WO2013183549A1 - 組成物及びそれを用いた電子素子 - Google Patents

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何以 池滝
吉村 研
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住友化学株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a composition and an electronic device using the composition.
  • Crystal silicon solar cells are mass-produced as solar cells.
  • the crystalline silicon solar cell has a problem in that the manufacturing cost is high because the manufacturing process includes a step of melting silicon under a high temperature condition.
  • organic thin-film solar cells do not require a high-temperature process used in the production process of silicon-based solar cells, and can be manufactured only by a coating process, and are expected as low-cost solar cells.
  • a composition used for an organic thin film solar cell which is one embodiment of an organic photoelectric conversion element a composition comprising a polymer compound composed of a repeating unit (A) and a repeating unit (B) and phenyl C61-butyric acid methyl ester has been proposed. (Patent Document 1).
  • an organic photoelectric conversion element having an organic layer containing the composition does not necessarily have sufficient photoelectric conversion efficiency.
  • the present invention aims to provide a composition that improves the photoelectric conversion efficiency when used in an organic layer contained in an organic photoelectric conversion element.
  • the present invention provides the following [1] to [18].
  • the composition which is a high molecular compound which has a structural unit represented by (2), and a 3rd compound is a different compound from a 1st compound and a 2nd compound.
  • R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom or a substituent.
  • Y 1 represents an oxygen atom, a sulfur atom, —C ( ⁇ O) — or —N (R 5 ) —.
  • R 5 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • Ring Z 1 and ring Z 2 each independently represent an aromatic carbocyclic ring that may have a substituent or a heterocyclic ring that may have a substituent.
  • R 3 and R 4 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. However, R 3 and R 4 are different from R 1 and R 2 .
  • Y 2 represents an oxygen atom, a sulfur atom, —C ( ⁇ O) — or —N (R 5 ) —.
  • R 5 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • Ring Z 3 and ring Z 4 each independently represent an aromatic carbocyclic ring which may have a substituent or a heterocyclic ring which may have a substituent.
  • R 3 and R 4 are both branched alkyl groups, or R 3 and R 4 are both linear alkyl groups.
  • At least one of the polymer compound having the structural unit represented by formula (1) and the polymer compound having the structural unit represented by formula (2) is further represented by formula (3).
  • Ar 1 has an arylene group or substituent which may have a substituent, unlike the structural unit represented by formula (1) and the structural unit represented by formula (2). It represents a divalent heterocyclic group which may be present.
  • Ar 1 is a structural unit represented by formula (3-1), a structural unit represented by formula (3-2), a structural unit represented by formula (3-3), a formula (3- 4), a structural unit represented by formula (3-5), a structural unit represented by formula (3-6), a structural unit represented by formula (3-7) or a formula ( The composition according to [8], which is a structural unit represented by 3-8).
  • R 21 , R 22 , R 23 , R 24 , R 25 , R 26 , R 27 , R 28 , R 29 , R 30 , R 31 , R 32 , R 33 , R 34 , R 35 , R 36 , R 37 and R 38 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
  • X 21 , X 22 , X 23 , X 24 , X 25 , X 26 , X 27 , X 28 and X 29 each independently represent a sulfur atom, an oxygen atom or a selenium atom.
  • composition according to any one of [1] to [9], wherein the third compound is an electron-accepting compound.
  • a thin film comprising the composition according to any one of [1] to [11].
  • a liquid comprising the composition according to any one of [1] to [11] and a solvent.
  • An organic thin film transistor having a gate electrode, a source electrode, a drain electrode, and an active layer, the active layer containing the composition according to any one of [1] to [11].
  • composition of the present invention is a polymer compound containing a first compound, a second compound, and a third compound, wherein the first compound has a structural unit represented by formula (1), Is a polymer compound having a structural unit represented by the formula (2), and the third compound is a compound different from the first compound and the second compound.
  • R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom or a substituent.
  • substituent represented by R 1 and R 2 include a halogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, and a substituent.
  • Arylalkyl group which may have a substituent, arylalkoxy group which may have a substituent, arylalkylthio group which may have a substituent, acyl group, acyloxy group, amide group, acid imide group, imino group, amino group A substituted amino group, a substituted silyl group, a substituted silyloxy group, a substituted silylthio group, a substituted silylamino group, a heterocyclic group, a heterocyclic oxy group, a heterocyclic thio group, and an arylalkene optionally having a substituent Group, which may have a substituent arylalkynyl group which may have a substituent carboxy group, a nitro group and a cyano group.
  • Examples of the halogen atom represented by R 1 and R 2 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • the alkyl group represented by R 1 and R 2 may be linear, branched, or cyclic.
  • the number of carbon atoms in the alkyl group is usually 1-30.
  • the alkyl group may have a substituent.
  • a halogen atom is mentioned as a substituent.
  • Specific examples of the alkyl group which may have a substituent include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl grave, a pentyl group, and an isopentyl group.
  • the alkyl part of the alkoxy group represented by R 1 and R 2 may be linear, branched or cyclic.
  • the alkoxy group may have a substituent.
  • the number of carbon atoms of the alkoxy group is usually 1-20.
  • the substituent include a halogen atom and an alkoxy group (for example, 1 to 20 carbon atoms).
  • Specific examples of the alkoxy group which may have a substituent include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, an isobutoxy group, a tert-butoxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group, and a cyclohexyl group.
  • the alkyl part of the alkylthio group represented by R 1 and R 2 may be linear or branched, and may be cyclic.
  • the alkylthio group may have a substituent.
  • the alkylthio group usually has 1 to 20 carbon atoms.
  • a halogen atom is mentioned as a substituent.
  • the aryl group represented by R 1 and R 2 is obtained by removing one hydrogen atom on an aromatic ring from an aromatic hydrocarbon.
  • the number of carbon atoms in the aryl group is usually 6-60.
  • the aryl group may have a substituent.
  • the substituent include a halogen atom and an alkoxy group (for example, 1 to 20 carbon atoms).
  • Specific examples of the aryl group which may have a substituent include a phenyl group and a C1 to C12 alkoxyphenyl group (C1 to C12 alkoxy is alkoxy having 1 to 12 carbon atoms.
  • C1 to C12 Alkoxy is preferably C1 to C8 alkoxy, more preferably C1 to C6 alkoxy, C1 to C8 alkoxy represents alkoxy having 1 to 8 carbon atoms, and C1 to C6 alkoxy represents 1 to 6 carbon atoms.
  • Specific examples of C1-C12 alkoxy, C1-C8 alkoxy and C1-C6 alkoxy include the same alkoxy groups as those described above and exemplified for R 1 and R 2. The same applies to the following.
  • C1 to C12 alkylphenyl group (C1 to C12 alkyl represents alkyl having 1 to 12 carbon atoms.
  • C1 to C12) 12 alkyl is preferably C1 to C8 alkyl, more preferably C1 to C6 alkyl, C1 to C8 alkyl is alkyl having 1 to 8 carbon atoms, and C1 to C6 alkyl is 1 to 8 carbon atoms. It represents an alkyl of 6.
  • Specific examples of C1 to C12 alkyl, C1 to C8 alkyl, and C1 to C6 alkyl include the same alkyl groups as R 1 and R 2 described and exemplified above for the alkyl group. The same applies to the following.), 1-naphthyl group, 2-naphthyl group and pentafluorophenyl group.
  • the aryloxy group represented by R 1 and R 2 usually has 6 to 60 carbon atoms, and the aryl moiety may have a substituent.
  • the substituent include a halogen atom and an alkoxy group (for example, 1 to 20 carbon atoms).
  • Specific examples of the aryloxy group which may have a substituent include a phenoxy group, a C1-C12 alkoxyphenoxy group, a C1-C12 alkylphenoxy group, a 1-naphthyloxy group, a 2-naphthyloxy group, and pentafluorophenyl. An oxy group is mentioned.
  • the arylthio group represented by R 1 and R 2 usually has 6 to 60 carbon atoms, and the aryl moiety may have a substituent.
  • substituent include a halogen atom and an alkoxy group (for example, 1 to 20 carbon atoms).
  • Specific examples of the arylthio group which may have a substituent include a phenylthio group, a C1-C12 alkoxyphenylthio group, a C1-C12 alkylphenylthio group, a 1-naphthylthio group, a 2-naphthylthio group and a pentafluorophenylthio group. Groups.
  • the arylalkyl group represented by R 1 and R 2 usually has 7 to 60 carbon atoms, and the aryl moiety may have a substituent.
  • substituents include a halogen atom and an alkoxy group (for example, 1 to 20 carbon atoms).
  • the number of carbon atoms of the arylalkoxy group represented by R 1 and R 2 is usually 7 to 60, and the aryl moiety may have a substituent.
  • substituents include a halogen atom and an alkoxy group (for example, 1 to 20 carbon atoms).
  • the arylalkylthio group represented by R 1 and R 2 usually has 7 to 60 carbon atoms, and the aryl moiety may have a substituent.
  • substituents include a halogen atom and an alkoxy group (for example, 1 to 20 carbon atoms).
  • the acyl group represented by R 1 and R 2 is obtained by removing the hydroxyl group in the carboxylic acid.
  • the acyl group usually has 2 to 20 carbon atoms.
  • Specific examples of the acyl group include an acetyl group, a propionyl group, a butyryl group, an isobutyryl group, a pivaloyl group, a trifluoroacetyl group, an alkylcarbonyl group which may be substituted with a halogen having 2 to 20 carbon atoms, a benzoyl group And a phenylcarbonyl group which may be substituted with a halogen such as a pentafluorobenzoyl group.
  • the acyloxy group represented by R 1 and R 2 is obtained by removing a hydrogen atom in carboxylic acid.
  • the acyloxy group usually has 2 to 20 carbon atoms.
  • Specific examples of the acyloxy group include an acetoxy group, a propionyloxy group, a butyryloxy group, an isobutyryloxy group, a pivaloyloxy group, a benzoyloxy group, a trifluoroacetyloxy group, and a pentafluorobenzoyloxy group.
  • the amide group represented by R 1 and R 2 is obtained by removing one hydrogen atom bonded to a nitrogen atom from the amide.
  • the number of carbon atoms in the amide group is usually 1-20.
  • Specific examples of the amide group include a formamide group, an acetamide group, a propioamide group, a butyroamide group, a benzamide group, a trifluoroacetamide group, a pentafluorobenzamide group, a diformamide group, a diacetamide group, a dipropioamide group, a dibutyroamide group, and a dibenzamide group. , Ditrifluoroacetamide group and dipentafluorobenzamide group.
  • the imide group represented by R 1 and R 2 is obtained by removing one hydrogen atom bonded to a nitrogen atom from imide (—CO—NH—CO—).
  • Specific examples of the imide group include a succinimide group and a phthalimide group.
  • the substituted amino group represented by R 1 and R 2 is one in which one or two hydrogen atoms of the amino group are substituted.
  • the substituent of the substituted amino group is, for example, an alkyl group which may have a substituent and an aryl group which may have a substituent.
  • the definition and specific examples of the alkyl group which may have a substituent and the aryl group which may have a substituent are alkyl groups which may have a substituent represented by R 1 and R 2.
  • the substituted amino group usually has 1 to 40 carbon atoms.
  • substituted amino group examples include methylamino group, dimethylamino group, ethylamino group, diethylamino group, propylamino group, dipropylamino group, isopropylamino group, diisopropylamino group, butylamino group, isobutylamino group, tert -Butylamino group, pentylamino group, hexylamino group, cyclohexylamino group, heptylamino group, octylamino group, 2-ethylhexylamino group, nonylamino group, decylamino group, 3,7-dimethyloctylamino group, laurylamino group, Cyclopentylamino group, dicyclopentylamino group, cyclohexylamino group, dicyclohexylamino group, pyrrolidyl group, piperidyl
  • the substituted silyl group represented by R 1 and R 2 is one in which one, two or three of the hydrogen atoms of the silyl group are substituted, and in general, all three hydrogen atoms of the silyl group are substituted.
  • Specific examples of the substituent of the substituted silyl group include an alkyl group which may have a substituent and an aryl group which may have a substituent.
  • the definition and specific examples of the alkyl group which may have a substituent and the aryl group which may have a substituent are alkyl groups which may have a substituent represented by R 1 and R 2.
  • the definition and specific examples of the aryl group which may have a substituent are alkyl groups which may have a substituent represented by R 1 and R 2.
  • substituted silyl group examples include trimethylsilyl group, triethylsilyl group, tripropylsilyl group, triisopropylsilyl group, tert-butyldimethylsilyl group, triphenylsilyl group, tri-p-xylylsilyl group, tribenzylsilyl group, Examples include a diphenylmethylsilyl group, a tert-butyldiphenylsilyl group, and a dimethylphenylsilyl group.
  • the substituted silyloxy group represented by R 1 and R 2 is one in which an oxygen atom is bonded to the above substituted silyl group.
  • Specific examples of the substituted silyloxy group include trimethylsilyloxy group, triethylsilyloxy group, tripropylsilyloxy group, triisopropylsilyloxy group, tert-butyldimethylsilyloxy group, triphenylsilyloxy group, tri-p-xylyl group.
  • Examples thereof include a silyloxy group, a tribenzylsilyloxy group, a diphenylmethylsilyloxy group, a tert-butyldiphenylsilyloxy group, and a dimethylphenylsilyloxy group.
  • the substituted silylthio group represented by R 1 and R 2 is a group in which a sulfur atom is bonded to the above substituted silyl group.
  • Specific examples of the substituted silylthio group include trimethylsilylthio group, triethylsilylthio group, tripropylsilylthio group, triisopropylsilylthio group, tert-butyldimethylsilylthio group, triphenylsilylthio group, tri-p-xylyl group.
  • Examples thereof include a silylthio group, a tribenzylsilylthio group, a diphenylmethylsilylthio group, a tert-butyldiphenylsilylthio group, and a dimethylphenylsilylthio group.
  • the substituted silylamino group represented by R 1 and R 2 is one in which one or two hydrogen atoms of the amino group are substituted with the above substituted silyl group.
  • Specific examples of the substituted silylamino group include trimethylsilylamino group, triethylsilylamino group, tripropylsilylamino group, triisopropylsilylamino group, tert-butyldimethylsilylamino group, triphenylsilylamino group, tri-p-xylyl.
  • the heterocyclic group represented by R 1 and R 2 may have an optionally substituted furan, thiophene, pyrrole, pyrroline, pyrrolidine, oxazole, isoxazole, thiazole, isothiazole, imidazole, imidazoline, imidazolidine, Pyrazole, pyrazoline, prazolidine, furazane, triazole, thiadiazole, oxadiazole, tetrazole, pyran, pyridine, piperidine, thiopyran, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, piperazine, morpholine, triazine, benzofuran, isobenzofuran, benzothiophene, indole, isoindole , Indolizine, indoline, isoindoline, chromene, chroman, isochroman, benzopyran, quinoline, isoquinoline, quino
  • the definition and specific examples of the group include a halogen atom represented by R 1 and R 2 , an alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, and a substituent.
  • the definition and specific examples of the alkylthio group which may be substituted and the aryl group which may have a substituent are the same.
  • the heterocyclic group an aromatic heterocyclic group is preferable.
  • heterocyclic oxy group represented by R 1 and R 2 examples include a group represented by the formula (4) in which an oxygen atom is bonded to the above heterocyclic group.
  • heterocyclic thio group represented by R 1 and R 2 examples include a group represented by the formula (5) in which a sulfur atom is bonded to the above heterocyclic group.
  • Ar 2 represents a heterocyclic group.
  • the number of carbon atoms of the heterocyclic oxy group is usually 2 to 60.
  • Specific examples of the heterocyclic oxy group include thienyloxy group, C1-C12 alkylthienyloxy group, pyrrolyloxy group, furyloxy group, pyridyloxy group, C1-C12 alkylpyridyloxy group, imidazolyloxy group, pyrazolyloxy group, triazolyl group. And a ruoxy group, an oxazolyloxy group, a thiazoleoxy group, and a thiadiazoleoxy group.
  • the number of carbon atoms of the heterocyclic thio group is usually 2 to 60.
  • heterocyclic thio group examples include thienyl mercapto group, C1-C12 alkyl thienyl mercapto group, pyrrolyl mercapto group, furyl mercapto group, pyridyl mercapto group, C1-C12 alkyl pyridyl mercapto group, imidazolyl mercapto group, pyrazolyl mercapto group. , Triazolyl mercapto group, oxazolyl mercapto group, thiazole mercapto group and thiadiazole mercapto group.
  • the arylalkenyl group represented by R 1 and R 2 usually has 8 to 20 carbon atoms, and the aryl moiety may have a substituent.
  • the substituent include a halogen atom and an alkoxy group (for example, 1 to 20 carbon atoms).
  • Specific examples of the arylalkenyl group include a styryl group.
