JPH06120541A

JPH06120541A - 有機太陽電池

Info

Publication number: JPH06120541A
Application number: JP4265010A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Mizuta; 泰史水田; Masafumi Tanaka; 雅史田中; Eiichi Miyamoto; 栄一宮本; Hiroaki Iwasaki; 宏昭岩崎
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1992-10-02
Filing date: 1992-10-02
Publication date: 1994-04-28

Abstract

(57)【要約】【目的】光電変換効率に優れ、連続使用時の特性が安
定な、有機太陽電池を得る。【構成】２つの電極の間に、電荷発生顔料と電荷輸送
染料とを含有する光導電層が形成されている有機太陽電
池。その電荷輸送染料は、下記一般式（１）で表される
化合物である。【化１】（式中、Ｒ¹〜Ｒ⁴は、水素原子、アルキル基などを示
し、ｎは１〜５の整数である；Ａは下記式（２）または
下記式（３）で表される基を示す）：【化２】（式中、Ｒ⁵およびＲ⁶は、水素原子、アルキル基などを
示し、ｍは１〜５の整数である）：【化３】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有機太陽電池に関し、
より詳しくは、有機顔料および有機染料を用いた機能分
離型の有機太陽電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機太陽電池は、シリコン、ゲルマニウ
ム等の無機半導体と有機色素からなる光導電層との間に
ｐｎ接合を形成させ、または金属と有機色素とを結合さ
せることにより、光エネルギーを電気エネルギーに変換
させるものである。その光導電層は、例えば、クロロフ
ィルなどの合成色素や顔料、ポリアセチレンなどの導電
性高分子材料、またはそれらの複合材料などからなる有
機光導電体を、真空蒸着法、キャスト法またはディッピ
ング法などにより薄膜化したもので形成されている。

【０００３】上記のような有機光導電体や有機半導体を
用いた有機太陽電池は、従来のシリコン、ゲルマニウム
などの無機半導体の単結晶にｐｎ接合を形成させた無機
太陽電池に比べて、経済性に優れていること、製造し易
いことなどの利点を有しているため、近年、民生用の太
陽電池として注目されている。

【０００４】例えば、特開平１−２１５０７０号公報に
は、有機電荷発生顔料と、有機電荷輸送染料とをバイン
ダー樹脂中に分散させた光導電層を、２つの電極間に配
設して形成された有機太陽電池が開示されている。

【０００５】この有機太陽電池においては、有機電荷輸
送染料として、ピラゾリン系、ヒドラゾン系、オキサゾ
ール系、トリアリールメタン系、ポリアリールアルカン
類などの有機化合物が用いられている。

【０００６】この有機太陽電池においては、上記電極
と、上記有機電荷発生顔料を含有する光導電層との間
に、ショットキー接合が形成されている。このため、上
記有機電荷発生顔料に光が照射されると、このショット
キー障壁部分でキャリア対が発生する。このキャリア対
の内、正孔が光導電層内の有機電荷輸送染料に注入さ
れ、正孔は該染料中を、電子は上記顔料中を、それぞれ
ショットキー接合のポテンシャル差に従って移動する。

【０００７】従って、この特開平１−２１５０７０号公
報に開示された有機太陽電池によれば、安価で、光電変
換効率が高く、連続使用安定性の高い有機太陽電池が得
られるとされている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の有機電
荷輸送染料を用いた有機太陽電池では、キャリア移動度
が低く、光電変換効率が不十分である。さらに、紫外線
照射により劣化しやすく、連続使用時には特性が不安定
であるなどの問題点を有している。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は高い光電変換率を有し、
連続使用時に安定な特性を有する有機太陽電池を提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の有機太陽電池
は、２つの電極の間に、電荷発生顔料と電荷輸送染料と
を含有する光導電層が設けられている有機太陽電池であ
って、該電荷輸送染料が、下記一般式（１）で表される
化合物であり、そのことにより上記目的が達成される。

