KR20140007416A - Photovoltaic element - Google Patents

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잉그마르 브루더
뤼디거 젠스
닐 그레고리 쉬러
페터 에르크
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바스프 에스이
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Abstract

전자기 방사선을 전기 에너지로 변환하기 위한 광기전력 소자 (110), 특히 염료 태양 전지 (112) 가 제안된다. 광기전력 소자 (110) 는 적어도 하나의 제 1 전극 (116), 적어도 하나의 n-반도전성 금속 산화물 (120), 적어도 하나의 전자기 방사선-흡수 염료 (122), 적어도 하나의 고체 유기 p-반도체 (126) 및 적어도 하나의 제 2 전극 (132) 을 갖는다. p-반도체 (126) 는 산화된 형태의 은을 포함한다.A photovoltaic device 110, in particular a dye solar cell 112, for converting electromagnetic radiation into electrical energy is proposed. The photovoltaic device 110 includes at least one first electrode 116, at least one n-semiconductive metal oxide 120, at least one electromagnetic radiation-absorbing dye 122, at least one solid organic p-semiconductor. 126 and at least one second electrode 132. P-semiconductor 126 includes silver in oxidized form.

Description

광기전력 소자{PHOTOVOLTAIC ELEMENT}Photovoltaic device {PHOTOVOLTAIC ELEMENT}

본 발명은 광기전력 소자, 유기 컴포넌트에 사용하기 위한 고체 유기 p-반도체의 제조 프로세스, 및 광기전력 소자의 제조 프로세스에 관한 것이다. 이러한 광기전력 소자들 및 프로세스들은 전자기 방사선, 특히 태양광을 전기 에너지로 변환하기 위해 사용된다. 보다 구체적으로, 본 발명은 염료 태양 전지들에 적용될 수 있다.The present invention relates to a photovoltaic device, a process for producing a solid organic p-semiconductor for use in organic components, and a process for manufacturing a photovoltaic device. These photovoltaic devices and processes are used to convert electromagnetic radiation, in particular sunlight, into electrical energy. More specifically, the present invention can be applied to dye solar cells.

태양 전지들에 있어서 태양 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하는 것은, 반도체 재료의 "내부 광전 효과 (internal photo effect)" 라 불리는 것, 즉, p-n 접합 또는 쇼트키 접촉 (Schottky contact) 에서의 음전하 및 양전하 캐리어들의 분리 및 광자들의 흡수에 의한 전자-정공 쌍들의 생성에 일반적으로 기초한다. 이러한 방식으로, 외부 회로에서 광전류를 야기할 수 있는 광전압이 발생되는데, 태양 전지가 이 광전류를 통해 자신의 전력을 방출한다. 반도체는 일반적으로 그 밴드갭보다 더 큰 에너지를 가지는 광자들만을 흡수할 수 있다. 반도체 밴드갭의 사이즈는 이와 같이 일반적으로 전기 에너지로 변환될 수 있는 태양광의 비율을 결정한다.In solar cells the direct conversion of solar energy into electrical energy is called the "internal photo effect" of the semiconductor material, i.e. negative and positive charges at pn junctions or Schottky contacts. It is generally based on the generation of electron-hole pairs by separation of carriers and absorption of photons. In this way, a photovoltaic voltage is generated in the external circuit which can cause a photocurrent, through which the solar cell releases its power. Semiconductors can generally absorb only photons that have more energy than their bandgap. The size of the semiconductor bandgap thus determines the proportion of sunlight that can generally be converted to electrical energy.

결정질 실리콘에 기초한 태양 전지들은 일찍이 1950년대에 제조되었다. 그때의 기술은 우주 위성들에서의 사용에 의해 지원되었다. 현재 실리콘계 태양 전지들이 지구상의 시장을 장악하고 있지만, 이 기술은 여전히 많은 비용이 드는 것으로 남아 있다. 그리하여, 덜 비싼 새로운 접근법들을 개발하고자 하는 시도들이 이루어지고 있다. 본 발명의 기초를 구성하는 이들 접근법들의 일부에 대해 이후 개략한다.Solar cells based on crystalline silicon were manufactured early in the 1950s. The technology at that time was supported by its use on space satellites. Although silicon-based solar cells dominate the global market today, the technology remains expensive. Thus, attempts are being made to develop new, less expensive approaches. Some of these approaches that form the basis of the present invention are outlined below.

새로운 태양 전지의 개발에 대한 중요한 접근법은, 유기 태양 전지들, 즉 적어도 하나의 유기 반도체 재료를 포함하는 태양 전지들, 또는 고체 무기 반도체들 대신에 다른 재료들, 특히 유기 염료들 또는 심지어 액체 전해질들 및 반도체들을 포함하는 태양 전지들의 개발이다. 혁신적인 태양 전지들 중의 특별한 경우는 염료 태양 전지들의 경우이다. 염료 태양 전지 (DSC; Dye Solar Cell) 는 지금까지 가장 효율적인 대체 태양 전지 기술들 중 하나이다. 이 기술의 액체 변경예에 있어서, 11%까지의 효율들이 현재 달성되어 있다 (예를 들어,

Figure pct00001
M. et al., J. Photochem. Photobio. C, 2003, 4, 145; Chiba et al., 일본 저널 Appl. Phys., 2006, 45, L638-L640 참조).An important approach to the development of new solar cells is organic solar cells, ie solar cells comprising at least one organic semiconductor material, or other materials, in particular organic dyes or even liquid electrolytes instead of solid inorganic semiconductors. And development of solar cells including semiconductors. A special case of innovative solar cells is the case of dye solar cells. Dye Solar Cells (DSC) are one of the most efficient alternative solar cell technologies to date. In the liquid modification of this technique, efficiencies of up to 11% are currently achieved (eg,
Figure pct00001
M. et al., J. Photochem. Photobio. C, 2003, 4, 145; Chiba et al., Japanese Journal Appl. Phys., 2006, 45, L638-L640).

이제 몇몇 변경예들이 존재하는 염료 태양 전지들은 일반적으로 2개의 전극들을 가지는데, 2개의 전극들 중 적어도 하나는 투명하다. 그들의 기능에 따라, 2개의 전극들은 "작업 전극" (또한 "애노드", 전자들의 생성) 및 "카운터전극" (또한 "캐소드") 이라고 지칭된다. 작업 전극 상에 또는 그 근방에, n-도전성 금속 산화물이 일반적으로 제공 (apply) 되었고, 특히, 다공성 층, 예를 들어 나노다공성 층, 예를 들어 두께가 대략 10~20 ㎛ 인 나노다공성 이산화 티탄 (TiO2) 층이 제공되었다. n-도전성 금속 산화물의 층과 작업 전극 사이에, 적어도 하나의 블로킹층, 예를 들어 금속 산화물 (예를 들어 TiO2) 의 불투과층을 제공하는 것이 또한 가능하다. n-도전성 금속 산화물은 일반적으로 첨가된 감광 염료 (light-sensitive dye) 를 가진다. 예를 들어, n-도전성 금속 산화물의 표면 상에, 감광 염료 (예를 들어 루테늄 복합체) 의 단일층이 흡착될 수도 있고, 이는 광의 흡수에 의해 여기 상태로 변환될 수 있다. 카운터전극에 또는 카운터 전극 상에, 두께가 수 ㎛ 인 촉매층 (예를 들어 백금) 이 흔히 존재한다. 종래의 염료 태양 전지에서의 2개의 전극들 사이의 영역은 일반적으로 레독스 전해질, 예를 들어 요오드 (I2) 및/또는 요오드화 칼륨 (KI) 의 용액으로 충진된다.Dye solar cells now in which some variations are present generally have two electrodes, at least one of which is transparent. According to their function, the two electrodes are referred to as "working electrode" (also "anode", generation of electrons) and "counter electrode" (also "cathode"). On or near the working electrode, an n-conductive metal oxide is generally applied, in particular a porous layer, for example a nanoporous layer, for example nanoporous titanium dioxide having a thickness of approximately 10-20 μm. (TiO 2 ) layer was provided. It is also possible to provide at least one blocking layer, for example an impermeable layer of metal oxide (eg TiO 2 ), between the layer of n-conductive metal oxide and the working electrode. n-conductive metal oxides generally have a light-sensitive dye added. For example, on the surface of an n-conductive metal oxide, a single layer of photosensitive dye (eg ruthenium complex) may be adsorbed, which can be converted into an excited state by absorption of light. On the counter electrode or on the counter electrode, a catalyst layer (for example platinum) of several micrometers in thickness is often present. The area between two electrodes in a conventional dye solar cell is generally filled with a solution of redox electrolyte, for example iodine (I 2 ) and / or potassium iodide (KI).

염료 태양 전지의 기능은 염료에 의한 광의 흡수에 기초한다. 여기된 광으로부터, 전자들이 n-반도전성 금속 산화물 반도체로 이송되고, 그 위의 애노드로 이동하고, 한편 전해질은 캐소드를 통해 전하 균형을 보장한다. n-반도전성 금속 산화물, 염료 및 전해질은 이와 같이 염료 태양 전지의 필수 구성요소들이다.The function of the dye solar cell is based on the absorption of light by the dye. From the excited light, electrons are transported to the n-semiconducting metal oxide semiconductor and to the anode thereon, while the electrolyte ensures charge balance through the cathode. n-semiconductive metal oxides, dyes and electrolytes are thus essential components of dye solar cells.

그러나, 액체 전해질로 제조된 염료 태양 전지는 많은 경우에 있어서 비최적 밀봉을 가지며, 이는 안정성 문제를 야기할 수 있다. 액체 레독스 전해질은 특히 고체 p-반도체에 의해 대체될 수 있다. 이러한 고체 염료 태양 전지들은 또한 sDSC들 (solid DSCs; 고체 DSC들) 이라고 지칭된다. 염료 태양 전지의 고체 변경예의 효율은 현재 대략 4.6 ~ 4.7% 이다 (Snaith, H., Angew. Chem. Int. Ed., 2005, 44, 6413-6417).However, dye solar cells made from liquid electrolytes have in many cases non-optimal seals, which can cause stability problems. Liquid redox electrolytes can in particular be replaced by solid p-semiconductors. Such solid dye solar cells are also referred to as sDSCs (solid DSCs). The efficiency of solid modifications of dye solar cells is currently approximately 4.6-4.7% (Snaith, H., Angew. Chem. Int. Ed., 2005, 44, 6413-6417).

CuI, CuBr·3(S(C4H9)2) 또는 CuSCN 과 같은 다양한 무기 p-반도체들은 염료 태양 전지들에서 지금까지 레독스 전해질을 대신해서 사용되고 있다. 예를 들어, 광합성으로부터의 결과들을 적용하는 것이 또한 가능하다. 자연에서도, 그것은 포토시스템 I 에서, 산화된 엽록소 이량체를 다시 환원시키는 Cu(I) 효소 플라스토시아닌이다. 이러한 p-반도체들은 적어도 3개의 상이한 방법들 (즉: 용액으로부터, 전착에 의해, 또는 레이저 증착에 의해) 에 의해 프로세싱될 수 있다.Various inorganic p-semiconductors such as CuI, CuBr · 3 (S (C 4 H 9 ) 2 ) or CuSCN have been used in place of redox electrolytes in dye solar cells to date. For example, it is also possible to apply the results from photosynthesis. Even in nature, it is the Cu (I) enzyme plastocyanin which, in photosystem I, reduces the oxidized chlorophyll dimer again. Such p-semiconductors can be processed by at least three different methods (ie: from solution, by electrodeposition, or by laser deposition).

유기 폴리머들이 또한 이미 고체 p-반도체들로서 사용되고 있다. 그 예들은 폴리피롤, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 카르바졸계 폴리머들, 폴리아닐린, 폴리(4-운데실-2,2'-비티오펜), 폴리(3-옥틸티오펜), 폴리(트리페닐-디아민) 및 폴리(N-비닐카르바졸)을 포함한다. 폴리(N-비닐카르바졸)의 경우에, 효율들은 2%까지 증대된다. 인시츄 (in situ) 중합된 PEDOT (폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)) 은 또한 0.53% 의 효율을 나타내었다. 여기에 기재된 폴리머들은 통상 순수 형태로 사용되지 않고 첨가제들과 함께 사용된다.Organic polymers are also already used as solid p-semiconductors. Examples include polypyrrole, poly (3,4-ethylenedioxythiophene), carbazole-based polymers, polyaniline, poly (4-undecyl-2,2'-bithiophene), poly (3-octylthiophene), Poly (triphenyl-diamine) and poly (N-vinylcarbazole). In the case of poly (N-vinylcarbazole), the efficiencies are increased by 2%. In situ polymerized PEDOT (poly (3,4-ethylenedioxythiophene)) also showed an efficiency of 0.53%. The polymers described herein are usually not used in pure form but with additives.

무기-유기 혼합 시스템들이 또한 염료 태양 전지들에서 레독스 전해질을 대신해서 이미 사용되고 있다. 예를 들어, CuI 는 sDSC 에서 정공 도전체로서의 PEDOT:PSS 와 함께 사용되었다 (Zhang J. Photochem: Photobio., 2007, 189, 329).Inorganic-organic mixing systems are also already used in place of redox electrolytes in dye solar cells. For example, CuI was used in combination with PEDOT: PSS as the hole conductor in sDSC (Zhang J. Photochem: Photobio., 2007, 189, 329).

저분자량의 유기 p-반도체들, 즉, 중합되지 않은 유기 p-반도체들, 예를 들어 모노머성 또는 그 밖에 올리고머성, 유기 p-반도체들을 사용하는 것이 또한 가능하다. 고체 염료 태양 전지들에서 저분자량의 p-반도체의 최초의 사용은, 액체 전해질을 트리페닐아민 (TPD) 의 기상-증착층으로 대체하였다. 염료 태양 전지들에서 유기 화합물 2,2',7,7'-테트라키스(N,N-디-p-메톡시페닐아민)-9,9'-스피로비플루오렌 (스피로-MeOTAD) 의 사용이 1998년에 보고되었다. 그것은 용액으로부터 도입될 수 있고, 염료에 대한 불량한 접촉 및 원치않는 결정화를 방지하는 비교적 높은 유리 전이 온도를 갖는다. 메톡시기들은, Ru 복합체가 효율적으로 재생될 수 있도록 스피로-MeOTAD 의 산화 전위를 조절한다. p-반도체로서의 스피로-MeOTAD 단독 사용의 경우에, 5% 의 최대 IPCE (incident photon to current conversion efficiency (입사 광자 대 전류 변환 효율), external photon conversion efficiency (외부 광자 변환 효율)) 가 발견되었다. 도펀트로서의 N(PhBr)3SbCl6, 및 Li[CF3SO2)2N] 이 또한 사용된 경우, IPCE 가 33% 로 상승하였고, 효율은 0.74% 이었다. 고체 p-반도체로서의 tert-부틸피리딘의 사용은 효율을 2.56% 로 증가시켜, 대략 1.07 cm2 의 활성 영역에서 대략 910 mV 의 개방회로 전압 (Voc) 및 대략 5 mA 의 단락회로 전류 (ISC) 를 가지게 되었다 (

Figure pct00002
et al., Appl. Phys. Lett., 2001, 79, 2085 참조). TiO2 층의 더 양호한 피복을 달성하고 그리고 스피로-MeOTAD 에 대한 양호한 젖음성을 가지는 염료들은 4% 초과의 효율들을 나타낸다. 루테늄 복합체가 옥시에틸렌 측사슬들을 구비한 경우 휠씬 더 양호한 효율들 (대략 4.6%) 이 보고되었다.It is also possible to use low molecular weight organic p-semiconductors, ie unpolymerized organic p-semiconductors, for example monomeric or else oligomeric, organic p-semiconductors. The first use of low molecular weight p-semiconductors in solid dye solar cells replaced the liquid electrolyte with a vapor-deposition layer of triphenylamine (TPD). Use of organic compound 2,2 ', 7,7'-tetrakis (N, N-di-p-methoxyphenylamine) -9,9'-spirobifluorene (spiro-MeOTAD) in dye solar cells Was reported in 1998. It can be introduced from solution and has a relatively high glass transition temperature which prevents poor contact with the dye and unwanted crystallization. Methoxy groups regulate the oxidation potential of Spiro-MeOTAD so that the Ru complex can be efficiently regenerated. For Spiro-MeOTAD alone as a p-semiconductor, a maximum IPCE (incident photon to current conversion efficiency, external photon conversion efficiency) of 5% was found. When N (PhBr) 3 SbCl 6 , and Li [CF 3 SO 2 ) 2 N as dopant were also used, the IPCE rose to 33% and the efficiency was 0.74%. The use of tert-butylpyridine as a solid p-semiconductor increases the efficiency to 2.56%, resulting in an open circuit voltage (V oc ) of approximately 910 mV and an short circuit current of approximately 5 mA (I SC ) in an active region of approximately 1.07 cm 2 . Have ()
Figure pct00002
et al., Appl. Phys. Lett., 2001, 79, 2085). Dyes that achieve better coverage of the TiO 2 layer and have good wettability to Spiro-MeOTAD show efficiencies above 4%. Even better efficiencies (approximately 4.6%) have been reported when the ruthenium complex is equipped with oxyethylene side chains.

L. Schmidt-Mende et al., Adv. Mater. 17, p. 813-815 (2005) 에는, 비정질 유기 p-도전체로서의 스피로비플루오렌들을 갖는 염료 태양 전지들에 대한 인돌린 염료가 제안되어 있다. 루테늄 복합체보다 4배 더 높은 흡광 계수를 갖는 이 유기 염료는 고체 염료 태양 전지들에서 고 효율 (일 태양에서 4.1%) 을 나타낸다. 또한, 중합성 p-반도체들이 Ru 염료에 직접 결합되는 개념이 제안되어 있다 (Peter, K., Appl. Phys. A. 2004, 79, 65). Durrant et al . Adv. Munc. Mater. 2006, 16, 1832-1838 에는, 많은 경우에 있어서, 광전류가 산화된 염료에서부터 고체 p-도전체로의 정공 전이에서의 수율에 직접적으로 의존한다고 서술되어 있다. 이것은 2개의 인자들: 첫 번째로 산화물 세공들 내로의 p-반도체의 침투도에 의존하고 그리고 두 번째로 전하 이송을 위한 열역학적 구동력 (즉, 특히 염료와 p-도전체 사이의 자유 엔탈피 ΔG 에서의 차이) 에 의존한다.L. Schmidt-Mende et al ., Adv. Mater. 17, p. 813-815 (2005) proposes indolin dyes for dye solar cells with spirobifluorenes as amorphous organic p-conductors. This organic dye, having an absorption coefficient four times higher than the ruthenium composite, exhibits high efficiency (4.1% in one aspect) in solid dye solar cells. In addition, a concept has been proposed in which polymerizable p-semiconductors are directly bonded to Ru dyes (Peter, K., Appl. Phys. A. 2004, 79, 65). Durrant et al . Adv. Munc. Mater. In 2006, 16, 1832-1838 it is described that in many cases the photocurrent directly depends on the yield in the hole transition from the oxidized dye to the solid p-conductor. This depends on two factors: firstly the penetration of the p-semiconductor into the oxide pores and secondly the thermodynamic driving force for charge transfer (ie in particular the difference in free enthalpy ΔG between the dye and the p-conductor). Depends on

염료 태양 전지의 일 문제점은, 염료에 의해 사용될 수 있는 광의 비율이 일반적으로, 사용된 n-도전체 및 p-도전체의 페르미 에너지들 사이의 에너지 거리에 의해 제한된다는 것이다. 광전압도 또한 일반적으로 이 거리에 의해 제한된다. 게다가, 염료 태양 전지들은 일반적으로 요구되는 전하 수송 (예를 들어, 1~2.5 마이크로미터) 으로 인해 비교적 얇아야 하므로, 입사 광의 활용이 일반적으로 최적이 아니다.One problem with dye solar cells is that the proportion of light that can be used by the dye is generally limited by the energy distance between the Fermi energies of the n- and p-conductors used. Photovoltage is also generally limited by this distance. In addition, the utilization of incident light is generally not optimal since dye solar cells generally have to be relatively thin due to the required charge transport (eg 1-2.5 micrometers).

종래 기술에는 염료 용액에 질산 은 (AgNO3) 을 첨가하는 것이 태양 전지 효율의 상승을 야기할 수 있다고 개시되어 있다 (J. Krueger, Thesis, EPFL Lausanne, 2003 (Thesis No. 2793), p. 76-100). p-반도체에 대한 도펀트로서의 산화된 형태의 은의 일반적 사용은 기재되어 있지 않다.The prior art discloses that the addition of silver nitrate (AgNO 3 ) to dye solutions can lead to an increase in solar cell efficiency (J. Krueger, Thesis, EPFL Lausanne, 2003 (Thesis No. 2793), p. 76 -100). The general use of silver in oxidized form as dopant for p-semiconductors is not described.

상이한 저분자량의 p-반도체들을 갖는 염료 태양 전지들의 전기 및 광전 특성들은 다양한 추가적 연구들에서 검토되었다. 그 일례는 U. Bach, thesis, EPFL Lausanne, 2000 (Thesis No. 2187) 에서, 거기서도 특히 페이지 139-149 에서 발견될 수 있다. 여기서 검토된 일 특징은 스피로-MeOTAD 의 매우 낮은 도전율이다. 예를 들어, 대략 2 마이크로미터의 층 두께를 갖는 필름들에서, 저항률들 [MΩ/cm2] 이 측정되었다. 도전율 (κ) 은 The electrical and photoelectric properties of dye solar cells with different low molecular weight p-semiconductors have been reviewed in various further studies. An example can be found in U. Bach, thesis, EPFL Lausanne, 2000 (Thesis No. 2187), and especially there on pages 139-149. One feature discussed here is the very low conductivity of Spiro-MeOTAD. For example, in films with a layer thickness of approximately 2 micrometers, resistivities [MΩ / cm 2 ] were measured. Conductivity (κ) is

Figure pct00003
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에 의해 정의된다.Lt; / RTI >

이 식에서, e = 1.6022 × 10-19 C 이고, 전자 또는 정공의 기본 전하이다. μ 는 전하 캐리어 이동도를 나타내고, Nh 는 이 경우에 정공들의 전하 밀도이다. 이동도가 변화하지 않는다고 가정하면, p-재료의 경우에, 즉, p-도핑의 경우에, 도전율은 추가적 정공들의 부가의 결과로서 상승한다. 이것의 결과는, 특히 낮지 않은 광 강도들에서, sDSC들의 충진율들 (fill factors) 이 매우 높지 않다는 것이다. 광기전 (photovoltaics) 에서의 충진율는 일반적으로, 개방회로 전압과 단락회로 전류의 곱 및 최대 전력의 지점에서의 태양 전지의 최대 전력의 몫을 지칭한다. 전류-전압 다이어그램에서, 충진율은 흔히 전류-전압 곡선을 둘러싸는 최소 직사각형에 대한 전류-전압 곡선 아래에 있는 최대 직사각형의 면적비로서 기술될 수 있다. 충진율은 무차원이다. 낮은 충진율은 일반적으로, 발생된 전력의 일부가 전지의 내부 저항 때문에 손실되고 있는 것을 나타낸다. 스피로-MeOTAD 의 상술된 경우에, 비교적 낮은 충진율들은 그리하여 예를 들어, F. Fabregat-Santiago et al., J. Am. Chem. Soc., 2009, 131 (2), 558-562 에 또한 기재된 바와 같이, 특히 일 태양의 조명에서, 스피로-MeOTAD 의 높은 비저항률에 의해 설명된다.In this equation, e = 1.6022 x 10 -19 C and is the basic charge of electrons or holes. μ represents the charge carrier mobility and N h is the charge density of the holes in this case. Assuming that mobility does not change, in the case of p-materials, ie in the case of p-doping, the conductivity rises as a result of the addition of additional holes. The result of this is that the fill factors of sDSCs are not very high, especially at low light intensities. Fill rates in photovoltaics generally refer to the product of the open circuit voltage and the short circuit current and the quotient of the solar cell's maximum power at the point of maximum power. In the current-voltage diagram, the filling factor can often be described as the area ratio of the largest rectangle below the current-voltage curve to the smallest rectangle surrounding the current-voltage curve. Fill rate is dimensionless. Low fill rates generally indicate that some of the power generated is being lost due to the internal resistance of the cell. In the above-described case of Spiro-MeOTAD, relatively low filling rates are thus described, for example, by F. Fabregat-Santiago et. al ., J. Am. Chem. As also described in Soc., 2009, 131 (2), 558-562, this is explained by the high resistivity of Spiro-MeOTAD, especially in illumination of one sun.

종래 기술에는 또한 저분자량의 유기 p-반도체들의 도핑이 개시되어 있다. 예를 들어, U. Bach, thesis, EPFL Lansanne, 2000 (Thesis No. 2187), p. 37-50 에서는, 안티몬 염들이 스피로-MeOTAD 에 대한 도펀트들로서 사용된다. 도핑 동작은 하기와 같이 화학적으로 기재될 수 있다:The prior art also discloses doping of low molecular weight organic p-semiconductors. See, eg, U.'Bach, thesis, EPFL Lansanne, 2000 (Thesis No. # 2187), p. At 37-50, antimony salts are used as dopants for Spiro-MeOTAD. Doping operations can be described chemically as follows:

Figure pct00004
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스피로 화합물들의 0.17~0.18 M 의 비율을 가지며, 0.26~0.33 mM Sb 의 농도가 사용되었다. 도전율이 상승하더라도, 전하 수송을 악화시키는, 음이온들의 첨가 결과로서 정공 이동도가 감소되었다. 또한, 전지들 내의 이러한 안티몬 염들의 안정성은 문제시되었다.Spiro compounds had a ratio of 0.17-0.18 mM and a concentration of 0.26-0.33 mM Sb was used. Even if the conductivity increased, hole mobility decreased as a result of the addition of negative ions, which worsened the charge transport. In addition, the stability of these antimony salts in the cells has been questioned.

N. Rossier-Iten, thesis, EPFL Lausanne, 2006 (Thesis No. 3457) 에서, 특히 p. 56-75 및 p. 91-113 에서는, 다양한 도핑된 정공 도전체 재료들이 또한 검토되었다. 거기서 sDSC들에서의 비정질 정공 도전체에 대해 사용된 도펀트들은, I2, 2,3-디클로로-5,6-디시아노-1,4-벤조퀴논, NOBF4, 및 또한 도핑된 스피로 디라디칼 양이온 (스피로-MeOTAD++ [PF6-]2) (0.1-0.7%) 을 포함하였다. 그러나, sDSC 전지들에서의 결정적인 개선은 달성되지 않았다.In N. Rossier-Iten, thesis, EPFL Lausanne, 2006 (Thesis No. 3457), in particular p. 56-75 and p. In 91-113, various doped hole conductor materials have also been reviewed. The dopants used there for amorphous hole conductors in sDSCs are I 2 , 2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone, NOBF 4 , and also doped spirodiral cations (Spiro-MeOTAD ++ [PF 6- ] 2 ) (0.1-0.7%). However, no definite improvement in sDSC cells was achieved.

Snaith et al., Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 262114-262116 에서는, 리튬 비스(트리플루오로메틸술포닐)아민 (Li-TFSI) 의 첨가에 의해 sDSC들에서의 정공들의 이동도들이 크게 개선되었다고 발견되었다. 그리하여, 여기서 스피로-MeOTAD 의 어떠한 산화도 관찰되지 않지만, 즉 실제 도핑 효과가 없지만, 이동도들을 1.6×10-4 cm2/Vs 에서부터 1.6×10-3 cm2/Vs 로 증가시키는 것이 가능하였다. 음이온들이 쿨롬 (Coulomb) 트랩들 (전하 캐리어 트랩들) 이라 불리는 것으로서 작용하기 때문에, 스피로-MeOTAD 의 도전율은 안티몬 염에 의해 더 적은 정도로 영향을 받으며, 최상의 sDSC 전지들은 심지어 이러한 염 없이도 달성된다는 것이 발견되었다.Snaith et al ., Appl. Phys. Lett. In 2006, 89, 262114-262116, it was found that the mobility of holes in sDSCs was greatly improved by the addition of lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) amine (Li-TFSI). Thus, no oxidation of Spiro-MeOTAD is observed here, ie there is no actual doping effect, but it was possible to increase the mobility from 1.6 × 10 −4 cm 2 / Vs to 1.6 × 10 −3 cm 2 / Vs. Since the anions act as what is called coulomb traps (charge carrier traps), the conductivity of spiro-MeOTAD is less affected by antimony salt, and the best sDSC cells are found to be achieved even without these salts. It became.

통상, 비정질 p-도전체의 전하 이동도를 개선시키기 위해 도펀트의 1 mol% 초과의 양이 요구된다.Usually, an amount greater than 1 μmol% of the dopant is required to improve the charge mobility of the amorphous p-conductor.

유기 p-도펀트들, 예를 들어 F4-TCNQ (테트라플루오로테트라시아노퀴노디메탄) 는 또한 이미 p 타입의 유기 폴리머들에서 사용되었다 (예를 들어, R. Friend et al., Adv. Mater., 2008, 20, 3319-3324, Zhang et al., Adv. Funct. Mater., 2009, 19, 1901-1905 참조). 알킬실란들에 의한 폴리티오펜의 프로톤성 도핑이라 불리는 것이 또한 보고되었다 (Podzorov et al., Advanced Functional Materials 2009, 19, 1906-1911 참조). 하지만, 유기 도펀트들을 갖는 컴포넌트들은 많은 경우에 있어서 비교적 낮은 수명을 갖는다.Organic p-dopants, such as F4-TCNQ (tetrafluorotetracyanoquinomimethane), have also already been used in p type organic polymers (eg R. Friend et al ., Adv. Mater ., 2008, 20, 3319-3324, Zhang et al ., Adv. Funct. Mater., 2009, 19, 1901-1905). Also called protic doping of polythiophenes with alkylsilanes has been reported (Podzorov et. al ., Advanced Functional Materials 2009, 19, 1906-1911). However, components with organic dopants have a relatively low life in many cases.

추가적으로, SnCl5 및 FeCl3 도 또한 p-도펀트들로서 사용가능하다고 알려져 있다. 또한, 예를 들어, LiCF3SO3, LiBF4, LiTFSI 및 LiClO4 로 도핑된, 폴리머들, 이를테면 PEDOT 가 또한 sDSC들에서의 정공 도전체들로서 사용되었다. 하지만, 이러한 컴포넌트들의 경우에도 역시, 2.85% 까지의 비교적 낮은 외부 전력 효율들이 보고되었다 (Yanagida et al., JACS, 2008, 130, 1258-1263).In addition, SnCl 5 and FeCl 3 are also known to be usable as p-dopants. In addition, polymers, such as PEDOT, doped with LiCF 3 SO 3 , LiBF 4 , LiTFSI and LiClO 4 , have also been used as hole conductors in sDSCs, for example. However, even for these components, relatively low external power efficiencies of up to 2.85% have been reported (Yanagida et. al ., JACS, 2008, 130, 1258-1263).

게다가, 도펀트들로서의 금속 산화물들의 사용이 또한 종래 기술로부터, 예를 들어 DE 10 2007 024 153 A1 또는 DE 10 2007 023 876 A1 로부터 알려져 있다. 금속 산화물들이 유기층들에 증착되고, 거기서 도펀트들로서의 역할을 한다. 언급된 예는, 예를 들어 산화 레늄으로 도핑되는 복합체-형성 매트릭스 재료로서의 페난트롤린 유도체들의 예이다.In addition, the use of metal oxides as dopants is also known from the prior art, for example from DE 10 2007 024 153 A1 or DE 10 2007 023 876 A1. Metal oxides are deposited on the organic layers, where they serve as dopants. Examples mentioned are examples of phenanthroline derivatives as, for example, complex-forming matrix materials doped with rhenium oxide.

게다가, 기상 증착된 무기 화합물들에 의한 유기 발광 다이오드들에 대한 유기 p-수송 재료들의 도핑에 대한 연구들이 또한, 예를 들어, Kim et al., Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 011113(1-3) 으로부터 알려져 있다. 여기서, 예를 들어, NPB 가 ReO3 (8-25%) 으로 도핑되었고, 이는 더 낮은 사용 전압들 (턴온 전압들) 및 더 높은 전력 효율들을 야기하였다. OLED들의 안정성이 마찬가지로 향상되었다. Kim et al., Org. Elec. 2008, 805-808 에서는, 정공 주입층들이 CuI 로 도핑되었다. 이러한 도핑 역시 더 높은 전류 효율들 및 에너지 효율들을 야기하였다. Kim et al., Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 123306 (1-3) 에서는, 유기 발광 다이오드들 (OLEDs) 에 대한 도펀트들로서 CuI, MoO3 및 ReO3 가 비교되어 있다. 여기서는 도펀트들의 페르미 준위와 유기 p-반도체의 HOMO (highest occupied molecular orbital) 사이의 에너지 차이가 중요한 역할을 한다는 취지의 동향이 발견된다. 전반적으로, 도펀트들이 전하 캐리어 밀도들을 증가시키며 따라서 수송층들에서의 도전율들을 증가시켜, p-도핑과 등가가 된다는 것이 발견되었다.In addition, studies on the doping of organic p-transport materials for organic light emitting diodes with vapor deposited inorganic compounds are also described, for example, by Kim et. al ., Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 011113 (1-3). Here, for example, NPB was doped with ReO 3 (8-25%), which resulted in lower use voltages (turn-on voltages) and higher power efficiencies. The stability of OLEDs is likewise improved. Kim et al ., Org. Elec. In 2008, 805-808, the hole injection layers were doped with CuI. Such doping also resulted in higher current efficiencies and energy efficiencies. Kim et al ., Appl. Phys. Lett. In 2009, 94, 123306 (1-3), CuI, MoO 3 and ReO 3 are compared as dopants for organic light emitting diodes (OLEDs). Here, a trend is found that the energy difference between the Fermi level of the dopants and the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the organic p-semiconductor plays an important role. Overall, it has been found that dopants increase charge carrier densities and thus increase conductivity in transport layers, making them equivalent to p-doping.

