JP6536940B2 - Polymer compound, organic photoelectric conversion device, and method of manufacturing the device - Google Patents

Polymer compound, organic photoelectric conversion device, and method of manufacturing the device Download PDF

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Description

本発明は、新規な高分子化合物、該高分子化合物を含む光電変換層を有する有機光電変換素子及び該素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a novel polymer compound, an organic photoelectric conversion device having a photoelectric conversion layer containing the polymer compound, and a method of manufacturing the device.

近年、地球温暖化の抑制、原子力発電代替等の理由で、火力、原子力以外のエネルギーによる発電に関する開発が注目され、とりわけ、クリーンエネルギーの代表格である太陽光発電の変換効率の向上に関する開発が、世界規模で推進されている。   In recent years, development related to power generation by energy other than thermal power and nuclear power has attracted attention for reasons such as global warming suppression and substitution of nuclear power generation, and in particular, development related to improvement of conversion efficiency of photovoltaic power generation that is representative of clean energy. Is being promoted on a global scale.

このような状況下で、有機薄膜太陽電池は、シリコン系太陽電池に比べ、軽量、フレキシブルまた比較的低温での製造が容易でかつ大面積化が可能であり、トータルでも低コストで製造できるため、次世代の太陽電池として注目されている。しかしながら、有機薄膜を使用した太陽電池の発電効率は、シリコン系太陽電池に比べ低い値に留まっており、家庭用向け等の発電用途はもとより、野外(太陽光下)での携帯情報端末用途のバッテリー源、又は車載用の低消費電力機器用途のバッテリー源としての実用化に当たっても、発電変換効率の向上が重要な課題となっている。これに加え、近年、例えば、窓に設置し、窓としての機能である採光はもとより、発電が可能で、冷房コストも下げられるシースルー型有機薄膜太陽電池に注目が集められている。また、通常、シースルー型有機薄膜太陽電池は、特許文献1に示されるように、基板上に、第1の透明電極と、バルクヘテロ接合型の光電変換層と、第2の透明電極とを積層した構造を有している。このため、有機薄膜太陽電池の外観色としては、基本的には、光電変換層(薄膜)の有する透過色が支配的に反映されたものとなっている。
さらに、特願2013−084162には、高分子化合物であるドナー(有機p型半導体)と、アクセプター(有機n型半導体)としてのC[70]フラーレン誘導体とを用いた混合物から得られる、シースルー型有機薄膜太陽電池に用いられるバルクヘテロ接合型光電変換層が開示されている。
Under these circumstances, organic thin film solar cells are lighter in weight, flexible, easier to manufacture at relatively low temperatures and can be made larger in area compared to silicon solar cells, and can be manufactured at low cost even in total. Has attracted attention as a next-generation solar cell. However, the power generation efficiency of solar cells using organic thin films remains at a low value compared to silicon solar cells, and not only for power generation applications such as home use, but also for portable information terminal applications outdoors (under sunlight) Also in the practical application as a battery source or a battery source for low power consumption devices for vehicles, improvement of power generation conversion efficiency is an important issue. In addition to this, in recent years, for example, a see-through type organic thin film solar cell that can be generated by being installed in a window and capable of generating electricity as well as daylighting that functions as a window has attracted much attention. Also, as shown in Patent Document 1, a see-through type organic thin film solar cell usually has a first transparent electrode, a bulk heterojunction photoelectric conversion layer, and a second transparent electrode laminated on a substrate. It has a structure. For this reason, as the appearance color of the organic thin film solar cell, basically, the transmission color of the photoelectric conversion layer (thin film) is dominantly reflected.
Furthermore, in Japanese Patent Application No. 2013-084162, a see-through type obtained from a mixture using a donor (organic p-type semiconductor) which is a polymer compound and a C [70] fullerene derivative as an acceptor (organic n-type semiconductor) A bulk heterojunction photoelectric conversion layer used for an organic thin film solar cell is disclosed.

特開2012−69803号公報JP, 2012-69803, A

特願2013−084162のバルクヘテロ接合型光電変換層は、透過率が70%程度と高く、着色(有彩色でなく無彩色)も少ないものであった。しかしながら、本発明者等が、さらに検討を行ったところ、耐熱性が十分ではなく、しかも溶剤に対する溶解性が高く、例えば、有機薄膜太陽電池の陰極形成に用いられる銀ペーストの焼成温度である120〜150℃程度での熱処理において、さらに光電変換効率が低下するという新たな問題を見出した。   The bulk heterojunction type photoelectric conversion layer of Japanese Patent Application No. 2013-084162 has a high transmittance of about 70% and a small amount of coloring (not achromatic color but achromatic color). However, when the present inventors further studied, the heat resistance is not sufficient and the solubility in a solvent is high. For example, the baking temperature of the silver paste used for forming the cathode of the organic thin film solar cell is 120 In the heat processing at about -150 degreeC, the new problem that a photoelectric conversion efficiency falls further was discovered.

本発明は、上記問題を鑑み、バルクヘテロ接合型光電変換層を構成する高分子化合物、また、該高分子化合物を含む、耐熱性及び耐溶剤性に優れ、光電変換効率が高く、かつ無彩色で透明な、光電変換層を有する有機光電変換素子及び該有機光電変換素子の製造方法を提供することを課題とする。   In view of the above problems, the present invention is a polymer compound constituting a bulk heterojunction type photoelectric conversion layer, and is excellent in heat resistance and solvent resistance including the polymer compound, has high photoelectric conversion efficiency, and is achromatic. An object of the present invention is to provide a transparent organic photoelectric conversion device having a photoelectric conversion layer and a method of manufacturing the organic photoelectric conversion device.

本発明者らは、下記に示す、高分子化合物とC[70]フラーレン誘導体とを含むバルクへテロ型光電変換層を用いることにより、上記課題を解決しうることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[20]を提供するものである。
[1]下記一般式(1)又は一般式(2)で表される、高分子化合物。
The present inventors have found that the above problems can be solved by using a bulk hetero type photoelectric conversion layer containing a polymer compound and a C [70] fullerene derivative as described below, and completed the present invention .
That is, the present invention provides the following [1] to [20].
[1] A polymer compound represented by the following general formula (1) or (2).



(式(1)又は式(2)中、Yは、下記式(3)〜式(7)のいずれかで表される2価の構成単位を示し、Rはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基、又は炭素数1〜12のアルコキシ基を示し、Rは水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基を示し、Rはそれぞれ独立に、水素原子又は下記式(8)で表され、少なくとも1つは下記式(8)で表される。R’はそれぞれ独立に、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、アミノ基、炭素数1〜16のアルキル基を置換基として有するモノ置換アミノ基、炭素数1〜16のアルキル基を置換基として有するジ置換アミノ基、水酸基であり、pは1〜5の整数である。
m、nは繰り返し単位数を示し、mは2〜100であり、nは1〜50である。
式(4)中、Rbは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基を示し、式(7)中、Rcは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基を示し、式(3)中、kは繰り返し単位数を示し、1〜5である。)


(In Formula (1) or Formula (2), Y represents a divalent constitutional unit represented by any of the following Formula (3) to Formula (7), and R 1 is each independently a hydrogen atom, A halogen atom, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms is shown, R 2 is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group R 3 is each independently represented by a hydrogen atom or the following formula (8), and at least one is represented by the following formula (8) R ′ is each independently an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms An alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, an amino group, a monosubstituted amino group having an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms as a substituent, a disubstituted amino group having an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms as a substituent, a hydroxyl group And p is an integer of 1 to 5.
m and n indicate the number of repeating units, m is 2 to 100, and n is 1 to 50.
In the formula (4), R b represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group, and in the formula (7), R c represents a hydrogen atom, a halogen atom, 1 to 16 carbon atoms In the formula (3), k represents the number of repeating units, and is 1 to 5; )



[2]前記一般式(1)中のRが、それぞれ独立に炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基であり、式(8)中のR’が、それぞれ独立に炭素数1〜6のアルコキシ基、アミノ基又は炭素数1〜6のアルキル基を置換基として有するモノ置換アミノ基であり、Yが、前記式(3)又は式(4)で表される2価の構成単位である、一般式(1)で表される上記[1]に記載の高分子化合物。
[3]前記一般式(2)中のRが、それぞれ独立に炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基であり、式(8)中のR’が、それぞれ独立に炭素数1〜6のアルコキシ基、アミノ基又は炭素数1〜6のアルキル基を置換基として有するモノ置換アミノ基であり、Yが、前記式(3)又は式(6)で表される2価の構成単位である、一般式(2)で表される上記[1]に記載の高分子化合物。
[4]前記一般式(1)中のRが、それぞれ独立に炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基であり、式(8)中のpが1であり、R’がメトキシ基であり、Yが、下記式(9)で表される2価の構成単位である、一般式(1)で表される上記[1]又は[2]に記載の高分子化合物。


[2] R 1 in the general formula (1) is each independently an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group, and R ′ in the formula (8) is each independently having 1 to 1 carbon atoms A divalent substituted unit represented by Formula (3) or Formula (4) above, which is a mono-substituted amino group having an alkoxy group of 6, an amino group or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms as a substituent The high molecular compound as described in said [1] represented by General formula (1) which is it.
[3] R 1 in the general formula (2) is each independently an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group, and R ′ in the formula (8) is each independently having 1 to 1 carbon atoms A divalent substituted unit represented by Formula (3) or Formula (6) above, which is a mono-substituted amino group having an alkoxy group of 6, an amino group, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms as a substituent The high molecular compound as described in said [1] represented by General formula (2) which is it.
[4] R 1 in the general formula (1) is each independently an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group, p in the formula (8) is 1 and R ′ is a methoxy group The polymer compound as described in said [1] or [2] represented by General formula (1) which is Y, and is a bivalent structural unit represented by following formula (9).


[5]前記一般式(2)中のRが、それぞれ独立に炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基であり、式(8)中のpが1であり、R’がメトキシ基であり、Yが、前記式(6)で表される2価の構成単位である、一般式(2)で表される上記[1]又は[3]に記載の高分子化合物。
[6]前記一般式(1)中のm:nが、97:3〜50:50である、一般式(1)で表される上記[1]、[2]又は[4]に記載の高分子化合物。
[7]前記一般式(2)中のm:nが、97:3〜50:50である、一般式(2)で表される上記[1]、[3]又は[5]に記載の高分子化合物。
[8]バルクヘテロ型光電変換層を有する有機光電変換素子であって、該バルクヘテロ型光電変換層が下記一般式(1)又は一般式(2)で表される高分子化合物とC[70]フラーレン誘導体とを含む、有機光電変換素子。

[5] R 1 in the general formula (2) is each independently an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group, p in the formula (8) is 1 and R ′ is a methoxy group The polymer compound as described in said [1] or [3] represented by General formula (2) which is Y, and is a bivalent structural unit represented by said Formula (6).
[6] The m described in the general formula (1), wherein m: n in the general formula (1) is 97: 3 to 50:50, described in the above [1], [2] or [4] Polymer compound.
[7] The compound of the above-mentioned [1], [3] or [5], wherein m: n in the general formula (2) is 97: 3 to 50:50 and is represented by the general formula (2) Polymer compound.
[8] An organic photoelectric conversion device having a bulk hetero type photoelectric conversion layer, wherein the bulk hetero type photoelectric conversion layer is a polymer compound represented by the following general formula (1) or general formula (2) and C [70] fullerene An organic photoelectric conversion element containing a derivative.



(式(1)又は式(2)中、Yは、下記式(3)〜式(7)のいずれかで表される2価の構成単位を示し、Rはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基、又は炭素数1〜12のアルコキシ基を示し、Rは水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基を示し、Rはそれぞれ独立に、水素原子又は下記式(8)で表され、少なくとも1つは下記式(8)で表される。R’はそれぞれ独立に、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、アミノ基、炭素数1〜16のアルキル基を置換基として有するモノ置換アミノ基、炭素数1〜16のアルキル基を置換基として有するジ置換アミノ基、水酸基であり、pは1〜5の整数である。
m、nは繰り返し単位数を示し、mは2〜100であり、nは1〜50である。
式(4)中、Rbは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基を示し、式(7)中、Rcは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基を示し、式(3)中、kは繰り返し単位数を示し、1〜5である。)


(In Formula (1) or Formula (2), Y represents a divalent constitutional unit represented by any of the following Formula (3) to Formula (7), and R 1 is each independently a hydrogen atom, A halogen atom, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms is shown, R 2 is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group R 3 is each independently represented by a hydrogen atom or the following formula (8), and at least one is represented by the following formula (8) R ′ is each independently an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms An alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, an amino group, a monosubstituted amino group having an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms as a substituent, a disubstituted amino group having an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms as a substituent, a hydroxyl group And p is an integer of 1 to 5.
m and n indicate the number of repeating units, m is 2 to 100, and n is 1 to 50.
In the formula (4), R b represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group, and in the formula (7), R c represents a hydrogen atom, a halogen atom, 1 to 16 carbon atoms In the formula (3), k represents the number of repeating units, and is 1 to 5; )



[9]前記一般式(1)中のRが、それぞれ独立に炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基であり、式(8)中のR’が、それぞれ独立に炭素数1〜6のアルコキシ基、アミノ基又は炭素数1〜6のアルキル基を置換基として有するモノ置換アミノ基であり、Yが、前記式(3)又は式(4)で表される2価の構成単位である、上記[8]に記載の有機光電変換素子。
[10]前記一般式(2)中のRが、それぞれ独立に炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基であり、式(8)中のR’が、それぞれ独立に炭素数1〜6のアルコキシ基、アミノ基又は炭素数1〜6のアルキル基を置換基として有するモノ置換アミノ基であり、Yが、前記式(3)又は式(6)で表される2価の構成単位である、上記[8]に記載の有機光電変換素子。
[11]前記一般式(1)中のRが、それぞれ独立に炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基であり、式(8)中のpが1であり、R’がメトキシ基であり、Yが、下記式(9)で表される2価の構成単位である、上記[8]又は[9]に記載の有機光電変換素子。


[9] R 1 in the general formula (1) is each independently an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group, and R ′ in the formula (8) is each independently having 1 to 1 carbon atoms A divalent substituted unit represented by Formula (3) or Formula (4) above, which is a mono-substituted amino group having an alkoxy group of 6, an amino group or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms as a substituent The organic photoelectric conversion device according to the above [8], which is
[10] R 1 in the general formula (2) is each independently an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group, and R ′ in the formula (8) is each independently having 1 to 1 carbon atoms A divalent substituted unit represented by Formula (3) or Formula (6) above, which is a mono-substituted amino group having an alkoxy group of 6, an amino group, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms as a substituent The organic photoelectric conversion device according to the above [8], which is
[11] R 1 in the general formula (1) is each independently an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group, p in the formula (8) is 1 and R ′ is a methoxy group The organic photoelectric conversion element as described in said [8] or [9] whose Y is a bivalent structural unit represented by following formula (9).


[12]前記一般式(2)中のRが、それぞれ独立に炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基であり、式(8)中のpが1であり、R’がメトキシ基であり、Yが、前記式(6)で表される2価の構成単位である、上記[8]又は[10]に記載の有機光電変換素子。
[13]前記バルクヘテロ型光電変換層を構成する前記一般式(1)又は一般式(2)で表される高分子化合物とC[70]フラーレン誘導体との質量比が、1:2〜1:5である、上記[8]〜[12]のいずれか1項に記載の有機光電変換素子。
[14]C[70]フラーレン誘導体が、PC[70]BMである、上記[8]〜[13]のいずれか1項に記載の有機光電変換素子。
[15]前記バルクヘテロ型光電変換層は、下記一般式(I)で表される脂肪族チオール及び下記一般式(II)で表されるヨウ素化合物の少なくとも一方を含む、上記[8]〜[14]のいずれか1項に記載の有機光電変換素子。

[12] R 1 in the general formula (2) is each independently an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group, p in the formula (8) is 1 and R ′ is a methoxy group The organic photoelectric conversion element as described in said [8] or [10] whose Y is a bivalent structural unit represented by said Formula (6).
[13] The mass ratio of the polymer compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) and the C [70] fullerene derivative constituting the bulk hetero type photoelectric conversion layer is 1: 2 to 1: 2: The organic photoelectric conversion element according to any one of the above [8] to [12], which is 5.
[14] The organic photoelectric conversion device according to any one of the above [8] to [13], wherein the C [70] fullerene derivative is PC [70] BM.
[15] The bulk hetero type photoelectric conversion layer contains at least one of an aliphatic thiol represented by the following general formula (I) and an iodine compound represented by the following general formula (II): ] The organic photoelectric conversion element of any one of Claims.


