JPH04280681A - 溶解性共役系重合体薄膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溶解性共役系重合体、及
び有機顔料及び／又は有機色素を含有させた新規な薄膜
に関するものである。このような薄膜は、例えば、光電
変換素子、光センサー、電子写真感光体、光記録材料、
印刷刷版等に利用することができる。

【０００２】

【従来の技術】従来、ポリチオフェン、ポリアニリン、
ポリピロールなどの共役系高分子化合物がたとえば電解
重合などの方法で合成されている。これらの共役系の重
合体は各種用途に利用することが期待できるが一般に溶
剤に不溶であるため、芳香環に置換基を導入することで
溶剤に可溶化することが行われている（例えば、吉野ら
、「導電性高分子の基礎と応用」、アイピーシー、１９
８８）。しかしながらこれらの共役系の重合体は、応答
波長域が狭く、６００ｎｍ以上に大きな光吸収がなく、
６００ｎｍ以上の光に対して光電気的に不活性であった
。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これら溶解性共役系高
分子からなる薄膜は６００ｎｍ以上に大きな吸収がなく
、太陽電池に利用する場合、低い光電変換効率という問
題点があった。また、６００ｎｍ以上の光源を利用した
場合、光学的に不活性であり、６００ｎｍ以上に吸収を
有する溶解性共役系高分子からなる薄膜が望まれていた
。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題を
解決し、応答波長域が拡大し、６００ｎｍ以上の光に応
答する溶解性共役系重合体薄膜について鋭意検討した結
果、下記の発明に至った。即ち、本発明は溶解性共役系
重合体、及び有機顔料及び／又は有機色素を含有する薄
膜である。この薄膜は溶解性共役系重合体を溶解した溶
媒中に有機顔料及び／又は有機色素を分散もしくは溶解
させた液を基板上に塗布することにより作製することが
でき、有機顔料及び／又は有機色素が均一に分散した薄
膜を得ることができる。そして、その薄膜を金属−半導
体接合を利用した光電変換素子の半導体として用いるこ
とにより、白色光照射に対する応答波長域が拡大し６０
０ｎｍ以上の光にも応答する光電変換素子を作製するこ
とができる。

【０００５】本発明における溶解性共役系重合体として
はアルキル鎖を有するものが好ましく、ポリアルキルチ
オフェン類、ポリアルキルピロール類、ポリアルキルア
ニリン類等を挙げることができる。ポリアルキルチオフ
ェン類としてはポリ−３−プロピルチオフェン、ポリ−
３−ヘキシルチオフェン、ポリ−３−ヘプチルチオフェ
ン、ポリ−３−オクチルチオフェン、ポリ−３−ノニル
チオフェン、ポリ−３−デシルチオフェン、ポリ−３−
ドデシルチオフェン、ポリ−３−ラウリルチオフェン等
、また、３−ヘキシルチオフェンとチオフェン、３−ノ
ニルチオフェンとチオフェン、３−ドデシルチオフェン
とチオフェン、３−ラウリルチオフェンとチオフェン、
３−ドデシルチオフェンと３−プロピルチオフェン等の
共重合体を挙げることができる。

【０００６】ポリアルキルピロール類としてはポリ−３
−プロピルピロール、ポリ−３−ヘキシルピロール、ポ
リ−３−ヘプチルピロール、ポリ−３−オクチルピロー
ル、ポリ−３−ノニルピロール、ポリ−３−デシルピロ
ール、ポリ−３−ドデシルピロール、ポリ−３−ラウリ
ルピロール等、また、３−ヘキシルピロールとピロール
、３−ノニルピロールとピロール、３−ドデシルピロー
ルとピロール、３−ラウリルピロールとピロール、３−
ドデシルピロールと３−プロピルピロール等の共重合体
を挙げることができる。