Kahn et al., Chem. Mater. 2010, 22, 524-531 에서는 또한, 농도 0~3.8 mol% 의 몰리브덴 디티올렌 (Mo(tfd)3) 이 다양한 정공 도전체들을 도핑할 수 있다는 것이 개시되어 있다. UPS 실험들 (UV 광전자 분광법) 에 의하면, 정공 도전체의 페르미 준위가 p-도핑의 표시인 HOMO 의 방향으로 시프트되는 것이 나타났다.Kahn et al ., Chem. Mater. 2010, 22, 524-531 also discloses that molybdenum dithiene (Mo (tfd) 3 ) at concentrations from 0 to 3.8 mol% can dope various hole conductors. UPS experiments (UV photoelectron spectroscopy) showed that the Fermi level of the hole conductor is shifted in the direction of HOMO, an indication of p-doping.

Kowalsky et al., Org. Elec. 2009, 10, 932-938 에서는, 기상 증착된 MoO3 의 Mo3O9 클러스터들이 아마 생길 수 있고, 도핑에 있어서 어떤 역할도 할 수 있다고 보고되어 있다. 게다가, 페르미 준위 (6.86 eV) 및 전자 친화도 (6.7 eV) 는 앞서 가정된 휠씬 더 낮은 준위에서 측정되었다. 또한 MoO3 층들이 산소 결함 부위들에 의해 용이하게 n-도핑될 수 있어, 서로에 대해 밴드들의 개선된 정렬을 야기하는 것이 추측되었다 (Kanai et al., Organic Electronics 2010, 11, 188-194 참조).Kowalsky et al ., Org. Elec. In 2009, 10, 932-938 it is reported that Mo 3 O 9 clusters of vapor deposited MoO 3 may possibly occur and play any role in doping. In addition, the Fermi level (6.86 eV) and electron affinity (6.7 eV) were measured at the much lower levels assumed previously. It was also speculated that MoO 3 layers could be easily n-doped by oxygen defective sites, resulting in improved alignment of the bands with respect to each other (Kanai et. al ., Organic Electronics 2010, 11, 188-194).

전극으로의 정공 주입 또는 전극으로부터의 정공 추출을 개선시키기 위해서, OLED들에 대해 그리고 유기 태양 전지들에 대해 금속 산화물들 (예를 들어 MoO3 및 V2O5)의 순수 층들의 사용이 또한 기재되어 있다. 예를 들어, Y. Yang et al., Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 073508 에서는, ITO (인듐 주석 산화물) 과 p-타입 폴리머 사이의 중간층으로서 V2O5, MoO3 및 PEDOT:PSS 의 사용이 검토되어 있다. 정공들이 p-타입 폴리머로부터 캐소드 (이 경우에 일반적으로 Ag) 로 이동해야 하는, 인버티드 (inverted) 폴리머 전지들이라 불리는 것에서도 역시, VOx 층이 폴리머와 은 사이에 기상 증착되어, 전지의 특성들에 있어서의 개선을 야기한다.In order to improve hole injection into the electrode or hole extraction from the electrode, the use of pure layers of metal oxides (eg MoO 3 and V 2 O 5 ) is also described for OLEDs and for organic solar cells. It is. For example, Y. Yang et al ., Appl. Phys. Lett. 2006, 88, in the 073 508, as an intermediate layer between the ITO (Indium Tin Oxide) and p- type polymer V 2 O 5, MoO 3, and PEDOT: PSS can be used in the review. Even in what are called inverted polymer cells, where the holes must migrate from the p-type polymer to the cathode (generally Ag in this case), the VOx layer is also vapor deposited between the polymer and silver, resulting in cell characteristics. Cause an improvement in

게다가, 수용액으로부터 금속 산화물 버퍼층들의 제조가 또한 알려져 있다. 예를 들어, Liu SESMC, 2010, 842-845, vol. 94 에서는, MoO3 층들이 폴리머 태양 전지들에서의 애노드 상의 버퍼층으로서 성공적으로 사용되었다고 서술되어 있다. 이러한 층들은 또한 유기 탠덤 태양 전지들이라 불리는 것에서의 전하 재조합층의 일부로서 사용되었다 (예를 들어, Kowalsky et al., Adv. Func. Mater. 2010, 20, 1762-1766 참조).In addition, the production of metal oxide buffer layers from aqueous solutions is also known. See, for example, Liu SESMC, 2010, 842-845, vol. In 94, MoO 3 layers are described as successfully used as buffer layers on the anodes in polymer solar cells. These layers were also used as part of the charge recombination layer in what are called organic tandem solar cells (eg, Kowalsky et. al ., Adv. Func. Mater. 2010, 20, 1762-1766).

정공 수송 재료들에 대해 효율적이고, 가용성이고 안정한 어떠한 p-도펀트도 일반적으로 아직 알려져 있지 않기 때문에, 지난 수년간, 염료 태양 전지들은 많은 경우에 있어서 공기 (주변 조건들) 하에서 실제로 보존되었다. 그 과정에서 sDSC들 내에 침투하는 산소가 sDSC 를 도핑한다. 그러나, 주변 분위기에서 또는 제어된 O2 분위기에서 전지들의 보존은 잘 재생되지 않고, 솔라 모듈의 상업적 생산과 관련하여 비교적 문제시된다. 게다가, 동작에 필요한 높은 도전율의 전체 도전체는 산소와의 일정한 접촉에 의해서만 보장되기 때문에, 밀폐 방식으로 산소-도핑된 전지들을 캡슐화하는 것이 불가능하다.In the past few years, dye solar cells have actually been preserved under air (ambient conditions) in many cases, since no p-dopant that is efficient, soluble and stable for hole transport materials is generally known yet. In the process, oxygen penetrating into the sDSCs dops the sDSC. However, the preservation of the cells in the ambient atmosphere or in a controlled O 2 atmosphere is not well regenerated and is relatively problematic with regard to the commercial production of solar modules. In addition, it is impossible to encapsulate oxygen-doped cells in a hermetic manner since the high conductivity overall conductors required for operation are only guaranteed by constant contact with oxygen.

따라서, 본 발명의 목적은, 공지된 광기전력 소자들 및 그 제조 프로세스들의 문제점들을 적어도 상당히 회피하는, 광기전력 소자 및 광기전력 소자의 제조 프로세스를 제공하는 것이다. 보다 구체적으로, 높은 도전율을 가진 p-반도체를 갖는 광기전력 소자에 대해 특정하고, 또한 산소를 배제하더라도, 염료 태양 전지들에 대한 유기 재료들의 안정한 p-도핑을 초래하는 안정한 p-도펀트 및 도핑 p-반도체들의 프로세스에 대해 특정한다. 동시에, 높은 양자 효율 및 높은 충진율을 가지며 그리고 캡슐화된 상태에서도 안정함에도 불구하고 제조가 간단한 염료 태양 전지가 바람직할 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a photovoltaic device and a process for manufacturing a photovoltaic device which at least considerably avoid the problems of known photovoltaic devices and their fabrication processes. More specifically, stable p-dopants and doping ps, which are specific for photovoltaic devices with p-semiconductors with high conductivity and also exclude oxygen, result in stable p-doping of organic materials for dye solar cells. Specify the process of the semiconductors. At the same time, dye solar cells, which have high quantum efficiency and high filling rate and are stable even in the encapsulated state, will be desirable.

이 목적은 독립청구항들의 특징들을 갖는 발명에 의해 달성된다. 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있는 유리한 개발들이 종속청구항들에 기재되어 있다.This object is achieved by the invention with the features of the independent claims. Advantageous developments which can be implemented individually or in any combination are described in the dependent claims.

본 발명의 제 1 양태에 있어서, 전자기 방사선을 전기 에너지로 변환하기 위한 광기전력 소자, 특히 염료 태양 전지가 제안된다. 광기전력 소자는 적어도 하나의 제 1 전극, 적어도 하나의 n-반도전성 금속 산화물, 전자기 방사선을 흡수하는 적어도 하나의 염료, 적어도 하나의 고체 유기 p-반도체 및 적어도 하나의 제 2 전극을, 바람직하게는 (하지만 필수적이지는 않은) 기재된 순서로 또는 역순서로 포함하고, p-반도체는 산화된 형태의 은을 포함한다.In a first aspect of the invention, a photovoltaic device, in particular a dye solar cell, for converting electromagnetic radiation into electrical energy is proposed. The photovoltaic device comprises at least one first electrode, at least one n-semiconductive metal oxide, at least one dye absorbing electromagnetic radiation, at least one solid organic p-semiconductor and at least one second electrode, preferably Include (but not necessarily) in the order described or in reverse order, and the p-semiconductor comprises silver in oxidized form.

p-반도체는 특히, 적어도 하나의 캐리어 엘리먼트에 적어도 하나의 p-반도전성 유기 재료 (128) 및 산화된 형태의 은을 제공함으로써 제조가능하거나 또는 제조될 수도 있고, 산화된 형태의 은은 적어도 하나의 캐리어 엘리먼트에 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -] 의 형태로 제공되는 것이 바람직하고, Am - 는 유기 또는 무기 산의 음이온이며 m 은 1 내지 3 의 범위 내의 정수이고, 바람직하게 m 은 1 이다.The p-semiconductor may be or may be prepared in particular by providing at least one p-semiconductive organic material 128 and an oxidized form of silver to the at least one carrier element, wherein the oxidized form of silver at least one of the carrier elements is (I) salt [Ag +] m [a m -] preferably provided in the form of and, a m - is an organic or an anion of an inorganic acid and m is an integer in the range of 1 to 3 And preferably m is 1.

[Am -] 은 특히 유기 산의 음이온일 수도 있고, 바람직하게 유기 산은 적어도 하나의 불소기 (-F) 또는 시아노기를 갖는다. 이 경우에, [Am -] 는 보다 바람직하게 하기 식 (II) 의 구조를 갖는다.[A m ] may in particular be an anion of an organic acid, and preferably the organic acid has at least one fluorine group (—F) or cyano group. In this case, [A m -] has the following structure and more preferably formula (II).

Figure pct00005
Figure pct00005

Ra 는 불소기 (-F), 또는 각각이 불소기 또는 시아노기에 의해 치환된 알킬 라디칼, 시클로알킬 라디칼, 아릴 라디칼 또는 헤테로아릴 라디칼이며, R a is a fluorine group (-F), or an alkyl radical, a cycloalkyl radical, an aryl radical or a heteroaryl radical, each substituted by a fluorine group or a cyano group,

X 는 -O- 또는 -N--Rb 이고,X is -O - or -N -- R b ,

Rb 는 불소기 (-F) 또는 시아노기를 포함하고,R b contains a fluorine group (-F) or a cyano group,

Rb 는 식 -S(O)2- 의 기를 더 포함한다.R b further includes a group of the formula —S (O) 2 —.

Ra 는 특히 -F, -CF3, -CF2-CF3 및 -CH2-CN 으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다.R a may in particular be selected from the group consisting of —F, —CF 3 , —CF 2 —CF 3, and —CH 2 —CN.

X 는 특히 -N--Rb 일 수도 있고, Rb 는 특히 -S(O)2-F, -S(O)2-CF3, -S(O)2-CF2-CF3 및 -S(O)2-CH2-CN 으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다.X may in particular be -N -- R b , and R b is in particular -S (O) 2 -F, -S (O) 2 -CF 3 , -S (O) 2 -CF 2 -CF 3 and- It may be selected from the group consisting of S (O) 2 -CH 2 -CN.

[Am -] 는 특히 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드 (TFSI-), 비스(트리플루오로에틸술포닐)이미드, 비스(플루오로술포닐)이미드 및 트리플루오로메틸술포네이트로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다.[A m ] is in particular bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (TFSI ), bis (trifluoroethylsulfonyl) imide, bis (fluorosulfonyl) imide and trifluoromethylsulfo It may be selected from the group consisting of nates.

바람직하게, [Am -] 는 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드 (TFSI-) 이다.Preferably, [A m ] is bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (TFSI ).

대안적인 바람직한 실시형태에 있어서, [Am -] 는 트리플루오로아세테이트기이다.In an alternative preferred embodiment, [A m ] is a trifluoroacetate group.

게다가, [Am -] 는 특히 또한 NO3 - 기일 수도 있다.In addition, [A m ] may in particular also be a NO 3 group.

제공 (application) 은 임의의 바람직한 프로세스에 의해 실시될 수 있다. 본 발명의 문맥에서 액체상으로부터의 성막 (deposition) 에 의해 적어도 하나의 p-도전성 유기 재료 (128) 및 은을 제공하는 것이 바람직하다.The application can be carried out by any desired process. It is desirable in the context of the present invention to provide at least one p-conductive organic material 128 and silver by deposition from the liquid phase.

p-반도체는, 적어도 하나의 캐리어 엘리먼트에, 적어도 하나의 p-도전성 유기 재료 (128) 및 적어도 은, 바람직하게는 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -] 을 제공함으로써 제조가능하거나 또는 제조되었고, 제공은 적어도 하나의 p-도전성 유기 재료 및 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -] 을 포함하는 액체상으로부터의 성막에 의해 실시된다.The p-semiconductor provides at least one carrier element with at least one p-conductive organic material 128 and at least silver, preferably at least one silver (I) salt [Ag + ] m [A m ] Produced or produced by means of which the provision is carried out by film formation from a liquid phase comprising at least one p-conductive organic material and at least one silver (I) salt [Ag + ] m [A m ].

성막은 또 원칙적으로 임의의 바람직한 성막 프로세스에 의해, 예를 들어 스핀-코팅, 나이프-코팅, 인쇄 또는 상기 성막 프로세스들 및/또는 다른 성막 프로세스들의 조합들에 의해 실시될 수 있다.Deposition can also be carried out in principle by any desired deposition process, for example by spin-coating, knife-coating, printing or combinations of the deposition processes and / or other deposition processes.

p-반도체는 특히 적어도 하나의 유기 매트릭스 재료를 포함할 수도 있고, 그 경우에 음이온성 화합물들 [Am -] 및 Ag+ 가 매트릭스 재료 내로 혼합되거나 또는 매트릭스 재료 내에 존재하고, 특히 용해된 형태로 존재한다.The p-semiconductor may in particular comprise at least one organic matrix material, in which case the anionic compounds [A m ] and Ag + are mixed into the matrix material or present in the matrix material, in particular in dissolved form exist.

적어도 Ag+ 및 바람직하게 또한 음이온성 화합물 [Am -] 은 매트릭스 재료 내에 본질적으로 균질한 분포로 존재할 수도 있다.At least Ag + and preferably also anionic compounds [A m ] may be present in an essentially homogeneous distribution in the matrix material.

매트릭스 재료는 특히 적어도 하나의 저분자량의 유기 p-반도체를 포함할 수도 있다.The matrix material may in particular comprise at least one low molecular weight organic p-semiconductor.

저분자량의 유기 p-반도체는 특히 적어도 하나의 스피로 화합물을 포함할 수도 있다.The low molecular weight organic p-semiconductor may in particular comprise at least one spiro compound.

저분자량의 유기 p-반도체는 특히, 스피로 화합물, 특히 스피로-MeOTAD; 하기 구조식을 갖는 화합물로부터 선택될 수도 있다.Low molecular weight organic p-semiconductors include, in particular, spiro compounds, in particular spiro-MeOTAD; It may be selected from compounds having the following structural formula.

Figure pct00006
Figure pct00006

여기서here

A1, A2 및 A3 은 각각 독립적으로, 선택적으로 치환된 아릴기들 또는 헤테로아릴기들이고,A 1 , A 2 and A 3 are each independently, optionally substituted aryl groups or heteroaryl groups,

R1, R2 및 R3 은 각각 독립적으로, 치환기들 -R, -OR, -NR2, -A4-OR 및 -A4-NR2 로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, R 1 , R 2 and R 3 are each independently selected from the group consisting of substituents -R, -OR, -NR 2 , -A 4 -OR and -A 4 -NR 2 ,

R 은 알킬, 아릴 및 헤테로아릴로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,R is selected from the group consisting of alkyl, aryl and heteroaryl,

A4 는 아릴기 또는 헤테로아릴기이고,A 4 is an aryl group or heteroaryl group,

식 (I) 에서의 각각의 경우에 n 은 독립적으로 0, 1, 2 또는 3 의 값이고, In each case in formula (I) n is independently a value of 0, 1, 2 or 3,

다만, 개별적인 n 값들의 합계가 적어도 2 이고, R1, R2 및 R3 라디칼들 중 적어도 2개는 -OR 및/또는 -NR2 이다.Provided that the sum of the individual n values is at least 2 and at least two of the R 1 , R 2 and R 3 radicals are —OR and / or —NR 2 .

바람직하게, A2 및 A3 은 동일하며; 따라서, 식 (I) 의 화합물은 바람직하게 하기 구조 (Ia) 를 갖는다.Preferably, A 2 and A 3 are the same; Therefore, the compound of formula (I) preferably has the following structure (Ia).

Figure pct00007
Figure pct00007

광기전력 소자는 적어도 하나의 캡슐화물을 더 포함할 수도 있고, 캡슐화물은 주위 분위기로부터 광기전력 소자, 특히 전극들 및/또는 p-반도체를 차폐하도록 디자인된다.The photovoltaic device may further comprise at least one encapsulation, which is designed to shield the photovoltaic device, in particular the electrodes and / or p-semiconductor, from the ambient atmosphere.

바람직한 실시형태에 있어서, p-반도체는, 적어도 하나의 캐리어 엘리먼트에 적어도 하나의 p-도전성 유기 재료 (128) 및 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -] 을 제공함으로써 제조가능하거나 또는 제조되었고, 제공은 적어도 하나의 p-도전성 유기 재료 및 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -] 을 포함하는 액체상으로부터의 성막에 의해 실시될 수 있고, 액체상은 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -] 을, 0.5 mM/ml 내지 50 mM/ml 의 농도로 포함하고, 보다 바람직하게 1 mM/ml 내지 20 mM/ml 의 농도로 포함한다.In a preferred embodiment, the p-semiconductor is provided by providing at least one p-conductive organic material 128 and at least one silver (I) salt [Ag + ] m [A m ] to the at least one carrier element. Preparable or prepared, the provision may be effected by deposition from a liquid phase comprising at least one p-conductive organic material and at least one silver (I) salt [Ag + ] m [A m ], The liquid phase comprises at least one silver (I) salt [Ag + ] m [A m ] at a concentration of 0.5 mM / ml to 50 mM / ml, more preferably 1 mM / ml to 20 mM / ml Include in concentration.

본 발명의 다른 양태에 있어서, 유기 컴포넌트, 특히 상기 기재되었거나 또는 앞으로 기재될 본 발명에 따른 광기전력 소자의 실시형태들 중 하나 이상에 따른 광기전력 소자에 사용하기 위한 고체 유기 p-반도체의 제조 프로세스가 제안된다. 이 프로세스에서, 적어도 하나의 p-도전성 유기 매트릭스 재료 및 적어도 산화된 형태의 은, 바람직하게 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -] 이 적어도 하나의 액체상으로부터 적어도 하나의 캐리어 엘리먼트에 제공되고, [A]- 는 유기 또는 무기 산의 음이온이며, 화합물 [Ag+]m[Am -] 은 바람직하게 AgNO3 또는 은 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드이다.In another aspect of the invention, a process for producing a solid organic p-semiconductor for use in an organic component, in particular in a photovoltaic device according to one or more of the above-described or described embodiments of the photovoltaic device according to the invention. Is proposed. In this process, in the form of at least one of the p- conductive organic matrix material and at least the oxidation is preferably at least one of silver (I) salt [Ag +] m [A m -] is at least one liquid phase from at least one of is provided on the carrier element, [a] - is an anion of an organic or inorganic acid, compound [Ag +] m [a m -] is preferably AgNO 3, or is (methylsulfonyl-trifluoromethyl) bis imide.

액체상은 적어도 하나의 용매, 특히 유기 용매, 특히 시클로헥사논; 클로로벤젠; 벤조푸란; 및 시클로펜타논으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 용매를 더 포함할 수도 있다.The liquid phase comprises at least one solvent, in particular an organic solvent, in particular cyclohexanone; Chlorobenzene; Benzofuran; And it may further comprise a solvent selected from the group consisting of cyclopentanone.

이 프로세스는 특히 낮은 산소 분위기에서 적어도 부분적으로 수행될 수 있으며, 예를 들어 500 ppm 미만의 산소, 특히 100 ppm 미만의 산소, 보다 바람직하게는 50 ppm 미만의 산소, 또는 더욱 바람직하게는 10 ppm 미만의 산소를 포함하는 분위기에서 적어도 부분적으로 수행될 수 있다.This process can be carried out at least partly, especially in a low oxygen atmosphere, for example less than 500 ppm ppm, in particular less than 100 ppm ppm, more preferably less than 50 ppm ppm, or even more preferably less than 10 ppm ppm It may be performed at least partially in an atmosphere containing oxygen of.

본 발명의 다른 양태에 있어서, 광기전력 소자, 특히 상기 기재되었거나 또는 앞으로 기재될 본 발명에 따른 광기전력 소자의 구성들 중 하나 이상에 따른 광기전력 소자의 제조 프로세스가 제안된다. 이 프로세스에서, 적어도 하나의 제 1 전극, 적어도 하나의 n-반도전성 금속 산화물, 전자기 방사선을 흡수하는 적어도 하나의 염료, 적어도 하나의 고체 유기 p-반도체 및 적어도 하나의 제 2 전극이, 특히 (하지만 필수적이지는 않은) 기재된 순서로 또는 역순서로, 제공되고, p-반도체는, 상기 기재되었거나 또는 앞으로 기재될 고체 유기 p-반도체의 제조를 위한 본 발명에 따른 프로세스의 구성들 중 하나 이상에 따른 프로세스에 의해 제조된다.In another aspect of the present invention, a process for manufacturing a photovoltaic device, in particular a photovoltaic device according to one or more of the configurations of the photovoltaic device according to the invention described above or hereafter, is proposed. In this process, at least one first electrode, at least one n-semiconductive metal oxide, at least one dye absorbing electromagnetic radiation, at least one solid organic p-semiconductor and at least one second electrode, in particular ( But not necessarily), in the order described or in reverse order, the p-semiconductor is prepared according to one or more of the configurations of the process according to the invention for the preparation of the solid organic p-semiconductor described above or hereafter described. Manufactured by the process.

본 발명의 환경에서, 놀랍게도, 산화된 형태의 은이, 특히 염료 태양 전지들에서 효율적인 p-도핑을 달성할 수 있다는 것이 발견되었다. 특히 효율적인 p-도핑은 특히 식 [Ag+]m[Am -] 의 은(I) 염의 사용에 달성될 수 있고, [Am -] 는 유기 또는 무기 산의 음이온이며 m 은 1 내지 3 의 범위 내의 정수이다. 이들 은(I) 염들은 특히 하나 이상의 유기 용매들에 의해 액체상으로 제공될 수 있고, 바람직하게는 p-반도전성 매트릭스 재료 및 선택적으로 하나 이상의 유기 염들과 함께 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 높은 충진율들 및 높은 장기 안정성을 갖는 광기전력 소자들을 달성하는 것이 가능하다.In the context of the present invention, it has surprisingly been found that oxidized forms of silver can achieve efficient p-doping, especially in dye solar cells. Especially effective is p- doped especially formula [Ag +] m [A m -] of silver (I) can be accomplished using a salt thereof, [A m -] is an anion of an organic or inorganic acid and m is from 1 to 3 An integer in the range. These silver (I) salts may in particular be provided in the liquid phase by one or more organic solvents, preferably with the p-semiconductive matrix material and optionally with one or more organic salts. In this way, it is possible to achieve photovoltaic devices with high fill rates and high long term stability.

본 발명의 상술한 제 1 양태에 있어서, 전자기 방사선을 전기 에너지로 변환하기 위한 광기전력 소자가 이와 같이 제안된다. 광기전력 소자는 특히 하나 이상의 광기전력 전지들을 포함할 수도 있다. 광기전력 소자는 특히, 예를 들어, 기판에 제공될 수도 있는 적어도 하나의 층 구조를 포함할 수도 있다. 광기전력 소자는 특히 적어도 하나의 염료 태양 전지를 포함할 수도 있고 및/또는 염료 태양 전지로서 구성될 수도 있다.In the above-mentioned first aspect of the present invention, a photovoltaic element for converting electromagnetic radiation into electrical energy is thus proposed. The photovoltaic device may in particular comprise one or more photovoltaic cells. The photovoltaic device may in particular comprise at least one layer structure, which may for example be provided on a substrate. The photovoltaic device may in particular comprise at least one dye solar cell and / or may be configured as a dye solar cell.

광기전력 소자는 적어도 하나의 제 1 전극, 적어도 하나의 n-반도전성 금속 산화물, 적어도 하나의 전자기 방사선-흡수 염료, 적어도 하나의 고체 유기 p-반도체 및 적어도 하나의 제 2 전극을 포함한다. p-반도체는 산화된 형태의 은을 포함하는 것이 제안된다.The photovoltaic device comprises at least one first electrode, at least one n-semiconductive metal oxide, at least one electromagnetic radiation-absorbing dye, at least one solid organic p-semiconductor and at least one second electrode. It is proposed that the p-semiconductor comprises silver in oxidized form.

기재된 엘리먼트들은 특히 기재된 순서로 제공될 수도 있다. 예를 들어, 광기전력 소자는, 적어도 하나의 제 1 전극, 적어도 하나의 n-반도전성 금속 산화물, 적어도 하나의 전자기 방사선-흡수 염료, 적어도 하나의 고체 유기 p-반도체 및 적어도 하나의 제 2 전극을, 기재된 순서로, 포함할 수도 있다. 그러나, 염료 태양 전지들에서 일반적인 바와 같이, 염료 및 n-반도전성 금속 산화물은 또한 완전히 또는 부분적으로 조합될 수도 있다. 예를 들어, n-반도전성 금속 산화물은 적어도 하나의 염료로 완전히 또는 부분적으로 함침되거나, 또는 몇몇 다른 방식으로 이 염료와 혼합될 수도 있다. 이 방식으로 및/또는 몇몇 다른 방식으로, n-반도전성 금속 산화물은 특히 염료로 감응될 수 있어, 예를 들어, 염료 분자들은 n-반도전성 금속 산화물의 입자들에 대해 단일층으로서 제공될 수 있다. 예를 들어, 염료 분자들과 n-반도전성 금속 산화물 사이의 직접 접촉이 존재할 수도 있어, 전하 캐리어의 이송이 가능하다. 광기전력 소자는 특히, 선택적으로 염료를 갖는, n-반도전성 금속 산화물의 적어도 하나의 층, 고체 유기 p-반도체의 적어도 하나의 층을 포함할 수도 있다. 이 층 구조는 전극들 사이에 매립될 수도 있다. 또한, 광기전력 소자는 하나 이상의 추가의 층들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 전극과 n-반도전성 금속 산화물 사이에 하나 이상의 추가의 층들, 예를 들어, 하나 이상의 버퍼층들, 예를 들어 금속 산화물의 층들이 도입될 수도 있다. 버퍼층은 바람직하게 불투과성이만, n-반도전성 금속 산화물은 특히 다공성 및/또는 입자성일 수도 있다. 특히, 이후 상세하게 기재되듯이, n-반도전성 금속 산화물은 나노입자층으로서 구성될 수도 있다. 게다가, 또한 하나 이상의 추가의 층들이 n-반도전성 금속 산화물과 고체 유기 p-반도체 사이에 제공되는 것이 가능하고, 또한 선택적으로 하나 이상의 추가의 층들이 p-반도체과 제 2 전극 사이에 제공되는 것이 가능하다.The described elements may be provided in particular in the order described. For example, a photovoltaic device may comprise at least one first electrode, at least one n-semiconductive metal oxide, at least one electromagnetic radiation-absorbing dye, at least one solid organic p-semiconductor and at least one second electrode. May be included in the order described. However, as is common in dye solar cells, the dye and n-semiconductive metal oxide may also be combined completely or partially. For example, the n-semiconductive metal oxide may be impregnated completely or partially with at least one dye, or may be mixed with this dye in some other way. In this way and / or in some other way, the n-semiconducting metal oxide can in particular be sensitized with a dye, for example the dye molecules can be provided as a single layer for particles of the n-semiconducting metal oxide. have. For example, there may be a direct contact between the dye molecules and the n-semiconductive metal oxide, allowing for the transport of charge carriers. The photovoltaic device may comprise at least one layer of n-semiconducting metal oxide, at least one layer of solid organic p-semiconductor, in particular, optionally with a dye. This layer structure may be embedded between the electrodes. The photovoltaic device may also include one or more additional layers. For example, one or more additional layers, for example one or more buffer layers, for example layers of metal oxide, may be introduced between the first electrode and the n-semiconductive metal oxide. The buffer layer is preferably impermeable, but the n-semiconductive metal oxide may in particular be porous and / or particulate. In particular, as described in detail below, the n-semiconductive metal oxide may be configured as a nanoparticle layer. In addition, it is also possible for one or more additional layers to be provided between the n-semiconducting metal oxide and the solid organic p-semiconductor and also optionally for one or more additional layers to be provided between the p-semiconductor and the second electrode. Do.

p-반도체는 특히, 산화된 형태의 은, 바람직하게는 식 [Ag+]m[Am -] 의 적어도 하나의 은(I) 염에 의해 p-도핑될 수도 있다. 이것은, 산화된 형태의 은에 의해, 바람직하게는 식 [Ag+]m[Am -] 의 적어도 하나의 은(I) 염에 의해 p-반도체의 p-도전성 특성이 획득되거나 또는 개량된다는 것을 의미한다. 보다 구체적으로, 산화된 형태의 은, 특히 식 [Ag+]m[Am -] 의 적어도 하나의 은(I) 염은, p-반도체 또는 이 p-반도체에 존재하는 매트릭스 재료를 도핑하기 위해 설정될 수도 있다. 예를 들어, p-반도체는 적어도 하나의 유기 매트릭스 재료를 포함할 수도 있고, 이 경우에 산화된 형태의 은, 바람직하게는 식 [Ag+]m[Am -] 의 적어도 하나의 은(I) 염은 매트릭스 재료 내로 혼합되어 있다. 이것은 산화된 형태의 은, 바람직하게는 식 [Ag+]m[Am -] 의 적어도 하나의 은(I) 염, 및 유기 매트릭스 재료의 양자를 적어도 하나의 캐리어 재료에 제공함으로써 바람직하게 달성된다.p- semiconductor, in particular, in an oxidized form, and preferably formula [Ag +] m [A m -] is at least one p- may be doped with salts (I) of the. This, by the oxidized form is preferably formula [Ag +] m - wherein at least one of the p- conductivity characteristics of the p- semiconductor by (I) salt is obtained, or that the improvement in [A m] it means. More specifically, in the oxidized form, in particular formula [Ag +] m [A m -] of at least one of silver (I) salts, p- doped semiconductor or to the matrix material present in the p- semiconductor It may be set. For example, p- semiconductor is at least one and may comprise the organic matrix material, in the oxidized form in this case is preferably a formula [Ag +] m [A m -] at least one of silver (I of ) Salts are mixed into the matrix material. This is of the oxidized form, and preferably formula [Ag +] m [A m -] at least one of is preferably achieved by providing both the (I) salt, and the organic matrix material on at least one carrier material .

따라서, 본 발명은 바람직하게 상술한 광기전력 소자에 관한 것이며, p-반도체는 적어도 하나의 캐리어 엘리먼트에 적어도 하나의 p-도전성 유기 재료 (128) 및 산화된 형태의 은을 제공함으로써 제조가능하거나 또는 제조되었고, 산화된 형태의 은은 적어도 하나의 캐리어 엘리먼트에 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -] 의 형태로 제공되는 것이 바람직하고, Am - 는 유기 또는 무기 산의 음이온이며 m 은 1 내지 3 의 범위 내의 정수이고, 바람직하게 m 은 1 이다.Accordingly, the present invention preferably relates to the photovoltaic device described above, wherein the p-semiconductor is preparable by providing at least one p-conductive organic material 128 and oxidized form of silver to at least one carrier element or was prepared, at least on silver, at least one carrier element of the oxidized form of a silver (I) salt [Ag +] m of an organic or inorganic acid - [a m -] is preferred, and a m is provided in the form of It is an anion and m is an integer in the range of 1-3, Preferably m is 1.

매트릭스 재료 및 은은 캐리어 재료에 함께 또는 별도의 단계들로 제공될 수 있다. 바람직하게, 매트릭스 재료 및 은은 캐리어 재료에 함께 제공된다. 이 문맥에서 "함께 제공" 또는 "같이 제공" 은, 바람직하게 매트릭스 재료의 양자를 포함하는 혼합물 G 가 적어도 하나의 단계로, 바람직하게는 하나의 단계로 캐리어 재료에 제공되는 것을 의미한다.The matrix material and silver can be provided together or in separate steps in the carrier material. Preferably, the matrix material and silver are provided together in the carrier material. "Provide together" or "provide together" in this context means that the mixture G, preferably comprising both of the matrix materials, is provided to the carrier material in at least one step, preferably in one step.