(式中、Rは炭素数3〜15のアルキレン基を示し、Rは炭素数3〜15のアルキレン基を示す。)
[16]前記脂肪族チオールがオクタンジチオールであり、前記ヨウ素化合物がジヨードオクタンである、上記[15]に記載の有機光電変換素子。
[17]前記バルクヘテロ型光電変換層の可視光領域の透過率が、厚さが100nmで、50%以上である、上記[8]〜[16]のいずれか1項に記載の有機光電変換素子。
[18]前記バルクヘテロ型光電変換層が、厚さが100nmで、JIS Z 8729−1994に規定されるCIE(国際照明委員会)L***表色系において、C光源及び2°視野条件で測定される彩度C*値が10以下である、上記[8]〜[17]のいずれか1項に記載の有機光電変換素子。
[19]上記[8]〜[18]のいずれか1項に記載の有機光電変換素子を含む、有機薄膜太陽電池。
[20]上記[8]〜[18]のいずれか1項に記載の有機光電変換素子の製造方法であって、透明基板上に陽極となる電極を形成する工程、
前記一般式(1)又は一般式(2)で表される高分子化合物と前記C[70]フラーレン誘導体とを含むバルクヘテロ型光電変換層を形成する工程、
陰極となる電極を形成する工程、
を含む、有機光電変換素子の製造方法。

(Wherein, R M represents an alkylene group having 3 to 15 carbon atoms, and R N represents an alkylene group having 3 to 15 carbon atoms.)
[16] The organic photoelectric conversion device according to the above [15], wherein the aliphatic thiol is octanedithiol and the iodine compound is diiodooctane.
[17] The organic photoelectric conversion device according to any one of the above [8] to [16], wherein the transmittance of the visible region of the bulk hetero type photoelectric conversion layer is 50 nm or more at a thickness of 100 nm. .
[18] The bulk hetero type photoelectric conversion layer has a thickness of 100 nm, and a C light source and a 2 ° visual field in the CIE (International Commission on Illumination) L * a * b * color system specified in JIS Z 8729-1994. The organic photoelectric conversion element according to any one of the above [8] to [17], wherein the saturation C * value measured under the conditions is 10 or less.
[19] An organic thin film solar cell including the organic photoelectric conversion device according to any one of the above [8] to [18].
[20] A method for producing an organic photoelectric conversion device according to any one of the above [8] to [18], which comprises forming an electrode to be an anode on a transparent substrate,
Forming a bulk hetero type photoelectric conversion layer containing the polymer compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) and the C [70] fullerene derivative,
Forming an electrode to be a cathode;
The manufacturing method of an organic photoelectric conversion element containing.

本発明によれば、バルクヘテロ接合型光電変換層を構成する高分子化合物、また、該高分子化合物を含む、耐熱性及び耐溶剤性に優れ、光電変換効率が高く、かつ無彩色で透明な、光電変換層を有する有機光電変換素子及び該有機光電変換素子の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, a polymer compound constituting the bulk heterojunction type photoelectric conversion layer, and the polymer compound, which is excellent in heat resistance and solvent resistance, has high photoelectric conversion efficiency, and is achromatic and transparent An organic photoelectric conversion element having a photoelectric conversion layer and a method of manufacturing the organic photoelectric conversion element can be provided.

本発明の有機光電変換素子の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the organic photoelectric conversion element of this invention. 本発明の有機光電変換素子の陰極の一例を示す平面図又は斜視図であり、(a)はストライプ電極、メッシュ電極の平面図であり、(b)は金属層に透明導電層を積層した透過性ベタ電極の斜視図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a top view or perspective view which shows an example of the cathode of the organic photoelectric conversion element of this invention, (a) is a top view of a stripe electrode and a mesh electrode, (b) is the permeation | transmission which laminated the transparent conductive layer on the metal layer. Is a perspective view of a solid electrode.

[高分子化合物]
本発明の高分子化合物は、下記一般式(1)又は一般式(2)で表される。
[Polymer compound]
The polymer compound of the present invention is represented by the following general formula (1) or (2).

式(1)又は式(2)中、mは繰り返し単位の数を示し、2〜100である。mが2未満であると、π電子共役系が充分に伸長しないため、十分な太陽光吸収効率が得られず好ましくない。また、mが100を超えると、溶媒への溶解性が低下し、湿式法による成膜が困難になるため好ましくない。このため、mとしては、好ましくは5〜90、より好ましくは10〜50である。
同様に、式(1)又は式(2)中、nは繰り返し単位の数を示し、1〜50である。nが1未満であると、架橋反応が起こらない。また、nが50を超えると、溶解性が著しく低下しまう。このため、nとしては、好ましくは1〜40、さらに好ましくは1〜30である。
なお、上記m、nは、ポリマーの重量平均分子量を基に算出される値であり、上記重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定された値である。
また、本発明において、一般式(1)又は一般式(2)で表される共重合体については、ランダム共重合体であっても、ブロック共重合体であってもよい。合成が簡便である観点から、ランダム共重合体が好ましい。
In Formula (1) or Formula (2), m shows the number of repeating units and is 2-100. If m is less than 2, the π electron conjugated system is not sufficiently extended, so that sufficient solar light absorption efficiency can not be obtained, which is not preferable. Moreover, when m exceeds 100, the solubility in a solvent is lowered, and film formation by a wet method becomes difficult, which is not preferable. Therefore, m is preferably 5 to 90, more preferably 10 to 50.
Similarly, in Formula (1) or Formula (2), n shows the number of repeating units and is 1-50. If n is less than 1, crosslinking reaction does not occur. If n is more than 50, the solubility is significantly reduced. Therefore, n is preferably 1 to 40, more preferably 1 to 30.
In addition, said m and n are values calculated based on the weight average molecular weight of a polymer, and the said weight average molecular weight is the value measured by the method as described in an Example.
In the present invention, the copolymer represented by the general formula (1) or the general formula (2) may be a random copolymer or a block copolymer. From the viewpoint of simplicity of synthesis, random copolymers are preferred.

式(1)又は式(2)中、m、nにかかる繰り返し単位の数の比、すなわち、m:nが好ましくは97:3〜50:50、より好ましくは95:5〜60:40、さらに好ましくは95:5〜70:30である。m:nがこの範囲にあれば、熱架橋後において、耐熱性及び耐溶剤性が向上する。   In the formula (1) or the formula (2), the ratio of the number of repeating units for m and n, that is, m: n is preferably 97: 3 to 50:50, more preferably 95: 5 to 60:40, More preferably, it is 95: 5 to 70:30. When m: n is in this range, heat resistance and solvent resistance are improved after thermal crosslinking.

式(1)又は式(2)中、Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基を示す。
炭素数1〜16のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基(異性体を含む)、ヘキシル基(異性体を含む)、ヘプチル基(異性体を含む)、オクチル基(異性体を含む)、ノニル基(異性体を含む)、デシル基(異性体を含む)、ウンデシル基(異性体を含む)、及びドデシル基(異性体を含む)等が挙げられる。
炭素数1〜16の置換アルキル基としては、上記のアルキル基の水素原子が、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子や、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子、リン原子等で置換されたアルキル基が挙げられる。
炭素数1〜12のアルコキシ基としては、上記のアルキル基と同様である。
これらの中でも、溶媒への溶解性を向上させる観点から、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基が好ましく、アルキル基がより好ましい。また、Rが、同一であることが好ましい。さらに、アルキル基の中でも、炭素数6〜15のアルキル基が好ましく、2−エチルヘキシル基がより好ましい。
In Formula (1) or Formula (2), R 1 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms.
Examples of the alkyl group having 1 to 16 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group, pentyl group (isomer Hexyl group (including isomer), heptyl group (including isomer), octyl group (including isomer), nonyl group (including isomer), decyl group (including isomer), undecyl Groups (including isomers), dodecyl groups (including isomers), and the like.
As the substituted alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, a hydrogen atom of the above alkyl group is a halogen atom such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom or iodine atom, an oxygen atom, a silicon atom, a sulfur atom or a phosphorus atom And alkyl groups substituted by
As a C1-C12 alkoxy group, it is the same as that of said alkyl group.
Among these, from the viewpoint of improving the solubility in a solvent, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group is preferable, and an alkyl group is more preferable. Moreover, it is preferable that R 1 is the same. Furthermore, among the alkyl groups, alkyl groups having 6 to 15 carbon atoms are preferable, and 2-ethylhexyl group is more preferable.

式(1)又は式(2)中、Rはそれぞれ独立に、水素原子又は下記式(8)で表され、少なくとも1つは下記式(8)で表される。R’はそれぞれ独立に、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、アミノ基、炭素数1〜16のアルキル基を置換基として有するモノ置換アミノ基、炭素数1〜16のアルキル基を置換基として有するジ置換アミノ基、水酸基である。すなわち、本発明の一般式(1)又は(2)で表される共重合体の構成単位である一方のモノマーを、4,4−ビス(5−ヘキセニル)−4H−シクロペンタ[2,1−b;3,4−b’]ジチオフェンの側鎖末端の二重結合を構成する炭素原子に、ベンゼン環上に電子供与性基を有する置換基を少なくとも1つ導入した化学構造とすることにより、熱架橋後、耐熱性と耐溶剤を付与することができる。
なお、本発明の式(8)において、ベンゼン環上の炭素原子から出ている結合手は、前記二重結合の炭素原子に直接結合するものとする。
In Formula (1) or Formula (2), R 3 is each independently represented by a hydrogen atom or the following Formula (8), and at least one is represented by the following Formula (8). R ′ independently represents an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, an amino group, a monosubstituted amino group having an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms as a substituent, It is a disubstituted amino group having an alkyl group of 16 as a substituent, and a hydroxyl group. That is, one monomer, which is a constituent unit of the copolymer represented by the general formula (1) or (2) of the present invention, is selected from 4,4-bis (5-hexenyl) -4H-cyclopenta [2, 1- b: By forming a chemical structure in which at least one substituent having an electron donating group is introduced onto the benzene ring at the carbon atom constituting the double bond at the side chain terminal of 3,4-b '] dithiophene After thermal crosslinking, heat resistance and solvent resistance can be imparted.
In the formula (8) of the present invention, the bond derived from the carbon atom on the benzene ring is directly bonded to the carbon atom of the double bond.

炭素数1〜16のアルキル基としては、前述したアルキル基と同様である。炭素数1〜12のアルコキシ基としては、上記のアルキル基と同様である。炭素数1〜16のアルキル基を置換基として有するモノ置換又はジ置換アミノ基としては、前述したアルキル基から選ばれる置換基を有するモノアルキル置換又はジアルキル置換アミノ基が挙げられる。
この中で、炭素数1〜6のアルコキシ基、アミノ基、炭素数1〜6のアルキル基を置換基として有するジ置換アミノ基が好ましく、より好ましくはメトキシ基、アミノ基であり、さらに好ましくは、メトキシ基である。

また、pは1〜5の整数であり、好ましくは耐熱性向上の観点から1又は2である。
As a C1-C16 alkyl group, it is the same as that of the alkyl group mentioned above. As a C1-C12 alkoxy group, it is the same as that of said alkyl group. As a mono-substituted or di-substituted amino group which has a C1-C16 alkyl group as a substituent, the monoalkyl substituted or dialkyl substituted amino group which has a substituent chosen from the alkyl group mentioned above is mentioned.
Among them, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an amino group, and a disubstituted amino group having an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms as a substituent are preferable, a methoxy group and an amino group are more preferable, and more preferable And methoxy.

P is an integer of 1 to 5 and is preferably 1 or 2 from the viewpoint of heat resistance improvement.

式(8)において、pが1で、R’がメトキシ基である4−メトキシフェニレン基、3−メトキシフェニレン基又は2−メトキシフェニレン基が好ましく、4−メトキシフェニレン基がさらに好ましい。
としては、すべて式(8)であることが好ましく、pが1で、4−メトキシフェニレン基であることがさらに好ましい。
In the formula (8), a 4-methoxyphenylene group, a 3-methoxyphenylene group or a 2-methoxyphenylene group in which p is 1 and R ′ is a methoxy group is preferable, and a 4-methoxyphenylene group is more preferable.
As R 3 , it is preferable that all be a formula (8), and it is more preferable that p is 1 and it is a 4-methoxy phenylene group.

式(2)中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基を示す。炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基は、上述した、Rと同じである。これらの中でも、溶媒への溶解性を向上させる観点から、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基が好ましく、アルキル基がより好ましい。また、アルキル基の中でも、炭素数6〜15のアルキル基が好ましく、n−ヘキシル基がより好ましい。 In formula (2), R 2 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or a substituted alkyl group having 1 to 16 carbon atoms. The alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or the substituted alkyl group is the same as R 1 described above. Among these, from the viewpoint of improving the solubility in a solvent, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group is preferable, and an alkyl group is more preferable. Moreover, a C6-C15 alkyl group is preferable among the alkyl groups, and n-hexyl group is more preferable.

式(1)又は式(2)中、Yは、下記式(3)〜(7)のいずれかで表される2価の構成単位を示す。   In Formula (1) or Formula (2), Y shows the bivalent structural unit represented by either of following formula (3)-(7).

式(3)中のkは、繰り返し単位数を示し、1〜5である。好ましくは,1〜3であり、さらに好ましくは2である。式(4)中のRbは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基を示す。炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基は、上述した、Rと同じである。これらの中でも、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基が好ましく、溶媒への溶解性を向上させるという観点から、炭素数6〜15のアルキル基が好ましく、炭素数6〜10のアルキル基がより好ましい。
式(7)中のRcは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基を示す。炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基は、上述した、Rと同じである。これらの中でも、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基が好ましく、溶媒への溶解性を向上させるという観点から、炭素数6〜15のアルキル基がより好ましく、炭素数6〜10のアルキル基がより好ましい。
K in Formula (3) shows the number of repeating units, and is 1-5. Preferably, it is 1 to 3, and more preferably 2. Rb in Formula (4) represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, or a substituted alkyl group. The alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or the substituted alkyl group is the same as R 1 described above. Among these, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group is preferable, and from the viewpoint of improving the solubility in a solvent, an alkyl group having 6 to 15 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 6 to 10 carbon atoms Is more preferred.
Rc in Formula (7) represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, or a substituted alkyl group. The alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or the substituted alkyl group is the same as R 1 described above. Among these, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group is preferable, and from the viewpoint of improving the solubility in a solvent, an alkyl group having 6 to 15 carbon atoms is more preferable, and an alkyl having 6 to 10 carbon atoms Groups are more preferred.

式(1)中、Yが、前記式(3)又は(4)で表される2価の構成単位であることが好ましく、より好ましくは、Yが、下記式(9)で表される2価の構成単位である。   In the formula (1), Y is preferably a divalent constitutional unit represented by the above formula (3) or (4), and more preferably, Y is represented by the following formula (9) Unit of value.

式(2)中、Yが、前記式(3)又は(6)で表される2価の構成単位であることが好ましく、より好ましくは、Yが、前記式(6)で表される2価の構成単位である。   In the formula (2), Y is preferably a divalent constitutional unit represented by the formula (3) or (6), more preferably, Y is represented by the formula (6) Unit of value.

