JP6658727B2 - Photoelectric conversion element and organic thin-film solar cell - Google Patents

Photoelectric conversion element and organic thin-film solar cell Download PDF

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Description

本発明は、基材と、カソードと、活性層と、アノードとがこの順に配置された構造を有する光電変換素子において、特定のベンゾビスチアゾール骨格の構造単位を有する高分子化合物を含有する光電変換素子に関する。   The present invention provides a photoelectric conversion element having a structure in which a base material, a cathode, an active layer, and an anode are arranged in this order, wherein the photoelectric conversion contains a polymer compound having a specific benzobisthiazole skeleton structural unit. Related to the element.

有機半導体化合物は、有機エレクトロニクス分野において最も重要な材料の1つであり、電子供与性のp型有機半導体化合物や電子受容性のn型有機半導体化合物に分類することができる。p型有機半導体化合物やn型有機半導体化合物を適切に組み合わせることにより様々な素子を製造することができ、このような素子は、例えば、電子と正孔の再結合により形成される励起子(エキシトン)の作用により発光する有機エレクトロルミネッセンスや、光を電力に変換する有機薄膜太陽電池、電流量や電圧量を制御する有機薄膜トランジスタに応用されている。   Organic semiconductor compounds are one of the most important materials in the field of organic electronics, and can be classified into electron-donating p-type organic semiconductor compounds and electron-accepting n-type organic semiconductor compounds. Various elements can be manufactured by appropriately combining a p-type organic semiconductor compound and an n-type organic semiconductor compound. Such an element can be formed by, for example, an exciton (exciton) formed by recombination of electrons and holes. The method is applied to organic electroluminescence that emits light by the action of (2), organic thin-film solar cells that convert light into electric power, and organic thin-film transistors that control the amount of current and voltage.

これらの中でも、有機薄膜太陽電池は、大気中への二酸化炭素放出がないため環境保全に有用であり、また簡単な構造で製造も容易であることから、需要が高まっている。しかしながら、有機薄膜太陽電池の光電変換効率はいまだ十分ではない。光電変換効率ηは短絡電流密度(Jsc)と開放電圧(Voc)、曲線因子(FF)の積「η=開放電圧(Voc)×短絡電流密度(Jsc)×曲線因子(FF)」で算出される値であり、光電変換効率を高めるためには、開放電圧(Voc)の向上に加え、短絡電流密度(Jsc)や曲線因子(FF)の向上も必要となる。   Among these, organic thin-film solar cells are useful for environmental preservation because they do not emit carbon dioxide into the atmosphere, and their demand is increasing because of their simple structure and easy production. However, the photoelectric conversion efficiency of the organic thin-film solar cell is not yet sufficient. The photoelectric conversion efficiency η is calculated by the product of the short circuit current density (Jsc), the open circuit voltage (Voc) and the fill factor (FF), “η = open circuit voltage (Voc) × short circuit current density (Jsc) × fill factor (FF)”. In order to increase the photoelectric conversion efficiency, it is necessary to improve not only the open circuit voltage (Voc) but also the short circuit current density (Jsc) and the fill factor (FF).

開放電圧(Voc)は、p型有機半導体化合物のHOMO(最高被占軌道)準位とn型有機半導体化合物のLUMO(最低空軌道)準位のエネルギー差に比例するものであるため、開放電圧(Voc)を向上するためには、p型有機半導体のHOMO準位を深くする(引き下げる)必要がある。   The open circuit voltage (Voc) is proportional to the energy difference between the HOMO (highest occupied orbital) level of the p-type organic semiconductor compound and the LUMO (lowest unoccupied orbital) level of the n-type organic semiconductor compound. In order to improve (Voc), it is necessary to deepen (lower) the HOMO level of the p-type organic semiconductor.

また、短絡電流密度(Jsc)は、有機半導体化合物が受け取るエネルギーの量と相関するものであり、有機半導体化合物の短絡電流密度(Jsc)を向上するためには、可視領域から近赤外領域までの広い波長範囲の光を吸収させる必要がある。有機半導体化合物が吸収できる光のうち、もっとも低いエネルギーの光の波長(もっとも長い波長)が吸収端波長であり、この波長に対応したエネルギーがバンドギャップエネルギーに相当する。そのため、より広い波長範囲の光を吸収させるためにはバンドギャップ(p型半導体のHOMO準位とLUMO準位のエネルギー差)を狭くする必要がある。   Further, the short-circuit current density (Jsc) is correlated with the amount of energy received by the organic semiconductor compound. To improve the short-circuit current density (Jsc) of the organic semiconductor compound, the short-circuit current density (Jsc) must be within the visible region to the near infrared region. It is necessary to absorb light in a wide wavelength range. Of the light that can be absorbed by the organic semiconductor compound, the wavelength of light having the lowest energy (longest wavelength) is the absorption edge wavelength, and the energy corresponding to this wavelength corresponds to the band gap energy. Therefore, in order to absorb light in a wider wavelength range, it is necessary to narrow the band gap (the energy difference between the HOMO level and the LUMO level of the p-type semiconductor).

一方、p型有機半導体化合物の研究も盛んに行われている。例えば、非特許文献1には、4,4’−ビス(2−エチルヘキシル)ジチエノ[3,2−b;2’,3’,−d]シロールと2,1,3−ベンゾチアジアゾールの共重合体が提案されている。しかし、非特許文献1に記載のp型有機半導体化合物は、HOMO準位が十分に深くない場合がある。   On the other hand, research on p-type organic semiconductor compounds has been actively conducted. For example, Non-Patent Document 1 discloses a copolymer of 4,4′-bis (2-ethylhexyl) dithieno [3,2-b; 2 ′, 3 ′,-d] silole and 2,1,3-benzothiadiazole. Coalescence has been proposed. However, the p-type organic semiconductor compound described in Non-Patent Document 1 may not have a sufficiently deep HOMO level in some cases.

一方、特許文献1では、ベンゾビスチアゾール骨格を有する化合物が提案されているが、変換効率が明らかではない。   On the other hand, Patent Document 1 proposes a compound having a benzobisthiazole skeleton, but the conversion efficiency is not clear.

特開2007−238530号公報JP 2007-238530 A

福地栄一郎、他5名、 「ローバンドギャップポリマーPCBTBTを用いた逆型有機薄膜太陽電池を用いた評価と酸化による特性変動」太陽エネルギー, 2012, 38, 53-58.Eiichiro Fukuchi and five others, "Evaluation using inverted organic thin-film solar cells using low-bandgap polymer PCBTBT and characteristic change due to oxidation," Solar Energy, 2012, 38, 53-58.

本発明の課題は、高い変換効率を発現する光電変換素子の提供にある。また、光電変換素子の能力は、有機半導体化合物の種類や組合せ、光電変換素子の構成等に依存し、有機半導体化合物ではHOMOと開放電圧とが密接に関連していることから、より多様な骨格や置換基を導入できる高分子化合物を用いた光電変換素子を提供することにある。近年は非特許文献1に示されるように安定性の高さから基材側に電子を捕集する電極(カソード)有する逆型構成素子に注目が集まっており、素子構成の検討も必要である。   An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion element that exhibits high conversion efficiency. In addition, the capacity of the photoelectric conversion element depends on the type and combination of the organic semiconductor compound, the configuration of the photoelectric conversion element, and the like. In the organic semiconductor compound, since HOMO and open-circuit voltage are closely related, a more diverse skeleton. To provide a photoelectric conversion element using a polymer compound into which a polymer or a substituent can be introduced. In recent years, as shown in Non-Patent Document 1, attention has been focused on an inverted type component having an electrode (cathode) for collecting electrons on the substrate side due to its high stability, and it is necessary to study the element configuration. .

本発明者らは、変換効率向上、すなわち開放電圧(Voc)を向上しながら短絡電流密度(Jsc)を向上するためには、p型有機半導体に広い波長の範囲の光を吸収させると同時にHOMO準位を適度に深くすることが有用であることを見出した。そして、p型有機半導体化合物における変換効率と化学構造との相関に着目して鋭意検討を行った結果、特定の構造を有する有機半導体ポリマーを用いることによって、可視光領域全体に幅広い光吸収を有するとともに、HOMO準位やLUMO準位を適切な範囲に調整できるため、開放電圧(Voc)を向上しながら短絡電流密度(Jsc)を向上できることをつきとめた。そして、このような有機半導体ポリマーを用いると、p型有機半導体とn型有機半導体との間で容易に電荷分離を起こせることを見出して、本発明を完成した。   In order to improve the conversion efficiency, that is, to improve the short-circuit current density (Jsc) while improving the open-circuit voltage (Voc), the present inventors have made it possible for a p-type organic semiconductor to absorb light in a wide wavelength range and at the same time to absorb HOMO. It has been found that it is useful to make the level deep enough. As a result of intensive studies focusing on the correlation between the conversion efficiency and the chemical structure of the p-type organic semiconductor compound, the use of an organic semiconductor polymer having a specific structure has a wide light absorption in the entire visible light region. At the same time, it has been found that since the HOMO level and the LUMO level can be adjusted to an appropriate range, the short circuit current density (Jsc) can be improved while the open circuit voltage (Voc) is improved. The inventors have found that the use of such an organic semiconductor polymer can easily cause charge separation between a p-type organic semiconductor and an n-type organic semiconductor, thereby completing the present invention.

すなわち、本発明は基材と、カソードと、活性層と、アノードとがこの順に配置された構造を有する光電変換素子であって、前記活性層に、式(1)で表される特定のベンゾビスチアゾール骨格の構造単位を有する高分子化合物(以下、「高分子化合物(1)」ということがある。)を含有することを特徴とする。   That is, the present invention relates to a photoelectric conversion element having a structure in which a base material, a cathode, an active layer, and an anode are arranged in this order, wherein a specific benzo compound represented by the formula (1) is added to the active layer. It is characterized by containing a polymer compound having a bisthiazole skeleton structural unit (hereinafter, may be referred to as “polymer compound (1)”).

[式(1)中、
1、T2は、それぞれ独立に、アルコキシ基、チオアルコキシ基、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチオフェン環、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチアゾール環、または、炭化水素基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、オルガノシリル基、ハロゲン原子、もしくは、トリフルオロメチル基で置換されていてもよいフェニル基を表す。
また、B1、B2は、炭化水素基で置換されていてもよいチオフェン環、炭化水素基で置換されていてもよいチアゾール環、または、エチニレン基を表す。]
[In equation (1),
T 1 and T 2 are each independently a thiophene ring optionally substituted with an alkoxy group, a thioalkoxy group, a hydrocarbon group or an organosilyl group, a thiazole optionally substituted with a hydrocarbon group or an organosilyl group. Represents a ring or a phenyl group which may be substituted with a hydrocarbon group, an alkoxy group, a thioalkoxy group, an organosilyl group, a halogen atom, or a trifluoromethyl group.
B 1 and B 2 represent a thiophene ring optionally substituted with a hydrocarbon group, a thiazole ring optionally substituted with a hydrocarbon group, or an ethynylene group. ]

式(1)において、T1、T2は、それぞれ、下記式(t1)〜(t5)のいずれかで表される基であることが好ましい。In the formula (1), T 1 and T 2 are each preferably a group represented by any of the following formulas (t1) to (t5).

[式(t1)〜(t5)中、R13〜R14は、それぞれ独立に、炭素数6〜30の炭化水素基を表す。R15〜R16は、それぞれ独立に、炭素数6〜30の炭化水素基、または、*−Si(R183で表される基を表す。R15'は、水素原子、炭素数6〜30の炭化水素基、*−Si(R183で表される基を表す。R17は、ハロゲン原子、炭素数6〜30の炭化水素基、*−O−R19、*−S−R20、*−Si(R183、または、*−CF3を表す。R18は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、または、炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表し、複数のR18は、同一でも異なっていてもよい。R19〜R20は、炭素数6〜30の炭化水素基を表す。*はベンゾビスチアゾールのチアゾール環に結合する結合手を表す。][In the formulas (t1) to (t5), R 13 to R 14 each independently represent a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms. R 15 to R 16 are each independently a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, or,, * - Si (R 18 ) a group represented by 3. R 15 ′ represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, or a group represented by * —Si (R 18 ) 3 . R 17 represents a halogen atom, a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, * -OR 19 , * -SR 20 , * -Si (R 18 ) 3 , or * -CF 3 . R 18 independently represents an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms, and a plurality of R 18 may be the same or different. R 19 to R 20 represent a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms. * Represents a bond bonded to the thiazole ring of benzobisthiazole. ]

また式(1)において、B1、B2は、それぞれ、下記式(b1)〜(b3)のいずれかで表される基であることが好ましい。In the formula (1), B 1 and B 2 are each preferably a group represented by any of the following formulas (b1) to (b3).

[式(b1)〜(b3)中、
21、R22、R21'は、水素原子または炭素数6〜30の炭化水素基を表す。
*は結合手を表し、特に左側の*は、ベンゾビスチアゾール化合物のベンゼン環に結合する結合手を表すものとする。]
[In formulas (b1) to (b3),
R 21 , R 22 and R 21 ′ represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms.
* Represents a bond, and particularly * on the left side represents a bond bonded to the benzene ring of the benzobisthiazole compound. ]

本発明の光電変換素子に含まれる高分子化合物(1)は、好ましくは、ドナー−アクセプター型半導体ポリマーである。   The polymer compound (1) contained in the photoelectric conversion element of the present invention is preferably a donor-acceptor type semiconductor polymer.

前記活性層には、さらにn型有機半導体化合物を含有することが好ましく、n型半導体化合物はフラーレンもしくはその誘導体であることが好ましい。   The active layer preferably further contains an n-type organic semiconductor compound, and the n-type semiconductor compound is preferably fullerene or a derivative thereof.

本発明の光電変換素子は、前記カソードと前記活性層との間に電子輸送層を有することが好ましく、前記アノードと前記活性層との間にホール輸送層を有することが好ましい。また、前記カソードが透明電極であることが好ましく、前記アノードが金属電極であることが好ましい。   The photoelectric conversion device of the present invention preferably has an electron transport layer between the cathode and the active layer, and preferably has a hole transport layer between the anode and the active layer. Preferably, the cathode is a transparent electrode, and the anode is a metal electrode.

本発明に用いられる高分子化合物(1)は、分子内S−N相互作用により平面十字型骨格を形成することができる。その結果、平面十字型骨格にπ共役が拡張されるため複数のπ−π*遷移に由来したマルチバンド光吸収を示し可視領域から近赤外領域の幅広い光を吸収できる。これにより、高い開放電圧(Voc)および短絡電流密度(Jsc)の両方を得ることが可能となり、高い光電変換効率ηを得ることが可能である。また、本発明に用いられる高分子化合物(1)を構成するベンゾビスチアゾール骨格には、置換基として様々な置換基を導入することが可能であり、光電変換素子特性に様々な影響を与える材料の特性(結晶性、製膜性、吸収波長)を制御できる。素子構成としては基板側に電子を捕集する逆型構成素子が作製可能である。The polymer compound (1) used in the present invention can form a plane cross-shaped skeleton by intramolecular SN interaction. As a result, since the π conjugation is extended to the plane cruciform skeleton, multi-band light absorption derived from a plurality of π-π * transitions is exhibited, and a wide range of light from the visible region to the near infrared region can be absorbed. As a result, both a high open circuit voltage (Voc) and a short circuit current density (Jsc) can be obtained, and a high photoelectric conversion efficiency η can be obtained. Further, it is possible to introduce various substituents as substituents into the benzobisthiazole skeleton constituting the polymer compound (1) used in the present invention, and the material has various effects on the characteristics of the photoelectric conversion element. (Crystallinity, film forming property, absorption wavelength) can be controlled. As an element configuration, an inverted-type element that collects electrons on the substrate side can be manufactured.

図1は基材と、カソードと、活性層と、アノードとがこの順に配置された光電変換素子の素子構造を示す。FIG. 1 shows an element structure of a photoelectric conversion element in which a base material, a cathode, an active layer, and an anode are arranged in this order.

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

1.光電変換素子
本発明に係る光電変換素子は基材と、カソードと、活性層と、アノードとがこの順に配置された構造を有する光電変換素子であって、前記活性層は、式(1)で表されるベンゾビスチアゾール構造単位を有する高分子化合物を含有する。
1. The photoelectric conversion element according to the present invention is a photoelectric conversion element having a structure in which a base material, a cathode, an active layer, and an anode are arranged in this order, and the active layer is represented by the formula (1). Contains a polymer compound having the represented benzobisthiazole structural unit.

本発明の一実施形態に係る光電変換素子(VII)を図1に示す。図1は一般的な有機薄膜太陽電池に用いられる光電変換素子を表すが、本発明に係る光電変換素子が図1の構成に限られるわけではない。   FIG. 1 shows a photoelectric conversion element (VII) according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a photoelectric conversion element used for a general organic thin-film solar cell, but the photoelectric conversion element according to the present invention is not limited to the configuration shown in FIG.

光電変換素子(VII)は、基材(I)と、電極(カソード)(II)と、活性層(IV)と、電極(アノード)(VI)と、がこの順に配置された構造を有する。光電変換素子(VII)はさらに、バッファ層(電子輸送層)(III)とバッファ層(ホール輸送層)(V)とを有することが好ましい。すなわち光電変換素子(VII)は、基材(I)と、カソード(II)と、バッファ層(電子輸送層)(III)と、活性層(IV)と、バッファ層(ホール輸送層)(V)と、アノード(VI)と、がこの順に配置された構造を有することが好ましい。もっとも、本発明に係る光電変換素子は、電子輸送層(III)およびホール輸送層(V)を有さなくてもよい。以下、これらの各部について説明する。   The photoelectric conversion element (VII) has a structure in which a substrate (I), an electrode (cathode) (II), an active layer (IV), and an electrode (anode) (VI) are arranged in this order. It is preferable that the photoelectric conversion element (VII) further includes a buffer layer (electron transport layer) (III) and a buffer layer (hole transport layer) (V). That is, the photoelectric conversion element (VII) includes a substrate (I), a cathode (II), a buffer layer (electron transport layer) (III), an active layer (IV), and a buffer layer (hole transport layer) (V ) And the anode (VI) are preferably arranged in this order. However, the photoelectric conversion element according to the present invention may not have the electron transport layer (III) and the hole transport layer (V). Hereinafter, each of these units will be described.

1.1 活性層(IV)
活性層(IV)は光電変換が行われる層を指し、通常、単独もしくは複数のp型半導体化合物と単独もしくは複数のn型半導体化合物を含む。p型半導体化合物の具体例として、高分子化合物(1)および、後述する有機半導体化合物(11)が挙げられるがこれらに限定されない。本発明では、p型半導体化合物として、少なくとも高分子化合物(1)を用いることが必要である。光電変換素子(VII)が光を受けると、光が活性層(IV)に吸収され、p型半導体化合物とn型半導体化合物との界面で電気が発生し、発生した電気がカソード(II)及びアノード(VI)から取り出される。本発明においては、高分子化合物(1)がp型半導体化合物として用いられる。
1.1 Active layer (IV)
The active layer (IV) refers to a layer on which photoelectric conversion is performed, and usually includes a single or multiple p-type semiconductor compounds and a single or multiple n-type semiconductor compounds. Specific examples of the p-type semiconductor compound include, but are not limited to, a polymer compound (1) and an organic semiconductor compound (11) described below. In the present invention, it is necessary to use at least the polymer compound (1) as the p-type semiconductor compound. When the photoelectric conversion element (VII) receives light, the light is absorbed by the active layer (IV), and electricity is generated at the interface between the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound. It is taken out from the anode (VI). In the present invention, the polymer compound (1) is used as a p-type semiconductor compound.

活性層(IV)の膜厚は、70nm以上が好ましく、より好ましくは90nm以上であり、100nm以上であってもよく、1000nm以下であることが好ましく、より好ましくは750nm以下であり、さらに好ましくは500nm以下である。   The thickness of the active layer (IV) is preferably at least 70 nm, more preferably at least 90 nm, and may be at least 100 nm, preferably at most 1,000 nm, more preferably at most 750 nm, further preferably at most 750 nm. It is 500 nm or less.

活性層(IV)の膜厚が適度に厚くなると、光電変換素子(VII)の変換効率の向上が期待できる。また、活性層(IV)の膜厚が適度に厚いと、膜内の貫通短絡を防止できる点でも好ましい。活性層(IV)の厚さが適度に薄いと、内部抵抗が小さくなり、かつ電極(II),(VI)間の距離が離れすぎず電荷の拡散が良好となるために好ましい。さらには、活性層(IV)の膜厚が上記範囲であると、活性層(IV)を作製するプロセスにおける再現性が向上する点で好ましい。   When the thickness of the active layer (IV) is appropriately increased, improvement in the conversion efficiency of the photoelectric conversion element (VII) can be expected. It is also preferable that the thickness of the active layer (IV) is appropriately large in that a short circuit through the film can be prevented. It is preferable that the thickness of the active layer (IV) is appropriately small because the internal resistance becomes small, and the distance between the electrodes (II) and (VI) is not too large and the diffusion of electric charge is good. Furthermore, it is preferable that the film thickness of the active layer (IV) is in the above range, since reproducibility in a process for producing the active layer (IV) is improved.

一般的に、活性層を厚くすればするほど、電極、又は電子輸送層若しくはホール輸送層までの、活性層中で発生した電荷の移動距離が増加することから、電荷の電極への輸送が妨げられる。このように、活性層(IV)が厚い場合、光を吸収できる領域は増えるものの、光吸収によって生じた電荷の輸送が困難であることから、光電変換効率が低下する。そのため、活性層(IV)の膜厚を上記範囲にすることは電圧確保、変換効率向上の点からも好ましい。   In general, the thicker the active layer, the longer the movement distance of the charge generated in the active layer to the electrode or the electron transporting layer or the hole transporting layer. Can be As described above, when the active layer (IV) is thick, the region where light can be absorbed increases, but the transport of charges generated by light absorption is difficult, so that the photoelectric conversion efficiency decreases. Therefore, it is preferable that the thickness of the active layer (IV) be in the above range from the viewpoints of securing voltage and improving conversion efficiency.

1.1.1 活性層の層構成
活性層(IV)の層構成としては、p型半導体化合物とn型半導体化合物とが積層された薄膜積層型、又はp型半導体化合物とn型半導体化合物とが混合した層を有するバルクヘテロ接合型等が挙げられる。なかでも、光電変換効率がより向上しうる点で、バルクヘテロ接合型の活性層が好ましい。
1.1.1 Layer Configuration of Active Layer The layer configuration of the active layer (IV) may be a thin-film stacked type in which a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound are stacked, or a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound. , A bulk heterojunction type having a layer in which is mixed. Above all, a bulk heterojunction type active layer is preferable in that the photoelectric conversion efficiency can be further improved.

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

i層に含まれるp型半導体化合物のうち、式(1)で表されるベンゾビスチアゾール構造単位を有する高分子化合物(1)(好ましくは、式(1)で表されるベンゾビスチアゾール構造単位と、後述する共重合成分(2)からなる高分子化合物(1−1))の割合は、p型半導体化合物100質量%中、通常50質量%以上、好ましくは70質量%以上、より好ましくは90質量%以上)である。該高分子化合物(1)はp型半導体化合物として好適な性質を有するため、p型半導体化合物に該高分子化合物(1)のみを含むことが特に好ましい。   Among the p-type semiconductor compounds included in the i-layer, a polymer compound (1) having a benzobisthiazole structural unit represented by the formula (1) (preferably, a benzobisthiazole structural unit represented by the formula (1)) And the proportion of the polymer compound (1-1) comprising the copolymer component (2) described later) is usually 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more, more preferably 100% by mass of the p-type semiconductor compound. 90% by mass or more). Since the polymer compound (1) has properties suitable as a p-type semiconductor compound, it is particularly preferable that the p-type semiconductor compound contains only the polymer compound (1).

i層中でのp型半導体化合物とn型半導体化合物との質量比(p型半導体化合物/n型半導体化合物)は、良好な相分離構造を得ることにより光電変換効率を向上させる観点から、0.5以上が好ましく、より好ましくは1以上であり、一方、4以下が好ましく、3以下がより好ましく、特に好ましくは2以下である。   The mass ratio of the p-type semiconductor compound to the n-type semiconductor compound in the i-layer (p-type semiconductor compound / n-type semiconductor compound) is 0 from the viewpoint of improving the photoelectric conversion efficiency by obtaining a good phase separation structure. 0.5 or more, more preferably 1 or more, while 4 or less, more preferably 3 or less, and particularly preferably 2 or less.

i層は、塗布法及び蒸着法(例えば共蒸着法)を含む任意の方法により形成することができ、塗布法を用いるとより簡単にi層を形成できるため好ましい。本発明に係る高分子化合物(1)は溶媒に対する溶解性を有するため、塗布成膜性に優れる点で好ましい。塗布法によりi層を作製する場合、p型半導体化合物及びn型半導体化合物を含む塗布液を調製し、この塗布液を塗布すればよい。p型半導体化合物及びn型半導体化合物を含む塗布液は、p型半導体化合物を含む溶液とn型半導体化合物を含む溶液をそれぞれ調製後混合して作製してもよく、後述する溶媒にp型半導体化合物及びn型半導体化合物を溶解して作製してもよい。   The i-layer can be formed by any method including a coating method and an evaporation method (for example, a co-evaporation method), and it is preferable to use an application method because the i-layer can be formed more easily. Since the polymer compound (1) according to the present invention has solubility in a solvent, the polymer compound (1) is preferable in that it has excellent coating film formability. When the i-layer is formed by a coating method, a coating solution containing a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound is prepared, and this coating solution may be applied. The coating solution containing the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound may be prepared by preparing a solution containing the p-type semiconductor compound and a solution containing the n-type semiconductor compound, respectively, and then mixing them. It may be prepared by dissolving a compound and an n-type semiconductor compound.

塗布液中のp型半導体化合物とn型半導体化合物との合計濃度は、十分な膜厚の活性層を形成する観点から、塗布液全体に対して1.0質量%以上であることが好ましく、半導体化合物を十分に溶解させる観点から塗布液全体に対して4.0質量%以下であることが好ましい。   From the viewpoint of forming an active layer having a sufficient thickness, the total concentration of the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound in the coating solution is preferably 1.0% by mass or more based on the entire coating solution, From the viewpoint of sufficiently dissolving the semiconductor compound, the content is preferably 4.0% by mass or less based on the entire coating solution.

塗布法としては任意の方法を用いることができるが、例えば、スピンコート法、インクジェット法、ドクターブレード法、ドロップキャスティング法、リバースロールコート法、グラビアコート法、キスコート法、ロールブラッシュ法、スプレーコート法、エアナイフコート法、ワイヤーバーバーコート法、パイプドクター法、含浸・コート法又はカーテンコート法、フレキソコート法等が挙げられる。塗布液の塗布後に、加熱等による乾燥処理を行ってもよい。   As the coating method, any method can be used. For example, a spin coating method, an inkjet method, a doctor blade method, a drop casting method, a reverse roll coating method, a gravure coating method, a kiss coating method, a roll brushing method, a spray coating method Air knife coating method, wire bar bar coating method, pipe doctor method, impregnation / coating method, curtain coating method, flexo coating method, and the like. After the application of the coating liquid, a drying treatment by heating or the like may be performed.