바람직하게는, 혼합물 G 는 액체상이다. 이 문맥에서 용어 "액체상" 은 혼합물 G 가 적어도 부분적으로 액체로서 존재하는 것을 의미한다. 바람직하게는, 혼합물 G 또는 바람직하게 액체상은, 후술하는 바와 같이 은 및 적어도 하나의 유기 매트릭스 재료가 용해되고 및/또는 분산되는 적어도 하나의 용매를 포함한다. 앞서 상기 서술한 바와 같이, 제공은 액체상으로부터의 성막에 의해 바람직하게 실시되고, 성막은 또 원칙적으로 임의의 바람직한 성막 프로세스에 의해, 예를 들어 스핀-코팅, 나이프-코팅, 인쇄 또는 상기 성막 프로세스들 및/또는 다른 성막 프로세스들의 조합들에 의해 실시될 수 있다.Preferably, the mixture G is in liquid phase. The term "liquid phase" in this context means that the mixture G is at least partly present as a liquid. Preferably, the mixture G or preferably the liquid phase comprises silver and at least one solvent in which at least one organic matrix material is dissolved and / or dispersed, as described below. As mentioned above, the provision is preferably carried out by deposition from the liquid phase, and the deposition is also carried out in principle by any preferred deposition process, for example spin-coating, knife-coating, printing or the above deposition processes. And / or combinations of other deposition processes.

저분자량의Low molecular weight 유기 p-반도체: Organic p-semiconductor:

특히, 매트릭스 재료는 적어도 하나의 저분자량의 유기 p-반도체를 가질 수도 있다. 저분자량 재료는 일반적으로 모노머성, 비중합 또는 비올리고머 형태로 존재하는 재료를 의미하는 것으로 이해된다. 본 문맥에서 사용되는 용어 "저분자량" 은 바람직하게 반도체가 100 내지 25000 g/mol 범위 내의 분자량을 가지는 것을 의미한다. 바람직하게, 저분자량 물질들은 500 내지 2000 g/mol 의 분자량들을 가진다. 이들 저분자량의 유기 p-반도체들은 특히 상술된 매트릭스 재료를 형성할 수도 있고, 고유하게 p-반도전성 특성들을 가질 수도 있다. 일반적으로, 본 발명의 문맥에서, p-반도전성 특성들은 정공들을 형성하고 이들 정공들을 수송하며 그리고 그들을 인접 분자들로 전달하는 재료들의 특성, 특히 유기 분자들의 특성을 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 이들 분자들의 안정한 산화가 가능해야 한다. 또한, 언급된 저분자량의 유기 p-반도체들은 특히 광대한 π-전자 시스템을 가질 수도 있다. 특히, 적어도 하나의 저분자량 p-반도체는 용액으로부터 프로세싱가능할 수도 있다. 저분자량 p-반도체는 특히 적어도 하나의 트리페닐아민을 포함할 수도 있다. 저분자량의 유기 p-반도체는 적어도 하나의 스피로 화합물을 포함하는 것이 특히 바람직하다. 스피로 화합물은 스피로 원자라고도 불리는 하나의 원자에만 고리들이 연결되는 다환식 유기 화합물들을 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 스피로 원자는 sp3-혼성일 수도 있어, 스피로 원자를 통해 서로 접속된 스피로 화합물의 구성요소들은, 예를 들어 서로에 대해 상이한 평면들에서 배열되어 있다.In particular, the matrix material may have at least one low molecular weight organic p-semiconductor. Low molecular weight materials are generally understood to mean materials which are present in monomeric, non-polymerized or non-oligomeric form. The term "low molecular weight" as used in this context means that the semiconductor preferably has a molecular weight within the range of 100 to 25000 g / mol. Preferably, low molecular weight materials have molecular weights of 500 to 2000 g / mol. These low molecular weight organic p-semiconductors may form the matrix material described above in particular, and may uniquely have p-semiconductor properties. In general, in the context of the present invention, p-semiconductor properties are understood to mean the properties of materials, in particular organic molecules, which form holes, transport these holes and transfer them to adjacent molecules. In particular, stable oxidation of these molecules should be possible. In addition, the low molecular weight organic p-semiconductors mentioned may in particular have extensive π-electron systems. In particular, at least one low molecular weight p-semiconductor may be processable from solution. The low molecular weight p-semiconductor may in particular comprise at least one triphenylamine. It is particularly preferred that the low molecular weight organic p-semiconductor comprises at least one spiro compound. Spiro compounds are understood to mean polycyclic organic compounds in which the rings are connected to only one atom, also called the spiro atom. In particular, the spiro atoms may be sp 3 -hybrid so that the components of the spiro compound connected to each other via the spiro atoms are arranged in different planes, for example with respect to each other.

보다 바람직하게는, 스피로 화합물은 하기 식의 구조를 갖는다.More preferably, the spiro compound has a structure of the following formula.

Figure pct00008
Figure pct00008

여기서 아릴1, 아릴2, 아릴3, 아릴4, 아릴5, 아릴6, 아릴7 및 아릴8 라디칼은 각각 독립적으로 치환된 아릴 라디칼들 및 헤테로아릴 라디칼들, 특히 치환된 페닐 라디칼들로부터 선택되고, 여기서 아릴 라디칼들 및 헤테로아릴 라디칼들, 바람직하게 페닐 라디칼들은 각각 독립적으로 치환되고, 바람직하게는 각각의 경우에 -O-알킬, -OH, -F, -Cl, -Br 및 -I 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기들에 의해 치환되며, 여기서 알킬은 바람직하게 메틸, 에틸, 프로필 또는 이소프로필이다. 보다 바람직하게, 페닐 라디칼들은 각각 독립적으로, 각각의 경우에 -O-Me, -OH, -F, -Cl, -Br 및 -I 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기들에 의해 치환된다.Wherein the aryl 1 , aryl 2 , aryl 3 , aryl 4 , aryl 5 , aryl 6 , aryl 7 and aryl 8 radicals are each independently selected from substituted aryl radicals and heteroaryl radicals, especially substituted phenyl radicals, Wherein the aryl radicals and heteroaryl radicals, preferably phenyl radicals, are each independently substituted, preferably in each case a group consisting of -O-alkyl, -OH, -F, -Cl, -Br and -I Substituted by one or more substituents selected from, wherein alkyl is preferably methyl, ethyl, propyl or isopropyl. More preferably, the phenyl radicals are each independently substituted in each case by one or more substituents selected from the group consisting of -O-Me, -OH, -F, -Cl, -Br and -I.

더욱 바람직하게는, 스피로 화합물은 하기 식의 화합물이다.More preferably, the spiro compound is a compound of the following formula.

Figure pct00009
Figure pct00009

여기서 Rr, Rs, Rt, Ru, Rv, Rw, Rx 및 Ry 는 각각 독립적으로 -O-알킬, -OH, -F, -Cl, -Br 및 -I 로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 여기서 알킬은 바람직하게 메틸, 에틸, 프로필 또는 이소프로필이다. 보다 바람직하게, Rr, Rs, Rt, Ru, Rv, Rw, Rx 및 Ry 는 각각 독립적으로 -O-Me, -OH, -F, -Cl, -Br 및 -I 로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.Wherein R r , R s , R t , R u , R v , R w , R x and R y are each independently a group consisting of -O-alkyl, -OH, -F, -Cl, -Br and -I And alkyl is preferably methyl, ethyl, propyl or isopropyl. More preferably, R r , R s , R t , R u , R v , R w , R x and R y are each independently -O-Me, -OH, -F, -Cl, -Br and -I It is selected from the group consisting of.

특히, p-반도체 또는 매트릭스 재료는 스피로-MeOTAD 를 포함하거나 또는 스피로-MeOTAD, 즉, 예를 들어, Merck KGaA, Darmstadt, Germany, Taiwan 으로부터 시판되는 식 (III) 의 화합물로 이루어질 수도 있다.In particular, the p-semiconductor or matrix material may comprise spiro-MeOTAD or consist of spiro-MeOTAD, ie a compound of formula (III) sold for example from Merck KGaA, Darmstadt, Germany, Taiwan.

Figure pct00010
Figure pct00010

대안으로 또는 추가로, 다른 p-반도전성 화합물들, 특히 저분자량 및/또는 올리고머성 및/또는 중합성 p-반도전성 화합물들을 사용하는 것이 또한 가능하다.Alternatively or in addition, it is also possible to use other p-semiconducting compounds, in particular low molecular weight and / or oligomeric and / or polymerizable p-semiconducting compounds.

대안적 실시형태에 있어서, 저분자량의 유기 p-반도체 또는 매트릭스 재료는 상술된 일반식 I 의 하나 이상의 화합물들을 포함하고, 예를 들어, 본 출원의 우선일 이후에 공개되는 PCT 출원 번호 PCT/EP2010/051826 이 참조될 수도 있다.In an alternative embodiment, the low molecular weight organic p-semiconductor or matrix material comprises one or more compounds of formula I described above, eg, PCT Application No. PCT / EP2010 published after the priority date of the present application. / 051826 may be referenced.

p-반도체는 상술된 스피로 화합물에 추가로 또는 대안으로 상술된 일반식 I 의 적어도 하나의 화합물을 포함할 수도 있다.The p-semiconductor may comprise at least one compound of the general formula I described above in addition or alternatively to the spiro compounds described above.

본 발명의 문맥에서 사용되는 용어 "알킬" 또는 "알킬기" 또는 "알킬 라디칼" 은 일반적으로 치환 또는 비치환의 C1-C20-알킬 라디칼들을 의미하는 것으로 이해된다. C1- 내지 C10-알킬 라디칼들이 바람직하고, C1- 내지 C8-알킬 라디칼들이 특히 바람직하다. 알킬 라디칼들은 직사슬 또는 분지형일 수도 있다. 또한, 알킬 라디칼들은 C1-C20-알콕시, 할로겐, 바람직하게는 F, 및 C6-C30-아릴 (차례로 치환 또는 비치환될 수도 있음) 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기들에 의해 치환될 수도 있다. 적합한 알킬기들의 예들은 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸 및 옥틸, 그리고 또한 이소프로필, 이소부틸, 이소펜틸, sec-부틸, tert-부틸, 네오펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸헥실, 그리고 또한 C6-C30-아릴, C1-C20-알콕시 및/또는 할로겐 (특히 F) 에 의해 치환되는 언급된 알킬기들의 유도체들, 예를 들어 CF3 이다.The term "alkyl" or "alkyl group" or "alkyl radical" as used in the context of the present invention is generally understood to mean substituted or unsubstituted C 1 -C 20 -alkyl radicals. C 1 -to C 10 -alkyl radicals are preferred, and C 1 -to C 8 -alkyl radicals are particularly preferred. Alkyl radicals may be straight or branched. In addition, the alkyl radicals are substituted by one or more substituents selected from the group consisting of C 1 -C 20 -alkoxy, halogen, preferably F, and C 6 -C 30 -aryl, which may in turn be substituted or unsubstituted. It may be substituted. Examples of suitable alkyl groups are methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl and octyl, and also isopropyl, isobutyl, isopentyl, sec-butyl, tert-butyl, neopentyl, 3,3-dimethylbutyl, 2-ethylhexyl, and also derivatives of the mentioned alkyl groups substituted by C 6 -C 30 -aryl, C 1 -C 20 -alkoxy and / or halogen (in particular F), for example CF 3 .

본 발명의 문맥에서 사용되는 용어 "아릴" 또는 "아릴기" 또는 "아릴 라디칼"은 단환식, 이환식, 삼환식 또는 그 밖에 다환식 방향족 고리들로부터 유도되는 선택적으로 치환된 C6-C30-아릴 라디칼들을 의미하는 것으로 이해되고, 여기서 방향족 고리들은 임의의 고리 헤테로원자들을 포함하지 않는다. 아릴 라디칼은 바람직하게 5- 및/또는 6-원자 방향족 고리들을 포함한다. 아릴들이 단환식 시스템들이 아닐 때에, 두번째 고리에 대한 용어 "아릴"의 경우에, 특정한 형태들이 알려져 있고 안정하다면, 포화된 형태 (퍼히드로 형태) 또는 부분적으로 포화된 형태 (예를 들어, 디히드로 형태 또는 테트라히드로 형태) 가 또한 가능하다. 그리하여 본 발명의 문맥에서 용어 "아릴" 은, 예를 들어, 또한 둘다의 라디칼들 또는 모든 3개의 라디칼들이 방향족인 이환식 또는 삼환식 라디칼들도 포함하고, 또한 하나의 고리만이 방향족인 이환식 또는 삼환식 라디칼들도 포함하고, 그리고 또한 2개의 고리들이 방향족인 삼환식 라디칼들도 포함한다. 아릴의 예들은, 페닐, 나프틸, 인다닐, 1,2-디히드로나프테닐, 1,4-디히드로나프테닐, 플루오레닐, 인데닐, 안트라세닐, 페난트레닐 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프틸이다. C6-C10-아릴 라디칼들, 예를 들어 페닐 또는 나프틸이 특히 바람직하고, C6-아릴 라디칼들, 예를 들어 페닐이 매우 특히 바람직하다. 또한, 용어 "아릴"은 또한 단일 또는 이중 결합들을 통해 서로 연결되는 적어도 2개의 단환식, 이환식 또는 다환식 방향족 고리들을 포함하는 고리 시스템들을 포함한다. 일례는 비페닐기들의 고리 시스템이다.The term "aryl" or "aryl group" or "aryl radical" as used in the context of the present invention refers to an optionally substituted C 6 -C 30 -derivative derived from monocyclic, bicyclic, tricyclic or other polycyclic aromatic rings. It is understood to mean aryl radicals, wherein the aromatic rings do not comprise any ring heteroatoms. The aryl radical preferably comprises 5- and / or 6-membered aromatic rings. When the aryls are not monocyclic systems, in the case of the term "aryl" for the second ring, if certain forms are known and stable, they may be in saturated form (perhydro form) or partially saturated form (eg, dihydro). Form or tetrahydro form) is also possible. Thus in the context of the present invention the term "aryl" also includes, for example, bicyclic or tricyclic radicals in which both radicals or all three radicals are aromatic, and in which only one ring is aromatic Formula radicals are also included, and also tricyclic radicals in which the two rings are aromatic. Examples of aryl are phenyl, naphthyl, indanyl, 1,2-dihydronaphthenyl, 1,4-dihydronaphthenyl, fluorenyl, indenyl, anthracenyl, phenanthrenyl or 1,2,3 , 4-tetrahydronaphthyl. Particular preference is given to C 6 -C 10 -aryl radicals, for example phenyl or naphthyl, very particular preference to C 6 -aryl radicals, for example phenyl. In addition, the term "aryl" also includes ring systems comprising at least two monocyclic, bicyclic or polycyclic aromatic rings connected to one another via single or double bonds. One example is a ring system of biphenyl groups.

본 발명의 문맥에서 사용되는 용어 "헤테로아릴" 또는 "헤테로아릴기" 또는 "헤테로아릴 라디칼"은, 선택적으로 치환된 5- 또는 6-원자 방향족 고리들 및 다환식 고리들, 예를 들어 적어도 하나의 고리에 적어도 하나의 헤테로원자를 갖는 이환식 및 삼환식 화합물들을 의미하는 것으로 이해된다. 본 발명의 문맥에서의 헤테로아릴들은 바람직하게 5 내지 30개의 고리 원자들을 포함한다. 그들은 단환식, 이환식 또는 삼환식일 수도 있고, 몇몇은 상술한 아릴로부터, 그 아릴 기본 골격에서의 적어도 하나의 탄소 원자를 헤테로원자로 대체함으로써 유도될 수 있다. 바람직한 헤테로원자들은 N, O 및 S 이다. 헤테로아릴 라디칼들은 보다 바람직하게 5 내지 13개의 고리 원자들을 갖는다. 헤테로아릴 라디칼들의 기본 골격은 특히 바람직하게, 피리딘과 같은 시스템들 그리고 티오펜, 피롤, 이미다졸 또는 푸란과 같이 5-원자 헤테로방향족들로부터 선택된다. 이들 기본 골격들은 선택적으로 1개 또는 2개의 6-원자 방향족 라디칼들로 융합될 수도 있다. 또한, 용어 "헤테로아릴"은 또한 단일 또는 이중 결합들을 통해 서로 연결되는 적어도 2개의 단환식, 이환식 또는 다환식 방향족 고리들을 포함하는 고리 시스템들을 포함하고, 여기서 적어도 하나의 고리는 헤테로원자를 포함한다. 헤테로아릴들이 단환식 시스템들이 아닐 때에, 적어도 하나의 고리에 대한 용어 "헤테로아릴"의 경우에, 특정한 형태들이 알려져 있고 안정하다면, 포화된 형태 (퍼히드로 형태) 또는 부분적으로 포화된 형태 (예를 들어, 디히드로 형태 또는 테트라히드로 형태) 가 또한 가능하다. 그리하여 본 발명의 문맥에서 용어 "헤테로아릴" 은, 예를 들어, 또한 둘다의 라디칼들 또는 모든 3개의 라디칼들이 방향족인 이환식 또는 삼환식 라디칼들도 포함하고, 또한 하나의 고리만이 방향족인 이환식 또는 삼환식 라디칼들도 포함하고, 그리고 또한 2개의 고리들이 방향족인 삼환식 라디칼들도 포함하며, 여기서 고리들 중 적어도 하나, 즉 하나의 방향족 또는 하나의 비방향족 고리가 헤테로원자를 갖는다. 적합한 융합된 헤테로방향족들은, 예를 들어, 카르바졸릴, 벤즈이미다졸릴, 벤조푸릴, 디벤조푸릴 또는 디벤조티오페닐이다. 기본 골격은 1개, 2개 이상 또는 모든 치환가능한 위치들에서 치환될 수도 있고, 적합한 치환기들은 C6-C30-아릴의 정의에서 이미 특정된 바와 동일하다. 그러나, 헤테로아릴 라디칼들은 치환되지 않는 것이 바람직하다. 적합한 헤테로아릴 라디칼들은, 예를 들어, 피리딘-2-일, 피리딘-3-일, 피리딘-4-일, 티오펜-2-일, 티오펜-3-일, 피롤-2-일, 피롤-3-일, 푸란-2-일, 푸란-3-일 및 이미다졸-2-일 그리고 대응하는 벤조융합된 라디칼들이고, 특히 카르바졸릴, 벤즈이미다졸릴, 벤조푸릴, 디벤조푸릴 또는 디벤조티오페닐이다.The term "heteroaryl" or "heteroaryl group" or "heteroaryl radical" as used in the context of the present invention refers to optionally substituted 5- or 6-membered aromatic rings and polycyclic rings, for example at least one. It is understood to mean bicyclic and tricyclic compounds having at least one heteroatom in the ring of. Heteroaryls in the context of the present invention preferably comprise 5 to 30 ring atoms. They may be monocyclic, bicyclic or tricyclic, and some can be derived from the above-mentioned aryl by replacing at least one carbon atom in its aryl base skeleton with a heteroatom. Preferred heteroatoms are N, O and S. Heteroaryl radicals more preferably have 5 to 13 ring atoms. The basic skeleton of heteroaryl radicals is particularly preferably selected from systems such as pyridine and 5-membered heteroaromatics such as thiophene, pyrrole, imidazole or furan. These base skeletons may optionally be fused to one or two 6-atomic aromatic radicals. In addition, the term “heteroaryl” also includes ring systems comprising at least two monocyclic, bicyclic or polycyclic aromatic rings connected to one another via single or double bonds, wherein at least one ring comprises a heteroatom . When heteroaryls are not monocyclic systems, in the case of the term “heteroaryl” for at least one ring, if certain forms are known and stable, they may be saturated (perhydro) or partially saturated (eg For example, in dihydro form or tetrahydro form). Thus in the context of the present invention the term “heteroaryl” includes, for example, bicyclic or tricyclic radicals in which both radicals or all three radicals are aromatic, and also in which only one ring is aromatic or Also included are tricyclic radicals, and also tricyclic radicals in which two rings are aromatic, wherein at least one of the rings, ie one aromatic or one nonaromatic ring, has a heteroatom. Suitable fused heteroaromatics are, for example, carbazolyl, benzimidazolyl, benzofuryl, dibenzofuryl or dibenzothiophenyl. The base skeleton may be substituted at one, two or more or all substitutable positions, with suitable substituents being the same as already specified in the definition of C 6 -C 30 -aryl. However, heteroaryl radicals are preferably unsubstituted. Suitable heteroaryl radicals are, for example, pyridin-2-yl, pyridin-3-yl, pyridin-4-yl, thiophen-2-yl, thiophen-3-yl, pyrrole-2-yl, pyrrole- 3-yl, furan-2-yl, furan-3-yl and imidazol-2-yl and the corresponding benzofused radicals, in particular carbazolyl, benzimidazolyl, benzofuryl, dibenzofuryl or dibenzo Thiophenyl.

본 발명의 문맥에서 용어 "선택적으로 치환된"이란, 알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기의 적어도 하나의 수소 라디칼이 치환기에 의해 대체된 라디칼들을 지칭한다. 이 치환기의 타입에 관해서는, 알킬 라디칼들, 예를 들어 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸 및 옥틸, 및 또한 이소프로필, 이소부틸, 이소펜틸, sec-부틸, tert-부틸, 네오펜틸, 3,3-디메틸부틸 및 2-에틸헥실, 아릴 라디칼들, 예를 들어 C6-C10-아릴 라디칼들이 바람직하고, 특히 페닐 또는 나프틸이고, 가장 바람직하게 C6-아릴 라디칼들, 예를 들어 페닐, 및 헤테로아릴 라디칼들, 예를 들어 피리딘-2-일, 피리딘-3-일, 피리딘-4-일, 티오펜-2-일, 티오펜-3-일, 피롤-2-일, 피롤-3-일, 푸란-2-일, 푸란-3-일 및 이미다졸-2-일, 그리고 또한 대응하는 벤조융합된 라디칼들이고, 특히 카르바졸릴, 벤즈이미다졸릴, 벤조푸릴, 디벤조푸릴 또는 디벤조티오페닐이다. 추가적인 예들은 하기 치환기들: 알케닐, 알키닐, 할로겐, 히드록실을 포함한다.The term "optionally substituted" in the context of the present invention refers to radicals in which at least one hydrogen radical of an alkyl group, aryl group or heteroaryl group is replaced by a substituent. As for the type of this substituent, alkyl radicals such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl and octyl, and also isopropyl, isobutyl, isopentyl, sec-butyl, tert-butyl, Neopentyl, 3,3-dimethylbutyl and 2-ethylhexyl, aryl radicals such as C 6 -C 10 -aryl radicals are preferred, in particular phenyl or naphthyl, most preferably C 6 -aryl radicals For example phenyl, and heteroaryl radicals such as pyridin-2-yl, pyridin-3-yl, pyridin-4-yl, thiophen-2-yl, thiophen-3-yl, pyrrole-2 -Yl, pyrrole-3-yl, furan-2-yl, furan-3-yl and imidazol-2-yl, and also the corresponding benzofused radicals, in particular carbazolyl, benzimidazolyl, benzofuryl , Dibenzofuryl or dibenzothiophenyl. Further examples include the following substituents: alkenyl, alkynyl, halogen, hydroxyl.

여기서 치환도는 단일 치환에서부터 가능한 치환기들의 최대 개수까지 다양할 수도 있다.The degree of substitution here may vary from a single substitution to the maximum number of possible substituents.

본 발명에 따라 사용하기 위한 식 I 의 바람직한 화합물들은, R1, R2 및 R3 라디칼들 중 적어도 2개가 파라-OR 및/또는 -NR2 치환기들인 것에 주목된다. 여기서 적어도 2개의 라디칼들은 -OR 라디칼들뿐일 수도 있고, -NR2 라디칼들뿐일 수도 있고, 또는 적어도 하나의 -OR 및 적어도 하나의 -NR2 라디칼일 수도 있다.Preferred compounds of formula I for use according to the invention are those wherein at least two of the R 1 , R 2 and R 3 radicals are para-OR and / or -NR 2 Note that they are substituents. Wherein at least two radicals may be only -OR radicals, may be only -NR 2 radicals, or may be at least one -OR and at least one -NR 2 radical.

본 발명에 따라 사용하기 위한 식 I 의 특히 바람직한 화합물들은, R1, R2 및 R3 라디칼들 중 적어도 4개가 파라-OR 및/또는 -NR2 치환기들인 것에 주목된다. 여기서 적어도 4개의 라디칼들은 -OR 라디칼들뿐일 수도 있고, -NR2 라디칼들뿐일 수도 있고, 또는 -OR 과 -NR2 라디칼의 혼합물일 수도 있다.Particularly preferred compounds of formula I for use according to the invention are those wherein at least 4 of the R 1 , R 2 and R 3 radicals are para-OR and / or -NR 2 Note that they are substituents. Wherein at least four radicals may be only -OR radicals, may be only -NR 2 radicals, or may be a mixture of -OR and -NR 2 radicals.

본 발명에 따라 사용하기 위한 식 I 의 매우 특히 바람직한 화합물들은, R1, R2 및 R3 라디칼들 모두가 파라-OR 및/또는 -NR2 치환기들인 것에 주목된다. 그들은 -OR 라디칼들뿐일 수도 있고, -NR2 라디칼들뿐일 수도 있고, 또는 -OR 과 -NR2 라디칼의 혼합물일 수도 있다.Very particularly preferred compounds of formula I for use according to the invention are those in which all of the R 1 , R 2 and R 3 radicals are para-OR and / or -NR 2 Note that they are substituents. They may be -OR radicals only, -NR 2 radicals, or a mixture of -OR and -NR 2 radicals.

모든 경우들에 있어서, -NR2 라디칼들에서의 2개의 R 은 서로 상이할 수도 있지만, 그들은 동일한 것이 바람직하다.In all cases, two R in —NR 2 radicals may be different from each other, but they are preferably the same.

바람직하게, A1, A2 및 A3 은 각각 독립적으로, Preferably, A 1 , A 2 and A 3 are each independently,

Figure pct00011
Figure pct00011

로 이루어진 그룹으로부터 선택되며, Is selected from the group consisting of

여기서 here

m 은 1 내지 18 의 정수이고,m is an integer from 1 to 18,

R4 은 알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이고, 여기서 R4 는 바람직하게 아릴 라디칼이고, 보다 바람직하게 페닐 라디칼이고,R 4 is alkyl, aryl or heteroaryl, where R 4 is preferably an aryl radical, more preferably a phenyl radical,

R5, R6 은 각각 독립적으로 H, 알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이고,R 5 , R 6 are each independently H, alkyl, aryl or heteroaryl,

여기서 나타낸 구조들의 방향족 및 헤테로방향족 고리들은 선택적으로 추가적인 치환을 가질 수도 있다. 여기서 방향족 및 헤테로방향족 고리들의 치환도는 단일 치환에서부터 가능한 치환기들의 최대 개수까지 다양할 수도 있다.Aromatic and heteroaromatic rings of the structures shown herein may optionally have additional substitutions. The degree of substitution of the aromatic and heteroaromatic rings herein may vary from a single substitution up to the maximum number of possible substituents.

방향족 및 헤테로방향족 고리들의 추가적인 치환의 경우의 바람직한 치환기들은, 1개, 2개 또는 3개의 선택적으로 치환된 방향족 또는 헤테로방향족기들에 대해 앞서 언급된 치환기들을 포함한다.Preferred substituents in case of further substitution of aromatic and heteroaromatic rings include the substituents mentioned above for one, two or three optionally substituted aromatic or heteroaromatic groups.

바람직하게, 나타낸 구조들의 방향족 및 헤테로방향족 고리들은 추가적인 치환을 갖지 않는다.Preferably, the aromatic and heteroaromatic rings of the structures shown have no further substitution.

보다 바람직하게, A1, A2 및 A3 은 각각 독립적으로,More preferably, A 1 , A 2 and A 3 are each independently,

Figure pct00012
Figure pct00012

이고,ego,

더욱 바람직하게More preferably

Figure pct00013
Figure pct00013

이다.to be.

보다 바람직하게, 식 (I) 의 적어도 하나의 화합물은 하기 구조들 중 하나를 갖는다:More preferably, at least one compound of formula (I) has one of the following structures:

Figure pct00014
Figure pct00014

대안적인 실시형태에 있어서, 매트릭스 재료는 ID322, 즉, 하기 식 (IV) 의 화합물이다.In an alternative embodiment, the matrix material is ID322, ie a compound of formula (IV) below.

Figure pct00015
Figure pct00015

본 발명에 따라 사용하기 위한 화합물들은 당업자에게 공지된 유기 합성의 일반적인 방법들에 의해 제작될 수 있다. 이하 제시된 합성 예들에서 관련 (특허) 문헌에 대한 참조들이 추가로 발견될 수 있다.Compounds for use according to the invention can be prepared by the general methods of organic synthesis known to those skilled in the art. References to related (patent) literature can be found further in the synthetic examples presented below.

전극들 중 적어도 하나는 투명할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 전극은 작업 전극이고 그리고 제 2 전극은 카운터전극일 수도 있고, 또는 그 반대일 수도 있다. 이들 전극들 중 하나 또는 둘다가 투명할 수도 있다. 광기전력 소자는 특히 기판에 제공되는 적어도 하나의 층 구조를 포함할 수도 있고, 이 경우에 층 구조는 제 1 전극, n-반도전성 금속 산화물, 염료, 금속 산화물을 갖는 고체 유기 p-반도체, 및 적어도 하나의 제 2 전극을, 언급된 순서로 또는 역순서로 포함할 수도 있다.At least one of the electrodes may be transparent. For example, the first electrode may be a working electrode and the second electrode may be a counter electrode, or vice versa. One or both of these electrodes may be transparent. The photovoltaic device may in particular comprise at least one layer structure provided on a substrate, in which case the layer structure comprises a first electrode, an n-semiconductive metal oxide, a dye, a solid organic p-semiconductor with a metal oxide, and At least one second electrode may be included in the mentioned order or in the reverse order.

n-반도전성 금속 산화물은 특히 다공성일 수도 있고, 이 경우에 금속 산화물의 적어도 하나의 버퍼층이 특히 n-반도전성 금속 산화물과 제 1 전극 사이에 도입될 수도 있다. 이 버퍼층은, 예를 들어 불투과층, 즉 비입자층일 수도 있다. 예를 들어, 이 버퍼층은 PVD 프로세스, 예를 들어 기상 증착 프로세스 및/또는 스퍼터링 프로세스에 의해 제공될 수도 있다. 대안으로 또는 추가로, 다른 프로세스들, 예를 들어 CVD 프로세스들 및/또는 분무 열분해 프로세스들을 이용하는 것이 또한 가능하다. 반면에, n-반도전성 금속 산화물은 페이스트 프로세스에 의해, 예를 들어 n-반도전성 금속 산화물의 페이스트의 인쇄 제공, 스핀-코팅 제공 또는 나이프-코팅 제공에 의해 제공되는 것이 바람직하다. 이 페이스트는 그 후 적어도 하나의 열처리 단계에 의해, 예를 들어 200 ℃ 초과로 가열함으로써, 특히 400 ℃ 초과로, 예를 들어 450 ℃ 로 가열함으로써 소결될 수 있다. 이 소결은, 예를 들어 페이스트의 휘발성 구성요소들을 제거할 수 있어, 바람직하게 n-반도전성 금속 산화물 입자들만이 남는다.The n-semiconductive metal oxide may be particularly porous, in which case at least one buffer layer of the metal oxide may be introduced, in particular, between the n- semiconductive metal oxide and the first electrode. This buffer layer may be, for example, an impermeable layer, that is, a non-particle layer. For example, this buffer layer may be provided by a PVD process, such as a vapor deposition process and / or a sputtering process. Alternatively or in addition, it is also possible to use other processes, for example CVD processes and / or spray pyrolysis processes. On the other hand, the n-semiconductive metal oxide is preferably provided by a paste process, for example by providing printing, spin-coating or knife-coating of a paste of n-semiconductive metal oxide. This paste can then be sintered by at least one heat treatment step, for example by heating above 200 ° C., in particular by above 400 ° C., for example by 450 ° C. This sintering can, for example, remove the volatile components of the paste, preferably leaving only n-semiconductive metal oxide particles.

상술된 바와 같이, 염료가 특히 n-반도전성 금속 산화물에 제공될 수 있다. 이 제공은, n-반도전성 금속 산화물의 입자들을 감응시키기 위해, 예를 들어 이들 입자들 상에 형성되는 하나 이상의 염료층들, 예를 들어 단분자층들에 의해, 염료가 n-반도전성 금속 산화물 층, 예를 들어 입자 층을 완전히 또는 부분적으로 침투하도록 실시되는 것이 바람직하다. 따라서 염료의 제공은, 예를 들어 적어도 하나의 함침 프로세스에 의해, 예를 들어 염료 용액 내로 n-반도전성 금속 산화물층을 포함하는 샘플을 침지시킴으로써, 실시될 수 있다. 다른 함침 프로세스들이 또한 이용가능하다.As mentioned above, dyes may be provided especially for n-semiconductive metal oxides. This provision provides that the dye is n-semiconductive metal oxide layer, for example by means of one or more dye layers, for example monolayers, formed on these particles in order to sensitize the particles of n-semiconductive metal oxide. For example, it is preferably carried out to completely or partially penetrate the particle layer. The provision of the dye may thus be effected, for example, by at least one impregnation process, for example by immersing the sample comprising the n- semiconductive metal oxide layer into the dye solution. Other impregnation processes are also available.

