壁等に設置して使用すればよい。また、カーテンウォールに設置することもできる。その他、スパンドレルや方立等への取り付けも可能である。この場合、基材の形状に制限はないが、通常は板材を使用する。また、基材の材料、寸法等は、その使用環境に応じて任意に設定すればよい。このような基材の例を挙げると、アルポリック(登録商標;三菱樹脂製)などが挙げられる。
1.4 Wall When a building material plate is used as the base material, a thin-film solar cell is provided on the surface of the plate material to produce a solar cell panel as a solar cell unit, and this solar cell panel is installed on the outer wall of the building. Use it. It can also be installed on a curtain wall. In addition, it can be attached to a spandrel or a vertical. In this case, although there is no restriction | limiting in the shape of a base material, Usually, a board | plate material is used. Moreover, what is necessary is just to set the material of a base material, a dimension, etc. arbitrarily according to the use environment. As an example of such a substrate, Alpolic (registered trademark; manufactured by Mitsubishi Plastics) and the like can be mentioned.

1.5 窓
また、シースルーの窓に使用することもできる。有機太陽電池の緑色系の色合いが、環境対策が重要視される時代において意匠的な美観も得られるので好適である。
1.5 Window It can also be used for see-through windows. The green color of the organic solar cell is preferable because a design aesthetic can be obtained in an era when environmental measures are important.

1.6 その他
その他建築の外装としてひさし、ルーバー、手摺等にも使用できる。このような場合においても、本実施形態の薄膜太陽電池の柔軟性が、これら用途にとり好適である。
1.6 Others Can be used for eaves, louvers, handrails, etc. as other architectural exteriors. Even in such a case, the flexibility of the thin film solar cell of this embodiment is suitable for these applications.

2. 内装
本実施形態の薄膜太陽電池はブラインドのスラットに取り付けることもできる。本実施形態の薄膜太陽電池は軽量であり、柔軟性に富むことから、このような用途が可能となる。また、内容用窓についても有機太陽電池素子がシースルーである特性を生かし使用することができる。
2. Interior The thin film solar cell of this embodiment can also be attached to a blind slat. Since the thin film solar cell of this embodiment is lightweight and rich in flexibility, such a use is possible. Further, the contents window can be used by utilizing the characteristic that the organic solar cell element is see-through.

3. 野菜工場
蛍光灯などの照明光を活用する植物工場の設置件数は増えているが,照明に掛かる電気代や光源の交換費用などによって栽培コストを引き下げにくいというのが現状である。そこで本実施形態の薄膜太陽電池を野菜工場に設置し、LEDまたは蛍光灯と組み合わせた照明システムを作製することができる。このとき蛍光灯よりも寿命が長いLEDと本実施形態の太陽電池を組み合わせた照明システムを用いることで、照明に要するコストを現状に比べて30%程度減らせることができるので好適である。また、野菜等を一定温度で輸送するリーファー・コンテナ(reefer container)の屋根や側壁に本実施形態の太陽電池を用いることもできる。
3. Vegetable factories Although the number of plant factories that use illumination light such as fluorescent lights is increasing, the current situation is that it is difficult to reduce the cultivation cost due to the electricity costs for lighting and replacement costs of light sources. Then, the thin film solar cell of this embodiment can be installed in a vegetable factory, and the illumination system combined with LED or the fluorescent lamp can be produced. At this time, it is preferable to use an illumination system in which an LED having a longer life than a fluorescent lamp and the solar cell of this embodiment is used, because the cost required for illumination can be reduced by about 30% compared to the current situation. Moreover, the solar cell of this embodiment can also be used for the roof and side wall of the reefer container (reefer container) which conveys vegetables etc. at fixed temperature.

4. 道路資材・土木
本実施形態の薄膜太陽電池は、駐車場の外壁や高速道路の遮音壁や浄水場の外壁等にも用いることができる。
4). Road material / civil engineering The thin film solar cell of this embodiment can be used also for the outer wall of a parking lot, the sound insulation wall of an expressway, the outer wall of a water purification plant, etc.

5. 自動車
本実施形態の薄膜太陽電池は、自動車のボンネット、ルーフ、トランクリッド、ドア、フロントフェンダー、リアフェンダー、ピラー、バンパー、バックミラーなどの表面に用いることができる。得られた電力は走行用モータ、モータ駆動用バッテリー、電装品及び電装品用バッテリーのいずれに供給することができる。太陽電池パネルにおける発電状況と該走行用モータ、該モータ駆動用バッテリー、該電装品及び該電装品用バッテリーにおける電力使用状況とに合わせて選択する制御手段とを備えることで、得られた電力を適正にかつ効率的に使用することができる。前記の場合、基材12の形状に制限はないが、通常は板材を使用する。また、基材12の材料、寸法等は、その使用環境に応じて任意に設定すればよい。このような基材12の例を挙げると、アルポリック(登録商標;三菱樹脂製)などが挙げられる。
5. Automobile The thin film solar cell of this embodiment can be used on the surfaces of automobile bonnets, roofs, trunk lids, doors, front fenders, rear fenders, pillars, bumpers, rearview mirrors, and the like. The obtained electric power can be supplied to any of a traveling motor, a motor driving battery, an electrical component, and an electrical component battery. By providing the power generation status in the solar cell panel and the control means for selecting according to the power used in the motor for driving, the battery for driving the motor, the electrical equipment and the battery for electrical equipment, the obtained electric power It can be used properly and efficiently. In the above case, the shape of the substrate 12 is not limited, but a plate material is usually used. Moreover, what is necessary is just to set the material of the base material 12, a dimension, etc. arbitrarily according to the use environment. Examples of such a substrate 12 include Alpolic (registered trademark; manufactured by Mitsubishi Plastics).

以下、本発明の実施例を示して本発明について更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を逸脱しない限り、以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although the Example of this invention is shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to a following example, unless it deviates from the summary.

<実施例1:ジヒドロメタノフラーレンC60(CH)(A0)及びC70(CH)(A9)の合成>

Figure 0005822117
ジヒドロメタノフラーレンC60(CH)(A0)及びC70(CH)(A9)は、以下のようにして合成した。 <Example 1: Synthesis of dihydromethanofullerene C 60 (CH 2 ) (A0) and C 70 (CH 2 ) (A9)>
Figure 0005822117
Dihydro methanofullerene C 60 (CH 2) (A0 ) and C 70 (CH 2) (A9 ) was synthesized as follows.

<合成例1−1>
[中間体E2の合成]

Figure 0005822117
公知文献J.Am.Chem.Soc.,2008,130(46),15429−15436に従って、C60(CHSiMePr)H(E2)を合成した。 <Synthesis Example 1-1>
[Synthesis of Intermediate E2]
Figure 0005822117
Known literature J.A. Am. Chem. Soc. , 2008, 130 (46), 15429-15436, C 60 (CH 2 SiMe 2 O i Pr) H (E2) was synthesized.

[中間体E3の合成]

Figure 0005822117
窒素雰囲気下、100mL四口ナスフラスコに中間体E2(117 mg, 0.137 mmol)およびo−ジクロロベンゼン(10 mL)を入れ、減圧脱気後、窒素で復圧した。カリウムt−ブトキシドの1M THF溶液(Aldrich製)(0.210 mL, 0.210 mmol)を加え、約10分間攪拌した。ヨウ素(38 mg, 0.150 mmol)を加え、さらに約2分間攪拌した。反応溶液をショートシリカゲルカラム(二硫化炭素)に供し、濃縮後、残渣を二硫化炭素−メタノールで再沈殿させた。ろ取し、減圧乾燥することにより、目的とするダイマー[C60(CHSiMePr)](E3)を、異性体混合物として、黒茶色固体として収率99%(115 mg, 0.0675 mmol, HPLC純度 99.7 %)で得た。 [Synthesis of Intermediate E3]
Figure 0005822117
Under a nitrogen atmosphere, intermediate E2 (117 mg, 0.137 mmol) and o-dichlorobenzene (10 mL) were placed in a 100 mL four-necked eggplant flask, and after degassing under reduced pressure, the pressure was restored with nitrogen. A 1M THF solution of potassium t-butoxide (manufactured by Aldrich) (0.210 mL, 0.210 mmol) was added, and the mixture was stirred for about 10 minutes. Iodine (38 mg, 0.150 mmol) was added and further stirred for about 2 minutes. The reaction solution was applied to a short silica gel column (carbon disulfide), and after concentration, the residue was reprecipitated with carbon disulfide-methanol. By filtration and drying under reduced pressure, the target dimer [C 60 (CH 2 SiMe 2 O i Pr)] 2 (E3) was obtained as a black-brown solid in a yield of 99% (115 mg, 115 mg, 0.0675 mmol, HPLC purity 99.7%).

[化合物A0の合成]

Figure 0005822117
窒素雰囲気下、二口ナスフラスコに塩化銅(II)(16.1 mg, 0.12 mmol, 6.0 eq)、中間体E3(34.1 mg, 0.02 mmol)を加え、o−ジクロロベンゼン(5 mL)に溶解させた。100℃に加熱し、2時間攪拌後、室温に冷却した。メタノール(1 mL)を加えた後、トルエンで希釈し、シリカゲルろ過カラムに供した。ろ液を濃縮後、メタノールを加えて、沈殿物をろ取した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(二硫化炭素)に供することで、目的物であるジヒドロメタノフラーレンC60(CH)(化合物A0)を収率98%(28.7 mg)で得た。 [Synthesis of Compound A0]
Figure 0005822117
Under a nitrogen atmosphere, copper (II) chloride (16.1 mg, 0.12 mmol, 6.0 eq) and intermediate E3 (34.1 mg, 0.02 mmol) were added to a two-necked eggplant flask, and o- Dissolved in dichlorobenzene (5 mL). The mixture was heated to 100 ° C., stirred for 2 hours, and then cooled to room temperature. After adding methanol (1 mL), it was diluted with toluene and applied to a silica gel filtration column. The filtrate was concentrated, methanol was added, and the precipitate was collected by filtration. By subjecting it to silica gel column chromatography (carbon disulfide), dihydromethanofullerene C 60 (CH 2 ) (compound A0), which was the object, was obtained in a yield of 98% (28.7 mg).

化合物A0:H NMR (500 MHz, CDCl/CS):δ 3.93 (s, 2H). APCI−MS(−) (m/z): calcd for OSiC7016(M) 734.0157, found 734.02. Compound A0: 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 / CS 2 ): δ 3.93 (s, 2H). APCI-MS (−) (m / z): calcd for OSiC 70 H 16 (M ) 734.0157, found 734.02.

<合成例1−2>
[中間体E4の合成]

Figure 0005822117
塩化(イソプロポキシ)ジメチルシリルメチルマグネシウム((PrO)MeSiCHMgCl)の代わりに、塩化ジメチルフェニルシリルメチルマグネシウム(MePhSiCHMgCl)を用いた以外は、合成例1−1における中間体E2の合成と同様にして、C60(CHSiMePh)H(E4)を合成した。 <Synthesis Example 1-2>
[Synthesis of Intermediate E4]
Figure 0005822117
Intermediate in Synthesis Example 1-1, except that dimethylphenylsilylmethylmagnesium chloride (Me 2 PhSiCH 2 MgCl) was used instead of (isopropoxy) dimethylsilylmethylmagnesium chloride (( i PrO) Me 2 SiCH 2 MgCl) C 60 (CH 2 SiMe 2 Ph) H (E4) was synthesized in the same manner as the synthesis of the body E2.

[中間体E5の合成]

Figure 0005822117
中間体E2の代わりに中間体E4を用いた以外は、合成例1−1における中間体E3の合成と同様にして、[C60(CHSiMePh)](E5) [Synthesis of Intermediate E5]
Figure 0005822117
[C 60 (CH 2 SiMe 2 Ph)] 2 (E5) In the same manner as in the synthesis of the intermediate E3 in Synthesis Example 1-1, except that the intermediate E4 was used instead of the intermediate E2.

[化合物A0の合成]

Figure 0005822117
窒素雰囲気下、二口ナスフラスコに塩化銅(II)(16.1 mg, 0.12 mmol, 6.0 eq)、中間体E5(34.8 mg, 0.02 mmol)を加え、o−ジクロロベンゼン(5 mL)に溶解させた。100℃に加熱し、2時間攪拌後、室温に冷却した。メタノール(0.5 mL)を加えた後、トルエンで希釈し、シリカゲルろ過カラムに供した。ろ液を濃縮後、メタノールを加えて、沈殿物をろ取した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(二硫化炭素)に供することで、目的物であるジヒドロメタノフラーレンC60(CH)(A0)を収率46%で得た。 [Synthesis of Compound A0]
Figure 0005822117
Under a nitrogen atmosphere, copper (II) chloride (16.1 mg, 0.12 mmol, 6.0 eq) and intermediate E5 (34.8 mg, 0.02 mmol) were added to a two-necked eggplant flask, and o- Dissolved in dichlorobenzene (5 mL). The mixture was heated to 100 ° C., stirred for 2 hours, and then cooled to room temperature. Methanol (0.5 mL) was added, diluted with toluene, and applied to a silica gel filtration column. The filtrate was concentrated, methanol was added, and the precipitate was collected by filtration. Dihydromethanofullerene C 60 (CH 2 ) (A0), which is the target product, was obtained in a yield of 46% by subjecting it to silica gel column chromatography (carbon disulfide).

<合成例1−2a>
合成例1−2においては、中間体E5から化合物A0を合成する際に塩化銅(II)を用いた。合成例1−2aにおいては、塩化銅(II)を用いる代わりに銅(II)トリフラートを用いた。それ以外は合成例1−2と同様の方法により、ジヒドロメタノフラーレン(A0)を合成した。合成例1−2aにおける、中間体E5からの化合物A0の収率は66%であった。
<Synthesis Example 1-2a>
In Synthesis Example 1-2, copper (II) chloride was used when compound A0 was synthesized from intermediate E5. In Synthesis Example 1-2a, copper (II) triflate was used instead of copper (II) chloride. Otherwise, dihydromethanofullerene (A0) was synthesized by the same method as in Synthesis Example 1-2. In Synthesis Example 1-2a, the yield of compound A0 from intermediate E5 was 66%.

<合成例1−3>
[中間体E6の合成]

Figure 0005822117
(イソプロポキシ)ジメチルシリルメチル塩化マグネシウム((PrO)MeSiCHMgCl)の代わりに、塩化トリメチルシリルメチルマグネシウム(MeSiCHMgCl)を用いた以外は、合成例1−1における中間体E2の合成法と同様の方法で、C60(CHSiMe)H(E6)を合成した。 <Synthesis Example 1-3>
[Synthesis of Intermediate E6]
Figure 0005822117
Intermediate E2 in Synthesis Example 1-1 except that trimethylsilylmethylmagnesium chloride (Me 3 SiCH 2 MgCl) was used instead of (isopropoxy) dimethylsilylmethyl magnesium chloride (( i PrO) Me 2 SiCH 2 MgCl) C 60 (CH 2 SiMe 3 ) H (E6) was synthesized in the same manner as in the above synthesis method.

[中間体E7の合成]

Figure 0005822117
中間体E2の代わりに中間体E6を用いた以外は、合成例1−1における中間体E3の合成法と同様にして、[C60(CHSiMe)](E7)を合成した。 [Synthesis of Intermediate E7]
Figure 0005822117
[C 60 (CH 2 SiMe 3 )] 2 (E7) was synthesized in the same manner as in the synthesis of intermediate E3 in Synthesis Example 1-1 except that intermediate E6 was used instead of intermediate E2.

