JPWO2016052358A1 - Thermoelectric conversion element, conductive film, and organic semiconductor device - Google Patents

Thermoelectric conversion element, conductive film, and organic semiconductor device Download PDF

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Abstract

本発明は、熱起電力が高い熱電変換素子、並びに、導電率が高い導電膜、及び、上記導電膜を用いた有機半導体デバイスを提供することを目的とする。本発明の熱電変換素子は、π共役ポリマーを含有する熱電変換層を備える、熱電変換素子であって、上記π共役ポリマーが、分子量150以上の繰り返し単位を有し、キャリアがドーピングされたπ共役ポリマーであり、上記熱電変換層の結晶化度が、20%以上である。An object of this invention is to provide the thermoelectric conversion element with high thermoelectromotive force, the electrically conductive film with high electrical conductivity, and the organic-semiconductor device using the said electrically conductive film. The thermoelectric conversion element of the present invention is a thermoelectric conversion element comprising a thermoelectric conversion layer containing a π-conjugated polymer, wherein the π-conjugated polymer has a repeating unit having a molecular weight of 150 or more and is doped with a carrier. It is a polymer, and the crystallinity of the thermoelectric conversion layer is 20% or more.

Description

本発明は、熱電変換素子、導電膜、及び有機半導体デバイスに関する。   The present invention relates to a thermoelectric conversion element, a conductive film, and an organic semiconductor device.

熱エネルギーと電気エネルギーを相互に変換することができる熱電変換材料は、熱電発電素子やペルチェ素子のような熱電変換素子に用いられている。
このような熱電変換材料や熱電変換素子を応用した熱電発電は、熱エネルギーを直接電力に変換することができ、可動部を必要とせず、体温で作動する腕時計や僻地用電源、宇宙用電源等に用いられている。
例えば、特許文献1には、熱電変換素子の熱電変換層に、導電性高分子を使用した態様が開示されている。なお、特許文献1の実施例では、導電性高分子を含有する混合液を基板上に塗布し、加熱して、熱電変換層を形成している。
Thermoelectric conversion materials that can mutually convert thermal energy and electrical energy are used in thermoelectric conversion elements such as thermoelectric power generation elements and Peltier elements.
Thermoelectric power generation using such thermoelectric conversion materials and thermoelectric conversion elements can directly convert heat energy into electric power, does not require moving parts, operates at body temperature, power supplies for remote areas, power supplies for space, etc. It is used for.
For example, Patent Document 1 discloses an embodiment in which a conductive polymer is used for a thermoelectric conversion layer of a thermoelectric conversion element. In the example of Patent Document 1, a liquid mixture containing a conductive polymer is applied onto a substrate and heated to form a thermoelectric conversion layer.

特開2013−84947号公報JP 2013-84947 A

一方、近年、熱電変換素子が使用される機器の性能向上のために、熱電変換素子の熱起電力のより一層の向上が求められている。また、熱電変換素子の熱電変換層(導電膜)の導電率は熱電変換素子の性能(熱起電力、変換効率、応答性など)に直接影響するため、高い導電率を示す導電膜が求められている。また、このような高い導電率を示す導電膜は熱電変換素子に限らず、広く有機半導体デバイスに有用である。
このようななか本発明者らが、特許文献1の実施例を参考に、導電性高分子(π共役ポリマー)の溶液を基板上に塗布し、加熱して、導電膜を作製したところ、その導電率は昨今要求されるレベルを必ずしも満たすものではなく、更なる改良が必要であることを知見した。また、同様に、導電性高分子(π共役ポリマー)の溶液を基板上に塗布し、加熱して、熱電変換素子の熱電変換層を形成したところ、熱電変換素子の熱起電力は昨今要求されるレベルを必ずしも満たすものではなく、更なる改良が必要であることを知見した。
On the other hand, in recent years, further improvement in the thermoelectromotive force of thermoelectric conversion elements has been demanded in order to improve the performance of equipment in which thermoelectric conversion elements are used. In addition, since the conductivity of the thermoelectric conversion layer (conductive film) of the thermoelectric conversion element directly affects the performance of the thermoelectric conversion element (thermoelectromotive force, conversion efficiency, responsiveness, etc.), a conductive film having high conductivity is required. ing. Moreover, such a conductive film exhibiting high electrical conductivity is useful not only for thermoelectric conversion elements but also for organic semiconductor devices.
Under these circumstances, the inventors applied a solution of a conductive polymer (π-conjugated polymer) on a substrate with reference to the example of Patent Document 1 and heated to produce a conductive film. The rate does not necessarily meet the level required recently, and it was found that further improvement is necessary. Similarly, when a solution of a conductive polymer (π-conjugated polymer) is applied on a substrate and heated to form a thermoelectric conversion layer of the thermoelectric conversion element, the thermoelectromotive force of the thermoelectric conversion element is recently required. It has been found that further improvement is necessary, not necessarily satisfying the level.

そこで、本発明は、上記実情を鑑みて、熱起電力が高い熱電変換素子、並びに、導電率が高い導電膜、及び、上記導電膜を用いた有機半導体デバイスを提供することを目的とする。   Then, in view of the said situation, this invention aims at providing the thermoelectric conversion element with high thermoelectromotive force, the electrically conductive film with high electrical conductivity, and the organic-semiconductor device using the said electrically conductive film.

本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、熱電変換層(導電膜)に、特定の分子量の繰り返し単位を有し、キャリアがドーピングされたπ共役ポリマーを使用し、且つ、熱電変換層(導電膜)の結晶化度を特定にすることで、上記課題を解決できることを見出した。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have used a π-conjugated polymer having a repeating unit of a specific molecular weight and doped with carriers in the thermoelectric conversion layer (conductive film), and the thermoelectric conversion layer. It has been found that the above problem can be solved by specifying the crystallinity of (conductive film).
That is, the present inventors have found that the above problem can be solved by the following configuration.

(1) π共役ポリマーを含有する熱電変換層を備える、熱電変換素子であって、
上記π共役ポリマーが、分子量150以上の繰り返し単位を有し、キャリアがドーピングされたπ共役ポリマーであり、
上記熱電変換層の結晶化度が、20%以上である、熱電変換素子。
(2) 上記π共役ポリマーが、チオフェン系化合物、ピロール系化合物、アニリン系化合物、アセチレン系化合物、p−フェニレン系化合物、p−フェニレンビニレン系化合物、p−フェニレンエチニレン系化合物、及びこれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも1種のモノマーから誘導される繰り返し単位を有するπ共役系ポリマーである、上記(1)に記載の熱電変換素子。
(3) 上記π共役ポリマーが、繰り返し単位中に少なくとも2種類以上の芳香環を含有するπ共役ポリマーである、上記(1)又は(2)に記載の熱電変換素子。
(4) 上記π共役ポリマーが、繰り返し単位中に芳香族縮合環を含有するπ共役ポリマーである、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の熱電変換素子。
(5) 上記π共役ポリマーが、後述する式(1)で表される繰り返し単位を有する、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の熱電変換素子。
(6) 上記式(1)中、Aが、後述する式(A1)で表される化合物の任意の位置から2つの水素原子を除いた2価の共役系連結基である、上記(5)に記載の熱電変換素子。
(7) 上記式(A1)中、mが1であり、X31及びX42が、それぞれ独立して、硫黄原子、酸素原子、若しくは−NRN2−基である、又は、X32及びX41が、それぞれ独立して、硫黄原子、酸素原子、若しくは−NRN2−基である、上記(6)に記載の熱電変換素子。ここで、RN2は、水素原子、又はアルキル基を表す。
(8) 上記式(A1)中、mが1であり、nが1以上の整数であり、A環が、ベンゼン環、ピロール環、チオフェン環、ピリジン環、シクロペンタジエン環、又はシロール環である、上記(6)又は(7)に記載の熱電変換素子。
(9) 上記式(Z)中、RZ1で表される電子供与性基のハメットの置換基定数σ値が、−0.20以下である、上記(5)〜(8)のいずれかに記載の熱電変換素子。
(10) 上記式(Z)中、RZ1が、ヒドロキシ基若しくはその塩、メルカプト基若しくはその塩、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヘテロ環アミノ基、又はこれらの基で置換されたアリール基である、上記(5)〜(9)のいずれかに記載の熱電変換素子。
(11) 上記式(1)中、Zが、後述する式(Z1)で表される基である、上記(5)〜(10)のいずれかに記載の熱電変換素子。
(12) 上記式(Z)中、XZ1が、硫黄原子、酸素原子、又は−NRN2−基である、上記(5)〜(11)のいずれかに記載の熱電変換素子。ここで、RN2は、水素原子、又はアルキル基を表す。
(13) 上記式(1)中、Yが、単結合、又は2,5−チエニル基である、上記(5)〜(12)のいずれかに記載の熱電変換素子。
(14) 上記式(1)中、Aが、上記式(A1)で表される化合物の任意の位置から2つの水素原子を除いた2価の共役系連結基であり、2つのYが、いずれも単結合であり、2つのZが、いずれも後述する式(Z1a)で表される基である、上記(5)〜(13)のいずれかに記載の熱電変換素子。
(15) 上記式(A1)中、mが1であり、X31及びX42が、それぞれ独立して、硫黄原子、酸素原子、若しくは−NRN2−基である、又は、X32及びX41が、それぞれ独立して、硫黄原子、酸素原子、若しくは−NRN2−基である、上記(14)に記載の熱電変換素子。ここで、RN2は、水素原子、又はアルキル基を表す。
(16) 上記式(A1)中、mが1であり、nが1以上の整数であり、A環が、ベンゼン環、ピロール環、チオフェン環、ピリジン環、シクロペンタジエン環、又はシロール環である、上記(14)又は(15)に記載の熱電変換素子。
(17) 上記熱電変換層が、更に、酸化剤を含有する、上記(1)〜(16)のいずれかに記載の熱電変換素子。
(18) 上記π共役ポリマーが、酸化剤の存在下、酸化重合法によって重合することにより得られる、上記(1)〜(17)のいずれかに記載の熱電変換素子。
(19) 上記酸化剤が、鉄(III)塩、銅(II)塩、過酸化物、及び過酸からなる群より選択される少なくとも1種の化合物である、上記(18)に記載の熱電変換素子。
(20) 上記π共役ポリマーが、上記繰り返し単位とは異なる繰り返し単位を有するπ共役ポリマーと酸化剤との存在下、鋳型重合法によって重合することにより得られる、上記(1)〜(19)のいずれかに記載の熱電変換素子。
(21) 上記繰り返し単位とは異なる繰り返し単位を有するπ共役ポリマーが、チオフェン系化合物、ピロール系化合物、アニリン系化合物、アセチレン系化合物、p−フェニレン系化合物、p−フェニレンビニレン系化合物、p−フェニレンエチニレン系化合物、及びこれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも1種のモノマーから誘導される繰り返し単位を有するπ共役系ポリマーである、上記(20)に記載の熱電変換素子。
(22) π共役ポリマーを含有する導電膜であって、
上記π共役ポリマーが、分子量150以上の繰り返し単位を有し、キャリアがドーピングされたπ共役ポリマーであり、
上記導電膜の結晶化度が、20%以上である、導電膜。
(23) 上記π共役ポリマーが、後述する式(1)で表される繰り返し単位を有する、上記(22)に記載の導電膜。
(24) 上記式(1)中、Aが、下記式(A1)で表される化合物の任意の位置から2つの水素原子を除いた2価の共役系連結基である、上記(23)に記載の導電膜。
(25) 上記式(1)中、Aが、上記式(A1)で表される化合物の任意の位置から2つの水素原子を除いた2価の共役系連結基であり、2つのYが、いずれも単結合であり、2つのZが、いずれも後述する式(Z1a)で表される基である、上記(23)又は(24)に記載の導電膜。
(26) キャリア濃度が、1×1024〜3×1026個/mである、上記(22)〜(25)のいずれかに記載の導電膜。
(27) 上記(22)〜(26)のいずれかに記載の導電膜を用いた有機半導体デバイス。
(28) 基材と、電極と、上記(22)〜(26)のいずれかに記載の導電膜とをこの順に備える、有機半導体デバイス。
(1) A thermoelectric conversion element comprising a thermoelectric conversion layer containing a π-conjugated polymer,
The π-conjugated polymer has a repeating unit having a molecular weight of 150 or more and is a π-conjugated polymer doped with carriers.
The thermoelectric conversion element whose crystallinity degree of the said thermoelectric conversion layer is 20% or more.
(2) The π-conjugated polymer is a thiophene compound, a pyrrole compound, an aniline compound, an acetylene compound, a p-phenylene compound, a p-phenylene vinylene compound, a p-phenylene ethynylene compound, or a derivative thereof. The thermoelectric conversion element according to (1) above, which is a π-conjugated polymer having a repeating unit derived from at least one monomer selected from the group consisting of:
(3) The thermoelectric conversion element according to (1) or (2), wherein the π-conjugated polymer is a π-conjugated polymer containing at least two types of aromatic rings in a repeating unit.
(4) The thermoelectric conversion element according to any one of (1) to (3), wherein the π-conjugated polymer is a π-conjugated polymer containing an aromatic condensed ring in a repeating unit.
(5) The thermoelectric conversion element according to any one of (1) to (4), wherein the π-conjugated polymer has a repeating unit represented by the formula (1) described later.
(6) In the above formula (1), A is a divalent conjugated linking group obtained by removing two hydrogen atoms from any position of the compound represented by the formula (A1) described later. The thermoelectric conversion element according to 1.
(7) In the formula (A1), m is 1, and X 31 and X 42 are each independently a sulfur atom, an oxygen atom, or a —NR N2 — group, or X 32 and X 41. Are each independently a sulfur atom, an oxygen atom, or a —NR N2 — group. Here, R N2 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
(8) In the formula (A1), m is 1, n is an integer of 1 or more, and the A ring is a benzene ring, pyrrole ring, thiophene ring, pyridine ring, cyclopentadiene ring, or silole ring. The thermoelectric conversion element according to (6) or (7) above.
(9) In the above formula (Z), any one of the above (5) to (8), wherein the Hammett substituent constant σ p value of the electron donating group represented by R Z1 is −0.20 or less. The thermoelectric conversion element according to 1.
(10) In the above formula (Z), R Z1 represents a hydroxy group or a salt thereof, a mercapto group or a salt thereof, an alkoxy group, an aryloxy group, a heterocyclic oxy group, an alkylthio group, an arylthio group, a heterocyclic thio group, amino The thermoelectric conversion element according to any one of (5) to (9), which is a group, an alkylamino group, an arylamino group, a heterocyclic amino group, or an aryl group substituted with these groups.
(11) The thermoelectric conversion element according to any one of (5) to (10), wherein Z in the formula (1) is a group represented by formula (Z1) described later.
(12) The thermoelectric conversion element according to any one of (5) to (11), wherein XZ1 is a sulfur atom, an oxygen atom, or a —NR N2 — group in the formula (Z). Here, R N2 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
(13) The thermoelectric conversion element according to any one of (5) to (12), wherein Y is a single bond or a 2,5-thienyl group in the formula (1).
(14) In the formula (1), A is a divalent conjugated linking group obtained by removing two hydrogen atoms from any position of the compound represented by the formula (A1), and two Y are The thermoelectric conversion element according to any one of the above (5) to (13), wherein both are single bonds, and two Zs are groups represented by the formula (Z1a) described later.
(15) In the formula (A1), m is 1, and X 31 and X 42 are each independently a sulfur atom, an oxygen atom, or a —NR N2 — group, or X 32 and X 41. Are each independently a sulfur atom, an oxygen atom, or a —NR N2 — group. Here, R N2 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
(16) In the formula (A1), m is 1, n is an integer of 1 or more, and the A ring is a benzene ring, a pyrrole ring, a thiophene ring, a pyridine ring, a cyclopentadiene ring, or a silole ring. The thermoelectric conversion element according to (14) or (15) above.
(17) The thermoelectric conversion element according to any one of (1) to (16), wherein the thermoelectric conversion layer further contains an oxidizing agent.
(18) The thermoelectric conversion element according to any one of (1) to (17), wherein the π-conjugated polymer is obtained by polymerization by an oxidative polymerization method in the presence of an oxidizing agent.
(19) The thermoelectric according to (18), wherein the oxidizing agent is at least one compound selected from the group consisting of iron (III) salts, copper (II) salts, peroxides, and peracids. Conversion element.
(20) The above (1) to (19), wherein the π-conjugated polymer is obtained by polymerization by a template polymerization method in the presence of a π-conjugated polymer having a repeating unit different from the repeating unit and an oxidizing agent. The thermoelectric conversion element in any one.
(21) A π-conjugated polymer having a repeating unit different from the above repeating unit is a thiophene compound, a pyrrole compound, an aniline compound, an acetylene compound, a p-phenylene compound, a p-phenylene vinylene compound, or p-phenylene. The thermoelectric conversion element according to (20), which is a π-conjugated polymer having a repeating unit derived from at least one monomer selected from the group consisting of an ethynylene compound and a derivative thereof.
(22) A conductive film containing a π-conjugated polymer,
The π-conjugated polymer has a repeating unit having a molecular weight of 150 or more and is a π-conjugated polymer doped with carriers.
The electrically conductive film whose crystallinity degree of the said electrically conductive film is 20% or more.
(23) The conductive film according to (22), wherein the π-conjugated polymer has a repeating unit represented by Formula (1) described later.
(24) In the above formula (1), A is a divalent conjugated linking group in which two hydrogen atoms are removed from any position of the compound represented by the following formula (A1). The electrically conductive film of description.
(25) In the above formula (1), A is a divalent conjugated linking group obtained by removing two hydrogen atoms from any position of the compound represented by the above formula (A1), and two Y are The conductive film according to (23) or (24) above, wherein both are single bonds, and two Zs are groups represented by the formula (Z1a) described later.
(26) The electrically conductive film in any one of said (22)-(25) whose carrier concentration is 1 * 10 < 24 > -3 * 10 < 26 > piece / m < 3 >.
(27) An organic semiconductor device using the conductive film according to any one of (22) to (26).
(28) An organic semiconductor device comprising a base material, an electrode, and the conductive film according to any one of (22) to (26) in this order.

以下に示すように、本発明によれば、熱起電力が高い熱電変換素子、並びに、導電率が高い導電膜、及び、上記導電膜を用いた有機半導体デバイスを提供することができる。   As shown below, according to the present invention, a thermoelectric conversion element having a high thermoelectromotive force, a conductive film having a high conductivity, and an organic semiconductor device using the conductive film can be provided.

本発明の熱電変換素子の一例を模式的に示す断面図である。図1中の矢印は素子の使用時に付与される温度差の方向を示す。It is sectional drawing which shows typically an example of the thermoelectric conversion element of this invention. The arrows in FIG. 1 indicate the direction of the temperature difference applied when the element is used. 本発明の熱電変換素子の一例を模式的に示す断面図である。図2中の矢印は素子の使用時に付与される温度差の方向を示す。It is sectional drawing which shows typically an example of the thermoelectric conversion element of this invention. The arrows in FIG. 2 indicate the direction of the temperature difference applied when the element is used. 本発明の熱電変換素子の一例(モジュール)を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example (module) of the thermoelectric conversion element of this invention.

以下に、本発明の熱電変換素子、導電膜、及び有機半導体デバイスについて説明する。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリレート」はアクリレート及びメタクリレートの双方又はいずれかを表すものであり、これらの混合物をも包含するものである。
また、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
Below, the thermoelectric conversion element of this invention, an electrically conductive film, and an organic-semiconductor device are demonstrated.
In the present specification, “(meth) acrylate” represents both and / or acrylate and methacrylate, and includes a mixture thereof.
In the present specification, a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.

本発明は、熱電変換層(導電膜)に繰り返し単位の分子量が150以上でキャリアがドーピングされたπ共役ポリマーを使用し、且つ、熱電変換層(導電膜)の結晶化度を20%以上にすることで、導電率や熱起電力が飛躍的に向上するという知見に基づくものである。導電率や熱起電力が飛躍的に向上する理由は明らかではないが、上述のとおり繰り返し単位の分子量と結晶化度を特定の値以上にすることで、熱電変換層(導電膜)中で、π共役ポリマー同士の相互作用により、π共役ポリマーの三次元的かつ緻密なキャリアパスが形成され、キャリアの移動が極めて効率的になるためと推測される。   The present invention uses a π-conjugated polymer in which the thermoelectric conversion layer (conductive film) has a repeating unit molecular weight of 150 or more and is doped with carriers, and the thermoelectric conversion layer (conductive film) has a crystallinity of 20% or more. By doing so, it is based on the knowledge that the conductivity and the thermoelectromotive force are dramatically improved. The reason why the electrical conductivity and the thermoelectromotive force are dramatically improved is not clear, but by making the molecular weight and crystallinity of the repeating unit above a specific value as described above, in the thermoelectric conversion layer (conductive film), It is presumed that the interaction between the π-conjugated polymers forms a three-dimensional and dense carrier path of the π-conjugated polymer, and the carrier movement becomes extremely efficient.

[熱電変換素子]
本発明の熱電変換素子は、π共役ポリマーを含有する熱電変換層を備える。ここで、上記π共役ポリマーは、分子量150以上の繰り返し単位を有し、キャリアがドーピングされたπ共役ポリマー(以下、特定π共役ポリマーとも言う)である。また、上記熱電変換層の結晶化度は20%以上である。
本発明の熱電変換素子の好ましい態様としては、基材(基板)と当該基材上に設けられた上記熱電変換層とを備えた素子であり、より好ましくは、これらを電気的に接続する電極をさらに有する素子であり、さらに好ましくは基材上に設けられた1対の電極と、該電極間に上記熱電変換層とを有する素子である。
本発明の熱電変換素子において、熱電変換層は1層であっても2層以上であってもよい。
[Thermoelectric conversion element]
The thermoelectric conversion element of the present invention includes a thermoelectric conversion layer containing a π-conjugated polymer. Here, the π-conjugated polymer is a π-conjugated polymer having a repeating unit having a molecular weight of 150 or more and doped with carriers (hereinafter also referred to as a specific π-conjugated polymer). The crystallinity of the thermoelectric conversion layer is 20% or more.
A preferred embodiment of the thermoelectric conversion element of the present invention is an element comprising a base material (substrate) and the thermoelectric conversion layer provided on the base material, and more preferably an electrode for electrically connecting them. More preferably, the device has a pair of electrodes provided on a substrate and the thermoelectric conversion layer between the electrodes.
In the thermoelectric conversion element of the present invention, the thermoelectric conversion layer may be one layer or two or more layers.

まず、本発明の熱電変換素子の好適態様の全体の構成について、本発明の熱電変換素子の一例を模式的に示す断面図である図1〜図3を用いて説明する。   First, the whole structure of the suitable aspect of the thermoelectric conversion element of this invention is demonstrated using FIGS. 1-3 which are sectional drawings which show typically an example of the thermoelectric conversion element of this invention.

図1に示す熱電変換素子10は、第1の基材11と、第1の電極12と、熱電変換層14と、第2の電極13と、第2の基材15とをこの順に備える素子である。なお、熱電変換層14は、特定π共役ポリマーを含有する。
ここで、図1に示す熱電変換素子10は、矢印で示される方向の温度差を利用して起電力(電圧)を得る態様である。
The thermoelectric conversion element 10 shown in FIG. 1 is an element that includes a first base material 11, a first electrode 12, a thermoelectric conversion layer 14, a second electrode 13, and a second base material 15 in this order. It is. The thermoelectric conversion layer 14 contains a specific π-conjugated polymer.
Here, the thermoelectric conversion element 10 shown in FIG. 1 is an aspect which obtains an electromotive force (voltage) using the temperature difference of the direction shown by the arrow.

また、図2に示す熱電変換素子20は、第1の基材21上の一部に第1の電極22及び第2の電極23を有し、第1の基材21、第1の電極22及び第2の電極23の上に、熱電変換層24と第2の基材25とをこの順に備える素子である。なお、熱電変換層24は、特定π共役ポリマーを含有する。
ここで、図2に示す熱電変換素子20は、矢印で示される方向の温度差を利用して起電力(電圧)を得る態様である。
The thermoelectric conversion element 20 shown in FIG. 2 has a first electrode 22 and a second electrode 23 on a part of the first base material 21, and the first base material 21 and the first electrode 22. And it is an element provided on the 2nd electrode 23 with the thermoelectric conversion layer 24 and the 2nd base material 25 in this order. The thermoelectric conversion layer 24 contains a specific π-conjugated polymer.
Here, the thermoelectric conversion element 20 shown in FIG. 2 is an aspect which obtains an electromotive force (voltage) using the temperature difference of the direction shown by the arrow.

本発明においては、図3に示すように、互いに隣接する熱電変換素子30と共通の基材31を用い、一の熱電変換素子30における第2の電極33と、それと隣接する他の熱電変換素子30の第1の電極32とを電気的に接続することにより、各熱電変換素子30を直列で接続させたモジュール300としてもよい。なお、熱電変換層34は、特定π共役ポリマーを含有する。   In the present invention, as shown in FIG. 3, the base material 31 common to the thermoelectric conversion elements 30 adjacent to each other is used, the second electrode 33 in one thermoelectric conversion element 30, and other thermoelectric conversion elements adjacent to the second electrode 33. It is good also as the module 300 which connected each thermoelectric conversion element 30 in series by electrically connecting with 30 1st electrodes 32. The thermoelectric conversion layer 34 contains a specific π-conjugated polymer.

