JP7261945B1 - Hole-transporting material, precursor for synthesizing hole-transporting material and method for producing hole-transporting material - Google Patents

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Abstract

本発明は、太陽光吸収体としてヨウ化鉛メチルアンモニウム(NH3CH3PbI3)のペロブスカイト結晶を用い、正孔輸送材料としてspiro-OMeTADを用いるペロブスカイト太陽電池において、安定性向上のためドーパントフリーとしつつ、ドーパントの非存在下でも十分な光電変換効率および高い耐久性をもたらす新たな正孔輸送材料を提供する。また、そのような正孔輸送材料を効率良く合成するための前駆体であるオクタブロモ置換体を経由する合成ルートも提供する。The present invention uses a perovskite crystal of lead methylammonium iodide (NH3CH3PbI3) as a solar absorber and spiro-OMeTAD as a hole transport material. Provided is a new hole-transporting material that provides sufficient photoelectric conversion efficiency and high durability even in the absence of such a material. It also provides a synthetic route via the precursor octabromo substituent for efficiently synthesizing such hole-transporting materials.

Description

本発明は、色素増感太陽電池に代表される有機系太陽電池などに使用できる正孔輸送材料に関する。特に、ペロブスカイト太陽電池などにおいて、ドーパントフリーで使用できる正孔輸送材料に関する。また、そのような正孔輸送材料を効率良く合成するための前駆体およびそのような前駆体を用いる正孔輸送材料の製造方法にも関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hole transport material that can be used in organic solar cells such as dye-sensitized solar cells. In particular, it relates to hole transport materials that can be used without dopants in perovskite solar cells and the like. It also relates to precursors for efficiently synthesizing such hole-transporting materials and methods of producing hole-transporting materials using such precursors.

現在普及している太陽電池のほとんどが、シリコン系太陽電池と化合物系太陽電池である。これらの太陽電池は耐久性が高く、かつ、高いエネルギー変換効率(25%を達成)を示すが、原料の価格や製造コストが高いこと、シリコン系太陽電池の場合、シリコンが厚く、パネルの柔軟性がないため設置場所の制限があることなどのデメリットがあった。
そこで、2009年初めてハロゲン化鉛系ペロブスカイト太陽電池が開発された(非特許文献1)。このような有機系薄膜材料をベースとした太陽電池は、省資源性に優れており、大面積製造も可能なことから製造コストの点で優れている。
Most of the solar cells in widespread use at present are silicon solar cells and compound solar cells. These solar cells are highly durable and exhibit high energy conversion efficiency (achieving 25%), but the raw material and manufacturing costs are high, and in the case of silicon-based solar cells, the silicon is thick and the panel is flexible. There were disadvantages such as restrictions on installation locations due to lack of flexibility.
Therefore, a lead halide-based perovskite solar cell was developed for the first time in 2009 (Non-Patent Document 1). A solar cell based on such an organic thin film material is excellent in terms of resource saving and can be manufactured in a large area, so it is excellent in terms of manufacturing cost.

ペロブスカイト太陽電池の研究は、ヨウ化鉛(PbI2)とヨウ化メチルアンモニウム(CH3NH3I)とを混合して得られる褐色の化合物であるヨウ化鉛メチルアンモニウム(NH3CH3PbI3)が、酸化チタン多孔膜を用いる色素増感太陽電池の増感剤として有用であることを発見したことに端を発する。
ペロブスカイト太陽電池は、ヨウ化鉛メチルアンモニウム(NH3CH3PbI3)のペロブスカイト結晶を太陽光吸収体に用い、そこで光生成した電子を収集してアノードに受け流す電子輸送層および光生成した正孔をカソードに輸送する正孔輸送層が接合された構造を有する。
Research into perovskite solar cells has focused on lead methylammonium iodide ( NH3CH3PbI3 ), a brown compound obtained by mixing lead iodide ( PbI2 ) and methylammonium iodide ( CH3NH3I ). ) is useful as a sensitizer for a dye-sensitized solar cell using a titanium oxide porous film.
A perovskite solar cell uses a perovskite crystal of lead methylammonium iodide ( NH3CH3PbI3 ) as a solar absorber, where an electron transport layer and photogenerated holes are used to collect photogenerated electrons and transport them to the anode . to the cathode is joined.

ペロブスカイトを使用した太陽電池についてここ数年間で報告された構成材料および構造から、大きく4種類に分類することができる:
(a)透明電極に電子輸送材料を堆積し、その上にメソポーラスTiO2 (mp-TiO2)などの光活性多孔質材料層を形成してペロブスカイト結晶の足場とするタイプ;
(b)透明電極に電子輸送材料を堆積し、その上にメソポーラスAl2O3 (mp-Al2O3)などの光不活性多孔質材料を形成してペロブスカイト結晶の足場とするタイプ;
(c)透明電極に電子輸送材料を堆積し、その上にペロブスカイトの平面吸収層を接合した平面順構造タイプ;
(d)透明電極に正孔輸送材料を堆積し、その上にペロブスカイトの平面吸収層を接合した平面逆構造タイプ。
Based on the construction materials and structures reported in the last few years, perovskite-based solar cells can be broadly classified into four types:
(a) A type in which an electron-transporting material is deposited on a transparent electrode and a photoactive porous material layer such as mesoporous TiO 2 (mp-TiO 2 ) is formed thereon to serve as a scaffold for perovskite crystals;
(b) A type in which an electron-transporting material is deposited on a transparent electrode and a photo-inactive porous material such as mesoporous Al 2 O 3 (mp-Al 2 O 3 ) is formed thereon to serve as a scaffold for perovskite crystals;
(c) A planar order structure type in which an electron transport material is deposited on a transparent electrode and a perovskite planar absorption layer is bonded thereon;
(d) A planar inverse structure type in which a hole-transporting material is deposited on a transparent electrode and a perovskite planar absorption layer is bonded thereon.

現在、最も高い性能を示すペロブスカイト太陽電池は、光吸収体として使用するペロブスカイト結晶を形成するための足場としてmp-TiO2を採用している。mp-TiO2は、ペロブスカイトを均一に浸透させる大面積の足場になり、光生成された電子を収集してフッ素ドープ酸化スズ (fluorine-doped tin oxide; FTO)電極に受け渡す電子輸送材料 (electron-transporting material; ETM)層の役割も果たす。まず、このようなETM層がFTO基板に形成され、その上にmp-TiO2層が形成される。このmp-TiO2層を足場としてペロブスカイト結晶を生成する。メソポーラス酸化物としてはAl2O3やZrO2などを用いることもできる。この上に、正孔輸送層を形成して、AuまたはAgのカソード電極を接合する。Currently, the highest performing perovskite solar cells employ mp- TiO2 as a scaffold to form perovskite crystals used as light absorbers. The mp- TiO2 provides a large-area scaffold for homogeneous perovskite infiltration, collecting photogenerated electrons and transferring them to a fluorine-doped tin oxide (FTO) electrode as an electron transport material (electron). -transporting material; ETM) layer. First, such an ETM layer is formed on the FTO substrate, on which the mp- TiO2 layer is formed. Using this mp-TiO 2 layer as a scaffold, a perovskite crystal is generated. Al 2 O 3 and ZrO 2 can also be used as the mesoporous oxide. A hole transport layer is formed thereon, and a cathode electrode of Au or Ag is joined.

メソポーラス酸化物をペロブスカイトの足場とする場合や緻密TiO2 (c-TiO2)層を電子輸送層とする場合、通常400℃以上の温度で加工するため、アノード透明基板には高価なFTOが使用される。
ペロブスカイトとしては、ヨウ化鉛メチルアンモニウム (NH3CH3PbI3; MAPI)を用いることができ、MAPIに対する正孔輸送材料 (hole-transporting material; HTM)としては、2,2’,7,7’-テトラキス(N,N-ジ-p-メトキシフェニルアミン)-9,9’-スピロビフルオレン(2,2’,7,7’-tetrakis(N,N-di-p-methoxyphenylamine)-9,9’-spirobifluorene; spiro-OMeTAD)を用いることができる。
When mesoporous oxide is used as a perovskite scaffold or dense TiO 2 (c-TiO 2 ) layer is used as an electron transport layer, the processing temperature is usually higher than 400°C, so expensive FTO is used for the anode transparent substrate. be done.
As a perovskite, lead methylammonium iodide ( NH3CH3PbI3 ; MAPI ) can be used, and as a hole-transporting material ( HTM ) for MAPI, 2,2',7,7 '-Tetrakis(N,N-di-p-methoxyphenylamine)-9,9'-spirobifluorene (2,2',7,7'-tetrakis(N,N-di-p-methoxyphenylamine)-9 ,9'-spirobifluorene; spiro-OMeTAD) can be used.

このような構造(例えば、FTO/c-TiO2/meso-TiO2-MAPI/MAPI/spiro-OMeTAD/Au)の太陽電池の透明電極側から光が入射すると、ペロブスカイトの光吸収体で電子と正孔が生成し、電子は電子輸送層を通って透明電極に輸送され、正孔は正孔輸送層を通ってカソードに輸送される。このような構造の太陽電池は、固体型色素増感太陽電池と同様に、n-i-p型(順方向型)光起電力デバイスである。When light is incident from the transparent electrode side of a solar cell with such a structure (e.g., FTO/c-TiO 2 /meso-TiO 2 -MAPI/MAPI/spiro-OMeTAD/Au), the perovskite light absorber Holes are generated, electrons are transported through the electron transport layer to the transparent electrode, and holes are transported through the hole transport layer to the cathode. A solar cell with such a structure is a nip (forward) photovoltaic device, like a solid-state dye-sensitized solar cell.

一方、透明電極上に正孔輸送層が形成され、その上にペロブスカイト光吸収体層が形成され、さらにその上に電子輸送層が形成された構造(例えば、FTO/PEDOT:PSS/MAPI3-xClx/PCBM/TiOx/Al)の太陽電池は、p-i-n型(逆方向型)光起電力デバイスである。On the other hand, a structure in which a hole transport layer is formed on a transparent electrode, a perovskite light absorber layer is formed thereon, and an electron transport layer is further formed thereon (for example, FTO/PEDOT:PSS/MAPI 3- x Cl x /PCBM/TiO x /Al) solar cells are pin-type (reverse) photovoltaic devices.

上記のペロブスカイト結晶は、容易に作製できるため、従来の太陽電池よりも製造コストの削減が可能となり、さらに、フレキシブルで軽量な太陽電池が実現できるため、さまざまな場所に設置することが可能となった。ペロブスカイト太陽電池は、このような利点を有しながら、「シリコン系太陽電池」や「化合物系太陽電池」にも匹敵する高い変換効率(21.6%)および1.15V以上の高い電圧出力を実現している。
このことから、ペロブスカイト太陽電池は、世界で最も注目され、多くの研究者の対象となっている。
The above perovskite crystals are easy to fabricate, making it possible to reduce manufacturing costs compared to conventional solar cells. Furthermore, flexible and lightweight solar cells can be realized, making it possible to install them in various locations. rice field. While perovskite solar cells have these advantages, they also have a high conversion efficiency (21.6%) comparable to silicon-based solar cells and compound-based solar cells, and a high voltage output of 1.15 V or higher. Realized.
For this reason, perovskite solar cells have received the most attention in the world and have been the subject of many researchers.

国際公開第2019/181940号WO2019/181940 特表2006-502960号公報Japanese Patent Publication No. 2006-502960 特開平7-118185号公報JP-A-7-118185 特表2010-538051号公報Japanese Patent Publication No. 2010-538051

Kojima, A. et al., J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6050-6051Kojima, A. et al., J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6050-6051 Zhao, H. et al., Chem. Sci. 2016, 7, 5007-5012Zhao, H. et al., Chem. Sci. 2016, 7, 5007-5012 Calio, L. et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 14522-14545Calio, L. et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 14522-14545 Wu, R. et al., J. Org. Chem., 1996, 61, 6906-6921Wu, R. et al., J. Org. Chem., 1996, 61, 6906-6921

現在主流となっているペロブスカイト太陽電池は、太陽光吸収体としてヨウ化鉛メチルアンモニウム (NH3CH3PbI3; MAPI)のペロブスカイト結晶を用いている。ペロブスカイト太陽電池において高い光電変換効率 (PCE)を達成するために、良好なガラス転移点;妥当な溶解度;適度なイオン化ポテンシャル;低い可視光吸収;および適切な固体モルフォロジーを有することから、正孔輸送材料として、現在、2,2’,7,7’-テトラキス(N,N-ジ-p-メトキシフェニルアミン)-9,9’-スピロビフルオレン (spiro-OMeTAD)がよく採用される。2,2’,7,7’-テトラキス(N,N-ジ-p-メトキシフェニルアミン)-9,9’-スピロビフルオレン (spiro-OMeTAD)は、式(I):

Figure 0007261945000001
で示されるスピロビフルオレン骨格を有し、式中、4つのRは、同一で、式(II):
Figure 0007261945000002
(式中、Meはメチル基を示し、記号*は結合点を意味する。)で示されるN,N-ジ-p-メトキシフェニルアミノ基である。Perovskite solar cells, which are currently mainstream, use perovskite crystals of lead methylammonium iodide (NH 3 CH 3 PbI 3 ; MAPI) as a solar absorber. In order to achieve high photovoltaic conversion efficiency (PCE) in perovskite solar cells, hole transport is required due to having good glass transition temperature; reasonable solubility; moderate ionization potential; low visible light absorption; Currently, 2,2',7,7'-tetrakis(N,N-di-p-methoxyphenylamine)-9,9'-spirobifluorene (spiro-OMeTAD) is often used as a material. 2,2',7,7'-Tetrakis(N,N-di-p-methoxyphenylamine)-9,9'-spirobifluorene (spiro-OMeTAD) has the formula (I):
Figure 0007261945000001
has a spirobifluorene skeleton represented by the formula (II):
Figure 0007261945000002
(In the formula, Me represents a methyl group, and the symbol * means a bonding point.).

すなわち、2,2’,7,7’-テトラキス(N,N-ジ-p-メトキシフェニルアミン)-9,9’-スピロビフルオレン (spiro-OMeTAD)の全体構造は、式(Ia):

Figure 0007261945000003
で示すことができる。Thus, the overall structure of 2,2',7,7'-tetrakis(N,N-di-p-methoxyphenylamine)-9,9'-spirobifluorene (spiro-OMeTAD) is represented by formula (Ia):
Figure 0007261945000003
can be shown as

spiro-OMeTADを正孔輸送層として用いる場合、例えば、リチウムビス(トリフルオロメタン)スルホンイミド (LiTFSI)や4-tert-ブチルピリジン (4-tert-butyl pyridine; TBP)などの添加剤、すなわちドーパントを添加する。純粋なspiro-OMeTADは、比較的、正孔移動度や導電性が低いので、これらドーパントの添加によって前記の電子特性を調節する。 When spiro-OMeTAD is used as a hole transport layer, additives such as lithium bis(trifluoromethane)sulfonimide (LiTFSI) and 4-tert-butyl pyridine (TBP), i.e., dopants, are added. Added. Pure spiro-OMeTAD has relatively low hole mobility and conductivity, so the addition of these dopants modulates these electronic properties.

しかしながら、LiTFSIやTBPドーパントは、吸湿性や揮発性があるため電池の劣化を促進し、HTMに共有結合していないので拡散しやすいという欠点を有し、それゆえ、デバイス製造に不向きであり、また、コストも増加する。
その他の添加剤、ドーパントとして、FK209(トリス(2-(1H-ピラゾール-1-イル)-4-tert-ブチルピリジン)コバルト(III)トリス[ビス(トリフルオロメタン)スルホンイミド])、F4TCNQ(テトラフルオロテトラシアノキノジメタン)、N(PhBr)3SbCl6なども挙げられるが、いずれも満足のいく太陽電池特性を示していない。
However, since LiTFSI and TBP dopants are hygroscopic and volatile, they accelerate deterioration of the battery, and they are not covalently bonded to HTM, so they easily diffuse. Moreover, the cost also increases.
Other additives and dopants include FK209 (tris(2-(1H-pyrazol-1-yl)-4-tert-butylpyridine)cobalt(III) tris[bis(trifluoromethane)sulfonimide]), F4TCNQ (tetra fluorotetracyanoquinodimethane), N(PhBr) 3SbCl6 , etc., but none of them show satisfactory solar cell properties.

例えば、特許文献1は、有機無機ペロブスカイトとしてMAPI、正孔輸送層としてspiro-OMeTADに、TBPドーパントを添加した従来の系の太陽電池において、絶縁層として酸化アルミニウムを用いることで大気中の水分が絶縁層透過して光電変換層を劣化させることを抑制する技術を開示する。 For example, Patent Document 1 describes a conventional solar cell in which MAPI is used as an organic/inorganic perovskite, spiro-OMeTAD is used as a hole transport layer, and a TBP dopant is added. Disclosed is a technique for suppressing deterioration of a photoelectric conversion layer due to transmission through an insulating layer.

そこで、本発明は、太陽光吸収体としてヨウ化鉛メチルアンモニウム(NH3CH3PbI3)のペロブスカイト結晶を用い、正孔輸送材料としてspiro-OMeTADを用いるペロブスカイト太陽電池において、太陽電池の特性の安定性向上のためドーパントフリーとしつつ、十分な光電変換効率と、特別な絶縁層を設けることなく高い耐久性とをもたらす、spiro-OMeTADに代わる新たな正孔輸送材料を提供することを課題とする。Accordingly, the present invention provides a perovskite solar cell using perovskite crystals of lead methylammonium iodide (NH 3 CH 3 PbI 3 ) as a sunlight absorber and spiro-OMeTAD as a hole transport material. The challenge is to provide a new hole-transporting material to replace spiro-OMeTAD, which is dopant-free for improved stability, yet has sufficient photoelectric conversion efficiency and high durability without the need for a special insulating layer. do.

また、本発明者らは、正孔輸送材料、特に、spiro-OMeTADのように、N,N-ジ-p-置換フェニルアミノ基を含有する化合物を効率良く合成するための合成ルートおよびそのような合成に有用な前駆体を提供することを次なる課題として、研究を行った。 In addition, the present inventors have found a synthetic route for efficiently synthesizing a hole-transporting material, particularly a compound containing an N,N-di-p-substituted phenylamino group such as spiro-OMeTAD, and a method for synthesizing such a compound. The next task was to provide useful precursors for the synthesis of these compounds.

上記課題に鑑み、本発明者らが鋭意研究を重ねたところ、式(II)で示される
N,N-ジ-置換フェニルアミノ基のフェニル環上の置換基の種類および置換位置を「メトキシ基のp位置換」から変更することによって、最高被占軌道準位 (EHOMO)を調整し、光電変換効率 (PCE)を制御できることを見いだした。
In view of the above problems, the present inventors have conducted extensive research, and found that the formula (II) shows
The highest occupied orbital level (E HOMO ) is adjusted by changing the type and substitution position of the substituent on the phenyl ring of the N,N-di-substituted phenylamino group from "p-position substitution of methoxy group". , which can control the photoelectric conversion efficiency (PCE).

特に、上記正孔輸送材料の中でも、N,N-ジ-置換フェニルアミノ基として、フェニル基のp位にN-置換アミノ基またはN,N-二置換アミノ基を有する誘導体が、ドーパントフリーでもドーパント添加したときと比較して、遜色ない光電変換効率を示すことが分かった。この知見を基礎として、さらに、正孔輸送材料の最高被占軌道準位 (EHOMO)を調整し、光電変換効率 (PCE)を制御するために、p位の置換基の種類およびo位またはm位に導入するさらなる置換基の種類を探求することが要求される。In particular, among the above hole-transporting materials, derivatives having an N-substituted amino group or an N,N-disubstituted amino group at the p-position of the phenyl group as the N,N-di-substituted phenylamino group can be used even if they are dopant-free. It was found that the photoelectric conversion efficiency was comparable to that of the dopant addition. Based on this finding, furthermore, the type of substituents at the p- position and the o-position or It is required to explore further types of substituents to be introduced at the m-position.

そして、本発明者らは、上記スピロビフロオレン化合物において、N,N-ビス(p-置換フェニル)アミノ基における2つのフェニル環上のフェニル基のp位の置換基が臭素である新規オクタブロモ置換体が、正孔輸送材料の前駆体として有用であることを見いだした。すなわち、本発明者らは、2,2’,7,7’-テトラキス(N,N-ジ-p-ブロモフェニルアミン)-9,9’-スピロビフルオレンを前駆体として、この前駆体と、所望するアミノ基、N-置換アミノ基またはN,N-二置換アミノ基を有するN,N-ジ-置換フェニルアミノ基と、を反応させることによって、所望する置換基を有する2,2’,7,7’-テトラキス(N,N-ジ-p-置換フェニルアミン)-9,9’-スピロビフルオレンを効率的に合成することにも成功した。 Then, the present inventors have found novel octabromo compounds in which the p-position substituents of the phenyl groups on the two phenyl rings in the N,N-bis(p-substituted phenyl)amino groups in the spirobifluoroene compounds are bromine. We have found that the substituted compounds are useful as precursors for hole transport materials. That is, the present inventors used 2,2',7,7'-tetrakis(N,N-di-p-bromophenylamine)-9,9'-spirobifluorene as a precursor and , with a desired amino group, an N,N-di-substituted phenylamino group having an N-substituted amino group or an N,N-disubstituted amino group, to obtain a 2,2' having a desired substituent. ,7,7'-Tetrakis(N,N-di-p-substituted phenylamine)-9,9'-spirobifluorene was synthesized efficiently.

