JP6786769B2 - ヘテロ環化合物およびこれを含む有機電子素子 - Google Patents

ヘテロ環化合物およびこれを含む有機電子素子 Download PDF

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Description

本出願は、２０１７年１０月２３日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１７−０１３７４８９号および２０１８年３月８日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１８−００２７３４６号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に組み込まれる。
本明細書は、ヘテロ環化合物およびこれを含む有機電子素子に関する。
有機電子素子とは、正孔および／または電子を用いた電極と有機物との間における電荷交流を必要とする素子を意味する。有機電子素子は、動作原理によって、下記のように大きく２つに分けられる。第一は、外部の光源から素子に流入した光子によって有機物層でエキシトン（ｅｘｃｉｔｏｎ）が形成され、このエキシトンが電子と正孔に分離され、これら電子と正孔がそれぞれ異なる電極に伝達されて電流源（電圧源）として用いられる形態の電子素子である。第二は、２つ以上の電極に電圧または電流を加えて電極と界面をなす有機物半導体に正孔および／または電子を注入し、注入された電子と正孔によって動作する形態の電子素子である。
有機電子素子の例としては、有機太陽電池、有機光電素子、有機発光素子、有機トランジスタなどがあり、以下では、主に有機太陽電池について具体的に説明するが、前記有機電子素子では、正孔の注入または輸送物質、電子の注入または輸送物質、または発光物質が類似の原理で作用する。
有機太陽電池は、太陽エネルギーからできるだけ多くの電気エネルギーを出力できるように効率を高めることが重要である。このような有機太陽電池の効率を高めるためには、半導体の内部でできるだけ多くのエキシトンを生成することも重要であるが、生成された電荷を損失なく外部に引き出すことも重要である。電荷が損失する原因の一つが、生成された電子および正孔が再結合（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）によって消滅することである。生成された電子や正孔が損失なく電極に伝達されるための方法として多様な方法が提示されているが、ほとんど追加の工程が求められ、これによって製造費用が上昇しかねない。
米国特許第５３３１１８３号明細書 米国特許第５４５４８８０号明細書
本明細書は、ヘテロ環化合物およびこれを含む有機電子素子を提供する。
本明細書は、下記化学式１で表されるヘテロ環化合物を提供する。
［化学式１］
前記化学式１において、
Ｘ、Ｘ'およびＸ１〜Ｘ６は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、Ｏ、Ｓ、またはＳｅであり、
Ｒ１およびＲ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；置換もしくは非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基；または置換もしくは非置換の直鎖もしくは分枝鎖のチオアルコキシ基であり、
Ｙ１およびＹ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；ハロゲン基；置換もしくは非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；または置換もしくは非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基であり、
ＥＷ１およびＥＷ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、電子受容体として作用する基であり、
Ａｒ１〜Ａｒ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
ｎ１およびｎ２は、それぞれ０または１であり、
前記ｎ１およびｎ２が０であり、前記Ｒ１およびＲ２が、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基の場合、Ｙ１およびＹ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基；置換もしくは非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；または置換もしくは非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基である。
本明細書は、前述したヘテロ環化合物を含む有機電子素子用組成物を提供する。
また、本明細書は、第１電極と、前記第１電極に対向して備えられる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に備えられる１層以上の有機物層とを含む有機電子素子であって、前記有機物層のうちの１層以上は、前述した有機電子素子用組成物を含むものである有機電子素子を提供する。
本明細書の一実施態様に係る前記化学式１で表されるヘテロ環化合物を含む有機太陽電池は、優れた光−電変換効率を有する。
本明細書の一実施態様に係る有機電子素子を示す図である。 本明細書の一実施態様に係る化合物１のＮＭＲデータを示す図である。 本明細書の一実施態様に係る化合物３のＮＭＲデータを示す図である。 本明細書の一実施態様に係る化合物６のＮＭＲデータを示す図である。 本明細書の一実施態様に係る化合物８のＮＭＲデータを示す図である。 本明細書の一実施態様に係る化合物１、３、６および８の溶液状態でのＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図である。 本明細書の一実施態様に係る化合物１、３、６および８のフィルム状態でのＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図である。 本明細書の一実施態様に係る化合物１と比較例の化合物２（ＩＴＩＣ２）の溶液状態でのＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図である。 本明細書の一実施態様に係る化合物６と比較例の化合物２（ＩＴＩＣ２）の溶液状態でのＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図である。 本明細書の一実施態様に係る化合物１１と比較例の化合物２（ＩＴＩＣ２）の溶液状態でのＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図である。
以下、本明細書について詳細に説明する。
本明細書は、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物を提供する。
本明細書の一実施態様に係る前記化学式１で表されるヘテロ環化合物は、置換基としてアルキル基、アルコキシ基、チオアルコキシ基（Ｓ−Ａｌｋｙｌ ｇｒｏｕｐ）、および／またはフッ素（ｆｌｕｒｏｒｉｎｅ）の導入により広い波長の光を吸収し、高いＬＵＭＯエネルギーを有するので、低い開放電圧の損失により、前記ヘテロ環化合物を有機太陽電池の光活性層のｎ型有機物層（電子受容体物質）として用いる場合、高い開放電圧（Ｖｏｃ）および優れた光−電変換効率を有する。
本明細書の一実施態様に係る化学式１で表されるヘテロ環化合物は、Ｒ１およびＲ２がアルキル基の場合、Ｙ１およびＹ２は、水素以外の置換基、特にフッ素を含むので、前記ヘテロ環化合物は、長波長領域の光を吸収する。したがって、これを含む有機太陽電池は、前記化学式１のＲ１およびＲ２がアルキル基、Ｙ１およびＹ２が水素である化合物を含む有機太陽電池より高い短絡電流を示す。
本明細書において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。
本明細書において、ある部材が他の部材の「上に」位置しているとする時、これは、ある部材が他の部材に接している場合のみならず、２つの部材の間にさらに他の部材が存在する場合も含む。
前記置換基の例示は以下に説明するが、これに限定されるものではない。
前記「置換」という用語は、化合物の炭素原子に結合した水素原子が他の置換基に変わることを意味し、置換される位置は、水素原子の置換される位置、すなわち、置換基が置換可能な位置であれば限定せず、２以上置換される場合、２以上の置換基は、互いに同一または異なっていてもよい。
本明細書において、「置換もしくは非置換の」という用語は、重水素；ハロゲン基；アルキル基；アルケニル基；アルコキシ基；チオアルコキシ基；エステル基；カルボニル基；カルボキシル基；ヒドロキシ基；シクロアルキル基；シリル基；アリールアルケニル基；アリールオキシ基；アルキルチオキシ基；アルキルスルホキシ基；アリールスルホキシ基；ホウ素基；アルキルアミン基；アラルキルアミン基；アリールアミン基；ヘテロ環基；アリールアミン基；アリール基；ニトリル基；ニトロ基；ヒドロキシ基；およびＮ、Ｏ、Ｓ原子のうちの１個以上を含むヘテロアリール基からなる群より選択された１個以上の置換基で置換されているか、もしくはいずれの置換基も有しないことを意味する。
前記置換基は、追加の置換基で置換もしくは非置換であってもよい。
本明細書において、ハロゲン基は、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素になってもよい。
本明細書において、イミド基の炭素数は特に限定されないが、炭素数１〜２５のものが好ましい。具体的には、下記の構造の化合物になってもよいが、これに限定されるものではない。
本明細書において、アミド基は、アミド基の窒素が水素、炭素数１〜２５の直鎖、分枝鎖もしくは環鎖アルキル基、または炭素数６〜２５のアリール基で１または２置換されていてもよい。具体的には、下記構造式の化合物になってもよいが、これに限定されるものではない。
本明細書において、前記アルキル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、１〜５０のものが好ましい。具体例としては、メチル、エチル、プロピル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ブチル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、１−メチル−ブチル、１−エチル−ブチル、ペンチル、ｎ−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ｔｅｒｔ−ペンチル、ヘキシル、ｎ−ヘキシル、１−メチルペンチル、２−メチルペンチル、４−メチル−２−ペンチル、３，３−ジメチルブチル、２−エチルブチル、ヘプチル、ｎ−ヘプチル、１−メチルヘキシル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、オクチル、ｎ−オクチル、ｔｅｒｔ−オクチル、１−メチルヘプチル、２−エチルヘキシル、２−プロピルペンチル、ｎ−ノニル、２，２−ジメチルヘプチル、１−エチル−プロピル、１，１−ジメチル−プロピル、イソヘキシル、２−メチルペンチル、４−メチルヘキシル、および５−メチルヘキシルなどがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、シクロアルキル基は特に限定されないが、炭素数３〜６０のものが好ましく、具体的には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、３−メチルシクロペンチル、２，３−ジメチルシクロペンチル、シクロヘキシル、３−メチルシクロヘキシル、４−メチルシクロヘキシル、２，３−ジメチルシクロヘキシル、３，４，５−トリメチルシクロヘキシル、４−ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキシル、シクロヘプチル、およびシクロオクチルなどがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、前記アルコキシ基は、直鎖、分枝鎖もしくは環鎖であってもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、炭素数１〜２０のものが好ましい。具体的には、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、イソプロポキシ、ｎ−ブトキシ、イソブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｎ−ペンチルオキシ、ネオペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、ｎ−ヘキシルオキシ、３，３−ジメチルブチルオキシ、２−エチルブチルオキシ、ｎ−オクチルオキシ、ｎ−ノニルオキシ、ｎ−デシルオキシ、ベンジルオキシ、およびｐ−メチルベンジルオキシなどになってもよいが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、前記チオアルコキシ基は、前記アルコキシ基のＯがＳであることを除けば、前記アルコキシ基の説明が適用可能である。