본 발명의 특정한 이점으로서, 광기전력 소자는 특히 적어도 하나의 캡슐화물을 포함할 수도 있다. 고체 p-반도체들이 산소에 의해 (예를 들어 공기 하에서 보존에 의해) 도핑되는 종래의 광기전력 소자들과 대조적으로, 산화된 형태의 은, 예를 들어 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -], 특히 바람직하게 은 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드로 도핑된 p-반도체들은, 또한 장기간에 걸쳐 이러한 산소 분위기 없이 존재할 수도 있다. 따라서, 광기전력 소자, 특히 전극들 및/또는 p-반도체를 주위 분위기로부터 가리는 캡슐화물을 제공하는 것이 가능하다. 이러한 방식으로, 산화된 형태의 은, 예를 들어 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -], 특히 바람직하게 은 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드에 의한 도핑에 의한 p-반도체의 특성들에 있어서의 개선에 더하여, 산소가 배제될 수 있어, 예를 들어 전극들 중 하나 이상을 산소 및/또는 다른 주변 가스들로부터 초래되는 악영향으로부터 보호한다. 예를 들어, 이러한 방식으로 전극 열화가 방지될 수 있다. 캡슐화물은, 예를 들어, 그것이 층 구조를 완전히 또는 부분적으로 둘러싸는 방식으로 층 구조에 제공되는, 고체 캡슐 엘리먼트, 예를 들어 적어도 하나의 함몰부를 구비한 캡슐 또는 평면에 의한 캡슐화물을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 캡슐화물의 에지는 층 구조를 완전히 또는 부분적으로 둘러쌀 수도 있고, 예를 들어, 접착 결합 및/또는 다른 결합, 바람직하게는 응집 결합에 의해 기판에 결합될 수도 있다. 대안으로 또는 추가로, 캡슐화물은 또한 유해한 환경적 영향들, 예를 들어 수분 및/또는 산소의 침투를 방지하는 하나 이상의 재료 층들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 유기 및/또는 무기 코팅들이 층 구조에 제공될 수 있다. 주변 분위기로부터 가리는 것은 일반적으로, 주위 분위기로부터의 수분 및/또는 가스들의 층 구조 내로의 침투를 느리게 하는 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 느리게 함은, 캡슐화물의 내외의 농도 차이들이 오직 몇 시간 내에, 바람직하게는 몇일 내에, 특히 몇주, 몇달에서 몇년까지로 연장하여 균형잡히는 방식으로 실시될 수 있다.As a particular advantage of the invention, the photovoltaic device may in particular comprise at least one encapsulation. In contrast to conventional photovoltaic devices in which solid p-semiconductors are doped with oxygen (eg by preservation under air), silver in oxidized form, for example at least one silver (I) salt [Ag + ] m [A m ], particularly preferably p-semiconductors doped with silver bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, may also be present without such an oxygen atmosphere over a long period of time. Thus, it is possible to provide encapsulation that hides photovoltaic elements, in particular electrodes and / or p-semiconductors, from the ambient atmosphere. In this way, in the oxidized form, for example at least one of silver (I) salt [Ag +] m [A m -], and particularly preferably is (methylsulfonyl-trifluoromethyl) doped already by de-bis In addition to an improvement in the properties of the p-semiconductor by oxygen, oxygen can be excluded, for example to protect one or more of the electrodes from the adverse effects resulting from oxygen and / or other ambient gases. For example, electrode degradation can be prevented in this way. Encapsulates may include, for example, encapsulated by solid capsule elements, for example capsules with at least one depression or planar encapsulation, provided in the layer structure in such a way as to completely or partially surround the layer structure. It may be. For example, the edges of the encapsulation may completely or partially surround the layer structure and may be bonded to the substrate, for example by adhesive bonds and / or other bonds, preferably cohesive bonds. Alternatively or in addition, the encapsulation may also include one or more layers of material that prevent harmful environmental influences, such as penetration of moisture and / or oxygen. For example, organic and / or inorganic coatings may be provided in the layer structure. Covering from the ambient atmosphere may generally be understood to mean slowing the penetration of moisture and / or gases from the ambient atmosphere into the layered structure. Slowing may be effected in such a way that the concentration differences in and out of the encapsulate extend in a few hours, preferably in a few days, in particular extending from weeks, months to years.

염료 태양 전지는 추가적으로, n-반도전성 금속 산화물과 p-반도체 사이에 특히 적어도 하나의 패시베이션 재료를 가질 수도 있다. 이 패시베이션 재료는 특히, n-반도전성 금속 산화물과 p-반도체 사이의 전자 이송을 적어도 부분적으로 방지하도록 설정될 수도 있다. 패시베이션 재료는 특히 Al2O3; 실란, 특히 CH3SiCl3; 유기금속 복합체, 특히 Al3 + 복합체, 4-tert-부틸피리딘; 헥사데실말론산으로부터 선택될 수도 있다.The dye solar cell may additionally have at least one passivation material in particular between the n-semiconductive metal oxide and the p-semiconductor. This passivation material may in particular be set to at least partially prevent electron transfer between the n-semiconductive metal oxide and the p-semiconductor. The passivation material is in particular Al 2 O 3 ; Silanes, in particular CH 3 SiCl 3 ; Organometallic complexes, especially Al 3 + complex, 4-tert- butyl-pyridine; It may also be selected from hexadecylmalonic acid.

상술된 바와 같이, 본 발명의 추가적인 양태에 있어서, 유기 컴포넌트에 사용하기 위한 고체 유기 p-반도체를 제조하기 위한 프로세스가 제안된다. 이 유기 컴포넌트는 특히 광기전력 소자, 예를 들어 상술된 구성들 중 하나 이상에서의 광기전력 소자, 특히 염료 태양 전지일 수도 있다. 그러나, 유기 발광 다이오드들, 유기 트랜지스터들, 및 다른 타입들의 광기전력 소자들, 예를 들어 유기 태양 전지들에서의 최종 용도를 포함하는, 유기 컴포넌트의 다른 구성들이 또한 원칙적으로 가능하다.As mentioned above, in a further aspect of the present invention, a process for producing a solid organic p-semiconductor for use in organic components is proposed. This organic component may in particular be a photovoltaic device, for example a photovoltaic device, in particular a dye solar cell, in one or more of the configurations described above. However, other configurations of organic components are also possible in principle, including organic light emitting diodes, organic transistors, and other types of photovoltaic devices, for example end use in organic solar cells.

제안된 프로세스에서, 적어도 하나의 p-도전성 유기 매트릭스 재료, 예를 들어 상술된 타입의 매트릭스 재료, 및 적어도 산화된 형태의 은, 바람직하게 식 [Ag+]m[Am-] 의 적어도 하나의 은(I) 염은 적어도 하나의 액체상으로부터 적어도 하나의 캐리어 엘리먼트에 제공된다. 상술된 바와 같이, p-도전성 유기 매트릭스 재료는, 양전하들을 수송할 수 있고 바람직하게 용액으로부터 제공될 수 있는 유기 재료를 의미하는 것으로 이해된다. 이들 양전하들은 이미 매트릭스 재료에 존재하고 그리고 단지 p-도핑에 의해 증가될 수도 있고, 또는 또한 실제로 산화된 형태의 은에 의한 p-도핑의 결과로서 획득될 수 있다. 특히, 매트릭스 재료는 안정되게 가역적으로 산화가능할 수도 있고, 양전하들 ("정공들") 을 다른 분자들, 예를 들어, 동일한 타입의 인접 분자들쪽으로 이동시키도록 설정될 수도 있다.In the proposed process, at least one p-conductive organic matrix material, for example a matrix material of the type described above, and at least an oxidized form of silver, preferably at least one of the formula [Ag + ] m [A m- ] The silver (I) salt is provided to at least one carrier element from at least one liquid phase. As described above, p-conductive organic matrix material is understood to mean an organic material that can transport positive charges and preferably be provided from solution. These positive charges are already present in the matrix material and may only be increased by p-doping, or may also be obtained as a result of p-doping with silver in actual oxidized form. In particular, the matrix material may be stably reversibly oxidizable and may be set to shift positive charges (“holes”) towards other molecules, eg, adjacent molecules of the same type.

일반적으로, 이러한 점에서 은 염의 효과는 p-도전율에서의 증가의 관찰가능한 효과들에 단지 기초한다는 것을 나타낸다. 따라서, 예를 들어 산화된 형태의 은의 첨가에 의해 p-반도체에서의 양전하들의 이동도 및/또는 전하 캐리어 밀도를 증가시키는 것이 가능하다. 본 발명은 p-도핑이 미시적 레벨에서 실시되는 방식에 한정되지 않는다.In general, it is shown in this respect that the effect of the silver salt is only based on the observable effects of the increase in p-conductivity. Thus, it is possible to increase the mobility and / or charge carrier density of the positive charges in the p-semiconductor, for example, by the addition of silver in oxidized form. The present invention is not limited to the manner in which p-doping is carried out at the micro level.

적어도 하나의 유기 매트릭스 재료, 및 p-도펀트로서, 산화된 형태의 은, 특히 식 [Ag+]m[Am -] 의 적어도 하나의 은(I) 염은 바람직하게, 상술된 바와 같이, 적어도 하나의 액체상으로부터 적어도 하나의 캐리어 엘리먼트에 함께 제공된다. 캐리어 엘리먼트는 순수 기판, 예를 들어 유리 및/또는 플라스틱 및/또는 라미네이트 기판을 의미하는 것으로 이해될 수도 있다. 대안으로 또는 추가로, 하지만 캐리어 엘리먼트는 또한 추가적인 엘리먼트들, 예를 들어 하나 이상의 전극들 및/또는 하나 이상의 층들을 포함할 수도 있고, 이는 이미 기판에 제공되어 있을 수도 있다. 예를 들어, p-반도체는 이미 부분적으로 또는 완전히 완성된 층 구조에 액체상으로부터 제공될 수도 있고, 이 경우에, 예를 들어, 하나 이상의 층들이 이미 기판에 제공되어 있을 수도 있고, 그후 p-반도체의 적어도 하나의 층이 제공된다. 예를 들어, 광기전력 소자와 관련하여 상술된 바와 같이, p-반도체가 적어도 하나의 액체상으로부터 제공되기 이전에, 적어도 하나의 제 1 전극, 적어도 하나의 n-반도전성 금속 산화물 및 바람직하게 염료는 이미 기판에 제공되어 있을 수도 있다.As at least one organic matrix material, and a p- dopant, of an oxidized form, especially formula [Ag +] m [A m -] of at least one of silver (I) salt is preferably, as described above, at least Together from at least one liquid phase to at least one carrier element. Carrier elements may be understood to mean pure substrates, for example glass and / or plastic and / or laminate substrates. Alternatively or additionally, however, the carrier element may also comprise further elements, for example one or more electrodes and / or one or more layers, which may already be provided in the substrate. For example, the p-semiconductor may be provided from the liquid phase in a layer structure already partially or completely completed, in which case, for example, one or more layers may already be provided in the substrate, and then the p-semiconductor At least one layer of is provided. For example, as described above in connection with a photovoltaic device, before the p-semiconductor is provided from at least one liquid phase, at least one first electrode, at least one n-semiconducting metal oxide and preferably a dye It may already be provided on the substrate.

액체상으로부터의 제공은 일반적으로, 예를 들어, 습식 화학 프로세싱 동작, 예를 들어 스핀-코팅, 나이프-코팅, 캐스팅, 인쇄 또는 유사한 습식 화학 프로세스들 또는 언급된 프로세스들 및/또는 다른 프로세스들의 조합들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄 등과 같은 인쇄 프로세스들을 사용하는 것이 가능하다. 액체상으로부터의 제공에 특히 후속하여, 예를 들어 액체상의 용매들과 같은 휘발성 구성요소들을 제거하기 위해, p-반도체의 건조가 수행해질 수도 있다. 이 건조는, 예를 들어, 열적 작용 하에서, 예를 들어 30℃ 내지 150℃의 온도들에서 실시될 수 있다. 하지만, 다른 구성들이 또한 원칙적으로 가능하다.Provision from the liquid phase generally involves, for example, a wet chemical processing operation, for example spin-coating, knife-coating, casting, printing or similar wet chemical processes or combinations of the processes mentioned and / or other processes. It may also include. For example, it is possible to use printing processes such as inkjet printing, screen printing, offset printing and the like. Drying of the p-semiconductor may be carried out in particular following provision from the liquid phase, for example to remove volatile components such as solvents in the liquid phase. This drying can be carried out, for example, under thermal action, for example at temperatures of 30 ° C to 150 ° C. However, other configurations are also possible in principle.

상술된 바와 같이, 매트릭스 재료는 특히 예를 들어 적어도 하나의 저분자량의 유기 p-반도체를 매트릭스 재료로서 포함할 수도 있다. 특히, 상술된 유기 p-반도체들 중 하나 이상을 사용하는 것이 가능하다. 특히, 저분자량의 유기 p-반도체는 적어도 하나의 트리페닐아민을 포함할 수도 있다. 저분자량의 유기 p-반도체는 특히 적어도 하나의 스피로 화합물, 예를 들어 상술된 스피로 화합물들 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.As described above, the matrix material may in particular comprise, for example, at least one low molecular weight organic p-semiconductor as matrix material. In particular, it is possible to use one or more of the aforementioned organic p-semiconductors. In particular, the low molecular weight organic p-semiconductor may comprise at least one triphenylamine. The low molecular weight organic p-semiconductor may in particular comprise at least one spiro compound, for example one or more of the spiro compounds described above.

액체상은, 적어도 하나의 매트릭스 재료 및 산화된 형태의 은, 특히 식 [Ag+]m[Am-] 의 적어도 하나의 은(I) 염에 더하여, 상시한 최종 용도들을 가질 수도 있는 하나 이상의 추가적인 성분들을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 전기 특성들의 개선을 위해 및/또는 안정화 목적들을 위해, 적어도 하나의 리튬 염을 갖는 용액으로, 스피로 화합물들, 예를 들어 스피로-MeOTAD 를 사용하는 것이 알려져 있다. 일반적으로, 액체상은 그리하여 예를 들어, 적어도 하나의 금속 염을 더 포함할 수도 있다. 특히, 이것은 유기금속 염일 수도 있다. 상이한 염들의 조합이 또한 가능하다. 특히, 리튬 염들, 예를 들어 유기금속 리튬 염들, 바람직하게 LiN(SO2CF3)2 를 사용하는 것이 가능하다.The liquid phase, in addition to at least one matrix material and oxidized form of silver, in particular at least one silver (I) salt of the formula [Ag + ] m [A m- ], may also have one or more additional end uses which may have constant end uses. It may further comprise components. For example, it is known to use spiro compounds, for example Spiro-MeOTAD, as a solution with at least one lithium salt, for the purpose of improving electrical properties and / or for stabilization purposes. In general, the liquid phase may thus further comprise at least one metal salt, for example. In particular, this may be an organometallic salt. Combinations of different salts are also possible. In particular, it is possible to use lithium salts, for example organometallic lithium salts, preferably LiN (SO 2 CF 3 ) 2 .

상술된 바와 같이, 적어도 하나의 액체상은 특히 적어도 하나의 용매를 포함할 수도 있다. 본 발명의 문맥에서, 용어 "용매"는, 액체상에 존재하는 모든, 일부 또는 개별 구성요소들이 실제로 용해된 형태로 존재하는지의 여부 또는 그들이 다른 형태로, 예를 들어 현탁물, 분산물, 에멀션 또는 일부 다른 형태로서 존재하는지의 여부에 상관없이 여기서 사용된다. 특히, 산화된 형태의 은, 예를 들어 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -], 특히 바람직하게 은 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드는 용해된 형태로 존재할 수도 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 매트릭스 재료는 용해된 형태 또는 그 밖에 분산된 형태로 존재할 수도 있다. 산화된 형태의 은, 예를 들어 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -], 특히 바람직하게 은 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드는 특히 용해된 형태로 존재할 수도 있지만, 또한 원칙적으로 다른 형태, 예를 들어 분산된 형태 및/또는 현탁된 형태로 존재할 수도 있다.As mentioned above, the at least one liquid phase may in particular comprise at least one solvent. In the context of the present invention, the term “solvent” means whether all, some or the individual components present in the liquid phase are actually in dissolved form or they are in other forms, for example suspensions, dispersions, emulsions or It is used here whether or not it exists as some other form. In particular, in an oxidized form, for example at least one of silver (I) salt [Ag +] m [A m -], and particularly preferably is (methylsulfonyl-trifluoromethyl) bis present in dissolved form imide It may be. For example, at least one matrix material may be present in dissolved or otherwise dispersed form. Of the oxidized form, for example at least one of silver (I) salt [Ag +] m [A m -], most preferably bis (trifluoromethyl sulfonyl) may be in particular a soluble type polyimide In principle, however, they may also exist in other forms, for example in dispersed and / or suspended form.

적어도 하나의 유기 용매를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 특히, 하기 용매들: 시클로헥사논; 클로로벤젠; 벤조푸란; 및 시클로펜타논 중 하나 이상을 사용하는 것이 가능하다.Particular preference is given to using at least one organic solvent. In particular, the following solvents: cyclohexanone; Chlorobenzene; Benzofuran; And cyclopentanone.

고체 유기 p-반도체를 제조하기 위해 제안된 프로세스는 특히 기재된 구성들 중 하나 이상에서의 상술된 광기전력 소자를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 하지만, 다른 유기 컴포넌트들이 또한 이 프로세스에 의해 제조가능하다. 다른 공지된 프로세스들과의 조합이 또한 원칙적으로 고려가능하며, 그래서, 예를 들어, 복수의 유기 p-반도체들이 제공될 경우에, 이들 p-반도체들 중 하나 이상이 본 발명에 따라 제안된 프로세스에 의해 제조가능하고, 그리고 종래의 p-반도체들 중 하나 이상이 다른 프로세스들에 의해 제조가능하다.The proposed process for producing solid organic p-semiconductors can be used to produce the above-mentioned photovoltaic devices, in particular in one or more of the described configurations. However, other organic components can also be manufactured by this process. Combinations with other known processes are also conceivable in principle, so that, for example, when a plurality of organic p-semiconductors are provided, one or more of these p-semiconductors are proposed in accordance with the present invention. And one or more of the conventional p-semiconductors can be manufactured by other processes.

고체 유기 p-반도체를 제조하기 위해 제안된 프로세스의 특정한 이점은, - 종래 기술로부터 공지된 많은 프로세스들과는 대조적으로 - , 공기 하에서의 보존이 반드시 필요하지는 않다는 점이다. 예컨대, 프로세스는 특히 적어도 부분적으로 낮은-산소 분위기에서 수행될 수도 있다. 본 발명의 문맥에서, 유기 컴포넌트는 일반적으로, 하나 이상의 유기 엘리먼트들, 예를 들어 하나 이상의 유기층들을 갖는 컴포넌트를 의미하는 것으로 이해된다. 유기 컴포넌트들, 예를 들어 - 선택적으로 전극들을 제외한 - 층 구조가 유기층들만을 포함하는 컴포넌트들을 사용하는 것이 가능하다. 그러나, 혼성 컴포넌트들, 예를 들어 하나 이상의 유기층들뿐만 아니라, 하나 이상의 무기층들을 포함하는 컴포넌트들을 제조하는 것이 또한 가능하다. 제안된 프로세스가 다단계 제조 프로세스로 고체 유기 p-반도체를 제조하도록 사용되는 경우, 유기 컴포넌트의 제조를 위한 프로세스 단계들 중 1개, 2개 이상 또는 모두를 낮은-산소 분위기에서 수행하는 것이 가능하다. 특히, 상술된 공지의 프로세스들과는 대조적으로, 고체 유기 p-반도체의 제조의 프로세스 단계는 낮은-산소 분위기에서 수행될 수 있다. 특히, 캐리어 엘리먼트로의 액체상의 제공은 그리하여 낮은-산소 분위기에서 수행될 수 있다. 낮은-산소 분위기는 일반적으로, 주변 공기에 비해서 감소된 산소 함량을 갖는 분위기를 의미하는 것으로 이해된다. 예를 들어, 낮은-산소 분위기는 1000 ppm 미만의 산소 함량, 바람직하게는 500 ppm 미만의 산소 함량, 보다 바람직하게는 100 ppm 미만, 예를 들어 50 ppm 이하의 산소 함량을 가질 수도 있다. 이러한 낮은-산소 분위기 하에서, 유기 컴포넌트, 예를 들어 염료 태양 전지의 추가적인 프로세싱을 수행하는 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 적어도 제안된 프로세스에 의한 고체 p-반도체의 제공 이후에, 낮은-산소 분위기는 캡슐화물 이후까지 다시 중단될 수 없다. 컴포넌트의 전기 특성에 어떠한 악영향도 미치지 않고, 낮은-산소 분위기에서의 전체 컴포넌트의 완전한 프로세싱이 또한 가능하다. 불활성 가스, 예를 들어 질소 분위기 및/또는 아르곤 분위기의 형태로 낮은-산소 분위기가 주어지는 것이 특히 바람직하다. 혼합 가스들이 또한 사용가능하다.A particular advantage of the proposed process for producing solid organic p-semiconductors is that, in contrast to many processes known from the prior art, preservation under air is not necessary. For example, the process may in particular be carried out at least partially in a low-oxygen atmosphere. In the context of the present invention, an organic component is generally understood to mean a component having one or more organic elements, for example one or more organic layers. It is possible to use organic components, for example components in which the layer structure-optionally except electrodes-comprise only organic layers. However, it is also possible to fabricate components comprising hybrid components, for example one or more organic layers, as well as one or more inorganic layers. If the proposed process is used to produce solid organic p-semiconductors in a multi-step manufacturing process, it is possible to carry out one, two or more or all of the process steps for the preparation of organic components in a low-oxygen atmosphere. In particular, in contrast to the known processes described above, the process steps of the preparation of the solid organic p-semiconductor can be carried out in a low-oxygen atmosphere. In particular, the provision of the liquid phase to the carrier element can thus be carried out in a low-oxygen atmosphere. Low-oxygen atmosphere is generally understood to mean an atmosphere having a reduced oxygen content compared to the surrounding air. For example, the low-oxygen atmosphere may have an oxygen content of less than 1000 ppm, preferably an oxygen content of less than 500 ppm, more preferably an oxygen content of less than 100 ppm, for example 50 ppm or less. Under this low-oxygen atmosphere, it is also possible to carry out further processing of organic components, for example dye solar cells. For example, at least after the provision of the solid p-semiconductor by the proposed process, the low-oxygen atmosphere cannot be stopped again until after encapsulation. Full processing of the entire component in a low-oxygen atmosphere is also possible without adversely affecting the electrical properties of the component. Particular preference is given to providing a low-oxygen atmosphere in the form of an inert gas, for example a nitrogen atmosphere and / or an argon atmosphere. Mixed gases are also available.

상술된 바와 같이, 본 발명의 제 3 양태에 있어서, 광기전력 소자를 제조하기 위한 프로세스가 제안된다. 이것은 특히 상술된 구성들 중 하나 이상에 따른 광기전력 소자, 예를 들어 염료 태양 전지일 수도 있다. 광기전력 소자를 제조하기 위해 제안된 프로세스는 특히 고체 유기 p-반도체를 제조하기 위해 상술된 프로세스를 이용하여 수행될 수도 있고, 이 경우에 고체 유기 p-반도체를 제조하기 위한 프로세스는 광기전력 소자를 제조하기 위해 제안된 프로세스의 문맥에서 한번 이상 이용될 수 있다. 하지만, 다른 프로세스들의 이용이 또한 원칙적으로 가능하다.As mentioned above, in a third aspect of the present invention, a process for manufacturing a photovoltaic device is proposed. This may in particular be a photovoltaic device, for example a dye solar cell, according to one or more of the above mentioned configurations. The proposed process for manufacturing a photovoltaic device may be carried out using the process described above, in particular for producing a solid organic p-semiconductor, in which case the process for manufacturing a solid organic p-semiconductor It can be used more than once in the context of the proposed process for manufacturing. However, the use of other processes is also possible in principle.

제안된 프로세스는 바람직하게, 기재된 순서대로 수행되는 것이 바람직하지만 필수적이지는 않은 후술되는 프로세스 단계들을 갖는다. 개별적 또는 몇몇 프로세스 단계들은 또한 시간적으로 중첩하여 및/또는 병렬적으로 수행될 수 있다. 또한, 기재되지 않은 추가적인 프로세스 단계들의 수행이 가능하다. 제안된 프로세스에서, 적어도 하나의 제 1 전극, 적어도 하나의 n-반도전성 금속 산화물, 전자기 방사선을 흡수하는 적어도 하나의 염료, 적어도 하나의 고체 유기 p-반도체 및 적어도 하나의 제 2 전극이 제공된다. 이 제공은, 예를 들어 언급된 순서로 실시될 수 있다. 특히, 그러한 제공은, 예를 들어 상기 기재에 따라 층 구조를 제조함으로써 실시될 수 있다. 이 층 구조는, 예를 들어 하나 이상의 기판들 상에 연속적으로 빌드업될 수 있다. 이 경우에, 언급된 엘리먼트들 중 하나 이상을 조합하여, 조합된 층, 예를 들어 n-반도전성 금속 산화물 및 염료를 제공하는 하는 것이 또한 가능하다.The proposed process preferably has the process steps described below, which are preferably but not necessarily performed in the order described. Individual or several process steps may also be performed in time overlapping and / or in parallel. It is also possible to carry out additional process steps not described. In the proposed process, at least one first electrode, at least one n-semiconductive metal oxide, at least one dye absorbing electromagnetic radiation, at least one solid organic p-semiconductor and at least one second electrode are provided. . This provision may be effected, for example, in the order mentioned. In particular, such provision can be effected, for example, by making a layer structure according to the above description. This layer structure can for example be built up continuously on one or more substrates. In this case, it is also possible to combine one or more of the elements mentioned to provide a combined layer, for example n-semiconductive metal oxide and dye.

제안된 프로세스에서, p-반도체는 산화된 형태의 은, 예를 들어 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -], 특히 바람직하게 은 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드를 포함하도록 구성된다. p-반도체는, 특히 산화된 형태의 은, 예를 들어 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -], 특히 바람직하게 은 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드에 의해 도핑되는 적어도 하나의 유기 매트릭스 재료를 포함할 수도 있다. 유기 매트릭스 재료 및/또는 산화된 형태의 은, 예를 들어 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -], 특히 바람직하게 은 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드의 가능한 구성들에 대해, 상기 및 이하의 기재를 참조할 수도 있다.In the proposed process, p- semiconductor is of the oxidized form, for example at least one of silver (I) salt [Ag +] m [A m -], and particularly preferably is (methylsulfonyl-trifluoromethyl) bis It is configured to include an imide. p- semiconductor, in particular the oxidized form of, for example, at least one of silver (I) salt [Ag +] m [A m -], and particularly preferably is (methylsulfonyl-trifluoromethyl) bis imide It may also include at least one organic matrix material that is doped by. Of the organic matrix material and / or oxidized form, for example at least one of silver (I) salt [Ag +] m [A m -] of the imide, and particularly preferably is (methylsulfonyl-trifluoromethyl) bis For possible configurations, reference may be made to the description above and below.

p-반도체는 특히 습식 화학 프로세싱 동작이 사용되는 프로세스에 의해, 예를 들어 고체 유기 p-반도체를 제조하기 위한 프로세스의 상기 기재에 따라 제조될 수 있다. 이 습식 화학 프로세싱 동작에서, 적어도 하나의 p-도전성 유기 매트릭스 재료 및 p-도펀트로서, 산화된 형태의 은, 예를 들어 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -], 특히 바람직하게 은 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드는, 적어도 하나의 액체상으로부터 적어도 하나의 캐리어 엘리먼트에 함께 제공될 수 있다.The p-semiconductor can be produced in particular by the process in which wet chemical processing operations are used, for example according to the above description of the process for producing solid organic p-semiconductors. In the wet-chemical processing operations, as at least one of the p- conductive organic matrix material and a p- dopant, of an oxidized form, for example at least one of silver (I) salt [Ag +] m [A m -], Particularly preferably silver bis (trifluoromethylsulfonyl) imide can be provided together from at least one liquid phase to at least one carrier element.

이후, 본 발명의 문맥에서 특히 바람직한 광기전력 소자 및 그 프로세스들의 다른 선택적으로 구현가능한 구성들이 기재된다. 하지만, 다른 구성들이 또한 원칙적으로 가능하다.Thereafter, other selectively implementable configurations of photovoltaic elements and their processes which are particularly preferred in the context of the present invention are described. However, other configurations are also possible in principle.

광기전력 소자는 특히, 예를 들어 기판에 제공될 수도 있는 층 구조를 포함할 수도 있다. 이 경우에, 예를 들어 제 1 전극 또는 제 2 전극이 기판에 대면할 수도 있다. 전극들 중 적어도 하나는 투명해야 한다. 이 문맥에서 "투명" 전극은 특히, 가시 스펙트럼 범위 및/또는 태양 스펙트럼의 범위 (대략 300 nm 내지 2000 nm) 내에서, 적어도 50% 의 투과, 바람직하게는 적어도 80% 의 투과가 존재하는 것을 의미하도록 이해되어야 한다. 기판이 투명 기판인 경우, 특히 기판에 대면하는 전극이 투명해야 한다.The photovoltaic device may in particular comprise a layer structure, which may for example be provided on a substrate. In this case, for example, the first electrode or the second electrode may face the substrate. At least one of the electrodes must be transparent. A “transparent” electrode in this context means that there is at least 50% transmission, preferably at least 80% transmission, especially within the visible spectral range and / or the range of the solar spectrum (approximately 300 nm to 2000 μs nm). It should be understood to. If the substrate is a transparent substrate, in particular the electrode facing the substrate should be transparent.

기판이 예를 들어, 유리 기판 및/또는 플라스틱 기판이거나 또는 유리 기판 및/또는 플라스틱 기판을 포함할 수도 있다. 하지만, 상이한 재료들의 조합을 포함하는 다른 재료들, 예를 들어 라미네이트들이 또한 원칙적으로 사용가능하다. 광기전력 소자의 구성요소들은 기판에 직접적으로 또는 간접적으로 층들로서 제공될 수도 있다. 본 발명의 문맥에서, 용어 "캐리어 엘리먼트", "캐리어" 및 "기판"은 적어도 실질적으로 동의어로 사용된다. 하지만, 캐리어 엘리먼트가 논의되고 있는 경우에, 이것은 오히려 기판에 간접적으로 층이 제공되고 있는 가능성을 강조하여, 제공될 층과 실제 기판 사이에 적어도 하나의 추가적인 엘리먼트, 특히 적어도 하나의 추가적인 층이 존재할 수도 있다. 하지만, 직접적인 제공이 또한 가능하다.The substrate may be, for example, a glass substrate and / or a plastic substrate or may comprise a glass substrate and / or a plastic substrate. However, other materials including combinations of different materials, for example laminates, are also available in principle. The components of the photovoltaic device may be provided as layers directly or indirectly to the substrate. In the context of the present invention, the terms "carrier element", "carrier" and "substrate" are used at least substantially synonymously. However, in the case where a carrier element is being discussed, this rather highlights the possibility that a layer is being provided indirectly to the substrate, such that there may be at least one additional element, in particular at least one additional layer, between the layer to be provided and the actual substrate. have. However, direct provision is also possible.

광기전력 소자는 특히 염료 태양 전지일 수도 있다. 따라서, 광기전력 소자는 또한, 이것이 특정한 층 구조에 어떠한 제한을 부과하지 않고서, 일반적 용어로 "전지 (cell)"로서 이후 지칭된다. 전지는 특히 적어도 하나의 제 1 전극, n-도전성 금속 산화물, 염료, p-반도체 및 제 2 전극을 포함할 수도 있다. n-도전성 금속 산화물, 염료 및 p-반도체는 또한 전극들 사이에 매립될 수도 있는 기능층들로서 지칭될 수 있다. 게다가, 전지는 예를 들어 마찬가지로 기능층들에 할당될 수도 있는 하나 이상의 추가적인 층들을 포함할 수도 있다. 하나 이상의 전지들이 기판에 직접적으로 또는 간접적으로 제공될 수도 있다. 광기전력 소자는 특히 하나의 전지 또는 그 밖에 복수의 전지들을 포함할 수도 있다. 특히, 단일-셀 구조가 선택될 수도 있고, 그 밖에 멀티셀 구조, 예를 들어 복수의 전지들이 병렬로 및/또는 기판 상에 포개서 배열되어 있는, 탠덤 전지 구조가 선택될 수도 있다.The photovoltaic device may in particular be a dye solar cell. Thus, photovoltaic devices are also referred to hereinafter as "cells" in general terms, without imposing any restrictions on the particular layer structure. The cell may in particular comprise at least one first electrode, n-conductive metal oxide, dye, p-semiconductor and second electrode. n-conductive metal oxides, dyes and p-semiconductors may also be referred to as functional layers that may be embedded between the electrodes. In addition, the cell may comprise one or more additional layers which may likewise be assigned to functional layers, for example. One or more cells may be provided directly or indirectly to the substrate. The photovoltaic device may in particular comprise one cell or a plurality of cells in addition. In particular, a single-cell structure may be selected, or a multi-cell structure, for example a tandem cell structure, in which a plurality of cells are arranged in parallel and / or on a substrate, may be selected.

특히, 본 발명에 따른 광기전력 소자는 하기 방식들 중 하나 이상으로 구성될 수도 있다. 광기전력 소자의 엘리먼트들의 구성들은 또한 사실상 어떤 식으로든 조합될 수 있다.In particular, the photovoltaic device according to the invention may be constructed in one or more of the following ways. The configurations of the elements of the photovoltaic device can also be combined in virtually any way.

제 1 전극 및 n-First electrode and n− 반도전성Semiconductivity 금속 산화물 Metal oxide

염료 태양 전지에 사용되는 n-반도전성 금속 산화물은 단일 금속 산화물 또는 상이한 산화물들의 혼합물들일 수도 있다. 혼합된 산화물들을 사용하는 것이 또한 가능하다. n-반도전성 금속 산화물은 특히 다공성일 수도 있고 및/또는 나노입자 산화물의 형태로 사용될 수도 있고, 이 문맥에서의 나노입자들은 0.1 마이크로미터 미만의 평균 입자 사이즈를 갖는 입자들을 의미하는 것으로 이해된다. 큰 표면적을 갖는 다공성 박막으로서 소결 프로세스에 의해 나노입자 산화물이 통상 도전성 기판 (즉, 제 1 전극으로서의 도전성 층을 갖는 캐리어) 에 제공된다.The n-semiconductive metal oxide used in dye solar cells may be a single metal oxide or mixtures of different oxides. It is also possible to use mixed oxides. The n-semiconductive metal oxide may be particularly porous and / or used in the form of nanoparticle oxides, where nanoparticles are understood to mean particles having an average particle size of less than 0.1 micrometers. Nanoparticle oxides are typically provided to a conductive substrate (ie, a carrier having a conductive layer as the first electrode) by a sintering process as a porous thin film having a large surface area.