【００１１】

【化４】

【００１２】（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³およびＲ⁴は同一ま
たは異なって、水素原子、アルキル基またはアルコキシ
基を示し、アルキル基アルコキシ基は、いずれも置換基
を有していてもよい；ｎは１〜５の整数である；Ａは下
記式（２）または下記式（３）で表される基を示す）：

【００１３】

【化５】

【００１４】（式中、Ｒ⁵およびＲ⁶は同一または異なっ
て、水素原子、アルキル基またはアルコキシ基を示し、
アルキル基アルコキシ基は、いずれも置換基を有してい
てもよい；ｍは１〜５の整数である）：

【００１５】

【化６】

【００１６】

【作用】有機太陽電池の光導電層に光が照射されると、
光導電層中の電荷発生顔料には、電荷が発生し、電子は
正極へ移動すると共に、正孔は電荷輸送染料に注入され
て、この電荷輸送染料を介して負極へ移動する。

【００１７】ここで、本発明に用いられるｍ−フェニレ
ンジアミン誘導体（上記一般式（１）において、Ａが上
記式（２）で表される基である化合物）は、分子内に消
光剤として知られるターフェニル構造部分を有している
ため、高い電荷輸送能力と光安定性を有している。この
理由としては、上記ターフェニル構造部分で形成される
π電子共役系が、より大きな広がりをもっていることが
考えられる。このため、上記ｍ−フェニレンジアミン誘
導体においては、分子構造の平面化が一層促進されて、
分子間の重なり合いなどによる分子相互作用が強まる。
よって、このｍ−フェニレンジアミン誘導体を電荷輸送
染料として光導電層に含有させることにより、光電変換
効率に優れ、かつ、連続使用時の特性が安定な有機太陽
電池が得られる。

【００１８】また、本発明に用いられるジアミノアセナ
フテン誘導体（上記一般式（１）において、Ａが上記式
（３）で表される基である化合物）は、分子内に消光剤
として知られるアセナフテン構造部分を有しているた
め、高い電荷輸送能力と光安定性を有している。この理
由としては、上記アセナフテン構造部分を分子内に導入
したため、形成されるπ電子共役系がより大きな広がり
をもっていることが考えられる。このため、上記アセナ
フテン誘導体においては、分子構造の平面化が一層促進
されて、分子間の重なり合いなどによる分子相互作用が
強まる。よって、このジアミノアセナフテン誘導体を電
荷輸送染料として光導電層に含有させることにより、光
電変換効率に優れ、連続使用時の特性が安定な有機太陽
電池が得られる。

【００１９】

【好適態様】本発明に係る有機太陽電池は、例えば、図
１に示すような構成とすることができる。

【００２０】この有機太陽電池Ａは、基板１と、該基板
１上に順次積層された電極２、光導電層３および透明対
向電極４とを有する。

【００２１】この構造において、光は透明電極４側から
照射されるが、基板１と電極２とが透光性である場合に
は、基板１側から光が照射されてもよい。その場合に
は、透明電極４は、非透光性であってもよい。また、こ
の構造において、電極２と基板１との密着性向上のため
に、基板１上に下引き層を設けてもよい。

【００２２】上記基板１の材料としては、アルミニウ
ム、ステンレスなどの金属、紙、プラスチックなどを用
いることができる。

【００２３】上記電極２および透明電極４の材料として
は、光導電層３とのショットキー接合を形成する材料で
あれば、いずれも用いることができる。例えば、アルミ
ニウム、銅、ステンレスなどの金属；ポリアセチレン、
ポリピロールなどの導電性高分子；４級アンモニウム塩
を高分子中に溶解させたもの；ＳｎＯ₂、ＩＴＯなどの
酸化物などを用いることができる。ただし、透光性が必
要とされる場合には、金属の半透明薄膜、透明導電性酸
化物などを用いる必要がある。

【００２４】上記電極２および４は、例えば、真空蒸着
またはスパッタリングなどにより形成される。

【００２５】上記光導電層３は、一般的には、バインダ
ー樹脂と、電荷発生顔料と、電荷輸送染料とを含有す
る。

【００２６】上記光導電層３に含有される電荷輸送染料
としては、上記一般式（１）で表される化合物が用いら
れる。

【００２７】上記アルキル基としては、例えばメチル
基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル
基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシ
ル基等の炭素数１〜６の低級アルキル基があげられる。

