JP6379074B2 - Photoelectric conversion element and solar cell - Google Patents

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Description

本発明は、光電変換素子及び太陽電池に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element and a solar cell.

光電変換素子は、各種の光センサー、複写機、太陽電池等に用いられている。太陽電池は、非枯渇性の太陽エネルギーを利用するものとして、その本格的な実用化が期待されている。太陽電池には、シリコン、色素増感、有機薄膜等の種類があるが(例えば、特許文献1〜3を参照)、その中でも、増感剤として有機色素またはRuビピリジル錯体等を用いた色素増感太陽電池は、研究開発が盛んに進められ、光電変換効率が11%程度に到達している。   Photoelectric conversion elements are used in various optical sensors, copying machines, solar cells, and the like. Solar cells are expected to be put into full-scale practical use as non-depleting solar energy. There are various types of solar cells such as silicon, dye sensitization, and organic thin film (see, for example, Patent Documents 1 to 3). Among them, dye sensitization using an organic dye or a Ru bipyridyl complex as a sensitizer. Research and development of active solar cells has been actively promoted, and the photoelectric conversion efficiency has reached about 11%.

その一方で、近年、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物(以下、「ペロブスカイト化合物」又は「ペロブスカイト型光吸収剤」ともいう。)として金属ハロゲン化物を用いた太陽電池が、比較的高い光電変換効率を達成できるとの研究成果が報告され、注目を集めている。   On the other hand, in recent years, solar cells using metal halides as compounds having a perovskite crystal structure (hereinafter also referred to as “perovskite compounds” or “perovskite light absorbers”) have a relatively high photoelectric conversion efficiency. Research results that can be achieved are reported and attracting attention.

例えば、非特許文献1には、感光層中の光吸収剤としてCHNHPbI3―xClで表されるペロブスカイト化合物を用い、且つ、正孔輸送層中の正孔輸送材料としてポリ(3−ヘキシルチオフェン−2,5−ジイル)(poly(3-hexylthiophene);P3HT)を用いた太陽電池において、光電変換効率が9.3%に到達したことが報告されている。 For example, in Non-Patent Document 1, a perovskite compound represented by CH 3 NH 3 PbI 3-x Cl x is used as a light absorber in a photosensitive layer, and a poly perovskite compound is used as a hole transport material in a hole transport layer. In a solar cell using (3-hexylthiophene-2,5-diyl) (poly (3-hexylthiophene); P3HT), it has been reported that the photoelectric conversion efficiency has reached 9.3%.

特開2012−195575号公報JP 2012-195575 A 特開2013−100457号公報JP 2013-100457 A 特開2012−214681号公報JP 2012-214681 A

Journal of Power Sources 251(2014)p.152−156.Journal of Power Sources 251 (2014) p. 152-156.

ペロブスカイト化合物を用いた光電変換素子ないし太陽電池は、光電変換効率の向上に一定の成果が得られている。しかし、ペロブスカイト化合物を用いた光電変換素子ないし太陽電池は、近年、注目されたものであり、光電変換効率以外の電池性能についてはほとんど知られていない。   A photoelectric conversion element or a solar cell using a perovskite compound has achieved certain results in improving photoelectric conversion efficiency. However, photoelectric conversion elements or solar cells using perovskite compounds have attracted attention in recent years, and little is known about battery performance other than photoelectric conversion efficiency.

光電変換素子および太陽電池には、高い光電変換効率に加え、これらが実際に使用される現場環境において、初期性能を維持できる耐久性が求められる。   In addition to high photoelectric conversion efficiency, the photoelectric conversion element and the solar cell are required to have durability capable of maintaining initial performance in the field environment where they are actually used.

しかし、ペロブスカイト化合物は高湿環境下又は高湿熱環境下で損傷を受けやすいことが知られている。実際、ペロブスカイト化合物を光吸収剤として用いた光電変換素子ないし太陽電池は、高湿環境下又は高湿熱環境下において光電変換効率が大きく低下することが多い。   However, it is known that perovskite compounds are susceptible to damage in a high humidity environment or a high humidity heat environment. In fact, photoelectric conversion elements or solar cells using a perovskite compound as a light absorber often have a significant decrease in photoelectric conversion efficiency in a high humidity environment or a high humidity heat environment.

本発明は、感光層中にペロブスカイト化合物を光吸収剤として用いた光電変換素子であって、耐湿性並びに耐湿熱性に優れた光電変換素子を提供することを課題とする。また本発明は、上記光電変換素子を備えた太陽電池を提供することを課題とする。   It is an object of the present invention to provide a photoelectric conversion element using a perovskite compound as a light absorber in a photosensitive layer, which is excellent in moisture resistance and moist heat resistance. Moreover, this invention makes it a subject to provide the solar cell provided with the said photoelectric conversion element.

本発明者らは、ペロブスカイト化合物を光吸収剤として用いた光電変換素子ないし太陽電池において、正孔輸送層中の正孔輸送材料として、特定の構造単位を有するポリマーを用いることにより、高湿環境下並びに高湿熱環境下においても光電変換効率が低下しにくい光電変換素子ないし太陽電池が得られることを見い出した。本発明はこれらの知見に基づきさらに検討を重ね、完成されるに至ったものである。   In a photoelectric conversion element or a solar cell using a perovskite compound as a light absorber, the present inventors have used a polymer having a specific structural unit as a hole transport material in a hole transport layer, thereby providing a high humidity environment. It has been found that a photoelectric conversion element or a solar cell can be obtained in which the photoelectric conversion efficiency is not easily lowered even under a high humidity environment. The present invention has been further studied based on these findings and has been completed.

すなわち、本発明の上記の課題は、一態様において、以下の手段により解決された。
[1]
導電性支持体と、該導電性支持体上に設けられた光吸収剤を含む感光層とを備えた第一電極と、第一電極に対向する第二電極と、第一電極と第二電極との間に正孔輸送層を有する光電変換素子であって、
前記感光層は、前記光吸収剤として、周期表第一族元素もしくはカチオン性有機基Aのカチオン、周期表第一族元素以外の金属原子Mのカチオン、および、アニオン性原子もしくは原子団Xのアニオンを含むペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を少なくとも含み、
前記正孔輸送層は、下記式(AI)で表される構造単位を有するポリマーを少なくとも含有することを特徴とする光電変換素子。
That is, the above-mentioned subject of the present invention was solved by the following means in one mode.
[1]
A first electrode comprising a conductive support, a photosensitive layer containing a light absorber provided on the conductive support, a second electrode facing the first electrode, a first electrode and a second electrode A photoelectric conversion element having a hole transport layer between and
The photosensitive layer has, as the light absorber, a cation of a group 1 element of the periodic table or a cationic organic group A, a cation of a metal atom M other than the group 1 element of the periodic table, and an anionic atom or an atomic group X. At least a compound having a perovskite crystal structure containing an anion,
The hole transport layer contains at least a polymer having a structural unit represented by the following formula (AI).

式中、
Ar及びArは、それぞれ独立に、3価の芳香族炭化水素環基又は芳香族ヘテロ環基を表す。
Where
Ar 1 and Ar 2 each independently represent a trivalent aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group.

-(-Z-)-は、単結合で互いに連結されたAr及びArと共に環を形成するために必要な連結基を表す。nは1又は2を表し、nが1の場合、形成される前記環は5員環であり、nが2の場合、形成される前記環は6員環である。また、nが2の場合、2つのZは同一でも異なっていてもよい。 -(-Z-) n- represents a linking group necessary for forming a ring together with Ar 1 and Ar 2 linked to each other by a single bond. n represents 1 or 2, and when n is 1, the formed ring is a 5-membered ring, and when n is 2, the formed ring is a 6-membered ring. When n is 2, two Zs may be the same or different.

Zは、−O−、−S−、−C(=O)−、−CR−、−S(=O)−、−SO−、−Si(R)(R)−、−N(R)−、−B(R)−、−P(R)−又は−P(=O)(R)−を表し、R、R、R、R、R、R、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。 Z represents —O—, —S—, —C (═O) —, —CR 1 R 2 —, —S (═O) —, —SO 2 —, —Si (R 3 ) (R 4 ) —. , -N (R 5 )-, -B (R 6 )-, -P (R 7 )-or -P (= O) (R 8 )-, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently represents a hydrogen atom or a substituent.

*は、前記ポリマーを構成する他の部位との結合部を表す。
[2]
式(AI)で表される構造単位が、下記式(AII)で表される[1]に記載の光電変換素子。
* Represents a bonded portion with another site constituting the polymer.
[2]
The photoelectric conversion element according to [1], wherein the structural unit represented by the formula (AI) is represented by the following formula (AII).

式中、
Ar21及びAr22は、それぞれ独立に、3価の芳香族炭化水素環基又は芳香族ヘテロ環基を表す。
Where
Ar 21 and Ar 22 each independently represent a trivalent aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group.

21およびR22は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。あるいは、R21及びR22は互いに連結して環を形成してもよい。 R 21 and R 22 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. Alternatively, R 21 and R 22 may be connected to each other to form a ring.

*は、前記ポリマーを構成する他の部位との結合部を表す。
[3]
式(AI)で表される構造単位が、下記式(AIII)で表される[1]に記載の光電変換素子。
* Represents a bonded portion with another site constituting the polymer.
[3]
The photoelectric conversion element according to [1], wherein the structural unit represented by the formula (AI) is represented by the following formula (AIII).

式中、
Ar31及びAr32は、それぞれ独立に、3価の芳香族ヘテロ環基を表す。
Where
Ar 31 and Ar 32 each independently represent a trivalent aromatic heterocyclic group.

31、R32、R33、R34は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。あるいは、R31、R32、R33及びR34のうち2個が連結して環を形成し、残りは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。 R 31 , R 32 , R 33 and R 34 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. Alternatively, two of R 31 , R 32 , R 33 and R 34 are connected to form a ring, and the rest each independently represents a hydrogen atom or a substituent.

*は、前記ポリマーを構成する他の部位との結合部を表す。
[4]
式(AI)において、少なくとも1つのZが−CR−であり、RおよびRの少なくとも一方が、下記式(AIV)で表される基である、[1]に記載の光電変換素子。
* Represents a bonded portion with another site constituting the polymer.
[4]
In the formula (AI), at least one Z is —CR 1 R 2 —, and at least one of R 1 and R 2 is a group represented by the following formula (AIV), Conversion element.

式中、
11は、連結基を表し、Ar10は、アリール基又はヘテロアリール基を表し、*は、R又はRが結合する炭素原子との結合部を表す。
[5]
式(AII)において、R21およびR22の少なくとも一方が、下記式(AV)で表される基である、[2]に記載の光電変換素子。
Where
L 11 represents a linking group, Ar 10 represents an aryl group or a heteroaryl group, and * represents a bond to the carbon atom to which R 1 or R 2 is bonded.
[5]
The photoelectric conversion element according to [2], wherein in formula (AII), at least one of R 21 and R 22 is a group represented by the following formula (AV).

式中、
21は、連結基を表し、Ar20は、アリール基又はヘテロアリール基を表し、*は、R21又はR22が結合する炭素原子との結合部を表す。
[6] 式(AIII)において、R31、R32、R33及びR34の少なくとも一つが、下記式(AVI)で表される基である、[3]に記載の光電変換素子。
Where
L 21 represents a linking group, Ar 20 represents an aryl group or a heteroaryl group, and * represents a bond to the carbon atom to which R 21 or R 22 is bonded.
[6] The photoelectric conversion element according to [3], wherein in formula (AIII), at least one of R 31 , R 32 , R 33 and R 34 is a group represented by the following formula (AVI).

式中、
31は、連結基を表し、Ar30は、アリール基又はヘテロアリール基を表し、*は、R31、R32、R33又はR34が結合する炭素原子との結合部を表す。
[7]
式(AI)において、Ar及びArがチオフェン環である、[1]又は[4]に記載の光電変換素子。
[8]
式(AI)において、nが2である、[1]、[4]又は[7]に記載の光電変換素子。
[9]
式(AII)において、Ar21及びAr22がチオフェン環である、[2]又は[5]に記載の光電変換素子。
[10]
式(AIII)において、Ar31及びAr32がチオフェン環である、[3]又は[6]に記載の光電変換素子。
[11]
[1]〜[10]のいずれか1項に記載の光電変換素子を具備する太陽電池。
Where
L 31 represents a linking group, Ar 30 represents an aryl group or a heteroaryl group, and * represents a bond to the carbon atom to which R 31 , R 32 , R 33 or R 34 is bonded.
[7]
The photoelectric conversion element according to [1] or [4], wherein in formula (AI), Ar 1 and Ar 2 are thiophene rings.
[8]
The photoelectric conversion element according to [1], [4], or [7], wherein n is 2 in the formula (AI).
[9]
In the formula (AII), the photoelectric conversion element according to [2] or [5], wherein Ar 21 and Ar 22 are thiophene rings.
[10]
The photoelectric conversion element according to [3] or [6], wherein in formula (AIII), Ar 31 and Ar 32 are thiophene rings.
[11]
The solar cell which comprises the photoelectric conversion element of any one of [1]-[10].

本明細書において、各式の表記は、化合物の化学構造の理解のために、一部を示性式として表記することもある。これに伴い、各式において、部分構造を、(置換)基、イオンまたは原子等と称するが、本明細書において、これらは、(置換)基、イオンまたは原子等のほかに、上記式で表される(置換)基もしくはイオンを構成する元素団、または、元素を意味することがある。   In the present specification, a part of the notation of each formula may be expressed as a formula for understanding the chemical structure of the compound. Accordingly, in each formula, the partial structure is referred to as a (substituted) group, ion, atom, or the like. In this specification, these are represented by the above formula in addition to the (substituted) group, ion, atom, or the like. It may mean an element group or an element constituting a (substituted) group or ion.

本明細書において、化合物(錯体、色素を含む)の表示については、化合物そのもののほか、その塩、そのイオンを含む意味に用いる。また、目的の効果を奏する範囲で、構造の一部を変化させたものを含む意味である。さらに、置換または無置換を明記していない化合物については、所望の効果を奏する範囲で、任意の置換基を有していてもよい意味である。このことは置換基および連結基等(以下、置換基等という)についても同様である。   In this specification, about the display of a compound (a complex and a pigment | dye are included), it uses for the meaning containing its salt and its ion besides the compound itself. In addition, it means that a part of the structure is changed as long as the desired effect is achieved. Furthermore, a compound that does not clearly indicate substitution or non-substitution means that it may have an arbitrary substituent within a range that exhibits a desired effect. The same applies to substituents and linking groups (hereinafter referred to as substituents and the like).

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

また、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。   In addition, a numerical range expressed using “to” in this specification means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.

本発明の光電変換素子および太陽電池は、光吸収剤としてペロブスカイト化合物を含む構成でありながらも耐湿性及び耐湿熱性に優れる。   The photoelectric conversion element and the solar cell of the present invention are excellent in moisture resistance and moist heat resistance even though they include a perovskite compound as a light absorber.

図1Aは、本発明の光電変換素子の好ましい態様を模式的に示した断面図である。FIG. 1A is a cross-sectional view schematically showing a preferred embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention. 図1Bは、図1Aの断面領域bの拡大図である。FIG. 1B is an enlarged view of the cross-sectional area b of FIG. 1A. 図2は、本発明の光電変換素子の別の好ましい態様を模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing another preferred embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention. 図3は、本発明の光電変換素子の別の好ましい態様を模式的に示した断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing another preferred embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention. 図4は、本発明の光電変換素子のまた別の好ましい態様を模式的に示した断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing still another preferred embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention.

<<光電変換素子>>
本発明の光電変換素子は、導電性支持体および導電性支持体上に設けられた感光層を有する第一電極と、第一電極に対向する第二電極と、第一電極と第二電極の間に正孔輸送層とを有する。
<< Photoelectric conversion element >>
The photoelectric conversion element of the present invention includes a first electrode having a conductive support and a photosensitive layer provided on the conductive support, a second electrode facing the first electrode, a first electrode and a second electrode. It has a hole transport layer in between.

本発明において、導電性支持体上に感光層を設けるとは、導電性支持体の表面に接して感光層を設ける(直接設ける)態様、および、導電性支持体の表面上方に他の層を介して感光層を設ける態様を含む意味である。   In the present invention, providing a photosensitive layer on a conductive support means an embodiment in which a photosensitive layer is provided (directly provided) in contact with the surface of the conductive support, and another layer is provided above the surface of the conductive support. It includes a mode in which a photosensitive layer is provided.

導電性支持体の表面上方に他の層を介して感光層を有する態様において、導電性支持体と感光層との間に設けられる他の層としては、太陽電池の電池性能を低下させないものであれば特に限定されない。例えば、多孔質層、ブロッキング層、及び電子輸送層等が挙げられる。   In the embodiment having the photosensitive layer through another layer above the surface of the conductive support, the other layer provided between the conductive support and the photosensitive layer does not deteriorate the battery performance of the solar cell. If there is no particular limitation. For example, a porous layer, a blocking layer, an electron transport layer, etc. are mentioned.

本発明において、導電性支持体の表面上方に他の層を介して感光層を有する態様としては、例えば、感光層が、多孔質層の表面に薄い膜状に設けられる態様(図1A及び図1B参照)、多孔質層の表面に厚い膜状に設けられる態様(図2参照)、ブロッキング層の表面に薄い膜状又は厚い膜状(図3参照)に設けられる態様、および電子輸送層の表面に薄い膜状または厚い膜状(図4参照)に設けられる態様などが挙げられる。感光層は、線状または分散状に設けられてもよいが、好ましくは膜状に設けられる。   In the present invention, as an aspect having a photosensitive layer through another layer above the surface of the conductive support, for example, an aspect in which the photosensitive layer is provided in the form of a thin film on the surface of the porous layer (FIGS. 1B), a mode (see FIG. 2) provided on the surface of the porous layer (see FIG. 2), a mode provided on the surface of the blocking layer as a thin or thick film (see FIG. 3), and an electron transport layer Examples include a mode in which a thin film or a thick film (see FIG. 4) is provided on the surface. The photosensitive layer may be provided in a linear or dispersed form, but is preferably provided in a film form.

本発明の光電変換素子は、本発明で規定する構成以外の構成は特に限定されず、光電変換素子および太陽電池に関する公知の構成を採用できる。本発明の光電変換素子を構成する各層は、目的に応じて設計され、例えば、単層に形成されても、複層に形成されてもよい。例えば、多孔質層を導電性支持体と感光層との間に設けることもできる(図1A、図2参照)。   The photoelectric conversion element of the present invention is not particularly limited in structure other than the structure defined in the present invention, and a known structure relating to the photoelectric conversion element and the solar cell can be adopted. Each layer constituting the photoelectric conversion element of the present invention is designed according to the purpose, and may be formed in a single layer or multiple layers, for example. For example, a porous layer can be provided between the conductive support and the photosensitive layer (see FIGS. 1A and 2).

以下、本発明の光電変換素子の好ましい態様について説明する。   Hereinafter, the preferable aspect of the photoelectric conversion element of this invention is demonstrated.

図1A、図1B、図2〜図4において、同じ符号は同じ構成要素(部材)を意味する。   1A, FIG. 1B, and FIGS. 2 to 4, the same reference numerals mean the same components (members).

なお、図1A、および図2は、多孔質層12を形成する微粒子の大きさを強調して示してある。これらの微粒子は、好ましくは、導電性支持体11に対して水平方向および垂直方向に詰まり(堆積または密着して)、多孔質構造を形成している。   1A and 2 show the size of the fine particles forming the porous layer 12 with emphasis. These fine particles are preferably clogged (deposited or adhered) in the horizontal and vertical directions with respect to the conductive support 11 to form a porous structure.

本明細書において、単に光電変換素子10という場合は、特に断らない限り、光電変換素子10A〜10Dを意味する。このことは、太陽電池を利用したシステム(以下、「システム」)100、第一電極1についても同様である。また、単に感光層13という場合は、特に断らない限り、感光層13A〜13Cを意味する。同様に、正孔輸送層3という場合は、特に断らない限り、正孔輸送層3Aおよび3Bを意味する。   In the present specification, the term “photoelectric conversion element 10” means the photoelectric conversion elements 10A to 10D unless otherwise specified. The same applies to the system 100 (hereinafter “system”) using the solar cell and the first electrode 1. Further, when the photosensitive layer 13 is simply referred to, it means the photosensitive layers 13A to 13C unless otherwise specified. Similarly, the hole transport layer 3 means the hole transport layers 3A and 3B unless otherwise specified.

本発明の光電変換素子の好ましい態様として、例えば、図1Aに示す光電変換素子10Aが挙げられる。図1Aに示されるシステム100Aは、光電変換素子10Aを外部回路6で動作手段M(例えば電動モーター)に仕事をさせる電池用途に応用したシステムである。   As a preferable aspect of the photoelectric conversion element of the present invention, for example, a photoelectric conversion element 10A shown in FIG. 1A can be given. A system 100A shown in FIG. 1A is a system applied to a battery for causing the operation means M (for example, an electric motor) to work with the external circuit 6 using the photoelectric conversion element 10A.

この光電変換素子10Aは、第一電極1Aと、第二電極2と、正孔輸送層3Aとを有している。   The photoelectric conversion element 10A includes a first electrode 1A, a second electrode 2, and a hole transport layer 3A.

第一電極1Aは、支持体11aおよび透明電極11bからなる導電性支持体11と、多孔質層12と、図1A中の断面領域bを拡大した図1Bに模式的に示されるように多孔質層12の表面に、ペロブスカイト型光吸収剤で設けられた感光層13Aとを有している。また透明電極11b上にブロッキング層14を有し、ブロッキング層14上に多孔質層12が形成される。このように多孔質層12を有する光電変換素子10Aは、感光層13Aの表面積が大きくなるため、電荷分離および電荷移動効率が向上すると推定される。   1 A of 1st electrodes are porous as typically shown by FIG. 1B which expanded the electroconductive support body 11 which consists of the support body 11a and the transparent electrode 11b, the porous layer 12, and the cross-sectional area | region b in FIG. 1A. The surface of the layer 12 has a photosensitive layer 13A provided with a perovskite light absorber. Further, the blocking layer 14 is provided on the transparent electrode 11 b, and the porous layer 12 is formed on the blocking layer 14. Thus, it is estimated that the photoelectric conversion element 10A having the porous layer 12 improves the charge separation and charge transfer efficiency because the surface area of the photosensitive layer 13A is increased.

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

図3に示す光電変換素子10Cは、本発明の光電変換素子の別の好ましい態様を模式的に示したものである。光電変換素子10Cは、図2に示す光電変換素子10Bに対して多孔質層12を設けていない点で異なるが、この点以外は光電変換素子10Bと同様に構成されている。すなわち、光電変換素子10Cにおいて、感光層13Cはブロッキング層14の表面に厚い膜状に形成されている。光電変換素子10Cにおいて、正孔輸送層3Bは図1Aに示す正孔輸送層3Aと同様に厚く設けることもできる。   A photoelectric conversion element 10 </ b> C shown in FIG. 3 schematically shows another preferred embodiment of the photoelectric conversion element of the present invention. The photoelectric conversion element 10C is different from the photoelectric conversion element 10B illustrated in FIG. 2 in that the porous layer 12 is not provided, but is configured in the same manner as the photoelectric conversion element 10B except for this point. That is, in the photoelectric conversion element 10 </ b> C, the photosensitive layer 13 </ b> C is formed in a thick film shape on the surface of the blocking layer 14. In the photoelectric conversion element 10 </ b> C, the hole transport layer 3 </ b> B can be provided thick like the hole transport layer 3 </ b> A illustrated in FIG. 1A.