기판은 경질성 또는 그 밖에 연성일 수도 있다. 적합한 기판들 (이후 캐리어들이라고도 함) 은, 금속 포일들뿐만 아니라, 특히 플라스틱 시트들 또는 필름들 및 특히 유리 시트들 또는 유리 필름들이다. 특히 상술된 바람직한 구조에 따른 제 1 전극에 대해 특히 적합한 전극 재료들은, 도전성 재료들, 예를 들어 투명 도전성 산화물들 (TCOs), 예를 들어 불소- 및/또는 인듐-도핑된 주석 산화물 (FTO 또는 ITO) 및/또는 알루미늄-도핑된 아연 산화물 (AZO), 탄소 나노튜브들 또는 금속 막들이다. 대안으로 또는 추가로, 하지만 충분한 투명성을 여전히 가지는 금속 박막들을 사용하는 것이 또한 가능할 것이다. 기판은 이들 도전성 재료들로 커버되거나 또는 코팅될 수 있다. 제안된 구조에서는 일반적으로 단일 기판만이 요구되기 때문에, 연성의 전지들의 형성이 또한 가능하다. 이것은, 어렵게 달성가능하고, 가능하더라도, 예를 들어 은행 카드들, 의복들 등에 사용되는 경질성 기판들에 의해서만 달성가능한 다수의 최종 용도들을 가능하게 한다.The substrate may be rigid or otherwise flexible. Suitable substrates (hereinafter also referred to as carriers) are not only metal foils, but also especially plastic sheets or films and in particular glass sheets or glass films. Particularly suitable electrode materials for the first electrode according to the above-described preferred structure are conductive materials, for example transparent conductive oxides (TCOs), for example fluorine- and / or indium-doped tin oxide (FTO or ITO) and / or aluminum-doped zinc oxide (AZO), carbon nanotubes or metal films. Alternatively or in addition, it would also be possible to use metal thin films that still have sufficient transparency. The substrate may be covered or coated with these conductive materials. Since only a single substrate is generally required in the proposed structure, formation of flexible batteries is also possible. This enables a number of end uses that are difficult to achieve and, if possible, only achievable by rigid substrates used, for example, in bank cards, garments and the like.

제 1 전극, 특히 TCO 층은, p-반도체가 TCO 층과 직접 접촉하는 것을 방지하기 위해, 추가적으로 고체 금속 산화물 버퍼층 (예를 들어 두께 10 내지 200 nm) 으로 커버되거나 또는 코팅될 수도 있다 (Peng et al., Coord. Chem. Rev. 248, 1479 (2004) 참조). 하지만, 액체 또는 겔-형태 전해질들에 비해서, 제 1 전극과 본 발명의 고체 p-반도전성 전해질의 접촉이 크게 감소되는 경우, 본 발명의 고체 p-반도전성 전해질들의 사용은, 많은 경우들에 있어서 이 버퍼층을 불필요하게 하여, 이 버퍼층을 생략하는 것이 가능하며, 이는 또한 전류-제한 효과를 가지며 그리고 또한 제 1 전극과 n-반도전성 금속 산화물의 접촉을 악화시킬 수 있다. 이것은 컴포넌트들의 효율을 향상시킨다. 한편, 이러한 버퍼층은 결국 염료 태양 전지의 전류 컴포넌트를 유기 태양 전지의 전류 컴포넌트에 매칭시키기 위해 제어된 방식으로 이용될 수 있다. 또한, 버퍼층이 생략된 전지들의 경우에, 특히 고체 전지들에서, 전하 캐리어들의 원치않는 재조합들에 관한 문제들이 자주 발생한다. 이와 관련하여, 버퍼층들은 많은 경우에 있어서 특정적으로 고체 전지들에서 유리하다.The first electrode, in particular the TCO layer, may additionally be covered or coated with a solid metal oxide buffer layer (eg 10 to 200 nm thick) to prevent the p-semiconductor from directly contacting the TCO layer (Peng et. al ., Coord. Chem. Rev. 248, 1479 (2004). However, in comparison to liquid or gel-type electrolytes, the use of the solid p-semiconducting electrolytes of the present invention is in many cases when the contact of the first electrode with the solid p-semiconducting electrolyte of the invention is greatly reduced. By making this buffer layer unnecessary, it is possible to omit this buffer layer, which also has a current-limiting effect and can also worsen the contact between the first electrode and the n-semiconducting metal oxide. This improves the efficiency of the components. On the other hand, such a buffer layer can in turn be used in a controlled manner to match the current component of the dye solar cell to the current component of the organic solar cell. In addition, in the case of cells in which the buffer layer has been omitted, in particular in solid cells, problems with unwanted recombination of charge carriers often arise. In this regard, buffer layers are in many cases particularly advantageous in solid cells.

주지된 바와 같이, 금속 산화물들의 박층들 또는 박막들은 일반적으로 값싼 고체 반도체 재료들 (n-반도체들) 이지만, 큰 밴드갭들로 인해, 그 흡수가 통상 전자기 스펙트럼의 가시 영역 내에 있지 않고, 오히려 보통 자외선 스펙트럼 영역에 있다. 염료 태양 전지들에서의 경우와 같이, 태양 전지들에서의 사용을 위해, 그리하여 금속 산화물들은 일반적으로, 태양광의 파장 범위에서, 즉 300 내지 2000 nm 에서 흡수하고, 그리고, 전자적으로 여기 상태에서, 전자들을 반도체의 전도 대역 내로 주입하는, 광감응제로서의 염료와 조합되어야 한다. 결국 카운터전극에서 (또는 탠덤 태양 전지의 경우에, 제 2 서브셀로의 전이에서) 감소되는, 전해질로서 이 전지에 추가적으로 사용되는 고체 p-반도체의 도움으로, 전자들이 감응제로 재순환될 수 있어, 그것이 재생된다.As is well known, thin layers or thin films of metal oxides are generally inexpensive solid semiconductor materials (n-semiconductors), but due to the large bandgaps, their absorption is usually not in the visible region of the electromagnetic spectrum, rather usually It is in the ultraviolet spectral region. As in the case of dye solar cells, for use in solar cells, the metal oxides are thus generally absorbed in the wavelength range of sunlight, ie 300-2000 GHz nm, and in an electronically excited state, Must be combined with a dye as a photosensitizer, which injects them into the conduction zone of the semiconductor. The electrons can be recycled to the sensitizer with the aid of a solid p-semiconductor additionally used in this cell as an electrolyte, which is eventually reduced at the counter electrode (or in the transition to the second subcell in the case of tandem solar cells), It is played.

태양 전지들에서의 사용을 위한 반도체들 중에서 산화 아연, 이산화 주석, 이산화 티탄 또는 이들 금속 산화물들의 혼합물들이 특히 관심사이다. 금속 산화물들은 나노결정질 다공성 층들의 형태로 사용될 수 있다. 이들 층들은 감응제로서의 염료로 코팅되는 큰 표면적을 가지므로, 태양광의 높은 흡수가 달성된다. 예를 들어 나노막대들로, 구조화된 금속 산화물 층들은, 더 높은 전자 이동도들 또는 염료에 의한 개선된 세공 충진성과 같은 이점들을 제공한다.Of particular interest among semiconductors for use in solar cells are zinc oxide, tin dioxide, titanium dioxide or mixtures of these metal oxides. Metal oxides can be used in the form of nanocrystalline porous layers. These layers have a large surface area coated with a dye as a sensitizer, so that high absorption of sunlight is achieved. For example with nanorods, structured metal oxide layers offer advantages such as higher electron mobility or improved pore filling by dyes.

금속 산화물 반도체들은 단독으로 또는 혼합물들의 형태로 사용될 수 있다. 금속 산화물을 하나 이상의 다른 금속 산화물들로 코팅하는 것이 또한 가능하다. 게다가, 금속 산화물들은 또한 다른 반도체, 예를 들어 GaP, ZnP 또는 ZnS 에 대한 코팅으로서 제공될 수도 있다.Metal oxide semiconductors may be used alone or in the form of mixtures. It is also possible to coat the metal oxide with one or more other metal oxides. In addition, metal oxides may also be provided as a coating for other semiconductors, for example GaP, ZnP or ZnS.

특히 바람직한 반도체들은 아나타제 다형체에서의 산화 아연 및 이산화 티탄이며, 이는 나노결정질 형태로 사용되는 것이 바람직하다.Particularly preferred semiconductors are zinc oxide and titanium dioxide in the anatase polymorph, which is preferably used in nanocrystalline form.

또한, 감응제들은 이들 태양 전지들에서의 사용을 통상 발견하는 모든 n-반도체들과 유리하게 조합될 수 있다. 바람직한 예들은, 세라믹스에서 사용되는 금속 산화물들, 이를 테면, 이산화 티탄, 산화 아연, 주석(IV) 산화물, 텅스텐(VI) 산화물, 탄탈(V) 산화물, 니오브(V) 산화물, 세슘 산화물, 티탄산 스트론튬, 주석산 아연, 페로브스카이트 타입의 복합체 산화물들, 예를 들어 티탄산 바륨, 및 2 원 및 3 원 철 산화물들을 포함하며, 이들은 또한 나노결정질 또는 비정질 형태로 존재할 수도 있다.In addition, sensitizers can be advantageously combined with all n-semiconductors that are commonly found in use in these solar cells. Preferred examples include metal oxides used in ceramics, such as titanium dioxide, zinc oxide, tin (IV) oxide, tungsten (VI) oxide, tantalum (V) oxide, niobium (V) oxide, cesium oxide, strontium titanate Complex oxides of the zinc stannate, perovskite type, for example barium titanate, and binary and ternary iron oxides, which may also be present in nanocrystalline or amorphous form.

일반적인 유기 염료들 및 프탈로시아닌들과 포르피린들이 갖는 강한 흡수로 인해, 심지어 n-반도전성 금속 산화물의 박층들 또는 박막들도 요구되는 양의 염료를 흡수하기에 충분하다. 금속 산화물 박막들은 결국, 원치않는 재조합 프로세스들의 가능성이 줄어들고 그리고 염료 서브셀의 내부 저항이 감소된다는 이점을 갖는다. n-반도전성 금속 산화물에 대해, 바람직하게 층 두께 100 nm 내지 20 마이크로미터, 보다 바람직하게 500 nm 와 대략 3 마이크로미터 사이의 범위를 사용하는 것이 가능하다.Due to the strong absorption of common organic dyes and phthalocyanines and porphyrins, even thin layers or thin films of n-semiconductive metal oxide are sufficient to absorb the required amount of dye. Metal oxide thin films in turn have the advantage that the likelihood of unwanted recombination processes is reduced and the internal resistance of the dye subcell is reduced. For n-semiconducting metal oxides, it is possible to preferably use a range of layer thicknesses from 100 nm to 20 nm micrometers, more preferably between 500 nm and about 3 micrometers.

염료dyes

본 발명의 문맥에서, 보통 DSC들에 대해, 용어 "염료", "감응제 염료" 및 "감응제" 는 본질적으로 가능한 구성들의 어떠한 제한 없이 동의어로 사용된다. 본 발명의 문맥에서 사용가능한 다수의 염료들이 종래 기술로부터 알려져 있고, 그래서, 가능한 재료 예들에 대해, 염료 태양 전지들에 관한 종래 기술의 상기 기재를 또한 참조할 수도 있다. 열거되고 청구되는 모든 염료들은 원칙적으로 또한 안료들로서 존재할 수도 있다. 반도체 재료로서의 이산화 티탄에 기초한 염료-감응 태양 전지들은, 예를 들어 US-A-4 927 721, Nature 353, p. 737-740 (1991) 및 US-A-5 350 644, 그리고 또한 Nature 395, p. 583-585 (1998) 및 EP-A-1 176 646 에 기재되어 있다. 이들 문서들에 기재된 염료들은 원칙적으로 또한 본 발명의 문맥에서 유리하게 사용될 수 있다. 이들 염료 태양 전지들은 바람직하게 전이 금속 복합체들, 특히 루테늄 복합체들의 단분자막들을 포함하고, 이들은 감응제들로서의 산 기들을 통해 이산화 티탄 층에 결합된다.In the context of the present invention, usually for DSCs, the terms "dye", "sensitizer dye" and "sensitizer" are used synonymously without any limitation of the possible configurations. Many dyes usable in the context of the present invention are known from the prior art, and for possible material examples, reference may also be made to the above description of the prior art with regard to dye solar cells. All dyes listed and claimed may in principle also be present as pigments. Dye-sensitized solar cells based on titanium dioxide as a semiconductor material are described, for example, in US Pat. No. 4,927,721, Nature 353, p. 737-740 (1991) and US-A-5 350 644, and also Nature 395, p. 583-585 (1998) and EP-A-1 # 176 # 646. The dyes described in these documents can in principle also be advantageously used in the context of the present invention. These dye solar cells preferably comprise monolayers of transition metal complexes, in particular ruthenium complexes, which are bonded to the titanium dioxide layer via acid groups as sensitizers.

특히 비용의 이유로, 여러 차례 제안되어 있는 감응제들은 금속-프리 유기 염료들을 포함하며, 이들이 마찬가지로 본 발명의 문맥에서 또한 사용가능하다. 특히 고체 염료 태양 전지들에서, 4% 초과의 고효율들은, 예를 들어 인돌린 염료들에 의해 달성될 수 있다 (예를 들어, Schmidt-Mende et al., Adv. Mater. 2005, 17, 813 참조). US-A-6 359 211 에는, 이산화 티탄 반도체에 고정하기 위한 알킬렌 라디칼을 통해 결합된 카르복실기들을 갖는 시아닌, 옥사진, 티아진 및 아크리딘 염료들의, 본 발명의 문맥에서 또한 구현가능한, 사용이 기재되어 있다.Particularly for reasons of cost, the sensitizers proposed several times include metal-free organic dyes, which are likewise usable in the context of the present invention. Especially in solid dye solar cells, high efficiencies above 4% can be achieved, for example, by indolin dyes (eg Schmidt-Mende et. al ., Adv. Mater. 2005, 17, 813). US-A-6 359 211 discloses the use of cyanine, oxazine, thiazine and acridine dyes having carboxyl groups bound via an alkylene radical for fixing to a titanium dioxide semiconductor, which is also feasible in the context of the present invention. This is described.

유기 염료들은 현재 액체 전지들에서 거의 12.1% 의 효율을 달성한다 (예를 들어, P. Wang et al., ACS. Nano 2010 참조). 피리디늄-함유 염료들이 또한 보고되어 있고, 본 발명의 문맥에서 사용될 수 있고 유망한 효율을 나타낸다.Organic dyes currently achieve an efficiency of nearly 12.1% in liquid cells (eg, P. Wang et. al ., ACS. Nano 2010). Pyridinium-containing dyes have also been reported and can be used in the context of the present invention and exhibit promising efficiency.

제안된 염료 태양 전지에서의 특히 바람직한 감응제 염료들은, DE 10 2005 053 995 A1 또는 WO 2007/054470 A1 에 기재된 페릴렌 유도체들, 터릴렌 유도체들 및 쿼터릴렌 유도체들이다. 이들 염료들의 사용은 고 효율과 동시에 높은 안정성을 갖는 광기전력 소자들을 야기한다.Particularly preferred sensitizer dyes in the proposed dye solar cells are the perylene derivatives, terylene derivatives and quaternylene derivatives described in DE 10 2005 053 995 A1 or WO 2007/054470 A1. The use of these dyes results in photovoltaic devices having high efficiency and at the same time high stability.

릴렌들은 태양광의 파장 범위에서 강한 흡수를 나타내고, 공액 시스템의 길이에 따라, 약 400 nm (DE 10 2005 053 995 A1 로부터의 페릴렌 유도체들 I) 내지 약 900 nm (DE 10 2005 053 995 A1 로부터의 쿼터릴렌 유도체들 I) 의 범위를 커버할 수 있다. 터릴렌에 기초한 릴렌 유도체들 I 은, 그 조성에 따라, 약 400 내지 800 nm 범위 내에서, 이산화 티탄 상에 흡착된 고체 상태로 흡수한다. 가시 영역에서부터 근적외선 영역까지의 입사 태양광의 다대한 활용을 달성하기 위해서, 상이한 릴렌 유도체들 I 의 혼합물들을 사용하는 것이 유리하다. 경우에 따라, 또한 상이한 릴렌 동족체를 사용하는 것이 또한 권해질 수도 있다. Reylenes exhibit strong absorption in the wavelength range of sunlight and, depending on the length of the conjugated system, from about 400 nm (perylene derivatives I from DE 10 2005 053 995 A1) to about 900 nm (DE 10 2005 053 995 A1 May cover the range of quaterylene derivatives I). Terylene-based reylene derivatives I, depending on their composition, absorb in the solid state adsorbed on titanium dioxide within the range of about 400 to 800 nm. In order to achieve a large utilization of incident sunlight from the visible region to the near infrared region, it is advantageous to use mixtures of different rylene derivatives I. In some cases, it may also be advisable to use different rylene homologs.

릴렌 유도체들 I 는 n-반도전성 금속 산화물막에 영구적인 방식으로 그리고 용이하게 고정될 수 있다. 결합은 무수물 기능 (x1) 또는 인시츄 형성된 카르복실기들 -COOH 또는 -COO- 를 통해, 또는 이미드 또는 축합 라디칼들 ((x2) 또는 (x3)) 에 존재하는 산 기들 A 를 통해 실시된다. DE 10 2005 053 995 A1 에 기재된 릴렌 유도체들 I 은 본 발명의 문맥에서의 염료-감응 태양 전지들에 사용하기 위한 양호한 적합성을 갖는다.The rylene derivatives I can be fixed in a permanent manner and easily to the n-semiconductive metal oxide film. The linkage is effected via anhydride function (x1) or in situ formed carboxyl groups -COOH or -COO- or via acid groups A present in the imide or condensation radicals ((x2) or (x3)). The rylene derivatives I described in DE # 10 2005 053 995 A1 have good suitability for use in dye-sensitized solar cells in the context of the present invention.

염료들이, 분자의 일 말단에서, n-반도체막에 대한 고정을 가능하게 하는 앵커 기를 가질 때에 특히 바람직하다. 분자의 다른 말단에서, 염료들은 바람직하게, 전자가 n-반도체로 방출된 후의 염료의 재생을 용이하게 하고 그리고 또한 반도체로 이미 방출된 전자들과의 재조합을 방지하는 전자 도너들 Y 을 포함한다.Dyestuffs are particularly preferred when at one end of the molecule they have anchor groups that allow fixation to the n-semiconductor membrane. At the other end of the molecule, the dyes preferably comprise electron donors Y which facilitate the regeneration of the dye after the electrons are released to the n-semiconductor and also prevent recombination with electrons already released into the semiconductor.

적합한 염료의 가능한 선택에 관한 추가적인 상세사항에 대해서는, 예를 들어 DE 10 2005 053 995 A1 를 참조하는 것이 또한 가능하다. 본 문헌에 기재된 탠덤 전지들에 대해, 특히 루테늄 복합체들, 포르피린들, 다른 유기 감응제들, 및 바람직하게 릴렌들을 사용하는 것이 가능하다.For further details regarding the possible selection of suitable dyes, it is also possible to refer, for example, to DE 10 2005 053 995 A1. For the tandem cells described in this document, it is possible in particular to use ruthenium complexes, porphyrins, other organic sensitizers, and preferably rylenes.

염료들은 간단한 방식으로 n-반도전성 금속 산화물막들 상으로 또는 내로 고정될 수 있다. 예를 들어, n-반도전성 금속 산화물막들은 갓 소결된 (계속해서 가온) 상태에서, 적합한 유기 용매 내의 염료의 현탁물 또는 용액과 충분한 기간 (예를 들어, 약 0.5 내지 24 시간) 동안 접촉될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 염료의 용액 내에 금속 산화물-코팅된 기판을 침지함으로써 달성될 수 있다.The dyes may be fixed onto or into the n-semiconductive metal oxide films in a simple manner. For example, n-semiconductor metal oxide films may be contacted with a suspension or solution of dye in a suitable organic solvent for a sufficient period of time (eg, about 0.5 to 24 kPa) in a freshly sintered (continuously warmed) state. Can be. This can be accomplished, for example, by immersing the metal oxide-coated substrate in a solution of the dye.

상이한 염료들의 조합들이 사용되는 경우, 그들은 예를 들어, 염료들 중 하나 이상을 포함하는 하나 이상의 용액들 또는 현탁물들로부터 연속적으로 제공될 수도 있다. 예를 들어 CuSCN 의 층에 의해 분리되는 2개의 염료들을 사용하는 것이 또한 가능하다 (이 주제에 대해, 예를 들어, Tennakone, K.J., Phys. Chem. B. 2003, 107, 13758 참조). 가장 편리한 방법은 개별적인 경우에서 비교적 용이하게 결정될 수 있다. When different combinations of dyes are used, they may be provided continuously, for example, from one or more solutions or suspensions comprising one or more of the dyes. It is also possible to use two dyes separated by, for example, a layer of CuSCN (for this topic, see, eg, Tennakone, K.J., Phys. Chem. B. 2003, 107, 13758). The most convenient method can be determined relatively easily in the individual case.

n-반도전성 금속 산화물의 산화물 입자들의 사이즈의 선택 및 염료의 선택에 있어서, 태양 전지는 최대 광량이 흡수되도록 구성되어야 한다. 산화물 층들은 고체 p-반도체가 세공들을 효율적으로 충진할 수 있도록 구조화되어야 한다. 예컨대, 더 작은 입자들이 더 큰 표면적들을 가지므로, 더 많은 양의 염료들을 흡착할 수 있다. 한편, 더 큰 입자들은 일반적으로 p-도전체를 통한 더 양호한 침투를 가능하게 하는 더 큰 세공들을 갖는다.In the selection of the size of the oxide particles of the n-semiconductive metal oxide and the selection of the dye, the solar cell should be configured to absorb the maximum amount of light. The oxide layers must be structured so that the solid p-semiconductor can efficiently fill the pores. For example, smaller particles have larger surface areas, so that more dyes can be adsorbed. On the other hand, larger particles generally have larger pores which allow for better penetration through the p-conductor.

상술된 바와 같이, 제안된 개념은 하나 이상의 고체 p-반도체들의 사용을 포함한다. n-반도전성 금속 산화물에서의 전자들이 고체 p-도전체와 재조합하는 것을 방지하기 위해, n-반도전성 금속 산화물과 p-반도체 사이에, 패시베이션 재료를 갖는 적어도 하나의 패시베이션 층을 사용하는 것이 가능하다. 이러한 층은 매우 얇아야 하고, n-반도전성 금속 산화물의 아직 커버되지 않은 부위들만을 가능한 한 커버해야 한다. 이 패시베이션 재료는 어떤 경우에 또한 염료 이전에 금속 산화물에 제공될 수도 있다. 바람직한 패시베이션 재료들은 특히 하기 물질들: Al2O3; 실란들, 예를 들어 CH3SiCl3; Al3 +; 4-tert-부틸피리딘 (TBP); MgO; GBA (4-구아니디노부티르산) 및 유사한 유도체들; 알킬 산들; 헥사데실말론산 (HDMA) 중 하나 이상이다.As mentioned above, the proposed concept involves the use of one or more solid p-semiconductors. To prevent electrons in the n-semiconductor metal oxide from recombining with the solid p-conductor, it is possible to use at least one passivation layer with a passivation material between the n-semiconductor metal oxide and the p-semiconductor. Do. This layer should be very thin and cover only as far as possible uncovered portions of the n-semiconductive metal oxide. This passivation material may in some cases also be provided to the metal oxide prior to dyeing. Preferred passivation materials are in particular the following materials: Al 2 O 3 ; Silanes, for example CH 3 SiCl 3 ; Al + 3; 4-tert-butylpyridine (TBP); MgO; GBA (4-guanidinobutyric acid) and similar derivatives; Alkyl acids; At least one of hexadecylmalonic acid (HDMA).

p-반도체p-semiconductor

상술된 바와 같이, 여기서 제안된 광기전력 소자의 문맥에서, 하나 이상의 고체 유기 p-반도체들이 단독으로 또는 그 밖에 성질이 유기 또는 무기인 하나 이상의 추가적인 p-반도체들과 조합하여 사용된다. 상술된 바와 같이, 적어도 하나의 고체 유기 p-반도체는 적어도 산화된 형태의 은을 포함한다. 본 발명의 문맥에서, p-반도체는 일반적으로, 정공들을 전도할 수 있는, 재료, 특히 유기 재료를 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 그것은 적어도 한번 안정하게 산화되어, 예를 들어 자유-라디칼 양이온이라 불리는 것을 형성할 수 있는 광대한 π-전자 시스템을 갖는 유기 재료일 수도 있다. 예를 들어, p-반도체는 언급된 특성들을 갖는 적어도 하나의 유기 매트릭스 재료를 포함할 수도 있다. 특히, p-반도체는 은(I) 에 의해 p-도핑될 수도 있다. 이것은, p-반도체에 또는 매트릭스 재료에 어떤 경우에 존재하는 임의의 p-반도전성 특성이 은(I) 에 의한 도핑에 의해 개량되거나 또는 심지어 실제로 생성되는 것을 의미한다. 특히, 도핑은 전하 캐리어 밀도, 특히 정공 밀도를 증가시킬 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 전하 캐리어들의 이동도, 특히 정공들의 이동도는 또한 도핑에 의해 영향을 받을 수 있고, 특히 증가될 수 있다.As mentioned above, in the context of the photovoltaic device proposed herein, one or more solid organic p-semiconductors are used alone or in combination with one or more additional p-semiconductors of organic or inorganic nature. As mentioned above, at least one solid organic p-semiconductor comprises at least an oxidized form of silver. In the context of the present invention, p-semiconductor is generally understood to mean a material, in particular an organic material, capable of conducting holes. In particular, it may be an organic material having a vast π-electron system that can be oxidized stably at least once, for example to form what are called free-radical cations. For example, the p-semiconductor may comprise at least one organic matrix material having the mentioned properties. In particular, the p-semiconductor may be p-doped with silver (I). This means that any p-semiconductor properties present in the p-semiconductor or in some cases in the matrix material are improved or even actually produced by doping with silver (I). In particular, doping can increase the charge carrier density, in particular the hole density. Alternatively or in addition, the mobility of the charge carriers, in particular the mobility of the holes, can also be influenced by doping, in particular increased.

특히, 상술된 바와 같이, 도핑된 p-반도체는 적어도 하나의 캐리어 엘리먼트에 적어도 하나의 p-도전성 유기 재료 및 산화된 형태의 은을 제공함으로써 제조가능하거나 또는 제조될 수도 있고, 산화된 형태의 은은 바람직하게 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -] 의 형태로 적어도 하나의 캐리어 엘리먼트에 제공되고, 여기서 Am- 은 유기 또는 무기 산의 음이온이고 m 은 1 내지 3 범위의 정수이고 바람직하게 m 은 1 이다.In particular, as described above, the doped p-semiconductor may be or may be prepared by providing at least one p-conductive organic material and an oxidized form of silver to the at least one carrier element, wherein the oxidized form of silver Preferably provided in at least one carrier element in the form of at least one silver (I) salt [Ag + ] m [A m ] wherein A m − is an anion of an organic or inorganic acid and m is in the range of 1 to 3 Is an integer of preferably m is 1.

정수 m 과 관련하여, m 은 1 또는 2 인 것이 바람직하고, 1 인 것이 매우 바람직하다. 따라서, p-반도체의 제조를 위해, 식 Ag+A- 의 염을 사용하는 것이 매우 바람직하다.With respect to the integer m, it is preferable that m is 1 or 2, and it is very preferable that it is 1. Thus, for the production of p- semiconductor, formula Ag + A - it is highly desirable to use a salt of a.

Am - 와 관련하여, 이것은 유기 또는 무기 산의 음이온인 것이 바람직하다.With regard to A m , it is preferred that this is an anion of an organic or inorganic acid.

바람직한 실시형태에 있어서, Am - 는 유기산의 음이온이며, 유기산은 바람직하게 적어도 하나의 불소기 또는 시아노기 (-CN) 를 포함하고, 보다 바람직하게는 적어도 하나의 불소기를 포함한다. 바람직하게, [Am -] 은, 각각이 바람직하게 적어도 하나의 불소기 또는 시아노기를 포함하는 유기 카르복실산, 술폰산, 포스폰산 또는 술폰이미드의 음이온이다.In a preferred embodiment, A m is an anion of an organic acid, the organic acid preferably comprising at least one fluorine group or cyano group (—CN), and more preferably at least one fluorine group. Preferably, [A m ] is an anion of an organic carboxylic acid, sulfonic acid, phosphonic acid or sulfonimide, each preferably including at least one fluorine group or cyano group.

바람직하게, 상술된 바와 같이, 본 발명은 광기전력 소자에 관한 것이며, [Am-] 이 하기 식 (II) 의 구조를 갖는다.Preferably, as described above, the present invention relates to a photovoltaic device, wherein [A m- ] has a structure of the following formula (II).

Figure pct00016
Figure pct00016

Ra 는 불소기 (-F), 또는 각각이 적어도 하나의 불소기 또는 시아노기에 의해 치환된 알킬 라디칼, 시클로알킬 라디칼, 아릴 라디칼 또는 헤테로아릴 라디칼이며, R a is a fluorine group (-F), or an alkyl radical, a cycloalkyl radical, an aryl radical or a heteroaryl radical, each substituted by at least one fluorine group or cyano group,

X 는 -O- 또는 -N--Rb 이고,X is -O - or -N -- R b ,

Rb 는 불소기 (-F) 또는 시아노기를 포함하고,R b contains a fluorine group (-F) or a cyano group,

Rb 는 식 -S(O)2- 의 기를 더 포함한다.R b further includes a group of the formula —S (O) 2 —.

본 발명의 문맥에서 사용되는 용어 "시클로알킬 라디칼" 또는 "시클로알킬기"는 고리형, 선택적으로 치환된 알킬기들, 바람직하게 5- 또는 6-원자 고리들, 또는 더욱 바람직하게 5 내지 20개의 탄소 원자들을 갖는 다환식 고리들에 관한 것이다.The term "cycloalkyl radical" or "cycloalkyl group" as used in the context of the present invention refers to cyclic, optionally substituted alkyl groups, preferably 5- or 6-membered rings, or more preferably 5 to 20 carbon atoms. To polycyclic rings having

RR aa 라디칼Radical ::

본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, Ra 는 -F, 또는 적어도 하나의 불소기 또는 하나의 시아노기에 의해, 바람직하게는 적어도 하나의 불소기에 의해 치환된 알킬 라디칼, 매우 바람직하게는 적어도 하나의 불소기 또는 시아노기, 바람직하게는 불소기에 의해 치환된 메틸기, 에틸기 또는 프로필기이다. 불소기 또는 시아노기에 더하여, 알킬 라디칼은 적어도 하나의 추가적인 치환기를 포함할 수도 있다. 바람직하게, Ra 는 적어도 3개의 불소 치환기들 또는 1개의 시아노기를 포함하고, 적어도 3개의 불소 치환기들을 포함하는 것이 보다 바람직하다.In a preferred embodiment of the invention, R a is -F, or an alkyl radical substituted by at least one fluorine group or one cyano group, preferably by at least one fluorine group, very preferably at least one It is a fluorine group or a cyano group, Preferably the methyl group, ethyl group, or propyl group substituted by the fluorine group. In addition to the fluorine group or cyano group, the alkyl radical may comprise at least one additional substituent. Preferably, R a comprises at least three fluorine substituents or one cyano group, more preferably at least three fluorine substituents.

Ra 는 특히 -F, -CF3, -CF2-CF3 및 -CH2-CN 으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 -F, -CF3 및 -CF2-CF3 으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.R a is in particular selected from the group consisting of -F, -CF 3 , -CF 2 -CF 3 and -CH 2 -CN, more preferably a group consisting of -F, -CF 3 and -CF 2 -CF 3 Is selected from.

따라서, 상술된 바와 같이, 본 발명은 또한 광기전력 소자에 관한 것이며, [Am-] 이 하기 식들로부터 선택되는 구조를 갖는다.Therefore, as described above, the present invention also relates to a photovoltaic device, wherein [A m− ] has a structure selected from the following formulas.

Figure pct00017
Figure pct00017

여기서 X 는 -O- 또는 -N--Rb 이다. 보다 바람직하게, Ra 는 -CF3 이다.Where X is -O - or -N -- R b . More preferably, R a is -CF 3 .

RR bb 라디칼Radical ::

상술된 바와 같이, Rb 는 불소기 (-F) 또는 시아노기를 포함하는 기이고, Rb 는 추가로 식 -S(O)2- 의 기를 포함한다. 바람직하게, Rb 는 적어도 하나의 알킬, 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴 라디칼을 포함하며, 여기서 알킬, 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴 라디칼은 각각의 경우에 적어도 하나의 불소기 (-F) 또는 시아노기에 의해 치환되고, 바람직하게는 적어도 하나의 불소기에 의해 치환되고, 여기서 Rb 는 추가로 식 -S(O)2- 의 기를 포함한다.As mentioned above, R b is a group comprising a fluorine group (—F) or a cyano group, and R b further comprises a group of the formula —S (O) 2 —. Preferably, R b comprises at least one alkyl, cycloalkyl, aryl or heteroaryl radical, wherein the alkyl, cycloalkyl, aryl or heteroaryl radical is in each case at least one fluorine group (—F) or cyan Substituted by a furnace group, preferably by at least one fluorine group, wherein R b further comprises a group of the formula -S (O) 2- .

바람직하게, Rb 는 하기 식의 구조를 갖는다.Preferably, R b has a structure of the following formula.