塗布液の溶媒としては、p型半導体化合物及びn型半導体化合物を均一に溶解できるものが好ましく、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、ノナン若しくはデカン等の脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン、クロロベンゼン若しくはオルトジクロロベンゼン等の芳香族炭化水素類;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、テトラリン若しくはデカリン等の脂環式炭化水素類;メタノール、エタノール若しくはプロパノール、アニソール等の低級アルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、シクロペンタノン若しくはシクロヘキサノン等の脂肪族ケトン類;アセトフェノン若しくはプロピオフェノン等の芳香族ケトン類;酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル若しくは乳酸メチル等のエステル類;クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン若しくはトリクロロエチレン等のハロゲン炭化水素類;エチルエーテル、テトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテル、ジブチルエーテル、ジフェニルエーテル若しくはジオキサン等のエーテル類;又は、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン(NMP)、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(DMI)若しくはジメチルアセトアミド等のアミド類等が挙げられる。   As the solvent of the coating solution, those capable of uniformly dissolving the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound are preferable, for example, aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, isooctane, nonane, and decane; toluene, xylene, Aromatic hydrocarbons such as mesitylene, cyclohexylbenzene, chlorobenzene or orthodichlorobenzene; alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, tetralin or decalin; methanol, ethanol or propanol; Lower alcohols such as anisole; aliphatic ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone (MIBK), cyclopentanone or cyclohexanone; acetophenone or Aromatic ketones such as ropiophenone; esters such as ethyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate or methyl lactate; halogen hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, dichloroethane, trichloroethane or trichloroethylene; ethyl ether, tetrahydrofuran, cyclopentyl methyl ether; Ethers such as dibutyl ether, diphenyl ether or dioxane; or amides such as dimethylformamide, N-methylpyrrolidone (NMP), 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone (DMI) or dimethylacetamide.

なかでも好ましくは、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン、クロロベンゼン若しくはオルトジクロロベンゼン等の芳香族炭化水素類;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、テトラリン若しくはデカリン等の脂環式炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン若しくはシクロヘキサノン等のケトン類;又は、エチルエーテル、テトラヒドロフラン若しくはジオキサン等のエーテル類である。   Among them, preferred are aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, mesitylene, cyclohexylbenzene, chlorobenzene and orthodichlorobenzene; and alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, tetralin and decalin. Hydrogen; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone or cyclohexanone; or ethers such as ethyl ether, tetrahydrofuran or dioxane.

バルクヘテロ接合型の活性層を塗布法によって形成する場合、p型半導体化合物とn型半導体化合物とを含む塗布液に、さらに添加剤を加えてもよい。バルクヘテロ接合型の活性層におけるp型半導体化合物とn型半導体化合物との相分離構造は、光吸収、励起子の拡散、励起子の乖離(キャリア分離)、キャリア輸送等に影響を及ぼすため、相分離構造を最適化することにより、良好な光電変換効率を実現することができるものと考えられる。塗布液に、p型半導体化合物又はn型半導体化合物と親和性の高い添加剤を含有することにより、好ましい相分離構造を有する活性層が得られ、光電変換効率が向上しうる。   When a bulk heterojunction type active layer is formed by a coating method, an additive may be further added to a coating liquid containing a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound. The phase separation structure between the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound in the bulk heterojunction type active layer affects light absorption, exciton diffusion, exciton dissociation (carrier separation), carrier transport, and the like. It is considered that by optimizing the separation structure, good photoelectric conversion efficiency can be realized. When the coating liquid contains an additive having a high affinity for the p-type semiconductor compound or the n-type semiconductor compound, an active layer having a preferable phase separation structure can be obtained, and the photoelectric conversion efficiency can be improved.

添加剤が活性層(IV)から失われにくくなる点で、添加剤は固体もしくは高沸点であることが好ましい。   The additive is preferably solid or has a high boiling point in that the additive is less likely to be lost from the active layer (IV).

具体的には、添加剤が固体である場合には、添加剤の融点(1気圧)は通常35℃以上であり、好ましくは50℃以上、より好ましくは80℃以上、さらに好ましくは150℃以上、特に好ましくは200℃以上であり、400℃以下であることが好ましく、より好ましくは350℃以下、さらに好ましくは300℃以下である。   Specifically, when the additive is a solid, the melting point (1 atm) of the additive is usually 35 ° C. or more, preferably 50 ° C. or more, more preferably 80 ° C. or more, and still more preferably 150 ° C. or more. Particularly preferably, it is 200 ° C. or higher, preferably 400 ° C. or lower, more preferably 350 ° C. or lower, and further preferably 300 ° C. or lower.

添加剤が液体である場合の沸点(1気圧)は80℃以上、さらに好ましくは100℃以上、特に好ましくは150℃以上であり、300℃以下であることが好ましく、より好ましくは250℃以下、さらに好ましくは200℃以下である。   When the additive is a liquid, the boiling point (1 atm) is 80 ° C or higher, more preferably 100 ° C or higher, particularly preferably 150 ° C or higher, preferably 300 ° C or lower, more preferably 250 ° C or lower, More preferably, it is 200 ° C. or lower.

添加剤の例としては、固体であれば置換基を有していてもよい炭素数10以上20以下の脂肪族炭化水素化合物又は置換基を有していてもよい炭素数10以上20以下の芳香族化合物等が挙げられ、炭素数10以上20以下の芳香族化合物が好ましい。具体的な例としてはナフタレン化合物が挙げられ、特にナフタレンに1以上8以下の置換基が結合した化合物が好ましい。ナフタレンに結合している置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、アミノ基、アミド基、カルボニルオキシ基、カルボキシ基、カルボニル基、オキシカルボニル基、シリル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基又は芳香族基が挙げられる。   Examples of the additive include an aliphatic hydrocarbon compound having 10 to 20 carbon atoms which may have a substituent if it is a solid or an aromatic hydrocarbon having 10 to 20 carbon atoms which may have a substituent. Aromatic compounds having 10 to 20 carbon atoms are preferred. A specific example is a naphthalene compound, and a compound in which one or more and eight or less substituents are bonded to naphthalene is particularly preferable. Examples of the substituent bonded to naphthalene include a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, an amide group, a carbonyloxy group, a carboxy group, a carbonyl group, an oxycarbonyl group, a silyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, and an alkoxy group. , An aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group or an aromatic group.

添加剤が液体であれば置換基を有していてもよい炭素数8以上9以下の脂肪族炭化水素化合物又は置換基を有していてもよい炭素数8以上9以下の芳香族化合物等が挙げられる。具体的な例としてはジハロゲン炭化水素化合物が挙げられ、特にオクタンに1以上8以下の置換基が結合した化合物が好ましい。オクタンに結合している置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、メルカプト基、シアノ基、アミノ基、カルバモイル基、カルボニルオキシ基、カルボキシル基、カルボニル基、又は芳香族基が挙げられ、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子が好ましい。添加剤の別の例としては、4以上6以下のハロゲン原子が結合しているベンゼン化合物が挙げられる。   If the additive is a liquid, an aliphatic hydrocarbon compound having 8 to 9 carbon atoms which may have a substituent or an aromatic compound having 8 to 9 carbon atoms which may have a substituent may be used. No. A specific example is a dihalogen hydrocarbon compound, and a compound in which one or more and eight or less substituents are bonded to octane is particularly preferable. Examples of the substituent bonded to octane include a halogen atom, a hydroxyl group, a mercapto group, a cyano group, an amino group, a carbamoyl group, a carbonyloxy group, a carboxyl group, a carbonyl group, or an aromatic group, and fluorine, chlorine, Halogen atoms such as bromine and iodine are preferred. Another example of the additive includes a benzene compound having 4 to 6 halogen atoms bonded thereto.

p型半導体化合物とn型半導体化合物とを含む塗布液に含まれる添加剤の量は、塗布液全体に対して0.1体積/体積%以上が好ましく、0.5体積/体積%以上がさらに好ましい。また、塗布液全体に対して10体積/体積%以下が好ましく、5体積/体積%以下がさらに好ましい。添加剤の量がこの範囲にあることにより、好ましい相分離構造が得られうる。   The amount of the additive contained in the coating liquid containing the p-type semiconductor compound and the n-type semiconductor compound is preferably at least 0.1 vol / vol%, more preferably at least 0.5 vol / vol%, based on the whole coating liquid. preferable. Further, it is preferably 10% by volume / volume or less, more preferably 5% by volume / volume% or less based on the whole coating solution. When the amount of the additive is in this range, a preferable phase separation structure can be obtained.

1.1.2 p型半導体化合物
活性層(IV)は、p型半導体化合物として、高分子化合物(1)を少なくとも含有する。
1.1.2 P-type Semiconductor Compound The active layer (IV) contains at least the polymer compound (1) as a p-type semiconductor compound.

高分子化合物(1)
本発明の光電変換素子に用いられる高分子化合物(以下、「高分子化合物(1)」ということがある。)は、p型半導体化合物の1種であり、式(1)で表されるベンゾビスチアゾール構造単位(以下、「式(1)で表される構造単位」ということがある。)を有する。
Polymer compound (1)
The polymer compound (hereinafter, sometimes referred to as “polymer compound (1)”) used in the photoelectric conversion element of the present invention is one kind of a p-type semiconductor compound and is a benzo compound represented by the formula (1). It has a bisthiazole structural unit (hereinafter, may be referred to as a “structural unit represented by the formula (1)”).

[式(1)中、
1、T2は、それぞれ独立に、アルコキシ基、チオアルコキシ基、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチオフェン環、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチアゾール環、または、炭化水素基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、オルガノシリル基、ハロゲン原子、もしくは、トリフルオロメチル基で置換されていてもよいフェニル基を表す。
また、B1、B2は、炭化水素基で置換されていてもよいチオフェン環、炭化水素基で置換されていてもよいチアゾール環、または、エチニレン基を表す。]
[In equation (1),
T 1 and T 2 are each independently a thiophene ring optionally substituted with an alkoxy group, a thioalkoxy group, a hydrocarbon group or an organosilyl group, a thiazole optionally substituted with a hydrocarbon group or an organosilyl group. Represents a ring or a phenyl group which may be substituted with a hydrocarbon group, an alkoxy group, a thioalkoxy group, an organosilyl group, a halogen atom, or a trifluoromethyl group.
B 1 and B 2 represent a thiophene ring optionally substituted with a hydrocarbon group, a thiazole ring optionally substituted with a hydrocarbon group, or an ethynylene group. ]

本発明に用いられる高分子化合物は、式(1)で表されるベンゾビスチアゾール構造単位を有するため、HOMO準位を深くしながらバンドギャップを狭めることができ、光電変換効率を高めるのに有利である。高分子化合物(1)は、好ましくは、式(1)で表される構造単位と、後述する共重合成分(2)とを共重合したドナー−アクセプター型半導体ポリマーである。ドナー−アクセプター型半導体ポリマーは、ドナー性ユニットとアクセプター性ユニットが交互に配置した高分子化合物を意味する。ドナー性ユニットは、電子供与性の構造単位を意味し、アクセプター性ユニットは、電子受容性の構造単位を意味する。前記ドナー−アクセプター型半導体ポリマーは、式(1)で表される構造単位と、後述する共重合成分(2)とが交互に配置した高分子化合物であることが好ましい。このような構造とすることで、p型半導体化合物として好適に用いることができる。
なお、本明細書において、オルガノシリル基は、Si原子に1個以上の炭化水素基が置換した1価の基を意味するものとし、Si原子に置換する炭化水素基の数は、2個以上3個以下であることが好ましく、3個であることがさらに好ましい。
Since the polymer compound used in the present invention has the benzobisthiazole structural unit represented by the formula (1), the band gap can be narrowed while the HOMO level is deepened, which is advantageous for increasing the photoelectric conversion efficiency. It is. The polymer compound (1) is preferably a donor-acceptor semiconductor polymer obtained by copolymerizing a structural unit represented by the formula (1) and a copolymer component (2) described later. The donor-acceptor type semiconductor polymer means a high molecular compound in which donor units and acceptor units are alternately arranged. The donor unit means an electron-donating structural unit, and the acceptor unit means an electron-accepting structural unit. The donor-acceptor type semiconductor polymer is preferably a polymer compound in which a structural unit represented by the formula (1) and a copolymer component (2) described later are alternately arranged. With such a structure, it can be suitably used as a p-type semiconductor compound.
In this specification, an organosilyl group means a monovalent group in which one or more hydrocarbon groups are substituted on Si atoms, and the number of hydrocarbon groups substituted with Si atoms is two or more. The number is preferably three or less, and more preferably three.

式(1)で表されるベンゾビスチアゾール構造単位では、T1、T2は互いに同一であっても異なっていてもよいが、製造が容易である観点からは、同一であることが好ましい。
式(1)で表されるベンゾビスチアゾール構造単位においては、T1、T2は、それぞれ、下記式(t1)〜(t5)で表される基であることが好ましい。具体的には、T1、T2のアルコキシ基としては、下記式(t1)で表される基が好ましく、チオアルコキシ基としては、下記式(t2)で表される基が好ましく、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチオフェン環としては下記式(t3)で表される基が好ましく、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチアゾール環としては下記式(t4)で表される基が好ましく、炭化水素基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、オルガノシリル基、ハロゲン原子、もしくは、トリフルオロメチル基で置換されていてもよいフェニル基としては、下記式(t5)で表される基が好ましい。T1、T2が下記式(t1)〜(t5)で表される基であると、短波長の光を吸収することができるとともに、高い平面性を有することから効率的にπ−πスタッキングが形成されるため、より一層光電変換効率を高めることができる。
In the benzobisthiazole structural unit represented by the formula (1), T 1 and T 2 may be the same or different from each other, but are preferably the same from the viewpoint of easy production.
In the benzobisthiazole structural unit represented by the formula (1), T 1 and T 2 are preferably groups represented by the following formulas (t1) to (t5). Specifically, the alkoxy group of T 1 and T 2 is preferably a group represented by the following formula (t1), and the thioalkoxy group is preferably a group represented by the following formula (t2). The thiophene ring optionally substituted with a group or an organosilyl group is preferably a group represented by the following formula (t3), and the thiazole ring optionally substituted with a hydrocarbon group or an organosilyl group includes The group represented by t4) is preferable. Examples of the phenyl group which may be substituted with a hydrocarbon group, an alkoxy group, a thioalkoxy group, an organosilyl group, a halogen atom, or a trifluoromethyl group include compounds represented by the following formula (t5) ) Is preferred. When T 1 and T 2 are groups represented by the following formulas (t1) to (t5), they can absorb short-wavelength light and have high planarity, so that π-π stacking is efficient. Is formed, so that the photoelectric conversion efficiency can be further improved.

[式(t1)〜(t5)中、R13〜R14は、それぞれ独立に、炭素数6〜30の炭化水素基を表す。R15〜R16は、それぞれ独立に、炭素数6〜30の炭化水素基、または、*−Si(R183で表される基を表す。R15'は、水素原子、炭素数6〜30の炭化水素基、*−Si(R183で表される基を表す。R17は、ハロゲン原子、炭素数6〜30の炭化水素基、*−O−R19、*−S−R20、*−Si(R183、または、*−CF3を表す。R18は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、または、炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表し、複数のR18は、同一でも異なっていてもよい。R19〜R20は、炭素数6〜30の炭化水素基を表す。*はベンゾビスチアゾールのチアゾール環に結合する結合手を表す。][In the formulas (t1) to (t5), R 13 to R 14 each independently represent a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms. R 15 to R 16 are each independently a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, or,, * - Si (R 18 ) a group represented by 3. R 15 ′ represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, or a group represented by * —Si (R 18 ) 3 . R 17 represents a halogen atom, a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, * -OR 19 , * -SR 20 , * -Si (R 18 ) 3 , or * -CF 3 . R 18 independently represents an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms, and a plurality of R 18 may be the same or different. R 19 to R 20 represent a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms. * Represents a bond bonded to the thiazole ring of benzobisthiazole. ]

上記式(t1)〜(t5)において、R13〜R17、R19〜R20、R15'の炭素数6〜30の炭化水素基としては、分岐を有する炭化水素基であることが好ましく、より好ましくは分岐鎖状飽和炭化水素基である。R13〜R17、R19〜R20、R15'の炭化水素基は、分岐を有することにより、有機溶剤への溶解度を上げることができ、本発明の高分子化合物は適度な結晶性を得ることができる。R13〜R17、R19〜R20、R15'の炭化水素基の炭素数は、大きいほど有機溶剤への溶解度を向上させることができるが、大きくなり過ぎると後述するカップリング反応における反応性が低下するため、高分子化合物の合成が困難となる。そのため、R13〜R17、R19〜R20、R15'の炭化水素基の炭素数は、好ましくは8〜25であり、より好ましくは8〜20であり、さらに好ましくは8〜16である。In the formulas (t1) to (t5), the hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms represented by R 13 to R 17 , R 19 to R 20 , and R 15 ′ is preferably a branched hydrocarbon group. And more preferably a branched saturated hydrocarbon group. The hydrocarbon group of R 13 to R 17 , R 19 to R 20 , and R 15 ′ can increase the solubility in an organic solvent by having a branch, and the polymer compound of the present invention has appropriate crystallinity. Obtainable. The larger the carbon number of the hydrocarbon group of R 13 to R 17 , R 19 to R 20 and R 15 ′ , the higher the solubility in an organic solvent can be. Therefore, the synthesis of a polymer compound becomes difficult. Therefore, the carbon number of the hydrocarbon group of R 13 to R 17 , R 19 to R 20 , and R 15 ′ is preferably 8 to 25, more preferably 8 to 20, and further preferably 8 to 16. is there.

13〜R17、R19〜R20、R15'で表される炭素数6〜30の炭化水素基としては、例えば、n−ヘキシル基等のC6アルキル基;n−ヘプチル基等のC7アルキル基:n−オクチル基、1−n−ブチルブチル基、1−n−プロピルペンチル基、1−エチルヘキシル基、2−エチルヘキシル基、3−エチルヘキシル基、4−エチルヘキシル基、1−メチルヘプチル基、2−メチルヘプチル基、6−メチルヘプチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2,5−ジメチルヘキシル基等のC8アルキル基;n−ノニル基、1−n−プロピルヘキシル基、2−n−プロピルヘキシル基、1−エチルヘプチル基、2−エチルヘプチル基、1−メチルオクチル基、2−メチルオクチル基、6−メチルオクチル基、2,3,3,4−テトラメチルペンチル基、3,5,5−トリメチルヘキシル基等のC9アルキル基;n−デシル基、1−n−ペンチルペンチル基、1−n−ブチルヘキシル基、2−n−ブチルヘキシル基、1−n−プロピルヘプチル基、1−エチルオクチル基、2−エチルオクチル基、1−メチルノニル基、2−メチルノニル基、3,7−ジメチルオクチル基等のC10アルキル基;n−ウンデシル基、1−n−ブチルヘプチル基、2−n−ブチルヘプチル基、1−n−プロピルオクチル基、2−n−プロピルオクチル基、1−エチルノニル基、2−エチルノニル基等のC11アルキル基;n−ドデシル基、1−n−ペンチルヘプチル基、2−n−ペンチルヘプチル基、1−n−ブチルオクチル基、2−n−ブチルオクチル基、1−n−プロピルノニル基、2−n−プロピルノニル基等のC12アルキル基;n−トリデシル基、1−n−ペンチルオクチル基、2−n−ペンチルオクチル基、1−n−ブチルノニル基、2−n−ブチルノニル基、1−メチルドデシル基、2−メチルドデシル基等のC13アルキル基;n−テトラデシル基、1−n−ヘプチルヘプチル基、1−n−ヘキシルオクチル基、2−n−ヘキシルオクチル基、1−n−ペンチルノニル基、2−n−ペンチルノニル基等のC14アルキル基;n−ペンタデシル基、1−n―ヘプチルオクチル基、1−n−ヘキシルノニル基、2−n−ヘキシルノニル基等のC15アルキル基;n−ヘキサデシル基、2−n−ヘキシルデシル基、1−n−オクチルオクチル基、1−n−ヘプチルノニル基、2−n−ヘプチルノニル基等のC16アルキル基;n―ヘプタデシル基、1−n−オクチルノニル基等のC17アルキル基;n−オクタデシル基、1−n−ノニルノニル基等のC18アルキル基;n−ノナデシル基等のC19アルキル基;n−エイコシル基、2−n−オクチルドデシル基等のC20アルキル基;n−ヘンエイコシル基等のC21アルキル基;n−ドコシル基等のC22アルキル基;n−トリコシル基等のC23アルキル基;n−テトラコシル基、2−n−デシルテトラデシル基等のC24アルキル基;等が挙げられる。好ましくはC8〜C28アルキル基であり、より好ましくはC8〜C26のアルキル基であり、さらに好ましくはC8〜C26分岐鎖状アルキル基であり、よりいっそう好ましくはC8〜C24分岐鎖状アルキル基である。特に、好ましくは2−エチルヘキシル基、3,7−ジメチルオクチル基、2−n−ブチルオクチル基、2−n−ヘキシルデシル基、2−n−オクチルドデシル基、2−n−デシルテトラデシル基である。R13〜R17、R19〜R20、R15'が上記の基であると、本発明の高分子化合物は、有機溶剤への溶解度が向上し、適度な結晶性を有する。 R 13 ~R 17, R 19 ~R 20, the hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms represented by R 15 ', for example, C 6 alkyl group such as n- hexyl group; such as n- heptyl C 7 alkyl group: n-octyl group, 1-n-Buchirubuchiru group, 1-n-propyl pentyl group, 1-ethylhexyl group, a 2-ethylhexyl group, 3-ethylhexyl group, 4-ethylhexyl group, 1-methylheptyl group , 2-methylheptyl group, 6-methylheptyl group, a 2,4,4-trimethylpentyl group, 2,5-dimethyl-hexyl C 8 alkyl group such group; n-nonyl group, 1-n-propyl-hexyl group, 2-n-propylhexyl group, 1-ethylheptyl group, 2-ethylheptyl group, 1-methyloctyl group, 2-methyloctyl group, 6-methyloctyl group, 2,3,3,4-tetramethylpen Le group, 3,5,5 C 9 alkyl group such as trimethyl hexyl group; n-decyl group, 1-n-Penchirupenchiru group, 1-n-butyl hexyl group, 2-n-butyl hexyl group, 1- n- propyl-heptyl group, 1-ethyl-octyl group, 2-ethyl-octyl group, 1-methylnonyl group, 2-methylnonyl group, C 10 alkyl group such as 3,7-dimethyl octyl group; n- undecyl group, 1-n - butyl heptyl group, 2-n-butyl-heptyl group, 1-n-propyl-octyl group, 2-n-propyl-octyl group, 1-Echirunoniru group, 2-Echirunoniru C 11 alkyl group such group; n-dodecyl group, 1-n-pentylheptyl group, 2-n-pentylheptyl group, 1-n-butyloctyl group, 2-n-butyloctyl group, 1-n-propylnonyl group, 2-n-propylnonyl C 12 alkyl group such as; n-tridecyl group, 1-n-pentyl-octyl group, 2-n-pentyl-octyl group, 1-n-Buchirunoniru group, 2-n-Buchirunoniru group, 1-methyl-dodecyl group, 2- A C 13 alkyl group such as a methyl dodecyl group; n-tetradecyl group, 1-n-heptylheptyl group, 1-n-hexyloctyl group, 2-n-hexyloctyl group, 1-n-pentylnonyl group, 2-n - Penchirunoniru C 14 alkyl group such group; n-pentadecyl group, 1-n-heptyl-octyl group, 1-n-hexyl-nonyl group, 2-n- C 15 alkyl group such as hexyl nonyl group; n-hexadecyl group , 2-n-hexyl-decyl group, 1-n-octyl-octyl group, 1-n-Hepuchirunoniru group, C 16 alkyl group such as 2-n-Hepuchirunoniru group; n-heptadecyl group, 1- - C 17 alkyl group such as octyl nonyl group; n- octadecyl, C 18 alkyl group such as 1-n- Nonirunoniru group; C 19 alkyl group such as n- nonadecyl; n- eicosyl group, 2-n- octyl C 23 alkyl group such as n- tricosyl;; C 22 alkyl group such as n- docosyl group; C 21 alkyl group such as n- heneicosyl group; C 20 alkyl group such as dodecyl n- tetracosyl group, 2-n - C 24 alkyl group such as decyl tetradecyl group; and the like. Preferably a C 8 -C 28 alkyl group, more preferably an alkyl group of C 8 -C 26, more preferably a C 8 -C 26 branched alkyl group, even more preferably C 8 -C It is a 24- branched alkyl group. Particularly preferred are 2-ethylhexyl, 3,7-dimethyloctyl, 2-n-butyloctyl, 2-n-hexyldecyl, 2-n-octyldodecyl, and 2-n-decyltetradecyl. is there. When R 13 to R 17 , R 19 to R 20 , and R 15 ′ are the above groups, the polymer compound of the present invention has improved solubility in an organic solvent and has appropriate crystallinity.

上記式(t1)〜(t5)中、R15〜R17、R15'の*−Si(R183で表される基において、R18の脂肪族炭化水素基の炭素数は、好ましくは1〜18であり、より好ましくは1〜8である。R18の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、イソブチル基、オクチル基、オクタデシル基等のアルキル基が挙げられる。R18の芳香族炭化水素基の炭素数は、好ましくは6〜8であり、より好ましくは6〜7であり、特に好ましくは6である。R18の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基が挙げられる。中でも、R18としては、脂肪族炭化水素基が好ましく、分岐を有する脂肪族炭化水素基がより好ましく、イソプロピル基が特に好ましい。複数のR18は、同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。R15〜R17、R15'が*−Si(R183で表される基であると、本発明の高分子化合物は、有機溶剤への溶解度が向上する。In the above formula (t1) ~ (t5), the group represented by * -Si (R 18) 3 of R 15 ~R 17, R 15 ' , the number of carbon atoms of the aliphatic hydrocarbon group R 18 is preferably Is 1 to 18, more preferably 1 to 8. Examples of the aliphatic hydrocarbon group for R 18 include an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group, an isobutyl group, an octyl group, and an octadecyl group. The carbon number of the aromatic hydrocarbon group for R 18 is preferably 6 to 8, more preferably 6 to 7, and particularly preferably 6. Examples of the aromatic hydrocarbon group for R 18 include a phenyl group. Above all, R 18 is preferably an aliphatic hydrocarbon group, more preferably a branched aliphatic hydrocarbon group, and particularly preferably an isopropyl group. A plurality of R 18 may be the same or different, but are preferably the same. When R 15 to R 17 and R 15 ′ are groups represented by * —Si (R 18 ) 3 , the polymer compound of the present invention has improved solubility in an organic solvent.