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

本発明において、光電変換素子10を応用したシステム100は、以下のようにして、太陽電池として機能する。   In the present invention, the system 100 to which the photoelectric conversion element 10 is applied functions as a solar cell as follows.

すなわち、光電変換素子10において、導電性支持体11を透過して、または第二電極2を透過して感光層13に入射した光は光吸収剤を励起する。励起された光吸収剤はエネルギーの高い電子を有しており、この電子を放出できる。エネルギーの高い電子を放出した光吸収剤は酸化体となる。   That is, in the photoelectric conversion element 10, light that has passed through the conductive support 11 or passed through the second electrode 2 and entered the photosensitive layer 13 excites the light absorber. The excited light absorber has electrons with high energy and can emit these electrons. The light absorber that has released electrons with high energy becomes an oxidant.

光電変換素子10A〜10Dにおいては、光吸収剤から放出された電子は、光吸収剤間を移動して導電性支持体11に到達する。導電性支持体11に到達した電子が外部回路6で仕事をした後、第二電極2、正孔輸送層3を経て、感光層13に戻る。感光層13に戻った電子により光吸収剤が還元される。   In the photoelectric conversion elements 10 </ b> A to 10 </ b> D, electrons emitted from the light absorber move between the light absorbers and reach the conductive support 11. After the electrons that have reached the conductive support 11 work in the external circuit 6, they return to the photosensitive layer 13 through the second electrode 2 and the hole transport layer 3. The light absorber is reduced by the electrons returning to the photosensitive layer 13.

光電変換素子10においては、このような光吸収剤の励起および電子移動のサイクルを繰り返すことにより、システム100が太陽電池として機能する。   In the photoelectric conversion element 10, the system 100 functions as a solar cell by repeating such excitation and electron transfer cycles of the light absorber.

光電変換素子10A〜10Dにおいて、感光層13から導電性支持体11への電子の流れ方は、多孔質層12の有無およびその種類等により、異なる。本発明の光電変換素子10においては、光吸収剤間を電子が移動する電子伝導が起こる。したがって、多孔質層12を設ける場合、多孔質層12は従来の半導体以外に絶縁体で形成することができる。多孔質層12が半導体で形成される場合、多孔質層12の半導体微粒子内部や半導体微粒子間を電子が移動する電子伝導も起こる。一方、多孔質層12が絶縁体で形成される場合、多孔質層12での電子伝導は起こらない。多孔質層12が絶縁体で形成される場合、絶縁体微粒子に酸化アルミニウム(Al)の微粒子を用いると、比較的高い起電力(Voc)が得られる。 In the photoelectric conversion elements 10 </ b> A to 10 </ b> D, the way in which electrons flow from the photosensitive layer 13 to the conductive support 11 varies depending on the presence / absence of the porous layer 12 and the type thereof. In the photoelectric conversion element 10 of the present invention, electron conduction in which electrons move between the light absorbers occurs. Therefore, when providing the porous layer 12, the porous layer 12 can be formed with an insulator other than the conventional semiconductor. When the porous layer 12 is formed of a semiconductor, electron conduction in which electrons move inside the semiconductor fine particles of the porous layer 12 or between the semiconductor fine particles also occurs. On the other hand, when the porous layer 12 is formed of an insulator, electron conduction in the porous layer 12 does not occur. When the porous layer 12 is formed of an insulator, a relatively high electromotive force (Voc) can be obtained by using aluminum oxide (Al 2 O 3 ) particles as the insulator particles.

上記他の層としてのブロッキング層14が導体または半導体により形成された場合もブロッキング層14での電子伝導が起こる。   When the blocking layer 14 as the other layer is formed of a conductor or a semiconductor, electron conduction in the blocking layer 14 occurs.

また、電子輸送層15でも電子伝導が起こる。   Electron conduction also occurs in the electron transport layer 15.

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

本発明において、光電変換素子または太陽電池に用いられる材料および各部材は、本発明で規定する材料および部材を除いて、常法により調製することができる。例えば、ペロブスカイト増感太陽電池について、例えば、非特許文献1ならびにJ.Am.Chem.Soc.,2009,131(17),p.6050−6051およびScience,338,p.643−647(2012)を参照することができる。また、色素増感太陽電池に用いられる材料および各部材についても参考にすることができる。色素増感太陽電池としては、例えば、特開2001−291534号公報、米国特許第4,927,721号明細書、米国特許第4,684,537号明細書、米国特許第5,0843,65号明細書、米国特許第5,350,644号明細書、米国特許第5,463,057号明細書、米国特許第5,525,440号明細書、特開平7−249790号公報、特開2004−220974号公報、特開2008−135197号公報を参照することができる。   In this invention, the material and each member which are used for a photoelectric conversion element or a solar cell can be prepared by a conventional method except the material and member prescribed | regulated by this invention. For example, for perovskite sensitized solar cells, see, for example, Non-Patent Document 1 and J. MoI Am. Chem. Soc. 2009, 131 (17), p. 6050-6051 and Science, 338, p. 643-647 (2012) can be referred to. Moreover, it can refer also about the material and each member which are used for a dye-sensitized solar cell. Examples of the dye-sensitized solar cell include Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-291534, US Pat. No. 4,927,721, US Pat. No. 4,684,537, US Pat. No. 5,0843,65. No., US Pat. No. 5,350,644, US Pat. No. 5,463,057, US Pat. No. 5,525,440, JP-A-7-249790, JP Reference can be made to 2004-220974 and JP-A-2008-135197.

以下、本発明の光電変換素子および太陽電池の主たる部材および化合物の好ましい態様について、説明する。   Hereinafter, the preferable aspect of the main member and compound of the photoelectric conversion element of this invention and a solar cell is demonstrated.

<第一電極1>
第一電極1は、導電性支持体11と感光層13とを有し、光電変換素子10において作用電極として機能する。
<First electrode 1>
The first electrode 1 has a conductive support 11 and a photosensitive layer 13 and functions as a working electrode in the photoelectric conversion element 10.

第一電極1は、導電性支持体11と感光層13に加え、図1A、図2〜図4に示されるように、多孔質層12、ブロッキング層14、および電子輸送層15の少なくとも1つの層を有することが好ましい。   As shown in FIG. 1A and FIGS. 2 to 4, the first electrode 1 includes at least one of a porous layer 12, a blocking layer 14, and an electron transport layer 15 in addition to the conductive support 11 and the photosensitive layer 13. It is preferable to have a layer.

第一電極1は、短絡防止の点で少なくともブロッキング層14を有することが好ましく、光吸収効率の点および短絡防止の点で多孔質層12およびブロッキング層14を有していることがさらに好ましい。   The first electrode 1 preferably has at least the blocking layer 14 in terms of prevention of short circuit, and more preferably has the porous layer 12 and the blocking layer 14 in terms of light absorption efficiency and prevention of short circuit.

また、第一電極1は、光電変換素子の生産性の向上、薄型化またはフレキシブル化の点で、有機材料で形成された、電子輸送層15を有することが好ましい。   Moreover, it is preferable that the 1st electrode 1 has the electron carrying layer 15 formed with the organic material at the point of the improvement of productivity of a photoelectric conversion element, thickness reduction, or flexibility.

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

なかでも、図1A、図2〜図4に示されるように、ガラスまたはプラスチックの支持体11aの表面に導電性の金属酸化物を塗設して透明電極11bを成膜した導電性支持体11がさらに好ましい。プラスチックで形成された支持体11aとしては、例えば、特開2001−291534号公報の段落番号0153に記載の透明ポリマーフィルムが挙げられる。支持体11aを形成する材料としては、ガラスおよびプラスチックの他にも、セラミック(例えば、特開2005−135902号公報参照)、導電性樹脂(例えば、特開2001−160425号公報参照)を用いることができる。金属酸化物としては、スズ酸化物(Tin Oxide:TO)が好ましく、インジウム−スズ酸化物(スズドープ酸化インジウム)(Indium Tin Oxide:ITO)、フッ素をドープした酸化スズ(Fluorine doped Tin Oxide:FTO)等のフッ素ドープスズ酸化物が特に好ましい。このときの金属酸化物の塗布量は、支持体11aの表面積1m当たり0.1〜100gが好ましい。導電性支持体11を用いる場合、光は支持体11a側から入射させることが好ましい。 In particular, as shown in FIGS. 1A and 2 to 4, a conductive support 11 in which a transparent metal electrode 11 b is formed by coating a conductive metal oxide on the surface of a glass or plastic support 11 a. Is more preferable. Examples of the support 11a made of plastic include a transparent polymer film described in paragraph No. 0153 of JP-A No. 2001-291534. As a material for forming the support 11a, ceramic (for example, see JP-A-2005-135902) or conductive resin (for example, see JP-A-2001-160425) is used in addition to glass and plastic. Can do. As the metal oxide, tin oxide (Tin Oxide: TO) is preferable, indium-tin oxide (tin-doped indium oxide) (Indium Tin Oxide: ITO), fluorine-doped tin oxide (Fluorine doped Tin Oxide: FTO) Particularly preferred are fluorine-doped tin oxides such as The coating amount of the metal oxide at this time is preferably 0.1 to 100 g per 1 m 2 of the surface area of the support 11a. When the conductive support 11 is used, light is preferably incident from the support 11a side.

導電性支持体11は、実質的に透明であることが好ましい。本発明において、「実質的に透明である」とは、光(波長300〜1200nm)の透過率が10%以上であることを意味し、50%以上が好ましく、80%以上が特に好ましい。   The conductive support 11 is preferably substantially transparent. In the present invention, “substantially transparent” means that the transmittance of light (wavelength 300 to 1200 nm) is 10% or more, preferably 50% or more, and particularly preferably 80% or more.

支持体11aおよび導電性支持体11の厚みは、特に限定されず、適宜の厚みに設定される。例えば、0.01μm〜10mmであることが好ましく、0.1μm〜5mmであることがさらに好ましく、0.3μm〜4mmであることが特に好ましい。   The thicknesses of the support 11a and the conductive support 11 are not particularly limited, and are set to appropriate thicknesses. For example, the thickness is preferably 0.01 μm to 10 mm, more preferably 0.1 μm to 5 mm, and particularly preferably 0.3 μm to 4 mm.

透明電極11bを設ける場合、透明電極11bの膜厚は、特に限定されず、例えば、0.01〜30μmであることが好ましく、0.03〜25μmであることがさらに好ましく、0.05〜20μmであることが特に好ましい。   When providing the transparent electrode 11b, the film thickness of the transparent electrode 11b is not specifically limited, For example, it is preferable that it is 0.01-30 micrometers, It is more preferable that it is 0.03-25 micrometers, 0.05-20 micrometers It is particularly preferred that

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

− ブロッキング層14 −
本発明においては、光電変換素子10A〜10Cのように、好ましくは、透明電極11bの表面に、すなわち、導電性支持体11と、多孔質層12、感光層13または正孔輸送層3等との間に、ブロッキング層14を有している。
− Blocking layer 14 −
In the present invention, like the photoelectric conversion elements 10A to 10C, preferably, on the surface of the transparent electrode 11b, that is, the conductive support 11, the porous layer 12, the photosensitive layer 13, the hole transport layer 3, and the like. Between them, the blocking layer 14 is provided.

光電変換素子および太陽電池において、例えば感光層13または正孔輸送層3と、透明電極11b等とが電気的に接続すると逆電流を生じる。ブロッキング層14は、この逆電流を防止する機能を果たす。ブロッキング層14は短絡防止層ともいう。   In a photoelectric conversion element and a solar cell, for example, when the photosensitive layer 13 or the hole transport layer 3 and the transparent electrode 11b are electrically connected, a reverse current is generated. The blocking layer 14 functions to prevent this reverse current. The blocking layer 14 is also referred to as a short circuit prevention layer.

ブロッキング層14を、光吸収剤を担持する足場として機能させることもできる。   The blocking layer 14 can also function as a scaffold carrying the light absorber.

このブロッキング層14は、光電変換素子が電子輸送層を有する場合にも設けられてもよい。例えば、光電変換素子10Dの場合、導電性支持体11と電子輸送層15との間にブロッキング層14が設けられてもよい。   This blocking layer 14 may also be provided when the photoelectric conversion element has an electron transport layer. For example, in the case of the photoelectric conversion element 10 </ b> D, the blocking layer 14 may be provided between the conductive support 11 and the electron transport layer 15.

ブロッキング層14を形成する材料は、上記機能を果たすことのできる材料であれば特に限定されないが、可視光を透過する物質であって、導電性支持体11(透明電極11b)等に対する絶縁性物質であることが好ましい。「導電性支持体11(透明電極11b)に対する絶縁性物質」とは、具体的には、伝導帯のエネルギー準位が、導電性支持体11を形成する材料(透明電極11bを形成する金属酸化物)の伝導帯のエネルギー準位以上であり、かつ、多孔質層12を構成する材料の伝導帯や光吸収剤の基底状態のエネルギー準位より低い化合物(n型半導体化合物)をいう。   The material for forming the blocking layer 14 is not particularly limited as long as it is a material capable of fulfilling the above functions, but is a substance that transmits visible light and is an insulating substance for the conductive support 11 (transparent electrode 11b) and the like. It is preferable that Specifically, the “insulating substance with respect to the conductive support 11 (transparent electrode 11b)” specifically refers to a material whose conduction band energy level forms the conductive support 11 (metal oxide forming the transparent electrode 11b). A compound (n-type semiconductor compound) that is higher than the energy level of the conduction band of the material and lower than the energy level of the conduction band of the material constituting the porous layer 12 and the ground state of the light absorber.

ブロッキング層14を形成する材料は、例えば、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸セシウム、ポリビニルアルコール、ポリウレタン等が挙げられる。また、一般的に光電変換材料に用いられる材料でもよく、例えば、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化タングステン等も挙げられる。なかでも、酸化チタン、酸化スズ、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等が好ましい。   Examples of the material for forming the blocking layer 14 include silicon oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, calcium carbonate, cesium carbonate, polyvinyl alcohol, and polyurethane. Moreover, the material generally used for the photoelectric conversion material may be used, and examples thereof include titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, niobium oxide, and tungsten oxide. Of these, titanium oxide, tin oxide, magnesium oxide, aluminum oxide and the like are preferable.

ブロッキング層14の膜厚は、0.001〜10μmが好ましく、0.005〜1μmがさらに好ましく、0.01〜0.1μmが特に好ましい。   The film thickness of the blocking layer 14 is preferably 0.001 to 10 μm, more preferably 0.005 to 1 μm, and particularly preferably 0.01 to 0.1 μm.

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

− 多孔質層12 −
本発明においては、光電変換素子10A、および10Bのように、好ましくは、透明電極11b上に多孔質層12を有している。光電変換素子10がブロッキング層14を有している場合は、多孔質層12は、ブロッキング層14上に形成されることが好ましい。
− Porous layer 12 −
In the present invention, like the photoelectric conversion elements 10A and 10B, the porous layer 12 is preferably provided on the transparent electrode 11b. When the photoelectric conversion element 10 has the blocking layer 14, the porous layer 12 is preferably formed on the blocking layer 14.

多孔質層12は、表面に感光層13を担持する足場として機能する層である。太陽電池において、光吸収効率を高めるためには、少なくとも太陽光等の光を受ける部分の表面積を大きくすることが好ましく、多孔質層12の全体としての表面積を大きくすることが好ましい。   The porous layer 12 is a layer that functions as a scaffold for carrying the photosensitive layer 13 on the surface. In the solar cell, in order to increase the light absorption efficiency, it is preferable to increase the surface area of at least a portion that receives light such as sunlight, and it is preferable to increase the entire surface area of the porous layer 12.

多孔質層12は、多孔質層12を形成する材料の微粒子が堆積または密着してなる、細孔を有する微粒子層であることが好ましい。多孔質層12は、2種以上の微粒子が堆積してなる微粒子層であってもよい。多孔質層12が細孔を有する微粒子層であると、光吸収剤の担持量(吸着量)を増量できる。   The porous layer 12 is preferably a fine particle layer having pores, in which fine particles of the material forming the porous layer 12 are deposited or adhered. The porous layer 12 may be a fine particle layer in which two or more kinds of fine particles are deposited. When the porous layer 12 is a fine particle layer having pores, the amount of light absorbent supported (adsorption amount) can be increased.

多孔質層12の表面積を大きくするには、多孔質層12を構成する個々の微粒子の表面積を大きくすることが好ましい。本発明では、多孔質層12を形成する微粒子を導電性支持体11等に塗設した状態で、この微粒子の表面積が投影面積に対して10倍以上であることが好ましく、100倍以上であることがより好ましい。この上限には特に制限はないが、通常5000倍程度である。多孔質層12を形成する微粒子の粒径は、投影面積を円に換算したときの直径を用いた平均粒径において、1次粒子として0.001〜1μmが好ましい。微粒子の分散物を用いて多孔質層12を形成する場合、微粒子の上記平均粒径は、分散物の平均粒径として0.01〜100μmが好ましい。   In order to increase the surface area of the porous layer 12, it is preferable to increase the surface area of the individual fine particles constituting the porous layer 12. In the present invention, in a state where the fine particles forming the porous layer 12 are coated on the conductive support 11 or the like, the surface area of the fine particles is preferably 10 times or more, more than 100 times the projected area. It is more preferable. Although there is no restriction | limiting in particular in this upper limit, Usually, it is about 5000 times. The particle diameter of the fine particles forming the porous layer 12 is preferably 0.001 to 1 μm as the primary particle in the average particle diameter using the diameter when the projected area is converted into a circle. When the porous layer 12 is formed using a dispersion of fine particles, the average particle diameter of the fine particles is preferably 0.01 to 100 μm as the average particle diameter of the dispersion.

多孔質層12を形成する材料は、導電性に関しては特に限定されず、絶縁体(絶縁性の材料)であっても、導電性の材料または半導体(半導電性の材料)であってもよい。   The material for forming the porous layer 12 is not particularly limited with respect to conductivity, and may be an insulator (insulating material), a conductive material, or a semiconductor (semiconductive material). .

多孔質層12を形成する材料としては、例えば、金属のカルコゲニド(例えば酸化物、硫化物、セレン化物等)、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物(光吸収剤として用いるペロブスカイト化合物を除く。)、ケイ素の酸化物(例えば、二酸化ケイ素、ゼオライト)、またはカーボンナノチューブ(カーボンナノワイヤおよびカーボンナノロッド等を含む)を用いることができる。   Examples of the material for forming the porous layer 12 include metal chalcogenides (eg, oxides, sulfides, selenides, etc.), compounds having a perovskite crystal structure (excluding perovskite compounds used as light absorbers), silicon. These oxides (for example, silicon dioxide, zeolite) or carbon nanotubes (including carbon nanowires and carbon nanorods) can be used.

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

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

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

多孔質層12を形成する材料は、なかでも、チタン、スズ、亜鉛、ジルコニウム、アルミニウムもしくはケイ素の酸化物、またはカーボンナノチューブが好ましく、酸化チタンまたは酸化アルミニウムがさらに好ましい。   Among these materials, the material forming the porous layer 12 is preferably titanium, tin, zinc, zirconium, aluminum or silicon oxide, or carbon nanotube, and more preferably titanium oxide or aluminum oxide.

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

多孔質層12の膜厚は、特に限定されないが、通常0.05〜100μmの範囲であり、好ましくは0.1〜100μmの範囲である。太陽電池として用いる場合は、0.1〜50μmが好ましく、0.2〜30μmがより好ましい。   Although the film thickness of the porous layer 12 is not specifically limited, Usually, it is the range of 0.05-100 micrometers, Preferably it is the range of 0.1-100 micrometers. When using as a solar cell, 0.1-50 micrometers is preferable and 0.2-30 micrometers is more preferable.

− 電子輸送層15−
本発明においては、光電変換素子10Dのように、好ましくは、透明電極11bの表面に電子輸送層15を有している。
− Electron transport layer 15 −
In the present invention, like the photoelectric conversion element 10D, the electron transport layer 15 is preferably provided on the surface of the transparent electrode 11b.

電子輸送層15は、感光層13で発生した電子を導電性支持体11へと輸送する機能を有する。電子輸送層15は、この機能を発揮することができる電子輸送材料で形成される。電子輸送材料としては、特に限定されないが、有機材料(有機電子輸送材料)が好ましい。有機電子輸送材料としては、[6,6]−Phenyl−C61−Butyric Acid Methyl Ester(PC61BM)等のフラーレン化合物、ペリレンテトラカルボキシジイミド(pelylene tetracarboxylic diimide:PTCDI)等のペリレン化合物、その他、テトラシアノキノジメタン(Tetracyano-quinodimethane:TCNQ)等の低分子化合物、または、高分子化合物等が挙げられる。 The electron transport layer 15 has a function of transporting electrons generated in the photosensitive layer 13 to the conductive support 11. The electron transport layer 15 is formed of an electron transport material that can exhibit this function. The electron transport material is not particularly limited, but an organic material (organic electron transport material) is preferable. Examples of the organic electron transporting material include fullerene compounds such as [6,6] -phenyl-C61-Butylic Acid Methyl Ester (PC 61 BM), perylene compounds such as perylene tetracarboxylic diimide (PTCDI), and other tetra Examples thereof include a low molecular compound such as cyanoquinodimethane (TCNQ) or a high molecular compound.

電子輸送層15の膜厚は、特に限定されないが、0.001〜10μmが好ましく、0.01〜1μmがより好ましい。   Although the film thickness of the electron carrying layer 15 is not specifically limited, 0.001-10 micrometers is preferable and 0.01-1 micrometer is more preferable.

− 感光層(光吸収層)13 −
感光層13は、好ましくは、多孔質層12(光電変換素子10A、および10B)、ブロッキング層14(光電変換素子10C)、電子輸送層15(光電変換素子10D)、の各層の表面(感光層13が設けられる表面が凹凸の場合の凹部内表面を含む。)に設けられる。
− Photosensitive layer (light absorbing layer) 13 −
The photosensitive layer 13 is preferably a surface of each of the porous layer 12 (photoelectric conversion elements 10A and 10B), the blocking layer 14 (photoelectric conversion element 10C), and the electron transport layer 15 (photoelectric conversion element 10D) (photosensitive layer). 13 is included in the concave surface when the surface on which the surface 13 is provided is uneven.

本発明において、感光層13は、光吸収剤として、後述するペロブスカイト化合物を少なくとも1種含有していればよく、2種以上のペロブスカイト化合物を含有してもよい。また、感光層13は、光吸収剤として、ペロブスカイト化合物と併せて、ペロブスカイト化合物以外の光吸収剤を含んでいてもよい。ペロブスカイト化合物以外の光吸収剤としては、例えば金属錯体色素および有機色素が挙げられる。このとき、ペロブスカイト化合物と、それ以外の光吸収剤との割合は特に限定されない。   In the present invention, the photosensitive layer 13 may contain at least one perovskite compound described later as a light absorber, and may contain two or more perovskite compounds. The photosensitive layer 13 may contain a light absorber other than the perovskite compound as a light absorber in combination with the perovskite compound. Examples of the light absorber other than the perovskite compound include metal complex dyes and organic dyes. At this time, the ratio of the perovskite compound to other light absorbers is not particularly limited.