以下、熱電変換層、基材、及び電極について詳述する。   Hereinafter, the thermoelectric conversion layer, the base material, and the electrode will be described in detail.

〔熱電変換層〕
上述のとおり、熱電変換層は、分子量150以上の繰り返し単位を有し、キャリアがドーピングされたπ共役ポリマー(特定π共役ポリマー)を含有する。
以下ではまず特定π共役ポリマーについて詳述し、その後、熱電変換層が含有していてもよい任意成分、及び、熱電変換層の製造方法について詳述する。
[Thermoelectric conversion layer]
As described above, the thermoelectric conversion layer contains a π-conjugated polymer (specific π-conjugated polymer) having a repeating unit having a molecular weight of 150 or more and doped with carriers.
Hereinafter, the specific π-conjugated polymer will be described in detail, and then the optional components that the thermoelectric conversion layer may contain and the method for manufacturing the thermoelectric conversion layer will be described in detail.

<特定π共役ポリマー>
特定π共役ポリマーは、分子量150以上の繰り返し単位を有し、キャリアがドーピングされたπ共役ポリマーである。ここで、π共役ポリマーとは、主鎖がπ電子又は孤立電子対のローンペアで共役する構造を有するポリマーを指す。
<Specific π-conjugated polymer>
The specific π-conjugated polymer is a π-conjugated polymer having a repeating unit having a molecular weight of 150 or more and doped with a carrier. Here, the π-conjugated polymer refers to a polymer having a structure in which the main chain is conjugated with a lone pair of π electrons or lone electrons.

特定π共役ポリマーの繰り返し単位の分子量は150以上である。なかでも、200〜2000であることが好ましく、250〜1000であることがより好ましい。
繰り返し単位の分子量の上限は特に制限されないが、5000以下であることが好ましい。
The molecular weight of the repeating unit of the specific π-conjugated polymer is 150 or more. Especially, it is preferable that it is 200-2000, and it is more preferable that it is 250-1000.
The upper limit of the molecular weight of the repeating unit is not particularly limited, but is preferably 5000 or less.

特定π共役ポリマーは、チオフェン系化合物、ピロール系化合物、アニリン系化合物、アセチレン系化合物、p−フェニレン系化合物、p−フェニレンビニレン系化合物、p−フェニレンエチニレン系化合物、及びこれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも1種のモノマーから誘導される繰り返し単位を有するπ共役系ポリマーであるのが好ましい。
ここで、p−フェニレンとは、1,4−フェニレンと同義であり、ベンゼン環のパラ位(1位と4位の2カ所)に隣接ユニットが連結した部分構造を意図する。また、p−フェニレンビニレンとは、ベンゼン環のパラ位(1位と4位の2カ所)にビニレン基及び隣接ユニットとの連結部位がそれぞれ1個ずつ連結した部分構造を意図する。また、p−フェニレンエチニレンとは、ベンゼン環のパラ位(1位と4位の2カ所)にエチニレン基及び隣接ユニットとの連結部位がそれぞれ1個ずつ連結した部分構造を意図する。
なお、チオフェン系化合物とは、チオフェン、又はチオフェンに他の環が縮環した部分構造を有する化合物を意図する。ピロール系化合物、アニリン系化合物、アセチレン系化合物、p−フェニレン系化合物、p−フェニレンビニレン系化合物、p−フェニレンエチニレン系化合物についても同様である。
また、誘導体とは、置換基(例えば、後述する置換基W)を有する化合物を意図する。
The specific π-conjugated polymer includes a thiophene compound, a pyrrole compound, an aniline compound, an acetylene compound, a p-phenylene compound, a p-phenylene vinylene compound, a p-phenylene ethynylene compound, and a group thereof. A π-conjugated polymer having a repeating unit derived from at least one monomer selected from the above is preferable.
Here, p-phenylene is synonymous with 1,4-phenylene and intends a partial structure in which adjacent units are connected to the para-position (two positions of the 1-position and 4-position) of the benzene ring. In addition, p-phenylene vinylene intends a partial structure in which a vinylene group and one linking site to an adjacent unit are connected to the para-position (two positions of the first and fourth positions) of the benzene ring. Further, p-phenyleneethynylene intends a partial structure in which one ethynylene group and one linking site with an adjacent unit are connected to the para-position (two positions of the 1-position and 4-position) of the benzene ring.
The thiophene compound is intended to be thiophene or a compound having a partial structure in which another ring is condensed with thiophene. The same applies to pyrrole compounds, aniline compounds, acetylene compounds, p-phenylene compounds, p-phenylene vinylene compounds, and p-phenylene ethynylene compounds.
Moreover, a derivative intends the compound which has a substituent (for example, the substituent W mentioned later).

特定π共役ポリマーの好適な態様としては、繰り返し単位中に少なくとも2種類以上の芳香環を含有するπ共役ポリマーが挙げられる。
芳香環としては、アリール環、ヘテロアリール環などが挙げられる。芳香環は単環であっても、縮環であってもよい。
アリール環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環などが挙げられる。
ヘテロアリール環としては、例えば、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、オキサジアゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、チアジアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、フラザン環、テトラゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、テトラジン環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、インドール環、インドリン環、イソインドール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、キノリン環、イソキノリン環、シンノリン環、フタラジン環、キナゾリン環、キノキサリン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、カルバゾール環、アクリジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、フェナジン環、ナフチリジン環、プリン環、プテリジン環などが挙げられる。
芳香環は置換基(例えば、後述する置換基W)を有してもよい。
Preferable embodiments of the specific π-conjugated polymer include π-conjugated polymers containing at least two or more types of aromatic rings in the repeating unit.
Examples of the aromatic ring include an aryl ring and a heteroaryl ring. The aromatic ring may be a single ring or a condensed ring.
Examples of the aryl ring include a benzene ring and a naphthalene ring.
Examples of the heteroaryl ring include a furan ring, a thiophene ring, a pyrrole ring, an oxazole ring, an isoxazole ring, an oxadiazole ring, a thiazole ring, an isothiazole ring, a thiadiazole ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, a triazole ring, and a furazane ring. , Tetrazole ring, pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, triazine ring, tetrazine ring, benzofuran ring, isobenzofuran ring, benzothiophene ring, indole ring, indoline ring, isoindole ring, benzoxazole ring, benzothiazole ring , Indazole ring, benzimidazole ring, quinoline ring, isoquinoline ring, cinnoline ring, phthalazine ring, quinazoline ring, quinoxaline ring, dibenzofuran ring, dibenzothiophene ring, carbazole ring, acridine ring Phenanthridine ring, phenanthroline ring, phenazine ring, naphthyridine ring, purine ring and pteridine ring.
The aromatic ring may have a substituent (for example, substituent W described later).

特定π共役ポリマーの別の好適な態様としては、繰り返し単位中に芳香族縮合環を含有するπ共役ポリマーが挙げられる。
なお、本願明細書において、芳香族縮合環とは、アリール環同士が縮合した縮環、ヘテロアリール環同士が縮合した縮環、又はアリール環とヘテロアリール環とが縮合した縮環を意図する。アリール環、ヘテロアリール環の具体例は上述のとおりである。
芳香族縮合環は置換基(例えば、後述する置換基W)を有してもよい。
Another preferred embodiment of the specific π-conjugated polymer includes a π-conjugated polymer containing an aromatic condensed ring in the repeating unit.
In the present specification, the aromatic condensed ring means a condensed ring in which aryl rings are condensed, a condensed ring in which heteroaryl rings are condensed, or a condensed ring in which an aryl ring and a heteroaryl ring are condensed. Specific examples of the aryl ring and heteroaryl ring are as described above.
The aromatic condensed ring may have a substituent (for example, substituent W described later).

特定π共役ポリマーは、下記式(1)で表される繰り返し単位を有するのが好ましい。すなわち、上述した分子量150以上の繰り返し単位は下記式(1)で表されるのが好ましい。   The specific π-conjugated polymer preferably has a repeating unit represented by the following formula (1). That is, the above-described repeating unit having a molecular weight of 150 or more is preferably represented by the following formula (1).

式(1)中、Aは、縮環構造又は単環構造を有する2価の共役系連結基を表す。   In formula (1), A represents a divalent conjugated linking group having a condensed ring structure or a monocyclic structure.

縮環構造を構成する単環(すなわち、縮環構造を構成するために縮環させる単環)としては、単環の、炭化水素環、アリール環、ヘテロアリール環などが挙げられる。これらのうち2種以上を縮環させたものでも構わない。
単環の炭化水素環としては、例えば、シクロペンタジエン環などが挙げられる。
単環のアリール環としては、例えば、ベンゼン環などが挙げられる。
単環のヘテロアリール環としては、例えば、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、オキサジアゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、チアジアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、フラザン環、テトラゾール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、テトラジン環などが挙げられる。
縮環構造を構成する環としては、例えば、ナフタレン環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、インドール環、インドリン環、イソインドール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、キノリン環、イソキノリン環、シンノリン環、フタラジン環、キナゾリン環、キノキサリン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、カルバゾール環、アクリジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、フェナジン環、ナフチリジン環、プリン環、プテリジン環などが挙げられる。
単環構造を構成する環の具体例は、上述した縮環構造を構成する単環と同じである。
なお、2価の共役系連結基は、一方の結合位置から他方の結合位置まで共役系が繋がる2価の連結基を意図する。
Examples of the monocyclic ring constituting the condensed ring structure (that is, the monocyclic ring condensed to constitute the condensed ring structure) include a monocyclic hydrocarbon ring, aryl ring, heteroaryl ring and the like. Two or more of these may be condensed.
Examples of the monocyclic hydrocarbon ring include a cyclopentadiene ring.
Examples of the monocyclic aryl ring include a benzene ring.
Examples of the monocyclic heteroaryl ring include a furan ring, a thiophene ring, a pyrrole ring, an oxazole ring, an isoxazole ring, an oxadiazole ring, a thiazole ring, an isothiazole ring, a thiadiazole ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, and a triazole ring. , Furazane ring, tetrazole ring, pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, triazine ring, tetrazine ring and the like.
Examples of the ring constituting the condensed ring structure include naphthalene ring, benzofuran ring, isobenzofuran ring, benzothiophene ring, indole ring, indoline ring, isoindole ring, benzoxazole ring, benzothiazole ring, indazole ring, benzimidazole ring Quinoline ring, isoquinoline ring, cinnoline ring, phthalazine ring, quinazoline ring, quinoxaline ring, dibenzofuran ring, dibenzothiophene ring, carbazole ring, acridine ring, phenanthridine ring, phenanthroline ring, phenazine ring, naphthyridine ring, purine ring, pteridine A ring etc. are mentioned.
Specific examples of the ring constituting the monocyclic structure are the same as the single ring constituting the condensed ring structure described above.
The divalent conjugated linking group is intended to be a divalent linking group in which the conjugated system is linked from one bonding position to the other bonding position.

上記式(1)中のAの好適な態様としては、例えば、下記式(A1)で表される化合物の任意の位置から2つの水素原子を除いた2価の共役系連結基が挙げられる。   As a suitable aspect of A in the said Formula (1), the bivalent conjugated coupling group remove | excluding two hydrogen atoms from the arbitrary positions of the compound represented by the following formula (A1) is mentioned, for example.

上記式(A1)中、X31〜X33及びX41〜X43は、それぞれ独立して、ヘテロ原子、置換基(例えば、後述する置換基W)を有するヘテロ原子、−CH=CH−基、=CH−基、又は−C(=O)−基を表す。ヘテロ原子は特に制限されないが、具体例としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子などが挙げられる。
上記X31及びX42は、それぞれ独立して、硫黄原子、酸素原子、若しくは−NRN2−基である、又は、上記X32及びX41は、それぞれ独立して、硫黄原子、酸素原子、若しくは−NRN2−基であるのが好ましい。ここで、RN2は、水素原子、又はアルキル基(好ましくは、炭素数1〜20)を表す。アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。
In the above formula (A1), X 31 to X 33 and X 41 to X 43 each independently represent a hetero atom, a hetero atom having a substituent (for example, substituent W described later), or —CH═CH— group. , = CH- group or -C (= O)-group. The hetero atom is not particularly limited, but specific examples include a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and the like.
X 31 and X 42 are each independently a sulfur atom, an oxygen atom, or a —NR N2 — group, or X 32 and X 41 are each independently a sulfur atom, an oxygen atom, or It is preferably a —NR N2 — group. Here, RN2 represents a hydrogen atom or an alkyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms). The alkyl group may be linear, branched or cyclic.

上記式(A1)中、X31〜X33を含む単環、及び、X41〜X43を含む単環は、いずれも芳香環を表す。
例えば、X31が−CH=CH−基であり、X32及びX33が=CH−基である場合、X31〜X33を含む単環はベンゼン環を表す。また、X31が硫黄原子であり、X32及びX33が=CH−基である場合、X31〜X33を含む単環はチオフェン環を表す。
31〜X33を含む単環、及び、X41〜X43を含む単環は、置換基(例えば、後述する置換基W)を有してもよい。
In the above formula (A1), each of the monocycle containing X 31 to X 33 and the monocycle containing X 41 to X 43 represents an aromatic ring.
For example, when X 31 is a —CH═CH— group and X 32 and X 33 are a ═CH— group, the monocycle containing X 31 to X 33 represents a benzene ring. Furthermore, X 31 is a sulfur atom, when X 32 and X 33 are = CH- a group, monocyclic ring containing X 31 to X 33 represents a thiophene ring.
The monocycle containing X 31 to X 33 and the monocycle containing X 41 to X 43 may have a substituent (for example, substituent W described later).

上記式(A1)中、A環は、共役炭化水素環、又は共役複素環を表す。
ここで、共役炭化水素環とは、共役構造を有する炭化水素環を指す。また、共役複素環とは共役構造を有する複素環を表す。なお、共役構造とは、2つの「炭素原子−炭素原子(C−C)多重結合」が単結合を介して繋がった構造を指す。共役構造は、2つのC−C2重結合が単結合を介して繋がった構造であるのが好ましい。
共役炭化水素環としては、例えば、ベンゼン環、シクロペンタジエン環などが挙げられる。
共役複素環構造としては、例えば、ピロール環、チオフェン環、ピリジン環、シロール環、フラン環などが挙げられる。
A環は、ベンゼン環、ピロール環、チオフェン環、ピリジン環、シクロペンタジエン環、又はシロール環であるのが好ましい。
A環は、置換基(例えば、後述する置換基W)を有してもよい。
In the above formula (A1), the A ring represents a conjugated hydrocarbon ring or a conjugated heterocyclic ring.
Here, the conjugated hydrocarbon ring refers to a hydrocarbon ring having a conjugated structure. The conjugated heterocycle represents a heterocycle having a conjugated structure. The conjugated structure refers to a structure in which two “carbon atoms—carbon atoms (C—C) multiple bonds” are connected via a single bond. The conjugated structure is preferably a structure in which two C—C double bonds are connected via a single bond.
Examples of the conjugated hydrocarbon ring include a benzene ring and a cyclopentadiene ring.
Examples of the conjugated heterocyclic structure include a pyrrole ring, a thiophene ring, a pyridine ring, a silole ring, and a furan ring.
The A ring is preferably a benzene ring, a pyrrole ring, a thiophene ring, a pyridine ring, a cyclopentadiene ring, or a silole ring.
The A ring may have a substituent (for example, a substituent W described later).

上記式(A1)中、nは、0、又は1以上の整数を表す。なかでも、1〜5の整数が好ましい。nが2以上の整数である場合に複数存在するA環は、同一であっても、異なってもよい。なお、縮環することにより繋がっているA環の数を表す。   In the above formula (A1), n represents 0 or an integer of 1 or more. Especially, the integer of 1-5 is preferable. When n is an integer of 2 or more, a plurality of A rings may be the same or different. In addition, the number of A rings connected by condensing is represented.

上記式(A1)中、mは、0、又は1を表す。
なお、mが0の場合、上記式(A1)は下記式(m=0)で表され、mが1の場合、上記式(A1)は下記式(m=1)で表される。
In the above formula (A1), m represents 0 or 1.
When m is 0, the above formula (A1) is represented by the following formula (m = 0), and when m is 1, the above formula (A1) is represented by the following formula (m = 1).

mが1で、nが0の場合、A環が無く、X31〜X33を含む単環と、X41〜X43を含む単環とが縮環していることを表す。すなわち、上記式(A1)は下記式(n0)で表される。When m is 1 and n is 0, it means that there is no A ring and a single ring containing X 31 to X 33 and a single ring containing X 41 to X 43 are condensed. That is, the above formula (A1) is represented by the following formula (n0).

なお、例えば、上記式(A1)で表される化合物が下記式(A1−1)で表される化合物である場合、上記式(1)中のAは、下記式(A1−1)で表される化合物の任意の位置から2つの水素原子を除いた2価の共役系連結基であり、そのような2価の共役系連結基としては、例えば、下記式(A−1)で表される基が挙げられる。ここで、*は、結合位置を表す。   For example, when the compound represented by the formula (A1) is a compound represented by the following formula (A1-1), A in the formula (1) is represented by the following formula (A1-1). A divalent conjugated linking group in which two hydrogen atoms are removed from any position of the compound to be obtained. Such a divalent conjugated linking group is represented, for example, by the following formula (A-1): Group. Here, * represents a bonding position.

また、上記式(1)中のAが上記式(A1)で表される化合物の任意の位置から2つの水素原子を除いた2価の共役系連結基である場合、上記式(1)は下記式(1a)で表される。   When A in the formula (1) is a divalent conjugated linking group in which two hydrogen atoms are removed from any position of the compound represented by the formula (A1), the formula (1) is It is represented by the following formula (1a).

上記式(1)中、Yは、単結合、−CH=CH−基、−N=N−基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、又は−NRN1−基を表す。上記式(1)中の2つのYは、同一であっても、異なってもよい。
上記アリーレン基の炭素数は6〜20が好ましく、6〜15がより好ましい。アリーレン基は好ましくはフェニレン基、ナフチレン基である。
上記アリーレン基は、主鎖の共役系を形成可能な原子、好ましくは窒素原子に結合した複数の芳香環を有し、異なる芳香環で主鎖に結合する基を含んでいてもよい。このような基として、例えば、異なるフェニル基で主鎖に結合する、トリフェニルアミンから得られる2価の基が挙げられる。
上記ヘテロアリーレン基の炭素数は3〜20が好ましく、5〜12がより好ましい。ヘテロアリーレン基を構成するヘテロ環は、特に限定されないが、5員環又は6員環が好ましく、このヘテロ環を構成するヘテロ原子としては、特に限定されないが、硫黄原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、セレン原子等が好適に挙げられる。ヘテロアリーレン基の好ましい例としては、2価のチオフェン環、2価のチアゾール環、2価のオキサゾール環、2価のフラン環、2価のピロール環、2価のセレノフェン環、2価のチアゾール環、2価のオキサゾール環、2価のホスホール環、2価のホスホリン環、2価のチアジアゾール環、2価のオキサジアゾール環、2価のピラゾール環、2価のイミダゾール環、2価のピリジン環、2価のピラジン環、2価のピリダジン環、2価のトリアジン環、2価のトリアゾール環、2価のテトラジン環が挙げられる。
Yは、単結合、又は2,5−チエニル基であるのが好ましい。
In the formula (1), Y represents a single bond, —CH═CH— group, —N═N— group, arylene group, heteroarylene group, or —NR N1 — group. Two Y in the above formula (1) may be the same or different.
6-20 are preferable and, as for carbon number of the said arylene group, 6-15 are more preferable. The arylene group is preferably a phenylene group or a naphthylene group.
The arylene group has a plurality of aromatic rings bonded to an atom capable of forming a conjugated system of the main chain, preferably a nitrogen atom, and may include a group bonded to the main chain through different aromatic rings. Examples of such a group include a divalent group obtained from triphenylamine, which is bonded to the main chain with a different phenyl group.
3-20 are preferable and, as for carbon number of the said heteroarylene group, 5-12 are more preferable. The heterocycle constituting the heteroarylene group is not particularly limited, but a 5-membered ring or a 6-membered ring is preferable. The heteroatom constituting the heterocycle is not particularly limited, but a sulfur atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, A silicon atom, a selenium atom, etc. are mentioned suitably. Preferred examples of the heteroarylene group include a divalent thiophene ring, a divalent thiazole ring, a divalent oxazole ring, a divalent furan ring, a divalent pyrrole ring, a divalent selenophene ring, and a divalent thiazole ring. Divalent oxazole ring, divalent phosphole ring, divalent phospholine ring, divalent thiadiazole ring, divalent oxadiazole ring, divalent pyrazole ring, divalent imidazole ring, divalent pyridine ring Examples thereof include a divalent pyrazine ring, a divalent pyridazine ring, a divalent triazine ring, a divalent triazole ring, and a divalent tetrazine ring.
Y is preferably a single bond or a 2,5-thienyl group.

上記−NRN1−基中のRN1は、水素原子、脂肪族炭化水素基、アリール基、又はヘテロアリール基を表す。なかでも、脂肪族炭化水素基であることが好ましい。なお、これらの基は、置換基(例えば、後述する置換基W)を有してもよい。
上記脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。上記脂肪族炭化水素基の具体例としては、直鎖状又は分岐状のアルキル基(特に、炭素数1〜20)、直鎖状又は分岐状のアルケニル基(特に、炭素数2〜20)、直鎖状又は分岐状のアルキニル基(特に、炭素数2〜20)などが挙げられる。
上記アリール基(芳香族炭化水素基)としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基などが挙げられる。炭素数は特に制限されないが6〜18であることが好ましい。
上記ヘテロアリール基の具体例及び好適な態様は上述したYとしてのヘテロアリーレン基と同じである。ただし、具体例については、2価の基を1価の基としたものである。
R N1 in the —NR N1 — group represents a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, an aryl group, or a heteroaryl group. Of these, an aliphatic hydrocarbon group is preferable. In addition, these groups may have a substituent (for example, the substituent W mentioned later).
The aliphatic hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic. Specific examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched alkyl group (particularly having 1 to 20 carbon atoms), a linear or branched alkenyl group (particularly having 2 to 20 carbon atoms), Examples thereof include a linear or branched alkynyl group (particularly, having 2 to 20 carbon atoms).
As said aryl group (aromatic hydrocarbon group), a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group etc. are mentioned, for example. The number of carbons is not particularly limited but is preferably 6-18.
Specific examples and preferred embodiments of the heteroaryl group are the same as the above-described heteroarylene group as Y. However, specific examples are those in which a divalent group is a monovalent group.

上記式(1)中、Zは、下記式(Z)で表される基を表す。上記式(1)中、2つのZは、同一であっても、異なってもよい。ただし、上記式(1)中、ZはAと異なる。   In the above formula (1), Z represents a group represented by the following formula (Z). In the above formula (1), two Zs may be the same or different. However, Z is different from A in the above formula (1).

上記式(Z)中、XZ1及びXZ2は、それぞれ独立して、ヘテロ原子、置換基(例えば、後述する置換基W)を有するヘテロ原子、−CH=CH−基、又は=CH−基を表す。ヘテロ原子は特に制限されないが、具体例としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子などが挙げられる。XZ1は、硫黄原子、酸素原子、又は−NRN2−基であるのが好ましい。ここで、RN2は、水素原子、又はアルキル基を表す。アルキル基としては、例えば、直鎖状又は分岐状のアルキル基(特に、炭素数1〜20)が挙げられる。アルキル基は、置換基(例えば、後述する置換基W)を有してもよい。In the above formula (Z), X Z1 and X Z2 are each independently a hetero atom, a hetero atom having a substituent (for example, substituent W described later), a —CH═CH— group, or a ═CH— group. Represents. The hetero atom is not particularly limited, but specific examples include a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and the like. X Z1 is preferably a sulfur atom, an oxygen atom, or a —NR N2 — group. Here, R N2 represents a hydrogen atom or an alkyl group. As an alkyl group, a linear or branched alkyl group (especially C1-C20) is mentioned, for example. The alkyl group may have a substituent (for example, substituent W described later).