上記式(t1)〜(t5)中、R15〜R17、R15'の*−Si(R183で表される基としては、具体的には、トリメチルシリル基、トリエチルジメチルシリル基、イソプロピルジメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソブチルシリル基、トリプロピルシリル基、トリブチルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、メチルジフェニルシリル基等のアルキルシリル基;トリフェニルシリル基、tert−ブチルクロロジフェニルシリル基等のアリールシリル基;等が挙げられる。中でも、アルキルシリル基が好ましく、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基が特に好ましい。In the above formula (t1) ~ (t5), the group represented by * -Si (R 18) 3 of R 15 ~R 17, R 15 ' , specifically, trimethylsilyl group, triethylsilyl dimethylsilyl group, Alkylsilyl groups such as isopropyldimethylsilyl group, triisopropylsilyl group, tert-butyldimethylsilyl group, triethylsilyl group, triisobutylsilyl group, tripropylsilyl group, tributylsilyl group, dimethylphenylsilyl group and methyldiphenylsilyl group; Arylsilyl groups such as a triphenylsilyl group and a tert-butylchlorodiphenylsilyl group; and the like. Among them, an alkylsilyl group is preferable, and a trimethylsilyl group and a triisopropylsilyl group are particularly preferable.

上記式(t5)中、R17がハロゲン原子である場合、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素のいずれも用いることができる。R17としては、ハロゲン原子、又は*−CF3が好ましい。In the above formula (t5), when R 17 is a halogen atom, any of fluorine, chlorine, bromine and iodine can be used. R 17 is preferably a halogen atom or * -CF 3 .

15'は、水素原子、又は、R15として例示した炭素数6〜30の炭化水素基、もしくは*−Si(R183で表される基と同様の基であり、水素原子であることが好ましい。R 15 ′ is a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms exemplified as R 15 , or a group similar to the group represented by * —Si (R 18 ) 3 , and is a hydrogen atom. Is preferred.

1、T2の電子供与性基としては、式(1)で表される構造単位全体として平面性に優れる観点から、式(t1)、(t3)、(t5)で表される基がより好ましく、式(t3)で表される基がさらに好ましく、下記式(t3−1)〜(t3−16)で表される基が特に好ましい。式中、*は結合手を表す。As the electron donating groups for T 1 and T 2 , groups represented by the formulas (t1), (t3), and (t5) are preferable from the viewpoint of excellent planarity of the entire structural unit represented by the formula (1). The groups represented by the formula (t3) are more preferable, and the groups represented by the following formulas (t3-1) to (t3-16) are particularly preferable. In the formula, * represents a bond.

1、T2としては、電子供与性の基、或いは、電子求引性の基を用いることができる。電子供与性の基としては、式(t1)〜(t3)で表される基が挙げられる。As T 1 and T 2 , an electron donating group or an electron withdrawing group can be used. Examples of the electron donating group include groups represented by formulas (t1) to (t3).

[式(t1)〜(t3)中、*は結合手を表し、R13〜R15、R15'は、前記と同様の基を表す。*は、結合手を表す。][In formulas (t1) to (t3), * represents a bond, and R 13 to R 15 and R 15 ′ represent the same groups as described above. * Represents a bond. ]

1、T2として用いることができる電子求引性の基としては、式(t4)〜(t5)で表される基が挙げられる。The group electron withdrawing that can be used as T 1, T 2, for example, a group represented by the formula (t4) ~ (t5).

[式(t4)〜(t5)中、R16は、前記と同様の基を表す。R17は、ハロゲン原子、炭素数6〜30の炭化水素基、*−O−R19、*−S−R20、*−Si(R183、または、*−CF3を表す。*は結合手を表す。][In the formulas (t4) to (t5), R 16 represents the same group as described above. R 17 represents a halogen atom, a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, * -OR 19 , * -SR 20 , * -Si (R 18 ) 3 , or * -CF 3 . * Represents a bond. ]

また、式(1)で表されるベンゾビスチアゾール構造単位では、B1、B2は互いに同一であってもよいし、異なっていてもよいが、製造が容易である観点からは、同一であることが好ましい。式(1)で表される構造単位においては、B1、B2が、それぞれ、下記式(b1)〜(b3)のいずれかで表される基であることが好ましい。B1、B2が下記式(b1)〜(b3)で表される基であると、得られる高分子化合物の平面性が良好であり、光電変換効率をより一層向上することができる。In the benzobisthiazole structural unit represented by the formula (1), B 1 and B 2 may be the same or different, but from the viewpoint of easy production, they are the same. Preferably, there is. In the structural unit represented by the formula (1), B 1 and B 2 are each preferably a group represented by any of the following formulas (b1) to (b3). When B 1 and B 2 are groups represented by the following formulas (b1) to (b3), the resulting polymer compound has good flatness and can further improve the photoelectric conversion efficiency.

[式(b1)〜(b3)中、R21、R22、R21'は、水素原子または炭素数6〜30の炭化水素基を表す。
*は結合手を表し、特に左側の*は、ベンゾビスチアゾール化合物のベンゼン環に結合する結合手を表すものとする。]
[In the formulas (b1) to (b3), R 21 , R 22 and R 21 ′ represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms.
* Represents a bond, and particularly * on the left side represents a bond bonded to the benzene ring of the benzobisthiazole compound. ]

21、R22、R21'の炭素数6〜30の炭化水素基としては、R13〜R17、R19〜R20、R15'の炭素数6〜30の炭化水素基として例示した基を好ましく用いることができる。
21、R22、R21'が水素原子であると、ドナー−アクセプター型半導体ポリマーの形成が容易であるため、好ましい。また、R21、R22、R21'が炭素数6〜30の炭化水素基であると、より一層光電変換効率を高められる可能性があるため好ましい。
Examples of the hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms of R 21 , R 22 , and R 21 ′ include the hydrocarbon groups having 6 to 30 carbon atoms of R 13 to R 17 , R 19 to R 20 , and R 15 ′ . A group can be preferably used.
It is preferable that R 21 , R 22 , and R 21 ′ be hydrogen atoms, because a donor-acceptor type semiconductor polymer can be easily formed. Further, it is preferable that R 21 , R 22 , and R 21 ′ be a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms because the photoelectric conversion efficiency may be further increased.

また、式(1)で表されるベンゾビスチアゾール構造単位では、式(1)で表される構造単位全体として平面性に優れるとともに、得られる高分子化合物全体としても平面性に優れる観点から、B1、B2としては、式(b1)、(b2)で表される基がより好ましい。B1、B2が式(b1)、(b2)で表される基であると、ベンゾビスチアゾール構造単位(1)中でS原子とN原子の相互作用が生じ、平面性がさらに向上する。B1、B2としては、具体的には、下記式で表される基が好ましい。ただし、式中、*は結合手を表し、左側の*がベンゾビスチアゾールのベンゼン環に結合するものとする。Further, in the benzobisthiazole structural unit represented by the formula (1), from the viewpoint of excellent planarity as a whole of the structural unit represented by the formula (1), and from the viewpoint of excellent planarity as a whole of the obtained polymer compound, As B 1 and B 2 , groups represented by formulas (b1) and (b2) are more preferable. When B 1 and B 2 are groups represented by the formulas (b1) and (b2), an interaction between an S atom and an N atom occurs in the benzobisthiazole structural unit (1), and the planarity is further improved. . Specifically, groups represented by the following formulas are preferred as B 1 and B 2 . In the formula, * represents a bond, and * on the left side binds to the benzene ring of benzobisthiazole.

また、式(1)で表される構造単位としては、例えば、下記式(1−1)〜(1−48)で表される構造単位が挙げられる。   Examples of the structural unit represented by the formula (1) include structural units represented by the following formulas (1-1) to (1-48).

式(1)で表される構造単位と組み合わせて、ドナー−アクセプター型半導体ポリマーを形成する共重合成分(2)(ドナー性ユニット、アクセプター性ユニット)を用いることが好ましい。共重合成分(2)としては、従来公知の構造単位を用いることができる。具体的には、以下の構造単位を挙げることができる。中でも式(c1)、(c3)〜(c5)、(c7)、(c9)、(c12)、(c21)、(c27)、(c37)、(c42)で表される構造単位が好ましく、式(c1)、(c5)、(c9)、(c21)、(c37)、(c42)で表される構造単位がより好ましい。   It is preferable to use a copolymer component (2) (donor unit, acceptor unit) that forms a donor-acceptor type semiconductor polymer in combination with the structural unit represented by the formula (1). As the copolymer component (2), a conventionally known structural unit can be used. Specifically, the following structural units can be mentioned. Among them, structural units represented by the formulas (c1), (c3) to (c5), (c7), (c9), (c12), (c21), (c27), (c37), and (c42) are preferable. Structural units represented by the formulas (c1), (c5), (c9), (c21), (c37), and (c42) are more preferable.

[式(c1)〜(c43)中、R30〜R73、R75〜R76は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数4〜30の炭化水素基を表し、R74は、水素原子又は炭素数4〜30の炭化水素基を表す。A30、A31は、それぞれ独立に、T1、T2と同様の基を表し、jは1〜4の整数を表す。●は、式(1)で表される構造単位のB1又はB2に結合する結合手を表すものとする。][In formulas (c1) to (c43), R 30 to R 73 and R 75 to R 76 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 4 to 30 carbon atoms, and R 74 represents a hydrogen atom or Represents a hydrocarbon group having 4 to 30 carbon atoms. A 30 and A 31 each independently represent the same group as T 1 and T 2, and j represents an integer of 1 to 4. ● represents a bond bonded to B 1 or B 2 of the structural unit represented by the formula (1). ]

30〜R76で表される炭素数4〜30の炭化水素基としては、例えば、n−ブチル基等のC4アルキル基;n−ペンチル基等のC5アルキル基;n−ヘキシル基等のC6アルキル基;n−ヘプチル基等のC7アルキル基:n−オクチル基、1−n−ブチルブチル基、1−n−プロピルペンチル基、1−エチルヘキシル基、2−エチルヘキシル基、3−エチルヘキシル基、4−エチルヘキシル基、1−メチルヘプチル基、2−メチルヘプチル基、6−メチルヘプチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、2,5−ジメチルヘキシル基等のC8アルキル基;n−ノニル基、1−n−プロピルヘキシル基、2−n−プロピルヘキシル基、1−エチルヘプチル基、2−エチルヘプチル基、1−メチルオクチル基、2−メチルオクチル基、6−メチルオクチル基、2,3,3,4−テトラメチルペンチル基、3,5,5−トリメチルヘキシル基等のC9アルキル基;n−デシル基、1−n−ペンチルペンチル基、1−n−ブチルヘキシル基、2−n−ブチルヘキシル基、1−n−プロピルヘプチル基、1−エチルオクチル基、2−エチルオクチル基、1−メチルノニル基、2−メチルノニル基、3,7−ジメチルオクチル基等のC10アルキル基;n−ウンデシル基、1−n−ブチルヘプチル基、2−n−ブチルヘプチル基、1−n−プロピルオクチル基、2−n−プロピルオクチル基、1−エチルノニル基、2−エチルノニル基等のC11アルキル基;n−ドデシル基、1−n−ペンチルヘプチル基、2−n−ペンチルヘプチル基、1−n−ブチルオクチル基、2−n−ブチルオクチル基、1−n−プロピルノニル基、2−n−プロピルノニル基等のC12アルキル基;n−トリデシル基、1−n−ペンチルオクチル基、2−n−ペンチルオクチル基、1−n−ブチルノニル基、2−n−ブチルノニル基、1−メチルドデシル基、2−メチルドデシル基等のC13アルキル基;n−テトラデシル基、1−n−ヘプチルヘプチル基、1−n−ヘキシルオクチル基、2−n−ヘキシルオクチル基、1−n−ペンチルノニル基、2−n−ペンチルノニル基等のC14アルキル基;n−ペンタデシル基、1−n―ヘプチルオクチル基、1−n−ヘキシルノニル基、2−n−ヘキシルノニル基等のC15アルキル基;n−ヘキサデシル基、2−n−ヘキシルデシル基、1−n−オクチルオクチル基、1−n−ヘプチルノニル基、2−n−ヘプチルノニル基等のC16アルキル基;n―ヘプタデシル基、1−n−オクチルノニル基等のC17アルキル基;n−オクタデシル基、1−n−ノニルノニル基等のC18アルキル基;n−ノナデシル基等のC19アルキル基;n−エイコシル基、2−n−オクチルドデシル基等のC20アルキル基;n−ヘンエイコシル基等のC21アルキル基;n−ドコシル基等のC22アルキル基;n−トリコシル基等のC23アルキル基;n−テトラコシル基、2−n−デシルテトラデシル基等のC24アルキル基;等が挙げられる。好ましくはC8〜C28アルキル基であり、より好ましくはC8〜C26アルキル基であり、さらに好ましくはC8〜C26分岐鎖状アルキル基であり、よりいっそう好ましくはC8〜C24分岐鎖状アルキル基であり、特に好ましくは2−エチルヘキシル基、3,7−ジメチルオクチル基、2−n−ブチルオクチル基、2−n−ヘキシルデシル基、2−n−オクチルドデシル基、2−n−デシルテトラデシル基である。R30〜R73、R75〜R76が上記の基であり、R74が水素原子又は上記の基であると、本発明の高分子化合物は、有機溶剤への溶解度が向上し、適度な結晶性を有する。The hydrocarbon group having 4 to 30 carbon atoms represented by R 30 to R 76, for example, C 4 alkyl group such as n- butyl group; C 5 alkyl group such as n- pentyl; n- hexyl C 6 alkyl group; n-heptyl C 7 alkyl group such as: n-octyl group, 1-n-Buchirubuchiru group, 1-n-propyl pentyl group, 1-ethylhexyl group, a 2-ethylhexyl group, 3-ethylhexyl group, 4-ethylhexyl group, 1-methylheptyl group, 2-methylheptyl group, 6-methylheptyl group, a 2,4,4-trimethylpentyl group, C 8 alkyl group such as 2,5-dimethyl-hexyl; n -Nonyl group, 1-n-propylhexyl group, 2-n-propylhexyl group, 1-ethylheptyl group, 2-ethylheptyl group, 1-methyloctyl group, 2-methyloctyl group, 6-methyloctyl group Butyl group, 2,3,3,4- tetramethyl-pentyl group, 3,5,5 C 9 alkyl group such as trimethyl hexyl group; n-decyl group, 1-n-Penchirupenchiru group, 1-n-Bed Such as a tylhexyl group, a 2-n-butylhexyl group, a 1-n-propylheptyl group, a 1-ethyloctyl group, a 2-ethyloctyl group, a 1-methylnonyl group, a 2-methylnonyl group, and a 3,7-dimethyloctyl group. C 10 alkyl group; n-undecyl group, 1-n-butyl-heptyl group, 2-n-butyl-heptyl group, 1-n-propyl-octyl group, 2-n-propyl-octyl group, 1-Echirunoniru group, 2- Echirunoniru A C 11 alkyl group such as a group; n-dodecyl group, 1-n-pentylheptyl group, 2-n-pentylheptyl group, 1-n-butyloctyl group, 2-n-butyloctyl group, 1-n - propyl nonyl group, 2-n-propyl-C 12 alkyl group such as a nonyl group; n-tridecyl group, 1-n-pentyl-octyl group, 2-n-pentyl-octyl group, 1-n-Buchirunoniru group, 2-n - Buchirunoniru group, 1-methyl-dodecyl group, C 13 alkyl group such as 2-methyl-dodecyl group; n-tetradecyl group, 1-n-heptyl-heptyl group, 1-n-hexyl-octyl group, 2-n-hexyl-octyl group , 1-n-Penchirunoniru group, C 14 alkyl group such as 2-n-Penchirunoniru group; n-pentadecyl group, 1-n-heptyl-octyl group, 1-n-hexyl-nonyl group, 2-n-hexyl-nonyl C 15 alkyl group such group; n-hexadecyl group, 2-n-hexyl-decyl group, 1-n-octyl-octyl group, 1-n-Hepuchirunoniru group, 2-n-Hepuchirunoniru group C 16 alkyl group; n- octadecyl group, 1-n- Nonirunoniru C 18 alkyl group such as a group;; n- heptadecyl group, 1-n- octyl C 17 alkyl group such as nonyl n- nonadecyl C 19, such as a group alkyl group; n- eicosyl group, 2-n- octyl dodecyl group C 20 alkyl group; n- etc. heneicosyl group C 21 alkyl group; n- docosyl group C 22 alkyl group; such as n- tricosyl C 23 alkyl group; n-tetracosyl group, C 24 alkyl group such as 2-n-decyl-tetradecyl group; and the like. Preferably a C 8 -C 28 alkyl group, more preferably a C 8 -C 26 alkyl group, more preferably a C 8 -C 26 branched alkyl group, even more preferably C 8 -C 24 A branched alkyl group, particularly preferably a 2-ethylhexyl group, a 3,7-dimethyloctyl group, a 2-n-butyloctyl group, a 2-n-hexyldecyl group, a 2-n-octyldodecyl group, It is an n-decyltetradecyl group. When R 30 to R 73 and R 75 to R 76 are the above groups, and R 74 is a hydrogen atom or the above group, the polymer compound of the present invention has improved solubility in an organic solvent, It has crystallinity.

なお、上記式(c1)〜(c30)で表される基は、アクセプター性ユニットとして作用する基であり、式(c32)〜(c43)で表される基は、ドナー性ユニットとして作用する基である。式(c31)で表される基は、A30、A31の種類により、アクセプター性ユニットとして作用することもあれば、ドナー性ユニットとして作用することもある。The groups represented by the above formulas (c1) to (c30) are groups acting as acceptor units, and the groups represented by the formulas (c32) to (c43) are groups acting as donor units. It is. The group represented by the formula (c31) may function as an acceptor unit or may function as a donor unit depending on the types of A 30 and A 31 .

本発明に用いる高分子化合物(1)中の式(1)で表される構造単位の繰り返し比率は、通常1モル%以上、好ましくは5モル%以上、より好ましくは15モル%以上、さらに好ましくは30モル%以上であり、通常99モル%以下、好ましくは95モル%以下、より好ましくは85モル%以下、さらに好ましくは70モル%以下である。   The repeating ratio of the structural unit represented by the formula (1) in the polymer compound (1) used in the present invention is usually 1 mol% or more, preferably 5 mol% or more, more preferably 15 mol% or more, and still more preferably. Is at least 30 mol%, usually at most 99 mol%, preferably at most 95 mol%, more preferably at most 85 mol%, even more preferably at most 70 mol%.

高分子化合物(1)中の共重合成分(2)の繰り返し単位の比率は、通常1モル%以上、好ましくは5モル%以上、より好ましくは15モル%以上、さらに好ましくは30モル%以上であるり、通常99モル%以下、好ましくは95モル%以下、より好ましくは85モル%以下、さらに好ましくは70モル%以下である。   The proportion of the repeating unit of the copolymer component (2) in the polymer compound (1) is usually 1 mol% or more, preferably 5 mol% or more, more preferably 15 mol% or more, and still more preferably 30 mol% or more. Alternatively, it is usually 99 mol% or less, preferably 95 mol% or less, more preferably 85 mol% or less, and still more preferably 70 mol% or less.

本発明に係る高分子化合物(1)における、繰り返し単位の式(1)で表される構造単位と共重合成分(2)との配列状態は、交互、ブロック及びランダムのいずれでもよい。すなわち、本発明に係る高分子化合物(1)は、交互コポリマー、ブロックコポリマー、及びランダムコポリマーのいずれでもよい。好ましくは交互に配列しているものである。 In the polymer compound (1) according to the present invention, the arrangement state of the structural unit represented by the formula (1) of the repeating unit and the copolymer component (2) may be any of alternating, block and random. That is, the polymer compound (1) according to the present invention may be any of an alternating copolymer, a block copolymer, and a random copolymer. Preferably, they are arranged alternately.

高分子化合物(1)中、式(1)で表される構造単位および共重合成分(2)は、それぞれ1種のみを含んでいてもよい。また、式(1)で表される構造単位を2種以上含んでいてもよいし、また、共重合成分(2)を2種以上含んでいてもよい。式(1)で表される構造単位および共重合成分(2)の種類が、通常8種以下、好ましくは5種以下である。特に好ましくは式(1)で表される構成単位のうち1種と、共重合成分(2)のうち1種類を交互に含んでいる高分子化合物(1)であり、最も好ましくは式(1)で表される構成単位1種のみと、共重合成分(2)1種類のみを交互に含んでいる高分子化合物(1)である。   In the polymer compound (1), the structural unit represented by the formula (1) and the copolymer component (2) may each contain only one type. Further, two or more structural units represented by the formula (1) may be contained, and two or more copolymer components (2) may be contained. The number of types of the structural unit and the copolymer component (2) represented by the formula (1) is usually 8 or less, preferably 5 or less. Particularly preferably, it is a polymer compound (1) containing one kind of the structural unit represented by the formula (1) and one kind of the copolymer component (2) alternately, and most preferably the formula (1) ) Is a polymer compound (1) alternately containing only one type of the structural unit represented by the formula (1) and only one type of the copolymer component (2).

高分子化合物(1)の好ましい具体例を以下に示す。しかしながら、本発明に係る高分子化合物(1)は以下の例示に限られない。以下の具体例において、RTはn−オクチル基、2−エチルヘキシル基、3,7−ジメチルオクチル基、2−n−ブチルオクチル、2−n−ヘキシルデシル基、2−n−オクチルドデシル基、2−n−デシルテトラデシル基、又はトリイソプロピルシリル基を表す。R30〜R73、R75〜R76は水素原子、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、3,7−ジメチルオクチル基、2−n−ブチルオクチル基、又は2−n−ヘキシルデシル基を表R74は、水素原子、又はn−オクチル基、2−エチルヘキシル基、3,7−ジメチルオクチル基、2−n−ブチルオクチル、2−n−ヘキシルデシル基、2−n−オクチルドデシル基、2−n−デシルテトラデシル基若しくはトリイソプロピルシリル基を表す。高分子化合物(1)が複数種の繰り返し単位を含む場合は、各繰り返し単位の数の比率は任意である。Preferred specific examples of the polymer compound (1) are shown below. However, the polymer compound (1) according to the present invention is not limited to the following examples. In the following specific examples, RT is n-octyl group, 2-ethylhexyl group, 3,7-dimethyloctyl group, 2-n-butyloctyl, 2-n-hexyldecyl group, 2-n-octyldodecyl group, Represents a 2-n-decyltetradecyl group or a triisopropylsilyl group. R 30 to R 73 and R 75 to R 76 each represent a hydrogen atom, an n-octyl group, a 2-ethylhexyl group, a 3,7-dimethyloctyl group, a 2-n-butyloctyl group, or a 2-n-hexyldecyl group. Table R 74 represents a hydrogen atom, or an n-octyl group, a 2-ethylhexyl group, a 3,7-dimethyloctyl group, a 2-n-butyloctyl, a 2-n-hexyldecyl group, a 2-n-octyldodecyl group, Represents a 2-n-decyltetradecyl group or a triisopropylsilyl group. When the polymer compound (1) contains a plurality of types of repeating units, the ratio of the number of each repeating unit is arbitrary.

本発明に用いる高分子化合物(1)は、長波長領域(好ましくは600nm以上、より好ましくは650nm以上)に吸収を持つことが好ましい。また、高分子化合物(1)を用いた光電変換素子は、高い開放電圧(Voc)を示し、高い光電変換特性を示す。高分子化合物(1)をp型半導体化合物とし、フラーレン化合物をn型半導体化合物として組み合わせると、特に高い光電変換特性を示す。また本発明に係る高分子化合物(1)は、HOMOエネルギー準位が低く酸化されにくい利点もある。   The polymer compound (1) used in the present invention preferably has an absorption in a long wavelength region (preferably 600 nm or more, more preferably 650 nm or more). Further, a photoelectric conversion element using the polymer compound (1) exhibits a high open-circuit voltage (Voc) and exhibits high photoelectric conversion characteristics. When the polymer compound (1) is used as a p-type semiconductor compound and the fullerene compound is used as an n-type semiconductor compound, particularly high photoelectric conversion characteristics are exhibited. Further, the polymer compound (1) according to the present invention also has an advantage that the HOMO energy level is low and it is hard to be oxidized.

また、高分子化合物(1)は溶媒に対して高溶解性を示すために、塗布成膜が容易であるという利点がある。また、塗布成膜を行う際に溶媒の選択の幅が広がるために、成膜により適した溶媒を選択でき、形成された活性層の膜質を向上させることができる。このことも、本発明に係る高分子化合物(1)を用いた光電変換素子が高い光電変換特性を示す一因であると考えられる。   In addition, since the polymer compound (1) exhibits high solubility in a solvent, there is an advantage that coating and film formation are easy. In addition, since the range of choices of the solvent when performing the coating film formation is widened, a solvent more suitable for the film formation can be selected, and the film quality of the formed active layer can be improved. This is also considered to be one reason that the photoelectric conversion element using the polymer compound (1) according to the present invention exhibits high photoelectric conversion characteristics.

本発明の高分子化合物(1)の重量平均分子量、および数平均分子量は、一般に、2,000以上、500,000以下であることが好ましく、より好ましくは3,000以上、200,000以下である。本発明の高分子化合物(1)の重量平均分子量、数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーを用い、ポリスチレンを標準試料として作成した較正曲線に基づいて算出することができる。   In general, the weight average molecular weight and the number average molecular weight of the polymer compound (1) of the present invention are preferably from 2,000 to 500,000, more preferably from 3,000 to 200,000. is there. The weight average molecular weight and the number average molecular weight of the polymer compound (1) of the present invention can be calculated based on a calibration curve prepared by using gel permeation chromatography and using polystyrene as a standard sample.

本発明に係る高分子化合物(1)は、好ましくは光吸収極大波長(λmax)が400nm以上、より好ましくは450nm以上にあり、通常1200nm以下、好ましくは1000nm以下、より好ましくは900nm以下にある。また、半値幅は通常10nm以上、好ましくは20nm以上であり、通常300nm以下である。また、本発明に係る高分子化合物(1)の吸収波長領域は太陽光の吸収波長領域に近いほど望ましい。   The polymer compound (1) according to the present invention preferably has a light absorption maximum wavelength (λmax) of 400 nm or more, more preferably 450 nm or more, and usually 1200 nm or less, preferably 1000 nm or less, more preferably 900 nm or less. The half width is usually at least 10 nm, preferably at least 20 nm, and usually at most 300 nm. Further, the absorption wavelength region of the polymer compound (1) according to the present invention is preferably as close to the absorption wavelength region of sunlight.

本発明に係る高分子化合物(1)の溶解度は、好ましくは25℃におけるクロロベンゼンに対する溶解度が通常0.1質量%以上、より好ましくは0.4質量%以上、さらに好ましくは0.8質量%以上であり、通常30質量%以下、好ましくは20質量%である。溶解性が高いことは、より厚い活性層を成膜することが可能となる点で好ましい。   The solubility of the polymer compound (1) according to the present invention is preferably such that the solubility in chlorobenzene at 25 ° C. is usually 0.1% by mass or more, more preferably 0.4% by mass or more, further preferably 0.8% by mass or more. And usually 30% by mass or less, preferably 20% by mass. High solubility is preferred in that a thicker active layer can be formed.