Figure pct00018
Figure pct00018

여기서 Rbb 는 -F, 또는 적어도 하나의 불소기 또는 시아노기, 바람직하게 적어도 하나의 불소기에 의해 치환된 알킬기, 매우 바람직하게는 적어도 하나의 불소기에 의해 치환된 메틸기, 에틸기 또는 프로필기이다. 불소기 및/또는 시아노기에 더하여, 알킬 라디칼은 적어도 하나의 추가적인 치환기를 포함할 수도 있다. 바람직하게, Rbb 는 적어도 3개의 불소 치환기들을 포함한다.R bb is -F, or an alkyl group substituted by at least one fluorine group or cyano group, preferably at least one fluorine group, very preferably a methyl group, ethyl group or propyl group substituted by at least one fluorine group. In addition to the fluorine group and / or cyano group, the alkyl radical may comprise at least one additional substituent. Preferably, R bb comprises at least three fluorine substituents.

Rbb 는 특히 -F, -CF3, -CF2-CF3 및 -S(O)2-CH2-CN 으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 특별히 -F, -CF3 및 -CF2-CF3 으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.R bb is especially selected from the group consisting of -F, -CF 3 , -CF 2 -CF 3 and -S (O) 2 -CH 2 -CN, in particular -F, -CF 3 and -CF 2 -CF 3 It is selected from the group consisting of.

따라서, 상술된 바와 같이, 본 발명은 또한 광기전력 소자에 관한 것이며, X 는 -N--Rb 이고, Rb 는 -S(O)2-F, -S(O)2-CF3, -S(O)2-CF2-CF3 및 -S(O)2-CH2-CN 으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 특히 -S(O)2-F, -S(O)2-CF3 및 -S(O)2-CF2-CF3 으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.Thus, as described above, the present invention also relates to a photovoltaic device, wherein X is -N -- R b , and R b is -S (O) 2 -F, -S (O) 2 -CF 3 , -S (O) 2 -CF 2 -CF 3 and -S (O) 2 -CH 2 -CN, in particular -S (O) 2 -F, -S (O) 2 -CF 3 And -S (O) 2 -CF 2 -CF 3 .

[Am -] 은 따라서 하기 구조들 중 하나를 갖는 것이 가장 바람직하다.[A m ] is therefore most preferably having one of the following structures.

Figure pct00019
Figure pct00019

여기서 Ra 특히 -F, -CF3 및 -CF2-CF3 으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 바람직하게, X 는 -N--Rb 이고 RbR a in particular is selected from the group consisting of -F, -CF 3 and -CF 2 -CF 3 . Preferably, X is -N -- R b and R b is

Figure pct00020
Figure pct00020

구조인 경우에, Ra 및 Rbb 는 동일하고; [Am -] 는 따라서 대칭 술포닐 이미드인 것이 보다 바람직하다. 바람직한 실시형태에 있어서, [Am -] 는 따라서 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드 (TFSI-), 비스(트리플루오로에틸술포닐)이미드, 및 비스(플루오로술포닐)이미드로부터 선택된다.In the case of structures, R a and R bb are the same; [A m ] is therefore more preferably symmetric sulfonyl imide. In a preferred embodiment, [A m ] is thus bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (TFSI ), bis (trifluoroethylsulfonyl) imide, and bis (fluorosulfonyl) imide Is selected from the list.

대안적인 실시형태에 있어서, 본 발명은 상술된 바와 같은 광기전력 소자에 관한 것이며, [Am -] 이 트리플루오로아세테이트기이다.In an alternative embodiment, the invention relates to a photovoltaic device as described above, wherein [A m ] is a trifluoroacetate group.

다른 바람직한 실시형태에 있어서, [Am -] 은 무기산의 음이온이다. 이 경우에, [Am -] 는 바람직하게 -NO3 - (니트레이트) 이다. 따라서, 본 발명은 또한, 상술된 바와 같이, 적어도 하나의 유기 매트릭스 재료 (128) 에 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -] 을 도입시킴으로써, 특히 혼합 및/또는 용해시킴으로써, 제조가능하거나 또는 제조되는 광기전력 소자에 관한 것이며, [Am -] 은 -NO3 - 기이고 m = 1 이다.In another preferred embodiment, [A m ] is an anion of an inorganic acid. In this case, [A m -] is preferably -NO 3 - is (nitrate). Therefore, the present invention also at least one of silver (I) salt [Ag +] m in at least one organic matrix material 128, as described above [A m -] by introducing, in particular mixing and / or dissolving by, relates to a photovoltaic element is made available, or prepared, [a m -] is -NO 3 - is a group and m = 1.

따라서, 본 발명은 또한 상술된 바와 같은 광기전력 소자에 관한 것이며, [Am-] 는 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드 (TFSI-), 비스(트리플루오로에틸술포닐)이미드, 비스(플루오로술포닐)이미드, 트리플루오로메틸술포네이트로부터 선택되고, 바람직하게 [Am -] 은 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드 (TFSI-) 이다.Accordingly, the invention also relates to a photovoltaic element as described above, [A m-] is bis (trifluoromethyl sulfonyl) imide (TFSI -), bis (trifluoro-ethyl-sulfonyl) imide , Bis (fluorosulfonyl) imide, trifluoromethylsulfonate, and preferably [A m ] is bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (TFSI ).

특히 염료들이 강하게 흡수하고 그리하여 n-반도체 박층들만을 요구할 때에, 심지어 전지 저항의 임의의 큰 증가 없이, 적어도 산화된 형태의 은, 예를 들어 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -], 특히 바람직하게 은 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드로 도핑된 고체 p-반도체들이 본 발명의 광기전력 소자들에 사용될 수 있다. 특히, 광기전력 소자의 제 2 전극 및/또는 추가적인 엘리먼트들과 n-반도전성 금속 산화물 (특히 나노다공성 형태에서) 사이의 접촉을 초래할 수 있는 원치않는 재조합 반응들이 감소되도록 하기 위해, p-반도체는 본질적으로 연속 불투과층을 가져야 한다.Particularly when dyes absorb strongly and thus require only n-semiconductor thin layers, at least in the oxidized form of silver, for example at least one silver (I) salt [Ag + ] m [even without any large increase in cell resistance. A m ], particularly preferably solid p-semiconductors doped with silver bis (trifluoromethylsulfonyl) imide can be used in the photovoltaic devices of the invention. In particular, the p-semiconductor can be used to reduce unwanted recombination reactions that can result in contact between the second electrode and / or additional elements of the photovoltaic device and the n-semiconductive metal oxide (especially in nanoporous form). In essence it should have a continuous opaque layer.

산화된 형태의 은, 예를 들어 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -], 특히 바람직하게 은 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드는 특히 매트릭스 재료와 함께 액체상으로부터, 캐리어 엘리먼트에 제공될 수 있다. 예를 들어, 산화된 형태의 은, 예를 들어 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -], 특히 바람직하게 은 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드는, p-반도전성 매트릭스 재료와 조합되어, 용액, 분산물 또는 현탁물로서 프로세싱될 수 있다. 선택적으로, 예를 들어 전기적 특성들의 향상을 위해 및/또는 안정화 목적을 위해, (몇몇 액체상들이 제시되는 것이 또한 가능하지만) 이 적어도 하나의 액체상에 적어도 하나의 유기 염이 첨가될 수 있다.Of the oxidized form, for example at least one of silver (I) salt [Ag +] m [A m -], and particularly preferably is (methylsulfonyl-trifluoromethyl) bis from the liquid phase with the particular matrix material imide It may be provided to the carrier element. For example, in the oxidized form, for example at least one of silver (I) salt [Ag +] m [A m -], and particularly preferably is (methylsulfonyl-trifluoromethyl) imide, bis p- In combination with the semiconductive matrix material, it can be processed as a solution, dispersion or suspension. Optionally, at least one organic salt may be added (although it is also possible for some liquid phases to be presented), for example for the purpose of improving electrical properties and / or for stabilization purposes.

p-반도체의 선택에 영향을 주는 중요한 파라미터는 정공 이동도인데, 이것이 부분적으로 정공 확산 길이를 결정하기 때문이다 (Kumara, G., Langmuir, 2002, 18, 10493-10495 참조). 상이한 스피로 화합물들에 있어서의 전하 캐리어 이동도들의 비교는 예를 들어 T. Saragi, Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 966-974 에서 발견될 수 있다.An important parameter that affects the selection of p-semiconductors is hole mobility, because it determines hole diffusion length in part (see Kumara, G., Langmuir, 2002, 18, 10493-10495). Comparison of charge carrier mobilities for different spiro compounds is described, for example, in T. Saragi, Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 966-974.

바람직하게, 본 발명의 문맥에서, 유기 반도체들 (즉, 저분자량, 올리고머성 또는 중합성 반도체들 또는 이러한 반도체들의 혼합물들) 이 사용된다. 액체상으로부터 프로세싱될 수 있는 p-반도체들이 특히 바람직하다. 여기서 예들은 폴리티오펜 및 폴리아릴아민들과 같은 폴리머들, 또는 처음에 언급된 스피로비플루오렌들 (예를 들어, US 2006/0049397 참조, 본 발명의 문맥에서 또한 사용가능한 거기서 p-반도체들로서 개시된 스피로 화합물들) 과 같은, 비정질의, 가역적으로 산화가능한, 비중합성 유기 화합물들에 기초한 p-반도체들이다. 저분자량의 유기 반도체들을 사용하는 것이 바람직하다. 고체 p-반도체들은 도펀트로서의, 산화된 형태의 은, 예를 들어 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -], 특히 바람직하게 은 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드에 의해 도핑된 형태로 사용될 수 있다.Preferably, in the context of the present invention, organic semiconductors (ie low molecular weight, oligomeric or polymeric semiconductors or mixtures of such semiconductors) are used. Particular preference is given to p-semiconductors which can be processed from the liquid phase. Examples here include polymers such as polythiophene and polyarylamines, or the spirobifluorenes mentioned at the beginning (see eg US 2006/0049397, as p-semiconductors there also usable in the context of the present invention). P-semiconductors based on amorphous, reversibly oxidizable, nonpolymerizable organic compounds, such as the disclosed spiro compounds). It is desirable to use low molecular weight organic semiconductors. Solid p- semiconductors as a dopant, in the oxidized form, for example at least one of silver (I) salt [Ag +] m [A m -], and particularly preferably is (methylsulfonyl-trifluoromethyl) bis already Can be used in the doped form.

게다가, 종래 기술의 기재로부터 p-반도전성 재료들 및 도펀트들에 관한 비고들을 또한 참조할 수도 있다. 염료 태양 전지의 다른 가능한 엘리먼트들 및 가능한 구조에 대해, 상기 기재를 또한 대체로 참조할 수도 있다.In addition, references may also be made to p-semiconductive materials and dopants from the prior art description. For other possible elements and possible structures of the dye solar cell, reference may also be made generally to the above description.

제 2 전극The second electrode

제 2 전극은 기판에 대면하는 하부 전극이거나 또는 그 밖에 기판으로부터 멀리 떨어지는 상부 전극일 수도 있다. 사용될 수 있는 제 2 전극들은 특히 금속 전극들인데, 이 금속 전극들은 순수 형태 또는 혼합물/합금으로서의 하나 이상의 금속들, 이를테면 특히 알루미늄 또는 은을 가질 수도 있다. 무기/유기 혼합 전극들 또는 다층 전극들의 사용, 예를 들어 LiF/Al 전극들의 사용이 또한 가능하다.The second electrode may be a lower electrode facing the substrate or else an upper electrode away from the substrate. The second electrodes that can be used are in particular metal electrodes, which may have one or more metals, such as aluminum or silver, in pure form or as a mixture / alloy. The use of inorganic / organic mixed electrodes or multilayer electrodes is also possible, for example the use of LiF / Al electrodes.

게다가, 적절한 반사들에 의해, 적어도 2회 흡수층들을 통과하도록 강제되는 광자들에 의해, 컴포넌트들의 양자 효율이 증가되는 전극 디자인들을 사용하는 것이 또한 가능하다.In addition, it is also possible to use electrode designs in which the quantum efficiency of the components is increased by photons that are forced to pass through the absorbing layers at least twice by appropriate reflections.

이러한 층 구조들은 "집광기들"이라고도 불리며, 마찬가지로 WO 02/101838 (특히 p. 23-24) 에 기재되어 있다.Such layer structures are also called "condensers" and are likewise described in WO # 02/101838 (especially p. # 23-24).

본 발명의 다른 상세사항들 및 특징들은 종속청구항들과 관련하여 이어지는 바람직한 실시형태들의 설명으로부터 분명해진다. 이 문맥에서, 특정한 특징들은 단독으로 또는 일부 조합되어 구현될 수도 있다. 본 발명은 실시예들에 한정되지 않는다. 실시예들은 도면들에 개략적으로 나타나 있다. 개별적인 도면들에서의 동일한 참조 부호들은 동일한 엘리먼트들 또는 동일한 기능을 갖는 엘리먼트들, 또는 그들의 기능들에 관해 서로 대응되는 엘리먼트들을 지칭한다.
도 1 은 본 발명의 유기 광기전력 소자의 개략적 층 구조를 측단면도로 나타낸다.
도 2 는 도 1 에 따른 층 구조에서의 에너지 준위들의 개략적 배열을 나타낸다.
도 3 은 제조 2 일 후에 측정된, 산화된 형태의 은을 갖지 않는 비교 샘플의 전류-전압 특성을 나타낸다.
도 4 는 Ag-TFSI 도핑을 갖는 전류-전압 특성을 나타낸다.
Other details and features of the invention are apparent from the following description of the preferred embodiments in connection with the dependent claims. In this context, certain features may be implemented alone or in some combination. The invention is not limited to the embodiments. Embodiments are schematically illustrated in the drawings. Like reference numerals in the individual drawings refer to like elements or elements having the same function, or elements corresponding to each other with respect to their functions.
1 is a side cross-sectional view showing a schematic layer structure of the organic photovoltaic device of the present invention.
FIG. 2 shows a schematic arrangement of energy levels in the layer structure according to FIG. 1.
3 shows the current-voltage characteristics of a comparative sample without silver in oxidized form, measured after two days of preparation.
4 shows current-voltage characteristics with Ag-TFSI doping.

실시예들Examples

도 1 은, 이 실시예에 있어서는 염료 태양 전지 (112) 인, 광기전력 소자 (110) 를 매우 개략적인 단면도로 나타낸다. 도 1 의 개략적 층 구조에 따른 광기전력 소자 (110) 는 본 발명에 따라 구성될 수 있다. 종래 기술에 따른 비교 샘플은 원칙적으로 또한 도 1 에 나타낸 구조에 대응할 수도 있고, 예를 들어, 단지 고체 유기 p-반도체에 관련해서 다를 수도 있다. 하지만, 본 발명은 또한 다른 층 구조들로 및/또는 다른 구성들로 사용가능함에 주목된다.FIG. 1 shows in a very schematic cross-sectional view a photovoltaic element 110, which is a dye solar cell 112 in this embodiment. The photovoltaic device 110 according to the schematic layer structure of FIG. 1 may be constructed in accordance with the present invention. Comparative samples according to the prior art may in principle also correspond to the structure shown in FIG. 1, for example, may differ only with respect to solid organic p-semiconductors. However, it is noted that the invention is also applicable to other layer structures and / or in other configurations.

광기전력 소자 (110) 는 기판 (114), 예를 들어 유리 기판을 포함한다. 상술된 바와 같이, 다른 기판들이 또한 사용가능하다. 이 기판 (114) 에는, 작업 전극으로서 또한 지칭되며 그리고 바람직하게 상술된 바와 같이 투명한 제 1 전극 (116) 이 제공된다. 차례로 이 제 1 전극 (116) 에는, 바람직하게 비다공성 및/또는 비입자인, 선택적 금속 산화물의 블로킹층 (118) 이 제공된다. 차례로 이것에는, 염료 (122) 로 감응된 n-반도전성 금속 산화물 (120) 이 제공된다.The photovoltaic element 110 comprises a substrate 114, for example a glass substrate. As mentioned above, other substrates are also available. This substrate 114 is provided with a transparent first electrode 116, also referred to as a working electrode and preferably as described above. This first electrode 116 is in turn provided with a blocking layer 118 of selective metal oxide, which is preferably nonporous and / or non-particle. This in turn is provided with n-semiconductive metal oxide 120 sensitized with dye 122.

기판 (114) 및 거기에 제공된 층들 (116 내지 120) 은, 고체 유기 p-반도체 (126) 의, 거기에 제공된, 적어도 하나의 층에 대한 캐리어 엘리먼트 (124) 를 형성하고, 고체 유기 p-반도체 (126) 는 차례로 적어도 하나의 p-반도전성 유기 매트릭스 재료 (128) 및 적어도 하나의 산화된 형태의 은 (130), 예를 들어 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -], 특히 바람직하게 은 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드를 포함할 수도 있다. 이 p-반도체 (126) 에는, 카운터전극이라고도 지칭되는 제 2 전극 (132) 이 제공된다. 도 1 에 나타낸 층들은 함께 층 구조 (134) 를 형성하며, 층 구조 (134) 는, 예를 들어 층 구조 (134) 를 산소 및/또는 수분으로부터 완전히 또는 부분적으로 보호하기 위해, 캡슐화물 (136) 에 의해 주위 분위기로부터 차폐되어 있다. 캡슐화물 (136) 외측의 하나 이상의 접촉 접속 영역들을 제공할 수 있도록 하기 위해, 제 1 전극 (116) 을 참조하여 도 1 에 나타낸 바와 같이, 전극들 (116, 132) 중 하나 또는 둘다는 캡슐화물 (136) 밖으로 안내될 수도 있다.The substrate 114 and the layers 116-120 provided thereon form a carrier element 124 for at least one layer provided thereon of the solid organic p-semiconductor 126, and the solid organic p-semiconductor (126) in turn represents at least one p-semiconducting organic matrix material 128 and at least one oxidized form of silver 130, for example at least one silver (I) salt [Ag + ] m [A m - ], Particularly preferably silver bis (trifluoromethylsulfonyl) imide. This p-semiconductor 126 is provided with a second electrode 132, also referred to as a counter electrode. The layers shown in FIG. 1 together form a layer structure 134, which layer encapsulates 136, for example, to completely or partially protect the layer structure 134 from oxygen and / or moisture. ) Is shielded from the ambient atmosphere. In order to be able to provide one or more contact connection regions outside of the encapsulation 136, one or both of the electrodes 116, 132 may be encapsulated, as shown in FIG. 1 with reference to the first electrode 116. 136 may be guided out.

도 2 는, 예를 들어 도 1 에 따른, 광기전력 소자 (110) 의 에너지 준위 다이어그램을 매우 개략적인 방식으로 예로써 나타낸다. 제 1 전극 (116) 및 제 2 전극 (132) 의 페르미 준위들 (138) 이 나타나 있으며, p-반도체 (126) (HTL, 정공 수송 층이라고도 지칭됨) 의 그리고 염료 (HOMO 준위 5.7 eV 를 갖는 예로써 나타냄) 의 층들 (118/120) (동일 재료, 예를 들어 TiO2 를 포함할 수도 있음) 의 HOMO들 (highest occupied molecular orbitals; 140) 및 LUMO들 (lowest unoccupied molecular orbitals) 이 나타나 있다. 제 1 전극 (116) 및 제 2 전극 (132) 에 대한 예로써 특정된 재료들은 FTO (불소-도핑된 주석 산화물) 및 은이다.2 shows, by way of example, an energy level diagram of the photovoltaic element 110 according to FIG. 1 in a very schematic manner. Fermi levels 138 of the first electrode 116 and the second electrode 132 are shown, with the p-semiconductor 126 (HTL, also referred to as the hole transport layer) and with a dye (HOMO level 5.7 eV) Shown are examples of high occupied molecular orbitals (HOMOs) 140 and lower unoccupied molecular orbitals (LUMOs) of layers 118/120 (which may include the same material, for example TiO 2 ). Materials specified as examples for the first electrode 116 and the second electrode 132 are FTO (fluorine-doped tin oxide) and silver.

광기전력 소자들은 또한 선택적으로 추가적인 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 캡슐화물 (136) 을 갖거나 또는 갖지 않는 광기전력 소자들 (110) 에 의해, 이후 기재된 실시예들이 구현되고, 그것에 기초하여 본 발명의 효과 및 특히 산화된 형태의 은 (130) 에 의한 p-반도체 (126) 의 p-도핑의 효과가 증명될 수 있다.Photovoltaic devices may also optionally include additional elements. By means of photovoltaic elements 110 with or without encapsulation 136, the embodiments described hereinafter are embodied, on the basis of which the effect of the invention and in particular the p- The effect of p-doping of the semiconductor 126 can be demonstrated.

비교 샘플Comparison sample

광기전력 소자의 비교 샘플로서, 종래 기술로부터 원칙적으로 공지되어 있는 바와 같은, 산화된 형태의 은에 의해 도핑되지 않은 고체 p-반도체를 갖는 염료 태양 전지가 제조되었다.As comparative samples of photovoltaic devices, dye solar cells with solid p-semiconductors not dope with silver in oxidized form, as are known in principle from the prior art, have been prepared.

기본 재료 및 기판으로서, 제 1 전극 (작업 전극) 으로서 불소-도핑된 주석 산화물 (FTO) 로 코팅되었고 치수들 25 mm × 25 mm × 3 mm (Hartford Glass) 을 가진 유리판들을 사용하여, 초음파 배쓰 내에서 유리 클리너 (RBS 35), 탈염수 및 아세톤으로 각각의 경우에 5분간 연속적으로 처리하였고, 그 후 10분간 이소프로판올 내에서 끓이고 그리고 질소 스트림에서 건조시켰다.As the base material and substrate, using glass plates coated with fluorine-doped tin oxide (FTO) as the first electrode (working electrode) and having dimensions of 25 mm x 25 mm x 3 mm (Hartford Glass) in an ultrasonic bath. Treatment with glass cleaner (RBS 35), demineralized water and acetone at 5 minutes in succession was followed by boiling in isopropanol for 10 minutes and drying in a nitrogen stream.

선택적인 고체 TiO2 버퍼층을 제조하기 위해, 분무 열분해 프로세스를 이용하였다. 그것에 대해, n-반도전성 금속 산화물로서, 테르피네올/에틸셀룰로오스 분산물 내에 직경 25 nm 인 TiO2 입자들을 포함하는 TiO2 페이스트 (Dyesol) 를, 스핀-코터로 4500 rpm 에서 스핀온하고, 30분간 90℃ 에서 건조시켰다. 45분간 450℃ 로 가열하고 30분간 450℃에서 소결하는 단계 이후에, 두께가 대략 1.8 ㎛ 인 TiO2 층을 획득하였다.To produce an optional solid TiO 2 buffer layer, a spray pyrolysis process was used. On the other hand, as an n- semiconductive metal oxide, a TiO 2 paste (Dyesol) containing TiO 2 particles having a diameter of 25 nm in a terpineol / ethylcellulose dispersion was spun on at a spin-coater at 4500 rpm, and 30 It dried for 90 minutes at 90 degreeC. After the step of heating to 450 ° C. for 45 minutes and sintering at 450 ° C. for 30 minutes, a TiO 2 layer of approximately 1.8 μm in thickness was obtained.

건조기 (drying cabinet) 로부터 제어한 후에, 그 샘플을 80℃ 로 냉각하고, 첨가제 ID662 (예를 들어, 예 H 에 따라 획득가능함) 의 5 mM 용액 내에 12 시간 동안 침지하고 후속하여 디클로로메탄에서의 염료의 0.5 mM 용액 내에 1 시간 동안 침지하였다. 사용된 염료는 염료 ID504 (예를 들어, 예 G 에 따라 획득가능함) 이었다. 용액으로부터 제거한 후에, 그 샘플을 후속항 동일 용매로 린싱하고, 질소 스트림에서 건조시켰다. 이러한 방식으로 획득된 샘플들을, 후속하여 감압 하에서 40℃ 에서 건조시켰다.After controlling from a drying cabinet, the sample is cooled to 80 ° C., immersed in a 5 μmM solution of additive ID662 (eg obtainable according to example H) for 12 hours and subsequently dye in dichloromethane It was immersed in 0.5 mM solution of for 1 hour. The dye used was dye ID504 (for example obtainable according to example G). After removal from solution, the sample was subsequently rinsed with the same solvent and dried in a stream of nitrogen. Samples obtained in this way were subsequently dried at 40 ° C. under reduced pressure.

Figure pct00021
Figure pct00021

다음으로, p-반도체 용액을 스핀온하였다. 이 목적을 위해, 클로로벤젠에서의 0.12 M 스피로-MeOTAD (Merck) 및 20 mM LiN(SO2CF3)2 (Aldrich) 의 용액을 제작하였다. 이 용액 125 ㎕ 를 샘플에 제공하고, 60초간 작용하도록 하였다. 그 후, 상청 용액을 2000 rpm 에서 30초간 스핀오프하였고, 샘플을 어두운 하룻밤 동안 공기 하에서 보존하였다. 상술된 바와 같이, 이러한 보존은 p-반도체의 산소 도핑을 발생시키고, 그 결과로서 p-반도체의 도전율이 개선된다고 생각된다.Next, the p-semiconductor solution was spun on. For this purpose, a solution of 0.12 M Spiro-MeOTAD (Merck) and 20 mM LiN (SO 2 CF 3 ) 2 (Aldrich) in chlorobenzene was prepared. 125 μl of this solution was provided to the sample and allowed to work for 60 seconds. The supernatant solution was then spun off at 2000 rpm for 30 seconds and the sample was kept under air for dark overnight. As mentioned above, such preservation results in oxygen doping of the p-semiconductor, and as a result it is believed that the conductivity of the p-semiconductor is improved.

최종적으로, 감압 하에서 열적 금속 증발에 의해 제 2 전극으로서 금속 배면 전극이 제공되었다. 사용된 금속은 Ag 이었고, 이것은 대략 2*10-6 mbar 의 압력에서 3Å/s 의 속도로 증발되어 약 200 nm 의 층 두께를 제공하였다.Finally, the metal back electrode was provided as the second electrode by thermal metal evaporation under reduced pressure. The metal used was Ag, which was evaporated at a rate of 3 kV / s at a pressure of approximately 2 * 10 -6 mbar to give a layer thickness of about 200 nm.

제조 이후에, 전지는 건조 공기 하에서 2일 동안 보존되었다 (8% 상대 대기 습도).After manufacture, the cells were stored for 2 days under dry air (8% relative atmospheric humidity).

효율 (η) 을 결정하기 위해서, 제조 2일 후에 크세논 솔라 시뮬레이터 (LOT-Oriel 300 W AM 1.5) 에 의한 조사 하에서 소스 미터 모델 2400 (Keithley Instruments Inc.) 으로 특정한 전류/전압 특성을 측정하였다. 초기 측정은 캡슐화되지 않은 전지들에 대해 실시되었다. 2일 후에 측정된 비교 샘플의 전류-전압 특성을 도 3 에 나타낸다. 비교 샘플은 표 1 에 나타낸 특성들을 가지고 있었다.To determine the efficiency (η), specific current / voltage characteristics were measured with a source meter model 2400 (Keithley Instruments Inc.) under irradiation with a xenon solar simulator (LOT-Oriel 300 W AM 1.5) two days after manufacture. Initial measurements were taken on unencapsulated cells. The current-voltage characteristic of the comparative sample measured after 2 days is shown in FIG. 3. The comparative sample had the properties shown in Table 1.

Figure pct00022
Figure pct00022

표 1: 도핑되지 않은 비교 샘플의 특성들Table 1: Properties of undoped comparative sample

단락회로 전류 Isc (즉, 부하 저항 제로에서의 전류 밀도) 는 9.29 mA/cm2 이었고, 개방회로 전압 Voc (즉, 전류 밀도가 제로로 떨어진 때의 부하) 는 860 mV 이었고, 충진율 FF 은 55% 이었고, 효율 ETA 는 4% 이었다.The short-circuit current Isc (i.e. current density at zero load resistance) was 9.29 mA / cm 2 , the open circuit voltage V oc (i.e. load at zero current density) was 860 mV and fill factor FF was 55 % And efficiency ETA was 4%.

예 1 : 5 Example 1: 5 mMmM AGAG -- TFSI 로TFSI 도핑 Doping

본 발명의 광기전력 소자 (110) 의 제 1 실시예로서, 상술된 비교 샘플에 대해 p-반도체 (126) 또는 그 매트릭스 재료 (128) 를 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드 (Ag-TFSI) 로 도핑함으로써 변형하였다. 이 목적을 위해, 시클로헥사논에서의 5 mM 은 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드 (소스: Aldrich) 를, 클로로벤젠에서의 0.12M 스피로-MeOTAD (소스: Merck) 및 20 mM LiN(BO2CF3)2 (소스: Aldrich) 의 p-반도체 용액에 첨가하였다. 그 후 이 용액을, 비교 샘플에 대해 기재된 바와 같이 샘플에 스핀온하였다.As a first embodiment of the photovoltaic device 110 of the present invention, p-semiconductor 126 or its matrix material 128 is replaced with bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (Ag-) for the comparative sample described above. Modified by doping with TFSI). For this purpose, 5 mM silver bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (source: Aldrich) in cyclohexanone, 0.12M spiro-MeOTAD (source: Merck) and 20 mM LiN (in chlorobenzene) To a p-semiconductor solution of BO 2 CF 3 ) 2 (Source: Aldrich). This solution was then spun on to the sample as described for the comparative sample.

제 2 전극 (132) 으로서의 금속 배면 전극을 그 후에 감압 하에서 열적 금속 증발에 의해 즉시 제공하였다. 사용된 금속은 Ag 이었고, 이것은 대략 2*10-6 mbar 의 압력에서 3Å/s 의 속도로 증발되어 약 200 nm 의 층 두께를 제공하였다.The metal back electrode as the second electrode 132 was then immediately provided by thermal metal evaporation under reduced pressure. The metal used was Ag, which was evaporated at a rate of 3 kV / s at a pressure of approximately 2 * 10 -6 mbar to give a layer thickness of about 200 nm.

효율 (η) 을 결정하기 위해서, 제조 직후 그리고 2일 후에 크세논 솔라 시뮬레이터 (LOT-Oriel 300 W AM 1.5) 에 의한 조사 하에서 소스 미터 모델 2400 (Keithley Instruments Inc.) 으로 특정한 전류/전압 특성을 측정하였다. 초기 측정은 캡슐화되지 않은 전지들에 대해 실시되었다.To determine the efficiency (η), specific current / voltage characteristics were measured with a source meter model 2400 (Keithley Instruments Inc.) immediately after manufacture and 2 days later under irradiation by a xenon solar simulator (LOT-Oriel 300 mW AM 1.5). . Initial measurements were taken on unencapsulated cells.

5 mM 은 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드에 관한 전류-전압 특성들을 도 4 에 나타낸다. 비교 샘플 및 예 1 에 따른 샘플의 특성들을 표 2 에 나타낸다.5 μmM shows the current-voltage characteristics for bis (trifluoromethylsulfonyl) imide in FIG. 4. The properties of the comparative sample and the sample according to example 1 are shown in Table 2.

Figure pct00023
Figure pct00023

표 2: 상이한 측정 시간들에서 도핑되지 않은 비교 샘플 및 예 1 에 따른 샘플의 특성들의 비교Table 2: Comparison of properties of undoped comparative sample and sample according to example 1 at different measurement times

예 2: Example 2: 도펀트Dopant 농도의 변경 Change of concentration

광기전력 소자 (110) 의 특성들에 관한 도펀트의 양의 영향을 연구하기 위해서, 예 1 의 변경예들이 또한 1-20 mM 은 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드를 이용하여 제조되었다. 그 외에는, 이 샘플들은 상술된 예 1 에 따른 샘플과 마찬가지로 제조되었다. 2일 후에 측정된 이들 샘플들의 특성들을 표 3 에 나타낸다. 이들 측정들에서의 조도는, 앞서 상기 측정들에서와 같이, 각각의 경우에 다시 100 Sun 이었다.In order to study the effect of the amount of dopant on the properties of the photovoltaic device 110, the modifications of Example 1 were also made using bis (trifluoromethylsulfonyl) imide of 1-20 mM. Otherwise, these samples were prepared as the samples according to Example 1 described above. The properties of these samples measured after 2 days are shown in Table 3. The illuminance in these measurements was again 100 Sun in each case, as in the above measurements.

Figure pct00024
Figure pct00024

표 3: 상이한 Ag-TFSI 함량을 갖는 예 2 에 따른 샘플들의 특성들의 비교Table 3: Comparison of the properties of the samples according to Example 2 with different Ag-TFSI content

이 측정들은, 효율의 관점에서, 대략 10 mM Ag-TFSI 에서 대략 5.1% 의 최대 효율이 발생하는 것을 나타낸다. 전반적으로, 3 mM 와 20 mM 사이의 효율이 비교적 평평한 프로파일을 따라가서, 제조 기술의 관점에서 유리할 수도 있다.These measurements indicate that, in terms of efficiency, a maximum efficiency of approximately 5.1% occurs at approximately 10 μm Ag-TFSI. Overall, an efficiency between 3 μmM and 20 μmM may follow a relatively flat profile, which may be advantageous in terms of manufacturing techniques.