本明細書において、前記アルケニル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、２〜４０のものが好ましい。具体例としては、ビニル、１−プロペニル、イソプロペニル、１−ブテニル、２−ブテニル、３−ブテニル、１−ペンテニル、２−ペンテニル、３−ペンテニル、３−メチル−１−ブテニル、１，３−ブタジエニル、アリル、１−フェニルビニル−１−イル、２−フェニルビニル−１−イル、２，２−ジフェニルビニル−１−イル、２−フェニル−２−（ナフチル−１−イル）ビニル−１−イル、２，２−ビス（ジフェニル−１−イル）ビニル−１−イル、スチルベニル基、およびスチレニル基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、シリル基は、具体的には、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルシリル基、およびフェニルシリル基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、ホウ素基は、−ＢＲａＲｂであってもよいし、前記ＲａおよびＲｂは、同一または異なり、それぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；置換もしくは非置換の炭素数３〜３０の単環もしくは多環のシクロアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数１〜３０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜３０の単環もしくは多環のアリール基；および置換もしくは非置換の炭素数２〜３０の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群より選択されてもよい。
本明細書において、ホスフィンオキシド基は、具体的には、ジフェニルホスフィンオキシド基、ジナフチルホスフィンオキシド基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、アリール基は、単環式アリール基または多環式アリール基であってもよいし、炭素数１〜２５のアルキル基または炭素数１〜２５のアルコキシ基が置換される場合を含む。また、本明細書内におけるアリール基は、芳香族環を意味することができる。
前記アリール基が単環式アリール基の場合、炭素数は特に限定されないが、炭素数６〜２５のものが好ましい。具体的には、単環式アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、およびターフェニル基などになってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記アリール基が多環式アリール基の場合、炭素数は特に限定されないが、炭素数１０〜２４のものが好ましい。具体的には、多環式アリール基としては、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、クリセニル基、およびフルオレニル基などになってもよいが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、フルオレニル基は、２個の環有機化合物が１個の原子を介して連結された構造である。
本明細書において、前記フルオレニル基は置換されていてもよいし、隣接した置換基が互いに結合して環を形成してもよい。
前記フルオレニル基が置換される場合、
などになってもよい。ただし、これらに限定されるものではない。
本明細書において、ヘテロアリール基は、異種元素としてＯ、Ｎ、およびＳのうちの１個以上を含むヘテロアリール基であって、炭素数は特に限定されないが、炭素数２〜６０のものが好ましい。ヘテロアリール基の例としては、セレノフェン基、チオフェン基、フラン基、ピロール基、イミダゾール基、チアゾール基、オキサゾール基、オキサジアゾール基、ピリジル基、ビピリジル基、ピリミジル基、トリアジン基、トリアゾール基、アクリジル基、ピリダジン基、ピラジニル基、キノリニル基、キナゾリン基、キノキサリニル基、フタラジニル基、ピリドピリミジニル基、ピリドピラジニル基、ピラジノピラジニル基、イソキノリン基、インドール基、カルバゾール基、ベンズオキサゾール基、ベンズイミダゾール基、ベンゾチアゾール基、ベンゾカルバゾール基、ベンゾチオフェン基、ジベンゾチオフェン基、ベンゾフラニル基、フェナントロリン基（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）、イソオキサゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基、フェノチアジニル基、チエノチオフェン基、およびジベンゾフラニル基などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
本明細書において、炭化水素環は、芳香族、脂肪族、または芳香族と脂肪族との縮合環であってもよいし、前記１価でないものを除き、前記シクロアルキル基またはアリール基の例示の中から選択されてもよい。
本明細書において、芳香族環は、単環もしくは多環であってもよいし、１価でないものを除き、前記アリール基の例示の中から選択されてもよい。
本明細書において、ヘテロ環は、炭素でない原子、異種原子を１以上含むものであって、具体的には、前記異種原子は、Ｏ、Ｎ、Ｓｅ、およびＳなどからなる群より選択される原子を１以上含むことができる。前記ヘテロ環は、単環もしくは多環であってもよいし、芳香族、脂肪族、または芳香族と脂肪族との縮合環であってもよいし、１価でないものを除き、前記ヘテロアリール基またはヘテロ環基の例示の中から選択されてもよい。
本明細書において、電子供与体として作用する基（ＥＤＧ：ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｄｏｎａｔｉｖｅ ｇｒｏｕｐ）または電子供与体物質は、一般的に負電荷または非共有電子対を有する置換基または物質で、正電荷または電子対の欠けた部分に電子を供与するものを意味する。追加的に、本明細書における電子供与体として作用する基（ＥＤＧ：ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｄｏｎａｔｉｖｅ ｇｒｏｕｐ）または電子供与体物質は、負電荷や非共有電子対を有しなくても、電子受容体と混合された状態で光を受けた時に、分子自体の豊かな電子保有性質によって電気陰性度が大きい電子受容体に電子（ｅｘｃｉｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎ）を伝達できる置換基を含む。
本明細書において、電子受容体として作用する基（ＥＷＧ：ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｗｉｔｈｄｒａｗｉｎｇ ｇｒｏｕｐ）または電子受容体物質は、電子供与基から電子を受け入れる置換基または物質をまとめて意味する。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、ｎ１は、０である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、ｎ１は、１である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、ｎ２は、０である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、ｎ２は、１である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘは、Ｏである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘは、Ｓである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘは、Ｓｅである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ'は、Ｏである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ'は、Ｓである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ'は、Ｓｅである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ１は、Ｏである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ１は、Ｓである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ１は、Ｓｅである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ２は、Ｏである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ２は、Ｓである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ２は、Ｓｅである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ３は、Ｏである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ３は、Ｓである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ３は、Ｓｅである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ４は、Ｏである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ４は、Ｓである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ４は、Ｓｅである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ５は、Ｏである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ５は、Ｓである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ５は、Ｓｅである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ６は、Ｏである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ６は、Ｓである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｘ６は、Ｓｅである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１は、下記化学式１−１または化学式１−２で表される。
［化学式１−１］
［化学式１−２］
前記化学式１−１および１−２において、
Ｒ１、Ｒ２、Ｙ１、Ｙ２およびＡｒ１〜Ａｒ４の定義は、前記化学式１で定義したものと同じであり、
Ｃｙ１およびＣｙ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、または直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基で置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環；またはハロゲン基、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、または直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基で置換もしくは非置換のヘテロ環である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１は、下記化学式１−３〜１−５のうちのいずれか１つで表される。
［化学式１−３］
［化学式１−４］
［化学式１−５］
前記化学式１−３〜１−５において、
Ｙ１、Ｙ２およびＡｒ１〜Ａｒ４の定義は、前記化学式１で定義したものと同じであり、
Ｒ１１およびＲ１２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基であり、
Ｙ１１およびＹ１２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基であり、
Ｃｙ１およびＣｙ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、または直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基で置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環；またはハロゲン基、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、または直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基で置換もしくは非置換のヘテロ環である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｒ１１およびＲ１２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｒ１１およびＲ１２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、分枝鎖のアルキル基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｒ１１およびＲ１２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数３〜２０の分枝鎖のアルキル基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｒ１１およびＲ１２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数３〜１０の分枝鎖のアルキル基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｒ１１およびＲ１２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、２−エチルヘキシル基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｙ１１およびＹ１２は、フッ素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１は、下記化学式２−１〜２−６のうちのいずれか１つで表される。