上記式(Z)中、RZ1は、電子供与性基を表す。
本明細書において、電子供与性基とは、ハメットの置換基定数σ値が、−0.15以下の置換基を意味する。
ここで、ハメットの置換基定数σ値について説明する。ハメット則はベンゼン誘導体の反応又は平衡に及ぼす置換基の影響を定量的に論ずるために、1935年にL.P.Hammettにより提唱された経験則であるが、これは今日広く妥当性が認められている。ハメット則に求められた置換基定数にはσ値とσ値があり、これらの値は多くの一般的な成書に見出すことができるが、例えば、J.A.Dean編,「Lange’s and book of Chemistry」,第12版,1979年(McGraw−Hill)や「化学の領域」増刊,122号,96〜103頁,1979年(南光堂)に詳しい。なお、本明細書において電子供与性基をハメットの置換基定数σにより限定したり、説明したりするが、これは上記の成書で見出せる文献既知の値がある置換基にのみ限定されるという意味ではない。その値が文献未知であってもハメット則に基づいて測定した場合にその範囲内に包まれる置換基をも含む。
特定π共役ポリマーを酸化重合で合成する場合に最高被占軌道(HOMO軌道)を浅くすることにより酸化を促進させる等の観点から、RZ1で表される電子供与性基のハメットの置換基定数σ値は、−0.20以下であることが好ましい。
Z1で表される電子供与性基のハメットの置換基定数σ値の下限は特に制限されないが、−0.90以上であることが好ましい。
In the above formula (Z), R Z1 represents an electron donating group.
In the present specification, the electron donating group means a substituent having a Hammett's substituent constant σ p value of −0.15 or less.
Here, Hammett's substituent constant σ p value will be described. Hammett's rule was found in 1935 by L.L. in order to quantitatively discuss the effect of substituents on the reaction or equilibrium of benzene derivatives. P. A rule of thumb proposed by Hammett, which is widely accepted today. Substituent constants determined by Hammett's rule include σ p value and σ m value, and these values can be found in many general books. A. Dean, “Lange's and book of Chemistry”, 12th edition, 1979 (McGraw-Hill) and “Areas of Chemistry”, No. 122, 96-103, 1979 (Nankodo). In this specification, the electron-donating group is limited or explained by Hammett's substituent constant σ p, but this is limited only to those substituents having known values that can be found in the above documents. It does not mean that. Even if the value is unknown in the literature, it also includes a substituent that is included in the range when measured based on Hammett's rule.
Hammett substituent constant of the electron donating group represented by R Z1 from the viewpoint of promoting oxidation by shallowing the highest occupied orbital (HOMO orbital) when synthesizing a specific π-conjugated polymer by oxidation polymerization. The σ p value is preferably −0.20 or less.
The lower limit of Hammett's substituent constant σ p value of the electron donating group represented by R Z1 is not particularly limited, but is preferably −0.90 or more.

Z1は、ハメットの置換基定数σ値が、−0.15以下の置換基であれば特に制限されないが、具体例としては、ヒドロキシ基若しくはその塩、メルカプト基若しくはその塩、アルコキシ基(好ましくは、炭素数1〜30)、アリールオキシ基(好ましくは、炭素数6〜20)、ヘテロ環オキシ基、アルキルチオ基(RS−:Rはアルキル基(好ましくは炭素数1〜30)を表す。)、アリールチオ基(好ましくは、炭素数6〜20)、ヘテロ環チオ基、アミノ基、アルキルアミノ基(RN−:R及びRはそれぞれ独立して水素原子又はアルキル基(好ましくは炭素数1〜30)を表す。ただし、R及びRの少なくとも一方はアルキル基を表す。)、アリールアミノ基(好ましくは、炭素数6〜20)、ヘテロ環アミノ基、ポリエチレンオキシエーテル基(後記の構造式参照)、ポリエチレンオキシチオエーテル基(後記の構造式参照)、ポリエチレンオキシアミノ基(後記の構造式参照)又はこれらの基で置換されたアリール基などが挙げられる。なかでも、アルキルチオ基、アルキルアミノ基、アルコキシ基が好ましく、アルコキシ基がより好ましい。
なお、アルキル基はハメットの置換基定数σ値が−0.15超の置換基であるため、RZ1に該当しない。
R Z1 is not particularly limited as long as it has a Hammett substituent constant σ p value of −0.15 or less. Specific examples thereof include a hydroxy group or a salt thereof, a mercapto group or a salt thereof, an alkoxy group ( Preferably, it has 1 to 30 carbon atoms, an aryloxy group (preferably 6 to 20 carbon atoms), a heterocyclic oxy group, and an alkylthio group (RS-: R represents an alkyl group (preferably 1 to 30 carbon atoms)). ), An arylthio group (preferably having 6 to 20 carbon atoms), a heterocyclic thio group, an amino group, and an alkylamino group (R 1 R 2 N—: R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group. (preferably having 1 to 30 carbon atoms). However, at least one of R 1 and R 2 represents an alkyl group.), an arylamino group (preferably 6 to 20 carbon atoms), heterocycle a Group, a polyethyleneoxyether group (see the structural formula below), a polyethyleneoxythioether group (see the structural formula below), a polyethyleneoxyamino group (see the structural formula below) or an aryl group substituted with these groups. Can be mentioned. Of these, an alkylthio group, an alkylamino group, and an alkoxy group are preferable, and an alkoxy group is more preferable.
The alkyl group is a substituent having a Hammett's substituent constant σ p value of more than −0.15, and thus does not correspond to R Z1 .

上記式(Z)中、nは、1以上の整数を表す。なかでも、2〜5の整数が好ましく、2がより好ましい。なお、nは、RZ1が置換する数を表す。例えば、後述する実施例で使用されるπ共役ポリマー1〜7はnが2の態様であり、後述する実施例で使用されるπ共役ポリマー8はnが1の態様である。
上記式(Z)中、nが2以上の整数である場合に複数存在するRZ1は同一であっても、異なってもよい。
上記式(Z)中、nが2以上の整数である場合に複数存在するRZ1は、互いに結合して環を形成してもよい。ここで、「互いに結合して環を形成する」とは、2以上の基が、任意の水素原子の位置で、水素原子を結合手として、単結合を介して結合して環を形成することを意図する。
上記式(Z)中、*は、結合位置を表す。
In the above formula (Z), n represents an integer of 1 or more. Especially, the integer of 2-5 is preferable and 2 is more preferable. In addition, n represents the number which RZ1 substitutes. For example, π-conjugated polymers 1 to 7 used in the examples described later have an aspect in which n is 2, and π-conjugated polymer 8 used in an example described later has an aspect in which n is 1.
In the above formula (Z), when n is an integer of 2 or more, a plurality of R Z1 may be the same or different.
In the above formula (Z), when n is an integer of 2 or more, a plurality of R Z1 may be bonded to each other to form a ring. Here, “to form a ring by bonding to each other” means that two or more groups are bonded through a single bond with a hydrogen atom as a bond at an arbitrary hydrogen atom position to form a ring. Intended.
In the above formula (Z), * represents a bonding position.

上記式(1)中のZの好適な態様としては、例えば、下記式(Z1)で表される基が挙げられる。なお、下記式(Z1)は、上記式(Z)において、nが2であり、2つのRZ1がアルキルチオ基又はアルコキシ基であり、2つのRZ1が互いに結合して環を形成した態様の一態様である。As a suitable aspect of Z in the said Formula (1), group represented by a following formula (Z1) is mentioned, for example. In addition, the following formula (Z1) is an embodiment in which, in the above formula (Z), n is 2, two R Z1 are alkylthio groups or alkoxy groups, and two R Z1 are bonded to each other to form a ring. It is one mode.

式(Z1)中、XZ1は、ヘテロ原子、置換基(例えば、後述する置換基W)を有するヘテロ原子、−CH=CH−基、又は=CH−基を表す。XZ3は、酸素原子、又は硫黄原子を表す。2つのXZ3は、同一であっても、異なってもよい。RZ2は、水素原子、又は置換基(例えば、後述する置換基W)を表す。2つのRZ2は、同一であっても、異なってもよい。*は、結合位置を表す。In formula (Z1), XZ1 represents a heteroatom, a heteroatom having a substituent (for example, substituent W described later), a —CH═CH— group, or a ═CH— group. X Z3 represents an oxygen atom or a sulfur atom. Two XZ3 may be the same or different. R Z2 represents a hydrogen atom or a substituent (for example, substituent W described later). Two R Z2 may be the same or different. * Represents a binding position.

また、上記式(Z1)で表される基の好適な態様としては、例えば、下記式(Z1a)で表される基が挙げられる。   Moreover, as a suitable aspect of group represented by the said formula (Z1), group represented by the following formula (Z1a) is mentioned, for example.

上記式(Z1a)中、RZ3は、水素原子、アリール基(好ましくは炭素数6〜20)、ヘテロアリール基(好ましくは、環構成原子数5〜20)、アルキル基(好ましくは炭素数1〜30)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜30)、ポリエチレンオキシエーテル基(以下構造式参照)、アルキルチオ基(RS−:Rはアルキル基(好ましくは炭素数1〜30)を表す。)、ポリエチレンオキシチオエーテル基(以下構造式参照)、アルキルアミノ基(RN−:R及びRはそれぞれ独立して水素原子又はアルキル基(好ましくは炭素数1〜30)を表す。ただし、R及びRの少なくとも一方はアルキル基を表す。)、又はポリエチレンオキシアミノ基(以下構造式参照)を表す。
なお、以下構造式中、Rは、水素原子、又はアルキル基を表す。nは、1以上の整数(好ましくは、1〜10の整数)を表す。波線部は、結合位置を表す。
In the above formula (Z1a), R Z3 represents a hydrogen atom, an aryl group (preferably having 6 to 20 carbon atoms), a heteroaryl group (preferably having 5 to 20 ring atoms), or an alkyl group (preferably having 1 carbon atom). To 30), an alkoxy group (preferably having a carbon number of 1 to 30), a polyethyleneoxyether group (see the following structural formula), an alkylthio group (RS-: R represents an alkyl group (preferably having a carbon number of 1 to 30).) , A polyethyleneoxythioether group (see the structural formula below), an alkylamino group (R 1 R 2 N—: R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group (preferably having 1 to 30 carbon atoms). However, at least one of R 1 and R 2 represents an alkyl group.) Or a polyethyleneoxyamino group (refer to the structural formula below).
In the following structural formulas, R represents a hydrogen atom or an alkyl group. n represents an integer of 1 or more (preferably an integer of 1 to 10). The wavy line represents the coupling position.

上記式(Z1a)中、2つのRZ3は、同一であっても、異なってもよい。*は、結合位置を表す。In the above formula (Z1a), two R Z3 may be the same or different. * Represents a binding position.

上記式(1)中、*は、結合位置を表す。   In the above formula (1), * represents a bonding position.

上記式(1)で表される繰り返し単位の好適な態様としては、例えば、上記式(1)中、Aが、上記式(A1)で表される化合物の任意の位置から2つの水素原子を除いた2価の共役系連結基であり、2つのYが、いずれも単結合であり、2つのZが、いずれも上記式(Z1a)で表される基である態様、すなわち、下記式(1b)で表される繰り返し単位が挙げられる。   As a suitable aspect of the repeating unit represented by the above formula (1), for example, in the above formula (1), A represents two hydrogen atoms from any position of the compound represented by the above formula (A1). An excluded divalent conjugated linking group, wherein two Y are all single bonds, and two Z are both groups represented by the above formula (Z1a), that is, the following formula ( Examples thereof include the repeating unit represented by 1b).

なお、上記式(1b)中の複数あるRZ3は、同一であっても、異なってもよい。A plurality of R Z3 in the formula (1b) may be the same or different.

特定π共役ポリマーは、上記式(1)で表される繰り返し単位以外の別の繰り返し単位を有してもよい。
なお、特定π共役ポリマーが複数の繰り返し単位を有する場合には、共重合様式は、特に限定されず、ブロック共重合、交互共重合、ランダム共重合、グラフト共重合のいずれでもよい。
上記別の繰り返し単位は、主鎖の共役系を形成可能な連結基、原子又はこれらを組合せたものであればよい。このような別の繰り返し単位は、特に限定されないが、エテニレン基、エチニレン基、アリーレン基及びヘテロアリーレン基からなる群より選択される少なくとも1種の繰り返し単位が好ましい。上記アリーレン基及びヘテロアリーレン基の具体例及び好適な態様は、上述した式(1)中のYと同じである。
上記別の繰り返し単位は、置換基(例えば、後述する置換基W)を有していてもよい。
The specific π-conjugated polymer may have another repeating unit other than the repeating unit represented by the above formula (1).
In the case where the specific π-conjugated polymer has a plurality of repeating units, the copolymerization mode is not particularly limited, and any of block copolymerization, alternating copolymerization, random copolymerization, and graft copolymerization may be used.
The other repeating unit may be a linking group, an atom, or a combination thereof, which can form a conjugated system of the main chain. Such another repeating unit is not particularly limited, but is preferably at least one repeating unit selected from the group consisting of an ethenylene group, an ethynylene group, an arylene group, and a heteroarylene group. Specific examples and preferred embodiments of the arylene group and heteroarylene group are the same as Y in the above-described formula (1).
The another repeating unit may have a substituent (for example, substituent W described later).

特定π共役ポリマー中の上記式(1)で表される繰り返し単位の含有量は特に制限されないが、10質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましい。上限は特に制限されず、100質量%である(すなわち、上記式(1)で表される繰り返し単位のホモポリマー)。   The content of the repeating unit represented by the above formula (1) in the specific π-conjugated polymer is not particularly limited, but is preferably 10% by mass or more, and more preferably 30% by mass or more. The upper limit is not particularly limited, and is 100% by mass (that is, a homopolymer of a repeating unit represented by the above formula (1)).

特定π共役ポリマーの分子量は特に制限されないが、重量平均分子量(Mw)で3000〜20万であることが好ましく、5000〜15万であることがより好ましい。
なお、本明細書において重量平均分子量は、GPCにより測定されたポリスチレン換算値である。
The molecular weight of the specific π-conjugated polymer is not particularly limited, but is preferably 3000 to 200,000, more preferably 5000 to 150,000 in terms of weight average molecular weight (Mw).
In the present specification, the weight average molecular weight is a polystyrene equivalent value measured by GPC.

(キャリアがドーピングされたπ共役ポリマー)
上述のとおり、特定π共役ポリマーは、キャリアがドーピングされたπ共役ポリマーである。
ここで、π共役ポリマーについて「キャリアがドーピングされた」とは、π共役ポリマーのπ軌道から電子が除去されてπ共役ポリマーが正に帯電している状態(p型ドーピング)、又は、π共役ポリマーのπ軌道に電子が付与されてπ共役ポリマーが負に帯電している状態(n型ドーピング)を言う。
熱電変換層(導電膜)中のπ共役ポリマーについて、キャリアがドーピングされているかどうかを評価する方法としては、熱電変換層の吸収スペクトルを測定する方法が挙げられる。熱電変換層の吸収スペクトルにおいて、ドーピングされていないπ共役ポリマーに由来する吸収ピーク(A)よりも100nm以上長波長側に、π共役ポリマーのドーピングに由来する別の吸収ピーク(B)が出現し、且つそのピーク(B)の吸光度がピーク(A)の吸光度の0.05倍以上である場合、熱電変換層中のπ共役ポリマーはキャリアがドーピングされたものであると判断できる。
なお、キャリアドーピングしていないπ共役ポリマーでも、会合状態によっては吸収スペクトルが長波長側にシフトすることがあるが、これは酸化剤または還元剤の添加量を変化させることでキャリアドーピングによるものか、会合状態のみによるものかを区別することができる。すなわち、酸化剤または還元剤の添加量増減によりキャリア濃度を変化させると、そのキャリア濃度に応じて、ドーピングされていない部位の吸収ピーク(短波長側)及び/又はドーピングされている部位の吸収ピーク(長波長側に見られるポーラロン、またはバイポーラロンによるもの)の1個〜複数の吸収ピークが観測される。一方、ドーピングされていないπ共役ポリマーの会合による長波長側の吸収ピークは、ドーピングによる吸収ピークとは波長域が異なり、一般的にはドーピングによる吸収ピーク(ポーラロン、またはバイポーラロンによるもの)よりも短波長側であることが多いので、波長域の違いから両者を区別することが可能である。
なお、キャリアがドーピングされていないときのπ共役ポリマーの吸収ピークやその波長を調べるため方法としては、例えば、カップリング法など酸化剤を使用しない方法で重合したπ共役ポリマーを用いて、ドーピングせずに熱電変換層(導電膜)を作製し、その吸収スペクトルを測定する方法が挙げられる。熱電変換層(導電膜)中のπ共役ポリマーがドーピングされていないことは、熱電変換層(導電膜)のキャリア濃度を測定することでも確かめられる。キャリア濃度の測定方法は後述するとおりである。
また、上記ドーピングがp型ドーピングであるかn型ドーピングであるかは、ホール効果測定装置ResiTest8300(株式会社東陽テクニカ社製)で測定されたホール係数により判断される。具体的には、ホール係数が正値の場合、π共役ポリマーのドーピングはp型ドーピングと判断される。また、ホール係数が負値の場合、π共役ポリマーのドーピングはn型ドーピングと判断される。
ドーピングがp型ドーピングであるかn型ドーピングであるかを判断する別の方法としては、文献(Macromolecules 2000, 33, 6787−6793)に記載の通り、CV(サイクリックボルタンメトリー)法による方法も挙げられる(p型は還元側にピークが現れ、n型は酸化側にピークが現れる)。
(Π-conjugated polymer doped with carrier)
As described above, the specific π-conjugated polymer is a π-conjugated polymer doped with carriers.
Here, with respect to the π-conjugated polymer, “carrier is doped” means that the electron is removed from the π orbit of the π-conjugated polymer and the π-conjugated polymer is positively charged (p-type doping), or π-conjugated. A state in which electrons are imparted to the π * orbit of the polymer and the π-conjugated polymer is negatively charged (n-type doping).
As a method for evaluating whether or not carriers are doped with respect to the π-conjugated polymer in the thermoelectric conversion layer (conductive film), a method of measuring the absorption spectrum of the thermoelectric conversion layer can be mentioned. In the absorption spectrum of the thermoelectric conversion layer, another absorption peak (B) derived from doping of the π-conjugated polymer appears at a wavelength longer than 100 nm from the absorption peak (A) derived from the undoped π-conjugated polymer. When the absorbance of the peak (B) is 0.05 times or more that of the peak (A), it can be determined that the π-conjugated polymer in the thermoelectric conversion layer is doped with carriers.
Even in a π-conjugated polymer without carrier doping, the absorption spectrum may shift to the longer wavelength side depending on the association state. Is this due to carrier doping by changing the addition amount of the oxidizing agent or reducing agent? It can be distinguished whether it is due only to the meeting status. That is, when the carrier concentration is changed by increasing or decreasing the addition amount of the oxidizing agent or reducing agent, the absorption peak of the undoped region (short wavelength side) and / or the absorption peak of the doped region is changed according to the carrier concentration. One to a plurality of absorption peaks of the polaron or bipolaron found on the long wavelength side are observed. On the other hand, the absorption peak on the long wavelength side due to the association of the undoped π-conjugated polymer has a different wavelength range from the absorption peak due to doping, and is generally more than the absorption peak due to doping (due to polaron or bipolaron). Since it is often on the short wavelength side, it is possible to distinguish both from the difference in wavelength range.
As a method for examining the absorption peak and wavelength of the π-conjugated polymer when the carrier is not doped, for example, a π-conjugated polymer polymerized by a method that does not use an oxidizing agent such as a coupling method is used for doping. The method of producing a thermoelectric conversion layer (electrically conductive film) without measuring the absorption spectrum is mentioned. The fact that the π-conjugated polymer in the thermoelectric conversion layer (conductive film) is not doped can also be confirmed by measuring the carrier concentration of the thermoelectric conversion layer (conductive film). The method for measuring the carrier concentration is as described later.
Whether the doping is p-type doping or n-type doping is determined by a Hall coefficient measured by a Hall effect measuring apparatus ResiTest 8300 (manufactured by Toyo Corporation). Specifically, when the Hall coefficient is a positive value, the doping of the π-conjugated polymer is determined as p-type doping. Further, when the Hall coefficient is a negative value, the doping of the π-conjugated polymer is determined as n-type doping.
As another method for determining whether the doping is p-type doping or n-type doping, as described in the literature (Macromolecules 2000, 33, 6787-6793), a method using a CV (cyclic voltammetry) method is also exemplified. (The p-type has a peak on the reduction side, and the n-type has a peak on the oxidation side).

(製造方法)
特定π共役ポリマーの製造方法は特に制限されず、公知の方法を利用することができる。例えば、重合後に分子量150以上の繰り返し単位となるπ共役モノマーを酸化重合法やカップリング重合法により重合させる方法などが挙げられる。なかでも、酸化重合法により重合させる方法が好ましい。
キャリアをドーピングする方法は特に制限されないが、酸化剤の存在下でモノマーを酸化重合することで重合と同時にキャリアをドーピングする方法や、酸化剤を用いずに重合してから酸化剤等によりキャリアをドーピングする方法などが挙げられる。酸化剤の具体例及び好適な態様は後述するとおりである。
(Production method)
The production method of the specific π-conjugated polymer is not particularly limited, and a known method can be used. For example, a method in which a π-conjugated monomer that becomes a repeating unit having a molecular weight of 150 or more after polymerization is polymerized by an oxidative polymerization method or a coupling polymerization method may be used. Of these, a method of polymerizing by an oxidative polymerization method is preferable.
The method for doping the carrier is not particularly limited, but a method of doping the carrier at the same time as the polymerization by oxidative polymerization of the monomer in the presence of an oxidant, or a method of polymerizing without using the oxidant and then using an oxidant or the like to The method of doping etc. are mentioned. Specific examples and preferred embodiments of the oxidizing agent are as described later.

(好適な態様)
特定π共役ポリマーは、後述する酸化剤の存在下、酸化重合法によって重合することにより得られるものであるのが好ましい。
なかでも、熱電変換層の結晶性がより向上する理由から、上述した分子量150以上の繰り返し単位とは異なる繰り返し単位を有するπ共役ポリマー(以下、鋳型ポリマーとも言う)と酸化剤との存在下、鋳型重合法によって重合することにより得られるものであることが好ましい。
上記鋳型ポリマーは、チオフェン系化合物、ピロール系化合物、アニリン系化合物、アセチレン系化合物、p−フェニレン系化合物、p−フェニレンビニレン系化合物、p−フェニレンエチニレン系化合物、及びこれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも1種のモノマーから誘導される繰り返し単位を有するπ共役系ポリマーであるのが好ましい。
鋳型ポリマーの分子量は、重量平均分子量で3000〜20万が好ましく、1万〜15万がより好ましい。
(Preferred embodiment)
The specific π-conjugated polymer is preferably obtained by polymerization by an oxidative polymerization method in the presence of an oxidizing agent described later.
Among these, in order to further improve the crystallinity of the thermoelectric conversion layer, in the presence of a π-conjugated polymer having a repeating unit different from the above-described repeating unit having a molecular weight of 150 or more (hereinafter also referred to as a template polymer) and an oxidizing agent, It is preferably obtained by polymerization by a template polymerization method.
The template polymer includes a thiophene compound, a pyrrole compound, an aniline compound, an acetylene compound, a p-phenylene compound, a p-phenylene vinylene compound, a p-phenylene ethynylene compound, and a group thereof. A π-conjugated polymer having a repeating unit derived from at least one selected monomer is preferable.
The molecular weight of the template polymer is preferably 3000 to 200,000 in terms of weight average molecular weight, and more preferably 10,000 to 150,000.

以下に、上述した分子量150以上の繰り返し単位を有するπ共役ポリマーの具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Specific examples of the π-conjugated polymer having a repeating unit having a molecular weight of 150 or more are shown below, but the present invention is not limited thereto.















熱電変換層中の特定π共役ポリマーの含有量は特に制限されないが、熱電変換層中、10〜80質量%であることが好ましく、20〜60質量%であることがより好ましい。
熱電変換層は、2種以上の特定π共役ポリマーを含有してもよい。
The content of the specific π-conjugated polymer in the thermoelectric conversion layer is not particularly limited, but is preferably 10 to 80% by mass and more preferably 20 to 60% by mass in the thermoelectric conversion layer.
The thermoelectric conversion layer may contain two or more specific π-conjugated polymers.

<任意成分>
熱電変換層は、上述した特定π共役ポリマー以外の成分を含有してもよい。
そのような成分としては、酸化剤、非共役ポリマー、還元剤、ナノ導電性材料、上述した鋳型ポリマー、酸化防止剤、耐光安定剤、耐熱安定剤、可塑剤等を含有していてもよい。
酸化防止剤としては、イルガノックス1010(日本チガバイギー製)、スミライザーGA−80(住友化学工業(株)製)、スミライザーGS(住友化学工業(株)製)、スミライザーGM(住友化学工業(株)製)等が挙げられる。耐光安定剤としては、TINUVIN 234(BASF製)、CHIMASSORB 81(BASF製)、サイアソーブUV−3853(サンケミカル製)等が挙げられる。耐熱安定剤としては、IRGANOX 1726(BASF製)が挙げられる。可塑剤としては、アデカサイザーRS(アデカ製)等が挙げられる。
<Optional component>
The thermoelectric conversion layer may contain components other than the specific π-conjugated polymer described above.
Such components may contain an oxidizing agent, a non-conjugated polymer, a reducing agent, a nano-conductive material, the above-described template polymer, an antioxidant, a light-resistant stabilizer, a heat-resistant stabilizer, a plasticizer, and the like.
As an antioxidant, Irganox 1010 (manufactured by Cigabi Nippon, Inc.), Sumilizer GA-80 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), Sumilizer GS (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), Sumilizer GM (Sumitomo Chemical Industries, Ltd.) Manufactured). Examples of the light-resistant stabilizer include TINUVIN 234 (manufactured by BASF), CHIMASSORB 81 (manufactured by BASF), and Siasorb UV-3853 (manufactured by Sun Chemical). IRGANOX 1726 (made by BASF) is mentioned as a heat-resistant stabilizer. Examples of the plasticizer include Adeka Sizer RS (manufactured by Adeka).