  • the arylalkynyl group represented by R 1 and R 2 usually has 8 to 20 carbon atoms, and the aryl moiety may have a substituent.
  • the substituent include a halogen atom and an alkoxy group (for example, 1 to 20 carbon atoms).
  • Specific examples of the arylalkynyl group include a phenylacetylenyl group.
  • the hydrogen atom in the carboxy group represented by R 1 and R 2 may be substituted with a substituent.
  • substituents include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • Specific examples of the carboxy group include a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, and a propoxycarbonyl group.
  • Y 1 represents an oxygen atom, a sulfur atom, —C ( ⁇ O) — or —N (R 5 ) —.
  • R 5 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • the definition and specific examples of the substituent represented by R 5 are the same as the definition and specific examples of the substituent represented by R 1 and R 2 .
  • ring Z 1 and ring Z 2 each independently represent an aromatic carbocyclic ring which may have a substituent or a heterocyclic ring which may have a substituent.
  • the aromatic carbocycle represented by the ring Z 1 and the ring Z 2 include a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, a phenanthrene ring, a pyrene ring, a perylene ring, a tetracene ring, and a pentacene ring.
  • the aromatic carbocycle is preferably a benzene ring and a naphthalene ring, and more preferably a benzene ring.
  • heterocyclic ring represented by ring Z 1 and ring Z 2 include pyridine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, pyrazine ring, quinoline ring, isoquinoline ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, acridine ring, phenanthroline ring, thiophene Ring, benzothiophene ring, dibenzothiophene ring, furan ring, benzofuran ring, dibenzofuran ring, pyrrole ring, indole ring, dibenzopyrrole ring, silole ring, benzosilole ring, dibenzosilole ring, borolol ring, benzovolol ring and dibenzoborolol ring Can be mentioned.
  • Sulfur atoms in the thiophene ring, benzothiophene ring and dibenzothiophene ring may be bonded to an oxo group to form a cyclic sulfoxide or a cyclic sulfone.
  • the heterocyclic ring represented by ring Z 1 and ring Z 2 is preferably an aromatic heterocyclic ring.
  • the aromatic heterocyclic ring is preferably a thiophene ring, a furan ring and a pyrrole ring, more preferably a thiophene ring and a furan ring, and particularly preferably a thiophene ring, from the viewpoint of improving the photoelectric conversion efficiency of the photoelectric conversion element comprising the composition of the present invention. preferable.
  • the structural unit represented by Formula (1) include the structural units represented by Formula (301) to Formula (375) and the structural units represented by Formula (301) to Formula (375). And a structural unit obtained by substituting a hydrogen atom on the aromatic carbocyclic or heterocyclic ring with a substituent.
  • R 1 and R 2 represent the same meaning as described above.
  • R represents a hydrogen atom or a substituent.
  • the definition and specific examples of the substituent represented by R are the same as the definition and specific examples of the substituent represented by R 1 and R 2 .
  • R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. However, R 3 and R 4 are different from R 1 and R 2 .
  • the definitions and specific examples of the substituents represented by R 3 and R 4 are the same as the definitions and specific examples of the substituents represented by R 1 and R 2 .
  • Y 2 represents an oxygen atom, a sulfur atom, —C ( ⁇ O) — or —N (R 5 ) —.
  • ring Z 3 and ring Z 4 each independently represent an aromatic carbocyclic ring that may have a substituent or a heterocyclic ring that may have a substituent.
  • Definitions and specific examples of aromatic carbocycles and heterocycles represented by ring Z 3 and ring Z 4 are the same as definitions and specific examples of aromatic carbocycles and heterocycles represented by ring Z 1 and ring Z 2. It is. Definitions and specific examples of the substituents that the aromatic carbocycle and the heterocyclic ring represented by the ring Z 3 and the ring Z 4 may have are defined and specific examples of the substituents represented by R 1 and R 2. Is the same.
  • the aromatic carbocycle and the heterocycle represented by the ring Z 1 and the ring Z 2 may have an alkyl which may have a substituent.
  • One or more substituents selected from the group consisting of a group, an optionally substituted alkoxy group, an optionally substituted aryloxy group and an optionally substituted aryl group It is preferable to have.
  • the structural unit represented by Formula (2) include the structural units represented by Formula (401) to Formula (475) and the structural units represented by Formula (401) to Formula (475). And a structural unit obtained by substituting a hydrogen atom on the aromatic carbocyclic or heterocyclic ring with a substituent.
  • R 3 , R 4 and R represent the same meaning as described above.
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are preferably an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, an arylalkyl group and an arylalkoxy group, more preferably an alkyl group, an aryl group and an arylalkyl group. Groups are more preferred. From the viewpoint of improving the photoelectric conversion efficiency of the organic photoelectric conversion device containing the composition of the present invention, R 1 and R 2 are preferably branched alkyl groups, and R 3 and R 4 are preferably linear alkyl groups.
  • Examples of the structural unit represented by the formula (1) in which R 1 and R 2 are branched alkyl groups include structural units represented by the formulas (1-1) to (1-12). .
  • the number of carbon atoms of R 1 and R 2 is preferably 5 to 20, more preferably 8 to 16, and still more preferably 10 to 15.
  • the structural units represented by the formulas (1-1) to (1-12) are preferable.
  • Examples of the structural unit represented by the formula (2) in which R 3 and R 4 are linear alkyl groups include structural units represented by the formulas (2-1) to (2-8). It is done.
  • the number of carbon atoms in R 3 and R 4 is preferably 6 to 20, more preferably 8 to 16, and still more preferably 10 to 15.
  • the structural units represented by the formulas (2-1) to (2-8) are preferable.
  • the first compound and the second compound may have a structural unit other than the structural unit represented by the formula (1) and the structural unit represented by the formula (2).
  • the structural unit represented by Formula (3) is mentioned, for example.
  • Ar 1 represents an arylene group or a divalent heterocyclic group which may have a substituent, unlike the structural unit represented by Formula (1).
  • the arylene group represented by Ar 1 is obtained by removing two hydrogen atoms on an aromatic ring from an aromatic hydrocarbon.
  • the number of carbon atoms of the arylene group is usually 6 to 60.
  • the arylene group may have a substituent. Examples of the substituent include a halogen atom and an alkoxy group (for example, 1 to 20 carbon atoms).
  • the arylene group which may have a substituent include a phenylene group which may have a substituent (formulas 1 to 3 in the figure below), a naphthalenediyl group which may have a substituent ( Formulas 4 to 13) shown below, anthracenediyl groups optionally having substituents (Formulas 14 to 19 shown below), biphenyl-diyl groups optionally having substituents (Formulas 20 to 25 shown below) And a terphenyl-diyl group (formulas 26 to 28 in the following figure) which may have a substituent, and a condensed ring compound group (formulas 29 to 38 in the figure below) which may have a substituent.
  • the condensed ring compound group includes a fluorene-diyl group (formulas 36 to 38 in the following figure).
  • the divalent heterocyclic group represented by Ar 1 is optionally substituted furan, thiophene, pyrrole, pyrroline, pyrrolidine, oxazole, isoxazole, thiazole, isothiazole, imidazole, imidazoline, imidazolidine, Pyrazole, pyrazoline, prazolidine, furazane, triazole, thiadiazole, oxadiazole, tetrazole, pyran, pyridine, piperidine, thiopyran, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, piperazine, morpholine, triazine, benzofuran, isobenzofuran, benzothiophene, indole, isoindole , Indolizine, indoline, isoindoline, chromene, chroman, isochroman, benzopyran, quinoline, isoquinoline, quinolidine,
  • substituents examples include a halogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, an alkylthio group which may have a substituent, and a substituent.
  • An aryl group which may be used is mentioned.
  • the halogen atom, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkoxy group, an optionally substituted alkylthio group, and an optionally substituted aryl The definition and specific examples of the group include a halogen atom represented by R 1 and R 2 , an alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, and a substituent.
  • divalent heterocyclic group a divalent aromatic heterocyclic group is preferable.
  • divalent heterocyclic group include the following groups. Divalent heterocyclic groups containing nitrogen as a heteroatom: A pyridine-diyl group optionally having a substituent (formulas 39 to 44 in the following figure). A diazaphenylene group which may have a substituent (formulas 45 to 48 in the following figure). A quinolinediyl group which may have a substituent (formulas 49 to 63 in the following figure).
  • a quinoxalinediyl group which may have a substituent (formulas 64-68 in the following figure).
  • An acridinediyl group which may have a substituent (formulas 69 to 72 in the following figure).
  • a bipyridyldiyl group which may have a substituent (formulas 73 to 75 in the following figure).
  • a phenanthrolinediyl group which may have a substituent (formulas 76 to 78 in the following figure).
  • Groups containing silicon, nitrogen, sulfur, selenium and the like as a hetero atom and having a fluorene structure (formulas 79 to 93 in the following figure).
  • 5-membered ring heterocyclic groups containing silicon, nitrogen, sulfur, selenium and the like as a hetero atom (formulae 94 to 98 in the following figure).
  • 5-membered ring condensed hetero groups containing silicon, nitrogen, sulfur, selenium and the like as a hetero atom (formulas 99 to 110 in the following figure).
  • 5-membered heterocyclic groups containing silicon, nitrogen, sulfur, selenium, etc. as heteroatoms A group bonded at the ⁇ -position of the heteroatom to form a dimer or oligomer (formulas 111 to 112 in the figure below).
  • a group bonded to a phenyl group at the ⁇ -position of the hetero atom (formulas 113 to 119 in the following figure).
  • a group in which a benzene ring and a thiophene ring are condensed (formulas 120 to 122 in the following figure).
  • R represents the same meaning as described above.
  • the structural unit represented by the formula (3) is represented by the formula (3-1) to the formula (3-8).
  • a structural unit is preferred.
  • R 21 to R 38 each independently represents a hydrogen atom or a substituent.
  • the definitions and specific examples of the substituents represented by R 21 to R 38 are the same as the definitions and specific examples of the substituents represented by R 1 and R 2 .
  • R 21 , R 22 and R 35 are preferably an alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent and an alkylthio group which may have a substituent.
  • An alkyl group which may have a substituent and an alkoxy group which may have a substituent are more preferable, and an alkyl group which may have a substituent is particularly preferable.
  • the alkyl group is preferably a branched alkyl group.
  • R 23 , R 24 , R 27 , R 28 , R 31 , R 32 , R 33 , R 34 , R 37 and R 38 are preferably a halogen atom and a hydrogen atom, more preferably a fluorine atom and a hydrogen atom.
  • R 25 , R 26 , R 29 and R 30 each have a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, and a substituent.
  • An arylalkyl group that may have a hydrogen atom and a substituent is more preferable.
  • R 36 is preferably a hydrogen atom, a halogen atom, an acyl group or an acyloxy group, more preferably an acyl group or an acyloxy group.
  • X 21 to X 29 each independently represent a sulfur atom, an oxygen atom or a selenium atom.
  • X 21 to X 29 are preferably a sulfur atom and an oxygen atom, and more preferably a sulfur atom.
  • structural units represented by the formula (3) structural units represented by the formula (3-1) to the formula (3-6) are more preferable, and the structural unit represented by the formula (3-2) is particularly preferable. preferable.
  • Specific examples of the structural unit represented by Formula (3-2) include structural units represented by Formula (3-2-1) to Formula (3-2-9).
  • R ′ represents a substituent.
  • the definition and specific examples of the substituent represented by R ′ are the same as the definition and specific examples of the substituent represented by R 1 and R 2 .
  • the polymer compound in the present invention means a compound having a weight average molecular weight of 1000 or more.
  • the weight average molecular weight of the polymer compound of the present invention is preferably 3,000 to 10,000,000, more preferably 8,000 to 5,000,000, and particularly preferably 10,000 to 1,000,000.
  • the weight average molecular weight of the polymer compound of the present invention is less than 3000, the coatability may be lowered when used in the production of an element.
  • the weight average molecular weight is larger than 10000000, the solubility in a solvent and the coating property may be lowered when used in the production of an element.
  • the weight average molecular weight of the polymer compound in the present invention means a weight average molecular weight in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC).
  • the first compound and the second compound have high solubility in a solvent from the viewpoint of ease of device fabrication.
  • the polymer compound of the present invention preferably has a solubility capable of producing a solution containing 0.01% by weight or more of the polymer compound, and can produce a solution containing 0.1% by weight or more. It is more preferable to have solubility, and it is more preferable to have solubility capable of producing a solution containing 0.4% by weight or more.
  • the method for producing the polymer compound is not particularly limited, but a method using a Suzuki coupling reaction or a Stille coupling reaction is preferable from the viewpoint of ease of synthesis of the polymer compound.
  • E 1 represents a structural unit represented by the formula (3)
  • Q 100 and Q 200 each independently represent a dihydroxyboryl group [—B (OH) 2 ] or a borate ester residue.
  • E 2 represents a structural unit represented by the structural unit or formula represented by the formula (1) (2).
  • T 1 and T 2 each independently represent a halogen atom or a sulfonic acid residue.
  • E 1 is preferably a structural unit represented by formula (3-1) to formula (3-8).
  • the Suzuki coupling reaction is used, the total number of moles of two or more compounds represented by formula (200) used in the reaction is based on the total number of moles of one or more compounds represented by formula (100). It is preferable that the amount is excessive.
  • the total number of moles of one or more compounds represented by the formula (200) used in the reaction is 1 mole, the total number of moles of the one or more compounds represented by the formula (100) is 0.6-0.
  • the amount is preferably 99 mol, more preferably 0.7 to 0.95 mol.
  • the boric acid ester residue means a group obtained by removing a hydroxyl group from a boric acid diester, and examples thereof include a dialkyl ester residue, a diaryl ester residue, and a di (arylalkyl) ester residue.
  • Specific examples of the boric acid ester residue include the following formula: (In the formula, Me represents a methyl group, and Et represents an ethyl group.) The group etc. which are represented by these are illustrated.
  • Examples of the halogen atom represented by T 1 and T 2 in Formula (200) include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
  • a bromine atom and an iodine atom are preferable, and a bromine atom is more preferable.
  • the sulfonic acid residue represented by T 1 and T 2 means an atomic group obtained by removing acidic hydrogen from sulfonic acid (—SO 3 H), and specific examples include an alkyl sulfonate group.
  • alkyl sulfonate group for example, methanesulfonate group, ethanesulfonate group), arylsulfonate group (for example, benzenesulfonate group, p-toluenesulfonate group), arylalkylsulfonate group (for example, benzylsulfonate group) and trifluoromethanesulfonate group.
  • the method for carrying out the Suzuki coupling reaction includes a method in which a palladium catalyst is used as a catalyst in an arbitrary solvent and the reaction is carried out in the presence of a base.
  • Examples of the palladium catalyst used in the Suzuki coupling reaction include a Pd (0) catalyst and a Pd (II) catalyst.
  • a Pd (0) catalyst examples include a Pd (0) catalyst and a Pd (II) catalyst.
  • the addition amount of the palladium catalyst is not particularly limited as long as it is an effective amount as a catalyst, but is usually 0.0001 mol to 0.5 mol with respect to 1 mol of the compound represented by the formula (100). The amount is preferably 0.0003 mol to 0.1 mol.
  • a phosphorus compound such as triphenylphosphine, tri (o-tolyl) phosphine, tri (o-methoxyphenyl) phosphine is added as a ligand.
  • the addition amount of the ligand is usually 0.5 mol to 100 mol, preferably 0.9 mol to 20 mol, more preferably 1 mol to 10 mol with respect to 1 mol of the palladium catalyst. is there.
  • Examples of the base used for the Suzuki coupling reaction include inorganic bases, organic bases, and inorganic salts.
  • examples of the inorganic base include potassium carbonate, sodium carbonate, and barium hydroxide.
  • examples of the organic base include triethylamine and tributylamine.
  • An example of the inorganic salt is cesium fluoride.
  • the amount of the base added is usually 0.5 mol to 100 mol, preferably 0.9 mol to 20 mol, more preferably 1 mol to 10 mol, relative to 1 mol of the compound represented by the formula (100). is there.
  • the Suzuki coupling reaction is usually performed in a solvent.
  • the solvent include N, N-dimethylformamide, toluene, dimethoxyethane, and tetrahydrofuran. From the viewpoint of solubility of the polymer compound used in the present invention, toluene and tetrahydrofuran are preferred.
  • the base may be added as an aqueous solution and reacted in a two-phase system.
  • an inorganic salt is used as the base, it is usually added as an aqueous solution and reacted from the viewpoint of solubility of the inorganic salt.
  • phase transfer catalysts such as a quaternary ammonium salt
  • the temperature at which the Suzuki coupling reaction is carried out depends on the solvent, but is usually about 50 to 160 ° C., and 60 to 120 ° C. is preferable from the viewpoint of increasing the molecular weight of the polymer compound. Alternatively, the temperature may be raised to near the boiling point of the solvent and refluxed.