本発明に係る高分子化合物(1)は分子間で相互作用するものであることが好ましい。本発明において、分子間で相互作用するということは、高分子化合物の分子間でのπ−πスタッキングの相互作用等によってポリマー鎖間の距離が短くなることを意味する。相互作用が強いほど、高分子化合物が高いキャリア移動度及び/又は結晶性を示す傾向がある。すなわち、分子間で相互作用する高分子化合物においては分子間での電荷移動が起こりやすいため、活性層(IV)内のp型半導体化合物(高分子化合物(1))とn型半導体化合物との界面で生成した正孔(ホール)を効率よくアノード(VI)へ輸送できると考えられる。   The polymer compound (1) according to the present invention preferably interacts between molecules. In the present invention, the interaction between molecules means that the distance between polymer chains is shortened by π-π stacking interaction between the molecules of the polymer compound. As the interaction becomes stronger, the polymer compound tends to show higher carrier mobility and / or crystallinity. That is, since charge transfer between molecules is likely to occur in a polymer compound that interacts between molecules, the p-type semiconductor compound (polymer compound (1)) in the active layer (IV) and the n-type semiconductor compound It is considered that holes generated at the interface can be efficiently transported to the anode (VI).

高分子化合物(1)の製造方法
本発明に用いる高分子化合物(1)の製造方法は、例えば、2,6−ジヨードベンゾ[1,2−d:4,5−d’]ビスチアゾール、および、2,6−ジブロモベンゾ[1,2−d:4,5−d’]ビスチアゾールからなる群より選ばれた1の化合物を出発原料とし、式(3)で表される化合物、
Method for Producing Polymer Compound (1) The method for producing the polymer compound (1) used in the present invention includes, for example, 2,6-diiodobenzo [1,2-d: 4,5-d ′] bisthiazole and Starting from one compound selected from the group consisting of 2,6-dibromobenzo [1,2-d: 4,5-d ′] bisthiazole as a starting material, a compound represented by formula (3):


[式(3)中、T1、T2は、それぞれ独立に、アルコキシ基、チオアルコキシ基、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチオフェン環、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチアゾール環、または、炭化水素基、アルコキシ基、チオアルコキシ基、オルガノシリル基、ハロゲン原子、もしくは、トリフルオロメチル基で置換されていてもよいフェニル基を表す。]

[In the formula (3), T 1 and T 2 each independently represent an thiophene ring, a hydrocarbon group or an organosilyl group which may be substituted with an alkoxy group, a thioalkoxy group, a hydrocarbon group or an organosilyl group. Represents a thiazole ring which may be substituted, or a phenyl group which may be substituted with a hydrocarbon group, an alkoxy group, a thioalkoxy group, an organosilyl group, a halogen atom, or a trifluoromethyl group. ]

式(4)で表される化合物、   A compound represented by the formula (4):


[式(4)中、T1、T2は、それぞれ上記と同様の基を表す。X1、X2は塩素、臭素またはヨウ素を表す。]

[In the formula (4), T 1 and T 2 each represent the same group as described above. X 1 and X 2 represent chlorine, bromine or iodine. ]

式(5)で表される化合物、   A compound represented by the formula (5),

[式(5)中、T1、T2は、上記と同様の基を表す。B1、B2は、炭化水素基で置換されていてもよいチオフェン環、炭化水素基で置換されていてもよいチアゾール環、またはエチニレン基を表す。]
を経ることを特徴とする製造方法により製造される。
[In the formula (5), T 1 and T 2 represent the same groups as described above. B 1 and B 2 represent a thiophene ring optionally substituted with a hydrocarbon group, a thiazole ring optionally substituted with a hydrocarbon group, or an ethynylene group. ]
And a manufacturing method characterized by passing through.

本発明に用いる高分子化合物(1)の製造方法は、さらに式(6)で表される化合物   The method for producing the polymer compound (1) used in the present invention further comprises a compound represented by the formula (6):

[式(6)中、T1、T2は上記と同様の基を表す。B3、B4はB1、B2と同様の基を示す。R1〜R4は、それぞれ独立に、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基、水酸基、炭素数1〜6のアルコキシ基、または、炭素数6〜10のアリールオキシ基を表す。M1、M2は、それぞれ独立に、ホウ素原子または錫原子を表す。R1、R2は、M1とともに環を形成していてもよく、R3、R4は、M2とともに環を形成していてもよい。m、nは、それぞれ、1または2の整数を表す。また、m、nが2のとき、複数のR1、R3は、それぞれ同一でも、異なっていてもよい。]
を経ることが好ましい。
[In the formula (6), T 1 and T 2 represent the same groups as described above. B 3 and B 4 represent the same groups as B 1 and B 2 . R 1 to R 4 each independently represent an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryloxy group having 6 to 10 carbon atoms. M 1 and M 2 each independently represent a boron atom or a tin atom. R 1 and R 2 may form a ring together with M 1 , and R 3 and R 4 may form a ring together with M 2 . m and n each represent an integer of 1 or 2. When m and n are 2, a plurality of R 1 and R 3 may be the same or different. ]
Is preferred.

上記式(6)の化合物は例えば下記のようにして製造する事が可能である。
第一工程:2,6−ジハロゲン化ベンゾビスチアゾールと金属触媒の存在下、式(7)および/または式(8)
The compound of the above formula (6) can be produced, for example, as follows.
First step: Formula (7) and / or Formula (8) in the presence of a 2,6-dihalogenated benzobisthiazole and a metal catalyst

[式(7)、(8)中、T1、T2は、それぞれ上記と同様の基を表す。R5、R6は、それぞれ独立に、水素原子、または、*−M3(R7k8を表す。R7、R8は、それぞれ独立に、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基、水酸基、炭素数1〜6のアルコキシ基、または、炭素数6〜10のアリールオキシ基を表す。M3は、ホウ素原子または錫原子を表す。*は結合手を表す。R7、R8は、M3とともに環を形成していてもよい。kは1または2の整数を表す。また、kが2のとき、複数のR7は、それぞれ同一でも、異なっていてもよい。]
で表される化合物を反応させて、式(3)で表される化合物を得る工程
[In the formulas (7) and (8), T 1 and T 2 each represent the same group as described above. R 5, R 6 each independently represent a hydrogen atom or a * - represents the M 3 (R 7) k R 8. R 7 and R 8 each independently represent an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryloxy group having 6 to 10 carbon atoms. M 3 represents a boron atom or a tin atom. * Represents a bond. R 7 and R 8 may form a ring together with M 3 . k represents an integer of 1 or 2. When k is 2, a plurality of R 7 may be the same or different. ]
Reacting a compound represented by formula (3) to obtain a compound represented by formula (3)

第二工程:式(3)で表される化合物に塩基とハロゲン化試薬とを反応させ、式(4)で表される化合物を得る工程。 Second step: a step of reacting a compound represented by the formula (3) with a base and a halogenating reagent to obtain a compound represented by the formula (4).

さらに下記第三工程、第四工程および第五工程を含むことにより式(6)で表される化合物を得ることが可能である。   Furthermore, the compound represented by the formula (6) can be obtained by including the following third step, fourth step and fifth step.

第三工程:式(4)で表される化合物に、金属触媒の存在下、下記式(9)および/または式(10)で表される化合物を反応させて、式(5)で表される化合物を得る工程。 Third step: a compound represented by the formula (4) is reacted with a compound represented by the following formula (9) and / or the formula (10) in the presence of a metal catalyst to give a compound represented by the formula (5). Obtaining a compound.

[式(9)、(10)中、B1、B2は、それぞれ上記と同様の基を表す。R9〜R12は、それぞれ独立に、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基、水酸基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数6〜10のアリール基、または、炭素数6〜10のアリールオキシ基を表す。M4、M5は、ホウ素原子、錫原子、または、ケイ素原子を表す。R9、R10は、M4とともに環を形成していてもよく、R11、R12は、M5とともに環を形成していてもよい。pは1または2の整数を表す。pが2のとき、複数のR9は、それぞれ同一でも、異なっていてもよい。][In the formulas (9) and (10), B 1 and B 2 each represent the same group as described above. R 9 to R 12 are each independently an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or 6 to 10 carbon atoms. Represents an aryloxy group. M 4 and M 5 represent a boron atom, a tin atom, or a silicon atom. R 9 and R 10 may form a ring together with M 4 , and R 11 and R 12 may form a ring together with M 5 . p represents an integer of 1 or 2. When p is 2, a plurality of R 9 may be the same or different. ]

第四工程:式(5)で表される化合物に、塩基とハロゲン化錫化合物とを反応させて、式(6)で表される化合物を得る工程。
なお、本発明において、式(5)で表される化合物のB1、B2が炭化水素基で置換されていてもよいチオフェン環(好ましくは、式(b1)で表される基)、または、炭化水素基で置換されていてもよいチアゾール環(好ましくは、式(b2)で表される基)である場合、第四工程を含むことが好ましい。
Fourth step: a step of reacting a compound represented by the formula (5) with a base and a tin halide compound to obtain a compound represented by the formula (6).
In the present invention, a thiophene ring (preferably a group represented by the formula (b1)) in which B 1 and B 2 of the compound represented by the formula (5) may be substituted with a hydrocarbon group, or In the case of a thiazole ring (preferably a group represented by the formula (b2)) which may be substituted with a hydrocarbon group, the method preferably includes a fourth step.

カップリング反応
さらに、高分子化合物(1)は、カップリング反応によって、式(1)で表される構造単位と、共重合成分(2)とを交互に配置するように組み合わせてドナー−アクセプター型高分子化合物(ドナー−アクセプター型半導体ポリマー)として製造することができる。
Coupling reaction Further, the polymer compound (1) is combined with a donor-acceptor type by combining the structural unit represented by the formula (1) and the copolymer component (2) alternately by a coupling reaction. It can be produced as a polymer compound (donor-acceptor type semiconductor polymer).

カップリング反応は、金属触媒の存在下、式(6)で表される化合物と、下記式(C1)〜(C43)で表される化合物のいずれかと反応させることによって行うことが可能である中でも式(C1)、(C3)〜(C5)、(C7)、(C9)、(C12)、(C21)、(C27)、(C37)、(C42)で表される構造単位が好ましく、式(C1)、(C5)、(C9)、(C21)、(C37)、(C42)で表される構造単位がより好ましい。   The coupling reaction can be performed by reacting the compound represented by the formula (6) with any of the compounds represented by the following formulas (C1) to (C43) in the presence of a metal catalyst. Structural units represented by the formulas (C1), (C3) to (C5), (C7), (C9), (C12), (C21), (C27), (C37), and (C42) are preferable. Structural units represented by (C1), (C5), (C9), (C21), (C37) and (C42) are more preferred.

[式(C1)〜(C43)中、R30〜R73、R75〜R76は、それぞれ独立に、水素原子、又は炭素数4〜30の炭化水素基を表し、R74は、水素原子又は炭素数4〜30の炭化水素基を表す。A30、A31は、それぞれ独立に、T1、T2と同様の基を表し、Xはハロゲン原子を表す。jは1〜4の整数を表す。][In the formulas (C1) to (C43), R 30 to R 73 and R 75 to R 76 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 4 to 30 carbon atoms, and R 74 represents a hydrogen atom. Alternatively, it represents a hydrocarbon group having 4 to 30 carbon atoms. A 30 and A 31 each independently represent the same group as T 1 and T 2, and X represents a halogen atom. j represents an integer of 1 to 4. ]

その他のp型半導体化合物
活性層(IV)は、p型半導体化合物として、本発明に係る高分子化合物(1)を少なくとも含有する。しかしながら、高分子化合物(1)とは異なるp型半導体化合物を、高分子化合物(1)と混合及び/又は積層して併用することも可能である。併用しうる他のp型半導体化合物としては、例えば有機半導体化合物(11)が挙げられる。以下、有機半導体化合物(11)について説明する。なお、有機半導体化合物(11)は、高分子有機半導体化合物であっても、低分子有機半導体化合物であっても差し支えないが、高分子有機半導体化合物であることが好ましい。
Other p-type Semiconductor Compound The active layer (IV) contains at least the polymer compound (1) according to the present invention as a p-type semiconductor compound. However, it is also possible to mix and / or laminate a p-type semiconductor compound different from the polymer compound (1) with the polymer compound (1). As another p-type semiconductor compound that can be used in combination, for example, an organic semiconductor compound (11) can be mentioned. Hereinafter, the organic semiconductor compound (11) will be described. The organic semiconductor compound (11) may be a high-molecular organic semiconductor compound or a low-molecular organic semiconductor compound, but is preferably a high-molecular organic semiconductor compound.

有機半導体化合物(11)
有機半導体化合物(11)としては、例えばポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポリアセチレン又はポリアニリン等の共役コポリマー半導体化合物;アルキル基やその他の置換基が置換されたオリゴチオフェン等のコポリマー半導体化合物等が挙げられる。また、二種以上のモノマー単位を共重合させたコポリマー半導体化合物も挙げられる。共役コポリマーは、例えば、Handbook of Conducting Polymers,3rd Ed.(全2巻),2007、J.Polym. Sci.Part A:Polym.Chem.2013,51,743−768、 J.Am.Chem.Soc.2009,131,13886−13887、 Angew. Chem.Int.Ed.2013,52,8341−8344、 Adv.Mater.2009,21,2093−2097等の公知文献に記載されたコポリマーやその誘導体、及び記載されているモノマーの組み合わせによって合成し得るコポリマーを用いることができる。有機半導体化合物(11)は、一種の化合物でも複数種の化合物の混合物でもよい。有機半導体化合物(11)を用いることで吸収波長帯の追加による吸光量の増加などが期待できる。
Organic semiconductor compound (11)
Examples of the organic semiconductor compound (11) include conjugated copolymer semiconductor compounds such as polythiophene, polyfluorene, polyphenylenevinylene, polythienylenevinylene, polyacetylene, and polyaniline; and copolymer semiconductors such as oligothiophene substituted with an alkyl group or another substituent. And the like. Further, a copolymer semiconductor compound obtained by copolymerizing two or more types of monomer units is also included. Conjugated copolymers are described, for example, in Handbook of Conducting Polymers, 3rd Ed. (2 volumes), 2007; Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2013, 51, 743-768; Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13886-13887, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 8341-8344, Adv. Mater. Copolymers and derivatives thereof described in known literatures such as 2009, 21, 2093-2097, and copolymers that can be synthesized by a combination of the described monomers can be used. The organic semiconductor compound (11) may be a single compound or a mixture of multiple compounds. Use of the organic semiconductor compound (11) can be expected to increase the amount of light absorbed by adding an absorption wavelength band.

有機半導体化合物(11)の具体例としては以下のものが挙げられるが、以下のものに限定されるわけではない。   Specific examples of the organic semiconductor compound (11) include the following, but are not limited to the following.

p型半導体化合物(高分子化合物(1)、或いは高分子化合物(1)と他のp型半導体化合物との混合物であり、好ましくは高分子化合物(1)。)のHOMO(最高被占分子軌道)エネルギー準位は、後述のn型半導体化合物の種類によって選択することができる。特に、フラーレン化合物をn型半導体化合物として用いる場合、p型半導体化合物のHOMOエネルギー準位の下限は、通常−7eV以上、より好ましくは−6.5eV以上であり特に好ましくは−6.2eV以上である。一方HOMOエネルギー準位の上限は、通常−4.0eV以下、より好ましくは−4.5eV以下、特に好ましくは−5.1eV以下である。p型半導体化合物のHOMOエネルギー準位が適度に高められていることによりp型半導体としての特性が向上し、p型半導体化合物のHOMOエネルギー準位が−適度に抑制されていることによりp型半導体化合物の安定性が向上し、開放電圧(Voc)も向上する。   HOMO (highest occupied molecular orbital) of a p-type semiconductor compound (polymer compound (1) or a mixture of polymer compound (1) and another p-type semiconductor compound, preferably polymer compound (1)) ) The energy level can be selected according to the type of an n-type semiconductor compound described later. In particular, when a fullerene compound is used as an n-type semiconductor compound, the lower limit of the HOMO energy level of the p-type semiconductor compound is usually -7 eV or more, more preferably -6.5 eV or more, and particularly preferably -6.2 eV or more. is there. On the other hand, the upper limit of the HOMO energy level is usually -4.0 eV or less, more preferably -4.5 eV or less, and particularly preferably -5.1 eV or less. Since the HOMO energy level of the p-type semiconductor compound is appropriately increased, the characteristics as a p-type semiconductor are improved, and the HOMO energy level of the p-type semiconductor compound is moderately suppressed. The stability of the compound is improved, and the open circuit voltage (Voc) is also improved.

p型半導体化合物のLUMO(最低空分子軌道)エネルギー準位は、後述のn型半導体化合物の種類によって選択することができる。特に、フラーレン化合物をn型半導体化合物として用いる場合、p型半導体化合物のLUMOエネルギー準位は、通常−4.5eV以上、好ましくは−4.3eV以上であり、通常−2.5eV以下、好ましくは−2.7eV以下である。p型半導体のLUMOエネルギー準位が適度に抑制されていることにより、バンドギャップが調整され長波長の光エネルギーを有効に吸収することができ、短絡電流密度が向上する。p型半導体化合物のLUMOエネルギ−準位が適度に高められていることにより、n型半導体化合物への電子移動が起こりやすくなり短絡電流密度が向上する。   The LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) energy level of the p-type semiconductor compound can be selected according to the type of an n-type semiconductor compound described later. In particular, when a fullerene compound is used as an n-type semiconductor compound, the LUMO energy level of the p-type semiconductor compound is usually -4.5 eV or more, preferably -4.3 eV or more, and usually -2.5 eV or less, preferably -2.7 eV or less. Since the LUMO energy level of the p-type semiconductor is appropriately suppressed, the band gap can be adjusted, light energy of a long wavelength can be effectively absorbed, and the short-circuit current density can be improved. Since the LUMO energy level of the p-type semiconductor compound is appropriately increased, electron transfer to the n-type semiconductor compound is likely to occur, and the short-circuit current density is improved.

LUMOエネルギー準位及びHOMOエネルギー準位の算出方法は、理論的に計算値で求める方法と実際に測定する方法が挙げられる。理論的に計算値で求める方法としては、半経験的分子軌道法及び非経験的分子軌道法が挙げられる。実際に測定する方法としては、紫外可視吸収スペクトル測定法又は常温常圧下、紫外線光電子分析装置(理研計器社製、「AC−3」)によりイオン化ポテンシャルを測定が挙げられる。
その中でも好ましくはAC−3測定であり、本発明ではAC−3測定法を用いるものとする。
The method of calculating the LUMO energy level and the HOMO energy level includes a method of theoretically obtaining a calculated value and a method of actually measuring the calculated value. As a method of theoretically obtaining a calculated value, there are a semi-empirical molecular orbital method and a non-empirical molecular orbital method. Examples of the method of actually measuring include an ultraviolet-visible absorption spectrum measuring method and an ionization potential measured by an ultraviolet photoelectron analyzer ("AC-3", manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.) under normal temperature and normal pressure.
Among them, AC-3 measurement is preferable, and the AC-3 measurement method is used in the present invention.

1.1.3 n型半導体化合物
n型有機半導体化合物は、一般的に、その最低空軌道(LUMO)準位が3.5〜4.5eVであるようなπ電子共役系化合物であり、例えば、フラーレンもしくはその誘導体、オクタアザポルフィリン等、p型有機半導体化合物の水素原子をフッ素原子に置換したパーフルオロ体(例えば、パーフルオロペンタセンやパーフルオロフタロシアニン)、ナフタレンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の芳香族カルボン酸無水物やそのイミド化物を骨格として含む高分子化合物等を挙げる事ができる。
1.1.3 n-type semiconductor compound An n-type organic semiconductor compound is generally a π-electron conjugated compound having a lowest unoccupied orbital (LUMO) level of 3.5 to 4.5 eV. , Fullerenes or derivatives thereof, perfluoro compounds in which hydrogen atoms of a p-type organic semiconductor compound such as octazaporphyrin are substituted with fluorine atoms (for example, perfluoropentacene or perfluorophthalocyanine), naphthalenetetracarboxylic anhydride, naphthalenetetracarboxylic acid Examples thereof include aromatic carboxylic acid anhydrides such as acid diimide, perylene tetracarboxylic acid anhydride, and perylene tetracarboxylic acid diimide, and high molecular compounds containing imides thereof as a skeleton.

これらのn型有機半導体化合物のうち、本発明の特定構成単位を有するp型半導体化合物(特に、高分子化合物(1))と高速かつ効率的に電荷分離ができるためフラーレンもしくはその誘導体が好ましい。
フラーレンやその誘導体としては、C60フラーレン、C70フラーレン、C76フラーレン、C78フラーレン、C84フラーレン、C240フラーレン、C540フラーレン、ミックスドフラーレン、フラーレンナノチューブ、およびこれらの一部が水素原子、ハロゲン原子、置換または無置換のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、シクロアルキル基、シリル基、エーテル基、チオエーテル基、アミノ基、シリル基等によって置換されたフラーレン誘導体を挙げることができる。
Among these n-type organic semiconductor compounds, fullerene or a derivative thereof is preferable because charge separation from a p-type semiconductor compound having the specific structural unit of the present invention (particularly, the polymer compound (1)) can be performed quickly and efficiently.
Examples of fullerenes and derivatives thereof include C60 fullerenes, C70 fullerenes, C76 fullerenes, C78 fullerenes, C84 fullerenes, C240 fullerenes, C540 fullerenes, mixed fullerenes, fullerene nanotubes, and some of which are hydrogen atoms, halogen atoms, substituted or unsubstituted. Examples include fullerene derivatives substituted by a substituted alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heteroaryl group, cycloalkyl group, silyl group, ether group, thioether group, amino group, silyl group, and the like.

フラーレン誘導体としては、フェニル−C61−酪酸エステル、ジフェニル−C62−ビス(酪酸エステル)、フェニル−C71−酪酸エステル、フェニル−C85−酪酸エステルまたはチエニル−C61−酪酸エステルが好ましく、上記の酪酸エステルのアルコール部分の好ましい炭素数は1〜30、より好ましくは1〜8、さらに好ましくは1〜4、最も好ましくは1である。   As the fullerene derivative, phenyl-C61-butyrate, diphenyl-C62-bis (butyrate), phenyl-C71-butyrate, phenyl-C85-butyrate or thienyl-C61-butyrate are preferred. The carbon number of the alcohol moiety is preferably 1 to 30, more preferably 1 to 8, still more preferably 1 to 4, and most preferably 1.

好ましいフラーレン誘導体を例示すると、フェニル−C61−酪酸メチルエステル([60]PCBM)、フェニル−C61−酪酸n−ブチルエステル([60]PCBnB)、フェニル−C61−酪酸イソブチルエステル([60]PCBiB)、フェニル−C61−酪酸n−ヘキシルエステル([60]PCBH)、フェニル−C61−酪酸n−オクチルエステル([60]PCBO)、ジフェニル−C62−ビス(酪酸メチルエステル)(ビス[60]PCBM)、フェニル−C71−酪酸メチルエステル([70]PCBM)、フェニル−C85−酪酸メチルエステル([84]PCBM)、チエニル−C61−酪酸メチルエステル([60]ThCBM)、C60ピロリジントリス酸、C60ピロリジントリス酸エチルエステル、N−メチルフラロピロリジン(MP−C60)、(1,2−メタノフラーレンC60)−61−カルボン酸、(1,2−メタノフラーレンC60)−61−カルボン酸t−ブチルエステル、特開2008−130889号公報等のメタロセン化フラーレン、米国特許第7,329,709号明細書等の環状エーテル基を有するフラーレンが挙げられる。   Examples of preferred fullerene derivatives include phenyl-C61-butyric acid methyl ester ([60] PCBM), phenyl-C61-butyric acid n-butyl ester ([60] PCBnB), and phenyl-C61-butyric acid isobutyl ester ([60] PCBiB). Phenyl-C61-butyric acid n-hexyl ester ([60] PCBH), phenyl-C61-butyric acid n-octyl ester ([60] PCBO), diphenyl-C62-bis (butyric acid methyl ester) (bis [60] PCBM) Phenyl-C71-butyric acid methyl ester ([70] PCBM), phenyl-C85-butyric acid methyl ester ([84] PCBM), thienyl-C61-butyric acid methyl ester ([60] ThCBM), C60 pyrrolidine tris acid, C60 pyrrolidine Tris acid ethyl ester, -Methylfuralopyrrolidine (MP-C60), (1,2-methanofullerene C60) -61-carboxylic acid, (1,2-methanofullerene C60) -61-carboxylic acid t-butyl ester, JP-A-2008-130889. No. 7,329,709 and the like, and fullerenes having a cyclic ether group.

1.2 カソード(II),アノード(VI)
カソード(II)、およびアノード(VI)は、光吸収により生じた正孔及び電子を捕集する機能を有する。したがって、一対の電極には、電子の捕集に適した電極(II)(カソード)と、正孔の捕集に適した電極(VI)(アノード)とを用いることが好ましい。一対の電極は、いずれか一方(好ましくはカソード(II))が透光性であればよく、両方が透光性であっても構わない。透光性があるとは、太陽光が40%以上透過することを指す。また、透光性を有する透明電極の太陽光線透過率は70%以上であることが、透明電極を透過させて活性層(IV)に光を到達させるために好ましい。光の透過率は、通常の分光光度計で測定できる。
1.2 Cathode (II), Anode (VI)
The cathode (II) and the anode (VI) have a function of collecting holes and electrons generated by light absorption. Therefore, it is preferable to use an electrode (II) (cathode) suitable for collecting electrons and an electrode (VI) (anode) suitable for collecting holes as the pair of electrodes. One of the pair of electrodes (preferably, the cathode (II)) only needs to be light-transmitting, and both may be light-transmitting. Translucent means that sunlight transmits at least 40%. In addition, it is preferable that the solar light transmittance of the transparent electrode having a light-transmitting property is 70% or more in order to allow the light to reach the active layer (IV) through the transparent electrode. The light transmittance can be measured with an ordinary spectrophotometer.

カソード(II)は、一般には仕事関数がアノードよりも小さい値を有する導電性材料で構成され、活性層(IV)で発生した電子をスムーズに取り出す機能を有する電極である。   The cathode (II) is an electrode generally made of a conductive material having a work function smaller than that of the anode, and having a function of smoothly extracting electrons generated in the active layer (IV).

カソード(II)の材料としては、例えば、酸化ニッケル、酸化錫、酸化インジウム、酸化インジウムスズ(ITO)、インジウム−ジルコニウム酸化物(IZO)、酸化チタン、酸化インジウム又は酸化亜鉛等の導電性金属酸化物;金、白金、銀、クロム又はコバルト等の金属あるいはその合金等が挙げられる。これらの物質は小さい仕事関数を有するため、好ましく、さらに、ポリチオフェン誘導体にポリスチレンスルホン酸をドーピングしたPEDOT:PSSで代表されるような導電性高分子材料を積層することができるため、好ましい。このような導電性高分子を積層する場合には、この導電性高分子材料の仕事関数が大きいことから、上記のような小さい仕事関数の材料でなくとも、アルミニウムやマグネシウム等のカソードに適した金属も広く用いることが可能である。   Examples of the material of the cathode (II) include conductive metal oxides such as nickel oxide, tin oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium-zirconium oxide (IZO), titanium oxide, indium oxide, and zinc oxide. Materials; metals such as gold, platinum, silver, chromium or cobalt or alloys thereof. These substances are preferable because they have a small work function, and are further preferable because a conductive polymer material typified by PEDOT: PSS in which a polythiophene derivative is doped with polystyrenesulfonic acid can be stacked. In the case of laminating such a conductive polymer, since the work function of the conductive polymer material is large, even if the material has a small work function as described above, it is suitable for a cathode such as aluminum or magnesium. Metals can also be widely used.