［化学式２−１］
［化学式２−２］
［化学式２−３］
［化学式２−４］
［化学式２−５］
［化学式２−６］
前記化学式２−１〜２−６において、
Ｒ１、Ｒ２、Ｙ１およびＹ２の定義は、前記化学式１で定義したものと同じであり、
Ｒ３１〜Ｒ３４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基；または直鎖もしくは分枝鎖のチオアルコキシ基であり、
Ｃｙ１およびＣｙ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、または直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基で置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環；またはハロゲン基、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、または直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基で置換もしくは非置換のヘテロ環である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式２−１〜２−６において、Ｒ３１〜Ｒ３４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基；または直鎖もしくは分枝鎖のチオアルコキシ基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式２−１〜２−６において、Ｒ３１〜Ｒ３４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、分枝鎖のアルキル基；分枝鎖のアルコキシ基；または分枝鎖のチオアルコキシ基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式２−１〜２−６において、Ｒ３１〜Ｒ３４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数３〜２０の分枝鎖のアルキル基；炭素数３〜２０の分枝鎖のアルコキシ基；または炭素数３〜２０の分枝鎖のチオアルコキシ基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式２−１〜２−６において、Ｒ３１〜Ｒ３４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数３〜１０の分枝鎖のアルキル基；炭素数３〜１０の分枝鎖のアルコキシ基；または炭素数３〜１０の分枝鎖のチオアルコキシ基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式２−１〜２−６において、Ｒ３１〜Ｒ３４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、２−エチルヘキシル基；２−エチルヘキシルオキシ基；または２−エチルヘキシルチオキシ基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｒ１およびＲ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基；または直鎖もしくは分枝鎖のチオアルコキシ基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｒ１およびＲ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、分枝鎖のアルキル基；分枝鎖のアルコキシ基；または分枝鎖のチオアルコキシ基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｒ１およびＲ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数３〜２０の分枝鎖のアルキル基；炭素数３〜２０の分枝鎖のアルコキシ基；または炭素数３〜２０の分枝鎖のチオアルコキシ基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｒ１およびＲ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数３〜１０の分枝鎖のアルキル基；炭素数３〜１０の分枝鎖のアルコキシ基；または炭素数３〜１０の分枝鎖のチオアルコキシ基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｒ１およびＲ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、２−エチルヘキシル基；２−エチルヘキシルオキシ基；または２−エチルヘキシルチオキシ基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｙ１およびＹ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；またはハロゲン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｙ１およびＹ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；またはフッ素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｙ１およびＹ２は、水素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｙ１およびＹ２は、フッ素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｙ１は、水素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｙ２は、水素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｙ１は、フッ素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ｙ２は、フッ素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、ｎ１およびｎ２が０であり、前記Ｒ１およびＲ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基であり、Ｙ１およびＹ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、ｎ１およびｎ２が０であり、前記Ｒ１およびＲ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、分枝鎖のアルキル基であり、Ｙ１およびＹ２は、フッ素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、ｎ１およびｎ２が０であり、前記Ｒ１およびＲ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数３〜２０の分枝鎖のアルキル基であり、Ｙ１およびＹ２は、フッ素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、ｎ１およびｎ２が０であり、前記Ｒ１およびＲ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数３〜１０の分枝鎖のアルキル基であり、Ｙ１およびＹ２は、フッ素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、ｎ１およびｎ２が０であり、前記Ｒ１およびＲ２は、２−エチルヘキシル基であり、Ｙ１およびＹ２は、フッ素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記ＥＷ１およびＥＷ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、下記化学式ａで表される。
［化学式ａ］
前記化学式ａにおいて、
Ｃｙ１は、ハロゲン基、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、または直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基で置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環；またはハロゲン基、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、または直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基で置換もしくは非置換のヘテロ環であり、
は、前記化学式１に結合する部位である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式ａにおいて、Ｃｙ１は、ハロゲン基、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、または直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基で置換もしくは非置換のベンゼン環；チエノチオフェン環；ジベンゾチオフェン環；またはハロゲン基、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、または直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基で置換もしくは非置換のチオフェン環である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式ａにおいて、Ｃｙ１は、フッ素、メチル基、またはメトキシ基で置換もしくは非置換のベンゼン環；チエノチオフェン環；ジベンゾチオフェン環；またはメチル基で置換もしくは非置換のチオフェン環である。
本明細書の一実施態様によれば、前記ＥＷ１およびＥＷ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、下記構造の中から選択される。
前記ＥＷ１およびＥＷ２の構造は、前記化学式１のエネルギーレベルを調節、すなわち光の吸収波長を調節して、これを含む有機太陽電池は、開放電圧（Ｖｏｃ）および短絡電流（Ｊｓｃ）の上昇効果がある。具体的には、前記化学式ａのＣｙ１がハロゲン基で置換されたベンゼン環の場合、光の吸収領域が長波長側に移動して高い短絡電流を得ることができ、前記Ｃｙ１がアルキル基で置換されたベンゼン環の場合、ＬＵＭＯエネルギーレベルが上昇して高い開放電圧を得ることができる。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ａｒ１〜Ａｒ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基、または直鎖もしくは分枝鎖のチオアルコキシ基で置換もしくは非置換のアリール基；または直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基、または直鎖もしくは分枝鎖のチオアルコキシ基で置換もしくは非置換のヘテロアリール基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ａｒ１〜Ａｒ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基、または直鎖もしくは分枝鎖のチオアルコキシ基で置換もしくは非置換のフェニル基；直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基、または直鎖もしくは分枝鎖のチオアルコキシ基で置換もしくは非置換のフラン基；直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基、または直鎖もしくは分枝鎖のチオアルコキシ基で置換もしくは非置換のチオフェン基；または直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基、または直鎖もしくは分枝鎖のチオアルコキシ基で置換もしくは非置換のセレノフェン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ａｒ１〜Ａｒ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基で置換もしくは非置換のフェニル基；直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基で置換もしくは非置換のフラン基；直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基で置換もしくは非置換のチオフェン基；または直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基で置換もしくは非置換のセレノフェン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ａｒ１〜Ａｒ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数１〜３０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基で置換もしくは非置換のフェニル基；炭素数１〜３０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基で置換もしくは非置換のフラン基；炭素数１〜３０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基で置換もしくは非置換のチオフェン基；または炭素数１〜３０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基で置換もしくは非置換のセレノフェン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ａｒ１〜Ａｒ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数１〜１０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基で置換もしくは非置換のフェニル基；炭素数１〜１０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基で置換もしくは非置換のフラン基；炭素数１〜１０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基で置換もしくは非置換のチオフェン基；または炭素数１〜１０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基で置換もしくは非置換のセレノフェン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ａｒ１〜Ａｒ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ｎ−ヘキシル基で置換されたフェニル基；ｎ−ヘキシル基で置換されたフラン基；ｎ−ヘキシル基で置換されたチオフェン基；またはｎ−ヘキシル基で置換されたセレノフェン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ａｒ１〜Ａｒ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、下記構造の中から選択される。