  • the reaction time may be reached when the target degree of polymerization is reached, but is usually about 0.1 to 200 hours. About 1 hour to 30 hours is efficient and preferable.
  • the Suzuki coupling reaction is performed in a reaction system in which the Pd (0) catalyst is not deactivated under an inert atmosphere such as argon gas or nitrogen gas.
  • an inert atmosphere such as argon gas or nitrogen gas.
  • it is performed in a system sufficiently deaerated with argon gas or nitrogen gas.
  • the compound represented by the formula (100), the compound represented by the formula (200), Dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (II) was charged, the polymerization vessel was sufficiently replaced with nitrogen gas, degassed, and then degassed by adding a degassed solvent such as toluene by bubbling with nitrogen gas in advance.
  • a base degassed by bubbling with nitrogen gas in advance for example, an aqueous sodium carbonate solution
  • nitrogen gas in advance for example, an aqueous sodium carbonate solution
  • E 3 represents a structural unit represented by the formula (3).
  • Q 300 and Q 400 each independently represent a substituted stannyl group.
  • E 3 is preferably a structural unit represented by formula (3-1) to formula (3-8).
  • Examples of the substituted stannyl group include a group represented by —SnR 100 3 .
  • R 100 represents a monovalent organic group.
  • Examples of the monovalent organic group include an alkyl group and an aryl group.
  • the alkyl group usually has 1 to 30 carbon atoms. Specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl tomb, and a pentyl group.
  • Isopentyl group 2-methylbutyl group, 1-methylbutyl group, hexyl group, isohexyl group, 3-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 1-methylpentyl group, heptyl group, octyl group, isooctyl group, 2-ethylhexyl
  • chain alkyl groups such as a group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tetradecyl group, hexadecyl tomb, octadecyl group and eicosyl group
  • cycloalkyl groups such as a cyclopentyl group, a cyclohexyl group and an adamantyl group.
  • aryl group examples include a phenyl group and a naphthyl group.
  • Substituted stannyl preferably -SnMe 3 as a base, -SnEt 3, -SnBu 3, an -SnPh 3, more preferably -SnMe 3, -SnEt 3, is -SnBu 3.
  • Me represents a methyl group
  • Et represents an ethyl group
  • Bu represents a butyl group
  • Ph represents a phenyl group.
  • Examples of the halogen atom represented by T 1 and T 2 in Formula (200) include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. In view of the ease of synthesis of the polymer compound, a bromine atom and an iodine atom are preferable.
  • Examples of the alkyl sulfonate group represented by T 1 and T 2 in Formula (200) include a methane sulfonate group, an ethane sulfonate group, and a trifluoromethane sulfonate group.
  • Examples of the aryl sulfonate group include a benzene sulfonate group and a p-toluene sulfonate group.
  • a benzyl sulfonate group is illustrated as an aryl sulfonate group.
  • examples of the catalyst include a method of reacting in an arbitrary solvent under a palladium catalyst.
  • examples of the palladium catalyst used in the Stille coupling reaction include a Pd (0) catalyst and a Pd (II) catalyst.
  • Specific examples include palladium [tetrakis (triphenylphosphine)], palladium acetates, dichlorobis (triphenylphosphine) palladium, palladium acetate, tris (dibenzylideneacetone) dipalladium, and bis (dibenzylideneacetone) palladium.
  • Palladium [tetrakis (triphenylphosphine)] and tris (dibenzylideneacetone) dipalladium are preferable from the viewpoints of easy reaction (polymerization) operation and reaction (polymerization) rate.
  • the addition amount of the palladium catalyst used in the Stille coupling reaction is not particularly limited as long as it is an effective amount as a catalyst, but is usually 0.0001 per 1 mol of the compound represented by the formula (300). The amount is from mol to 0.5 mol, preferably from 0.0003 mol to 0.2 mol.
  • a ligand or a cocatalyst can be used as necessary.
  • the ligand include phosphorus compounds such as triphenylphosphine, tri (o-tolyl) phosphine, tri (o-methoxyphenyl) phosphine, tris (2-furyl) phosphine, triphenylarsine, and triphenoxyarsine.
  • Examples include arsenic compounds.
  • the cocatalyst include copper iodide, copper bromide, copper chloride, and copper (I) 2-thenoylate.
  • the amount of the ligand or cocatalyst added is usually 0.5 mol to 100 mol, preferably 0.9 mol to 20 mol, relative to 1 mol of the palladium catalyst. More preferably, it is 1 mol to 10 mol.
  • the Stille coupling reaction is usually performed in a solvent.
  • the solvent include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, toluene, dimethoxyethane, tetrahydrofuran and the like. From the viewpoint of solubility of the polymer compound used in the present invention, toluene and tetrahydrofuran are preferred.
  • the temperature at which the Stille coupling reaction is carried out depends on the solvent, but is usually about 50 to 160 ° C., and preferably 60 to 120 ° C. from the viewpoint of increasing the molecular weight of the polymer compound. Alternatively, the temperature may be raised to near the boiling point of the solvent and refluxed.
  • the time for performing the reaction may be the end point when the target degree of polymerization is reached, but is usually about 0.1 to 200 hours. About 1 hour to 30 hours is efficient and preferable.
  • the Stille coupling reaction is performed in a reaction system in which the Pd catalyst is not deactivated under an inert atmosphere such as argon gas or nitrogen gas.
  • an inert atmosphere such as argon gas or nitrogen gas.
  • the polymerization vessel is charged with a compound represented by the formula (300), a compound represented by the formula (200), A palladium catalyst is charged, and the polymerization vessel is sufficiently replaced with nitrogen gas, degassed, and then bubbled with nitrogen gas in advance to add a degassed solvent, for example, toluene, and then coordinate as necessary.
  • the mixture is heated and heated, for example, and polymerized while maintaining an inert atmosphere at the reflux temperature for 8 hours.
  • the polystyrene-reduced number average molecular weight of the first compound and the second compound is preferably 1 ⁇ 10 3 to 1 ⁇ 10 8 .
  • the number average molecular weight in terms of polystyrene is 1 ⁇ 10 3 or more, a tough thin film is easily obtained.
  • the number average molecular weight in terms of polystyrene is 1 ⁇ 10 8 or less, the solubility of the compound is high and the production of a thin film is easy.
  • the number average molecular weight in terms of polystyrene of the first compound and the second compound is preferably 3000 or more.
  • the polymerization active group remains as it is as the terminal groups of the first compound and the second compound, the characteristics and lifetime of the device may be reduced when used for the production of a device (for example, a photoelectric conversion device). Therefore, it may be protected with a stable group.
  • the terminal group preferably has a conjugated bond continuous with the conjugated structure of the main chain. Further, for example, a structure in which an aryl group or a heterocyclic group is bonded via a vinylene group may be used.
  • the compound represented by the formula (A-1) in which Y 1 is —C ( ⁇ O) — is, for example, a compound represented by the formula (B-1) Can be obtained by bromination.
  • R 1 and R 2 represent the same meaning as described above.
  • the compound represented by the formula (A-2) in which Y 2 is —C ( ⁇ O) — is, for example, a compound represented by the formula (B-2) Can be obtained by bromination.
  • R 3 and R 4 represent the same meaning as described above. However, R 3 and R 4 are different from R 1 and R 2 . ]
  • a known method can be used for bromination.
  • the bromination method include a bromination method using a brominating agent in the absence of a solvent or in a solvent.
  • Solvents include saturated hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, octane and cyclohexane, unsaturated hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene and xylene, carbon tetrachloride, chloroform, dichloromethane, chlorobutane, bromobutane, chloropentane and bromopentane.
  • Halogenated saturated hydrocarbons such as chlorohexane, bromohexane, chlorocyclohexane and bromocyclohexane, and halogenated unsaturated hydrocarbons such as chlorobenzene, dichlorobenzene and trichlorobenzene.
  • the brominating agent include bromine, N-bromosuccinimide (hereinafter sometimes referred to as NBS), carbon tetrachloride, hydrobromic acid and the like. It is also possible to use a combination of a plurality of these brominating agents.
  • the amount of brominating agent used is usually 2 to 100,000 equivalents relative to the number of moles of the compound represented by formula (B-1) or formula (B-2).
  • a catalyst for promoting bromination can coexist in bromination.
  • Catalysts include metals such as iron, cobalt, nickel, copper, iron halides, cobalt halides, halogenated metals such as nickel halides and copper halides, radical generators such as benzoyl peroxide and azoisobutyronitrile. Etc.
  • a metal and a metal halide are preferable, and iron and iron bromide are more preferable.
  • the amount of the catalyst used is usually 0.001 to 10 equivalents, preferably 0.01 to 1 equivalent, relative to the number of moles of the compound represented by formula (B-1) or formula (B-2). .
  • the reaction temperature is usually ⁇ 50 to 200 ° C., preferably 0 to 150 ° C.
  • the product is extracted with an organic solvent and subjected to usual post-treatment such as distilling off the solvent, whereby the formula (A-1) or the formula ( A compound represented by A-2) can be obtained.
  • the product can be isolated and purified by methods such as chromatographic fractionation and recrystallization.
  • the compound represented by the formula (B-1) can be obtained by reacting the compound represented by the formula (C-1) with an acid.
  • the compound represented by the formula (B-2) can be obtained by the reaction between the compound represented by the formula (C-2) and an acid.
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 represent the same meaning as described above. However, R 3 and R 4 are different from R 1 and R 2 . ]
  • the acid either Lewis acid or Bronsted acid may be used.
  • the acid include hydrochloric acid, bromic acid, hydrofluoric acid, sulfuric acid, nitric acid, formic acid, acetic acid, propionic acid, oxalic acid, benzoic acid, boron trifluoride diethyl ether complex, aluminum chloride, tin (IV) chloride , Silicon chloride (IV), iron chloride (III), titanium tetrachloride, zinc chloride, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, trifluoroacetic acid, trifluoromethanesulfonic acid, and mixtures thereof.
  • the reaction between the compound represented by the formula (C-1) or (C-2) and the acid may be performed in the presence of an acid alone or in the presence of an acid and a solvent.
  • the reaction temperature is not particularly limited, but a temperature within the range of ⁇ 80 ° C. to the boiling point of the solvent is preferable.
  • Solvents include saturated hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, octane and cyclohexane, unsaturated hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene and xylene, carbon tetrachloride, chloroform, dichloromethane, chlorobutane, bromobutane, chloropentane and bromopentane.
  • saturated hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, octane and cyclohexane
  • unsaturated hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene and xylene
  • carbon tetrachloride carbon tetrachloride
  • chloroform dichloromethane
  • chlorobutane bromobutane
  • chloropentane and bromopentane bromopentane
  • Halogenated saturated hydrocarbons such as chlorohexane, bromohexane, chlorocyclohexane and bromocyclohexane, halogenated unsaturated hydrocarbons such as chlorobenzene, dichlorobenzene and trichlorobenzene, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, tert-butyl alcohol Alcohols such as formic acid, acetic acid, propionic acid, dimethyl ether, diethyl ether, methyl tert-butyl ether Le, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, ethers such as dioxane, hydrochloric, hydrobromic, hydrofluoric, sulfuric acid, and inorganic acids such as nitric acid.
  • the solvent may be used alone or in combination.
  • the product is extracted with an organic solvent and subjected to usual post-treatment such as distilling off the solvent, whereby the formula (B-1) or the formula ( The compound represented by B-2) can be obtained. If necessary, further purification such as fractionation by chromatography or recrystallization may be performed.
  • the compound represented by the formula (C-1) or the formula (C-2) can be obtained by reacting an alkyl lithium reagent or a Grignard reagent with the compound 1.
  • alkyl lithium reagent examples include methyl lithium, ethyl lithium, propyl lithium, butyl lithium, hexyl lithium, 2-ethylhexyl lithium, 3,7-dimethyloctyl lithium, 3,7,11-trimethyldodecyl lithium, 3-heptyldecyl lithium, Examples include dodecyl lithium, pentadecyl lithium, hexadecyl lithium, phenyl lithium, naphthyl lithium, benzyl lithium, and tolyl lithium.
  • the Grignard reagent is methyl magnesium chloride, methyl magnesium bromide, ethyl magnesium chloride, ethyl magnesium bromide, propyl magnesium chloride, propyl magnesium bromide, butyl magnesium chloride, butyl magnesium bromide, hexyl magnesium chloride, hexyl magnesium bromide, 2-ethylhexyl magnesium chloride.
  • the reaction between the alkyllithium reagent or Grignard reagent and Compound 1 may be performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas, or may be performed in the presence of a solvent.
  • the reaction temperature is not particularly limited, but a temperature within the range of ⁇ 80 ° C. to the boiling point of the solvent is preferable.
  • Solvents used in the reaction of the alkyl lithium reagent or Grignard reagent with Compound 1 include saturated hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, octane and cyclohexane, unsaturated hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene and xylene, dimethyl ether, Examples include ethers such as diethyl ether, methyl-tert-butyl ether, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, and dioxane.
  • the solvent may be used alone or in combination.
  • the product is extracted with an organic solvent, and a usual post-treatment such as evaporation of the solvent is performed, whereby the formula (C-1) or the formula ( A mixture containing the compound represented by C-2) can be obtained. If necessary, further purification such as fractionation by chromatography or recrystallization may be performed.
  • the composition of the present invention contains a third compound.
  • the third compound include an electron accepting compound and an electron donating compound, and an electron accepting compound is preferable. Whether the third compound is an electron-accepting compound or an electron-donating compound is relatively determined from the energy level of the compound contained in the composition of the present invention.
  • electron accepting compounds include fullerene and its derivatives, carbon materials, metal oxides such as titanium oxide, oxadiazole derivatives, anthraquinodimethane and its derivatives, benzoquinone and its derivatives, naphthoquinone and its derivatives, anthraquinone And derivatives thereof, tetracyanoanthraquinodimethane and derivatives thereof, perylene derivatives, fluorenone derivatives, diphenyldicyanoethylene and derivatives thereof, diphenoquinone derivatives, metal complexes of 8-hydroxyquinoline and derivatives thereof, polyquinoline and derivatives thereof, polyquinoxaline and derivatives thereof Derivatives, polyfluorenes and derivatives thereof, and phenanthroline derivatives such as 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (basocuproin).
  • metal oxides such as titanium oxide, oxadiazole derivatives, anthraquinodimethane and its
  • fullerene and derivatives thereof are preferable, and fullerene and derivatives thereof are particularly preferable.
  • Fullerenes and derivatives thereof include C 60 , C 70 , C 76 , C 78 , C 84 and derivatives thereof.
  • the fullerene derivative is a product in which at least a part of fullerene is modified.
  • Examples of the fullerene derivative include a compound represented by the formula (6), a compound represented by the formula (7), a compound represented by the formula (8), and a compound represented by the formula (9).
  • R a represents an alkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, a heterocyclic group or a group having an ester structure. .
  • a plurality of Ra may be the same or different.
  • R b represents an alkyl group which may have a substituent or an aryl group which may have a substituent.
  • a plurality of R b may be the same or different.
  • alkyl group that may have a substituent represented by R a and R b the aryl group that may have a substituent, and a heterocyclic group are represented by R 1 and R 2 .
  • the definition and specific examples of the alkyl group which may have a substituent, the aryl group which may have a substituent and the heterocyclic group may be the same.
  • Examples of the group having an ester structure represented by Ra include a group represented by the formula (10). [Wherein, u1 represents an integer of 1 to 6, u2 represents an integer of 0 to 6, and R c represents an alkyl group which may have a substituent or a substituent. Represents a good aryl group or heterocyclic group. ]
  • alkyl group which may have a substituent represented by R c the aryl group which may have a substituent and the heterocyclic group are the substituents represented by R 1 and R 2
  • the definition and specific examples of the alkyl group which may have a group, the aryl group which may have a substituent and the heterocyclic group are the same.
  • Examples of the C 60 fullerene derivative include the following compounds.
  • Examples of the C 70 fullerene derivative include the following compounds.
  • fullerene derivatives include [6,6] phenyl-C61 butyric acid methyl ester (C60PCBM, [6,6] -phenyl C61 butyric acid methyl ester), [6,6] phenyl-C71 butyric acid methyl ester (C70PCBM, [6,6] -Phenyl C71 butyric acid methyl ester, [6,6] Phenyl-C85 butyric acid methyl ester (C84PCBM, [6,6] -Phenyl C85 butyric acid methyl ester), [6,6] thienyl-C61 And butyric acid methyl ester ([6,6] -Thienyl C61 butyric acid methyl ester).
  • the composition of the present invention may contain a compound other than the first compound, the second compound, and the third compound.