[化合物A0の合成]

Figure 0005822117
中間体E5の代わりに中間体E7を用いた以外は、合成例1−2における化合物A0の合成法と同様にして、目的とするジヒドロメタノフラーレンC60(CH)(A0)を収率97%で得た。 [Synthesis of Compound A0]
Figure 0005822117
The target dihydromethanofullerene C 60 (CH 2 ) (A0) was obtained in the same manner as in the synthesis method of Compound A0 in Synthesis Example 1-2 except that Intermediate E7 was used instead of Intermediate E5. %.

<合成例1−4>
合成例1−4においては、シリルメチルモノ付加フラーレン(中間体E2,E4,E6)から、一段階でジヒドロメタノフラーレン(A0)を合成した。

Figure 0005822117
<Synthesis Example 1-4>
In Synthesis Example 1-4, dihydromethanofullerene (A0) was synthesized in one step from silylmethyl monoaddition fullerene (intermediates E2, E4, E6).
Figure 0005822117

合成例1−4において、中間体E2,E4,E6のそれぞれから化合物A0を合成した際の単離収率を、以下に示す。合成方法については、続けて詳しく説明する。

Figure 0005822117
In Synthesis Example 1-4, the isolation yield when compound A0 is synthesized from each of intermediates E2, E4, and E6 is shown below. The synthesis method will be described in detail subsequently.
Figure 0005822117

[中間体E2からの合成]
中間体E3の代わりに中間体E2を用い、塩化銅(II)を入れる前にカリウムt−ブトキシドの1M THF溶液(1.2当量)を加えて約5分間攪拌した以外は、合成例1−1で説明した中間体E3からの化合物A0の合成方法と同様に、化合物A0を合成した。
[Synthesis from Intermediate E2]
Synthesis Example 1 except that Intermediate E2 was used instead of Intermediate E3, and 1M THF solution (1.2 equivalents) of potassium t-butoxide was added and stirred for about 5 minutes before adding copper (II) chloride. The compound A0 was synthesized in the same manner as the method for synthesizing the compound A0 from the intermediate E3 described in 1.

[中間体E4からの合成]
中間体E3の代わりに中間体E4を用い、塩化銅(II)を入れる前にカリウムt−ブトキシドの1M THF溶液(1.2当量)を加えて約5分間攪拌した以外は、合成例1−1で説明した中間体E3からの化合物A0の合成方法と同様に、化合物A0を合成した。
[Synthesis from Intermediate E4]
Synthesis Example 1 except that Intermediate E4 was used instead of Intermediate E3, and 1M THF solution (1.2 equivalents) of potassium t-butoxide was added and stirred for about 5 minutes before adding copper (II) chloride. The compound A0 was synthesized in the same manner as the method for synthesizing the compound A0 from the intermediate E3 described in 1.

[中間体E6からの合成]
中間体E3の代わりに中間体E6を用い、塩化銅(II)を入れる前にカリウムt−ブトキシドの1M THF溶液(1.2当量)を加えて約5分間攪拌した以外は、合成例1−1で説明した中間体E3からの化合物A0の合成方法と同様に、化合物A0を合成した。
[Synthesis from Intermediate E6]
Synthetic Example 1 except that Intermediate E6 was used instead of Intermediate E3, and 1M THF solution (1.2 equivalents) of potassium t-butoxide was added and stirred for about 5 minutes before adding copper (II) chloride. The compound A0 was synthesized in the same manner as the method for synthesizing the compound A0 from the intermediate E3 described in 1.

<合成例1−5>
[中間体E8の合成]

Figure 0005822117
窒素置換した50mL二口フラスコ中に、マグネシウム(583 mg, 0.024 mol)を入れ、テトラヒドロフラン(5 mL)を添加した。ヨウ素(I)を少量加えた後、加熱還流した。ここに、(イソプロポキシジメチルシリル)クロロメタン((PrO)MeSiCHCl, 3.59 mL, 0.02 mol)を徐々に滴下した後、テトラヒドロフラン(14 mL)で希釈することで、塩化(イソプロポキシ)ジメチルシリルメチルマグネシウム((PrO)MeSiCHMgCl)のテトラヒドロフラン溶液(0.875 M)を調製した。別に、窒素置換した500mL四口フラスコに、フラーレンC70(467 mg, 0.556 mmol)、N,N−ジメチルホルムアミド(1.29 mL, 16.68 mmol)、及び1,2−ジクロロベンゼン(150 mL)を加え、脱気した後、窒素で復圧した。ここに、上記のように調製した塩化(イソプロポキシ)ジメチルシリルメチルマグネシウム((PrO)MeSiCHMgCl)のテトラヒドロフラン溶液(0.875 M)のうち1.91mL(1.668 mmol, 3当量)をシリンジで加え、5分間攪拌した後、脱気した飽和塩化アンモニウム水溶液を0.9mL加えて、室温で攪拌した。得られた溶液を濃縮後、二硫化炭素で希釈し、二硫化炭素:ヘキサン=1:1〜1:0の混合溶媒を展開溶媒としてシリカゲルカラムクロマトグラフィー精製を行うことにより、目的物であるC70(CHSiMePr)H(中間体E8)の異性体混合物を収率58%(313 mg, 0.322 mmol)で黒色固体として得た。 <Synthesis Example 1-5>
[Synthesis of Intermediate E8]
Figure 0005822117
Magnesium (583 mg, 0.024 mol) was placed in a nitrogen-substituted 50 mL two-necked flask, and tetrahydrofuran (5 mL) was added. A small amount of iodine (I 2 ) was added, and the mixture was heated to reflux. Here, by dilution with (isopropoxycarbonyl butyldimethylsilyl) chloromethane ((i PrO) Me 2 SiCH 2 Cl, 3.59 mL, 0.02 mol) was slowly added dropwise, tetrahydrofuran (14 mL), A tetrahydrofuran solution (0.875 M) of (isopropoxy) dimethylsilylmethylmagnesium chloride (( i PrO) Me 2 SiCH 2 MgCl) was prepared. Separately, in a nitrogen-substituted 500 mL four-necked flask, fullerene C 70 (467 mg, 0.556 mmol), N, N-dimethylformamide (1.29 mL, 16.68 mmol), and 1,2-dichlorobenzene ( 150 mL) was added, degassed, and then re-pressured with nitrogen. Here, prepared chloride (isopropoxy) dimethylsilylmethyl magnesium as described above 1.91mL of tetrahydrofuran ((i PrO) Me 2 SiCH 2 MgCl) (0.875 M) (1.668 mmol, 3 Equivalent) was added with a syringe and stirred for 5 minutes, and then 0.9 mL of a degassed saturated aqueous ammonium chloride solution was added and stirred at room temperature. The obtained solution is concentrated, diluted with carbon disulfide, and purified by silica gel column chromatography using a mixed solvent of carbon disulfide: hexane = 1: 1 to 1: 0 as a developing solvent. An isomer mixture of 70 (CH 2 SiMe 2 O i Pr) H (intermediate E8) was obtained as a black solid in 58% yield (313 mg, 0.322 mmol).

[中間体E9の合成]

Figure 0005822117
窒素雰囲気下、200mL三口ナスフラスコに中間体E8(399 mg, 0.410 mmol)及びo−ジクロロベンゼン(30 mL)を入れ、減圧脱気後、窒素で復圧した。カリウムt−ブトキシドの1Mテトラヒドロフラン溶液(Aldrich製)(0.627 mL, 0.627 mmol)を加え、約10分間攪拌した。その後ヨウ素(114 mg, 0.447 mmol)を加え、さらに約2分間攪拌した。反応溶液をショートシリカゲルカラム(トルエン)に供し、濃縮後、残渣にメタノールを加え、沈殿物をろ取して減圧乾燥することにより、目的とするダイマー[C70(CHSiMePr)](中間体E9)の粗生成物(430 mg)を得た。 [Synthesis of Intermediate E9]
Figure 0005822117
Under a nitrogen atmosphere, Intermediate E8 (399 mg, 0.410 mmol) and o-dichlorobenzene (30 mL) were placed in a 200 mL three-necked eggplant flask, and after degassing under reduced pressure, the pressure was restored with nitrogen. A 1M tetrahydrofuran solution (manufactured by Aldrich) of potassium t-butoxide (0.627 mL, 0.627 mmol) was added, and the mixture was stirred for about 10 minutes. Thereafter, iodine (114 mg, 0.447 mmol) was added, and the mixture was further stirred for about 2 minutes. The reaction solution was applied to a short silica gel column (toluene), concentrated, methanol was added to the residue, the precipitate was collected by filtration and dried under reduced pressure to obtain the target dimer [C 70 (CH 2 SiMe 2 O i Pr). ] 2 (Intermediate E9) crude product (430 mg) was obtained.

[化合物A9の合成]

Figure 0005822117
窒素雰囲気下、二口ナスフラスコに塩化銅(II)(1.18 g, 8.80 mmol, 6.0 eq)及び上記のように合成した中間体E9の粗生成物(2.85 g, <1.466 mmol)を加え、o−ジクロロベンゼン(200 mL)に溶解させた。100℃に加熱し、6時間攪拌後、室温に冷却した。メタノール(400 mL)を加え、沈殿物をろ取した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(二硫化炭素)に供することで、ジヒドロメタノフラーレンC70(CH)(化合物A9)を異性体混合物として収率80%(2.00 g, 2.34 mmol)で得た。 [Synthesis of Compound A9]
Figure 0005822117
Under a nitrogen atmosphere, in a two-necked eggplant flask, copper (II) chloride (1.18 g, 8.80 mmol, 6.0 eq) and a crude product of intermediate E9 synthesized as described above (2.85 g, <1.466 mmol) was added and dissolved in o-dichlorobenzene (200 mL). The mixture was heated to 100 ° C., stirred for 6 hours, and then cooled to room temperature. Methanol (400 mL) was added and the precipitate was collected by filtration. Dihydromethanofullerene C 70 (CH 2 ) (compound A9) was obtained as an isomer mixture in a yield of 80% (2.00 g, 2.34 mmol) by subjecting it to silica gel column chromatography (carbon disulfide). .

化合物A9:H NMR (400 MHz, CDCl/CS):δ 2.85(s, 2H), 2.80(d, 1H, J = 6.0 Hz), 2.54(d, 1H, J = 6.0 Hz). Compound A9: 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 / CS 2 ): δ 2.85 (s, 2H), 2.80 (d, 1H, J = 6.0 Hz), 2.54 (d, 1H , J = 6.0 Hz).

<実施例2:種々のメタノフラーレン化合物の合成>
合成例2では、ジヒドロメタノフラーレン(A0)を用いて、種々のメタノフラーレン化合物を合成する。
<Example 2: Synthesis of various methanofullerene compounds>
In Synthesis Example 2, various methanofullerene compounds are synthesized using dihydromethanofullerene (A0).

<合成例2−1:メタノフラーレン化合物A1およびA2の合成>

Figure 0005822117
窒素雰囲気下、300mL四口ナスフラスコ中、化合物A0(300 mg, 0.409 mmol)、インデン(1.14 mL、9.81 mmol)をo−ジクロロペンゼン(140 mL)に加え、減圧脱気後、再び窒素雰囲気下に戻し、加熱還流した。10時間後、インデン(1.72 mL, 14.7 mmol) を追加し、さらに10時間加熱還流した。室温に戻し、溶媒を減圧留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(二硫化炭素:ヘキサン=1:2〜1:0)に供した後、GPC精製(クロロホルム)を行うことにより、C60(CH)(Ind)(A1)を収率47%(164 mg, 0.193 mmol)、C60(CH)(Ind)(A2)を収率17%(67 mg, 0.069 mmol)でそれぞれ位置異性体の混合物として得た。それぞれについて、質量分析(APCI法, negative)により、目的物の質量と一致するm/z:850[M]、m/z:966[M]を検出した。 <Synthesis Example 2-1: Synthesis of methanofullerene compounds A1 and A2>
Figure 0005822117
Under a nitrogen atmosphere, compound A0 (300 mg, 0.409 mmol) and indene (1.14 mL, 9.81 mmol) were added to o-dichlorobenzene (140 mL) in a 300 mL four-necked eggplant flask and depressurized. After that, the atmosphere was again returned to a nitrogen atmosphere and heated to reflux. After 10 hours, indene (1.72 mL, 14.7 mmol) was added, and the mixture was further heated to reflux for 10 hours. After returning to room temperature and distilling off the solvent under reduced pressure, the residue was subjected to silica gel column chromatography (carbon disulfide: hexane = 1: 2 to 1: 0) and then subjected to GPC purification (chloroform), whereby C 60 (CH 2 ) (Ind) (A1) in 47% yield (164 mg, 0.193 mmol), C 60 (CH 2 ) (Ind) 2 (A2) in 17% yield (67 mg, 0.069 mmol) To obtain a mixture of regioisomers. About each, m / z: 850 [M < - >] and m / z: 966 [M < - >] which correspond to the mass of a target object were detected by mass spectrometry (APCI method, negative).

<合成例2−2:メタノフラーレン化合物A3およびA4の合成>

Figure 0005822117
窒素雰囲気下、300mL三口ナスフラスコ中、化合物A0(300 mg, 0.409 mmol)、ヨウ化テトラn−ブチルアンモニウム(TBAI: 604 mg, 1.63 mmol)、トルエン(140 mL)を入れた。減圧脱気後、再び窒素雰囲気下に戻し、α、α’−ジブロモ−o−キシレン(432 mg, 1.63 mmol)を加えて加熱還流した。10時間後、ヨウ化テトラn−ブチルアンモニウム(TBAI: 906 mg, 2.45 mmol)、α,α’−ジブロモ−o−キシレン(647 mg, 2.45 mmol)を追加し、さらに約6時間加熱還流した。室温に戻し、シリカゲルろ過カラム(トルエン)に供し、濃縮した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(二硫化炭素)に供した後、GPC精製(クロロホルム)を行うことにより、目的とするC60(CH)(QM)(A3)を収率13%(43 mg, 0.0513 mmol)で、C60(CH)(QM)(A4)を収率30%(117 mg, 0.124 mmol)でそれぞれ位置異性体の混合物として得た。質量分析(APCI法, negative)により、目的物の質量と一致するm/z:838[M]、m/z:942[M]をそれぞれ検出した。 <Synthesis Example 2-2: Synthesis of methanofullerene compounds A3 and A4>
Figure 0005822117
Under a nitrogen atmosphere, Compound A0 (300 mg, 0.409 mmol), tetra n-butylammonium iodide (TBAI: 604 mg, 1.63 mmol), and toluene (140 mL) were placed in a 300 mL three-necked eggplant flask. After degassing under reduced pressure, the atmosphere was returned to a nitrogen atmosphere again, α, α′-dibromo-o-xylene (432 mg, 1.63 mmol) was added, and the mixture was heated to reflux. After 10 hours, tetra-n-butylammonium iodide (TBAI: 906 mg, 2.45 mmol) and α, α′-dibromo-o-xylene (647 mg, 2.45 mmol) were added, and about 6 hours further. Heated to reflux. It returned to room temperature, it used for the silica gel filtration column (toluene), and concentrated. After subjecting to silica gel column chromatography (carbon disulfide), GPC purification (chloroform) was performed to obtain the target C 60 (CH 2 ) (QM) (A3) in a yield of 13% (43 mg, 0. 3). 0513 mmol), C 60 (CH 2 ) (QM) 2 (A4) was obtained as a mixture of regioisomers in 30% yield (117 mg, 0.124 mmol), respectively. By mass spectrometry (APCI method, negative), m / z: 838 [M ] and m / z: 942 [M ] corresponding to the mass of the target product were detected.