前記構造において、
Ｘ"は、Ｓ、Ｏ、またはＳｅであり、
Ｒ１００およびＲ１０１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基、または直鎖もしくは分枝鎖のチオアルコキシ基であり、
は、前記化学式１に結合する部位である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｒ１００およびＲ１０１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｒ１００およびＲ１０１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数１〜３０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｒ１００およびＲ１０１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数１〜１０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｒ１００およびＲ１０１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数１〜３０の直鎖のアルキル基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｒ１００およびＲ１０１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数１〜１０の直鎖のアルキル基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記Ｒ１００およびＲ１０１は、ｎ−ヘキシル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ａｒ１〜Ａｒ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、下記構造の中から選択される。
前記構造において、Ｒ１００およびＲ１０１は、前述したものと同じである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ａｒ１〜Ａｒ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、下記構造の中から選択される。
前記Ａｒ１〜Ａｒ４の構造は、前記化学式１の吸光係数を調節し、これを含む有機太陽電池は、高い短絡電流を示す。また、前記構造において、フェニル基、チオフェンおよびチエノチオフェンに置換されたアルキル基の置換位置によって前記化学式１のＨＯＭＯおよびＬＵＭＯエネルギーレベルの調節が可能であり、これは、有機太陽電池の開放電圧の上昇効果をもたらすことができる。それだけでなく、前記フェニル基、チオフェンおよびチエノチオフェンに置換されたアルキル基の位置は、分子のフィルム状態での配列が有機太陽電池の素子に有利なｆａｃｅ−ｏｎ分子配列を誘導できるので、これを含む有機太陽電池は、高い短絡電流および充填率を示す。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１において、Ａｒ１〜Ａｒ４は、下記構造のｍｅｔａ位置の置換基を有する。
前記構造において、Ｒ１００は、前述したものと同じである。
特に、ｍｅｔａ位置の置換基を有する場合、ｐａｒａ位置の置換基を有する場合より高い光−電変換効率を得ることができる。具体的には、溶解度の問題が改善されてｄｏｎｏｒとａｃｃｅｐｔｏｒのｂｌｅｎｄ状態の薄膜形成が容易になる。また、分子間のｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎの増加によって移動度が増加する。結果的に、光−電変換効率が増加する。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式１は、下記の化合物の中から選択される。
本明細書は、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物を含む有機電子素子用組成物を提供する。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機電子素子用組成物は、電子供与体物質および電子受容体物質を含み、前記電子受容体物質は、前記ヘテロ環化合物を含む。
また、前記有機電子素子用組成物において、電子供与体物質は、可視光線領域で最大吸収波長を有する大部分の電子供与体物質を適用することが可能であるが、これにのみ限定されるものではない。
本明細書の一実施態様によれば、前記電子供与体物質は、当技術分野で適用される物質を使用することができ、例えば、ポリ３−ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ：ｐｏｌｙ３−ｈｅｘｙｌ ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ＰＣＤＴＢＴ（ｐｏｌｙ［Ｎ−９'−ｈｅｐｔａｄｅｃａｎｙｌ−２，７−ｃａｒｂａｚｏｌｅ−ａｌｔ−５，５−（４'−７'−ｄｉ−２−ｔｈｉｅｎｙｌ−２'，１'，３'−ｂｅｎｚｏｔｈｉａｄｉａｚｏｌｅ）］）、ＰＣＰＤＴＢＴ（ｐｏｌｙ［２，６−（４，４−ｂｉｓ−（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）−４Ｈ−ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａ［２，１−ｂ；３，４−ｂ'］ｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）−ａｌｔ−４，７−（２，１，３−ｂｅｎｚｏｔｈｉａｄｉａｚｏｌｅ）］）、ＰＦＯ−ＤＢＴ（ｐｏｌｙ［２，７−（９，９−ｄｉｏｃｔｙｌ−ｆｌｕｏｒｅｎｅ）−ａｌｔ−５，５−（４，７−ｄｉ２−ｔｈｉｅｎｙｌ−２，１，３−ｂｅｎｚｏｔｈｉａｄｉａｚｏｌｅ）］）、ＰＴＢ７（あるいはＰＴＢ７−Ｔｈ）（Ｐｏｌｙ［［４，８−ｂｉｓ［（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）ｏｘｙ］ｂｅｎｚｏ［１，２−ｂ：４，５−ｂ'］ｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−２，６−ｄｉｙｌ］［３−ｆｌｕｏｒｏ−２−［（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）ｃａｒｂｏｎｙｌ］ｔｈｉｅｎｏ［３，４−ｂ］ｔｈｉｏｐｈｅｎｅｄｉｙｌ］］）、ＰＳｉＦ−ＤＢＴ（Ｐｏｌｙ［２，７−（９，９−ｄｉｏｃｔｙｌ−ｄｉｂｅｎｚｏｓｉｌｏｌｅ）−ａｌｔ−４，７−ｂｉｓ（ｔｈｉｏｐｈｅｎ−２−ｙｌ）ｂｅｎｚｏ−２，１，３−ｔｈｉａｄｉａｚｏｌｅ］）、ｐｏｌｙ（ｂｅｎｚｏｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−ｂｅｎｚｏｔｒｉａｚｏｌｅ）（ＰＢＤＢ−Ｔ）からなる群より選択される１種以上の物質を含むことができる。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機電子素子用組成物は、電子供与体物質および電子受容体物質を含み、１：９９〜９９：１の重量比で含む。
明細書の一実施態様によれば、前記光活性層は、電子供与体物質および電子受容体物質を含み、１：５〜５：１の重量比で含む。
本明細書の一実施態様によれば、前記電子供与体および電子受容体は、バルクヘテロジャンクション（ＢＨＪ）を構成する。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機電子素子用組成物は、溶媒をさらに含んでもよい。
本明細書の一実施態様において、前記有機電子素子用組成物は、液状であってもよい。前記「液状」は、常温および常圧で液体状態であることを意味する。
本明細書の一実施態様において、前記溶媒は、例えば、クロロホルム、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、クロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼンなどの塩素系溶媒；テトラヒドロプラン、ジオキサンなどのエーテル系溶媒；トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、メシチレンなどの芳香族炭化水素系溶媒；シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、ｎ−ノナン、ｎ−デカンなどの脂肪族炭化水素系溶媒；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒；酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセロソルブアセテートなどのエステル系溶媒；エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジメトキシエタン、プロピレングリコール、ジエトキシメタン、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、グリセリン、１，２−ヘキサンジオールなどの多価アルコールおよびその誘導体；メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、シクロヘキサノールなどのアルコール系溶媒；ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶媒；およびＮ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなどのアミド系溶媒；メチルベンゾエート、ブチルベンゾエート、３−フェノキシベンゾエートなどのベンゾエート系溶媒；テトラリンなどの溶媒が例示されるが、本明細書の一実施態様に係る化合物を溶解または分散させることができる溶媒であれば十分であり、これらを限定しない。
もう一つの実施態様において、前記溶媒は、１種単独で使用するか、または２種以上の溶媒を混合して使用することができる。
もう一つの実施態様において、前記溶媒の沸点は、好ましくは４０℃〜２５０℃、さらに好ましくは６０℃〜２３０℃であるが、これに限定されない。
もう一つの実施態様において、前記単独あるいは混合溶媒の粘度は、好ましくは１ＣＰ〜１０ＣＰ、さらに好ましくは３ＣＰ〜８ＣＰであるが、これに限定されない。
もう一つの実施態様において、前記有機電子素子用組成物の濃度は、好ましくは０．１ｗｔ／ｖ％〜２０ｗｔ／ｖ％、さらに好ましくは０．５ｗｔ／ｖ％〜５ｗｔ／ｖ％であるが、これに限定されない。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機電子素子用組成物は、添加剤をさらに含む。
本明細書の一実施態様によれば、前記添加剤の分子量は、５０ｇ／ｍｏｌ〜１０００ｇ／ｍｏｌである。
本明細書の一実施態様によれば、前記添加剤は、前記有機電子素子用組成物に対して、０．１〜１０重量部含まれる。
もう一つの実施態様において、前記添加剤の沸点は、３０℃〜３００℃の有機物である。
本明細書において、有機物とは、炭素原子を少なくとも１以上含む物質を意味する。
一つの実施態様において、前記添加剤は、１，８−ジヨードオクタン（ＤＩＯ：１，８−ｄｉｉｏｄｏｏｃｔａｎｅ）、１−クロロナフタレン（１−ＣＮ：１−ｃｈｌｏｒｏｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ）、ジフェニルエーテル（ＤＰＥ：ｄｉｐｈｅｎｙｌｅｔｈｅｒ）、オクタンジチオール（ｏｃｔａｎｅ ｄｉｔｈｉｏｌ）、およびテトラブロモチオフェン（ｔｅｔｒａｂｒｏｍｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）からなる群より選択される添加剤のうち１または２種の添加剤をさらに含んでもよい。
本明細書は、前記有機電子素子用組成物を用いて形成された有機電子素子を提供する。
本明細書は、第１電極と、前記第１電極に対向して備えられる第２電極と、前記第１電極と第２電極との間に備えられる１層以上の有機物層とを含む有機電子素子であって、前記有機物層のうちの１層以上は、前記有機電子素子用組成物を含むものである有機電子素子を提供する。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機電子素子は、有機光電素子、有機トランジスタ、有機太陽電池、および有機発光素子からなる群より選択される。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機電子素子は、有機太陽電池であってもよい。