  • the compound include pyrazoline derivatives, arylamine derivatives, stilbene derivatives, triphenyldiamine derivatives, oligothiophene and derivatives thereof, polyvinylcarbazole and derivatives thereof, polysilane and derivatives thereof, and aromatic amine residues in side chains or main chains.
  • the amount of the first compound contained in the composition of the present invention is preferably 4 to 40% by weight, and more preferably 10 to 20% by weight.
  • the amount of the second compound contained in the composition of the present invention is preferably 4 to 40% by weight, more preferably 10 to 20% by weight.
  • the amount of the third compound contained in the composition of the present invention is preferably 50 to 80% by weight, more preferably 60 to 75% by weight.
  • the ratio of the weight of the third compound to the sum of the weight of the first compound and the weight of the second compound in the composition of the present invention is preferably 1.0 to 4.0, and preferably 2.0 to 3. 0 is more preferable.
  • the ratio of the weight of the second compound to the weight of the first compound in the composition of the present invention is preferably 0.25 to 4.0, more preferably 0.67 to 1.5.
  • the number of structural units represented by formula (1) contained in the first compound is The total number of structural units represented by the formula (1) and the structural unit represented by the formula (3) is preferably 30 to 70%.
  • the second compound is composed of the structural unit represented by formula (2) and the structural unit represented by formula (3), the number of structural units represented by formula (2) contained in the second compound is The total number of structural units represented by the formula (2) and the structural unit represented by the formula (3) is preferably 30 to 70%.
  • the light absorption terminal wavelength of the first compound and the light absorption terminal wavelength of the second compound are both 700 nm or more. 800 nm or more, more preferably 900 nm or more.
  • the light absorption terminal wavelength in the present invention means a value obtained by the following method.
  • a spectrophotometer operating in the ultraviolet, visible, or near-infrared wavelength region for example, UV-Vis near-infrared spectrophotometer manufactured by JASCO Corporation
  • a total of JASCO-V670 is used.
  • JASCO-V670 When JASCO-V670 is used, it can be measured in the wavelength range of 300 to 2000 nm. First, from a solution containing the first compound or the second compound or a melt containing the first compound or the second compound on a substrate (eg, quartz substrate, glass substrate), the first compound or A thin film containing the second compound is formed. Next, the absorption spectrum of the substrate and the absorption spectrum of the laminate of the thin film and the substrate are measured. The absorption spectrum of the thin film is obtained by subtracting the absorption spectrum of the substrate from the absorption spectrum of the laminate. The vertical axis of the absorption spectrum of the thin film indicates the absorbance of the first compound or the second compound, and the horizontal axis indicates the wavelength.
  • a substrate eg, quartz substrate, glass substrate
  • the absorption spectrum of the thin film is obtained by subtracting the absorption spectrum of the substrate from the absorption spectrum of the laminate.
  • the vertical axis of the absorption spectrum of the thin film indicates the absorbance of the first compound or
  • the thickness of the thin film it is desirable to adjust the thickness of the thin film so that the maximum absorbance is about 0.3 to 2.
  • the point at which the absorbance is on the longer wavelength side than the absorption peak on the longest wavelength side and the absorbance is 50% of the absorbance at the absorption peak is P1
  • the point at which the absorbance is 25% is P2 and 10%.
  • Let the point be P3.
  • a point 100 nm long wavelength side from P3 is P4
  • a point 150 nm long wavelength side from the third point is P5.
  • the light absorption terminal wavelength means the wavelength at the intersection of the straight line connecting P1 and P2 and the reference line.
  • the reference line means a straight line connecting P4 and P5.
  • the composition of the present invention can exhibit high electron and / or hole transport properties
  • an element having the composition can transport electrons or holes injected from the electrode or charges generated by light absorption. it can. Taking advantage of these characteristics, it can be suitably used for various electronic devices such as organic photoelectric conversion devices, organic thin film transistors, and organic electroluminescence devices. Hereinafter, these elements will be described individually.
  • the organic photoelectric conversion device having the composition of the present invention has one or more active layers containing the composition of the present invention between a pair of electrodes.
  • the organic photoelectric conversion element having the composition of the present invention it has a pair of electrodes at least one of which is transparent or translucent and an active layer containing the composition of the present invention.
  • the organic photoelectric conversion element having the composition of the present invention is usually formed on a substrate.
  • the substrate may be any substrate that does not chemically change when an electrode is formed and an organic layer is formed thereon.
  • the material for the substrate include glass, plastic, polymer film, and silicon.
  • the opposite electrode that is, the electrode far from the substrate
  • Another aspect of the organic photoelectric conversion device having the composition of the present invention includes a first active layer containing the composition of the present invention between a pair of electrodes, at least one of which is transparent or translucent, and the first
  • the photoelectric conversion element includes a second active layer adjacent to the active layer.
  • the transparent or translucent electrode examples include a conductive metal oxide film and a translucent metal thin film.
  • indium oxide, zinc oxide, tin oxide and their composites, indium tin oxide (ITO), a film made from a conductive material such as indium zinc zinc oxide, NESA, gold, A film of platinum, silver, copper or the like is used, and a film of ITO, indium / zinc / oxide, or tin oxide is preferable.
  • the method for producing the electrode include a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, and a plating method.
  • an organic transparent conductive film such as polyaniline and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof may be used.
  • One electrode may not be transparent, and a metal, a conductive polymer, or the like can be used as an electrode material of the electrode.
  • electrode materials include lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, aluminum, scandium, vanadium, zinc, yttrium, indium, cerium, samarium, europium, terbium, ytterbium, and other metals.
  • the alloy include magnesium-silver alloy, magnesium-indium alloy, magnesium-aluminum alloy, indium-silver alloy, lithium-aluminum alloy, lithium-magnesium alloy, lithium-indium alloy, and calcium-aluminum alloy.
  • An additional intermediate layer other than the active layer may be used as a means for improving the photoelectric conversion efficiency.
  • the material used for the intermediate layer include halides of alkali metals such as lithium fluoride, halides of alkaline earth metals, oxides such as titanium oxide, and PEDOT (poly-3,4-ethylenedioxythiophene). Etc.
  • the thin film which consists of a composition of this invention is preferable.
  • the thickness of the active layer is usually 1 nm to 100 ⁇ m.
  • the thickness of the active layer is preferably 2 nm to 1000 nm, more preferably 5 nm to 500 nm, and further preferably 20 nm to 200 nm.
  • the active layer may be manufactured by any method.
  • coating the liquid containing the composition of this invention is mentioned.
  • a preferred method for producing an organic photoelectric conversion element is a method for producing an element having a first electrode and a second electrode, and having an active layer between the first electrode and the second electrode.
  • a step of forming an active layer by applying a liquid (ink) containing the composition of the present invention and a solvent on the first electrode, and a step of forming a second electrode on the active layer It is a manufacturing method.
  • Examples of the solvent for dissolving the composition of the present invention include hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, mesitylene, tetralin, decalin, bicyclohexyl, butylbenzene, sec-butylbenzene, and tert-butylbenzene, carbon tetrachloride, and chloroform.
  • hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, mesitylene, tetralin, decalin, bicyclohexyl, butylbenzene, sec-butylbenzene, and tert-butylbenzene, carbon tetrachloride, and chloroform.
  • composition of the present invention can usually be dissolved in the solvent in an amount of 0.1% by weight or more.
  • a coating method of a liquid (ink) containing the composition of the present invention and a solvent As a coating method of a liquid (ink) containing the composition of the present invention and a solvent, a slit coat method, a knife coat method, a spin coat method, a casting method, a micro gravure coat method, a gravure coat method, a bar coat method, a roll coat , Wire bar coating method, dip coating method, spray coating method, screen printing method, gravure printing method, flexographic printing method, offset printing method, inkjet coating method, dispenser printing method, nozzle coating method, capillary coating method, etc. Can be used.
  • the surface tension of the solvent at 25 ° C. is preferably larger than 15 mN / m, more preferably larger than 15 mN / m and smaller than 100 mN / m, larger than 25 mN / m and larger than 60 mN / m. It is more preferable that the value is small.
  • the composition of the present invention can also be used for organic thin film transistors.
  • the organic thin film transistor has a configuration including a source electrode and a drain electrode, an organic semiconductor layer (active layer) serving as a current path between these electrodes, and a gate electrode for controlling the amount of current passing through the current path. Is mentioned. Examples of such an organic thin film transistor include a field effect type and an electrostatic induction type.
  • a field-effect organic thin film transistor includes a source electrode and a drain electrode, an organic semiconductor layer (active layer) serving as a current path therebetween, a gate electrode for controlling the amount of current passing through the current path, and an organic semiconductor layer and a gate electrode. It is preferable to provide an insulating layer disposed between the two.
  • the source electrode and the drain electrode are preferably provided in contact with the organic semiconductor layer (active layer), and the gate electrode is preferably provided with an insulating layer in contact with the organic semiconductor layer interposed therebetween.
  • the organic semiconductor layer is constituted by a thin film containing the composition of the present invention.
  • the electrostatic induction type organic thin film transistor has a source electrode and a drain electrode, an organic semiconductor layer (active layer) serving as a current path between them, and a gate electrode for controlling the amount of current passing through the current path. It is preferable to be provided in the organic semiconductor layer.
  • the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode provided in the organic semiconductor layer are preferably provided in contact with the organic semiconductor layer.
  • the structure of the gate electrode may be a structure in which a current path flowing from the source electrode to the drain electrode is formed and the amount of current flowing through the current path can be controlled by a voltage applied to the gate electrode. An electrode is mentioned.
  • the organic semiconductor layer is constituted by a thin film containing the composition of the present invention.
  • the composition of the present invention can also be used for an organic electroluminescence device (organic EL device).
  • the organic EL element has a light emitting layer between a pair of electrodes, at least one of which is transparent or translucent.
  • the organic EL element may include a hole transport layer and an electron transport layer in addition to the light emitting layer.
  • the composition of the present invention is contained in any one of the light emitting layer, the hole transport layer, and the electron transport layer.
  • the light emitting layer may contain a charge transport material (which means a generic term for an electron transport material and a hole transport material).
  • an organic EL element an element having an anode, a light emitting layer, and a cathode, and an anode, a light emitting layer, and an electron having an electron transport layer containing an electron transport material adjacent to the light emitting layer between the cathode and the light emitting layer.
  • an element having an anode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode an element having an anode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode.
  • the organic photoelectric conversion element having the composition of the present invention is operated as an organic thin-film solar cell by generating photovoltaic power between the electrodes by irradiating light such as sunlight from the transparent or translucent electrode side. Can do. It can also be used as an organic thin film solar cell module by integrating a plurality of organic thin film solar cells.
  • the organic light sensor can be operated. It can also be used as an organic image sensor by integrating a plurality of organic photosensors.
  • the organic thin film transistor can be used for, for example, a pixel driving element used for controlling a pixel of an electrophoretic display, a liquid crystal display, an organic electroluminescence display, etc., and controlling a screen luminance uniformity and a screen rewriting speed. .
  • the organic thin film solar cell can basically have the same module structure as a conventional solar cell module.
  • a solar cell module generally has a structure in which cells are formed on a support substrate such as metal or ceramic, and the cell is covered with a filling resin or protective glass, and light is taken in from the opposite side of the support substrate. It is also possible to use a transparent material such as tempered glass for the support substrate, configure a cell thereon, and take in light from the transparent support substrate side.
  • a module structure called a super straight type, a substrate type, and a potting type, a substrate integrated module structure used in an amorphous silicon solar cell, and the like are known.
  • the organic thin-film solar cell manufactured using the composition of the present invention can also be appropriately selected from these module structures depending on the purpose of use, the place of use, and the environment.
  • a typical super straight type or substrate type module cells are arranged at regular intervals between support substrates that are transparent on one or both sides and treated with antireflection, and adjacent cells are connected by metal leads or flexible wiring.
  • the collector electrode is arranged at the outer edge part, and the generated electric power is taken out to the outside.
  • plastic materials such as ethylene vinyl acetate (EVA) may be used between the substrate and the cell in the form of a film or a filling resin depending on the purpose in order to protect the cell and improve the current collection efficiency.
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • the surface protective layer is made of a transparent plastic film, or the protective function is achieved by curing the filling resin.
  • the periphery of the support substrate is fixed in a sandwich shape with a metal frame in order to ensure internal sealing and module rigidity, and the support substrate and the frame are hermetically sealed with a sealing material.
  • a flexible material is used for the cell itself, the support substrate, the filling material, and the sealing material, a solar cell can be formed on the curved surface.
  • a solar cell using a flexible support such as a polymer film, cells are sequentially formed while feeding out a roll-shaped support, cut to a desired size, and then the periphery is sealed with a flexible and moisture-proof material.
  • the battery body can be produced.
  • a module structure called “SCAF” described in Solar Energy Materials and Solar Cells, 48, p383-391 may be used.
  • a solar cell using a flexible support can be used by being bonded and fixed to curved glass or the like. Since the organic photoelectric conversion element which has an organic layer containing the composition of this invention has high photoelectric conversion efficiency, it can be used conveniently for a solar cell module, an image sensor, an organic thin-film transistor, etc.
  • Synthesis example 1 (Synthesis of Compound 3) 2.00 g (3.77 mmol) of Compound 2 synthesized by the method described in Example 29 of WO 2011/052709 and 100 mL of dehydrated tetrahydrofuran were placed in a 200 mL flask in which the air in the flask was replaced with argon. A uniform solution was obtained. The solution was kept at ⁇ 78 ° C., and 5.89 mL (9.42 mmol) of a 1.6 M n-butyllithium hexane solution was added dropwise over 10 minutes. After the addition, the reaction solution was stirred at -78 ° C for 30 minutes, and then stirred at room temperature (25 ° C) for 2 hours.
  • the obtained oily substance was purified by a silica gel column whose developing solvent was hexane.
  • silica gel of the silica gel column silica gel previously immersed in hexane containing 10% by weight of triethylamine for 5 minutes and then rinsed with hexane was used. After purification, 3.55 g (3.20 mmol) of compound 3 was obtained.
  • Synthesis example 2 (Synthesis of polymer compound A) In a 100 mL flask in which the air in the flask was replaced with argon, 320 mg (0.289 mmol) of compound 3 and 100 mg (0.303 mmol) of compound 4 synthesized by the method described in Reference Example 14 of WO 2011/052709 were used. ) And 22 ml of toluene to make a uniform solution. The resulting toluene solution was bubbled with argon for 30 minutes.
  • the precipitated polymer was collected by filtration, and the obtained polymer was put into a cylindrical filter paper and extracted with methanol, acetone and hexane for 5 hours each using a Soxhlet extractor.
  • the polymer remaining in the cylindrical filter paper was dissolved in 15 mL of o-dichlorobenzene, 0.31 g of sodium diethyldithiocarbamate and 3 mL of water were added, and the mixture was stirred under reflux for 8 hours.
  • the organic layer is washed twice with 50 ml of water, then twice with 50 mL of a 3% by weight aqueous acetic acid solution and then twice with 50 mL of water, and the resulting solution is poured into methanol.
  • the polymer was filtered and dried, and the resulting polymer was redissolved in 20 mL of o-dichlorobenzene and passed through an alumina / silica gel column.
  • the obtained solution was poured into methanol to precipitate a polymer, and the polymer was filtered and dried to obtain 174 mg of a purified polymer.
  • this polymer is referred to as polymer compound A.
  • Synthesis example 3 (Synthesis of polymer compound B) In a 200 mL flask in which the gas in the flask was replaced with argon, 500 mg (0.475 mmol) of compound 5 synthesized by the method described in Example 53 of WO 2011/052709, 141 mg (0.427 mmol) of Compound 4 synthesized by the method described in Reference Example 14 and 32 ml of toluene were added to obtain a uniform solution. The resulting toluene solution was bubbled with argon for 30 minutes.
  • the precipitated polymer was collected by filtration, and the obtained polymer was put into a cylindrical filter paper and extracted with methanol, acetone and hexane for 5 hours each using a Soxhlet extractor.
  • the polymer remaining in the cylindrical filter paper was dissolved in 100 mL of toluene, 2 g of sodium diethyldithiocarbamate and 40 mL of water were added, and the mixture was stirred under reflux for 8 hours. After removing the aqueous layer, the organic layer is washed twice with 50 ml of water, then twice with 50 mL of a 3% by weight aqueous acetic acid solution, then twice with 50 mL of water and then 5% by weight potassium fluoride.
  • polymer compound B This polymer is referred to as polymer compound B.
  • Synthesis example 4 (Synthesis of Compound 6) After the gas in the 100 mL three-necked flask was placed in a nitrogen gas atmosphere, Compound 1 (0.4 g, 1.8 mmol) and dry THF (5.4 mL) were added and heated to 80 ° C. Thereafter, n-pentadecylmagnesium bromide-THF solution (10.9 mL, 5.4 mmol) was added at the same temperature, and the mixture was stirred for 2 hours. Subsequently, the reaction was terminated by adding water (10 mL), and the reaction solution was extracted twice with chloroform.