感光層13は、単層であっても2層以上の積層であってもよい。感光層13が2層以上の積層構造である場合、互いに異なった光吸収剤からなる層を積層してなる積層構造でもよく、また、感光層と感光層の間に、正孔輸送材料を含む中間層を有する積層構造でもよい。   The photosensitive layer 13 may be a single layer or a laminate of two or more layers. When the photosensitive layer 13 has a laminated structure of two or more layers, a laminated structure in which layers made of different light absorbers are laminated may be used, and a hole transport material is included between the photosensitive layer and the photosensitive layer. A laminated structure having an intermediate layer may also be used.

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

感光層13の膜厚は、導電性支持体11上に感光層13を有する態様に応じて適宜に設定され、特に限定されない。例えば、0.001〜100μmが好ましく、0.01〜10μmがさらに好ましく、0.01〜5μmが特に好ましい。   The film thickness of the photosensitive layer 13 is appropriately set according to the mode having the photosensitive layer 13 on the conductive support 11 and is not particularly limited. For example, 0.001 to 100 μm is preferable, 0.01 to 10 μm is more preferable, and 0.01 to 5 μm is particularly preferable.

多孔質層12を有する場合、多孔質層12の膜厚との合計膜厚は、0.01μm以上が好ましく、0.05μm以上がより好ましく、0.1μm以上がさらに好ましく、0.3μm以上が特に好ましい。また、合計膜厚は、100μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましく、30μm以下がさらに好ましい。合計膜厚は、上記値を適宜に組み合わせた範囲とすることができる。ここで、図1A及び図1Bのように、感光層13が薄い膜状である場合に、感光層13の膜厚は、多孔質層12の表面に垂直な方向に沿う、多孔質層12との界面と後述する正孔輸送層3との界面との距離をいう。   When the porous layer 12 is included, the total film thickness with the porous layer 12 is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, further preferably 0.1 μm or more, and 0.3 μm or more. Particularly preferred. Further, the total film thickness is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, and even more preferably 30 μm or less. The total film thickness can be in a range where the above values are appropriately combined. Here, as shown in FIGS. 1A and 1B, when the photosensitive layer 13 is a thin film, the thickness of the photosensitive layer 13 is the same as that of the porous layer 12 along the direction perpendicular to the surface of the porous layer 12. The distance between this interface and the interface between the hole transport layer 3 described later.

光電変換素子10において、多孔質層12と感光層13と正孔輸送層3との合計膜厚は、特に限定されないが、例えば、0.01μm以上が好ましく、0.05μm以上がより好ましく、0.1μm以上がさらに好ましく、0.5μm以上が特に好ましい。また、この合計膜厚は、200μm以下が好ましく、50μm以下が好ましく、30μm以下が好ましく、5μm以下が好ましい。合計膜厚は、上記値を適宜に組み合わせた範囲とすることができる。   In the photoelectric conversion element 10, the total film thickness of the porous layer 12, the photosensitive layer 13, and the hole transport layer 3 is not particularly limited, but is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, and 0 .1 μm or more is more preferable, and 0.5 μm or more is particularly preferable. The total film thickness is preferably 200 μm or less, preferably 50 μm or less, preferably 30 μm or less, and preferably 5 μm or less. The total film thickness can be in a range where the above values are appropriately combined.

本発明において、感光層を厚い膜状に設ける場合(感光層13Bおよび13C)、この感光層に含まれる光吸収剤は正孔輸送材料として機能することもある。   In the present invention, when the photosensitive layer is provided in the form of a thick film (photosensitive layers 13B and 13C), the light absorber contained in the photosensitive layer may function as a hole transport material.

ペロブスカイト化合物の使用量は、第一電極1の表面の少なくとも一部を覆う量であればよく、表面全体を覆う量が好ましい。
〔感光層の光吸収剤〕
感光層13は、光吸収剤として、「周期表第一族元素またはカチオン性有機基A」と、「周期表第一族元素以外の金属原子M」と、「アニオン性原子または原子団X」と、を含むペロブスカイト型結晶構造を有するペロブスカイト化合物(ペロブスカイト型光吸収剤)を少なくとも1種含有する。
The amount of the perovskite compound used may be an amount that covers at least a part of the surface of the first electrode 1, and is preferably an amount that covers the entire surface.
[Light absorber of photosensitive layer]
The photosensitive layer 13 includes, as light absorbers, “periodic table group 1 element or cationic organic group A”, “metal atom M other than periodic table group 1 element”, and “anionic atom or atomic group X”. And a perovskite compound having a perovskite crystal structure (perovskite light absorber).

ペロブスカイト化合物の周期表第一族元素またはカチオン性有機基A、金属原子Mおよびアニオン性原子または原子団Xは、それぞれ、ペロブスカイト型結晶構造において、カチオン(便宜上、カチオンAということがある)、金属カチオン(便宜上、カチオンMということがある)およびアニオン(便宜上、アニオンXということがある)の各構成イオンとして存在する。   In the perovskite compound, a periodic table group I element or a cationic organic group A, a metal atom M, and an anionic atom or atomic group X are each a cation (for convenience, sometimes referred to as cation A), metal, It exists as constituent ions of a cation (for convenience, sometimes referred to as cation M) and an anion (for convenience, sometimes referred to as anion X).

本発明において、カチオン性有機基とは、ペロブスカイト型結晶構造においてカチオンになる性質を有する有機基をいい、アニオン性原子または原子団とはペロブスカイト型結晶構造においてアニオンになる性質を有する原子または原子団をいう。   In the present invention, the cationic organic group means an organic group having a property of becoming a cation in the perovskite type crystal structure, and the anionic atom or atomic group is an atom or atomic group having a property of becoming an anion in the perovskite type crystal structure. Say.

本発明に用いるペロブスカイト化合物において、カチオンAは、周期表第一族元素Aのカチオンまたはカチオン性有機基Aからなる有機カチオンである。カチオンAは有機カチオンが好ましい。   In the perovskite compound used in the present invention, the cation A is an organic cation composed of a cation of the group A element of the periodic table or a cationic organic group A. The cation A is preferably an organic cation.

周期表第一族元素のカチオンは、特に限定されず、例えば、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)またはセシウム(Cs)の各元素のカチオン(Li、Na、K、Cs)が挙げられ、特にセシウムのカチオン(Cs)が好ましい。 The cation of the Group 1 element of the periodic table is not particularly limited, and for example, the cation (Li + , Na + , K + of each element of lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), or cesium (Cs). Cs + ), and a cesium cation (Cs + ) is particularly preferable.

有機カチオンは、上記性質を有する有機基のカチオンであれば特に限定されないが、下記式(1)で表されるカチオン性有機基の有機カチオンであることがさらに好ましい。
式(1):R1a−NH
式中、R1aは置換基を表す。R1aは、有機基であれば特に限定されるものではないが、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基または下記式(2)で表される基が好ましい。なかでも、アルキル基、下記式(2)で表される基がより好ましい。
The organic cation is not particularly limited as long as it is a cation of an organic group having the above properties, but is more preferably an organic cation of a cationic organic group represented by the following formula (1).
Formula (1): R 1a -NH 3 +
In the formula, R 1a represents a substituent. R 1a is not particularly limited as long as it is an organic group, but an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heteroaryl group, or a group represented by the following formula (2) is preferable. . Among these, an alkyl group and a group represented by the following formula (2) are more preferable.

式中、XはNR1c、酸素原子または硫黄原子を表す。R1bおよびR1cは各々独立に水素原子または置換基を表す。***は式(1)の窒素原子との結合を表す。 In formula, Xa represents NR <1c> , an oxygen atom, or a sulfur atom. R 1b and R 1c each independently represent a hydrogen atom or a substituent. *** represents a bond with the nitrogen atom of formula (1).

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

式(1)中のR1aとしてのアルキル基は、炭素数が1〜18のアルキル基が好ましく、1〜6のアルキル基がより好ましく、1〜3のアルキル基がさらに好ましい。例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、tert−ブチル、ペンチル、ヘキシルまたはデシル等が挙げられる。 The alkyl group as R 1a in formula (1) is preferably an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and still more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. For example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, decyl and the like can be mentioned.

1aとしてのシクロアルキル基は、炭素数が3〜8のシクロアルキル基が好ましく、例えば、シクロプロピル、シクロペンチルまたはシクロヘキシル等が挙げられる。 The cycloalkyl group as R 1a is preferably a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, and examples thereof include cyclopropyl, cyclopentyl, and cyclohexyl.

1aとしてのアルケニル基は、炭素数が2〜18のアルケニル基が好ましく、2〜6のアルケニル基がより好ましい。例えば、ビニル、アリル、ブテニルまたはヘキセニル等が挙げられる。 The alkenyl group as R 1a is preferably an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms, and more preferably an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms. For example, vinyl, allyl, butenyl, hexenyl and the like can be mentioned.

1aとしてのアルキニル基は、炭素数が2〜18のアルキニル基が好ましく、2〜4のアルキニル基がより好ましい。例えば、エチニル、ブチニルまたはヘキシニル等が挙げられる。 The alkynyl group as R 1a is preferably an alkynyl group having 2 to 18 carbon atoms, and more preferably an alkynyl group having 2 to 4 carbon atoms. For example, ethynyl, butynyl, hexynyl and the like can be mentioned.

1aとしてのアリール基は、炭素数6〜14のアリール基が好ましく、炭素数6〜12のアリール基がより好ましく、例えば、フェニルが挙げられる。 The aryl group as R 1a is preferably an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, more preferably an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and examples thereof include phenyl.

1aとしてのヘテロアリール基は、芳香族ヘテロ環のみからなる基と、芳香族ヘテロ環に他の環、例えば、芳香環、脂肪族環やヘテロ環が縮合した縮合ヘテロ環からなる基とを包含する。 The heteroaryl group as R 1a includes a group consisting only of an aromatic heterocycle and a group consisting of a condensed heterocycle obtained by condensing an aromatic heterocycle with another ring, for example, an aromatic ring, an aliphatic ring or a heterocycle. Include.

芳香族ヘテロ環を構成する環構成ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子が好ましい。また、芳香族ヘテロ環の環員数としては、3〜8員環が好ましく、5員環または6員環がより好ましい。   As a ring-constituting hetero atom constituting the aromatic hetero ring, a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom are preferable. Further, the number of ring members of the aromatic heterocycle is preferably a 3- to 8-membered ring, more preferably a 5-membered ring or a 6-membered ring.

5員環の芳香族ヘテロ環および5員環の芳香族ヘテロ環を含む縮合ヘテロ環としては、例えば、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、トリアゾール環、フラン環、チオフェン環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、インドリン環、インダゾール環の各環基が挙げられる。また、6員環の芳香族ヘテロ環および6員環の芳香族ヘテロ環を含む縮合ヘテロ環としては、例えば、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、キノリン環、キナゾリン環の各環基が挙げられる。   Examples of the condensed heterocycle including a 5-membered aromatic heterocycle and a 5-membered aromatic heterocycle include a pyrrole ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, an oxazole ring, a thiazole ring, a triazole ring, a furan ring, and a thiophene ring. , Benzimidazole ring, benzoxazole ring, benzothiazole ring, indoline ring, and indazole ring. Examples of the condensed heterocycle including a 6-membered aromatic heterocycle and a 6-membered aromatic heterocycle include, for example, pyridine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, triazine ring, quinoline ring, and quinazoline ring. Is mentioned.

式(2)で表すことができる基において、XはNR1c、酸素原子または硫黄原子を表し、NR1cが好ましい。ここで、R1cは、水素原子または置換基を表し、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはヘテロアリール基が好ましく、水素原子がさらに好ましい。 In the group that can be represented by the formula (2), X a represents NR 1c , an oxygen atom or a sulfur atom, and NR 1c is preferable. Here, R 1c represents a hydrogen atom or a substituent, and is preferably a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group or a heteroaryl group, and more preferably a hydrogen atom.

1bは、水素原子または置換基を表し、水素原子が好ましい。R1bが採り得る置換基は、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基またはアミノ基が挙げられる。 R 1b represents a hydrogen atom or a substituent, and preferably a hydrogen atom. Examples of the substituent that R 1b can take include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heteroaryl group, and an amino group.

1bおよびR1cがそれぞれ採り得る、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基およびヘテロアリール基は、上記R1aの各基と同義であり、好ましいものも同じである。 The alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group and heteroaryl group which R 1b and R 1c can each have the same meanings as those of R 1a above, and the preferred ones are also the same.

式(2)で表すことができる基としては、例えば、(チオ)アシル基、(チオ)カルバモイル基、イミドイル基またはアミジノ基が挙げられる。   Examples of the group that can be represented by the formula (2) include a (thio) acyl group, a (thio) carbamoyl group, an imidoyl group, and an amidino group.

(チオ)アシル基は、アシル基およびチオアシル基を包含する。アシル基は、総炭素数が1〜7のアシル基が好ましく、例えば、ホルミル、アセチル、プロピオニル、ヘキサノイル等が挙げられる。チオアシル基は、総炭素数が1〜7のチオアシル基が好ましく、例えば、チオホルミル、チオアセチル、チオプロピオニル等が挙げられる。   The (thio) acyl group includes an acyl group and a thioacyl group. The acyl group is preferably an acyl group having 1 to 7 carbon atoms, and examples thereof include formyl, acetyl, propionyl, hexanoyl and the like. The thioacyl group is preferably a thioacyl group having 1 to 7 carbon atoms in total, and examples thereof include thioformyl, thioacetyl, thiopropionyl and the like.

(チオ)カルバモイル基は、カルバモイル基およびチオカルバモイル基(HNC(=S)−)を包含する。 The (thio) carbamoyl group includes a carbamoyl group and a thiocarbamoyl group (H 2 NC (═S) —).

イミドイル基は、R1b−C(=NR1c)−で表される基であり、R1bおよびR1cはそれぞれ水素原子またはアルキル基が好ましく、アルキル基は上記R1aのアルキル基と同義であるのがより好ましい。例えば、ホルムイミドイル、アセトイミドイル、プロピオンイミドイル(CHCHC(=NH)−)等が挙げられる。なかでも、ホルムイミドイルが好ましい。 The imidoyl group is a group represented by R 1b —C (═NR 1c ) —, wherein R 1b and R 1c are each preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and the alkyl group has the same meaning as the alkyl group for R 1a above. Is more preferable. For example, formimidoyl, acetimidoyl, propionimidoyl (CH 3 CH 2 C (═NH) —) and the like can be mentioned. Of these, formimidoyl is preferable.

式(2)で表すことができる基としてのアミジノ基は、上記イミドイル基のR1bがアミノ基でR1cが水素原子である構造を有する。 The amidino group as a group that can be represented by the formula (2) has a structure in which R 1b of the imidoyl group is an amino group and R 1c is a hydrogen atom.

1aが採り得る、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基および上記式(2)で表すことができる基は、いずれも、置換基を有していてもよい。R1aが有していてもよい置換基Wとしては、特に限定されないが、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アシル基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、カルバモイル基、スルファモイル基、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシ基、メルカプト基またはカルボキシ基が挙げられる。R1aが有していてもよい各置換基は、さらに置換基で置換されていてもよい。 The alkyl group, the cycloalkyl group, the alkenyl group, the alkynyl group, the aryl group, the heteroaryl group, and the group that can be represented by the above formula (2), which R 1a can take, may have a substituent. Good. The R 1a may substituent W P that have, but are not limited to, for example, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, an alkylthio group, an amino Group, alkylamino group, arylamino group, acyl group, alkylcarbonyloxy group, aryloxy group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, acylamino group, sulfonamido group, carbamoyl group, sulfamoyl group, halogen atom, cyano group, A hydroxy group, a mercapto group or a carboxy group can be mentioned. Each substituent that R 1a may have may be further substituted with a substituent.

本発明に用いるペロブスカイト化合物において、金属カチオンMは、周期表第一族元素以外の金属原子Mのカチオンであって、ペロブスカイト型結晶構造を採り得る金属原子のカチオンであれば、特に限定されない。このような金属原子としては、例えば、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、カドミウム(Cd)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、パラジウム(Pd)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、イッテルビウム(Yb)、ユウロピウム(Eu)、インジウム(In)、チタン(Ti)、ビスマス(Bi)、タリウム(Tl)等の金属原子が挙げられる。なかでも、金属原子MはPb原子またはSn原子が特に好ましい。Mは1種の金属原子であってもよく、2種以上の金属原子であってもよい。2種以上の金属原子である場合には、Pb原子およびSn原子の2種が好ましい。このときの金属原子の割合は特に限定されない。   In the perovskite compound used in the present invention, the metal cation M is not particularly limited as long as it is a cation of a metal atom M other than a group 1 element of the periodic table and a cation of a metal atom capable of adopting a perovskite crystal structure. Examples of such metal atoms include calcium (Ca), strontium (Sr), cadmium (Cd), copper (Cu), nickel (Ni), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), Palladium (Pd), germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), ytterbium (Yb), europium (Eu), indium (In), titanium (Ti), bismuth (Bi), thallium (Tl), etc. Of the metal atoms. Among these, the metal atom M is particularly preferably a Pb atom or an Sn atom. M may be one type of metal atom or two or more types of metal atoms. In the case of two or more kinds of metal atoms, two kinds of Pb atoms and Sn atoms are preferable. The proportion of metal atoms at this time is not particularly limited.

本発明に用いるペロブスカイト化合物において、アニオンXは、アニオン性原子または原子団Xのアニオンを表す。このアニオンは、好ましくはハロゲン原子のアニオン、または、NCS、NCO、CHCOOもしくはHCOOの、各原子団のアニオンが挙げられる。なかでも、ハロゲン原子のアニオンであることがさらに好ましい。ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子等が挙げられる。 In the perovskite compound used in the present invention, the anion X represents an anionic atom or an anion of the atomic group X. This anion is preferably an anion of a halogen atom or an anion of each atomic group of NCS , NCO , CH 3 COO or HCOO . Of these, an anion of a halogen atom is more preferable. As a halogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc. are mentioned, for example.

アニオンXは、1種のアニオン性原子または原子団のアニオンであってもよく、2種以上のアニオン性原子または原子団のアニオンであってもよい。1種のアニオン性原子または原子団のアニオンである場合には、ヨウ素原子のアニオンが好ましい。一方、2種以上のアニオン性原子または原子団のアニオンである場合には、2種のハロゲン原子のアニオン、特に塩素原子のアニオンおよびヨウ素原子のアニオンが好ましい。2種以上のアニオンの割合は特に限定されない。   The anion X may be an anion of one type of anionic atom or atomic group, or may be an anion of two or more types of anionic atom or atomic group. In the case of one kind of anionic atom or anion of an atomic group, an anion of iodine atom is preferable. On the other hand, in the case of two or more types of anionic atoms or anions of atomic groups, two types of anions of halogen atoms, particularly anions of chlorine atoms and iodine atoms are preferred. The ratio of two or more types of anions is not particularly limited.

本発明に用いるペロブスカイト化合物は、上記の各構成イオンを有するペロブスカイト型結晶構造を有し、下記式(I)で表されるペロブスカイト化合物が好ましい。
式(I):A
式中、Aは周期表第一族元素またはカチオン性有機基を表す。Mは周期表第一族元素以外の金属原子を表す。Xはアニオン性原子または原子団を表す。
The perovskite compound used in the present invention is preferably a perovskite compound having a perovskite crystal structure having each of the above constituent ions and represented by the following formula (I).
Formula (I): A a M m X x
In the formula, A represents a group 1 element of the periodic table or a cationic organic group. M represents a metal atom other than Group 1 elements of the periodic table. X represents an anionic atom or atomic group.

aは1または2を表し、mは1を表し、a、mおよびxはa+2m=xを満たす。   a represents 1 or 2, m represents 1, and a, m, and x satisfy a + 2m = x.

式(I)において、周期表第一族元素またはカチオン性有機基Aは、ペロブスカイト型結晶構造の上記カチオンAを形成する。したがって、周期表第一族元素およびカチオン性有機基Aは、上記カチオンAとなってペロブスカイト型結晶構造を構成できる元素または基であれば、特に限定されない。周期表第一族元素またはカチオン性有機基Aは、上記カチオンAで説明した上記周期表第一族元素またはカチオン性有機基と同義であり、好ましいものも同じである。   In the formula (I), the periodic table group 1 element or the cationic organic group A forms the cation A having a perovskite crystal structure. Accordingly, the Group 1 element of the periodic table and the cationic organic group A are not particularly limited as long as they are elements or groups that can form the perovskite crystal structure by becoming the cation A. The Periodic Table Group 1 element or the cationic organic group A has the same meaning as the Periodic Table Group 1 element or the cationic organic group described above for the cation A, and the preferred ones are also the same.

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

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

式(I)で表されるペロブスカイト化合物は、aが1である場合、下記式(I−1)で表されるペロブスカイト化合物であり、aが2である場合、下記式(I−2)で表されるペロブスカイト化合物である。
式(I−1):AMX
式(I−2):AMX
式(I−1)および式(I−2)において、Aは周期表第一族元素またはカチオン性有機基を表し、上記式(I)のAと同義であり、好ましいものも同じである。
When a is 1, the perovskite compound represented by the formula (I) is a perovskite compound represented by the following formula (I-1), and when a is 2, the following formula (I-2) It is a perovskite compound represented.
Formula (I-1): AMX 3
Formula (I-2): A 2 MX 4
In formula (I-1) and formula (I-2), A represents a periodic table group 1 element or a cationic organic group, and is synonymous with A of the said formula (I), and its preferable thing is also the same.

Mは、周期表第一族元素以外の金属原子を表し、上記式(I)のMと同義であり、好ましいものも同じである。   M represents a metal atom other than the Group 1 element of the periodic table, and is synonymous with M in the above formula (I), and preferred ones are also the same.

Xは、アニオン性原子または原子団を表し、上記式(I)のXと同義であり、好ましいものも同じである。   X represents an anionic atom or an atomic group, and is synonymous with X in the formula (I), and preferred ones are also the same.

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

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

式(I−1)で表される化合物の具体例として、例えば、CHNHPbCl、CHNHPbBr、CHNHPbI、CHNHPbBrI、CHNHPbBrI、CHNHSnBr、CHNHSnI、CH(=NH)NHPbIが挙げられる。 Specific examples of the compound represented by formula (I-1) include, for example, CH 3 NH 3 PbCl 3 , CH 3 NH 3 PbBr 3 , CH 3 NH 3 PbI 3 , CH 3 NH 3 PbBrI 2 , and CH 3 NH 3. PbBr 2 I, include CH 3 NH 3 SnBr 3, CH 3 NH 3 SnI 3, CH (= NH) NH 3 PbI 3.

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

ペロブスカイト化合物は、下記式(II)で表される化合物と下記式(III)で表される化合物とから合成することができる。
式(II):AX
式(III):MX
式(II)中、Aは周期表第一族元素またはカチオン性有機基を表し、式(I)のAと同義であり、好ましいものも同じである。式(II)中、Xはアニオン性原子または原子団を表し、式(I)のXと同義であり、好ましいものも同じである。
The perovskite compound can be synthesized from a compound represented by the following formula (II) and a compound represented by the following formula (III).
Formula (II): AX
Formula (III): MX 2
In the formula (II), A represents a group 1 element of the periodic table or a cationic organic group, and has the same meaning as A in the formula (I), and preferred ones are also the same. In formula (II), X represents an anionic atom or atomic group, and is synonymous with X in formula (I), and preferred ones are also the same.