【００２８】上記アルコキシ基としては、例えば、メト
キシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ
基、ブトキシ基、イソブトキシ基、ｔ−ブトキシ基、ペ
ンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基など炭素数１〜６の
低級アルコキシ基などが挙げられる。

【００２９】また、上記アルキル基などに置換してもよ
い基としては、例えばハロゲン原子、置換基（アルキル
等）を有することのあるアミノ基、水酸基、エステル化
されていてもよいカルボキシル基、シアノ基、炭素数１
〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアルコキシ基、アリ
ール基を有することのある炭素数２〜６のアルケニル基
などがあげられる。置換基は２以上であってもよく、ま
た２つの置換基が環を形成していてもよい。

【００３０】上記ハロゲン原子としては、フッ素、塩
素、臭素、ヨウ素があげられる。

【００３１】上記一般式（１）において、Ａが上記式
（２）で表される基であるｍ−フェニレンジアミン誘導
体としては、例えば下記式で表されるものがあげられ
る。

【００３２】

【化７】

【００３３】

【化８】

【００３４】

【化９】

【００３５】

【化１０】

【００３６】上記ｍ−フェニレンジアミン誘導体は、種
々の方法で合成することが可能であり、例えば、下記の
反応式により得ることができる。

【００３７】

【化１１】

【００３８】（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ⁵、Ｒ⁶、ｎおよびｍ
は前記と同様に定義され、Ｘはハロゲン原子を示す）。

【００３９】まず、式（ａ）で表されるジアミノターフ
ェニル誘導体と式（ｂ）で表される化合物とを、銅触媒
および塩基性触媒の存在下で反応させて、式（ｃ）で表
される化合物を得る。次に、化合物（ｃ）と式（ｄ）で
表される化合物とを銅触媒および塩基性触媒の存在下で
反応させて、式（１−１）で表される上記ｍ−フェニレ
ンジアミン誘導体を得る。尚、式（ｃ）で表される化合
物を得る上で、式（ａ）で表されるターフェニル誘導体
のアミノ基は、予め、アセチル化剤でアセチル化してお
くことが好ましい。

【００４０】上記反応は、いずれも、無溶媒または溶媒
中で行われる。式（ｂ）で表される化合物は、式（ａ）
で表されるターフェニル誘導体に対して、２〜２０倍モ
ル量、好ましくは、３〜１０倍モル量で使用される。ま
た、式（ｄ）で表される化合物も、式（ｃ）で表される
化合物に対して２〜２０倍モル量、好ましくは、３〜１
０倍モル量で使用される。上記反応は、通常、温度１５
０〜２５０℃、好ましくは、１７０〜２３０℃で行われ
る。

【００４１】上記反応に使用される銅触媒としては、例
えば、銅粉、酸化銅、ハロゲン化銅などの銅または銅化
合物が挙げられ、その使用量は、式（ａ）で表されるタ
ーフェニル誘導体または式（ｃ）で表される化合物に対
して、いずれも、０．０１〜１．０当量であり、好まし
くは、０．１〜０．５当量である。

【００４２】上記塩基性物質としては、例えば、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カ
リウムなどが挙げられ、その使用量は、式（ａ）で表さ
れるターフェニル誘導体または式（ｃ）で表される化合
物に対して、いずれも、０．５〜１０倍モル、好ましく
は、１〜３倍モル量程度である。

【００４３】上記有機溶媒としては、ニトロベンゼン、
ジクロロベンゼン、キノリン、Ｎ−メチルピロリドン、
Ｎ，Ｎ−メチルピロリドン、１，３−ジメチル−２−イ
ミダゾリンなどを用いることができる。尚、式（ｂ）ま
たは式（ｄ）で表される化合物を過剰量用いる場合に
は、上記反応は無溶媒で行うこともできる。