  • Synthesis example 5 (Synthesis of Compound 7) After making the inside of a 100 mL three-necked flask under a nitrogen gas atmosphere, Compound 6 (0.5 g, 0.77 mmol), acetic acid (40 mL) and trifluoroacetic acid (20 mL) were added, and the mixture was heated at 80 ° C. for 1 hour. After completion of the reaction, the reaction solution was poured into 300 mL of water and extracted twice with toluene. The obtained organic layer was washed three times with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, dried over anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The resulting residue was purified by silica gel column chromatography to obtain compound 7.
  • Synthesis example 7 (Synthesis of polymer compound C) After the gas in the 100 mL four-necked flask was placed in a nitrogen gas atmosphere, Compound 8 (471 mg, 0.60 mmol) and dry THF (11 mL) were added, and degassed by argon gas bubbling for 30 minutes. Then, tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (27.5 mg, 0.03 mmol), tri-tert-butylphosphonium tetrafluoroborate (34.8 mg, 0.12 mmol), 3M aqueous potassium phosphate solution (1.4 mL) And heated to 80 ° C.
  • the organic layer was washed once with water (20 g). After washing twice with 10 wt% aqueous acetic acid (20 g) and once with water (20 g), reprecipitation with acetone (400 mL) The resulting solid was purified by silica gel column chromatography and reprecipitated with methanol. As a result, 261 mg of the polymer compound C was obtained, and the ionization potential of the organic thin film containing the polymer compound C was 5.6 eV.
  • Synthesis example 8 (Synthesis of Compound 10) After the gas in the 100 mL three-neck flask was placed in a nitrogen gas atmosphere, Compound 1 (5 g, 22.7 mmol) and dry THF (300 mL) were added, and the mixture was heated to 80 ° C. Thereafter, a diethyl ether solution of n-dodecylmagnesium bromide (90.8 mL, 90.8 mmol) was added at the same temperature and stirred for 2.5 hours. Subsequently, the reaction was terminated by adding water (30 mL), 10 mL of acetic acid was further added, and the reaction solution was extracted twice with chloroform.
  • the obtained organic layer was washed twice with saturated aqueous ammonium chloride solution and once with saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfate, and the solvent was distilled off under reduced pressure.
  • the obtained residue was purified by silica gel column chromatography to obtain compound 10.
  • the yield of compound 10 was 8.5 g, and the yield was 67%.
  • the organic layer was washed once with water (20 g), twice with 10 wt% aqueous acetic acid (20 g) and once with water (20 g), and then with acetone (300 mL). By reprecipitation.
  • the obtained solid was purified by silica gel column chromatography and reprecipitated with methanol to obtain 283 mg of polymer compound D.
  • the ionization potential of the organic thin film containing the polymer compound D was 5.6 eV.
  • Example 1 (Production and evaluation of organic thin-film solar cells) Surface treatment was performed by irradiating a glass substrate with an ITO film having a thickness of 150 nm by a sputtering method using a UV ozone cleaning device.
  • polymer compound A, polymer compound B, and fullerene C60PCBM (phenyl C61-butyric acid methyl ester, manufactured by Frontier Carbon Co., Ltd.) polymer compound B with respect to the weight of polymer compound A had a weight ratio of 1
  • polymer compound Ink 1 was produced by dissolving in orthodichlorobenzene such that the weight ratio of C60PCBM to the weight of the mixture of A and polymer compound B was 2.
  • ink 1 the total of the weight of polymer compound A, the weight of polymer compound B, and the weight of C60PCBM was 1.5% by weight with respect to the weight of ink 1.
  • the ink 1 was applied onto an ITO film on a glass substrate by spin coating to produce an organic film containing the polymer compound A, the polymer compound B, and C60PCBM.
  • the thickness of the organic film was about 100 nm.
  • the light absorption terminal wavelength of the organic film was measured and found to be 880 nm.
  • a liquid containing titanium (IV) isopropoxide manufactured by Sigma-Aldrich
  • the obtained organic thin film solar cell was a square of 2 mm ⁇ 2 mm.
  • the obtained organic thin film solar cell is irradiated with constant light using a solar simulator (trade name CEP-2000: AM1.5G filter, irradiance 100 mW / cm 2 , manufactured by Spectrometer Co., Ltd.), and the generated current and voltage are measured.
  • the photoelectric conversion efficiency, short-circuit current density, open-circuit voltage, and fill factor (curve factor) were determined. Jsc (short circuit current density) is 13.6 mA / cm 2 , Voc (open circuit voltage) is 0.71 V, FF (fill factor) is 0.65, and photoelectric conversion efficiency ( ⁇ ) is 6. 3%.
  • Comparative Example 1 (Production and evaluation of organic thin-film solar cells) Surface treatment was performed by irradiating a glass substrate with an ITO film having a thickness of 150 nm by a sputtering method using a UV ozone cleaning device. Next, the polymer compound A and fullerene C60PCBM (phenyl C61-butyric acid methyl ester, manufactured by Frontier Carbon Co., Ltd.) were dissolved in orthodichlorobenzene so that the weight ratio of C60PCBM to the weight of the polymer compound A was 2, and ink was added. 2 was produced. In ink 2, the total weight of polymer compound A and C60PCBM was 1.5% by weight with respect to the weight of ink 2.
  • C60PCBM phenyl C61-butyric acid methyl ester
  • the ink 2 was applied onto an ITO film on a glass substrate by spin coating to produce an organic film containing the polymer compound A and C60PCBM.
  • the thickness of the organic film was about 100 nm.
  • the light absorption terminal wavelength of the organic film was measured and found to be 880 nm.
  • a liquid containing titanium (IV) isopropoxide manufactured by Sigma-Aldrich
  • Al was vapor-deposited with a thickness of about 100 nm on the titanium oxide film to produce an organic thin film solar cell.
  • the shape of the obtained organic thin film solar cell was a square of 2 mm ⁇ 2 mm.
  • the obtained organic thin film solar cell is irradiated with constant light using a solar simulator (trade name CEP-2000: AM1.5G filter, irradiance 100 mW / cm 2 , manufactured by Spectrometer Co., Ltd.), and the generated current and voltage are measured.
  • the photoelectric conversion efficiency, short-circuit current density, open-circuit voltage, and fill factor (curve factor) were determined. Jsc (short circuit current density) is 10.5 mA / cm 2 , Voc (open end voltage) is 0.69 V, FF (fill factor) is 0.65, and photoelectric conversion efficiency ( ⁇ ) is 4. 7%.
  • Comparative Example 2 (Production and evaluation of organic thin-film solar cells)
  • an organic thin film solar cell was prepared in the same manner except that the polymer compound B was used instead of the polymer compound A, and the photoelectric conversion efficiency, the short-circuit current density, the open-end voltage, and the fill factor were determined.
  • the light absorption terminal wavelength of the organic film containing the polymer compound B and fullerene C60PCBM was 890 nm. Jsc (short circuit current density) is 13.8 mA / cm 2 , Voc (open end voltage) is 0.72 V, FF (fill factor) is 0.58, and photoelectric conversion efficiency ( ⁇ ) was 5.8%.
  • Example 2 (Production and evaluation of organic thin-film solar cells) Surface treatment was performed by irradiating a glass substrate with an ITO film having a thickness of 150 nm by a sputtering method using a UV ozone cleaning device. Next, polymer compound C, polymer compound D, and fullerene C60PCBM (phenyl C61-butyric acid methyl ester, manufactured by Frontier Carbon Co., Ltd.) were used. Ink 3 was produced by dissolving in orthodichlorobenzene such that the weight ratio of C60PCBM to the weight of the mixture of C and polymer compound D was 2.5.
  • C60PCBM phenyl C61-butyric acid methyl ester
  • ink 3 the total of the weight of polymer compound C, the weight of polymer compound D, and the weight of C60PCBM was 1.75% by weight with respect to the weight of ink 3.
  • the ink 3 was applied onto an ITO film on a glass substrate by spin coating to produce an organic film containing the polymer compound C, the polymer compound D, and C60PCBM.
  • the thickness of the organic film was about 100 nm.
  • the light absorption terminal wavelength of the organic film was measured and found to be 740 nm.
  • a liquid containing titanium (IV) isopropoxide manufactured by Sigma-Aldrich
  • the obtained organic thin film solar cell was a square of 2 mm ⁇ 2 mm.
  • the obtained organic thin film solar cell is irradiated with constant light using a solar simulator (trade name CEP-2000: AM1.5G filter, irradiance 100 mW / cm 2 , manufactured by Spectrometer Co., Ltd.), and the generated current and voltage are measured.
  • the photoelectric conversion efficiency, short-circuit current density, open-circuit voltage, and fill factor (curve factor) were determined. Jsc (short circuit current density) is 9.9 mA / cm 2 , Voc (open circuit voltage) is 1.08 V, FF (fill factor) is 0.63, and photoelectric conversion efficiency ( ⁇ ) is 6. 7%.
  • Comparative Example 3 (Production and evaluation of organic thin-film solar cells) Surface treatment was performed by irradiating a glass substrate with an ITO film having a thickness of 150 nm by a sputtering method using a UV ozone cleaning device. Next, polymer compound C and fullerene C60PCBM (phenyl C61-butyric acid methyl ester, manufactured by Frontier Carbon Co., Ltd.) are dissolved in orthodichlorobenzene so that the weight ratio of C60PCBM to the weight of polymer compound C is 2.5. Ink 4 was produced. In ink 4, the total weight of polymer compound C and C60PCBM was 1.75% by weight with respect to the weight of ink 4.
  • C60PCBM phenyl C61-butyric acid methyl ester
  • the ink 4 was applied onto the ITO film of the glass substrate by spin coating to produce an organic film containing the polymer compound C and C60PCBM.
  • the thickness of the organic film was about 100 nm.
  • the light absorption terminal wavelength of the organic film was measured and found to be 740 nm.
  • a liquid containing titanium (IV) isopropoxide manufactured by Sigma-Aldrich
  • Al was vapor-deposited with a thickness of about 100 nm on the titanium oxide film to produce an organic thin film solar cell.
  • the shape of the obtained organic thin film solar cell was a square of 2 mm ⁇ 2 mm.
  • the obtained organic thin film solar cell is irradiated with constant light using a solar simulator (trade name CEP-2000: AM1.5G filter, irradiance 100 mW / cm 2 , manufactured by Spectrometer Co., Ltd.), and the generated current and voltage are measured.
  • the photoelectric conversion efficiency, short-circuit current density, open-circuit voltage, and fill factor (curve factor) were determined. Jsc (short circuit current density) is 9.9 mA / cm 2 , Voc (open circuit voltage) is 1.09 V, FF (fill factor) is 0.60, and photoelectric conversion efficiency ( ⁇ ) is 6. It was 5%.