より詳細には、本発明の第1の局面において、式(III):

Figure 0007261945000004
〔式中、
4つのRは、同一で、式(IV):
Figure 0007261945000005
{式中、
からR10のうち少なくとも1つは、独立して、式(V):
Figure 0007261945000006
[式中、
11およびR12は、独立して、水素原子、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~4アルキル基、置換もしくは非置換のフェニル基、窒素含有ヘテロ芳香族基、もしくは式(VI):
Figure 0007261945000007
(式中、
13は、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~4アルキル基、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~4アルコキシ基、アミノ基、もしくは置換もしくは非置換のフェニル基で置換されたN-置換もしくはN,N-二置換アミノ基である。)で表されるアミド結合を有する有機基であって、
もし、前記直鎖状もしくは分岐鎖状C1~4アルキル基、前記直鎖状もしくは分岐鎖状C1~4アルコキシ基、もしくは前記フェニル基が置換されている場合は、その置換基は、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基からなる群から選択され;または、
11とR12は、それらが結合する窒素原子と一緒になって、置換もしくは非置換の5~8員のヘテロシクロアルキル基を形成し、ここに、前記ヘテロシクロアルキル基は、前記それらが結合する窒素原子以外に、酸素原子、窒素原子および硫黄原子からなる群から選択されるヘテロ原子を環内に含有してもよく、
もし、前記5~8員のヘテロシクロアルキル基が置換されている場合は、その置換基は、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基からなる群から選択され、もしくは、いずれか2辺に置換もしくは非置換のベンゼン環が縮合していてもよく;または、
11とR12は、それらが結合する窒素原子と一緒になって、単環もしくは縮合環からなる置換もしくは非置換のヘテロ芳香族環基を形成し、ここに、前記ヘテロ芳香族環基は、前記それらが結合する窒素原子以外に、酸素原子、窒素原子および硫黄原子からなる群から選択されるヘテロ原子を環内に含有してもよく、
もし、前記ヘテロ芳香族環が置換されている場合は、その置換基は、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基からなる群から選択される。]で示されるアミノ基、N-置換アミノ基もしくはN,N-二置換アミノ基であり、
からR10のうち、上記式(V)で示されるアミノ基、N-置換アミノ基もしくはN,N-二置換アミノ基ではない置換基は、独立して、水素原子、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基、トリフルオロメチル基、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~4アルキル基、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~4アルコキシ基、もしくは窒素含有芳香族環基であり、
もし、前記直鎖状もしくは分岐鎖状C1~4アルキル基、前記直鎖状もしくは分岐鎖状C1~4アルコキシ基、もしくは前記窒素含有芳香族環基が置換されている場合は、その置換基は、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基、トリフルオロメチル基からなる群から選択され、記号*は結合点を意味する。}で示されるN,N-ジ-置換フェニルアミノ基である。〕で示される正孔輸送材料が提供される。More particularly, in the first aspect of the invention, formula (III):
Figure 0007261945000004
[In the formula,
The four R 0 are the same and have formula (IV):
Figure 0007261945000005
{In the formula,
At least one of R 1 through R 10 is independently of formula (V):
Figure 0007261945000006
[In the formula,
R 11 and R 12 are independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted linear or branched C 1-4 alkyl group, a substituted or unsubstituted phenyl group, a nitrogen-containing heteroaromatic group, or the formula (VI):
Figure 0007261945000007
(In the formula,
R 13 is a substituted or unsubstituted linear or branched C 1-4 alkyl group, a substituted or unsubstituted linear or branched C 1-4 alkoxy group, an amino group, or a substituted or unsubstituted is an N-substituted or N,N-disubstituted amino group substituted with a phenyl group of ) is an organic group having an amide bond represented by
If the linear or branched C 1-4 alkyl group, the linear or branched C 1-4 alkoxy group, or the phenyl group is substituted, the substituent is F , Cl, Br and I, a hydroxyl group, a carbonyl group, a nitro group, a cyano group, a sulfonyl group; or
R 11 and R 12 together with the nitrogen atom to which they are attached form a substituted or unsubstituted 5- to 8-membered heterocycloalkyl group, wherein said heterocycloalkyl group is said to be In addition to the bonding nitrogen atom, the ring may contain a heteroatom selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom,
If said 5- to 8-membered heterocycloalkyl group is substituted, the substituent is a halogen atom selected from F, Cl, Br and I, hydroxyl group, carbonyl group, nitro group, cyano group , a sulfonyl group, or any two sides may be fused with a substituted or unsubstituted benzene ring; or
R 11 and R 12 together with the nitrogen atom to which they are attached form a substituted or unsubstituted heteroaromatic ring group consisting of a single ring or a condensed ring, wherein the heteroaromatic ring group is , in addition to the nitrogen atom to which they are attached, may contain a heteroatom selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom in the ring,
If the heteroaromatic ring is substituted, the substituents consist of halogen atoms selected from F, Cl, Br and I, hydroxyl groups, carbonyl groups, nitro groups, cyano groups, sulfonyl groups. selected from the group. ], an N-substituted amino group or an N,N-disubstituted amino group,
Among R 1 to R 10 , the substituents other than the amino group, N-substituted amino group or N,N-disubstituted amino group represented by the above formula (V) are independently a hydrogen atom, F, Cl, halogen atom selected from Br and I, hydroxyl group, carbonyl group, nitro group, cyano group, sulfonyl group, trifluoromethyl group, substituted or unsubstituted linear or branched C 1-4 alkyl group, substituted or an unsubstituted linear or branched C 1-4 alkoxy group, or a nitrogen-containing aromatic ring group,
If the linear or branched C 1-4 alkyl group, the linear or branched C 1-4 alkoxy group, or the nitrogen-containing aromatic ring group is substituted, the substitution The group is selected from the group consisting of a halogen atom selected from F, Cl, Br and I, a hydroxyl group, a carbonyl group, a nitro group, a cyano group, a sulfonyl group, a trifluoromethyl group, and the symbol * means the point of attachment. do. } is an N,N-di-substituted phenylamino group. ] is provided.

本発明の第2の局面において、透明電極、電子輸送層、メソポーラスTiO層、前記メソポーラスTiO層を足場とするペロブスカイト層、正孔輸送層および金属電極を、この順番で接合されて構成されたn-i-p型構造の太陽電池であって、前記正孔輸送層が本発明の第1の局面の正孔輸送材料を含む、ペロブスカイト太陽電池が提供される。In the second aspect of the present invention, a transparent electrode, an electron transport layer, a mesoporous TiO2 layer, a perovskite layer using the mesoporous TiO2 layer as a scaffold, a hole transport layer and a metal electrode are joined in this order. There is provided a perovskite solar cell with a nip structure, wherein said hole transport layer comprises the hole transport material of the first aspect of the present invention.

本発明の第2の局面のひとつの具体例において、前記ペロブスカイトが、組成式:ABX3で表され、Aは、メチルアンモニウム(CH3NH3 +)およびホルムアミジニウム(HC(NH2)2 +)などの有機アンモニウム、またはリチウム(Li+)、ナトリウム(Na+)、カリウム(K+)、ルビジウム(Rb+)およびセシウム(Cs+)からなるアルカリ金属イオンから選ばれる少なくとも1つの1価陽イオンであり、Bは、マグネシウム(Mg)、スズ(Sn)および鉛(Pb)から選ばれる少なくとも1つの金属元素の2価陽イオンであり、Xは、塩素(Cl)、臭素(Br)およびヨウ素(I)から選ばれる少なくとも1つであり、前記ペロブスカイトが、MAPbI3(ヨウ化鉛メチルアンモニウム)、Cs0.05(FA0.85MA0.15)0.95Pb(I0.89Br0.11)3、またはFAPbI3(ヨウ化鉛ホルムアミジニウム)であることが好ましい。In one embodiment of the second aspect of the present invention, the perovskite has the formula ABX 3 , where A is methylammonium (CH 3 NH 3 + ) and formamidinium (HC(NH 2 ) 2 + ), or at least one monovalent alkali metal ion selected from lithium (Li + ), sodium (Na + ), potassium (K + ), rubidium (Rb + ) and cesium (Cs + ) is a cation, B is a divalent cation of at least one metal element selected from magnesium (Mg), tin (Sn) and lead (Pb), and X is chlorine (Cl) and bromine (Br) and iodine (I), and the perovskite is MAPbI 3 (lead methylammonium iodide), Cs 0.05 (FA 0.85 MA 0.15 ) 0.95 Pb(I 0.89 Br 0.11 ) 3 , or FAPbI 3 ( lead formamidinium iodide).

本発明の第2の局面のひとつの具体例において、正孔輸送層が前記正孔輸送材料のみからなり、正孔移動度や導電性など電子特性を調節するために使用される添加物、例えば、リチウムビス(トリフルオロメタン)スルホンイミド (LiTFSI)や4-tert-ブチルピリジン (4-tert-butyl pyridine; TBP)、FK209(トリス(2-(1H-ピラゾール-1-イル)-4-tert-ブチルピリジン)コバルト(III)トリス[ビス(トリフルオロメタン)スルホンイミド])、F4TCNQ(テトラフルオロテトラシアノキノジメタン)、N(PhBr)3SbCl6から選択されるドーパントを含まない。In one embodiment of the second aspect of the present invention, the hole-transporting layer consists solely of said hole-transporting material, with additives used to modulate electronic properties such as hole mobility and conductivity, e.g. , lithium bis(trifluoromethane)sulfonimide (LiTFSI), 4-tert-butyl pyridine (TBP), FK209 (tris(2-(1H-pyrazol-1-yl)-4-tert- It does not contain dopants selected from butylpyridine)cobalt(III)tris[bis(trifluoromethane)sulfonimide]), F4TCNQ (tetrafluorotetracyanoquinodimethane), N( PhBr ) 3SbCl6 .

本発明の第3の局面において、第2の局面のペロブスカイト太陽電池の製造方法が提供される。
本発明によるペロブスカイト太陽電池は、フッ素ドープ酸化スズをコートした透明電極のフッ素ドープ酸化スズコート上に、アモルファス緻密酸化チタンを成膜して、電子輸送層を形成する工程;
前記電子輸送層上にメソポーラス酸化チタン層を形成する工程;
前記メソポーラス酸化チタン層上に、ペロブスカイトの溶液を適用することによってペロブスカイト層を形成する工程;
前記ペロブスカイト層上に、正孔輸送材料の溶液を適用することによって正孔輸送層を形成する工程
を含む、製造方法を用いて製造される。
In a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing the perovskite solar cell of the second aspect.
In the perovskite solar cell according to the present invention, a step of forming an electron transport layer by forming an amorphous dense titanium oxide film on the fluorine-doped tin oxide coat of the fluorine-doped tin oxide-coated transparent electrode;
forming a mesoporous titanium oxide layer on the electron transport layer;
forming a perovskite layer on the mesoporous titanium oxide layer by applying a perovskite solution;
Manufactured using a manufacturing method comprising forming a hole-transporting layer on the perovskite layer by applying a solution of a hole-transporting material.

さらに、本発明者らは、上記の正孔輸送材の中でも、式(VII):

Figure 0007261945000008
〔式中、
4つのR20は、同一で、式(VIII):
Figure 0007261945000009
{式中、
21、R22、R24、R25、R26、R27、R29およびR30は、独立して、水素原子、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルキル基、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルコキシ基、もしくは窒素含有芳香族環基であり、
もし、前記直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルキル基、前記直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルコキシ基、もしくは前記窒素含有芳香族環基が置換されている場合は、その置換基は、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基からなる群から選択される。)で示されるN,N-ジ-(p-ブロモ置換フェニル)アミノ基であり、
23およびR28は、独立して、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルキル基、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルコキシ基、置換もしくは非置換の芳香族環(ここに、前記芳香族環は、酸素原子、窒素原子および硫黄原子からなる群から選択されるヘテロ原子を環内に含有してもよく、
もし、前記芳香族環が置換されている場合は、その置換基は、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基からなる群から選択される。)、もしくは式(IX):
Figure 0007261945000010
[式中、
31およびR32は、独立して、水素原子、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルキル基、置換もしくは非置換のフェニル基、窒素含有ヘテロ芳香族基、もしくは、式(X):
Figure 0007261945000011
(式中、
33は、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルキル基、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルコキシ基、アミノ基、もしくは置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルキル基、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルコキシ基、もしくは置換もしくは非置換のフェニル基で置換されたN-置換もしくはN,N-二置換アミノ基である。)で示されるアミド結合を有する有機基であって、
もし、前記直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルキル基、前記直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルコキシ基、もしくは前記フェニル基が置換されている場合は、その置換基は、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基からなる群から選択され;または、
31およびR32は、それらが結合する窒素原子と一緒になって、置換もしくは非置換の5~8員のヘテロシクロアルキル基を形成し、ここに、前記ヘテロシクロアルキル基は、前記それらが結合する窒素原子以外に、酸素原子、窒素原子および硫黄原子からなる群から選択されるヘテロ原子を環内に含有してもよく、
もし、前記5~8員のヘテロシクロアルキル基が置換されている場合は、その置換基は、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基からなる群から選択され、もしくは、いずれか2辺に置換もしくは非置換のベンゼン環が縮合していてもよく;または、
31およびR32は、それらが結合する窒素原子と一緒になって、単環若しくは縮合環からなる置換もしくは非置換のヘテロ芳香族環基を形成し、ここに、前記ヘテロ芳香族環基は、前記それらが結合する窒素原子以外に、酸素原子、窒素原子および硫黄原子からなる群から選択されるヘテロ原子を環内に含有してもよく、
もし、前記ヘテロ芳香族環が置換されている場合は、その置換基は、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基からなる群から選択される。]で示されるアミノ基、N-置換アミノ基もしくはN,N-二置換アミノ基である。}で示されるN,N-ジ-(p-置換フェニル)アミノ基であり、記号*は結合点を意味する。〕で示される2,2’,7,7’-テトラキス(N,N-ジ-p-置換フェニルアミン)-9,9’-スピロビフルオレンが、ペロブスカイト太陽電池の特性を向上させることを確認した。Furthermore, the present inventors found that among the above hole-transporting materials, formula (VII):
Figure 0007261945000008
[In the formula,
The four R 20 are the same and have the formula (VIII):
Figure 0007261945000009
{In the formula,
R21 , R22 , R24 , R25 , R26 , R27 , R29 and R30 are independently a hydrogen atom, a halogen atom selected from F, Cl, Br and I, a hydroxyl group, a carbonyl a nitro group, a cyano group, a sulfonyl group, a substituted or unsubstituted linear or branched C 1-3 alkyl group, a substituted or unsubstituted linear or branched C 1-3 alkoxy group, or a nitrogen-containing aromatic ring group,
If the linear or branched C 1-3 alkyl group, the linear or branched C 1-3 alkoxy group, or the nitrogen-containing aromatic ring group is substituted, the substitution The groups are selected from the group consisting of halogen atoms selected from F, Cl, Br and I, hydroxyl groups, carbonyl groups, nitro groups, cyano groups, sulfonyl groups. ) is an N,N-di-(p-bromo-substituted phenyl) amino group represented by
R 23 and R 28 are independently substituted or unsubstituted linear or branched C 1-3 alkyl groups, substituted or unsubstituted linear or branched C 1-3 alkoxy groups, substituted or an unsubstituted aromatic ring (wherein said aromatic ring may contain a heteroatom selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom in the ring,
If the aromatic ring is substituted, the substituent is the group consisting of a halogen atom selected from F, Cl, Br and I, a hydroxyl group, a carbonyl group, a nitro group, a cyano group, a sulfonyl group. is selected from ), or formula (IX):
Figure 0007261945000010
[In the formula,
R 31 and R 32 are independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted linear or branched C 1-3 alkyl group, a substituted or unsubstituted phenyl group, a nitrogen-containing heteroaromatic group, or Formula (X):
Figure 0007261945000011
(In the formula,
R 33 is a substituted or unsubstituted linear or branched C 1-3 alkyl group, a substituted or unsubstituted linear or branched C 1-3 alkoxy group, an amino group, or a substituted or unsubstituted A linear or branched C 1-3 alkyl group, a substituted or unsubstituted linear or branched C 1-3 alkoxy group, or N-substituted or substituted with a substituted or unsubstituted phenyl group It is an N,N-disubstituted amino group. ) is an organic group having an amide bond represented by
If the linear or branched C 1-3 alkyl group, the linear or branched C 1-3 alkoxy group, or the phenyl group is substituted, the substituent is F , Cl, Br and I, a hydroxyl group, a carbonyl group, a nitro group, a cyano group, a sulfonyl group; or
R 31 and R 32 together with the nitrogen atom to which they are attached form a substituted or unsubstituted 5- to 8-membered heterocycloalkyl group, wherein said heterocycloalkyl group is said to be In addition to the bonding nitrogen atom, the ring may contain a heteroatom selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom,
If said 5- to 8-membered heterocycloalkyl group is substituted, the substituent is a halogen atom selected from F, Cl, Br and I, hydroxyl group, carbonyl group, nitro group, cyano group , a sulfonyl group, or any two sides may be fused with a substituted or unsubstituted benzene ring; or
R 31 and R 32 together with the nitrogen atom to which they are attached form a substituted or unsubstituted heteroaromatic ring group consisting of a single ring or condensed ring, wherein said heteroaromatic ring group is , in addition to the nitrogen atom to which they are attached, may contain a heteroatom selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom in the ring,
If the heteroaromatic ring is substituted, the substituents consist of halogen atoms selected from F, Cl, Br and I, hydroxyl groups, carbonyl groups, nitro groups, cyano groups, sulfonyl groups. selected from the group. ], an N-substituted amino group or an N,N-disubstituted amino group. }, and the symbol * means the point of attachment. ] shows that 2,2',7,7'-tetrakis(N,N-di-p-substituted phenylamine)-9,9'-spirobifluorene improves the properties of perovskite solar cells. bottom.

そこで、本発明者らは、上記のN,N-ジ-(p-置換フェニル)アミノ基を有する多種類の正孔輸送材料を効率よく合成するために、本発明の第4の局面において、正孔輸送材料の前駆体として、式(XI):

Figure 0007261945000012
[式中、
4つのR34は、同一で、式(XII):
Figure 0007261945000013
(式中、
Brは臭素原子を表し、
21、R22、R24、R25、R26、R27、R29およびR30は、独立して、水素原子、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルキル基、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルコキシ基、もしくは窒素含有芳香族環基であり、
もし、前記直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルキル基、前記直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルコキシ基、もしくは前記窒素含有芳香族環基が置換されている場合は、その置換基は、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基からなる群から選択され、記号*は結合点を意味する。)で示されるN,N-ジ-(p-ブロモ置換フェニル)アミノ基である。]で示される2,2’,7,7’-テトラキス(N,N-ジ-p-ブロモ置換フェニルアミン)-9,9’-スピロビフルオレン(以下、簡便に「オクタブロモ置換体」ということもある。)を開発した。Therefore, in order to efficiently synthesize a wide variety of hole-transporting materials having the above N,N-di-(p-substituted phenyl)amino group, the present inventors, in the fourth aspect of the present invention, As a precursor of the hole-transporting material, formula (XI):
Figure 0007261945000012
[In the formula,
The four R 34 are the same and have formula (XII):
Figure 0007261945000013
(In the formula,
Br represents a bromine atom,
R21 , R22 , R24 , R25 , R26 , R27 , R29 and R30 are independently a hydrogen atom, a halogen atom selected from F, Cl, Br and I, a hydroxyl group, a carbonyl a nitro group, a cyano group, a sulfonyl group, a substituted or unsubstituted linear or branched C 1-3 alkyl group, a substituted or unsubstituted linear or branched C 1-3 alkoxy group, or a nitrogen-containing aromatic ring group,
If the linear or branched C 1-3 alkyl group, the linear or branched C 1-3 alkoxy group, or the nitrogen-containing aromatic ring group is substituted, the substitution The group is selected from the group consisting of halogen atoms selected from F, Cl, Br and I, hydroxyl groups, carbonyl groups, nitro groups, cyano groups, sulfonyl groups, and the symbol * means the point of attachment. ) is an N,N-di-(p-bromo-substituted phenyl)amino group. ] 2,2',7,7'-Tetrakis(N,N-di-p-bromo-substituted phenylamine)-9,9'-spirobifluorene (hereinafter simply referred to as "octabromo-substituted product" ) was developed.

また、本発明の第5の局面において、少なくとも、式(XI)で示されるオクタブロモ置換体と、
置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルキル、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルコキシ基、置換もしくは非置換の芳香族環(ここに、前記芳香族環は、酸素原子、窒素原子および硫黄原子からなる群から選択されるヘテロ原子を環内に含有してもよく、もし、前記芳香族環が置換されている場合は、その置換基は、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基からなる群から選択される。)もしくは式(XIII):

Figure 0007261945000014
[式中
31およびR32は、独立して、水素原子、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルキル基、置換もしくは非置換のフェニル基、窒素含有ヘテロ芳香族基、もしくは、式(XIV):
Figure 0007261945000015
(式中、
33は、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルキル基、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルコキシ基、アミノ基、もしくは置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルキル基、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルコキシ基、もしくは置換もしくは非置換のフェニル基で置換されたN-置換もしくはN,N-二置換アミノ基であり、記号*は結合点を意味する。)で示されるアミド結合を有する有機基であって、
もし、前記直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルキル基、前記直鎖状もしくは分岐鎖状C1~3アルコキシ基、もしくは前記フェニル基が置換されている場合は、その置換基は、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基からなる群から選択され;または、
31およびR32は、それらが結合する窒素原子と一緒になって、置換もしくは非置換の5~8員のヘテロシクロアルキル基を形成し、ここに、前記ヘテロシクロアルキル基は、前記それらが結合する窒素原子以外に、酸素原子、窒素原子および硫黄原子からなる群から選択されるヘテロ原子を環内に含有してもよく、
もし、前記5~8員のヘテロシクロアルキル基が置換されている場合は、その置換基は、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基からなる群から選択され、もしくは、いずれか2辺に置換もしくは非置換のベンゼン環が縮合していてもよく;または、
31およびR32は、それらが結合する窒素原子と一緒になって、単環若しくは縮合環からなる置換もしくは非置換のヘテロ芳香族環基を形成し、ここに、前記ヘテロ芳香族環基は、前記それらが結合する窒素原子以外に、酸素原子、窒素原子および硫黄原子からなる群から選択されるヘテロ原子を環内に含有してもよく、
もし、前記ヘテロ芳香族環が置換されている場合は、その置換基は、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基からなる群から選択される。]で示されるアミノ基、N-置換アミノ基もしくはN,N-二置換アミノ基である。}で示されるN,N-ジ-置換フェニルアミノ基と、
を反応させるステップを含む製造方法により、式(VII)で示されるで示される2,2’,7,7’-テトラキス(N,N-ジ-p-置換フェニルアミン)-9,9’-スピロビフルオレンを効率よく合成する。Also, in the fifth aspect of the present invention, at least an octabromo-substituted compound represented by formula (XI);
substituted or unsubstituted linear or branched C 1-3 alkyl, substituted or unsubstituted linear or branched C 1-3 alkoxy group, substituted or unsubstituted aromatic ring (here, the The aromatic ring may contain heteroatoms in the ring selected from the group consisting of oxygen, nitrogen and sulfur atoms, and if said aromatic ring is substituted, the substituents are , a halogen atom selected from F, Cl, Br and I, a hydroxyl group, a carbonyl group, a nitro group, a cyano group, a sulfonyl group) or formula (XIII):
Figure 0007261945000014
[wherein R 31 and R 32 are independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted linear or branched C 1-3 alkyl group, a substituted or unsubstituted phenyl group, a nitrogen-containing heteroaromatic group, or formula (XIV):
Figure 0007261945000015
(In the formula,
R 33 is a substituted or unsubstituted linear or branched C 1-3 alkyl group, a substituted or unsubstituted linear or branched C 1-3 alkoxy group, an amino group, or a substituted or unsubstituted A linear or branched C 1-3 alkyl group, a substituted or unsubstituted linear or branched C 1-3 alkoxy group, or N-substituted or substituted with a substituted or unsubstituted phenyl group It is an N,N-disubstituted amino group, and the symbol * means the point of attachment. ) is an organic group having an amide bond represented by
If the linear or branched C 1-3 alkyl group, the linear or branched C 1-3 alkoxy group, or the phenyl group is substituted, the substituent is F , Cl, Br and I, a hydroxyl group, a carbonyl group, a nitro group, a cyano group, a sulfonyl group; or
R 31 and R 32 together with the nitrogen atom to which they are attached form a substituted or unsubstituted 5- to 8-membered heterocycloalkyl group, wherein said heterocycloalkyl group is said to be In addition to the bonding nitrogen atom, the ring may contain a heteroatom selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom,
If said 5- to 8-membered heterocycloalkyl group is substituted, the substituent is a halogen atom selected from F, Cl, Br and I, hydroxyl group, carbonyl group, nitro group, cyano group , a sulfonyl group, or any two sides may be fused with a substituted or unsubstituted benzene ring; or
R 31 and R 32 together with the nitrogen atom to which they are attached form a substituted or unsubstituted heteroaromatic ring group consisting of a single ring or condensed ring, wherein said heteroaromatic ring group is , in addition to the nitrogen atom to which they are attached, may contain a heteroatom selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom in the ring,
If the heteroaromatic ring is substituted, the substituents consist of halogen atoms selected from F, Cl, Br and I, hydroxyl groups, carbonyl groups, nitro groups, cyano groups, sulfonyl groups. selected from the group. ], an N-substituted amino group or an N,N-disubstituted amino group. } and an N,N-di-substituted phenylamino group represented by
2,2',7,7'-Tetrakis(N,N-di-p-substituted phenylamine)-9,9'- represented by formula (VII) To efficiently synthesize spirobifluorene.