またカソード(II)が透明電極である場合には、ITO、酸化亜鉛又は酸化錫等の透光性がある導電性金属酸化物を用いることが好ましく、特にITOを用いることが好ましい。   When the cathode (II) is a transparent electrode, a light-transmitting conductive metal oxide such as ITO, zinc oxide, or tin oxide is preferably used, and particularly preferably ITO is used.

カソード(II)の膜厚にが、通常10nm以上、好ましくは20nm以上、さらに好ましくは50nm以上であり、通常10μm以下、好ましくは1μm以下、さらに好ましくは500nm以下である。カソード(II)の膜厚が適度に厚いにより、シート抵抗が抑えられ、カソード(II)の膜厚が適度に薄いことにより、光透過率を低下させずに効率よく光を電気に変換することができる。カソード(II)が透明電極である場合には、光透過率とシート抵抗とを両立できる膜厚を選ぶ必要がある。   The thickness of the cathode (II) is usually at least 10 nm, preferably at least 20 nm, more preferably at least 50 nm, usually at most 10 μm, preferably at most 1 μm, more preferably at most 500 nm. When the thickness of the cathode (II) is appropriately large, the sheet resistance is suppressed, and when the thickness of the cathode (II) is appropriately small, light is efficiently converted into electricity without lowering the light transmittance. Can be. When the cathode (II) is a transparent electrode, it is necessary to select a film thickness that can achieve both light transmittance and sheet resistance.

カソード(II)のシート抵抗は、通常1Ω/sq以上であることが好ましく、通常1000Ω/sq以下、好ましくは500Ω/sq以下、さらに好ましくは100Ω/sq以下である。   The sheet resistance of the cathode (II) is usually preferably 1 Ω / sq or more, usually 1000 Ω / sq or less, preferably 500 Ω / sq or less, more preferably 100 Ω / sq or less.

カソード(II)の形成方法としては、蒸着法若しくはスパッタ法等の真空成膜方法、又はナノ粒子や前駆体を含有するインクを塗布して成膜する湿式塗布法が挙げられる。   Examples of the method for forming the cathode (II) include a vacuum film forming method such as an evaporation method or a sputtering method, and a wet coating method in which an ink containing nanoparticles or a precursor is applied to form a film.

アノード(VI)は、仕事関数がカソードよりも大きい導電性材料で構成され、活性層(IV)で発生した正孔をスムーズに取り出す機能を有する電極であることが好ましい。   The anode (VI) is preferably an electrode made of a conductive material having a larger work function than that of the cathode, and having a function of smoothly extracting holes generated in the active layer (IV).

アノード(VI)の材料としては、例えば、白金、金、銀、銅、鉄、錫、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム又はマグネシウム等の金属及びその合金;フッ化リチウムやフッ化セシウム等の無機塩;酸化ニッケル、酸化アルミニウム、酸化リチウム又は酸化セシウムのような金属酸化物等が挙げられる。これらの材料は大きい仕事関数を有する材料であるため、好ましい。また、ホール輸送層(V)の材料として酸化亜鉛のようなn型半導体化合物で導電性を有するものを用いる場合、酸化インジウムスズ(ITO)のように小さい仕事関数を有する材料をアノード(VI)の材料として用いることもできる。電極保護の観点から、アノード(VI)としては、白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウム、カルシウム又はインジウム等の金属及びこれらの金属を用いた合金から形成される金属電極が好ましい。   Materials for the anode (VI) include, for example, metals such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, zinc, aluminum, indium, chromium, lithium, sodium, potassium, cesium, calcium or magnesium, and alloys thereof; Inorganic salts such as lithium oxide and cesium fluoride; and metal oxides such as nickel oxide, aluminum oxide, lithium oxide and cesium oxide. These materials are preferable because they are materials having a large work function. When an n-type semiconductor compound such as zinc oxide having conductivity is used as the material of the hole transport layer (V), a material having a small work function such as indium tin oxide (ITO) is used as the anode (VI). Can also be used as a material. From the viewpoint of electrode protection, the anode (VI) is preferably a metal electrode formed of a metal such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, aluminum, calcium, or indium, and an alloy using these metals.

アノード(VI)の膜厚は、通常10nm以上、好ましくは20nm以上、より好ましくは50nm以上であり、通常10μm以下、好ましくは1μm以下、より好ましくは500nm以下である。アノード(VI)の膜厚が適度に厚いと、シート抵抗が抑えられ、アノード(VI)の膜厚が適度に薄いと、光透過率を低下させずに効率よく光を電気に変換することができる。アノード(VI)を透明電極として用いる場合には、光透過率とシート抵抗を両立する膜厚を選ぶ必要がある。   The thickness of the anode (VI) is usually at least 10 nm, preferably at least 20 nm, more preferably at least 50 nm, and usually at most 10 μm, preferably at most 1 μm, more preferably at most 500 nm. When the thickness of the anode (VI) is appropriately large, the sheet resistance is suppressed, and when the thickness of the anode (VI) is appropriately small, light can be efficiently converted into electricity without lowering the light transmittance. it can. When the anode (VI) is used as a transparent electrode, it is necessary to select a film thickness that achieves both light transmittance and sheet resistance.

アノード(VI)のシート抵抗は、通常1000Ω/sq以下、好ましくは500Ω/sq以下、さらに好ましくは100Ω/sq以下である。下限には、通常は1Ω/sq以上であることが好ましい。   The sheet resistance of the anode (VI) is usually 1000 Ω / sq or less, preferably 500 Ω / sq or less, more preferably 100 Ω / sq or less. The lower limit is usually preferably 1 Ω / sq or more.

アノード(VI)の形成方法としては、蒸着法若しくはスパッタ法等の真空成膜方法、又はナノ粒子や前駆体を含有するインクを塗布して成膜する湿式塗布法等がある。   Examples of the method for forming the anode (VI) include a vacuum film forming method such as a vapor deposition method or a sputtering method, and a wet coating method in which an ink containing nanoparticles or a precursor is applied to form a film.

さらに、カソード(II)及びアノード(VI)は、2層以上の積層構造を有していてもよい。また、カソード(II)及びアノード(VI)に対して表面処理を行うことにより、特性(電気特性やぬれ特性等)を改良してもよい。   Further, the cathode (II) and the anode (VI) may have a laminated structure of two or more layers. In addition, by performing a surface treatment on the cathode (II) and the anode (VI), the characteristics (such as electric characteristics and wetting characteristics) may be improved.

1.3 基材(I)
光電変換素子(VII)は、通常は支持体となる基材(I)を有する。すなわち、基材上に、電極(II),(VI)と、活性層(IV)とが形成される。
1.3 Base material (I)
The photoelectric conversion element (VII) usually has a substrate (I) serving as a support. That is, the electrodes (II) and (VI) and the active layer (IV) are formed on the base material.

基材(I)の材料は、本発明の効果を著しく損なわない限り特に限定されない。基材(I)の材料の好適な例を挙げると、石英、ガラス、サファイア又はチタニア等の無機材料;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ナイロン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂フィルム、塩化ビニル若しくはポリエチレン等のポリオレフィン、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、アラミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリノルボルネン又はエポキシ樹脂等の有機材料;紙又は合成紙等の紙材料;ステンレス、チタン又はアルミニウム等の金属に、絶縁性を付与するために表面をコート又はラミネートしたもの等の複合材料;等が挙げられる。   The material of the substrate (I) is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Preferable examples of the material of the substrate (I) include inorganic materials such as quartz, glass, sapphire, and titania; polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyether sulfone, polyimide, nylon, polystyrene, polyvinyl alcohol, and ethylene vinyl alcohol. Organic materials such as copolymers, fluororesin films, polyolefins such as vinyl chloride or polyethylene, cellulose, polyvinylidene chloride, aramid, polyphenylene sulfide, polyurethane, polycarbonate, polyarylate, polynorbornene and epoxy resins; paper and synthetic paper Paper materials; composite materials such as stainless steel, titanium, aluminum, and other metals coated or laminated with a surface to impart insulation.

ガラスとしてはソーダガラス、青板ガラス又は無アルカリガラス等が挙げられる。ガラスからの溶出イオンが少ない点で、これらの中でも無アルカリガラスが好ましい。   Examples of the glass include soda glass, blue plate glass, and alkali-free glass. Of these, alkali-free glass is preferred among them because the amount of ions eluted from glass is small.

基材(I)の形状としては、例えば、板状、フィルム状又はシート状等のものを用いることができる。また、基材(I)の膜厚は、通常5μm以上、好ましくは20μm以上であり、通常20mm以下、好ましくは10mm以下である。基材(I)の膜厚が適度に厚いと、光電変換素子の強度が不足する可能性が低くなるために好ましい。基材(I)の膜厚が適度に薄いと、コストが抑えられ、かつ重量が重くならないために好ましい。基材(I)の材料がガラスである場合の膜厚は、通常0.01mm以上、好ましくは0.1mm以上であり、通常1cm以下、好ましくは0.5cm以下である。ガラス基材(I)の膜厚が適度に厚いと、機械的強度が増加し、割れにくくなるために、好ましい。また、ガラス基材(I)の膜厚が適度に薄いと、重量が重くならないために好ましい。   As the shape of the base material (I), for example, a plate shape, a film shape, a sheet shape, or the like can be used. The film thickness of the substrate (I) is usually at least 5 μm, preferably at least 20 μm, and is usually at most 20 mm, preferably at most 10 mm. It is preferable that the thickness of the base material (I) is appropriately large because the possibility that the strength of the photoelectric conversion element is insufficient is reduced. It is preferable that the film thickness of the base material (I) is appropriately small because the cost is suppressed and the weight does not increase. When the material of the substrate (I) is glass, the film thickness is usually at least 0.01 mm, preferably at least 0.1 mm, and usually at most 1 cm, preferably at most 0.5 cm. It is preferable that the glass substrate (I) has a moderately large thickness because the mechanical strength increases and the glass substrate (I) hardly breaks. Further, it is preferable that the glass substrate (I) has an appropriately thin film thickness because the weight does not increase.

1.4 バッファ層(III,V)
光電変換素子(VII)は、活性層(IV)とカソード(II)(以下、「電極(II)」ともいう。),アノード(VI)(以下、「電極(VI)」ともいう。)の間にバッファ層(III),(V)を有することが好ましい。バッファ層は、ホール輸送層(V)及び電子輸送層(III)に分類することができる。バッファ層を設けることで、活性層(IV)とカソード(II)或いはアノード(VI)との間での電子又は正孔の移動が容易となるほか、電極間の短絡が防止されうる。もっとも本発明において、バッファ層(III),(V)は存在しなくてもよい。
1.4 Buffer layer (III, V)
The photoelectric conversion element (VII) includes an active layer (IV), a cathode (II) (hereinafter, also referred to as “electrode (II)”), and an anode (VI) (hereinafter, also referred to as “electrode (VI)”). It is preferable to have buffer layers (III) and (V) between them. The buffer layer can be classified into a hole transport layer (V) and an electron transport layer (III). The provision of the buffer layer facilitates the movement of electrons or holes between the active layer (IV) and the cathode (II) or the anode (VI), and can prevent a short circuit between the electrodes. However, in the present invention, the buffer layers (III) and (V) may not be present.

ホール輸送層(V)と電子輸送層(III)とは、1対の電極(II),(VI)の間に、活性層(IV)を挟むように配置される。すなわち、本発明に係る光電変換素子(VII)がホール輸送層(V)と電子輸送層(III)との両者を含む場合、アノード(VI)、ホール輸送層(V)、活性層(IV)、電子輸送層(III)、及びカソード(II)がこの順に配置される。本発明に係る光電変換素子(VII)がホール輸送層(V)を含み電子輸送層(III)を含まない場合は、アノード(VI)、ホール輸送層(V)、活性層(IV)、及びカソード(II)がこの順に配置される。   The hole transport layer (V) and the electron transport layer (III) are arranged so as to sandwich the active layer (IV) between the pair of electrodes (II) and (VI). That is, when the photoelectric conversion element (VII) according to the present invention includes both the hole transport layer (V) and the electron transport layer (III), the anode (VI), the hole transport layer (V), and the active layer (IV) , The electron transport layer (III), and the cathode (II) are arranged in this order. When the photoelectric conversion element (VII) according to the present invention includes the hole transport layer (V) and does not include the electron transport layer (III), the anode (VI), the hole transport layer (V), the active layer (IV), and The cathodes (II) are arranged in this order.

1.4.1 電子輸送層(III)
電子輸送層(III)は、活性層(IV)からカソード(II)へ電子の取り出しを行う層であり、電子輸送層(V)を構成する材料は、電子取り出しの効率を向上させる電子輸送性の材料が好ましく、有機化合物でも無機化合物でも良いが、無機化合物が好ましい。
1.4.1 Electron transport layer (III)
The electron transport layer (III) is a layer for extracting electrons from the active layer (IV) to the cathode (II), and the material constituting the electron transport layer (V) is an electron transport layer for improving the efficiency of electron extraction. Is preferable, and an organic compound or an inorganic compound may be used, but an inorganic compound is preferable.

無機化合物の材料の好ましい例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム若しくはセシウム等のアルカリ金属の塩、又は金属酸化物等が挙げられる。なかでも、アルカリ金属の塩としては、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム又はフッ化セシウムのようなフッ化物塩が好ましく、金属酸化物としては、酸化チタン(TiOx)や酸化亜鉛(ZnO)のようなn型半導体特性を有する金属酸化物が好ましく、導電性高分子としてはポリエチレンイミンエトキシレートが好ましい。無機化合物の材料としてより好ましくは、酸化チタン(TiOx)又は酸化亜鉛(ZnO)のような、n型半導体特性を有する金属酸化物である。特に好ましくは酸化亜鉛(ZnO)、ポリエチレンイミンエトキシレートである。これらは単独で使用しても良いし積層してもよい。このような材料の動作機構は不明であるが、カソード(II)と組み合わされた際に、仕事関数を小さくし、太陽電池素子内部に印加される電圧を上げる事が考えられる。   Preferred examples of the inorganic compound material include a salt of an alkali metal such as lithium, sodium, potassium, and cesium, and a metal oxide. Among them, the alkali metal salt is preferably a fluoride salt such as lithium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride or cesium fluoride, and the metal oxide is preferably titanium oxide (TiOx) or zinc oxide (ZnO2). Metal oxides having n-type semiconductor characteristics as described in (1) and (2) above are preferable, and polyethyleneimine ethoxylate is preferable as the conductive polymer. More preferably, the inorganic compound material is a metal oxide having n-type semiconductor characteristics, such as titanium oxide (TiOx) or zinc oxide (ZnO). Particularly preferred are zinc oxide (ZnO) and polyethyleneimine ethoxylate. These may be used alone or may be laminated. Although the operating mechanism of such a material is unknown, it is conceivable that when combined with the cathode (II), the work function is reduced and the voltage applied inside the solar cell element is increased.

電子輸送層(III)の材料のLUMOエネルギー準位は、通常−4.0eV以上、好ましくは−3.9eV以上であり、通常−1.9eV以下、好ましくは−2.0eV以下である。電子輸送層(III)の材料のLUMOエネルギー準位が適度に抑制されていると、電荷移動が促進されうる点で好ましい。電子輸送層(III)の材料のLUMOエネルギー準位が適度に高められていると、n型半導体化合物への逆電子移動が防がれうる点で好ましい。   The LUMO energy level of the material of the electron transporting layer (III) is usually -4.0 eV or more, preferably -3.9 eV or more, and is usually -1.9 eV or less, preferably -2.0 eV or less. It is preferable that the LUMO energy level of the material of the electron transport layer (III) is appropriately suppressed, since charge transfer can be promoted. It is preferable that the LUMO energy level of the material of the electron transport layer (III) is appropriately increased in that the reverse electron transfer to the n-type semiconductor compound can be prevented.

電子輸送層(III)の材料のHOMOエネルギー準位は、通常−9.0eV以上、好ましくは−8.0eV以上であり、通常−5.0eV以下、好ましくは−5.5eV以下である。電子輸送層(III)の材料のHOMOエネルギー準位が適度に抑制されていると、正孔の移動を阻止しうる点で好ましい。電子輸送層(III)の材料のLUMOエネルギー準位及びHOMOエネルギー準位の算出方法としては、サイクリックボルタモグラム測定法が挙げられる。   The HOMO energy level of the material of the electron transporting layer (III) is usually -9.0 eV or more, preferably -8.0 eV or more, and is usually -5.0 eV or less, preferably -5.5 eV or less. It is preferable that the HOMO energy level of the material of the electron transport layer (III) is appropriately suppressed, since the movement of holes can be prevented. As a method of calculating the LUMO energy level and the HOMO energy level of the material of the electron transport layer (III), a cyclic voltammogram measurement method may be used.

電子輸送層(III)の膜厚は、通常0.1nm以上、好ましくは0.5nm以上、より好ましくは1.0nm以上であり、通常100nm以下、好ましくは70nm以下、より好ましくは50nm以下、特に好ましくは30nm以下である。電子輸送層(III)の膜厚が適度に厚いことでバッファ材料としての機能を果たすことになり、電子輸送層(III)の膜厚が適度に薄いことで、電子が取り出しやすくなり、光電変換効率が向上しうる。   The thickness of the electron transporting layer (III) is usually 0.1 nm or more, preferably 0.5 nm or more, more preferably 1.0 nm or more, and usually 100 nm or less, preferably 70 nm or less, more preferably 50 nm or less, particularly Preferably it is 30 nm or less. When the thickness of the electron transport layer (III) is appropriately large, it functions as a buffer material. When the thickness of the electron transport layer (III) is appropriately small, electrons can be easily taken out, and photoelectric conversion is performed. Efficiency can be improved.

1.4.2 ホール輸送層(V)
ホール輸送層(V)は、活性層(IV)からアノード(VI)へ正孔の取り出しを行う層であり、正孔取り出しの効率を向上させることが可能な正孔輸送性の材料であれば特に限定されない。具体的には、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、トリフェニレンジアミン又はポリアニリン等に、スルホン酸及び/又はヨウ素等がドーピングされた導電性ポリマー、スルホニル基を置換基として有するポリチオフェン誘導体、アリールアミン等の導電性有機化合物、三酸化モリブデン、五酸化バナジウム又は酸化ニッケル等のp型半導体特性を有する金属酸化物、上述のp型半導体化合物等が挙げられる。その中でも好ましくはスルホン酸をドーピングした導電性ポリマーが挙げられ、ポリチオフェン誘導体にポリスチレンスルホン酸をドーピングしたポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT:PSS)、酸化モリブデンや酸化バナジウムなどの金属酸化物がより好ましい。また、金、インジウム、銀又はパラジウム等の金属等の薄膜も使用することができる。金属等の薄膜は、単独で形成してもよいし、上記の有機材料と組み合わせて用いることもできる。
1.4.2 Hole transport layer (V)
The hole transporting layer (V) is a layer for extracting holes from the active layer (IV) to the anode (VI), and is a hole transporting material that can improve the efficiency of hole extraction. There is no particular limitation. Specifically, conductive polymers such as polythiophene, polypyrrole, polyacetylene, triphenylenediamine or polyaniline doped with sulfonic acid and / or iodine, polythiophene derivatives having a sulfonyl group as a substituent, and conductive organic compounds such as arylamine Examples thereof include compounds, metal oxides having p-type semiconductor characteristics such as molybdenum trioxide, vanadium pentoxide, and nickel oxide; Among them, preferred are conductive polymers doped with sulfonic acid. Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) poly (styrenesulfonic acid) (PEDOT: PSS) obtained by doping polythiophene derivative with polystyrenesulfonic acid, molybdenum oxide And metal oxides such as vanadium oxide. Alternatively, a thin film of a metal such as gold, indium, silver, or palladium can be used. The thin film of a metal or the like may be formed alone, or may be used in combination with the above organic materials.

ホール輸送層(V)の膜厚は、通常0.2nm以上、好ましくは0.5nm以上、より好ましくは1.0nm以上であり、通常400nm以下、好ましくは200nm以下、より好ましくは100nm以下、特に好ましくは70nm以下である。ホール輸送層(V)の膜厚が適度に厚いことでバッファ材料としての機能を果たすことになり、ホール輸送層(V)の膜厚が適度に薄いことで、正孔が取り出し易くなり、光電変換効率が向上しうる。   The thickness of the hole transport layer (V) is usually 0.2 nm or more, preferably 0.5 nm or more, more preferably 1.0 nm or more, and usually 400 nm or less, preferably 200 nm or less, more preferably 100 nm or less, particularly Preferably it is 70 nm or less. When the thickness of the hole transport layer (V) is moderately large, it functions as a buffer material. When the thickness of the hole transport layer (V) is moderately thin, holes are easily taken out, and photoelectric conversion is performed. Conversion efficiency can be improved.

電子輸送層(III)及びホール輸送層(V)の形成方法に制限はない。例えば、昇華性を有する材料を用いる場合は真空蒸着法等により形成することができる。また、例えば、溶媒に可溶な材料を用いる場合は、スピンコートやインクジェット等の湿式塗布法等により形成することができる。電子輸送層(III)に半導体化合物を用いる場合は、活性層(IV)と同様に、半導体化合物前駆体を含む層を形成した後に、前駆体を半導体化合物に変換してもよい。   The method for forming the electron transport layer (III) and the hole transport layer (V) is not limited. For example, when a material having sublimation property is used, it can be formed by a vacuum evaporation method or the like. When a material soluble in a solvent is used, for example, it can be formed by a wet coating method such as spin coating or inkjet. When a semiconductor compound is used for the electron transport layer (III), the precursor may be converted to a semiconductor compound after forming a layer containing a semiconductor compound precursor, similarly to the active layer (IV).

1.5 光電変換素子の製造方法
光電変換素子(VII)は、例えば下記の方法に従い、基材(I)、カソード(II)、電子輸送層(III)、活性層(IV)、ホール輸送層(V)、およびアノード(VI)を順次積層することにより作製することができる。例えば、酸化インジウムスズ(ITO)透明導電膜(カソード)がパターニングされたガラス基板(ジオマテック社製)を、アセトンによる超音波洗浄、ついでエタノールによる超音波洗浄の後、窒素ブローで乾燥させ、UV−オゾン処理を実施しカソード付き基材が出来る。次いで、電子輸送層として使用する0.5M酢酸亜鉛・0.5Mアミノエタノール/2−メトキシエタノール溶液をスピンコーターで塗布(3000rpm 40秒)した後に175℃で30分間アニールし酸化亜鉛に変換した電子輸送層を形成できる。後にグローブボックス内に搬入しで不活性ガス雰囲気下でドナー材料・アクセプター材料の混合溶液をスピンコートし、ホットプレート上でアニール処理もしくは減圧乾燥を実施することで活性層を形成出来る。次いで減圧下にて酸化モリブデンを蒸着しホール輸送層を作製できる。最後に電極である銀を蒸着しアノードとし、光電変換素子を得ることが出来る。
また、異なる構成を有する光電変換素子、例えば、電子輸送層(III)及びホール輸送層(V)のうちの少なくとも1つを有さない光電変換素子も、同様の方法により作製することができる。
1.5 Manufacturing Method of Photoelectric Conversion Element The photoelectric conversion element (VII) can be prepared, for example, according to the following method, using a substrate (I), a cathode (II), an electron transport layer (III), an active layer (IV), and a hole transport layer. (V) and the anode (VI) are sequentially laminated. For example, a glass substrate (manufactured by Geomatec) on which an indium tin oxide (ITO) transparent conductive film (cathode) is patterned is subjected to ultrasonic cleaning with acetone, ultrasonic cleaning with ethanol, and then dried by nitrogen blowing, and UV-cured. Ozone treatment is performed to produce a substrate with a cathode. Next, a 0.5 M zinc acetate / 0.5 M aminoethanol / 2-methoxyethanol solution to be used as an electron transport layer was applied by a spin coater (3000 rpm, 40 seconds), and then annealed at 175 ° C. for 30 minutes to convert the electrons to zinc oxide. A transport layer can be formed. Thereafter, the active layer can be formed by carrying into a glove box, spin-coating a mixed solution of a donor material and an acceptor material under an inert gas atmosphere, and performing annealing or drying under reduced pressure on a hot plate. Next, molybdenum oxide is deposited under reduced pressure to form a hole transport layer. Finally, silver as an electrode is vapor-deposited to form an anode, whereby a photoelectric conversion element can be obtained.
Further, a photoelectric conversion element having a different structure, for example, a photoelectric conversion element not having at least one of the electron transport layer (III) and the hole transport layer (V) can be manufactured by the same method.

1.6 光電変換特性
光電変換素子(VII)の光電変換特性は次のようにして求めることができる。光電変換素子(VII)にソーラーシュミレーターでAM1.5G条件の光を照射強度100mW/cm2で照射して、電流−電圧特性を測定する。得られた電流−電圧曲線から、光電変換効率(PCE)、短絡電流密度(Jsc)、開放電圧(Voc)、曲線因子(FF)、直列抵抗、シャント抵抗といった光電変換特性を求めることができる。
1.6 Photoelectric conversion characteristics The photoelectric conversion characteristics of the photoelectric conversion element (VII) can be obtained as follows. The photoelectric conversion element (VII) is irradiated with light of an AM 1.5 G condition at an irradiation intensity of 100 mW / cm 2 by a solar simulator, and current-voltage characteristics are measured. From the obtained current-voltage curve, photoelectric conversion characteristics such as photoelectric conversion efficiency (PCE), short-circuit current density (Jsc), open-circuit voltage (Voc), fill factor (FF), series resistance, and shunt resistance can be obtained.

2.本発明に係る有機薄膜太陽電池
本発明に係る光電変換素子(VII)は、太陽電池、なかでも有機薄膜太陽電池の太陽電池素子として使用されることが好ましく、光電変換素子(VII)を備える有機薄膜太陽電池も本発明の技術的範囲に包含される。
2. Organic thin-film solar cell according to the present invention The photoelectric conversion element (VII) according to the present invention is preferably used as a solar cell, particularly a solar cell element of an organic thin-film solar cell. Thin-film solar cells are also included in the technical scope of the present invention.

本発明に係る有機薄膜太陽電池の用途に制限はなく、任意の用途に用いることができる。本発明に係る有機薄膜太陽電池を適用できる分野の例を挙げると、建材用太陽電池、自動車用太陽電池、インテリア用太陽電池、鉄道用太陽電池、船舶用太陽電池、飛行機用太陽電池、宇宙機用太陽電池、家電用太陽電池、携帯電話用太陽電池又は玩具用太陽電池等である。   The use of the organic thin film solar cell according to the present invention is not limited, and can be used for any purpose. Examples of fields to which the organic thin-film solar cell according to the present invention can be applied include solar cells for building materials, solar cells for automobiles, solar cells for interiors, solar cells for railways, solar cells for ships, solar cells for airplanes, and spacecraft. Solar cells for home appliances, solar cells for home appliances, solar cells for mobile phones, solar cells for toys, and the like.