本明細書の一実施態様によれば、第１電極と、前記第１電極に対向して備えられる第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に備えられる１層以上の有機物層とを含む有機太陽電池であって、前記有機物層のうちの１層以上は、前記有機電子素子用組成物を含む。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機物層は、光活性層を含み、前記光活性層は、前記有機電子素子用組成物を含む。
本明細書の一実施態様によれば、前記光活性層は、前記有機電子素子用組成物を含み、前記有機電子素子用組成物は、前述したヘテロ環化合物を含み、前記ヘテロ環化合物のバンドギャップは、１ｅＶ〜３ｅＶであり、具体的には１ｅＶ〜２ｅＶであり、さらに具体的には１ｅＶ〜１．６ｅＶである。
前記バンドギャップは、サイクリックボルタンメトリー（Ｃｙｃｌｉｃ ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ（ＣＶ））によりＨＯＭＯおよびＬＵＭＯエネルギー準位を測定し、ＨＯＭＯおよびＬＵＭＯエネルギー準位の差がバンドギャップである。サイクリックボルタンメトリー（Ｃｙｃｌｉｃ ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ（ＣＶ））は、０．１Ｍ［ｎＢｕ４Ｎ］＋［ＰＦ６］−、アセトニトリル溶液を通してｇｌａｓｓｙ ｃａｒｂｏｎを作業電極（ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）として用いて測定するが、これにのみ限定されるものではない。
本明細書の一実施態様に係る有機太陽電池は、第１電極と、光活性層と、第２電極とを含む。前記有機太陽電池は、基板、正孔輸送層、および／または電子輸送層がさらに含まれてもよい。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機太陽電池が外部光源から光子を受けると、電子供与体と電子受容体との間で電子と正孔が発生する。発生した正孔は、電子ドナー層を通して陽極に輸送される。
図１は、本明細書の一実施態様に係る有機電子素子を示す図であり、第１電極１０、光活性層３０、および第２電極２０が順に積層された構造であり、これに限定されるものではなく、前記第１電極１０と第２電極２０との間に追加の有機物層が備えられてもよい。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機太陽電池は、付加的な有機物層をさらに含んでもよい。前記有機太陽電池は、多様な機能を同時に有する有機物を用いることで、有機物層の数を減少させることができる。
本明細書の一実施態様によれば、前記第１電極は、アノードであり、前記第２電極は、カソードである。もう一つの実施態様において、前記第１電極は、カソードであり、前記第２電極は、アノードである。
本明細書の一実施態様によれば、有機太陽電池は、カソード、光活性層、およびアノードの順に配列されてもよく、アノード、光活性層、およびカソードの順に配列されてもよいが、これに限定されない。
もう一つの実施態様において、前記有機太陽電池は、アノード、正孔輸送層、光活性層、電子輸送層、およびカソードの順に配列されてもよく、カソード、電子輸送層、光活性層、正孔輸送層、およびアノードの順に配列されてもよいが、これに限定されない。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機太陽電池は、ノーマル（Ｎｏｒｍａｌ）構造である。前記ノーマル構造において、基板、アノード、光活性層を含む有機物層、およびカソードの順に積層される。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機太陽電池は、インバーテッド（Ｉｎｖｅｒｔｅｄ）構造である。前記インバーテッド構造では、基板、カソード、光活性層を含む有機物層、およびアノードの順に積層される。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機太陽電池は、タンデム（ｔａｎｄｅｍ）構造である。
本明細書の一実施態様に係る有機太陽電池は、光活性層が１層または２層以上であってもよい。前記タンデム構造では、光活性層を２以上含むことができる。
もう一つの実施態様において、バッファ層が光活性層と正孔輸送層との間または光活性層と電子輸送層との間に備えられる。この時、正孔注入層がアノードと正孔輸送層との間にさらに備えられてもよい。また、電子注入層がカソードと電子輸送層との間にさらに備えられてもよい。
本明細書において、前記基板は、透明性、表面平滑性、取扱容易性および防水性に優れたガラス基板または透明プラスチック基板になってもよいが、これに限定されず、有機太陽電池に通常用いられる基板であれば制限はない。具体的には、ガラス、またはＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ＴＡＣ（ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）などがあるが、これらに限定されるものではない。
前記アノード電極は、透明で導電性の優れた物質になってもよいが、これに限定されない。バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金のような金属、またはこれらの合金；亜鉛酸化物、インジウム酸化物、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）のような金属酸化物；ＺｎＯ：ＡｌまたはＳｎＯ２：Ｓｂのような金属と酸化物との組み合わせ；およびポリ（３−メチルチオフェン）、ポリ［３，４−（エチレン−１，２−ジオキシ）チオフェン］（ＰＥＤＯＴ）、ポリピロールおよびポリアニリンのような導電性高分子などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記アノード電極の形成方法は特に限定されないが、例えば、スパッタリング、Ｅ−ビーム、熱蒸着、スピンコーティング、スクリーンプリンティング、インクジェットプリンティング、ドクターブレード、またはグラビアプリンティング法を用いて基板の一面に塗布されたり、フィルム形態にコーティングされることにより形成される。
前記アノード電極を基板上に形成する場合、これは、洗浄、水分除去、および親水性改質過程を経ることができる。
例えば、パターニングされたＩＴＯ基板を洗浄剤、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次に洗浄した後、水分除去のために、加熱板で１００℃〜１５０℃で１〜３０分間、好ましくは１２０℃で１０分間乾燥し、基板が完全に洗浄されると、基板表面を親水性に改質する。
前記のような表面改質により、接合表面電位を光活性層の表面電位に適した水準に維持することができる。また、改質時、アノード電極上に高分子薄膜の形成が容易になり、薄膜の品質が向上することもできる。
アノード電極のための前処理技術としては、ａ）平行平板型放電を利用した表面酸化法、ｂ）真空状態でＵＶ紫外線を用いて生成されたオゾンを通して表面を酸化する方法、およびｃ）プラズマによって生成された酸素ラジカルを用いて酸化する方法などがある。
アノード電極または基板の状態によって、前記方法の一つを選択することができる。ただし、どの方法を利用しても、共通して、アノード電極または基板表面の酸素離脱を防止し、水分および有機物の残留を最大限に抑制することが好ましい。この時、前処理の実質的な効果を極大化することができる。
具体例として、ＵＶを用いて生成されたオゾンを通して表面を酸化する方法を使用することができる。この時、超音波洗浄後、パターニングされたＩＴＯ基板を加熱板（ｈｏｔ ｐｌａｔｅ）でベーク（ｂａｋｉｎｇ）してよく乾燥させた後、チャンバに投入し、ＵＶランプを作用させて、酸素ガスがＵＶ光と反応して発生するオゾンによってパターニングされたＩＴＯ基板を洗浄することができる。
しかし、本明細書におけるパターニングされたＩＴＯ基板の表面改質方法は特に限定させる必要はなく、基板を酸化させる方法であればいかなる方法でも構わない。
前記カソード電極は、仕事関数の小さい金属になってもよいが、これに限定されない。具体的には、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタン、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、スズおよび鉛のような金属、またはこれらの合金；またはＬｉＦ／Ａｌ、ＬｉＯ２／Ａｌ、ＬｉＦ／Ｆｅ、Ａｌ：Ｌｉ、Ａｌ：ＢａＦ２、Ａｌ：ＢａＦ２：Ｂａのような多層構造の物質になってもよいが、これに限定されるものではない。
前記カソード電極は、５×１０−７ｔｏｒｒ以下の真空度を示す熱蒸着器の内部で蒸着されて形成されるが、この方法にのみ限定されるものではない。
前記正孔輸送層および／または電子輸送層物質は、光活性層で分離された電子と正孔を電極に効率的に伝達させる役割を担い、物質を特に制限しない。
前記正孔輸送層物質は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｃｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）ｄｏｐｅｄ ｗｉｔｈ ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ））、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）；バナジウム酸化物（Ｖ２Ｏ５）；ニッケル酸化物（ＮｉＯ）；およびタングステン酸化物（ＷＯｘ）などになってもよいが、これらにのみ限定されるものではない。
前記電子輸送層物質は、電子抽出金属酸化物（ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅｓ）になってもよいし、具体的には、８−ヒドロキシキノリンの金属錯体；Ａｌｑ３を含む錯体；Ｌｉｑを含む金属錯体；ＬｉＦ；Ｃａ；チタン酸化物（ＴｉＯｘ）；亜鉛酸化物（ＺｎＯ）；およびセシウムカーボネート（Ｃｓ２ＣＯ３）などになってもよいが、これらにのみ限定されるものではない。
前記光活性層は、前記有機電子素子用組成物をスピンコーティング、ディップコーティング、スクリーンプリンティング、スプレーコーティング、ドクターブレード、ブラシペインティング、ロールツーロール（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ）プリンティング、インクジェットプリンティング、ノズルプリンティング、オフセットプリンティング、転写プリンティング、またはスクリーンプリンティングなどの方法で形成することができるが、これらの方法にのみ限定されるものではない。
本明細書の一実施態様に係る有機電子素子用組成物は、構造的な特性から溶液工程が適合し、素子の製造時に時間および費用的に経済的な効果がある。
また、前記有機電子素子用組成物は、前記化学式１のヘテロ環化合物を含むので、前記光活性層は、５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚さ範囲内で一定に優れた光電変換効率を有する効果がある。
本明細書の一実施態様によれば、前記光活性層の厚さは、５０ｎｍ〜１５０ｎｍであり、具体的には１００〜１５０ｎｍである。
本明細書の一実施態様において、前記有機電子素子は、有機トランジスタであってもよい。
本明細書の一実施態様によれば、ソース、ドレイン、ゲート、および１層以上の有機物層を含む有機トランジスタであって、前記有機物層のうちの１層以上は、前記ヘテロ環化合物を含む。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機物層は、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層を含み、前記ｎ型半導体層は、前記ヘテロ環化合物を含む。
前記ヘテロ環化合物の製造方法およびこれを含む有機電子素子の製造は、以下の製造例および実施例で具体的に説明する。しかし、下記の実施例は本明細書を例示するためのものであり、本明細書の範囲がこれらによって限定されるものではない。
＜製造例１＞化合物１の製造
１）化合物Ａ−１の製造
コンデンサ付きの丸いフラスコに、４，８−ビス（５−（（２−エチルヘキシル）チオ）チオフェン−２−イル）ベンゾ［１，２−ｂ'：４，５−ｂ'］ジチオフェン−２，６−ジイル）ビス（トリメチルスタンナン）（（４，８−ｂｉｓ（５−（（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）ｔｈｉｏ）ｔｈｉｏｐｈｅｎ−２−ｙｌ）ｂｅｎｚｏ［１，２−ｂ：４，５−ｂ'］ｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−２，６−ｄｉｙｌ）ｂｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎａｎｅ））６ｇ、エチル２−ブロモ−チオフェン−３−カルボキシレート（ｅｔｈｙｌ２−ｂｒｏｍｏ−ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−３−ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ）３．２８ｇ（２．５ｅｑ）、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０）（Ｔｒｉｓ（ｄｉｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅａｃｅｔｏｎｅ）ｄｉｐａｌｌａｄｉｕｍ（０）、Ｐｄ２（ｄｂａ）３）０．２７ｇ（０．０５ｅｑ）、およびトリ（ｏ−トリル）ホスフィン（ｔｒｉ（ｏ−ｔｏｌｙｌ）ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）０．３０ｇ（０．１ｅｑ）をトルエンに溶かした後、１２時間還流させた。ジクロロメタンを通して反応を終了し、蒸留水により抽出した後、カラムクロマトグラフィーにより精製して、化合物Ａ−１を得た。