式(III)中、Mは周期表第一族元素以外の金属原子を表し、式(I)のMと同義であり、好ましいものも同じである。式(III)中、Xはアニオン性原子または原子団を表し、式(I)のXと同義であり、好ましいものも同じである。   In formula (III), M represents a metal atom other than Group 1 elements of the periodic table, and has the same meaning as M in formula (I), and preferred ones are also the same. In formula (III), X represents an anionic atom or atomic group, and is synonymous with X in formula (I), and preferred ones are also the same.

ペロブスカイト化合物の合成方法については、例えば、Akihiro Kojima, Kenjiro Teshima, Yasuo Shirai, and Tsutomu Miyasaka, “Organometal Halide Perovskites as Visible−Light Sensitizers for Photovoltaic Cells”, J.Am.Chem.Soc.,2009,131(17),6050−6051等に記載の合成方法が挙げられる。   For a method for synthesizing perovskite compounds, see, for example, Akihiro Kojima, Kenjiro Teshima, Yasuo Shirai, and Tsutomu Miyasaka, “Organic Halide ssto assVsit assVsit assVsit assVsit esV. Am. Chem. Soc. , 2009, 131 (17), 6050-6051, and the like.

光吸収剤の使用量は、第一電極1の表面の少なくとも一部を覆う量であればよく、表面全体を覆う量が好ましい。   The usage-amount of a light absorber should just be the quantity which covers at least one part of the surface of the 1st electrode 1, and the quantity which covers the whole surface is preferable.

感光層13中、ペロブスカイト化合物の含有量は、通常1〜100質量%である。   In the photosensitive layer 13, the content of the perovskite compound is usually 1 to 100% by mass.

<正孔輸送層3>
本発明の光電変換素子は、光電変換素子10A〜10Dのように、第一電極1と第二電極2との間に正孔輸送層3を有する。正孔輸送層3は、好ましくは第一電極1の感光層13と第二電極2の間に設けられる。
<Hole transport layer 3>
The photoelectric conversion element of this invention has the positive hole transport layer 3 between the 1st electrode 1 and the 2nd electrode 2 like photoelectric conversion element 10A-10D. The hole transport layer 3 is preferably provided between the photosensitive layer 13 of the first electrode 1 and the second electrode 2.

正孔輸送層3は、光吸収剤の酸化体に電子を補充する機能を有し、好ましくは固体状の層(固体正孔輸送層)である。   The hole transport layer 3 has a function of replenishing electrons to the oxidant of the light absorber, and is preferably a solid layer (solid hole transport layer).

正孔輸送層3は、正孔輸送材料として、下記式(AI)で表される構造単位を有するポリマー(以下、「ポリマー(A)」ともいう。)を含有する。   The hole transport layer 3 contains a polymer having a structural unit represented by the following formula (AI) (hereinafter also referred to as “polymer (A)”) as a hole transport material.

式中、
Ar及びArは、それぞれ独立に、3価の芳香族炭化水素環基又は芳香族ヘテロ環基を表す。
Where
Ar 1 and Ar 2 each independently represent a trivalent aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group.

-(-Z-)-は、単結合で互いに連結されたAr及びArと共に環を形成するために必要な連結基を表す。nは1又は2を表し、nが1の場合、形成される上記環は5員環であり、nが2の場合、形成される上記環は6員環である。また、nが2の場合、2つのZは同一でも異なっていてもよい。 -(-Z-) n- represents a linking group necessary for forming a ring together with Ar 1 and Ar 2 linked to each other by a single bond. n represents 1 or 2, and when n is 1, the formed ring is a 5-membered ring, and when n is 2, the formed ring is a 6-membered ring. When n is 2, two Zs may be the same or different.

Zは、−O−、−S−、−C(=O)−、−CR−、−S(=O)−、−SO−、−Si(R)(R)−、−N(R)−、−B(R)−、−P(R)−又は−P(=O)(R)−を表し、R、R、R、R、R、R、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。 Z represents —O—, —S—, —C (═O) —, —CR 1 R 2 —, —S (═O) —, —SO 2 —, —Si (R 3 ) (R 4 ) —. , -N (R 5 )-, -B (R 6 )-, -P (R 7 )-or -P (= O) (R 8 )-, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently represents a hydrogen atom or a substituent.

*は、ポリマー(A)を構成する他の部位との結合部を表す。   * Represents a bonded portion with another site constituting the polymer (A).

以下、一般式(AI)について詳細に説明する。
Ar及びArにより表される3価の芳香族炭化水素環基は、好ましくは、炭素数6〜60の3価の芳香族炭化水素環基であり、更に置換基を有していてもよい。
Hereinafter, the general formula (AI) will be described in detail.
The trivalent aromatic hydrocarbon ring group represented by Ar 1 and Ar 2 is preferably a trivalent aromatic hydrocarbon ring group having 6 to 60 carbon atoms, and may further have a substituent. Good.

この芳香族炭化水素環基は、単環であっても縮合環であってもよい。本発明の一形態において、この芳香族炭化水素環基は、5つ以下の環が縮合した縮合環、又は単環が好ましく、2つの環が縮合した縮合環、又は単環がより好ましく、単環がさらに好ましい。   This aromatic hydrocarbon ring group may be a single ring or a condensed ring. In one embodiment of the present invention, the aromatic hydrocarbon ring group is preferably a condensed ring in which 5 or less rings are condensed, or a single ring, more preferably a condensed ring in which two rings are condensed, or a single ring. Rings are more preferred.

芳香族炭化水素環基としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フルオレン、ピレン、ペリレンが挙げられる。なかでも、ベンゼン又はナフタレンが好ましく、ベンゼンがより好ましい。   Examples of the aromatic hydrocarbon ring group include benzene, naphthalene, anthracene, fluorene, pyrene, and perylene. Of these, benzene or naphthalene is preferable, and benzene is more preferable.

芳香族炭化水素環基は、上述の通り置換基を更に有していてもよく、その場合は、置換基を含めた全体を芳香族炭化水素環基とする。ただし、この場合、上述した好適な芳香族炭化水素環基の炭素数には、置換基の炭素数は含まない。置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1〜12の飽和若しくは不飽和の炭化水素基、炭素数6〜60のアリール基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数1〜12のアルキルチオ基、炭素数1〜12のアルカノイル基、炭素数6〜60のアリールオキシ基、炭素数3〜60の複素環基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基が挙げられる。   The aromatic hydrocarbon ring group may further have a substituent as described above, and in this case, the whole including the substituent is an aromatic hydrocarbon ring group. However, in this case, the carbon number of the preferred aromatic hydrocarbon ring group described above does not include the carbon number of the substituent. As the substituent, a halogen atom, a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 60 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 12 carbon atoms, Examples thereof include an alkanoyl group having 1 to 12 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 60 carbon atoms, a heterocyclic group having 3 to 60 carbon atoms, an amino group, a nitro group, and a cyano group.

Ar及びArにより表される3価の芳香族ヘテロ環基は、好ましくは、炭素数4〜60の3価の芳香族ヘテロ環基であり、更に置換基を有していてもよい。 The trivalent aromatic heterocyclic group represented by Ar 1 and Ar 2 is preferably a trivalent aromatic heterocyclic group having 4 to 60 carbon atoms, and may further have a substituent.

この芳香族ヘテロ環基は、単環又は縮合環であってもよい。これらの中でも、5つ以下の環が縮合した縮合環、又は単環が好ましく、2つの環が縮合した縮合環、又は単環がより好ましく、単環がさらに好ましい。   The aromatic heterocyclic group may be a single ring or a condensed ring. Among these, a condensed ring or a single ring in which 5 or less rings are condensed is preferable, a condensed ring or a single ring in which two rings are condensed is more preferable, and a single ring is more preferable.

芳香族ヘテロ環を構成する環構成ヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、ケイ素原子、窒素原子が挙げられ、中でも、酸素原子、硫黄原子及びセレン原子が好ましく、硫黄原子がより好ましい。また、芳香族ヘテロ環の環員数としては、3〜8員環が好ましく、5員環または6員環がより好ましい。   Examples of the ring hetero atom constituting the aromatic hetero ring include an oxygen atom, a sulfur atom, a selenium atom, a silicon atom, and a nitrogen atom. Among them, an oxygen atom, a sulfur atom and a selenium atom are preferable, and a sulfur atom is More preferred. Further, the number of ring members of the aromatic heterocycle is preferably a 3- to 8-membered ring, more preferably a 5-membered ring or a 6-membered ring.

5員環の芳香族ヘテロ環および5員環の芳香族ヘテロ環を含む縮合ヘテロ環としては、例えば、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、トリアゾール環、セレナゾール環、フラン環、チオフェン環、シロール環、セレノフェン環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾセレナゾール環、インドリン環、インダゾール環の各環基が挙げられる。また、6員環の芳香族ヘテロ環および6員環の芳香族ヘテロ環を含む縮合ヘテロ環としては、例えば、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、キノリン環、キナゾリン環の各環基が挙げられる。   Examples of the condensed heterocycle including a 5-membered aromatic heterocycle and a 5-membered aromatic heterocycle include a pyrrole ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, an oxazole ring, a thiazole ring, a triazole ring, a selenazole ring, and a furan ring. , Thiophene ring, silole ring, selenophene ring, benzimidazole ring, benzoxazole ring, benzothiazole ring, benzoselenazole ring, indoline ring, and indazole ring. Examples of the condensed heterocycle including a 6-membered aromatic heterocycle and a 6-membered aromatic heterocycle include, for example, pyridine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, triazine ring, quinoline ring, and quinazoline ring. Is mentioned.

本発明の一形態において、Ar及びArにより表される芳香族ヘテロ環基は、硫黄原子を含有することが好ましく、例えば、チオフェン環であることが好ましい。 In one embodiment of the present invention, the aromatic heterocyclic group represented by Ar 1 and Ar 2 preferably contains a sulfur atom, for example, a thiophene ring.

芳香族ヘテロ環基は、上述したように置換基を更に有していてもよい。この場合、上述した好適な芳香族ヘテロ環基の炭素数には、置換基の炭素数は含まない。置換基としては、上述した芳香族炭化水素環基が有してもよい置換基として挙げた例と同様の例が挙げられる。   The aromatic heterocyclic group may further have a substituent as described above. In this case, the carbon number of the preferred aromatic heterocyclic group described above does not include the carbon number of the substituent. Examples of the substituent include the same examples as those described above as the substituent that the aromatic hydrocarbon ring group may have.

本発明の一形態において、式(AI)中のnは2であり、-(-Z-)-がAr及びArと共に形成する環は6員環であることが好ましい。 In one embodiment of the present invention, n in formula (AI) is 2, and the ring formed by — (— Z—) n — together with Ar 1 and Ar 2 is preferably a 6-membered ring.

Zは、上述した通り、−O−、−S−、−C(=O)−、−CR−、−S(=O)−、−SO−、−Si(R)(R)−、−N(R)−、−B(R)−、−P(R)−又は−P(=O)(R)−を表し、R、R、R、R、R、R、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。 Z is, as described above, —O—, —S—, —C (═O) —, —CR 1 R 2 —, —S (═O) —, —SO 2 —, —Si (R 3 ) ( R 4 ) —, —N (R 5 ) —, —B (R 6 ) —, —P (R 7 ) — or —P (═O) (R 8 ) — are represented by R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently represents a hydrogen atom or a substituent.

、R、R、R、R、R、R及びR(以下、R〜R)により表される置換基としては、例えば、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、イミド基、イミノ基、アミノ基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、1価の複素環基、複素環オキシ基、複素環チオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、カルボキシル基又はシアノ基等が挙げられる。 Examples of the substituent represented by R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 (hereinafter, R 1 to R 8 ) include a halogen atom, an alkyl group, and an alkoxy group. Group, alkylthio group, aryl group, aryloxy group, arylthio group, arylalkyl group, arylalkoxy group, arylalkylthio group, acyl group, acyloxy group, amide group, imide group, imino group, amino group, substituted amino group, substituted Examples include silyl group, substituted silyloxy group, substituted silylthio group, substituted silylamino group, monovalent heterocyclic group, heterocyclic oxy group, heterocyclic thio group, arylalkenyl group, arylalkynyl group, carboxyl group, and cyano group.

なお、−CR−において、R及びRは互いに連結して環を形成してもよい。この場合に形成される環としては、例えば、置換基を有していてもよいシクロペンタン環、置換基を有していてもよいシクロヘキサン環、置換基を有していてもよいシクロヘプタン環等が挙げられる。 In —CR 1 R 2 —, R 1 and R 2 may be connected to each other to form a ring. Examples of the ring formed in this case include a cyclopentane ring which may have a substituent, a cyclohexane ring which may have a substituent, a cycloheptane ring which may have a substituent, and the like. Is mentioned.

〜Rにより表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられる。 Examples of the halogen atom represented by R 1 to R 8 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.

〜Rにより表されるアルキル基は、直鎖状でも分岐状でもよく、環状であってもよい。アルキル基の炭素数は、通常1〜30である。アルキル基の具体例としては、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、sec−ブチル基、tert−ブチル墓、n−ペンチル基、イソペンチル基、2−メチルブチル基、1−メチルブチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、3−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、1−メチルペンチル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基、3,7−ジメチルオクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル墓、オクタデシル基、エイコシル基等の鎖状アルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基等のシクロアルキル基が挙げられる。アルキル基は置換基を有していてもよい。 The alkyl group represented by R 1 to R 8 may be linear, branched or cyclic. Carbon number of an alkyl group is 1-30 normally. Specific examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl tomb, n-pentyl group, isopentyl group, 2- Methylbutyl group, 1-methylbutyl group, n-hexyl group, isohexyl group, 3-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 1-methylpentyl group, heptyl group, octyl group, isooctyl group, 2-ethylhexyl group, 3, 7-dimethyloctyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tetradecyl group, hexadecyl tomb, octadecyl group, eicosyl group and other chain alkyl groups, cyclopentyl group, cyclohexyl group, adamantyl group and other cycloalkyl groups Can be mentioned. The alkyl group may have a substituent.

〜Rにより表されるアルコキシ基は、直鎖状でも分岐状でもよく、環状であってもよい。アルコキシ基の炭素数は、通常1〜20であり、アルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、ラウリルオキシ基が挙げられ、置換されたアルコキシ基の具体例としては、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、パーフルオロブトキシ基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基、メトキシメチルオキシ基、2−メトキシエチルオキシ基などの炭素数が1〜20のフッ素化アルコキシ基が挙げられる。アルコキシ基は置換基を有していてもよい。 The alkoxy group represented by R 1 to R 8 may be linear, branched, or cyclic. Carbon number of the alkoxy group is usually 1-20, and specific examples of the alkoxy group include methoxy group, ethoxy group, propoxy group, isopropoxy group, butoxy group, isobutoxy group, tert-butoxy group, pentyloxy group, Hexyloxy group, cyclohexyloxy group, heptyloxy group, octyloxy group, 2-ethylhexyloxy group, nonyloxy group, decyloxy group, 3,7-dimethyloctyloxy group, lauryloxy group, and substituted alkoxy groups Specific examples include trifluoromethoxy group, pentafluoroethoxy group, perfluorobutoxy group, perfluorohexyl group, perfluorooctyl group, methoxymethyloxy group, 2-methoxyethyloxy group and the like having 1 to 20 carbon atoms. Fluorinated alkoxy group The alkoxy group may have a substituent.

〜Rにより表されるアルキルチオ基は、直鎖状でも分岐状でもよく、環状であってもよい。アルキルチオ基の炭素数は、通常1〜20であり、アルキルチオ基の具体例としては、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、ブチルチオ基、イソブチルチオ基、tert−ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、ノニルチオ基、デシルチオ基、3,7−ジメチルオクチルチオ基、ラウリルチオ基が挙げられ、置換されたアルキルチオ基の具体例としては、トリフルオロメチルチオ基などの炭素数が1〜20のフッ素化アルキルチオ基が挙げられる。アルキルチオ基は置換基を有していてもよい。 The alkylthio group represented by R 1 to R 8 may be linear, branched, or cyclic. Carbon number of the alkylthio group is usually 1-20, and specific examples of the alkylthio group include methylthio group, ethylthio group, propylthio group, isopropylthio group, butylthio group, isobutylthio group, tert-butylthio group, pentylthio group, Specific examples of the substituted alkylthio group include hexylthio group, cyclohexylthio group, heptylthio group, octylthio group, 2-ethylhexylthio group, nonylthio group, decylthio group, 3,7-dimethyloctylthio group, and laurylthio group. And a fluorinated alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms such as a trifluoromethylthio group. The alkylthio group may have a substituent.

〜Rにより表されるアリール基は、その炭素数が通常6〜60である。アリール基の具体例としては、フェニル基、C1〜C12アルコキシフェニル基(C1〜C12アルコキシは、炭素数1〜12のアルコキシであることを示す。C1〜C12アルコキシは、好ましくはC1〜C8アルコキシであり、より好ましくはC1〜C6アルコキシである。C1〜C8アルコキシは、炭素数1〜8のアルコキシであることを示し、C1〜C6アルコキシは、炭素数1〜6のアルコキシであることを示す。C1〜C12アルコキシ、C1〜C8アルコキシ及びC1〜C6アルコキシの具体例としては、上記アルコキシ基で説明し例示したものが挙げられる。以下も同様である。)、C1〜C12アルキルフェニル基(C1〜C12アルキルは、炭素数1〜12のアルキルであることを示す。C1〜C12アルキルは、好ましくはC1〜C8アルキルであり、より好ましくはC1〜C6アルキルである。C1〜C8アルキルは、炭素数1〜8のアルキルであることを示し、C1〜C6アルキルは、炭素数1〜6のアルキルであることを示す。C1〜C12アルキル、C1〜C8アルキル及びC1〜C6アルキルの具体例としては、上記アルキル基で説明し例示したものが挙げられる。以下も同様である。)、1−ナフチル基、2−ナフチル基、ペンタフルオロフェニル基が挙げられる。 The aryl group represented by R 1 to R 8 usually has 6 to 60 carbon atoms. Specific examples of the aryl group include a phenyl group and a C1 to C12 alkoxyphenyl group (C1 to C12 alkoxy is an alkoxy having 1 to 12 carbon atoms. The C1 to C12 alkoxy is preferably a C1 to C8 alkoxy. Yes, more preferably C1 to C6 alkoxy, C1 to C8 alkoxy represents alkoxy having 1 to 8 carbon atoms, and C1 to C6 alkoxy represents alkoxy having 1 to 6 carbon atoms. Specific examples of C1 to C12 alkoxy, C1 to C8 alkoxy and C1 to C6 alkoxy include those described and exemplified for the above alkoxy group, and the same applies to the following, and C1 to C12 alkylphenyl groups (C1 to C1). C12 alkyl indicates alkyl having 1 to 12 carbon atoms, and C1 to C12 alkyl is preferred. Or C1 to C8 alkyl, more preferably C1 to C6 alkyl, C1 to C8 alkyl is an alkyl having 1 to 8 carbon atoms, and C1 to C6 alkyl is an alkyl having 1 to 6 carbon atoms. Specific examples of C1 to C12 alkyl, C1 to C8 alkyl, and C1 to C6 alkyl include those described and exemplified above for the alkyl group, and the same applies to the following. Examples thereof include a naphthyl group, a 2-naphthyl group, and a pentafluorophenyl group.

〜Rにより表されるアリールオキシ基は、その炭素数が通常6〜60である。アリールオキシ基の具体例としては、フェノキシ基、C1〜C12アルコキシフェノキシ基、C1〜C12アルキルフェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基が挙げられ、置換されたアリールオキシ基の具体例としては、ペンタフルオロフェニルオキシ基が挙げられる。 The aryloxy group represented by R 1 to R 8 usually has 6 to 60 carbon atoms. Specific examples of the aryloxy group include a phenoxy group, a C1-C12 alkoxyphenoxy group, a C1-C12 alkylphenoxy group, a 1-naphthyloxy group, and a 2-naphthyloxy group. Specific examples of the substituted aryloxy group As such, a pentafluorophenyloxy group may be mentioned.

〜Rにより表されるアリールチオ基は、その炭素数が通常6〜60である。アリールチオ基の具体例としては、フェニルチオ基、C1〜C12アルコキシフェニルチオ基、C1〜C12アルキルフェニルチオ基、1−ナフチルチオ基、2−ナフチルチオ基が挙げられ、置換されたアリールチオ基の具体例としては、ペンタフルオロフェニルチオ基が挙げられる。 The arylthio group represented by R 1 to R 8 usually has 6 to 60 carbon atoms. Specific examples of the arylthio group include a phenylthio group, a C1-C12 alkoxyphenylthio group, a C1-C12 alkylphenylthio group, a 1-naphthylthio group, and a 2-naphthylthio group. Specific examples of the substituted arylthio group include And pentafluorophenylthio group.

〜Rにより表されるアリールアルキル基は、その炭素数が通常7〜60である。アリールアルキル基の具体例としては、フェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル基、1−ナフチル−C1〜C12アルキル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキル基が挙げられる。 The arylalkyl group represented by R 1 to R 8 usually has 7 to 60 carbon atoms. Specific examples of the arylalkyl group include a phenyl-C1-C12 alkyl group, a C1-C12 alkoxyphenyl-C1-C12 alkyl group, a C1-C12 alkylphenyl-C1-C12 alkyl group, and a 1-naphthyl-C1-C12 alkyl group. , 2-naphthyl-C1-C12 alkyl group.

〜Rにより表されるアリールアルコキシ基は、その炭素数が通常7〜60である。アリールアルコキシ基の具体例としては、フェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルコキシ基、1−ナフチル−C1〜C12アルコキシ基、2−ナフチル−C1〜C12アルコキシ基が挙げられる。 The arylalkoxy group represented by R 1 to R 8 usually has 7 to 60 carbon atoms. Specific examples of the arylalkoxy group include a phenyl-C1-C12 alkoxy group, a C1-C12 alkoxyphenyl-C1-C12 alkoxy group, a C1-C12 alkylphenyl-C1-C12 alkoxy group, and a 1-naphthyl-C1-C12 alkoxy group. , 2-naphthyl-C1-C12 alkoxy group.

〜Rにより表されるアリールアルキルチオ基は、その炭素数が通常7〜60である。アリールアルキルチオ基の具体例としては、フェニル−C1〜C12アルキルチオ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルチオ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルチオ基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルチオ基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルチオ基が挙げられる。 The arylalkylthio group represented by R 1 to R 8 usually has 7 to 60 carbon atoms. Specific examples of the arylalkylthio group include a phenyl-C1-C12 alkylthio group, a C1-C12 alkoxyphenyl-C1-C12 alkylthio group, a C1-C12 alkylphenyl-C1-C12 alkylthio group, and a 1-naphthyl-C1-C12 alkylthio group. 2-naphthyl-C1-C12 alkylthio group.