【００４４】上記アセチル化は、常法に従って、行うこ
とができる。アセチル化剤としては、例えば、酢酸の無
水物や塩化物などが挙げられる。

【００４５】また、上記式（１−１）において、Ｒ¹＝
Ｒ²である時には、上記アセチル化を行うことなく、一
段階の反応で式（ｂ）または式（ｄ）で表される化合物
を反応させることもできる。

【００４６】上記一般式（１）において、Ａが上記式
（３）で表される基であるジアミノアセナフテン誘導体
としては、例えば下記式で表されるものがあげられる。

【００４７】

【化１２】

【００４８】

【化１３】

【００４９】

【化１４】

【００５０】上記ジアミノアセナフテン誘導体は、種々
の方法で合成することが可能であり、例えば、下記の反
応式により得ることができる。

【００５１】

【化１５】

【００５２】（式中、Ｒ¹およびＲ²は前記と同様に定義
され、Ｘはハロゲン原子を示す）。

【００５３】まず、式（ｅ）で表されるアセナフテン誘
導体と式（ｆ）で表される化合物とを、銅触媒および塩
基性触媒の存在下で反応させて、式（ｇ）で表される化
合物を得る。次に、化合物（ｇ）と式（ｈ）で表される
化合物とを銅触媒および塩基性触媒の存在下で反応させ
て、式（２−１）で表される上記ジアミノアセナフテン
誘導体を得る。尚、式（ｇ）で表される化合物を得る上
で、式（ｅ）で表されるアセナフテン誘導体のアミノ基
は、予め、アセチル化剤でアセチル化しておくことが好
ましい。

【００５４】上記反応は、いずれも、無溶媒または溶媒
中で行われる。式（ｆ）で表される化合物は、式（ｅ）
で表されるアセナフテン誘導体に対して、２〜２０倍モ
ル量、好ましくは、３〜１０倍モル量で使用される。ま
た、式（ｈ）で表される化合物も、式（ｇ）で表される
化合物に対して２〜２０倍モル量、好ましくは、３〜１
０倍モル量で使用される。上記反応は、通常、温度１５
０〜２５０℃、好ましくは、１７０〜２３０℃で行われ
る。

【００５５】上記反応に使用される銅触媒としては、上
記式（１−１）で表されるｍ−フェニレンジアミン誘導
体の合成に記載したものを用いることができる。その使
用量は、式（ｅ）で表されるアセナフテン誘導体または
式（ｇ）で表される化合物に対して、いずれも、０．０
１〜１．０当量であり、好ましくは、０．１〜０．５当
量である。

【００５６】上記塩基性物質としては、上記式（１−
１）で表されるｍ−フェニレンジアミン誘導体の合成に
記載したものを用いることができる。その使用量は、式
（ｅ）で表されるアセナフテン誘導体または式（ｇ）で
表される化合物に対して、いずれも、０．５〜１０倍モ
ル、好ましくは、１〜３倍モル量程度である。

【００５７】上記有機溶媒としては、上記式（１−１）
で表されるｍ−フェニレンジアミン誘導体の合成に記載
したものを用いることができる。尚、式（ｆ）または式
（ｈ）で表される化合物を過剰量用いる場合には、上記
反応は無溶媒で行うこともできる。

【００５８】上記アセチル化は、常法に従って、行うこ
とができる。アセチル化剤としては、例えば、酢酸の無
水物や塩化物などが挙げられる。

【００５９】また、上記式（２−１）において、Ｒ¹＝
Ｒ²である時には、上記アセチル化を行うことなく、一
段階の反応で式（ｆ）または式（ｈ）で表される化合物
を反応させることもできる。

【００６０】また、上記一般式（１）で表される化合物
は、単独で用いてもよく、従来公知の他の電荷輸送材料
と組み合わせて使用することもできる。従来公知の電荷
輸送材料としては、種々の電子吸引性化合物、電子供与
性化合物を用いることができる。