[高分子化合物の合成方法]
本発明の高分子化合物は、公知の方法で合成することができ、特に制限はないが、一般式(1)で表される高分子化合物は、例えば、以下の合成スキームに従って合成することができる。すなわち、金属触媒の存在下で、高分子化合物を構成する各モノマーをカップリング反応により重合させる方法により、合成することができる。
[Method of synthesizing polymer compound]
The polymer compound of the present invention can be synthesized by a known method, and is not particularly limited, but the polymer compound represented by the general formula (1) can be synthesized, for example, according to the following synthesis scheme . That is, it can synthesize | combine by the method of polymerizing each monomer which comprises a high molecular compound by coupling reaction in presence of a metal catalyst.

工程1、2は、一般式(1)における出発原料をハロゲン化して中間体を合成する工程である。その際に用いる試薬としては、例えば、N−ブロモコハク酸イミド等が挙げられる。   Steps 1 and 2 are steps of halogenating the starting material in the general formula (1) to synthesize an intermediate. As a reagent used in that case, N-bromo succinimide etc. are mentioned, for example.

工程3は、上記中間体と上記式(3)〜(7)のいずれかで表される2価の構成単位Yを有するモノマー又は4,4−ビス(5−ヘキセニル)−4H−シクロペンタ[2,1−b;3,4−b’]ジチオフェンとを、金属錯体触媒の存在下で、カップリング反応により重合し、さらにベンゼン環上に電子供与性基を有する置換基(式(8))を導入し、本発明の高分子化合物を合成する工程である。その際に用いる反応としては、特に限定されず、例えば、鈴木カップリング反応、スティルカップリング反応、熊田カップリング等を用いることができる。   Step 3 is a monomer having the above intermediate and a divalent constitutional unit Y represented by any of the above formulas (3) to (7), or 4,4-bis (5-hexenyl) -4H-cyclopenta [2 , 1-b; 3,4-b '] dithiophene is polymerized by a coupling reaction in the presence of a metal complex catalyst, and a substituent having an electron donating group on the benzene ring (Formula (8)) And introduce the polymer compound of the present invention. It does not specifically limit as reaction used in that case, For example, Suzuki coupling reaction, Stille coupling reaction, Kumada coupling etc. can be used.

金属錯体としては、特に制限されず、例えば、銅錯体、ニッケル錯体、パラジウム錯体等の還元触媒が挙げられる。これらの中でも、ニッケル錯体、パラジウム錯体が好ましい。
ニッケル錯体としては、例えば、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル、テトラキス(トリフェニルホスフィン)ニッケル、ジクロロ(2,2’−ビピリジン)ニッケル等が挙げられ、これらの中でも、重合性能の観点から、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケルが好ましい。
パラジウム錯体の例としては、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ジクロロ{1,3−ビス(ジフェニルホスフィン)プロパン}パラジウム、トリス(ジベンジリデン)ジパラジウム等が挙げられる。これらの中でも、重合性能の観点から、トリス(ジベンジリデン)ジパラジウムが好ましい。
なお、これらの金属錯体は、単独で又は2種以上組み合わせて用いてもよい。
The metal complex is not particularly limited, and examples thereof include reduction catalysts such as copper complexes, nickel complexes and palladium complexes. Among these, nickel complexes and palladium complexes are preferable.
Examples of the nickel complex include bis (1,5-cyclooctadiene) nickel, tetrakis (triphenylphosphine) nickel, dichloro (2,2′-bipyridine) nickel and the like, and among these, the viewpoint of polymerization performance Therefore, bis (1,5-cyclooctadiene) nickel is preferable.
Examples of palladium complexes include tetrakis (triphenylphosphine) palladium, dichloro {1,3-bis (diphenylphosphine) propane} palladium, tris (dibenzylidene) dipalladium and the like. Among these, tris (dibenzylidene) dipalladium is preferable from the viewpoint of polymerization performance.
In addition, you may use these metal complexes individually or in combination of 2 or more types.

工程3は、通常は、空気中又は不活性雰囲気下で行われ、好ましくは、不活性雰囲気下で行われる。不活性雰囲気としては、窒素ガス又はアルゴンガス雰囲気が挙げられる。
重合反応は、特に制限されないが、加熱還流下で行うことが好ましい。加熱温度としては、通常室温〜180℃、好ましくは80〜150℃、より好ましくは80〜120℃である。重合反応時の圧力としては、特に制限はないが、通常は常圧で行う。
重合時間としては、使用するモノマーや触媒の種類、重合時の温度や圧力等によっても異なるが、通常1〜240時間、好ましくは20〜120時間である。
Step 3 is usually carried out in air or under an inert atmosphere, preferably under an inert atmosphere. The inert atmosphere includes a nitrogen gas or argon gas atmosphere.
The polymerization reaction is not particularly limited, but is preferably carried out under heating and reflux. The heating temperature is usually room temperature to 180 ° C, preferably 80 to 150 ° C, and more preferably 80 to 120 ° C. The pressure at the time of the polymerization reaction is not particularly limited, but it is usually carried out under normal pressure.
The polymerization time varies depending on the types of monomers and catalysts used, temperature and pressure at the time of polymerization, etc., but is usually 1 to 240 hours, preferably 20 to 120 hours.

一般式(2)で表される高分子化合物は、一般式(1)で表される高分子化合物の合成方法と同様に、例えば、金属触媒の存在下で、高分子化合物を構成するモノマーをカップリング反応により重合させる方法により、合成することができる。   The polymer compound represented by the general formula (2) is, for example, a monomer constituting the polymer compound in the presence of a metal catalyst in the same manner as the method for synthesizing the polymer compound represented by the general formula (1). It can be synthesized by a method of polymerization by a coupling reaction.

すなわち、出発原料をハロゲン化して中間体を合成し、中間体と上記式(3)〜(7)のいずれかで表される2価の構成単位Yを有するモノマー又は4,4−ビス(5−ヘキセニル)−4H−シクロペンタ[2,1−b;3,4−b’]ジチオフェンとを、金属触媒の存在下で、カップリング反応により重合し、さらにベンゼン環上に電子供与性基を有する置換基(式(8))を導入し、本発明の高分子化合物を合成することで、一般式(2)で表される高分子化合物を合成することができる。その際に用いる反応としては、特に限定されず、例えば、鈴木カップリング反応、スティルカップリング反応、直接アリール化反応等を用いることができる。
なお、m、nにかかる繰り返し単位の数の比は、反応スタート時のモノマーの混合比を適宜調整することで制御することができる。
That is, the starting material is halogenated to synthesize an intermediate, and a monomer having a bivalent structural unit Y represented by the intermediate and any of the above formulas (3) to (7) or 4,4-bis (5) -Hexenyl) -4H-cyclopenta [2,1-b; 3,4-b '] dithiophene is polymerized by a coupling reaction in the presence of a metal catalyst, and further has an electron donating group on the benzene ring By introducing a substituent (formula (8)) and synthesizing the polymer compound of the present invention, the polymer compound represented by the general formula (2) can be synthesized. It does not specifically limit as reaction used in that case, For example, Suzuki coupling reaction, stille coupling reaction, direct arylation reaction etc. can be used.
The ratio of the number of repeating units applied to m and n can be controlled by appropriately adjusting the mixing ratio of the monomers at the start of the reaction.

[有機光電変換素子]
本発明の有機光電変換素子は、バルクヘテロ型光電変換層を有する有機光電変換素子であって、該バルクヘテロ型光電変換層が下記一般式(1)又は一般式(2)で表される高分子化合物とC[70]フラーレン誘導体とを含む有機光電変換素子である。
[Organic photoelectric conversion element]
The organic photoelectric conversion device of the present invention is an organic photoelectric conversion device having a bulk hetero type photoelectric conversion layer, wherein the bulk hetero type photoelectric conversion layer is a polymer compound represented by the following general formula (1) or (2) And a C [70] fullerene derivative.

式(1)又は式(2)中、mは繰り返し単位の数を示し、2〜100である。mが2未満であると、π電子共役系が充分に伸長しないため、十分な太陽光吸収効率が得られず好ましくない。また、mが100を超えると、溶媒への溶解性が低下し、湿式法による成膜が困難になるため好ましくない。このため、mとしては、好ましくは5〜90、より好ましくは10〜50である。
同様に、式(1)又は式(2)中、nは繰り返し単位の数を示し、1〜50である。nが1未満であると、架橋反応が起こらない。また、nが50を超えると、溶解性が著しく低下しまう。このため、nとしては、好ましくは1〜40、さらに好ましくは1〜30である。
なお、上記m、nは、ポリマーの重量平均分子量を基に算出される値であり、上記重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定された値である。
In Formula (1) or Formula (2), m shows the number of repeating units and is 2-100. If m is less than 2, the π electron conjugated system is not sufficiently extended, so that sufficient solar light absorption efficiency can not be obtained, which is not preferable. Moreover, when m exceeds 100, the solubility in a solvent is lowered, and film formation by a wet method becomes difficult, which is not preferable. Therefore, m is preferably 5 to 90, more preferably 10 to 50.
Similarly, in Formula (1) or Formula (2), n shows the number of repeating units and is 1-50. If n is less than 1, crosslinking reaction does not occur. If n is more than 50, the solubility is significantly reduced. Therefore, n is preferably 1 to 40, more preferably 1 to 30.
In addition, said m and n are values calculated based on the weight average molecular weight of a polymer, and the said weight average molecular weight is the value measured by the method as described in an Example.

式(1)又は式(2)中、m、nにかかる繰り返し単位の数の比、すなわち、m:nが好ましくは97:3〜50:50、より好ましくは95:5〜60:40、さらに好ましくは95:5〜70:30である。m:nがこの範囲であると、熱架橋後において、耐熱性及び耐溶剤性が向上することから、本発明の化合物を用いて光電変換デバイスを製造する場合、後工程で、より高温でのアニール処理等が可能になり、デバイスの特性向上、又は熱処理を必須とする湿式法による塗布工程を導入できることから、コストダウン、生産性の向上に繋がる。   In the formula (1) or the formula (2), the ratio of the number of repeating units for m and n, that is, m: n is preferably 97: 3 to 50:50, more preferably 95: 5 to 60:40, More preferably, it is 95: 5 to 70:30. When m: n is in this range, the heat resistance and the solvent resistance are improved after thermal crosslinking, so when producing a photoelectric conversion device using the compound of the present invention, higher temperatures can be obtained in a later step. The annealing process and the like become possible, and a coating process by a wet method which requires improvement of device characteristics or heat treatment can be introduced, leading to cost reduction and improvement of productivity.

式(1)又は式(2)中、Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜16のアルキル基又は炭素数1〜16の置換アルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基を示す。
炭素数1〜16のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基(異性体を含む)、ヘキシル基(異性体を含む)、ヘプチル基(異性体を含む)、オクチル基(異性体を含む)、ノニル基(異性体を含む)、デシル基(異性体を含む)、ウンデシル基(異性体を含む)、及びドデシル基(異性体を含む)等が挙げられる。
炭素数1〜16の置換アルキル基としては、上記のアルキル基の水素原子が、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子や、酸素原子、ケイ素原子、硫黄原子、リン原子等で置換されたアルキル基が挙げられる。
炭素数1〜12のアルコキシ基としては、上記のアルキル基と同様である。
これらの中でも、溶媒への溶解性を向上させる観点から、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基が好ましく、アルキル基がより好ましい。また、Rが、同一であることが好ましい。さらに、アルキル基の中でも、炭素数6〜15のアルキル基が好ましく、2−エチルヘキシル基がより好ましい。
In Formula (1) or Formula (2), each R 1 independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, or a substituted alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, or 1 to 12 carbon atoms An alkoxy group is shown.
Examples of the alkyl group having 1 to 16 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group, pentyl group (isomer Hexyl group (including isomer), heptyl group (including isomer), octyl group (including isomer), nonyl group (including isomer), decyl group (including isomer), undecyl Groups (including isomers), dodecyl groups (including isomers), and the like.
As the substituted alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, a hydrogen atom of the above alkyl group is a halogen atom such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom or iodine atom, an oxygen atom, a silicon atom, a sulfur atom or a phosphorus atom And alkyl groups substituted by
As a C1-C12 alkoxy group, it is the same as that of said alkyl group.
Among these, from the viewpoint of improving the solubility in a solvent, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group is preferable, and an alkyl group is more preferable. Moreover, it is preferable that R 1 is the same. Furthermore, among the alkyl groups, alkyl groups having 6 to 15 carbon atoms are preferable, and 2-ethylhexyl group is more preferable.

式(1)又は式(2)中、Rはそれぞれ独立に、水素原子又は下記式(8)で表され、少なくとも1つは下記式(8)で表される。R’はそれぞれ独立に、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、アミノ基、炭素数1〜16のアルキル基を置換基として有するモノ置換アミノ基、炭素数1〜16のアルキル基を置換基として有するジ置換アミノ基、水酸基である。すなわち、本発明の一般式(1)又は(2)で表される共重合体の構成単位である一方のモノマーを、4,4−ビス(5−ヘキセニル)−4H−シクロペンタ[2,1−b;3,4−b’]ジチオフェンの側鎖末端の二重結合を構成する炭素原子に、ベンゼン環上に電子供与性基を有する置換基を少なくとも1つ導入した化学構造とすることにより、熱架橋により、成膜後の耐熱性と耐溶剤を付与することができる。 In Formula (1) or Formula (2), R 3 is each independently represented by a hydrogen atom or the following Formula (8), and at least one is represented by the following Formula (8). R ′ independently represents an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, an amino group, a monosubstituted amino group having an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms as a substituent, It is a disubstituted amino group having an alkyl group of 16 as a substituent, and a hydroxyl group. That is, one monomer, which is a constituent unit of the copolymer represented by the general formula (1) or (2) of the present invention, is selected from 4,4-bis (5-hexenyl) -4H-cyclopenta [2, 1- b: By forming a chemical structure in which at least one substituent having an electron donating group is introduced onto the benzene ring at the carbon atom constituting the double bond at the side chain terminal of 3,4-b '] dithiophene By heat crosslinking, heat resistance and solvent resistance after film formation can be imparted.

炭素数1〜16のアルキル基としては、前述したアルキル基と同様である。炭素数1〜12のアルコキシ基としては、上記のアルコキシ基と同様である。炭素数1〜16のアルキル基を置換基として有するモノ置換又はジ置換アミノ基としては、前述したアルキル基から選ばれる置換基を有するモノアルキル置換又はジアルキル置換アミノ基が挙げられる。
この中で、炭素数1〜6のアルコキシ基、アミノ基、炭素数1〜6のアルキル基を置換基として有するジ置換アミノ基が好ましく、より好ましくはメトキシ基、アミノ基であり、さらに好ましくは、メトキシ基である。

また、pは1〜5の整数であり、好ましくは、耐熱性向上の観点から1又は2である。
As a C1-C16 alkyl group, it is the same as that of the alkyl group mentioned above. As a C1-C12 alkoxy group, it is the same as that of said alkoxy group. As a mono-substituted or di-substituted amino group which has a C1-C16 alkyl group as a substituent, the monoalkyl substituted or dialkyl substituted amino group which has a substituent chosen from the alkyl group mentioned above is mentioned.
Among them, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an amino group, and a disubstituted amino group having an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms as a substituent are preferable, a methoxy group and an amino group are more preferable, and more preferable And methoxy.

P is an integer of 1 to 5, and preferably 1 or 2 from the viewpoint of heat resistance improvement.

式(8)において、pが1で、R’がメトキシ基である4−メトキシフェニレン基、3−メトキシフェニレン基又は2−メトキシフェニレン基が好ましく、4−メトキシフェニレン基がさらに好ましい。
としては、すべて式(8)であることが好ましく、pが1で4−メトキシフェニレン基であることがさらに好ましい。
In the formula (8), a 4-methoxyphenylene group, a 3-methoxyphenylene group or a 2-methoxyphenylene group in which p is 1 and R ′ is a methoxy group is preferable, and a 4-methoxyphenylene group is more preferable.
As R 3 , it is preferable that all be a formula (8), and it is more preferable that p is 1 and it is a 4-methoxy phenylene group.