【０００７】ポリアルキルアニリン類としてはポリ−Ｎ
−プロピルアニリン、ポリ−Ｎ−ヘキシルアニリン、ポ
リ−Ｎ−ヘプチルアニリン、ポリ−Ｎ−オクチルアニリ
ン、ポリ−Ｎ−ノニルアニリン、ポリ−Ｎ−デシルアニ
リン、ポリ−Ｎ−ドデシルアニリン、ポリ−Ｎ−ラウリ
ルアニリン等、また、Ｎ−ヘキシルアニリンとアニリン
、Ｎ−ノニルアニリンとアニリン、Ｎ−ドデシルアニリ
ンとアニリン、Ｎ−ラウリルアニリンとアニリン、Ｎ−
ドデシルアニリンとＮ−プロピルアニリン等の共重合体
を挙げることができる。溶解性共役系高分子としてはこ
のようなポリアルキルチオフェン類、ポリアルキルピロ
ール類、ポリアルキルアニリン類、その他溶解性共役系
高分子を使用できるが特にポリアルキルチオフェン類は
分子量が大きく膜の製膜性が良いので好ましく用いられ
る。

【０００８】有機顔料、有機色素としては、（ａ）金属
フタロシアニン、無金属フタロシアニン等のフタロシア
ニン系化合物、（ｂ）ナフタロシアニン系化合物、（ｃ
）モノアゾ、ビスアゾ、トリスアゾ等のアゾ化合物、（
ｄ）ペリレン酸無水物、ペリレン酸イミド等のペリレン
系化合物、（ｅ）アントラキノン誘導体、アントアント
ロン誘導体、ジベンズピレンキノン誘導体、ピラントロ
ン誘導体、ビオラントロン誘導体、イソビオラントロン
誘導体等の多環キノン系化合物、（ｆ）インジゴ誘導体
、チオインジゴ誘導体等のインジゴイド系化合物、（ｇ
）ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、キサンテン
、アクリジン等のカルボニウム系化合物、（ｈ）アジン
、オキサジン、チアジン等のキノンイミン系化合物、（
ｉ）シアニン、アゾメチン等のメチン系化合物、（ｊ）
キノリン系化合物、（ｋ）ベンゾキノンおよびナフトキ
ノン系化合物、（ｌ）ナフタルイミド系化合物、（ｍ）
ビスベンゾイミダゾール誘導体等のペリレン系化合物等
が挙げられるがフタロシアニン系が特に好ましい。

【０００９】分散液の有機溶媒としては、クロロホルム
、テトラヒドロフラン、アニソール、ヘプタン、トルエ
ン等が利用できるが、他にこれら共役系重合体を溶解す
ることができる溶媒ならば利用できる。

【００１０】本発明の重合体膜は塗布法に形成できると
ころに特徴があるが、その膜の形成方法としては、キャ
スト法、スピンコート法、水面展開法、等が利用できる
がこれらに限定されない。又、光電変換素子に用いられ
る電極作製には、光の入射する側の電極にはアルミニウ
ム、インジウム、クロム、酸化亜鉛、硫化カドミウムな
どの金属あるいは無機半導体の半透明膜が利用できる。 また、電子供与性物質と電子受容性物質からなる積層構
造素子を本発明の重合体膜を用いて作製する場合、ＩＴ
Ｏなどの透明電極や金電極などの有機膜とオーム性接触
することができる物質で電極を作製してもよい。溶解性
溶解性共役系重合体溶液中への有機顔料及び／又は有機
色素の分散方法としては、ペイントシェーカー、サンド
グラインドミル、ボールミル、ロールミル、アトライタ
ー、振動ミル、コロイドミルなどの分散機を用いること
ができ、１時間〜１００時間の範囲で処理するのが適当
であるがこの限りではない。