本発明による有用な前駆体である式(XI)で示されるオクタブロモ置換体は、例えば、式(XV):

Figure 0007261945000016
で示される2,2’,7,7’-テトラブロモ-9,9’-スピロビフルオレンと、所望する置換基を有するN,N-ジ-置換フェニルアミンとを反応させることで得ることができる。Octabromo substituents of formula (XI) that are useful precursors according to the invention are, for example, of formula (XV):
Figure 0007261945000016
It can be obtained by reacting 2,2',7,7'-tetrabromo-9,9'-spirobifluorene represented by with N,N-di-substituted phenylamine having a desired substituent. .

また、所望する置換基を有するN,N-ジ-(置換フェニル)アミンは、式(XVI):

Figure 0007261945000017
(式中、
21、R22、R24、R25、R26、R27、R29およびR30は、独立して、水素原子、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基、置換もしくは非置換のC1~3アルキル基、置換もしくは非置換のC1~3アルコキシ基、もしくは窒素含有芳香族環基であり、
もし、前記C1~3アルキル基、前記C1~3アルコキシ基、もしくは前記窒素含有芳香族環基が置換されている場合は、その置換基は、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基からなる群から選択される。)で示される。N,N-di-(substituted phenyl)amines with desired substitution may also be represented by formula (XVI):
Figure 0007261945000017
(In the formula,
R21 , R22 , R24 , R25 , R26 , R27 , R29 and R30 are independently a hydrogen atom, a halogen atom selected from F, Cl, Br and I, a hydroxyl group, a carbonyl a nitro group, a cyano group, a sulfonyl group, a substituted or unsubstituted C 1-3 alkyl group, a substituted or unsubstituted C 1-3 alkoxy group, or a nitrogen-containing aromatic ring group;
If said C 1-3 alkyl group, said C 1-3 alkoxy group, or said nitrogen-containing aromatic ring group is substituted, the substituents are selected from F, Cl, Br and I It is selected from the group consisting of halogen, hydroxyl group, carbonyl group, nitro group, cyano group, sulfonyl group. ).

すなわち、式(XV)で示される2,2’,7,7’-テトラブロモ-9,9’-スピロビフルオレンと、式(XVI)で示されるN,N-ジ-置換フェニルアミンとを反応させることで得られる、2,2’,7,7’-テトラキス(N,N-ジ-置換フェニルアミン)-9,9’-スピロビフルオレンにおいて、N,N-ジ-置換フェニルアミノ基のフェニル環上のp位をブロモ化することで、式(XI)で示されるオクタブロモ置換体を合成する。 That is, 2,2',7,7'-tetrabromo-9,9'-spirobifluorene represented by formula (XV) is reacted with N,N-di-substituted phenylamine represented by formula (XVI). In 2,2',7,7'-tetrakis(N,N-di-substituted phenylamine)-9,9'-spirobifluorene obtained by Bromination of the p-position on the phenyl ring provides the octabromo substitution of formula (XI).

このような2,2’,7,7’-テトラキス(N,N-ジ-p-ブロモ置換フェニルアミン)-9,9’-スピロビフルオレンにおいて、R21、R22、R24、R25、R26、R27、R29およびR30がいずれも水素原子のとき、式(XIa):

Figure 0007261945000018
で示される2,2’,7,7’-テトラキス(N,N-ジ-p-ブロモフェニルアミン)-9,9’-スピロビフルオレンである。In such 2,2′,7,7′-tetrakis(N,N-di-p-bromosubstituted phenylamine)-9,9′-spirobifluorenes, R 21 , R 22 , R 24 , R 25 , R 26 , R 27 , R 29 and R 30 are all hydrogen atoms, formula (XIa):
Figure 0007261945000018
2,2',7,7'-Tetrakis(N,N-di-p-bromophenylamine)-9,9'-spirobifluorene represented by

太陽光吸収体としてヨウ化鉛メチルアンモニウム(NH3CH3PbI3)のペロブスカイト結晶を用いるペロブスカイト太陽電池において、本発明の正孔輸送材料を用いれば、太陽電池光電気特性を不安定にするドーパントの非存在下でも十分な光電変換効率および高い耐久性を有するペロブスカイト太陽電池を提供することができる。
さらに、本発明において開発された前駆体を用いた新たな合成ルートであれば、N,N-ジ-p-置換フェニルアミノ基を含有する正孔輸送材料の合成の効率が向上する。
In perovskite solar cells using perovskite crystals of lead methylammonium iodide (NH 3 CH 3 PbI 3 ) as a solar absorber, the hole-transporting material of the present invention can be used as a dopant to destabilize the photoelectric properties of the solar cell. It is possible to provide a perovskite solar cell having sufficient photoelectric conversion efficiency and high durability even in the absence of .
Furthermore, a new synthetic route using the precursors developed in the present invention would improve the efficiency of synthesizing hole-transporting materials containing N,N-di-p-substituted phenylamino groups.

ペロブスカイト結晶を形成するための足場としてmp-TiO2を採用するn-i-p型(順方向型)構造の太陽電池の概略断面図。Schematic cross-section of a nip-type (forward-oriented) structure solar cell employing mp-TiO 2 as a scaffold to form perovskite crystals. 本発明の正孔輸送材料を用いた太陽電池における、ドーパント有無による変換n効率経時変化の比較。Fig. 2 shows a comparison of change in conversion efficiency over time with and without a dopant in a solar cell using the hole-transporting material of the present invention.

本発明は、特に、ペロブスカイト結晶を形成するための足場としてmp-TiO2を採用するn-i-p型(順方向型)構造の太陽電池(図1)において、spiro-OMeTADを超える特性の正孔輸送材料を提供する。The present invention is a hole-transporting material with properties exceeding spiro-OMeTAD, especially in a nip-type (forward-type) structure solar cell (Fig. 1) that employs mp- TiO2 as a scaffold to form perovskite crystals. I will provide a.

spiro-OMeTADのN,N-ジ-置換フェニルアミノ基のフェニル環上の置換基の種類および置換位置を変更して最高被占軌道準位 (EHOMO)を調整した、種々のspiro-OMeTAD類縁体をHTMとして使用するペロブスカイト太陽電池を作製し、LiTFSIやTBPなどのドーパントの有無による光電変換効率 (PCE)を測定した。Various spiro-OMeTAD analogs with different types and positions of substituents on the phenyl ring of the N,N-disubstituted phenylamino group of spiro-OMeTAD to adjust the highest occupied molecular orbital level (E HOMO ). We fabricated perovskite solar cells using a body as HTM, and measured the photoelectric conversion efficiency (PCE) with and without dopants such as LiTFSI and TBP.

[正孔輸送材料]
式(III)で示される正孔輸送材料 (HTM)には、対照となる従来の正孔輸送材料spiro-OMeTADが含まれる。本発明では、spiro-OMeTADのN,N-ジ-(p-メトキシフェニル)アミノ基のフェニル環上の置換基であるメトキシ基を、ジメチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、メチルプロピルアミノ基、メチルイソプロピルアミノ基、メチルブチルアミノ基、メチルイソブチルアミノ基、メチルtert-ブチルアミノ基、メチルsec-ブチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルプロピルアミノ基、エチルイソプロピルアミノ基、エチルブチルアミノ基、エチルイソブチルアミノ基、エチルtert-ブチルアミノ基、エチルsec-ブチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、プロピルブチルアミノ基、プロピルイソブチルアミノ基、プロピルtert-ブチルアミノ基、プロピルsec-ブチルアミノ基、イソプロピルブチルアミノ基、イソプロピルイソブチルアミノ基、イソプロピルtert-ブチルアミノ基、イソプロピルsec-ブチルアミノ基、ジブチルアミノ基、ブチルイソブチルアミノ基、ブチルtert-ブチルアミノ基、ブチルsec-ブチルアミノ基、ジイソブチルアミノ基、イソブチルtert-ブチルアミノ基、イソブチルsec-ブチルアミノ基、ジtert-ブチルアミノ基、tert-ブチルsec-ブチルアミノ基もしくはジsec-ブチルアミノ基からなる群から選択されるN,N-ジアルキル置換アミノ基に変更したN,N-ジ-(p位-置換フェニル)アミノ基;または、ヒドロキシル基、C1~4アルコキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基からなる群から選択される1もしくは複数の置換基で置換された、もしくは非置換のピロリジニル基、ピラゾリジニル基、オキサゾリジニル基、チアゾリジニル基、ピペリジニル基、ピペラジニル基、モルホリニル基、チオモルホリニル基、アゼピニル基、チアゼピニル基、アゾカニル基からなる群から選択される有機基のいずれかに変更したN,N-ジ-(置換ヘテロシクロアルキル)アミノ基に変更したN,N-ジ-(p位-置換フェニル)アミノ基を含むHTMが有効である。さらに、N,N-ジ-(p位-置換フェニル)アミノ基のフェニル環のm位が、ニトロ基、シアノ基からなる群から選択される電位吸引性置換基で置換されたN,N-ジ-(p位,m位-ジ-置換フェニル)アミノ基を含むHTMが有効である。
[Hole transport material]
The hole-transporting material (HTM) represented by formula (III) includes the conventional hole-transporting material spiro-OMeTAD as a control. In the present invention, the methoxy group, which is the substituent on the phenyl ring of the N,N-di-(p-methoxyphenyl)amino group of spiro-OMeTAD, can be replaced by a dimethylamino group, an ethylmethylamino group, a methylpropylamino group, a methyl isopropylamino group, methylbutylamino group, methylisobutylamino group, methyltert-butylamino group, methylsec-butylamino group, diethylamino group, ethylpropylamino group, ethylisopropylamino group, ethylbutylamino group, ethylisobutylamino group , ethyl tert-butylamino group, ethyl sec-butylamino group, dipropylamino group, diisopropylamino group, propylbutylamino group, propylisobutylamino group, propyl tert-butylamino group, propyl sec-butylamino group, isopropylbutyl amino group, isopropyl isobutylamino group, isopropyl tert-butylamino group, isopropyl sec-butylamino group, dibutylamino group, butyl isobutylamino group, butyl tert-butylamino group, butyl sec-butylamino group, diisobutylamino group, isobutyl N,N-dialkyl-substituted amino group selected from the group consisting of tert-butylamino group, isobutyl sec-butylamino group, di-tert-butylamino group, tert-butyl sec-butylamino group or di-sec-butylamino group or one or more selected from the group consisting of a hydroxyl group, a C 1-4 alkoxy group, a halogen group, a nitro group, and a cyano group. selected from the group consisting of substituted or unsubstituted pyrrolidinyl, pyrazolidinyl, oxazolidinyl, thiazolidinyl, piperidinyl, piperazinyl, morpholinyl, thiomorpholinyl, azepinyl, thiazepinyl and azocanyl groups HTMs containing N,N-di-(p-substituted phenyl)amino groups modified to N,N-di-(substituted heterocycloalkyl)amino groups modified to any of the organic groups are effective. Furthermore, the m-position of the phenyl ring of the N,N-di-(p-substituted phenyl)amino group is substituted with a voltage-attracting substituent selected from the group consisting of a nitro group and a cyano group. HTMs containing di-(p,m-di-substituted phenyl)amino groups are effective.

一つの具体例として、本発明の正孔輸送材料 (HTM)は、式(III):

Figure 0007261945000019
〔式中、
4つのRは、同一で、式(IV):
Figure 0007261945000020
{式中、
からR10のうち少なくとも1つは、独立して、式(V):
Figure 0007261945000021
[式中、
11およびR12は、独立して、水素原子、メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、フェニル基、2-ピリジル基、3-ピリジル基、4-ピリジル基、もしくは、式(VI):
Figure 0007261945000022
(式中、
13は、メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、iso-プロポキシ基、n-ブトキシ基、iso-ブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、N-モノフェニルアミノ基、N,N-ジフェニルアミノ基であるか;または、
11とR12は、それらが結合する窒素原子と一緒になって、ピペリジノ基、モルホリノ基もしくはチオモルホリノ基を形成し、;または、
11とR12は、それらが結合する窒素原子と一緒になって、ピロリル基、2,5-ジメチルピロリル基、ピリジニル基、カルバゾリル基、4,4’-ジメトキシカルバゾリル基を形成する。]で示されるアミノ基、N-置換アミノ基もしくはN,N-二置換アミノ基であり、
からR10のうち、上記式(V)で示されるN-置換アミノ基もしくはN,N-二置換アミノ基ではない置換基は、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、iso-プロポキシ基、n-ブトキシ基、iso-ブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、スルホニル基、シアノ基、2-ピロリル基、3-ピロリル基、2-ピリジル基、3-ピリジル基、4-ピリジル基もしくはトリフルオロメチル基であり、記号*は結合点を意味する。}で示されるN,N-ジ-置換フェニルアミノ基である。〕で示される。In one embodiment, the hole transport material (HTM) of the present invention has formula (III):
Figure 0007261945000019
[In the formula,
The four R 0 are the same and have formula (IV):
Figure 0007261945000020
{In the formula,
At least one of R 1 through R 10 is independently of formula (V):
Figure 0007261945000021
[In the formula,
R 11 and R 12 are independently hydrogen atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, phenyl group, 2-pyridyl group, 3-pyridyl group, 4-pyridyl group, or formula (VI):
Figure 0007261945000022
(In the formula,
R 13 is a methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group , iso-propoxy, n-butoxy, iso-butoxy, sec-butoxy, tert-butoxy, N-monophenylamino, N,N-diphenylamino; or
R 11 and R 12 together with the nitrogen atom to which they are attached form a piperidino group, a morpholino group or a thiomorpholino group; or
R 11 and R 12 together with the nitrogen atom to which they are attached form a pyrrolyl group, 2,5-dimethylpyrrolyl group, pyridinyl group, carbazolyl group, 4,4'-dimethoxycarbazolyl group . ], an N-substituted amino group or an N,N-disubstituted amino group,
Among R 1 to R 10 , the substituent other than the N-substituted amino group or the N,N-disubstituted amino group represented by the above formula (V) is a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom. , methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, iso- Propoxy group, n-butoxy group, iso-butoxy group, sec-butoxy group, tert-butoxy group, hydroxyl group, carbonyl group, nitro group, sulfonyl group, cyano group, 2-pyrrolyl group, 3-pyrrolyl group, 2- It is a pyridyl group, 3-pyridyl group, 4-pyridyl group or trifluoromethyl group, and the symbol * means a bonding point. } is an N,N-di-substituted phenylamino group. ].

例えば、非特許文献3の図7には、ヨウ化鉛メチルアンモニウム (NH3CH3PbI3; MAPbI3: 本明細書でのMAPIに相当)を含む数種のペロブスカイト、およびspiro-OMeTADを含む数種のHTMにつき、エネルギーレベルを比較する概略図が描写され、非特許文献3の表2および3には、固体状態で測定された各材料のPCE [%]やHOMO [eV]などの物性値が開示されている。
本発明において、各材料の物性値は溶液状態で測定した値で議論するので、非特許文献3に記載された物性値を溶液状態で測定した値に換算する必要がある。非特許文献3において、固体状態で測定されたspiro-OMeTADの最高被占軌道準位 (HOMOレベル)は-5.22 eVであった。一方、本発明において、<測定方法>の項に示すとおり、溶液状態で測定されたspiro-OMeTAD(正孔輸送材料1)の最高被占軌道準位 (EHOMO)は、表1に示すように、-4.81 eVであった。
そこで、非特許文献3に開示されるHTMのHOMOレベルの値を+0.4 eV浅い側にシフトした値を、溶液状態で測定された最高被占軌道準位 (EHOMO)と仮定する。
For example, Figure 7 of Non-Patent Document 3 includes several perovskites including lead methylammonium iodide ( NH3CH3PbI3 ; MAPbI3 : equivalent to MAPI in this specification ) and spiro-OMeTAD. A schematic diagram comparing the energy levels of several HTMs is depicted, and Tables 2 and 3 of Non-Patent Document 3 show physical properties such as PCE [%] and HOMO [eV] of each material measured in the solid state. Values are disclosed.
In the present invention, the physical property values of each material are discussed in terms of values measured in a solution state, so it is necessary to convert the physical property values described in Non-Patent Document 3 into values measured in a solution state. In Non-Patent Document 3, the highest occupied orbital level (HOMO level) of spiro-OMeTAD measured in a solid state was −5.22 eV. On the other hand, in the present invention, as shown in the section <Measurement method>, the highest occupied orbital level (E HOMO ) of spiro-OMeTAD (hole transport material 1) measured in a solution state is as shown in Table 1. , was -4.81 eV.
Therefore, the value obtained by shifting the value of the HOMO level of HTM disclosed in Non-Patent Document 3 to the +0.4 eV shallow side is assumed to be the highest occupied molecular orbital level (E HOMO ) measured in the solution state.

そうすると、3種のペロブスカイトのHOMO値に相当する仕事関数は、それぞれ、-5.00, -5.03, -5.25 eVと換算される。ペロブスカイトからHTMに正孔が移動するためには、HTMのHOMOレベルがわずかに浅い値である必要がある。したがって、組み合わせて用いるペロブスカイトの種類によるが、例えば、MAPIと共に用いるとき、本発明のHTMの最高被占軌道準位 (EHOMO)は、例えば、-4.85 eV程度までが適していると考えられる。
次に、非特許文献3の表2および3において、HTMのHOMOレベルとPCEとの相関性をみると、溶液換算値のHOMOレベルが-4.60 eVより深くなると、PCEが向上する傾向があった。
Then, the work functions corresponding to the HOMO values of the three perovskites are converted to -5.00, -5.03, and -5.25 eV, respectively. A slightly shallower HOMO level of HTM is required for hole transfer from perovskite to HTM. Therefore, depending on the type of perovskite used in combination, for example, when used with MAPI, the highest occupied molecular orbital level (E HOMO ) of the HTM of the present invention is considered suitable, for example, up to about -4.85 eV.
Next, looking at the correlation between the HOMO level of HTM and PCE in Tables 2 and 3 of Non-Patent Document 3, PCE tended to improve when the HOMO level of the solution conversion value was deeper than -4.60 eV. .

したがって、本発明のHTMは、より具体的には、0.1Mテトラエチルアンモニウム過塩素酸塩(TEAP)支持電解質溶液(塩化メチレン)に溶解させ、電気化学アナライザー(ALS/CH Instruments 610B)を用い、DPV(微分パルスボルタンメトリー)を測定し、基準物質のフェロセンを-4.80eVとして測定したとき、最高被占軌道準位 (EHOMO)が-4.60 eV以下であることが好ましく、例えば、式(III):

Figure 0007261945000023
[式中、
4つのRは、同一で、例えば、下式:
Figure 0007261945000024
Figure 0007261945000025
からなる群から選択されるN,N-ジ-置換フェニルアミノ基である。]で示されるスピロビフロオレン化合物が好ましい。また、式(IV)中、RおよびRのうち少なくともひとつが、式(V)で示されるアミノ基、N-置換アミノ基またはN,N-二置換アミノ基であることが、より好ましい。すなわち、本発明のHTMは、式(III)中、4つのRは、同一で、例えば、下式:
Figure 0007261945000026
Figure 0007261945000027
からなる群から選択されるN,N-ジ-p-置換フェニルアミノ基である。]で示されるスピロビフロオレン化合物である。Therefore, the HTM of the present invention, more specifically, was dissolved in a 0.1 M tetraethylammonium perchlorate (TEAP) supporting electrolyte solution (methylene chloride) and analyzed using an electrochemical analyzer (ALS/CH Instruments 610B) for DPV (Differential pulse voltammetry), the highest occupied molecular orbital level (E HOMO ) is preferably -4.60 eV or less when the reference substance ferrocene is measured at -4.80 eV. For example, formula (III):
Figure 0007261945000023
[In the formula,
The four R 0 are the same, for example:
Figure 0007261945000024
Figure 0007261945000025
N,N-di-substituted phenylamino groups selected from the group consisting of ] is preferred. Further, in formula (IV), at least one of R 3 and R 8 is more preferably an amino group represented by formula (V), an N-substituted amino group, or an N,N-disubstituted amino group. . That is, the HTM of the present invention has the formula (III) in which the four R 0 are the same, such as the following formula:
Figure 0007261945000026
Figure 0007261945000027
an N,N-di-p-substituted phenylamino group selected from the group consisting of ] is a spirobifluoroene compound represented by

式(III)中、Rが、N,N-ジ-(p-ジメチルアミノフェニル)アミノ基であるスピロビフオレン化合物をp-i-n型(逆方向型)構造の太陽電池に使用した例(非特許文献2)があるが、本発明のようにn-i-p型(順方向型)構造の太陽電池において、上記のようなスピロビフロオレン化合物をドーパントフリーの正孔輸送層に用いても高い光電変換効率を示すことは知られていない。An example of using a spirobifluoroene compound in which R 0 in formula (III) is an N,N-di-(p-dimethylaminophenyl)amino group in a pin type (reverse type) solar cell (Non-Patent Document 2 ), the nip-type (forward type) solar cell of the present invention exhibits high photoelectric conversion efficiency even when the above spirobifluoroene compound is used in the dopant-free hole-transport layer. It is not known.

本発明は、透明電極、電子輸送層、メソポーラスTiO層、前記メソポーラスTiO層を足場とするペロブスカイト層、正孔輸送層および金属電極を、この順番で接合されて構成されたn-i-p型構造の太陽電池であって、前記正孔輸送層が、本発明による前記正孔輸送材料のいずれかを含む、ペロブスカイト太陽電池を提供する。The present invention has a nip-type structure composed of a transparent electrode, an electron transport layer, a mesoporous TiO2 layer, a perovskite layer using the mesoporous TiO2 layer as a scaffold, a hole transport layer and a metal electrode, joined in this order. A solar cell is provided, wherein said hole-transporting layer comprises any of said hole-transporting materials according to the invention.