式(2)中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基を示す。炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基は、上述した、Rと同じである。これらの中でも、溶媒への溶解性を向上させる観点から、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基が好ましく、アルキル基がより好ましい。また、アルキル基の中でも、炭素数6〜15のアルキル基が好ましく、n−ヘキシル基がより好ましい。 In formula (2), R 2 represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or a substituted alkyl group having 1 to 16 carbon atoms. The alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or the substituted alkyl group is the same as R 1 described above. Among these, from the viewpoint of improving the solubility in a solvent, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group is preferable, and an alkyl group is more preferable. Moreover, a C6-C15 alkyl group is preferable among the alkyl groups, and n-hexyl group is more preferable.

式(1)又は式(2)中、Yは、下記式(3)〜(7)のいずれかで表される2価の構成単位を示す。   In Formula (1) or Formula (2), Y shows the bivalent structural unit represented by either of following formula (3)-(7).

式(3)中のkは、繰り返し単位数を示し、1〜5である。好ましくは,1〜3であり、さらに好ましくは2である。式(4)中のRbは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基を示す。炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基は、上述した、Rと同じである。これらの中でも、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基が好ましく、溶媒への溶解性を向上させるという観点から、炭素数6〜15のアルキル基が好ましく、炭素数6〜10のアルキル基がより好ましい。
式(7)中のRcは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基を示す。炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基は、上述した、Rと同じである。これらの中でも、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基が好ましく、溶媒への溶解性を向上させるという観点から、炭素数6〜15のアルキル基がより好ましく、炭素数6〜10のアルキル基がより好ましい。
K in Formula (3) shows the number of repeating units, and is 1-5. Preferably, it is 1 to 3, and more preferably 2. Rb in Formula (4) represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, or a substituted alkyl group. The alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or the substituted alkyl group is the same as R 1 described above. Among these, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group is preferable, and from the viewpoint of improving the solubility in a solvent, an alkyl group having 6 to 15 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 6 to 10 carbon atoms Is more preferred.
Rc in Formula (7) represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, or a substituted alkyl group. The alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or the substituted alkyl group is the same as R 1 described above. Among these, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group is preferable, and from the viewpoint of improving the solubility in a solvent, an alkyl group having 6 to 15 carbon atoms is more preferable, and an alkyl having 6 to 10 carbon atoms Groups are more preferred.

式(1)中、Yが、前記式(3)又は(4)で表される2価の構成単位であることが好ましく、より好ましくは、Yが、下記式(8)で表される2価の構成単位である。   In the formula (1), Y is preferably a divalent constitutional unit represented by the above formula (3) or (4), and more preferably, Y is represented by the following formula (8) Unit of value.

式(2)中、Yが、前記式(3)又は(6)で表される2価の構成単位であることが好ましく、より好ましくは、Yが、前記式(6)で表される2価の構成単位である。   In the formula (2), Y is preferably a divalent constitutional unit represented by the formula (3) or (6), more preferably, Y is represented by the formula (6) Unit of value.

図1に本発明の有機光電変換素子の断面図の一例を示す。図1において、有機光電変換素子1は、透明基板(図示せず)上に積層された一対の陽極2、陰極4間に、バルクヘテロ型光電変換層3を有する有機光電変換素子である。   An example of sectional drawing of the organic photoelectric conversion element of this invention is shown in FIG. In FIG. 1, an organic photoelectric conversion element 1 is an organic photoelectric conversion element having a bulk hetero type photoelectric conversion layer 3 between a pair of anodes 2 and a cathode 4 stacked on a transparent substrate (not shown).

有機光電変換素子とは、光エネルギー照射によって起電力を発生する素子のことであり、一般的には光エネルギーを電気的なエネルギーに変換する素子で光電変換層に電荷を取り出すための電極を配したものである。有機光電変換素子としては、有機薄膜太陽電池、フォトダイオード等の種々の有機半導体デバイスが挙げられる。これらの中でも、本発明においては、有機薄膜太陽電池に適している。   An organic photoelectric conversion element is an element that generates an electromotive force by light energy irradiation, and in general, an element that converts light energy into electrical energy is provided with an electrode for extracting charges in the photoelectric conversion layer. It is As an organic photoelectric conversion element, various organic semiconductor devices, such as an organic thin film solar cell and a photodiode, are mentioned. Among these, the present invention is suitable for organic thin film solar cells.

本発明の有機光電変換素子において、バルクヘテロ型光電変換層は、上記一般式(1)又は一般式(2)で表される高分子化合物とC[70]フラーレン誘導体とを含むものである。   In the organic photoelectric conversion device of the present invention, the bulk hetero type photoelectric conversion layer contains the polymer compound represented by the above general formula (1) or the general formula (2) and a C [70] fullerene derivative.

本発明において、C[70]フラーレン誘導体は、炭素原子数が70であるC70フラーレン及びC70フラーレンの少なくとも一部が修飾された化合物を含む概念をいう。C[70]フラーレン誘導体としては、例えば、フェニルC71ブチリックアシッドメチルエステル(PC[70]BM)インデンC70モノアダクト(IC[70]MA)、インデンC70ビスアダクト(IC[70]BA)挙げられる。これらの中でも、得られるバルクヘテロ型光変換層が無彩色になりやすいという点から、フェニルC71ブチリックアシッドメチルエステル(PC[70]BM)がより好ましい。
また、バルクヘテロ型光電変換層は、本発明の効果が損なわれない範囲で、上記C[70]フラーレン誘導体以外のn型半導体材料として、例えば、C60、C76、C78、C82、C84、C90、C94をはじめとする無置換のフラーレン化合物、およびこれらの誘導体、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボキシリックジアンハイドライド(NTCDA)、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシリックジアンハイドライド(PTCDA)、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンズイミダゾール(PTCBI)、N,N'−ジオクチル−3,4,9,10−ナフチルテトラカルボキシジイミド(PTCDI−C8H)、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD)、2,5−ジ(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール(BND)等のオキサゾール誘導体、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(TAZ)等のトリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、カーボンナノチューブ(CNT)、ポリ−p−フェニレンビニレン系重合体にシアノ基を導入した誘導体(CN−PPV)、等を含んでいてもよい。
In the present invention, C [70] fullerene derivative refers to a concept including a compound in which at least part of which is modified for C 70 fullerene and C 70 fullerene carbon atoms is 70. Examples of C [70] fullerene derivatives include phenyl C71 butyric acid methyl ester (PC [70] BM) indene C70 monoadduct (IC [70] MA) and indene C70 bisadduct (IC [70] BA). Among these, phenyl C71 butyric acid methyl ester (PC [70] BM) is more preferable in that the obtained bulk hetero type light conversion layer tends to be achromatic.
The bulk hetero type photoelectric conversion layer may be, for example, C60, C76, C78, C78, C82, C84, C90, C94 as an n-type semiconductor material other than the C [70] fullerene derivative as long as the effects of the present invention are not impaired. And unsubstituted fullerene compounds, and derivatives thereof, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride (NTCDA), 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride (PTCDA) 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic bisbenzimidazole (PTCBI), N, N'-dioctyl-3,4,9,10-naphthyltetracarboxydiimide (PTCDI-C8H), 2- (4-) Biphenylyl) -5- (4-t-butylphenyl) -1,3,4-o Oxazole derivatives such as xadiazole (PBD), 2,5-di (1-naphthyl) -1,3,4-oxadiazole (BND), 3- (4-biphenylyl) -4-phenyl-5- (4-) Triazole derivatives such as t-butylphenyl) -1,2,4-triazole (TAZ), phenanthroline derivatives, phosphine oxide derivatives, carbon nanotubes (CNT), derivatives in which a cyano group is introduced into a poly-p-phenylene vinylene polymer (CN-PPV), etc. may be included.

本発明において、バルクヘテロ型光電変換層は、下記一般式(I)で表される脂肪族チオール及び下記一般式(II)で表されるヨウ素化合物の少なくとも一方を含むことが好ましい。   In the present invention, the bulk hetero type photoelectric conversion layer preferably contains at least one of an aliphatic thiol represented by the following general formula (I) and an iodine compound represented by the following general formula (II).


(式中、Rは炭素数3〜15のアルキレン基を示し、Rは炭素数3〜15のアルキレン基を示す。)
脂肪族チオール及びヨウ素化合物を含むことにより、高分子化合物(1)の溶解性が向上し、かつ高分子化合物とC[70]フラーレン誘導体の層分離が促進し、変換効率が向上する。
上記一般式(I)で表される脂肪族チオール及び上記一般式(II)で表されるヨウ素化合物と高分子化合物との質量比が、10:1〜1:1であり、好ましくは5:1〜1:1である。

(Wherein, R M represents an alkylene group having 3 to 15 carbon atoms, and R N represents an alkylene group having 3 to 15 carbon atoms.)
By including the aliphatic thiol and the iodine compound, the solubility of the polymer compound (1) is improved, and layer separation of the polymer compound and the C [70] fullerene derivative is promoted, and the conversion efficiency is improved.
The mass ratio of the aliphatic thiol represented by the above general formula (I) and the iodine compound represented by the above general formula (II) to the polymer compound is 10: 1 to 1: 1, preferably 5: 1 to 1: 1.

前記脂肪族チオールとして、オクタンジチオール、ブタンジチオール等が挙げられる。これらの中で、オクタンジチオールが好ましい。また、前記ヨウ素化合物として、ジヨードオクタン、ジヨードブタン等が挙げられ、これらの中で、ジヨードオクタンが好ましい。   An octane dithiol, a butane dithiol etc. are mentioned as said aliphatic thiol. Of these, octane dithiol is preferred. Further, examples of the iodine compound include diiodooctane and diiodobutane. Among these, diiodooctane is preferable.

本発明において、前記一般式(1)又は一般式(2)で表される高分子化合物とC[70]フラーレン誘導体との質量比は、1:1〜1:10であり、好ましくは1:2〜1:5である。質量比がこの範囲にあれば、無彩色で透明なバルクヘテロ型光電変換層が得られるため好ましい。
上記は、一般式(1)又は一般式(2)で表される高分子化合物が、近赤外領域に吸収スペクトルのピークを持ち、一方、C[70]フラーレン誘導体が500nm付近に吸収スペクトルのピークを持つが、両者を混合することで、混合物の可視光領域の吸収スペクトルが平坦になり、明確なピークを有さないためと考えられる。
In the present invention, the mass ratio of the polymer compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) to the C [70] fullerene derivative is 1: 1 to 1:10, preferably 1: 2 to 1: 5. If the mass ratio is in this range, it is preferable because an achromatic and transparent bulk hetero type photoelectric conversion layer can be obtained.
In the above, the polymer compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) has an absorption spectrum peak in the near infrared region, while the C [70] fullerene derivative has an absorption spectrum around 500 nm. Although it has a peak, it is thought that the absorption spectrum of the visible light region of the mixture becomes flat and does not have a clear peak by mixing the two.

前記バルクヘテロ型光電変換層の可視光領域(550nm付近)の透過率が、厚さが100nmで、50%以上であることが好ましく、60%以上がより好ましく、70%以上がさらに好ましい。透過率が、上記範囲にあると、光電変換層の透明性が高く、車、ビル又は一般家屋等の窓ガラス等に太陽電池として設置した場合、太陽光を充分採光できかつ高い視認性が得られるため好ましい。   The transmittance of the bulk hetero type photoelectric conversion layer in the visible light region (about 550 nm) is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, and still more preferably 70% or more, at a thickness of 100 nm. When the transmittance is in the above range, the transparency of the photoelectric conversion layer is high, and when it is installed as a solar cell on a window glass of a car, a building or a general house, sunlight can be sufficiently collected and high visibility is obtained. Because it is

前記バルクヘテロ型光電変換層が、厚さが100nmで、JIS Z 8729−1994に規定されるCIE(国際照明委員会)L***表色系において、C光源及び2°視野条件で測定される彩度C*値が10以下であることが好ましく、4以下であることがさらに好ましい。彩度C*値が10以下であれば、着色が少なく、無彩色に近づくため好ましい。 The bulk hetero-type photoelectric conversion layer has a thickness of 100 nm, and is measured with a C light source and 2 ° visual field conditions in the CIE (International Lighting Commission) L * a * b * color system specified in JIS Z 8729-1994. The saturation C * value to be calculated is preferably 10 or less, more preferably 4 or less. If the saturation C * value is 10 or less, it is preferable because the amount of coloring is small and it approaches an achromatic color.

本発明のバルクヘテロ型光電変換層の厚さは、30〜300nmが好ましく、50〜150nmがさらに好ましい。厚さがこの範囲にあれば、光電変換層は透明性が高く、かつ無彩色となるため好ましい。   30-300 nm is preferable, and, as for the thickness of the bulk hetero type photoelectric conversion layer of this invention, 50-150 nm is more preferable. If the thickness is in this range, it is preferable because the photoelectric conversion layer has high transparency and is achromatic.

陽極2は、透明電極であることが好ましく、例えば、スズドープ酸化インジウム(ITO),IrO、In、SnO、酸化インジウム−酸化亜鉛(IZO)、ZnO(Ga、Alドープ)、MoO、NiO等の材料から形成される透明半導体電極が挙げられる。電極の厚さは、好ましくは10〜200nm、より好ましくは20〜150nmである。 The anode 2 is preferably a transparent electrode, and for example, tin-doped indium oxide (ITO), IrO 2 , In 2 O 3 , SnO 2 , indium oxide-zinc oxide (IZO), ZnO (Ga, Al doped), MoO 3 and transparent semiconductor electrodes formed of materials such as NiO. The thickness of the electrode is preferably 10 to 200 nm, more preferably 20 to 150 nm.

陰極4は、例えば、Ag、Al、Pt,Ir、Cr、ZnO、CNT、Ca、LiF及びそれらの合金、複合体等が挙げられる。   Examples of the cathode 4 include Ag, Al, Pt, Ir, Cr, ZnO, CNT, Ca, LiF, and alloys, composites thereof, and the like.

透明基板の可視光領域(550nm付近)の透過率は好ましくは80%以上であり、より好ましくは85%以上であり、更に好ましくは90%以上である。前記透明基板として、ガラス、プラスチック基板等が挙げられる。前記透明基板の厚さについては、通常0.1〜10mm程度のものが用いられ、機械的強度、熱膨張係数、重量、コストの観点から選択されるが、特に制限されない。   The transmittance of the transparent substrate in the visible light range (about 550 nm) is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and still more preferably 90% or more. Examples of the transparent substrate include glass and plastic substrates. The thickness of the transparent substrate is usually about 0.1 to 10 mm and is selected from the viewpoints of mechanical strength, thermal expansion coefficient, weight, and cost, but is not particularly limited.

また、本発明の有機光電変換素子は、陽極2とバルクヘテロ型光電変換層の間に、ポリ(3,4)−エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルフォネート(PEDOT−PSS)等の正孔輸送層を、バルクヘテロ型光電変換層と陰極4の間に、バソクプロイン等の正孔ブロッキング層を設けることが好ましい。   Moreover, the organic photoelectric conversion element of the present invention is a hole transport layer such as poly (3,4) -ethylenedioxythiophene / polystyrene sulfonate (PEDOT-PSS) between the anode 2 and the bulk hetero type photoelectric conversion layer. Preferably, a hole blocking layer such as vasocuproin is provided between the bulk hetero type photoelectric conversion layer and the cathode 4.

[有機薄膜太陽電池]
本発明の有機光電変換素子は、有機薄膜太陽電池として用いることができる。本発明の有機光電変換素子を含む有機薄膜太陽電池は、耐熱性が優れ、光電変換効率が高く、バルクヘテロ型光電変換層は、透明性が高く、かつ無彩色の外観を有しており、シースルー型有機薄膜太陽電池として使用することができる。
[Organic thin film solar cells]
The organic photoelectric conversion element of the present invention can be used as an organic thin film solar cell. The organic thin film solar cell including the organic photoelectric conversion device of the present invention is excellent in heat resistance and high in photoelectric conversion efficiency, and the bulk hetero type photoelectric conversion layer is highly transparent and has an achromatic appearance, and see-through Can be used as an organic thin film solar cell.