２）化合物Ａ−２の製造
丸いフラスコに、１−ブロモ−４−ヘキシルベンゼン（１−ｂｒｏｍｏ−４−ｈｅｘｙｌｂｅｎｚｅｎｅ）７．２８ｇ（５．３ｅｑ）をテトラヒドロフランに溶かした後、−７８℃でｎ−ブチルリチウム１２．０８ｍＬ（１．０ｅｑ）をゆっくり注入し、１時間同じ温度で撹拌した。その後、化合物Ａ−１（５．３ｇ）をテトラヒドロフランに溶かしてゆっくり注入した。１２時間常温で撹拌後、蒸留水を通して反応を終了させ、ジクロロメタンで抽出し、カラムクロマトグラフィーで精製した後、ａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ／ＨＣｌ（４０ｍＬ／０．５ｍＬ）の条件で４時間還流させて、化合物Ａ−２を得た。
３）化合物Ａ−３の製造
丸いフラスコに、化合物Ａ−２（２．６ｇ）をテトラヒドロフランに溶かした後、−７８℃でｎ−ブチルリチウム２．０ｍＬ（２．５ｅｑ）をゆっくり注入し、１時間同じ温度で撹拌した。その後、ジメチルホルムアミド（ｄｉｍｅｔｈｙｌｆｏｒｍａｍｉｄｅ）０．３９ｍＬをゆっくり注入した。１２時間常温で撹拌後、蒸留水を通して反応を終了させ、カラムクロマトグラフィーで精製して、化合物Ａ−３を得た。
４）化合物１の製造
コンデンサ付きの丸いフラスコに、化合物Ａ−３（０．４ｇ）と２−（３−オキソ−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−インデン−１−イリデン）マロノニトリル（２−（３−ｏｘｏ−２，３−ｄｉｈｙｄｒｏ−１Ｈ−ｉｎｄｅｎ−１−ｙｌｉｄｅｎｅ）ｍａｌｏｎｏｎｉｔｒｉｌｅ）０．２ｇ（５ｅｑ）をクロロホルムに溶かした後、ピリジン（ｐｙｒｉｄｉｎｅ）１ｍＬを注入後、６５℃で還流させた。１２時間後、メタノールによって生成された固体をカラムクロマトグラフィーにより精製して、化合物１を得た。
図２は、前記化合物１のＮＭＲデータを示す図である。
＜製造例２〜５＞化合物２〜５の製造
前記製造例１の４）において、２−（３−オキソ−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−インデン−１−イリデン）マロノニトリル（２−（３−ｏｘｏ−２，３−ｄｉｈｙｄｒｏ−１Ｈ−ｉｎｄｅｎ−１−ｙｌｉｄｅｎｅ）ｍａｌｏｎｏｎｉｔｒｉｌｅ）の代わりに、それぞれ下記表１の材料を用いたことを除けば、前記製造例１と同様の過程を進行させて、下記の化合物２〜５を製造した。
［化合物２］
［化合物３］
［化合物４］
［化合物５］
図３は、前記化合物３のＮＭＲデータを示す図である。
＜製造例６＞化合物６の製造
前記製造例１の１）において、４，８−ビス（５−（（２−エチルヘキシル）チオ）チオフェン−２−イル）ベンゾ［１，２−ｂ'：４，５−ｂ'］ジチオフェン−２，６−ジイル）ビス（トリメチルスタンナン）（（４，８−ｂｉｓ（５−（（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）ｔｈｉｏ）ｔｈｉｏｐｈｅｎ−２−ｙｌ）ｂｅｎｚｏ［１，２−ｂ：４，５−ｂ'］ｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−２，６−ｄｉｙｌ）ｂｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎａｎｅ））の代わりに、４，８−ビス（５−（２−エチルヘキシル）−４−フルオロチオフェン−２−イル）ベンゾ［１，２−ｂ'：４，５−ｂ'］ジチオフェン−２，６−ジイル）ビス（トリメチルスタンナン）（４，８−ｂｉｓ（５−（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）−４−ｆｌｕｏｒｏｔｈｉｏｐｈｅｎ−２−ｙｌ）ｂｅｎｚｏ［１，２−ｂ：４，５−ｂ'］ｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−２，６−ｄｉｙｌ）ｂｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎａｎｅ）を用いたことを除けば、同様に製造して、前記化合物６を製造した。
＜製造例７〜１０＞化合物７〜１０の製造
前記製造例６において、２−（３−オキソ−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−インデン−１−イリデン）マロノニトリル（２−（３−ｏｘｏ−２，３−ｄｉｈｙｄｒｏ−１Ｈ−ｉｎｄｅｎ−１−ｙｌｉｄｅｎｅ）ｍａｌｏｎｏｎｉｔｒｉｌｅ）の代わりに、それぞれ下記表２の材料を用いたことを除けば、前記製造例６と同様の過程を進行させて、下記の化合物７〜１０を製造した。
［化合物７］
［化合物８］
［化合物９］
［化合物１０］
図５は、前記化合物８のＮＭＲデータを示す図である。
図６は、前記化合物１、３、６および８の溶液状態でのＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図であり、図７は、前記化合物１、３、６および８のフィルム状態でのＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図である。
具体的には、図６は、前記化合物１、３、６および８それぞれをクロロベンゼンに溶かした後、ＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを測定したデータであり、図７は、前記化合物１、３、６および８のそれぞれをクロロベンゼンに溶かして、スピンコーティング方法によりフィルムに製造した後、ＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを測定したデータである。
＜製造例１１＞化合物１１の製造
前記製造例１において、４，８−ビス（５−（（２−エチルヘキシル）チオ）チオフェン−２−イル）ベンゾ［１，２−ｂ'：４，５−ｂ'］ジチオフェン−２，６−ジイル）ビス（トリメチルスタンナン）（４，８−ｂｉｓ（５−（（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）ｔｈｉｏ）ｔｈｉｏｐｈｅｎ−２−ｙｌ）ｂｅｎｚｏ［１，２−ｂ：４，５−ｂ'］ｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−２，６−ｄｉｙｌ）ｂｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎａｎｅ）の代わりに、４，８−ビス（５−（（２−エチルヘキシル）オキシ）チオフェン−２−イル）ベンゾ［１，２−ｂ'：４，５−ｂ'］ジチオフェン−２，６−ジイル）ビス（トリメチルスタンナン）（４，８−ｂｉｓ（５−（（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）ｏｘｙ）ｔｈｉｏｐｈｅｎ−２−ｙｌ）ｂｅｎｚｏ［１，２−ｂ：４，５−ｂ'］ｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−２，６−ｄｉｙｌ）ｂｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｔａｎｎａｎｅ）を用いたことを除けば、同様に製造して、前記化合物１１を製造した。
＜製造例１２〜１５＞化合物１２〜１５の製造
前記製造例１１において、２−（３−オキソ−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−インデン−１−イリデン）マロノニトリル（２−（３−ｏｘｏ−２，３−ｄｉｈｙｄｒｏ−１Ｈ−ｉｎｄｅｎ−１−ｙｌｉｄｅｎｅ）ｍａｌｏｎｏｎｉｔｒｉｌｅ）の代わりに、それぞれ下記表３の材料を用いたことを除けば、前記製造例１１と同様の過程を進行させて、下記の化合物１２〜１５を製造した。
［化合物１２］
［化合物１３］
［化合物１４］
［化合物１５］
＜製造例１６＞化合物１６の製造
前記製造例１において、１−ブロモ−４−ヘキシルベンゼン（１−ｂｒｏｍｏ−４−ｈｅｘｙｌｂｅｎｚｅｎｅ）の代わりに、３−ブロモ−４−ヘキシルベンゼン（３−ｂｒｏｍｏ−４−ｈｅｘｙｌｂｅｎｚｅｎｅ）を用いたことを除けば、同様に製造して、前記化合物１６を製造した。
＜製造例１７〜２０＞化合物１７〜２０の製造
前記製造例１６において、２−（３−オキソ−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−インデン−１−イリデン）マロノニトリル（２−（３−ｏｘｏ−２，３−ｄｉｈｙｄｒｏ−１Ｈ−ｉｎｄｅｎ−１−ｙｌｉｄｅｎｅ）ｍａｌｏｎｏｎｉｔｒｉｌｅ）の代わりに、それぞれ下記表４の材料を用いたことを除けば、前記製造例１６と同様の過程を進行させて、下記の化合物１７〜２０を製造した。
［化合物１７］
［化合物１８］
［化合物１９］
［化合物２０］
＜製造例２１＞化合物２１の製造
前記製造例６において、１−ブロモ−４−ヘキシルベンゼン（１−ｂｒｏｍｏ−４−ｈｅｘｙｌｂｅｎｚｅｎｅ）の代わりに、３−ブロモ−４−ヘキシルベンゼン（３−ｂｒｏｍｏ−４−ｈｅｘｙｌｂｅｎｚｅｎｅ）を用いたことを除けば、同様に製造して、前記化合物２１を製造した。
＜製造例２２〜２５＞化合物２２〜２５の製造
前記製造例２１において、２−（３−オキソ−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−インデン−１−イリデン）マロノニトリル（２−（３−ｏｘｏ−２，３−ｄｉｈｙｄｒｏ−１Ｈ−ｉｎｄｅｎ−１−ｙｌｉｄｅｎｅ）ｍａｌｏｎｏｎｉｔｒｉｌｅ）の代わりに、それぞれ下記表５の材料を用いたことを除けば、前記製造例２１と同様の過程を進行させて、下記の化合物２２〜２５を製造した。
［化合物２２］
［化合物２３］
［化合物２４］
［化合物２５］
＜製造例２６＞化合物２６の製造
前記製造例１１において、１−ブロモ−４−ヘキシルベンゼン（１−ｂｒｏｍｏ−４−ｈｅｘｙｌｂｅｎｚｅｎｅ）の代わりに、３−ブロモ−４−ヘキシルベンゼン（３−ｂｒｏｍｏ−４−ｈｅｘｙｌｂｅｎｚｅｎｅ）を用いたことを除けば、同様に製造して、前記化合物２６を製造した。
＜製造例２７〜３０＞化合物２７〜３０の製造
前記製造例２６において、２−（３−オキソ−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−インデン−１−イリデン）マロノニトリル（２−（３−ｏｘｏ−２，３−ｄｉｈｙｄｒｏ−１Ｈ−ｉｎｄｅｎ−１−ｙｌｉｄｅｎｅ）ｍａｌｏｎｏｎｉｔｒｉｌｅ）の代わりに、それぞれ下記表６の材料を用いたことを除けば、前記製造例２６と同様の過程を進行させて、下記の化合物２７〜３０を製造した。
［化合物２７］
［化合物２８］
［化合物２９］
［化合物３０］
［比較例の化合物１（ＢＴ−ＩＣ）］
［比較例の化合物２（ＩＴＩＣ２）］
前記比較例の化合物１および２は、Ｓｏｌａｒｍｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．から購入して使用した。
下記表７は、前記化合物１、３、６、８および１６〜２５の光学物性を示したものである。下記表７の結果は、前記図６および７により測定されたものであり、溶液状態およびフィルム状態のＵＶ−ｖｉｓスペクトルを測定して、下記の結果を得た。また、前記化合物１〜２５の物性を測定して、下記表８に示した。
前記表７中、Ｓｏｌｕｔｉｏｎ λｍａｘは溶液状態での最大吸収波長、Ｆｉｌｍ λｍａｘはフィルム状態での最大吸収波長、Ｆｉｌｍ λｅｄｇｅはフィルム状態での吸収端波長を意味し、前記表８中、Ｏｐｔｉｃａｌ ｂａｎｄｇａｐは光学バンドギャップ、ＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）は最も高い占有分子軌道関数、ＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）は最も低い非占有分子軌道関数を意味する。
前記表７の結果のように、前記化合物１、３、６、８および１６〜２５は、電子を引き付ける能力に優れているので、長波長領域の光を吸収することができる。
比較例１−１．有機太陽電池の製造
下記の化合物ＰＢＤＢ−Ｔと前記比較例の化合物１（ＢＴ−ＩＣ）を１：２でクロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ、ＣＢ）に溶かして複合溶液（ｃｏｍｐｏｓｉｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を製造した。この時、濃度は２ｗｔ／ｖｏｌ％に調節し、７０℃、７００ｒｐｍで一晩撹拌し、前記複合溶液にジフェニルエーテル（ＤＰＥ：ｄｉｐｈｅｎｙｌｅｔｈｅｒ）を０．２５％添加して、１００℃〜１２０℃でａｎｎｅａｌｉｎｇした。有機太陽電池はＩＴＯ／ＺｎＯ ＮＰ／光活性層／ＭｏＯ３／Ａｇのインバーテッド構造とした。
ＩＴＯはバータイプ（ｂａｒ ｔｙｐｅ）で１．５ｃｍ×１．５ｃｍコーティングされたガラス基板（１１．５Ω／□）は、蒸留水、アセトン、２−プロパノールを用いて超音波洗浄し、ＩＴＯ表面を１０分間オゾン処理した後、ＺｎＯ ＮＰ（ＺｎＯ ｎａｎｏｇｒａｄｅ Ｎ−１０ ２．５ｗｔ％ ｉｎ １−ｂｕｔａｎｏｌ、０．４５μｍのＰＴＦＥにフィルタリング）を作り、このＺｎＯ ＮＰ溶液を４０００ｒｐｍで４０秒間スピンコーティング（ｓｐｉｎ−ｃｏａｔｉｎｇ）した後、８０℃で１０分間熱処理し、残っている溶媒を除去して電子輸送層を完成した。光活性層のコーティングのために、前記ａｎｎｅａｌｉｎｇした複合溶液を１５００ｒｐｍで１５秒間スピンコーティングした。熱蒸着器でＭｏＯ３を０．２Å／ｓの速度で１０−７Ｔｏｒｒで１０ｎｍの厚さに熱蒸着して正孔輸送層を製造した。前記順に製造後、熱蒸着器の内部でＡｇを１Å／ｓの速度で１００ｎｍ蒸着して、逆方向構造の有機太陽電池を製造した。
［ＰＢＤＢ−Ｔ］
比較例１−２〜１−４．有機太陽電池の製造