【００６１】上記電子吸引性化合物としては、例えば、
２，６−ジメチル−２′，６′−ジｔｅｒｔ−ジブチル
ジフェノキノン等のジフェノキノン誘導体、マロノニト
リル、チオピラン系化合物、テトラシアノエチレン、
２，４，８−トリニトロチオキサントン、３，４，５，
７−テトラニトロ−９−フルオレノン、ジニトロベンゼ
ン、ジニトロアントラセン、ジニトロアクリジン、ニト
ロアントラキノン、ジニトロアントラキノン、無水コハ
ク酸、無水マレイン酸、ジブロモ無水マレイン酸等が例
示される。

【００６２】また、電子供与性化合物としては、２，５
−ジ（４−メチルアミノフェニル）、１，３，４−オキ
サジアゾール等のオキサジアゾール系化合物、９−（４
−ジエチルアミノスチリル）アントラセン等のスチリル
系化合物、ポリビニルカルバゾール等のカルバゾール系
化合物、１−フェニル−３−（ｐ−ジメチルアミノフェ
ニル）ピラゾリン等のピラゾリン系化合物、ヒドラゾン
化合物、トリフェニルアミン系化合物、インドール系化
合物、オキサゾール系化合物、イソオキサゾール系化合
物、チアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物、イ
ミダゾール系化合物、ピラゾール系化合物、トリアゾー
ル系化合物等の含窒素環式化合物、縮合多環式化合物が
例示される。

【００６３】これらの電荷輸送材料は、１種または２種
以上混合して用いられる。なお、ポリビニルカルバゾー
ル等の成膜性を有する電荷輸送材料を用いる場合には、
バインダー樹脂は必ずしも必要ではない。

【００６４】上記光導電層３に含有される有機電荷発生
顔料としては、太陽光または可視光の吸収性がよいもの
が好ましく、また、上記有機電荷輸送染料に対して、電
子受容体として機能するものが好ましい。例えば、セレ
ン、セレン−テルル、セレン−ヒ素、アモルファスシリ
コン、ピリリウム塩、チオピリリウム系顔料、フタロシ
アニン系化合物、アンサンスロン系化合物、アントアン
トロン顔料、ペリレン系化合物、ジベンズピレンキノン
顔料、ピラトロン顔料、トリスアゾ顔料、ビスアゾ顔
料、アゾ系化合物、ジスアゾ系化合物、インジゴ系化合
物、チオインジゴ系化合物、トリフェニルメタン系化合
物、スレン系化合物、トルイジン系化合物、ピラゾリン
系化合物、キナクドリン系化合物、ピロロピロール系化
合物、非対称キノシアニン、キノシアニン、多環縮合系
色素、ポルフィリン色素などを用いることができる。

【００６５】これらの電荷発生顔料は、１種または２種
以上を混合して用いてもよい。

【００６６】上記電荷有機発生顔料は、ミリング分散液
の加熱撹拌などにより適当な結晶形の微粒子とすること
ができる。

【００６７】上記光導電層３を構成するバインダー樹脂
としては、例えば、スチレン系重合体、スチレン−ブタ
ジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合
体、スチレン−マレイン酸共重合体、アクリル共重合
体、スチレン−アクリル酸共重合体、ポリエチレン、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレン、ポ
リ塩化ビニル、ポリプロピレン、塩化ビニル−酢酸ビニ
ル共重合体、ポリエステル、ポリアミド、アルキド樹
脂、ポリカーボネート類、ポリアリレート、ポリスルホ
ン、ジアリルフタレート樹脂、ケトン樹脂、ポリビニル
ブチラール樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリウレタン樹脂
などの熱可塑性樹脂や、シリコーン樹脂、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、その他
架橋性の熱硬化性樹脂、さらにエポキシアクリレート、
ウレタン−アクリレートなどの光硬化性樹脂などが挙げ
られる。これらのバインダー樹脂は、１種または２種以
上を混合して用いることができる。

【００６８】本発明の有機太陽電池は、以下のようにし
て作製することができる。

【００６９】まず、上記電荷発生顔料、電荷輸送染料、
バインダー樹脂および溶媒を、ホモジナイザー、超音
波、ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミ
ル、ペイントシェイカーなどの方法を用いて塗布液を調
製する。この塗布液においては、通常、上記電荷発生顔
料は粒子状に分散され、上記電荷輸送染料は均一に溶解
されている。