〜Rにより表されるアシル基は、その炭素数が通常2〜20である。アシル基の具体例としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ピバロイル基、ベンゾイル基、トリフルオロアセチル基、ペンタフルオロベンゾイル基が挙げられる。 The acyl group represented by R 1 to R 8 usually has 2 to 20 carbon atoms. Specific examples of the acyl group include an acetyl group, a propionyl group, a butyryl group, an isobutyryl group, a pivaloyl group, a benzoyl group, a trifluoroacetyl group, and a pentafluorobenzoyl group.

〜Rにより表されるアシルオキシ基は、その炭素数が通常2〜20である。アシルオキシ基の具体例としては、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、イソブチリルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、トリフルオロアセチルオキシ基、ペンタフルオロベンゾイルオキシ基が挙げられる。 The acyloxy group represented by R 1 to R 8 usually has 2 to 20 carbon atoms. Specific examples of the acyloxy group include an acetoxy group, a propionyloxy group, a butyryloxy group, an isobutyryloxy group, a pivaloyloxy group, a benzoyloxy group, a trifluoroacetyloxy group, and a pentafluorobenzoyloxy group.

〜Rにより表されるアミド基は、その炭素数が通常1〜20である。アミド基とは、酸アミドから窒素原子に結合した水素原子を除いて得られる基をいう。アミド基の具体例としては、ホルムアミド基、アセトアミド基、プロピオアミド基、ブチロアミド基、ベンズアミド基、トリフルオロアセトアミド基、ペンタフルオロベンズアミド基、ジホルムアミド基、ジアセトアミド基、ジプロピオアミド基、ジブチロアミド基、ジベンズアミド基、ジトリフルオロアセトアミド基、ジペンタフルオロベンズアミド基が挙げられる。 The amide group represented by R 1 to R 8 usually has 1 to 20 carbon atoms. An amide group refers to a group obtained by removing a hydrogen atom bonded to a nitrogen atom from an acid amide. Specific examples of the amide group include a formamide group, an acetamide group, a propioamide group, a butyroamide group, a benzamide group, a trifluoroacetamide group, a pentafluorobenzamide group, a diformamide group, a diacetamide group, a dipropioamide group, a dibutyroamide group, and a dibenzamide group. , Ditrifluoroacetamide group and dipentafluorobenzamide group.

〜Rにより表されるイミド基とは、酸イミドから窒素原子に結合した水素原子を除いて得られる基をいう。イミド基の具体例としては、スクシンイミド基、フタル酸イミド基が挙げられる。 The imide group represented by R 1 to R 8 refers to a group obtained by removing a hydrogen atom bonded to a nitrogen atom from an acid imide. Specific examples of the imide group include succinimide group and phthalimide group.

〜Rにより表される置換アミノ基は、その炭素数が通常1〜40である。置換アミノ基の具体例としては、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、プロピルアミノ基、ジプロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ブチルアミノ基、イソブチルアミノ基、tert−ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ヘプチルアミノ基、オクチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ノニルアミノ基、デシルアミノ基、3,7−ジメチルオクチルアミノ基、ラウリルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、ジシクロペンチルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基、ピロリジル基、ピペリジル基、ジトリフルオロメチルアミノ基、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、C1〜C12アルコキルオキシフェニルアミノ基、ジ(C1〜C12アルコキシフェニル)アミノ基、ジ(C1〜C12アルキルフェニル)アミノ基、1−ナフチルアミノ基、2−ナフチルアミノ基、ペンタフルオロフェニルアミノ基、ピリジルアミノ基、ピリダジニルアミノ基、ピリミジルアミノ基、ピラジルアミノ基、トリアジルアミノ基、フェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、ジ(C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル)アミノ基、ジ(C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル)アミノ基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルアミノ基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルアミノ基が挙げられる。 The substituted amino group represented by R 1 to R 8 usually has 1 to 40 carbon atoms. Specific examples of the substituted amino group include methylamino group, dimethylamino group, ethylamino group, diethylamino group, propylamino group, dipropylamino group, isopropylamino group, diisopropylamino group, butylamino group, isobutylamino group, tert -Butylamino group, pentylamino group, hexylamino group, cyclohexylamino group, heptylamino group, octylamino group, 2-ethylhexylamino group, nonylamino group, decylamino group, 3,7-dimethyloctylamino group, laurylamino group, Cyclopentylamino group, dicyclopentylamino group, cyclohexylamino group, dicyclohexylamino group, pyrrolidyl group, piperidyl group, ditrifluoromethylamino group, phenylamino group, diphenylamino group, C1-C12 alcohol Ruoxyphenylamino group, di (C1-C12 alkoxyphenyl) amino group, di (C1-C12 alkylphenyl) amino group, 1-naphthylamino group, 2-naphthylamino group, pentafluorophenylamino group, pyridylamino group, Dazinylamino group, pyrimidylamino group, pyrazylamino group, triazylamino group, phenyl-C1-C12 alkylamino group, C1-C12 alkoxyphenyl-C1-C12 alkylamino group, C1-C12 alkylphenyl-C1-C12 alkylamino group Group, di (C1-C12 alkoxyphenyl-C1-C12 alkyl) amino group, di (C1-C12 alkylphenyl-C1-C12 alkyl) amino group, 1-naphthyl-C1-C12 alkylamino group, 2-naphthyl-C1 ~ C12 alkyl Mino group, and the like.

〜Rにより表される置換シリル基としては、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリ−n−プロピルシリル基、トリイソプロピルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、トリ−p−キシリルシリル基、トリベンジルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、tert−ブチルジフェニルシリル基、ジメチルフェニルシリル基が挙げられる。 Examples of the substituted silyl group represented by R 1 to R 8 include a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group, a tri-n-propylsilyl group, a triisopropylsilyl group, a tert-butyldimethylsilyl group, a triphenylsilyl group, a triphenylsilyl group, and a triphenylsilyl group. -P-xylylsilyl group, tribenzylsilyl group, diphenylmethylsilyl group, tert-butyldiphenylsilyl group, dimethylphenylsilyl group can be mentioned.

〜Rにより表される置換シリルオキシ基としては、例えば、トリメチルシリルオキシ基、トリエチルシリルオキシ基、トリ−n−プロピルシリルオキシ基、トリイソプロピルシリルオキシ基、tert−ブチルジメチルシリルオキシ基、トリフェニルシリルオキシ基、トリ−p−キシリルシリルオキシ基、トリベンジルシリルオキシ基、ジフェニルメチルシリルオキシ基、tert−ブチルジフェニルシリルオキシ基、ジメチルフェニルシリルオキシ基が挙げられる。 Examples of the substituted silyloxy group represented by R 1 to R 8 include trimethylsilyloxy group, triethylsilyloxy group, tri-n-propylsilyloxy group, triisopropylsilyloxy group, tert-butyldimethylsilyloxy group, Examples thereof include phenylsilyloxy group, tri-p-xylylsilyloxy group, tribenzylsilyloxy group, diphenylmethylsilyloxy group, tert-butyldiphenylsilyloxy group, and dimethylphenylsilyloxy group.

〜Rにより表される置換シリルチオ基としては、例えば、トリメチルシリルチオ基、トリエチルシリルチオ基、トリ−n−プロピルシリルチオ基、トリイソプロピルシリルチオ基、tert−ブチルジメチルシリルチオ基、トリフェニルシリルチオ基、トリ−p−キシリルシリルチオ基、トリベンジルシリルチオ基、ジフェニルメチルシリルチオ基、tert−ブチルジフェニルシリルチオ基、ジメチルフェニルシリルチオ基が挙げられる。 Examples of the substituted silylthio group represented by R 1 to R 8 include trimethylsilylthio group, triethylsilylthio group, tri-n-propylsilylthio group, triisopropylsilylthio group, tert-butyldimethylsilylthio group, Examples include phenylsilylthio group, tri-p-xylylsilylthio group, tribenzylsilylthio group, diphenylmethylsilylthio group, tert-butyldiphenylsilylthio group, and dimethylphenylsilylthio group.

〜Rにより表される置換シリルアミノ基としては、例えば、トリメチルシリルアミノ基、トリエチルシリルアミノ基、トリ−n−プロピルシリルアミノ基、トリイソプロピルシリルアミノ基、tert−ブチルジメチルシリルアミノ基、トリフェニルシリルアミノ基、トリ−p−キシリルシリルアミノ基、トリベンジルシリルアミノ基、ジフェニルメチルシリルアミノ基、tert−ブチルジフェニルシリルアミノ基、ジメチルフェニルシリルアミノ基、ジ(トリメチルシリル)アミノ基、ジ(トリエチルシリル)アミノ基、ジ(トリ−n−プロピルシリル)アミノ基、ジ(トリイソプロピルシリル)アミノ基、ジ(tert−ブチルジメチルシリル)アミノ基、ジ(トリフェニルシリル)アミノ基、ジ(トリ−p−キシリルシリル)アミノ基、ジ(トリベンジルシリル)アミノ基、ジ(ジフェニルメチルシリル)アミノ基、ジ(tert−ブチルジフェニルシリル)アミノ基、ジ(ジメチルフェニルシリル)アミノ基が挙げられる。 Examples of the substituted silylamino group represented by R 1 to R 8 include trimethylsilylamino group, triethylsilylamino group, tri-n-propylsilylamino group, triisopropylsilylamino group, tert-butyldimethylsilylamino group, Phenylsilylamino group, tri-p-xylylsilylamino group, tribenzylsilylamino group, diphenylmethylsilylamino group, tert-butyldiphenylsilylamino group, dimethylphenylsilylamino group, di (trimethylsilyl) amino group, di ( Triethylsilyl) amino group, di (tri-n-propylsilyl) amino group, di (triisopropylsilyl) amino group, di (tert-butyldimethylsilyl) amino group, di (triphenylsilyl) amino group, di (tri -P-xylylsilyl Amino group, di (tribenzylsilyl) amino group, di (diphenylmethyl silyl) amino, di (tert- butyldiphenylsilyl) amino group, di (dimethylphenylsilyl) and amino group.

〜Rにより表される1価の複素環基としては、フラン、チオフェン、ピロール、ピロリン、ピロリジン、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イソチアゾール、イミダゾール、イミダゾリン、イミダゾリジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピラゾリジン、フラザン、トリアゾール、チアジアゾール、オキサジアゾール、テトラゾール、ピラン、ピリジン、ピペリジン、チオピラン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、ピペラジン、モルホリン、トリアジン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ベンゾチオフェン、インドール、イソインドール、インドリジン、インドリン、イソインドリン、クロメン、クロマン、イソクロマン、ベンゾピラン、キノリン、イソキノリン、キノリジン、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、キナゾリジン、シンノリン、フタラジン、プリン、プテリジン、カルバゾール、キサンテン、フェナントリジン、アクリジン、β-カルボリン、ペリミジン、フェナントロリン、チアントレン、フェノキサチイン、フェノキサジン、フェノチアジン、フェナジン等の複素環式化合物から水素原子を1個除いた基が挙げられる。1価の複素環基としては、1価の芳香族複素環基が好ましい。また、1価の複素環基は置換基を有していてもよい。 Examples of the monovalent heterocyclic group represented by R 1 to R 8 include furan, thiophene, pyrrole, pyrroline, pyrrolidine, oxazole, isoxazole, thiazole, isothiazole, imidazole, imidazoline, imidazolidine, pyrazole, pyrazoline, and pyrazolidine. , Furazane, triazole, thiadiazole, oxadiazole, tetrazole, pyran, pyridine, piperidine, thiopyran, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, piperazine, morpholine, triazine, benzofuran, isobenzofuran, benzothiophene, indole, isoindole, indolizine, indoline , Isoindoline, chromene, chroman, isochroman, benzopyran, quinoline, isoquinoline, quinolidine, benzimidazole, benzothiazole , Indazole, naphthyridine, quinoxaline, quinazoline, quinazolidine, cinnoline, phthalazine, purine, pteridine, carbazole, xanthene, phenanthridine, acridine, β-carboline, perimidine, phenanthroline, thianthrene, phenoxathiin, phenoxazine, phenothiazine, phenazine, etc. And a group obtained by removing one hydrogen atom from the heterocyclic compound. As the monovalent heterocyclic group, a monovalent aromatic heterocyclic group is preferable. The monovalent heterocyclic group may have a substituent.

〜Rにより表される複素環オキシ基としては、上記1価の複素環基に酸素原子が結合した式(a1)で表される基が挙げられる。複素環チオ基としては、上記1価の複素環基に硫黄原子が結合した式(a2)で表される基が挙げられる。 Examples of the heterocyclic oxy group represented by R 1 to R 8 include a group represented by the formula (a1) in which an oxygen atom is bonded to the monovalent heterocyclic group. Examples of the heterocyclic thio group include a group represented by the formula (a2) in which a sulfur atom is bonded to the monovalent heterocyclic group.

式中、Ar41及びAr42は、それぞれ独立に、1価の複素環基を表す。 In the formula, Ar 41 and Ar 42 each independently represent a monovalent heterocyclic group.

本発明において、複素環オキシ基は、その炭素数が通常2〜60である。複素環オキシ基の具体例としては、チエニルオキシ基、C1〜C12アルキルチエニルオキシ基、ピロリルオキシ基、フリルオキシ基、ピリジルオキシ基、C1〜C12アルキルピリジルオキシ基、イミダゾリルオキシ基、ピラゾリルオキシ基、トリアゾリルオキシ基、オキサゾリルオキシ基、チアゾールオキシ基、チアジアゾールオキシ基が挙げられる。   In the present invention, the heterocyclic oxy group usually has 2 to 60 carbon atoms. Specific examples of the heterocyclic oxy group include thienyloxy group, C1-C12 alkylthienyloxy group, pyrrolyloxy group, furyloxy group, pyridyloxy group, C1-C12 alkylpyridyloxy group, imidazolyloxy group, pyrazolyloxy group, triazolyl group. And a ruoxy group, an oxazolyloxy group, a thiazoleoxy group, and a thiadiazoleoxy group.

本発明において、複素環チオ基は、その炭素数が通常2〜60である。複素環チオ基の具体例としては、チエニルメルカプト基、C1〜C12アルキルチエニルメルカプト基、ピロリルメルカプト基、フリルメルカプト基、ピリジルメルカプト基、C〜C12アルキルピリジルメルカプト基、イミダゾリルメルカプト基、ピラゾリルメルカプト基、トリアゾリルメルカプト基、オキサゾリルメルカプト基、チアゾールメルカプト基、チアジアゾールメルカプト基が挙げられる。   In the present invention, the heterocyclic thio group usually has 2 to 60 carbon atoms. Specific examples of the heterocyclic thio group include thienyl mercapto group, C1-C12 alkyl thienyl mercapto group, pyrrolyl mercapto group, furyl mercapto group, pyridyl mercapto group, C-C12 alkyl pyridyl mercapto group, imidazolyl mercapto group, pyrazolyl mercapto group. , Triazolyl mercapto group, oxazolyl mercapto group, thiazole mercapto group and thiadiazole mercapto group.

本発明において、アリールアルケニル基は、通常、その炭素数8〜20であり、アリールアルケニル基の具体例としては、スチリル基が挙げられる。   In the present invention, the arylalkenyl group usually has 8 to 20 carbon atoms, and specific examples of the arylalkenyl group include a styryl group.

本発明において、アリールアルキニル基は、通常、その炭素数8〜20であり、アリールアルキニル基の具体例としては、フェニルアセチレニル基が挙げられる。   In the present invention, the arylalkynyl group usually has 8 to 20 carbon atoms, and specific examples of the arylalkynyl group include a phenylacetylenyl group.

本発明の一形態において、式(AI)中の少なくとも一つのZは−CR−であることが好ましい。
その場合のRおよびRの少なくとも一方は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基、ハロゲン原子、又は下記式(AIV)で表される基であることが好ましい。
In one embodiment of the present invention, at least one Z in Formula (AI) is preferably —CR 1 R 2 —.
In that case, at least one of R 1 and R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an aryl group, a monovalent heterocyclic group, a halogen atom, or a group represented by the following formula (AIV). Preferably there is.

ここで、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基、ハロゲン原子は、R〜Rにおいて説明したアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、1価の複素環基、及びハロゲン原子と同義であり、好ましいものも同じである。 Here, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an aryl group, a monovalent heterocyclic group, and a halogen atom are the alkyl group, alkoxy group, alkylthio group, aryl group, and monovalent complex described in R 1 to R 8 . It is synonymous with a cyclic group and a halogen atom, and a preferable thing is also the same.

本発明の一形態において、式(AI)中の少なくとも一つのZは−CR−であり、且つ、RおよびRの少なくとも一方は、下記式(AIV)で表される基であることが、耐湿性及び耐湿熱性の観点から好ましい。この場合、ポリマーAの疎水性が高まり、水分の侵入が抑制されるため、耐湿性が向上すると推測される。また、主鎖に加えて側鎖の相互作用も高くなることで、好ましい配列が強固になり、耐湿熱性も向上すると推測される。 In one embodiment of the present invention, at least one Z in the formula (AI) is —CR 1 R 2 —, and at least one of R 1 and R 2 is a group represented by the following formula (AIV). It is preferable from a viewpoint of moisture resistance and heat-and-moisture resistance. In this case, since the hydrophobicity of the polymer A is increased and the intrusion of moisture is suppressed, it is presumed that the moisture resistance is improved. Further, it is presumed that the interaction between side chains in addition to the main chain is increased, whereby a preferable arrangement is strengthened and the heat and humidity resistance is improved.

式(AIV)中、
11は、連結基を表す。
Ar10は、アリール基又はヘテロアリール基を表す。
*は、R又はRが結合する炭素原子との結合部を表す。
In formula (AIV),
L 11 represents a linking group.
Ar 10 represents an aryl group or a heteroaryl group.
* Represents a bond part to the carbon atom to which R 1 or R 2 is bonded.

式(AIV)中のL11により表される連結基としては、アルキレン基(好ましくは炭素数1〜6)、シクロアルキレン基(好ましくは炭素数3〜10)、アルケニレン基(好ましくは炭素数2〜6)、アルキニレン基(好ましくは炭素数2〜6)、−COO−、−CON(Ri)−、−OCO−、−N(Ri)CO−、−OCON(Ri)−、−N(Ri)COO−、−N(Ri)CON(Ri)−、−CO−、−CS−、−O−、−S−、−SO−、−SO−、−SOO−、−SON(Ri)−、−N(Ri)−(式中、Riは水素原子、アリール基又はアルキル基を表す)、又はこれらの複数を組み合わせた2価の連結基などが挙げられる。 Examples of the linking group represented by L 11 in the formula (AIV) include an alkylene group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), a cycloalkylene group (preferably having 3 to 10 carbon atoms), and an alkenylene group (preferably having 2 carbon atoms). -6), an alkynylene group (preferably having 2 to 6 carbon atoms), -COO-, -CON (Ri)-, -OCO-, -N (Ri) CO-, -OCON (Ri)-, -N (Ri ) COO -, - N (Ri ) CON (Ri) -, - CO -, - CS -, - O -, - S -, - SO -, - SO 2 -, - SO 2 O -, - SO 2 N (Ri)-, -N (Ri)-(wherein Ri represents a hydrogen atom, an aryl group or an alkyl group), or a divalent linking group obtained by combining a plurality of these.

本発明の一形態において、L11は、アルキレン基、アルキレン基−O−アルキレン基であることが好ましい。 In one embodiment of the present invention, L 11 is preferably an alkylene group or an alkylene group-O-alkylene group.

式(AIV)中のAr10により表されるアリール基は、R〜Rにおいて説明したアリール基において説明したアリール基と同義であり、好ましいものも同じである。 The aryl group represented by Ar 10 in formula (AIV) has the same meaning as the aryl group described in the aryl group described in R 1 to R 8 , and the preferable one is also the same.

また、Ar10により表されるヘテロアリール基としては、例えば、フラン、チオフェン、ピロール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イソチアゾール、イミダゾール、ピラゾール、フラザン、トリアゾール、チアジアゾール、オキサジアゾール、テトラゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ベンゾチオフェン、インドール、イソインドール、インドリジン、キノリン、イソキノリン、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、キナゾリジン、シンノリン、フタラジン、プリン、プテリジン、カルバゾール、フェナントリジン、アクリジン、β-カルボリン、ペリミジン、フェナントロリン、フェナジン等の芳香族ヘテロ環から水素原子を1個除いた基等が挙げられる。ヘテロアリール基は置換基を有していてもよい。 Examples of the heteroaryl group represented by Ar 10 include furan, thiophene, pyrrole, oxazole, isoxazole, thiazole, isothiazole, imidazole, pyrazole, furazane, triazole, thiadiazole, oxadiazole, tetrazole, pyridine, Pyridazine, pyrimidine, pyrazine, triazine, benzofuran, isobenzofuran, benzothiophene, indole, isoindole, indolizine, quinoline, isoquinoline, benzimidazole, benzothiazole, indazole, naphthyridine, quinoxaline, quinazoline, quinazolidine, cinnoline, phthalazine, purine, Pteridine, carbazole, phenanthridine, acridine, β-carboline, perimidine, phenanthroline, phena And a group obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic heterocycle such as gin. The heteroaryl group may have a substituent.

本発明の一形態において、ポリマー(A)は、式(AI)で表される構造単位として、下記式(AII)で表される構造単位を有することが好ましい。   In one embodiment of the present invention, the polymer (A) preferably has a structural unit represented by the following formula (AII) as a structural unit represented by the formula (AI).

式中、
Ar21及びAr22は、それぞれ独立に、3価の芳香族炭化水素環基又は芳香族ヘテロ環基を表す。
Where
Ar 21 and Ar 22 each independently represent a trivalent aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group.

21およびR22は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。あるいは、R21及びR22は互いに連結して環を形成してもよい。 R 21 and R 22 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. Alternatively, R 21 and R 22 may be connected to each other to form a ring.

*は、上記ポリマー(A)を構成する他の部位との結合部を表す。   * Represents a bonded portion with another site constituting the polymer (A).

Ar21及びAr22により表される3価の芳香族炭化水素環基及び芳香族ヘテロ環基は、一般式(AI)中のAr及びArにより表される3価の芳香族炭化水素環基及び芳香族ヘテロ環基と同義であり、好ましいものも同じである。 The trivalent aromatic hydrocarbon ring group and aromatic heterocyclic group represented by Ar 21 and Ar 22 are a trivalent aromatic hydrocarbon ring represented by Ar 1 and Ar 2 in the general formula (AI). It is synonymous with a group and an aromatic heterocyclic group, and a preferable thing is also the same.

本発明の一形態において、Ar21及びAr22の少なくとも一方は、硫黄原子を含む芳香族ヘテロ環基であることが好ましく、双方が硫黄原子を含む芳香族ヘテロ環であることがより好ましい。硫黄原子を含む芳香族ヘテロ環としては、例えば、チオフェン環が好ましい。 In one embodiment of the present invention, at least one of Ar 21 and Ar 22 is preferably an aromatic heterocyclic group containing a sulfur atom, and more preferably an aromatic heterocyclic ring containing both sulfur atoms. As the aromatic heterocycle containing a sulfur atom, for example, a thiophene ring is preferable.

21およびR22により表される置換基の定義及び具体例は、上述したR〜Rと同義であり、好ましいものも同じである。 Definitions and specific examples of the substituents represented by R 21 and R 22 are the same as R 1 to R 8 described above, and preferred ones are also the same.