前記比較例１−１において、光活性層のコーティングのために、前記複合溶液を１５００ｒｐｍの代わりに、下記表９に記載の角速度でスピンコーティングしたことを除き、比較例１−１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記比較例１−１〜１−４により製造された有機太陽電池の光−電変換特性を１００ｍＷ／ｃｍ２（ＡＭ１．５）の条件で測定し、下記表９にその結果を示した。
比較例２−１〜２−４．有機太陽電池の製造
前記比較例１−１において、前記比較例の化合物１の代わりに前記比較例の化合物２（ＩＴＩＣ２）を用い、前記比較例の化合物１の代わりに前記比較例の化合物２（ＩＴＩＣ２）を用いて製造された複合溶液を１５００ｒｐｍの代わりに、下記表１０に記載の角速度としたことを除けば、比較例１−１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記比較例２−１〜２−４により製造された有機太陽電池の光−電変換特性を１００ｍＷ／ｃｍ２（ＡＭ１．５）の条件で測定し、下記表１０にその結果を示した。
実施例１−１〜１−６．有機太陽電池の製造
前記比較例１−１において、前記比較例の化合物１の代わりに前記化合物１を用い、前記比較例の化合物１の代わりに前記化合物１を用いて製造された複合溶液を１５００ｒｐｍの代わりに、下記表１１に記載の角速度でスピンコーティングしたことを除けば、比較例１−１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記実施例１−１〜１−６により製造された有機太陽電池の光−電変換特性を１００ｍＷ／ｃｍ２（ＡＭ１．５）の条件で測定し、下記表１１にその結果を示した。
実施例２−１〜２−５．有機太陽電池の製造
前記比較例１−１において、前記比較例の化合物１の代わりに前記化合物３を用い、前記比較例の化合物１の代わりに前記化合物３を用いて製造された複合溶液を１５００ｒｐｍの代わりに、下記表１２に記載の角速度でスピンコーティングしたことを除けば、比較例１−１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記実施例２−１〜２−５により製造された有機太陽電池の光−電変換特性を１００ｍＷ／ｃｍ２（ＡＭ１．５）の条件で測定し、下記表１２にその結果を示した。
実施例３−１〜３−５．有機太陽電池の製造
前記比較例１−１において、前記比較例の化合物１の代わりに前記化合物６を用い、前記比較例の化合物１の代わりに前記化合物６を用いて製造された複合溶液を１５００ｒｐｍの代わりに、下記表１３に記載の角速度でスピンコーティングしたことを除けば、比較例１−１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記実施例３−１〜３−５により製造された有機太陽電池の光−電変換特性を１００ｍＷ／ｃｍ２（ＡＭ１．５）の条件で測定し、下記表１３にその結果を示した。
実施例４−１〜４−４．有機太陽電池の製造
前記比較例１−１において、前記比較例の化合物１の代わりに前記化合物８を用い、前記比較例の化合物１の代わりに前記化合物８を用いて製造された複合溶液を１５００ｒｐｍの代わりに、下記表１４に記載の角速度でスピンコーティングしたことを除けば、比較例１−１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記実施例４−１〜４−４により製造された有機太陽電池の光−電変換特性を１００ｍＷ／ｃｍ２（ＡＭ１．５）の条件で測定し、下記表１４にその結果を示した。
前記表９〜１４の結果から、本明細書の一実施態様に係る化学式１で表されるヘテロ環化合物を含む有機太陽電池は、前記比較例の化合物１および２を含む有機太陽電池より充填率および光−電変換効率に優れていることが分かる。
比較例３−１．有機太陽電池の製造
前記化合物ＰＢＤＢ−Ｔと前記比較例の化合物２（ＩＴＩＣ２）を１：２でクロロベンゼン（Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ、ＣＢ）に溶かして複合溶液（ｃｏｍｐｏｓｉｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を製造した。この時、濃度は２ｗｔ／ｖｏｌ％に調節し、７０℃、７００ｒｐｍで一晩撹拌し、前記複合溶液に１，８−ジヨードオクタン（ＤＩＯ：１，８−ｄｉｉｏｄｏｏｃｔａｎｅ）を０．５％添加して、１００℃〜１２０℃でａｎｎｅａｌｉｎｇした。有機太陽電池はＩＴＯ／ＺｎＯ ＮＰ／光活性層／ＭｏＯ３／Ａｇのインバーテッド構造とした。
ＩＴＯはバータイプ（ｂａｒ ｔｙｐｅ）で１．５ｃｍ×１．５ｃｍコーティングされたガラス基板（１１．５Ω／□）は、蒸留水、アセトン、２−プロパノールを用いて超音波洗浄し、ＩＴＯ表面を１０分間オゾン処理した後、ＺｎＯ ＮＰ（ＺｎＯ ｎａｎｏｇｒａｄｅ Ｎ−１０ ２．５ｗｔ％ ｉｎ １−ｂｕｔａｎｏｌ、０．４５μｍのＰＴＦＥにフィルタリング）を作り、このＺｎＯ ＮＰ溶液を４０００ｒｐｍで４０秒間スピンコーティング（ｓｐｉｎ−ｃｏａｔｉｎｇ）した後、８０℃で１０分間熱処理し、残っている溶媒を除去して電子輸送層を完成した。光活性層のコーティングのために、前記ａｎｎｅａｌｉｎｇした複合溶液を８００ｒｐｍで１５秒間スピンコーティングした。熱蒸着器でＭｏＯ３を０．２Å／ｓの速度で１０−７Ｔｏｒｒで１０ｎｍの厚さに熱蒸着して正孔輸送層を製造した。前記順に製造後、熱蒸着器の内部でＡｇを１Å／ｓの速度で１００ｎｍ蒸着して、逆方向構造の有機太陽電池を製造した。
比較例３−２〜３−４．有機太陽電池の製造
前記比較例３−１において、光活性層のコーティングのために、前記複合溶液を８００ｒｐｍの代わりに、下記表１５に記載の角速度でスピンコーティングしたことを除き、比較例３−１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例５−１〜５−４．有機太陽電池の製造
前記比較例３−１において、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物１を用い、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物１を用いて製造された複合溶液を８００ｒｐｍの代わりに、下記表１５に記載の角速度でスピンコーティングしたことを除けば、比較例３−１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
図８は、前記化合物１と比較例の化合物２（ＩＴＩＣ２）の溶液状態でのＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図である。
具体的には、図８は、前記化合物１および比較例の化合物２（ＩＴＩＣ２）それぞれをクロロベンゼンに溶かした後、ＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを測定したデータである。
前記図８で、前記化合物１は、チオアルコキシの導入でＵＶ−Ｖｉｓ吸収領域が前記比較例の化合物２より長波長側に移動したことを確認することができた。また、図８で、前記化合物１のＵＶ−Ｖｉｓ吸収スペクトルで現れる７２０ｎｍのｓｈｏｕｌｄｅｒ ｐｅａｋは、比較例の化合物２より優れたπ−π ｓｔａｃｋｉｎｇする証拠として分かり、これは、分子自体の正孔／電子移動度に優れるという間接的な証拠になりうる。これは、有機太陽電池において高い短絡電流を示す重要な要素になる。
実施例６−１〜６−４．有機太陽電池の製造
前記比較例３−１において、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物６を用い、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物６を用いて製造された複合溶液を８００ｒｐｍの代わりに、下記表１５に記載の角速度でスピンコーティングしたことを除けば、比較例３−１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
図９は、前記化合物６と比較例の化合物２（ＩＴＩＣ２）の溶液状態でのＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図である。
具体的には、図９は、前記化合物６および比較例の化合物２（ＩＴＩＣ２）それぞれをクロロベンゼンに溶かした後、ＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを測定したデータである。
前記図９で、前記化合物６は、Ｆ原子の導入でＵＶ−Ｖｉｓ吸収領域が前記比較例の化合物２より長波長側に移動したことを確認することができ、これは、有機太陽電池において高い短絡電流を示す重要な要素になる。
実施例７−１〜７−４．有機太陽電池の製造
前記比較例３−１において、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物１１を用い、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物１１を用いて製造された複合溶液を８００ｒｐｍの代わりに、下記表１５に記載の角速度でスピンコーティングしたことを除けば、比較例３−１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
図１０は、前記化合物１１と比較例の化合物２（ＩＴＩＣ２）の溶液状態でのＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを示す図である。
具体的には、図１０は、前記化合物１１および比較例の化合物２（ＩＴＩＣ２）それぞれをクロロベンゼンに溶かした後、ＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルを測定したデータである。
前記図１０で、前記化合物１１は、アルコキシ基の導入でＵＶ−Ｖｉｓ吸収領域が前記比較例の化合物２より長波長側に移動したことを確認することができた。
また、電子供与能力に優れた酸素原子が導入されてＵＶ−Ｖｉｓスペクトルの長波長移動範囲が大きいことが分かる。これは、有機太陽電池において高い短絡電流を示す重要な要素になる。
実施例８−１〜８−４．有機太陽電池の製造
前記比較例３−１において、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物１６を用い、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物１６を用いて製造された複合溶液を８００ｒｐｍの代わりに、下記表１６に記載の角速度でスピンコーティングしたことを除けば、比較例３−１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例９−１〜９−４．有機太陽電池の製造
前記比較例３−１において、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物１７を用い、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物１７を用いて製造された複合溶液を８００ｒｐｍの代わりに、下記表１６に記載の角速度でスピンコーティングしたことを除けば、比較例３−１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例１０−１〜１０−４．有機太陽電池の製造
前記比較例３−１において、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物１８を用い、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物１８を用いて製造された複合溶液を８００ｒｐｍの代わりに、下記表１６に記載の角速度でスピンコーティングしたことを除けば、比較例３−１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例１１−１〜１１−４．有機太陽電池の製造
前記比較例３−１において、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物１９を用い、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物１９を用いて製造された複合溶液を８００ｒｐｍの代わりに、下記表１６に記載の角速度でスピンコーティングしたことを除けば、比較例３−１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例１２−１〜１２−４．有機太陽電池の製造
前記比較例３−１において、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物２０を用い、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物２０を用いて製造された複合溶液を８００ｒｐｍの代わりに、下記表１７に記載の角速度でスピンコーティングしたことを除けば、比較例３−１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例１３−１〜１３−４．有機太陽電池の製造
前記比較例３−１において、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物２１を用い、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物２１を用いて製造された複合溶液を８００ｒｐｍの代わりに、下記表１７に記載の角速度でスピンコーティングしたことを除けば、比較例３−１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例１４−１〜１４−４．有機太陽電池の製造
前記比較例３−１において、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物２２を用い、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物２２を用いて製造された複合溶液を８００ｒｐｍの代わりに、下記表１７に記載の角速度でスピンコーティングしたことを除けば、比較例３−１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例１５−１〜１５−４．有機太陽電池の製造