本発明に係る有機薄膜太陽電池ではそのまま用いても、基材(I)上に太陽電池を設置して太陽電池モジュールとして用いてもよい。具体例を挙げると、基材として建材用板材を使用する場合、この板材の表面に薄膜太陽電池を設けることにより、太陽電池モジュールとして太陽電池パネルを作製することができる。   The organic thin film solar cell according to the present invention may be used as it is, or may be used as a solar cell module by installing a solar cell on the substrate (I). As a specific example, when a building material plate is used as a base material, a solar cell panel can be manufactured as a solar cell module by providing a thin-film solar cell on the surface of the plate.

本願は、2015年2月18日に出願された日本国特許出願第2015−029925号に基づく優先権の利益を主張するものである。2015年2月18日に出願された日本国特許出願第2015−029925号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。   This application claims the benefit of priority based on Japanese Patent Application No. 2015-029925 filed on February 18, 2015. The entire contents of the specification of Japanese Patent Application No. 2015-029925 filed on Feb. 18, 2015 are incorporated herein by reference.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。 合成例で用いた測定方法は、下記の通りである。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples. However, the present invention is not limited to the following Examples, and may be appropriately modified within a range that can conform to the purpose of the preceding and the following. It is, of course, possible to implement them, and all of them are included in the technical scope of the present invention. The measurement method used in the synthesis example is as follows.

NMRスペクトル測定
ベンゾビスチアゾール化合物について、NMRスペクトル測定装置(Agilent社(旧Varian社)製、「400MR」、及び、Bruker社製、「AVANCE500」)を用いて、NMRスペクトル測定を行った。
NMR Spectrum Measurement The benzobisthiazole compound was subjected to NMR spectrum measurement using an NMR spectrum measurement device (“400MR” manufactured by Agilent (formerly Varian) and “AVANCE500” manufactured by Bruker).

以下に本特許に用いられる高分子化合物(1)の合成の一例を示す。本発明に使用される高分子化合物(1)はもとより下記合成例によって制限を受けるものではなく、合成法自体も前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて合成することも勿論可能である。なお、以下においては、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味する。   An example of the synthesis of the polymer compound (1) used in the present invention will be described below. The polymer compound (1) used in the present invention is not limited by the following synthesis examples as well as the synthesis method itself, and the synthesis method itself can be synthesized with appropriate modifications within a range that can be adapted to the gist described above and below. Of course it is possible. In the following, “parts” means “parts by mass” and “%” means “% by mass” unless otherwise specified.

合成例1
2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DBTH−HDTH)の合成
Synthesis Example 1
Synthesis of 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl] benzo [1,2-d; 4,5-d '] bisthiazole (DBTH-HDTH)

300mLフラスコに2,6−ジヨードベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DBTH−DI、5.2g、11.7mmol)、トリブチル[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]スタンナン(HDT−Sn、23.2g、38.6mmol)、トリス(2−フリル)ホスフィン(443mg、1.87mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(490mg、0.47mol)、およびN,N−ジメチルホルムアミド(115mL)を加えて120℃で23時間反応した。反応終了後、室温まで冷却した後に水を加えクロロホルムで2回抽出して、有機層を水洗した後に無水硫酸マグネシウムで乾燥した。次いでろ過・濃縮して得られた粗品をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム/ヘキサン=1/1)で精製することで、2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DBTH−HDTH)が5.62g、薄黄色固体として得られた(収率60%)。
1H−NMR測定により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
In a 300 mL flask, 2,6-diiodobenzo [1,2-d; 4,5-d '] bisthiazole (DBTH-DI, 5.2 g, 11.7 mmol), tributyl [5- (2-hexyldecyl) thiophene- 2-yl] stannane (HDT-Sn, 23.2 g, 38.6 mmol), tris (2-furyl) phosphine (443 mg, 1.87 mmol), tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) -chloroform adduct ( 490 mg, 0.47 mol) and N, N-dimethylformamide (115 mL) were added and reacted at 120 ° C. for 23 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature, added with water, extracted twice with chloroform, and the organic layer was washed with water and dried over anhydrous magnesium sulfate. Then, the crude product obtained by filtration and concentration was purified by column chromatography (silica gel, chloroform / hexane = 1/1) to give 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl. ] Benzo [1,2-d; 4,5-d '] bisthiazole (DBTH-HDTH) was obtained as a pale yellow solid (5.62 g, yield 60%).
1 H-NMR measurement confirmed that the target compound was formed.

合成例2〜6
合成例1と同様に、2,6−ビス[5−(3,7−ジメチルオクチル)チオフェン−2−イル]ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DBTH−DMOTH)(合成例2)、2,6−ビス[5−(2−エチルヘキシル)チオフェン−2−イル]ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DBTH−EHTH)(合成例3)、2,6−ビス[5−(2−ブチルオクチル)チオフェン−2−イル]ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DBTH−BOTH)(合成例4)、2,6−ビス[5−(2−デシルテトラデシル)チオフェン−2−イル]ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DBTH−TDTH)(合成例5)、2,6−ビス(5−トリイソプロピルシラニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DBTH−TIPSTH)(合成例6)を得た。収率は38〜51%であった。
Synthesis Examples 2 to 6
As in Synthesis Example 1, 2,6-bis [5- (3,7-dimethyloctyl) thiophen-2-yl] benzo [1,2-d; 4,5-d ′] bisthiazole (DBTH-DMOTH ) (Synthesis Example 2), 2,6-bis [5- (2-ethylhexyl) thiophen-2-yl] benzo [1,2-d; 4,5-d '] bisthiazole (DBTH-EHTH) (synthesis) Example 3), 2,6-bis [5- (2-butyloctyl) thiophen-2-yl] benzo [1,2-d; 4,5-d ′] bisthiazole (DBTH-BOTH) (Synthesis Example 4) ), 2,6-bis [5- (2-decyltetradecyl) thiophen-2-yl] benzo [1,2-d; 4,5-d '] bisthiazole (DBTH-TDTH) (Synthesis Example 5) , 2,6-bis (5-triisopropylsilanylthiophene-2- Was obtained; [4,5-d '1,2-d] bisthiazole the (DBTH-TIPSTH) (Synthesis Example 6) - Le) benzo. The yield was 38-51%.

合成例7
2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ジヨードベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DI−DBTH−HDTH)の合成
Synthesis Example 7
Of 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl] -4,8-diiodobenzo [1,2-d; 4,5-d '] bisthiazole (DI-DBTH-HDTH) Synthesis

100mLフラスコに2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DBTH−HDTH、4g、4.97mmol)およびテトラヒドロフラン(80mL)を加えて−40℃に冷却した後にリチウムジイソプロピルアミド(2M溶液、5.5mL、10.9mmol)を滴下して30分攪拌した。次いで、ヨウ素(3.8g、14.9mol)を加えた後に室温で2時間反応した。反応終了後、10%亜硫酸水素ナトリウムを加えクロロホルムで抽出して、得られた有機層を飽和重曹水、次いで飽和食塩水で洗浄して無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。次いでろ過・濃縮して得られた粗品をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム/ヘキサン=1/1)で精製することで、2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ジヨードベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DI−DBTH−HDTH)が2.66g、黄色固体として得られた(収率51%)。
1H−NMR測定により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
In a 100 mL flask, 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl] benzo [1,2-d; 4,5-d ′] bisthiazole (DBTH-HDTH, 4 g, 4.97 mmol) ) And tetrahydrofuran (80 mL) were added, and the mixture was cooled to -40 ° C, and lithium diisopropylamide (2 M solution, 5.5 mL, 10.9 mmol) was added dropwise, followed by stirring for 30 minutes. Then, after adding iodine (3.8 g, 14.9 mol), the mixture was reacted at room temperature for 2 hours. After completion of the reaction, 10% sodium bisulfite was added and the mixture was extracted with chloroform. The obtained organic layer was washed with saturated aqueous sodium hydrogen carbonate and then with saturated saline, and dried using anhydrous magnesium sulfate. Then, the crude product obtained by filtration and concentration was purified by column chromatography (silica gel, chloroform / hexane = 1/1) to give 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl. ] -4,8-diiodobenzo [1,2-d; 4,5-d '] bisthiazole (DI-DBTH-HDTH) (2.66 g) was obtained as a yellow solid (yield 51%).
1 H-NMR measurement confirmed that the target compound was formed.

合成例8〜12
合成例7と同様に、2,6−ビス[5−(3,7−ジメチルオクチル)チオフェン−2−イル]−4,8−ジヨードベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DI−DBTH−DMOTH)(合成例8)、2,6−ビス[5−(2−エチルヘキシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ジヨードベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DI−DBTH−EHTH)(合成例9)、2,6−ビス[5−(2−ブチルオクチル)チオフェン−2−イル]−4,8−ジヨードベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DI−DBTH−BOTH)(合成例10)、2,6−ビス[5−(2−デシルテトラデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ジヨードベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DI−DBTH−TDTH)(合成例11)、4,8−ジヨード−2,6−ビス−(5−トリイソプロピルシラニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DI−DBTH−TIPSTH)(合成例12)を得た。収率は36〜70%であった。
Synthesis Examples 8 to 12
As in Synthesis Example 7, 2,6-bis [5- (3,7-dimethyloctyl) thiophen-2-yl] -4,8-diiodobenzo [1,2-d; 4,5-d ′] bis Thiazole (DI-DBTH-DMOTH) (Synthesis Example 8), 2,6-bis [5- (2-ethylhexyl) thiophen-2-yl] -4,8-diiodobenzo [1,2-d; 4,5- d ′] Bisthiazole (DI-DBTH-EHTH) (Synthesis Example 9), 2,6-bis [5- (2-butyloctyl) thiophen-2-yl] -4,8-diiodobenzo [1,2-d 4,5-d '] bisthiazole (DI-DBTH-BOTH) (Synthesis Example 10), 2,6-bis [5- (2-decyltetradecyl) thiophen-2-yl] -4,8-diiodobenzo [1,2-d; 4,5-d '] bisthiazole (DI DBTH-TDTH) (Synthesis Example 11), 4,8-diiodo-2,6-bis- (5-triisopropylsilanylthiophen-2-yl) -benzo [1,2-d; 4,5-d ' ] Bisthiazole (DI-DBTH-TIPSTH) (Synthesis Example 12) was obtained. The yield was 36-70%.

合成例13
2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ジチオフェン−2−イル-ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−HDTH)の合成
Synthesis Example 13
2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl] -4,8-dithiophen-2-yl-benzo [1,2-d; 4,5-d '] bisthiazole (DTH -DBTH-HDTH)

50mLフラスコに2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ジヨードベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DI−DBTH−HDTH、1.1g、1.04mmol)、トリブチルチオフェン−2−イル−スタンナン(830μL、2.60mmol)、トリス(2−フリル)ホスフィン(40mg、0.17mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(45mg、0.04mmol)、およびN,N−ジメチルホルムアミド(22mL)を加えて80℃で19時間反応した。反応終了後、室温まで冷却した後に水を加えクロロホルムで2回抽出して、有機層を水洗した後に無水硫酸マグネシウムで乾燥した。次いでろ過・濃縮して得られた粗品をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム/ヘキサン=1/1〜クロロホルム)で精製することで、2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ジチオフェン−2−イル-ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−HDTH)が1.01g、黄色固体として得られた(収率100%)。
1H−NMR測定により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
In a 50 mL flask, 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl] -4,8-diiodobenzo [1,2-d; 4,5-d '] bisthiazole (DI-DBTH- HDTH, 1.1 g, 1.04 mmol), tributylthiophen-2-yl-stannane (830 μL, 2.60 mmol), tris (2-furyl) phosphine (40 mg, 0.17 mmol), tris (dibenzylideneacetone) dipalladium A (0) -chloroform adduct (45 mg, 0.04 mmol) and N, N-dimethylformamide (22 mL) were added, and the mixture was reacted at 80 ° C. for 19 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature, added with water, extracted twice with chloroform, and the organic layer was washed with water and dried over anhydrous magnesium sulfate. Then, the crude product obtained by filtration and concentration was purified by column chromatography (silica gel, chloroform / hexane = 1/1 to chloroform) to give 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophene-2. 1.01 g of -yl] -4,8-dithiophen-2-yl-benzo [1,2-d; 4,5-d '] bisthiazole (DTH-DBTH-HDTH) was obtained as a yellow solid ( Yield 100%).
1 H-NMR measurement confirmed that the target compound was formed.

合成例14〜16
合成例13と同様に、2,6−ビス[5−(2−エチルヘキシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ジチオフェン−2−イル-ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−EHTH)(合成例14)、2,6−ビス[5−(2−ブチルオクチル)チオフェン−2−イル]−4,8−ジチオフェン−2−イル-ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−BOTH)(合成例15)、2,6−ビス[5−(2−デシルテトラデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ジチオフェン−2−イル-ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−TDTH)(合成例16)を得た。収率は45〜99%であった。
Synthesis Examples 14 to 16
As in Synthesis Example 13, 2,6-bis [5- (2-ethylhexyl) thiophen-2-yl] -4,8-dithiophen-2-yl-benzo [1,2-d; 4,5-d '] Bisthiazole (DTH-DBTH-EHTH) (Synthesis Example 14), 2,6-bis [5- (2-butyloctyl) thiophen-2-yl] -4,8-dithiophen-2-yl-benzo [ 1,2-d; 4,5-d '] bisthiazole (DTH-DBTH-BOTH) (Synthesis Example 15), 2,6-bis [5- (2-decyltetradecyl) thiophen-2-yl]- 4,8-Dithiophen-2-yl-benzo [1,2-d; 4,5-d ′] bisthiazole (DTH-DBTH-TDTH) (Synthesis Example 16) was obtained. The yield was 45-99%.

合成例17
2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビスチアゾール−2−イル−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTHA−DBTH−HDTH)の合成
Synthesis Example 17
2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl] -4,8-bisthiazol-2-yl-benzo [1,2-d; 4,5-d ′] bisthiazole ( Synthesis of DTHA-DBTH-HDTH)

30mLフラスコに2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ジヨードベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DI−DBTH−HDTH、800mg、0.76mmol)、2−トリブチルスタンナニルチアゾール(708mg、1.89mmol)、トリス(2−フリル)ホスフィン(29mg、0.12mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(32mg、30μmol)、およびN,N−ジメチルホルムアミド(5mL)を加えて80℃で17時間反応した。反応終了後、室温まで冷却した後に水を加えクロロホルムで2回抽出して、有機層を水洗した後に無水硫酸マグネシウムで乾燥した。次いでろ過・濃縮して得られた粗品をカラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム)で精製することで、2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビスチアゾール−2−イル−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTHA−DBTH−HDTH)が684mg、黄色固体として得られた(収率94%)。
1H−NMR測定により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
In a 30 mL flask, 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl] -4,8-diiodobenzo [1,2-d; 4,5-d '] bisthiazole (DI-DBTH- HDTH, 800 mg, 0.76 mmol), 2-tributylstannanylthiazole (708 mg, 1.89 mmol), tris (2-furyl) phosphine (29 mg, 0.12 mmol), tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0)- Chloroform adduct (32 mg, 30 μmol) and N, N-dimethylformamide (5 mL) were added and reacted at 80 ° C. for 17 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled to room temperature, added with water, extracted twice with chloroform, and the organic layer was washed with water and dried over anhydrous magnesium sulfate. Then, the crude product obtained by filtration and concentration was purified by column chromatography (silica gel, chloroform) to give 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl] -4,8-. Bisthiazol-2-yl-benzo [1,2-d; 4,5-d '] bisthiazole (DTHA-DBTH-HDTH) was obtained as a yellow solid (684 mg, yield 94%).
1 H-NMR measurement confirmed that the target compound was formed.

合成例18
合成例19と同様に、4,8−ビス−(チアゾール−2−イル)−2,6−ビス−(5−トリイソプロピルシラニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DBTH−TIPSTH−THA)を得た。収率は45%であった。
Synthesis Example 18
As in Synthesis Example 19, 4,8-bis- (thiazol-2-yl) -2,6-bis- (5-triisopropylsilanylthiophen-2-yl) -benzo [1,2-d; 4 , 5-d '] bisthiazole (DBTH-TIPSTH-THA). Yield was 45%.

合成例19
2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビス(5−トリブチルスタンニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−HDTH−DSB)
Synthesis Example 19
2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl] -4,8-bis (5-tributylstannylthiophen-2-yl) -benzo [1,2-d; 4,5 -D '] bisthiazole (DTH-DBTH-HDTH-DSB)

50mLフラスコに2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ジチオフェン−2−イル-ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−HDTH、602mg、0.62mmol)およびテトラヒドロフラン(18mL)を加え−40℃に冷却してリチウムジイソプロピルアミド(2M溶液、0.65mL、1.30mmol)を滴下して30分攪拌した。その後、トリブチルすずクロリド(352μL、1.30mmol)を加え室温に昇温して2時間攪拌した。反応終了後、水を加えトルエンで2回抽出して、有機層を水洗した後に無水硫酸マグネシウムで乾燥した。次いでろ過・濃縮して得られた粗品をGPC−HPLC(JAIGEL−1H、2H、クロロホルム)で精製することで、2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビス(5−トリブチルスタンニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−HDTH−DSB)が634mg、薄褐色油状として得られた(収率66%)。
1H−NMR測定により、目的とする化合物が生成したことを確認した。
In a 50 mL flask, 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl] -4,8-dithiophen-2-yl-benzo [1,2-d; 4,5-d '] bis Add thiazole (DTH-DBTH-HDTH, 602 mg, 0.62 mmol) and tetrahydrofuran (18 mL), cool to −40 ° C., add dropwise lithium diisopropylamide (2 M solution, 0.65 mL, 1.30 mmol) and stir for 30 minutes. did. Thereafter, tributyltin chloride (352 μL, 1.30 mmol) was added, and the mixture was heated to room temperature and stirred for 2 hours. After completion of the reaction, water was added and the mixture was extracted twice with toluene. The organic layer was washed with water and dried over anhydrous magnesium sulfate. Then, the crude product obtained by filtration and concentration was purified by GPC-HPLC (JAIGEL-1H, 2H, chloroform) to give 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl]-. 634 mg of 4,8-bis (5-tributylstannylthiophen-2-yl) -benzo [1,2-d; 4,5-d ′] bisthiazole (DTH-DBTH-HDTH-DSB), pale brown oil (66% yield).
1 H-NMR measurement confirmed that the target compound was formed.

合成例20〜23
合成例19と同様に、トリブチルすずクロリドの代わりにトリメチルすずクロリドを用いることで2,6−ビス[5−(2−エチルヘキシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビス(5−トリメチルスタンニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−EHTH−DSM)(合成例20)、2,6−ビス[5−(2−ブチルオクチル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビス(5−トリメチルスタンニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−BOTH−DSM)(合成例21)、2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビス(5−トリメチルスタンニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−HDTH−DSM)(合成例22)2,6−ビス[5−(2−デシルテトラデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビス(5−トリメチルスタンニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−TDTH−DSM)(合成例23)を得た。収率は27〜67%であった。
Synthesis Examples 20 to 23
As in Synthesis Example 19, 2,6-bis [5- (2-ethylhexyl) thiophen-2-yl] -4,8-bis (5-trimethylstanne was used in place of tributyltin chloride instead of trimethyltin chloride. Nylthiophen-2-yl) -benzo [1,2-d; 4,5-d ′] bisthiazole (DTH-DBTH-EHTH-DSM) (Synthesis Example 20), 2,6-bis [5- (2 -Butyloctyl) thiophen-2-yl] -4,8-bis (5-trimethylstannylthiophen-2-yl) -benzo [1,2-d; 4,5-d '] bisthiazole (DTH-DBTH -BOTH-DSM) (Synthesis Example 21), 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl] -4,8-bis (5-trimethylstannylthiophen-2-yl)- Be Zo [1,2-d; 4,5-d '] bisthiazole (DTH-DBTH-HDTH-DSM) (Synthesis Example 22) 2,6-bis [5- (2-decyltetradecyl) thiophene-2- Yl] -4,8-bis (5-trimethylstannylthiophen-2-yl) -benzo [1,2-d; 4,5-d ′] bisthiazole (DTH-DBTH-TDTH-DSM) (Synthesis Example 23) was obtained. The yield was 27-67%.

合成例24、25
合成例21と同様に、2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビス(5−トリブチルスタンニルチアゾール−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTHA−DBTH−HDTH−DSB)(合成例24)、4,8−ビス(5−トリブチルスタンニルチアゾール−2−イル)−2,6−ビス(5−トリイソプロピルシラニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DBTH−TIPSTH−THA−DSB)(合成例25)を得た。収率は49%であった。
Synthesis Examples 24 and 25
As in Synthesis Example 21, 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl] -4,8-bis (5-tributylstannylthiazol-2-yl) -benzo [1, 2-d; 4,5-d '] bisthiazole (DTHA-DBTH-HDTH-DSB) (Synthesis Example 24), 4,8-bis (5-tributylstannylthiazol-2-yl) -2,6- Bis (5-triisopropylsilanylthiophen-2-yl) -benzo [1,2-d; 4,5-d '] bisthiazole (DBTH-TIPSTH-THA-DSB) (Synthesis Example 25) was obtained. Yield was 49%.

合成例26
P−THDT−DBTH−EH−IMTHの合成
Synthesis Example 26
Synthesis of P-THDT-DBTH-EH-IMTH

20mLフラスコに、2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビス(5−トリブチルスタンニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−HDTH−DSB、150mg、0.10mmol)、1,3−ジブロモ−5−(2−エチルヘキシル)チエノ[3,4−c]ピローロ−4,6−ジオン(EH−IMTH−DB、41mg、0.10mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(4mg、3.9μmol)、トリス(o−トリル)ホスフィン(5mg、15.5μmol)およびクロロベンゼン(12mL)を加え120℃で22時間反応した。反応終了後、メタノール(60mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−THDT−DBTH−EH−IMTHが109mg(91%)で黒色固体として得られた。   In a 20 mL flask, 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl] -4,8-bis (5-tributylstannylthiophen-2-yl) -benzo [1,2-d 4,5-d '] bisthiazole (DTH-DBTH-HDTH-DSB, 150 mg, 0.10 mmol), 1,3-dibromo-5- (2-ethylhexyl) thieno [3,4-c] pyrrolo-4 , 6-dione (EH-IMTH-DB, 41 mg, 0.10 mmol), tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) -chloroform adduct (4 mg, 3.9 μmol), tris (o-tolyl) phosphine (5 mg) , 15.5 μmol) and chlorobenzene (12 mL) were added and reacted at 120 ° C. for 22 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was added to methanol (60 mL), and the precipitated solid was collected by filtration. The obtained solid was washed with Soxhlet (methanol, acetone, and hexane). Then, P-THDT-DBTH-EH-IMTH was obtained as a black solid (109 mg, 91%) by Soxhlet extraction (chloroform).

合成例27
P−THDT−DBTH−O−IMTHの合成
Synthesis Example 27
Synthesis of P-THDT-DBTH-O-IMTH

20mLフラスコに、2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビス(5−トリメチルスタンニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−HDTH−DSM、90mg、0.07mmol)、1,3−ジブロモ−5−オクチルチエノ[3,4−c]ピローロ−4,6−ジオン(O−IMTH−DB、30mg、0.07mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(3mg、2.8μmol)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(4mg、11.1μmol)およびクロロベンゼン(7mL)を加え120℃で24時間反応した。反応終了後、メタノール(50mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−THDT−DBTH−O−IMTHが74mg(87%)で黒色固体として得られた。   In a 20 mL flask, 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl] -4,8-bis (5-trimethylstannylthiophen-2-yl) -benzo [1,2-d 4,4-d '] bisthiazole (DTH-DBTH-HDTH-DSM, 90 mg, 0.07 mmol), 1,3-dibromo-5-octylthieno [3,4-c] pyrrolo-4,6-dione ( O-IMTH-DB, 30 mg, 0.07 mmol), tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) -chloroform adduct (3 mg, 2.8 μmol), tris (2-methoxyphenyl) phosphine (4 mg, 11.1 μmol) ) And chlorobenzene (7 mL) were added and reacted at 120 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was added to methanol (50 mL), and the precipitated solid was collected by filtration. The obtained solid was subjected to Soxhlet washing (methanol, acetone, and hexane). Then, by Soxhlet extraction (chloroform), 74 mg (87%) of P-THDT-DBTH-O-IMTH was obtained as a black solid.

合成例28
P−THDT−DBTH−DMO−IMTHの合成
Synthesis Example 28
Synthesis of P-THDT-DBTH-DMO-IMTH

20mLフラスコに、2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビス(5−トリメチルスタンニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−HDTH−DSM、80mg、0.06mmol)、1,3−ジブロモ−5−(3.7−ジメチルオクチル)チエノ[3,4、−c]ピローロ−4,6−ジオン(DMO−IMTH−DB、28mg、0.06mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)-クロロホルム付加体(3mg、2.4μmol)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(4mg、9.6μmol)およびクロロベンゼン(3.2mL)を加え120℃で24時間反応した。反応終了後、メタノール(30mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−THDT−DBTH−DMO−IMTHが68mg(87%)で黒色固体として得られた。   In a 20 mL flask, 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl] -4,8-bis (5-trimethylstannylthiophen-2-yl) -benzo [1,2-d 4,5-d '] bisthiazole (DTH-DBTH-HDTH-DSM, 80 mg, 0.06 mmol), 1,3-dibromo-5- (3.7-dimethyloctyl) thieno [3,4, -c ] Pyrrolo-4,6-dione (DMO-IMTH-DB, 28 mg, 0.06 mmol), tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) -chloroform adduct (3 mg, 2.4 μmol), tris (2-methoxy (Phenyl) phosphine (4 mg, 9.6 μmol) and chlorobenzene (3.2 mL) were added and reacted at 120 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was added to methanol (30 mL), and the precipitated solid was collected by filtration. The obtained solid was washed with Soxhlet (methanol, acetone, and hexane). Then, by Soxhlet extraction (chloroform), 68 mg (87%) of P-THDT-DBTH-DMO-IMTH was obtained as a black solid.

合成例29
P−THDT−DBTH−H−IMTHの合成
Synthesis Example 29
Synthesis of P-THDT-DBTH-H-IMTH

20mLフラスコに、2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビス(5−トリメチルスタンニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−HDTH−DSM、100mg、0.08mmol)、1,3−ジブロモ−5−ヘキシルチエノ[3,4、−c]ピローロ−4,6−ジオン(H−IMTH−DB、31mg、0.08mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)-クロロホルム付加体(3mg、3.2μmol)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(4mg、12.8μmol)およびクロロベンゼン(8mL)を加え120℃で22時間反応した。反応終了後、メタノール(40mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−THDT−DBTH−H−IMTHが40mg(44%)で黒色固体として得られた。   In a 20 mL flask, 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl] -4,8-bis (5-trimethylstannylthiophen-2-yl) -benzo [1,2-d 4,5-d '] bisthiazole (DTH-DBTH-HDTH-DSM, 100 mg, 0.08 mmol), 1,3-dibromo-5-hexylthieno [3,4, -c] pyrrolo-4,6-dione (H-IMTH-DB, 31 mg, 0.08 mmol), tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) -chloroform adduct (3 mg, 3.2 μmol), tris (2-methoxyphenyl) phosphine (4 mg, 12. (8 μmol) and chlorobenzene (8 mL) were added and reacted at 120 ° C. for 22 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was added to methanol (40 mL), and the precipitated solid was collected by filtration. The obtained solid was washed with Soxhlet (methanol, acetone, and hexane). Next, 40 mg (44%) of P-THDT-DBTH-H-IMTH was obtained as a black solid by Soxhlet extraction (chloroform).