<合成例2−3:メタノフラーレン化合物A5の合成>

Figure 0005822117
窒素雰囲気下、100mL四口ナスフラスコに、化合物A0(200 mg, 0.272 mmol)、MBBT(J.Org.Chem.1995,60,532−538に従って合成したものを使用した)(112 mg, 0.299 mmol)、o−ジクロロベンゼン(10 mL)を加えた。減圧脱気後、再び窒素雰囲気下に戻し、80℃に加熱後、ナトリウムメトキシド(16.2 mg, 0.300 mmol)を加え、約4時間攪拌した。ナトリウムメトキシド(5.8 mg)を追加し、さらに約4時間攪拌した。MBBT(112 mg)、ナトリウムメトキシド(16.2 mg)を追加し、さらに約9時間攪拌した。室温まで放冷し、シリカゲルろ過カラム(o−ジクロロベンゼン(50 mL)−酢酸エチル(50 mL))に供した。酢酸エチルを減圧で留去し、残ったo−ジクロロベンゼン溶液を300mL四口ナスフラスコ中に移し、減圧脱気後、再び窒素雰囲気下に戻し、約7時間加熱還流した。溶媒を減圧留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン−酢酸エチル)に供することで、目的とするC60(CH)(PCBM)(A5)を収率25%(62 mg, 0.067 mmol)で位置異性体の混合物として得た。質量分析(APCI法, negative)により、目的物の質量と一致するm/z:924[M]を検出した。 <Synthesis Example 2-3: Synthesis of methanofullerene compound A5>
Figure 0005822117
In a 100 mL four-necked eggplant flask under a nitrogen atmosphere, compound A0 (200 mg, 0.272 mmol), MBBT (synthesized according to J. Org. Chem. 1995, 60, 532-538) (112 mg, 0.299 mmol), o-dichlorobenzene (10 mL) was added. After degassing under reduced pressure, the atmosphere was returned to a nitrogen atmosphere again, heated to 80 ° C., sodium methoxide (16.2 mg, 0.300 mmol) was added, and the mixture was stirred for about 4 hours. Sodium methoxide (5.8 mg) was added, and the mixture was further stirred for about 4 hours. MBBT (112 mg) and sodium methoxide (16.2 mg) were added, and the mixture was further stirred for about 9 hours. The mixture was allowed to cool to room temperature and applied to a silica gel filtration column (o-dichlorobenzene (50 mL) -ethyl acetate (50 mL)). Ethyl acetate was distilled off under reduced pressure, and the remaining o-dichlorobenzene solution was transferred into a 300 mL four-necked eggplant flask, degassed under reduced pressure, then returned to a nitrogen atmosphere, and heated to reflux for about 7 hours. After the solvent was distilled off under reduced pressure, the residue was subjected to silica gel column chromatography (toluene-ethyl acetate) to obtain the intended C 60 (CH 2 ) (PCBM) (A5) in a yield of 25% (62 mg, 0.067). mmol)) as a mixture of regioisomers. By mass spectrometry (APCI method, negative), m / z: 924 [M ] corresponding to the mass of the target product was detected.

<合成例2−4:メタノフラーレン化合物A10およびA11の合成>

Figure 0005822117
窒素雰囲気下、300mL四口ナスフラスコ中、化合物A9(400 mg, 0.468 mmol)及びインデン(2.73 mL, 23.4 mmol)をo−ジクロロペンゼン(180 mL)に加え、減圧脱気後、再び窒素雰囲気下に戻し、加熱還流した。10時間後、インデン(1.37 mL, 11.7 mmol)を追加し、さらに10時間加熱還流した。室温に戻し、溶媒を減圧留去して、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(二硫化炭素:ヘキサン=2:1〜1:0)に供した後、GPC精製(クロロホルム)を行うことにより、C70(CH)(Ind)(化合物A10)を収率36%(164 mg, 0.169 mmol)で、C70(CH)(Ind)(化合物A11)を収率4%(18.2 mg, 0.0168 mmol)で、それぞれ位置異性体の混合物として得た。質量分析(APCI法, negative)により、化合物A10と化合物A11のそれぞれについて、目的物の質量と一致するm/z:970[M]及びm/z:1086[M]を検出した。 <Synthesis Example 2-4: Synthesis of methanofullerene compounds A10 and A11>
Figure 0005822117
Under a nitrogen atmosphere, compound A9 (400 mg, 0.468 mmol) and indene (2.73 mL, 23.4 mmol) were added to o-dichlorobenzene (180 mL) in a 300 mL four-necked eggplant flask and depressurized. After that, the atmosphere was again returned to a nitrogen atmosphere and heated to reflux. After 10 hours, indene (1.37 mL, 11.7 mmol) was added, and the mixture was further heated to reflux for 10 hours. After returning to room temperature, the solvent was distilled off under reduced pressure and subjected to silica gel column chromatography (carbon disulfide: hexane = 2: 1 to 1: 0), followed by GPC purification (chloroform) to obtain C 70 (CH 2) (Ind) (compound A10) 36% yield (164 mg, with 0.169 mmol), C 70 (CH 2) (Ind) 2 ( compound A11) 4% yield (18.2 mg, 0.0168 mmol) in each case as a mixture of regioisomers. By mass spectrometry (APCI method, negative), m / z: 970 [M ] and m / z: 1086 [M ] corresponding to the mass of the target product were detected for each of Compound A10 and Compound A11.

<実施例3>
合成例3では、ジヒドロメタノフラーレン(A0)に対して付加基を付加するのではなく、別の方法により種々のメタノフラーレン化合物を合成する。具体的には、付加基を有するフラーレン二量体を開裂させる方法(合成例3−1,3−2)と、付加基を有するシリルメチル付加フラーレンに対して酸化剤を作用させることによりジヒドロメタノ基を導入する方法について説明する。
<Example 3>
In Synthesis Example 3, various methanofullerene compounds are synthesized by other methods instead of adding an additional group to dihydromethanofullerene (A0). Specifically, a method of cleaving a fullerene dimer having an addition group (Synthesis Examples 3-1 and 3-2), and a dihydromethano group by allowing an oxidant to act on the silylmethyl addition fullerene having an addition group A method of introducing the will be described.

<合成例3−1:メタノフラーレン化合物A6の合成>

Figure 0005822117
<Synthesis Example 3-1: Synthesis of methanofullerene compound A6>
Figure 0005822117

[中間体F1の合成]

Figure 0005822117
中間体F1は、塩化(イソプロポキシ)ジメチルシリルメチルマグネシウム((PrO)MeSiCHMgCl)の代わりに、塩化ジメチルヘキシルシリルメチルマグネシウム(C13MeSiCHMgCl)を用いた以外は、合成例1−1における中間体E2の合成法と同様にして合成した。 [Synthesis of Intermediate F1]
Figure 0005822117
Intermediate F1 was obtained by using dimethylhexylsilylmethylmagnesium chloride (C 6 H 13 Me 2 SiCH 2 MgCl) in place of (isopropoxy) dimethylsilylmethylmagnesium chloride (( i PrO) Me 2 SiCH 2 MgCl) Was synthesized in the same manner as in the synthesis method of Intermediate E2 in Synthesis Example 1-1.

[中間体F2の合成]

Figure 0005822117
中間体F2は、中間体E2の代わりに中間体F1を用いた以外は、合成例1−1における中間体E3の合成法と同様にして合成した。 [Synthesis of Intermediate F2]
Figure 0005822117
The intermediate F2 was synthesized in the same manner as the synthesis method of the intermediate E3 in Synthesis Example 1-1 except that the intermediate F1 was used instead of the intermediate E2.

[中間体F3の合成]

Figure 0005822117
中間体F2を用いて以下の反応を行うことにより、中間体F3を合成した。中間体F3の合成は、以下の方法(1)(2)のどちらを用いても行うことができた。 [Synthesis of Intermediate F3]
Figure 0005822117
Intermediate F3 was synthesized by carrying out the following reaction using intermediate F2. The synthesis of intermediate F3 could be performed using either of the following methods (1) and (2).

[中間体F3の合成(1)]
窒素雰囲気下、二口フラスコ中に、中間体F2(600 mg, purity 83 %, containing C60 10 %, 0.284 mmol)、PhC≡CCOOEt (560 μl, 3.40 mmol)を入れ、o−ジクロロベンゼン(30 mL)に溶解させた。140℃で8時間加熱した。メタノールを加え、固体をろ取し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(二硫化炭素)に供することで、中間体F3をダイマーの混合物として収率37%(205 mg, purity 99 %)を得た。
[Synthesis of Intermediate F3 (1)]
Under a nitrogen atmosphere, put intermediate F2 (600 mg, purity 83%, contining C 60 10%, 0.284 mmol), PhC≡CCOOEt (560 μl, 3.40 mmol) in a two-necked flask, and o- Dissolved in dichlorobenzene (30 mL). Heated at 140 ° C. for 8 hours. Methanol was added, the solid was collected by filtration, and subjected to silica gel column chromatography (carbon disulfide), whereby Intermediate F3 was obtained as a mixture of dimers and a yield of 37% (205 mg, purity 99%) was obtained.

[中間体F3の合成(2)]
窒素雰囲気下、二口フラスコ中に、中間体F2(500 mg, purity 99 %, 0.285 mmol)、PhC≡CCOOEt (470 μL, 2.85 mmol)を入れ、o−ジクロロベンゼン(30 mL)に溶解させた。160℃で2.5時間加熱した。メタノールを加え、固体をろ取し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(二硫化炭素)に供することで、中間体F3をダイマーの混合物として収率37%(203 mg, purity 96 %)で得た。
[Synthesis of Intermediate F3 (2)]
Under a nitrogen atmosphere, Intermediate F2 (500 mg, purity 99%, 0.285 mmol) and PhC≡CCOOEt (470 μL, 2.85 mmol) were placed in a two-necked flask, and o-dichlorobenzene (30 mL). Dissolved in. Heated at 160 ° C. for 2.5 hours. Methanol was added, and the solid was collected by filtration and subjected to silica gel column chromatography (carbon disulfide) to obtain Intermediate F3 as a mixture of dimers in a yield of 37% (203 mg, purity 96%).

[化合物A6の合成]

Figure 0005822117
窒素雰囲気下、二口フラスコ中に、中間体F3(86 mg, 0.639 mmol)を入れ、o−ジクロロベンゼン(11 mL)を加えた。140℃で4時間加熱した。メタノールを加え、固体をろ取し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(二硫化炭素)に供した。先に溶出したバンドを集めることで、ジヒドロメタノフラーレン(A0)(73 mg, yield 94 %)を得た。次に溶出したバンドを集めることで、化合物A6(93 mg, yield 96 %, purity 98 %)を得た。 [Synthesis of Compound A6]
Figure 0005822117
Under a nitrogen atmosphere, Intermediate F3 (86 mg, 0.639 mmol) was placed in a two-necked flask, and o-dichlorobenzene (11 mL) was added. Heated at 140 ° C. for 4 hours. Methanol was added, and the solid was collected by filtration and subjected to silica gel column chromatography (carbon disulfide). The previously eluted band was collected to obtain dihydromethanofullerene (A0) (73 mg, yield 94%). Next, the eluted band was collected to obtain Compound A6 (93 mg, yield 96%, purity 98%).

<合成例3−2:メタノフラーレン化合物A7の合成>

Figure 0005822117
<Synthesis Example 3-2: Synthesis of methanofullerene compound A7>
Figure 0005822117

[中間体F4の合成]

Figure 0005822117
合成例1−1で説明した中間体E3(1 g, purity 95 %, 0.558 mmol)、2−MeOCC≡CC13(1.27 g, 1.35 mL, 5.88 mmol)を入れ、o−ジクロロベンゼン(50 mL)に溶解させた。160℃で2.5時間加熱した。メタノールを加え、固体をろ取し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(二硫化炭素:トルエン=20:1)に供することで、中間体F4をダイマーの混合物として収率67%(750 mg, purity 60 %)で得た。 [Synthesis of Intermediate F4]
Figure 0005822117
Intermediate E3 described in Synthesis Example 1-1 (1 g, purity 95%, 0.558 mmol), 2-MeOC 6 H 4 C≡CC 6 H 13 (1.27 g, 1.35 mL, 5. 88 mmol) was added and dissolved in o-dichlorobenzene (50 mL). Heated at 160 ° C. for 2.5 hours. Methanol was added, the solid was collected by filtration, and subjected to silica gel column chromatography (carbon disulfide: toluene = 20: 1) to give intermediate F4 as a dimer mixture in a yield of 67% (750 mg, purity 60%). Got in.

[化合物A7の合成]

Figure 0005822117
窒素雰囲気下、二口フラスコ中に、中間体F4(750 mg, purity 60 %, 0.235 mmol)、CuCl(86 mg, 1.874 mmol)を入れ、o−ジクロロベンゼン(30 mL)を加えた。140℃で4時間加熱した。メタノールを加え、固体をろ取し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(二硫化炭素:ヘキサン=1:2)に供した。先に溶出したバンドを集めることで、ジヒドロメタノフラーレン(A0)(152 mg, yield 88 %)を得た。次に溶出したバンドを集めることで、化合物A7(180 mg, yield 81%, purity 99%)を得た。 [Synthesis of Compound A7]
Figure 0005822117
Under a nitrogen atmosphere, in a two-necked flask, intermediate F4 (750 mg, purity 60%, 0.235 mmol), CuCl 2 (86 mg, 1.874 mmol) were placed, and o-dichlorobenzene (30 mL) was added. added. Heated at 140 ° C. for 4 hours. Methanol was added, and the solid was collected by filtration and subjected to silica gel column chromatography (carbon disulfide: hexane = 1: 2). The previously eluted band was collected to obtain dihydromethanofullerene (A0) (152 mg, yield 88%). Next, the eluted band was collected to obtain Compound A7 (180 mg, yield 81%, purity 99%).

<合成例3−3:メタノフラーレン化合物A8の合成>

Figure 0005822117
<Synthesis Example 3-3: Synthesis of methanofullerene compound A8>
Figure 0005822117

[中間体F6の合成]

Figure 0005822117
二口フラスコ中、化合物F5(C60(CHPh))(200 mg, 0.22 mmol)、THF(50 mL)を入れ、脱気後、窒素雰囲気下、室温で攪拌した。化合物F5は、周知の方法によって、例えばJ.Org.Chem.2007,72,2538−2542.に従って合成できる。ここに、PrOMeSiCHMgClのTHF溶液(0.97 mL, 0.73 M, 0.71 mmol)を加え、2時間20分間攪拌した後、飽和塩化アンモニウム水溶液(0.1 mL)を加え反応をクエンチした。溶媒を減圧留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(二硫化炭素:トルエン=1:0〜1:1)に供することで、中間体F6を茶色固体として165mg(72% yield)得た。中間体F6は保存中に分解しやすい為、そのまますぐに次の反応に用いた。 [Synthesis of Intermediate F6]
Figure 0005822117
In a two-necked flask, compound F5 (C 60 (CH 2 Ph) 2 ) (200 mg, 0.22 mmol) and THF (50 mL) were added, and after deaeration, the mixture was stirred at room temperature under a nitrogen atmosphere. Compound F5 can be prepared by well-known methods, for example, J. Org. Org. Chem. 2007, 72, 2538-2542. Can be synthesized according to To this was added i PrOMe 2 SiCH 2 MgCl in THF (0.97 mL, 0.73 M, 0.71 mmol), and the mixture was stirred for 2 hours and 20 minutes, and then saturated aqueous ammonium chloride solution (0.1 mL) was added. The reaction was quenched. The solvent was distilled off under reduced pressure and subjected to silica gel column chromatography (carbon disulfide: toluene = 1: 0 to 1: 1) to obtain 165 mg (72% yield) of intermediate F6 as a brown solid. Since intermediate F6 was easily decomposed during storage, it was immediately used in the next reaction as it was.