  • Comparative Example 4 (Production and evaluation of organic thin-film solar cells)
  • an organic thin film solar cell was prepared in the same manner except that the polymer compound D was used instead of the polymer compound C, and the photoelectric conversion efficiency, the short-circuit current density, the open-end voltage, and the fill factor were determined.
  • the light absorption terminal wavelength of the organic film containing the polymer compound D and fullerene C60PCBM was 740 nm. Jsc (short circuit current density) is 9.8 mA / cm 2 , Voc (open circuit voltage) is 1.06 V, FF (fill factor) is 0.56, and photoelectric conversion efficiency ( ⁇ ) was 5.8%.

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Abstract

第1の化合物と第2の化合物と第3の化合物とを含み、第1の化合物が式(1)で表される構成単位を有する高分子化合物であり、第2の化合物が式(2)で表される構成単位を有する高分子化合物であり、第3の化合物が第1の化合物及び第2の化合物とは異なる化合物であり、有機光電変換素子の活性層に用いる組成物。〔式中、R及びRは、水素原子又は置換基を表す。Yは、酸素原子、硫黄原子又は-N(R)-を表す。環Z及び環Zは、芳香族炭素環又は複素環を表す。〕〔式中、R及びRは、水素原子又は置換基を表す。ただし、Rは、R及びRとは異なる。Yは、酸素原子、硫黄原子又は-N(R)-を表す。環Z及び環Zは、芳香族炭素環又は複素環を表す。〕

Description

組成物及びそれを用いた電子素子
 本発明は、組成物及びそれを用いた電子素子に関する。
 近年、新しいエネルギーとして、太陽電池を用いて発電したエネルギーが期待されている。太陽電池としては、結晶シリコン太陽電池が量産されている。しかしながら、結晶シリコン太陽電池は、その製造工程に、シリコンを高温条件で融解させる工程を含むため、製造コストが高いという課題がある。
 一方、有機薄膜太陽電池は、シリコン系太陽電池の製造工程に用いられる高温プロセスを必要とせず、塗布プロセスのみで製造できる可能性があり、低価格の太陽電池として期待されている。有機光電変換素子の一態様である有機薄膜太陽電池に用いる組成物としては、繰り返し単位(A)及び繰り返し単位(B)からなる高分子化合物とフェニルC61−酪酸メチルエステルからなる組成物が提案されている(特許文献1)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
国際公開第2011/052709号
 しかしながら、前記組成物を含む有機層を有する有機光電変換素子は、光電変換効率が必ずしも十分ではない。
 本発明は、有機光電変換素子に含まれる有機層に用いた場合に、光電変換効率が向上する組成物を提供することを目的とする。
 即ち、本発明は、以下の[1]~[18]を提供するものである。
[1] 第1の化合物と第2の化合物と第3の化合物とを含み、第1の化合物が式(1)で表される構成単位を有する高分子化合物であり、第2の化合物が式(2)で表される構成単位を有する高分子化合物であり、第3の化合物が第1の化合物及び第2の化合物とは異なる化合物である組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
〔式中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。Yは、酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−または−N(R)−を表す。Rは、水素原子または置換基を表す。環Z及び環Zは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭素環または置換基を有していてもよい複素環を表す。〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
〔式中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。ただし、R及びRは、R及びRとは異なる。Yは、酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−または−N(R)−を表す。Rは、水素原子または置換基を表す。環Z及び環Zは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭素環または置換基を有していてもよい複素環を表す。〕
[2] Y及びYが、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子または−N(R)−を表す[1]に記載の組成物。
[3] R及びRが、共に分岐状のアルキル基であるか、またはR及びRが、共に直鎖状のアルキル基である[1]または[2]に記載の組成物。
[4] R及びRが、共に分岐状のアルキル基である[1]または[2]に記載の組成物。
[5] R及びRが、共に分岐状のアルキル基であるか、またはR及びRが、共に直鎖状のアルキル基である[1]~[4]のいずれか一項に記載の組成物。
[6] R及びRが、共に直鎖状のアルキル基である[1]~[4]のいずれか一項に記載の組成物。
[7] R、R、R及びRの炭素原子数が、それぞれ独立に、10~15である[1]~[6]のいずれか一項に記載の組成物。
[8] 式(1)で表される構成単位を有する高分子化合物と式(2)で表される構成単位を有する高分子化合物の少なくとも一方が、さらに、式(3)で表される構成単位を含む高分子化合物である[1]~[7]のいずれか一項に記載の組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
〔式中、Arは、式(1)で表される構成単位及び式(2)で表される構成単位とは異なり、置換基を有していてもよいアリーレン基または置換基を有していてもよい2価の複素環基を表す。〕
[9] Arが、式(3−1)で表される構成単位、式(3−2)で表される構成単位、式(3−3)で表される構成単位、式(3−4)で表される構成単位、式(3−5)で表される構成単位、式(3−6)で表される構成単位、式(3−7)で表される構成単位または式(3−8)で表される構成単位である[8]に記載の組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
〔式(3−1)~式(3−8)中、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37及びR38は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。X21、X22、X23、X24、X25、X26、X27、X28及びX29は、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子またはセレン原子を表す。〕
[10] 第3の化合物が、電子受容性化合物である[1]~[9]のいずれか一項に記載の組成物。
[11] 電子受容性化合物が、フラーレンまたはフラーレン誘導体である[10]に記載の組成物。
[12] [1]~[11]のいずれか一項に記載の組成物を含む薄膜。
[13] [1]~[11]のいずれか一項に記載の組成物と溶媒とを含む液。
[14] [1]~[11]のいずれか一項に記載の組成物を含む電子素子。
[15] 第1の電極と第2の電極とを有し、該第1の電極と該第2の電極との間に活性層を有し、該活性層に[1]~[11]のいずれか一項に記載の組成物を含有する有機光電変換素子。
[16] [15]に記載の有機光電変換素子を含む太陽電池モジュール。
[17] [15]に記載の有機光電変換素子を含むイメージセンサー。
[18] ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、活性層とを有し、該活性層に[1]~[11]のいずれか一項に記載の組成物を含有する有機薄膜トランジスタ。
 以下、本発明を詳細に説明する。
 本発明の組成物は、第1の化合物と第2の化合物と第3の化合物とを含み、第1の化合物が式(1)で表される構成単位を有する高分子化合物であり、第2の化合物が式(2)で表される構成単位を有する高分子化合物であり、第3の化合物が第1の化合物及び第2の化合物とは異なる化合物である。
 式(1)中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。R及びRで表される置換基の具体例としては、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアリールチオ基、置換基を有していてもよいアリールアルキル基、置換基を有していてもよいアリールアルコキシ基、置換基を有していてもよいアリールアルキルチオ基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミノ基、アミノ基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、複素環基、複素環オキシ基、複素環チオ基、置換基を有していてもよいアリールアルケニル基、置換基を有していてもよいアリールアルキニル基、置換基を有していてもよいカルボキシ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。
 R及びRで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。
 R及びRで表されるアルキル基は、直鎖状でも分岐状でもよく、環状であってもよい。アルキル基の炭素原子数は、通常1~30である。アルキル基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子が挙げられる。置換基を有していてもよいアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル墓、ペンチル基、イソペンチル基、2−メチルブチル基、1−メチルブチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、3−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、1−メチルペンチル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基、3−プロピルヘプチル基、3,7−ジメチルオクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、3−ヘプチルドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル墓、オクタデシル基及びエイコシル基などの鎖状アルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基及びアダマンチル基などのシクロアルキル基が挙げられる。
 R及びRで表されるアルコキシ基のアルキル部分は、直鎖状でも分岐状でもよく、環状であってもよい。アルコキシ基は、置換基を有していてもよい。アルコキシ基の炭素原子数は、通常1~20である。置換基としては、ハロゲン原子及びアルコキシ基(例えば、炭素原子数1~20)が挙げられる。置換基を有していてもよいアルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、ラウリルオキシ基、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、パーフルオロブトキシ基、パーフルオロヘキシルオキシ基、パーフルオロオクチルオキシ基、メトキシメチルオキシ基及び2−メトキシエチルオキシ基が挙げられる。
 R及びRで表されるアルキルチオ基のアルキル部分は、直鎖状でも分岐状でもよく、環状であってもよい。アルキルチオ基は、置換基を有していてもよい。アルキルチオ基の炭素原子数は、通常1~20である。置換基としては、ハロゲン原子が挙げられる。置換基を有していてもよいアルキルチオ基の具体例としては、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、ブチルチオ基、イソブチルチオ基、tert−ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、ノニルチオ基、デシルチオ基、3,7−ジメチルオクチルチオ基、ラウリルチオ基及びトリフルオロメチルチオ基が挙げられる。
 R及びRで表されるアリール基は、芳香族炭化水素から芳香環上の水素原子を1個除いたものである。アリール基の炭素原子数は、通常6~60である。アリール基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子及びアルコキシ基(例えば、炭素原子数1~20)が挙げられる。置換基を有していてもよいアリール基の具体例としては、フェニル基、C1~C12アルコキシフェニル基(C1~C12アルコキシは、炭素原子数1~12のアルコキシであることを示す。C1~C12アルコキシは、C1~C8アルコキシが好ましく、C1~C6アルコキシがより好ましい。C1~C8アルコキシは、炭素原子数1~8のアルコキシであることを示し、C1~C6アルコキシは、炭素原子数1~6のアルコキシであることを示す。C1~C12アルコキシ、C1~C8アルコキシ及びC1~C6アルコキシの具体例としては、前記で説明し例示したR及びRと同じアルコキシ基が挙げられる。以下も同様である。)、C1~C12アルキルフェニル基(C1~C12アルキルは、炭素原子数1~12のアルキルであることを示す。C1~C12アルキルは、C1~C8アルキルが好ましく、C1~C6アルキルがより好ましい。C1~C8アルキルは、炭素原子数1~8のアルキルであることを示し、C1~C6アルキルは、炭素原子数1~6のアルキルであることを示す。C1~C12アルキル、C1~C8アルキル及びC1~C6アルキルの具体例としては、前記アルキル基で説明し例示したR及びRと同じアルキル基が挙げられる。以下も同様である。)、1−ナフチル基、2−ナフチル基及びペンタフルオロフェニル基が挙げられる。
 R及びRで表されるアリールオキシ基の炭素原子数は、通常6~60であり、アリール部分が置換基を有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子及びアルコキシ基(例えば、炭素原子数1~20)が挙げられる。置換基を有していてもよいアリールオキシ基の具体例としては、フェノキシ基、C1~C12アルコキシフェノキシ基、C1~C12アルキルフェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基及びペンタフルオロフェニルオキシ基が挙げられる。
 R及びRで表されるアリールチオ基の炭素原子数は、通常6~60であり、アリール部分が置換基を有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子及びアルコキシ基(例えば、炭素原子数1~20)が挙げられる。置換基を有していてもよいアリールチオ基の具体例としては、フェニルチオ基、C1~C12アルコキシフェニルチオ基、C1~C12アルキルフェニルチオ基、1−ナフチルチオ基、2−ナフチルチオ基及びペンタフルオロフェニルチオ基が挙げられる。
 R及びRで表されるアリールアルキル基の炭素原子数は、通常7~60であり、アリール部分が置換基を有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子及びアルコキシ基(例えば、炭素原子数1~20)が挙げられる。置換基を有していてもよいアリールアルキル基の具体例としては、フェニル−C1~C12アルキル基、C1~C12アルコキシフェニル−C1~C12アルキル基、C1~C12アルキルフェニル−C1~C12アルキル基、1−ナフチル−C1~C12アルキル基及び2−ナフチル−C1~C12アルキル基が挙げられる。
 R及びRで表されるアリールアルコキシ基の炭素原子数は、通常7~60であり、アリール部分が置換基を有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子及びアルコキシ基(例えば、炭素原子数1~20)が挙げられる。置換基を有していてもよいアリールアルコキシ基の具体例としては、フェニル−C1~C12アルコキシ基、C1~C12アルコキシフェニル−C1~C12アルコキシ基、C1~C12アルキルフェニル−C1~C12アルコキシ基、1−ナフチル−C1~C12アルコキシ基及び2−ナフチル−C1~C12アルコキシ基が挙げられる。
 R及びRで表されるアリールアルキルチオ基の炭素原子数は、通常7~60であり、アリール部分が置換基を有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子及びアルコキシ基(例えば、炭素原子数1~20)が挙げられる。置換基を有していてもよいアリールアルキルチオ基の具体例としては、フェニル−C1~C12アルキルチオ基、C1~C12アルコキシフェニル−C1~C12アルキルチオ基、C1~C12アルキルフェニル−C1~C12アルキルチオ基、1−ナフチル−C1~C12アルキルチオ基及び2−ナフチル−C1~C12アルキルチオ基が挙げられる。
 R及びRで表されるアシル基は、カルボン酸中の水酸基を除いたものである。アシル基の炭素原子数は、通常2~20である。アシル基の具体例としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ピバロイル基、トリフルオロアセチル基などの炭素原子数2~20のハロゲンで置換されていてもよいアルキルカルボニル基、ベンゾイル基、ペンタフルオロベンゾイル基などのハロゲンで置換されていてもよいフェニルカルボニル基が挙げられる。
 R及びRで表されるアシルオキシ基は、カルボン酸中の水素原子を除いたものである。アシルオキシ基の炭素原子数は、通常2~20である。アシルオキシ基の具体例としては、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、イソブチリルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、トリフルオロアセチルオキシ基及びペンタフルオロベンゾイルオキシ基が挙げられる。
 R及びRで表されるアミド基は、アミドから窒素原子に結合した水素原子を1個除いたものである。アミド基の炭素原子数は、通常1~20である。アミド基の具体例としては、ホルムアミド基、アセトアミド基、プロピオアミド基、ブチロアミド基、ベンズアミド基、トリフルオロアセトアミド基、ペンタフルオロベンズアミド基、ジホルムアミド基、ジアセトアミド基、ジプロピオアミド基、ジブチロアミド基、ジベンズアミド基、ジトリフルオロアセトアミド基及びジペンタフルオロベンズアミド基が挙げられる。
 R及びRで表されるイミド基は、イミド(−CO−NH−CO−)から窒素原子に結合した水素原子を1個除いたものである。イミド基の具体例としては、スクシンイミド基、フタルイミド基が挙げられる。
 R及びRで表される置換アミノ基は、アミノ基の水素原子の1個または2個が置換されたものである。置換アミノ基の置換基は、例えば、置換基を有していてもよいアルキル基及び置換基を有していてもよいアリール基である。置換基を有していてもよいアルキル基及び置換基を有していてもよいアリール基の定義及び具体例は、R及びRで表される置換基を有していてもよいアルキル基及び置換基を有していてもよいアリール基の定義及び具体例と同じである。置換アミノ基の炭素原子数は、通常1~40である。置換アミノ基の具体例としては、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、プロピルアミノ基、ジプロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ブチルアミノ基、イソブチルアミノ基、tert−ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ヘプチルアミノ基、オクチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ノニルアミノ基、デシルアミノ基、3,7−ジメチルオクチルアミノ基、ラウリルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、ジシクロペンチルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基、ピロリジル基、ピペリジル基、ジトリフルオロメチルアミノ基、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、C1~C12アルキルオキシフェニルアミノ基、ジ(C1~C12アルコキシフェニル)アミノ基、ジ(C1~C12アルキルフェニル)アミノ基、1−ナフチルアミノ基、2−ナフチルアミノ基、ペンタフルオロフェニルアミノ基、ピリジルアミノ基、ピリダジニルアミノ基、ピリミジルアミノ基、ピラジルアミノ基、トリアジルアミノ基、フェニル−C1~C12アルキルアミノ基、C1~C12アルコキシフェニル−C1~C12アルキルアミノ基、C1~C12アルキルフェニル−C1~C12アルキルアミノ基、ジ(C1~C12アルコキシフェニル−C1~C12アルキル)アミノ基、ジ(C1~C12アルキルフェニル−C1~C12アルキル)アミノ基、1−ナフチル−C1~C12アルキルアミノ基及び2−ナフチル−C1~C12アルキルアミノ基が挙げられる。
 R及びRで表される置換シリル基は、シリル基の水素原子の1個、2個または3個が置換されたもので、一般に、シリル基の3個の水素原子がすべて置換されたものである。置換シリル基の置換基の具体例としては、置換基を有していてもよいアルキル基及び置換基を有していてもよいアリール基が挙げられる。置換基を有していてもよいアルキル基及び置換基を有していてもよいアリール基の定義及び具体例は、R及びRで表される置換基を有していてもよいアルキル基及び置換基を有していてもよいアリール基の定義及び具体例と同じである。置換シリル基の具体例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、トリイソプロピルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、トリ−p−キシリルシリル基、トリベンジルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、tert−ブチルジフェニルシリル基及びジメチルフェニルシリル基が挙げられる。
 R及びRで表される置換シリルオキシ基は、上記の置換シリル基に酸素原子が結合したものである。置換シリルオキシ基の具体例としては、トリメチルシリルオキシ基、トリエチルシリルオキシ基、トリプロピルシリルオキシ基、トリイソプロピルシリルオキシ基、tert−ブチルジメチルシリルオキシ基、トリフェニルシリルオキシ基、トリ−p−キシリルシリルオキシ基、トリベンジルシリルオキシ基、ジフェニルメチルシリルオキシ基、tert−ブチルジフェニルシリルオキシ基及びジメチルフェニルシリルオキシ基が挙げられる。
 R及びRで表される置換シリルチオ基は、上記の置換シリル基に硫黄原子が結合したものである。置換シリルチオ基の具体例としては、トリメチルシリルチオ基、トリエチルシリルチオ基、トリプロピルシリルチオ基、トリイソプロピルシリルチオ基、tert−ブチルジメチルシリルチオ基、トリフェニルシリルチオ基、トリ−p−キシリルシリルチオ基、トリベンジルシリルチオ基、ジフェニルメチルシリルチオ基、tert−ブチルジフェニルシリルチオ基及びジメチルフェニルシリルチオ基が挙げられる。