(酸化剤)
熱電変換層は、更に、酸化剤を含有するのが好ましい。酸化剤は上述した特定π共役ポリマーのドーパントとして機能する。
なお、特定π共役ポリマーのドーパントは酸化剤に限らない。また、上述のとおり、酸化剤の存在下でモノマーを酸化重合することで重合と同時にキャリアをドーピングしてもよい。すなわち、熱電変換層において酸化剤は必須の成分ではない。
酸化剤としては特に制限されないが、鉄(III)塩、銅(II)塩、過酸化物、及び過酸からなる群より選択される少なくとも1種の化合物が好ましい。
酸化剤の具体例としては、ハロゲン(Cl,Br,I,ICl,ICl,IBr,IF)、ルイス酸(PF,AsF,SbF,BF,BCl,BBr,SO)、遷移金属化合物(FeCl,FeOCl,TiCl,ZrCl,HfCl,NbF,NbCl,TaCl,MoF,MoCl,WF,WCl,UF,LnCl(Ln=La,Ce,Pr,Nd,Sm等のランタノイド)、その他、XeOF,(NO )(SbF ),(NO )(SbCl ),AgClO,HIrCl,La(NO・6HO)、O、O、(NO )(BF )、FSOOOSOF、塩化鉄(III)六水和物、無水塩化鉄(III)、硝酸鉄(III)九水和物、無水硝酸第二鉄、硫酸鉄(III)n水和物(n=3〜12)、硫酸鉄(III)アンモニウム十二水和物、過塩素酸鉄(III)n水和物(n=1,6)、テトラフルオロホウ酸鉄(III)等の無機酸の鉄(III)塩;塩化銅(II)、硫酸銅(II)、テトラフルオロホウ酸銅(II)等の無機酸の銅(II)塩;テトラフルオロホウ酸ニトロソニウム;過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩;過ヨウ素酸カリウム等の過ヨウ素酸塩;過酸化水素、ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウム、硫酸四アンモニウムセリウム(IV)二水和物;p−トルエンスルホン酸鉄(III)等の有機酸の鉄(III)塩;有機スルホン酸第二鉄、などが挙げられる。
上記有機スルホン酸第二鉄の有機スルホン酸としては、例えば、ベンゼンスルホン酸又はその誘導体、ナフタレンスルホン酸又はその誘導体、アントラキノンスルホン酸又はその誘導体などの芳香族系スルホン酸が好適に用いられる。
上記ベンゼンスルホン酸又はその誘導体におけるベンゼンスルホン酸誘導体としては、例えば、トルエンスルホン酸、エチルベンゼンスルホン酸、プロピルベンゼンスルホン酸、ブチルベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、メトキシベンゼンスルホン酸、エトキシベンゼンスルホン酸、プロポキシベンゼンスルホン酸、ブトキシベンゼンスルホン酸、フェノールスルホン酸、クレゾールスルホン酸、ベンゼンジスルホン酸などが挙げられ、ナフタレンスルホン酸又はその誘導体におけるナフタレンスルホン酸誘導体としては、例えば、ナフタレンジスルホン酸、ナフタレントリスルホン酸、メチルナフタレンスルホン酸、エチルナフタレンスルホン酸、プロピルナフタレンスルホン酸、ブチルナフタレンスルホン酸などが挙げられ、アントラキノンスルホン酸又はその誘導体におけるアントラキノンスルホン酸誘導体としては、例えば、アントラキノンジスルホン酸、アントラキノントリスルホン酸などが挙げられる。これらの芳香族系スルホン酸の中でも、特に、トルエンスルホン酸、メトキシベンゼンスルホン酸、フェノールスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ナフタレントリスルホン酸などが好ましく、とりわけ、パラトルエンスルホン酸、メトキシベンゼンスルホン酸が好ましい。
酸化剤は、無機酸若しくは有機酸の鉄塩(III)、又は過硫酸塩が好ましく、過硫酸アンモニウム又はp−トルエンスルホン酸鉄(III)がより好ましく、p−トルエンスルホン酸鉄(III)がさらに好ましい。
(Oxidant)
The thermoelectric conversion layer preferably further contains an oxidizing agent. The oxidizing agent functions as a dopant for the specific π-conjugated polymer described above.
Note that the dopant of the specific π-conjugated polymer is not limited to the oxidizing agent. Further, as described above, the carrier may be doped simultaneously with the polymerization by oxidative polymerization of the monomer in the presence of the oxidizing agent. That is, the oxidant is not an essential component in the thermoelectric conversion layer.
Although it does not restrict | limit especially as an oxidizing agent, The at least 1 sort (s) of compound selected from the group which consists of iron (III) salt, copper (II) salt, a peroxide, and a peracid is preferable.
Specific examples of the oxidizing agent include halogen (Cl 2 , Br 2 , I 2 , ICl, ICl 3 , IBr, IF), Lewis acid (PF 5 , AsF 5 , SbF 5 , BF 3 , BCl 3 , BBr 3 , SO 3), the transition metal compound (FeCl 3, FeOCl, TiCl 4 , ZrCl 4, HfCl 4, NbF 5, NbCl 5, TaCl 5, MoF 5, MoCl 5, WF 6, WCl 6, UF 6, LnCl 3 (Ln = Latanoids such as La, Ce, Pr, Nd and Sm), XeOF 4 , (NO 2 + ) (SbF 6 ), (NO 2 + ) (SbCl 6 ), AgClO 4 , H 2 IrCl 6 , la (NO 3) 3 · 6H 2 O), O 2, O 3, (NO 2 +) (BF 4 -), FSO 2 OOSO 2 F, iron (III) chloride hexahydrate , Anhydrous iron (III) chloride, iron (III) nitrate nonahydrate, anhydrous ferric nitrate, iron (III) sulfate n-hydrate (n = 3-12), iron (III) ammonium sulfate Hydrates, iron (III) salts of inorganic acids such as iron (III) perchlorate n hydrate (n = 1,6), iron (III) tetrafluoroborate; copper (II) chloride, copper sulfate (II), copper (II) salts of inorganic acids such as copper (II) tetrafluoroborate; nitrosonium tetrafluoroborate; persulfates such as ammonium persulfate, sodium persulfate, potassium persulfate; potassium periodate Periodate salts such as hydrogen peroxide, potassium hexacyanoferrate (III), tetraammonium cerium sulfate (IV) dihydrate; iron (III) salts of organic acids such as iron (III) p-toluenesulfonate ; Ferric organic sulfonate, etc. It is.
As the organic sulfonic acid of the ferric organic sulfonate, aromatic sulfonic acids such as benzene sulfonic acid or a derivative thereof, naphthalene sulfonic acid or a derivative thereof, anthraquinone sulfonic acid or a derivative thereof are preferably used.
Examples of the benzenesulfonic acid derivative in the benzenesulfonic acid or derivative thereof include toluenesulfonic acid, ethylbenzenesulfonic acid, propylbenzenesulfonic acid, butylbenzenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, methoxybenzenesulfonic acid, ethoxybenzenesulfonic acid, Examples thereof include propoxybenzene sulfonic acid, butoxybenzene sulfonic acid, phenol sulfonic acid, cresol sulfonic acid, and benzene disulfonic acid. , Methyl naphthalene sulfonic acid, ethyl naphthalene sulfonic acid, propyl naphthalene sulfonic acid, butyl naphthalene sulfonic acid, etc. It is, as the anthraquinone sulfonic acid derivatives in anthraquinone sulfonic acid or its derivatives, e.g., anthraquinone disulfonic acid, anthraquinone-trisulfonic acid. Among these aromatic sulfonic acids, toluenesulfonic acid, methoxybenzenesulfonic acid, phenolsulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, naphthalenetrisulfonic acid and the like are particularly preferable, and paratoluenesulfonic acid and methoxybenzenesulfonic acid are particularly preferable. .
The oxidizing agent is preferably an iron salt (III) of an inorganic acid or an organic acid, or a persulfate, more preferably ammonium persulfate or iron (III) p-toluenesulfonate, and further iron (III) p-toluenesulfonate. preferable.

熱電変換層中の酸化剤の含有量は特に制限されないが、熱電変換層中、1〜45質量%であることが好ましく、5〜30質量%であることがより好ましい。   Although content in particular of the oxidizing agent in a thermoelectric conversion layer is not restrict | limited, It is preferable that it is 1-45 mass% in a thermoelectric conversion layer, and it is more preferable that it is 5-30 mass%.

(非共役ポリマー)
熱電変換層は、更に、非共役ポリマーを含有するのが好ましい。
非共役ポリマーは、ポリマー主鎖の共役構造で導電性を示さないポリマー(高分子)であれば特に制限されない。共役構造の定義は上述のとおりである。なお、非共役ポリマーはバインダーとして機能し、熱電変換層の強度を高める。
非共役ポリマーは、好ましくは、ポリマー主鎖が、芳香環(炭素環系芳香環、ヘテロ芳香環)、エチニレン結合、エテニレン結合及び孤立電子対を有するヘテロ原子から選択される環、基、又は原子から構成されているポリマー以外のポリマー、又は、これらの基を含んでも孤立して組み込まれているポリマーである。
非共役ポリマーは、ビニル化合物、(メタ)アクリレート化合物、カーボネート化合物、エステル化合物、アミド化合物、イミド化合物、フッ素化合物及びシロキサン化合物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物に由来する構成成分を繰り返し構造として含む非共役ポリマーが好ましい。これらの化合物は置換基(例えば、上述した置換基W)を有していてもよい。
(Non-conjugated polymer)
The thermoelectric conversion layer preferably further contains a non-conjugated polymer.
The non-conjugated polymer is not particularly limited as long as it is a polymer (polymer) that does not exhibit electrical conductivity in the conjugated structure of the polymer main chain. The definition of the conjugated structure is as described above. The non-conjugated polymer functions as a binder and increases the strength of the thermoelectric conversion layer.
The non-conjugated polymer is preferably a ring, group or atom in which the polymer main chain is selected from a heteroatom having an aromatic ring (carbocyclic aromatic ring, heteroaromatic ring), an ethynylene bond, an ethenylene bond and a lone pair of electrons. It is a polymer other than the polymer comprised from these, or the polymer which is incorporated in isolation even if these groups are included.
The non-conjugated polymer repeats a component derived from at least one compound selected from the group consisting of vinyl compounds, (meth) acrylate compounds, carbonate compounds, ester compounds, amide compounds, imide compounds, fluorine compounds and siloxane compounds. Non-conjugated polymers included as structures are preferred. These compounds may have a substituent (for example, the above-described substituent W).

ビニル化合物は、具体的には、スチレン、ビニルピロリドン、ビニルカルバゾール、ビニルピリジン、ビニルナフタレン、ビニルフェノール、酢酸ビニル、スチレンスルホン酸、ビニルアルコール、ビニルトリフェニルアミン等のビニルアリールアミン類、ビニルトリブチルアミン等のビニルトリアルキルアミン類等が挙げられる。また、これら以外に、例えば、ポリオレフィンの構成成分に対応するオレフィンである炭素数2〜4のオレフィン(エチレン、プロピレン、ブテン等)が挙げられる。
ビニル化合物に由来する構成成分を繰り返し構造として含む非共役ポリマーとしては、例えば、ポリビニルピロリドン、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルアルコール、ポリ(4−スチレンスルホン酸)などが挙げられる。
Specific examples of vinyl compounds include styrene, vinyl pyrrolidone, vinyl carbazole, vinyl pyridine, vinyl naphthalene, vinyl phenol, vinyl acetate, styrene sulfonic acid, vinyl alcohol, vinyl triphenylamine and other vinyl arylamines, vinyl tributylamine. And vinyl trialkylamines. In addition to these, for example, olefins having 2 to 4 carbon atoms (ethylene, propylene, butene, etc.), which are olefins corresponding to the constituent components of polyolefin, can be mentioned.
Examples of the non-conjugated polymer containing a component derived from a vinyl compound as a repeating structure include polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl carbazole, polyvinyl alcohol, poly (4-styrene sulfonic acid), and the like.

(メタ)アクリレート化合物は、具体的には、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート等の無置換アルキル基含有疎水性アクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、1−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、1−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、3−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、1−ヒドロキシブチルアクリレート等の水酸基含有アクリレート等のアクリレートモノマー、これらのモノマーのアクリロイル基をメタクリロイル基に換えたメタクリレート系モノマー等が挙げられる。   Specific examples of (meth) acrylate compounds include unsubstituted alkyl group-containing hydrophobic acrylates such as methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, and butyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 1-hydroxyethyl acrylate, and 2-hydroxypropyl. Acrylate monomers such as acrylates, hydroxyl-containing acrylates such as 3-hydroxypropyl acrylate, 1-hydroxypropyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 3-hydroxybutyl acrylate, 2-hydroxybutyl acrylate, 1-hydroxybutyl acrylate, and the like And methacrylate monomers in which the acryloyl group is replaced with a methacryloyl group.

カーボネート化合物に由来する構成成分を繰り返し構造として含むポリカーボネートの具体例として、ビスフェノールAとホスゲンからなる汎用ポリカーボネート、ユピゼータ(商品名、三菱ガス化学株式会社製)、パンライト(商品名、帝人化成株式会社製)等が挙げられる。
エステル化合物を構成しうる化合物として、ポリアルコール及びポリカルボン酸、乳酸等のヒドロキシ酸が挙げられる。ポリエステルの具体例として、バイロン(商品名、東洋紡績株式会社製)等が挙げられる。
アミド化合物に由来する構成成分を繰り返し構造として含むポリアミドの具体例として、PA−100(商品名、株式会社T&K TOKA製)等が挙げられる。
イミド化合物に対応する構成成分を繰り返し構造として含むポリイミドの具体例として、ソルピー6,6−PI(商品名、ソルピー工業株式会社製)等が挙げられる。
フッ素化合物として、具体的には、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル等が挙げられる。
シロキサン化合物に由来する構成成分を繰り返し構造として含むポリシロキサンとして、具体的には、ポリジフェニルシロキサン、ポリフェニルメチルシロキサン等が挙げられる。
Specific examples of polycarbonates containing repeating components derived from carbonate compounds include general-purpose polycarbonates composed of bisphenol A and phosgene, Iupizeta (trade name, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.), Panlite (trade name, Teijin Chemicals Ltd.) Manufactured) and the like.
Examples of the compound that can constitute the ester compound include polyalcohols, polycarboxylic acids, and hydroxy acids such as lactic acid. Specific examples of polyester include Byron (trade name, manufactured by Toyobo Co., Ltd.) and the like.
Specific examples of polyamides containing a structural component derived from an amide compound as a repeating structure include PA-100 (trade name, manufactured by T & K TOKA Corporation).
As a specific example of polyimide containing a constituent component corresponding to an imide compound as a repeating structure, Solpy 6,6-PI (trade name, manufactured by Solpy Kogyo Co., Ltd.) and the like can be given.
Specific examples of the fluorine compound include vinylidene fluoride and vinyl fluoride.
Specific examples of the polysiloxane containing a component derived from a siloxane compound as a repeating structure include polydiphenylsiloxane and polyphenylmethylsiloxane.

非共役ポリマーの別の好適な態様としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ(エチレングリコール)−block−ポリ(プロピレングリコール)−block−ポリ(エチレングリコール)などのポリアルキレングリコールが挙げられる。   Another preferred embodiment of the non-conjugated polymer includes, for example, polyalkylene glycol such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, poly (ethylene glycol) -block-poly (propylene glycol) -block-poly (ethylene glycol).

非共役ポリマーは酸基を有することが好ましい。非共役ポリマーが酸基を有すると上述した特定π共役ポリマーのドーピング状態がより安定する。
酸基としては特に制限されないが、カルボキシ基(−COOH)、スルホ基(−SOH)、ホスホン酸基(−PO(OH))、芳香族水酸基(−OH)などが挙げられる。なかでも、スルホ基が好ましい。
The non-conjugated polymer preferably has an acid group. When the non-conjugated polymer has an acid group, the doping state of the specific π-conjugated polymer described above becomes more stable.
It is not particularly restricted but includes groups, carboxyl group (-COOH), a sulfo group (-SO 3 H), a phosphonic acid group (-PO (OH) 2), and aromatic hydroxyl group (-OH). Of these, a sulfo group is preferable.

また、非共役ポリマーは以下の化合物(P−1〜P−37)であることも好ましい。P−1〜P−37において、x,y,zはそれぞれの単量体成分のモル%を、Mwは重量平均分子量を表す。   Moreover, it is also preferable that a nonconjugated polymer is the following compounds (P-1 to P-37). In P-1 to P-37, x, y, and z represent mol% of each monomer component, and Mw represents a weight average molecular weight.



















非共役ポリマーの分子量は特に制限されないが、重量平均分子量(Mw)で5000〜30万であることが好ましく、1万〜15万であることがより好ましい。   The molecular weight of the non-conjugated polymer is not particularly limited, but is preferably 5000 to 300,000, and more preferably 10,000 to 150,000 in terms of weight average molecular weight (Mw).

熱電変換層中の非共役ポリマーの含有量は特に制限されないが、熱電変換層中、10〜65質量%であることが好ましく、15〜50質量%であることがより好ましい。   Although content in particular of the nonconjugated polymer in a thermoelectric conversion layer is not restrict | limited, It is preferable that it is 10-65 mass% in a thermoelectric conversion layer, and it is more preferable that it is 15-50 mass%.

(還元剤)
熱電変換層は還元剤を含有してもよい。還元剤は上述した特定π共役ポリマーのキャリア濃度を調整する役目を有する。
還元剤としては特に制限されないが、その具体例としては、単環芳香族化合物、含窒素芳香族化合物、含硫黄芳香族化合物、芳香族ビニルポリマー、芳香族アミン、脂肪族アミン(例えば、アルキルアミン)、ニトロ化合物、チオール、金属錯塩、チオ硫酸塩、亜硫酸塩、次亜硫酸塩、ホウ素化合物、アルミニウムヒドリド錯体、単体金属、還元酵素(レダクターゼ)、及びこれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも一種の化合物などが挙げられる。より具体的には、1,1−bi−2−naphthol、1,3−di(N−carvazolyl)propane(DCzPr)、1,4−di(N−carvazolyl)butane(DCzBu)、1,4−diazabicyclo[2,2,2]octane、2,3−dihydroxy−naphthol、2,7−dihydroxy−naphthol、2−naphthol、Cr(CN) 3−、di(N−carvazolyl)methane(DCzMe)、Eu2+、Fe(CN) 4−、Fe2+、meso−2,4−di(N−carvazolyl)pentane(m−DCzPe)、N,N,N’,N’−テトラメチル−p−フェニレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルベンジジン、N,N−ジエチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、N−ethyl−carbazole(EtCz)、Pt(P 4−、ReCl 2−、Tetrakis(dimethylamino)ethylene(TDAE)、trans−1,2−di(N−carvazolyl)cyclobutane(DCzCBu)、アントラセン、インデン、オキサジアゾール、オキサゾール、カドリシクラン、ジアザビシクロオクタン、ジフェニルエチレン、トリエチルアミン、トリフェニルメタン、トリメトキシベンゼン、ナフタレン、ノルボルナジエン、ヒドラゾン、ヒドラジン、ピレン、フェナントレン、フェノチアジン、ペリレン、メトキシナフタレン、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、次亜硫酸カリウム、水素化ホウ素ナトリウム、ジボラン、シアノ水素化ホウ素ナトリウム、水素化トリエチルホウ素リチウム、水素化トリ(sec−ブチル)ホウ素リチウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化アルミニウムリチウム、水素化ビス(2−メトキシエトキシ)アルミニウムナトリウム、水素化トリブチルスズ、還元鉄、金属スズなどが挙げられる。
(Reducing agent)
The thermoelectric conversion layer may contain a reducing agent. The reducing agent serves to adjust the carrier concentration of the specific π-conjugated polymer described above.
The reducing agent is not particularly limited, and specific examples thereof include monocyclic aromatic compounds, nitrogen-containing aromatic compounds, sulfur-containing aromatic compounds, aromatic vinyl polymers, aromatic amines, aliphatic amines (for example, alkylamines). ), Nitro compound, thiol, metal complex salt, thiosulfate, sulfite, hyposulfite, boron compound, aluminum hydride complex, simple metal, reductase (reductase), and at least one selected from the group consisting of these derivatives And the like. More specifically, 1,1-bi-2-naphthol, 1,3-di (N-carbazol) propane (DCzPr), 1,4-di (N-carbazolyl) butane (DCzBu), 1,4- diazabicclo [2,2,2] octane, 2,3-dihydroxy-naphthol, 2,7-dihydroxy-naphthol, 2-naphthol, Cr (CN) 6 3− , di (N-carbazolyl) methane (DCzMe), Eu 2+ , Fe (CN) 6 4− , Fe 2+ , meso-2,4-di (N-carbazolyl) pentane (m-DCzPe), N, N, N ′, N′-tetramethyl-p-phenylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylben Jin, N, N-diethylaniline, N, N-dimethylaniline, N-ethyl-carbazole (EtCz ), Pt 2 (P 2 O 5) 4 H 8 4-, ReCl 8 2-, Tetrakis (dimethylamino) ethylene ( TDAE), trans-1,2-di (N-carbazolyl) cyclobutane (DCzCBu), anthracene, indene, oxadiazole, oxazole, kadricyclane, diazabicyclooctane, diphenylethylene, triethylamine, triphenylmethane, trimethoxybenzene, Naphthalene, norbornadiene, hydrazone, hydrazine, pyrene, phenanthrene, phenothiazine, perylene, methoxynaphthalene, sodium thiosulfate, sodium sulfite Sodium hydrogen sulfite, potassium hyposulfite, sodium borohydride, diborane, sodium cyanoborohydride, lithium triethylborohydride, lithium tri (boro-butyl) borohydride, diisobutylaluminum hydride, lithium aluminum hydride, hydrogenated Examples thereof include sodium bis (2-methoxyethoxy) aluminum, tributyltin hydride, reduced iron, and metal tin.

還元剤は、脂肪族アミン(好ましくは、アルキルアミノ基(RN−:R及びRはそれぞれ独立して水素原子又はアルキル基を表す)を2つ以上有する脂肪族アミン)、単環芳香族化合物(好ましくは、ヒドロキシ基を有する単環芳香族化合物)、ヒドラジン、及びチオール(好ましくは、ヒドロキシ基を有するジチオール)からなる群より選択される少なくとも1種の化合物であることが好ましい。The reducing agent is an aliphatic amine (preferably an aliphatic amine having two or more alkylamino groups (R 1 R 2 N—: R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group)), It should be at least one compound selected from the group consisting of monocyclic aromatic compounds (preferably monocyclic aromatic compounds having a hydroxy group), hydrazine, and thiols (preferably dithiols having a hydroxy group). preferable.

還元剤の別の好適な態様としては、例えば、下記一般式(D1)で表される化合物が挙げられる。   As another suitable aspect of a reducing agent, the compound represented by the following general formula (D1) is mentioned, for example.

一般式(D1)中、R及びR’はそれぞれ独立にアルキル基を表し、少なくとも一方が2級又は3級のアルキル基である。R及びR’はそれぞれ独立に水素原子又はベンゼン環に置換可能な基を表す。Lは−S−基又は−CHR−基を表し、Rは水素原子又はアルキル基を表す。X及びX’はそれぞれ独立に水素原子又はベンゼン環に置換可能な基を表す。In general formula (D1), R 1 and R 1 ′ each independently represents an alkyl group, and at least one of them is a secondary or tertiary alkyl group. R 2 and R 2 ′ each independently represent a hydrogen atom or a group that can be substituted on a benzene ring. L represents a —S— group or a —CHR 3 — group, and R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group. X and X ′ each independently represent a hydrogen atom or a group that can be substituted on a benzene ring.

熱電変換層中の還元剤の含有量は特に制限されないが、熱電変換層中、0.1〜30質量%であることが好ましく、1〜15質量%であることがより好ましい。   Although content in particular of the reducing agent in a thermoelectric conversion layer is not restrict | limited, It is preferable that it is 0.1-30 mass% in a thermoelectric conversion layer, and it is more preferable that it is 1-15 mass%.