合成例30
P−TEHT−DBTH−HD−IMTHの合成
Synthesis Example 30
Synthesis of P-TEHT-DBTH-HD-IMTH

20mLフラスコに、2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビス(5−トリメチルスタンニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−EHTH−DSM、100mg、0.09mmol)、1,3−ジブロモ−5−(2−ヘキシルデシル)チエノ[3,4−c]ピローロ−4,6−ジオン(HD−IMTH−DB、50mg、0.09mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(4mg、3.7μmol)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(6mg、14.9μmol)およびクロロベンゼン(7mL)を加え120℃で24時間反応した。反応終了後、メタノール(40mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−TEHT−DBTH−HD−IMTHが39mg(37%)で黒色固体として得られた。   In a 20 mL flask, 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl] -4,8-bis (5-trimethylstannylthiophen-2-yl) -benzo [1,2-d 4,5-d '] bisthiazole (DTH-DBTH-EHTH-DSM, 100 mg, 0.09 mmol), 1,3-dibromo-5- (2-hexyldecyl) thieno [3,4-c] pyrrolo- 4,6-dione (HD-IMTH-DB, 50 mg, 0.09 mmol), tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) -chloroform adduct (4 mg, 3.7 μmol), tris (2-methoxyphenyl) phosphine (6 mg, 14.9 μmol) and chlorobenzene (7 mL) were added and reacted at 120 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was added to methanol (40 mL), and the precipitated solid was collected by filtration, and the obtained solid was subjected to Soxhlet washing (methanol, acetone, and hexane). Then, by Soxhlet extraction (chloroform), 39 mg (37%) of P-TEHT-DBTH-HD-IMTH was obtained as a black solid.

合成例31
P−TEHT−DBTH−ODD−IMTHの合成
Synthesis Example 31
Synthesis of P-TEHT-DBTH-ODD-IMTH

20mLフラスコに、2,6−ビス[5−(2−エチルヘキシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビス(5−トリメチルスタンニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−EHTH−DSM、100mg、0.09mmol)、1,3−ジブロモ−5−(2−オクチルドデシル)チエノ[3,4、−c]ピローロ−4,6−ジオン(ODD−IMTH−DB、55mg、0.09mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)-クロロホルム付加体(4mg、3.7μmol)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(6mg、14.9μmol)およびクロロベンゼン(7mL)を加え120℃で24時間反応した。反応終了後、メタノール(40mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−TEHT−DBTH−ODD−IMTHが91mg(76%)で黒色固体として得られた。   In a 20 mL flask, 2,6-bis [5- (2-ethylhexyl) thiophen-2-yl] -4,8-bis (5-trimethylstannylthiophen-2-yl) -benzo [1,2-d; 4,5-d '] bisthiazole (DTH-DBTH-EHTH-DSM, 100 mg, 0.09 mmol), 1,3-dibromo-5- (2-octyldodecyl) thieno [3,4, -c] pyrrolo- 4,6-dione (ODD-IMTH-DB, 55 mg, 0.09 mmol), tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) -chloroform adduct (4 mg, 3.7 μmol), tris (2-methoxyphenyl) phosphine (6 mg, 14.9 μmol) and chlorobenzene (7 mL) were added and reacted at 120 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was added to methanol (40 mL), and the precipitated solid was collected by filtration. The obtained solid was washed with Soxhlet (methanol, acetone, and hexane). Then, by Soxhlet extraction (chloroform), 91 mg (76%) of P-TEHT-DBTH-ODD-IMTH was obtained as a black solid.

合成例32
P−TBOT−DBTH−HD−IMTHの合成
Synthesis Example 32
Synthesis of P-TBOT-DBTH-HD-IMTH

20mLフラスコに、2,6−ビス[5−(2−ブチルオクチル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビス(5−トリメチルスタンニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−BOTH−DSM、70mg、0.06mmol)、1,3−ジブロモ−5−(2−ヘキシルデシル)チエノ[3,4、−c]ピローロ−4,6−ジオン(HD−IMTH−DB、32mg、0.06mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)-クロロホルム付加体(2mg、2.4μmol)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(4mg、9.6μmol)およびクロロベンゼン(6mL)を加え120℃で24時間反応した。反応終了後、メタノール(30mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−TBOT−DBTH−HD−IMTHが57mg(78%)で黒色固体として得られた。   In a 20 mL flask, 2,6-bis [5- (2-butyloctyl) thiophen-2-yl] -4,8-bis (5-trimethylstannylthiophen-2-yl) -benzo [1,2-d 4,5-d '] bisthiazole (DTH-DBTH-BOTH-DSM, 70 mg, 0.06 mmol), 1,3-dibromo-5- (2-hexyldecyl) thieno [3,4, -c] pyrrolo -4,6-dione (HD-IMTH-DB, 32 mg, 0.06 mmol), tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) -chloroform adduct (2 mg, 2.4 μmol), tris (2-methoxyphenyl) Phosphine (4 mg, 9.6 μmol) and chlorobenzene (6 mL) were added and reacted at 120 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was added to methanol (30 mL), and the precipitated solid was collected by filtration. The obtained solid was washed with Soxhlet (methanol, acetone, and hexane). Then, by Soxhlet extraction (chloroform), 57 mg (78%) of P-TBOT-DBTH-HD-IMTH was obtained as a black solid.

合成例33
P−TTDT−DBTH−B−IMTHの合成
Synthesis Example 33
Synthesis of P-TTDT-DBTH-B-IMTH

20mLフラスコに、2,6−ビス[5−(2−デシルテトラデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビス(5−トリメチルスタンニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−TDTH−DSM、70mg、0.05mmol)、1,3−ジブロモ−5−ブチルチエノ[3,4、−c]ピローロ−4,6−ジオン(B−IMTH−DB、17mg、0.05mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)-クロロホルム付加体(2mg、2.0μmol)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(3mg、8.0μmol)およびクロロベンゼン(3mL)を加え120℃で24時間反応した。反応終了後、メタノール(30mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−TTDT−DBTH−B−IMTHが33mg(52%)で黒色固体として得られた。   In a 20 mL flask, 2,6-bis [5- (2-decyltetradecyl) thiophen-2-yl] -4,8-bis (5-trimethylstannylthiophen-2-yl) -benzo [1,2- d; 4,5-d '] bisthiazole (DTH-DBTH-TDTH-DSM, 70 mg, 0.05 mmol), 1,3-dibromo-5-butylthieno [3,4, -c] pyrrolo-4,6- Dione (B-IMTH-DB, 17 mg, 0.05 mmol), tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) -chloroform adduct (2 mg, 2.0 μmol), tris (2-methoxyphenyl) phosphine (3 mg, 8 2.0 μmol) and chlorobenzene (3 mL) were added and reacted at 120 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was added to methanol (30 mL), and the precipitated solid was collected by filtration. The obtained solid was washed with Soxhlet (methanol, acetone, and hexane). Then, by Soxhlet extraction (chloroform), 33 mg (52%) of P-TTDT-DBTH-B-IMTH was obtained as a black solid.

合成例34
P−TTDT−DBTH−FFTDZの合成
Synthesis Example 34
Synthesis of P-TTDT-DBTH-FFTDZ

20mLフラスコに、2,6−ビス[5−(2−デシルテトラデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビス(5−トリメチルスタンニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−TDTH−DSM、90mg、0.06mmol)、4,7−ジブロモ−5,6−ジフルオロベンゾ[1,2,5]チアジアゾール(FFTDZ−DB、20mg、0.06mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(2mg、1.8μmol)およびトルエン(4mL)、N,N−ジメチルホルムアミド(0.3mL)を加え120℃で24時間反応した。反応終了後、メタノール(40mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−TTDT−DBTH−FFTDZが70mg(87%)で黒色固体として得られた。   In a 20 mL flask, 2,6-bis [5- (2-decyltetradecyl) thiophen-2-yl] -4,8-bis (5-trimethylstannylthiophen-2-yl) -benzo [1,2- d; 4,5-d '] bisthiazole (DTH-DBTH-TDTH-DSM, 90 mg, 0.06 mmol), 4,7-dibromo-5,6-difluorobenzo [1,2,5] thiadiazole (FFTDZ- DB, 20 mg, 0.06 mmol), tetrakis (triphenylphosphine) palladium (2 mg, 1.8 μmol), toluene (4 mL), and N, N-dimethylformamide (0.3 mL) were added and reacted at 120 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was added to methanol (40 mL), and the precipitated solid was collected by filtration, and the obtained solid was subjected to Soxhlet washing (methanol, acetone, and hexane). Then, by Soxhlet extraction (chloroform), 70 mg (87%) of P-TTDT-DBTH-FFTDZ was obtained as a black solid.

合成例35
P−TTDT−DBTH−NTDZの合成
Synthesis Example 35
Synthesis of P-TTDT-DBTH-NTDZ

20mLフラスコに、2,6−ビス[5−(2−デシルテトラデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビス(5−トリメチルスタンニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−TDTH−DSM、80mg、0.05mmol)、5,10−ジブロモナフト[1,2−c:5,6−c’]ビス[1,2,5]チアジアゾール(NTDZ−DB、21mg、0.05mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)-クロロホルム付加体(2mg、2.0μmol)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(3mg、8.0μmol)およびクロロベンゼン(6mL)を加え120℃で28時間反応した。反応終了後、メタノール(30mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−TTDT−DBTH−NTDZが63mg(84%)で黒色固体として得られた。   In a 20 mL flask, 2,6-bis [5- (2-decyltetradecyl) thiophen-2-yl] -4,8-bis (5-trimethylstannylthiophen-2-yl) -benzo [1,2- d; 4,5-d '] bisthiazole (DTH-DBTH-TDTH-DSM, 80 mg, 0.05 mmol), 5,10-dibromonaphtho [1,2-c: 5,6-c'] bis [1 , 2,5] thiadiazole (NTDZ-DB, 21 mg, 0.05 mmol), tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) -chloroform adduct (2 mg, 2.0 μmol), tris (2-methoxyphenyl) phosphine ( 3 mg, 8.0 μmol) and chlorobenzene (6 mL) were added and reacted at 120 ° C. for 28 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was added to methanol (30 mL), and the precipitated solid was collected by filtration. The obtained solid was washed with Soxhlet (methanol, acetone, and hexane). Subsequently, 63 mg (84%) of P-TTDT-DBTH-NTDZ was obtained as a black solid by Soxhlet extraction (chloroform).

合成例36
P−THDT−DBTH−DMO−DPPの合成
Synthesis Example 36
Synthesis of P-THDT-DBTH-DMO-DPP

20mLフラスコに、2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビス(5−トリブチルスタンニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTH−DBTH−HDTH−DSB、100mg、0.06mmol)、3,6−ビス(5−ブロモチオフェン−2−イル)−2,5−(3,7−ジメチルオクチル)−2,5−ジヒドロピロロ[3,4−c]ピロール−1,4−ジオン(DMO−DPP−DB、49mg、0.06mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)−クロロホルム付加体(3mg、2.6μmol)、トリス(o−トリル)ホスフィン(3mg、10.4μmol)およびクロロベンゼン(10mL)を加え120℃で23時間反応した。反応終了後、メタノール(60mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−THDT−DBTH−DMO−DPPが26mg(26%)で黒色固体として得られた。   In a 20 mL flask, 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl] -4,8-bis (5-tributylstannylthiophen-2-yl) -benzo [1,2-d 4,5-d '] bisthiazole (DTH-DBTH-HDTH-DSB, 100 mg, 0.06 mmol), 3,6-bis (5-bromothiophen-2-yl) -2,5- (3,7 -Dimethyloctyl) -2,5-dihydropyrrolo [3,4-c] pyrrole-1,4-dione (DMO-DPP-DB, 49 mg, 0.06 mmol), tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) -Chloroform adduct (3 mg, 2.6 μmol), tris (o-tolyl) phosphine (3 mg, 10.4 μmol) and chlorobenzene (10 mL) were added, and the mixture was added at 120 ° C. for 23 hours. Reacted for hours. After completion of the reaction, the reaction solution was added to methanol (60 mL), and the precipitated solid was collected by filtration. The obtained solid was washed with Soxhlet (methanol, acetone, and hexane). Then, by Soxhlet extraction (chloroform), 26 mg (26%) of P-THDT-DBTH-DMO-DPP was obtained as a black solid.

合成例37
P−THHDT−DBTH−HTTの合成
Synthesis Example 37
Synthesis of P-THHDT-DBTH-HTT

20mLフラスコに、2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビス(5−トリブチルスタンニルチアゾール−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTHA−DBTH−HDTH−DSB、120mg、0.08mmol)、5,5’−ジブロモ−3−ヘキシル[2,2’]ビチオフェニル(HTT−DB、32mg、0.08mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)-クロロホルム付加体(3mg、3.1μmol)、トリス(o−トリル)ホスフィン(4mg、12.3μmol)およびクロロベンゼン(10mL)を加え120℃で24時間反応した。反応終了後、メタノール(60mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−THHDT−DBTH−HTTが72mg(77%)で黒色固体として得られた。   In a 20 mL flask, 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl] -4,8-bis (5-tributylstannylthiazol-2-yl) -benzo [1,2-d 4,5-d ′] bisthiazole (DTHA-DBTH-HDTH-DSB, 120 mg, 0.08 mmol), 5,5′-dibromo-3-hexyl [2,2 ′] bithiophenyl (HTT-DB, 32 mg, 0.08 mmol), a tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) -chloroform adduct (3 mg, 3.1 μmol), tris (o-tolyl) phosphine (4 mg, 12.3 μmol) and chlorobenzene (10 mL), and the mixture was added to the mixture. Reaction was performed at 24 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was added to methanol (60 mL), and the precipitated solid was collected by filtration. The obtained solid was washed with Soxhlet (methanol, acetone, and hexane). Subsequently, 72 mg (77%) of P-THHDT-DBTH-HTT was obtained as a black solid by Soxhlet extraction (chloroform).

合成例38
P−THHDT−DBTH−EH−BDTの合成
Synthesis Example 38
Synthesis of P-THHDT-DBTH-EH-BDT

20mLフラスコに、2,6−ビス[5−(2−ヘキシルデシル)チオフェン−2−イル]−4,8−ビス(5−トリブチルスタンニルチアゾール−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DTHA−DBTH−HDTH−DSB、120mg、0.08mmol)、2,6−ジブロモ−4,8−ビス(2−エチルヘキシロキシ)−1,5−ジチア−s−インデセン(EH−BDT−DB、47mg、0.08mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)-クロロホルム付加体(3mg、3.1μmol)、トリス(o−トリル)ホスフィン(4mg、12.3μmol)およびクロロベンゼン(10mL)を加え120℃で25時間反応した。反応終了後、メタノール(50mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−THHDT−DBTH−EH−BDTが70mg(64%)で濃赤色固体として得られた。   In a 20 mL flask, 2,6-bis [5- (2-hexyldecyl) thiophen-2-yl] -4,8-bis (5-tributylstannylthiazol-2-yl) -benzo [1,2-d 4,5-d '] bisthiazole (DTHA-DBTH-HDTH-DSB, 120 mg, 0.08 mmol), 2,6-dibromo-4,8-bis (2-ethylhexyloxy) -1,5-dithia -S-indene (EH-BDT-DB, 47 mg, 0.08 mmol), tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) -chloroform adduct (3 mg, 3.1 μmol), tris (o-tolyl) phosphine (4 mg) , 12.3 μmol) and chlorobenzene (10 mL) were added and reacted at 120 ° C. for 25 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was added to methanol (50 mL), and the precipitated solid was collected by filtration. The obtained solid was subjected to Soxhlet washing (methanol, acetone, and hexane). Then, by Soxhlet extraction (chloroform), 70 mg (64%) of P-THHDT-DBTH-EH-BDT was obtained as a dark red solid.

合成例39
P−THTIPSTH−DBTH−O−IMTHの合成
Synthesis Example 39
Synthesis of P-THTIPSTH-DBTH-O-IMTH

20mLフラスコに、4,8−ビス(5−トリブチルスタンニルチアゾール−2−イル)−2,6−ビス(5−トリイソプロピルシラニルチオフェン−2−イル)−ベンゾ[1,2−d;4,5−d’]ビスチアゾール(DBTH−TIPSTH−THA−DSB、88mg、0.06mmol)、1,3−ジブロモ−5−オクチルチエノ[3,4−c]ピローロ−4,6−ジオン(O−IMTH−DB、26mg、0.06mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)-クロロホルム付加体(3mg、2.5μmol)、トリス(o−トリル)ホスフィン(4mg、10μmol)およびクロロベンゼン(8mL)を加え120℃で24時間反応した。反応終了後、メタノール(50mL)に反応液を加えて析出した固体をろ取して、得られた固体をソックスレー洗浄(メタノール、アセトン、ヘキサン)した。次いでソックスレー抽出(クロロホルム)することでP−THTIPSTH−DBTH−O−IMTHが34mg(50%)で黒色固体として得られた。   In a 20 mL flask, 4,8-bis (5-tributylstannylthiazol-2-yl) -2,6-bis (5-triisopropylsilanylthiophen-2-yl) -benzo [1,2-d; 4 , 5-d '] bisthiazole (DBTH-TIPSTH-THA-DSB, 88 mg, 0.06 mmol), 1,3-dibromo-5-octylthieno [3,4-c] pyrrolo-4,6-dione (O- IMTH-DB, 26 mg, 0.06 mmol), tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) -chloroform adduct (3 mg, 2.5 μmol), tris (o-tolyl) phosphine (4 mg, 10 μmol) and chlorobenzene (8 mL) ) And reacted at 120 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was added to methanol (50 mL), and the precipitated solid was collected by filtration. The obtained solid was subjected to Soxhlet washing (methanol, acetone, and hexane). Then, by Soxhlet extraction (chloroform), 34 mg (50%) of P-THTIPSTH-DBTH-O-IMTH was obtained as a black solid.

光電変換素子の評価方法
光電変換素子に0.05027mm角のメタルマスクを付け、照射光源としてソーラーシミュレーター(CEP2000、AM1.5Gフィルター、放射強度100mW/cm2、分光計器製)を用い、ソースメーター(ケイスレー社製,2400型)により、ITO電極とアルミニウム電極との間における電流−電圧特性を測定した。この測定結果から、開放電圧Voc(V)、短絡電流密度Jsc(mA/cm2)、曲線因子FF、及び光電変換効率PCE(%)を算出した。
Evaluation method of photoelectric conversion element A 0.05027 mm square metal mask was attached to the photoelectric conversion element, and a solar simulator (CEP2000, AM1.5G filter, radiation intensity 100 mW / cm 2 , manufactured by Spectrometer) was used as an irradiation light source. The current-voltage characteristics between the ITO electrode and the aluminum electrode were measured using Keithley's Model 2400). From this measurement result, open circuit voltage Voc (V), short circuit current density Jsc (mA / cm 2 ), fill factor FF, and photoelectric conversion efficiency PCE (%) were calculated.

ここで、開放電圧Vocとは電流値=0(mA/cm2)の際の電圧値であり、短絡電流密度Jscとは電圧値=0(V)の際の電流密度である。曲線因子FFとは内部抵抗を表すファクターであり、最大出力をPmaxとすると次式で表される。
FF = Pmax/(Voc×Jsc)
また、光電変換効率PCEは、入射エネルギーをPinとすると次式で与えられる。
PCE = (Pmax/Pin)×100
= (Voc×Jsc×FF/Pin)×100
Here, the open voltage Voc is a voltage value when the current value is 0 (mA / cm 2 ), and the short-circuit current density Jsc is a current density when the voltage value is 0 (V). The fill factor FF is a factor representing the internal resistance, and is expressed by the following equation when the maximum output is Pmax.
FF = Pmax / (Voc × Jsc)
The photoelectric conversion efficiency PCE is given by the following equation, where the incident energy is Pin.
PCE = (Pmax / Pin) × 100
= (Voc x Jsc x FF / Pin) x 100

実施例1 Example 1

p型半導体化合物・n型半導体化合物の混合溶液の作製
p型半導体化合物としてP−THDT−DBTH−EH−IMTH(合成例26)の構造を有する高分子化合物を用いた。
n型半導体化合物としてPCBM(C61)(フェニルC61酪酸メチルエステル,フロンティアカーボン社製,NS−E100H)を、p型半導体化合物:n型半導体化合物を質量比1:1.5、(合計濃度2.0質量%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をクロロベンゼンに溶解させた。この溶液をホットスターラー上で100℃の温度にて2時間以上攪拌混合した。攪拌混合後の溶液を0.45μmのフィルターで濾過することにより、p型半導体化合物・n型半導体化合物の混合溶液を得た。
Preparation of mixed solution of p-type semiconductor compound and n-type semiconductor compound A polymer compound having a structure of P-THDT-DBTH-EH-IMTH (Synthesis Example 26) was used as the p-type semiconductor compound.
As an n-type semiconductor compound, PCBM (C61) (phenyl C61 butyric acid methyl ester, Frontier Carbon Co., Ltd., NS-E100H) was used, and a p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound at a mass ratio of 1: 1.5 (total concentration of 2. 0% by mass) and 1,8-diiodooctane (0.03 mL / mL) were dissolved in chlorobenzene. This solution was stirred and mixed on a hot stirrer at a temperature of 100 ° C. for 2 hours or more. The solution after stirring and mixing was filtered through a 0.45 μm filter to obtain a mixed solution of a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound.

光電変換素子の作製
酸化インジウムスズ(ITO)透明導電膜(カソード)がパターニングされたガラス基板(ジオマテック社製)を、アセトンによる超音波洗浄、ついでエタノールによる超音波洗浄の後、窒素ブローで乾燥させた。
Fabrication of photoelectric conversion element A glass substrate (manufactured by Geomatic), on which an indium tin oxide (ITO) transparent conductive film (cathode) is patterned, is subjected to ultrasonic cleaning with acetone and ultrasonic cleaning with ethanol, and then dried by nitrogen blowing. Was.

UV−オゾン処理を実施後、電子輸送層として使用する0.5M酢酸亜鉛・0.5Mアミノエタノール/2−メトキシエタノール溶液をスピンコーターで塗布(3000rpm 40秒)した後に175℃で30分間アニールした。   After performing the UV-ozone treatment, a 0.5M zinc acetate / 0.5M aminoethanol / 2-methoxyethanol solution used as an electron transport layer was applied by a spin coater (3000 rpm for 40 seconds), and then annealed at 175 ° C. for 30 minutes. .

グローブボックス内に搬入しで不活性ガス雰囲気下でp型半導体化合物・n型半導体化合物の混合溶液をスピンコートし、ホットプレート上でアニール処理もしくは減圧乾燥を実施した。   After being carried into a glove box, a mixed solution of a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound was spin-coated under an inert gas atmosphere, and annealed or dried under reduced pressure on a hot plate.

蒸着機にて、ホール輸送層である酸化モリブデンを蒸着した。その後、電極である銀を蒸着して逆型構成デバイスとした。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。   With a vapor deposition machine, molybdenum oxide which is a hole transport layer was vapor-deposited. Thereafter, silver as an electrode was vapor-deposited to obtain an inverted device. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

実施例2 Example 2

p型半導体化合物・n型半導体化合物の混合溶液の作製
p型半導体化合物としてP−THDT−DBTH−EH−IMTH(合成例26)の構造を有する高分子化合物を用いた。
n型半導体化合物としてPCBM(C71)(フェニルC71酪酸メチルエステル,フロンティアカーボン社製,NS−E112)を、p型半導体化合物:n型半導体化合物を重量比1:1.5、(合計濃度2.0wt%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をクロロベンゼンに溶解させた。この溶液をホットスターラー上で100℃の温度にて2時間以上攪拌混合した。攪拌混合後の溶液を0.45μmのフィルターで濾過することにより、p型半導体化合物・n型半導体化合物の混合溶液とした。得られた混合溶液を用いて、実施例1と同様に逆型構成デバイスを作製した。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。
Preparation of mixed solution of p-type semiconductor compound and n-type semiconductor compound A polymer compound having a structure of P-THDT-DBTH-EH-IMTH (Synthesis Example 26) was used as the p-type semiconductor compound.
PCBM (C71) (Methyl Phenyl C71 Butyrate, Frontier Carbon, NS-E112) as an n-type semiconductor compound, a p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound in a weight ratio of 1: 1.5 (total concentration of 2. 0 wt%) and 1,8-diiodooctane (0.03 mL / mL) were dissolved in chlorobenzene. This solution was stirred and mixed on a hot stirrer at a temperature of 100 ° C. for 2 hours or more. The solution after stirring and mixing was filtered through a 0.45 μm filter to obtain a mixed solution of a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound. Using the obtained mixed solution, an inverted-type device was produced in the same manner as in Example 1. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

実施例3 Example 3

p型半導体化合物としてP−THDT−DBTH−O−IMTH(合成例27)の構造を有する高分子化合物を用いた。
PCBM(C61)をn型半導体化合物として用いて、p型半導体化合物:n型半導体化合物を重量比1:2(合計濃度2.4wt%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をクロロベンゼンに溶解させ、0.45μmのフィルターに通して混合溶液とした。得られた混合溶液を用いて、実施例1と同様に逆型構造デバイスを作製した。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。
As the p-type semiconductor compound, a polymer compound having a structure of P-THDT-DBTH-O-IMTH (Synthesis Example 27) was used.
Using PCBM (C61) as an n-type semiconductor compound, a p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound in a weight ratio of 1: 2 (total concentration: 2.4 wt%) and 1,8-diiodooctane (0.03 mL / mL) was dissolved in chlorobenzene and passed through a 0.45 μm filter to obtain a mixed solution. Using the obtained mixed solution, an inverted structure device was produced in the same manner as in Example 1. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

実施例4 Example 4

p型半導体化合物としてP−THDT−DBTH−O−IMTH(合成例17)の構造を有する高分子化合物を用いた。
n型半導体化合物としてPCBM(C71)(フェニルC71酪酸メチルエステル,フロンティアカーボン社製,NS−E112)を、p型半導体化合物:n型半導体化合物を重量比1:1.5、(合計濃度2.0wt%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をクロロベンゼンに溶解させた。この溶液をホットスターラー上で100℃の温度にて2時間以上攪拌混合した。攪拌混合後の溶液を0.45μmのフィルターで濾過することにより、p型半導体化合物・n型半導体化合物の混合溶液とした。得られた混合溶液を用いて、実施例1と同様に逆型構成デバイスを作製した。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。
As the p-type semiconductor compound, a polymer compound having a structure of P-THDT-DBTH-O-IMTH (Synthesis Example 17) was used.
PCBM (C71) (phenyl C71 butyric acid methyl ester, manufactured by Frontier Carbon, NS-E112) as an n-type semiconductor compound, a p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound in a weight ratio of 1: 1.5, (total concentration of 2. 0 wt%) and 1,8-diiodooctane (0.03 mL / mL) were dissolved in chlorobenzene. This solution was stirred and mixed on a hot stirrer at a temperature of 100 ° C. for 2 hours or more. The solution after stirring and mixing was filtered through a 0.45 μm filter to obtain a mixed solution of a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound. Using the obtained mixed solution, an inverted-type device was produced in the same manner as in Example 1. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