 R及びRで表される置換シリルアミノ基は、アミノ基の水素原子の1個または2個が、上記の置換シリル基で置換されたものである。置換シリルアミノ基の具体例としては、トリメチルシリルアミノ基、トリエチルシリルアミノ基、トリプロピルシリルアミノ基、トリイソプロピルシリルアミノ基、tert−ブチルジメチルシリルアミノ基、トリフェニルシリルアミノ基、トリ−p−キシリルシリルアミノ基、トリベンジルシリルアミノ基、ジフェニルメチルシリルアミノ基、tert−ブチルジフェニルシリルアミノ基、ジメチルフェニルシリルアミノ基、ジ(トリメチルシリル)アミノ基、ジ(トリエチルシリル)アミノ基、ジ(トリプロピルシリル)アミノ基、ジ(トリイソプロピルシリル)アミノ基、ジ(tert−ブチルジメチルシリル)アミノ基、ジ(トリフェニルシリル)アミノ基、ジ(トリ−p−キシリルシリル)アミノ基、ジ(トリベンジルシリル)アミノ基、ジ(ジフェニルメチルシリル)アミノ基、ジ(tert−ブチルジフェニルシリル)アミノ基及びジ(ジメチルフェニルシリル)アミノ基が挙げられる。
 R及びRで表される複素環基は、置換基を有していてもよいフラン、チオフェン、ピロール、ピロリン、ピロリジン、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イソチアゾール、イミダゾール、イミダゾリン、イミダゾリジン、ピラゾール、ピラゾリン、プラゾリジン、フラザン、トリアゾール、チアジアゾール、オキサジアゾール、テトラゾール、ピラン、ピリジン、ピペリジン、チオピラン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、ピペラジン、モルホリン、トリアジン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ベンゾチオフェン、インドール、イソインドール、インドリジン、インドリン、イソインドリン、クロメン、クロマン、イソクロマン、ベンゾピラン、キノリン、イソキノリン、キノリジン、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、キナゾリジン、シンノリン、フタラジン、プリン、プテリジン、カルバゾール、キサンテン、フェナントリジン、アクリジン、β−カルボリン、ペリミジン、フェナントロリン、チアントレン、フェノキサチイン、フェノキサジン、フェノチアジン、フェナジンなどの複素環式化合物から水素原子を1個除いたものである。該置換基の具体例としては、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基及び置換基を有していてもよいアリール基が挙げられる。該ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基及び置換基を有していてもよいアリール基の定義及び具体例は、R及びRで表されるハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基及び置換基を有していてもよいアリール基の定義及び具体例と同じである。複素環基としては、芳香族複素環基が好ましい。
 R及びRで表される複素環オキシ基としては、上記の複素環基に酸素原子が結合した式(4)で表される基が挙げられる。
 R及びRで表される複素環チオ基としては、上記の複素環基に硫黄原子が結合した式(5)で表される基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
〔式(4)及び式(5)中、Arは複素環基を表す。〕
 複素環オキシ基の炭素原子数は、通常2~60である。複素環オキシ基の具体例としては、チエニルオキシ基、C1~C12アルキルチエニルオキシ基、ピロリルオキシ基、フリルオキシ基、ピリジルオキシ基、C1~C12アルキルピリジルオキシ基、イミダゾリルオキシ基、ピラゾリルオキシ基、トリアゾリルオキシ基、オキサゾリルオキシ基、チアゾールオキシ基及びチアジアゾールオキシ基が挙げられる。
 複素環チオ基の炭素原子数は、通常2~60である。複素環チオ基の具体例としては、チエニルメルカプト基、C1~C12アルキルチエニルメルカプト基、ピロリルメルカプト基、フリルメルカプト基、ピリジルメルカプト基、C1~C12アルキルピリジルメルカプト基、イミダゾリルメルカプト基、ピラゾリルメルカプト基、トリアゾリルメルカプト基、オキサゾリルメルカプト基、チアゾールメルカプト基及びチアジアゾールメルカプト基が挙げられる。
 R及びRで表されるアリールアルケニル基の炭素原子数は、通常8~20であり、アリール部分が置換基を有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子及びアルコキシ基(例えば、炭素原子数1~20)が挙げられる。アリールアルケニル基の具体例としては、スチリル基が挙げられる。
 R及びRで表されるアリールアルキニル基の炭素原子数は、通常8~20であり、アリール部分が置換基を有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子及びアルコキシ基(例えば、炭素原子数1~20)が挙げられる。アリールアルキニル基の具体例としては、フェニルアセチレニル基が挙げられる。
 R及びRで表されるカルボキシ基中の水素原子は、置換基で置換されていてもよい。置換基としては、炭素原子数1~20のアルキル基が挙げられる。カルボキシ基の具体例としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基及びプロポキシカルボニル基が挙げられる。
 式(1)中、Yは、酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−または−N(R)−を表す。Rは、水素原子または置換基を表す。Rで表される置換基の定義及び具体例は、R及びRで表される置換基の定義及び具体例と同じである。
 式(1)中、環Z及び環Zは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭素環または置換基を有していてもよい複素環を表す。
 環Z及び環Zで表される芳香族炭素環の具体例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、ペリレン環、テトラセン環及びペンタセン環が挙げられる。芳香族炭素環は、本発明の組成物を含む光電変換素子の光電変換効率を向上させる観点から、ベンゼン環及びナフタレン環が好ましく、ベンゼン環がより好ましい。
 環Z及び環Zで表される複素環の具体例としては、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環、キノリン環、イソキノリン環、キノキサリン環、キナゾリン環、アクリジン環、フェナントロリン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、フラン環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、ピロール環、インドール環、ジベンゾピロール環、シロール環、ベンゾシロール環、ジベンゾシロール環、ボロール環、ベンゾボロール環及びジベンゾボロール環が挙げられる。チオフェン環、ベンゾチオフェン環及びジベンゾチオフェン環中の硫黄原子は、オキソ基が結合し、環状のスルホキシドまたは環状のスルホンを形成してもよい。環Z及び環Zで表される複素環は、芳香族複素環が好ましい。芳香族複素環は、本発明の組成物を含む光電変換素子の光電変換効率を向上させる観点から、チオフェン環、フラン環及びピロール環が好ましく、チオフェン環及びフラン環がより好ましく、チオフェン環が特に好ましい。
 環Z及び環Zで表される芳香族炭素環及び複素環が有していてもよい置換基の定義及び具体例は、R及びRで表される置換基の定義及び具体例と同じである。
 式(1)で表される構成単位の具体例としては、式(301)~式(375)で表される構成単位及び式(301)~式(375)で表される構成単位中に含まれる芳香族炭素環または複素環上の水素原子を置換基で置換した構成単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015
 式(301)~式(375)中、R及びRは、前記と同じ意味を表す。Rは、水素原子または置換基を表す。Rで表される置換基の定義及び具体例は、R及びRで表される置換基の定義及び具体例と同じである。
 式(2)中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。ただし、R及びRは、R及びRとは異なる。R及びRで表される置換基の定義及び具体例は、R及びRで表される置換基の定義及び具体例と同じである。
 式(2)中、Yは、酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−または−N(R)−を表す。
 式(2)中、環Z及び環Zは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭素環または置換基を有していてもよい複素環を表す。環Z及び環Zで表される芳香族炭素環及び複素環の定義及び具体例は、環Z及び環Zで表される芳香族炭素環及び複素環の定義及び具体例と同じである。環Z及び環Zで表される芳香族炭素環及び複素環が有していてもよい置換基の定義及び具体例は、R及びRで表される置換基の定義及び具体例と同じである。
 第1の化合物及び第2の化合物の有機溶媒に対する溶解性を高める観点から、環Z及び環Zで表される芳香族炭素環及び複素環は、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基及び置換基を有していてもよいアリール基からなる群から選ばれる1種以上の置換基を有することが好ましい。
 式(2)で表される構成単位の具体例としては、式(401)~式(475)で表される構成単位及び式(401)~式(475)で表される構成単位中に含まれる芳香族炭素環または複素環上の水素原子を置換基で置換した構成単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020
 式(401)~式(475)中、R、R及びRは、前記と同じ意味を表す。
 R、R、R及びRは、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基及びアリールアルコキシ基が好ましく、アルキル基、アリール基及びアリールアルキル基がより好ましく、アルキル基がさらに好ましい。
 本発明の組成物を含む有機光電変換素子の光電変換効率を向上させる観点がら、R及びRは分岐状のアルキル基が好ましく、R及びRは直鎖状のアルキル基が好ましい。
 R及びRが分岐状のアルキル基である式(1)で表される構成単位としては、例えば、式(1−1)~式(1−12)で表される構成単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000022
 R及びRの炭素原子数は、5~20が好ましく、8~16がより好ましく、10~15がさらに好ましい。式(1−1)~式(1−12)で表される構成単位の中でも、式(1−2)~式(1−10)で表される構成単位が好ましい。
 R及びRが直鎖状のアルキル基である式(2)で表される構成単位としては、例えば、式(2−1)~式(2−8)で表される構成単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000024
 R及びRの炭素原子数は、6~20が好ましく、8~16がより好ましく、10~15がさらに好ましい。式(2−1)~式(2−8)で表される構成単位の中でも、式(2−3)~式(2−5)で表される構成単位が好ましい。
 第1の化合物及び第2の化合物は、式(1)で表される構成単位及び式(2)で表される構成単位以外の他の構成単位を有していてもよい。他の構成単位としては、例えば、式(3)で表される構成単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000025
 式(3)中、Arは、式(1)で表される構成単位とは異なり、置換基を有していてもよいアリーレン基または2価の複素環基を表す。
 Arで表されるアリーレン基は、芳香族炭化水素から芳香環上の水素原子を2個除いたものである。アリーレン基の炭素原子数は、通常6~60である。アリーレン基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子及びアルコキシ基(例えば、炭素原子数1~20)が挙げられる。
 置換基を有していてもよいアリーレン基の具体例としては、置換基を有していてもよいフェニレン基(下図の式1~3)、置換基を有していてもよいナフタレンジイル基(下図の式4~13)、置換基を有していてもよいアントラセンジイル基(下図の式14~19)、置換基を有していてもよいビフェニル−ジイル基(下図の式20~25)、置換基を有していてもよいターフェニル−ジイル基(下図の式26~28)、置換基を有していてもよい縮合環化合物基(下図の式29~38)が挙げられる。縮合環化合物基には、フルオレン−ジイル基(下図の式36~38)が含まれる。
 Arで表される2価の複素環基は、置換基を有していてもよいフラン、チオフェン、ピロール、ピロリン、ピロリジン、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イソチアゾール、イミダゾール、イミダゾリン、イミダゾリジン、ピラゾール、ピラゾリン、プラゾリジン、フラザン、トリアゾール、チアジアゾール、オキサジアゾール、テトラゾール、ピラン、ピリジン、ピペリジン、チオピラン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、ピペラジン、モルホリン、トリアジン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ベンゾチオフェン、インドール、イソインドール、インドリジン、インドリン、イソインドリン、クロメン、クロマン、イソクロマン、ベンゾピラン、キノリン、イソキノリン、キノリジン、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、キナゾリジン、シンノリン、フタラジン、プリン、プテリジン、カルバゾール、キサンテン、フェナントリジン、アクリジン、β−カルボリン、ペリミジン、フェナントロリン、チアントレン、フェノキサチイン、フェノキサジン、フェノチアジン、フェナジンなどの複素環式化合物から水素原子を2個除いたものである。置換基としては、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基及び置換基を有していてもよいアリール基が挙げられる。該ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基及び置換基を有していてもよいアリール基の定義及び具体例は、R及びRで表されるハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアルキルチオ基及び置換基を有していてもよいアリール基の定義及び具体例と同じである。2価の複素環基としては、2価の芳香族複素環基が好ましい。
 2価の複素環基の具体例としては、以下の基が挙げられる。
 ヘテロ原子として窒素を含む2価の複素環基:
 置換基を有していてもよいピリジン−ジイル基(下図の式39~44)。
 置換基を有していてもよいジアザフェニレン基(下図の式45~48)。
 置換基を有していてもよいキノリンジイル基(下図の式49~63)。
 置換基を有していてもよいキノキサリンジイル基(下図の式64~68)。
 置換基を有していてもよいアクリジンジイル基(下図の式69~72)。
 置換基を有していてもよいビピリジルジイル基(下図の式73~75)。
 置換基を有していてもよいフェナントロリンジイル基(下図の式76~78)。
 ヘテロ原子としてけい素、窒素、硫黄、セレンなどを含み、フルオレン構造を有する基(下図の式79~93)。
 ヘテロ原子としてけい素、窒素、硫黄、セレンなどを含む5員環複素環基(下図の式94~98)。
 ヘテロ原子としてけい素、窒素、硫黄、セレンなどを含む5員環縮合複素基(下図の式99~110)。
 ヘテロ原子としてけい素、窒素、硫黄、セレンなどを含む5員環複素環基:
 該ヘテロ原子のα位で結合し、2量体やオリゴマーになっている基(下図の式111~112)。
 該ヘテロ原子のα位でフェニル基に結合している基(下図の式113~119)。
 ベンゼン環とチオフェン環が縮合した基(下図の式120~122)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000033
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000037
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000039
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000040
 式1~式122中、Rは前記と同じ意味を表す。
 本発明の組成物を含む有機光電変換素子の短絡電流密度を高める観点から、式(3)で表される構成単位としては、式(3−1)~式(3−8)で表される構成単位が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000041
 式(3−1)~式(3−8)中、R21~R38は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。R21~R38で表される置換基の定義及び具体例は、R及びRで表される置換基の定義及び具体例と同じである。
 R21、R22及びR35は、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基及び置換基を有していてもよいアルキルチオ基が好ましく、置換基を有していてもよいアルキル基及び置換基を有していてもよいアルコキシ基がより好ましく、置換基を有していてもよいアルキル基が特に好ましい。第1の化合物の有機溶媒に対する溶解性を高める観点から、アルキル基としては、分岐状のアルキル基が好ましい。
 R23、R24、R27、R28、R31、R32、R33、R34、R37及びR38は、ハロゲン原子及び水素原子が好ましく、フッ素原子及び水素原子がより好ましい。
 R25、R26、R29及びR30は、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基及び置換基を有していてもよいアリールアルキル基が好ましく、水素原子及び置換基を有していてもよいアリールアルキル基がより好ましい。
 R36は、水素原子、ハロゲン原子、アシル基及びアシルオキシ基が好ましく、アシル基及びアシルオキシ基がより好ましい。
 式(3−1)~式(3−8)中、X21~X29は、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子またはセレン原子を表す。X21~X29は、硫黄原子及び酸素原子が好ましく、硫黄原子がより好ましい。
 式(3)で表される構成単位としては、式(3−1)~式(3−6)で表される構成単位がより好ましく、式(3−2)で表される構成単位が特に好ましい。式(3−2)で表される構成単位の具体例としては、式(3−2−1)~式(3−2−9)で表される構成単位が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000042
 式(3−2−1)~式(3−2−9)中、R’は置換基を表す。R’で表される置換基の定義及び具体例は、R及びRで表される置換基の定義及び具体例と同じである。
 本発明における高分子化合物は、重量平均分子量が1000以上の化合物を意味する。本発明の高分子化合物の重量平均分子量は、3000~10000000が好ましく、8000~5000000がより好ましく、10000~1000000が特に好ましい。
 本発明の高分子化合物の重量平均分子量が3000より小さいと、素子の作製に用いたときに、塗布性が低下することがある。また、重量平均分子量が10000000より大きいと、素子の作製に用いたときに、溶媒への溶解性や塗布性が低下することがある。
 本発明における高分子化合物の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量を意味する。
 第1の化合物及び第2の化合物は、素子作製の容易さから、溶媒への溶解度が高いことが望ましい。具体的には、本発明の高分子化合物が、該高分子化合物を0.01重量%以上含む溶液を作製し得る溶解性を有することが好ましく、0.1重量%以上含む溶液を作製し得る溶解性を有することがより好ましく、0.4重量%以上含む溶液を作製し得る溶解性を有することがさらに好ましい。
 式(1)で表される構成単位と式(3)で表される構成単位からなる高分子化合物、及び式(2)で表される構成単位と式(3)で表される構成単位からなる高分子化合物の製造方法は、特に制限されるものではないが、高分子化合物の合成の容易さからは、Suzukiカップリング反応やStilleカップリング反応を用いる方法が好ましい。
 Suzukiカップリング反応を用いる方法としては、例えば、式(100):
 Q100−E−Q200    (100)
〔式中、Eは、式(3)で表される構成単位を表す。Q100及びQ200は、それぞれ独立に、ジヒドロキシボリル基[−B(OH)]またはホウ酸エステル残基を表す。〕
で表される1種類以上の化合物と、式(200):
 T−E−T    (200)
〔式中、Eは、式(1)で表される構成単位または式(2)で表される構成単位を表す。T及びTは、それぞれ独立に、ハロゲン原子またはスルホン酸残基を表す。〕
で表される1種類以上の化合物とを、パラジウム触媒及び塩基の存在下で反応させる工程を有する製造方法が挙げられる。Eとしては、式(3−1)~式(3−8)で表される構成単位が好ましい。
 Suzukiカップリング反応を用いる場合、反応に用いる式(200)で表わされる2種類以上の化合物のモル数の合計が、式(100)で表わされる1種類以上の化合物のモル数の合計に対して、過剰であることが好ましい。反応に用いる式(200)で表わされる1種類以上の化合物のモル数の合計を1モルとすると、式(100)で表わされる1種類以上の化合物のモル数の合計が0.6~0.99モルであることが好ましく、0.7~0.95モルであることがさらに好ましい。
 ホウ酸エステル残基とは、ホウ酸ジエステルから水酸基を除去した基を意味し、ジアルキルエステル残基、ジアリールエステル残基、ジ(アリールアルキル)エステル残基などが挙げられる。ホウ酸エステル残基の具体例としては、下記式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000043
(式中、Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表す。)
で表される基等が例示される。
 式(200)における、T及びTで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。高分子化合物の合成の容易さからは、臭素原子及びヨウ素原子が好ましく、臭素原子がより好ましい。
 式(200)における、T及びTで表されるスルホン酸残基とは、スルホン酸(−SOH)から酸性水素を除いた原子団を意味し、具体例としては、アルキルスルホネート基(例えば、メタンスルホネート基、エタンスルホネート基)、アリールスルホネート基(例えば、ベンゼンスルホネート基、p−トルエンスルホネート基)、アリールアルキルスルホネート基(例えば、ベンジルスルホネート基)及びトリフルオロメタンスルホネート基が挙げられる。
 具体的には、Suzukiカップリング反応を行う方法としては、任意の溶媒中において、触媒としてパラジウム触媒を用い、塩基の存在下で反応させる方法等が挙げられる。
 Suzukiカップリング反応に使用するパラジウム触媒としては、例えば、Pd(0)触媒、Pd(II)触媒が挙げられ、具体的には、パラジウム[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]、パラジウムアセテート類、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、パラジウムアセテート、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウムが挙げられ、反応(重合)操作の容易さ、反応(重合)速度の観点からは、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、パラジウムアセテート、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムが好ましい。