(ナノ導電性材料)
熱電変換層は、導電率及び物理的強度の観点から、ナノ導電性材料を含有してもよい。
上記ナノ導電性材料としては、導電性を有する炭素材料(以下、ナノ炭素材料ということがある)、金属材料(以下、ナノ金属材料ということがある)等が挙げられる。
ナノ導電性材料は、ナノ炭素材料及びナノ金属材料の中でも、カーボンナノチューブ(以後、CNTとも称す)、カーボンナノファイバー、グラファイト、グラフェン及びカーボンナノ粒子のナノ炭素材料、並びに、金属ナノワイヤーが好ましく、導電性向上の観点で、カーボンナノチューブが特に好ましい。カーボンナノチューブは単層、2層、またはそれ以上の多層構造のいずれでも良いが、導電性向上の観点で、単層または2層構造が特に好ましい。
ナノ導電性材料は、1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。ナノ導電性材料として2種以上を併用する場合には、少なくとも1種ずつのナノ炭素材料及びナノ金属材料を併用してもよく、ナノ炭素材料又はナノ金属材料それぞれを2種併用してもよい。
熱電変換層中のナノ導電性材料の含有量は特に制限されないが、上述した特定π共役ポリマーに対して、1〜500質量%であることが好ましく、10〜100質量%であることがより好ましい。
(Nano conductive material)
The thermoelectric conversion layer may contain a nanoconductive material from the viewpoint of conductivity and physical strength.
As said nano electroconductivity material, the carbon material (henceforth a nano carbon material) which has electroconductivity, a metal material (henceforth a nano metal material) etc. are mentioned.
Among nanocarbon materials and nanometal materials, nanoconductive materials are preferably carbon nanotubes (hereinafter also referred to as CNT), carbon nanofibers, graphite, graphene and carbon nanoparticle nanocarbon materials, and metal nanowires, Carbon nanotubes are particularly preferred from the viewpoint of improving conductivity. The carbon nanotube may have a single-layer structure, a double-layer structure, or a multi-layer structure having one or more layers, but a single-layer structure or a double-layer structure is particularly preferable from the viewpoint of improving conductivity.
A nano electroconductivity material may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When using 2 or more types together as a nano electroconductive material, you may use together at least 1 type of nano carbon material and nano metal material, and may use together 2 types of nano carbon materials or nano metal materials, respectively. .
The content of the nanoconductive material in the thermoelectric conversion layer is not particularly limited, but is preferably 1 to 500% by mass, more preferably 10 to 100% by mass with respect to the specific π-conjugated polymer described above. .

上述した特定π共役ポリマーが上述した鋳型重合法によって重合することにより得られるものである場合、熱電変換層中の上述した特定π共役ポリマーと鋳型ポリマーとの合計の含有量は特に制限されないが、熱電変換層中、10〜80質量%であることが好ましく、20〜60質量%であることがより好ましい。   When the above-mentioned specific π-conjugated polymer is obtained by polymerization by the above-described template polymerization method, the total content of the above-mentioned specific π-conjugated polymer and the template polymer in the thermoelectric conversion layer is not particularly limited, It is preferable that it is 10-80 mass% in a thermoelectric conversion layer, and it is more preferable that it is 20-60 mass%.

熱電変換層の厚みは特に制限されないが、0.01〜100μmであることが好ましく、0.02〜30μmであることがより好ましい。なお、熱電変換層の厚みは、任意の10点における導電膜の厚みを測定し、それらを算術平均して求める。   Although the thickness in particular of a thermoelectric conversion layer is not restrict | limited, It is preferable that it is 0.01-100 micrometers, and it is more preferable that it is 0.02-30 micrometers. The thickness of the thermoelectric conversion layer is obtained by measuring the thickness of the conductive film at arbitrary 10 points and arithmetically averaging them.

<結晶化度>
上述のとおり、熱電変換層の結晶化度は20%以上である。
本明細書において、熱電変換層の結晶化度はX線回折法による値であり、以下の式により定義される。
結晶化度(%)=(熱電変換層全体の結晶質ピークの積分強度)/(熱電変換層全体の結晶質ピークと非晶質ハローの積分強度の和)
結晶化度は30%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、60%以上であることがさらに好ましい。
結晶化度の上限は特に制限されないが、100%である。
熱電変換層の結晶化度を20%以上にする方法は特に制限されないが、例えば、特定π共役ポリマーを鋳型重合法によって重合する方法や結晶化処理を施す方法などが挙げられる。
<Crystallinity>
As described above, the crystallinity of the thermoelectric conversion layer is 20% or more.
In the present specification, the crystallinity of the thermoelectric conversion layer is a value obtained by an X-ray diffraction method and is defined by the following equation.
Crystallinity (%) = (Integral intensity of crystalline peak of entire thermoelectric conversion layer) / (Sum of integral intensity of crystalline peak of amorphous thermoelectric layer and amorphous halo)
The degree of crystallinity is preferably 30% or more, more preferably 50% or more, and further preferably 60% or more.
The upper limit of the crystallinity is not particularly limited, but is 100%.
The method for setting the crystallinity of the thermoelectric conversion layer to 20% or more is not particularly limited, and examples thereof include a method of polymerizing a specific π-conjugated polymer by a template polymerization method and a method of performing a crystallization treatment.

<熱電変換層の製造方法>
熱電変換層を製造する方法は特に制限されないが、好適な態様としては、例えば、基板上に、上述した分子量150以上の繰り返し単位を有するπ共役ポリマーを含有する導電性組成物を塗布した後に、後述する結晶化処理を施す方法が挙げられる。π共役ポリマーは、キャリアがドーピングされたものでも、キャリアがドーピングされていないものでも構わないが、キャリアがドーピングされたものであるのが好ましい。π共役ポリマーが、キャリアがドーピングされていないものである場合、導電性組成物中に上述した酸化剤などのドーパントを配合することで、キャリアがドーピングされたπ共役ポリマー(特定π共役ポリマー)を含有する熱電変換層を形成することができる。
塗布方法は、特に限定されず、例えば、スピンコート、エクストルージョンダイコート、ブレードコート、バーコート、スクリーン印刷、ステンシル印刷、ロールコート、カーテンコート、スプレーコート、ディップコート、インクジェット印刷法等、公知の塗布方法を用いることができる。
基板上に導電性組成物を塗布した後、必要に応じて、加熱工程や乾燥工程を設けて溶媒を蒸発させてもよい。
<Method for manufacturing thermoelectric conversion layer>
Although the method for producing the thermoelectric conversion layer is not particularly limited, as a preferred embodiment, for example, after applying the conductive composition containing the above-described π-conjugated polymer having a repeating unit having a molecular weight of 150 or more on a substrate, The method of performing the crystallization process mentioned later is mentioned. The π-conjugated polymer may be a carrier doped or a carrier undoped, but is preferably a carrier doped. When the π-conjugated polymer is one in which the carrier is not doped, the carrier-doped π-conjugated polymer (specific π-conjugated polymer) can be obtained by adding a dopant such as the above-described oxidizing agent to the conductive composition. The thermoelectric conversion layer to contain can be formed.
The coating method is not particularly limited, and known coating methods such as spin coating, extrusion die coating, blade coating, bar coating, screen printing, stencil printing, roll coating, curtain coating, spray coating, dip coating, ink jet printing, etc. The method can be used.
After apply | coating a conductive composition on a board | substrate, you may provide a heating process and a drying process as needed, and may evaporate a solvent.

上述した結晶化処理としては、加圧による結晶化処理、溶媒蒸気暴露による結晶化処理などが挙げられる。
特定π共役ポリマーが鋳型重合法によって重合することにより得られたものである場合の結晶化処理としては、徐冷による結晶化処理、加圧による結晶化処理、溶媒蒸気暴露による結晶化処理などが挙げられ、なかでも、徐冷による結晶化処理、又は、加圧による結晶化処理が好ましく、徐冷による結晶化処理がより好ましい。
徐冷による結晶化処理の条件は特に制限されないが、100〜200℃まで昇温した状態で1〜30分加熱してから0.5〜5℃/minの冷却速度で室温まで徐冷するのが好ましい。
加圧による結晶化処理の条件は特に制限されないが、圧力1〜20MPa、温度100〜200℃にて10秒〜10分間加圧した後、圧力を掛けたままの状態で室温まで冷却するのが好ましい。加圧する方法は特に制限されないが、加熱プレス機によるのが好ましい。
溶媒蒸気暴露による結晶化処理の条件は特に制限されないが、室温下有機溶媒(好ましくは、アセトン、テトラヒドロフラン、クロロホルム、又はジクロロメタン等の極性溶媒)蒸気に1〜60分間暴露するのが好ましい。
Examples of the crystallization treatment described above include crystallization treatment by pressurization and crystallization treatment by solvent vapor exposure.
Examples of the crystallization treatment when the specific π-conjugated polymer is obtained by polymerization by a template polymerization method include crystallization treatment by slow cooling, crystallization treatment by pressurization, and crystallization treatment by solvent vapor exposure. Among them, crystallization treatment by slow cooling or crystallization treatment by pressurization is preferable, and crystallization treatment by slow cooling is more preferable.
The conditions for the crystallization treatment by slow cooling are not particularly limited, but after heating for 1 to 30 minutes in a state where the temperature is raised to 100 to 200 ° C., it is gradually cooled to room temperature at a cooling rate of 0.5 to 5 ° C./min. Is preferred.
The conditions for the crystallization treatment by pressurization are not particularly limited, but after pressurizing for 10 seconds to 10 minutes at a pressure of 1 to 20 MPa and a temperature of 100 to 200 ° C., cooling to room temperature with the pressure applied. preferable. Although the method of pressurizing is not particularly limited, it is preferable to use a hot press.
The conditions for crystallization treatment by exposure to solvent vapor are not particularly limited, but exposure to an organic solvent (preferably a polar solvent such as acetone, tetrahydrofuran, chloroform, or dichloromethane) at room temperature for 1 to 60 minutes is preferred.

(導電性組成物)
上記導電性組成物は、上述した分子量150以上の繰り返し単位を有するπ共役ポリマーを含有する。π共役ポリマーの具体例及び好適な態様は、キャリアのドーピングの点を除いて、上述した特定π共役ポリマーと同じである。
組成物中のπ共役ポリマーの含有量は特に制限されないが、組成物中の全固形分に対して、10〜80質量%であることが好ましく、20〜60質量%であることがより好ましい。
(Conductive composition)
The conductive composition contains a π-conjugated polymer having the above-described repeating unit having a molecular weight of 150 or more. Specific examples and preferred embodiments of the π-conjugated polymer are the same as those of the specific π-conjugated polymer described above except for carrier doping.
The content of the π-conjugated polymer in the composition is not particularly limited, but is preferably 10 to 80% by mass and more preferably 20 to 60% by mass with respect to the total solid content in the composition.

上記導電性組成物は、更に、酸化剤(例えば、上述した酸化剤)を含有するのが好ましい。
組成物中の酸化剤の含有量は特に制限されないが、組成物中の全固形分に対して、1〜45質量%であることが好ましく、5〜30質量%であることがより好ましい。
The conductive composition preferably further contains an oxidizing agent (for example, the oxidizing agent described above).
Although content in particular of the oxidizing agent in a composition is not restrict | limited, It is preferable that it is 1-45 mass% with respect to the total solid in a composition, and it is more preferable that it is 5-30 mass%.

上記導電性組成物は、更に、非共役ポリマー(例えば、上述した非共役ポリマー)を含有してもよい。
組成物中の非共役ポリマーの含有量は特に制限されないが、組成物中の全固形分に対して、10〜65質量%であることが好ましく、15〜50質量%であることがより好ましい。
The conductive composition may further contain a non-conjugated polymer (for example, the above-described non-conjugated polymer).
The content of the non-conjugated polymer in the composition is not particularly limited, but is preferably 10 to 65% by mass and more preferably 15 to 50% by mass with respect to the total solid content in the composition.

上記導電性組成物は、更に、還元剤(例えば、上述した還元剤)を含有するのが好ましい。
組成物中の還元剤の含有量は特に制限されないが、組成物中の全固形分に対して、0.1〜30質量%であることが好ましく、1〜15質量%であることがより好ましい。
It is preferable that the conductive composition further contains a reducing agent (for example, the reducing agent described above).
The content of the reducing agent in the composition is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 30% by mass, and more preferably 1 to 15% by mass with respect to the total solid content in the composition. .

上記導電性組成物は、更に、ナノ導電性材料(例えば、上述したナノ導電性材料)を含有してもよい。
組成物中のナノ導電性材料の含有量は特に制限されないが、導電性組成物(5g)に対して、0.1〜200mgであることが好ましく、1〜50mgであることがより好ましい。
The conductive composition may further contain a nanoconductive material (for example, the above-described nanoconductive material).
Although content in particular of the nano electroconductive material in a composition is not restrict | limited, It is preferable that it is 0.1-200 mg with respect to an electroconductive composition (5g), and it is more preferable that it is 1-50 mg.

上記導電性組成物は、更に、鋳型ポリマー(例えば、上述した鋳型ポリマー)を含有するのが好ましい。
組成物中の上述した分子量150以上の繰り返し単位を有するπ共役ポリマーと鋳型ポリマーの合計の含有量は特に制限されないが、組成物中の全固形分に対して、10〜80質量%であることが好ましく、20〜60質量%であることがより好ましい。
The conductive composition preferably further contains a template polymer (for example, the above-described template polymer).
The total content of the π-conjugated polymer having a repeating unit having a molecular weight of 150 or more and the template polymer in the composition is not particularly limited, but is 10 to 80% by mass with respect to the total solid content in the composition. Is preferable, and it is more preferable that it is 20-60 mass%.

上記導電性組成物は、更に、親水性溶媒を含有するのが好ましい。
親水性溶媒の沸点は高沸点(具体的には130℃以上)であることが好ましい。親水性溶媒を高沸点にすることにより製膜乾燥過程における溶媒の蒸発速度が適度に抑制され、結果として、π共役ポリマーの配列がさらに促進するものと推測される。親水性溶媒の沸点の上限は特に制限されないが、300℃以下であることが好ましい。なお、沸点は1気圧における沸点を指す。
It is preferable that the conductive composition further contains a hydrophilic solvent.
The boiling point of the hydrophilic solvent is preferably a high boiling point (specifically, 130 ° C. or higher). By setting the hydrophilic solvent to a high boiling point, it is presumed that the evaporation rate of the solvent in the film-forming drying process is moderately suppressed, and as a result, the arrangement of the π-conjugated polymer is further promoted. The upper limit of the boiling point of the hydrophilic solvent is not particularly limited, but is preferably 300 ° C. or lower. In addition, a boiling point points out the boiling point in 1 atmosphere.

親水性溶媒は親水性の溶媒であれば特に制限されないが、例えばテトラヒドロフランのようなエーテル基含有化合物、例えばγ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンのようなラクトン基含有化合物、例えばカプロラクタム、N−メチルカプロラクタム、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N−メチルホルムアミド、N−メチルホルムアニリド、N−メチルピロリドン(NMP)、N−オクチルピロリドン、ピロリドンのようなアミド又はラクタム基含有化合物、例えばスルホラン(テトラメチレンスルホン)、ジメチルスルホキシド(DMSO)のようなスルホン及びスルホキシド、例えばスクロース、グルコース、フルクトース、ラクトースのような糖又は糖誘導体、例えばソルビトール、マンニトールのような糖アルコール、例えば2−フランカルボン酸、3−フランカルボン酸のようなフラン誘導体、及び/又は例えばエチレングリコール、グリセロール、ジエチレングリコール又はトリエチレングリコールのようなジアルコール又はポリアルコール、ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテルなどの脂肪族エーテル化合物、ジメトキシフェノール、m−クレゾール、o−クレゾール、p−クレゾール、フェノール、ナフトールなどのフェノール化合物が好ましく使用される。これらの親水性溶媒は1種類を単独で用いても良く、また2種類以上を同時に用いても良い。   The hydrophilic solvent is not particularly limited as long as it is a hydrophilic solvent. For example, an ether group-containing compound such as tetrahydrofuran, for example, a lactone group-containing compound such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone, such as caprolactam and N-methylcaprolactam. N, N-dimethylacetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylformamide (DMF), N-methylformamide, N-methylformanilide, N-methylpyrrolidone (NMP), N-octylpyrrolidone, pyrrolidone and the like Amide or lactam group-containing compounds such as sulfolane (tetramethylene sulfone), sulfones and sulfoxides such as dimethyl sulfoxide (DMSO), eg sugars or sugar derivatives such as sucrose, glucose, fructose, lactose, etc. Sugar alcohols such as sorbitol, mannitol, furan derivatives such as 2-furancarboxylic acid, 3-furancarboxylic acid, and / or dialcohols or polyalcohols such as ethylene glycol, glycerol, diethylene glycol or triethylene glycol An aliphatic ether compound such as dimethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether or polyethylene glycol dialkyl ether, or a phenol compound such as dimethoxyphenol, m-cresol, o-cresol, p-cresol, phenol or naphthol is preferably used. These hydrophilic solvents may be used alone or in combination of two or more.

組成物中の親水性溶媒の含有量は特に制限されないが、組成物中の全固形分に対して、10質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましく、100質量%以上であることがさらに好ましい。上限は特に制限されないが、全固形分量の10倍(1000質量%)以下であることが好ましい。   The content of the hydrophilic solvent in the composition is not particularly limited, but is preferably 10% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and 100% by mass with respect to the total solid content in the composition. % Or more is more preferable. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 10 times (1000% by mass) or less of the total solid content.

導電性組成物の調製方法は特に制限されないが、例えば、上記各成分を混合して調製することができる。より具体的には、通常の混合装置等を用いて常温常圧下で行うことができる。例えば、各成分を溶媒中で撹拌、振とう、混練して溶解又は分散させればよい。溶解や分散を促進するため超音波処理を行ってもよい。   The method for preparing the conductive composition is not particularly limited, and for example, it can be prepared by mixing the above-described components. More specifically, the reaction can be performed at normal temperature and pressure using a normal mixing apparatus or the like. For example, each component may be dissolved or dispersed by stirring, shaking, kneading in a solvent. Sonication may be performed to promote dissolution and dispersion.

(熱電変換層の製造方法の別の好適な態様)
熱電変換層の製造方法の別の好適な態様としては、例えば、重合後に上述した分子量150以上の繰り返し単位となるπ共役モノマーと、酸化剤(例えば、上述した酸化剤)とを含有する組成物を塗布し、加熱により組成物中のモノマーを酸化重合法により重合してから、上述した結晶化処理(例えば、上述した結晶化処理のうち、徐冷による結晶化処理以外の結晶化処理)を施す方法などが挙げられる。
なお、組成物中に鋳型ポリマー(例えば、上述した鋳型ポリマー)を配合し、鋳型重合法により重合することもできる。この場合、重合後の結晶化処理を施さなくてもよいが、結晶化処理(例えば、上述した結晶化処理)を施す方が好ましい。
(Another preferred embodiment of the method for producing a thermoelectric conversion layer)
As another preferred embodiment of the method for producing a thermoelectric conversion layer, for example, a composition containing a π-conjugated monomer that becomes a repeating unit having a molecular weight of 150 or more after polymerization and an oxidizing agent (for example, the oxidizing agent described above). After the monomer in the composition is polymerized by oxidative polymerization method by heating, the above-described crystallization treatment (for example, crystallization treatment other than crystallization treatment by slow cooling in the crystallization treatment described above) is performed. The method of giving is mentioned.
In addition, a template polymer (for example, the above-described template polymer) can be blended in the composition and polymerized by a template polymerization method. In this case, the crystallization treatment after polymerization may not be performed, but it is preferable to perform the crystallization treatment (for example, the crystallization treatment described above).

<置換基W>
本明細書における置換基Wについて記載する。
置換基Wとしては、水素原子、アルキル基(例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、tert−ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル等)、アルケニル基(例えば、ビニル、アリル等)、アルキニル基(例えば、エチニル、プロパルギル等)、芳香族炭化水素環基(芳香族炭素環、アリール等ともいい、例えば、フェニル、p−クロロフェニル、メシチル、トリル、キシリル、ナフチル、アントリル、アズレニル、アセナフテニル、フルオレニル、フェナントリル、インデニル、ピレニル、ビフェニリル等)、芳香族へテロ環基(5又は6員環の芳香族へテロ環基が好ましく、また環構成ヘテロ原子は、硫黄原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、ホウ素、セレン原子が好ましく、例えば、ピリジル、ピリミジニル、フリル、ピロリル、イミダゾリル、ベンゾイミダゾリル、ピラゾリル、ピラジニル、トリアゾリル(例えば、1,2,4−トリアゾール−1−イル、1,2,3−トリアゾール−1−イル等)、オキサゾリル、ベンゾオキサゾリル、チアゾリル、イソオキサゾリル、イソチアゾリル、フラザニル、チエニル、キノリル、ベンゾフリル、ジベンゾフリル、ベンゾチエニル、ジベンゾチエニル、インドリル、カルバゾリル、カルボリニル、ジアザカルバゾリル(上記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、キノキサリニル、ピリダジニル、トリアジニル、キナゾリニル、フタラジニル、ボロール、アザボリン等)、ヘテロ環基(芳香族でないヘテロ環基で、飽和環であっても不飽和環であってもよく、5又は6員環が好ましく、また環構成ヘテロ原子は、硫黄原子、窒素原子、酸素原子、ケイ素原子、セレン原子が好ましく、例えば、ピロリジル、イミダゾリジル、モルホリル、オキサゾリジル等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ、エトキシ、プロピルオキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、オクチルオキシ、ドデシルオキシ等)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ、ナフチルオキシ等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ、ペンチルチオ、ヘキシルチオ、オクチルチオ、ドデシルチオ等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ、シクロヘキシルチオ等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ、ナフチルチオ等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル、エチルオキシカルボニル、ブチルオキシカルボニル、オクチルオキシカルボニル、ドデシルオキシカルボニル等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル、ナフチルオキシカルボニル等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル、メチルアミノスルホニル、ジメチルアミノスルホニル、ブチルアミノスルホニル、ヘキシルアミノスルホニル、シクロヘキシルアミノスルホニル、オクチルアミノスルホニル、ドデシルアミノスルホニル、フェニルアミノスルホニル、ナフチルアミノスルホニル、2−ピリジルアミノスルホニル等)、
<Substituent W>
It describes about the substituent W in this specification.
Examples of the substituent W include a hydrogen atom, an alkyl group (for example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, octyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, etc.), a cycloalkyl group (for example, cyclopentyl, Cyclohexyl, etc.), alkenyl groups (eg, vinyl, allyl, etc.), alkynyl groups (eg, ethynyl, propargyl, etc.), aromatic hydrocarbon ring groups (also called aromatic carbocycle, aryl, etc., for example, phenyl, p-chlorophenyl, etc. , Mesityl, tolyl, xylyl, naphthyl, anthryl, azulenyl, acenaphthenyl, fluorenyl, phenanthryl, indenyl, pyrenyl, biphenylyl, etc.), aromatic heterocyclic groups (5- or 6-membered aromatic heterocyclic groups are preferred, Ring heteroatoms are Sulfur atom, nitrogen atom, oxygen atom, silicon atom, boron, selenium atom is preferable, for example, pyridyl, pyrimidinyl, furyl, pyrrolyl, imidazolyl, benzimidazolyl, pyrazolyl, pyrazinyl, triazolyl (for example, 1,2,4-triazole-1 -Yl, 1,2,3-triazol-1-yl, etc.), oxazolyl, benzoxazolyl, thiazolyl, isoxazolyl, isothiazolyl, furazanyl, thienyl, quinolyl, benzofuryl, dibenzofuryl, benzothienyl, dibenzothienyl, indolyl, carbazolyl , Carborinyl, diazacarbazolyl (in which one of the carbon atoms constituting the carboline ring of the carbolinyl group is replaced by a nitrogen atom), quinoxalinyl, pyridazinyl, triazinyl, quinazolinyl Phthalazinyl, borol, azaborine, etc.), a heterocyclic group (a non-aromatic heterocyclic group, which may be a saturated ring or an unsaturated ring, preferably a 5- or 6-membered ring, Sulfur atom, nitrogen atom, oxygen atom, silicon atom and selenium atom are preferable, for example, pyrrolidyl, imidazolidyl, morpholyl, oxazolidyl etc.), alkoxy group (for example, methoxy, ethoxy, propyloxy, pentyloxy, hexyloxy, octyloxy, Dodecyloxy etc.), cycloalkoxy groups (eg cyclopentyloxy, cyclohexyloxy etc.), aryloxy groups (eg phenoxy, naphthyloxy etc.), alkylthio groups (eg methylthio, ethylthio, propylthio, pentylthio, hexylthio, octylthio, dodo De Silthio, etc.), cycloalkylthio groups (eg, cyclopentylthio, cyclohexylthio, etc.), arylthio groups (eg, phenylthio, naphthylthio, etc.), alkoxycarbonyl groups (eg, methyloxycarbonyl, ethyloxycarbonyl, butyloxycarbonyl, octyloxycarbonyl) , Dodecyloxycarbonyl, etc.), aryloxycarbonyl groups (eg, phenyloxycarbonyl, naphthyloxycarbonyl, etc.), sulfamoyl groups (eg, aminosulfonyl, methylaminosulfonyl, dimethylaminosulfonyl, butylaminosulfonyl, hexylaminosulfonyl, cyclohexylamino) Sulfonyl, octylaminosulfonyl, dodecylaminosulfonyl, phenylaminosulfonyl, naphthylaminos Honiru, 2-pyridyl aminosulfonyl, etc.),