21及びR22が互いに連結して形成し得る環としては、例えば、置換基を有していてもよいシクロペンタン環、置換基を有していてもよいシクロヘキサン環、置換基を有していてもよいシクロヘプタン環等が挙げられる。 Examples of the ring that R 21 and R 22 may be formed by connecting to each other include, for example, a cyclopentane ring which may have a substituent, a cyclohexane ring which may have a substituent, and a substituent. And a cycloheptane ring which may be used.

本発明の一形態において、R21およびR22の少なくとも一方は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子、下記式(AV)で表される基であることが好ましい。 In one embodiment of the present invention, at least one of R 21 and R 22 is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an aryl group, a heteroaryl group, a halogen atom, or a group represented by the following formula (AV). Preferably there is.

ここで、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子は、式(AI)中のZとしての−CR−において説明した、R及びRにより表されるアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子と同義であり、好ましいものも同じである。 Here, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an aryl group, a heteroaryl group, and a halogen atom are represented by R 1 and R 2 described in —CR 1 R 2 — as Z in Formula (AI). Are the same as the alkyl group, alkoxy group, alkylthio group, aryl group, heteroaryl group and halogen atom.

式中、
21は、連結基を表し、Ar20は、アリール基又はヘテロアリール基を表し、*は、R21又はR22が結合する炭素原子との結合部を表す。
Where
L 21 represents a linking group, Ar 20 represents an aryl group or a heteroaryl group, and * represents a bond to the carbon atom to which R 21 or R 22 is bonded.

ここで、L21により表される連結基は、上述した一般式(AIV)中のL11により表される連結基と同義であり、好ましいものも同じである。 Here, the linking group represented by L 21 is synonymous with the linking group represented by L 11 in the general formula (AIV) described above, and preferred ones are also the same.

また、Ar20により表されるアリール基及びヘテロアリール基は、上述した一般式(AIV)中のAr10により表されるアリール基及びヘテロアリール基と同義であり、好ましいものも同じである。 Furthermore, aryl and heteroaryl groups represented by Ar 20 has the same meaning as the aryl group and heteroaryl group represented by Ar 10 in general formula (AIV), it is preferable also the same.

本発明の一形態において、R21およびR22の少なくとも一方は、上記式(AV)で表される基であることがより好ましい。 In one embodiment of the present invention, at least one of R 21 and R 22 is more preferably a group represented by the above formula (AV).

また、本発明の一形態において、ポリマー(A)は、式(AI)で表される構造単位として、下記式(AIII)で表される構造単位を有することが好ましい。   In one embodiment of the present invention, the polymer (A) preferably has a structural unit represented by the following formula (AIII) as a structural unit represented by the formula (AI).

式中、
Ar31及びAr32は、それぞれ独立に、3価の芳香族ヘテロ環基を表す。
Where
Ar 31 and Ar 32 each independently represent a trivalent aromatic heterocyclic group.

31、R32、R33、R34は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。あるいは、R31、R32、R33及びR34のうち2個が連結して環を形成し、残りは、それぞれ独立に、水素原子、又は置換基を表す。 R 31 , R 32 , R 33 and R 34 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. Alternatively, two of R 31 , R 32 , R 33 and R 34 are connected to form a ring, and the rest each independently represents a hydrogen atom or a substituent.

*は、上記ポリマー(A)を構成する他の部位との結合部を表す。   * Represents a bonded portion with another site constituting the polymer (A).

Ar31及びAr32により表される芳香族ヘテロ環基としては、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子、窒素原子及びセレン原子から選択されるいずれかを少なくとも含む3価の芳香族ヘテロ環基であることが好ましく、より好ましくは、炭素数4〜60の3価の芳香族ヘテロ環基である。Ar31及びAr32としての芳香族ヘテロ環基は、更に置換基を有していてもよい。 The aromatic heterocyclic group represented by Ar 31 and Ar 32 is a trivalent aromatic heterocyclic group containing at least one selected from an oxygen atom, a sulfur atom, a silicon atom, a nitrogen atom and a selenium atom. It is preferably a trivalent aromatic heterocyclic group having 4 to 60 carbon atoms. The aromatic heterocyclic group as Ar 31 and Ar 32 may further have a substituent.

この芳香族ヘテロ環基は、単環又は縮合環であってもよい。これらの中でも、5つ以下の環が縮合した縮合環、又は単環が好ましく、2つの環が縮合した縮合環、又は単環がより好ましく、単環がさらに好ましい。   The aromatic heterocyclic group may be a single ring or a condensed ring. Among these, a condensed ring or a single ring in which 5 or less rings are condensed is preferable, a condensed ring or a single ring in which two rings are condensed is more preferable, and a single ring is more preferable.

芳香族ヘテロ環の環員数としては、3〜8員環が好ましく、5員環または6員環がより好ましい。   As the number of ring members of the aromatic heterocycle, a 3- to 8-membered ring is preferable, and a 5-membered ring or a 6-membered ring is more preferable.

酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子、窒素原子又はセレン原子を含む5員環の芳香族ヘテロ環および5員環の芳香族ヘテロ環を含む縮合ヘテロ環としては、例えば、チオフェン環、フラン環、ピロール環、シロール環、セレノフェン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、フラザン環、トリアゾール環、チアジアゾール環、オキサジアゾール環等が挙げられる。また、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子、窒素原子又はセレン原子を含む6員環の芳香族ヘテロ環および6員環の芳香族ヘテロ環を含む縮合ヘテロ環としては、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、シラベンゼン環等が挙げられる。   Examples of the condensed heterocycle containing a 5-membered aromatic heterocycle containing an oxygen atom, sulfur atom, silicon atom, nitrogen atom or selenium atom and a 5-membered aromatic heterocycle include thiophene ring, furan ring, pyrrole And a ring, a silole ring, a selenophene ring, an oxazole ring, an isoxazole ring, a thiazole ring, an isothiazole ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, a furazane ring, a triazole ring, a thiadiazole ring, and an oxadiazole ring. In addition, a fused heterocycle including a 6-membered aromatic heterocycle containing an oxygen atom, sulfur atom, silicon atom, nitrogen atom or selenium atom and a 6-membered aromatic heterocycle includes a pyridine ring, a pyridazine ring, and a pyrimidine. And a ring, a pyrazine ring, a triazine ring, and a silabenzene ring.

本発明の一形態において、Ar31及びAr32により表される芳香族ヘテロ環基の少なくとも一方は、硫黄原子を含むことが好ましく、双方が硫黄原子を含むことがより好ましい。硫黄原子を含む芳香族ヘテロ環としては、例えば、チオフェン環が好ましい。 In one embodiment of the present invention, at least one of the aromatic heterocyclic groups represented by Ar 31 and Ar 32 preferably contains a sulfur atom, and more preferably both contain a sulfur atom. As the aromatic heterocycle containing a sulfur atom, for example, a thiophene ring is preferable.

31、R32、R33、R34(以下、R31〜R34)により表される置換基の定義及び具体例は、上述したR〜Rにより表される置換基の定義及び具体例と同じである。 Definitions and specific examples of substituents represented by R 31 , R 32 , R 33 , R 34 (hereinafter, R 31 to R 34 ) are defined and specific examples of substituents represented by R 1 to R 8 described above. Same as example.

31、R32、R33及びR34のうち2個が連結して形成し得る環としては、例えば、置換基を有していてもよいシクロペンタン環、置換基を有していてもよいシクロヘキサン環、置換基を有していてもよいシクロヘプタン環等が挙げられる。 Examples of the ring that can be formed by linking two of R 31 , R 32 , R 33, and R 34 include, for example, a cyclopentane ring that may have a substituent and a substituent. Examples include a cyclohexane ring and a cycloheptane ring which may have a substituent.

本発明の一形態において、R31〜R34の少なくとも一つは、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子、又は下記式(AVI)で表される基であることが好ましい。 In one embodiment of the present invention, at least one of R 31 to R 34 is represented by a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an aryl group, a heteroaryl group, a halogen atom, or the following formula (AVI). It is preferably a group.

ここで、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子は、式(AI)中のZとしての−CR−において説明した、R及びRとしてのアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン原子と同義であり、好ましいものも同じである。 Here, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an aryl group, a heteroaryl group, and a halogen atom are alkyl groups as R 1 and R 2 described in —CR 1 R 2 — as Z in Formula (AI). It is synonymous with a group, an alkoxy group, an alkylthio group, an aryl group, a heteroaryl group and a halogen atom, and preferred ones are also the same.

式中、
31は、連結基を表し、Ar30は、アリール基又はヘテロアリール基を表し、*は、R31、R32、R33又はR34が結合する炭素原子との結合部を表す。
Where
L 31 represents a linking group, Ar 30 represents an aryl group or a heteroaryl group, and * represents a bond to the carbon atom to which R 31 , R 32 , R 33 or R 34 is bonded.

ここで、L31により表される連結基は、上述した一般式(AIV)中のL11により表される連結基と同義であり、好ましいものも同じである。 Here, the linking group represented by L 31 has the same meaning as the linking group represented by L 11 in the general formula (AIV) described above, and preferred ones are also the same.

また、Ar30により表されるアリール基及びヘテロアリール基は、上述した一般式(AIV)中のAr10により表されるアリール基及びヘテロアリール基と同義であり、好ましいものも同じである。 Furthermore, aryl and heteroaryl groups represented by Ar 30 has the same meaning as the aryl group and heteroaryl group represented by Ar 10 in general formula (AIV), it is preferable also the same.

本発明の一形態において、R31〜R34の少なくとも一つは、上記式(AVI)で表される基であることがより好ましい。 In one embodiment of the present invention, at least one of R 31 to R 34 is more preferably a group represented by the above formula (AVI).

本発明の式(AI)で表される構造単位を有するポリマー(A)は、カップリング反応、例えばChemical Reviews,2002年,102巻,1358ページなどに記載の方法を用いて合成することができる。すなわち、遷移金属触媒使用した、亜鉛反応剤を用いる根岸カップリング、スズ反応剤を用いる右田−小杉−Stilleカップリング、ホウ素反応剤を用いる鈴木−宮浦カップリング、マグネシウム反応剤を用いる熊田−玉尾−Corriuカップリング、ケイ素反応剤を用いる檜山カップリングなどのクロスカップリングや、銅を使用したUllmann反応、ニッケルを使用した山本重合などを利用して合成することができる。   The polymer (A) having the structural unit represented by the formula (AI) of the present invention can be synthesized using a coupling reaction, for example, a method described in Chemical Reviews, 2002, 102, 1358. . That is, Negishi coupling using a zinc reagent using transition metal catalyst, Ueda-Kosugi-Stille coupling using tin reagent, Suzuki-Miyaura coupling using boron reagent, Kumada-Tamao using magnesium reagent -Corriu coupling, cross coupling such as Ulsan coupling using a silicon reagent, Ullmann reaction using copper, Yamamoto polymerization using nickel, etc. can be used for the synthesis.

遷移金属触媒としては、パラジウム、ニッケル、銅、コバルト、鉄(Journal of the American Chemical Society,2007年,129巻,9844ページ記載)などの金属を使用することができる。また金属は配位子を有していても良く、PPh、P(t−Bu)などのリン配位子や、N−ヘテロサイクリックカルベン配位子(Angewandte Chemie International Edition,2002年,41巻,1290ページ記載)などが好ましく用いられる。原料となるスズ反応剤やホウ素反応剤などの金属反応剤は、Organic Synthesis Collective Volume,11巻,2009年,393ページ、同 9巻,1998年,553ページ、Tetrahedron,1997年,53巻,1925ページ、Journal of Organic Chemistry,1993年,58巻,904ページ、特開2005−290001号公報、特表2010−526853号公報などの記載を参考にして合成することができる。反応はMacromolecular Rapid Communications,2007年,28巻,387ページに記載されているようにマイクロウェーブ照射下でおこなってもよい。 As the transition metal catalyst, metals such as palladium, nickel, copper, cobalt, and iron (described in Journal of the American Chemical Society, 2007, Vol. 129, page 9844) can be used. The metal may have a ligand, such as a phosphorus ligand such as PPh 3 or P (t-Bu) 3, or an N-heterocyclic carbene ligand (Angewandte Chemie International Edition, 2002, 41 and 1290 pages) are preferably used. Metal reactants such as tin reactant and boron reactant as raw materials are Organic Synthesis Collective Volume, 11, 2009, page 393, Vol. 9, 1998, page 553, Tetrahedron, 1997, 53, 1925. Page, Journal of Organic Chemistry, 1993, Vol. 58, page 904, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-290001, Japanese Translation of PCT International Publication No. 2010-526853, and the like. The reaction may be performed under microwave irradiation as described in Macromolecular Rapid Communications, 2007, 28, 387.

式(AI)で表される構造単位を有するポリマー(A)の分子量は特に限定されないが、重量平均分子量で500〜500000が好ましく、5000〜100000がより好ましい。   Although the molecular weight of the polymer (A) having the structural unit represented by the formula (AI) is not particularly limited, the weight average molecular weight is preferably 500 to 500,000, and more preferably 5,000 to 100,000.

分子量は特に断らない限りGPC(Gel Permeation Chromatography;ゲルろ過クロマトグラフィー)法を用いて測定した値とし、分子量はポリスチレン換算の重量平均分子量とする。GPC法に用いるカラムに充填されているゲルは芳香族化合物を繰り返し単位に持つゲルが好ましく、例えばスチレン−ジビニルベンゼン共重合体からなるゲルが挙げられる。カラムは2〜6本連結させて用いることが好ましい。用いる溶媒は、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、N−メチルピロリドンのアミド系溶媒、クロロホルム等のハロゲン系溶媒、1,2−ジクロロベンゼン等の芳香族系溶媒が挙げられる。測定は、溶媒の流速が0.1〜2mL/minの範囲で行うことが好ましく、0.5〜1.5mL/minの範囲で行うことが最も好ましい。この範囲内で測定を行うことで、装置に負荷がかからず、さらに効率的に測定ができる。測定温度は10〜50℃で行うことが好ましく、20〜40℃で行うことが最も好ましい。使用可能温度が高いカラムを用いて50℃〜200℃で測定をおこなうこともできる。なお、使用するカラム及びキャリアは測定対象となる高分子化合物の物性に応じて適宜選定することができる
本発明において、式(AI)で表される構造単位を有するポリマー(A)は、式(AI)で表される構造単位からなるホモポリマーであってもよいし、他の共重合成分を有するコポリマーであってもよい。他の共重合成分としては、特に限定されるものではないが、例えば、特開2013−74136号公報の段落0026〜0102に記載のものを援用することができ、これらの内容は参照により本明細書に取り込まれる。
Unless otherwise specified, the molecular weight is a value measured using a GPC (Gel Permeation Chromatography) method, and the molecular weight is a weight average molecular weight in terms of polystyrene. The gel packed in the column used in the GPC method is preferably a gel having an aromatic compound as a repeating unit, and examples thereof include a gel made of a styrene-divinylbenzene copolymer. It is preferable to use 2 to 6 columns connected together. Examples of the solvent used include ether solvents such as tetrahydrofuran, amide solvents of N-methylpyrrolidone, halogen solvents such as chloroform, and aromatic solvents such as 1,2-dichlorobenzene. The measurement is preferably performed at a solvent flow rate in the range of 0.1 to 2 mL / min, and most preferably in the range of 0.5 to 1.5 mL / min. By performing the measurement within this range, the apparatus is not loaded and the measurement can be performed more efficiently. The measurement temperature is preferably 10 to 50 ° C, most preferably 20 to 40 ° C. Measurement can also be performed at 50 ° C. to 200 ° C. using a column having a high usable temperature. In addition, the column and carrier to be used can be appropriately selected according to the physical properties of the polymer compound to be measured. In the present invention, the polymer (A) having the structural unit represented by the formula (AI) is represented by the formula ( It may be a homopolymer composed of the structural unit represented by AI) or a copolymer having other copolymerization components. Although it does not specifically limit as another copolymerization component, For example, what is described in Paragraphs 0026-0102 of Unexamined-Japanese-Patent No. 2013-74136 can be used, These contents are this specification by reference. Captured in the book.

ポリマー(A)がコポリマーであるとき、その共重合比は特に限定されないが、式(AI)で表される構造単位がモル比で全体の10〜90モル%であることが好ましく、45〜55モル%であることが好ましい。   When the polymer (A) is a copolymer, the copolymerization ratio is not particularly limited, but the structural unit represented by the formula (AI) is preferably 10 to 90 mol% of the whole in terms of a molar ratio. It is preferable that it is mol%.

本発明の式(AII)で表されるように、構造単位が非対称である場合には、これを含むポリマーには結合様式の違いによる位置規則性が生じる。本発明では代表的な一つの結合様式のみを記載しているが、本発明がこれにより限定して解釈されるものではない。   As represented by the formula (AII) of the present invention, when the structural unit is asymmetric, a polymer containing the structural unit has regioregularity due to a difference in bonding mode. In the present invention, only one typical binding mode is described, but the present invention is not construed as being limited thereto.

コポリマーはランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、周期的共重合体のいずれであってもよいが、交互共重合体または周期的共重合体であることが好ましく、交互共重合体であることがより好ましい。   The copolymer may be a random copolymer, an alternating copolymer, a block copolymer, or a periodic copolymer, but is preferably an alternating copolymer or a periodic copolymer. More preferably, it is a coalescence.

以下、式(AI)で表される構造単位の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。下記具体例において、「*」は、ポリマー(A)を構成する他の部位との結合部を示す。   Specific examples of the structural unit represented by the formula (AI) are shown below, but the present invention is not limited to these. In the specific examples below, “*” represents a bond with another site constituting the polymer (A).

正孔輸送層3を形成する正孔輸送材料は、式(AI)で表される構造単位を有するポリマー(A)以外の材料を含んでもよい。この材料は液体材料でも固体材料でもよく、特に限定されない。例えば、CuI、CuNCS等の無機材料、および、例えば特開2001−291534号公報の段落番号0209〜段落番号0212に記載の有機正孔輸送材料等が挙げられる。有機正孔輸送材料としては、好ましくは、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロールおよびポリシラン等の導電性高分子、2個の環がC、Siなど四面体構造をとる中心原子を共有するスピロ化合物、トリアリールアミン等の芳香族アミン化合物、トリフェニレン化合物、含窒素複素環化合物または液晶性シアノ化合物が挙げられる。   The hole transport material forming the hole transport layer 3 may include a material other than the polymer (A) having the structural unit represented by the formula (AI). This material may be a liquid material or a solid material, and is not particularly limited. Examples thereof include inorganic materials such as CuI and CuNCS, and organic hole transport materials described in paragraph numbers 0209 to 0212 of JP-A No. 2001-291534, for example. The organic hole transport material is preferably a conductive polymer such as polythiophene, polyaniline, polypyrrole and polysilane, a spiro compound in which two rings share a tetrahedral structure such as C and Si, and triarylamine. And aromatic amine compounds such as triphenylene compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds, and liquid crystalline cyano compounds.

式(AI)で表される構造単位を有するポリマー(A)以外に含まれていてもよい正孔輸送材料は、溶液塗布可能で固体状になる有機正孔輸送材料が好ましく、具体的には、2,2’,7,7’−テトラキス−(N,N−ジ−p−メトキシフェニルアミン)−9,9’−スピロビフルオレン(2,2’,7,7’-tetrakis-(N,N-di-p-methoxyphenylamine)-9,9’-spirobifluorene)(spiro−OMeTADともいう)、ポリ(3−ヘキシルチオフェン−2,5−ジイル)、4−(ジエチルアミノ)ベンズアルデヒド ジフェニルヒドラゾン、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(poly(3,4-ethylene dioxythiophene;PEDOT)等が挙げられる。   The hole transport material that may be contained in addition to the polymer (A) having the structural unit represented by the formula (AI) is preferably an organic hole transport material that can be applied by solution and becomes a solid, specifically, 2,2 ′, 7,7′-tetrakis- (N, N-di-p-methoxyphenylamine) -9,9′-spirobifluorene (2,2 ′, 7,7′-tetrakis- (N , N-di-p-methoxyphenylamine) -9,9'-spirobifluorene) (also referred to as spiro-OMeTAD), poly (3-hexylthiophene-2,5-diyl), 4- (diethylamino) benzaldehyde diphenylhydrazone, poly ( 3, 4-ethylene dioxythiophene (poly (3,4-ethylene dioxythiophene; PEDOT)) and the like.

正孔輸送層3の膜厚は、特に限定されないが、50μm以下が好ましく、1nm〜10μmがより好ましく、5nm〜5μmがさらに好ましく、10nm〜1μmが特に好ましい。なお、正孔輸送層3の膜厚は、第二電極2と感光層13の表面との平均距離に相当し、走査型電子顕微鏡(SEM)等を用いて光電変換素子の断面を観察することにより、測定できる。   Although the film thickness of the positive hole transport layer 3 is not specifically limited, 50 micrometers or less are preferable, 1 nm-10 micrometers are more preferable, 5 nm-5 micrometers are further more preferable, and 10 nm-1 micrometer are especially preferable. The film thickness of the hole transport layer 3 corresponds to the average distance between the second electrode 2 and the surface of the photosensitive layer 13, and the cross section of the photoelectric conversion element is observed using a scanning electron microscope (SEM) or the like. Can be measured.

<第二電極2>
第二電極2は、太陽電池において正極として機能する。第二電極2は、導電性を有していれば特に限定されず、通常、導電性支持体11と同じ構成とすることができる。強度が十分に保たれる場合は、支持体11aは必ずしも必要ではない。
<Second electrode 2>
The second electrode 2 functions as a positive electrode in the solar cell. The 2nd electrode 2 will not be specifically limited if it has electroconductivity, Usually, it can be set as the same structure as the electroconductive support body 11. FIG. If the strength is sufficiently maintained, the support 11a is not necessarily required.

第二電極2の構造としては、集電効果が高い構造が好ましい。感光層13に光が到達するためには、導電性支持体11と第二電極2との少なくとも一方は実質的に透明でなければならない。本発明の太陽電池においては、導電性支持体11が透明であって太陽光を支持体11a側から入射させるのが好ましい。この場合、第二電極2は光を反射する性質を有することがさらに好ましい。   The structure of the second electrode 2 is preferably a structure having a high current collecting effect. In order for light to reach the photosensitive layer 13, at least one of the conductive support 11 and the second electrode 2 must be substantially transparent. In the solar cell of this invention, it is preferable that the electroconductive support body 11 is transparent and sunlight is entered from the support body 11a side. In this case, it is more preferable that the second electrode 2 has a property of reflecting light.

第二電極2を形成する材料として、例えば、白金(Pt)、金(Au)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、インジウム(In)、ルテニウム(Ru)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、オスニウム(Os)、アルミニウム(Al)等の金属、上述の導電性の金属酸化物、炭素材料および伝導性高分子等が挙げられる。炭素材料としては、炭素原子同士が結合してなる、導電性を有する材料であればよく、例えば、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト、グラフェン等が挙げられる。   As a material for forming the second electrode 2, for example, platinum (Pt), gold (Au), nickel (Ni), copper (Cu), silver (Ag), indium (In), ruthenium (Ru), palladium (Pd ), Rhodium (Rh), iridium (Ir), osnium (Os), aluminum (Al), and other metals, the above-described conductive metal oxides, carbon materials, and conductive polymers. The carbon material may be a conductive material formed by bonding carbon atoms to each other, and examples thereof include fullerene, carbon nanotube, graphite, and graphene.