高効率の光電変換素子を得るために有用なペロブスカイトの結晶は、3次元構造をとり、組成式:ABX3(式中、Aはアミン化合物またはアルカリ金属元素の1価陽イオンであり、Bは金属元素の2価陽イオンであり、Xはハロゲン元素の1価陰イオンである)で表されることが知られている。A perovskite crystal useful for obtaining a highly efficient photoelectric conversion element has a three-dimensional structure and has a composition formula: ABX 3 (wherein A is a monovalent cation of an amine compound or an alkali metal element, and B is is a divalent cation of a metal element, and X is a monovalent anion of a halogen element).

前記組成式中、Aは、メチルアンモニウム(CH3NH3 +)およびホルムアミジニウム(HC(NH2)2 +)などの有機アンモニウム、またはリチウム(Li+)、ナトリウム(Na+)、カリウム(K+)、ルビジウム(Rb+)およびセシウム(Cs+)などのアルカリ金属イオンから選ばれる少なくとも1つの1価陽イオンであり、Bは、マグネシウム(Mg)、スズ(Sn)および鉛(Pb)から選ばれる少なくとも1つの金属元素の2価陽イオンであり、Xは、塩素(Cl)、臭素(Br)およびヨウ素(I)から選ばれる少なくとも1つである。In the composition formula, A is an organic ammonium such as methylammonium (CH 3 NH 3 + ) and formamidinium (HC(NH 2 ) 2 + ), or lithium (Li + ), sodium (Na + ), potassium ( K + ), rubidium (Rb + ) and at least one monovalent cation selected from alkali metal ions such as cesium (Cs + ), B is magnesium (Mg), tin (Sn) and lead (Pb) and X is at least one selected from chlorine (Cl), bromine (Br) and iodine (I).

前記ペロブスカイトが、MAPbI3(ヨウ化鉛メチルアンモニウム)、Cs0.05(FA0.85MA0.15)0.95Pb(I0.89Br0.11)3、またはFAPbI3(ヨウ化鉛ホルムアミジニウム)であることが好ましい。Preferably, the perovskite is MAPbI3 ( lead methylammonium iodide), Cs0.05 ( FA0.85MA0.15 ) 0.95Pb ( I0.89Br0.11 ) 3 , or FAPbI3 (lead formamidinium iodide).

本発明の正孔輸送材料を使用すれば、正孔輸送層にリチウムビス(トリフルオロメタン)スルホンイミド (LiTFSI)や4-tert-ブチルピリジン (4-tert-butyl pyridine; TBP)、FK209(トリス(2-(1H-ピラゾール-1-イル)-4-tert-ブチルピリジン)コバルト(III)トリス[ビス(トリフルオロメタン)スルホンイミド])、F4TCNQ(テトラフルオロテトラシアノキノジメタン)、N(PhBr)3SbCl6などのドーパントを添加する必要がないので、安定した太陽電池特性を示すことができる。
よって、本発明のペロブスカイト太陽電池において、正孔輸送層が本発明による前記正孔輸送材料のみからなる。
If the hole-transporting material of the present invention is used, lithium bis(trifluoromethane)sulfonimide (LiTFSI), 4-tert-butyl pyridine (TBP), FK209 (tris( 2-(1H-pyrazol-1-yl)-4-tert-butylpyridine)cobalt(III)tris[bis(trifluoromethane)sulfonimide]), F4TCNQ (tetrafluorotetracyanoquinodimethane), N(PhBr) Since there is no need to add dopants such as 3SbCl6 , it can exhibit stable solar cell characteristics.
Thus, in the perovskite solar cell of the invention, the hole-transporting layer consists solely of said hole-transporting material according to the invention.

本発明の太陽電池の製造方法は、
フッ素ドープ酸化スズをコートした透明電極のフッ素ドープ酸化スズコート上に、アモルファス緻密酸化チタンを成膜して、電子輸送層を形成する工程;
前記電子輸送層上にメソポーラス酸化チタン層を形成する工程;
前記メソポーラス酸化チタン層上に、ペロブスカイトの溶液を適用することによってペロブスカイト層を形成する工程;
前記ペロブスカイト層上に、正孔輸送材料の溶液を適用することによって正孔輸送層を形成する工程
を含む。
The method for manufacturing a solar cell of the present invention comprises:
A step of forming an electron transport layer by forming a film of amorphous dense titanium oxide on the fluorine-doped tin oxide coat of the transparent electrode coated with fluorine-doped tin oxide;
forming a mesoporous titanium oxide layer on the electron transport layer;
forming a perovskite layer on the mesoporous titanium oxide layer by applying a perovskite solution;
Forming a hole-transporting layer on the perovskite layer by applying a solution of a hole-transporting material.

ひとつの具体例として、本発明の太陽電池の製造方法において、前記正孔輸送材料が、式(IV)で示されるN,N-ジ-置換フェニルアミノ基において、
{式中、
からR10のうち少なくとも1つは、独立して、式(V):

Figure 0007261945000028
[式中、
11は、水素原子、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~4アルキル基、置換もしくは非置換のフェニル基、窒素含有ヘテロ芳香族基、もしくは、式(VI):
Figure 0007261945000029
(式中、
13は、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C2~4アルキル基、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C2~4アルコキシ基、アミノ基、もしくは置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C2~4アルキル基、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C2~4アルコキシ基、もしくは置換もしくは非置換のフェニル基で置換されたアミノ基、N-置換アミノ基もしくはN,N-二置換アミノ基である。)で表されるアミド結合を有する有機基であって、かつ、
12は、水素原子、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C2~4アルキル基、置換もしくは非置換のフェニル基、窒素含有ヘテロ芳香族基、もしくは、式(VI)で表されるアミド結合を有する有機基であり、
もし、前記直鎖状もしくは分岐鎖状C2~4アルキル基、前記直鎖状もしくは分岐鎖状C2~4アルコキシ基、もしくは前記フェニル基が置換されている場合は、その置換基は、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基、トリフルオロメチル基からなる群から選択され;または、
11とR12は、それらが結合する窒素原子と一緒になって、置換もしくは非置換の5~8員のヘテロシクロアルキル基を形成し、ここに、前記ヘテロシクロアルキル基は、前記それらが結合する窒素原子以外に、酸素原子、窒素原子および硫黄原子からなる群から選択されるヘテロ原子を環内に含有してもよく、
もし、前記5~8員のヘテロシクロアルキル基が置換されている場合は、その置換基は、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基、トリフルオロメチル基からなる群から選択され、もしくは、いずれか2辺に置換もしくは非置換のベンゼン環が縮合していてもよく;または、
11とR12は、それらが結合する窒素原子と一緒になって、単環若しくは縮合環からなる置換もしくは非置換のヘテロ芳香族環基を形成し、ここに、前記ヘテロ芳香族環基は、前記それらが結合する窒素原子以外に、酸素原子、窒素原子および硫黄原子からなる群から選択されるヘテロ原子を環内に含有してもよく、
もし、前記ヘテロ芳香族環が置換されている場合は、その置換基は、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基、トリフルオロメチル基からなる群から選択される。]で示されるアミノ基、N-置換アミノ基もしくはN,N-二置換アミノ基であり、
からR10のうち、上記式(V)で示されるアミノ基、N-置換アミノ基もしくはN,N-二置換アミノ基ではない置換基は、独立して、水素原子、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基、トリフルオロメチル基、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~4アルキル基、置換もしくは非置換の直鎖状もしくは分岐鎖状C1~4アルコキシ基、もしくは窒素含有芳香族環基であり、
もし、前記直鎖状もしくは分岐鎖状C1~4アルキル基、前記直鎖状もしくは分岐鎖状C1~4アルコキシ基、もしくは前記窒素含有芳香族環基が置換されている場合は、その置換基は、F、Cl、BrおよびIから選択されるハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホニル基、トリフルオロメチル基からなる群から選択され、記号*は結合点を意味する。}で示されるN,N-ジ-置換フェニルアミノ基である。〕で示される正孔輸送材であって、
正孔輸送材料の溶液が、非ハロゲン溶媒中の前記正孔輸送材料溶液である。As one specific example, in the method for manufacturing a solar cell of the present invention, the hole-transporting material is an N,N-di-substituted phenylamino group represented by formula (IV),
{In the formula,
At least one of R 1 through R 10 is independently of formula (V):
Figure 0007261945000028
[In the formula,
R 11 is a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted linear or branched C 1-4 alkyl group, a substituted or unsubstituted phenyl group, a nitrogen-containing heteroaromatic group, or formula (VI):
Figure 0007261945000029
(In the formula,
R 13 is a substituted or unsubstituted linear or branched C 2-4 alkyl group, a substituted or unsubstituted linear or branched C 2-4 alkoxy group, an amino group, or a substituted or unsubstituted A linear or branched C 2-4 alkyl group, a substituted or unsubstituted linear or branched C 2-4 alkoxy group, or an amino group substituted with a substituted or unsubstituted phenyl group, N -substituted amino group or N,N-disubstituted amino group. ) is an organic group having an amide bond represented by
R 12 is a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted linear or branched C 2-4 alkyl group, a substituted or unsubstituted phenyl group, a nitrogen-containing heteroaromatic group, or represented by formula (VI) is an organic group having an amide bond that
If the linear or branched C 2-4 alkyl group, the linear or branched C 2-4 alkoxy group, or the phenyl group is substituted, the substituent is F , Cl, Br and I, a hydroxyl group, a carbonyl group, a nitro group, a cyano group, a sulfonyl group, a trifluoromethyl group; or
R 11 and R 12 together with the nitrogen atom to which they are attached form a substituted or unsubstituted 5- to 8-membered heterocycloalkyl group, wherein said heterocycloalkyl group is said to be In addition to the bonding nitrogen atom, the ring may contain a heteroatom selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom,
If said 5- to 8-membered heterocycloalkyl group is substituted, the substituent is a halogen atom selected from F, Cl, Br and I, hydroxyl group, carbonyl group, nitro group, cyano group , a sulfonyl group, and a trifluoromethyl group, or any two sides may be condensed with a substituted or unsubstituted benzene ring; or
R 11 and R 12 together with the nitrogen atom to which they are attached form a substituted or unsubstituted heteroaromatic ring group consisting of a single ring or a condensed ring, wherein the heteroaromatic ring group is , in addition to the nitrogen atom to which they are attached, may contain a heteroatom selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom in the ring,
If said heteroaromatic ring is substituted, the substituent may be a halogen atom selected from F, Cl, Br and I, a hydroxyl group, a carbonyl group, a nitro group, a cyano group, a sulfonyl group, a tri is selected from the group consisting of fluoromethyl groups; ], an N-substituted amino group or an N,N-disubstituted amino group,
Among R 1 to R 10 , the substituents other than the amino group, N-substituted amino group or N,N-disubstituted amino group represented by the above formula (V) are independently a hydrogen atom, F, Cl, halogen atom selected from Br and I, hydroxyl group, carbonyl group, nitro group, cyano group, sulfonyl group, trifluoromethyl group, substituted or unsubstituted linear or branched C 1-4 alkyl group, substituted or an unsubstituted linear or branched C 1-4 alkoxy group, or a nitrogen-containing aromatic ring group,
If the linear or branched C 1-4 alkyl group, the linear or branched C 1-4 alkoxy group, or the nitrogen-containing aromatic ring group is substituted, the substitution The group is selected from the group consisting of a halogen atom selected from F, Cl, Br and I, a hydroxyl group, a carbonyl group, a nitro group, a cyano group, a sulfonyl group, a trifluoromethyl group, and the symbol * means the point of attachment. do. } is an N,N-di-substituted phenylamino group. ] A hole transport material represented by
A solution of a hole transport material is said hole transport material solution in a non-halogen solvent.

より具体的には、ひとつの具体例として、前記式中、R11は、メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、sec-ブチル基またはtert-ブチル基であり、R12は、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、sec-ブチル基またはtert-ブチル基であり、前記非ハロゲン溶媒は、限定されないが、n-プロピルアルコール、iso-プロピルアルコール、n-ブチルアルコール、iso-ブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコールなどから選択されるアルコール類;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテルなどから選択されるエーテル類;テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、4-メチルテトラヒドロピランなどから選択される環状エーテル類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどから選択される、前記アルコールと、酢酸などから選択される有機酸とのエステル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどから選択されるケトン類;トルエン、キシレン、メシチレン、アニソールなどから選択される芳香族炭化水素類;アセトニトリルなどから選択されるニトリル類などからなる群から選択される。More specifically, as one specific example, in the above formula, R 11 is methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, sec-butyl group or a tert-butyl group, R 12 is an ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, sec-butyl group or tert-butyl group, and the non-halogen Solvents are alcohols selected from, but not limited to, n-propyl alcohol, iso-propyl alcohol, n-butyl alcohol, iso-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol; diethyl ether, diisopropyl ether, Ethers selected from dibutyl ether, cyclopentyl methyl ether, etc.; cyclic ethers selected from tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran, 4-methyltetrahydropyran, etc.; methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, etc. Esters of the above alcohols with organic acids selected from acetic acid and the like; Ketones selected from acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and the like; Aromatic hydrocarbons selected from toluene, xylene, mesitylene, anisole and the like selected from the group consisting of nitriles selected from acetonitrile and the like;

<正孔輸送材料1>
本発明の正孔輸送材料1は、従来の正孔輸送材料spiro-OMeTADであり、特許文献2を参照して合成した。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.35(d,J=8.1 Hz,4H),6.92-6.88(m,16H),6.80(d,J=2.2 Hz,4H),6.78-6.73(m,16H),6.55(d,J=2.2 Hz,4H),3.77(s,24H)

Figure 0007261945000030
<Hole transport material 1>
Hole-transporting material 1 of the present invention is a conventional hole-transporting material spiro-OMeTAD, which was synthesized with reference to Patent Document 2.
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.35 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 6.92-6.88 (m, 16H), 6.80 (d, J = 2.2 Hz, 4H), 6.78-6.73 (m, 16H), 6.55 (d, J = 2.2 Hz, 4H), 3.77 (s, 24H)
Figure 0007261945000030

<正孔輸送材料2>
本発明の正孔輸送材料2は、反応式(1)により合成した。

Figure 0007261945000031
<Hole transport material 2>
The hole transport material 2 of the present invention was synthesized according to Reaction Formula (1).
Figure 0007261945000031

特許文献3を参照して、化合物51を合成した。
化合物51(2.3 g、3.6 mmol、1.0当量)、化合物52(東京化成工業、4.6 g、18.1 mmol、5.0当量)、酢酸パラジウム(II) (東京化成工業、0.03 g、0.1 mmol、0.04当量)、トリ-tert-ブチルホスフィン(富士フイルム和光純薬、0.06 g、0.3 mmol、0.08当量)、ナトリウムtert-ブトキシド(東京化成工業、2.2 g、22.9 mmol、6.4当量)、トルエン25 gを仕込み、100℃に加熱昇温し反応を実施した。反応終了後、室温まで冷却し、水18 gを加え、1時間撹拌後、水層を除去した。有機層を水18 gで2度洗浄した。有機層を60℃で減圧濃縮した後、カラムクロマトグラフィーで精製し、正孔輸送材料2(1.2 g、収率24%)を得た。
1H NMR(300 MHz,THF-d8)δ7.28(d,J=8.4Hz,4H),6.85(d,J=8.4Hz, 16H), 6.67(dd, J=8.2, 1.3Hz, 4H),6.60(d, J=8.4Hz,16H),6.52(d, J=1.8Hz, 4H),2.86(s, 48H)
Compound 51 was synthesized with reference to Patent Document 3.
Compound 51 (2.3 g, 3.6 mmol, 1.0 equivalent), Compound 52 (Tokyo Chemical Industry, 4.6 g, 18.1 mmol, 5.0 equivalent), Palladium (II) acetate (Tokyo Chemical Industry, 0.03 g, 0.1 mmol, 0.04 equivalent), Tri-tert-butylphosphine (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 0.06 g, 0.3 mmol, 0.08 equivalent), sodium tert-butoxide (Tokyo Chemical Industry, 2.2 g, 22.9 mmol, 6.4 equivalent), and toluene 25 g were charged and heated to 100°C. The reaction was carried out by heating to . After completion of the reaction, the mixture was cooled to room temperature, 18 g of water was added, and the aqueous layer was removed after stirring for 1 hour. The organic layer was washed twice with 18 g of water. After the organic layer was concentrated under reduced pressure at 60° C., it was purified by column chromatography to obtain hole-transporting material 2 (1.2 g, yield 24%).
1 H NMR (300 MHz, THF-d8) δ 7.28 (d, J = 8.4 Hz, 4H), 6.85 (d, J = 8.4 Hz, 16H), 6.67 (dd, J = 8.2, 1.3 Hz, 4H) , 6.60 (d, J = 8.4Hz, 16H), 6.52 (d, J = 1.8Hz, 4H), 2.86 (s, 48H)

<正孔輸送材料3>
反応式(1)において、化合物52に代えて、化合物53を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料3(1.4 g; 収率30%)を得た。なお、化学構造式中、結合のみで示される部位は炭化水素基を示す(以下、同様)。
1H NMR(300 MHz,DMSO-d6)δ7.42(d,J=8.1Hz,4H), 6.83-6.78(m,24H),6.66-6.61(m,12H),6.18(s,4H),3.70(s,12H),2.85(s,24H)

Figure 0007261945000032
<Hole transport material 3>
Hole-transporting material 3 (1.4 g; yield: 30%) was obtained in the same manner except that compound 53 was used in place of compound 52 in reaction formula (1). In addition, in the chemical structural formulas, sites represented only by bonds represent hydrocarbon groups (the same shall apply hereinafter).
1 H NMR (300 MHz, DMSO-d6) δ 7.42 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 6.83-6.78 (m, 24H), 6.66-6.61 (m, 12H), 6.18 (s, 4H), 3.70 (s, 12H), 2.85 (s, 24H)
Figure 0007261945000032

<正孔輸送材料4>
反応式(1)において、化合物52に代えて、化合物54を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料4(2.5 g; 収率47%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ8.55(d,J=4.6,1.6Hz,8H),7.49(d,J=8.1Hz,4H),7.40-7.37(m,16H),7.03-6.93(m,20H),6.83(d,J=1.8Hz,4H),6.65(d,J=9.2Hz,8H),2.90(s,24H)

Figure 0007261945000033
<Hole transport material 4>
Hole-transporting material 4 (2.5 g; yield: 47%) was obtained in the same manner except that compound 54 was used in place of compound 52 in reaction formula (1).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 8.55 (d, J = 4.6, 1.6 Hz, 8H), 7.49 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 7.40-7.37 (m, 16H), 7.03-6.93 ( m, 20H), 6.83 (d, J = 1.8Hz, 4H), 6.65 (d, J = 9.2Hz, 8H), 2.90 (s, 24H)
Figure 0007261945000033

<正孔輸送材料5>
反応式(1)において、化合物52に代えて、化合物55を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料5(0.2 g; 収率5%)を得た。
1H NMR(300 MHz,DMSO-d6)δ7.39(d,J=8.1Hz,4H),6.85-6.77(m,16H),6.67-6.60(m,12H),6.48(d,J=8.4Hz,8H),6.15(d,J=1.8Hz,4H),5.01(s,8H),3.70(s,12H)

Figure 0007261945000034
<Hole transport material 5>
Hole-transporting material 5 (0.2 g; yield 5%) was obtained in the same manner using compound 55 instead of compound 52 in reaction formula (1).
1 H NMR (300 MHz, DMSO-d6) δ 7.39 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 6.85-6.77 (m, 16H), 6.67-6.60 (m, 12H), 6.48 (d, J = 8.4 Hz, 8H), 6.15 (d, J = 1.8Hz, 4H), 5.01 (s, 8H), 3.70 (s, 12H)
Figure 0007261945000034

<正孔輸送材料6>
反応式(1)において、化合物52に代えて、化合物56を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料6(1.2 g; 収率19%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ8.05(d,J=7.7Hz,8H),7.57(d,J=8.1Hz,4H),7.36-7.13(m,32H),7.04-6.99(m,20H),6.92(d,J=2.1Hz,8H),6.52(d,J=8.8Hz,8H),2.74(s,24H)

Figure 0007261945000035
<Hole transport material 6>
Hole-transporting material 6 (1.2 g; yield: 19%) was obtained in the same manner except that compound 56 was used in place of compound 52 in reaction formula (1).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 8.05 (d, J = 7.7 Hz, 8H), 7.57 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 7.36-7.13 (m, 32H), 7.04-6.99 (m, 20H), 6.92 (d, J = 2.1Hz, 8H), 6.52 (d, J = 8.8Hz, 8H), 2.74 (s, 24H)
Figure 0007261945000035

<正孔輸送材料7>
反応式(1)において、化合物52に代えて、化合物57を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料7(0.8 g; 収率15%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.43(d,J=8.1Hz,4H),7.01(d,J=8.8Hz,8H),6.93-6.86(m,20H),6.78(d,J=1.8Hz,4H),6.64(d,J=9.2Hz,8H),2.91(s,24H),1.99(s,24H)

Figure 0007261945000036
<Hole transport material 7>
Hole-transporting material 7 (0.8 g; yield 15%) was obtained in the same manner except that compound 57 was used in place of compound 52 in reaction formula (1).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.43 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 7.01 (d, J = 8.8 Hz, 8H), 6.93-6.86 (m, 20H), 6.78 (d, J = 1.8Hz, 4H), 6.64 (d, J = 9.2Hz, 8H), 2.91 (s, 24H), 1.99 (s, 24H)
Figure 0007261945000036

<正孔輸送材料8>
反応式(1)において、化合物52に代えて、化合物58を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料8を得た。

Figure 0007261945000037
<Hole transport material 8>
A hole-transporting material 8 was obtained by the same procedure using compound 58 in place of compound 52 in reaction formula (1).
Figure 0007261945000037

<正孔輸送材料9>
反応式(1)において、化合物52に代えて、化合物59を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料9を得た。

Figure 0007261945000038
<Hole transport material 9>
A hole-transporting material 9 was obtained by the same procedure using compound 59 in place of compound 52 in reaction formula (1).
Figure 0007261945000038

<正孔輸送材料10>
本発明の正孔輸送材料10は、反応式(2)により合成した。

Figure 0007261945000039
<Hole transport material 10>
The hole transport material 10 of the present invention was synthesized according to reaction formula (2).
Figure 0007261945000039