【００７０】上記溶媒としては、種々の有機溶剤が使用
可能である。例えば、メタノール、エタノール、イソプ
ロパノール、ブタノール等のアルコール類、ｎ−ヘキサ
ン、オクタン、シクロヘキサン等の脂肪族系炭化水素、
ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、ジ
クロロメタン、ジクロロエタン、四塩化炭素、クロロベ
ンゼン等のハロゲン化炭化水素、ジメチルエーテル、ジ
エチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコ
ールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチル
エーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケト
ン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸
メチル等のエステル類、ジメチルホルムアルデヒド、ジ
メチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等があげら
れる。これらの溶剤は１種または２種以上を混合して用
いることができる。

【００７１】次に、上記塗布液を、キャスティングやデ
ィッピングなどにより電極２上に積層して、光導電層３
を形成する。

【００７２】なお、上記光導電層３には、キャリアの発
生、注入および輸送性向上のために、種々の添加剤を含
有させることができる。例えば、ジフェニル、塩化ジフ
ェニル、ターフェニル、ハロナフトキノン類、ジブチル
フタレート、ジメチルグリコールフタレート、ジオクチ
ルフタレート、トリフェニル燐酸、メチルナフタレン、
アセチルナフタレン、ベンゾフェノン、塩素化パラフィ
ン、ジラウリルチオプロピオネート、３，５−ジニトロ
サリチル酸、各種フルオロカーボン類などが挙げられ
る。

【００７３】さらに、電荷輸送染料や電荷発生顔料の分
散性、染工性等をよくするために界面活性剤、レベリン
グ剤等を使用してもよい。

【００７４】ここで、上記バインダー樹脂１００重量部
に対して、電荷発生顔料は２〜２０重量部、特に３〜１
５重量部、上記一般式（１）で表されるフェニレンジア
ミン系化合物は４０〜２００重量部、特に５０〜１５０
重量部であるのが好ましい。また、光導電層の厚みは、
０．１〜２μｍ、特に０．５μｍ程度であるのが好まし
い。

【００７５】

【実施例】以下、実施例および比較例をあげて本発明を
詳細に説明する。

【００７６】（１）ｍ−フェニレンジアミン誘導体の合
成（i）まず、３’−６’−ジアミノ−１’，２’−ター
フェニルを１３０ｇと、酢酸１６０ｇとを反応容器内に
仕込み、５０〜７０℃に加熱後、無水酢酸１１０ｇを徐
々に滴下。次に、７０℃で約１時間攪拌後、反応物を水
中に注ぎ、３０分間攪拌した。析出した結晶を濾取・乾
燥して、Ｎ，Ｎ’−ジアセチル−３’，６’−ジアミノ
−１’，２’−ターフェニル１３３ｇを得た（収率７
７．８％）。

【００７７】（ii）得られたＮ，Ｎ’−ジアセチル体１
３３ｇを、ｍ−ヨードトルエン１６９．６ｇ、炭酸カリ
ウム７０ｇおよび銅粉１１ｇと共に、反応容器内に仕込
み、反応容器内に窒素ガスを導入しながら、１８０〜２
２０℃まで加熱し、この温度で２４時間反応させた。反
応により生成する水は、水分離器により、反応系外に除
去した。冷却後、４０％水酸化カリウム水溶液２３０ｇ
を加え、１１０〜１２０℃に昇温し、１４時間反応させ
て、加水分解を行った。反応液を濾過し、触媒を除去し
た後、ｍ−ヨードトルエンを留去し、回収した。残渣を
ｎ−ヘキサン中に注いで、晶析して、Ｎ，Ｎ’−ジ（３
−メチルフェニル）−３’，６’−ジアミノ−１’，
２’−ターフェニル１３７．１ｇを得た（収率８０．１
％）。