前記比較例３−１において、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物２３を用い、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物２３を用いて製造された複合溶液を８００ｒｐｍの代わりに、下記表１７に記載の角速度でスピンコーティングしたことを除けば、比較例３−１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例１６−１〜１６−４．有機太陽電池の製造
前記比較例３−１において、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物２４を用い、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物２４を用いて製造された複合溶液を８００ｒｐｍの代わりに、下記表１８に記載の角速度でスピンコーティングしたことを除けば、比較例３−１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
実施例１７−１〜１７−４．有機太陽電池の製造
前記比較例３−１において、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物２５を用い、前記比較例の化合物２の代わりに前記化合物２５を用いて製造された複合溶液を８００ｒｐｍの代わりに、下記表１８に記載の角速度でスピンコーティングしたことを除けば、比較例３−１と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
前記比較例３−１〜３−４と、実施例５−１〜５−４、６−１〜６−４、７−１〜７−４、８−１〜８−４、９−１〜９−４、１０−１〜１０−４、１１−１〜１１−４、１２−１〜１２−４、１３−１〜１３−４、１４−１〜１４−４、１５−１〜１５−４、１６−１〜１６−４、および１７−１〜１７−４により製造された有機太陽電池の光−電変換特性を１００ｍＷ／ｃｍ２（ＡＭ１．５）の条件で測定し、下記表１５から表１８にその結果を示した。
前記表９〜１８中、前記Ｖｏｃは開放電圧を、Ｊｓｃは短絡電流を、ＦＦは充填率（Ｆｉｌｌ ｆａｃｔｏｒ）を、ＰＣＥ（η）はエネルギー変換効率を意味する。開放電圧と短絡電流は、それぞれ電圧−電流密度曲線の４つの象限におけるＸ軸およびＹ軸切片であり、これら２つの値が高いほど、太陽電池の効率は好ましく高まる。また、充填率（Ｆｉｌｌ ｆａｃｔｏｒ）は、曲線内部に描ける長方形の広さを短絡電流と開放電圧との積で割った値である。これら３つの値を照射された光の強度で割るとエネルギー変換効率が求められ、高い値であるほど好ましい。
前記チオアルコキシ基を含む化合物１（実施例５）は、前記比較例の化合物２より長波長領域の光を吸収するので、これを適用した有機太陽電池は、１５．５ｍＡ／ｃｍ２以上の高い短絡電流および９％以上の高い光−電変換効率を示した。
前記Ｆを含む化合物６（実施例６）は、前記比較例の化合物２より長波長領域の光を吸収するので、これを適用した有機太陽電池は、１３．９ｍＡ／ｃｍ２以上の高い短絡電流および８．４％以上の高い光−電変換効率を示した。
前記アルコキシ基を含む化合物１１（実施例７）は、前記比較例の化合物２より長波長領域の光を吸収するので、これを適用した有機太陽電池は、１５．５ｍＡ／ｃｍ２以上の高い短絡電流および８．５％以上の高い光−電変換効率を示した。
前記実施例８−１〜８−４、９−１〜９−４、１０−１〜１０−４、１１−１〜１１−４、１２−１〜１２−４、１３−１〜１３−４、１４−１〜１４−４、１５−１〜１５−４、１６−１〜１６−４、および１７−１〜１７−４で使用した化合物１６〜２５は、Ａｒ１〜Ａｒ４のｍｅｔａ位置にヘキシル基を含む構造で光−電変換効率が高い。
１０：第１電極
２０：第２電極
３０：光活性層
１００：有機電子素子

Claims (16)

  1. 下記化学式１で表されるヘテロ環化合物：
    ［化学式１］
    前記化学式１において、
    Ｘ、Ｘ'およびＸ１〜Ｘ６は、Ｓであり、
    Ｒ１およびＲ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基；または非置換の直鎖もしくは分枝鎖のチオアルコキシ基であり、
    Ｙ１およびＹ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；またはフッ素であり、
    ＥＷ１およびＥＷ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、下記化学式ａで表される基であり、
    ［化学式ａ］
    前記化学式ａにおいて、
    Ｃｙ１は、ハロゲン基、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、または直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基で置換もしくは非置換のベンゼン環であり、
    は、前記化学式１に結合する部位である。
    Ａｒ１〜Ａｒ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、アルキル基で置換のアリール基であり、
    ｎ１およびｎ２は、０であり、
    前記ｎ１およびｎ２が０であり、前記Ｒ１およびＲ２が、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基の場合、Ｙ１およびＹ２は、フッ素である。
  2. 前記Ｒ１およびＲ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、分枝鎖のアルキル基；分枝鎖のアルコキシ基；または分枝鎖のチオアルコキシ基である、請求項１に記載のヘテロ環化合物。
  3. 前記Ａｒ１〜Ａｒ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基で置換のアリール基である、請求項１または２に記載のヘテロ環化合物。
  4. 前記Ａｒ１〜Ａｒ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、下記の構造から選択される１つである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物：
    Ｒ１００およびＲ１０１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基であり、
    は、前記化学式１に結合する部位である。
  5. 前記化学式１は、下記化学式１−１で表されるものである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物：
    ［化学式１−１］
    前記化学式１−１において、
    Ｒ１およびＲ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基；または非置換の直鎖もしくは分枝鎖のチオアルコキシ基であり、
    Ｙ１およびＹ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；またはフッ素であり、
    Ａｒ１〜Ａｒ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、アルキル基で置換のアリール基であり、
    Ｃｙ１およびＣｙ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、または直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基で置換もしくは非置換のベンゼン環である。
    前記Ｒ１およびＲ２が、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基の場合、Ｙ１およびＹ２は、フッ素である。
  6. 前記化学式１は、下記化学式２−１で表されるものである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物：
    ［化学式２−１］
    前記化学式２−１において、
    Ｒ１およびＲ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基；または非置換の直鎖もしくは分枝鎖のチオアルコキシ基であり、
    Ｙ１およびＹ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；またはフッ素であり、
    Ｒ３１〜Ｒ３４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基であり、
    Ｃｙ１およびＣｙ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、または直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基で置換もしくは非置換のベンゼン環である。
    前記Ｒ１およびＲ２が、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基の場合、Ｙ１およびＹ２は、フッ素である。
  7. 前記化学式２−１は、下記化学式２−２または２−３で表されるものである、請求項６に記載のヘテロ環化合物：
    ［化学式２−２］
    ［化学式２−３］
    前記化学式２−２、および２−３において、
    Ｒ１およびＲ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基；非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基；または非置換の直鎖もしくは分枝鎖のチオアルコキシ基であり、
    Ｙ１およびＹ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；またはフッ素であり、
    Ｒ３１〜Ｒ３４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基であり、
    Ｃｙ１およびＣｙ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、または直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基で置換もしくは非置換のベンゼン環である。
    前記Ｒ１およびＲ２が、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基の場合、Ｙ１およびＹ２は、フッ素である。
  8. 前記化学式１は、下記化学式１−３〜１−５のうちのいずれか１つで表されるものである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物：
    ［化学式１−３］
    ［化学式１−４］
    ［化学式１−５］
    前記化学式１−３〜１−５において、
    Ｙ１およびＹ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素；またはフッ素であり、
    Ａｒ１〜Ａｒ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、アルキル基で置換のアリール基であり、
    Ｒ１１およびＲ１２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、非置換の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基であり、
    Ｙ１１およびＹ１２は、フッ素であり、
    Ｃｙ１およびＣｙ２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基、直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、または直鎖もしくは分枝鎖のアルコキシ基で置換もしくは非置換のベンゼン環である。
  9. 前記化学式１は、下記の化合物の中から選択されるものである、請求項１に記載のヘテロ環化合物：
    。
  10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物を含む有機電子素子用組成物。
  11. 前記有機電子素子用組成物は、電子供与体物質および電子受容体物質を含み、前記電子受容体物質は、前記ヘテロ環化合物を含むものである、請求項１０に記載の有機電子素子用組成物。
  12. 前記電子供与体物質および前記電子受容体物質は、バルクヘテロジャンクション（ＢＨＪ）を構成するものである、請求項１１に記載の有機電子素子用組成物。
  13. 第１電極と、
    前記第１電極に対向して備えられる第２電極と、
    前記第１電極と前記第２電極との間に備えられる１層以上の有機物層とを含む有機電子素子であって、
    前記有機物層のうちの１層以上は、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の有機電子素子用組成物を含むものである有機電子素子。
  14. 前記有機電子素子は、有機光電素子、有機トランジスタ、有機太陽電池、および有機発光素子からなる群より選択されるものである、請求項１３に記載の有機電子素子。
  15. 前記有機電子素子は、第１電極と、
    前記第１電極に対向して備えられる第２電極と、
    前記第１電極と前記第２電極との間に備えられる１層以上の有機物層とを含む有機太陽電池であって、
    前記有機物層のうちの１層以上は、前記有機電子素子用組成物を含むものである、請求項１３に記載の有機電子素子。
  16. 前記有機物層は、光活性層を含み、前記光活性層は、前記有機電子素子用組成物を含むものである、請求項１５に記載の有機電子素子。
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