特許文献4を参照して、化合物60を合成した。
化合物51(3.0 g、4.7 mmol、1.0当量)、化合物60(5.8 g、22.8 mmol、4.8当量)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0) (東京化成工業、0.2 g、0.2 mmol、0.04当量)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2',4',6'-トリイソプロピルビフェニル(Sigma-Aldrich、0.4 g、0.8 mmol、0.16当量)、ナトリウムtert-ブトキシド(東京化成工業、2.9 g、30.4 mmol、6.4当量)、キシレン80 gを仕込み、100℃に加熱昇温し反応を実施した。反応終了後、室温まで冷却し、水80 gを加え、1時間撹拌後、水層を除去した。有機層を水80 gで2度洗浄した。有機層を60℃で減圧濃縮した後、カラムクロマトグラフィーで精製し、正孔輸送材料10(2.9 g、収率45%)を得た。
1H NMR(300MHz, CDCl3)δ7.39(d,J=8.4Hz,4H),7.02(t,J=8.1Hz,8H),6.87(dd,J=8.2,2.0Hz,4H),6.77(d,J=2.2Hz,4H),6.43(t,J=2.2Hz,8H),6.35-6.30(m,16H),2.77(s,48H)
Compound 60 was synthesized with reference to Patent Document 4.
Compound 51 (3.0 g, 4.7 mmol, 1.0 eq.), Compound 60 (5.8 g, 22.8 mmol, 4.8 eq.), Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0) (Tokyo Chemical Industry, 0.2 g, 0.2 mmol, 0.04 eq.) ), 2-dicyclohexylphosphino-2′,4′,6′-triisopropylbiphenyl (Sigma-Aldrich, 0.4 g, 0.8 mmol, 0.16 equiv), sodium tert-butoxide (Tokyo Kasei Kogyo, 2.9 g, 30.4 mmol, 6.4 equivalents) and 80 g of xylene were charged and heated to 100° C. to carry out the reaction. After completion of the reaction, the mixture was cooled to room temperature, 80 g of water was added, and the aqueous layer was removed after stirring for 1 hour. The organic layer was washed twice with 80 g of water. After the organic layer was concentrated under reduced pressure at 60° C., it was purified by column chromatography to obtain hole transport material 10 (2.9 g, yield 45%).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.39 (d, J = 8.4 Hz, 4H), 7.02 (t, J = 8.1 Hz, 8H), 6.87 (dd, J = 8.2, 2.0 Hz, 4H), 6.77 ( d, J = 2.2Hz, 4H), 6.43 (t, J = 2.2Hz, 8H), 6.35-6.30 (m, 16H), 2.77 (s, 48H)

<正孔輸送材料11>
本発明の正孔輸送材料11は、反応式(3)および反応式(4)により合成した。

Figure 0007261945000040
<Hole transport material 11>
The hole transport material 11 of the present invention was synthesized according to Reaction Formula (3) and Reaction Formula (4).
Figure 0007261945000040

化合物61(東京化成工業、13.3 g、66.2 mmol、1.0当量)、化合物62(東京化成工業、8.8 g、81.5 mmol、1.2当量)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0) (東京化成工業、1.1 g、1.2 mmol、0.02当量)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2',4',6'-トリイソプロピルビフェニル(Sigma-Aldrich、2.2 g、4.7 mmol、0.07当量)、炭酸セシウム(東京化成工業、57.6 g、176.8 mmol、2.7当量)、ジメトキシエタン140 gを仕込み、80℃に加熱昇温し反応を実施した。反応終了後、室温まで冷却し、水200 gを加え、酢酸エチル200 gで抽出した。有機層を水200 gで2度洗浄した。有機層を60℃で減圧濃縮した後、カラムクロマトグラフィーで精製し、化合物63(14.7 g、収率89%)を得た。
1H NMR(300 MHz,DMSO-d6)δ7.71(s,1H),7.09-6.93(m,5H),6.73(d,J=8.4Hz,2H),2.84(s,6H),2.75(s,6H)

Figure 0007261945000041
Compound 61 (Tokyo Chemical Industry, 13.3 g, 66.2 mmol, 1.0 equivalent), Compound 62 (Tokyo Chemical Industry, 8.8 g, 81.5 mmol, 1.2 equivalent), Tris(dibenzylideneacetone) dipalladium (0) (Tokyo Chemical Industry, 1.1 g, 1.2 mmol, 0.02 eq), 2-dicyclohexylphosphino-2',4',6'-triisopropylbiphenyl (Sigma-Aldrich, 2.2 g, 4.7 mmol, 0.07 eq), cesium carbonate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 57.6 g, 176.8 mmol, 2.7 equivalents) and 140 g of dimethoxyethane were charged and heated to 80°C to carry out the reaction. After completion of the reaction, the mixture was cooled to room temperature, added with 200 g of water, and extracted with 200 g of ethyl acetate. The organic layer was washed twice with 200 g of water. The organic layer was concentrated under reduced pressure at 60° C. and purified by column chromatography to obtain compound 63 (14.7 g, yield 89%).
1 H NMR (300 MHz, DMSO-d6) δ 7.71 (s, 1H), 7.09-6.93 (m, 5H), 6.73 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 2.84 (s, 6H), 2.75 ( s, 6H)
Figure 0007261945000041

化合物51(4.7 g、7.4 mmol、1.0当量)、化合物63(10.0 g、35.7 mmol、4.8当量)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0) (東京化成工業、0.07 g、0.07 mmol、0.01当量)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2',4',6'-トリイソプロピルビフェニル(Sigma-Aldrich、0.1 g、0.3 mmol、0.04当量)、ナトリウムtert-ブトキシド(東京化成工業、4.3 g、44.7 mmol、6.0当量)、キシレン80 gを仕込み、100℃に加熱昇温し反応を実施した。反応終了後、室温まで冷却し、水80 gを加え、1時間撹拌後、析出した固体をろ取した。カラムクロマトグラフィーで精製し、正孔輸送材料11(9.7 g、収率91%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.39(d,J=8.1Hz,4H),7.06-7.03(m,8H),6.89(d,J=8.8Hz,8H),6.81(dd,J=8.4,1.8Hz,4H),6.72(d,J=8.4Hz,4H),6.63(d,J=8.8Hz,8H),6.52(d,J=1.8Hz,4H),2.92(s,48H)
Compound 51 (4.7 g, 7.4 mmol, 1.0 eq.), Compound 63 (10.0 g, 35.7 mmol, 4.8 eq.), Tris(dibenzylideneacetone) dipalladium (0) (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 0.07 g, 0.07 mmol, 0.01 eq.) ), 2-dicyclohexylphosphino-2′,4′,6′-triisopropylbiphenyl (Sigma-Aldrich, 0.1 g, 0.3 mmol, 0.04 equiv), sodium tert-butoxide (Tokyo Kasei Kogyo, 4.3 g, 44.7 mmol, 6.0 equivalents) and 80 g of xylene were added, and the mixture was heated to 100° C. to carry out the reaction. After completion of the reaction, the mixture was cooled to room temperature, 80 g of water was added, and the precipitated solid was collected by filtration after stirring for 1 hour. Purification by column chromatography gave hole transport material 11 (9.7 g, yield 91%).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.39 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 7.06-7.03 (m, 8H), 6.89 (d, J = 8.8 Hz, 8H), 6.81 (dd, J = 8.4, 1.8Hz, 4H), 6.72 (d, J = 8.4Hz, 4H), 6.63 (d, J = 8.8Hz, 8H), 6.52 (d, J = 1.8Hz, 4H), 2.92 (s, 48H)

<正孔輸送材料12>
反応式(4)において、化合物63に代えて、化合物64を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料12(9.5 g; 収率84%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.46(d,J=8.1Hz,4H),7.10-7.06(m,16H),6.84-6.79(m,12H),6.44(s,4H),2.99(s,48H)

Figure 0007261945000042
<Hole transport material 12>
A hole-transporting material 12 (9.5 g; yield 84%) was obtained in the same manner except that compound 64 was used in place of compound 63 in reaction formula (4).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.46 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 7.10-7.06 (m, 16H), 6.84-6.79 (m, 12H), 6.44 (s, 4H), 2.99 ( s, 48H)
Figure 0007261945000042

<正孔輸送材料13>
反応式(4)において、化合物63に代えて、化合物65を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料13(8.6 g; 収率76%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.42(d,J=8.1Hz,4H),7.07-7.01(m,8H),6.92(d,J=2.6Hz,4H),6.88-6.75(m,16H),6.41(d,J=2.2Hz,4H),2.96(s,24H),2.95(s,24H)

Figure 0007261945000043
<Hole transport material 13>
A hole-transporting material 13 (8.6 g; yield 76%) was obtained in the same manner except that compound 65 was used in place of compound 63 in reaction formula (4).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.42 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 7.07-7.01 (m, 8H), 6.92 (d, J = 2.6 Hz, 4H), 6.88-6.75 (m, 16H), 6.41 (d, J=2.2Hz, 4H), 2.96 (s, 24H), 2.95 (s, 24H)
Figure 0007261945000043

<正孔輸送材料14>
反応式(4)において、化合物63に代えて、化合物66を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料14(4.6 g; 収率41%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.39(d,J=8.4Hz,4H),6.96(d,J=8.8Hz,8H),6.83(dd,J=9.0,3.1Hz,8H),6.77-6.70(m,12H),6.39(d,J=1.8Hz,4H),2.92(s,48H)

Figure 0007261945000044
<Hole transport material 14>
Hole-transporting material 14 (4.6 g; yield: 41%) was obtained in the same manner using compound 66 instead of compound 63 in reaction formula (4).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.39 (d, J = 8.4 Hz, 4H), 6.96 (d, J = 8.8 Hz, 8H), 6.83 (dd, J = 9.0, 3.1 Hz, 8H), 6.77 -6.70 (m, 12H), 6.39 (d, J=1.8Hz, 4H), 2.92 (s, 48H)
Figure 0007261945000044

<正孔輸送材料15>
反応式(4)において、化合物63に代えて、化合物67を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料15(0.2 g; 収率6%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.38(d,J=8.1Hz,4H),6.98(dd,J=9.2,3.7Hz, 8H),6.86-6.69(m,20H),6.38(d,J=1.8Hz,4H),3.29(q,J=7.1Hz,16H),2.89(s,24H),1.13(t,J=7.1Hz,24H)

Figure 0007261945000045
<Hole transport material 15>
A hole-transporting material 15 (0.2 g; yield 6%) was obtained in the same manner except that compound 67 was used in place of compound 63 in reaction formula (4).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.38 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 6.98 (dd, J = 9.2, 3.7 Hz, 8H), 6.86-6.69 (m, 20H), 6.38 (d, J = 1.8Hz, 4H), 3.29 (q, J = 7.1Hz, 16H), 2.89 (s, 24H), 1.13 (t, J = 7.1Hz, 24H)
Figure 0007261945000045

<正孔輸送材料17>
反応式(4)において、化合物63に代えて、化合物68を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料17(1.8 g; 収率29%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.36(d,J=8.1Hz,4H),7.00(d,J=9.2,8H),6.79(dd,J=9.2,3.3Hz,8H),6.69(dd,J=10.3,2.6Hz ,12H),6.36(d,J=2.2Hz,4H),3.29(q,J=7.0Hz,32H),1.12(t,J=7.0Hz 48H)

Figure 0007261945000046
<Hole transport material 17>
A hole-transporting material 17 (1.8 g; yield 29%) was obtained in the same manner except that compound 68 was used in place of compound 63 in reaction formula (4).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.36 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 7.00 (d, J = 9.2, 8H), 6.79 (dd, J = 9.2, 3.3 Hz, 8H), 6.69 ( dd, J = 10.3, 2.6Hz, 12H), 6.36 (d, J = 2.2Hz, 4H), 3.29 (q, J = 7.0Hz, 32H), 1.12 (t, J = 7.0Hz 48H)
Figure 0007261945000046

<正孔輸送材料22>
反応式(4)において、化合物63に代えて、化合物69を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料22(1.1 g; 収率33%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.41(d,J=8.1Hz,4H),7.08-7.00(m,8H),6.92
(d,J=2.9Hz,4H),6.82-6.75(m,16H),6.43(d,J=1.8Hz,4H),3.33(q,J=7.0Hz,16H),3.25(q,J=7.1Hz,16H),1.16(t,J=7.0Hz,24H),1.10(t,J=7.0Hz,24H)

Figure 0007261945000047
<Hole transport material 22>
A hole-transporting material 22 (1.1 g; yield 33%) was obtained in the same manner except that compound 69 was used in place of compound 63 in reaction formula (4).
1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.41 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 7.08-7.00 (m, 8H), 6.92
(d, J = 2.9Hz, 4H), 6.82-6.75 (m, 16H), 6.43 (d, J = 1.8Hz, 4H), 3.33 (q, J = 7.0Hz, 16H), 3.25 (q, J = 7.1Hz, 16H), 1.16 (t, J = 7.0Hz, 24H), 1.10 (t, J = 7.0Hz, 24H)
Figure 0007261945000047

<正孔輸送材料23>
反応式(4)において、化合物63に代えて、化合物70を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料23(4.7 g; 収率43%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.40(d,J=8.1Hz,4H),7.03(dd,J=9.2,2.9Hz,4H),6.97-6.91(m,8H),6.79(dd,J=8.4,2.2Hz,4H),6.70(d,J=9.2Hz,4H),6.48(d,J=2.2Hz,4H),6.43-6.35(m,8H),2.94(s,24H),2.89(s,24H)

Figure 0007261945000048
<Hole transport material 23>
A hole-transporting material 23 (4.7 g; yield 43%) was obtained in the same manner except that compound 70 was used in place of compound 63 in reaction formula (4).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.40 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 7.03 (dd, J = 9.2, 2.9 Hz, 4H), 6.97-6.91 (m, 8H), 6.79 (dd, J = 8.4, 2.2Hz, 4H), 6.70 (d, J = 9.2Hz, 4H), 6.48 (d, J = 2.2Hz, 4H), 6.43-6.35 (m, 8H), 2.94 (s, 24H), 2.89 (s, 24 hours)
Figure 0007261945000048

<正孔輸送材料24>
反応式(4)において、化合物63に代えて、化合物71を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料24(1.7 g; 収率15%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.45(d,J=8.1Hz,4H),7.15(d,J=2.6Hz,4H),7.07(dd,J=9.2,2.6Hz,4H),6.81-6.76(m,12H),6.65-6.61(m,8H),6.51(d,J=1.8Hz,4H),2.98(s,24H),2.80(s,24H)

Figure 0007261945000049
<Hole transport material 24>
A hole-transporting material 24 (1.7 g; yield 15%) was obtained in the same manner except that compound 71 was used in place of compound 63 in reaction formula (4).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.45 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 7.15 (d, J = 2.6 Hz, 4H), 7.07 (dd, J = 9.2, 2.6 Hz, 4H), 6.81 -6.76 (m, 12H), 6.65-6.61 (m, 8H), 6.51 (d, J=1.8Hz, 4H), 2.98 (s, 24H), 2.80 (s, 24H)
Figure 0007261945000049

<正孔輸送材料25>
反応式(4)において、化合物63に代えて、化合物72を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料25(5.3 g; 収率43%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.42(d,J=8.1Hz,4H),7.19-7.12(m,8H),7.02(dd,J=8.8,2.6Hz,4H),6.89-6.83(m,12H),6.75(dd,J=8.4,2.2Hz,4H),6.62(d,J=1.5Hz,4H),2.67(s,48H),2.19(s,12H)

Figure 0007261945000050
<Hole transport material 25>
A hole-transporting material 25 (5.3 g; yield 43%) was obtained in the same manner except that compound 72 was used in place of compound 63 in reaction formula (4).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.42 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 7.19-7.12 (m, 8H), 7.02 (dd, J = 8.8, 2.6 Hz, 4H), 6.89-6.83 ( m, 12H), 6.75 (dd, J = 8.4, 2.2Hz, 4H), 6.62 (d, J = 1.5Hz, 4H), 2.67 (s, 48H), 2.19 (s, 12H)
Figure 0007261945000050

<正孔輸送材料26>
反応式(4)において、化合物63に代えて、化合物73を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料26(3.2 g; 収率27%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.41(d,J=8.1Hz,4H),7.10-7.04(m,8H),6.90(d,J=8.8Hz,8H),6.84-6.72(m,16H),6.51(d,J=1.8Hz,4H),3.85(t,J=4.6Hz,16H),3.11(t,J=4.6Hz,16H),2.95(s,24H)

Figure 0007261945000051
<Hole transport material 26>
Hole-transporting material 26 (3.2 g; yield: 27%) was obtained in the same manner except that compound 73 was used in place of compound 63 in reaction formula (4).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.41 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 7.10-7.04 (m, 8H), 6.90 (d, J = 8.8 Hz, 8H), 6.84-6.72 (m, 16H), 6.51 (d, J = 1.8Hz, 4H), 3.85 (t, J = 4.6Hz, 16H), 3.11 (t, J = 4.6Hz, 16H), 2.95 (s, 24H)
Figure 0007261945000051

<正孔輸送材料29>
反応式(4)において、化合物63に代えて、化合物74を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料29(3.1 g; 収率22%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.48(d,J=8.4Hz,4H),7.28-7.13(m,16H),6.92(dd,J=8.1,1.8Hz,4H),6.84(d,J=8.8Hz,16H),6.64(s,8H),6.57(d,J=1.8Hz,4H),1.50(s,72H)

Figure 0007261945000052
<Hole transport material 29>
Hole-transporting material 29 (3.1 g; yield: 22%) was obtained in the same manner except that compound 74 was used in place of compound 63 in reaction formula (4).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.48 (d, J = 8.4 Hz, 4H), 7.28-7.13 (m, 16H), 6.92 (dd, J = 8.1, 1.8 Hz, 4H), 6.84 (d, J = 8.8Hz, 16H), 6.64 (s, 8H), 6.57 (d, J = 1.8Hz, 4H), 1.50 (s, 72H)
Figure 0007261945000052

<正孔輸送材料30>
反応式(4)において、化合物63に代えて、化合物75を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料30(0.7 g; 収率7%)を得た。
1H NMR(300 MHz,DMSO-d6)δ9.86(s,8H),7.53(d,J=8.1Hz,4H),7.47(d,J=8.4Hz,16H),6.84(d,J=8.4Hz,16H),6.75(d,J=9.5Hz,4H),6.29(s,4H),2.01(s,24H)

Figure 0007261945000053
<Hole transport material 30>
A hole-transporting material 30 (0.7 g; yield 7%) was obtained in the same manner except that compound 75 was used in place of compound 63 in reaction formula (4).
1 H NMR (300 MHz, DMSO-d6) δ 9.86 (s, 8H), 7.53 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 7.47 (d, J = 8.4 Hz, 16H), 6.84 (d, J = 8.4Hz, 16H), 6.75 (d, J = 9.5Hz, 4H), 6.29 (s, 4H), 2.01 (s, 24H)
Figure 0007261945000053

<正孔輸送材料31>
反応式(4)において、化合物63に代えて、化合物76を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料31(0.9 g; 収率6%)を得た。
1H NMR(300 MHz,DMSO-d6)δ8.64(s,8H),8.59(s,8H),7.54(d,J=8.4Hz,4H),7.45-7.37(m,32H),7.25(t,J=7.3Hz,16H),6.96-6.90(m,24H),6.78(d,J=8.8Hz,4H),6.32(s,4H)

Figure 0007261945000054
<Hole transport material 31>
A hole-transporting material 31 (0.9 g; yield 6%) was obtained in the same manner except that compound 76 was used in place of compound 63 in reaction formula (4).
1 H NMR (300 MHz, DMSO-d6) δ 8.64 (s, 8H), 8.59 (s, 8H), 7.54 (d, J = 8.4 Hz, 4H), 7.45-7.37 (m, 32H), 7.25 ( t, J = 7.3Hz, 16H), 6.96-6.90 (m, 24H), 6.78 (d, J = 8.8Hz, 4H), 6.32 (s, 4H)
Figure 0007261945000054

<正孔輸送材料32>
本発明の正孔輸送材料32は、反応式(5)および反応式(6)により合成した。

Figure 0007261945000055
<Hole transport material 32>
The hole transport material 32 of the present invention was synthesized according to Reaction Formula (5) and Reaction Formula (6).
Figure 0007261945000055

化合物77(東京化成工業、15.0 g、62. 5mmol、1.0当量)、化合物78(東京化成工業、13.4 g、75.0 mmol、1.2当量)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0) (東京化成工業、0.6 g、0.6 mmol、0.01当量)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2',4',6'-トリイソプロピルビフェニル(Sigma-Aldrich、1.2 g、2.5 mmol、0.04当量)、ナトリウムtert-ブトキシド(東京化成工業、9.6 g、99.9 mmol、1.6当量)、キシレン400 gを仕込み、100℃に加熱昇温し反応を実施した。反応終了後、室温まで冷却し、水400 gを加え、1時間撹拌後、水層を除去した。有機層を水200 gで2度洗浄した。有機層を60℃で減圧濃縮した後、カラムクロマトグラフィーで精製し、化合物79(15.0g、収率71%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ6.83-6.96(m,8H),3.86(t,J=4.8Hz,4H),3.06(dd,J=9.9,5.5Hz,8H),1.68-1.76(m,4H),1.51-1.58(m, 2H)

Figure 0007261945000056
Compound 77 (Tokyo Chemical Industry, 15.0 g, 62.5 mmol, 1.0 equivalent), Compound 78 (Tokyo Chemical Industry, 13.4 g, 75.0 mmol, 1.2 equivalent), Tris(dibenzylideneacetone) dipalladium (0) (Tokyo Chemical Industry , 0.6 g, 0.6 mmol, 0.01 eq), 2-dicyclohexylphosphino-2′,4′,6′-triisopropylbiphenyl (Sigma-Aldrich, 1.2 g, 2.5 mmol, 0.04 eq), sodium tert-butoxide (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd., 9.6 g, 99.9 mmol, 1.6 equivalents) and 400 g of xylene were charged and heated to 100° C. to carry out the reaction. After completion of the reaction, the mixture was cooled to room temperature, 400 g of water was added, and the aqueous layer was removed after stirring for 1 hour. The organic layer was washed twice with 200 g of water. The organic layer was concentrated under reduced pressure at 60° C. and purified by column chromatography to obtain compound 79 (15.0 g, yield 71%).
1 H NMR (300 MHz, CDCl) δ 6.83-6.96 (m, 8H), 3.86 (t, J = 4.8 Hz, 4H), 3.06 (dd, J = 9.9, 5.5 Hz, 8H), 1.68-1.76 ( m, 4H), 1.51-1.58 (m, 2H)
Figure 0007261945000056

化合物51(5.0 g、7.9 mmol、1.0当量)、化合物79(12.9 g、38.0 mmol、4.8当量)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0) (東京化成工業、0.3 g、0.3 mmol、0.04当量)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2',4',6-トリイソプロピルビフェニル(Sigma-Aldrich、0.6 g、1.3 mmol、0.16当量)、ナトリウムtert-ブトキシド(東京化成工業、4.9 g、50.6 mmol、6.4当量)、キシレン130 gを仕込み、100℃に加熱昇温し反応を実施した。反応終了後、室温まで冷却し、水130 gを加え、1時間撹拌後、水層を除去した。有機層を水70 gで2度洗浄した。有機層を60℃で減圧濃縮した後、カラムクロマトグラフィーで精製し、正孔輸送材料32(9.8 g、収率75%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.34(d,J=8.1Hz,4H),6.73-6.94(m,36H),6.61(d, J = 1.8Hz, 4H),3.84(t,J = 4.6Hz,16H),3.05-3.08(m,32H),1.67-1.74(m,16H),1.51-1.58(m,8H)
Compound 51 (5.0 g, 7.9 mmol, 1.0 equiv.), Compound 79 (12.9 g, 38.0 mmol, 4.8 equiv.), Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0) (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 0.3 g, 0.3 mmol, 0.04 equiv.) ), 2-dicyclohexylphosphino-2′,4′,6-triisopropylbiphenyl (Sigma-Aldrich, 0.6 g, 1.3 mmol, 0.16 equiv), sodium tert-butoxide (Tokyo Chemical Industry, 4.9 g, 50.6 mmol, 6.4 equivalent), and 130 g of xylene were charged, and the reaction was carried out by heating to 100°C. After completion of the reaction, the mixture was cooled to room temperature, 130 g of water was added, and the aqueous layer was removed after stirring for 1 hour. The organic layer was washed twice with 70 g of water. After the organic layer was concentrated under reduced pressure at 60° C., it was purified by column chromatography to obtain hole-transporting material 32 (9.8 g, yield 75%).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.34 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 6.73-6.94 (m, 36H), 6.61 (d, J = 1.8Hz, 4H), 3.84 (t, J = 4.6Hz, 16H), 3.05-3.08 (m, 32H), 1.67-1.74 (m, 16H), 1.51-1.58 (m, 8H)