[有機光電変換素子の製造方法]
本発明の有機光電変換素子の製造方法は、透明基板上に陽極となる電極を形成する工程、
前記一般式(1)又は一般式(2)で表される高分子化合物と前記C[70]フラーレン誘導体とを含むバルクヘテロ型光電変換層を形成する工程、陰極となる電極を形成する工程、を含む、有機光電変換素子の製造方法である。
[Method of manufacturing organic photoelectric conversion device]
The method for producing an organic photoelectric conversion element of the present invention comprises the steps of: forming an electrode to be an anode on a transparent substrate;
Forming a bulk hetero type photoelectric conversion layer containing the polymer compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) and the C [70] fullerene derivative, and forming an electrode to be a cathode It is a manufacturing method of an organic photoelectric conversion element containing.

(1−1)陽極形成工程
本発明における陽極形成工程は、透明基板上に陽極となる電極を形成する工程である。
陽極となる電極の形成方法としては、一般の電極の形成方法を用いることができる。例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の乾式法、また、ITOを形成する場合、ITO微粒子を含む溶液のディップコート法、スピンコート法等による湿式法を用いることができる。
(1-1) Anode Forming Step The anode forming step in the present invention is a step of forming an electrode to be an anode on a transparent substrate.
As a method of forming an electrode to be an anode, a general method of forming an electrode can be used. For example, a dry method such as a sputtering method, a vacuum evaporation method, or an ion plating method, or a wet method such as a dip coating method of a solution containing ITO fine particles or a spin coating method can be used in forming ITO.

(1−2)光電変換層形成工程
光電変換層形成工程は、一般式(1)又は一般式(2)で表される高分子化合物とC[70]フラーレン誘導体とを含むバルクヘテロ型光電変換層を形成する工程である。具体的には、陽極形成工程で形成した陽極上に、高分子化合物とC[70]フラーレン誘導体とを溶媒に溶解させ、混合分散した溶液を、塗布し、溶媒を乾燥させ、バルクヘテロ型光電変換層を形成する。溶媒としては、特に限定されず、前述したようにクロロベンゼン、オルトジクロロベンゼン、クロロホルム、ジクロロメタン、トルエン、テトラヒドロフラン等を用いることができる。前記バルクヘテロ型光電変換層の形成方法としては、特に限定されないが、一般の湿式による、薄膜形成方法を用いることができる。例えば、ディップコート法、スピンコート法、グラビアコート法、ロールコート法等の形成方法が挙げられる。
(1-2) Photoelectric Conversion Layer Forming Step The photoelectric conversion layer forming step is a bulk hetero type photoelectric conversion layer containing the polymer compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) and a C [70] fullerene derivative. Is a process of forming Specifically, a polymer compound and a C [70] fullerene derivative are dissolved in a solvent and mixed and dispersed on the anode formed in the anode forming step, and the solvent is dried, and bulk hetero type photoelectric conversion is performed. Form a layer. The solvent is not particularly limited, and as described above, chlorobenzene, ortho-dichlorobenzene, chloroform, dichloromethane, toluene, tetrahydrofuran and the like can be used. The method for forming the bulk hetero type photoelectric conversion layer is not particularly limited, but a general wet film forming method can be used. For example, formation methods such as dip coating method, spin coating method, gravure coating method, roll coating method and the like can be mentioned.

(1−3)陰極形成工程
陰極形成工程は、前記(1−2)で形成したバルクヘテロ型光電変換層上に、陰極となる電極を形成する工程である。陰極材料としては、前述したとおりであるが、後述するように、パターン化(ストライプ電極、メッシュ電極等)したり、複数の陰極材料を積層したり、また混合したりして使用することができる。
陰極となる電極の形成方法としては、本発明の一般式(1)又は一般式(2)で表される高分子化合物が、耐熱性に優れ、溶媒に対する溶解性が低いことから、スクリーン印刷法、インクジェット法等による湿式法を用いることができる。すなわち、例えば、陰極を、銀ペースト等をスクリーン印刷法でパターン印刷し、120〜150℃での熱処理にて形成することができる。
一方、公知のスパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の乾式法を用いることもできる。
(1-3) Cathode formation process A cathode formation process is a process of forming an electrode which becomes a cathode on the bulk hetero-type photoelectric conversion layer formed in the above (1-2). The cathode material is as described above, but as described later, it can be used by patterning (stripe electrode, mesh electrode etc.), laminating a plurality of cathode materials, or mixing them. .
As a method of forming an electrode to be a cathode, the polymer compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) of the present invention is excellent in heat resistance and low in solubility in a solvent. A wet method such as an inkjet method can be used. That is, for example, the cathode can be formed by pattern printing silver paste or the like by screen printing, and heat treatment at 120 to 150 ° C.
On the other hand, dry methods such as known sputtering methods, vacuum evaporation methods, ion plating methods and the like can also be used.

本発明の有機光電変換素子としての透過率向上の目的で、陰極形成パターンを、有機光電変換素子の光電変換効率を損なわない範囲で、開口率を適宜調整し、金属の薄膜からなるストライプ電極やメッシュ電極としてもよい。例えば、図2(a)に示すように、銀等の薄膜からなるストライプ電極11、メッシュ電極12が挙げられる。また、同様の目的で、陰極を、金属の薄膜に透明導電層等を積層したベタ電極としてもよい。例えば、図2(b)に示すように、発電層14(本発明の有機光電変換素子から陰極部のみを除いた構成)上に金属層15として銀の極薄膜を形成し、さらに透明導電層16としてITOを積層した構成(透過性ベタ電極13)が挙げられる。但し、この場合、金属の厚みを厚くすると、有機光電変換素子としての透過率が低下するため、厚みを適宜調整して用いる必要がある。   For the purpose of improving the transmittance as the organic photoelectric conversion device of the present invention, the cathode formation pattern is appropriately adjusted in aperture ratio within the range not to impair the photoelectric conversion efficiency of the organic photoelectric conversion device, and a stripe electrode made of metal thin film It may be a mesh electrode. For example, as shown to Fig.2 (a), the stripe electrode 11 and the mesh electrode 12 which consist of thin films, such as silver, are mentioned. In addition, for the same purpose, the cathode may be a solid electrode in which a transparent conductive layer or the like is laminated on a metal thin film. For example, as shown in FIG. 2 (b), an extremely thin film of silver is formed as the metal layer 15 on the power generation layer 14 (a structure in which only the cathode portion is removed from the organic photoelectric conversion device of the present invention). The structure (transparent solid electrode 13) which laminated ITO as 16 is mentioned. However, in this case, when the thickness of the metal is increased, the transmittance as the organic photoelectric conversion element is decreased, and therefore, the thickness needs to be appropriately adjusted and used.

(1−4)正孔輸送層形成工程
本発明の光電変換素子の製造方法においては、陽極とバルクヘテロ型光電変換層との間に、正孔輸送層を形成する工程を設けていてもよい。
前記正孔輸送層の形成方法としては、一般の薄膜形成方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等により成膜する。その他、ディップコート法、スピンコート法、ロールコート法等の湿式法で成膜してもよい。
(1-4) Hole transport layer formation process In the manufacturing method of the photoelectric conversion element of this invention, you may provide the process of forming a hole transport layer between an anode and a bulk hetero type photoelectric conversion layer.
As a method of forming the hole transport layer, a general thin film forming method can be used. For example, a film is formed by a vacuum evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, or the like. In addition, the film may be formed by a wet method such as dip coating method, spin coating method, roll coating method and the like.

(1−5)正孔ブロッキング層形成工程
本発明の光電変換素子の製造方法においては、光電変換層と陰極との間に、さらに正孔ブロッキング層を形成する工程を設けていてもよい。
前正孔ブロック層の形成方法としては、一般の薄膜形成方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等により成膜する。
上記に示した工程を実施することにより、有機光電変換素子を製造することができる。
(1-5) Hole blocking layer formation process In the manufacturing method of the photoelectric conversion element of this invention, you may provide the process of forming a hole blocking layer further between a photoelectric converting layer and a cathode.
As a method of forming the front hole blocking layer, a general thin film forming method can be used. For example, a film is formed by a vacuum evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, or the like.
An organic photoelectric conversion element can be manufactured by implementing the process shown above.

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will next be described in more detail by way of examples, which should not be construed as limiting the invention thereto.

実施例において行った高分子化合物に係る測定方法を以下に示す。
(a)ポリマーの重量平均分子量測定
GPC装置[東ソー(株)製、装置名「HLC−8228GPC」、カラム:製品名「SHODEX GPC KF−804L+GPC KF−805L」、カラム温度:40℃、検出器:UV検出器(254nm)、溶離液:THF、カラム流速:1.0ml/分、ポリスチレン換算]を用いて、得られたポリマーの標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)及び高分子ポリマーの多分散度(Mw/Mn)を測定した。また、繰り返し単位数nは、この重量平均分子量から算出した。
(b)1H−NMR測定
FT−NMR装置(JEOL製、装置名「JNM−A500」)を用いた。
The measuring method which concerns on the high molecular compound performed in the Example is shown below.
(A) Measurement of weight average molecular weight of polymer GPC apparatus [manufactured by Tosoh Corp., apparatus name "HLC-8228GPC", column: product name "SHODEX GPC KF-804L + GPC KF-805L", column temperature: 40 ° C, detector: UV detector (254 nm), eluent: THF, column flow rate: 1.0 ml / min, polystyrene conversion], the weight average molecular weight (Mw) in terms of standard polystyrene of the obtained polymer and the polydispersity of the polymer The degree (Mw / Mn) was measured. In addition, the number n of repeating units was calculated from this weight average molecular weight.
(B) 1 H-NMR Measurement An FT-NMR apparatus (manufactured by JEOL, apparatus name “JNM-A500”) was used.

実施例、比較例で作製した光電変換層の可視光領域の透過率,彩度C及び光電変換素子の光電変換効率の評価は以下の方法で行った。
合成石英基板に、実施例3、4、比較例1、2で使用したバルクヘテロ型光電変換層形成用の混合溶液を、スピンコート法にて、厚みが100nmになるようにバルクヘテロ型光電変換層を形成し、さらに得られた光電変換層を、窒素雰囲気下で150℃30分間加熱し、透過率,彩度C測定用のサンプルを作製した。得られたサンプルを用いて、下記の方法で、光透過率評価及び彩度の評価を行った。
(c)光透過率評価
分光光度計(島津製作所社製、型番:UV−3600)で、合成石英基板上に形成されたバルクヘテロ型光電変換層のUV−Vis−NIR光透過スペクトルを測定した。
(d)彩度の評価
分光光度計(島津製作所社製、型番:UV−3600)を用い、光電変換層のL表色系のL値、a値、b値を測定した。また、得られたa値、b値を用い、数式(1)より、彩度Cを算出した。彩度Cが小さいほど、着色が少ない傾向(無彩色に近づく)となる。
The transmittance of the visible light region of the photoelectric conversion layer produced in the example and the comparative example, the saturation C *, and the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion element were evaluated by the following methods.
The mixed solution for forming the bulk hetero type photoelectric conversion layer used in Examples 3 and 4 and Comparative Examples 1 and 2 was applied to a synthetic quartz substrate by a spin coating method so that the bulk hetero type photoelectric conversion layer had a thickness of 100 nm. The formed photoelectric conversion layer was heated at 150 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere to prepare a sample for measurement of transmittance and chroma C * . The light transmittance evaluation and the evaluation of saturation were performed by the following method using the obtained sample.
(C) Light transmittance evaluation The UV-Vis-NIR light transmission spectrum of the bulk hetero type photoelectric conversion layer formed on the synthetic quartz substrate was measured with a spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation, model number: UV-3600).
(D) Evaluation of saturation L * value, a * value, b * value of L * a * b * color system of photoelectric conversion layer using a spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation, model number: UV-3600) Was measured. Further, using the obtained a * value and b * value, the saturation C * was calculated according to formula (1). The smaller the saturation C * , the smaller the coloration (closer to achromatic color).

測定は、JIS Z 8729−1994に規定されるCIE(国際照明委員会)L***表色系において、C光源を用い、2°視野条件で行った。
上記は、CIE(国際照明委員会)のL色空間に従い一般に分類される。このシステムの3つの成分は、L(スケール0〜100で明るさを記載する)、a(赤色/マゼンタ色-緑色軸;正の値が赤色/マゼンタ色であり、負の値が緑色である)及びb(黄色-青色軸;正の値が黄色であり、負の値が青色である)からなる。
The measurement was performed under a 2 ° visual field condition using a C light source in the CIE (International Lighting Commission) L * a * b * color system specified in JIS Z 8729-1994.
The above is generally classified according to the L * a * b * color space of CIE (International Commission on Illumination). The three components of this system are L * (describe brightness on scales 0-100), a * (red / magenta-green axis; positive values are red / magenta, negative values are green) And b * (yellow-blue axis; positive values are yellow and negative values are blue).

(e)光電変換効率評価
均一化した100Wタングステンランプの光を照射しながら、ソーラーシミュレータ(ワコム電創社製、型番:WXS−50S−1.5)及び電圧−電流発生器(ADC製、R6243)を用いて、短絡電流密度(JSC)、開放電圧(Voc)を測定した。また得られたデータを太陽電池特性計測ソフトウェア(システムハウスサンライズ製、品名:W32−R6244SOL−C)で処理することで、光電変換効率(PCE)を算出した。
(E) Photoelectric conversion efficiency evaluation A solar simulator (manufactured by Wacom Denso Corp., model number: WXS-50S-1.5) and a voltage-current generator (manufactured by ADC, R6243) while being irradiated with light of a uniform 100 W tungsten lamp. Short-circuit current density (J SC ) and open circuit voltage (Voc) were measured. Moreover, the photoelectric conversion efficiency (PCE) was computed by processing the obtained data with solar cell characteristic measurement software (made by System House Sunrise, name: W32-R6244SOL-C).

[合成例1:オリゴマー(1a)の合成]
4,4−ビス(2−エチルヘキシル)−4H−シクロペンタ[2,1−b;3,4−b’]ジチオフェン2.80g(6.97mmol)、4,7−ジブロモ−2,1,3−ベンゾチアジアゾール0.340g(1.16mmol)、炭酸カリウム2.40g(0.017mol)、Pd(OAc)0.081g(0.363mmol)とピバル酸0.212g(2.08mmol)を、500mLのシュレンク管中で、DMF100mLを用い溶解した。得られた溶液を5分間、窒素置換し、反応混合物を80℃で2時間攪拌後、有機層からDMFを留去するために、真空下で直接乾燥した。反応残留物を、展開溶媒としてヘキサンを用いてシリカゲルクロマトグラフィで精製し、これを、真空下で濃縮した後、クロロホルム10mLに溶解し、SEC(サイズ排除クロマトグラフィー)(流速14mL/min)にて、分子量分布を測定した。以上の操作により、0.485gの暗紫色固体として、下記式で表される化合物(1a)を得た(収率45%)。
H−NMR(500MHz、CDCl): δ 8.08, 8.06, 8.05 (s, 2H, 3−CPDT, ピーク比(ラセミ2−エチルヘキシル基)1:2:1), 7.83 (s, 2H, BT), 7.21, 7.20 (d, 2H, J = 5.0 Hz, 6−CPDT), 6.99 (m, 2H, 5−CPDT), 1.98 (m, 8H, CH), 1.27 (m, 4H, CH), 1.03−0.84 (m, 32H, CH), 0.76 (t, J = 10.0 Hz, 12H, CH).
13C NMR (125 MHz, CDCl): δ 158.6, 158.3, 152.6, 139.1, 138.7, 137.0, 126.1(CH), 125.3 (CH), 124.2 (CH), 122.6 (CH), 53.7 (4−CPDT), 43.3 (CH), 35.2 (CH), 34.2, 28.7, 27.4, 22.8 (CH), 14.1, 10.7 (CH).
FABMS: m/z = 937 [M]+.
Synthesis Example 1: Synthesis of Oligomer (1a)
4,80-bis (2-ethylhexyl) -4H-cyclopenta [2,1-b; 3,4-b '] dithiophene 2.80 g (6.97 mmol), 4,7-dibromo-2,1,3- 0.340 g (1.16 mmol) of benzothiadiazole, 2.40 g (0.017 mol) of potassium carbonate, 0.081 g (0.363 mmol) of Pd (OAc) 2 and 0.212 g (2.08 mmol) of pivalic acid in 500 mL of In a Schlenk tube, it was dissolved using 100 mL of DMF. The resulting solution was purged with nitrogen for 5 minutes, and the reaction mixture was stirred at 80 ° C. for 2 hours and then dried directly under vacuum to evaporate DMF from the organic layer. The reaction residue is purified by silica gel chromatography using hexane as a developing solvent, concentrated under vacuum, then dissolved in 10 mL of chloroform, and subjected to SEC (size exclusion chromatography) (flow rate 14 mL / min), The molecular weight distribution was measured. By the above operation, a compound (1a) represented by the following formula was obtained (yield 45%) as 0.485 g of a dark purple solid.
1 H-NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 8.08, 8.06, 8.05 (s, 2 H, 3-CPDT, peak ratio (racemic 2-ethylhexyl group) 1: 2: 1), 83 (s, 2H, BT), 7.21, 7.20 (d, 2H, J = 5.0 Hz, 6-CPDT), 6.99 (m, 2H, 5-CPDT), 1.98 ( m, 8 H, CH 2 ), 1. 27 (m, 4 H, CH), 1.03-0.84 (m, 32 H, CH 2 ), 0.76 (t, J = 10.0 Hz, 12 H, 12 H, CH 3 ).
13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 158.6, 158.3, 152.6, 139.1, 138.7, 137.0, 126.1 (CH), 125.3 (CH), 124.2 (CH), 122.6 (CH), 53.7 (4-CPDT), 43.3 (CH 2 ), 35.2 (CH), 34.2, 28.7, 27.4, 22.8 (CH 2 ), 14.1, 10.7 (CH 3 ).
FABMS: m / z = 937 [M] +.