アシル基(例えば、アセチル、エチルカルボニル、プロピルカルボニル、ペンチルカルボニル、シクロヘキシルカルボニル、オクチルカルボニル、2−エチルヘキシルカルボニル、ドデシルカルボニル、アクリロイル、メタクリロイル、フェニルカルボニル、ナフチルカルボニル、ピリジルカルボニル等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ、エチルカルボニルオキシ、ブチルカルボニルオキシ、オクチルカルボニルオキシ、ドデシルカルボニルオキシ、フェニルカルボニルオキシ等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ、エチルカルボニルアミノ、ジメチルカルボニルアミノ、プロピルカルボニルアミノ、ペンチルカルボニルアミノ、シクロヘキシルカルボニルアミノ、2−エチルヘキシルカルボニルアミノ、オクチルカルボニルアミノ、ドデシルカルボニルアミノ、フェニルカルボニルアミノ、ナフチルカルボニルアミノ等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル、メチルアミノカルボニル、ジメチルアミノカルボニル、プロピルアミノカルボニル、ペンチルアミノカルボニル、シクロヘキシルアミノカルボニル、オクチルアミノカルボニル、2−エチルヘキシルアミノカルボニル、ドデシルアミノカルボニル、フェニルアミノカルボニル、ナフチルアミノカルボニル、2−ピリジルアミノカルボニル等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド、エチルウレイド、ペンチルウレイド、シクロヘキシルウレイド、オクチルウレイド、ドデシルウレイド、フェニルウレイド、ナフチルウレイド、2−ピリジルアミノウレイド等)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル、エチルスルフィニル、ブチルスルフィニル、シクロヘキシルスルフィニル、2−エチルヘキシルスルフィニル、ドデシルスルフィニル、フェニルスルフィニル、ナフチルスルフィニル、2−ピリジルスルフィニル等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル、ブチルスルホニル、シクロヘキシルスルホニル、2−エチルヘキシルスルホニル、ドデシルスルホニル等)、アリールスルホニル基又はヘテロアリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル、ナフチルスルホニル、2−ピリジルスルホニル等)、アミノ基(アミノ基、アルキルアミノ基、アルケニルアミノ基、アリールアミノ基、ヘテロ環アミノ基を含み、例えば、アミノ、エチルアミノ、ジメチルアミノ、ブチルアミノ、シクロペンチルアミノ、2−エチルヘキシルアミノ、ドデシルアミノ、アニリノ、ナフチルアミノ、2−ピリジルアミノ等)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基(例えば、トリメチルシリル、トリイソプロピルシリル、トリフェニルシリル、フェニルジエチルシリル等)等が挙げられる。
これらの各基は、さらに置換基を有していてもよく、この置換基としては上記の置換基が挙げられる。例えば、アルキル基にアリール基が置換したアラルキル基、アルキル基にヒドロキシ基が置換したヒドロキシアルキル基等が挙げられる。なお、置換基Wがさらに複数の置換基を有する場合、複数の置換基同士は互いに結合して環を形成してもよい。
An acyl group (for example, acetyl, ethylcarbonyl, propylcarbonyl, pentylcarbonyl, cyclohexylcarbonyl, octylcarbonyl, 2-ethylhexylcarbonyl, dodecylcarbonyl, acryloyl, methacryloyl, phenylcarbonyl, naphthylcarbonyl, pyridylcarbonyl, etc.), an acyloxy group (for example, Acetyloxy, ethylcarbonyloxy, butylcarbonyloxy, octylcarbonyloxy, dodecylcarbonyloxy, phenylcarbonyloxy, etc.), amide groups (eg, methylcarbonylamino, ethylcarbonylamino, dimethylcarbonylamino, propylcarbonylamino, pentylcarbonylamino, Cyclohexylcarbonylamino, 2-ethylhexylcarbonylamino, octyl Carbonylamino, dodecylcarbonylamino, phenylcarbonylamino, naphthylcarbonylamino, etc.), carbamoyl groups (eg, aminocarbonyl, methylaminocarbonyl, dimethylaminocarbonyl, propylaminocarbonyl, pentylaminocarbonyl, cyclohexylaminocarbonyl, octylaminocarbonyl, 2 -Ethylhexylaminocarbonyl, dodecylaminocarbonyl, phenylaminocarbonyl, naphthylaminocarbonyl, 2-pyridylaminocarbonyl, etc.), ureido groups (eg methylureido, ethylureido, pentylureido, cyclohexylureido, octylureido, dodecylureido, phenylureido, Naphthylureido, 2-pyridylaminoureido, etc.), sulfinyl groups (eg For example, methylsulfinyl, ethylsulfinyl, butylsulfinyl, cyclohexylsulfinyl, 2-ethylhexylsulfinyl, dodecylsulfinyl, phenylsulfinyl, naphthylsulfinyl, 2-pyridylsulfinyl, etc.), alkylsulfonyl groups (for example, methylsulfonyl, ethylsulfonyl, butylsulfonyl, Cyclohexylsulfonyl, 2-ethylhexylsulfonyl, dodecylsulfonyl, etc.), arylsulfonyl group or heteroarylsulfonyl group (eg, phenylsulfonyl, naphthylsulfonyl, 2-pyridylsulfonyl, etc.), amino group (amino group, alkylamino group, alkenylamino group) , Arylamino group, heterocyclic amino group, for example, amino, ethylamino, dimethylamino, butyla Mino, cyclopentylamino, 2-ethylhexylamino, dodecylamino, anilino, naphthylamino, 2-pyridylamino, etc., cyano group, nitro group, hydroxy group, mercapto group, silyl group (for example, trimethylsilyl, triisopropylsilyl, triphenylsilyl) , Phenyldiethylsilyl, etc.).
Each of these groups may further have a substituent, and examples of the substituent include the above-described substituents. Examples thereof include an aralkyl group in which an alkyl group is substituted with an aryl group, and a hydroxyalkyl group in which an alkyl group is substituted with a hydroxy group. In addition, when the substituent W further has a plurality of substituents, the plurality of substituents may be bonded to each other to form a ring.

〔基材〕
本発明の熱電変換素子は、基材を備えるのが好ましい。
基材の種類は特に限定されないが、電極の形成や熱電変換層の形成時に影響を受けにくい基材を選択することが好ましい。
このような基材としては、例えば、ガラス、透明セラミックス、金属、プラスチックフィルム等が挙げられ、中でも、コストや柔軟性の観点から、プラスチックフィルムが好ましい。
プラスチックフィルムの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ(1,4−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート)、ポリエチレン−2,6−フタレンジカルボキシレート、ビスフェノールAとイソ及びテレフタル酸とのポリエステルフィルムなどのポリエステルフィルム;ゼオノアフィルム(日本ゼオン社製)、アートンフィルム(JSR社製)、スミライトFS1700(住友ベークライト社製)などのポリシクロオレフィンフィルム;カプトン(東レ・デュポン社製)、アピカル(カネカ社製)、ユービレックス(宇部興産社製)、ポミラン(荒川化学社製)などのポリイミドフィルム;ピュアエース(帝人化成社製)、エルメック(カネカ社製)などのポリカーボネートフィルム;スミライトFS1100(住友ベークライト社製)などのポリエーテルエーテルケトンフィルム;トレリナ(東レ社製)などのポリフェニルスルフィドフィルムなどが挙げられる。
これらのうち、入手の容易性、100℃以上の耐熱性、経済性及び効果の観点から、市販のポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、各種ポリイミドやポリカーボネートフィルムが好ましい。
〔Base material〕
The thermoelectric conversion element of the present invention preferably includes a base material.
Although the kind of base material is not specifically limited, It is preferable to select the base material which is hard to be influenced at the time of formation of an electrode or the formation of a thermoelectric conversion layer.
Examples of such a substrate include glass, transparent ceramics, metal, and plastic film. Among these, a plastic film is preferable from the viewpoint of cost and flexibility.
Specific examples of the plastic film include polyethylene terephthalate, polyethylene isophthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene terephthalate, poly (1,4-cyclohexylenedimethylene terephthalate), polyethylene-2,6-phthalenedicarboxylate, and bisphenol A. Polyester films such as polyester films with iso and terephthalic acid; polycycloolefin films such as ZEONOR film (manufactured by ZEON Corporation), ARTON film (manufactured by JSR Corporation), Sumilite FS1700 (manufactured by Sumitomo Bakelite Corporation); Kapton (Toray DuPont) ), Apical (Kaneka), Ubilex (Ube Industries), Pomilan (Arakawa Chemical), etc .; Pure Ace (Teijin Chemicals), Et Polycarbonate film, such as MEC (manufactured by Kaneka Corporation); polyether ether ketone film, such as SUMILITE FS1100 (manufactured by Sumitomo Bakelite); TORELINA (manufactured by Toray Industries, Inc.) and the like polyphenyl sulfide film such.
Of these, commercially available polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, various polyimides and polycarbonate films are preferred from the viewpoints of availability, heat resistance of 100 ° C. or higher, economy and effects.

本発明においては、基材の厚さは使用目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、プラスチックフィルムを用いた場合には、一般的には、5〜500μmのものを用いることが好ましい。   In the present invention, the thickness of the substrate can be appropriately selected according to the purpose of use. For example, when a plastic film is used, it is generally preferable to use a substrate having a thickness of 5 to 500 μm. .

〔電極〕
本発明の熱電変換素子は、電極を備えるのが好ましい。
電極の材料は特に限定されないが、その材料としては、例えば、ITO、ZnOなどの透明電極材料;銀、銅、金、アルミニウムなどの金属電極材料;CNT、グラフェンなどの炭素材料;PEDOT/PSSなどの有機材料が挙げられる。また、銀、カーボンブラックなどの導電性微粒子を分散した導電性ペースト;銀、銅、アルミニウムなどの金属ナノワイヤーを含有する導電性ペーストなどを用いて電極を形成してもよい。
〔electrode〕
The thermoelectric conversion element of the present invention preferably includes an electrode.
The material of the electrode is not particularly limited. Examples of the material include transparent electrode materials such as ITO and ZnO; metal electrode materials such as silver, copper, gold, and aluminum; carbon materials such as CNT and graphene; PEDOT / PSS The organic material is mentioned. Alternatively, the electrode may be formed using a conductive paste in which conductive fine particles such as silver and carbon black are dispersed; a conductive paste containing metal nanowires such as silver, copper, and aluminum.

〔用途〕
本発明の熱電変換素子は、熱電発電物品などに有用である。
熱電発電物品としては、具体的には、温泉熱発電機、太陽熱発電機、廃熱発電機等の発電機や、腕時計用電源、半導体駆動電源、小型センサー用電源などが挙げられる。
[Use]
The thermoelectric conversion element of the present invention is useful for thermoelectric power generation articles and the like.
Specific examples of thermoelectric power generation products include power generators such as hot spring thermal power generators, solar thermal power generators, and waste heat power generators, wristwatch power supplies, semiconductor drive power supplies, and small sensor power supplies.

[導電膜]
本発明の導電膜は、π共役ポリマーを含有する導電膜である。
ここで、上記π共役ポリマーは、上述した特定π共役ポリマーと同じである。特定π共役ポリマーの具体例、好適な態様、及び製造方法は上述のとおりである。
また、導電膜の結晶化度は20%以上である。結晶化度の定義及び好適な態様は、上述した熱電変換層と同じである。
本発明の導電膜の具体例、好適な態様、及び製造方法は、上述した熱電変換層と同じである。
[Conductive film]
The conductive film of the present invention is a conductive film containing a π-conjugated polymer.
Here, the π-conjugated polymer is the same as the specific π-conjugated polymer described above. Specific examples, preferred embodiments, and production methods of the specific π-conjugated polymer are as described above.
Further, the degree of crystallinity of the conductive film is 20% or more. The definition of crystallinity and a suitable aspect are the same as the thermoelectric conversion layer mentioned above.
The specific example, suitable aspect, and manufacturing method of the electrically conductive film of this invention are the same as the thermoelectric conversion layer mentioned above.

本発明の導電膜は、キャリア濃度が、1×1024〜3×1026個/mであるのが好ましい。なかでも、得られる導電膜の経時安定性がより優れる理由から、1×1026個/m以下であることが好ましく、5×1025個/m以下であることがより好ましい。そのなかでも、得られる導電膜の導電率がより高くなる理由から、5×1024個/m以上であることが好ましく、1×1025個/m以上であることがより好ましい。
なお、本明細書において、導電膜のキャリア濃度(個/m)および移動度(cm/Vs)は、ホール効果測定装置ResiTest8300(株式会社東陽テクニカ社製)を用いて測定した値である。
The conductive film of the present invention preferably has a carrier concentration of 1 × 10 24 to 3 × 10 26 / m 3 . Especially, it is preferable that it is 1 * 10 < 26 > piece / m < 3 > or less, and it is more preferable that it is 5 * 10 < 25 > piece / m < 3 > or less from the reason for which the temporal stability of the electrically conductive film obtained is more excellent. Among these, it is preferably 5 × 10 24 pieces / m 3 or more, more preferably 1 × 10 25 pieces / m 3 or more, because the conductivity of the obtained conductive film is higher.
In the present specification, the carrier concentration (number / m 3 ) and mobility (cm 2 / Vs) of the conductive film are values measured using a Hall effect measuring device ResiTest 8300 (manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.). .

なお、上述した本発明の熱電変換素子は、本発明の導電膜を熱電変換層に用いた熱電変換素子に当たる。上記熱電変換層のキャリア濃度の好適な態様は、本発明の導電膜と同じである。   In addition, the thermoelectric conversion element of this invention mentioned above hits the thermoelectric conversion element which used the electrically conductive film of this invention for the thermoelectric conversion layer. The suitable aspect of the carrier concentration of the thermoelectric conversion layer is the same as that of the conductive film of the present invention.

[有機半導体デバイス]
本発明の有機半導体デバイスは、上述した本発明の導電膜を用いた有機半導体デバイスである。そのような有機半導体デバイスとしては、例えば、熱電変換素子、光電変換素子、有機薄膜トランジスタ、有機EL、液晶ディスプレイ、太陽電池などが挙げられる。
[Organic semiconductor devices]
The organic semiconductor device of the present invention is an organic semiconductor device using the above-described conductive film of the present invention. Examples of such an organic semiconductor device include a thermoelectric conversion element, a photoelectric conversion element, an organic thin film transistor, an organic EL, a liquid crystal display, and a solar cell.

以下、実施例により、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these.

<実施例1>
(導電膜の作製)
酸化剤としてp−トルエンスルホン酸鉄(III)六水和物(525mg)、下記π共役ポリマー201(590mg)、重合速度調整剤としてピリジン(13mg)をジグリム溶媒(4.5g)中に溶解させ、室温窒素雰囲気下5.5時間撹拌した。この混合溶液を氷冷した後、重合後に下記π共役ポリマー1の繰り返し単位となるπ共役モノマー(221mg)を添加し、0℃にて10分間撹拌した。このπ共役モノマー溶液をスピンコート法により、3cm×4cmのガラス基板上に製膜した後、大気下70℃のホットプレート上で4時間加熱し、酸化重合反応を行った。反応後の膜(酸化重合膜)を室温冷却後、エタノールで洗浄し、窒素雰囲気のグローブボックス中で70℃のホットプレート上で15分間加熱した。その後、徐冷による結晶化処理(130℃まで昇温した状態で15分加熱してから3℃/minの冷却速度で室温まで徐冷)を行い、結晶化度を向上させて、π共役ポリマー1とp−トルエンスルホン酸鉄(III)とπ共役ポリマー201とを含有する導電膜(π共役ポリマー1とp−トルエンスルホン酸鉄(III)とπ共役ポリマー201との質量比はおよそ18:35:47)を得た。上記作製方法を方法A+Bとする。
<Example 1>
(Preparation of conductive film)
Iron (III) p-toluenesulfonate hexahydrate (525 mg) as an oxidizing agent, the following π-conjugated polymer 201 (590 mg), and pyridine (13 mg) as a polymerization rate regulator are dissolved in a diglyme solvent (4.5 g). The mixture was stirred at room temperature under a nitrogen atmosphere for 5.5 hours. After this mixed solution was ice-cooled, a π-conjugated monomer (221 mg) serving as a repeating unit of the following π-conjugated polymer 1 was added after polymerization, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 10 minutes. This π-conjugated monomer solution was formed on a 3 cm × 4 cm glass substrate by spin coating, and then heated on a hot plate at 70 ° C. for 4 hours in the atmosphere to carry out an oxidative polymerization reaction. After the reaction, the film (oxidized polymer film) was cooled to room temperature, washed with ethanol, and heated on a hot plate at 70 ° C. for 15 minutes in a glove box in a nitrogen atmosphere. Thereafter, crystallization treatment by slow cooling (heating for 15 minutes in a state where the temperature is raised to 130 ° C. and then gradually cooling to room temperature at a cooling rate of 3 ° C./min) is performed to improve the crystallinity, and the π-conjugated polymer 1, conductive film containing iron (III) p-toluenesulfonate and π-conjugated polymer 201 (mass ratio of π-conjugated polymer 1, iron (III) p-toluenesulfonate and π-conjugated polymer 201 is about 18: 35:47). The manufacturing method is referred to as method A + B.

(熱電変換素子の作製)
上記方法A+Bによって、第1の電極として金(厚み20nm、幅:5mm)を片側表面に有するガラス基材(厚み:0.8mm)上の電極表面に膜厚2.6μm、大きさ8mm×8mmの熱電変換層となる導電膜を形成した。その後、熱電変換層の上部に、第2の電極として金を蒸着したガラス基材(電極の厚み:20nm、電極の幅:5mm、ガラス基材の厚み:0.8mm)を、第2の電極が熱電変換層に接するように、80℃にて貼り合わせて、熱電変換素子を作製した。
なお、方法A+Bによる導電膜の形成において、製膜の前に、π共役モノマー溶液に、得られるπ共役ポリマーに対する含有量が30質量%になるように単層カーボンナノチューブを添加した。単層カーボンナノチューブは超音波を30分間印加することにより分散させた。
(Production of thermoelectric conversion element)
By the method A + B, a film thickness of 2.6 μm and a size of 8 mm × 8 mm are formed on the electrode surface on a glass substrate (thickness: 0.8 mm) having gold (thickness 20 nm, width: 5 mm) as a first electrode on one side surface. A conductive film to be a thermoelectric conversion layer was formed. Thereafter, a glass substrate (electrode thickness: 20 nm, electrode width: 5 mm, glass substrate thickness: 0.8 mm) on which gold was vapor-deposited as a second electrode was formed on the thermoelectric conversion layer. Were bonded at 80 ° C. so as to be in contact with the thermoelectric conversion layer, thereby producing a thermoelectric conversion element.
In the formation of the conductive film by the method A + B, single-walled carbon nanotubes were added to the π-conjugated monomer solution so that the content with respect to the obtained π-conjugated polymer was 30% by mass before film formation. Single-walled carbon nanotubes were dispersed by applying ultrasonic waves for 30 minutes.

<実施例2>
(導電膜の作製)
徐冷による結晶化処理を行わなかったこと以外は、実施例1と同様の手順に従って、π共役ポリマー1とp−トルエンスルホン酸鉄(III)とπ共役ポリマー201とを含有する導電膜を得た。上記作製方法を方法Bとする。
<Example 2>
(Preparation of conductive film)
A conductive film containing π-conjugated polymer 1, iron (III) p-toluenesulfonate, and π-conjugated polymer 201 was obtained in the same manner as in Example 1 except that crystallization treatment by slow cooling was not performed. It was. The above production method is referred to as method B.

(熱電変換素子の作製)
方法Bによって熱電変換層となる導電膜を形成した以外は、実施例1と同様の手順に従って、熱電変換素子を作製した。
なお、方法Bによる導電膜の形成において、製膜の前に、π共役モノマー溶液に、得られるπ共役ポリマーに対する含有量が30質量%になるように単層カーボンナノチューブを添加した。単層カーボンナノチューブは超音波を30分間印加することにより分散させた。
(Production of thermoelectric conversion element)
A thermoelectric conversion element was produced according to the same procedure as in Example 1 except that a conductive film to be a thermoelectric conversion layer was formed by Method B.
In the formation of the conductive film by Method B, single-walled carbon nanotubes were added to the π-conjugated monomer solution so that the content with respect to the obtained π-conjugated polymer was 30% by mass before film formation. Single-walled carbon nanotubes were dispersed by applying ultrasonic waves for 30 minutes.

<実施例3>
π共役ポリマー201の代わりに下記π共役ポリマー203を使用した以外は、実施例1と同様の手順に従って導電膜及び熱電変換素子を作製した。
<Example 3>
A conductive film and a thermoelectric conversion element were produced according to the same procedure as in Example 1 except that the following π conjugated polymer 203 was used instead of the π conjugated polymer 201.

<実施例4〜12、17〜32、比較例1、6〜9>
重合後にπ共役ポリマー1の繰り返し単位となるπ共役モノマーの代わりに重合後に下記表1の「第一のπ共役ポリマー」の欄に記載のπ共役ポリマーの繰り返し単位となるπ共役モノマーを使用し、p−トルエンスルホン酸鉄(III)六水和物の代わりに下記表1の「酸化剤」の欄に記載の化合物を使用し、π共役ポリマー201の代わりに下記表1の「第二のπ共役ポリマー」に欄に記載のπ共役ポリマー又はポリビニルピロリドンを使用した以外は、実施例2と同様の手順に従って導電膜及び熱電変換素子を作製した。
<Examples 4 to 12, 17 to 32, Comparative Examples 1 and 6 to 9>
Instead of a π-conjugated monomer that becomes a repeating unit of π-conjugated polymer 1 after polymerization, a π-conjugated monomer that becomes a repeating unit of π-conjugated polymer described in the column of “first π-conjugated polymer” in Table 1 below is used after polymerization. The compounds described in the column of “Oxidizing agent” in Table 1 below are used in place of iron (III) hexahydrate of p-toluenesulfonate, and “secondary” in Table 1 below is used instead of π-conjugated polymer 201 A conductive film and a thermoelectric conversion element were produced in the same manner as in Example 2 except that the π-conjugated polymer described in the column “π-conjugated polymer” or polyvinylpyrrolidone was used.

<実施例13>
π共役ポリマー201の代わりにπ共役ポリマー203を使用し、徐冷による結晶化処理の代わりに加圧による結晶化処理(加熱プレス機(MP−WCL、株式会社東洋精機製作所製)を用い、圧力8MPa、温度130℃にて1分間加圧した後、圧力を掛けたままの状態で室温まで冷却)を行って結晶化度を向上させたこと以外は、実施例1と同様の手順に従って導電膜及び熱電変換素子を作製した。上記導電膜の作製方法を方法B+Cとする。
<Example 13>
Instead of π-conjugated polymer 201, π-conjugated polymer 203 is used, and instead of crystallization treatment by slow cooling, pressure crystallization treatment (heating press machine (MP-WCL, manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.)) is used. The conductive film was subjected to the same procedure as in Example 1 except that the crystallinity was improved by pressurizing at 8 MPa at a temperature of 130 ° C. for 1 minute and then cooling to room temperature with the pressure applied. And the thermoelectric conversion element was produced. The method for manufacturing the conductive film is Method B + C.

<実施例14>
(導電膜の作製)
酸化剤としてp−トルエンスルホン酸鉄(III)六水和物(525mg)、重合速度調整剤としてピリジン(13mg)をジグリム溶媒(4.5g)中に溶解させ、室温窒素雰囲気下5.5時間撹拌した。この混合溶液を氷冷した後、重合後に上記π共役ポリマー1の繰り返し単位となるπ共役モノマー(221mg)を添加し、0℃にて10分間撹拌した。このπ共役モノマー溶液をドロップキャスト法により、5cm×5cmのPET基板(厚み:100μm)上に製膜した後、大気下70℃のホットプレート上で6時間加熱し、酸化重合反応を行った。反応後の膜(酸化重合膜)を室温冷却後、エタノールで洗浄し、大気下70℃のホットプレート上で15分間加熱乾燥した。その後、上述した加圧による結晶化処理を行い、結晶化度を向上させて、π共役ポリマー1とp−トルエンスルホン酸鉄(III)とを含有する導電膜(π共役ポリマー1とp−トルエンスルホン酸鉄(III)との質量比はおよそ33:67)を得た。上記作製方法を方法Cとする。
<Example 14>
(Preparation of conductive film)
Iron (III) p-toluenesulfonate hexahydrate (525 mg) as an oxidizing agent and pyridine (13 mg) as a polymerization rate adjusting agent are dissolved in a diglyme solvent (4.5 g), and 5.5 hours at room temperature under a nitrogen atmosphere. Stir. After this mixed solution was ice-cooled, a π-conjugated monomer (221 mg) that becomes a repeating unit of the π-conjugated polymer 1 after polymerization was added, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 10 minutes. This π-conjugated monomer solution was formed on a 5 cm × 5 cm PET substrate (thickness: 100 μm) by a drop cast method, and then heated on a hot plate at 70 ° C. for 6 hours in the atmosphere to carry out an oxidative polymerization reaction. After the reaction, the film (oxidized polymer film) was cooled to room temperature, washed with ethanol, and dried by heating on a hot plate at 70 ° C. for 15 minutes in the atmosphere. Then, the crystallization process by the pressurization mentioned above is performed, crystallinity degree is improved, and the electrically conductive film ((pi) conjugate polymer 1 and p-toluene containing (pi) conjugated polymer 1 and iron (III) p-toluenesulfonate. The mass ratio with iron (III) sulfonate was approximately 33:67). The production method is referred to as method C.