第二電極2としては、金属もしくは導電性の金属酸化物の薄膜(蒸着してなる薄膜を含む)、または、この薄膜を有するガラス基板もしくはプラスチック基板が好ましい。ガラス基板もしくはプラスチック基板としては、金もしくは白金の薄膜を有するガラス、または、白金を蒸着したガラスが好ましい。   The second electrode 2 is preferably a metal or conductive metal oxide thin film (including a thin film formed by vapor deposition), or a glass substrate or a plastic substrate having this thin film. As the glass substrate or plastic substrate, glass having a thin film of gold or platinum or glass on which platinum is deposited is preferable.

第二電極2の膜厚は、特に限定されず、0.01〜100μmが好ましく、0.01〜10μmがさらに好ましく、0.01〜1μmが特に好ましい。   The film thickness of the 2nd electrode 2 is not specifically limited, 0.01-100 micrometers is preferable, 0.01-10 micrometers is more preferable, 0.01-1 micrometer is especially preferable.

<その他の構成>
本発明においては、第一電極1と第二電極2との接触を防ぐために、ブロッキング層14に代えて、または、ブロッキング層14と共に、スペーサーやセパレータを用いることもできる。
<Other configurations>
In the present invention, in order to prevent contact between the first electrode 1 and the second electrode 2, a spacer or a separator can be used instead of the blocking layer 14 or together with the blocking layer 14.

また、第二電極2と正孔輸送層3の間に正孔ブロッキング層を設けてもよい。
<<太陽電池>>
本発明の太陽電池は、本発明の光電変換素子を用いて構成される。例えば図1A、図2〜図4に示されるように、外部回路6に対して仕事させるように構成した光電変換素子10を太陽電池として用いることができる。第一電極1(導電性支持体11)および第二電極2に接続される外部回路6は、公知のものを特に制限されることなく、用いることができる。
A hole blocking layer may be provided between the second electrode 2 and the hole transport layer 3.
<< Solar cell >>
The solar cell of this invention is comprised using the photoelectric conversion element of this invention. For example, as shown in FIG. 1A and FIGS. 2 to 4, a photoelectric conversion element 10 configured to cause the external circuit 6 to work can be used as a solar cell. As the external circuit 6 connected to the first electrode 1 (conductive support 11) and the second electrode 2, known ones can be used without particular limitation.

本発明は、例えば、J.Am.Chem.Soc.,2009,131(17),p.6050−6051およびScience,338,p.643(2012)に記載の各太陽電池に適用することができる。   The present invention is described in, for example, J.I. Am. Chem. Soc. 2009, 131 (17), p. 6050-6051 and Science, 338, p. 643 (2012).

本発明の太陽電池は、構成物の劣化および蒸散等を防止するために、側面をポリマーや接着剤等で密封することが好ましい。   In the solar cell of the present invention, it is preferable to seal the side surface with a polymer, an adhesive or the like in order to prevent deterioration of the components and transpiration.

<<光電変換素子および太陽電池の製造方法>>
本発明の光電変換素子および太陽電池は、公知の製造方法、例えは、J.Am.Chem.Soc.,2009,131(17),p.6050−6051、Science,338,p.643(2012)等に記載の方法によって製造できる。
<< Photoelectric Conversion Element and Solar Cell Manufacturing Method >>
The photoelectric conversion element and solar cell of the present invention can be produced by a known production method, for example, J. Org. Am. Chem. Soc. 2009, 131 (17), p. 6050-6051, Science, 338, p. 643 (2012) or the like.

以下に、本発明の光電変換素子および太陽電池の製造方法を簡単に説明する。   Below, the manufacturing method of the photoelectric conversion element and solar cell of this invention is demonstrated easily.

本発明の製造方法においては、まず、導電性支持体11の表面に、所望によりブロッキング層14、多孔質層12、および電子輸送層15の少なくとも一つを形成する。   In the production method of the present invention, first, at least one of the blocking layer 14, the porous layer 12, and the electron transport layer 15 is formed on the surface of the conductive support 11 as desired.

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

多孔質層12を形成する材料は、好ましくは微粒子として用いられ、さらに好ましくは微粒子を含有する分散物として用いられる。   The material forming the porous layer 12 is preferably used as fine particles, and more preferably used as a dispersion containing fine particles.

多孔質層12を形成する方法としては、特に限定されず、例えば、湿式法、乾式法、その他の方法(例えば、Chemical Review,第110巻,6595頁(2010年刊)に記載の方法)が挙げられる。これらの方法において、導電性支持体11の表面またはブロッキング層14の表面に分散物(ペースト)を塗布した後に、100〜800℃の温度で10分〜10時間、例えば空気中で焼成することが好ましい。これにより、微粒子同士を密着させることができる。   The method for forming the porous layer 12 is not particularly limited, and examples thereof include a wet method, a dry method, and other methods (for example, a method described in Chemical Review, Vol. 110, page 6595 (2010)). It is done. In these methods, after applying the dispersion (paste) to the surface of the conductive support 11 or the surface of the blocking layer 14, baking may be performed at a temperature of 100 to 800 ° C. for 10 minutes to 10 hours, for example, in air. preferable. Thereby, microparticles | fine-particles can be stuck.

焼成を複数回行う場合、最後の焼成以外の焼成の温度(最後以外の焼成温度)を、最後の焼成の温度(最後の焼成温度)よりも低い温度で行うのがよい。例えば、酸化チタンペーストを用いる場合、最後以外の焼成温度を50〜300℃の範囲内に設定することができる。また、最後の焼成温度を、100〜600℃の範囲内において、最後以外の焼成温度よりも高くなるように、設定することができる。支持体11aとしてガラス支持体を用いる場合、焼成温度は60〜500℃が好ましい。   When firing is performed a plurality of times, the firing temperature other than the last firing (the firing temperature other than the last firing) is preferably performed at a temperature lower than the last firing temperature (the last firing temperature). For example, when a titanium oxide paste is used, the firing temperature other than the last can be set within a range of 50 to 300 ° C. Moreover, the last baking temperature can be set so that it may become higher than the baking temperature other than the last in the range of 100-600 degreeC. When a glass support is used as the support 11a, the firing temperature is preferably 60 to 500 ° C.

多孔質層12を形成するときの、多孔質材料の塗布量は、多孔質層12の膜厚および塗布回数等に応じて適宜に設定され、特に限定されない。導電性支持体11の表面積1m当たりの、多孔質材料の塗布量は、例えば、0.5〜500gが好ましく、さらには5〜100gが好ましい。 The amount of the porous material applied when forming the porous layer 12 is appropriately set according to the thickness of the porous layer 12 and the number of times of application, and is not particularly limited. For example, the coating amount of the porous material per 1 m 2 of the surface area of the conductive support 11 is preferably 0.5 to 500 g, and more preferably 5 to 100 g.

電子輸送層15を設ける場合、それぞれ、後述する正孔輸送層3と同様にして、形成することができる。   When the electron transport layer 15 is provided, it can be formed in the same manner as the hole transport layer 3 described later.

次いで、感光層13を設ける。   Next, the photosensitive layer 13 is provided.

感光層13を設ける方法は、湿式法および乾式法が挙げられ、特に限定されない。本発明においては、湿式法が好ましく、例えば、ペロブスカイト型光吸収剤を含有する光吸収剤溶液に接触させる方法が好ましい。この方法においては、まず、感光層を形成するための光吸収剤溶液を調製する。光吸収剤溶液は、上記ペロブスカイト化合物の原料であるMXとAXとを含有する。ここで、A、MおよびXは上記式(I)のA、MおよびXと同義である。この光吸収剤溶液において、MXとAXとのモル比は目的に応じて適宜に調整される。光吸収剤としてペロブスカイト化合物を形成する場合、AXとMXとのモル比は、1:1〜10:1であることが好ましい。この光吸収剤溶液は、MXとAXとを所定のモル比で混合した後に加熱することにより、調製できる。この形成液は通常溶液であるが、懸濁液でもよい。加熱する条件は、特に限定されないが、加熱温度は30〜200℃が好ましく、70〜150℃がさらに好ましい。加熱時間は0.5〜100時間が好ましく、1〜3時間がさらに好ましい。溶媒または分散媒は後述するものを用いることができる。 The method for providing the photosensitive layer 13 includes a wet method and a dry method, and is not particularly limited. In the present invention, a wet method is preferred, and for example, a method of contacting with a light absorbent solution containing a perovskite type light absorbent is preferred. In this method, first, a light absorbent solution for forming a photosensitive layer is prepared. The light absorber solution contains MX 2 and AX, which are raw materials for the perovskite compound. Here, A, M and X have the same meanings as A, M and X in the above formula (I). In this light absorber solution, the molar ratio of MX 2 to AX is appropriately adjusted according to the purpose. When forming a perovskite compound as a light absorber, the molar ratio of AX to MX 2 is preferably 1: 1 to 10: 1. This light absorber solution can be prepared by mixing MX 2 and AX in a predetermined molar ratio and then heating. This forming liquid is usually a solution, but may be a suspension. Although the heating conditions are not particularly limited, the heating temperature is preferably 30 to 200 ° C, more preferably 70 to 150 ° C. The heating time is preferably 0.5 to 100 hours, more preferably 1 to 3 hours. As the solvent or dispersion medium, those described later can be used.

次いで、調製した光吸収剤溶液を、その表面に感光層13を形成する層(光電変換素子10においては、多孔質層12、ブロッキング層14、または電子輸送層15のいずれかの層)の表面に接触させる。具体的には、光吸収剤溶液を塗布または浸漬することが好ましい。接触させる温度は5〜100℃であることが好ましく、浸漬時間は5秒〜24時間であるのが好ましく、20秒〜1時間がより好ましい。塗布した光吸収剤溶液を乾燥させる場合、乾燥は熱による乾燥が好ましく、通常は、20〜300℃、好ましくは50〜170℃に加熱することで乾燥させる。   Next, the surface of the layer that forms the photosensitive layer 13 on the surface of the prepared light absorbent solution (in the photoelectric conversion element 10, one of the porous layer 12, the blocking layer 14, and the electron transport layer 15). Contact. Specifically, it is preferable to apply or immerse the light absorbent solution. The contacting temperature is preferably 5 to 100 ° C., and the immersion time is preferably 5 seconds to 24 hours, and more preferably 20 seconds to 1 hour. When drying the apply | coated light absorber solution, drying by heat is preferable, and it is normally dried by heating at 20-300 degreeC, Preferably it is 50-170 degreeC.

また、上記ペロブスカイト化合物の合成方法に準じて感光層を形成することもできる。   The photosensitive layer can also be formed according to the method for synthesizing the perovskite compound.

さらに、上記AXを含有するAX溶液と、上記MXを含有するMX溶液とを、別々に塗布(浸漬法を含む)し、必要により乾燥する方法も挙げられる。この方法では、いずれの溶液を先に塗布してもよいが、好ましくはMX溶液を先に塗布する。この方法におけるAXとMXとのモル比、塗布条件および乾燥条件は、上記方法と同じである。この方法では、上記AX溶液および上記MX溶液の塗布に代えて、AXまたはMXを、蒸着させることもできる。 Furthermore, the AX solution containing the AX, and MX 2 solution containing the MX 2, and separately applied (including immersion method), and a method of drying if necessary. In this method, any solution may be applied first, but preferably the MX 2 solution is applied first. The molar ratio of AX to MX 2 in this method, coating conditions, and drying conditions are the same as in the above method. In this method, AX or MX 2 can be vapor-deposited instead of applying the AX solution and the MX 2 solution.

さらに他の方法として、上記光吸収剤溶液の溶剤を除去した化合物または混合物を用いた、真空蒸着等の乾式法が挙げられる。例えば、上記AXおよび上記MXを、同時または順次、蒸着させる方法も挙げられる。 Still other methods include dry methods such as vacuum deposition using a compound or mixture from which the solvent of the light absorber solution has been removed. For example, the AX and the MX 2, simultaneously or sequentially, and a method of depositing.

これらの方法等により、ペロブスカイト化合物が多孔質層12、ブロッキング層14、または電子輸送層15の表面に感光層として形成される。   By these methods, the perovskite compound is formed as a photosensitive layer on the surface of the porous layer 12, the blocking layer 14, or the electron transport layer 15.

このようにして設けられた感光層13上に、正孔輸送層3を形成する。   The hole transport layer 3 is formed on the photosensitive layer 13 thus provided.

正孔輸送層3は、正孔輸送材料を含有する正孔輸送材料溶液を塗布し、乾燥して、形成することができる。正孔輸送材料溶液は、塗布性に優れる点、および多孔質層12を有する場合は多孔質層12の孔内部まで侵入しやすい点で、正孔輸送材料の濃度が0.1〜1.0M(モル/L)であるのが好ましい。   The hole transport layer 3 can be formed by applying a hole transport material solution containing a hole transport material and drying it. The concentration of the hole transport material is 0.1 to 1.0 M in that the hole transport material solution has excellent coating properties, and when the porous layer 12 is provided, the hole transport material solution easily penetrates into the pores of the porous layer 12. (Mol / L) is preferred.

正孔輸送層3を形成した後に、第二電極2を形成して、光電変換素子が製造される。   After the hole transport layer 3 is formed, the second electrode 2 is formed to manufacture a photoelectric conversion element.

各層の膜厚は、各分散液または溶液の濃度、塗布回数を適宜に変更して、調整できる。例えば、膜厚が厚い感光層13Bおよび13Cを設ける場合には、光吸収剤溶液を複数回塗布、乾燥すればよい。   The film thickness of each layer can be adjusted by appropriately changing the concentration of each dispersion or solution and the number of coatings. For example, when the photosensitive layers 13B and 13C having a large film thickness are provided, the light absorber solution may be applied and dried a plurality of times.

上述の各分散液および溶液は、それぞれ、必要に応じて、分散助剤、界面活性剤等の添加剤を含有していてもよい。   Each of the dispersions and solutions described above may contain additives such as a dispersion aid and a surfactant, if necessary.

光電変換素子の製造方法に使用する溶媒または分散媒としては、特開2001−291534号公報に記載の溶媒が挙げられるが、特にこれに限定されない。本発明においては、有機溶媒が好ましく、さらに、アルコール溶媒、アミド溶媒、ニトリル溶媒、炭化水素溶媒、ラクトン溶媒、ハロゲン溶媒、および、これらの2種以上の混合溶媒が好ましい。混合溶媒としては、アルコール溶媒と、アミド溶媒、ニトリル溶媒または炭化水素溶媒から選ばれる溶媒との混合溶媒が好ましい。具体的には、メタノール、エタノール、イソプロパノール、γ−ブチロラクトン、クロロベンゼン、アセトニトリル、N,N’−ジメチルホルムアミド(N,N’-dimethylformamide;DMF)、ジメチルアセトアミド、または、これらの混合溶媒が好ましい。   Examples of the solvent or dispersion medium used in the method for producing a photoelectric conversion element include the solvents described in JP-A No. 2001-291534, but are not particularly limited thereto. In the present invention, an organic solvent is preferable, and an alcohol solvent, an amide solvent, a nitrile solvent, a hydrocarbon solvent, a lactone solvent, a halogen solvent, and a mixed solvent of two or more of these are preferable. As the mixed solvent, a mixed solvent of an alcohol solvent and a solvent selected from an amide solvent, a nitrile solvent, or a hydrocarbon solvent is preferable. Specifically, methanol, ethanol, isopropanol, γ-butyrolactone, chlorobenzene, acetonitrile, N, N′-dimethylformamide (N, N′-dimethylformamide; DMF), dimethylacetamide, or a mixed solvent thereof is preferable.

各層を形成する溶液または分散剤の塗布方法は、特に限定されず、スピンコート、エクストルージョンダイコート、ブレードコート、バーコート、スクリーン印刷、ステンシル印刷、ロールコート、カーテンコート、スプレーコート、ディップコート、インクジェット印刷法、浸漬法等、公知の塗布方法を用いることができる。なかでも、スピンコート、スクリーン印刷等が好ましい。   The application method of the solution or dispersant forming each layer is not particularly limited, and spin coating, extrusion die coating, blade coating, bar coating, screen printing, stencil printing, roll coating, curtain coating, spray coating, dip coating, inkjet A known coating method such as a printing method or a dipping method can be used. Of these, spin coating, screen printing and the like are preferable.

本発明の光電変換素子は、必要に応じて、アニール、ライトソーキング、酸素雰囲気下での放置等の効率安定化処理を行ってもよい。   The photoelectric conversion element of the present invention may be subjected to an efficiency stabilization treatment such as annealing, light soaking, and leaving in an oxygen atmosphere as necessary.

上記のようにして作製した光電変換素子は、第一電極1および第二電極2に外部回路6を接続して、太陽電池として用いることができる。   The photoelectric conversion element produced as described above can be used as a solar cell by connecting the external circuit 6 to the first electrode 1 and the second electrode 2.

以下に示す手順により、図1Aに示される光電変換素子10Aを製造した。なお、感光層13の膜厚が大きい場合は、図2に示される光電変換素子10Bに対応することになる。   The photoelectric conversion element 10A shown in FIG. 1A was manufactured by the following procedure. In addition, when the film thickness of the photosensitive layer 13 is large, it corresponds to the photoelectric conversion element 10B shown in FIG.

実施例1(光電変換素子(試料番号101)の製造
<導電性支持体11の作製>
ガラス基板(支持体11a、厚さ2mm)上にフッ素ドープされたSnO導電膜(透明電極11b、膜厚300nm)を形成し、導電性支持体11を作製した。
<ブロッキング層用溶液の調製>
チタニウム ジイソプロポキシド ビス(アセチルアセトナート)の15質量%イソプロパノール溶液(アルドリッチ社製)を1−ブタノールで希釈して、0.02Mのブロッキング層用溶液を調製した。
<ブロッキング層14の形成>
調製した0.02Mのブロッキング層用溶液を用いてスプレー熱分解法により、450℃にて、導電性支持体11のSnO導電膜上に酸化チタンからなるブロッキング層14(膜厚50nm)を形成した。
<酸化チタンペーストの調製>
酸化チタン(アナターゼ、平均粒径20nm)のエタノール分散液に、エチルセルロース、ラウリン酸およびテルピネオールを加えて、酸化チタンペーストを調製した。
<多孔質層12の形成>
調製した酸化チタンペーストをブロッキング層14の上にスクリーン印刷法で塗布し、空気中、500℃で3時間焼成した。その後、得られた酸化チタンの焼成体を、40mMのTiCl水溶液に浸した後、60℃で1時間加熱し、続けて500℃で30分間加熱して、TiOからなる多孔質層12(膜厚250nm)を形成した。
<感光層13Aの形成>
メチルアミンの40%メタノール溶液(27.86mL)と57質量%のヨウ化水素の水溶液(ヨウ化水素酸、30mL)をフラスコ中、0℃で2時間攪拌した後、濃縮して、CHNHIの粗体を得た。得られたCHNHIの粗体をエタノールに溶解し、ジエチルエーテルで再結晶し、得られた結晶をろ取し、60℃で5時間減圧乾燥して、精製CHNHIを得た。
Example 1 (Production of Photoelectric Conversion Element (Sample No. 101) <Production of Conductive Support 11>
A fluorine-doped SnO 2 conductive film (transparent electrode 11b, film thickness 300 nm) was formed on a glass substrate (support 11a, thickness 2 mm), and the conductive support 11 was produced.
<Preparation of solution for blocking layer>
A 15% by mass isopropanol solution of titanium diisopropoxide bis (acetylacetonate) (Aldrich) was diluted with 1-butanol to prepare a 0.02M blocking layer solution.
<Formation of blocking layer 14>
A blocking layer 14 (thickness 50 nm) made of titanium oxide is formed on the SnO 2 conductive film of the conductive support 11 at 450 ° C. by spray pyrolysis using the prepared 0.02M blocking layer solution. did.
<Preparation of titanium oxide paste>
Ethyl cellulose, lauric acid and terpineol were added to an ethanol dispersion of titanium oxide (anatase, average particle size 20 nm) to prepare a titanium oxide paste.
<Formation of porous layer 12>
The prepared titanium oxide paste was applied onto the blocking layer 14 by a screen printing method and baked in air at 500 ° C. for 3 hours. Thereafter, the obtained sintered body of titanium oxide was immersed in a 40 mM TiCl 4 aqueous solution, then heated at 60 ° C. for 1 hour, and subsequently heated at 500 ° C. for 30 minutes, so that the porous layer 12 made of TiO 2 ( A film thickness of 250 nm) was formed.
<Formation of photosensitive layer 13A>
A 40% methanol solution of methylamine (27.86 mL) and an aqueous solution of 57% by mass of hydrogen iodide (hydroiodic acid, 30 mL) were stirred in a flask at 0 ° C. for 2 hours, then concentrated, and CH 3 NH A 3 I crude was obtained. The obtained crude product of CH 3 NH 3 I was dissolved in ethanol and recrystallized with diethyl ether. The obtained crystals were collected by filtration and dried under reduced pressure at 60 ° C. for 5 hours to obtain purified CH 3 NH 3 I. Obtained.

次いで、精製CHNHIとPbIとをモル比3:1でDMF中、60℃で12時間攪拌混合した後、ポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene:PTFE)シリンジフィルターでろ過して、40質量%の光吸収剤溶液Aを調製した。 Next, purified CH 3 NH 3 I and PbI 2 were stirred and mixed in DMF at a molar ratio of 3: 1 at 60 ° C. for 12 hours, and then filtered through a polytetrafluoroethylene (PTFE) syringe filter to obtain 40 mass. % Light absorber solution A was prepared.

調製した光吸収剤溶液Aを導電性支持体11上に成膜した多孔質層12上に、スピンコート法(2000rpmで60秒)により塗布した後、塗布した光吸収剤溶液Aをホットプレートにより100℃で60分間乾燥し、CHNHPbIのペロブスカイト化合物からなる感光層13A(膜厚300nm(多孔質層12の膜厚250nmを含む))を設けた。 The prepared light absorbent solution A is applied on the porous layer 12 formed on the conductive support 11 by spin coating (2000 rpm for 60 seconds), and then the applied light absorbent solution A is applied on a hot plate. The film was dried at 100 ° C. for 60 minutes to provide a photosensitive layer 13A (thickness 300 nm (including a thickness of 250 nm of the porous layer 12)) made of a perovskite compound of CH 3 NH 3 PbI 3 .

こうして第一電極1Aを作製した。
<正孔輸送材料の合成>
[ポリマー(1)の合成]
下記に示すポリマー(1)は、特開2013−100457号公報に記載の方法を参考にして下記モノマー(1)を調製し、Macromolecules,1992年,25巻,1214〜1223ページに記載の方法を参考にして合成した。
Thus, the first electrode 1A was produced.
<Synthesis of hole transport material>
[Synthesis of polymer (1)]
For the polymer (1) shown below, the following monomer (1) is prepared with reference to the method described in JP2013-100457A, and the method described in Macromolecules, 1992, Vol. 25, pages 1214-1223 is used. Synthesized with reference.

[他のポリマーの合成例]
下記に示すポリマー(2)、(3)、(5)、(14)、(15)、(20)は、ポリマー(1)と同様にして合成した。
[Synthesis examples of other polymers]
Polymers (2), (3), (5), (14), (15) and (20) shown below were synthesized in the same manner as polymer (1).