60(CHPh)(CHSiMePr)H(F6): APCI−HRMS(−): m/z calcd. for C8030OSi(M−H), 1033.1993; found, 1033.1968. C 60 (CH 2 Ph) 2 (CH 2 SiMe 2 O i Pr) H (F6): APCI-HRMS (-): m / z calcd. for C 80 H 30 OSi (M−H + ), 1033.1993; found, 10331.968.

[化合物A8の合成]

Figure 0005822117
中間体F6(89 mg, 0.090 mmol)と臭化銅(II)(120 mg, 0.54 mmol)のo−ジクロロベンゼン(20 mL)懸濁液に対して、カリウムt−ブトキシドの1M THF溶液(99 μl, 0.099 mmol)を加えた。室温で5分間攪拌後、反応溶液を120℃で5時間加熱した。溶媒を減圧留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(二硫化炭素:ヘキサン=1:4〜1:2)に供することで、化合物A8(46 mg, 56 % yield)を得た。 [Synthesis of Compound A8]
Figure 0005822117
1M potassium t-butoxide against a suspension of intermediate F6 (89 mg, 0.090 mmol) and copper (II) bromide (120 mg, 0.54 mmol) in o-dichlorobenzene (20 mL) A THF solution (99 μl, 0.099 mmol) was added. After stirring at room temperature for 5 minutes, the reaction solution was heated at 120 ° C. for 5 hours. After the solvent was distilled off under reduced pressure, the residue was subjected to silica gel column chromatography (carbon disulfide: hexane = 1: 4 to 1: 2) to obtain Compound A8 (46 mg, 56% yield).

(C60(CH)(CHPh))(A8): H NMR (500 MHz, CDCl): 2.88 (1H, JAB = 6.5 Hz), 3.24 (1H, JAB = 6.0 Hz), 3.58 (2H, s, CCH), 3.64 (2H, d, JAB = 13.2 Hz, CCH), 3.71 (2H, d, JAB = 13.8 Hz, CCH), 7.22 (1H, d, J = 8 Hz, C), 7.32 (1H, m, C), 7.42 (3H, m, C), 7.52 (6H, m, C); 13C NMR (125 MHz, CDCl): δ 31.02 (1C, methano−), 47.57 (1C, Ar), 49.40 (1C, Ar), 57.71 (1C, C60 sp), 58.50 (1C, C60 sp), 62.22 (1C, C60 sp), 64.97 (1C, C60 sp), 127.31, 127.85, 128.36, 128.85, 131.05, 131.12, 140.95, 141.82, 141.94, 142.43, 142.49, 142.56, 142.94, 143.08, 143.60, 143.75, 143.88, 143.95, 144.01, 144.12, 144.24, 144.27, 144.38, 144.44, 144.54, 144.88, 145.42, 145.50, 145.60, 145.88, 145.97, 146.09, 146.13, 146.15, 146.23, 146.41, 146.54, 146.76, 146.86, 146.94, 147.36, 147.42, 147.60, 148.51, 149.01, 149.21, 149.37, 150.69, 152.07, 152.10, 152.60, 152.78, 153.02, 153.50, 154.94; APCI−HRMS (−): m/z calcd. for C7516 (M), 916.1252; found, 916.1275 (C 60 (CH 2 ) (CH 2 Ph) 2 ) (A8): 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): 2.88 (1H, J AB = 6.5 Hz), 3.24 (1H, J AB = 6.0 Hz), 3.58 (2H, s, C 6 H 4 CH 2 ), 3.64 (2H, d, J AB = 13.2 Hz, C 6 H 4 CH 2 ), 3 .71 (2H, d, J AB = 13.8 Hz, C 6 H 4 CH 2), 7.22 (1H, d, J = 8 Hz, C 6 H 4), 7.32 (1H, m, C 6 H 4 ), 7.42 (3H, m, C 6 H 4 ), 7.52 (6H, m, C 6 H 4 ); 13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 31.02 ( 1C, methano- C H 2), 47.57 (1C, Ar C H 2), 9.40 (1C, Ar C H 2 ), 57.71 (1C, C 60 sp 3 - C), 58.50 (1C, C 60 sp 3 - C), 62.22 (1C, C 60 sp 3 - C), 64.97 (1C, C 60 sp 3 - C), 127.31, 127.85, 128.36, 128.85, 131.05, 131.12, 140.95, 141.82, 141.94, 142.43, 142.49, 142.56, 142.94, 143.08, 143.60, 143.75, 143.88, 143.95, 144.01, 144.12, 144. 24, 144.27, 144.38, 144.44, 144.54, 144.88, 145.42, 145.50, 145.60, 145.88, 145.97, 146.09, 146.13, 146.15, 146.23, 146.41, 146.54, 146.76, 146.86, 146.94, 147.36, 147.42, 147.60, 148. 51, 149.01, 149.21, 149.37, 150.69, 152.07, 152.10, 152.60, 152.78, 153.02, 153.50, 154.94; APCI-HRMS ( -): M / z calcd. for C 75 H 16 (M ), 916.1252; found, 916.1275

<比較例4>
本比較例では、上述のように合成されたメタノフラーレン化合物と物性を比較するための比較例として、種々のフラーレン化合物を合成する。
<Comparative Example 4>
In this comparative example, various fullerene compounds are synthesized as comparative examples for comparing physical properties with the methanofullerene compound synthesized as described above.

[比較例4−1:化合物G1及びG2の合成]

Figure 0005822117
60(Ind)(G1)及びC60(Ind)(G2)の合成は、特許文献(国際公開第2008/018931号)を参考にして行った。化合物G2は、GPCで分取精製することにより、ビス付加体の位置異性体混合物として取得した。質量分析(APCI法, negative)により、化合物G2の質量と一致するm/z: 952[M]を検出した。分解開始温度は270℃であった。ガラス転移温度は、200℃以下で観測されなかった。化合物G2の合成過程では化合物G1も副生するため、これを単離することによりC60(Ind)(G1)も得ることができた。 [Comparative Example 4-1: Synthesis of Compounds G1 and G2]
Figure 0005822117
The synthesis of C 60 (Ind) (G1) and C 60 (Ind) 2 (G2) was performed with reference to a patent document (International Publication No. 2008/018931). Compound G2 was obtained as a regioisomer mixture of bis-adducts by preparative purification using GPC. By mass spectrometry (APCI method, negative), m / z: 952 [M ] corresponding to the mass of the compound G2 was detected. The decomposition start temperature was 270 ° C. The glass transition temperature was not observed below 200 ° C. Since compound G1 is also produced as a by-product in the process of synthesizing compound G2, C 60 (Ind) (G1) could also be obtained by isolating it.

[比較例4−2:化合物G3及びG4の合成]

Figure 0005822117
窒素雰囲気下、500mL三口ナスフラスコ中、フラーレンC60 (500 mg, 0.694 mmol)、ヨウ化テトラn−ブチルアンモニウム(TBAI: 1.28g, 3.47mmol, 5 eq.)、トルエン(230 mL)を入れた。減圧脱気後、再び窒素雰囲気下に戻し、α、α’−ジブロモ−o−キシレン(916 mg, 3.47 mmol, 5 eq.)を加えて加熱還流した。10時間後、室温に戻し、シリカゲルろ過カラム(トルエン)に供し、濃縮した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(二硫化炭素:ヘキサン=1:2)に供した後、GPC精製(クロロホルム)を行うことにより、収率47%(304 mg, 0.328 mmol)で位置異性体混合物としてC60(QM)(G4)を得た。質量分析(APCI法, negative)により、目的物の質量と一致するm/z: 928[M]を検出した。化合物G4の合成過程では化合物G3も副生するため、これを単離することによりC60(QM)(G3)も得ることができた。 [Comparative Example 4-2: Synthesis of Compounds G3 and G4]
Figure 0005822117
Fullerene C 60 (500 mg, 0.694 mmol), tetra n-butylammonium iodide (TBAI: 1.28 g, 3.47 mmol, 5 eq.), Toluene (230 mL) in a 500 mL three-necked eggplant flask under a nitrogen atmosphere ) After degassing under reduced pressure, the atmosphere was returned to a nitrogen atmosphere again, α, α′-dibromo-o-xylene (916 mg, 3.47 mmol, 5 eq.) Was added and the mixture was heated to reflux. After 10 hours, the temperature was returned to room temperature, applied to a silica gel filtration column (toluene), and concentrated. After being subjected to silica gel column chromatography (carbon disulfide: hexane = 1: 2), GPC purification (chloroform) was performed to obtain C as a regioisomer mixture in a yield of 47% (304 mg, 0.328 mmol). 60 (QM) 2 (G4) was obtained. By mass spectrometry (APCI method, negative), m / z: 928 [M ] corresponding to the mass of the target product was detected. Since compound G3 is also produced as a by-product in the process of synthesizing compound G4, C 60 (QM) (G3) could also be obtained by isolating this.

[比較例4−3:化合物G5及びG6の合成]

Figure 0005822117
窒素雰囲気下、200mL四口ナスフラスコに、C70(フロンティアカーボン社製, 500 mg, 0.595 mmol)、インデン(0.829 mL, 7.14 mmol)、及びo−ジクロロペンゼン(80 mL)を加え、減圧脱気後、再び窒素雰囲気下に戻し、180℃で加熱還流した。10時間後、インデン(1.66 mL, 14.3 mmol)を追加し、さらに22時間加熱還流した。その後室温に戻し、溶媒を減圧留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン)に供した後、GPC精製(クロロホルム)を行うことにより、C70(Ind)(化合物G5)を収率11%(65 mg, 0.068 mmol)で、C70(Ind)(化合物G6)を収率24%(150 mg, 0.140 mmol)で、それぞれ位置異性体の混合物として得た。質量分析(APCI法, negative)により、化合物G5及び化合物G6のそれぞれについて、目的物の質量と一致するm/z: 956[M]及びm/z: 1072[M]を検出した。 [Comparative Example 4-3: Synthesis of Compounds G5 and G6]
Figure 0005822117
Under a nitrogen atmosphere, in a 200 mL four-necked eggplant flask, C 70 (manufactured by Frontier Carbon, 500 mg, 0.595 mmol), indene (0.829 mL, 7.14 mmol), and o-dichlorobenzene (80 mL). ), Degassed under reduced pressure, and then returned again to a nitrogen atmosphere and heated to reflux at 180 ° C. After 10 hours, indene (1.66 mL, 14.3 mmol) was added, and the mixture was further heated to reflux for 22 hours. Thereafter, the temperature was returned to room temperature, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The obtained crude product was subjected to silica gel column chromatography (toluene), followed by GPC purification (chloroform) to obtain C 70 (Ind) (compound G5) in a yield of 11% (65 mg, 0.068). mmol) gave C 70 (Ind) 2 (Compound G6) in 24% yield (150 mg, 0.140 mmol) as a mixture of regioisomers, respectively. By mass spectrometry (APCI method, negative), m / z: 956 [M ] and m / z: 1072 [M ] corresponding to the mass of the target product were detected for each of compound G5 and compound G6.

<実施例5:メタノフラーレン化合物のLUMO測定および溶解度測定>
各種メタノフラーレン化合物のLUMOの算出を行った。LUMOの算出は、下記のサイクリックボルタモグラム測定方法により行った。また、各種メタノフラーレン化合物の溶解度は、下記の溶解度測定方法により測定した。結果を表2に示す。なお、PCBMおよびbis−PCBMについては、フロンティアカーボン社製のものを用いた。
<Example 5: LUMO measurement and solubility measurement of methanofullerene compound>
The LUMO of various methanofullerene compounds was calculated. The LUMO was calculated by the following cyclic voltammogram measurement method. Moreover, the solubility of various methanofullerene compounds was measured by the following solubility measurement method. The results are shown in Table 2. In addition, about PCBM and bis-PCBM, the thing by a frontier carbon company was used.

[サイクリックボルタモグラム測定方法]
サイクリックボルタモグラム測定は室温で行い、作用電極にはグラッシーカーボン電極、対極には白金電極、参照電極にはAg/Agを用いた。電解質として過塩素酸テトラブチルアンモニウム(TBAP)(0.1 M)を含むo−ジクロロベンゼンとアセトニトリルの混合溶液(4:1、容積比)を用いた。メタノフラーレン化合物の濃度は、0.5mMとした。電位はフェロセンの酸化還元電位を基準とした。PCBM(フロンティアカーボン社製 PCBM:1−(3−メトキシカルボニル)プロピル−1−フェニル(6,6)−C60)のLUMOの値を、J.Am.Chem.Soc.2008,130,15429−15436の記載に従って−3.80eVとし、各化合物について得られた第一還元電位の値の相対値に従って、LUMOの値の算出を行った。
[Method of measuring cyclic voltammogram]
Cyclic voltammogram measurement was performed at room temperature, using a glassy carbon electrode as a working electrode, a platinum electrode as a counter electrode, and Ag / Ag + as a reference electrode. A mixed solution (4: 1, volume ratio) of o-dichlorobenzene and acetonitrile containing tetrabutylammonium perchlorate (TBAP) (0.1 M) was used as the electrolyte. The concentration of the methanofullerene compound was 0.5 mM. The potential was based on the oxidation-reduction potential of ferrocene. The LUMO value of PCBM (PCBM manufactured by Frontier Carbon Co., Ltd .: 1- (3-methoxycarbonyl) propyl-1-phenyl (6,6) -C 60 ) Am. Chem. Soc. According to the description of 2008, 130, 15429-15436, it was set to -3.80 eV, and the LUMO value was calculated according to the relative value of the first reduction potential value obtained for each compound.

[溶解度測定方法]
溶解度測定方法としては以下の方法を用いた。すなわち、各化合物(フラーレン化合物)の粉末とトルエンとを40℃において混合した。この時用いたトルエンの量は、40℃において各化合物が溶解していることが確認できる最少量とした。その後、溶液の温度を25℃に戻して析出が無いことを確認し、この時のトルエン溶液の濃度を溶解度とした。25℃で析出が見られた場合は、溶解するまでさらにトルエンを加え、最終的に溶解が確認できた時点のトルエン溶液の濃度を溶解度とした。
[Solubility measurement method]
The following method was used as a solubility measurement method. That is, each compound (fullerene compound) powder and toluene were mixed at 40 ° C. The amount of toluene used at this time was the minimum amount at which it was confirmed that each compound was dissolved at 40 ° C. Thereafter, the temperature of the solution was returned to 25 ° C. to confirm that there was no precipitation, and the concentration of the toluene solution at this time was taken as solubility. When precipitation was observed at 25 ° C., toluene was further added until dissolution, and the concentration of the toluene solution when dissolution was finally confirmed was taken as solubility.