<正孔輸送材料33>
本発明の正孔輸送材料33は、反応式(7)および反応式(8)により合成した。

Figure 0007261945000057
<Hole transport material 33>
The hole transport material 33 of the present invention was synthesized according to reaction formula (7) and reaction formula (8).
Figure 0007261945000057

化合物80(東京化成工業、10 g、41.3 mmol、1.0当量)、化合物81(東京化成工業、8.8 g、49.5 mmol、1.2当量)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0) (東京化成工業、0.4 g、0.4 mmol、0.01当量)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2',4',6'-トリイソプロピルビフェニル(Sigma-Aldrich、0.8 g、1.6 mmol、0.04当量)、ナトリウムtert-ブトキシド(東京化成工業、6.5 g、57.8 mmol、1.6当量)、キシレン250 gを仕込み、110℃に加熱昇温し反応を実施した。反応終了後、室温まで冷却し、水100 gを加え、1時間撹拌後、水層を除去した。有機層を水100 gで2度洗浄した。有機層を60℃で減圧濃縮した後、カラムクロマトグラフィーで精製し、化合物82(7.6g、収率54%)を得た。
1H NMR(300 MHz,DMSO-d6)δ7.48(s,1H),6.81-6.91(m,8H),3.70-3.73(m,8H),2.95-2.98(m,8H)

Figure 0007261945000058
Compound 80 (Tokyo Chemical Industry, 10 g, 41.3 mmol, 1.0 equivalent), Compound 81 (Tokyo Chemical Industry, 8.8 g, 49.5 mmol, 1.2 equivalent), Tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0) (Tokyo Chemical Industry, 0.4 g, 0.4 mmol, 0.01 eq), 2-dicyclohexylphosphino-2',4',6'-triisopropylbiphenyl (Sigma-Aldrich, 0.8 g, 1.6 mmol, 0.04 eq), sodium tert-butoxide (Tokyo Kasei Industrial, 6.5 g, 57.8 mmol, 1.6 equivalents) and 250 g of xylene were charged and heated to 110° C. to carry out the reaction. After completion of the reaction, the mixture was cooled to room temperature, 100 g of water was added, and the aqueous layer was removed after stirring for 1 hour. The organic layer was washed twice with 100 g of water. The organic layer was concentrated under reduced pressure at 60° C. and purified by column chromatography to obtain compound 82 (7.6 g, yield 54%).
1H NMR (300 MHz, DMSO-d6) δ 7.48 (s, 1H), 6.81-6.91 (m, 8H), 3.70-3.73 (m, 8H), 2.95-2.98 (m, 8H)
Figure 0007261945000058

化合物51(2.7 g、4.3 mmol、1.0当量)、化合物82(7.0 g、20.5 mmol、4.8当量)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0) (東京化成工業、0.2 g、0.2 mmol、0.04当量)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2',4',6-トリイソプロピルビフェニル(Sigma-Aldrich、0.3 g、0.7 mmol、0.16当量)、ナトリウムtert-ブトキシド(東京化成工業、2.6 g、27.3 mmol、6.4当量)、キシレン130 gを仕込み、100℃に加熱昇温し反応を実施した。反応終了後、室温まで冷却し、水70 gを加え、1時間撹拌後、水層を除去した。有機層を水70 gで2度洗浄した。有機層を60℃で減圧濃縮した後、カラムクロマトグラフィーで精製し、正孔輸送材料33(1.9 g、収率27%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.34(d,J=8.1Hz,4H),6.92(d,J=8.8Hz,16H),6.74-6.80(m,20H),6.60(s,4H),3.82-3.86(m,32H),3.06-3.10(m,32H)
Compound 51 (2.7 g, 4.3 mmol, 1.0 eq.), Compound 82 (7.0 g, 20.5 mmol, 4.8 eq.), Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0) (Tokyo Chemical Industry, 0.2 g, 0.2 mmol, 0.04 eq.) ), 2-dicyclohexylphosphino-2′,4′,6-triisopropylbiphenyl (Sigma-Aldrich, 0.3 g, 0.7 mmol, 0.16 equiv), sodium tert-butoxide (Tokyo Chemical Industry, 2.6 g, 27.3 mmol, 6.4 equivalent), and 130 g of xylene were charged, and the reaction was carried out by heating to 100°C. After completion of the reaction, the mixture was cooled to room temperature, 70 g of water was added, and the aqueous layer was removed after stirring for 1 hour. The organic layer was washed twice with 70 g of water. After the organic layer was concentrated under reduced pressure at 60° C., it was purified by column chromatography to obtain hole-transporting material 33 (1.9 g, yield 27%).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.34 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 6.92 (d, J = 8.8 Hz, 16H), 6.74-6.80 (m, 20H), 6.60 (s, 4H) , 3.82-3.86 (m, 32H), 3.06-3.10 (m, 32H)

<正孔輸送材料34>
反応式(8)において、化合物82に代えて、化合物83を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料34(1.5 g; 収率22%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.70(s,4H),7.43(d,J=8.4Hz,4H),7.31(d,J=8.8Hz,8H),6.93-6.76(m,28H),6.63(d,J=1.8Hz,4H),3.84(t,J=4.8Hz,16H),3.09(t,J=4.6Hz,16H),2.16(d,J=9.5Hz,12H)

Figure 0007261945000059
<Hole transport material 34>
A hole-transporting material 34 (1.5 g; yield 22%) was obtained in the same manner except that compound 83 was used in place of compound 82 in reaction formula (8).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.70 (s, 4H), 7.43 (d, J = 8.4 Hz, 4H), 7.31 (d, J = 8.8 Hz, 8H), 6.93-6.76 (m, 28H) , 6.63 (d, J = 1.8Hz, 4H), 3.84 (t, J = 4.8Hz, 16H), 3.09 (t, J = 4.6Hz, 16H), 2.16 (d, J = 9.5Hz, 12H)
Figure 0007261945000059

<正孔輸送材料35>
反応式(8)において、化合物82に代えて、化合物84を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料35(0.8 g; 収率12%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.36(d,J=8.1Hz,4H),6.91-6.74(m,36H),6.60(s,4H),3.41(t,J=4.8Hz,32H),2.76(t,J=4.9Hz,32H)

Figure 0007261945000060
<Hole transport material 35>
A hole-transporting material 35 (0.8 g; yield 12%) was obtained by the same procedure using compound 84 in place of compound 82 in reaction formula (8).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.36 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 6.91-6.74 (m, 36H), 6.60 (s, 4H), 3.41 (t, J = 4.8Hz, 32H) , 2.76 (t, J=4.9Hz, 32H)
Figure 0007261945000060

<正孔輸送材料36>
反応式(8)において、化合物82に代えて、化合物85を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料36(2.9 g; 収率29%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.51(d,J=8.1Hz,4H),7.14(t,J=7.7Hz,32H),7.04(dd,J=8.1,1.8Hz,4H),6.96(d,J=7.7Hz,32H),6.89(t,J=7.3Hz,16H),6.78(s,32H),6.57(d,J=2.2Hz,4H)

Figure 0007261945000061
<Hole transport material 36>
A hole-transporting material 36 (2.9 g; yield 29%) was obtained in the same manner except that compound 85 was used in place of compound 82 in reaction formula (8).
1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.51 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 7.14 (t, J = 7.7 Hz, 32H), 7.04 (dd, J = 8.1, 1.8 Hz, 4H), 6.96 (d, J = 7.7Hz, 32H), 6.89 (t, J = 7.3Hz, 16H), 6.78 (s, 32H), 6.57 (d, J = 2.2Hz, 4H)
Figure 0007261945000061

<正孔輸送材料37>
反応式(8)において、化合物82に代えて、化合物86を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料37(3.4 g; 収率34%)を得た。
1H NMR(300 MHz,THF-d8)δ7.58(d,J=8.1Hz,4H),7.12-6.75(m,88H),6.71(s,16H),6.60(t,J=2.0Hz,4H),6.55(d,J=1.8Hz,4H),6.39(ddd,J=16.2,8.0,1.9Hz,8H)

Figure 0007261945000062
<Hole transport material 37>
A hole-transporting material 37 (3.4 g; yield 34%) was obtained in the same manner except that compound 86 was used in place of compound 82 in reaction formula (8).
1 H NMR (300 MHz, THF-d8) δ 7.58 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 7.12-6.75 (m, 88H), 6.71 (s, 16H), 6.60 (t, J = 2.0 Hz, 4H), 6.55 (d, J = 1.8Hz, 4H), 6.39 (ddd, J = 16.2, 8.0, 1.9Hz, 8H)
Figure 0007261945000062

<正孔輸送材料38>
反応式(4)において、化合物63に代えて、化合物87を用いて、同様の操作によって、正孔輸送材料38(1.2 g; 収率28%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ8.55(dd,J=4.6,1.6Hz,8H),7.48(d,J=8.1,4H),7.39-7.37(m,16H),6.97-6.95(m,20H),6.85-6.84(m,4H),6.61-6.58(m,8H),3.29(q,J=7.1Hz,16H),1.12(t,J=7.0Hz,24H)

Figure 0007261945000063
<Hole transport material 38>
A hole-transporting material 38 (1.2 g; yield 28%) was obtained by the same procedure using compound 87 in place of compound 63 in reaction formula (4).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 8.55 (dd, J = 4.6, 1.6 Hz, 8H), 7.48 (d, J = 8.1, 4H), 7.39-7.37 (m, 16H), 6.97-6.95 (m , 20H), 6.85-6.84 (m, 4H), 6.61-6.58 (m, 8H), 3.29 (q, J = 7.1Hz, 16H), 1.12 (t, J = 7.0Hz, 24H)
Figure 0007261945000063

[太陽電池の作製]
実施例1~40
通常の製造工程を用いて、図1に示す構造のペロブスカイト太陽電池1を作製した。
フッ素ドープ酸化スズ(FTO)をコートしたFTO透明電極12付のガラス板11を準備した。
[Fabrication of solar cell]
Examples 1-40
A perovskite solar cell 1 having the structure shown in FIG. 1 was fabricated using a normal manufacturing process.
A glass plate 11 with an FTO transparent electrode 12 coated with fluorine-doped tin oxide (FTO) was prepared.

FTO膜に酸素プラズマ処理を行い、この上にスプレー熱分解法によりアモルファス緻密TiO2 (compact TiO2またはc-TiO2)を成膜して電子輸送層13を形成した。次に、酸化チタンナノ粒子コロイドをスピンコートし(2,000 rpmにて30秒間)、その後450℃で30分間加熱することによってメソポーラスTiO2 (mp-TiO2)層14を形成した。The FTO film was subjected to oxygen plasma treatment, and an electron transport layer 13 was formed by depositing amorphous dense TiO 2 (compact TiO 2 or c-TiO 2 ) thereon by spray pyrolysis. Next, a mesoporous TiO 2 (mp-TiO 2 ) layer 14 was formed by spin-coating a titanium oxide nanoparticle colloid (at 2,000 rpm for 30 seconds) followed by heating at 450° C. for 30 minutes.

このmp-TiO2層を足場として、ペロブスカイト層を形成する。
まず、ヨウ化鉛(PbI2)とヨウ化メチルアンモニウム(CH3NH3I)とをモル比1.575:1.5で混合し、DMFとDMSOの混合溶媒(体積比3:1)に溶解して、ペロブスカイトMAPbI3の溶液を調製した。
mp-TiO2層の上にスピンコートによりペロブスカイト層15を形成した。溶液の滴下後、15秒間静止し、2秒間かけて5,000 rpmに加速し、5,000 rpmにて5秒間維持し、1秒間で静止させた。また、スタートから20秒後に追加のクロロベンゼンを200μL滴下した。
その後、得られた積層体を40℃にて5分間、60℃にて5分間、70℃にて5分間、100℃にて10分間、120℃にて10分間の温度プロファイルにて熱アニール処理を行った。
Using this mp-TiO 2 layer as a scaffold, a perovskite layer is formed.
First, lead iodide (PbI 2 ) and methylammonium iodide (CH 3 NH 3 I) were mixed at a molar ratio of 1.575:1.5, and added to a mixed solvent of DMF and DMSO (volume ratio 3:1). Dissolved to prepare a solution of perovskite MAPbI3 .
A perovskite layer 15 was formed on the mp-TiO 2 layer by spin coating. After dropping the solution, rest for 15 seconds, accelerate to 5,000 rpm over 2 seconds, hold at 5,000 rpm for 5 seconds, and rest for 1 second. Further, 200 μL of additional chlorobenzene was added dropwise 20 seconds after the start.
The resulting laminate was then thermally annealed with a temperature profile of 40° C. for 5 minutes, 60° C. for 5 minutes, 70° C. for 5 minutes, 100° C. for 10 minutes, and 120° C. for 10 minutes. did

次に、各正孔輸送材料1~40、ドーパントとしてLiFTSI 0.69モル当量およびTBP 2.96モル当量を有機溶媒に溶解して、HTM溶液を調製した。ドーパントフリーの場合は、各正孔輸送材料のみを有機溶媒に溶解して、ドーパントフリーHTM溶液を調製した。
正孔輸送材料1、2、3を用いる場合、クロロベンゼン中71mMの溶液を調製した。正孔輸送材料10、31、35を用いる場合、クロロベンゼン中18mMの溶液を調製した。正孔輸送材料29を用いる場合、クロロベンゼン中9mMの溶液を調製した。正孔輸送材料5を用いる場合、体積比1/1のクロロベンゼン/クロロホルム混合溶媒中36mMの溶液を調製した。正孔輸送材料11、12、14、23、24、25、26、32を用いる場合、体積比1/1のクロロベンゼン/クロロホルム混合溶媒中9mMの溶液を調製した。正孔輸送材料4、13、19を用いる場合、体積比1/1のクロロベンゼン/クロロホルム混合溶媒中4.5mMの溶液を調製した。正孔輸送材料17を用いる場合、体積比1/1のクロロベンゼン/クロロホルム混合溶媒中6mMの溶液を調製した。
Next, 0.69 molar equivalents of LiFTSI and 2.96 molar equivalents of TBP as dopants were dissolved in an organic solvent to prepare an HTM solution. In the case of dopant-free, a dopant-free HTM solution was prepared by dissolving only each hole-transporting material in an organic solvent.
When hole transport materials 1, 2, 3 were used, 71 mM solutions in chlorobenzene were prepared. When hole transport materials 10, 31, 35 were used, 18 mM solutions in chlorobenzene were prepared. When hole transport material 29 was used, a 9 mM solution in chlorobenzene was prepared. When hole transport material 5 was used, a 36 mM solution was prepared in a 1/1 volume ratio chlorobenzene/chloroform mixed solvent. When hole-transporting materials 11, 12, 14, 23, 24, 25, 26, 32 were used, 9 mM solutions were prepared in a 1/1 volume ratio chlorobenzene/chloroform mixed solvent. When hole-transporting materials 4, 13, and 19 were used, 4.5 mM solutions were prepared in a 1/1 volume ratio chlorobenzene/chloroform mixed solvent. When hole transport material 17 was used, a 6 mM solution was prepared in a 1/1 volume ratio chlorobenzene/chloroform mixed solvent.

正孔輸送材料1は、従来の正孔輸送材料spiro-OMeTADであり対照化合物である。式(III)で示される基本骨格中、R(式(IV)で示される置換ジフェニルアミノ基)のフェニル環上の置換基(以下、「フェニル環上置換基」という。)の種類および置換位置を変更して、ドーパントフリーでも優良の光電変換効率を示す正孔輸送材料2~40を検討した。
ペロブスカイト層15の上にHTM溶液またはドーパントフリーHTM溶液を滴下し、スピンコート(3,000 rpmにて30秒間)により正孔輸送層16を形成した。
Hole transport material 1 is the conventional hole transport material spiro-OMeTAD and a control compound. In the basic skeleton represented by formula (III), the type and substitution of substituents on the phenyl ring of R 0 (substituted diphenylamino group represented by formula (IV)) (hereinafter referred to as "substituents on the phenyl ring") By changing the position, hole-transporting materials 2 to 40 exhibiting excellent photoelectric conversion efficiency even without dopants were investigated.
An HTM solution or a dopant-free HTM solution was dropped onto the perovskite layer 15, and a hole transport layer 16 was formed by spin coating (3,000 rpm for 30 seconds).

最後に、正孔輸送層16の表面にAuを100nm蒸着して金属電極17を形成した。 Finally, a metal electrode 17 was formed by vapor-depositing Au to a thickness of 100 nm on the surface of the hole transport layer 16 .

透明FTO電極12が負極(アノード)、金属電極が陽極(カソード)となるように、端子を設けて、ペロブスカイト太陽電池1を構成した。 Terminals were provided so that the transparent FTO electrode 12 was the negative electrode (anode) and the metal electrode was the positive electrode (cathode), and the perovskite solar cell 1 was constructed.

[太陽電池の特性評価]
各正孔輸送材料1~40につき、溶液中で測定した最高被占軌道準位 (EHOMO)および太陽電池の光電変換効率 (PCE)を測定した結果を表1~5(表中、( )内に示される数値は、推測値であり、記号---は、未測定であることを意味する。以下、同様。)に示した。ドーパント存在下でのPCEをPCEPRで示し、ドーパント非存在下でのPCEをPCEABで示し、PCEPRに対するPCEABの比率を変動として示した。変動が1を下回る場合、対象のHTMは、ドーパントが存在しないと性能が低下することを表す。したがって、変動は1に近いことが好ましく、1を超えることがより好ましい。
[Evaluation of solar cell characteristics]
Tables 1 to 5 show the results of measuring the highest occupied molecular orbital level (E HOMO ) measured in solution and the photoelectric conversion efficiency (PCE) of the solar cell for each hole transport material 1 to 40 (in the table, ( ) Numerical values shown within are estimated values, and the symbol --- means unmeasured. PCE in the presence of dopant is indicated by PCE PR , PCE in the absence of dopant is indicated by PCE AB , and the ratio of PCE AB to PCE PR is indicated as variation. If the variation is less than 1, the HTM of interest represents poor performance in the absence of the dopant. Therefore, the variation should preferably be close to 1, and more preferably greater than 1.

Figure 0007261945000064
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Figure 0007261945000065
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Figure 0007261945000066
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Figure 0007261945000067
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Figure 0007261945000068
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(1)フェニル環上置換基の電子吸引性変更によるアプローチ
正孔輸送材料1における2つのフェニル環上の置換基はp位のメトキシ基(-OMe:Meはメチル基を表す。)であるが、これらをジメチルアミノ基(-NMe)へと、変更した化合物(正孔輸送材料2)について確認した。
2つのフェニル環上の置換基を-OMeから-NMeに変更することによって、最高被占軌道準位 (EHOMO)を大きく調整できることが示された。
また、正孔輸送材料2は、ドーパント(LiTFSIおよびTBP)の存在下、正孔輸送材料1よりも低いPCEを示したが、ドーパントの非存在下では、正孔輸送材料1と正孔輸送材料2のPCEは同程度になった。ドーパントを除外することによるPCEの変動(PCEAB/PCEPR)について、正孔輸送材料2は正孔輸送材料1よりも高くなる結果が得られた。
(1) Approach by changing the electron-withdrawing properties of substituents on the phenyl ring The substituents on the two phenyl rings in the hole-transporting material 1 are p-position methoxy groups (-OMe: Me represents a methyl group). , these were changed to dimethylamino groups (-NMe 2 ) for a compound (hole-transporting material 2).
It was shown that the highest occupied molecular orbital level (E HOMO ) can be greatly tuned by changing the substituents on the two phenyl rings from —OMe to —NMe 2 .
Also, hole transport material 2 exhibited a lower PCE than hole transport material 1 in the presence of dopants (LiTFSI and TBP), whereas hole transport material 1 and hole transport material 1 2's PCE became comparable. A higher change in PCE (PCE AB /PCE PR ) by omitting the dopant was obtained for hole transport material 2 than for hole transport material 1 .

正孔輸送材料1における2つのフェニル環上の置換基はp位のメトキシ基(-OMe:Meはメチル基を表す。)であるが、1つのフェニル環上の置換基をジメチルアミノ基(-NMe)へと、もう1つのフェニル環上の置換基をメトキシ基(-OMe)または4-ピリジニル基(-CN)へと、変更した化合物(正孔輸送材料3または4)、および1つのフェニル環上の置換基を-NHへと、もうひとつのフェニル環上の置換基を-OMeへと、変更した化合物(正孔輸送材料5)について確認した。
1つのフェニル環上の置換基を-OMeから-NMeに変更しつつ、もう1つのフェニル環上の置換基を種々変更することによって、最高被占軌道準位 (EHOMO)、PCE、およびドーパントを除外することによるPCEの変動(PCEAB/PCEPR)を調整できることが示された。
The substituents on the two phenyl rings in the hole transport material 1 are p-position methoxy groups (-OMe: Me represents a methyl group), but the substituent on one phenyl ring is a dimethylamino group (- NMe 2 ) and another substituent on the phenyl ring was changed to a methoxy group (--OMe) or a 4-pyridinyl group (--C 5 H 4 N) (hole-transporting materials 3 or 4). , and the substituent on one phenyl ring to —NH 2 and the substituent on the other phenyl ring to —OMe (hole transport material 5).
By varying the substituents on one phenyl ring while changing the substituents on one phenyl ring from —OMe to —NMe 2 , the highest occupied molecular orbital level (E HOMO ), PCE, and It was shown that PCE variation (PCE AB /PCE PR ) can be adjusted by excluding dopants.

(2)フェニル環上置換基の置換位置変更によるアプローチ
正孔輸送材料2では、2つのフェニル環上のp位に置換基が存在するが、2つのフェニル環上の置換位置をm位に変更した、正孔輸送材料10について確認した。
フェニル環上の置換位置を変更することによって、最高被占軌道準位 (EHOMO)、PCE、およびドーパントを除外することによるPCEの変動(PCEAB/PCEPR)を調整できることが示された。
(2) Approach by changing the substitution position of the substituent on the phenyl ring In the hole transport material 2, there are substituents at the p-position on the two phenyl rings, but the substitution position on the two phenyl rings is changed to the m-position. The hole transport material 10 was confirmed.
It was shown that by changing the substitution positions on the phenyl ring, the highest occupied molecular orbital level (E HOMO ), PCE, and variation of PCE by excluding the dopant (PCE AB /PCE PR ) can be adjusted.