実施例5 Example 5

p型半導体化合物としてP−THDT−DBTH−DMO−IMTH(合成例28)の構造を有する高分子化合物を用いた。
PCBM(C61)をn型半導体化合物として用いて、p型半導体化合物:n型半導体化合物を重量比1:2(合計濃度2.4wt%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をクロロベンゼンに溶解させ、0.45μmのフィルターに通して混合溶液とした。得られた混合溶液を用いて、実施例1と同様にデバイスを作製した。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。
As the p-type semiconductor compound, a polymer compound having a structure of P-THDT-DBTH-DMO-IMTH (Synthesis Example 28) was used.
Using PCBM (C61) as an n-type semiconductor compound, a p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound in a weight ratio of 1: 2 (total concentration: 2.4 wt%) and 1,8-diiodooctane (0.03 mL / mL) was dissolved in chlorobenzene and passed through a 0.45 μm filter to obtain a mixed solution. A device was manufactured in the same manner as in Example 1 using the obtained mixed solution. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

実施例6 Example 6

p型半導体化合物としてP−THDT−DBTH−DMO−IMTH(合成例28)の構造を有する高分子化合物を用いた。
n型半導体化合物としてPCBM(C71)(フェニルC71酪酸メチルエステル,フロンティアカーボン社製,NS−E112)を、p型半導体化合物:n型半導体化合物を重量比1:2(合計濃度2.4wt%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をクロロベンゼンに溶解させた。この溶液をホットスターラー上で100℃の温度にて2時間以上攪拌混合した。攪拌混合後の溶液を0.45μmのフィルターで濾過することにより、p型半導体化合物・n型半導体化合物の混合溶液とした。得られた混合溶液を用いて、実施例1と同様に逆型構成デバイスを作製した。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。
As the p-type semiconductor compound, a polymer compound having a structure of P-THDT-DBTH-DMO-IMTH (Synthesis Example 28) was used.
PCBM (C71) (methyl phenyl C71 butyrate, Frontier Carbon, NS-E112) was used as the n-type semiconductor compound, and the p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound was in a weight ratio of 1: 2 (total concentration: 2.4 wt%). , And 1,8-diiodooctane (0.03 mL / mL) were dissolved in chlorobenzene. This solution was stirred and mixed on a hot stirrer at a temperature of 100 ° C. for 2 hours or more. The solution after stirring and mixing was filtered through a 0.45 μm filter to obtain a mixed solution of a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound. Using the obtained mixed solution, an inverted-type device was produced in the same manner as in Example 1. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

実施例7 Example 7

p型半導体化合物としてP−THDT−DBTH−H−IMTH(合成例29)の構造を有する高分子化合物を用いた。
PCBM(C61)をn型半導体化合物として用いて、p型半導体化合物:n型半導体化合物を重量比1:2(合計濃度2.4wt%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をクロロベンゼンに溶解させ、0.45μmのフィルターに通して混合溶液とした。得られた混合溶液を用いて、実施例1と同様にデバイスを作製した。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。
As the p-type semiconductor compound, a polymer compound having a structure of P-THDT-DBTH-H-IMTH (Synthesis Example 29) was used.
Using PCBM (C61) as an n-type semiconductor compound, a p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound in a weight ratio of 1: 2 (total concentration: 2.4 wt%) and 1,8-diiodooctane (0.03 mL / mL) was dissolved in chlorobenzene and passed through a 0.45 μm filter to obtain a mixed solution. A device was manufactured in the same manner as in Example 1 using the obtained mixed solution. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

実施例8 Example 8

p型半導体化合物としてP−THDT−DBTH−H−IMTH(合成例29)の構造を有する高分子化合物を用いた。
n型半導体化合物としてPCBM(C71)(フェニルC71酪酸メチルエステル,フロンティアカーボン社製,NS−E112)を、p型半導体化合物:n型半導体化合物を重量比1:1.5、(合計濃度2.0wt%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をクロロベンゼンに溶解させた。この溶液をホットスターラー上で100℃の温度にて2時間以上攪拌混合した。攪拌混合後の溶液を0.45μmのフィルターで濾過することにより、p型半導体化合物・n型半導体化合物の混合溶液とした。得られた混合溶液を用いて、実施例1と同様に逆型構成デバイスを作製した。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。
As the p-type semiconductor compound, a polymer compound having a structure of P-THDT-DBTH-H-IMTH (Synthesis Example 29) was used.
PCBM (C71) (phenyl C71 butyric acid methyl ester, manufactured by Frontier Carbon, NS-E112) as an n-type semiconductor compound, a p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound in a weight ratio of 1: 1.5, (total concentration of 2. 0 wt%) and 1,8-diiodooctane (0.03 mL / mL) were dissolved in chlorobenzene. This solution was stirred and mixed on a hot stirrer at a temperature of 100 ° C. for 2 hours or more. The solution after stirring and mixing was filtered through a 0.45 μm filter to obtain a mixed solution of a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound. Using the obtained mixed solution, an inverted-type device was produced in the same manner as in Example 1. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

実施例9 Example 9

p型半導体化合物としてP−TEHT−DBTH−HD−IMTH(合成例30)の構造を有する高分子化合物を用いた。
PCBM(C61)をn型半導体化合物として用いて、p型半導体化合物:n型半導体化合物を重量比1:2(合計濃度2.4wt%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をクロロベンゼンに溶解させ、0.45μmのフィルターに通して混合溶液とした。得られた混合溶液を用いて、実施例1と同様に逆型構成デバイスを作製した。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。
As the p-type semiconductor compound, a polymer compound having a structure of P-TEHT-DBTH-HD-IMTH (Synthesis Example 30) was used.
Using PCBM (C61) as an n-type semiconductor compound, a p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound in a weight ratio of 1: 2 (total concentration: 2.4 wt%) and 1,8-diiodooctane (0.03 mL / mL) was dissolved in chlorobenzene and passed through a 0.45 μm filter to obtain a mixed solution. Using the obtained mixed solution, an inverted-type device was produced in the same manner as in Example 1. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

実施例10 Example 10

p型半導体化合物としてP−TEHT−DBTH−HD−IMTH(合成例30)の構造を有する高分子化合物を用いた。
n型半導体化合物としてPCBM(C71)(フェニルC71酪酸メチルエステル,フロンティアカーボン社製,NS−E112)を、p型半導体化合物:n型半導体化合物を重量比1:2(合計濃度2.4wt%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をクロロベンゼンに溶解させた。この溶液をホットスターラー上で100℃の温度にて2時間以上攪拌混合した。攪拌混合後の溶液を0.45μmのフィルターで濾過することにより、p型半導体化合物・n型半導体化合物の混合溶液とした。得られた混合溶液を用いて、実施例1と同様に逆型構成デバイスを作製した。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。
As the p-type semiconductor compound, a polymer compound having a structure of P-TEHT-DBTH-HD-IMTH (Synthesis Example 30) was used.
PCBM (C71) (methyl phenyl C71 butyrate, Frontier Carbon, NS-E112) was used as the n-type semiconductor compound, and the p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound was in a weight ratio of 1: 2 (total concentration: 2.4 wt%). , And 1,8-diiodooctane (0.03 mL / mL) were dissolved in chlorobenzene. This solution was stirred and mixed on a hot stirrer at a temperature of 100 ° C. for 2 hours or more. The solution after stirring and mixing was filtered through a 0.45 μm filter to obtain a mixed solution of a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound. Using the obtained mixed solution, an inverted-type device was produced in the same manner as in Example 1. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

実施例11 Example 11

p型半導体化合物としてP−TEHT−DBTH−ODD−IMTH(合成例31)の構造を有する高分子化合物を用いた。
PCBM(C61)をn型半導体化合物として用いて、p型半導体化合物:n型半導体化合物を重量比1:2(合計濃度2.4wt%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をクロロベンゼンに溶解させ、0.45μmのフィルターに通して混合溶液とした。得られた混合溶液を用いて、実施例1と同様にデバイスを作製した。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。
As the p-type semiconductor compound, a polymer compound having a structure of P-TEHT-DBTH-ODD-IMTH (Synthesis Example 31) was used.
Using PCBM (C61) as an n-type semiconductor compound, a p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound in a weight ratio of 1: 2 (total concentration: 2.4 wt%) and 1,8-diiodooctane (0.03 mL / mL) was dissolved in chlorobenzene and passed through a 0.45 μm filter to obtain a mixed solution. A device was manufactured in the same manner as in Example 1 using the obtained mixed solution. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

実施例12 Example 12

p型半導体化合物としてP−TBOT−DBTH−HD−IMTH(合成例32)の構造を有する高分子化合物を用いた。
PCBM(C61)をn型半導体化合物として用いて、p型半導体化合物:n型半導体化合物を重量比1:2(合計濃度2.4wt%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をクロロベンゼンに溶解させ、0.45μmのフィルターに通して混合溶液とした。得られた混合溶液を用いて、実施例1と同様にデバイスを作製した。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。
As the p-type semiconductor compound, a polymer compound having a structure of P-TBOT-DBTH-HD-IMTH (Synthesis Example 32) was used.
Using PCBM (C61) as an n-type semiconductor compound, a p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound in a weight ratio of 1: 2 (total concentration: 2.4 wt%) and 1,8-diiodooctane (0.03 mL / mL) was dissolved in chlorobenzene and passed through a 0.45 μm filter to obtain a mixed solution. A device was manufactured in the same manner as in Example 1 using the obtained mixed solution. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

実施例13 Example 13

p型半導体化合物としてP−TBOT−DBTH−HD−IMTH(合成例32)の構造を有する高分子化合物を用いた。
n型半導体化合物としてPCBM(C71)(フェニルC71酪酸メチルエステル,フロンティアカーボン社製,NS−E112)を、p型半導体化合物:n型半導体化合物を質量比1:2(合計濃度2.4質量%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をクロロベンゼンに溶解させた。この溶液をホットスターラー上で100℃の温度にて2時間以上攪拌混合した。攪拌混合後の溶液を0.45μmのフィルターで濾過することにより、p型半導体化合物・n型半導体化合物の混合溶液とした。得られた混合溶液を用いて、実施例1と同様に逆型構成デバイスを作製した。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。
As the p-type semiconductor compound, a polymer compound having a structure of P-TBOT-DBTH-HD-IMTH (Synthesis Example 32) was used.
PCBM (C71) (phenyl C71 butyric acid methyl ester, manufactured by Frontier Carbon, NS-E112) was used as the n-type semiconductor compound, and the p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound was in a mass ratio of 1: 2 (total concentration: 2.4% by mass). ) And 1,8-diiodooctane (0.03 mL / mL) were dissolved in chlorobenzene. This solution was stirred and mixed on a hot stirrer at a temperature of 100 ° C. for 2 hours or more. The solution after stirring and mixing was filtered through a 0.45 μm filter to obtain a mixed solution of a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound. Using the obtained mixed solution, an inverted-type device was produced in the same manner as in Example 1. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

実施例14 Example 14

p型半導体化合物としてP−TTDT−DBTH−B−IMTH(合成例33)の構造を有する高分子化合物を用いた。
PCBM(C61)をn型半導体化合物として用いて、p型半導体化合物:n型半導体化合物を重量比1:2(合計濃度2.4wt%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をクロロベンゼンに溶解させ、0.45μmのフィルターに通して混合溶液とした。得られた混合溶液を用いて、実施例1と同様にデバイスを作製した。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。
As the p-type semiconductor compound, a polymer compound having a structure of P-TTDT-DBTH-B-IMTH (Synthesis Example 33) was used.
Using PCBM (C61) as an n-type semiconductor compound, a p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound in a weight ratio of 1: 2 (total concentration: 2.4 wt%) and 1,8-diiodooctane (0.03 mL / mL) was dissolved in chlorobenzene and passed through a 0.45 μm filter to obtain a mixed solution. A device was manufactured in the same manner as in Example 1 using the obtained mixed solution. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

実施例15 Example 15

p型半導体化合物としてP−TTDT−DBTH−FFTDZ(合成例34)の構造を有する高分子化合物を用いた。
PCBM(C61)をn型半導体化合物として用いて、p型半導体化合物:n型半導体化合物を質量比1:2(合計濃度2.4質量%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をクロロベンゼンに溶解させ、0.45μmのフィルターに通して混合溶液とした。得られた混合溶液を用いて、実施例1と同様にデバイスを作製した。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。
As the p-type semiconductor compound, a polymer compound having a structure of P-TTDT-DBTH-FFTDZ (Synthesis Example 34) was used.
Using PCBM (C61) as the n-type semiconductor compound, a mass ratio of p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound of 1: 2 (total concentration of 2.4% by mass) and 1,8-diiodooctane (0.03 mL) / ML) was dissolved in chlorobenzene and passed through a 0.45 µm filter to obtain a mixed solution. A device was manufactured in the same manner as in Example 1 using the obtained mixed solution. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

実施例16 Example 16

p型半導体化合物としてP−TTDT−DBTH−FFTDZ(合成例34)の構造を有する高分子化合物を用いた。
n型半導体化合物としてPCBM(C71)(フェニルC71酪酸メチルエステル,フロンティアカーボン社製,NS−E112)を、p型半導体化合物:n型半導体化合物を質量比1:2(合計濃度2.4質量%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をクロロベンゼンに溶解させた。この溶液をホットスターラー上で100℃の温度にて2時間以上攪拌混合した。攪拌混合後の溶液を0.45μmのフィルターで濾過することにより、p型半導体化合物・n型半導体化合物の混合溶液とした。得られた混合溶液を用いて、実施例1と同様に逆型構成デバイスを作製した。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。
As the p-type semiconductor compound, a polymer compound having a structure of P-TTDT-DBTH-FFTDZ (Synthesis Example 34) was used.
PCBM (C71) (methyl phenyl C71 butyrate, Frontier Carbon Co., NS-E112) was used as the n-type semiconductor compound, and the p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound was in a mass ratio of 1: 2 (total concentration: 2.4% by mass). ) And 1,8-diiodooctane (0.03 mL / mL) were dissolved in chlorobenzene. This solution was stirred and mixed on a hot stirrer at a temperature of 100 ° C. for 2 hours or more. The solution after stirring and mixing was filtered through a 0.45 μm filter to obtain a mixed solution of a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound. Using the obtained mixed solution, an inverted-type device was produced in the same manner as in Example 1. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

実施例17 Example 17

p型半導体化合物としてP−TTDT−DBTH−NTDZ(合成例35)の構造を有する高分子化合物を用いた。
PCBM(C61)をn型半導体化合物として用いて、p型半導体化合物:n型半導体化合物を重量比1:2(合計濃度2.4wt%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をクロロベンゼンに溶解させ、0.45μmのフィルターに通して混合溶液とした。得られた混合溶液を用いて、実施例1と同様にデバイスを作製した。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。
As the p-type semiconductor compound, a polymer compound having a structure of P-TTDT-DBTH-NTDZ (Synthesis Example 35) was used.
Using PCBM (C61) as an n-type semiconductor compound, a p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound in a weight ratio of 1: 2 (total concentration: 2.4 wt%) and 1,8-diiodooctane (0.03 mL / mL) was dissolved in chlorobenzene and passed through a 0.45 μm filter to obtain a mixed solution. A device was manufactured in the same manner as in Example 1 using the obtained mixed solution. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

実施例18 Example 18

p型半導体化合物としてP−TTDT−DBTH−NTDZ(合成例35)の構造を有する高分子化合物を用いた。
n型半導体化合物としてPCBM(C71)(フェニルC71酪酸メチルエステル,フロンティアカーボン社製,NS−E112)を、p型半導体化合物:n型半導体化合物を重量比1:2(合計濃度2.4wt%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をクロロベンゼンに溶解させた。この溶液をホットスターラー上で100℃の温度にて2時間以上攪拌混合した。攪拌混合後の溶液を0.45μmのフィルターで濾過することにより、p型半導体化合物・n型半導体化合物の混合溶液とした。得られた混合溶液を用いて、実施例1と同様に逆型構成デバイスを作製した。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。
As the p-type semiconductor compound, a polymer compound having a structure of P-TTDT-DBTH-NTDZ (Synthesis Example 35) was used.
PCBM (C71) (phenyl C71 butyric acid methyl ester, manufactured by Frontier Carbon, NS-E112) as an n-type semiconductor compound, and a p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound in a weight ratio of 1: 2 (total concentration: 2.4 wt%) , And 1,8-diiodooctane (0.03 mL / mL) were dissolved in chlorobenzene. This solution was stirred and mixed on a hot stirrer at a temperature of 100 ° C. for 2 hours or more. The solution after stirring and mixing was filtered through a 0.45 μm filter to obtain a mixed solution of a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound. Using the obtained mixed solution, an inverted-type device was produced in the same manner as in Example 1. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

実施例19 Example 19


p型半導体化合物としてP−THDT−DBTH−DMO−DPP(合成例36)の構造を有する高分子化合物を用いた。
PCBM(C61)をn型半導体化合物として用いて、p型半導体化合物:n型半導体化合物を質量比1:2(合計濃度2.4質量%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をオルトジクロロベンゼンに溶解させ、0.45μmのフィルターに通して混合溶液とした。得られた混合溶液を用いて、実施例1と同様に逆型構成デバイスを作製した。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。

As the p-type semiconductor compound, a polymer compound having a structure of P-THDT-DBTH-DMO-DPP (Synthesis Example 36) was used.
Using PCBM (C61) as the n-type semiconductor compound, a mass ratio of p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound of 1: 2 (total concentration of 2.4% by mass) and 1,8-diiodooctane (0.03 mL) / ML) was dissolved in orthodichlorobenzene and passed through a 0.45 μm filter to obtain a mixed solution. Using the obtained mixed solution, an inverted-type device was produced in the same manner as in Example 1. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

実施例20 Example 20

p型半導体化合物としてP−THHDT−DBTH−HTT(合成例37)の構造を有する高分子化合物を用いた。
PCBM(C61)をn型半導体化合物として用いて、p型半導体化合物:n型半導体化合物を重量比1:2(合計濃度2.4wt%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をクロロベンゼンに溶解させ、0.45μmのフィルターに通して混合溶液とした。得られた混合溶液を用いて、実施例1と同様にデバイスを作製した。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。
As the p-type semiconductor compound, a polymer compound having a structure of P-THHDT-DBTH-HTT (Synthesis Example 37) was used.
Using PCBM (C61) as an n-type semiconductor compound, a p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound in a weight ratio of 1: 2 (total concentration: 2.4 wt%) and 1,8-diiodooctane (0.03 mL / mL) was dissolved in chlorobenzene and passed through a 0.45 μm filter to obtain a mixed solution. A device was manufactured in the same manner as in Example 1 using the obtained mixed solution. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

実施例21 Example 21


p型半導体化合物としてP−THDT−DBTH−O−IMTH(合成例27)の構造を有する高分子化合物を用いた。
n型半導体化合物としてPCBM(C71)(フェニルC71酪酸メチルエステル,フロンティアカーボン社製,NS−E112)を、p型半導体化合物:n型半導体化合物を重量比1:1.5、(合計濃度2.0wt%)、および1,8−ジヨードオクタン(0.03mL/mL)をクロロベンゼンに溶解させた。この溶液をホットスターラー上で100℃の温度にて2時間以上攪拌混合した。攪拌混合後の溶液を0.45μmのフィルターで濾過することにより、p型半導体化合物・n型半導体化合物の混合溶液とした。

As the p-type semiconductor compound, a polymer compound having a structure of P-THDT-DBTH-O-IMTH (Synthesis Example 27) was used.
PCBM (C71) (phenyl C71 butyric acid methyl ester, manufactured by Frontier Carbon, NS-E112) as an n-type semiconductor compound, a p-type semiconductor compound: n-type semiconductor compound in a weight ratio of 1: 1.5, (total concentration of 2. 0 wt%) and 1,8-diiodooctane (0.03 mL / mL) were dissolved in chlorobenzene. This solution was stirred and mixed at a temperature of 100 ° C. for 2 hours or more on a hot stirrer. The solution after stirring and mixing was filtered with a 0.45 μm filter to obtain a mixed solution of a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound.

光電変換素子の作製
酸化インジウムスズ(ITO)透明導電膜(カソード)がパターニングされたガラス基板(ジオマテック社製)を、アセトンによる超音波洗浄、ついでエタノールによる超音波洗浄の後、窒素ブローで乾燥させた。
Production of photoelectric conversion element A glass substrate (manufactured by Geomatic), on which an indium tin oxide (ITO) transparent conductive film (cathode) is patterned, is subjected to ultrasonic cleaning with acetone and ultrasonic cleaning with ethanol, and then dried by nitrogen blowing. Was.

UV−オゾン処理を実施後、電子輸送層として使用する0.05wt%ポリエチレンイミンエトキシレート/2−メトキシエタノール溶液をスピンコーターで塗布(3000rpm 40秒)した後に100℃で1分間アニールした。   After performing the UV-ozone treatment, a 0.05 wt% polyethyleneimine ethoxylate / 2-methoxyethanol solution used as an electron transport layer was applied by a spin coater (3000 rpm for 40 seconds), and then annealed at 100 ° C. for 1 minute.

グローブボックス内に搬入しで不活性ガス雰囲気下でp型半導体化合物・n型半導体化合物の混合溶液をスピンコートし、ホットプレート上でアニール処理もしくは減圧乾燥を実施した。   After being carried into a glove box, a mixed solution of a p-type semiconductor compound and an n-type semiconductor compound was spin-coated under an inert gas atmosphere, and annealed or dried under reduced pressure on a hot plate.

蒸着機にて、ホール輸送層である酸化モリブデンを蒸着した。その後、電極である銀を蒸着して逆型構成デバイスとした。得られたデバイスは上記光電変換素子の評価を行なった。結果を表1に示す。   Molybdenum oxide, which is a hole transport layer, was deposited by an evaporator. Thereafter, silver as an electrode was vapor-deposited to obtain an inverted configuration device. The obtained device was evaluated for the photoelectric conversion element. Table 1 shows the results.

上記の様に本発明に用いた高分子化合物で作製された光電変換素子は、高い短絡電流密度(Jsc)、高い開放電圧(Voc)が得られるため、高い光電変換効率ηを達成する事が可能である。また、本発明の製造方法によれば、置換基として様々な置換基を導入することが可能であり、材料の特性(結晶性、製膜性、吸収波長)を制御できる。   As described above, the photoelectric conversion element made of the polymer compound used in the present invention can achieve a high short-circuit current density (Jsc) and a high open-circuit voltage (Voc), so that a high photoelectric conversion efficiency η can be achieved. It is possible. Further, according to the production method of the present invention, it is possible to introduce various substituents as the substituents, and it is possible to control the properties (crystallinity, film forming property, absorption wavelength) of the material.

(VII) 光電変換素子
(VI) アノード
(V) ホール輸送層
(IV) 活性層
(III)電子輸送層
(II) カソード
(I) 基材
(VII) Photoelectric conversion element (VI) Anode (V) Hole transport layer
(IV) Active layer (III) Electron transport layer (II) Cathode (I) Substrate

Claims (11)

基材と、カソードと、活性層と、アノードとがこの順に配置された構造を有する光電変換素子であって、
前記活性層に、式(1)で表されるベンゾビスチアゾール構造単位を有する高分子化合物を含有することを特徴とする光電変換素子。
[式(1)中、
1、T2は、それぞれ独立に、炭化水素基もしくはオルガノシリル基で置換されていてもよいチオフェン環を表す。
また、B1、B2は、炭化水素基で置換されていてもよいチオフェン環、炭化水素基で置換されていてもよいチアゾール環、または、エチニレン基を表す。]
A photoelectric conversion element having a structure in which a substrate, a cathode, an active layer, and an anode are arranged in this order,
A photoelectric conversion element, wherein the active layer contains a polymer compound having a benzobisthiazole structural unit represented by the formula (1).
[In equation (1),
T 1, T 2 each independently represents an thiophene ring optionally substituted with charcoal hydrocarbon group or an organosilyl group.
B 1 and B 2 represent a thiophene ring optionally substituted with a hydrocarbon group, a thiazole ring optionally substituted with a hydrocarbon group, or an ethynylene group. ]
前記高分子化合物のT1、T2が、それぞれ、下記式(t3)で表される基であることを特徴とする、請求項1に記載の光電変換素子。
[式(t3)、R 15 、炭素数6〜30の炭化水素基、または、*−Si(R183で表される基を表す。
15'は、水素原子、炭素数6〜30の炭化水素基、*−Si(R183で表される基を表す
18 は、それぞれ独立に、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、または、炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表し、複数のR18は、同一でも異なっていてもよい
はベンゾビスチアゾールのチアゾール環に結合する結合手を表す。]
2. The photoelectric conversion element according to claim 1 , wherein T 1 and T 2 of the polymer compound are each a group represented by the following formula (t3) . 3.
Wherein (t3), R 15 is a hydrocarbon group having a carbon number of 6 to 30, or * - represents a group represented by Si (R 18) 3.
R 15 ′ represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, or a group represented by * —Si (R 18 ) 3 .
R 18 independently represents an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms, and a plurality of R 18 may be the same or different .
* Represents a bond bonded to the thiazole ring of benzobisthiazole. ]
1、B2が、それぞれ、下記式(b1)〜(b3)のいずれかで表される基である請求項1または2に記載の光電変換素子。
[式(b1)〜(b3)中、R21、R22、R21'は、水素原子または炭素数6〜30の炭化水素基を表す。
*は結合手を表し、特に左側の*は、ベンゾビスチアゾール化合物のベンゼン環に結合する結合手を表すものとする。]
The photoelectric conversion element according to claim 1 , wherein B 1 and B 2 are groups represented by any of the following formulas (b1) to (b3).
[In the formulas (b1) to (b3), R 21 , R 22 and R 21 ′ represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms.
* Represents a bond, and particularly * on the left side represents a bond bonded to the benzene ring of the benzobisthiazole compound. ]
前記高分子化合物が、ドナー−アクセプター型半導体ポリマーである請求項1〜3のいずれかに記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the polymer compound is a donor-acceptor type semiconductor polymer. 前記活性層に、さらにn型有機半導体化合物を含有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the active layer further contains an n-type organic semiconductor compound. 前記n型有機半導体化合物が、フラーレンもしくはその誘導体である請求項5に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion device according to claim 5, wherein the n-type organic semiconductor compound is fullerene or a derivative thereof. 前記アノードと前記活性層との間にホール輸送層を有する請求項1〜6のいずれか1項に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 6, further comprising a hole transport layer between the anode and the active layer. 前記カソードと前記活性層との間に電子輸送層を有する請求項1〜7のいずれか1項に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion device according to claim 1, further comprising an electron transport layer between the cathode and the active layer. 前記カソードが透明電極である請求項1〜8のいずれか1項に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the cathode is a transparent electrode. 前記アノードが金属電極である請求項1〜9のいずれか1項に記載の光電変換素子。   The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 9, wherein the anode is a metal electrode. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の光電変換素子を備えることを特徴とする有機薄膜太陽電池。   An organic thin-film solar cell comprising the photoelectric conversion element according to claim 1.
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