[合成例2:オリゴマー(1b)の合成]
オリゴマー(1a)、0.410g(0.438mmol)をTHF4.0mLで溶解し、さらにN−ブロモコハク酸イミド0.172g(0.966mmol)THF5.0mLで溶解し、0oC下で、オリゴマー1のTHF溶液に滴下した。得られた溶液を1時間攪拌した。真空下でTHFを留去し、生成物をヘキサンで溶解し、展開溶媒としてヘキサン用いてシリカゲルクロマトグラフィで精製した。さらに、展開溶媒としてクロロホルムを用いてSECにより、分子量分布を測定した。以上の操作により、0.347gの暗紫色油状物として、下記式で表される化合物(1b)を得た(収率72%)。
H−NMR(500MHz、CDCl): δ 8.03, 8.01, 7.99 (s, 2H, 3−CPDT, ピーク比(ラセミ2−エチルヘキシル基)1:2:1), 7.79 (s, 2H, BT), 6.98, 6.97, 6.96 (s, 2H, 5−CPDT, ピーク比(ラセミ2−エチルヘキシル基)1:2:1), 1.99−1.83 (m, 8H, CH), 1.24 (m, 4H, CH), 1.03−0.59 (m, 32H, CH, CH).
13C NMR (125 MHz, CDCl): δ 157.8, 157.0, 152.5, 139.5, 138.1, 137.3, 126.0, 125.4 (CH), 124.2 (CH), 122.5 (CH), 54.6 (4−CPDT), 43.1 (CH), 35.2 (CH), 34.1, 28.5, 27.4, 22.8 (CH), 14.0, 10.7 (CH).
FABMS: m/z = 1095 [M]+.
Synthesis Example 2: Synthesis of Oligomer (1b)
Oligomer (1a), 0.410 g (0.438 mmol) is dissolved in 4.0 mL of THF, and further dissolved in 0.172 g (0.966 mmol) of N-bromosuccinimide, 5.0 mL of THF, THF of Oligomer 1 at 0 ° C. Dropped into solution. The resulting solution was stirred for 1 hour. The THF was distilled off under vacuum, the product was dissolved in hexane and purified by silica gel chromatography using hexane as developing solvent. Furthermore, the molecular weight distribution was measured by SEC using chloroform as a developing solvent. By the above operation, a compound (1b) represented by the following formula was obtained as a 0.347 g dark purple oil (yield: 72%).
1 H-NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 8.03, 8.01, 7.99 (s, 2 H, 3-CPDT, peak ratio (racemic 2-ethylhexyl group) 1: 2: 1), 79 (s, 2H, BT), 6.98, 6.97, 6.96 (s, 2H, 5-CPDT, peak ratio (racemic 2-ethylhexyl group) 1: 2: 1), 1.99-1 .83 (m, 8H, CH 2 ), 1.24 (m, 4H, CH), 1.03-0.59 (m, 32H, CH 2, CH 3).
13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 157.8, 157.0, 152.5, 139.5, 138.1, 137.3, 126.0, 125.4 (CH), 124.2 (CH), 122.5 (CH), 54.6 (4-CPDT), 43.1 (CH 2 ), 35.2 (CH), 34.1, 28.5, 27.4, 22.8 (CH 2 ), 14.0, 10.7 (CH 3 ).
FABMS: m / z = 1095 [M] +.

[合成例3:オリゴマー(2a)の合成]
4,4−ビス(2−エチルヘキシル)−4H−シクロペンタ[2,1−b;3,4−b’]ジチオフェン1.63g(4.06mmol)、1,3−ジブロモ−5−ヘキシル−5H−チエノピロール−4,6−ジオン0.200g(0.508mmol)、炭酸カリウム0.352g(1.27mmol)、Pd(OAc)56mg(0.25mmol)とビバル酸76mg(75mmol)を、250mLのシュレンク管中で、DMF45mLを用い溶解し、得られた溶液を5分間、窒素置換した。反応混合物を80℃で2時間攪拌後、有機層からDMFを留去するために、真空下で直接乾燥した。反応残渣を、展開溶媒としてヘキサンとジクロロメタンを用いてシリカゲルクロマトグラフィで精製し、これを、真空下で濃縮した後、クロロホルム10mLに溶解し、SEC(サイズ排除クロマトグラフィー)(流速14mL/min)にて、分子量分布を測定した。以上の操作により、228mgの橙黄色油状物として、下記式で表される化合物(2a)を得た(収率43%)。
H−NMR(500MHz、CDCl):δ7.95, 7.91, 7.88 (s, 2H, 3−CPDT(シクロペンタ[2,1−b;3,4−b’]ジチオフェン), ピーク比(ラセミ2−エチルヘキシル基)1:2:1), 7.25 (d, J = 5.0 Hz, 2H, 6−CPDT), 6.97 (m, 2H, 5−CPDT), 3.69 (t, 2H, J = 10.0 Hz, TPD(5H−チエノピロール−4,6−ジオン)のαプロトン), 2.17-0.61 (m, 49H, CH, CH, CH).
FABMS: m/z = 1038 [M]+.
Synthesis Example 3: Synthesis of Oligomer (2a)
4, 4-Bis (2-ethylhexyl) -4H-cyclopenta [2,1-b; 3,4-b '] dithiophene 1.63 g (4.06 mmol), 1,3-dibromo-5-hexyl-5H- 0.200 g (0.508 mmol) of thienopyrrole-4,6-dione, 0.352 g (1.27 mmol) of potassium carbonate, 56 mg (0.25 mmol) of Pd (OAc) 2 and 76 mg (75 mmol) of bivalic acid, 250 mL of Schlenk In a tube, 45 mL of DMF was dissolved and the resulting solution was purged with nitrogen for 5 minutes. The reaction mixture was stirred at 80 ° C. for 2 hours and then dried directly under vacuum to evaporate DMF from the organic layer. The reaction residue is purified by silica gel chromatography using hexane and dichloromethane as a developing solvent, which is concentrated under vacuum and then dissolved in 10 mL of chloroform, followed by SEC (size exclusion chromatography) (flow rate 14 mL / min) , Molecular weight distribution was measured. By the above operation, a compound (2a) represented by the following formula was obtained as an orange-yellow oil (228 mg) (yield 43%).
1 H-NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 7.95, 7.91, 7.88 (s, 2H, 3-CPDT (cyclopenta [2,1-b; 3,4-b '] dithiophene), peak Ratio (racemic 2-ethylhexyl group) 1: 2: 1), 7.25 (d, J = 5.0 Hz, 2H, 6-CPDT), 6.97 (m, 2H, 5-CPDT), 3. 69 (t, 2H, J = 10.0 Hz, α-proton of TPD (5H-thienopyrrole-4,6-dione)), 2.17-0.61 (m, 49H, CH, CH 2 , CH 3 ) .
FABMS: m / z = 1038 [M] +.

[合成例4:オリゴマー(2b)の合成]
オリゴマー(2a)、0.428g(0.412mmol)をTHF10mLで溶解し、さらにN−ブロモコハク酸イミド0.161g(0.906mmol)をTHF10mLで溶解し、0oC下で、オリゴマー(2a)のTHF溶液に滴下した。得られた溶液を1時間攪拌した。次に、真空下でTHFを留去し、生成物をジクロロメタンで溶解し、展開溶媒としてヘキサンとジクロロメタンを用いてシリカゲルクロマトグラフィで精製した。さらに、展開溶媒としてクロロホルムを用いてSECにより、分子量分布を測定した。以上の操作により、0.416gの淡黄色油状物として、下記式で表される化合物(2b)を得た(収率84%)。
H−NMR(500MHz、CDCl): δ 7.89, 7.86, 7.82 (s, 2H, 3−CPDT, ピーク比(ラセミ2−エチルヘキシル基)1:2:1), 6.98, 6.97, 6.96 (s, 2H, 5−CPDT, ピーク比(ラセミ2−エチルヘキシル基)1:2:1), 3.66 (t, 2H, J = 7.5 Hz, TPDのαプロトン), 1.94-0.58 (m, 49H, CH, CH, CH).
13C NMR (125 MHz, CDCl): δ 162.7, 158.3, 157.8, 140.5, 136.4, 132.2, 127.3, 125.4 (5−CPDT), 124.4 (3−CPDT), 113.1 , 54.7 (4−シクロペンタジチオフェン), 43.0 , 38.6 (CH), 35.2 (CH), 34.1, 31.4, 28.6, 28.4, 27.4, 26.6, 22.8, 22.5 (CH), 14.1, 14.0, and 10.7 (CH).
FABMS: m/z = 1196 [M]+.
Synthesis Example 4: Synthesis of Oligomer (2b)
Oligomer (2a), 0.428 g (0.412 mmol) is dissolved in 10 mL of THF, and 0.161 g (0.906 mmol) of N-bromosuccinimide is dissolved in 10 mL of THF, and THF solution of oligomer (2a) is dissolved at 0 ° C. Dripped into the The resulting solution was stirred for 1 hour. Next, THF was distilled off under vacuum, the product was dissolved in dichloromethane, and purified by silica gel chromatography using hexane and dichloromethane as a developing solvent. Furthermore, the molecular weight distribution was measured by SEC using chloroform as a developing solvent. By the above-described operation, a compound (2b) represented by the following formula was obtained as a pale yellow oil (0.416 g) (yield: 84%).
1 H-NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 7.89, 7.86, 7.82 (s, 2 H, 3-CPDT, peak ratio (racemic 2-ethylhexyl group) 1: 2: 1), 98, 6.97, 6.96 (s, 2H, 5-CPDT, peak ratio (racemic 2-ethylhexyl group) 1: 2: 1), 3.66 (t, 2H, J = 7.5 Hz, TPD Α protons), 1.94-0.58 (m, 49H, CH, CH 2 , CH 3 ).
13 C NMR (125 MHz, CDCl 3 ): δ 162.7, 158.3, 157.8, 140.5, 136.4, 132.2, 127.3, 125.4 (5-CPDT), 124 .4 (3-CPDT), 113.1 , 54.7 (4- cyclopentadithiophene), 43.0, 38.6 (CH 2 ), 35.2 (CH), 34.1, 31.4 , 28.6, 28.4, 27.4, 26.6 , 22.8, 22.5 (CH 2), 14.1, 14.0, and 10.7 (CH 3).
FABMS: m / z = 1196 [M] +.

[実施例1:高分子化合物(1−1)の合成]
オリゴマー(1b)、108mg(0.099mmol)と2,2’−ビチオフェン−5,5’−ジボロン酸ビス(ピナコール)エステル、45.3mg(0.108mmol)、2,6−ジブロモ−4,4−ビス(5−ヘキセニル)−4H−シクロペンタ[2,1−b;3,4−b’]ジチオフェン、2.5mg(0.005mmol)を10mLのシュレンク管中で、無水p−キシレン1.4mLに溶解した。溶液を、アルゴンガス置換を30分間行い、トリス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)4.5mg(5mol%)とトリ(o−トリル)フォスフィン(3.0mg、10mol%)を加えた。反応混合物を、95℃で5.5時間攪拌し、ベンゼンボロン酸2,2−ジメチルトリメチレンエステル(2mg、0.01mmol)、4-ブロモアニソール(1.0mL)、を加え、さらに5時間攪拌した。37%塩酸8mLを含有したメタノール150mL中に注いだ。沈殿物は1日かけ、エタノールとメチルエチルケトンで、それぞれ1日かけてソックスレー抽出により洗浄し、クロロホルム中に抽出した。ポリマーのクロロホルム溶液はシリカゲルのカラムで濾過し、メタノール中に沈殿させた。沈殿物は、濾過で集め、真空乾燥し、55mgの暗青色粉末として、下記式で表される高分子化合物(1−1)を得た(収率55%)。
H−NMR(500MHz、CDCl): δ 8.05 (br, 2H, 3−CPDT), 7.81 (br, 2H, フェニル), 7.07 (br, 6H, 5−CPDT & ビチオフェン), 1.97 (br, 8H, CH), 1.10−0.60 (m, 30H, CH, CH, CH). GPC (THF, ポリスチレン標準液): Mn = 10,500, Mw/Mn = 1.49.
Example 1 Synthesis of Polymer Compound (1-1)
Oligomer (1b), 108 mg (0.099 mmol) and 2,2'-bithiophene-5,5'-diboronic acid bis (pinacol) ester, 45.3 mg (0.108 mmol), 2,6-dibromo-4,4 -Bis (5-hexenyl) -4H-cyclopenta [2,1-b; 3,4-b '] dithiophene, 2.5 mg (0.005 mmol) in a 10 mL Schlenk tube, 1.4 mL of anhydrous p-xylene Dissolved in The solution was purged with argon gas for 30 minutes, and 4.5 mg (5 mol%) of tris (dibenzylideneacetone) palladium (0) and tri (o-tolyl) phosphine (3.0 mg, 10 mol%) were added. The reaction mixture is stirred at 95 ° C. for 5.5 hours, benzeneboronic acid 2,2-dimethyltrimethylene ester (2 mg, 0.01 mmol), 4-bromoanisole (1.0 mL) is added, and stirring is continued for another 5 hours did. It was poured into 150 mL of methanol containing 8 mL of 37% hydrochloric acid. The precipitate was washed for 1 day with soxhlet extraction with ethanol and methyl ethyl ketone for 1 day each and extracted into chloroform. The chloroform solution of the polymer was filtered through a column of silica gel and precipitated in methanol. The precipitate was collected by filtration and vacuum dried to obtain a polymer compound (1-1) represented by the following formula as a 55 mg dark blue powder (yield 55%).
1 H-NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 8.05 (br, 2H, 3-CPDT), 7.81 (br, 2H, phenyl), 7.07 (br, 6H, 5-CPDT & bithiophene) , 1.97 (br, 8H, CH 2), 1.10-0.60 (m, 30H, CH, CH 2, CH 3). GPC (THF, polystyrene standard solution): Mn = 10,500, Mw / Mn = 1.49.