(3)p位にN,N-二置換アミノ基を導入し、さらに異なる置換基を導入するアプローチ
正孔輸送材料2では、2つのフェニル環のp位にジメチルアミノ基のみが結合しているが、1つまたは2つのフェニル環上に、種々の置換基(シアノ基、フッ素原子、トリフルオロメチル基、メチル基)を導入した正孔輸送材料11~28について確認した。また、1つのフェニル環上に-CNを導入し、もう1つのフェニル環のp位にモルホリノ基を導入した正孔輸送材料26について確認した。
2つのフェニル環上の置換基として、p位のN,N-二置換アミノ基以外に、異なる置換基を導入することによって、最高被占軌道準位 (EHOMO)、PCE、およびドーパントを除外することによるPCEの変動(PCEAB/PCEPR)を調整できることが示された。
(3) Approach of introducing an N,N-disubstituted amino group at the p-position and further introducing a different substituent In hole-transporting material 2, only dimethylamino groups are bound to the p-positions of the two phenyl rings. However, hole transport materials 11 to 28 having various substituents (cyano group, fluorine atom, trifluoromethyl group, methyl group) introduced on one or two phenyl rings were confirmed. In addition, a hole transport material 26 in which —CN was introduced onto one phenyl ring and a morpholino group was introduced to the p-position of the other phenyl ring was confirmed.
Eliminate the highest occupied molecular orbital level (E HOMO ), PCE, and dopants by introducing different substituents on the two phenyl rings other than N,N-disubstituted amino groups at the p-position It was shown that the PCE variation (PCE AB /PCE PR ) can be adjusted by

(4)N,N-二置換アミノ基の構造変更によるアプローチ
正孔輸送材料2では、2つのフェニル環のp位のフェニル環上置換基はジメチルアミノ基であったが、窒素原子を介してフェニル環に結合する種々の置換基(tert-ブトキシカルボニルアミノ基、アセチルアミノ基、フェニルウレイド基、ピペリジノ基、モルホリノ基、チオモルホリノ基、ジフェニルアミノ基)に変更した正孔輸送材料29~40について確認した。
2つのフェニル環上の置換基として、窒素原子を介してフェニル環に結合する種々の置換基を導入することによって、最高被占軌道準位 (EHOMO)、PCE、およびドーパントを除外することによるPCEの変動(PCEAB/PCEPR)を調整できることが示された。
(4) Approach by structural change of N,N-disubstituted amino group Hole transport materials 29 to 40 with various substituents (tert-butoxycarbonylamino group, acetylamino group, phenylureido group, piperidino group, morpholino group, thiomorpholino group, diphenylamino group) bonded to the phenyl ring confirmed.
By excluding the highest occupied molecular orbital level (E HOMO ), PCE, and dopants by introducing various substituents attached to the phenyl rings through the nitrogen atom as substituents on the two phenyl rings. It was shown that the variation of PCE (PCE AB /PCE PR ) can be adjusted.

(5)種々のペロブスカイトに対する効果
種々のペロブスカイトおよび正孔輸送材料14を用いて、以下の条件でペロブスカイト層および正孔輸送層を形成した。それ以外は、実施例14と同じ条件で、ドーパントフリーの太陽電池を作製した。
(a)Cs0.05(FA0.85MA0.15)0.95Pb(I0.89Br0.11)3のペロブスカイト層形成
まず、ヨウ化ホルムアミジニウム(FAI)、ヨウ化鉛(PbI2)、臭化メチルアンモニウム(CH3NH3Br)と臭化鉛(PbBr2)をモル比1:1.16:0.18:0.14で混合し、DMFとDMSOの混合溶媒(体積比4:1)に溶解し、ヨウ化セシウム(CsI)1.5MのDMSO溶液をモル比0.06になるように加えて、ペロブスカイトCs0.05(FA0.85MA0.15)0.95Pb(I0.89Br0.11)3の溶液を調製した。
mp-TiO2層の上にスピンコートによりペロブスカイト層15を形成した。溶液の滴下後、30秒間静止し、1秒間かけて1,000 rpmに加速し、1,000 rpmにて10秒間維持し、1秒間かけて6,000 rpmに加速し、6,000 rpmにて20秒間維持し、5秒間で静止させた。また、スタートから59秒後に追加のクロロベンゼンを200μL滴下した。
その後、得られた積層体を40℃にて5分間、60℃にて5分間、70℃にて5分間、100℃にて60分間の温度プロファイルにて熱アニール処理を行った。
(b)FAPbI3のペロブスカイト層形成
まず、ホルムアミジニウム鉛ヨウ化物(FAPbI3)とヨウ化メチルアンモニウム(MACl)をモル比1:0.35で混合し、DMFとDMSOの混合溶媒(体積比4:1)に溶解して、ペロブスカイトFAPbI3の溶液を調製した。
mp-TiO2層の上にスピンコートによりペロブスカイト層15を形成した。溶液の滴下後、20秒間静止し、1秒間かけて6,000 rpmに加速し、6,000 rpmにて50秒間維持し、1秒間で静止させた。また、スタートから31秒後に追加のクロロベンゼンを200μL滴下した。
その後、得られた積層体を150℃にて10分間、熱アニール処理を行った。
(c)ドーパントフリー正孔輸送層の形成
次に、正孔輸送材料14のみを体積比1/1のクロロベンゼン/クロロホルム=1/1)の混合溶媒に溶解して、3mMの溶液を調製した。
得られた太陽電池の光電変換効率 (PCE)を測定した結果を表6に示した。
(5) Effect on Various Perovskite Using various perovskites and hole-transporting materials 14, perovskite layers and hole-transporting layers were formed under the following conditions. A dopant-free solar cell was produced under the same conditions as in Example 14 except for the above.
(a) Perovskite layer formation of Cs0.05 ( FA0.85MA0.15 ) 0.95Pb ( I0.89Br0.11 ) 3 First, formamidinium iodide (FAI), lead iodide ( PbI2 ), methylammonium bromide ( CH3 NH 3 Br) and lead bromide (PbBr 2 ) were mixed at a molar ratio of 1:1.16:0.18:0.14, dissolved in a mixed solvent of DMF and DMSO (volume ratio of 4:1), and iodine was added. A solution of perovskite Cs 0.05 (FA 0.85 MA 0.15 ) 0.95 Pb(I 0.89 Br 0.11 ) 3 was prepared by adding a cesium chloride (CsI) 1.5 M DMSO solution to a molar ratio of 0.06.
A perovskite layer 15 was formed on the mp-TiO 2 layer by spin coating. After dropping the solution, rest for 30 seconds, accelerate to 1,000 rpm over 1 second, hold at 1,000 rpm for 10 seconds, accelerate to 6,000 rpm over 1 second, hold at 6,000 rpm for 20 seconds, hold for 5 seconds. was stopped by . Further, 200 μL of additional chlorobenzene was added dropwise 59 seconds after the start.
After that, the obtained laminate was subjected to a thermal annealing treatment with a temperature profile of 40° C. for 5 minutes, 60° C. for 5 minutes, 70° C. for 5 minutes, and 100° C. for 60 minutes.
(b) Perovskite layer formation of FAPbI 3 First, formamidinium lead iodide (FAPbI 3 ) and methylammonium iodide (MACl) were mixed at a molar ratio of 1:0.35, and a mixed solvent of DMF and DMSO (volume ratio 4:1) to prepare a solution of perovskite FAPbI3 .
A perovskite layer 15 was formed on the mp-TiO 2 layer by spin coating. After dropping the solution, rest for 20 seconds, accelerate to 6,000 rpm over 1 second, maintain at 6,000 rpm for 50 seconds, and rest for 1 second. Further, 200 μL of additional chlorobenzene was added dropwise 31 seconds after the start.
After that, the obtained laminate was subjected to a thermal annealing treatment at 150° C. for 10 minutes.
(c) Formation of Dopant-Free Hole-Transporting Layer Next, only the hole-transporting material 14 was dissolved in a mixed solvent of chlorobenzene/chloroform (1/1 by volume) to prepare a 3 mM solution.
Table 6 shows the results of measuring the photoelectric conversion efficiency (PCE) of the obtained solar cell.

Figure 0007261945000069
Figure 0007261945000069

本発明の正孔輸送材料は、いずれのペロブスカイトに対しても、ドーパントフリーで高い光電変換効率を示すことが確認された。 It was confirmed that the hole-transporting material of the present invention is dopant-free and exhibits high photoelectric conversion efficiency for any perovskite.

(6)ドーパント有無による変換効率経時変化の比較
正孔輸送材料1(spiro-OMeTAD)および正孔輸送材料14を用いて、ドーパントとしてLiTFSIおよびTBPを添加し、または添加せずに作製した太陽電池(実施例1および14)につき、85℃熱安定性試験を行い、変換効率の経時変化を測定した。85℃熱安定性試験は、ETTAS定温乾燥機(アズワンOF-300)を使用し、85℃設定(セルは封止せず)で行った。
正孔輸送材料1につき、ドーパントを添加した系では、試験開始直後から、変換効率が激減し、ドーパントを添加しない系では安定であるが、初期の変換効率が低下していたことが分かった(図2a)。一方、正孔輸送材料14につき、ドーパントを添加した系では、変換効率が低下し、ドーパントを添加しない系では、安定であった。また、ドーパント添加による初期の変換効率も低下しないことも確認された(図2b)。
(6) Comparison of Change in Conversion Efficiency Over Time with and without Dopant Solar cells fabricated using hole transport material 1 (spiro-OMeTAD) and hole transport material 14 with or without addition of LiTFSI and TBP as dopants. For (Examples 1 and 14), an 85° C. thermal stability test was conducted to measure changes in conversion efficiency over time. The 85°C thermal stability test was conducted using an ETTAS constant temperature dryer (AS ONE OF-300) at a setting of 85°C (the cell was not sealed).
For the hole transport material 1, it was found that the conversion efficiency of the system to which the dopant was added decreased sharply immediately after the start of the test, and the conversion efficiency of the system to which no dopant was added was stable, but the initial conversion efficiency decreased ( Figure 2a). On the other hand, in the hole transport material 14, the conversion efficiency decreased in the system to which the dopant was added, and was stable in the system to which the dopant was not added. It was also confirmed that the dopant addition did not reduce the initial conversion efficiency (Fig. 2b).

(7)正孔輸送層形成時に用いる溶媒の効果
環境負荷低減の観点から、太陽電池の製造過程においてハロゲン系溶媒を使用しないことが求められる。
そこで、太陽電池特性が優良であることが確認された正孔輸送材料14および17を対比することで、式(V)で表されるN,N-二置換アミノ基に結合するアルキル基の鎖長の種々の溶媒に対する溶解性への影響を調べた。
具体的には、ビーカーに入れた10mlの溶媒に各正孔輸送材料1gを添加し、室温(約25℃)にてマグネチックスターラーで撹拌して、溶解の難易を以下の基準で評価し、結果を表7に示した。
〇:易溶(完全に溶解した。)
×:不溶(一部または全部が残存した。)
(7) Effect of Solvent Used in Forming Hole Transport Layer From the viewpoint of reducing environmental load, it is required not to use a halogen-based solvent in the manufacturing process of a solar cell.
Therefore, by comparing the hole transport materials 14 and 17, which were confirmed to have excellent solar cell characteristics, a chain of alkyl groups bonded to the N,N-disubstituted amino group represented by the formula (V) The effect of length on solubility in various solvents was investigated.
Specifically, 1 g of each hole transport material was added to 10 ml of solvent in a beaker, stirred with a magnetic stirrer at room temperature (about 25 ° C.), and the difficulty of dissolution was evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 7.
○: Easily soluble (completely dissolved)
×: Insoluble (Part or all remained.)

Figure 0007261945000070
Figure 0007261945000070

式(V)で表されるN,N-二置換アミノ基がN,N-ジエチルアミノ基である正孔輸送材料17)では、非ハロゲン溶媒に対しても高い溶解性を示すことが確認されたので、正孔輸送層を形成する時、正孔輸送材料17を用いる場合、ハロゲン系の溶媒に代えて、酢酸エチル中4mMの溶液を調製した。それ以外は、実施例17と同じ条件で太陽電池を形成した。
得られた太陽電池の光電変換効率 (PCE)を測定した結果を表8に示した。
It was confirmed that the hole-transporting material 17) represented by the formula (V) in which the N,N-disubstituted amino group is an N,N-diethylamino group exhibits high solubility even in non-halogen solvents. Therefore, when the hole transport material 17 was used to form the hole transport layer, a 4 mM solution in ethyl acetate was prepared instead of the halogen-based solvent. Otherwise, a solar cell was formed under the same conditions as in Example 17.
Table 8 shows the results of measuring the photoelectric conversion efficiency (PCE) of the obtained solar cell.

Figure 0007261945000071
Figure 0007261945000071

非ハロゲン溶媒(酢酸エチル)中で調製した正孔輸送材料溶液を使用して正孔輸送層を形成した場合、従来のハロゲン溶媒(クロロベンゼン/クロロホルム混合溶媒)を用いて形成した場合と比較しても、製造上の問題点はなく、同等の光電変換効率 (PCE)を示した。 The hole-transporting layer formed using a hole-transporting material solution prepared in a non-halogen solvent (ethyl acetate) was compared to the hole-transporting layer formed using a conventional halogen solvent (chlorobenzene/chloroform mixed solvent). also showed similar photovoltaic efficiency (PCE) without any manufacturing issues.

(8)まとめ
上記の複数のアプローチから、正孔輸送材料として、式(III)で示される基幹構造に、式(IV)で示される置換ジフェニルアミノ基が結合した化合物であれば、いずれのペロブスカイトとの組合せで、ドーパントの非存在下でも、安定した光電変換効率を示すことが分かった。
特に、前記置換ジフェニルアミノ基の1つまたは2つのフェニル環上の置換基が、窒素原子を介してフェニル環に結合する置換基(式(V)で示されるアミノ基、N-置換アミノ基もしくはN,N-二置換アミノ基)であることが好ましく、N,N-二置換アミノ基であることがより好ましい。特に、前記置換ジフェニルアミノ基の2つのフェニル環上の置換基が、p位にてN,N-二置換アミノ基で置換されていることが特に好ましい。
また、前記置換ジフェニルアミノ基の1つまたは2つのフェニル環上のN,N-二置換アミノ基における1つの置換基が、直鎖状もしくは分岐鎖状C2~4アルキル基であれば、非ハロゲン溶媒を正孔輸送材料溶液の調製に使用できることが分かった。
(8) Summary From the above multiple approaches, any perovskite can be selected as a hole-transporting material as long as it is a compound in which a substituted diphenylamino group represented by formula (IV) is bonded to the basic structure represented by formula (III). It was found that a stable photoelectric conversion efficiency was exhibited even in the absence of a dopant.
In particular, one or two substituents on the phenyl ring of said substituted diphenylamino group are substituents bonded to the phenyl ring through a nitrogen atom (amino group of formula (V), N-substituted amino group or N,N-disubstituted amino group), more preferably N,N-disubstituted amino group. In particular, it is particularly preferred that the substituents on the two phenyl rings of said substituted diphenylamino group are substituted at the p-position with N,N-disubstituted amino groups.
In addition, if one substituent in the N,N-disubstituted amino group on one or two phenyl rings of the substituted diphenylamino group is a linear or branched C 2-4 alkyl group, It has been found that halogen solvents can be used to prepare hole transport material solutions.

[正孔輸送材料の前駆体]
本発明者は、次に、ペロブスカイト結晶を形成するための足場としてmp-TiO2を採用するn-i-p型(順方向型)構造の太陽電池(図1)において、spiro-OMeTADや、それを超える特性の正孔輸送材料を高い効率で合成するために有用な前駆体を開発した。
本発明において、N,N-ジ-p-置換フェニルアミノ基を含有する正孔輸送材料 (HTM)の有用な前駆体の一例として、式(XIa):

Figure 0007261945000072
で示される、スピロビフロオレン化合物の2,2’,7,7’-テトラキス(N,N-ジ-p-フェニルアミン)-9,9’-スピロビフルオレン(化合物100、「オクタブロモ置換体」)を合成した。[Precursor of hole transport material]
The present inventors next investigated spiro-OMeTAD and its superior properties in a nip-type (forward-type) solar cell (Fig. 1) that employs mp- TiO2 as a scaffold to form perovskite crystals. We have developed useful precursors for highly efficient synthesis of hole-transporting materials.
In the present invention, as an example of useful precursor of hole transport material (HTM) containing N,N-di-p-substituted phenylamino group, formula (XIa):
Figure 0007261945000072
2,2',7,7'-Tetrakis(N,N-di-p-phenylamine)-9,9'-spirobifluorene (Compound 100, "octabromo-substituted ”) was synthesized.

本発明のオクタブロモ置換体として、化合物100は、反応式(9)および反応式(10)により合成した。

Figure 0007261945000073
As the octabromo-substituted product of the present invention, compound 100 was synthesized according to Reaction Formula (9) and Reaction Formula (10).
Figure 0007261945000073

まず、非特許文献3を参照して、2,2’,7,7’-テトラブロモ-9,9’-スピロビフルオレン(化合物101)を合成し、ジオキサンで再結晶して精製した。次に、特許文献2を参照して、化合物101(20.0 g、31.6 mmol、1.0当量)、化合物102(東京化成工業、25.7 g、151.9 mmol、4.8当量)、酢酸パラジウム(II) (東京化成工業、0.3 g、1.3 mmol、0.04当量)、トリ-tert-ブチルホスフィン(富士フイルム和光純薬、0.5 g、2.5 mmol、0.08当量)、ナトリウムtert-ブトキシド(東京化成工業、19.5 g、202.5 mmol、6.4当量)、キシレン500 gを仕込み、100℃に加熱昇温し反応を実施した。反応終了後、室温まで冷却し、水250 gを加え、1時間撹拌後、水層を除去した。有機層を水250 gで2度洗浄した。有機層を60℃で減圧濃縮した後、カラムクロマトグラフィーで精製し、化合物103(24.0 g、収率77.0%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.45(d,J=8.4 Hz,4H),7.19(t,J=7.9 Hz,16H),7.00-6.91(m,28H),6.69(d,J=1.5 Hz,4H)

Figure 0007261945000074
First, referring to Non-Patent Document 3, 2,2',7,7'-tetrabromo-9,9'-spirobifluorene (compound 101) was synthesized and purified by recrystallization with dioxane. Next, with reference to Patent Document 2, compound 101 (20.0 g, 31.6 mmol, 1.0 equivalent), compound 102 (Tokyo Chemical Industry, 25.7 g, 151.9 mmol, 4.8 equivalent), palladium acetate (II) (Tokyo Chemical Industry , 0.3 g, 1.3 mmol, 0.04 equivalents), tri-tert-butylphosphine (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 0.5 g, 2.5 mmol, 0.08 equivalents), sodium tert-butoxide (Tokyo Chemical Industry, 19.5 g, 202.5 mmol, 6.4 equivalent), and 500 g of xylene were charged and heated to 100° C. to carry out the reaction. After completion of the reaction, the mixture was cooled to room temperature, 250 g of water was added, and the aqueous layer was removed after stirring for 1 hour. The organic layer was washed twice with 250 g of water. The organic layer was concentrated under reduced pressure at 60° C. and purified by column chromatography to obtain compound 103 (24.0 g, yield 77.0%).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.45 (d, J = 8.4 Hz, 4H), 7.19 (t, J = 7.9 Hz, 16H), 7.00-6.91 (m, 28H), 6.69 (d, J = 1.5Hz, 4H)
Figure 0007261945000074

化合物103(24.0 g、24.4 mmol、1.0当量)、N-ブロモスクシンイミド(東京化成工業、34.7 g、195 mmol、8.0当量)、クロロホルム350 gを仕込み、室温で反応を実施した。反応終了後、水350 gを加え、1時間撹拌後、水層を除去した。有機層を水350 gで2度洗浄した。有機層を60℃で減圧濃縮した後、カラムクロマトグラフィーで精製し、化合物100(38.9 g、収率98.8%)を得た。
1H NMR(300MHz, CDCl3)δ7.54(d,J=8.1 Hz,4H),7.31(dt,J=9.5,2.6 Hz,16H),6.96(dd,J=8.2,2.0 Hz,4H),6.81(dt,J=9.5,2.6 Hz,16H),6.57(d,J=1.8 Hz,4H)
Compound 103 (24.0 g, 24.4 mmol, 1.0 equivalent), N-bromosuccinimide (Tokyo Kasei Kogyo, 34.7 g, 195 mmol, 8.0 equivalent), and 350 g of chloroform were charged, and the reaction was carried out at room temperature. After completion of the reaction, 350 g of water was added, and after stirring for 1 hour, the aqueous layer was removed. The organic layer was washed twice with 350 g of water. The organic layer was concentrated under reduced pressure at 60° C. and purified by column chromatography to obtain compound 100 (38.9 g, yield 98.8%).
1 H NMR (300 MHz, CDCl) δ 7.54 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 7.31 (dt, J = 9.5, 2.6 Hz, 16H), 6.96 (dd, J = 8.2, 2.0 Hz, 4H), 6.81 (dt, J = 9.5, 2.6 Hz, 16H), 6.57 (d, J = 1.8 Hz, 4H)

[正孔輸送材料]
本発明のオクタブロモ置換体(化合物100)を用いて、n-i-p型(順方向型)構造の太陽電池において、ドーパントフリーの正孔輸送層に用いても高い光電変換効率を示すことができる正孔輸送材料を合成した。
[Hole transport material]
The octabromo-substituted compound (compound 100) of the present invention is used for hole transport that can exhibit high photoelectric conversion efficiency even when used in a dopant-free hole transport layer in a nip-type (forward type) solar cell. synthesized the material.