Figure 0005822117
Figure 0005822117

<実施例6:メタノフラーレン化合物をn型半導体化合物として用いた高分子型有機薄膜太陽電池>   <Example 6: Polymer type organic thin film solar cell using methanofullerene compound as n-type semiconductor compound>

<実施例6−A1:n型半導体化合物として化合物A1を用いた高分子型有機薄膜太陽電池>
電子供与性分子構造を有するレジオレギュラーポリ−3−ヘキシルチオフェン(P3HT、Rieke Metals社製)及び合成例2−1で得られた化合物A1を重量比1:0.85で、2.1重量%の濃度でo−ジクロロベンゼンに溶解させた。得られた溶液を、80℃で窒素雰囲気中、1時間スターラーで攪拌混合した。0.45μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルターで濾過し、光電変換層塗布液を作製した。
<Example 6-A1: Polymer-type organic thin-film solar cell using Compound A1 as an n-type semiconductor compound>
Regioregular poly-3-hexylthiophene (P3HT, manufactured by Rieke Metals) having an electron-donating molecular structure and compound A1 obtained in Synthesis Example 2-1 at a weight ratio of 1: 0.85 and 2.1% by weight At a concentration of o-dichlorobenzene. The obtained solution was stirred and mixed with a stirrer at 80 ° C. in a nitrogen atmosphere for 1 hour. The solution was filtered through a 0.45 μm polytetrafluoroethylene (PTFE) filter to prepare a photoelectric conversion layer coating solution.

155nmの厚みでインジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜を堆積したガラス基板を、界面活性剤による超音波洗浄、超純水による水洗、超純水による超音波洗浄の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥させ、120℃で大気中5分間加熱乾燥した。最後に紫外線オゾン洗浄を行った。   A glass substrate on which an indium tin oxide (ITO) transparent conductive film having a thickness of 155 nm was deposited was cleaned in the order of ultrasonic cleaning with a surfactant, water with ultrapure water, and ultrasonic cleaning with ultrapure water, and then nitrogen. It was dried by blow and dried by heating at 120 ° C. in the air for 5 minutes. Finally, ultraviolet ozone cleaning was performed.

この透明基板上に、0.45μmのポリフッ化ビニリデン(PVDF)フィルターで濾過したポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)ポリ(スチレンスルホン酸)水性分散液(エイチ・シー・スタルク社製 商品名「CLEVIOUSTM PVP AI4083」)をスピンコートした後、120℃で大気中10分間加熱乾燥した。更に窒素雰囲気下で上記基板を180℃で3分間加熱処理を施した。その膜厚は40nmであった。 On this transparent substrate, an aqueous dispersion of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) poly (styrenesulfonic acid) filtered through a 0.45 μm polyvinylidene fluoride (PVDF) filter (manufactured by HC Starck Co., Ltd.) After spin-coating “CLEVIOUS PVP AI4083”), it was dried by heating at 120 ° C. in air for 10 minutes. Further, the substrate was heat-treated at 180 ° C. for 3 minutes in a nitrogen atmosphere. The film thickness was 40 nm.

窒素雰囲気下でガラス基板上に、上記の通り作製された光電変換層塗布液をスピンコートで塗布することにより、200nmの厚みの活性層を形成させた。窒素雰囲気中150℃で10分アニーリング処理を行った。その後、10nmの膜厚のカルシウムを、更に、80nmの膜厚のアルミニウムを抵抗加熱型真空蒸着法により順次成膜させ、5mm角のバルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池を作製した。   An active layer having a thickness of 200 nm was formed by applying the photoelectric conversion layer coating solution prepared as described above on a glass substrate under a nitrogen atmosphere by spin coating. Annealing treatment was performed at 150 ° C. for 10 minutes in a nitrogen atmosphere. Thereafter, calcium having a thickness of 10 nm and aluminum having a thickness of 80 nm were sequentially formed by resistance heating vacuum deposition to produce a 5 mm square bulk heterojunction organic thin film solar cell.

照射光源としてエアマス(AM)1.5、放射照度100mW/cmのソーラシミュレータを用い、ソースメーター(ケイスレー社製、2400型)により、作製した太陽電池の電流電圧特性を4mm角のメタルマスクを付けて測定した。表3に変換効率を示す。 Using a solar simulator with air mass (AM) 1.5 and irradiance of 100 mW / cm 2 as the irradiation light source, a 4 mm square metal mask is used to measure the current-voltage characteristics of the produced solar cell with a source meter (Type 2400 manufactured by Keithley). It was attached and measured. Table 3 shows the conversion efficiency.

<実施例6−B1:n型半導体化合物として化合物A3を用いた高分子型有機薄膜太陽電池>
化合物A1の代わりに、合成例2−2で得られた化合物A3を用い、160℃で10分アニーリング処理した以外は、実施例6−1と同様にして太陽電池を作製した。表3に変換効率を示す。
<Example 6-B1: Polymer-type organic thin film solar cell using Compound A3 as an n-type semiconductor compound>
A solar cell was produced in the same manner as in Example 6-1 except that the compound A3 obtained in Synthesis Example 2-2 was used in place of the compound A1 and an annealing treatment was performed at 160 ° C. for 10 minutes. Table 3 shows the conversion efficiency.

<実施例6−C1:n型半導体化合物として化合物A5を用いた高分子型有機薄膜太陽電池>
化合物A1の代わりに、合成例2−3で得られた化合物A5を用いた以外は、実施例6−1と同様にして太陽電池を作製した。表3に変換効率を示す。
<Example 6-C1: Polymer-type organic thin film solar cell using Compound A5 as an n-type semiconductor compound>
A solar cell was produced in the same manner as in Example 6-1 except that the compound A5 obtained in Synthesis Example 2-3 was used instead of the compound A1. Table 3 shows the conversion efficiency.

<実施例6−D1:n型半導体化合物として化合物A10を用いた高分子型有機薄膜太陽電池>
化合物A1の代わりに合成例2−4で得られた化合物A10を用い、P3HTと化合物A10を重量比1:0.95で、2.4重量%の濃度でo−ジクロロベンゼンに溶解させ、アニーリング処理を160℃で15分で行った以外は、実施例6−A1と同様にして太陽電池を作製した。表3に変換効率を示す。
<Example 6-D1: Polymer-type organic thin film solar cell using Compound A10 as an n-type semiconductor compound>
Using Compound A10 obtained in Synthesis Example 2-4 instead of Compound A1, P3HT and Compound A10 were dissolved in o-dichlorobenzene at a weight ratio of 1: 0.95 at a concentration of 2.4% by weight and annealed. A solar cell was produced in the same manner as in Example 6-A1, except that the treatment was performed at 160 ° C. for 15 minutes. Table 3 shows the conversion efficiency.

<比較例6−A2:n型半導体化合物として化合物G1を用いた高分子型有機薄膜太陽電池>
化合物A1の代わりに、比較例4−1で得られた化合物G1を用いた以外は、実施例6−A1と同様にして太陽電池を作製した。表3に変換効率を示す。
<Comparative Example 6-A2: Polymer-type organic thin-film solar cell using compound G1 as an n-type semiconductor compound>
A solar cell was produced in the same manner as in Example 6-A1, except that the compound G1 obtained in Comparative Example 4-1 was used instead of the compound A1. Table 3 shows the conversion efficiency.

<比較例6−A3:n型半導体化合物として化合物G2を用いた高分子型有機薄膜太陽電池>
化合物A1の代わりに、比較例4−1で得られた化合物G2を用いた以外は、実施例6−A1と同様にして太陽電池を作製した。表3に変換効率を示す。
<Comparative Example 6-A3: Polymer-type organic thin film solar cell using compound G2 as n-type semiconductor compound>
A solar cell was produced in the same manner as in Example 6-A1 except that the compound G2 obtained in Comparative Example 4-1 was used instead of the compound A1. Table 3 shows the conversion efficiency.

<比較例6−B2:n型半導体化合物として化合物G3を用いた高分子型有機薄膜太陽電池>
化合物A1の代わりに、比較例4−2で得られた化合物G3を用いた以外は、実施例6−A1と同様にして太陽電池を作製した。表3に変換効率を示す。
<Comparative Example 6-B2: Polymer-type organic thin-film solar cell using compound G3 as an n-type semiconductor compound>
A solar cell was produced in the same manner as in Example 6-A1 except that the compound G3 obtained in Comparative Example 4-2 was used instead of the compound A1. Table 3 shows the conversion efficiency.

<比較例6−B3:n型半導体化合物として化合物G4を用いた高分子型有機薄膜太陽電池>
化合物A1の代わりに、比較例4−2で得られた化合物G4を用いた以外は、実施例6−A1と同様にして太陽電池を作製した。表3に変換効率を示す。
<Comparative Example 6-B3: Polymer-type organic thin film solar cell using compound G4 as n-type semiconductor compound>
A solar cell was produced in the same manner as in Example 6-A1 except that the compound G4 obtained in Comparative Example 4-2 was used instead of the compound A1. Table 3 shows the conversion efficiency.

<比較例6−C2:n型半導体化合物としC60PCBMを用いた高分子型有機薄膜太陽電池>
化合物A1の代わりに、C60PCBM(フロンティアカーボン社製)を用いた以外は、実施例6−A1と同様にして太陽電池を作製した。表3に変換効率を示す。
<Comparative Example 6-C2: Polymer-type organic thin film solar cell using C 60 PCB as an n-type semiconductor compound>
A solar cell was produced in the same manner as in Example 6-A1 except that C 60 PCBM (manufactured by Frontier Carbon Co.) was used instead of Compound A1. Table 3 shows the conversion efficiency.

<比較例6−C3:n型半導体化合物としてC60bisPCBMを用いた高分子型有機薄膜太陽電池>
化合物A1の代わりに、C60bisPCBM(フロンティアカーボン社製)を用いた以外は、実施例6−A1と同様にして太陽電池を作製した。表3に変換効率を示す。
<Comparative Example 6-C3: Polymer-type organic thin-film solar cell using C 60 bisPCBM as an n-type semiconductor compound>
A solar cell was produced in the same manner as in Example 6-A1 except that C 60 bisPCBM (manufactured by Frontier Carbon Co.) was used instead of Compound A1. Table 3 shows the conversion efficiency.

<比較例6−D2:n型半導体化合物として化合物G5を用いた高分子型有機薄膜太陽電池>
化合物A1の代わりに比較例4−3で得られた化合物G5を用いた以外は、実施例6−A1と同様にして太陽電池を作製した。表3に変換効率を示す。
<Comparative Example 6-D2: Polymer-type organic thin film solar cell using compound G5 as n-type semiconductor compound>
A solar cell was produced in the same manner as in Example 6-A1 except that the compound G5 obtained in Comparative Example 4-3 was used instead of the compound A1. Table 3 shows the conversion efficiency.

<比較例6−D3:n型半導体化合物として化合物G6を用いた高分子型有機薄膜太陽電池>
化合物A1の代わりに、比較例4−3で得られた化合物G6を用いた以外は、比較例6−A1と同様にして太陽電池を作製した。表3に変換効率を示す。
<Comparative Example 6-D3: Polymer-type organic thin film solar cell using compound G6 as n-type semiconductor compound>
A solar cell was produced in the same manner as in Comparative Example 6-A1, except that Compound G6 obtained in Comparative Example 4-3 was used instead of Compound A1. Table 3 shows the conversion efficiency.

Figure 0005822117
Figure 0005822117

表3より、p型半導体層に高分子材料を使用した場合において、ジヒドロメタノ基を有する各実施例は、ジヒドロメタノ基を有さない各比較例と比較して、有機太陽電池素子の光電変換効率(PCE)が向上していることがわかる。   From Table 3, in the case where a polymer material is used for the p-type semiconductor layer, each example having a dihydromethano group is compared with each comparative example having no dihydromethano group in the photoelectric conversion of the organic solar cell element. It can be seen that the efficiency (PCE) is improved.

<実施例7:メタノフラーレン化合物をn型半導体化合物として用いた低分子型有機薄膜太陽電池>
まず、本実施例において用いられる低分子型有機薄膜太陽電池材料の合成方法について説明する。
<Example 7: Low molecular weight organic thin film solar cell using methanofullerene compound as n-type semiconductor compound>
First, a method for synthesizing a low molecular weight organic thin film solar cell material used in this example will be described.

[合成例7−1:化合物H3の合成]

Figure 0005822117
[Synthesis Example 7-1: Synthesis of Compound H3]
Figure 0005822117

[合成例7−1−1:中間体H2の合成]

Figure 0005822117
窒素雰囲気下、冷却器を備えた500mLの4ツ口フラスコに、Ethyl−4,7−dihydro−8,8−dimethyl−4,7−ethano−2H−isoindole−1−carboxylate(H1)(5.00g, 20.4 mmol)と、あらかじめ乳鉢ですりつぶした水酸化ナトリウム(6.25 g, 150 mmol)と、をエチレングリコール(150 mL)に溶解し、溶媒を脱気し窒素置換した。反応容器を遮光し、170℃で60分撹拌し、室温に冷却した。反応溶液を氷水(300 mL)に投入し、生成物をクロロホルムで抽出し、無水硫酸ナトリウムを添加して乾燥した。乾燥後、粉体をろ過し、ろ液を減圧濃縮した。濃縮によって得られたオイルを昇華精製し、ジメチルビシクロピロール誘導体(H2)(2.54 g, 14.7 mmol, 72 %)を得た。得られた化合物が目的のジメチルビシクロピロール誘導体(H2)であることを、H NMRで確認した。 [Synthesis Example 7-1-1: Synthesis of Intermediate H2]
Figure 0005822117
Under a nitrogen atmosphere, in a 500 mL four-necked flask equipped with a condenser, Ethyl-4,7-dihydro-8,8-dimethyl-4,7-ethano-2H-isoindole-1-carboxylate (H1) (5. 00 g, 20.4 mmol) and sodium hydroxide (6.25 g, 150 mmol) previously ground in a mortar were dissolved in ethylene glycol (150 mL), and the solvent was degassed and replaced with nitrogen. The reaction vessel was shielded from light, stirred at 170 ° C. for 60 minutes, and cooled to room temperature. The reaction solution was poured into ice water (300 mL), the product was extracted with chloroform, and dried by adding anhydrous sodium sulfate. After drying, the powder was filtered and the filtrate was concentrated under reduced pressure. The oil obtained by concentration was purified by sublimation to obtain a dimethylbicyclopyrrole derivative (H2) (2.54 g, 14.7 mmol, 72%). It was confirmed by 1 H NMR that the obtained compound was the target dimethylbicyclopyrrole derivative (H2).

ジメチルビシクロピロール誘導体(H2): H NMR (400 MHz, CDCl) δ 7.46 (br s, 1H), 6.54 (m, 1H), 6.48 (m, 1H), 6.47 (m, 1H), 6.41 (m, 1H), 3.70 (m, 1H), 3.22 (d, 1H, J = 5.9 Hz), 1.41 (dd, 1H, J = 11.5, 2.7 Hz), 1.24 (dd, 1H, J = 11.5, 2.7 Hz), 1.04 (s, 3H), and 0.72 (s, 3H). Dimethylbicyclopyrrole derivative (H2): 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 7.46 (br s, 1H), 6.54 (m, 1H), 6.48 (m, 1H), 6.47 (M, 1H), 6.41 (m, 1H), 3.70 (m, 1H), 3.22 (d, 1H, J = 5.9 Hz), 1.41 (dd, 1H, J = 11.5, 2.7 Hz), 1.24 (dd, 1H, J = 11.5, 2.7 Hz), 1.04 (s, 3H), and 0.72 (s, 3H).