[実施例2:高分子化合物(2−1)の合成]
オリゴマー(2b)、103mg(0.086mmol)、と2,1,3−ベンゾチアジアゾール−4,7−ビス(ボロン酸ピナコールエステル)36.7mg(0.095mmol)、2,6−ジブロモ−4,4−ビス(5−ヘキセニル)−4H−シクロペンタ[2,1−b;3,4−b’]ジチオフェン2.5mg(0.005mmol)、炭酸カリウム水溶液0.36mL(2M)およびAliquat 336)を1滴、25mLのシュレンク管中で、キシレン1.2mLに溶解した。溶液に対し、アルゴンガス置換を30分間行い、トリス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)、3.9mg(5mol%)とトリ(o−トリル)フォスフィン、2.6mg(10mol%)を加えた。反応は、95℃で5.5時間攪拌し、ベンゼンボロン酸2,2−ジメチルトリメチレンエステル(0.1当量)、4-ブロモアニソール(1.0mL)、を加え、さらに5時間攪拌した。その後、得られた混合物を37%塩酸8mL含有したメタノール150mL中に注いだ。
沈殿物は、エタノールとメチルエチルケトンで、それぞれ1日かけてソックスレー抽出により洗浄し、クロロホルム中に抽出した。ポリマーのクロロホルム溶液はシリカゲルのカラムで濾過し、メタノール中に沈殿させた。沈殿物は、濾過で集め、真空乾燥し、86mgの暗青色粉末として、下記式で表される高分子化合物(2−1)を得た(収率86%)。
H NMR (500 MHz, CDCl): δ 8.11 (br, 2H, チエニル), 7.97 (br, 2H, チエニル), 7.87 (br, 2H, フェニル), 3.70 (br, 2H, CH), 2.02−0.50 (br, 79H, CH, CH, CH). GPC (THF, ポリスチレン標準液): Mn = 17,000, Mw/Mn = 1.92.
Example 2 Synthesis of Polymer Compound (2-1)
Oligomer (2b), 103 mg (0.086 mmol), and 2,1,3-benzothiadiazole-4,7-bis (boronic acid pinacol ester) 36.7 mg (0.095 mmol), 2,6-dibromo-4,2 4-bis (5-hexenyl) -4H-cyclopenta [2,1-b; 3,4-b '] dithiophene 2.5 mg (potassium carbonate aqueous solution 0.36 mL (2 M) and Aliquat 336) One drop was dissolved in 1.2 mL of xylene in a 25 mL Schlenk tube. The solution was purged with argon gas for 30 minutes, and tris (dibenzylideneacetone) palladium (0), 3.9 mg (5 mol%) and tri (o-tolyl) phosphine, 2.6 mg (10 mol%) were added. The reaction was stirred at 95 ° C. for 5.5 hours, benzeneboronic acid 2,2-dimethyltrimethylene ester (0.1 equivalent), 4-bromoanisole (1.0 mL) were added and stirred for another 5 hours. Thereafter, the resulting mixture was poured into 150 mL of methanol containing 8 mL of 37% hydrochloric acid.
The precipitate was washed by soxhlet extraction with ethanol and methyl ethyl ketone for 1 day each, and extracted into chloroform. The chloroform solution of the polymer was filtered through a column of silica gel and precipitated in methanol. The precipitate was collected by filtration and vacuum dried to obtain a polymer compound (2-1) represented by the following formula as a 86 mg dark blue powder (yield 86%).
1 H NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ 8.11 (br, 2H, thienyl), 7.97 (br, 2H, thienyl), 7.87 (br, 2H, phenyl), 3.70 (br , 2H, CH 2 ), 2.02-0.50 (br, 79 H, CH, CH 2 , CH 3 ). GPC (THF, polystyrene standard solution): Mn = 17,000, Mw / Mn = 1.92.

[実施例3]
p型半導体として高分子化合物(1−1)を2.3mg、n型半導体材料としてPC[70]BM(フロンティアカーボン社製、商品名「Nanom Spectra E110」)を6.6mg、及び1,8−オクタンジチオール(東京化成社製)を6.6mgを秤量し、窒素雰囲気下で脱水クロロベンゼン(シグマアルドリッチ社製、脱水品)0.66mLを加え、窒素雰囲気下で24時間撹拌した。次いで、孔径0.45μmのシリンジフィルターで濾過し、光電変換層形成用の混合溶液(高分子化合物(1−1):PC[70]BMの質量比は、1:2.9)を調製した。
次に、洗浄及びUV−オゾン処理を行って清浄化したITO膜付ガラス基板(ガラス基板にスズドープ酸化インジウム膜を形成した透明導電膜付ガラス基板、表面抵抗率:14(Ω/□))上に、文献(Brabec、C.J. et al.、Advanced Materials、2009年、21巻、1ページ)に記載された方法で、正孔輸送層としてPEDOT−PSS(Clevios社製)を20nm成膜し、得られた正孔輸送層上に、上記混合溶液を用いスピンコート法にて、光電変換層の厚みが100nmになるように形成した。得られた光電変換層の表面は、均質で曇りの無い膜であった。得られた光電変換層は、窒素雰囲気下で150℃に30分間加熱した。
さらに、この光電変換層上にカルシウム(関東化学社製)を10nm、アルミニウム(高純度化学研究所社製)を100nm(真空度:8.2×10−5Pa、成膜速度:0.15nm/s)、この順に積層し、有機光電変換素子1を作製した。
得られた有機光電変換素子1を用いて、前述した(e)光電変換効率評価を行い、光電変換効率(PCE)を算出した。結果を表1に示す。
[Example 3]
2.3 mg of a polymer compound (1-1) as a p-type semiconductor, 6.6 mg of PC [70] BM (trade name "Nanom Spectra E110" manufactured by Frontier Carbon Inc.) as an n-type semiconductor material, and 1,8 -6.6 mg of octanedithiol (made by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was weighed, 0.66 mL of dehydrated chlorobenzene (made by Sigma Aldrich, dehydrated product) was added under nitrogen atmosphere, and it stirred under nitrogen atmosphere for 24 hours. Then, the mixture was filtered with a syringe filter with a pore size of 0.45 μm to prepare a mixed solution for forming a photoelectric conversion layer (the mass ratio of the polymer compound (1-1): PC [70] BM is 1: 2.9). .
Next, a glass substrate with an ITO film cleaned by cleaning and UV-ozone treatment (a glass substrate with a transparent conductive film having a tin-doped indium oxide film formed on the glass substrate, surface resistivity: 14 (Ω / □)) 20 nm of PEDOT-PSS (manufactured by Clevios) as a hole transport layer by the method described in the literature (Brabec, C. J. et al., Advanced Materials, 2009, 21st, 1st page) Then, the photoelectric conversion layer was formed to have a thickness of 100 nm by spin coating using the above mixed solution on the obtained hole transport layer. The surface of the obtained photoelectric conversion layer was a homogeneous, non-cloudy film. The obtained photoelectric conversion layer was heated to 150 ° C. for 30 minutes under a nitrogen atmosphere.
Furthermore, on this photoelectric conversion layer, calcium (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) is 10 nm, aluminum (manufactured by High Purity Chemical Laboratory Co., Ltd.) is 100 nm (vacuum degree: 8.2 × 10 −5 Pa, film forming speed: 0.15 nm) / S), it laminated | stacked in this order, and produced the organic photoelectric conversion element 1. FIG.
The aforementioned (e) photoelectric conversion efficiency was evaluated using the obtained organic photoelectric conversion element 1, and the photoelectric conversion efficiency (PCE) was calculated. The results are shown in Table 1.

また、前述した(c)光透過率評価を行い、UV−Vis−NIR光透過スペクトルを測定し、該スペクトルから光電変換層の可視光(550nm)の透過率を求めるとともに、(d)彩度の評価を行った。結果を表1に示す。   In addition, (c) the light transmittance is evaluated, the UV-Vis-NIR light transmission spectrum is measured, and the visible light (550 nm) transmittance of the photoelectric conversion layer is determined from the spectrum, and (d) saturation The evaluation of The results are shown in Table 1.

[実施例4]
p型半導体として高分子化合物(1−1)の代わりに高分子化合物(2−1)とした以外は、実施例3と同様に有機光電変換素子2を作製した。得られた有機光電変換素子2を用いて、前述した(e)光電変換効率評価を行い、光電変換効率(PCE)を算出した。結果を表1に示す。
Example 4
An organic photoelectric conversion element 2 was produced in the same manner as in Example 3 except that a polymer compound (2-1) was used instead of the polymer compound (1-1) as a p-type semiconductor. The aforementioned (e) photoelectric conversion efficiency was evaluated using the obtained organic photoelectric conversion element 2, and the photoelectric conversion efficiency (PCE) was calculated. The results are shown in Table 1.

また、前述した(c)光透過率評価を行い、UV−Vis−NIR光透過スペクトルを測定し、該スペクトルから光電変換層の可視光(550nm)の透過率を求めるとともに、(d)彩度の評価を行った。結果を表1に示す。   In addition, (c) the light transmittance is evaluated, the UV-Vis-NIR light transmission spectrum is measured, and the visible light (550 nm) transmittance of the photoelectric conversion layer is determined from the spectrum, and (d) saturation The evaluation of The results are shown in Table 1.

[比較例1]
p型半導体として高分子化合物(11)を用いた以外は、実施例3と同様にして有機光電変換素子3を作製した。得られた有機光電変換素子3を用いて、前述した(e)光電変換効率評価を行い、光電変換効率(PCE)を算出した。結果を表1に示す。
Comparative Example 1
An organic photoelectric conversion element 3 was produced in the same manner as in Example 3 except that the polymer compound (11) was used as a p-type semiconductor. The aforementioned (e) photoelectric conversion efficiency was evaluated using the obtained organic photoelectric conversion element 3, and the photoelectric conversion efficiency (PCE) was calculated. The results are shown in Table 1.

また、(c)光透過率評価を行い、光電変換層の可視光(550nm)の透過率を測定し、さらに(d)彩度の評価を行った。結果を表1に示す。   Further, (c) light transmittance was evaluated, the transmittance of visible light (550 nm) of the photoelectric conversion layer was measured, and (d) evaluation of saturation was performed. The results are shown in Table 1.

[比較例2]
p型半導体として高分子化合物(12)を用いた以外は、実施例4と同様にして有機光電変換素子4を作製した。得られた有機光電変換素子4を用いて、前述した(e)光電変換効率評価を行い、光電変換効率(PCE)を算出した。結果を表1に示す。
Comparative Example 2
An organic photoelectric conversion element 4 was produced in the same manner as in Example 4 except that the polymer compound (12) was used as a p-type semiconductor. The aforementioned (e) photoelectric conversion efficiency was evaluated using the obtained organic photoelectric conversion element 4, and the photoelectric conversion efficiency (PCE) was calculated. The results are shown in Table 1.

また、(c)光透過率評価を行い、光電変換層の可視光(550nm)の透過率を測定し、さらに(d)彩度の評価を行った。結果を表1に示す。   Further, (c) light transmittance was evaluated, the transmittance of visible light (550 nm) of the photoelectric conversion layer was measured, and (d) evaluation of saturation was performed. The results are shown in Table 1.

[実施例5]
実施例3と同様の方法で光電変換層を作製した。続いて銀(高純度化学研究所社製)を10nm(真空度:1.0×10−4Pa以下、成膜速度:0.3nm/s)を積層した後、RFスパッタリング装置でITOを100nm積層し、有機光電変換素子5を作製した。得られた有機光電変換素子5を用いて、前述した(e)光電変換効率評価を行い、光電変換効率(PCE)を算出した。さらに、前述した(c)光透過率評価で用いた分光光度計により、有機光電変換素子5の可視光(550nm)の透過率を測定した。結果を表2に示す。
[Example 5]
A photoelectric conversion layer was produced in the same manner as in Example 3. Subsequently, silver (manufactured by High Purity Chemical Laboratory Co., Ltd.) of 10 nm (vacuum degree: 1.0 × 10 −4 Pa or less, film forming rate: 0.3 nm / s) is laminated, and then ITO is grown to 100 nm with an RF sputtering apparatus. It laminated | stacked and produced the organic photoelectric conversion element 5. The aforementioned (e) photoelectric conversion efficiency was evaluated using the obtained organic photoelectric conversion element 5, and the photoelectric conversion efficiency (PCE) was calculated. Furthermore, the transmittance | permeability of the visible light (550 nm) of the organic photoelectric conversion element 5 was measured with the spectrophotometer used by (c) light transmittance evaluation mentioned above. The results are shown in Table 2.

[実施例6]
実施例3と同様の方法で光電変換層を作製した。続いて光電変換層上にスクリーン印刷機で銀ペースト(三ツ星ベルト製、EC264)を開口率90%のメッシュ(格子状、線幅50μm、ピッチ0.5mm)パターンで印刷(厚み:30μm、120℃10分間加熱し、有機光電変換素子6を作製した。得られた有機光電変換素子6を用いて、(e)光電変換効率評価を行い、光電変換効率(PCE)を算出し、さらに、前述した(c)光透過率評価で用いた分光光度計により、有機光電変換素子6の可視光(550nm)の透過率を測定した。結果を表2に示す。
[Example 6]
A photoelectric conversion layer was produced in the same manner as in Example 3. Subsequently, a silver paste (manufactured by MHI STAR BELT, EC264) is printed on the photoelectric conversion layer in a mesh (grid shape, line width 50 μm, pitch 0.5 mm) pattern of 90% aperture ratio (thickness: 30 μm, 120 ° C.) It heated for 10 minutes, and produced the organic photoelectric conversion element 6. (e) Photoelectric conversion efficiency evaluation was performed using the obtained organic photoelectric conversion element 6, photoelectric conversion efficiency (PCE) was calculated, and it was mentioned above. (C) The transmittance of visible light (550 nm) of the organic photoelectric conversion element 6 was measured by the spectrophotometer used in the light transmittance evaluation, and the results are shown in Table 2.

[実施例7]
p型材料として化合物(2−1)を用いた以外は実施例5と同様の方法で光電変換層を作製した。続いて銀(高純度化学研究所社製)を10nm(真空度:1.0×10−4Pa以下、成膜速度:0.3nm/s)を積層した後、RFスパッタリング装置でITOを100nm積層し有機光電変換素子7を作製した。得られた有機光電変換素子7を用いて、(e)光電変換効率評価を行い、光電変換効率(PCE)を算出し、さらに、前述した(c)光透過率評価で用いた分光光度計により、有機光電変換素子7の可視光(550nm)の透過率を測定した。結果を表2に示す。
[Example 7]
The photoelectric conversion layer was produced by the method similar to Example 5 except having used a compound (2-1) as p-type material. Subsequently, silver (manufactured by High Purity Chemical Laboratory Co., Ltd.) of 10 nm (vacuum degree: 1.0 × 10 −4 Pa or less, film forming speed: 0.3 nm / s) is laminated, and then ITO is formed 100 nm by an RF sputtering apparatus It laminated | stacked and produced the organic photoelectric conversion element 7. FIG. (E) The photoelectric conversion efficiency is evaluated using the obtained organic photoelectric conversion element 7, the photoelectric conversion efficiency (PCE) is calculated, and the spectrophotometer used in the light transmittance evaluation described above (c) is further calculated. The transmittance of visible light (550 nm) of the organic photoelectric conversion element 7 was measured. The results are shown in Table 2.

[実施例8]
p型材料として化合物(2−1)を用いた以外は実施例6と同様の方法で光電変換層を作製した。続いて光電変換層上にスクリーン印刷機で銀ペースト(三ツ星ベルト製、EC264)を開口率90%のメッシュ(格子状、線幅50μm、ピッチ0.5mm)パターンで印刷(厚み:30μm)し、120℃10分間加熱し、有機光電変換素子8を作製した。得られた有機光電変換素子8を用いて、(e)光電変換効率評価を行い、光電変換効率(PCE)を算出し、さらに、前述した(c)光透過率評価で用いた分光光度計により、有機光電変換素子8の可視光(550nm)の透過率を測定した。結果を表2に示す。
[Example 8]
The photoelectric conversion layer was produced by the method similar to Example 6 except having used a compound (2-1) as p-type material. Subsequently, a silver paste (manufactured by Three Star Belt, EC 264) is printed on the photoelectric conversion layer in a mesh (grid shape, line width 50 μm, pitch 0.5 mm) pattern with an aperture ratio of 90% (thickness: 30 μm) The organic photoelectric conversion element 8 was produced by heating at 120 ° C. for 10 minutes. (E) The photoelectric conversion efficiency is evaluated using the obtained organic photoelectric conversion element 8 to calculate the photoelectric conversion efficiency (PCE), and further, using the spectrophotometer used in the light transmittance evaluation described above (c) The transmittance of visible light (550 nm) of the organic photoelectric conversion element 8 was measured. The results are shown in Table 2.