(熱電変換素子の作製)
方法Cによって熱電変換層となる導電膜を形成した以外は、実施例1と同様の手順に従って、熱電変換素子を作製した。
なお、方法Cによる導電膜の形成において、製膜の前に、π共役モノマー溶液に、得られるπ共役ポリマーに対する含有量が30質量%になるように単層カーボンナノチューブを添加した。単層カーボンナノチューブは超音波を30分間印加することにより分散させた。
(Production of thermoelectric conversion element)
A thermoelectric conversion element was produced according to the same procedure as in Example 1 except that a conductive film to be a thermoelectric conversion layer was formed by Method C.
In the formation of the conductive film by Method C, single-walled carbon nanotubes were added to the π-conjugated monomer solution so that the content with respect to the obtained π-conjugated polymer was 30% by mass before film formation. Single-walled carbon nanotubes were dispersed by applying ultrasonic waves for 30 minutes.

<実施例15>
π共役ポリマー201の代わりにπ共役ポリマー203を使用し、徐冷による結晶化処理の代わりに溶媒蒸気暴露による結晶化処理(室温下アセトン蒸気に30分間暴露)を行って結晶化度を向上させたこと以外は、実施例1と同様の手順に従って導電膜及び熱電変換素子を作製した。上記導電膜の作製方法を方法B+Dとする。
<Example 15>
Use π-conjugated polymer 203 instead of π-conjugated polymer 201, and improve the crystallinity by performing crystallization treatment by solvent vapor exposure (exposure to acetone vapor for 30 minutes at room temperature) instead of crystallization treatment by slow cooling. A conductive film and a thermoelectric conversion element were produced according to the same procedure as in Example 1 except that. The method for manufacturing the conductive film is Method B + D.

<実施例16>
(導電膜の作製)
酸化剤としてp−トルエンスルホン酸鉄(III)六水和物(525mg)、重合速度調整剤としてピリジン(13mg)をジグリム溶媒(4.5g)中に溶解させ、室温窒素雰囲気下5.5時間撹拌した。この混合溶液を氷冷した後、重合後に上記π共役ポリマー1の繰り返し単位となるπ共役モノマー(221mg)を添加し、0℃にて10分間撹拌した。このπ共役モノマー溶液をドロップキャスト法により、3cm×4cmのガラス基板上に成膜した後、大気下70℃のホットプレート上で6時間加熱し、酸化重合反応を行った。反応後の膜(酸化重合膜)を室温冷却後、エタノールで洗浄し、大気下70℃のホットプレート上で15分間加熱乾燥した。その後、上述した溶媒蒸気暴露による結晶化処理を行い、結晶化度を向上させて、π共役ポリマー1とp−トルエンスルホン酸鉄(III)とを含有する導電膜(π共役ポリマー1とp−トルエンスルホン酸鉄(III)との質量比はおよそ33:67)を得た。上記作製方法を方法Dとする。
<Example 16>
(Preparation of conductive film)
Iron (III) p-toluenesulfonate hexahydrate (525 mg) as an oxidizing agent and pyridine (13 mg) as a polymerization rate adjusting agent are dissolved in a diglyme solvent (4.5 g), and 5.5 hours at room temperature under a nitrogen atmosphere. Stir. After this mixed solution was ice-cooled, a π-conjugated monomer (221 mg) that becomes a repeating unit of the π-conjugated polymer 1 after polymerization was added, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 10 minutes. This π-conjugated monomer solution was formed into a film on a 3 cm × 4 cm glass substrate by a drop cast method, and then heated on a hot plate at 70 ° C. for 6 hours in the atmosphere to carry out an oxidative polymerization reaction. After the reaction, the film (oxidized polymer film) was cooled to room temperature, washed with ethanol, and dried by heating on a hot plate at 70 ° C. for 15 minutes in the atmosphere. Thereafter, the crystallization treatment by the above-described solvent vapor exposure is performed to improve the crystallinity, and the conductive film containing π-conjugated polymer 1 and iron (III) p-toluenesulfonate (π-conjugated polymer 1 and p- The mass ratio with iron (III) toluenesulfonate was approximately 33:67). The above manufacturing method is referred to as Method D.

(熱電変換素子の作製)
方法Dによって熱電変換層となる導電膜を形成した以外は、実施例1と同様の手順に従って、熱電変換素子を作製した。
なお、方法Dによる導電膜の形成において、製膜の前に、π共役モノマー溶液に、得られるπ共役ポリマーに対する含有量が30質量%になるように単層カーボンナノチューブを添加した。単層カーボンナノチューブは超音波を30分間印加することにより分散させた。
(Production of thermoelectric conversion element)
A thermoelectric conversion element was produced according to the same procedure as in Example 1 except that a conductive film to be a thermoelectric conversion layer was formed by Method D.
In addition, in formation of the electrically conductive film by Method D, single-walled carbon nanotubes were added to the π-conjugated monomer solution so that the content with respect to the obtained π-conjugated polymer was 30% by mass before film formation. Single-walled carbon nanotubes were dispersed by applying ultrasonic waves for 30 minutes.

<比較例2>
(導電膜の作製方法)
Chemical Reviews 2009, 109, 5868−5923に記載のカップリング法により予め重合させて得られた上記π共役ポリマー1(10mg)及び下記π共役ポリマー201(10mg)を1,4−ジオキサン(2mL)に溶解させ、このπ共役ポリマー溶液を窒素雰囲気下にてガラス基板(3cm×4cm)上にスピンコート法により製膜し、その後窒素雰囲気下にて130℃のホットプレート上で60分間加熱して乾燥させることで非ドープ状態の導電膜を得た。上記作製方法を作製方法X1とする。
<Comparative example 2>
(Method for producing conductive film)
The above-mentioned π-conjugated polymer 1 (10 mg) and the following π-conjugated polymer 201 (10 mg) obtained by prepolymerization by the coupling method described in Chemical Reviews 2009, 109, 5868-5923 are added to 1,4-dioxane (2 mL). The π-conjugated polymer solution is dissolved and formed on a glass substrate (3 cm × 4 cm) by spin coating under a nitrogen atmosphere, and then heated and dried on a hot plate at 130 ° C. for 60 minutes under a nitrogen atmosphere. By doing so, an undoped conductive film was obtained. The above manufacturing method is referred to as a manufacturing method X1.

(熱電変換素子の作製)
方法X1によって熱電変換層となる導電膜を形成した以外は、実施例1と同様の手順に従って、熱電変換素子を作製した。
なお、方法X1による導電膜の形成において、製膜の前に、π共役ポリマー溶液に、π共役ポリマーに対する含有量が30質量%になるように単層カーボンナノチューブを添加した。単層カーボンナノチューブは超音波を30分間印加することにより分散させた。
(Production of thermoelectric conversion element)
A thermoelectric conversion element was produced according to the same procedure as in Example 1 except that a conductive film to be a thermoelectric conversion layer was formed by Method X1.
In the formation of the conductive film by the method X1, single-walled carbon nanotubes were added to the π-conjugated polymer solution so that the content with respect to the π-conjugated polymer was 30% by mass before film formation. Single-walled carbon nanotubes were dispersed by applying ultrasonic waves for 30 minutes.

<比較例3>
(導電膜の作製方法)
Chemical Reviews 2009, 109, 5868−5923に記載のカップリング法により予め重合させて得られた上記π共役ポリマー1(10mg)を1,4−ジオキサン(2mL)に溶解させ、このπ共役ポリマー溶液を窒素雰囲気下にてガラス基板(3cm×4cm)上にスピンコート法により製膜し、その後窒素雰囲気下にて130℃のホットプレート上で60分間加熱して乾燥させることで非ドープ状態の導電膜を得た。上記作製方法を作製方法X2とする。
<Comparative Example 3>
(Method for producing conductive film)
The above π-conjugated polymer 1 (10 mg) obtained by prepolymerization by the coupling method described in Chemical Reviews 2009, 109, 5868-5923 is dissolved in 1,4-dioxane (2 mL), and this π-conjugated polymer solution is dissolved. An undoped conductive film is formed by spin coating on a glass substrate (3 cm × 4 cm) in a nitrogen atmosphere, and then dried by heating on a hot plate at 130 ° C. for 60 minutes in a nitrogen atmosphere. Got. The above manufacturing method is referred to as a manufacturing method X2.

(熱電変換素子の作製)
方法X2によって熱電変換層となる導電膜を形成した以外は、実施例1と同様の手順に従って、熱電変換素子を作製した。
なお、方法X2による導電膜の形成において、製膜の前に、π共役ポリマー溶液に、π共役ポリマーに対する含有量が30質量%になるように単層カーボンナノチューブを添加した。単層カーボンナノチューブは超音波を30分間印加することにより分散させた。
(Production of thermoelectric conversion element)
A thermoelectric conversion element was produced according to the same procedure as in Example 1 except that a conductive film to be a thermoelectric conversion layer was formed by Method X2.
In the formation of the conductive film by the method X2, single-walled carbon nanotubes were added to the π-conjugated polymer solution so that the content with respect to the π-conjugated polymer was 30% by mass before film formation. Single-walled carbon nanotubes were dispersed by applying ultrasonic waves for 30 minutes.

<比較例4>
(導電膜の作製)
重合後に上記π共役ポリマー1の繰り返し単位となるπ共役モノマー(500mg)、酸化剤としてp−トルエンスルホン酸鉄(III)六水和物(600mg)をジグリム(30ml)に溶解させ、室温窒素雰囲気下28時間撹拌してモノマーの酸化重合を行い、上記π共役ポリマー1を合成した。反応液をエタノール中に再沈殿させ、黒色の固体を取り出した。得られた黒色固体を窒素雰囲気下、減圧濾過により純水及びエタノールで十分に洗浄した。更に、洗浄後の黒色固体(1.2g)に界面活性剤としてドデシル硫酸ナトリウム(80mg)を加え、十分に脱気した純水250ml中に分散させた。その後、高沸点親水性溶媒としてジメチルスルホキシド(沸点:189℃)(5.5ml)を加え室温窒素雰囲気下にて2時間撹拌し、π共役ポリマー1とp−トルエンスルホン酸鉄(III)とジメチルスルホキシドと水とを含有する導電性組成物を得た。
<Comparative example 4>
(Preparation of conductive film)
After polymerization, a π-conjugated monomer (500 mg) that becomes a repeating unit of the π-conjugated polymer 1 and p-toluenesulfonic acid iron (III) hexahydrate (600 mg) as an oxidizing agent are dissolved in diglyme (30 ml), and a room temperature nitrogen atmosphere Under stirring for 28 hours, the monomer was subjected to oxidative polymerization to synthesize the π-conjugated polymer 1. The reaction solution was reprecipitated in ethanol, and a black solid was taken out. The obtained black solid was sufficiently washed with pure water and ethanol by filtration under reduced pressure in a nitrogen atmosphere. Further, sodium dodecyl sulfate (80 mg) was added as a surfactant to the black solid (1.2 g) after washing, and the resulting mixture was dispersed in 250 ml of sufficiently deaerated pure water. Thereafter, dimethyl sulfoxide (boiling point: 189 ° C.) (5.5 ml) was added as a high-boiling hydrophilic solvent, and the mixture was stirred at room temperature under a nitrogen atmosphere for 2 hours. Π-conjugated polymer 1, iron p-toluenesulfonate (III) and dimethyl A conductive composition containing sulfoxide and water was obtained.

得られた導電性組成物を3cm×4cmのポリエチレンテレフタレート基板上(厚み:75μm)に塗布した後、大気下70℃のホットプレート上で3時間加熱した。そして、室温冷却後、エタノールで洗浄し、窒素雰囲気下のグローブボックス中で70℃のホットプレート上で15分間加熱した。その後、上述した徐冷による結晶化処理を行い、結晶化度を向上させて、π共役ポリマー1とp−トルエンスルホン酸鉄(III)とを含有する導電膜を得た。上記作製方法を方法Aとする。   The obtained conductive composition was applied on a 3 cm × 4 cm polyethylene terephthalate substrate (thickness: 75 μm), and then heated on a hot plate at 70 ° C. for 3 hours in the atmosphere. Then, after cooling at room temperature, it was washed with ethanol and heated on a hot plate at 70 ° C. for 15 minutes in a glove box under a nitrogen atmosphere. Then, the crystallization process by the slow cooling mentioned above was performed, the crystallinity degree was improved, and the electrically conductive film containing (pi) conjugated polymer 1 and p-toluenesulfonic acid iron (III) was obtained. The above production method is referred to as Method A.

(熱電変換素子の作製)
方法Aによって熱電変換層となる導電膜を形成した以外は、実施例1と同様の手順に従って、熱電変換素子を作製した。
なお、方法Aによる導電膜の形成において、導電性組成物を塗布する前に、導電性組成物(5g)に単層カーボンナノチューブ(4mg)を添加した。単層カーボンナノチューブは超音波を30分間印加することにより分散させた。
(Production of thermoelectric conversion element)
A thermoelectric conversion element was produced according to the same procedure as in Example 1 except that a conductive film to be a thermoelectric conversion layer was formed by Method A.
In addition, in the formation of the conductive film by Method A, single-walled carbon nanotubes (4 mg) were added to the conductive composition (5 g) before applying the conductive composition. Single-walled carbon nanotubes were dispersed by applying ultrasonic waves for 30 minutes.

<比較例5>
更に酸化剤としてp−トルエンスルホン酸鉄(III)六水和物(525mg)を配合した混合溶液を使用したこと以外は、比較例3と同様の手順に従って導電膜及び熱電変換素子を作製した。
<Comparative Example 5>
Further, a conductive film and a thermoelectric conversion element were produced according to the same procedure as in Comparative Example 3 except that a mixed solution containing iron (III) p-toluenesulfonate hexahydrate (525 mg) was used as an oxidizing agent.

<結晶化度の測定>
得られた導電膜について、X線回折法を用いて、結晶化度を求めた。
具体的には、X線回折装置(D8 DISCOVER with GADDS Super Speed、Bruker AXS社製)を用い、2θ=10〜40°の範囲の測定を行った。なおこの際、試料の全方向のプロファイルを測定した。Hindelehら(A.M.Hideleh and D.J.Johnson,Polymer,19,27(1978))の方法に従い、市販のメタアラミドの全方位回折曲線を基にピーク分離した。
結晶化度はプロファイルフィッティングを行うことにより結晶質ピークと非晶質ハローの分離を行い、結晶質ピーク及び非晶質ハローの積分強度を求め、下記式から結晶化度を算出した。結果を表1に示す。
結晶化度(%)=(導電膜全体の結晶質ピークの積分強度)/(導電膜全体の結晶質ピークと非晶質ハローの積分強度の和)×100
なお、上記結晶化度は、熱電変換層の結晶化度に相当する。
<Measurement of crystallinity>
About the obtained electrically conductive film, the crystallinity degree was calculated | required using the X ray diffraction method.
Specifically, measurement in the range of 2θ = 10 to 40 ° was performed using an X-ray diffractometer (D8 DISCOVER with GADDS Super Speed, manufactured by Bruker AXS). At this time, the profile in all directions of the sample was measured. According to the method of Hindeleh et al. (AM Hideleh and DJ Johnson, Polymer, 19, 27 (1978)), peaks were separated based on the omnidirectional diffraction curve of commercially available meta-aramid.
For the crystallinity, the crystalline peak and the amorphous halo were separated by profile fitting, the integrated intensities of the crystalline peak and the amorphous halo were obtained, and the crystallinity was calculated from the following formula. The results are shown in Table 1.
Crystallinity (%) = (Integral intensity of crystalline peak of entire conductive film) / (Sum of crystalline peak of conductive film and integrated intensity of amorphous halo) × 100
Note that the crystallinity corresponds to the crystallinity of the thermoelectric conversion layer.

<評価>
(導電率)
作製した各導電膜について導電率を評価した。具体的には、「低抵抗率計:ロレスタGP」((株)三菱化学アナリテック製)を用い表面抵抗率(単位:Ω/□)を測定し、触針型膜厚計により膜厚(単位:cm)を測定し、下記式より導電率(S/cm)を算出した。結果を表1に示す。結果は比較例7の導電率を100とする指数で表した。指数が大きいほど導電率が高く、熱電変換素子の性能が向上するため好ましい。なお、「<1」は、1よりも小さいことを意図する。
(導電率)=1/((表面抵抗率)×(膜厚))
<Evaluation>
(conductivity)
The electrical conductivity was evaluated for each produced conductive film. Specifically, the surface resistivity (unit: Ω / □) was measured using a “low resistivity meter: Loresta GP” (manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.), and the film thickness ( Unit: cm) was measured, and the conductivity (S / cm) was calculated from the following formula. The results are shown in Table 1. The results were expressed as an index with the conductivity of Comparative Example 7 as 100. The larger the index, the higher the electrical conductivity and the better the performance of the thermoelectric conversion element. Note that “<1” is intended to be smaller than 1.
(Conductivity) = 1 / ((Surface resistivity) × (Film thickness))

(移動度)
作製した導電膜について、ホール効果測定装置ResiTest8300(株式会社東陽テクニカ社製)を用いて移動度(cm/Vs)を測定した。結果を表1に示す。結果は比較例7の移動度を100とする指数で表した。指数が大きいほど移動度が高く、好ましい。
(Mobility)
About the produced electrically conductive film, mobility (cm < 2 > / Vs) was measured using Hall effect measuring apparatus ResiTest8300 (made by Toyo Technica Co., Ltd.). The results are shown in Table 1. The result was expressed as an index with the mobility of Comparative Example 7 as 100. The larger the index, the higher the mobility and the better.

(熱起電力)
作製した各熱電変換素子について熱起電力を評価した。具体的には、熱電変換素子の第2の電極側を設定温度55℃のホットプレート(アズワン株式会社製、型番:HP−2LA)上に接着させ、第1の電極側に設定温度25℃のコールドプレート(日本ディジタル株式会社製、型番:980−127DL)を接着させた。そして、第1の電極と第2の電極間に発生した熱起電力(単位:V)を評価した。結果を表1に示す。結果は比較例7の熱起電力を100とする指数で表した。指数が大きいほど熱起電力が高く、好ましい。なお、比較例2及び3の熱起電力は、検出限界以下であり、測定することができなかった。
(Thermo-electromotive force)
The thermoelectromotive force was evaluated about each produced thermoelectric conversion element. Specifically, the second electrode side of the thermoelectric conversion element is adhered on a hot plate (manufactured by AS ONE, model number: HP-2LA) having a set temperature of 55 ° C., and the set temperature of 25 ° C. is set on the first electrode side. A cold plate (manufactured by Nippon Digital Co., Ltd., model number: 980-127DL) was adhered. And the thermoelectromotive force (unit: V) which generate | occur | produced between the 1st electrode and the 2nd electrode was evaluated. The results are shown in Table 1. The results were expressed as an index with the thermoelectromotive force of Comparative Example 7 as 100. The larger the index, the higher the thermoelectromotive force, which is preferable. The thermoelectromotive forces of Comparative Examples 2 and 3 were below the detection limit and could not be measured.

表1中、「第一のπ共役ポリマー」について1〜15及び101〜103は、それぞれπ共役ポリマー1〜15及び101〜103を表す。π共役ポリマー1については上述のとおりである。また、π共役ポリマー2〜15及び101〜103については以下のとおりである。なお、π共役ポリマー1〜15は分子量150以上の繰り返し単位を有するπ共役ポリマーに該当し、π共役ポリマー101〜103は分子量150以上の繰り返し単位を有するπ共役ポリマーに該当しない。   In Table 1, 1 to 15 and 101 to 103 for the “first π conjugated polymer” represent π conjugated polymers 1 to 15 and 101 to 103, respectively. The π-conjugated polymer 1 is as described above. Further, the π-conjugated polymers 2 to 15 and 101 to 103 are as follows. The π-conjugated polymers 1 to 15 correspond to π-conjugated polymers having a repeating unit having a molecular weight of 150 or more, and the π-conjugated polymers 101 to 103 do not correspond to a π-conjugated polymer having a repeating unit having a molecular weight of 150 or more.





なお、π共役ポリマー1及び4〜11が有するアルコキシ基(なお、2つのアルコキシ基が互いに結合して環を形成)、π共役ポリマー2が有するアルキルアミノ基、π共役ポリマー3が有するアルコキシ基は、いずれもハメットの置換基定数σ値が−0.20以下の置換基である。The alkoxy groups of the π-conjugated polymers 1 and 4 to 11 (wherein two alkoxy groups are bonded to each other to form a ring), the alkylamino group of the π-conjugated polymer 2 and the alkoxy group of the π-conjugated polymer 3 are: , Both are substituents having Hammett's substituent constant σ p value of −0.20 or less.

表1中、「酸化剤」に記載の「p−トルエンスルホン酸鉄(III)」は「p−トルエンスルホン酸鉄(III)六水和物」を表す。   In Table 1, “p-toluenesulfonic acid iron (III)” described in “Oxidizing agent” represents “p-toluenesulfonic acid iron (III) hexahydrate”.

表1中、「第二のπ共役ポリマー」について201〜206及びPEDOT:PSSは、それぞれ下記π共役ポリマー201〜206及びPEDOT:PSSを表す。また、PVPはポリビニルピロリドンを表す。   In Table 1, 201 to 206 and PEDOT: PSS for “second π-conjugated polymer” represent the following π-conjugated polymers 201 to 206 and PEDOT: PSS, respectively. PVP represents polyvinylpyrrolidone.



表1中、「方法」に記載のA〜D、X、A+B、B+C、及びB+Dは、それぞれ上述した方法A〜D、X、A+B、B+C、及びB+Dを表す。
なお、各方法の特徴はそれぞれ以下のとおりである。
・方法A:鋳型重合法以外の方法で重合した後に徐冷による結晶化処理を行う。
・方法B:鋳型重合法により重合する。
・方法C:鋳型重合法以外の方法で重合した後に加圧による結晶化処理を行う。
・方法D:鋳型重合法以外の方法で重合した後に溶媒蒸気暴露による結晶化処理を行う。
・方法X1、X2:鋳型重合法以外の方法で重合した後にいずれの結晶化処理も行わない。
・方法A+B:鋳型重合法によって重合した後に徐冷による結晶化処理を行う。
・方法B+C:鋳型重合法によって重合した後に加圧による結晶化処理を行う。
・方法B+D:鋳型重合法によって重合した後に溶媒蒸気暴露による結晶化処理を行う。
In Table 1, A to D, X, A + B, B + C, and B + D described in “Method” represent the above-described methods A to D, X, A + B, B + C, and B + D, respectively.
The characteristics of each method are as follows.
Method A: After polymerizing by a method other than the template polymerization method, a crystallization treatment by slow cooling is performed.
Method B: Polymerization is performed by a template polymerization method.
Method C: After polymerization by a method other than the template polymerization method, a crystallization treatment by pressure is performed.
-Method D: After polymerizing by a method other than the template polymerization method, a crystallization treatment by solvent vapor exposure is performed.
Method X1, X2: Neither crystallization treatment is performed after polymerization by a method other than the template polymerization method.
Method A + B: A crystallization treatment by slow cooling is performed after polymerization by the template polymerization method.
Method B + C: After polymerization by a template polymerization method, a crystallization treatment by pressure is performed.
Method B + D: After polymerization by a template polymerization method, a crystallization treatment by solvent vapor exposure is performed.

表1中、「キャリア濃度」は導電膜(熱電変換層)のキャリア濃度である。キャリア濃度の測定方法は上述のとおりである。   In Table 1, “carrier concentration” is the carrier concentration of the conductive film (thermoelectric conversion layer). The method for measuring the carrier concentration is as described above.

実施例1〜32、比較例1、4〜9の導電膜(熱電変換層)中の、表1の「第一のπ共役ポリマー」に記載のπ共役ポリマーについて、「キャリアのドーピング」を評価したところ、いずれも、キャリアがドーピングされていた。評価方法は上述のとおりである。また、ホール係数測定から、上記ドーピングはいずれもp型ドーピングであった。
なお、比較例2及び3では、酸化剤を使用せずにカップリング法で重合したπ共役ポリマー1を用いて、ドーピングせずに導電膜(熱電変換層)を作製しているため、比較例2及び3の導電膜(熱電変換層)中の、表1の「第一のπ共役ポリマー」に記載のπ共役ポリマーは、キャリアがドーピングされていないπ共役ポリマーに該当する。
Evaluation of “carrier doping” for the π-conjugated polymers described in “First π-conjugated polymers” in Table 1 in the conductive films (thermoelectric conversion layers) of Examples 1 to 32 and Comparative Examples 1 and 4 to 9. As a result, the carrier was doped. The evaluation method is as described above. Also, from the Hall coefficient measurement, all of the above dopings were p-type dopings.
In Comparative Examples 2 and 3, since a conductive film (thermoelectric conversion layer) is produced without doping using the π-conjugated polymer 1 polymerized by a coupling method without using an oxidizing agent, the comparative example The π-conjugated polymers described in “First π-conjugated polymer” in Table 1 in the conductive films (thermoelectric conversion layers) 2 and 3 correspond to π-conjugated polymers in which carriers are not doped.