예 3 : 매트릭스 재료의 변경Example 3: change of matrix material

또한, 예 3 으로서, 광기전력 소자들 (110) 의 특성들에 관한 매트릭스 재료 (128) 의 영향을 연구하였다. 이러한 목적을 위해, 매트릭스 재료 (128) 로서의 스피로-MeOTAD 를, 상이한 농도들을 갖는 상이한 매트릭스 재료들 (128) 에 의해 대체하고, 특히 앞서 상술된 ID522, ID322 및 ID367 타입들의 매트릭스 재료들에 의해 대체하는 것을 제외하고는, 상술된 예 1 에 따라 샘플들을 제조하였다. 산화된 형태의 은 (130) 을 도입하기 위해서, 사용된 도펀트는 다시 각각의 경우에 모든 샘플들에서 10 mM 은 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드이었다. 이러한 방식으로 획득된 샘플들의 특성들을 표 4 에 나타낸다. 특정된 농도들 160 mg/ml 및 200 mg/ml 는 액체상에서의 매트릭스 재료 (128) 의 농도에 기초한다. 특성들을 2일 후에 다시 기록하였고, 100 Sun [mW/㎠] 에서 측정되었다.Also as Example 3, the influence of the matrix material 128 on the characteristics of the photovoltaic elements 110 was studied. For this purpose, Spiro-MeOTAD as matrix material 128 is replaced by different matrix materials 128 with different concentrations, in particular by matrix materials of the above-described ID522, ID322 and ID367 types. Except for the above, samples were prepared according to Example 1 described above. To introduce the silver 130 in oxidized form, the dopant used was again 10 μmM bis (trifluoromethylsulfonyl) imide in all samples in each case. The properties of the samples obtained in this way are shown in Table 4. The specified concentrations of 160 μg mg / ml and 200 μg mg / ml are based on the concentration of the matrix material 128 in the liquid phase. Properties were recorded again after 2 days and measured at 100 μs Sun [mW / cm 2].

Figure pct00025
Figure pct00025

표 4: 상이한 매트릭스 재료들을 갖는 예 4 에 따른 샘플들의 특성들의 비교Table 4: Comparison of the properties of the samples according to example 4 with different matrix materials

예 4: Example 4: 도펀트의Dopant 변경 change

또한, 산화된 형태의 은 (130) 을 다른 도펀트들에 의해 매트릭스 재료 (128) 에 도입하는 테스트들을 수행하였다. 또, 광기전력 소자들 (110) 의 특성들에 대한 도핑 효과 및 그것의 긍정적인 효과가 산화된 형태의 은 (130) 대신에 TFSI 에 의해서 가능한 한 야기되는지의 여부를 확인하기 위해서 Ag-TFSI 에서의 은을 다른 그룹들에 의해 대체하였다.In addition, tests were conducted to introduce the oxidized form of silver 130 into the matrix material 128 by other dopants. In addition, in order to ascertain whether the doping effect on the properties of the photovoltaic devices 110 and its positive effect is possibly caused by TFSI instead of silver 130 in the oxidized form, in Ag-TFSI Was replaced by other groups.

이러한 목적을 위해서, 예 4 에 있어서, 도펀트 이외에는 상기 예 1 에 다시 대응하는 다양한 샘플들을 제조하였다. 그러나, Ag-TFSI 대신에, 도펀트들로서의 다른 염들을 각각 20 mM 의 양으로 첨가하였다. 결과들을 표 5 에 나타낸다. 질산 은을 고체 형태로 p-도전체 용액에 첨가하였다.For this purpose, in Example 4, except for the dopant, various samples corresponding to Example 1 were prepared again. However, instead of Ag-TFSI, other salts as dopants were added in amounts of 20 μmM each. The results are shown in Table 5. Silver nitrate was added to the p-conductor solution in solid form.

Figure pct00026
Figure pct00026

표 5: 상이한 도펀트들을 갖는 예 5 에 따른 샘플들의 특성들의 비교Table 5: Comparison of the properties of the samples according to example 5 with different dopants

결과들은, 일반적으로 TFSI 가 은 염에서의 음이온일 때만 높은 효율을 야기하는 것을 나타낸다. 하지만, Ag-TFSI 뿐만 아니라, 다른 은 염들도 또한, 특히 질산 은 및 은 트리플레이트도 비교적 높은 효율을 나타낸다. 일반적으로, 그리하여 도펀트로서 산화된 형태의 은을 함유하는 화합물들, 특히 염들, 특별히 식 [Ag+]m[Am -] 의 은(I) 염들, 보다 바람직하게는 Ag-TFSI, 질산 은 및 은 트리플레이트를 사용하는 것이 가능하다.The results generally indicate that TFSI causes high efficiency only when it is an anion in silver salt. However, in addition to Ag-TFSI, other silver salts also show relatively high efficiencies, especially silver nitrate and silver triflate. In general, therefore the compound containing the oxidized form as the dopant, in particular salts, particularly formula [Ag +] m [A m -] of the Ag-TFSI is that (I) salts, and more preferably, silver nitrate, and It is possible to use triflate.

최종적으로, 본 발명의 문맥에서 개별적으로 또는 조합되어 사용가능하고 그리고 예를 들어 상기 주어진 식 I 를 만족할 수 있는, 저분자량의 유기 p-반도체들의 합성 예들이 또한 이후에 열거된다.Finally, examples of synthesis of low molecular weight organic p-semiconductors, which can be used individually or in combination in the context of the present invention and for example can satisfy the formula I given above, are also listed below.

합성 예들Synthesis Examples

(A) 식 (A) Expression I 의Of I 화합물들의 제작을 위한 일반적 합성 방식들 General Synthetic Modes for the Preparation of Compounds

(a) 합성 경로 I:(a) Synthetic route I:

(a1) 합성 단계 I-R1:(a1) Synthesis Step I-R1:

Figure pct00027
Figure pct00027

합성 단계 I-R1 에서의 합성은 이하 인용되는 참조문헌들에 기초하였다:Synthesis in Synthesis Step I-R1 was based on the references cited below:

a) Liu, Yunqi; Ma, Hong; Jen, Alex K-Y.; CHCOFS; Chem. Commun.; 24; 1998; 2747-2748,a) Liu, Yunqi; Ma, Hong; Jen, Alex K-Y .; CHCOFS; Chem. Commun .; 24; 1998; 2747-2748,

b) Goodson, Felix E.; Hauck, Sheila; Hartwig, John F.; J. Am. Chem. Soc.; 121; 33; 1999; 7527 - 7539,b) Goodson, Felix E .; Hauck, Sheila; Hartwig, John F .; J. Am. Chem. Soc .; 121; 33; 1999; 7527-7539,

c) Shen, Jiun Yi; Lee, Chung Ying; Huang, Tai-Hsiang; Lin, Jiann T.; Tao, Yu-Tai; Chien, Chin-Hsiung; Tsai, Chiitang; J. Mater. Chem.; 15; 25; 2005; 2455 - 2463,c) Shen, Jiun Yi; Lee, Chung Ying; Huang, Tai-Hsiang; Lin, Jiann T .; Tao, Yu-Tai; Chien, Chin-Hsiung; Tsai, Chiitang; J. Mater. Chem .; 15; 25; 2005; 2455-2463,

d) Huang, Ping-Hsin; Shen, Jiun-Yi; Pu, Shin-Chien; Wen, Yuh-Sheng; Lin, Jiann T.; Chou, Pi-Tai; Yeh, Ming-Chang P.; J. Mater. Chem.; 16; 9; 2006; 850 - 857,d) Huang, Ping-Hsin; Shen, Jiun-Yi; Pu, Shin-Chien; Wen, Yuh-Sheng; Lin, Jiann T .; Chou, Pi-Tai; Yeh, Ming-Chang P .; J. Mater. Chem .; 16; 9; 2006; 850-857,

e) Hirata, Narukuni; Kroeze, Jessica E.; Park, Taiho; Jones, David; Haque, Saif A.; Holmes, Andrew B.; Durrant, James R.; Chem. Commun.; 5; 2006; 535 - 537.e) Hirata, Narukuni; Kroeze, Jessica E .; Park, Taiho; Jones, David; Haque, Saif A .; Holmes, Andrew B .; Durrant, James R .; Chem. Commun .; 5; 2006; 535-537.

(a2) 합성 단계 I-R2:(a2) Synthesis Step I-R2:

Figure pct00028
Figure pct00028

합성 단계 I-R2 에서의 합성은 이하 인용되는 참조문헌들에 기초하였다:Synthesis in Synthesis Step I-R2 was based on the references cited below:

a) Huang, Qinglan; Evmenenko, Guennadi; Dutta, Pulak; Marks, Tobin J.; J. Am. Chem. Soc.; 125; 48; 2003; 14704 - 14705,a) Huang, Qinglan; Evmenenko, Guennadi; Dutta, Pulak; Marks, Tobin J .; J. Am. Chem. Soc .; 125; 48; 2003; 14704-14705,

b) Bacher, Erwin; Bayerl, Michael; Rudati, Paula; Reckefuss, Nina; Mueller, C. David; Meerholz, Klaus; Nuyken, Oskar; Macromolecules; EN; 38; 5; 2005; 1640 - 1647,b) Bacher, Erwin; Bayerl, Michael; Rudati, Paula; Reckefuss, Nina; Mueller, C. David; Meerholz, Klaus; Nuyken, Oskar; Macromolecules; EN; 38; 5; 2005; 1640-1647,

c) Li, Zhong Hui; Wong, Man Shing; Tao, Ye; D'Iorio, Marie; J. Org. Chem.; EN; 69; 3; 2004; 921 - 927.c) Li, Zhong Hui; Wong, Man Shing; Tao, Ye; D'Iorio, Marie; J. Org. Chem .; EN; 69; 3; 2004; 921-927.

(a3) 합성 단계 I-R3:(a3) Synthesis Step I-R3:

Figure pct00029
Figure pct00029

Figure pct00030
Figure pct00030

합성 단계 I-R3 에서의 합성은 이하 인용되는 참조문헌에 기초하였다:Synthesis in Synthesis Steps I-R3 was based on the references cited below:

J. Grazulevicius; J. of Photochem. and Photobio., A: Chemistry 2004 162(2-3), 249-252.J. Grazulevicius; J. of Photochem. and Photobio., A: Chemistry 2004 162 (2-3), 249-252.

식 I 의 화합물들은 합성 경로 I 에서 상기 나타낸 합성 단계들의 순서를 통해 제작될 수 있다. 단계들 (I-R1) 내지 (I-R3) 에서, 반응물들은, 예를 들어 팔라듐 촉매작용 하에서 또는 촉매로서 구리와의 Ullmann 반응에 의해 커플링될 수 있다.Compounds of formula I can be prepared via the sequence of synthetic steps indicated above in synthetic route I. In steps (I-R1) to (I-R3), the reactants can be coupled, for example, by a Ullmann reaction with copper as a catalyst or under palladium catalysis.

(b) 합성 경로 II:(b) synthetic route II:

(b1) 합성 단계 II-R1:(b1) Synthesis Step II-R1:

Figure pct00031
Figure pct00031

합성 단계 II-R1 에서의 합성은 합성 단계 I-R2 에서 인용되는 참조문헌들에 기초하였다.Synthesis in Synthesis Stage II-R1 was based on the references cited in Synthesis Stage I-R2.

(b2) 합성 단계 II-R2:(b2) Synthesis Stage II-R2:

Figure pct00032
Figure pct00032

합성 단계 II-R2 에서의 합성은 이하 인용되는 참조문헌들에 기초하였다:Synthesis in Synthesis Step II-R2 was based on the references cited below:

a) Bacher, Erwin; Bayerl, Michael; Rudati, Paula; Reckefuss, Nina;

Figure pct00033
, C. David; Meerholz, Klaus; Nuyken, Oskar; Macromolecules; 38; 5; 2005; 1640 - 1647,a) Bacher, Erwin; Bayerl, Michael; Rudati, Paula; Reckefuss, Nina;
Figure pct00033
, C. David; Meerholz, Klaus; Nuyken, Oskar; Macromolecules; 38; 5; 2005; 1640-1647,

b) Goodson, Felix E.; Hauck, Sheila; Hartwig, John F.; J. Am. Chem. Soc.; 121; 33; 1999; 7527 - 7539; Hauck, Sheila I.; Lakshmi, K. V.; Hartwig, John F.; Org. Lett.; 1; 13; 1999; 2057 - 2060.b) Goodson, Felix E .; Hauck, Sheila; Hartwig, John F .; J. Am. Chem. Soc .; 121; 33; 1999; 7527-7539; Hauck, Sheila I .; Lakshmi, K. V .; Hartwig, John F .; Org. Lett .; One; 13; 1999; 2057-2060.

(b3) 합성 단계 II-R3:(b3) Synthesis Step II-R3:

Figure pct00034
Figure pct00034

Figure pct00035
Figure pct00035

식 I 의 화합물들은 합성 경로 II 에서 상기 나타낸 합성 단계들의 순서를 통해 제작될 수 있다. 단계들 (II-R1) 내지 (II-R3) 에서, 반응물들은, 또한 합성 경로 I 에서와 같이, 예를 들어 팔라듐 촉매작용 하에서 또는 촉매로서 구리와의 Ullmann 반응에 의해 커플링될 수 있다.Compounds of formula I can be prepared via the sequence of synthetic steps indicated above in synthetic route II. In steps (II-R1) to (II-R3), the reactants can also be coupled by Ullmann reaction with copper as catalyst or for example under palladium catalysis, as in synthesis route I.

(c) 초기 아민들 (starting amines) 의 제작:(c) Preparation of starting amines:

합성 경로들 I 및 II 의 합성 단계들 I-R2 및 II-R1 에서의 디아릴아민들이 시판되지 않는 경우에, 그들은 예를 들어, 하기 반응에 따라, 팔라듐 촉매작용 하에서 또는 촉매로서 구리와의 Ullmann 반응에 의해 제작될 수 있다.If the diarylamines in the synthesis steps I-R2 and II-R1 of the synthetic routes I and II are not commercially available, they are for example Ullmann with copper as a catalyst or under palladium catalysis, according to the following reactions. Can be produced by reaction.

Figure pct00036
Figure pct00036

합성은 이하 열거되는 비평 논문들에 기초하였다:Synthesis was based on the review papers listed below:

팔라늄-촉매 C-N 커플링 반응들:Pallanium-catalyzed C-N coupling reactions:

a) Yang, Buchwald; J. Organomet. Chem. 1999, 576 (1-2), 125-146,a) Yang, Buchwald; J. Organomet. Chem. 1999, 576 (1-2), 125-146,

b) Wolfe, Marcoux, Buchwald; Acc. Chem. Res. 1998, 31, 805-818,b) Wolfe, Marcoux, Buchwald; Acc. Chem. Res. 1998, 31, 805-818,

c) Hartwig; Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1998, 37, 2046-2067.c) Hartwig; Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1998, 37, 2046-2067.

구리-촉매 C-N 커플링 반응들:Copper-catalyzed C-N coupling reactions:

a) Goodbrand, Hu; Org. Chem. 1999, 64, 670-674,a) Goodbrand, Hu; Org. Chem. 1999, 64, 670-674,

b) Lindley; Tetrahedron 1984, 40, 1433-1456.b) Lindley; Tetrahedron 1984, 40, 1433-1456.

(B) 합성 예 1 : 화합물 (B) Synthesis Example 1: Compound ID367 의Of ID367 합성 (합성 경로 I) Synthesis (Synthetic Path I)

(B1) : 일반적 합성 방식 I-R1 에 따른 합성 단계:(B1): Synthesis step according to general synthesis scheme I-R1:

Figure pct00037
Figure pct00037

톨루엔 내의 4,4'-디브로모비페닐 (93.6 g; 300 mmol), 4-메톡시아닐린 (133 g; 1.08 mol), Pd(dppf)Cl2 (Pd(1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센)Cl2; 21.93 g; 30 mmol) 및 t-BuONa (나트륨 tert-부톡시드; 109.06 g; 1.136 mol) 의 혼합물을 질소 분위기 하에서 110℃ 에서 24 시간 동안 교반하였다. 냉각한 후에, 혼합물을 디에틸 에테르로 희석시키고, Celite® 패드 (Carl Roth 제조) 를 통해 여과시켰다. 여과지 (filter bed) 를 에틸 아세테이트, 메탄올 및 염화 메틸렌의 각각 1500 ml 로 세정하였다. 생성물을 연한 갈색 고체로서 획득하였다 (36 g; 수율: 30%).4,4'-dibromobiphenyl (93.6 g; 300 mmol) in toluene, 4-methoxyaniline (133 g; 1.08 mol), Pd (dppf) Cl 2 (Pd (1,1'-bis (diphenyl) A mixture of phosphino) ferrocene) Cl 2 ; 21.93 g; 30 mmol) and t-BuONa (sodium tert-butoxide; 109.06 g; 1.136 mol) was stirred at 110 ° C. for 24 hours under a nitrogen atmosphere. After cooling, the mixture was diluted with diethyl ether and filtered through a Celite® pad (manufactured by Carl Roth). The filter bed was washed with 1500 ml each of ethyl acetate, methanol and methylene chloride. The product was obtained as a light brown solid (36 g; yield: 30%).

Figure pct00038
Figure pct00038

(B2) : 일반적 합성 방식 I-R2 에 따른 합성 단계:(B2): Synthesis step according to general synthesis scheme I-R2:

Figure pct00039
Figure pct00039

톨루엔 (220 ml) 내의 dppf (1,1'-비스(디페닐-포스피노)페로센; 0.19 g; 0.34 mmol) 및 Pd2(dba)3 (트리스(디벤질리덴아세톤)-디팔라듐(0); 0.15 g; 0.17 mmol) 의 용액에 질소를 10 분간 통과시켰다. 후속하여, t-BuONa (2.8 g; 29 mmol) 를 첨가하고, 반응 혼합물을 추가로 15 분간 교반하였다. 그 후 4,4'-디브로모비페닐 (25 g; 80 mmol) 및 4,4'-디메톡시디페닐아민 (5.52 g; 20 mmol) 을 연속적으로 첨가하였다. 반응 혼합물을 질소 분위기 하에서 100℃ 의 온도에서 7 시간 동안 가열하였다. 실온으로 냉각한 후에, 반응 혼합물을 얼음물로 급랭시키고, 침전된 고체를 여과하고, 에틸 아세테이트에 용해시켰다. 유기층을 물로 세정하고, 황산 나트륨을 통해 건조시키고, 칼럼 크로마토그래피 (용리액: 5% 에틸 아세테이트/헥산) 에 의해 정제하였다. 연노랑색 고체를 획득하였다 (7.58 g, 수율: 82%).Dppf (1,1'-bis (diphenyl-phosphino) ferrocene; 0.19 g; 0.34 mmol) and Pd 2 (dba) 3 (tris (dibenzylideneacetone) -dipalladium (0) in toluene (220 ml) 0.15 g; 0.17 mmol) through a nitrogen solution for 10 minutes. Subsequently t-BuONa (2.8 g; 29 mmol) was added and the reaction mixture was stirred for an additional 15 minutes. Then 4,4'-dibromobiphenyl (25 g; 80 mmol) and 4,4'-dimethoxydiphenylamine (5.52 g; 20 mmol) were added sequentially. The reaction mixture was heated at a temperature of 100 ° C. for 7 hours under a nitrogen atmosphere. After cooling to room temperature, the reaction mixture was quenched with ice water and the precipitated solid was filtered off and dissolved in ethyl acetate. The organic layer was washed with water, dried over sodium sulfate and purified by column chromatography (eluent: 5% ethyl acetate / hexanes). A pale yellow solid was obtained (7.58 g, yield: 82%).

Figure pct00040
Figure pct00040

(B3) : 일반적 합성 방식 I-R3 에 따른 합성 단계:(B3): synthesis step according to the general synthesis mode I-R3:

Figure pct00041
Figure pct00041

N4,N4'-비스(4-메톡시페닐)비페닐-4,4'-디아민 (합성 단계 I-R1 로부터의 생성물; 0.4 g; 1.0 mmol) 및 합성 단계 I-R2 로부터의 생성물 (1.0 g; 2.2 mmol) 을, o-크실렌 (25 ml) 내의 t-BuONa (0.32 g; 3.3 mmol) 의 용액에 질소 분위기 하에서 첨가하였다. 후속하여, 팔라듐 아세테이트 (0.03 g; 0.14 mmol) 및 헥산 내의 P(t-Bu)3 (트리스-t-부틸포스핀) 의 10중량%의 용액 (0.3 ml; 0.1 mmol) 을 반응 혼합물에 첨가하여, 125℃ 에서 7 시간 동안 교반하였다. 그 후, 반응 혼합물을 톨루엔 150 ml 로 희석하고 Celite® 을 통해 여과하고, 유기 층을 Na2SO4 를 통해 건조시켰다. 용매를 제거하고, 조 생성물 (crude product) 을 테트라히드로푸란 (THF)/메탄올의 혼합물로부터 3회 재침전시켰다. 그 고체를 칼럼 크로마토그래피 (용리액: 20% 에틸 아세테이트/헥산) 에 의해 정제하고 나서, THF/메탄올을 이용한 정제 및 활성탄 정제를 수행하였다. 용매를 제거한 후에, 생성물을 연노랑색 고체로서 획득하였다 (1.0 g, 수율: 86%).N 4 , N 4 '-bis (4-methoxyphenyl) biphenyl-4,4'-diamine (product from synthesis step I-R1; 0.4 g; 1.0 mmol) and product from synthesis step I-R2 ( 1.0 g; 2.2 mmol) was added to a solution of t-BuONa (0.32 g; 3.3 mmol) in o-xylene (25 ml) under nitrogen atmosphere. Subsequently, a 10% by weight solution of P (t-Bu) 3 (tris-t-butylphosphine) in palladium acetate (0.03 g; 0.14 mmol) and hexane (0.3 ml; 0.1 mmol) was added to the reaction mixture And stirred at 125 ° C. for 7 hours. The reaction mixture was then diluted with 150 ml of toluene and filtered through Celite® and the organic layer was dried over Na 2 S0 4 . The solvent was removed and the crude product was reprecipitated three times from a mixture of tetrahydrofuran (THF) / methanol. The solid was purified by column chromatography (eluent: 20% ethyl acetate / hexane), followed by purification with THF / methanol and activated carbon purification. After removal of the solvent, the product was obtained as a pale yellow solid (1.0 g, yield: 86%).

Figure pct00042
Figure pct00042

(C) 합성 예 2 : 화합물 (C) Synthesis Example 2: Compound ID447 의Of ID447 합성 (합성 경로  Synthetic (Synthetic Path IIII ))

(C1) : 일반적 합성 방식 II-R2 에 따른 합성 단계:(C1): Synthesis step according to general synthesis scheme II-R2:

Figure pct00043
Figure pct00043

p-아니시딘 (5.7 g, 46.1 mmol), t-BuONa (5.5 g, 57.7 mol) 및 P(t-Bu)3 (0.62 ml, 0.31 mmol) 을, 톨루엔 (150 ml) 내의 합성 단계 I-R2 로부터의 생성물 (17.7 g, 38.4 mmol) 의 용액에 첨가하였다. 반응 혼합물에 20 분간 질소를 통과시킨 후에, Pd2(dba)3 (0.35 g, 0.38 mmol) 을 첨가하였다. 얻어진 반응 혼합물을 질소 분위기 하에서 실온에서 16 시간 동안 교반하도록 두었다. 후속하여, 그것을 에틸 아세테이트로 희석하고, Celite® 을 통해 여과하였다. 여과액을, 물 및 포화 염화 나트륨 용액의 각각 150 ml 로 2회 세정하였다. 유기상을 Na2SO4 를 통해 건조시키고 용매를 제거한 후에, 검은 고체를 획득하였다. 이 고체를 칼럼 크로마토그래피 (용리액: 0 - 25% 에틸 아세테이트/헥산) 에 의해 정제하였다. 이것은 주황색 고체를 제공하였다 (14 g, 수율: 75%).p-anisidine (5.7 g, 46.1 mmol), t-BuONa (5.5 g, 57.7 mol) and P (t-Bu) 3 (0.62 ml, 0.31 mmol) in synthesis step I-R2 in toluene (150 ml) To a solution of the product from (17.7 g, 38.4 mmol). After nitrogen was passed through the reaction mixture for 20 minutes, Pd 2 (dba) 3 (0.35 g, 0.38 mmol) was added. The resulting reaction mixture was left to stir at room temperature under nitrogen atmosphere for 16 hours. Subsequently, it was diluted with ethyl acetate and filtered through Celite®. The filtrate was washed twice with 150 ml each of water and saturated sodium chloride solution. After drying the organic phase over Na 2 S0 4 and removing the solvent, a black solid was obtained. This solid was purified by column chromatography (eluent: 0-25% ethyl acetate / hexanes). This gave an orange solid (14 g, yield: 75%).

Figure pct00044
Figure pct00044

(C2) : 일반적 합성 방식 II-R3 에 따른 합성 단계:(C2): synthesis step according to general synthesis mode II-R3:

Figure pct00045
Figure pct00045

t-BuONa (686 mg; 7.14 mmol) 를 감압 하에서 100℃ 에서 가열하고, 그후 반응 플라스크를 질소로 퍼징하고 실온으로 냉각하였다. 그 후 2,7-디브로모-9,9-디메틸플루오렌 (420 mg; 1.19 mmol), 톨루엔 (40 ml) 및 Pd[P(tBu)3]2 (20 mg; 0.0714 mmol) 을 첨가하고, 반응 혼합물을 실온에서 15분간 교반하였다. 후속하여, 반응 혼합물에 N,N,N'-p-트리메톡시트리페닐벤지딘 (1.5 g; 1.27 mmol) 을 첨가하고 120℃ 에서 5 시간 동안 교반하였다. 혼합물을 Celite®/MgSO4 혼합물을 통해 여과하고, 톨루엔으로 세정하였다. 조 생성물을 칼럼 크로마토그래피 (용리액: 30% 에틸 아세테이트/헥산) 에 의해 2회 정제하였고, THF/메탄올로부터 2회 재침전시킨 후에, 연노랑색 고체를 획득하였다 (200 mg, 수율: 13%).t-BuONa (686 mg; 7.14 mmol) was heated at 100 ° C. under reduced pressure, after which the reaction flask was purged with nitrogen and cooled to room temperature. Then 2,7-dibromo-9,9-dimethylfluorene (420 mg; 1.19 mmol), toluene (40 ml) and Pd [P ( t Bu) 3 ] 2 (20 mg; 0.0714 mmol) were added The reaction mixture was stirred at room temperature for 15 minutes. Subsequently, N, N, N′-p-trimethoxytriphenylbenzidine (1.5 g; 1.27 mmol) was added to the reaction mixture and stirred at 120 ° C. for 5 hours. The mixture was filtered through a Celite® / MgSO 4 mixture and washed with toluene. The crude product was purified twice by column chromatography (eluent: 30% ethyl acetate / hexanes) and after two reprecipitations from THF / methanol a pale yellow solid was obtained (200 mg, yield: 13%).

Figure pct00046
Figure pct00046

(D) 합성 예 3 : 화합물 (D) Synthesis Example 3: Compound ID453 의Of ID453 합성 (합성 경로 I) Synthesis (Synthetic Path I)

(D1) : 초기 아민의 제작:(D1): Preparation of Initial Amine:

단계 1:Step 1:

Figure pct00047
Figure pct00047

DMSO (디메틸 술폭시드) 580 ml 내의 2-브로모-9H-플루오렌 (120 g; 1 eq) 및 BnEt3NCl (염화 벤질트리에틸암모늄; 5.9 g; 0.06 eq) 의 혼합물에 NaOH (78 g; 4 eq) 를 첨가하였다. 혼합물을 얼음물로 냉각하고, 요오드화 메틸 (MeI) (160 g; 2.3 eq) 을 천천히 적하 첨가하였다. 반응 혼합물을 하룻밤 동안 교반하였고, 그 후 물에 쏟아붓고 후속하여 에틸 아세테이트로 3회 추출하였다. 조합된 유기상들을 포화 염화 나트륨 용액으로 세정하고 Na2SO4 를 통해 건조시키고, 용매를 제거하였다. 조 생성물을 실리카 겔을 사용한 칼럼 크로마토그래피 (용리액: 석유 에테르) 에 의해 정제하였다. 메탄올로 세정한 후에, 생성물 (2-브로모-9,9'-디메틸-9H-플루오렌) 을 흰색 고체로서 획득하였다 (102 g).To a mixture of 2-bromo-9H-fluorene (120 g; 1 eq) and BnEt 3 NCl (benzyltriethylammonium chloride; 5.9 g; 0.06 eq) in 580 ml of DMSO (dimethyl sulfoxide) NaOH (78 g; 4 eq) was added. The mixture was cooled with ice water and methyl iodide (MeI) (160 g; 2.3 eq) was slowly added dropwise. The reaction mixture was stirred overnight, then poured into water and subsequently extracted three times with ethyl acetate. The combined organic phases were washed with saturated sodium chloride solution, dried over Na 2 SO 4 , and the solvent was removed. The crude product was purified by column chromatography using silica gel (eluent: petroleum ether). After washing with methanol, the product (2-bromo-9,9'-dimethyl-9H-fluorene) was obtained as a white solid (102 g).

Figure pct00048
Figure pct00048

단계 2:Step 2:

Figure pct00049
Figure pct00049

p-아니시딘 (1.23 g; 10.0 mmol) 및 2-브로모-9,9'-디메틸-9H-플루오렌 (3.0 g; 11.0 mmol) 을 톨루엔 15 ml (15 ml) 내의 t-BuONa (1.44 g; 15.0 mmol) 의 용액에 질소 분위기 하에서 첨가하였다. 헥산 내의 P(t-Bu)3 의 10 중량% 용액 (0.24 ml; 0.08 mmol) 및 Pd2(dba)3 (92 mg; 0.1 mmol) 을 첨가하고, 반응 혼합물을 실온에서 5 시간 동안 교반하였다. 후속하여, 혼합물을 얼음물로 급랭시키고, 침전된 고체를 여과하고, 에틸 아세테이트에 용해시켰다. 유기상을 물로 세정하고, Na2SO4 을 통해 건조시켰다. 조 생성물을 칼럼 크로마토그래피 (용리액: 10% 에틸 아세테이트/헥산) 에 의해 정제한 후에, 연노랑색 고체를 획득하였다 (1.5 g, 수율: 48%).p-anisidine (1.23 g; 10.0 mmol) and 2-bromo-9,9'-dimethyl-9H-fluorene (3.0 g; 11.0 mmol) were added to t-BuONa (1.44 g) in 15 ml (15 ml) of toluene. 15.0 mmol) was added under a nitrogen atmosphere. A 10 wt% solution of P (t-Bu) 3 in hexane (0.24 ml; 0.08 mmol) and Pd 2 (dba) 3 (92 mg; 0.1 mmol) were added and the reaction mixture was stirred at rt for 5 h. Subsequently, the mixture was quenched with ice water and the precipitated solid was filtered off and dissolved in ethyl acetate. The organic phase was washed with water and dried over Na 2 S0 4 . After the crude product was purified by column chromatography (eluent: 10% ethyl acetate / hexanes) a pale yellow solid was obtained (1.5 g, yield: 48%).

Figure pct00050
Figure pct00050

(D2) : 본 발명에 따라 사용하기 위한 화합물 ID453 의 제작(D2): Preparation of compound ID453 for use according to the present invention

(D2.1): 일반적 합성 방식 I-R2 에 따른 합성 단계:(D2.1): Synthesis steps according to general synthesis scheme I-R2:

Figure pct00051
Figure pct00051

a) 로부터의 생성물 (4.70 g; 10.0 mmol) 및 4,4'-디브로모비페닐 (7.8 g; 25 mmol) 을, 톨루엔 50 ml 내의 t-BuONa (1.15 g; 12 mmol) 의 용액에 질소 하에서 첨가하였다. Pd2(dba)3 (0.64 g; 0.7 mmol) 및 DPPF (0.78 g; 1.4 mmol) 를 첨가하고, 반응 혼합물을 100℃ 에서 7 시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 얼음물로 급랭시킨 후에, 침전된 고체를 여과하고, 그것을 에틸 아세테이트에 용해시켰다. 유기상을 물로 세정하고, Na2SO4 을 통해 건조시켰다. 조 생성물을 칼럼 크로마토그래피 (용리액: 1% 에틸 아세테이트/헥산) 에 의해 정제한 후에, 연노랑색 고체를 획득하였다 (4.5 g, 수율: 82%).The product from a) (4.70 g; 10.0 mmol) and 4,4'-dibromobiphenyl (7.8 g; 25 mmol) were added to a solution of t-BuONa (1.15 g; 12 mmol) in 50 ml of toluene under nitrogen. Added. Pd 2 (dba) 3 (0.64 g; 0.7 mmol) and DPPF (0.78 g; 1.4 mmol) were added and the reaction mixture was stirred at 100 ° C. for 7 hours. After quenching the reaction mixture with ice water, the precipitated solid was filtered off and it was dissolved in ethyl acetate. The organic phase was washed with water and dried over Na 2 S0 4 . After the crude product was purified by column chromatography (eluent: 1% ethyl acetate / hexane), a pale yellow solid was obtained (4.5 g, yield: 82%).

Figure pct00052
Figure pct00052

(D2.2): 일반적 합성 방식 I-R3 에 따른 합성 단계:(D2.2): Synthesis steps according to general synthesis scheme I-R3:

Figure pct00053
Figure pct00053

N4,N4'-비스(4-메톡시페닐)비페닐-4,4'-디아민 (0.60 g; 1.5 mmol) 및 선행 합성 단계 I-R2 로부터의 생성물 (1.89 g; 3.5 mmol) 을, o-크실렌 30 ml 내의 t-BuONa (0.48 g; 5.0 mmol) 의 용액에 질소 하에서 첨가하였다. 헥산 내의 P(t-Bu)3 의 10 중량% 용액 (0.62 ml; 0.21 mmol) 및 팔라듐 아세테이트 (0.04 g; 0.18 mmol) 를 첨가하고, 반응 혼합물을 125℃ 에서 6 시간 동안 교반하였다. 후속하여, 혼합물을 톨루엔 100 ml 로 희석하고, Celite® 을 통해 여과하였다. 유기상을 Na2SO4 를 통해 건조시키고, 얻어진 고체를 칼럼 크로마토그래피 (용리액: 10% 에틸 아세테이트/헥산) 로 정제하였다. 그 다음에 THF/메탄올로부터의 재침전을 수행하여 연노랑색 고체를 획득하였다 (1.6 g, 수율: 80%).N 4 , N 4 '-bis (4-methoxyphenyl) biphenyl-4,4'-diamine (0.60 g; 1.5 mmol) and the product from the preceding synthetic step I-R2 (1.89 g; 3.5 mmol), To a solution of t-BuONa (0.48 g; 5.0 mmol) in 30 ml of o-xylene was added under nitrogen. 10 wt% solution of P (t-Bu) 3 in hexane (0.62 ml; 0.21 mmol) and palladium acetate (0.04 g; 0.18 mmol) were added and the reaction mixture was stirred at 125 ° C. for 6 h. Subsequently, the mixture was diluted with 100 ml of toluene and filtered through Celite®. The organic phase was dried over Na 2 S0 4 and the solid obtained was purified by column chromatography (eluent: 10% ethyl acetate / hexanes). Reprecipitation from THF / methanol was then carried out to give a pale yellow solid (1.6 g, yield: 80%).