実施例3、4で用いた本発明の有機光電変換素子は、比較例1、2に比べ、光電変換効率が高いことから、耐熱性が優れていることがわかった。また、実施例5〜8から明らかなように、少なくとも、150℃の熱処理が可能であることから、陰極となる電極の製造が、銀ペースト等を用いた簡易なスクリーン印刷等の湿式法で対応できるため、コストダウン、生産性の向上に繋がることがわかった。さらに、本発明の有機光電変換素子は、陰極材料として銀ペーストを使用しても、高い透明性を有することがわかった。   The organic photoelectric conversion elements of the present invention used in Examples 3 and 4 were found to be excellent in heat resistance because the photoelectric conversion efficiency is higher than in Comparative Examples 1 and 2. Further, as is clear from Examples 5 to 8, since heat treatment at least at 150 ° C. is possible, the production of an electrode to be a cathode can be handled by a wet method such as simple screen printing using silver paste or the like. It was found that cost reduction and productivity improvement could be achieved. Furthermore, it turned out that the organic photoelectric conversion element of this invention has high transparency, even if it uses silver paste as a cathode material.

本発明の有機光電変換素子は、従来品より、耐熱性が優れているため、車、ビル又は一般家屋等の窓等に設置し、窓としての機能である採光はもとより、発電が可能で、冷房コストも下げられるシースルー型有機薄膜太陽電池として使用することが可能である。   Since the organic photoelectric conversion element of the present invention is superior in heat resistance to conventional products, it is installed in a window of a car, a building or a general house, and can generate electricity as well as daylighting which is a function as a window. It is possible to use as a see-through type organic thin film solar cell which can also reduce the cooling cost.

1:有機光電変換素子
2:陽極
3:バルクヘテロ型光電変換層
4:陰極
11:ストライプ電極
12:メッシュ電極
13:透過性ベタ電極
14:発電層
15:金属層
16:透明導電層
1: organic photoelectric conversion element 2: anode 3: bulk hetero type photoelectric conversion layer 4: cathode 11: stripe electrode 12: mesh electrode 13: transparent solid electrode 14: power generation layer 15: metal layer 16: transparent conductive layer

Claims (20)

下記一般式(1)又は一般式(2)で表される、高分子化合物。


(式(1)中、Yは、下記式(3)又は式(4)で表される2価の構成単位を示し、Rはそれぞれ独立に、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基を示し、R は炭素数1〜16のアルキル基を示し、Rはそれぞれ独立に、水素原子又は下記式(8)で表され、少なくとも1つは下記式(8)で表される。R’は炭素数1〜のアルコキシ基であり、pは1〜5の整数である。
また、式(2)中、Yは、下記式(3)、式(4)又は式(6)のいずれかで表される2価の構成単位を示し、R はそれぞれ独立に、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基を示し、R は炭素数1〜16のアルキル基を示し、R はそれぞれ独立に、水素原子又は下記式(8)で表され、少なくとも1つは下記式(8)で表される。R’は炭素数1〜6のアルコキシ基であり、pは1〜5の整数である。
m、nは繰り返し単位数を示し、mは2〜100であり、nは1〜50である。
式(4)中、Rbは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基を示し、式(3)中、kは繰り返し単位数を示し、1〜5である。)

The high molecular compound represented by following General formula (1) or General formula (2).


(In formula (1), Y represents a divalent structure units represented by the following formula (3) or formula (4), R 1 is each independently an alkyl group or a substituted alkyl having a carbon number of 1 to 16 represents a group, R 2 represents an alkyl group having a carbon number of 1 to 16, R 3 are each independently represented by a hydrogen atom or the following formula (8), at least one represented by the following formula (8) .R 'is an alkoxy group having a carbon number. 1 to 6, p is an integer of 1 to 5.
Moreover, in Formula (2), Y shows the bivalent structural unit represented by either of following formula (3), Formula (4), or Formula (6), R < 1 > is carbon number independently, respectively. R 1 represents an alkyl group of 1 to 16 or a substituted alkyl group, R 2 represents an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, R 3 is each independently a hydrogen atom or represented by the following formula (8), and at least one is It is represented by the following formula (8). R 'is a C1-C6 alkoxy group, p is an integer of 1-5.
m and n indicate the number of repeating units, m is 2 to 100, and n is 1 to 50.
In formula (4), R b represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, or a substituted alkyl group, and in formula (3), k represents the number of repeating units and is 1 to 5. )

前記一般式(1)中のRが、それぞれ独立に炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基であり、式(8)中のR’が、炭素数1〜6のアルコキシ基であり、Yが、前記式(3)又は式(4)で表される2価の構成単位である、一般式(1)で表される請求項1に記載の高分子化合物。 R 1 in the general formula (1) are each independently an alkyl group or a substituted alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, the formula (8) in the R 'is alkoxy group having a carbon number of 1 to 6 The polymer compound according to claim 1, represented by the general formula (1), wherein Y is a divalent constitutional unit represented by the formula (3) or the formula (4). 前記一般式(2)中のRが、それぞれ独立に炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基であり、式(8)中のR’が、炭素数1〜6のアルコキシ基であり、Yが、前記式(3)又は式(6)で表される2価の構成単位である、一般式(2)で表される請求項1に記載の高分子化合物。 R 1 in the general formula (2) are each independently an alkyl group or a substituted alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, the formula (8) in the R 'is alkoxy group having a carbon number of 1 to 6 The polymer compound according to claim 1, represented by the general formula (2), wherein Y is a divalent constitutional unit represented by the formula (3) or the formula (6). 前記一般式(1)中のRが、それぞれ独立に炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基であり、式(8)中のpが1であり、R’がメトキシ基であり、Yが、下記式(9)で表される2価の構成単位である、一般式(1)で表される請求項1又は2に記載の高分子化合物。
R 1 in the general formula (1) is each independently an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group, p in the formula (8) is 1 and R ′ is a methoxy group, The polymer compound according to claim 1 or 2, which is represented by General Formula (1), wherein Y is a divalent constitutional unit represented by the following Formula (9).
前記一般式(2)中のRが、それぞれ独立に炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基であり、式(8)中のpが1であり、R’がメトキシ基であり、Yが、前記式(6)で表される2価の構成単位である、一般式(2)で表される請求項1又は3に記載の高分子化合物。 R 1 in the general formula (2) is each independently an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group, p in the formula (8) is 1 and R ′ is a methoxy group, The polymer compound according to claim 1 or 3, which is represented by General Formula (2), wherein Y is a divalent constitutional unit represented by Formula (6). 前記一般式(1)中のm:nが、97:3〜50:50である、一般式(1)で表される請求項1、2又は4に記載の高分子化合物。   The polymer compound according to claim 1, 2 or 4, which is represented by the general formula (1), wherein m: n in the general formula (1) is 97: 3 to 50: 50. 前記一般式(2)中のm:nが、97:3〜50:50である、一般式(2)で表される請求項1、3又は5に記載の高分子化合物。   The polymer compound according to claim 1, 3 or 5, which is represented by the general formula (2), wherein m: n in the general formula (2) is 97: 3 to 50: 50. バルクヘテロ型光電変換層を有する有機光電変換素子であって、該バルクヘテロ型光電変換層が下記一般式(1)又は一般式(2)で表される高分子化合物とC[70]フラーレン誘導体とを含む、有機光電変換素子。

(式(1)中、Yは、下記式(3)又は式(4)で表される2価の構成単位を示し、Rはそれぞれ独立に、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基を示し、R は炭素数1〜16のアルキル基を示し、Rはそれぞれ独立に、水素原子又は下記式(8)で表され、少なくとも1つは下記式(8)で表される。R’は炭素数1〜のアルコキシ基であり、pは1〜5の整数である。
また、式(2)中、Yは、下記式(3)、式(4)又は式(6)のいずれかで表される2価の構成単位を示し、R はそれぞれ独立に、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基を示し、R は炭素数1〜16のアルキル基を示し、R はそれぞれ独立に、水素原子又は下記式(8)で表され、少なくとも1つは下記式(8)で表される。R’は炭素数1〜6のアルコキシ基であり、pは1〜5の整数である。
m、nは繰り返し単位数を示し、mは2〜100であり、nは1〜50である。
式(4)中、Rbは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基を示し、式(3)中、kは繰り返し単位数を示し、1〜5である。)

An organic photoelectric conversion device having a bulk hetero type photoelectric conversion layer, wherein the bulk hetero type photoelectric conversion layer comprises a polymer compound represented by the following general formula (1) or general formula (2) and a C [70] fullerene derivative Including, organic photoelectric conversion elements.

(In formula (1), Y represents a divalent structure units represented by the following formula (3) or formula (4), R 1 is each independently an alkyl group or a substituted alkyl having a carbon number of 1 to 16 represents a group, R 2 represents an alkyl group having a carbon number of 1 to 16, R 3 are each independently represented by a hydrogen atom or the following formula (8), at least one represented by the following formula (8) .R 'is an alkoxy group having a carbon number. 1 to 6, p is an integer of 1 to 5.
Moreover, in Formula (2), Y shows the bivalent structural unit represented by either of following formula (3), Formula (4), or Formula (6), R < 1 > is carbon number independently, respectively. R 1 represents an alkyl group of 1 to 16 or a substituted alkyl group, R 2 represents an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, R 3 is each independently a hydrogen atom or represented by the following formula (8), and at least one is It is represented by the following formula (8). R 'is a C1-C6 alkoxy group, p is an integer of 1-5.
m and n indicate the number of repeating units, m is 2 to 100, and n is 1 to 50.
In formula (4), R b represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, or a substituted alkyl group, and in formula (3), k represents the number of repeating units and is 1 to 5. )

前記一般式(1)中のRが、それぞれ独立に炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基であり、式(8)中のR’が、炭素数1〜6のアルコキシ基であり、Yが、前記式(3)又は式(4)で表される2価の構成単位である、請求項8に記載の有機光電変換素子。 R 1 in the general formula (1) are each independently an alkyl group or a substituted alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, the formula (8) in the R 'is alkoxy group having a carbon number of 1 to 6 The organic photoelectric conversion element according to claim 8, wherein Y is a divalent constitutional unit represented by the formula (3) or the formula (4). 前記一般式(2)中のRが、それぞれ独立に炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基であり、式(8)中のR’が、炭素数1〜6のアルコキシ基であり、Yが、前記式(3)又は式(6)で表される2価の構成単位である、請求項8に記載の有機光電変換素子。 R 1 in the general formula (2) are each independently an alkyl group or a substituted alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, the formula (8) in the R 'is alkoxy group having a carbon number of 1 to 6 The organic photoelectric conversion element according to claim 8, wherein Y is a divalent constitutional unit represented by the formula (3) or the formula (6). 前記一般式(1)中のRが、それぞれ独立に炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基であり、式(8)中のpが1であり、R’がメトキシ基であり、Yが、下記式(9)で表される2価の構成単位である、請求項8又は9に記載の有機光電変換素子。
R 1 in the general formula (1) is each independently an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group, p in the formula (8) is 1 and R ′ is a methoxy group, The organic photoelectric conversion element according to claim 8 or 9, wherein Y is a divalent constitutional unit represented by the following formula (9).
前記一般式(2)中のRが、それぞれ独立に炭素数1〜16のアルキル基又は置換アルキル基であり、式(8)中のpが1であり、R’がメトキシ基であり、Yが、前記式(6)で表される2価の構成単位である、請求項8又は10に記載の有機光電変換素子。 R 1 in the general formula (2) is each independently an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms or a substituted alkyl group, p in the formula (8) is 1 and R ′ is a methoxy group, The organic photoelectric conversion element of Claim 8 or 10 whose Y is a bivalent structural unit represented by said Formula (6). 前記バルクヘテロ型光電変換層を構成する前記一般式(1)又は一般式(2)で表される高分子化合物とC[70]フラーレン誘導体との質量比が、1:2〜1:5である、請求項8〜12のいずれか1項に記載の有機光電変換素子。   The mass ratio of the polymer compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) constituting the bulk hetero type photoelectric conversion layer and the C [70] fullerene derivative is 1: 2 to 1: 5. The organic photoelectric conversion element according to any one of claims 8 to 12. C[70]フラーレン誘導体が、PC[70]BMである、請求項8〜13のいずれか1項に記載の有機光電変換素子。   The organic photoelectric conversion device according to any one of claims 8 to 13, wherein the C [70] fullerene derivative is PC [70] BM. 前記バルクヘテロ型光電変換層は、下記一般式(I)で表される脂肪族チオール及び下記一般式(II)で表されるヨウ素化合物の少なくとも一方を含む、請求項8〜14のいずれか1項に記載の有機光電変換素子。
(式中、Rは炭素数3〜15のアルキレン基を示し、Rは炭素数3〜15のアルキレン基を示す。)
The bulk hetero type photoelectric conversion layer according to any one of claims 8 to 14, wherein the bulk hetero type photoelectric conversion layer contains at least one of an aliphatic thiol represented by the following general formula (I) and an iodine compound represented by the following general formula (II). The organic photoelectric conversion element as described in.
(Wherein, R M represents an alkylene group having 3 to 15 carbon atoms, and R N represents an alkylene group having 3 to 15 carbon atoms.)
前記脂肪族チオールがオクタンジチオールであり、前記ヨウ素化合物がジヨードオクタンである、請求項15に記載の有機光電変換素子。   The organic photoelectric conversion device according to claim 15, wherein the aliphatic thiol is octane dithiol and the iodine compound is diiodo octane. 前記バルクヘテロ型光電変換層の可視光領域の透過率が、厚さが100nmで、50%以上である、請求項8〜16のいずれか1項に記載の有機光電変換素子。   The organic photoelectric conversion element according to any one of claims 8 to 16, wherein a transmittance of a visible light region of the bulk hetero type photoelectric conversion layer is 50 nm or more at a thickness of 100 nm. 前記バルクヘテロ型光電変換層が、厚さが100nmで、JIS Z 8729−1994に規定されるCIE(国際照明委員会)L***表色系において、C光源及び2°視野条件で測定される彩度C*値が10以下である、請求項8〜17のいずれか1項に記載の有機光電変換素子。 The bulk hetero-type photoelectric conversion layer has a thickness of 100 nm, and is measured with a C light source and 2 ° visual field conditions in the CIE (International Lighting Commission) L * a * b * color system specified in JIS Z 8729-1994. The organic photoelectric conversion device according to any one of claims 8 to 17, wherein the saturation C * value obtained is 10 or less. 請求項8〜18のいずれか1項に記載の有機光電変換素子を含む、有機薄膜太陽電池。   The organic thin-film solar cell containing the organic photoelectric conversion element of any one of Claims 8-18. 請求項8〜18のいずれか1項に記載の有機光電変換素子の製造方法であって、透明基板上に陽極となる電極を形成する工程、
前記一般式(1)又は一般式(2)で表される高分子化合物と前記C[70]フラーレン誘導体とを含むバルクヘテロ型光電変換層を形成する工程、
陰極となる電極を形成する工程、
を含む、有機光電変換素子の製造方法。
A method of manufacturing an organic photoelectric conversion device according to any one of claims 8 to 18, wherein an electrode serving as an anode is formed on a transparent substrate,
Forming a bulk hetero type photoelectric conversion layer containing the polymer compound represented by the general formula (1) or the general formula (2) and the C [70] fullerene derivative,
Forming an electrode to be a cathode;
The manufacturing method of an organic photoelectric conversion element containing.
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