下記に示すポリマー(4)、(6)は、特開2013−49842号公報に記載の方法を参考にしてモノマーを調製し、ポリマー(1)と同様の方法で合成した。   Polymers (4) and (6) shown below were synthesized in the same manner as polymer (1) by preparing monomers with reference to the method described in JP2013-49842A.

下記に示すポリマー(7)は、Dyes and Pigments,2015年,112巻,145〜153ページ記載の方法を参考にしてモノマーを調製し、ポリマー(1)と同様の方法で合成した。   The polymer (7) shown below was synthesized by the same method as the polymer (1) by preparing a monomer with reference to the method described in Dies and Pigments, 2015, 112, 145-153.

下記に示すポリマー(8)は、特開2013−100457号公報に記載の方法を参考にして調製した下記モノマー(8)と下記に示すモノマー(1)からJournal of the American Chemical Society,2008年,130巻,7670〜7685ページに記載の方法を参考にして合成した。   The polymer (8) shown below was prepared by referring to the following monomer (8) prepared by referring to the method described in JP 2013-100457 A and the following monomer (1), Journal of the American Chemical Society, 2008, The synthesis was conducted with reference to the method described in Volume 130, pages 7670-7785.

下記に示すポリマー(9)、(12)は、特開2013−100457号公報に記載の方法を参考にしてモノマーを調整し、ポリマー(8)と同様の方法で合成した。   Polymers (9) and (12) shown below were synthesized by the same method as for polymer (8) by adjusting monomers with reference to the method described in JP2013-100457A.

下記に示すポリマー(10)、(11)は、特開2013−49842号公報および特開2013−100457号公報に記載の方法を参考にしてモノマーを調整し、ポリマー(8)と同様の方法で合成した。   Polymers (10) and (11) shown below were prepared by adjusting monomers with reference to the methods described in JP2013-49842A and JP2013-100457A, and using the same method as polymer (8). Synthesized.

下記に示すポリマー(13)は、Journal of the American Chemical Society,1994年,116巻,11715〜11722ページおよび特開2013−100457号公報に記載の方法を参考にしてモノマーを調製し、ポリマー(1)と同様の方法で合成した。   Polymer (13) shown below was prepared by referring to the methods described in Journal of the American Chemical Society, 1994, 116, 11115-11722, and JP 2013-100457 A. ).

下記に示すポリマー(16)、(17)は、Advanced Materials,2012年,24巻,5428〜5432ページに記載の方法を参考にしてモノマーを調製し、ポリマー(1)と同様の方法で合成した。   Polymers (16) and (17) shown below were synthesized in the same manner as polymer (1) by preparing monomers with reference to the method described in Advanced Materials, 2012, Vol. 24, pages 5428-5432. .

下記に示すポリマー(18)、(19)は、Organic Letters,2012年,14巻,628〜631ページに記載の方法を参考にしてモノマーを調製し、ポリマー(1)と同様の方法で合成した。   Polymers (18) and (19) shown below were prepared in the same manner as polymer (1) by preparing monomers with reference to the method described in Organic Letters, 2012, Vol. 14, pp. 628-631. .

下記に示すポリマー(21)は、Journal of Organic Chemistry,2014年,79巻,9206〜9221ページに記載の方法を参考にしてモノマーを調製し、ポリマー(1)と同様の方法で合成した。   The polymer (21) shown below was synthesized in the same manner as the polymer (1) by preparing a monomer with reference to the method described in Journal of Organic Chemistry, 2014, Vol. 79, pages 9206-9221.

[各ポリマーの分子量]
各ポリマーの、GPCで分析したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)をまとめて下記表1に示す。
[Molecular weight of each polymer]
Table 1 below summarizes the weight-average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene analyzed by GPC for each polymer.

[比較用正孔輸送材料]
比較用正孔輸送材料として、下記に示すspiro−MeOTAD(和光純薬工業(株)製)と、P3HT(平均分子量40,000〜70,000)(和光純薬工業(株)製)を使用した。
[Hole transport material for comparison]
As a hole transport material for comparison, spiro-MeOTAD (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and P3HT (average molecular weight 40,000 to 70,000) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) shown below were used.

<正孔輸送材料溶液の調製>
正孔輸送材料として、上記で合成したポリマー(1)(180mg)をクロロベンゼン(1mL)に溶解させた。このクロロベンゼン溶液に、リチウム−ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(170mg)をアセトニトリル(1mL)に溶解させたアセトニトリル溶液37.5μLと、t−ブチルピリジン(TBP、17.5μL)とを加えて混合し、正孔輸送層用溶液を調製した。
<正孔輸送層3Aの形成>
次いで、第一電極1Aの表面上に、調製した正孔輸送層用溶液をスピンコート法により塗布、乾燥して、固体状の正孔輸送層3A(膜厚100nm)を成膜した。
<第二電極2の作製>
正孔輸送層3A上に蒸着法により金を蒸着して、第二電極2(膜厚100nm)を作製した。
<Preparation of hole transport material solution>
As a hole transport material, the polymer (1) (180 mg) synthesized above was dissolved in chlorobenzene (1 mL). To this chlorobenzene solution, 37.5 μL of an acetonitrile solution prepared by dissolving lithium-bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (170 mg) in acetonitrile (1 mL) and t-butylpyridine (TBP, 17.5 μL) were added and mixed. Then, a hole transport layer solution was prepared.
<Formation of hole transport layer 3A>
Next, the prepared hole transport layer solution was applied on the surface of the first electrode 1A by a spin coat method and dried to form a solid hole transport layer 3A (film thickness 100 nm).
<Preparation of the second electrode 2>
Gold was vapor-deposited on the hole transport layer 3A by a vapor deposition method to produce a second electrode 2 (film thickness 100 nm).

こうして、光電変換素子10A(試料番号101)を製造した。   Thus, the photoelectric conversion element 10A (sample number 101) was manufactured.

各膜厚は、上記方法に従って、SEMにより観察して、測定した。
(光電変換素子(試料番号102〜121、c11〜c12)の製造)
光電変換素子(試料番号101)の製造において、「ポリマー(1)」に代えて下記表2の「正孔輸送材料」欄に記載のポリマーそれぞれを含有する正孔輸送層用溶液を用いた以外は、光電変換素子(試料番号101)の製造と同様にして、本発明の光電変換素子(試料番号102〜121)、ならびに、比較のための光電変換素子(試料番号c11〜c12)をそれぞれ製造した。なお、比較用の試料番号c11及びc12では、上述した比較用正孔輸送材料を使用した。
<耐湿性の評価>
光電変換素子の耐湿性を以下のようにして評価した。
Each film thickness was observed and measured by SEM according to the above method.
(Production of photoelectric conversion elements (sample numbers 102 to 121, c11 to c12))
In the manufacture of the photoelectric conversion element (sample No. 101), a solution for a hole transport layer containing each of the polymers described in the “hole transport material” column of Table 2 below was used instead of “polymer (1)”. Is similar to the manufacture of the photoelectric conversion element (sample number 101), and the photoelectric conversion elements (sample numbers 102 to 121) of the present invention and the photoelectric conversion elements for comparison (sample numbers c11 to c12) are manufactured, respectively. did. In the comparative sample numbers c11 and c12, the above-described comparative hole transport material was used.
<Evaluation of moisture resistance>
The moisture resistance of the photoelectric conversion element was evaluated as follows.

各試料番号の光電変換素子を上記製造方法と同様にして3検体製造した。3検体それぞれについて、電池特性試験を行って、電流を測定した。そして、その3検体の平均値を各試料番号の光電変換素子の初期の電流とした。電池特性試験は、ソーラーシミュレーター「WXS−85H」(WACOM社製)を用いて、AM1.5フィルタを通したキセノンランプから1000W/mの擬似太陽光を照射することにより行った。この試験において、I−Vテスターを用いて電流−電圧特性を測定し、初期の光電変換効率(η/%)を求めた。 Three specimens of the photoelectric conversion elements of each sample number were produced in the same manner as in the above production method. For each of the three specimens, a battery characteristic test was performed to measure the current. The average value of the three specimens was used as the initial current of the photoelectric conversion element of each sample number. The battery characteristic test was performed by irradiating 1000 W / m 2 of simulated sunlight from a xenon lamp through an AM1.5 filter using a solar simulator “WXS-85H” (manufactured by WACOM). In this test, the current-voltage characteristics were measured using an IV tester to determine the initial photoelectric conversion efficiency (η /%).

各試料番号の3検体それぞれを、温度25℃、相対湿度60%の恒温恒湿槽に24時間保存してから、上記と同様にして電池特性試験を行って、光電変換効率(η/%)を測定した。3検体の平均値を各試料番号の光電変換素子の、保存後の光電変換効率(η/%)とした。   Each of the three specimens of each sample number was stored in a constant temperature and humidity chamber with a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 60% for 24 hours, and then a battery characteristic test was performed in the same manner as described above to obtain a photoelectric conversion efficiency (η /%). Was measured. The average value of the three specimens was defined as the photoelectric conversion efficiency (η /%) after storage of the photoelectric conversion element of each sample number.

光電変換素子の耐湿性は、下記式によって算出される光電変換効率の低下率から下記評価基準に沿って評価した。   The moisture resistance of the photoelectric conversion element was evaluated according to the following evaluation criteria from the rate of decrease in photoelectric conversion efficiency calculated by the following formula.

低下率(%)=100−{100×(保存後の光電変換効率)/(初期の光電変換効率)}
− 耐湿性評価基準 −
A: 低下率が15%未満
B: 低下率が15%以上20%未満
C: 低下率が20%以上25%未満
D: 低下率が25%以上30%未満
E: 低下率が30%以上40%未満
F: 低下率が40%以上
結果を下記表2に示す。
<耐湿熱性の評価>
各試料番号の光電変換素子を上記製造方法と同様にして3検体製造した。3検体それぞれについて、電池特性試験を行って、電流を測定した。そして、その3検体の平均値を各試料番号の光電変換素子の初期の電流とした。電池特性試験は、ソーラーシミュレーター「WXS−85H」(WACOM社製)を用いて、AM1.5フィルタを通したキセノンランプから1000W/mの擬似太陽光を照射することにより行った。I−Vテスターを用いて電流−電圧特性を測定した。
Decreasing rate (%) = 100− {100 × (photoelectric conversion efficiency after storage) / (initial photoelectric conversion efficiency)}
− Evaluation criteria for moisture resistance −
A: Reduction rate is less than 15% B: Reduction rate is 15% or more and less than 20% C: Reduction rate is 20% or more and less than 25% D: Reduction rate is 25% or more and less than 30% E: Reduction rate is 30% or more and 40% Less than% F: The reduction rate is 40% or more. The results are shown in Table 2 below.
<Evaluation of heat and humidity resistance>
Three specimens of the photoelectric conversion elements of each sample number were produced in the same manner as in the above production method. For each of the three specimens, a battery characteristic test was performed to measure the current. The average value of the three specimens was used as the initial current of the photoelectric conversion element of each sample number. The battery characteristic test was performed by irradiating 1000 W / m 2 of simulated sunlight from a xenon lamp through an AM1.5 filter using a solar simulator “WXS-85H” (manufactured by WACOM). Current-voltage characteristics were measured using an IV tester.

次いで、各試料番号の3検体それぞれを、相対湿度60%、温度45℃の恒温恒湿槽に80時間静置してから、上記と同様にして電池特性試験を行って、電流を測定した。3検体の平均値を各試料番号の光電変換素子の、静置後の電流とした。   Next, each of the three specimens of each sample number was left in a constant temperature and humidity chamber with a relative humidity of 60% and a temperature of 45 ° C. for 80 hours, and then a battery characteristic test was performed in the same manner as described above to measure current. The average value of the three specimens was taken as the current after standing of the photoelectric conversion element of each sample number.

光電変換素子の耐湿熱性は、下記式によって算出される電流の低下率から、下記評価基準に沿って評価した。   The wet heat resistance of the photoelectric conversion element was evaluated according to the following evaluation criteria from the rate of decrease in current calculated by the following formula.

低下率(%)=[(初期の電流−静置後の電流)/(初期の電流)]×100
− 耐湿熱性評価基準 −
A : 低下率が15%未満
B : 低下率が15%以上20%未満
C : 低下率が20%以上30%未満
D : 低下率が30%以上40%未満
E : 低下率が40%以上50%未満
F : 低下率が50%以上
結果を下記表2に示す。
Reduction rate (%) = [(initial current−current after standing) / (initial current)] × 100
− Humidity and heat resistance evaluation criteria −
A: Reduction rate is less than 15% B: Reduction rate is 15% or more and less than 20% C: Reduction rate is 20% or more and less than 30% D: Reduction rate is 30% or more and less than 40% E: Reduction rate is 40% or more and 50% Less than% F: Reduction rate is 50% or more The results are shown in Table 2 below.

本発明の太陽電池の光電変換効率は、いずれも太陽電池として正常に作動するのに十分な光電変換効率であった。なお、試料番号101の平均効率は5.0%であった。   The photoelectric conversion efficiency of the solar cell of the present invention was a photoelectric conversion efficiency sufficient for normal operation as a solar cell. The average efficiency of sample number 101 was 5.0%.

上記表2に示されるように、正孔輸送層に式(AI)で表される構造単位を有するポリマーを含有することを特徴とする本発明の光電変換素子は、耐湿性および耐湿熱性に優れることがわかった。   As shown in Table 2 above, the photoelectric conversion element of the present invention, which contains a polymer having a structural unit represented by the formula (AI) in the hole transport layer, is excellent in moisture resistance and moisture heat resistance. I understood it.

実施例2
実施例1における<正孔輸送材料溶液の調製>において、「ポリマー(1)」(180mg)をクロロベンゼン(1mL)に溶解させ、これにアセトニトリル37.5μLを加えて混合することで、リチウム−ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドとt−ブチルピリジンを含まない正孔輸送層用溶液を調製し、以下の操作は実施例1と全く同様に行うことで、試料番号201を作製した。
Example 2
In <Preparation of Hole Transport Material Solution> in Example 1, “Polymer (1)” (180 mg) was dissolved in chlorobenzene (1 mL), and 37.5 μL of acetonitrile was added thereto and mixed, whereby lithium-bis A hole transport layer solution not containing (trifluoromethanesulfonyl) imide and t-butylpyridine was prepared, and the following operation was performed in exactly the same manner as in Example 1 to prepare Sample No. 201.

「ポリマー(1)」に代えて下記表3の「正孔輸送材料」欄に記載のポリマーを含有する正孔輸送層用溶液を用いた以外は、光電変換素子(試料番号201)の製造と同様にして、本発明の光電変換素子(試料番号202〜221)、ならびに、比較のための光電変換素子(試料番号c21〜c22)をそれぞれ製造した。   The production of the photoelectric conversion element (Sample No. 201) except that the solution for the hole transport layer containing the polymer described in the “Hole transport material” column of Table 3 below was used instead of “Polymer (1)”. Similarly, photoelectric conversion elements (sample numbers 202 to 221) of the present invention and photoelectric conversion elements for comparison (sample numbers c21 to c22) were manufactured, respectively.

作製した試料について、実施例1の<耐湿性の評価>および<耐湿熱性の評価>と同様にして評価をおこなった。   The prepared samples were evaluated in the same manner as in <Evaluation of moisture resistance> and <Evaluation of heat and moisture resistance> in Example 1.

結果を下記表3に示す。   The results are shown in Table 3 below.

本発明の太陽電池の光電変換効率は、いずれも太陽電池として正常に作動するのに十分な光電変換効率であった。なお、試料番号201の平均効率は3.7%であった。   The photoelectric conversion efficiency of the solar cell of the present invention was a photoelectric conversion efficiency sufficient for normal operation as a solar cell. The average efficiency of sample number 201 was 3.7%.

上記表3に示されるように、正孔輸送層に式(AI)で表される単位構造を有するポリマーを含有することを特徴とする本発明の光電変換素子は、リチウム−ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドとt−ブチルピリジンなどのドーパントを併用しない系においても、耐湿性および耐湿熱性に優れることがわかった。   As shown in Table 3, the photoelectric conversion element of the present invention containing a polymer having a unit structure represented by the formula (AI) in the hole transport layer is lithium-bis (trifluoromethanesulfonyl). ) It was found that even in a system in which a dopant such as imide and t-butylpyridine is not used in combination, the moisture resistance and heat and heat resistance are excellent.

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

Claims (10)

導電性支持体と、該導電性支持体上に設けられた光吸収剤を含む感光層とを備えた第一電極と、第一電極に対向する第二電極と、第一電極と第二電極との間に正孔輸送層を有する光電変換素子であって、
前記感光層は、前記光吸収剤として、周期表第一族元素もしくはカチオン性有機基Aのカチオン、周期表第一族元素以外の金属原子Mのカチオン、および、アニオン性原子もしくは原子団Xのアニオンを含むペロブスカイト型結晶構造を有する化合物を少なくとも含み、
前記正孔輸送層は、下記式(AI)で表される構造単位を有するポリマーを少なくとも含有することを特徴とする光電変換素子。
式中、
Ar及びArは、それぞれ独立に、3価の芳香族炭化水素環基又は芳香族ヘテロ環基を表す。
-(-Z-)-は、単結合で互いに連結されたAr及びArと共に環を形成するために必要な連結基を表す。nは1又は2を表し、nが1の場合、形成される前記環は5員環であり、nが2の場合、形成される前記環は6員環である。また、nが2の場合、2つのZは同一でも異なっていてもよい。
Zは、−O−、−S−、−C(=O)−、−CR−、−S(=O)−、−SO−、−Si(R)(R)−、−N(R)−、−B(R)−、−P(R)−又は−P(=O)(R)−を表し、R、R、R、R、R、R、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表し、
少なくとも1つのZが−CR −であって、R およびR の少なくとも一方が下記式(AIV)で表される基である。
*は、前記ポリマーを構成する他の部位との結合部を表す。
式中、
11 は、連結基を表し、Ar 10 は、アリール基又はヘテロアリール基を表し、**は、R 又はR が結合する炭素原子との結合部を表す。
A first electrode comprising a conductive support, a photosensitive layer containing a light absorber provided on the conductive support, a second electrode facing the first electrode, a first electrode and a second electrode A photoelectric conversion element having a hole transport layer between and
The photosensitive layer has, as the light absorber, a cation of a group 1 element of the periodic table or a cationic organic group A, a cation of a metal atom M other than the group 1 element of the periodic table, and an anionic atom or an atomic group X. At least a compound having a perovskite crystal structure containing an anion,
The hole transport layer contains at least a polymer having a structural unit represented by the following formula (AI).
Where
Ar 1 and Ar 2 each independently represent a trivalent aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group.
-(-Z-) n- represents a linking group necessary for forming a ring together with Ar 1 and Ar 2 linked to each other by a single bond. n represents 1 or 2, and when n is 1, the formed ring is a 5-membered ring, and when n is 2, the formed ring is a 6-membered ring. When n is 2, two Zs may be the same or different.
Z represents —O—, —S—, —C (═O) —, —CR 1 R 2 —, —S (═O) —, —SO 2 —, —Si (R 3 ) (R 4 ) —. , -N (R 5 )-, -B (R 6 )-, -P (R 7 )-or -P (= O) (R 8 )-, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5, R 6, R 7 and R 8 are each independently, and display the hydrogen atom or a substituent,
At least one Z is —CR 1 R 2 —, and at least one of R 1 and R 2 is a group represented by the following formula (AIV).
* Represents a bonded portion with another site constituting the polymer.
Where
L 11 represents a linking group, Ar 10 represents an aryl group or a heteroaryl group, and ** represents a bond to the carbon atom to which R 1 or R 2 is bonded.
式(AI)で表される構造単位が、下記式(AII)で表される請求項1に記載の光電変換素子。
式中、
Ar21及びAr22は、それぞれ独立に、3価の芳香族炭化水素環基又は芳香族ヘテロ環基を表す。
21およびR22は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。あるいは、R21及びR22は互いに連結して環を形成してもよい。
*は、前記ポリマーを構成する他の部位との結合部を表す。
The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the structural unit represented by the formula (AI) is represented by the following formula (AII).
Where
Ar 21 and Ar 22 each independently represent a trivalent aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group.
R 21 and R 22 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. Alternatively, R 21 and R 22 may be connected to each other to form a ring.
* Represents a bonded portion with another site constituting the polymer.
式(AI)で表される構造単位が、下記式(AIII)で表される請求項1に記載の光電変換素子。
式中、
Ar31及びAr32は、それぞれ独立に、3価の芳香族ヘテロ環基を表す。
31、R32、R33、R34は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。あるいは、R31、R32、R33及びR34のうち2個が連結して環を形成し、残りは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。
*は、前記ポリマーを構成する他の部位との結合部を表す。
The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the structural unit represented by the formula (AI) is represented by the following formula (AIII).
Where
Ar 31 and Ar 32 each independently represent a trivalent aromatic heterocyclic group.
R 31 , R 32 , R 33 and R 34 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. Alternatively, two of R 31 , R 32 , R 33 and R 34 are connected to form a ring, and the rest each independently represents a hydrogen atom or a substituent.
* Represents a bonded portion with another site constituting the polymer.
式(AII)において、R21およびR22の少なくとも一方が、下記式(AV)で表される基である、請求項2に記載の光電変換素子。
式中、
21は、連結基を表し、Ar20は、アリール基又はヘテロアリール基を表し、**は、R21又はR22が結合する炭素原子との結合部を表す。
The photoelectric conversion element according to claim 2, wherein in formula (AII), at least one of R 21 and R 22 is a group represented by the following formula (AV).
Where
L 21 represents a linking group, Ar 20 represents an aryl group or a heteroaryl group, and ** represents a bond to the carbon atom to which R 21 or R 22 is bonded.
式(AIII)において、R31、R32、R33及びR34の少なくとも一つが、下記式(AVI)で表される基である、請求項3に記載の光電変換素子。
式中、
31は、連結基を表し、Ar30は、アリール基又はヘテロアリール基を表し、**は、R31、R32、R33又はR34が結合する炭素原子との結合部を表す。
The photoelectric conversion element according to claim 3, wherein in formula (AIII), at least one of R 31 , R 32 , R 33 and R 34 is a group represented by the following formula (AVI).
Where
L 31 represents a linking group, Ar 30 represents an aryl group or a heteroaryl group, and ** represents a bond part to the carbon atom to which R 31 , R 32 , R 33 or R 34 is bonded.
式(AI)において、Ar及びArがチオフェン環である、請求項1に記載の光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 1 , wherein Ar 1 and Ar 2 in the formula (AI) are thiophene rings. 式(AI)において、nが2である、請求項1又は6に記載の光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 1 , wherein n is 2 in the formula (AI). 式(AII)において、Ar21及びAr22がチオフェン環である、請求項2又は4に記載の光電変換素子。 The photoelectric conversion element of Claim 2 or 4 whose Ar < 21 > and Ar < 22 > are thiophene rings in Formula (AII). 式(AIII)において、Ar31及びAr32がチオフェン環である、請求項3又は5に記載の光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 3 , wherein Ar 31 and Ar 32 in the formula (AIII) are thiophene rings. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の光電変換素子を具備する太陽電池。 The solar cell which comprises the photoelectric conversion element of any one of Claims 1-9 .
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