Figure pct00054
Figure pct00054

(E) 본 발명에 따라 사용하기 위한 식 I 의 다른 화합물들:(E) Other compounds of formula I for use according to the invention:

이하에 열거되는 화합물들은 상술된 합성들과 유사하게 획득되었다:The compounds listed below were obtained similarly to the above synthesis:

(E1) 합성 예 4: 화합물 ID320(E1) Synthesis Example 4: Compound ID320

Figure pct00055
Figure pct00055

Figure pct00056
Figure pct00056

(E2) 합성 예 5: 화합물 ID321(E2) Synthesis Example 5: Compound ID321

Figure pct00057
Figure pct00057

Figure pct00058
Figure pct00058

(E3) 합성 예 6: 화합물 ID366(E3) Synthesis Example 6: Compound ID366

Figure pct00059
Figure pct00059

Figure pct00060
Figure pct00060

(E4) 합성 예 7: 화합물 ID368(E4) Synthesis Example 7: Compound ID368

Figure pct00061
Figure pct00061

Figure pct00062
Figure pct00062

(E5) 합성 예 8: 화합물 ID369(E5) Synthesis Example 8: Compound ID369

Figure pct00063
Figure pct00063

(E6) 합성 예 9: 화합물 ID446(E6) Synthesis Example 9: Compound ID446

Figure pct00065
Figure pct00065

Figure pct00066
Figure pct00066

(E7) 합성 예 10: 화합물 ID450(E7) Synthesis Example 10: Compound ID450

Figure pct00067
Figure pct00067

Figure pct00068
Figure pct00068

(E8) 합성 예 11: 화합물 ID452(E8) Synthesis Example 11: Compound ID452

Figure pct00069
Figure pct00069

Figure pct00070
Figure pct00070

(E9) 합성 예 12: 화합물 ID480(E9) Synthesis Example 12: Compound ID480

Figure pct00071
Figure pct00071

Figure pct00072
Figure pct00072

(E10) 합성 예 13: 화합물 ID518(E10) Synthesis Example 13: Compound ID518

Figure pct00073
Figure pct00073

Figure pct00074
Figure pct00074

(E11) 합성 예 14: 화합물 ID519(E11) Synthesis Example 14 Compound ID519

Figure pct00075
Figure pct00075

Figure pct00076
Figure pct00076

(E12) 합성 예 15: 화합물 ID521(E12) Synthesis Example 15 Compound ID521

Figure pct00077
Figure pct00077

Figure pct00078
Figure pct00078

(E13) 합성 예 16: 화합물 ID522(E13) Synthesis Example 16: Compound ID522

Figure pct00079
Figure pct00079

Figure pct00080
Figure pct00080

(E14) 합성 예 17: 화합물 ID523(E14) Synthesis Example 17 Compound ID523

Figure pct00081
Figure pct00081

Figure pct00082
Figure pct00082

(E15) 합성 예 18: 화합물 ID565(E15) Synthesis Example 18 Compound ID565

Figure pct00083
Figure pct00083

Figure pct00084
Figure pct00084

(E16) 합성 예 19: 화합물 ID568(E16) Synthesis Example 19: Compound ID568

Figure pct00085
Figure pct00085

Figure pct00086
Figure pct00086

(E17) 합성 예 20: 화합물 ID569(E17) Synthesis Example 20: Compound ID569

Figure pct00087
Figure pct00087

Figure pct00088
Figure pct00088

(E18) 합성 예 21: 화합물 ID572(E18) Synthesis Example 21: Compound ID572

Figure pct00089
Figure pct00089

Figure pct00090
Figure pct00090

(E19) 합성 예 22: 화합물 ID573(E19) Synthesis Example 22: Compound ID573

Figure pct00091
Figure pct00091

Figure pct00092
Figure pct00092

(E20) 합성 예 23: 화합물 ID575(E20) Synthesis Example 23: Compound ID575

Figure pct00093
Figure pct00093

Figure pct00094
Figure pct00094

(E21) 합성 예 24: 화합물 ID629(E21) Synthesis Example 24: Compound ID629

Figure pct00095
Figure pct00095

Figure pct00096
Figure pct00096

(E22) 합성 예 25: 화합물 ID631(E22) Synthesis Example 25: Compound ID631

Figure pct00097
Figure pct00097

Figure pct00098
Figure pct00098

(F) 식 (F) formula IV 의IV 화합물들의 합성: Synthesis of Compounds:

Figure pct00099
Figure pct00099

(a) p-아니시딘 및 2-브로모-9,9-디메틸-9H-플루오렌의 커플링(a) Coupling of p-anisidine and 2-bromo-9,9-dimethyl-9H-fluorene

Figure pct00100
Figure pct00100

0.24 ml (0.08 mmol) 의 P(t-Bu)3 (d = 0.68 g/ml) 및 0.1 g 의 Pd2(dba)2 [=(트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(0)] (0.1 mmol) 에, 10 ml 내지 15 ml 의 톨루엔 (무수물, 99.8%) 을 첨가하고, 혼합물을 실온에서 10분간 교반하였다. 1.44 g (15 mmol) 의 나트륨 tert-부톡시드 (97.0%) 를 첨가하고, 혼합물을 실온에서 추가 15분간 교반하였다. 후속하여, 2.73 g (11 mmol) 의 2-브로모-9,9-디메틸-9H-플루오렌을 첨가하고, 반응 혼합물을 추가 15분간 교반하였다. 최종적으로, 1.23 g (10 mmol) 의 p-아니시딘을 첨가하고, 혼합물을 90℃ 에서 4 시간 동안 교반하였다.0.24 ml (0.08 mmol) of P (t-Bu) 3 (d = 0.68 g / ml) and 0.1 g of Pd 2 (dba) 2 [= (tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0)] (0.1 mmol) was added 10 ml to 15 ml of toluene (anhydride, 99.8%) and the mixture was stirred for 10 minutes at room temperature 1.44 g (15 mmol) of sodium tert-butoxide (97.0%) were added, The mixture was stirred for an additional 15 minutes at room temperature, followed by 2.73 g (11 mmol) of 2-bromo-9,9-dimethyl-9H-fluorene and the reaction mixture was stirred for an additional 15 minutes. , 1.23 g (10 mmol) of p-anisidine was added and the mixture was stirred at 90 ° C. for 4 hours.

반응 혼합물을 물과 혼합하고, 생성물을 헥산으로부터 침전시켰다. 수상 (aqueous phase) 을 또한 에틸 아세테이트로 추출하였다. 여과된 침전 고체와 유기상을 조합하고, SiO2 상에 대해 칼럼 크로마토그래피 (10:1 헥산:에틸 아세테이트) 에 의해 정제하였다.The reaction mixture was mixed with water and the product precipitated out of hexane. The aqueous phase was also extracted with ethyl acetate. The filtered precipitated solid and organic phase were combined and purified by column chromatography on SiO 2 phase (10: 1 hexanes: ethyl acetate).

1.5 g (수율: 47.6%) 의 노란색 고체를 획득하였다.1.5 mg (yield: 47.6%) of a yellow solid was obtained.

Figure pct00101
Figure pct00101

(b) 트리스(4-브로모페닐)아민과 (a) 로부터의 생성물의 커플링(b) coupling of tris (4-bromophenyl) amine with the product from (a)

Figure pct00102
Figure pct00102

0.2 ml (0.07 mmol) 의 P(t-Bu)3 (D = 0.68 g/ml) 및 0.02 g (0.1 mmol) 의 팔라듐 아세테이트에 25 ml 의 톨루엔 (무수물) 을 첨가하고, 혼합물을 실온에서 10분간 교반하였다. 0.4 g (1.2 mmol) 의 나트륨 tert-부톡시드 (97.0%) 를 첨가하고, 혼합물을 실온에서 추가로 15분간 교반하였다. 후속하여, 0.63 g (1.3 mmol) 의 트리스(4-브로모페닐)아민을 첨가하고, 반응 혼합물을 추가로 15 분간 교반하였다. 최종적으로, 단계 (a) 로부터의 생성물 1.3 g (1.4 mmol) 을 첨가하고, 혼합물을 90℃ 에서 5 시간 동안 교반하였다.To 0.2 ml (0.07 mmol) of P (t-Bu) 3 (D = 0.68 g / ml) and 0.02 g (0.1 mmol) of palladium acetate are added 25 ml of toluene (anhydride) and the mixture is stirred at room temperature for 10 minutes. Stirred. 0.4 g (1.2 mmol) of sodium tert-butoxide (97.0%) were added and the mixture was stirred for an additional 15 minutes at room temperature. Subsequently, 0.63 g (1.3 mmol) of tris (4-bromophenyl) amine were added and the reaction mixture was stirred for an additional 15 minutes. Finally, 1.3 g (1.4 mmol) of product from step (a) were added and the mixture was stirred at 90 ° C. for 5 hours.

반응 혼합물을 찬 얼음물과 혼합하고, 에틸 아세테이트로 추출하였다. 생성물을 헥산/에틸 아세테이트의 혼합물로부터 침전시키고, SiO2 상에 대해 칼럼 크로마토그래피 (9:1 -> 5:1 헥산:에틸 아세테이트 변화) 에 의해 정제하였다.The reaction mixture was mixed with cold ice water and extracted with ethyl acetate. The product was precipitated from a mixture of hexanes / ethyl acetate and purified by column chromatography on SiO 2 (9: 1-> 5: 1 hexanes: ethyl acetate change).

0.7 g (수율: 45%) 의 노란색 생성물을 획득하였다.0.7 mg (yield: 45%) of yellow product was obtained.

Figure pct00103
Figure pct00103

(G) 화합물들 (G) compounds ID504 의Of ID504 합성: synthesis:

Figure pct00104
Figure pct00104

(4-브로모페닐)비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일) 로부터 제작을 진행하였고 (Chemical Communications, 2004, 68-69 참조), 먼저 4,4,5,5,4',4',5',5'-옥타메틸-[2,2']비[[1,3,2]디옥사보롤라닐] 과 반응시켰다 (단계 a). 그 다음에 9Br-DIPP-PDCI 와의 커플링을 수행하였다 (단계 b). 그 다음에 가수분해를 수행하여 무수물을 제공하였고 (단계 c), 후속하여 글리신과 반응시켜 최종 화합물을 제공하였다 (단계 d).Preparation was carried out from (4-bromophenyl) bis (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl) (see Chemical Communications, 2004, 68-69), first 4,4,5,5, 4 ', 4', 5 ', 5'-octamethyl- [2,2'] ratio [[1,3,2] dioxaborolanyl] (step a). Then coupling with 9Br-DIPP-PDCI was performed (step b). Hydrolysis was then performed to give an anhydride (step c), followed by reaction with glycine to give the final compound (step d).

단계 a:Step a:

30 g (54 mmol) 의 (4-브로모페닐)비스(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일), 41 g (162 mmol) 의 4,4,5,5,4',4',5',5'-옥타메틸-[2,2']비[[1,3,2]디옥사보롤라닐], 1 g (1.4 mmol) 의 Pd(dpf)2Cl2, 15.9 g (162 mmol) 의 칼륨 아세테이트 및 300 ml 의 디옥산의 혼합물을 80℃ 로 가열하고, 36 시간 동안 교반하였다.30 g (54 mmol) of (4-bromophenyl) bis (9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl), 41 g (162 mmol) of 4,4,5,5,4 ', 4 ', 5', 5'-octamethyl- [2,2 '] ratio [[1,3,2] dioxaborolanyl], 1 g (1.4 mmol) of Pd (dpf) 2 Cl 2 , 15.9 A mixture of g (162 mmol) of potassium acetate and 300 ml of dioxane was heated to 80 ° C. and stirred for 36 hours.

냉각한 후에, 용매를 제거하고, 잔류물을 50℃ 에서 진공 건조기 내에서 건조시켰다.After cooling, the solvent was removed and the residue was dried at 50 ° C. in a vacuum drier.

용리액 1:1 n-헥산:디클로로메탄을 이용하여 실리카 겔을 통한 여과에 의해 정제를 실시하였다. 반응물의 제거 이후에, 용리액을 디클로로메탄으로 바꾸었다. 생성물은 불그스름하고 진득진득한 잔류물로서 분리되었다. 이것을 실온에서 0.5 시간 동안 메탄올로 교반함으로써 추출하였다. 옅은 색의 침전물을 여과하였다. 진공 건조기 내에서 45℃ 에서 건조시킨 후에, 수율 74% 에 대응하는, 24 g 의 옅은 색 고체를 획득하였다.Purification was carried out by filtration through silica gel using eluent 1: 1 n-hexane: dichloromethane. After removal of the reactants, the eluent was changed to dichloromethane. The product was isolated as a reddish and sticky residue. It was extracted by stirring with methanol for 0.5 h at room temperature. The pale colored precipitate was filtered off. After drying at 45 ° C. in a vacuum drier, 24 kg of a pale solid was obtained, corresponding to a yield of 74%.

분석 데이터Analytical data

Figure pct00105
Figure pct00105

단계 b:Step b:

17.8 g (32 mmol) 의 9Br-DIPP-PDCI 및 19 ml (95 mmol) 의 5 몰 NaOH 를 500 ml 의 디옥산 내에 도입하였다. 이 혼합물을 아르곤으로 30분간 탈기하였다. 그 후 570 mg (1.1 mmol) 의 Pd[P(tBu)3]2 및 23 g (38 mmol) 의 단계 a 를 첨가하고, 혼합물을 아르곤 하에서 85℃ 에서 17 시간 동안 교반하였다.17.8 g (32 mmol) of 9Br-DIPP-PDCI and 19 ml (95 mmol) of 5 molar NaOH were introduced into 500 ml of dioxane. The mixture was degassed with argon for 30 minutes. 570 mg (1.1 mmol) of Pd [P (tBu) 3 ] 2 and 23 g (38 mmol) of step a were then added and the mixture was stirred at 85 ° C. for 17 h under argon.

용리액 4:1 디클로로메탄:톨루엔을 이용하여 칼럼 크로마토그래피에 의해 정제를 실시하였다.Purification was performed by column chromatography using eluent 4: 1 dichloromethane: toluene.

수율 74% 에 대응하는, 22.4 g 의 보라색 고체를 획득하였다.22.4 g of a purple solid was obtained, corresponding to 74% yield.

분석 데이터:Analytical Data:

Figure pct00106
Figure pct00106

단계 c:Step c:

22.4 g (23 mmol) 의 단계 b 및 73 g (1.3 mol) 의 KOH 를 200 ml 의 2-메틸-2-부탄올에 도입하였고, 혼합물을 환류에서 17 시간 동안 교반하였다.22.4 g (23 mmol) of step b and 73 g (1.3 mol) of KOH were introduced into 200 ml of 2-methyl-2-butanol and the mixture was stirred at reflux for 17 h.

냉각한 후에, 반응 혼합물을 1ℓ의 얼음물 + 50 ml 의 농축된 아세트산에 첨가하였다. 주황빛 갈색 고체를 프릿 (frit) 을 통해 여과하고, 물로 세정하였다.After cooling, the reaction mixture was added to 1 L ice water + 50 mL ml of concentrated acetic acid. The orange brown solid was filtered through frit and washed with water.

그 고체를 디클로로메탄에 용해시키고, 탈염수로 추출하였다. 10 ml 의 농축된 아세트산을 유기상에 첨가하고, 실온에서 교반하였다. 그 용액으로부터 용매를 제거하였다. 잔류물을 실온에서 30분간 메탄올로 교반함으로써 추출하고, 프릿을 통한 흡인 (suction) 에 의해 여과하고, 진공 건조기 내에서 55℃ 에서 건조시켰다.The solid was dissolved in dichloromethane and extracted with demineralized water. 10 mL of concentrated acetic acid was added to the organic phase and stirred at room temperature. The solvent was removed from the solution. The residue was extracted by stirring with methanol for 30 minutes at room temperature, filtered by suction through a frit and dried at 55 ° C. in a vacuum drier.

이것은 수율 94% 에 대응하는 17.5 g 의 보라색 고체를 제공하였다.This gave 17.5 g of a purple solid corresponding to 94% yield.

정제되지 않은 생성물을 다음 단계에서 사용하였다.The crude product was used in the next step.

단계 d:Step d:

17.5 g (22 mmol) 의 단계 c, 16.4 g (220 mmol) 의 글리신 및 4 g (22 mmol) 의 아연 아세테이트를 350 ml 의 N-메틸피롤리돈에 도입하였고, 혼합물을 130℃ 에서 12 시간 동안 교반하였다.17.5 g (22 mmol) of step c, 16.4 g (220 mmol) of glycine and 4 g (22 mmol) of zinc acetate were introduced into 350 ml of N-methylpyrrolidone and the mixture was stirred at 130 ° C. for 12 hours. Stirred.

냉각한 후에, 반응 혼합물을 1ℓ의 탈염수에 첨가하였다. 침전물을 프릿을 통해 여과하고, 물로 세정하고, 진공 건조기 내에서 70℃ 에서 건조시켰다.After cooling, the reaction mixture was added to 1 liter of demineralized water. The precipitate was filtered through frit, washed with water and dried at 70 ° C. in a vacuum drier.

용리액 3:1 디클로로-메탄:에탄올 + 2% 트리에틸아민을 이용하여 칼럼 크로마토그래피에 의해 정제를 실시하였다. 분리된 생성물을 60℃ 에서 50% 아세트산으로 교반함으로써 추출하였다. 고체를 프릿을 통해 흡인에 의해 여과하고, 물로 세정하고, 진공 건조기 내에서 80℃ 에서 건조시켰다.Purification was performed by column chromatography using eluent 3: 1 dichloro-methane: ethanol + 2% triethylamine. The separated product was extracted by stirring with 50% acetic acid at 60 ° C. The solid was filtered by suction through the frit, washed with water and dried at 80 ° C. in a vacuum drier.

수율 42% 에 대응하는 7.9 g 의 보라색 고체를 획득하였다.7.9 g of a purple solid corresponding to a yield of 42% was obtained.

분석 데이터:Analytical Data:

Figure pct00107
Figure pct00107

(H) 화합물들 (H) compounds ID662 의Of ID662 합성: synthesis:

Figure pct00108
Figure pct00108

ID662 는, 대응하는 시판되는 히드록삼산 [2-(4-부톡시페닐)-N-히드록시아세트아미드] 과 수산화 나트륨을 반응시킴으로써 제작되었다.ID662 was produced by reacting the corresponding commercially available hydroxamic acid [2- (4-butoxyphenyl) -N-hydroxyacetamide] with sodium hydroxide.

110 : 광기전력 소자
112 : 염료 태양 전지
114 : 기판
116 : 제 1 전극
118 : 블로킹층
120 : n-반도전성 재료
122 : 염료
124 : 캐리어 엘리먼트
126 : p-반도체
128 : 매트릭스 재료
130 : 산화된 형태의 은
132 : 제 2 전극
134 : 층 구조
136 : 캡슐화물
138 : 페르미 준위
140 : HOMO
142 : LUMO
144 : 산화된 형태의 은이 없는 비교 샘플에 대한 특성, t = 0
146 : 산화된 형태의 은이 없는 비교 샘플에 대한 특성, t = 2 일
148 : 예 1 의 샘플에 대한 특성, t = 0
150 : 예 1 의 샘플에 대한 특성, t = 2 일
110: photovoltaic device
112: Dye Solar Cell
114: substrate
116: first electrode
118: blocking layer
120: n-semiconductive material
122: dye
124: carrier element
126: p-semiconductor
128: Matrix Material
130: silver in oxidized form
132: second electrode
134: layer structure
136: capsule
138: Fermi Level
140: HOMO
142: LUMO
144: Properties for comparative samples without silver in oxidized form, t = 0
146: Properties for comparative samples without silver in oxidized form, t = 2 days
148: Characteristic for sample of Example 1, t = 0
150: characteristics for the sample of Example 1, t = 2 days

Claims (20)

전자기 방사선을 전기 에너지로 변환하기 위한 광기전력 소자 (110), 특히 염료 태양 전지 (112) 로서,
상기 광기전력 소자 (110) 는 적어도 하나의 제 1 전극 (116), 적어도 하나의 n-반도전성 금속 산화물 (120), 적어도 하나의 전자기 방사선-흡수 염료 (122), 적어도 하나의 고체 유기 p-반도체 (126) 및 적어도 하나의 제 2 전극 (132) 을 포함하고,
상기 p-반도체 (126) 는 산화된 형태의 은을 포함하는, 광기전력 소자.
As photovoltaic element 110, in particular dye solar cell 112, for converting electromagnetic radiation into electrical energy,
The photovoltaic device 110 comprises at least one first electrode 116, at least one n-semiconductive metal oxide 120, at least one electromagnetic radiation-absorbing dye 122, at least one solid organic p- A semiconductor 126 and at least one second electrode 132,
The p-semiconductor (126) comprises silver in oxidized form.
제 1 항에 있어서,
상기 p-반도체는, 적어도 하나의 캐리어 엘리먼트에 적어도 하나의 p-도전성 유기 재료 (128) 및 산화된 형태의 은을 제공 (apply) 함으로써 제조가능하거나 또는 제조되었고,
상기 은은 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -] 의 형태로 제공되는 것이 바람직하고, Am - 는 유기 또는 무기 산의 음이온이며 m 은 1 내지 3 의 범위 내의 정수이고, 바람직하게 m 은 1 인, 광기전력 소자.
The method of claim 1,
The p-semiconductor is manufacturable or has been prepared by applying at least one p-conductive organic material 128 and silver in oxidized form to at least one carrier element,
The silver was sputtered at least one of silver (I) salt [Ag +] m [A m -] preferably provided in the form of and, A m - is the anion of an organic or inorganic acid and m is an integer in the range of 1 to 3 , Preferably m is 1.
제 2 항에 있어서,
상기 은은 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -] 의 형태로 제공되고, [Am -] 는 유기 산의 음이온이며, 바람직하게 상기 유기 산은 적어도 하나의 불소기 (-F) 또는 시아노기를 가지는, 광기전력 소자.
3. The method of claim 2,
The silver was sputtered at least one of silver (I) salt [Ag +] m - is provided in the form of, [A m] [A m -] is an anion of an organic acid, preferably the organic acid is at least one fluorine group (- F) or a photovoltaic device having a cyano group.
제 3 항에 있어서,
[Am -] 는 하기 식 (II) 의 구조를 가지며,
Figure pct00109

Ra 는 불소기 (-F), 또는 각각이 적어도 하나의 불소기 또는 시아노기에 의해 치환된 알킬 라디칼, 시클로알킬 라디칼, 아릴 라디칼 또는 헤테로아릴 라디칼이며,
X 는 -O- 또는 -N--Rb 이고,
Rb 는 불소기 (-F) 또는 시아노기를 포함하고,
Rb 는 식 -S(O)2- 의 기를 더 포함하는, 광기전력 소자.
The method of claim 3, wherein
[A m -] has a structure of the formula (II),
Figure pct00109

R a is a fluorine group (-F), or an alkyl radical, a cycloalkyl radical, an aryl radical or a heteroaryl radical, each substituted by at least one fluorine group or cyano group,
X is -O - or -N -- R b ,
R b contains a fluorine group (-F) or a cyano group,
R b further comprises a group of the formula —S (O) 2 —.
제 4 항에 있어서,
Ra 는 -F, -CF3, -CF2-CF3 및 -CH2-CN 으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 광기전력 소자.
5. The method of claim 4,
R a is selected from the group consisting of —F, —CF 3 , —CF 2 —CF 3, and —CH 2 —CN.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
X 는 -N--Rb 이고,
Rb 는 -S(O)2-F, -S(O)2-CF3, -S(O)2-CF2-CF3 및 -S(O)2-CH2-CN 으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 광기전력 소자.
The method according to claim 4 or 5,
X is -N -- R b ,
R b is selected from the group consisting of -S (O) 2 -F, -S (O) 2 -CF 3 , -S (O) 2 -CF 2 -CF 3, and -S (O) 2 -CH 2 -CN. Selected, photovoltaic device.
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
[Am -] 는 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드 (TFSI-), 비스(트리플루오로에틸술포닐)이미드, 비스(플루오로술포닐)이미드 및 트리플루오로메틸술포네이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 바람직하게 [Am -] 는 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드 (TFSI-) 인, 광기전력 소자.
6. The method according to any one of claims 3 to 5,
[A m ] is bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (TFSI ), bis (trifluoroethylsulfonyl) imide, bis (fluorosulfonyl) imide and trifluoromethylsulfonate is selected from the group, preferably consisting of [a m -] is (methylsulfonyl trifluoromethanesulfonyl) imide (TFSI -) of bis, the photovoltaic element.
제 3 항에 있어서,
[Am -] 는 트리플루오로아세테이트기인, 광기전력 소자.
The method of claim 3, wherein
[A m -] acetate is due trifluoromethyl, photovoltaic elements.
제 3 항에 있어서,
[Am -] 는 NO3 - 인, 광기전력 소자.
The method of claim 3, wherein
[A m ] is NO 3 , a photovoltaic device.
제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 p-반도체는, 적어도 하나의 캐리어 엘리먼트에 적어도 하나의 p-도전성 유기 재료 (128) 및 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -] 을 제공함으로써 제조가능하거나 또는 제조되었고, 상기 제공 (application) 은 상기 적어도 하나의 p-도전성 유기 재료 및 상기 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -] 을 포함하는 액체상으로부터의 성막 (deposition) 에 의해 실시되는, 광기전력 소자.
9. The method according to any one of claims 3 to 8,
The p-semiconductor is preparable or manufactured by providing at least one carrier element with at least one p-conductive organic material 128 and at least one silver (I) salt [Ag + ] m [A m ] was, the service (application) is as defined in at least one of the p- conductive organic material and the at least one silver (I) salt [Ag +] m [a m -] carried out by the film formation (deposition) from a liquid phase comprising the Photovoltaic device.
제 10 항에 있어서,
상기 액체상은 적어도 하나의 용매, 특히 유기 용매, 특히 시클로헥사논; 클로로벤젠; 벤조푸란; 및 시클로펜타논으로부터 선택되는 용매를 더 포함하는, 광기전력 소자.
11. The method of claim 10,
The liquid phase comprises at least one solvent, in particular an organic solvent, in particular cyclohexanone; Chlorobenzene; Benzofuran; And a solvent selected from cyclopentanone.
제 11 항에 있어서,
Ag+ 및 바람직하게 또한 음이온성 화합물 [Am -] 은 상기 매트릭스 재료 (128) 내에 본질적으로 균질한 분포로 존재하는, 광기전력 소자.
The method of claim 11,
Ag + and preferably also anionic compound [A m ] are present in an essentially homogeneous distribution in the matrix material (128).
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 매트릭스 재료 (128) 는 적어도 하나의 저분자량의 유기 p-반도체 (126) 를 포함하는, 광기전력 소자.
13. The method according to claim 11 or 12,
The matrix material (128) comprises at least one low molecular weight organic p-semiconductor (126).
제 2 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 p-도전성 유기 재료 (128) 는 스피로 화합물, 특히 스피로-MeOTAD, 및/또는 하기 구조식을 갖는 화합물을 포함하고,
Figure pct00110

A1, A2 및 A3 은 각각 독립적으로, 선택적으로 치환된 아릴기들 또는 헤테로아릴기들이고,
R1, R2 및 R3 은 각각 독립적으로, 치환기들 -R, -OR, -NR2, -A4-OR 및 -A4-NR2 로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,
R 은 알킬, 아릴 및 헤테로아릴로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,
A4 는 아릴기 또는 헤테로아릴기이고,
식 (I) 에서의 각각의 경우에 n 은 독립적으로 0, 1, 2 또는 3 의 값이고,
다만, 개별적인 n 값들의 합계가 적어도 2 이고, R1, R2 및 R3 라디칼들 중 적어도 2개는 -OR 및/또는 -NR2 인, 광기전력 소자.
12. The method according to any one of claims 2 to 11,
The p-conductive organic material 128 comprises a spiro compound, in particular spiro-MeOTAD, and / or a compound having the structure
Figure pct00110

A 1 , A 2 and A 3 are each independently, optionally substituted aryl groups or heteroaryl groups,
R 1 , R 2 and R 3 are each independently selected from the group consisting of substituents -R, -OR, -NR 2 , -A 4 -OR and -A 4 -NR 2 ,
R is selected from the group consisting of alkyl, aryl and heteroaryl,
A 4 is an aryl group or heteroaryl group,
In each case in formula (I) n is independently a value of 0, 1, 2 or 3,
Provided that the sum of the individual n values is at least 2 and at least two of the R 1 , R 2 and R 3 radicals are —OR and / or —NR 2 .
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 캡슐화물을 더 포함하고,
상기 캡슐화물은 주위 분위기로부터 광기전력 소자 (110), 특히 상기 전극들 (116, 132) 및/또는 상기 p-반도체 (126) 를 차폐하도록 디자인되는, 광기전력 소자.
15. The method according to any one of claims 1 to 14,
Further comprises at least one encapsulation,
The encapsulation is designed to shield the photovoltaic device (110), in particular the electrodes (116, 132) and / or the p-semiconductor (126) from the ambient atmosphere.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 액체상은 상기 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -] 을, 0.5 mM/ml 내지 50 mM/ml 의 농도로 포함하고, 보다 바람직하게 1 mM/ml 내지 20 mM/ml 의 농도로 포함하는, 광기전력 소자.
The method of claim 10 or 11,
The liquid phase comprises the at least one silver (I) salt [Ag + ] m [A m ] at a concentration of 0.5 mM / ml to 50 mM / ml, more preferably 1 mM / ml to 20 mM / A photovoltaic device comprising at a concentration of ml.
유기 컴포넌트, 특히 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 기재된 광기전력 소자 (110) 에 사용하기 위한 고체 유기 p-반도체 (126) 의 제조 방법으로서,
적어도 하나의 p-도전성 유기 매트릭스 재료 (128) 및 적어도 산화된 형태의 은, 바람직하게 적어도 하나의 은(I) 염 [Ag+]m[Am -] 이, 적어도 하나의 액체상으로부터 적어도 하나의 캐리어 엘리먼트에 제공되고,
[A]- 는 유기 또는 무기 산의 음이온이며,
화합물 [Ag+]m[Am -] 은 바람직하게 AgNO3 또는 은 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드인, 고체 유기 p-반도체의 제조 방법.
As a method of producing a solid organic p-semiconductor 126 for use in an organic component, in particular in the photovoltaic device 110 according to any one of claims 1 to 16,
At least one of the p- conductive organic matrix material 128 and at least the oxidized form is preferably at least one of silver (I) salt [Ag +] m [A m -] is at least one from the at least one liquid Provided to the carrier element,
[A] - is an anion of an organic or inorganic acid,
Compound [Ag +] m [A m -] is preferably AgNO 3, or is (methylsulfonyl-trifluoromethyl) bis imide of a method of manufacturing a solid organic semiconductor p-.
제 17 항에 있어서,
상기 액체상은 적어도 하나의 용매, 특히 유기 용매, 특히 시클로헥사논; 클로로벤젠; 벤조푸란; 및 시클로펜타논으로부터 선택되는 용매를 더 포함하는, 고체 유기 p-반도체의 제조 방법.
The method of claim 17,
The liquid phase comprises at least one solvent, in particular an organic solvent, in particular cyclohexanone; Chlorobenzene; Benzofuran; And a solvent selected from cyclopentanone.
제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
상기 고체 유기 p-반도체의 제조 방법은 낮은 산소 분위기에서 적어도 부분적으로 수행되는, 고체 유기 p-반도체의 제조 방법.
The method according to claim 17 or 18,
Wherein said method of producing a solid organic p-semiconductor is carried out at least partially in a low oxygen atmosphere.
광기전력 소자 (110), 특히 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 기재된 광기전력 소자 (110) 의 제조 방법으로서,
상기 광기전력 소자의 제조 방법에서, 적어도 하나의 제 1 전극 (116), 적어도 하나의 n-반도전성 금속 산화물 (120), 적어도 하나의 전자기 방사선-흡수 염료 (122), 적어도 하나의 고체 유기 p-반도체 (126) 및 적어도 하나의 제 2 전극 (132) 이 제공되고,
상기 p-반도체 (126) 는, 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 기재된 고체 유기 p-반도체의 제조 방법에 의해 제조되는, 광기전력 소자의 제조 방법.
As a method of manufacturing the photovoltaic device 110, in particular the photovoltaic device 110 according to any one of claims 1 to 16,
In the method of manufacturing the photovoltaic device, at least one first electrode 116, at least one n-semiconductive metal oxide 120, at least one electromagnetic radiation-absorbing dye 122, at least one solid organic p A semiconductor 126 and at least one second electrode 132 are provided,
The said p-semiconductor (126) is a manufacturing method of the photovoltaic element manufactured by the manufacturing method of the solid organic p-semiconductor in any one of Claims 17-19.
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