[合成例7−1−2:化合物H3の合成]

Figure 0005822117
合成例7−1−1で合成した中間体H2(3.81 g, 22 mmol)をクロロホルム(アミレン含有)(400 mL)に溶解し、これに窒素雰囲気下でパラホルムアルデヒド(850 mg)を添加し、ついでp−トルエンスルホン酸一水和物(200 mg)を添加し、室温で5時間撹拌した。続いてp−クロラニル(2.17 g)を添加してさらに5時間撹拌した。反応液を水に注入し、有機層を分離して飽和炭酸水素ナトリウム溶液、水、食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。粉体をろ過後、ろ液を減圧濃縮し、残渣をクロロホルム溶媒としてまずアルミナのカラムクロマトグラフィーで精製し、ついでシリカゲルクロマトグラフィーで酢酸エチル/クロロホルムで精製することで、目的の位置異性体から構成されるビシクロポルフィリン化合物の混合物(H3)(2.44 g, 3.30 mmol, 60 %)が得られた。 [Synthesis Example 7-1-2: Synthesis of Compound H3]
Figure 0005822117
Intermediate H2 (3.81 g, 22 mmol) synthesized in Synthesis Example 7-1-1 was dissolved in chloroform (containing amylene) (400 mL), and paraformaldehyde (850 mg) was added thereto under a nitrogen atmosphere. Then, p-toluenesulfonic acid monohydrate (200 mg) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 5 hours. Subsequently, p-chloranil (2.17 g) was added and further stirred for 5 hours. The reaction solution was poured into water, the organic layer was separated, washed with saturated sodium bicarbonate solution, water and brine, and dried over anhydrous sodium sulfate. After filtration of the powder, the filtrate was concentrated under reduced pressure, and the residue was first purified by alumina column chromatography using chloroform as the solvent, and then purified by silica gel chromatography with ethyl acetate / chloroform to form the desired regioisomer. Of the resulting bicycloporphyrin compound (H3) (2.44 g, 3.30 mmol, 60%) was obtained.

得られた化合物が目的のビシクロポルフィリン化合物の異性体混合物(H3)であることを、H NMR、LC分析、MS分析によって確認した。以下に各種分析結果を示す。LC分析結果については表4に記す。質量分析(FAB−MS法)により、目的物の質量と一致するm/z: 736 [M]を検出した。
H NMR (400 MHz, CDCl) δ 10.26−10.33 (m, 4H), 7.11−7.26 (m, 8H), 5.63 (m, 4H), 5.12−5.16 (m, 4H), 2.06−2.11 (m, 4H), 1.75−1.88 (m, 4H), 1.55−1.56 (m, 12H), 0.59−0.80 (m, 12H), and −4.63 (br s, 2H).
It was confirmed by 1 H NMR, LC analysis, and MS analysis that the obtained compound was an isomer mixture (H3) of the target bicycloporphyrin compound. Various analysis results are shown below. The LC analysis results are shown in Table 4. By mass spectrometry (FAB-MS method), m / z: 736 [M + ] corresponding to the mass of the target product was detected.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 10.26-10.33 (m, 4H), 7.11-7.26 (m, 8H), 5.63 (m, 4H), 5.12- 5.16 (m, 4H), 2.06-2.11 (m, 4H), 1.75-1.88 (m, 4H), 1.55-1.56 (m, 12H), 0. 59-0.80 (m, 12H), and -4.63 (br s, 2H).

[合成例7−2:化合物H4の合成]

Figure 0005822117
特開2003−304014号公報における明細書段落[0060]〜[0066]のの記載を元に合成した。すなわち、以下のようにして化合物H4を合成した。 [Synthesis Example 7-2: Synthesis of Compound H4]
Figure 0005822117
This was synthesized based on the descriptions in paragraphs [0060] to [0066] in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-304014. That is, Compound H4 was synthesized as follows.

チオフェノール(53.5 mL)と水酸化カリウム(51.25 g)をエタノール(600 mL)に溶解させた。この溶液に、シス−1,2−ジクロロエチレン(19.4 mL)をゆっくりと滴下した。その後室温で30分撹拌し、さらに80−90℃で23時間加熱撹拌した。溶媒を減圧下濃縮し、これに水を加えて、クロロホルムで抽出した。有機層を水、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧下濃縮することにより、シス−1,2−フェニルチオエチレンが得られた。   Thiophenol (53.5 mL) and potassium hydroxide (51.25 g) were dissolved in ethanol (600 mL). To this solution, cis-1,2-dichloroethylene (19.4 mL) was slowly added dropwise. Thereafter, the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes, and further heated and stirred at 80 to 90 ° C. for 23 hours. The solvent was concentrated under reduced pressure, water was added thereto, and the mixture was extracted with chloroform. The organic layer was washed with water and saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure to obtain cis-1,2-phenylthioethylene.

得られたシス−1,2−フェニルチオエチレンと、ジフェニルジセレニド(750 mg)を塩化メチレン(100 mL)に溶解した。その溶液を氷浴で冷却し、30%過酸化水素水(175 mL)をゆっくり加えた。室温で一晩激しく撹拌して析出する結晶をろ別し、クロロホルムに溶解した後、水、飽和重曹水、飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥して、減圧下、濃縮した。さらにこれをクロロホルム(500 mL)に溶解し、氷浴で冷却しながらm−クロロ過安息香酸(84 g)をゆっくり加え、室温で一晩撹拌した。析出した固体をセライトろ過し、有機層を水、飽和重曹水、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥後、減圧下濃縮した。この固体を、エーテルでリンスすることにより、シス−1,2−ジフェニルスルフォニルエチレン(67.06 g, 87 %)が得られた。無色結晶、mp100−101℃。   The obtained cis-1,2-phenylthioethylene and diphenyl diselenide (750 mg) were dissolved in methylene chloride (100 mL). The solution was cooled in an ice bath and 30% aqueous hydrogen peroxide (175 mL) was added slowly. The crystals precipitated by vigorous stirring overnight at room temperature were filtered off, dissolved in chloroform, washed with water, saturated aqueous sodium hydrogen carbonate, and saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure. Further, this was dissolved in chloroform (500 mL), m-chloroperbenzoic acid (84 g) was slowly added while cooling in an ice bath, and the mixture was stirred overnight at room temperature. The precipitated solid was filtered through Celite, and the organic layer was washed with water, saturated aqueous sodium hydrogen carbonate and saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure. This solid was rinsed with ether to give cis-1,2-diphenylsulfonylethylene (67.06 g, 87%). Colorless crystals, mp 100-101 ° C.

シス−1,2−ジフェニルスルフォニルエチレンと触媒量のヨウ素を塩化メチレンに溶解し、太陽光を照射することにより固体として析出するものをろ過してトランス−1,2−ジフェニルスルフォニルエチレンを得た。無色結晶、mp219.5℃。   Cis-1,2-diphenylsulfonylethylene and a catalytic amount of iodine were dissolved in methylene chloride, and what was deposited as a solid by irradiation with sunlight was filtered to obtain trans-1,2-diphenylsulfonylethylene. Colorless crystals, mp 219.5 ° C.

トランス−1,2−ジフェニルスルフォニルエチレン(29.33 g)をトルエン(200 mL)に溶解し、ついで1,3−シクロヘキサジエン(11.4 mL)を加え、21時間乾留した後、再結晶することにより、5,6−ジフェニルスルホニル−ビシクロ−[2,2,2]オクタ−2−エン(35.66 g, 96.5 %)が得られた。   Trans-1,2-diphenylsulfonylethylene (29.33 g) is dissolved in toluene (200 mL), and then 1,3-cyclohexadiene (11.4 mL) is added, followed by dry distillation for 21 hours, followed by recrystallization. This gave 5,6-diphenylsulfonyl-bicyclo- [2,2,2] oct-2-ene (35.66 g, 96.5%).

5,6−ジフェニルスルホニル−ビシクロ−[2,2,2]オクタ−2−エン(7.76 g)を反応容器に入れ、窒素置換し、無水テトラヒドロフラン(THF)(50 mL)を加えて溶解させた。そこにイソシアノ酢酸エチル(2.43 mL)を加え、反応溶液を氷浴で冷却し、t−BuOK/THFの1M溶液(50 mL)をゆっくりと滴下した。その後反応溶液を室温に戻し、一晩撹拌した。1N塩酸でクエンチし、クロロホルムで抽出し、水、飽和食塩水で洗浄後、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥、減圧下濃縮し、シリカゲルクロマトグラフィーで精製することにより、4,7−ジヒドロ−4,7−エタノ−2H−イソインドール−1−カルボン酸エチル(3.49 g, 80.4 %)が得られた。無色結晶、mp129−130℃。   5,6-Diphenylsulfonyl-bicyclo- [2,2,2] oct-2-ene (7.76 g) is placed in a reaction vessel, purged with nitrogen, and dissolved in anhydrous tetrahydrofuran (THF) (50 mL). I let you. Thereto was added ethyl isocyanoacetate (2.43 mL), the reaction solution was cooled in an ice bath, and a 1M solution of t-BuOK / THF (50 mL) was slowly added dropwise. Thereafter, the reaction solution was returned to room temperature and stirred overnight. Quenched with 1N hydrochloric acid, extracted with chloroform, washed with water and saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfate, concentrated under reduced pressure, and purified by silica gel chromatography to obtain 4,7-dihydro-4. , Ethyl 7-ethano-2H-isoindole-1-carboxylate (3.49 g, 80.4%) was obtained. Colorless crystals, mp 129-130 ° C.

4,7−ジヒドロ−4,7−エタノ−2H−イソインドール−1−カルボン酸エチル(0.109 g)をTHF(15 mL)に溶解したものに対し、LiAlH(0.144 g)を0℃で撹拌しながら滴下し、0℃で2時間撹拌した。反応液を飽和食塩水(25 mL)に注入し、クロロホルム(50 mL)で3回抽出した。抽出液を合わせたものにp−トルエンスルホン酸(0.010 g)を添加し、12時間室温で撹拌した。p−クロラニル(0.150 g)を添加し、室温で12時間撹拌後反応液を水に注入した。有機相を分離し、炭酸水素ナトリウム水溶液(250 mL)で5回、水(250 mL)で1回、飽和食塩水(100 mL)で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を蒸留して除いた残渣をカラムクロマトグラフィー(クロロホルム、アルミナ)で精製し、目的のビシクロ構造を含むポルフィリン化合物Tetrakis(bicyclo[2.2.2]octadiene)porphyrin(H4)(0.094 g)を得た。 LiAlH 4 (0.144 g) was added to a solution of ethyl 4,7-dihydro-4,7-ethano-2H-isoindole-1-carboxylate (0.109 g) in THF (15 mL). The mixture was added dropwise with stirring at 0 ° C., and stirred at 0 ° C. for 2 hours. The reaction mixture was poured into saturated brine (25 mL) and extracted three times with chloroform (50 mL). P-Toluenesulfonic acid (0.010 g) was added to the combined extract and stirred at room temperature for 12 hours. p-Chloranil (0.150 g) was added, and after stirring at room temperature for 12 hours, the reaction solution was poured into water. The organic phase was separated, washed 5 times with aqueous sodium hydrogen carbonate solution (250 mL), once with water (250 mL), and with saturated brine (100 mL), and then dried over magnesium sulfate. The residue obtained by distilling off the solvent by distillation was purified by column chromatography (chloroform, alumina), and the porphyrin compound Tetrakis (bicyclo [2.2.2] octadiene) porphyrin (H4) (0.094 g) containing the target bicyclo structure. )

LC分析結果については表4に記す。質量分析(FAB−MS法)により、目的物の質量と一致するm/z: 623[M+1]を検出した。
H NMR (400 MHz, CDCl) δ 10.40 (m, 4H), 7.20 (m, 8H), 5.81 (m, 8H), 2.24 (m, 8H), and −4.80 (br s, 2H).
The LC analysis results are shown in Table 4. By mass spectrometry (FAB-MS method), m / z: 623 [M + +1] consistent with the mass of the target product was detected.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 10.40 (m, 4H), 7.20 (m, 8H), 5.81 (m, 8H), 2.24 (m, 8H), and -4 .80 (br s, 2H).

Figure 0005822117
Figure 0005822117

[合成例7−3:化合物H8の合成]

Figure 0005822117
[Synthesis Example 7-3: Synthesis of Compound H8]
Figure 0005822117

[合成例7−3−1:中間体H7の合成]

Figure 0005822117
[Synthesis Example 7-3-1: Synthesis of Intermediate H7]
Figure 0005822117

窒素雰囲気下、1−ブロモピレン(東京化成)(H5)(5.6 g, 20 mmol)を脱水THF(関東化学)(100 mL)に溶かし、−78℃に冷却した後、n−BuLi(関東化学)(13 mL, 1.6 M)をゆっくり滴下し、−78℃を保持したまま、45分間攪拌した。つづいて、亜リン酸トリフェニル(和光純薬)(3.1 g, 10 mmol)を滴下し、十分攪拌した後、室温まで昇温し、1.5時間攪拌し、再度−78℃まで冷却した。一方、別の反応容器に4−トリフルオロメチルブロモベンゼン(東京化成)(H6)(4.4 g, 20 mmol)を脱水THF(50 mL)に溶解し、窒素雰囲気下、−78℃の状態で、n−BuLi(関東化学)(13 mL, 1.6 M)を加え、30分間攪拌をおこなったのち、最初の容器に滴下し、室温まで昇温し、さらに1時間攪拌した。   In a nitrogen atmosphere, 1-bromopyrene (Tokyo Kasei) (H5) (5.6 g, 20 mmol) was dissolved in dehydrated THF (Kanto Chemical) (100 mL), cooled to −78 ° C., and then n-BuLi (Kanto). Chemical) (13 mL, 1.6 M) was slowly added dropwise and stirred for 45 minutes while maintaining -78 ° C. Subsequently, triphenyl phosphite (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (3.1 g, 10 mmol) was added dropwise, and after sufficient stirring, the temperature was raised to room temperature, stirred for 1.5 hours, and cooled again to -78 ° C. did. On the other hand, 4-trifluoromethylbromobenzene (Tokyo Kasei) (H6) (4.4 g, 20 mmol) was dissolved in dehydrated THF (50 mL) in a separate reaction vessel, and the temperature was −78 ° C. under a nitrogen atmosphere. Then, n-BuLi (Kanto Chemical) (13 mL, 1.6 M) was added and stirred for 30 minutes, then dropped in the first container, warmed to room temperature, and further stirred for 1 hour.

得られた反応溶液に水(20 mL)を加え、THFを減圧留去し、塩化メチレンを用いて抽出をおこなった。有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥後、ろ過濃縮し、カラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン)を用いて精製することにより、CF−PPy(H7)(2.9 g, 50 %)を得た。なお、化合物の同定はNMRを用いて行った。 Water (20 mL) was added to the obtained reaction solution, THF was distilled off under reduced pressure, and extraction was performed using methylene chloride. Magnesium sulfate is added to the organic layer, dried, concentrated by filtration, and purified using column chromatography (developing solvent: hexane) to give CF 3 -PPy 2 (H7) (2.9 g, 50%). Obtained. In addition, the identification of the compound was performed using NMR.