上述のとおり、実施例1〜32において、導電膜(熱電変換層)中の表1の「第一のπ共役ポリマー」に記載のπ共役ポリマーは、分子量150以上の繰り返し単位を有し、キャリアがドーピングされたπ共役ポリマーである。すなわち、実施例1〜32において、導電膜(熱電変換層)のπ共役ポリマーは、上述した特定π共役ポリマーに該当する。   As described above, in Examples 1 to 32, the π-conjugated polymer described in “First π-conjugated polymer” in Table 1 in the conductive film (thermoelectric conversion layer) has a repeating unit having a molecular weight of 150 or more, and is a carrier. Is a doped π-conjugated polymer. That is, in Examples 1 to 32, the π-conjugated polymer of the conductive film (thermoelectric conversion layer) corresponds to the specific π-conjugated polymer described above.

表1から分かるように、導電膜(熱電変換層)が特定π共役ポリマーを含有し、且つ、その結晶化度が20%以上である本願実施例は、高い導電率及び熱起電力を示した。
実施例1〜17の対比から、上記導電膜(熱電変換層)の結晶化度が30%以上である実施例1〜13、15及び17は、より高い熱起電力及び移動度を示した。そのなかでも、上記導電膜(熱電変換層)の結晶化度が65%以上である実施例1、3、4及び17は、さらに高い移動度を示した。そのなかでも、上記導電膜(熱電変換層)の結晶化度が75%以上である実施例1及び3は、さらに高い導電率及び移動度を示した。
実施例1〜17の対比から、上記特定π共役ポリマーが鋳型重合法によって重合することにより得られたポリマーである実施例1〜13、15及び17は、より高い熱起電力及び移動度を示した。
実施例1と2との対比から、鋳型重合法によって重合した後に徐冷による結晶化処理を行った実施例1は、より高い導電率及び移動度を示した。
実施例3と12と13と15との対比から、鋳型重合法によって重合した後に徐冷又は加圧による結晶化処理を行った実施例3及び13は、より高い移動度を示した。なかでも、鋳型重合法によって重合した後に徐冷による結晶化処理を行った実施例3は、より高い導電率及び移動度を示した。
実施例18〜32の対比から、上記特定π共役ポリマーが分子量300以上の繰り返し単位を有する実施例18〜28及び30〜32は、より高い導電率及び移動度を示した。なかでも、上記特定π共役ポリマーが上述した式(1)で表される繰り返し単位を有し、上記式(1)中、Aが、上述した式(A1)で表される化合物の任意の位置から2つの水素原子を除いた2価の共役系連結基であり、2つのYが、いずれも単結合であり、2つのZが、いずれも上述した式(Z1a)で表される基であり、上記式(A1)中、mが1であり、X31及びX42が、それぞれ独立して、硫黄原子、酸素原子、若しくは−NRN2−基である、又は、X32及びX41が、それぞれ独立して、硫黄原子、酸素原子、若しくは−NRN2−基である実施例21は、より高い熱起電力を示した。
As can be seen from Table 1, the present example in which the conductive film (thermoelectric conversion layer) contains a specific π-conjugated polymer and the crystallinity thereof is 20% or more showed high conductivity and thermoelectromotive force. .
From the comparison of Examples 1 to 17, Examples 1 to 13, 15 and 17 in which the degree of crystallinity of the conductive film (thermoelectric conversion layer) was 30% or more showed higher thermoelectromotive force and mobility. Among them, Examples 1, 3, 4, and 17 in which the degree of crystallinity of the conductive film (thermoelectric conversion layer) was 65% or more showed higher mobility. Among them, Examples 1 and 3 in which the degree of crystallinity of the conductive film (thermoelectric conversion layer) was 75% or more showed higher conductivity and mobility.
From the comparison of Examples 1 to 17, Examples 1 to 13, 15 and 17 which are polymers obtained by polymerizing the specific π-conjugated polymer by the template polymerization method show higher thermoelectromotive force and mobility. It was.
From a comparison between Examples 1 and 2, Example 1 in which crystallization treatment by slow cooling was performed after polymerization by the template polymerization method showed higher conductivity and mobility.
From the comparison of Examples 3, 12, 13, and 15, Examples 3 and 13 in which crystallization treatment was performed by slow cooling or pressurization after polymerization by the template polymerization method showed higher mobility. Especially, Example 3 which performed the crystallization process by slow cooling after superposing | polymerizing by the template polymerization method showed higher electrical conductivity and mobility.
From the comparison with Examples 18 to 32, Examples 18 to 28 and 30 to 32 in which the specific π-conjugated polymer has a repeating unit having a molecular weight of 300 or more showed higher conductivity and mobility. Among them, the specific π-conjugated polymer has a repeating unit represented by the above formula (1), and in the above formula (1), A is an arbitrary position of the compound represented by the above formula (A1). A divalent conjugated linking group in which two hydrogen atoms are removed from each other, two Y's are single bonds, and two Z's are both groups represented by the formula (Z1a) described above. In the formula (A1), m is 1, and X 31 and X 42 are each independently a sulfur atom, an oxygen atom, or a —NR N2 — group, or X 32 and X 41 are Independently, Example 21, which is a sulfur atom, an oxygen atom, or a —NR N2 — group, showed a higher thermoelectromotive force.

一方、導電膜(熱電変換層)の結晶化度が20%に満たない比較例1〜5、及び、導電膜(熱電変換層)の結晶化度が20%以上であるがπ共役ポリマーの繰り返し単位の分子量が150に満たない比較例6は、導電率及び熱起電力が低かった。   On the other hand, Comparative Examples 1 to 5 in which the degree of crystallinity of the conductive film (thermoelectric conversion layer) is less than 20%, and the degree of crystallinity of the conductive film (thermoelectric conversion layer) is 20% or more, but the repetition of the π-conjugated polymer In Comparative Example 6 in which the unit molecular weight was less than 150, the conductivity and the thermoelectromotive force were low.

10、20、30 熱電変換素子
11、21 第1の基材
12、22、32 第1の電極
13、23、33 第2の電極
14、24、34、熱電変換層
15、25 第2の基材
31 基材
300 モジュール
10, 20, 30 Thermoelectric conversion element 11, 21 First substrate 12, 22, 32 First electrode 13, 23, 33 Second electrode 14, 24, 34, Thermoelectric conversion layer 15, 25 Second group Material 31 Base material 300 Module

Claims (28)

π共役ポリマーを含有する熱電変換層を備える、熱電変換素子であって、
前記π共役ポリマーが、分子量150以上の繰り返し単位を有し、キャリアがドーピングされたπ共役ポリマーであり、
前記熱電変換層の結晶化度が、20%以上である、熱電変換素子。
A thermoelectric conversion element comprising a thermoelectric conversion layer containing a π-conjugated polymer,
The π-conjugated polymer is a π-conjugated polymer having a repeating unit having a molecular weight of 150 or more and doped with carriers.
The thermoelectric conversion element whose crystallinity degree of the said thermoelectric conversion layer is 20% or more.
前記π共役ポリマーが、チオフェン系化合物、ピロール系化合物、アニリン系化合物、アセチレン系化合物、p−フェニレン系化合物、p−フェニレンビニレン系化合物、p−フェニレンエチニレン系化合物、及びこれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも1種のモノマーから誘導される繰り返し単位を有するπ共役系ポリマーである、請求項1に記載の熱電変換素子。   The π-conjugated polymer is a group consisting of thiophene compounds, pyrrole compounds, aniline compounds, acetylene compounds, p-phenylene compounds, p-phenylene vinylene compounds, p-phenylene ethynylene compounds, and derivatives thereof. The thermoelectric conversion element according to claim 1, wherein the thermoelectric conversion element is a π-conjugated polymer having a repeating unit derived from at least one monomer selected from the group. 前記π共役ポリマーが、繰り返し単位中に少なくとも2種類以上の芳香環を含有するπ共役ポリマーである、請求項1又は2に記載の熱電変換素子。   The thermoelectric conversion element according to claim 1 or 2, wherein the π-conjugated polymer is a π-conjugated polymer containing at least two kinds of aromatic rings in a repeating unit. 前記π共役ポリマーが、繰り返し単位中に芳香族縮合環を含有するπ共役ポリマーである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱電変換素子。   The thermoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 3, wherein the π-conjugated polymer is a π-conjugated polymer containing an aromatic condensed ring in a repeating unit. 前記π共役ポリマーが、下記式(1)で表される繰り返し単位を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱電変換素子。
式(1)中、Aは、縮環構造又は単環構造を有する2価の共役系連結基を表す。Yは、単結合、−CH=CH−基、−N=N−基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、又は−NRN1−基を表す。ここで、RN1は、水素原子、脂肪族炭化水素基、アリール基、又はヘテロアリール基を表す。2つのYは、同一であっても、異なってもよい。Zは、下記式(Z)で表される基を表す。2つのZは、同一であっても、異なってもよい。ただし、ZはAと異なる。*は、結合位置を表す。
式(Z)中、XZ1及びXZ2は、それぞれ独立して、ヘテロ原子、置換基を有するヘテロ原子、−CH=CH−基、又は=CH−基を表す。RZ1は、電子供与性基を表す。nは、1以上の整数を表す。nが2以上の整数である場合に複数存在するRZ1は同一であっても、異なってもよい。nが2以上の整数である場合に複数存在するRZ1は、互いに結合して環を形成してもよい。*は、結合位置を表す。
The thermoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 4, wherein the π-conjugated polymer has a repeating unit represented by the following formula (1).
In formula (1), A represents a divalent conjugated linking group having a condensed ring structure or a monocyclic structure. Y represents a single bond, a —CH═CH— group, a —N═N— group, an arylene group, a heteroarylene group, or a —NR N1 — group. Here, R N1 represents a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, an aryl group, or a heteroaryl group. Two Ys may be the same or different. Z represents a group represented by the following formula (Z). Two Z's may be the same or different. However, Z is different from A. * Represents a binding position.
In formula (Z), X Z1 and X Z2 each independently represent a hetero atom, a hetero atom having a substituent, a —CH═CH— group, or a ═CH— group. R Z1 represents an electron donating group. n represents an integer of 1 or more. When n is an integer of 2 or more, a plurality of R Z1 may be the same or different. When n is an integer of 2 or more, a plurality of R Z1 may combine with each other to form a ring. * Represents a binding position.
前記式(1)中、Aが、下記式(A1)で表される化合物の任意の位置から2つの水素原子を除いた2価の共役系連結基である、請求項5に記載の熱電変換素子。
式(A1)中、X31〜X33及びX41〜X43は、それぞれ独立して、ヘテロ原子、置換基を有するヘテロ原子、−CH=CH−基、=CH−基、又は−C(=O)−基を表す。A環は、共役炭化水素環、又は共役複素環を表す。nは、0、又は1以上の整数を表す。nが2以上の整数である場合に複数存在するA環は、同一であっても、異なってもよい。mは、0、又は1を表す。
The thermoelectric conversion according to claim 5, wherein A in the formula (1) is a divalent conjugated linking group obtained by removing two hydrogen atoms from any position of the compound represented by the following formula (A1). element.
In formula (A1), X 31 to X 33 and X 41 to X 43 each independently represent a hetero atom, a hetero atom having a substituent, a —CH═CH— group, a —CH— group, or —C ( ═O) — represents a group. A ring represents a conjugated hydrocarbon ring or a conjugated heterocyclic ring. n represents 0 or an integer of 1 or more. When n is an integer of 2 or more, a plurality of A rings may be the same or different. m represents 0 or 1;
前記式(A1)中、mが1であり、X31及びX42が、それぞれ独立して、硫黄原子、酸素原子、若しくは−NRN2−基である、又は、X32及びX41が、それぞれ独立して、硫黄原子、酸素原子、若しくは−NRN2−基である、請求項6に記載の熱電変換素子。ここで、RN2は、水素原子、又はアルキル基を表す。In the formula (A1), m is 1, and X 31 and X 42 are each independently a sulfur atom, an oxygen atom, or a —NR N2 — group, or X 32 and X 41 are each The thermoelectric conversion element according to claim 6, which is independently a sulfur atom, an oxygen atom, or a —NR N2 — group. Here, R N2 represents a hydrogen atom or an alkyl group. 前記式(A1)中、mが1であり、nが1以上の整数であり、A環が、ベンゼン環、ピロール環、チオフェン環、ピリジン環、シクロペンタジエン環、又はシロール環である、請求項6又は7に記載の熱電変換素子。   In the formula (A1), m is 1, n is an integer of 1 or more, and the A ring is a benzene ring, a pyrrole ring, a thiophene ring, a pyridine ring, a cyclopentadiene ring, or a silole ring. The thermoelectric conversion element according to 6 or 7. 前記式(Z)中、RZ1で表される電子供与性基のハメットの置換基定数σ値が、−0.20以下である、請求項5〜8のいずれか1項に記載の熱電変換素子。The thermoelectric according to any one of claims 5 to 8, wherein a Hammett substituent constant σ p value of the electron donating group represented by R Z1 in the formula (Z) is -0.20 or less. Conversion element. 前記式(Z)中、RZ1が、ヒドロキシ基若しくはその塩、メルカプト基若しくはその塩、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヘテロ環アミノ基、又はこれらの基で置換されたアリール基である、請求項5〜9のいずれか1項に記載の熱電変換素子。In the formula (Z), R Z1 represents a hydroxy group or a salt thereof, a mercapto group or a salt thereof, an alkoxy group, an aryloxy group, a heterocyclic oxy group, an alkylthio group, an arylthio group, a heterocyclic thio group, an amino group, or an alkyl The thermoelectric conversion element according to any one of claims 5 to 9, which is an amino group, an arylamino group, a heterocyclic amino group, or an aryl group substituted with these groups. 前記式(1)中、Zが、下記式(Z1)で表される基である、請求項5〜10のいずれか1項に記載の熱電変換素子。
式(Z1)中、XZ1は、ヘテロ原子、置換基を有するヘテロ原子、−CH=CH−基、又は=CH−基を表す。XZ3は、酸素原子、又は硫黄原子を表す。2つのXZ3は、同一であっても、異なってもよい。RZ2は、水素原子、又は置換基を表す。2つのRZ2は、同一であっても、異なってもよい。*は、結合位置を表す。
The thermoelectric conversion element according to any one of claims 5 to 10, wherein Z in the formula (1) is a group represented by the following formula (Z1).
In the formula (Z1), XZ1 represents a heteroatom, a heteroatom having a substituent, a —CH═CH— group, or a ═CH— group. X Z3 represents an oxygen atom or a sulfur atom. Two XZ3 may be the same or different. R Z2 represents a hydrogen atom or a substituent. Two R Z2 may be the same or different. * Represents a binding position.
前記式(Z)中、XZ1が、硫黄原子、酸素原子、又は−NRN2−基である、請求項5〜11のいずれか1項に記載の熱電変換素子。ここで、RN2は、水素原子、又はアルキル基を表す。In the formula (Z), X Z1 is a sulfur atom, an oxygen atom, or -NR N2 - a group, the thermoelectric conversion device according to any one of claims 5-11. Here, R N2 represents a hydrogen atom or an alkyl group. 前記式(1)中、Yが、単結合、又は2,5−チエニル基である、請求項5〜12のいずれか1項に記載の熱電変換素子。   The thermoelectric conversion element according to any one of claims 5 to 12, wherein, in the formula (1), Y is a single bond or a 2,5-thienyl group. 前記式(1)中、Aが、前記式(A1)で表される化合物の任意の位置から2つの水素原子を除いた2価の共役系連結基であり、2つのYが、いずれも単結合であり、2つのZが、いずれも下記式(Z1a)で表される基である、請求項5〜13のいずれか1項に記載の熱電変換素子。
式(Z1a)中、RZ3は、水素原子、アリール基、ヘテロアリール基、アルキル基、アルコキシ基、ポリエチレンオキシエーテル基、アルキルチオ基、ポリエチレンオキシチオエーテル基、アルキルアミノ基、又はポリエチレンオキシアミノ基を表す。2つのRZ3は、同一であっても、異なってもよい。*は、結合位置を表す。
In the formula (1), A is a divalent conjugated linking group obtained by removing two hydrogen atoms from any position of the compound represented by the formula (A1). The thermoelectric conversion element according to any one of claims 5 to 13, which is a bond, and two Zs are groups represented by the following formula (Z1a).
In the formula (Z1a), R Z3 represents a hydrogen atom, an aryl group, a heteroaryl group, an alkyl group, an alkoxy group, a polyethyleneoxyether group, an alkylthio group, a polyethyleneoxythioether group, an alkylamino group, or a polyethyleneoxyamino group. . Two R Z3 may be the same or different. * Represents a binding position.
前記式(A1)中、mが1であり、X31及びX42が、それぞれ独立して、硫黄原子、酸素原子、若しくは−NRN2−基である、又は、X32及びX41が、それぞれ独立して、硫黄原子、酸素原子、若しくは−NRN2−基である、請求項14に記載の熱電変換素子。ここで、RN2は、水素原子、又はアルキル基を表す。In the formula (A1), m is 1, and X 31 and X 42 are each independently a sulfur atom, an oxygen atom, or a —NR N2 — group, or X 32 and X 41 are each The thermoelectric conversion element according to claim 14, which is independently a sulfur atom, an oxygen atom, or a -NR N2- group. Here, R N2 represents a hydrogen atom or an alkyl group. 前記式(A1)中、mが1であり、nが1以上の整数であり、A環が、ベンゼン環、ピロール環、チオフェン環、ピリジン環、シクロペンタジエン環、又はシロール環である、請求項14又は15に記載の熱電変換素子。   In the formula (A1), m is 1, n is an integer of 1 or more, and the A ring is a benzene ring, a pyrrole ring, a thiophene ring, a pyridine ring, a cyclopentadiene ring, or a silole ring. The thermoelectric conversion element according to 14 or 15. 前記熱電変換層が、更に、酸化剤を含有する、請求項1〜16のいずれか1項に記載の熱電変換素子。   The thermoelectric conversion element according to claim 1, wherein the thermoelectric conversion layer further contains an oxidizing agent. 前記π共役ポリマーが、酸化剤の存在下、酸化重合法によって重合することにより得られる、請求項1〜17のいずれか1項に記載の熱電変換素子。   The thermoelectric conversion element according to any one of claims 1 to 17, wherein the π-conjugated polymer is obtained by polymerization by an oxidative polymerization method in the presence of an oxidizing agent. 前記酸化剤が、鉄(III)塩、銅(II)塩、過酸化物、及び過酸からなる群より選択される少なくとも1種の化合物である、請求項18に記載の熱電変換素子。   The thermoelectric conversion element according to claim 18, wherein the oxidizing agent is at least one compound selected from the group consisting of iron (III) salts, copper (II) salts, peroxides, and peracids. 前記π共役ポリマーが、前記繰り返し単位とは異なる繰り返し単位を有するπ共役ポリマーと酸化剤との存在下、鋳型重合法によって重合することにより得られる、請求項1〜19のいずれか1項に記載の熱電変換素子。   The π-conjugated polymer is obtained by polymerizing by a template polymerization method in the presence of a π-conjugated polymer having a repeating unit different from the repeating unit and an oxidizing agent. Thermoelectric conversion element. 前記繰り返し単位とは異なる繰り返し単位を有するπ共役ポリマーが、チオフェン系化合物、ピロール系化合物、アニリン系化合物、アセチレン系化合物、p−フェニレン系化合物、p−フェニレンビニレン系化合物、p−フェニレンエチニレン系化合物、及びこれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも1種のモノマーから誘導される繰り返し単位を有するπ共役系ポリマーである、請求項20に記載の熱電変換素子。   A π-conjugated polymer having a repeating unit different from the repeating unit is a thiophene compound, a pyrrole compound, an aniline compound, an acetylene compound, a p-phenylene compound, a p-phenylene vinylene compound, or a p-phenylene ethynylene compound. The thermoelectric conversion element according to claim 20, which is a π-conjugated polymer having a repeating unit derived from at least one monomer selected from the group consisting of a compound and a derivative thereof. π共役ポリマーを含有する導電膜であって、
前記π共役ポリマーが、分子量150以上の繰り返し単位を有し、キャリアがドーピングされたπ共役ポリマーであり、
前記導電膜の結晶化度が、20%以上である、導電膜。
a conductive film containing a π-conjugated polymer,
The π-conjugated polymer is a π-conjugated polymer having a repeating unit having a molecular weight of 150 or more and doped with carriers.
The electrically conductive film whose crystallinity degree of the said electrically conductive film is 20% or more.
前記π共役ポリマーが、下記式(1)で表される繰り返し単位を有する、請求項22に記載の導電膜。
式(1)中、Aは、縮環構造又は単環構造を有する2価の共役系連結基を表す。Yは、単結合、−CH=CH−基、−N=N−基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、又は−NRN1−基を表す。ここで、RN1は、水素原子、又は炭化水素基を表す。2つのYは、同一であっても、異なってもよい。Zは、下記式(Z)で表される基を表す。2つのZは、同一であっても、異なってもよい。ただし、ZはAと異なる。*は、結合位置を表す。
式(Z)中、XZ1及びXZ2は、それぞれ独立して、ヘテロ原子、置換基を有するヘテロ原子、−CH=CH−基、又は=CH−基を表す。RZ1は、電子供与性基を表す。nは、1以上の整数を表す。nが2以上の整数である場合に複数存在するRZ1は同一であっても、異なってもよい。nが2以上の整数である場合に複数存在するRZ1は、互いに結合して環を形成してもよい。*は、結合位置を表す。
The electrically conductive film according to claim 22, wherein the π-conjugated polymer has a repeating unit represented by the following formula (1).
In formula (1), A represents a divalent conjugated linking group having a condensed ring structure or a monocyclic structure. Y represents a single bond, a —CH═CH— group, a —N═N— group, an arylene group, a heteroarylene group, or a —NR N1 — group. Here, R N1 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group. Two Ys may be the same or different. Z represents a group represented by the following formula (Z). Two Z's may be the same or different. However, Z is different from A. * Represents a binding position.
In formula (Z), X Z1 and X Z2 each independently represent a hetero atom, a hetero atom having a substituent, a —CH═CH— group, or a ═CH— group. R Z1 represents an electron donating group. n represents an integer of 1 or more. When n is an integer of 2 or more, a plurality of R Z1 may be the same or different. When n is an integer of 2 or more, a plurality of R Z1 may combine with each other to form a ring. * Represents a binding position.
前記式(1)中、Aが、下記式(A1)で表される化合物の任意の位置から2つの水素原子を除いた2価の共役系連結基である、請求項23に記載の導電膜。
式(A1)中、X31〜X33及びX41〜X43は、それぞれ独立して、ヘテロ原子、置換基を有するヘテロ原子、−CH=CH−基、=CH−基、又は−C(=O)−基を表す。A環は、共役炭化水素環、又は共役複素環を表す。nは、0、又は1以上の整数を表す。nが2以上の整数である場合に複数存在するA環は、同一であっても、異なってもよい。mは、0、又は1を表す。
24. The conductive film according to claim 23, wherein, in the formula (1), A is a divalent conjugated linking group obtained by removing two hydrogen atoms from any position of the compound represented by the following formula (A1). .
In formula (A1), X 31 to X 33 and X 41 to X 43 each independently represent a hetero atom, a hetero atom having a substituent, a —CH═CH— group, a —CH— group, or —C ( ═O) — represents a group. A ring represents a conjugated hydrocarbon ring or a conjugated heterocyclic ring. n represents 0 or an integer of 1 or more. When n is an integer of 2 or more, a plurality of A rings may be the same or different. m represents 0 or 1;
前記式(1)中、Aが、前記式(A1)で表される化合物の任意の位置から2つの水素原子を除いた2価の共役系連結基であり、2つのYが、いずれも単結合であり、2つのZが、いずれも下記式(Z1a)で表される基である、請求項23又は24に記載の導電膜。
式(Z1a)中、RZ3は、水素原子、アリール基、ヘテロアリール基、アルキル基、アルコキシ基、ポリエチレンオキシエーテル基、アルキルチオ基、ポリエチレンオキシチオエーテル基、アルキルアミノ基、又はポリエチレンオキシアミノ基を表す。2つのRZ3は、同一であっても、異なってもよい。*は、結合位置を表す。
In the formula (1), A is a divalent conjugated linking group obtained by removing two hydrogen atoms from any position of the compound represented by the formula (A1). The conductive film according to claim 23 or 24, which is a bond, and two Zs are groups represented by the following formula (Z1a).
In the formula (Z1a), R Z3 represents a hydrogen atom, an aryl group, a heteroaryl group, an alkyl group, an alkoxy group, a polyethyleneoxyether group, an alkylthio group, a polyethyleneoxythioether group, an alkylamino group, or a polyethyleneoxyamino group. . Two R Z3 may be the same or different. * Represents a binding position.
キャリア濃度が、1×1024〜3×1026個/mである、請求項22〜25のいずれか1項に記載の導電膜。The conductive film according to claim 22, wherein the carrier concentration is 1 × 10 24 to 3 × 10 26 / m 3 . 請求項22〜26のいずれか1項に記載の導電膜を用いた有機半導体デバイス。   The organic-semiconductor device using the electrically conductive film of any one of Claims 22-26. 基材と、電極と、請求項22〜26のいずれか1項に記載の導電膜とをこの順に備える、有機半導体デバイス。   An organic-semiconductor device provided with a base material, an electrode, and the electrically conductive film of any one of Claims 22-26 in this order.
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