【００７８】（iii）得られたＮ，Ｎ’−ジ（３−メチ
ルフェニル）−３’，６’−ジアミノ−１’，２’−タ
ーフェニル１３７．１ｇを、ｍ−ヨードトルエン１３
５．９ｇ、炭酸カリウム５２ｇおよび銅粉７．５ｇと共
に反応容器内に仕込み反応容器内に窒素ガスを導入しな
がら１８０〜２２０℃まで加熱し、この温度で４８時間
反応させた。反応により生成する水は水分離器により、
反応系外に除去した。冷却後、反応物にトルエン３００
ｇを加えて溶解し、不溶分を濾別し、続いて、トルエン
およびｍ−ヨードトルエンを留去し、回収した。残渣を
酢酸エチルで再結晶して、下記式（４）で表されるＮ，
Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（３−メチルフェニル）−
３’，６’−ジアミノ−１’，２’−ターフェニル（表
１において電荷輸送染料として表される化合物）１５
４．２ｇを得た（収率７９．８％）。

【００７９】

【化１６】

【００８０】得られた化合物の分析結果を以下に示す。

【００８１】元素分析結果Ｃ₄₆Ｈ₄₀Ｎ₂として計算値（％）：Ｃ：８８．９９Ｈ：６．４９Ｎ：
４．５１実測値（％）：Ｃ：８９．９９Ｈ：６．５２Ｎ：
４．５０質量分析結果ｍ／ｅ＝６２０（計算値６２０．９）（２）ジアミノアセナフテン誘導体の合成（i）まず、４，７−ジアミノアセナフテンを９２ｇと
酢酸１６０ｇとを、反応容器内に仕込み、５０〜７０℃
に加熱後、無水酢酸１１０ｇを徐々に滴下。次に、７０
℃で約１時間攪拌後、反応物を水中に注ぎ、３０分間攪
拌した。析出した結晶を濾取・乾燥して、Ｎ，Ｎ’−ジ
アセチル−４，７−ジアミノアセナフテン１０５．３ｇ
を得た（収率７９．２％）。

【００８２】（ii）得られたＮ，Ｎ’−ジアセチル体１
０５．３ｇを、ｍ−ヨードトルエン１７２．７ｇ、炭酸
カリウム７０ｇおよび銅粉１１ｇと共に、反応容器内に
仕込み、反応容器内に窒素ガスを導入しながら、１８０
〜２２０℃まで加熱し、この温度で２４時間反応させ
た。反応により生成する水は、水分離器により、反応系
外に除去した。冷却後、４０％水酸化カリウム水溶液２
３０ｇを加え、１１０〜１２０℃に昇温し、１４時間反
応させて、加水分解を行った。反応液を濾過し、触媒を
除去した後、ｍ−ヨードトルエンを留去し、回収した。
残渣をｎ−ヘキサン中に注いで、晶析して、Ｎ，Ｎ’−
ジ（３−メチルフェニル）−４，７−ジアミノアセナフ
テン１１３．３ｇを得た（収率７８．６％）。

【００８３】（iii）得られたＮ，Ｎ’−ジ（３−メチ
ルフェニル）−４，７−ジアミノアセナフテン１１３．
３ｇを、ｍ−ヨードトルエン１３５．７ｇ、炭酸カリウ
ム５２ｇおよび銅粉７．５ｇと共に、反応容器内に仕込
み、反応容器内に窒素ガスを導入しながら、１８０〜２
２０℃まで加熱し、この温度で４８時間反応させた。反
応により生成する水は、水分離器により、反応系外に除
去した。冷却後、反応物にトルエン３００ｇを加えて溶
解し、不溶分を濾別し、続いて、トルエンおよびｍ−ヨ
ードトルエンを留去し、回収した。残渣を酢酸エチルで
再結晶して、下記式（５）で表されるＮ，Ｎ，Ｎ’，
Ｎ’−テトラ（３−メチルフェニル）−４，７−ジアミ
ノアセナフテン（表１において電荷輸送染料として表
される化合物）１３１．９ｇを得た（収率７７．９
％）。

【００８４】得られた化合物の分析結果を以下に示す。

【００８５】元素分析結果Ｃ₄₀Ｈ₃₆Ｎ₂として計算値（％）：Ｃ：８８．２０Ｈ：６．６６Ｎ：
５．１４実測値（％）：Ｃ：８８．４３Ｈ：６．５９Ｎ：
５．２１質量分析結果ｍ／ｅ＝５４４（計算値５４４．８）