[合成例7−3−2:化合物H8の合成]

Figure 0005822117
[Synthesis Example 7-3-2: Synthesis of Compound H8]
Figure 0005822117

上記で得られた中間体H7(2.9 g)をアセトン(関東化学)(150 mL)に溶かし、過酸化水素水(和光純薬、30重量%)(2 mL)を加え、室温で攪拌した。反応溶液に水(20 mL)を加え濃縮後、アセトニトリルで洗浄することにより、CF−POPy(H8)(2.4 g, 80 %)を得た。得られた生成物はNMRにより確認した。 Intermediate H7 (2.9 g) obtained above was dissolved in acetone (Kanto Chemical) (150 mL), hydrogen peroxide solution (Wako Pure Chemicals, 30% by weight) (2 mL) was added, and the mixture was stirred at room temperature. did. Water (20 mL) was added to the reaction solution, concentrated, and then washed with acetonitrile to obtain CF 3 -POPy 2 (H8) (2.4 g, 80%). The resulting product was confirmed by NMR.

[合成例7−4:化合物H10の合成]

Figure 0005822117
[Synthesis Example 7-4: Synthesis of Compound H10]
Figure 0005822117

[合成例7−4−1:中間体H9の合成]

Figure 0005822117
500mL三口ナスフラスコに、窒素雰囲気下、臭化2−メトキシフェニルマグネシウムの1.0M THF溶液(100 mL, 0.1 mol)を入れて室温で攪拌した。ここに、クロロメチルジメチルクロロシラン(11.25 mL, 0.085 mol)をゆっくり滴下した。室温で1時間攪拌後、40℃で3時間攪拌した。室温に戻し、ゆっくりと水を加えた。酢酸エチルで抽出し、食塩水洗浄後、硫酸ナトリウム上で乾燥、ろ過し、減圧下濃縮した。得られた液体を減圧蒸留することにより、クロロメチル(2−メトキシフェニル)ジメチルシラン((o−An)MeSiCHCl)(H9)(11.2 g, 0.0522 mol, 52 %)を無色液体として得た。 [Synthesis Example 7-4-1: Synthesis of Intermediate H9]
Figure 0005822117
In a 500 mL three-necked eggplant flask, a 1.0 M THF solution (100 mL, 0.1 mol) of 2-methoxyphenylmagnesium bromide was placed in a nitrogen atmosphere and stirred at room temperature. Chloromethyldimethylchlorosilane (11.25 mL, 0.085 mol) was slowly added dropwise thereto. After stirring at room temperature for 1 hour, the mixture was stirred at 40 ° C. for 3 hours. It returned to room temperature and water was added slowly. The mixture was extracted with ethyl acetate, washed with brine, dried over sodium sulfate, filtered, and concentrated under reduced pressure. The obtained liquid was distilled under reduced pressure to obtain chloromethyl (2-methoxyphenyl) dimethylsilane ((o-An) Me 2 SiCH 2 Cl) (H9) (11.2 g, 0.0522 mol, 52%) Was obtained as a colorless liquid.

[合成例7−4−2:中間体E4の合成]

Figure 0005822117
窒素雰囲気下、N,N−ジメチルホルムアミド(6.45 mL, 83.3 mmol)、フラーレンC60(E0)(2.00 g, 2.78 mmol)、1,2−ジクロロベンゼン(500 mL)を混合し、脱気した後、窒素で復圧した。ここに、(クロロメチル)ジメチルフェニルシランから調製したGrignard試薬(PhMeSiCHMgCl, 9.80 mL, 0.850 M, 8.33 mmol)のTHF溶液を25℃で加えた。10分間攪拌した後、脱気した飽和塩化アンモニウム水溶液(1.0 mL)を加え攪拌した。得られた溶液を濃縮した後,トルエン(200 mL)に溶解させ、シリカゲルろ過カラムを通した後、濃縮した。メタノール(100−200 mL)を加え、再沈させることにより茶色の固体を得た。得られた固体をHPLC(Buckyprep column, eluent: toluene/2−propanol = 7/3)で分取することにより、目的物である1−(ジメチルフェニルシリルメチル)−1,9−ジヒドロ(C60−I)[5,6]フラーレン(C60(CHSiMePh)H)(E4)(1.99 g, 2.28 mmol, 82% isolated yield, analytically pure)を得た。 [Synthesis Example 7-4-2: Synthesis of Intermediate E4]
Figure 0005822117
Under a nitrogen atmosphere, N, N-dimethylformamide (6.45 mL, 83.3 mmol), fullerene C 60 (E0) (2.00 g, 2.78 mmol), 1,2-dichlorobenzene (500 mL) Were mixed, degassed, and then re-pressured with nitrogen. To this was added a THF solution of Grignard reagent (PhMe 2 SiCH 2 MgCl, 9.80 mL, 0.850 M, 8.33 mmol) prepared from (chloromethyl) dimethylphenylsilane at 25 ° C. After stirring for 10 minutes, a degassed saturated aqueous ammonium chloride solution (1.0 mL) was added and stirred. The resulting solution was concentrated, dissolved in toluene (200 mL), passed through a silica gel filtration column, and concentrated. Methanol (100-200 mL) was added and reprecipitated to obtain a brown solid. The obtained solid was fractionated by HPLC (Buckyprep column, eluent: toluene / 2-propanol = 7/3) to obtain 1- (dimethylphenylsilylmethyl) -1,9-dihydro (C 60 -I h) [5,6] fullerene (C 60 (CH 2 SiMe 2 Ph) H) (E4) (1.99 g, 2.28 mmol, 82% isolated yield, was obtained analytically pure).

[合成例7−4−3:化合物H10の合成]

Figure 0005822117
窒素雰囲気下、中間体E4(1.02 g, 1.17 mmol)のベンゾニトリル溶液を脱気した後、t−ブトキシカリウム(1.41 mL, 1.0 M, 1.41 mmol)のTHF溶液を25℃で加えた。10分間攪拌した後,中間体H9(5.03 g, 23.4 mmol)とヨウ化カリウム(3.88 g, 23.4 mmol)を加え、110℃で17時間攪拌した。得られた溶液に飽和塩化アンモニウム水溶液(1.0 mL)を加え,濃縮した。得られた粗生成物にトルエン(100 mL)を加え、ろ過濃縮した後、メタノール(50−100 mL)を加え、再沈を行った。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(eluent: CS/hexane = 1/1)精製に供し、続いてHPLC分取(Buckyprep column, eluent: toluene/2−propanol = 7/3)精製を行うことにより、目的物(C60(CHSiMePh)[CHSiMe(o−An)])(SIMEF2)(H10)(0.810 g, 0.772 mmol, 66% isolated yield) を得た。 [Synthesis Example 7-4-3: Synthesis of Compound H10]
Figure 0005822117
After degassing a benzonitrile solution of intermediate E4 (1.02 g, 1.17 mmol) under nitrogen atmosphere, potassium t-butoxy (1.41 mL, 1.0 M, 1.41 mmol) in THF. The solution was added at 25 ° C. After stirring for 10 minutes, Intermediate H9 (5.03 g, 23.4 mmol) and potassium iodide (3.88 g, 23.4 mmol) were added, and the mixture was stirred at 110 ° C. for 17 hours. Saturated aqueous ammonium chloride solution (1.0 mL) was added to the resulting solution and concentrated. Toluene (100 mL) was added to the obtained crude product, and after concentration by filtration, methanol (50-100 mL) was added to perform reprecipitation. The obtained crude product was subjected to silica gel column chromatography (eluent: CS 2 / hexane = 1/1) purification, followed by HPLC fractionation (Buckyprep column, eluent: toluene / 2-propanol = 7/3) purification. it allows the desired product to perform (C 60 (CH 2 SiMe 2 Ph) [CH 2 SiMe 2 (o-An)]) (SIMEF2) (H10) (0.810 g, 0.772 mmol, 66% isolated yield) Got.

<実施例7−1:n型半導体化合物として化合物A1を用いた低分子型有機薄膜太陽電池>
ITO電極がパターニングされたガラス基板上に、正孔取り出し層としてポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)ポリ(スチレンスルホン酸)水性分散液(エイチ・シー・スタルク社製 商品名「CLEVIOUSTM PVP AI4083」)をスピンコートにより塗布した後、基板を120℃のホットプレート上で大気中10分間、加熱処理を施した。正孔取り出し層の膜厚は約30nmであった。
<Example 7-1: Low molecular weight organic thin-film solar cell using Compound A1 as an n-type semiconductor compound>
A poly (3,4-ethylenedioxythiophene) poly (styrenesulfonic acid) aqueous dispersion (manufactured by H.C. Starck, Inc., trade name “CLEVIOUS PVP” as a hole extraction layer on a glass substrate on which an ITO electrode is patterned. AI4083 ") was applied by spin coating, and then the substrate was heated on a hot plate at 120 ° C for 10 minutes in the air. The film thickness of the hole extraction layer was about 30 nm.

窒素雰囲気下で上記基板をまず180℃で3分間加熱処理してから、合成例7−1で製造した塗布変換型ビシクロポルフィリン化合物(H3)を0.4重量%含むトルエン溶液を、濾過し、上記基板上に1500rpmでスピンコートすることにより塗布した。窒素雰囲気下で上記基板を195℃で加熱処理することにより、正孔取り出し層の上に約25nmのp型半導体化合物テトラベンゾポルフィリン(BP)(H11)の層を形成した。

Figure 0005822117
The substrate was first heat-treated at 180 ° C. for 3 minutes under a nitrogen atmosphere, and then a toluene solution containing 0.4 wt% of the coating conversion type bicycloporphyrin compound (H3) produced in Synthesis Example 7-1 was filtered. It apply | coated by spin-coating at 1500 rpm on the said board | substrate. By heating the substrate at 195 ° C. in a nitrogen atmosphere, a layer of p-type semiconductor compound tetrabenzoporphyrin (BP) (H11) having a thickness of about 25 nm was formed on the hole extraction layer.
Figure 0005822117

合成例7−2で製造した塗布変換型ビシクロポルフィリン化合物(H4)を0.75重量%、及び合成例7−4で合成した化合物H10(SIMEF2)を1.75重量%含むクロロホルム:クロロベンゼン=1:1(重量比)溶液を調製し、濾過し、窒素雰囲気下で得られた濾液を1500rpmでスピンコートし、170℃で30分間加熱した。これによって、p型半導体化合物層上に約100nmのテトラベンゾポルフィリン(H11)とSIMEF2(H10)とを含む混合物層を形成した。   Chloroform: chlorobenzene = 1 containing 0.75% by weight of the coating conversion type bicycloporphyrin compound (H4) produced in Synthesis Example 7-2 and 1.75% by weight of Compound H10 (SIMEF2) synthesized in Synthesis Example 7-4 A 1 (weight ratio) solution was prepared, filtered, and the filtrate obtained under a nitrogen atmosphere was spin coated at 1500 rpm and heated at 170 ° C. for 30 minutes. As a result, a mixture layer containing tetrabenzoporphyrin (H11) and SIMEF2 (H10) of about 100 nm was formed on the p-type semiconductor compound layer.

次に、トルエンに化合物A1を0.65重量%溶解した液を調製し、濾過し、窒素雰囲気下で得られた濾液を混合物層上に3000rpmでスピンコートし、120℃で5分間加熱処理を施した。これによって、混合物層の化合物H10(SIMEF2)は化合物A1によって置換され、テトラベンゾポルフィリン(H11)層上に化合物A1の層が形成された。   Next, a solution prepared by dissolving 0.65% by weight of Compound A1 in toluene is prepared, filtered, and the filtrate obtained in a nitrogen atmosphere is spin-coated on the mixture layer at 3000 rpm, followed by heat treatment at 120 ° C. for 5 minutes. gave. As a result, compound H10 (SIMEF2) in the mixture layer was replaced with compound A1, and a layer of compound A1 was formed on the tetrabenzoporphyrin (H11) layer.

続いて、真空蒸着装置内に配置されたメタルボートに合成例7−3で合成した化合物H8を入れ、加熱して、化合物A1の層上に膜厚4.5nmになるまで化合物H8を蒸着した。こうして、化合物A1の層上に電子取り出し層を形成した。   Subsequently, the compound H8 synthesized in Synthesis Example 7-3 was placed in a metal boat placed in a vacuum deposition apparatus, heated, and the compound H8 was deposited on the layer of the compound A1 until the film thickness reached 4.5 nm. . Thus, an electron extraction layer was formed on the layer of Compound A1.

更に、電子取り出し層の上に真空蒸着により厚さ80nmのアルミニウム電極を設けた後、この太陽電池を200℃のホットプレートで5分間、加熱することによって、光電変換素子を作製した。   Furthermore, an aluminum electrode having a thickness of 80 nm was provided on the electron extraction layer by vacuum deposition, and then this solar cell was heated on a hot plate at 200 ° C. for 5 minutes to produce a photoelectric conversion element.

ガラス板を封止板として用いて封止した太陽電池に、ITO電極側からソーラシミュレーター(AM1.5G)で100mW/cmの強度の光を照射し、ソースメーター(ケイスレー社製,2400型)にて、ITO電極とアルミニウム電極と間における電流−電圧特性を測定した。表5に変換効率を示す。 A solar cell sealed using a glass plate as a sealing plate was irradiated with light of 100 mW / cm 2 with a solar simulator (AM1.5G) from the ITO electrode side, and a source meter (Caysley, Model 2400) The current-voltage characteristics between the ITO electrode and the aluminum electrode were measured. Table 5 shows the conversion efficiency.

<実施例7−2:n型半導体化合物として化合物A3を用いた低分子型有機薄膜太陽電池>
化合物A1の代わりに、合成例2−2で得られた化合物A3を用いた以外は、実施例7−1と同様にして、太陽電池を作製した。表5に変換効率を示す。
<Example 7-2: Low molecular weight organic thin-film solar cell using Compound A3 as an n-type semiconductor compound>
A solar cell was produced in the same manner as in Example 7-1 except that Compound A3 obtained in Synthesis Example 2-2 was used instead of Compound A1. Table 5 shows the conversion efficiency.

<実施例7−3:n型半導体化合物として化合物A5を用いた低分子型有機薄膜太陽電池>
化合物A1の代わりに、合成例2−3で得られた化合物A5を用いた以外は、実施例7−1と同様にして、太陽電池を作製した。表5に変換効率を示す。
<Example 7-3: Low molecular weight organic thin-film solar cell using Compound A5 as an n-type semiconductor compound>
A solar cell was produced in the same manner as in Example 7-1 except that Compound A5 obtained in Synthesis Example 2-3 was used instead of Compound A1. Table 5 shows the conversion efficiency.

<実施例7−4:n型半導体化合物として化合物A7を用いた低分子型有機薄膜太陽電池>
化合物A1の代わりに、合成例3−2で得られた化合物A7を用いた以外は、実施例7−1と同様にして太陽電池を作製した。表5に変換効率を示す。
<Example 7-4: Low molecular weight organic thin film solar cell using Compound A7 as an n-type semiconductor compound>
A solar cell was produced in the same manner as in Example 7-1 except that Compound A7 obtained in Synthesis Example 3-2 was used instead of Compound A1. Table 5 shows the conversion efficiency.

<比較例7−5:n型半導体化合物としてC60PCBMを用いた低分子型有機薄膜太陽電池>
化合物A1の代わりに、C60PCBM(フロンティアカーボン社製)を用いた以外は、実施例7−1と同様にして太陽電池を作製した。表5に変換効率を示す。
<Comparative Example 7-5: Low molecular weight organic thin film solar cell using C 60 PCBM as n-type semiconductor compound>
A solar cell was produced in the same manner as in Example 7-1 except that C 60 PCBM (manufactured by Frontier Carbon Co.) was used instead of Compound A1. Table 5 shows the conversion efficiency.