【００１１】

【実施例】次に本発明を実施例により、さらに詳細に説
明するが本発明はこれらの例によってなんら限定される
ものではない。

【００１２】実施例１〜４ （Ａ）共役系重合体の作製（ポリ−３−ドデシルチオフ
ェンの合成）第二塩化鉄０．０４モル（６．５ｇ）を乾
燥窒素中で採取し、クロロホルム１００ｍｌに投入し第
２塩化鉄のクロロホルム懸濁液を得た。これに、乾燥窒
素雰囲気化で滴下ロートにより３−ドデシルチオフェン
０．０１モル（２．５２ｇ）を懸濁液中に滴下した。こ
の懸濁液を一昼夜攪拌した後、大量の水に投入しクロロ
ホルムにより抽出した。抽出液を乾燥することによりポ
リ−３−ドデシルチオフェンを１ｇ得た。

【００１３】（Ｂ）分散液の作製 ポリ−３−ドデシルチオフェン（０．５ｇ）をクロロホ
ルム３０ｍｌに溶解させて作製した溶液中にオキソチタ
ニウムフタロシアニン（実施例１）、銅フタロシアニン
（実施例２）、無金属フタロシアニン（実施例３）、Ｎ
，Ｎ′−ビス（２−エチルヘキシル）−３，４，９，１
０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（実施例４）を
各々０．１ｇ加える。ガラスビーズ３０ｇをこの溶液中
に加え、それぞれペイントコンディショナーで３時間攪
拌し４種類の分散溶液を作製した。

【００１４】（Ｃ）薄膜及び光電変換素子の作製以下に
図面に基き詳細に説明する。図１（Ａ）に光電変換素子
の断面図、図１（Ｂ）にその平面図を示した。ガラス基
板（１）と第１電極（２）、第２電極（３）、有機膜（
４）、第３電極（５）の４層からなっている。第１電極
（２）にクロム、第２電極（３）に金、第３電極（５）
にアルミニウムの蒸着膜を用い、第３電極（５）側から
白色光を照射した。有機膜（４）は、上記（Ｂ）にて作
製した４種の分散液（実施例１〜４）及び有機顔料、有
機色素を含有しない溶液（比較例１）をキャスト法にて
形成した。

【００１５】（Ｄ）光電変換効率の測定作製した光電変
換素子に第３電極（５）側からフイルターによって赤外
光をカットした１．３４ｍＷ／ｃｍ２の白色光を照射し
、光電変換効率を測定した。光電変換効率の測定には、
ポテンショスタットおよびポテンシャルスキャナーを用
い、Ｘ−Ｙレコーダーで記録した。測定はすべて空気中
、室温で行った。結果を表１に示した。

【００１６】

【表１】

【００１１】

【発明の効果】本発明は新規な薄膜であって、本発明に
より共役系高分子中に有機顔料及び／又は有機色素を均
一に分散もしくは固溶した薄膜を容易に作製できる。ま
た、この薄膜からなる光電変換素子を作製することによ
り、応答波長域が拡大し、光電変換効率の高い塗布膜を
容易に作成できる。これらは太陽電池、光センサー、電
子写真感光体、光記録材料、印刷刷版等に利用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光電変換素子の概略図。

【符号の説明】

１　　ガラス基板 ２　　第１電極 ３　　第２電極 ４　　有機膜 ５　　第３電極 ６　　リード線

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　溶解性共役系重合体、及び有機顔料及
   び／又は有機色素を含有することを特徴とする薄膜。
2. 【請求項２】　　溶解性共役系重合体がアルキル鎖を有
   することを特徴とする請求項１記載の薄膜。
3. 【請求項３】　　アルキル鎖を有する溶解性共役系重合
   体がポリアルキルチオフェン類である請求項２記載の薄
   膜。
4. 【請求項４】　　溶解性共役系重合体を溶解した有機溶
   媒溶液中に有機顔料及び／又は有機色素類を分散もしく
   は溶解させた液を基板上に塗布することを特徴とする薄
   膜作製方法。
5. 【請求項５】　　金属−半導体接合を利用した光電変換
   素子において、半導体が請求項１記載の薄膜であること
   を特徴とする光電変換素子。