【００８６】

【化１７】

【００８７】得られた化合物の分析結果を以下に示す。

【００８８】元素分析結果Ｃ₃₈Ｈ₂₇Ｎ₁Ｓ₁として計算値（％）：Ｃ：８６．１７Ｈ：５．１４Ｎ：
２．６４実測値（％）：Ｃ：８６．１２Ｈ：５．３０Ｎ：
２．６２質量分析結果ｍ／ｅ＝５２９（計算値５２９．７）ＩＲ９７０ｃｍ^-1 （ＨＣ＝面外）（実施例１〜８および比較例１〜５）１００ｍｍ×１０
０ｍｍのガラス板上に、厚み５００ｎｍのアルミ電極
（透光率７０％）を真空蒸着した。

【００８９】次に、電荷発生顔料および電荷輸送染料と
して、表１に示す化合物を１０重量部ずつ、ポリビニル
ブチラール樹脂（エスレックＢＭ−１、積水化学工業社
製）１０重量部、シクロヘキサノン５０重量部を混合
し、直径１ｍｍのガラスビーズを用いたボールミルにて
２４時間混合分散した。得られた分散液を、スピンコー
ト法を用いて、上記アルミ電極上に塗布し、１００℃で
３０分間乾燥して、厚み０．５μｍの光導電層を形成し
た。

【００９０】その上に、２０ｍｍ×２０ｍｍの金電極を
厚み２０００オングストロームに蒸着した。

【００９１】上記の工程により有機太陽電池が得られ
た。

【００９２】（評価試験）各実施例１〜８および比較例
１〜５で得られた有機太陽電池のオープンサーキット電
圧Ｖ_OC（Ｖ）、ショートサーキット電流Ｉ_SC（ｍＡ）お
よび１ｋΩ付加時における最大光電変換効率Ｅ
_MAX（％）を以下の条件にて測定した。

【００９３】光源：タングステンランプ光量：２００ルクス試験結果を表１に併せて示す。また、表１中に示した電
荷発生顔料および電荷輸送染料の化学構造式を以下に示
す。

【００９４】

【表１】

【００９５】

【化１８】

【００９６】

【化１９】

【００９７】

【化２０】

【００９８】

【化２１】

【００９９】

【化２２】

【０１００】

【化２３】

【０１０１】これらの試験結果から、本発明の有機太陽
電池は、いずれも、オープンサーキット電圧Ｖ
_OC（Ｖ）、ショートサーキット電流Ｉ_SC（ｍＡ）および
１ｋΩ付加時における最大光電変換効率Ｅ_MAX（％）に
おいて、従来の有機太陽電池に比べて良好な値を示して
いる。

【０１０２】また、光に対する安定性に関しては、従来
の有機太陽電池に比べて、優れているものとすることが
でき、連続使用時に安定な特性が得られる。

【０１０３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、従来に比べて、光電変換効率に優れ、連続使
用時に安定な特性を有する有機太陽電池を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機太陽電池の一実施例を示す断面図
である。

【符号の説明】

１基板２電極３光導電層４透明電極

フロントページの続き (72)発明者岩崎宏昭大阪市中央区玉造一丁目２番28号三田工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２つの電極の間に、電荷発生顔料と電荷
輸送染料とを含有する光導電層が設けられている有機太
陽電池であって、該電荷輸送染料が、下記一般式（１）で表される化合物
である有機太陽電池：【化１】（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³およびＲ⁴は同一または異なっ
て、水素原子、アルキル基またはアルコキシ基を示し、
アルキル基アルコキシ基は、いずれも置換基を有してい
てもよい；ｎは１〜５の整数である；Ａは下記式（２）
または下記式（３）で表される基を示す）：【化２】（式中、Ｒ⁵およびＲ⁶は同一または異なって、水素原
子、アルキル基またはアルコキシ基を示し、アルキル基
アルコキシ基は、いずれも置換基を有していてもよい；
ｍは１〜５の整数である）：【化３】