<比較例7−6:n型半導体化合物としてC60bisPCBMを用いた低分子型有機薄膜太陽電池>
化合物A1の代わりに、C60bisPCBM(フロンティアカーボン社製)を用いた以外は、実施例7−1と同様にして太陽電池を作製した。表5に変換効率を示す。
<Comparative Example 7-6: Low-molecular organic thin-film solar cell using C 60 bisPCBM as an n-type semiconductor compound>
A solar cell was produced in the same manner as in Example 7-1 except that C 60 bisPCBM (manufactured by Frontier Carbon Co.) was used instead of Compound A1. Table 5 shows the conversion efficiency.

Figure 0005822117
Figure 0005822117

表5より、p型半導体化合物として低分子化合物を使用した場合においても、ジヒドロメタノ基を有する化合物がn型半導体化合物として用いられた実施例においては、ジヒドロメタノ基を有さない化合物がn型半導体化合物として用いられた比較例と比べて、有機太陽電池素子の光電変換効率(PCE)が向上していることが判る。   From Table 5, even when a low molecular weight compound is used as the p-type semiconductor compound, in the examples in which the compound having a dihydromethano group was used as the n-type semiconductor compound, the compound having no dihydromethano group was an n-type. It turns out that the photoelectric conversion efficiency (PCE) of an organic solar cell element is improving compared with the comparative example used as a semiconductor compound.

100 光電変換素子
110 基板
120 電極
130 正孔取り出し層
140 活性層
150 電子取り出し層
160 電極
1 耐候性保護フィルム
2 紫外線カットフィルム
3,9 ガスバリアフィルム
4,8 ゲッター材フィルム
5,7 封止材
6 太陽電池素子
10 バックシート
11 シール材
12 基材
13 太陽電池モジュール
14 薄膜太陽電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Photoelectric conversion element 110 Substrate 120 Electrode 130 Hole taking-out layer 140 Active layer 150 Electron taking-out layer 160 Electrode 1 Weatherproof protective film 2 Ultraviolet cut film 3, 9 Gas barrier film 4, 8 Getter material film 5, 7 Sealing material 6 Sun Battery element 10 Back sheet 11 Sealing material 12 Base material 13 Solar cell module 14 Thin film solar cell

Claims (14)

少なくとも一対の電極と活性層とを含む光電変換素子であって、該活性層は1つ以上のジヒドロメタノ基と1つ以上の有機基とで置換されたフラーレン化合物を含有し、該有機基は、下式(n1)乃至(n7)で表される有機基のうちの1つ以上であることを特徴とする光電変換素子。
Figure 0005822117
上式(n1)乃至(n7)において、FLNはフラーレンを表す。前記有機基が結合するフラーレン上の炭素原子は、フラーレン骨格中の同一の五員環若しくは六員環に位置する。r,s,t,u,v,w,xは独立した0以上の整数であり、r,s,t,u,v,w,及びxの合計は1以上5以下である。
式(n1)中、Lは1以上8以下の整数であり、Rは置換基を有していても良い炭素数1〜14のアルキル基、置換基を有していても良い炭素数1〜14のアルコキシ基、又は置換基を有していても良い芳香族基であり、R〜Rは各々独立して、水素原子、炭素数1〜14のアルキル基、炭素数1〜14のフッ化アルキル基、又は置換基を有していても良い芳香族基である。
式(n2)中、R乃至Rは各々独立に、水素原子、置換基を有していても良い炭素数1〜14のアルキル基、又は置換基を有していても良い芳香族基である。
式(n3)中、Arは、置換基を有していても良い炭素数6〜20の芳香族炭化水素基または炭素数2〜20の芳香族複素環基であり、R10乃至R13は各々独立して、水素原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、または置換基を有していても良いアルキルチオ基である。R10若しくはR11は、R12若しくはR13と環を形成しても良い。
式(n4)中、R14とR15との一方は水素原子、アルコキシカルボニル基、置換基を有していても良い炭素数1〜14のアルキル基、又は置換基を有していても良い芳香族基であり、他方はアルコキシカルボニル基、置換基を有していても良い炭素数1〜14のアルキル基、又は置換基を有していても良い芳香族基である。
式(n5)中、Ar及びArは各々独立して、置換基を有していても良い炭素数6〜20の芳香族炭化水素基あるいは置換基を有していても良い炭素数2〜20の芳香族複素環基である。
式(n6)中、Ar及びArは各々独立して、置換基を有していても良い炭素数6〜20の芳香族炭化水素基あるいは置換基を有していても良い炭素数2〜20の芳香族複素環基である。
式(n7)中、R16及びR17は各々独立して、置換基を有していても良い炭素数1〜14のアルキル基、あるいは置換基を有していても良い芳香族基である。
A photoelectric conversion element comprising at least a pair of electrodes and an active layer, wherein the active layer contains a fullerene compound substituted with one or more dihydromethano groups and one or more organic groups, A photoelectric conversion element comprising one or more organic groups represented by the following formulas (n1) to (n7):
Figure 0005822117
In the above formulas (n1) to (n7), FLN represents fullerene. The carbon atom on the fullerene to which the organic group is bonded is located in the same 5-membered ring or 6-membered ring in the fullerene skeleton. r, s, t, u, v, w, and x are independent integers of 0 or more, and the sum of r, s, t, u, v, w, and x is 1 or more and 5 or less.
In the formula (n1), L is an integer of 1 to 8, and R 1 is an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms that may have a substituent, and 1 carbon atom that may have a substituent. Or an aromatic group which may have a substituent, and R 2 to R 4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms. The fluorinated alkyl group or an aromatic group which may have a substituent.
In formula (n2), R 5 to R 9 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 14 carbon atoms, or an optionally substituted aromatic group. It is.
In formula (n3), Ar 1 is an optionally substituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, and R 10 to R 13. Each independently has a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an amino group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, or a substituent. An alkylthio group which may be used. R 10 or R 11 may form a ring with R 12 or R 13 .
In formula (n4), one of R 14 and R 15 may have a hydrogen atom, an alkoxycarbonyl group, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. The other is an aromatic group, and the other is an alkoxycarbonyl group, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, or an aromatic group which may have a substituent.
In the formula (n5), Ar 2 and Ar 3 are each independently an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms which may have a substituent or 2 carbon atoms which may have a substituent. -20 aromatic heterocyclic groups.
In the formula (n6), Ar 4 and Ar 5 are each independently an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms which may have a substituent or 2 carbon atoms which may have a substituent. -20 aromatic heterocyclic groups.
In formula (n7), R 16 and R 17 are each independently an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, or an aromatic group which may have a substituent. .
前記活性層が、前記式(n3)で表される有機基で置換されたフラーレン化合物を含有していることを特徴とする請求項1に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the active layer contains a fullerene compound substituted with an organic group represented by the formula (n3). 前記活性層が、前記式(n4)で表される有機基で置換されたフラーレン化合物を含有していることを特徴とする請求項1に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the active layer contains a fullerene compound substituted with an organic group represented by the formula (n4). 前記活性層が、前記式(n7)で表される有機基で置換されたフラーレン化合物を含有していることを特徴とする請求項1に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the active layer contains a fullerene compound substituted with an organic group represented by the formula (n7). 前記フラーレン化合物が、1つのジヒドロメタノ基を有することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 4, wherein the fullerene compound has one dihydromethano group. 下記式(B−II)で表されるフラーレン化合物に対して、酸化剤を作用させる反応工程を含むことを特徴とする、下記式(A−II)で表されるフラーレン化合物の製造方法。
Figure 0005822117
Figure 0005822117
上式において、flnは有機基が付加されていてもよいフラーレンを表す。m’’’は1又は2であり、m’は0又は1であり、m’’は1又は2であり、m’’’はm’とm’’との和である。
上式において、ジヒドロメタノ基はフラーレン骨格中の同一の五員環若しくは六員環に結合する。水素原子とシリルメチル基との組もまた、フラーレン環上の同一の五員環若しくは六員環上に結合している。
式(B−II)において、R21乃至R23は各々独立して、水素原子、置換基を有していても良い炭素数1〜30の炭化水素基、置換基を有していても良い炭素数1〜30のアルコキシ基、置換基を有していても良い炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いシリル基、置換基を有していても良いアルキルチオ基、置換基を有していても良いアリールチオ基、置換基を有していても良いアルキルスルホニル基、又は置換基を有していても良いアリールスルホニル基である。
A method for producing a fullerene compound represented by the following formula (A-II), comprising a reaction step of causing an oxidizing agent to act on the fullerene compound represented by the following formula (B-II).
Figure 0005822117
Figure 0005822117
In the above formula, fln represents a fullerene to which an organic group may be added. m ″ ′ is 1 or 2, m ′ is 0 or 1, m ″ is 1 or 2, and m ′ ″ is the sum of m ′ and m ″.
In the above formula, the dihydromethano group is bonded to the same 5-membered ring or 6-membered ring in the fullerene skeleton. A combination of a hydrogen atom and a silylmethyl group is also bonded on the same five-membered or six-membered ring on the fullerene ring.
In formula (B-II), R 21 to R 23 each independently have a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. An alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an amino group which may have a substituent, and a silyl which may have a substituent Group, an alkylthio group which may have a substituent, an arylthio group which may have a substituent, an alkylsulfonyl group which may have a substituent, or an aryl which may have a substituent A sulfonyl group.
前記反応工程で塩基性化合物を併用することを特徴とする請求項6記載のフラーレン化合物の製造方法。   The method for producing a fullerene compound according to claim 6, wherein a basic compound is used in combination in the reaction step. フラーレン二量体のフラーレン間の結合を開裂する工程を含むことを特徴とする下式(A−II)で表されるフラーレン化合物の製造方法。
Figure 0005822117
上式において、flnは有機基が付加されていてもよいフラーレンを表し、m’’’は1又は2である。
A method for producing a fullerene compound represented by the following formula (A-II), comprising a step of cleaving a bond between fullerenes of a fullerene dimer.
Figure 0005822117
In the above formula, fln represents a fullerene to which an organic group may be added, and m ′ ″ is 1 or 2.
前記フラーレン二量体が下式(C−II)で表されることを特徴とする請求項8に記載のフラーレン化合物の製造方法。
Figure 0005822117
上式において、flnは有機基が付加されていてもよいフラーレンを表す。m’は0又は1であり、m’’’=m’+1である。
上式において、ジヒドロメタノ基はフラーレン骨格中の同一の五員環若しくは六員環に結合する。一方のフラーレンとシリルメチル基との組もまた、他方のフラーレン環上の同一の五員環若しくは六員環上に結合している。
24乃至R26は各々独立して、水素原子、置換基を有していても良い炭素数1〜30の炭化水素基、置換基を有していても良い炭素数1〜30のアルコキシ基、置換基を有していても良い炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いシリル基、置換基を有していても良いアルキルチオ基、置換基を有していても良いアリールチオ基、置換基を有していても良いアルキルスルホニル基、置換基を有していても良いアリールスルホニル基である。一方のフラーレンが有するシリル基に置換しているR24乃至R26のそれぞれと、他方のフラーレンが有するシリル基に置換しているR24乃至R26のそれぞれとは、同一であるか又は異なっている。
The said fullerene dimer is represented by the following Formula (C-II), The manufacturing method of the fullerene compound of Claim 8 characterized by the above-mentioned.
Figure 0005822117
In the above formula, fln represents a fullerene to which an organic group may be added. m ′ is 0 or 1, and m ′ ″ = m ′ + 1.
In the above formula, the dihydromethano group is bonded to the same 5-membered ring or 6-membered ring in the fullerene skeleton. A pair of one fullerene and a silylmethyl group is also bonded on the same five-membered or six-membered ring on the other fullerene ring.
R 24 to R 26 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, or an optionally substituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms. An aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms which may have a substituent, an amino group which may have a substituent, a silyl group which may have a substituent, and a substituent. An alkylthio group which may have a substituent, an arylthio group which may have a substituent, an alkylsulfonyl group which may have a substituent, and an arylsulfonyl group which may have a substituent. Each of R 24 to R 26 substituted on the silyl group of one fullerene is the same as or different from each of R 24 to R 26 substituted on the silyl group of the other fullerene. Yes.
前記開裂する工程では、前記フラーレン二量体に酸化剤を作用させることを特徴とする請求項8又は9に記載のフラーレン化合物の製造方法。   10. The method for producing a fullerene compound according to claim 8, wherein an oxidizing agent is allowed to act on the fullerene dimer in the cleavage step. 前記酸化剤は金属塩であることを特徴とする請求項6又は10に記載のフラーレン化合物の製造方法。   The method for producing a fullerene compound according to claim 6 or 10, wherein the oxidizing agent is a metal salt. 前記酸化剤が2価の銅塩であることを特徴とする請求項11に記載のフラーレン化合物の製造方法。   The method for producing a fullerene compound according to claim 11, wherein the oxidizing agent is a divalent copper salt. 下式(n11)で表されるフラーレン化合物。
Figure 0005822117
上式において、FLNはフラーレンを表す。ジヒドロメタノ基はフラーレン骨格中の同一の五員環若しくは六員環に結合している。t’は1以上5以下の整数である。
上式において、Ar1’は、置換基を有していても良い炭素数3〜10の芳香族炭化水素基若しくは芳香族複素環基であり、R10’乃至R13’は各々独立して、水素原子、酸素原子、硫黄原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良いアミノ基、又は置換基を有していても良いアルコキシ基である。R10’若しくはR11’は、R12’若しくはR13’と環を形成しても良い。
A fullerene compound represented by the following formula (n11):
Figure 0005822117
In the above formula, FLN represents fullerene. The dihydromethano group is bonded to the same 5-membered ring or 6-membered ring in the fullerene skeleton. t ′ is an integer of 1 to 5.
In the above formula, Ar 1 ′ is an optionally substituted aromatic hydrocarbon group or aromatic heterocyclic group having 3 to 10 carbon atoms, and R 10 ′ to R 13 ′ are each independently , A hydrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, an alkyl group which may have a substituent, an amino group which may have a substituent, or an alkoxy group which may have a substituent. R 10 ′ or R 11 ′ may form a ring with R 12 ′ or R 13 ′ .
下式(n12)で表されるフラーレン化合物。
Figure 0005822117
上式において、FLNはフラーレンを表す。ジヒドロメタノ基はフラーレン骨格中の同一の五員環若しくは六員環に結合している。u’は1以上5以下の整数である。
上式において、R14’とR15’との一方は水素原子、アルコキシカルボニル基、置換基を有していても良い炭素数1〜14のアルキル基、又は置換基を有していても良い芳香族基であり、他方はアルコキシカルボニル基、置換基を有していても良い炭素数1〜14のアルキル基、又は置換基を有していても良い芳香族基である。
A fullerene compound represented by the following formula (n12):
Figure 0005822117
In the above formula, FLN represents fullerene. The dihydromethano group is bonded to the same 5-membered ring or 6-membered ring in the fullerene skeleton. u ′ is an integer of 1 to 5.
In the above formula, one of R 14 ′ and R 15 ′ may have a hydrogen atom, an alkoxycarbonyl group, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. The other is an aromatic group, and the other is an alkoxycarbonyl group, an alkyl group having 1 to 14 carbon atoms which may have a substituent, or an aromatic group which may have a substituent.
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