<正孔輸送材料1>
本発明の正孔輸送材料1は、反応式(11)により合成した。

Figure 0007261945000075
<Hole transport material 1>
Hole transport material 1 of the present invention was synthesized according to reaction formula (11).
Figure 0007261945000075

化合物100(5.0 g、3.0 mmol、1.0当量)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0) (東京化成工業、0.6 g、0.3 mmol、0.10当量)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2',4',6'-トリイソプロピルビフェニル(Sigma-Aldrich、0.3 g、0.6 mmol、0.2当量)、ナトリウムtert-ブトキシド(東京化成工業、5.35 g、55.7 mmol、18当量)、メタノール(富士フイルム和光純薬、9.6 g、300 mmol、100当量)、キシレン50 gを仕込み、100℃に加熱昇温し反応を実施した。反応終了後、室温まで冷却し、水100 gを加え、1時間撹拌後、水層を除去した。有機層を水100 gで2度洗浄した。有機層を60℃で減圧濃縮した後、カラムクロマトグラフィーで精製し、正孔輸送材料1(1.2 g、収率32%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.35(d,J=8.1 Hz,4H),6.92-6.88(m,16H),6.80(d,J=2.2 Hz,4H),6.78-6.73(m,16H),6.55(d,J=2.2 Hz,4H),3.77(s,24H)
Compound 100 (5.0 g, 3.0 mmol, 1.0 equiv.), tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0) (Tokyo Kasei Kogyo, 0.6 g, 0.3 mmol, 0.10 equiv.), 2-dicyclohexylphosphino-2',4',6'-Triisopropylbiphenyl (Sigma-Aldrich, 0.3 g, 0.6 mmol, 0.2 eq), sodium tert-butoxide (Tokyo Chemical Industry, 5.35 g, 55.7 mmol, 18 eq), methanol (Fujifilm Wako Pure Chemical, 9.6 g, 300 mmol, 100 equivalents) and 50 g of xylene were charged and heated to 100° C. to carry out the reaction. After completion of the reaction, the mixture was cooled to room temperature, 100 g of water was added, and the aqueous layer was removed after stirring for 1 hour. The organic layer was washed twice with 100 g of water. After the organic layer was concentrated under reduced pressure at 60° C., it was purified by column chromatography to obtain hole transport material 1 (1.2 g, yield 32%).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.35 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 6.92-6.88 (m, 16H), 6.80 (d, J = 2.2 Hz, 4H), 6.78-6.73 (m, 16H), 6.55 (d, J = 2.2 Hz, 4H), 3.77 (s, 24H)

<正孔輸送材料29>
正孔輸送材料29は、本発明のオクタブロモ置換体である化合物100を原料として、反応式(12)により合成した。

Figure 0007261945000076
<Hole transport material 29>
Hole-transporting material 29 was synthesized according to reaction formula (12) using compound 100, which is an octabromo-substituted compound of the present invention, as a starting material.
Figure 0007261945000076

化合物100(5.0 g、3.0 mmol、1.0当量)、カルバミン酸tert-ブチル(東京化成工業、3.6 g、30.9 mmol、10.0当量)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0) (東京化成工業、0.6 g、0.3 mmol、0.10当量)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2',4',6'-トリイソプロピルビフェニル(Sigma-Aldrich、0.3 g、0.6 mmol、0.2当量)、炭酸セシウム(東京化成工業、18.1 g、55.7 mmol、18当量)、キシレン50 g、tert-ブチルアルコール50 gを仕込み、100℃に加熱昇温し反応を実施した。反応終了後、室温まで冷却し、水200 gを加え、1時間撹拌後、水層を除去した。有機層を水200 gで2度洗浄した。有機層を60℃で減圧濃縮した後、カラムクロマトグラフィーで精製し、正孔輸送材料29(3.2 g、収率54.4%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.48(d,J=8.4Hz,4H),7.28-7.13(m,16H),6.92(dd,J=8.1,1.8Hz,4H),6.84(d,J=8.8Hz,16H),6.64(s,8H),6.57(d,J=1.8Hz,4H),1.50(s,72H)
Compound 100 (5.0 g, 3.0 mmol, 1.0 equivalent), tert-butyl carbamate (Tokyo Chemical Industry, 3.6 g, 30.9 mmol, 10.0 equivalent), tris(dibenzylideneacetone) dipalladium(0) (Tokyo Chemical Industry, 0.6 g, 0.3 mmol, 0.10 equiv), 2-dicyclohexylphosphino-2′,4′,6′-triisopropylbiphenyl (Sigma-Aldrich, 0.3 g, 0.6 mmol, 0.2 equiv), cesium carbonate (Tokyo Chemical Industry, 18.1 g, 55.7 mmol, 18 equivalents), 50 g of xylene, and 50 g of tert-butyl alcohol were charged and heated to 100° C. to carry out the reaction. After completion of the reaction, the mixture was cooled to room temperature, 200 g of water was added, and the aqueous layer was removed after stirring for 1 hour. The organic layer was washed twice with 200 g of water. After the organic layer was concentrated under reduced pressure at 60° C., it was purified by column chromatography to obtain hole-transporting material 29 (3.2 g, yield 54.4%).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.48 (d, J = 8.4 Hz, 4H), 7.28-7.13 (m, 16H), 6.92 (dd, J = 8.1, 1.8 Hz, 4H), 6.84 (d, J = 8.8Hz, 16H), 6.64 (s, 8H), 6.57 (d, J = 1.8Hz, 4H), 1.50 (s, 72H)

<正孔輸送材料35>
正孔輸送材料35は、反応式(13)により合成した。

Figure 0007261945000077
<Hole transport material 35>
The hole transport material 35 was synthesized according to reaction formula (13).
Figure 0007261945000077

化合物100(5.0 g、3.0 mmol、1.0当量)、チオモルホリン(東京化成工業,3.2 g、30.9 mmol、10.0当量)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0) (東京化成工業、0.6 g、0.3 mmol、0.10当量)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2',4',6'-トリイソプロピルビフェニル(Sigma-Aldrich、0.3 g、0.6 mmol、0.2当量)、炭酸セシウム(東京化成工業、18.1 g、55.7 mmol、18当量)、キシレン100 gを仕込み、100℃に加熱昇温し反応を実施した。反応終了後、室温まで冷却し、水200 gを加え、1時間撹拌後、水層を除去した。有機層を水200 gで2度洗浄した。有機層を60℃で減圧濃縮した後、カラムクロマトグラフィーで精製し、正孔輸送材料35(1.0 g; 収率17%)を得た。
1H NMR(300 MHz,CDCl3)δ7.36(d,J=8.1Hz,4H),6.91-6.74(m,36H),6.60(s,4H),3.41(t,J=4.8Hz,32H),2.76(t,J=4.9Hz,32H)
Compound 100 (5.0 g, 3.0 mmol, 1.0 equivalent), thiomorpholine (Tokyo Chemical Industry, 3.2 g, 30.9 mmol, 10.0 equivalent), tris(dibenzylideneacetone) dipalladium (0) (Tokyo Chemical Industry, 0.6 g, 0.3 2-dicyclohexylphosphino-2′,4′,6′-triisopropylbiphenyl (Sigma-Aldrich, 0.3 g, 0.6 mmol, 0.2 eq), cesium carbonate (Tokyo Chemical Industry, 18.1 g, 55.7 eq) mmol, 18 equivalents) and 100 g of xylene were charged and heated to 100° C. to carry out the reaction. After completion of the reaction, the mixture was cooled to room temperature, 200 g of water was added, and the aqueous layer was removed after stirring for 1 hour. The organic layer was washed twice with 200 g of water. After the organic layer was concentrated under reduced pressure at 60° C., it was purified by column chromatography to obtain hole-transporting material 35 (1.0 g; yield 17%).
1 H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.36 (d, J = 8.1 Hz, 4H), 6.91-6.74 (m, 36H), 6.60 (s, 4H), 3.41 (t, J = 4.8Hz, 32H) , 2.76 (t, J=4.9Hz, 32H)

[太陽電池の作製]
通常の製造工程を用いて、図1に示す構造のペロブスカイト太陽電池1を作製した。
フッ素ドープ酸化スズ(FTO)をコートしたFTO透明電極12付のガラス板11を準備した。
[Fabrication of solar cell]
A perovskite solar cell 1 having the structure shown in FIG. 1 was fabricated using a normal manufacturing process.
A glass plate 11 with an FTO transparent electrode 12 coated with fluorine-doped tin oxide (FTO) was prepared.

FTO膜に酸素プラズマ処理を行い、この上にスプレー熱分解法によりアモルファス緻密TiO2 (compact TiO2; c-TiO2)を成膜して電子輸送層13を形成した。次に、酸化チタンナノ粒子コロイドをスピンコートし(2,000 rpmにて30秒間)、その後450℃で30分間加熱することによってメソポーラスTiO2 (mp-TiO2)層14を形成した。The FTO film was subjected to an oxygen plasma treatment, and an electron transport layer 13 was formed by forming an amorphous compact TiO 2 (compact TiO 2 ; c-TiO 2 ) thereon by a spray pyrolysis method. Next, a mesoporous TiO 2 (mp-TiO 2 ) layer 14 was formed by spin-coating a titanium oxide nanoparticle colloid (at 2,000 rpm for 30 seconds) followed by heating at 450° C. for 30 minutes.

このmp-TiO2層を足場として、ペロブスカイト層を形成する。
まず、ヨウ化鉛(PbI2)とヨウ化メチルアンモニウム(CH3NH3I)とをモル比1.575:1.5で混合し、DMFとDMSOの混合溶媒(体積比3:1)に溶解して、ペロブスカイト溶液を調製した。
mp-TiO2層の上にスピンコートによりペロブスカイト層15を形成した。溶液の滴下後、15秒間静止し、2秒間かけて5000rpmに加速し、5000rpmにて5秒間維持し、1秒間で静止させた。また、スタートから20秒後に追加のクロロベンゼンを200μL滴下した。
その後、得られた積層体を40℃にて5分間、60℃にて5分間、70℃にて5分間、100℃にて10分間、120℃にて10分間の温度プロファイルにて熱アニール処理を行った。
Using this mp-TiO 2 layer as a scaffold, a perovskite layer is formed.
First, lead iodide (PbI 2 ) and methylammonium iodide (CH 3 NH 3 I) were mixed at a molar ratio of 1.575:1.5, and added to a mixed solvent of DMF and DMSO (volume ratio 3:1). dissolved to prepare a perovskite solution.
A perovskite layer 15 was formed on the mp-TiO 2 layer by spin coating. After dropping the solution, rest for 15 seconds, accelerate to 5000 rpm over 2 seconds, hold at 5000 rpm for 5 seconds, and rest for 1 second. Further, 200 μL of additional chlorobenzene was added dropwise 20 seconds after the start.
After that, the resulting laminate is thermally annealed with a temperature profile of 40° C. for 5 minutes, 60° C. for 5 minutes, 70° C. for 5 minutes, 100° C. for 10 minutes, and 120° C. for 10 minutes. did

次に、正孔輸送材料29、ドーパントとしてLiFTSI 0.69モル当量およびTBP 2.96モル当量を有機溶媒に溶解して、HTM溶液を調製した。ドーパントフリーの場合は、各正孔輸送材料のみを有機溶媒に溶解して、ドーパントフリーHTM溶液を調製した。
正孔輸送材料29を用いる場合、体積比1/1のクロロベンゼン/クロロホルム混合溶媒中4.5mMの溶液を調製した。正孔輸送材料1を用いる場合、クロロベンゼン中71mMの溶液を調製した。
Next, hole transport material 29, 0.69 molar equivalents of LiFTSI and 2.96 molar equivalents of TBP as dopants were dissolved in an organic solvent to prepare an HTM solution. In the case of dopant-free, a dopant-free HTM solution was prepared by dissolving only each hole-transporting material in an organic solvent.
When hole transport material 29 was used, a 4.5 mM solution was prepared in a 1/1 volume ratio chlorobenzene/chloroform mixed solvent. When hole transport material 1 was used, a 71 mM solution in chlorobenzene was prepared.

正孔輸送材料1、29または35を用いて、ペロブスカイト層15の上にHTM溶液またはドーパントフリーHTM溶液を滴下し、スピンコート(3,000 rpmにて30秒間)により正孔輸送層16を形成した。 Using the hole transport material 1, 29 or 35, the HTM solution or the dopant-free HTM solution was dropped on the perovskite layer 15, and the hole transport layer 16 was formed by spin coating (3,000 rpm for 30 seconds).

最後に、正孔輸送層16の表面にAuを100nm蒸着して金属電極17を形成した。 Finally, a metal electrode 17 was formed by vapor-depositing Au to a thickness of 100 nm on the surface of the hole transport layer 16 .

透明FTO電極12が負極(アノード)、金属電極が陽極(カソード)となるように、端子を設けて、ペロブスカイト太陽電池1を構成した。 Terminals were provided so that the transparent FTO electrode 12 was the negative electrode (anode) and the metal electrode was the positive electrode (cathode), and the perovskite solar cell 1 was constructed.

[太陽電池の特性評価]
各正孔輸送材料の最高被占軌道準位 (EHOMO)およびそれらを用いた太陽電池の光電変換効率 (PCE)を表9に示す。ドーパント存在下でのPCEをPCEPRで示し、ドーパント非存在下でのPCEをPCEABで示し、PCEPRに対するPCEABの比率を変動として示した。変動が1を下回る場合、対象のHTMは、ドーパントが存在しないと性能が低下することを表す。したがって、変動は1に近いことが好ましく、1を超えることがより好ましい。
[Evaluation of solar cell characteristics]
Table 9 shows the highest occupied molecular orbital level (E HOMO ) of each hole transport material and the photoelectric conversion efficiency (PCE) of a solar cell using them. PCE in the presence of dopant is indicated by PCE PR , PCE in the absence of dopant is indicated by PCE AB , and the ratio of PCE AB to PCE PR is indicated as variation. If the variation is less than 1, the HTM of interest represents poor performance in the absence of the dopant. Therefore, the variation should preferably be close to 1, and more preferably greater than 1.

Figure 0007261945000078
Figure 0007261945000078

<測定方法>
(1)最高被占軌道準位 (EHOMO)
各正孔輸送材料を0.1Mテトラエチルアンモニウム過塩素酸塩(TEAP)支持電解質溶液(塩化メチレン)に溶解させ、電気化学アナライザー(ALS/CH Instruments 610B)を用い、DPV(微分パルスボルタンメトリー)を測定し、基準物質のフェロセンを-4.80eVとして、最高被占軌道準位 (EHOMO)を算出した。正孔輸送材料30、31、32は0.1Mテトラエチルアンモニウム過塩素酸塩(TEAP)支持電解質溶液の溶媒をDMFに変えて測定した。
<Measurement method>
(1) Highest occupied orbital level (E HOMO )
Each hole transport material was dissolved in 0.1M tetraethylammonium perchlorate (TEAP) supporting electrolyte solution (methylene chloride), and DPV (differential pulse voltammetry) was measured using an electrochemical analyzer (ALS/CH Instruments 610B). , the highest occupied orbital level (E HOMO ) was calculated with ferrocene as a reference substance of -4.80 eV. Hole transport materials 30, 31, and 32 were measured by replacing the solvent of the 0.1M tetraethylammonium perchlorate (TEAP) supporting electrolyte solution with DMF.

(2)太陽電池の光電変換効率 (PCE)
ソーラーシミュレーター(セリック株式会社性、XIL-05B100KP)を用い、AM1.5G、100mW/cm2の疑似太陽光を太陽電池に照射し、IV特性の評価を行った。
(2) Solar cell photoelectric conversion efficiency (PCE)
Using a solar simulator (XIL-05B100KP, manufactured by SELIC Co., Ltd.), AM1.5G, 100mW/cm 2 simulated sunlight was applied to the solar cell to evaluate IV characteristics.

本発明の正孔輸送材料を用いたペロブスカイト太陽電池は、正孔輸送層にLiTFSIおよびTBPなどのドーパントを添加しなくても、高い光電変換効率を示し、光電特性が安定な太陽電池を提供することができる。
本発明の正孔輸送材料を用いれば、最高被占軌道準位 (EHOMO)の調整が容易であり、種々のペロブスカイトに適用できる。
また、ペロブスカイトが短波長側、シリコンが長波長側の光を利用するタンデム太陽電池を構成することができ、より高い光電変換効率を実現することができる。
このような太陽電池は、屋根設置用パネル(住宅、ビル、工場)、屋根一体型(住宅、ビル、工場、ガレージ、ビニールハウス)、壁面設置(住宅、ビル、工場)、窓ガラス、ブラインド、遮光用シート、太陽光発電所、IoT端末の電源(RFIDタグ、センサー、小型電子機器)、モバイルソーラー充電器、人工衛星、自動車、ドローン、ソーラープレーンなど、多様な分野に利用することができる。
A perovskite solar cell using the hole-transporting material of the present invention exhibits high photoelectric conversion efficiency without adding dopants such as LiTFSI and TBP to the hole-transporting layer, and provides a solar cell with stable photoelectric characteristics. be able to.
The hole-transporting material of the present invention facilitates adjustment of the highest occupied molecular orbital level (E HOMO ) and can be applied to various perovskites.
In addition, a tandem solar cell can be configured in which perovskite uses light on the short wavelength side and silicon uses light on the long wavelength side, and higher photoelectric conversion efficiency can be achieved.
Such solar cells are used in roof-mounted panels (houses, buildings, factories), roof-mounted (houses, buildings, factories, garages, greenhouses), wall-mounted (houses, buildings, factories), window glass, blinds, It can be used in various fields such as light shielding sheets, solar power plants, IoT terminal power supplies (RFID tags, sensors, small electronic devices), mobile solar chargers, artificial satellites, automobiles, drones, and solar planes.

1 ペロブスカイト太陽電池
11 ガラス基板
12 透明電極
13 電子輸送層
14 メソポーラス金属酸化物
15 ペロブスカイト層
16 正孔輸送層
17 金属電極
1 perovskite solar cell 11 glass substrate 12 transparent electrode 13 electron transport layer 14 mesoporous metal oxide 15 perovskite layer 16 hole transport layer 17 metal electrode

Claims (9)

式(III):
Figure 0007261945000079
〔式中、
4つのRは、同一で、下式:
Figure 0007261945000080
Figure 0007261945000081
からなる群から選択されるN,N-ジ-置換フェニルアミノ基である。〕で示される、正孔輸送材料。
Formula (III):
Figure 0007261945000079
[In the formula,
The four R 0s are identical and have the formula:
Figure 0007261945000080
Figure 0007261945000081
N,N-di-substituted phenylamino groups selected from the group consisting of ] , a hole-transporting material.
式(III)中、4つのRは、同一で、下式:
Figure 0007261945000082
Figure 0007261945000083
からなる群から選択されるN,N-ジ-(p-置換フェニル)アミノ基である、請求項の正孔輸送材料。
In formula (III), the four R 0 are the same and have the following formula:
Figure 0007261945000082
Figure 0007261945000083
2. The hole transport material of claim 1 , which is an N,N-di-(p-substituted phenyl)amino group selected from the group consisting of:
透明電極、電子輸送層、メソポーラスTiO層、前記メソポーラスTiO層を足場とするペロブスカイト層、正孔輸送層および金属電極を、この順番で接合されて構成されたn-i-p型構造の太陽電池であって、前記正孔輸送層が請求項1または2に記載の正孔輸送材料を含む、ペロブスカイト太陽電池。 A solar cell with a nip-type structure composed of a transparent electrode, an electron-transporting layer, a mesoporous TiO2 layer, a perovskite layer using the mesoporous TiO2 layer as a scaffold, a hole-transporting layer, and a metal electrode, joined in this order. 3. A perovskite solar cell, wherein said hole-transporting layer comprises the hole-transporting material according to claim 1 or 2 . 前記ペロブスカイトが、組成式:ABX3で表され、Aは、メチルアンモニウム(CH3NH3 +)およびホルムアミジニウム(HC(NH2)2 +)などの有機アンモニウム、またはリチウム(Li+)、ナトリウム(Na+)、カリウム(K+)、ルビジウム(Rb+)およびセシウム(Cs+)からなるアルカリ金属イオンから選ばれる少なくとも1つの1価陽イオンであり、Bは、マグネシウム(Mg)、スズ(Sn)および鉛(Pb)から選ばれる少なくとも1つの金属元素の2価陽イオンであり、Xは、塩素(Cl)、臭素(Br)およびヨウ素(I)から選ばれる少なくとも1つである、請求項のペロブスカイト太陽電池。 The perovskite is represented by the compositional formula: ABX 3 , where A is an organic ammonium such as methylammonium (CH 3 NH 3 + ) and formamidinium (HC(NH 2 ) 2 + ), or lithium (Li + ), At least one monovalent cation selected from alkali metal ions consisting of sodium (Na + ), potassium (K + ), rubidium (Rb + ) and cesium (Cs + ), and B is magnesium (Mg) and tin is a divalent cation of at least one metal element selected from (Sn) and lead (Pb), and X is at least one selected from chlorine (Cl), bromine (Br) and iodine (I); 4. The perovskite solar cell of claim 3 . 前記ペロブスカイトが、MAPbI3(ヨウ化鉛メチルアンモニウム)、Cs0.05(FA0.85MA0.15)0.95Pb(I0.89Br0.11)3、またはFAPbI3(ヨウ化鉛ホルムアミジニウム)である、請求項のペロブスカイト太陽電池。 5. The method of claim 4 , wherein the perovskite is MAPbI3 (lead methylammonium iodide), Cs0.05 ( FA0.85MA0.15 ) 0.95Pb ( I0.89Br0.11 ) 3 , or FAPbI3 (lead formamidinium iodide). perovskite solar cell. 正孔輸送層が前記正孔輸送材料のみからなる、請求項に記載のペロブスカイト太陽電池。 4. The perovskite solar cell of claim 3 , wherein the hole-transporting layer consists solely of said hole-transporting material. 請求項に記載のペロブスカイト太陽電池の製造方法であって、
フッ素ドープ酸化スズをコートした透明電極のフッ素ドープ酸化スズコート上に、アモルファス緻密酸化チタンを成膜して、電子輸送層を形成する工程;
前記電子輸送層上にメソポーラス酸化チタン層を形成する工程;
前記メソポーラス酸化チタン層上に、ペロブスカイトの溶液を適用することによってペロブスカイト層を形成する工程;
前記ペロブスカイト層上に、正孔輸送材料の溶液を適用することによって正孔輸送層を形成する工程
を含む、製造方法。
A method for manufacturing a perovskite solar cell according to claim 3 ,
A step of forming an electron transport layer by forming a film of amorphous dense titanium oxide on the fluorine-doped tin oxide coat of the fluorine-doped tin oxide-coated transparent electrode;
forming a mesoporous titanium oxide layer on the electron transport layer;
forming a perovskite layer on the mesoporous titanium oxide layer by applying a perovskite solution;
A method of manufacturing comprising forming a hole-transporting layer on said perovskite layer by applying a solution of a hole-transporting material.
正孔輸送材料の溶液が、非ハロゲン溶媒中の前記正孔輸送材料溶液である、請求項に記載の製造方法。 8. The manufacturing method according to claim 7 , wherein the solution of hole transport material is a solution of said hole transport material in a non-halogen solvent. 前記非ハロゲン溶媒は、n-プロピルアルコール、iso-プロピルアルコール、n-ブチルアルコール、iso-ブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコールから選択されるアルコール類;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテルから選択されるエーテル類;テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、4-メチルテトラヒドロピランから選択される環状エーテル類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルから選択される、前記アルコールと、酢酸から選択される有機酸とのエステル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどから選択されるケトン類;トルエン、キシレン、メシチレン、アニソールから選択される芳香族炭化水素類;アセトニトリルなどから選択されるニトリル類から選択される、請求項に記載の製造方法。 The non-halogen solvent is alcohol selected from n-propyl alcohol, iso-propyl alcohol, n-butyl alcohol, iso-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol; diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether , cyclopentyl methyl ether; cyclic ethers selected from tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran, 4-methyltetrahydropyran; methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, the alcohol and , esters with organic acids selected from acetic acid; ketones selected from acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.; aromatic hydrocarbons selected from toluene, xylene, mesitylene, anisole; The production method according to claim 8 , wherein the nitriles are selected from
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