 パラジウム触媒の添加量は、特に限定されず、触媒としての有効量であればよいが、式(100)で表される化合物1モルに対して、通常、0.0001モル~0.5モル、好ましくは0.0003モル~0.1モルである。
 Suzukiカップリング反応に使用するパラジウム触媒としてパラジウムアセテート類を用いる場合は、例えば、トリフェニルホスフィン、トリ(o−トリル)ホスフィン、トリ(o−メトキシフェニル)ホスフィン等のリン化合物を配位子として添加することができる。この場合、配位子の添加量は、パラジウム触媒1モルに対して、通常、0.5モル~100モルであり、好ましくは0.9モル~20モル、さらに好ましくは1モル~10モルである。
 Suzukiカップリング反応に使用する塩基としては、無機塩基、有機塩基及び無機塩が挙げられる。無機塩基としては、例えば、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化バリウムが挙げられる。有機塩基としては、例えば、トリエチルアミン、トリブチルアミンが挙げられる。無機塩としては、例えば、フッ化セシウムが挙げられる。
 塩基の添加量は、式(100)で表される化合物1モルに対して、通常、0.5モル~100モル、好ましくは0.9モル~20モル、さらに好ましくは1モル~10モルである。
 Suzukiカップリング反応は、通常、溶媒中で行われる。溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、トルエン、ジメトキシエタン、テトラヒドロフランが例示される。本発明に用いられる高分子化合物の溶解性の観点からは、トルエン、テトラヒドロフランが好ましい。また、塩基は、水溶液として加え、2相系で反応させてもよい。塩基として無機塩を用いる場合は、無機塩の溶解性の観点から、通常、水溶液として加えて反応させる。
 なお、塩基を水溶液として加え、2相系で反応させる場合は、必要に応じて、第4級アンモニウム塩などの相間移動触媒を加えてもよい。
 Suzukiカップリング反応を行う温度は、前記溶媒にもよるが、通常、50~160℃程度であり、高分子化合物の高分子量化の観点からは、60~120℃が好ましい。また、溶媒の沸点近くまで昇温し、還流させてもよい。反応時間は、目的の重合度に達したときを終点としてもよいが、通常、0.1時間~200時間程度である。1時間~30時間程度が効率的で好ましい。
 Suzukiカップリング反応は、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性雰囲気下、Pd(0)触媒が失活しない反応系で行う。例えば、アルゴンガスや窒素ガス等で、十分脱気された系で行う。具体的には、重合容器(反応系)内を窒素ガスで十分置換し、脱気した後、この重合容器に、式(100)で表される化合物、式(200)で表される化合物、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)を仕込み、さらに、重合容器を窒素ガスで十分置換し、脱気した後、あらかじめ窒素ガスでバブリングすることにより、脱気した溶媒、例えば、トルエンを加えた後、この溶液に、あらかじめ窒素ガスでバブリングすることにより脱気した塩基、例えば、炭酸ナトリウム水溶液を滴下した後、加熱、昇温し、例えば、還流温度で8時間、不活性雰囲気を保持しながら重合する。
 Stilleカップリング反応を用いる方法としては、例えば、式(300):
 Q300−E−Q400    (300)
〔式中、Eは、式(3)で表される構成単位を表す。Q300及びQ400は、それぞれ独立に、置換スタンニル基を表す。〕
で表される1種類以上の化合物と、前記式(200)で表される1種類以上の化合物とを、パラジウム触媒の存在下で反応させる工程を有する製造方法が挙げられる。Eは、式(3−1)~式(3−8)で表される構成単位が好ましい。
 置換スタンニル基としては、−SnR100 で表される基等が挙げられる。ここでR100は1価の有機基を表す。1価の有機基としては、アルキル基、アリール基などが挙げられる。
 該アルキル基の炭素原子数は通常1~30であり、具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル墓、ペンチル基、イソペンチル基、2−メチルブチル基、1−メチルブチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、3−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、1−メチルペンチル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル墓、オクタデシル基、エイコシル基等の鎖状アルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基等のシクロアルキル基が挙げられる。アリール基としてはフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。置換スタンニル基として好ましくは−SnMe、−SnEt、−SnBu、−SnPhであり、さらに好ましくは−SnMe、−SnEt、−SnBuである。上記好ましい例において、Meはメチル基を、Etはエチル基を、Buはブチル基を、Phはフェニル基を表す。
 式(200)における、T及びTで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。高分子化合物の合成の容易さからは、臭素原子及びヨウ素原子が好ましい。
 式(200)における、T及びTで表されるアルキルスルホネート基としては、メタンスルホネート基、エタンスルホネート基、トリフルオロメタンスルホネート基が例示される。アリールスルホネート基としては、ベンゼンスルホネート基、p−トルエンスルホネート基が例示される。アリールスルホネート基としては、ベンジルスルホネート基が例示される。
 具体的には、触媒として、例えば、パラジウム触媒下で任意の溶媒中で反応する方法が挙げられる。
 Stilleカップリング反応に使用するパラジウム触媒としては、例えば、Pd(0)触媒、Pd(II)触媒が挙げられる。具体的には、パラジウム[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]、パラジウムアセテート類、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、パラジウムアセテート、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウムが挙げられ、反応(重合)操作の容易さ、反応(重合)速度の観点からは、パラジウム[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムが好ましい。
 Stilleカップリング反応に使用するパラジウム触媒の添加量は、特に限定されず、触媒としての有効量であればよいが、式(300)で表される化合物1モルに対して、通常、0.0001モル~0.5モル、好ましくは0.0003モル~0.2モルである。
 Stilleカップリング反応において、必要に応じて配位子や助触媒を用いることもできる。配位子としては、例えば、トリフェニルホスフィン、トリ(o−トリル)ホスフィン、トリ(o−メトキシフェニル)ホスフィン、トリス(2−フリル)ホスフィン等のリン化合物やトリフェニルアルシン、トリフェノキシアルシン等の砒素化合物が挙げられる。助触媒としてはヨウ化銅、臭化銅、塩化銅、2−テノイル酸銅(I)などが挙げられる。
 配位子または助触媒を用いる場合、配位子または助触媒の添加量は、パラジウム触媒1モルに対して、通常、0.5モル~100モルであり、好ましくは0.9モル~20モル、さらに好ましくは1モル~10モルである。
 Stilleカップリング反応は、通常、溶媒中で行われる。溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N、N−ジメチルアセトアミド、トルエン、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。本発明に用いられる高分子化合物の溶解性の観点からは、トルエン及びテトラヒドロフランが好ましい。
 Stilleカップリング反応を行う温度は、前記溶媒にもよるが、通常、50~160℃程度であり、高分子化合物の高分子量化の観点から、60~120℃が好ましい。また、溶媒の沸点近くまで昇温し、還流させてもよい。
 前記反応を行う時間(反応時間)は、目的の重合度に達したときを終点としてもよいが、通常、0.1時間~200時間程度である。1時間~30時間程度が効率的で好ましい。
 Stilleカップリング反応は、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性雰囲気下、Pd触媒が失活しない反応系で行う。例えば、アルゴンガスや窒素ガス等で、十分脱気された系で行う。具体的には、重合容器(反応系)内を窒素ガスで十分置換し、脱気した後、この重合容器に、式(300)で表される化合物、式(200)で表される化合物、パラジウム触媒を仕込み、さらに、重合容器を窒素ガスで十分置換し、脱気した後、あらかじめ窒素ガスでバブリングすることにより、脱気した溶媒、例えば、トルエンを加えた後、必要に応じて配位子や助触媒を加え、その後、加熱、昇温し、例えば、還流温度で8時間、不活性雰囲気を保持しながら重合する。
 第1の化合物及び第2の化合物のポリスチレン換算の数平均分子量としては、1×10~1×10が好ましい。ポリスチレン換算の数平均分子量が1×10以上である場合には、強靭な薄膜が得られやすくなる。ポリスチレン換算の数平均分子量が1×10以下である場合には、該化合物の溶解性が高く、薄膜の作製が容易である。
 第1の化合物及び第2の化合物のポリスチレン換算の数平均分子量としては、3000以上が好ましい。
 第1の化合物及び第2の化合物の末端基は、重合活性基がそのまま残っていると、素子(例えば、光電変換素子)の作製に用いたときに、該素子の特性や寿命が低下する可能性があるので、安定な基で保護されていてもよい。末端基としては、主鎖の共役構造と連続した共役結合を有しているものが好ましい。また、例えば、ビニレン基を介してアリール基または複素環基と結合している構造であってもよい。
 第1の化合物及び第2の化合物の原料となるモノマーのうち、Y及びYが酸素原子であるものは、例えば、国際公開第2011/052709号の記載に従って合成することができる。
 第1の化合物の原料となるモノマーのうち、Yが−C(=O)−である式(A−1)で表される化合物は、例えば、式(B−1)で表される化合物の臭素化によって得ることができる。
〔式(A−1)及び(B−1)中、R及びRは、前記と同じ意味を表す。〕
 第2の化合物の原料となるモノマーのうち、Yが−C(=O)−である式(A−2)で表される化合物は、例えば、式(B−2)で表される化合物の臭素化によって得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000045
〔式(A−2)及び(B−2)中、R及びRは、前記と同じ意味を表す。ただし、R及びRは、R及びRとは異なる。〕
 臭素化には、公知の方法を用いることができる。臭素化の方法としては、例えば、無溶媒で、または溶媒中で、臭素化剤を用いて臭素化する方法が挙げられる。
 溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサンなどの飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレンなどの不飽和炭化水素、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、ブロモペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサンなどのハロゲン化飽和炭化水素、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼンなどのハロゲン化不飽和炭化水素などが挙げられる。
 臭素化剤としては、臭素、N−ブロモスクシンイミド(以下、NBSと呼称することもある)、四塩化炭素、臭化水素酸などが挙げられる。これらの臭素化剤を複数組み合わせて使用することも可能である。臭素化剤の使用量は、式(B−1)または式(B−2)で表される化合物のモル数に対して、通常2~100000当量である。
 また、臭素化の際に、臭素化を促進するための触媒を共存させることも可能である。触媒としては、鉄、コバルト、ニッケル、銅などの金属、ハロゲン化鉄、ハロゲン化コバルト、ハロゲン化ニッケル、ハロゲン化銅などのハロゲン化金属、ベンゾイルパーオキシド、アゾイソブチロニトリルなどのラジカル発生剤などが挙げられる。触媒としては、金属、ハロゲン化金属が好ましく、鉄、臭化鉄がさらに好ましい。触媒の使用量は、通常、式(B−1)または式(B−2)で表される化合物のモル数に対して、0.001~10当量であり、0.01~1当量が好ましい。反応温度は、通常、−50~200℃であり、0~150℃が好ましい。
 反応後(例えば、水を加えて反応を停止した後)、生成物を有機溶媒で抽出し、溶媒を留去するなどの通常の後処理を行うことによって、式(A−1)または式(A−2)で表される化合物を得ることができる。生成物は、クロマトグラフィーによる分取や再結晶などの方法によって、単離及び精製することができる。
 式(B−1)で表される化合物は、式(C−1)で表される化合物と酸との反応によって得ることができる。式(B−2)で表される化合物は、式(C−2)で表される化合物と酸との反応によって得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000046
〔式(C−1)~(C−2)中、R、R、R及びRは、前記と同じ意味を表す。ただし、R及びRは、R及びRとは異なる。〕
 酸としては、ルイス酸、ブレンステッド酸のいずれを用いてもよい。酸の具体例としては、塩酸、臭素酸、フッ化水素酸、硫酸、硝酸、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、安息香酸、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体、塩化アルミニウム、塩化スズ(IV)、塩化ケイ素(IV)、塩化鉄(III)、四塩化チタン、塩化亜鉛、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸及びこれらの混合物などが挙げられる。
 式(C−1)または(C−2)で表される化合物と酸との反応は、酸のみの存在下で行ってもよく、酸と溶媒の存在下で行ってもよい。反応温度は、特に制限されないが、−80℃~溶媒の沸点の範囲内の温度が好ましい。
 溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサンなどの飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレンなどの不飽和炭化水素、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、ブロモペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサンなどのハロゲン化飽和炭化水素、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼンなどのハロゲン化不飽和炭化水素、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、tert−ブチルアルコールなどのアルコール類、蟻酸、酢酸、プロピオン酸などのカルボン酸類、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサンなどのエーテル類、塩酸、臭素酸、フッ化水素酸、硫酸、硝酸などの無機酸などが挙げられる。該溶媒は、単一で用いてもよく、混合して用いてもよい。
 反応後(例えば、水を加えて反応を停止した後)、生成物を有機溶媒で抽出し、溶媒を留去するなどの通常の後処理を行うことによって、式(B−1)または式(B−2)で表される化合物を得ることができる。必要に応じて、さらに、クロマトグラフィーによる分取や再結晶などの精製を行ってもよい。
 式(C−1)または式(C−2)で表される化合物は、アルキルリチウム試薬またはグリニヤ試薬と、化合物1との反応によって得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000047
 アルキルリチウム試薬としては、メチルリチウム、エチルリチウム、プロピルリチウム、ブチルリチウム、ヘキシルリチウム、2−エチルヘキシルリチウム、3,7−ジメチルオクチルリチウム、3,7,11−トリメチルドデシルリチウム、3−ヘプチルデシルリチウム、ドデシルリチウム、ペンタデシルリチウム、ヘキサデシルリチウム、フェニルリチウム、ナフチルリチウム、ベンジルリチウム、トリルリチウムなどが挙げられる。
 グリニヤ試薬としては、メチルマグネシウムクロライド、メチルマグネシウムブロマイド、エチルマグネシウムクロライド、エチルマグネシウムブロマイド、プロピルマグネシウムクロライド、プロピルマグネシウムブロマイド、ブチルマグネシウムクロライド、ブチルマグネシウムブロマイド、ヘキシルマグネシウムクロライド、ヘキシルマグネシウムブロマイド、2−エチルヘキシルマグネシウムクロライド、2−エチルヘキシルマグネシウムブロマイド、3,7−ジメチルオクチルクロライド、3,7−ジメチルオクチルブロマイド、3,7,11−トリメチルドデシルブロマイド、3−ヘプチルデシルブロマイド、オクチルマグネシウムブロマイド、デシルマグネシウムブロマイド、ドデシルブロマイド、ペンタデシルブロマイド、ヘキサデシルブロマイド、アリルマグネシウムクロライド、アリルマグネシウムブロマイド、ベンジルマグネシウムクロライド、フェニルマグネシウムブロマイド、ナフチルマグネシウムブロマイド、トリルマグネシウムブロマイドなどが挙げられる。
 アルキルリチウム試薬またはグリニヤ試薬と化合物1との反応は、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気下で行ってもよく、溶媒の存在下で行ってもよい。反応温度は、特に制限されないが、−80℃~溶媒の沸点の範囲内の温度が好ましい。
 アルキルリチウム試薬またはグリニヤ試薬と化合物1との反応に用いられる溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサンなどの飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレンなどの不飽和炭化水素、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチル−tert−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサンなどのエーテル類などが挙げられる。該溶媒は、単一で用いてもよく、混合して用いてもよい。
 反応後(例えば、水を加えて反応を停止した後)、生成物を有機溶媒で抽出し、溶媒を留去するなどの通常の後処理を行うことによって、式(C−1)または式(C−2)で表される化合物を含有する混合物を得ることができる。必要に応じて、さらに、クロマトグラフィーによる分取や再結晶などの精製を行ってもよい。
 本発明の組成物は、第3の化合物を含む。第3の化合物としては、電子受容性化合物及び電子供与性化合物が挙げられ、電子受容性化合物が好ましい。第3の化合物が、電子受容性化合物であるか電子供与性化合物であるかは、本発明の組成物に含まれる化合物のエネルギー準位から相対的に決定される。
 電子受容性化合物の具体例としては、フラーレン及びその誘導体、炭素材料、酸化チタンなどの金属酸化物、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン及びその誘導体、ペリレン誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン誘導体、8−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(バソクプロイン)などのフェナントロリン誘導体が挙げられる。電子受容性化合物としては、酸化チタン、カーボンナノチューブ、フラーレン及びその誘導体が好ましく、フラーレン及びその誘導体が特に好ましい。
 フラーレン及びその誘導体としては、C60、C70、C76、C78、C84及びそれらの誘導体が挙げられる。フラーレン誘導体は、フラーレンの少なくとも一部が修飾されたものである。
 フラーレン誘導体としては、例えば、式(6)で表される化合物、式(7)で表される化合物、式(8)で表される化合物及び式(9)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000048
〔式(6)~(9)中、Rは、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、複素環基またはエステル構造を有する基を表す。複数個あるRは、同一であっても相異なっていてもよい。Rは、置換基を有していてもよいアルキル基または置換基を有していてもよいアリール基を表す。複数個あるRは、同一であっても相異なっていてもよい。〕
 R及びRで表される置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基及び複素環基の定義及び具体例は、R及びRで表される置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基及び複素環基の定義及び具体例と同じである。
 Rで表されるエステル構造を有する基としては、例えば、式(10)で表される基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000049
〔式中、u1は、1~6の整数を表す、u2は、0~6の整数を表す、Rは、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基または複素環基を表す。〕
 Rで表される置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基及び複素環基の定義及び具体例は、R及びRで表される置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基及び複素環基の定義及び具体例と同じである。
 C60フラーレンの誘導体としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000050
 C70フラーレンの誘導体としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000051
 フラーレン誘導体の具体例としては、[6,6]フェニル−C61酪酸メチルエステル(C60PCBM、[6,6]−Phenyl C61 butyric acid methyl ester)、[6,6]フェニル−C71酪酸メチルエステル(C70PCBM、[6,6]−Phenyl C71 butyric acid methyl ester)、[6,6]フェニル−C85酪酸メチルエステル(C84PCBM、[6,6]−Phenyl C85 butyric acid methyl ester)、[6,6]チエニル−C61酪酸メチルエステル([6,6]−Thienyl C61 butyric acid methyl ester)が挙げられる。
 本発明の組成物としては、第1の化合物、第2の化合物及び第3の化合物以外の化合物を含有していてもよい。該化合物としては、例えば、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、オリゴチオフェン及びその誘導体、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖または主鎖に芳香族アミン残基を有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体が挙げられる。
 本発明の組成物中に含まれる第1の化合物の量は、4~40重量%が好ましく、10~20重量%がさらに好ましい。本発明の組成物中に含まれる第2の化合物の量は、4~40重量%が好ましく、10~20重量%がさらに好ましい。本発明の組成物中に含まれる第3の化合物の量は、50~80重量%が好ましく、60~75重量%がさらに好ましい。
 本発明の組成物中の第1の化合物の重量と第2の化合物の重量との合計に対する第3の化合物の重量の比は、1.0~4.0が好ましく、2.0~3.0がより好ましい。
 本発明の組成物中の第1の化合物の重量に対する第2の化合物の重量の比は、0.25~4.0が好ましく、0.67~1.5がより好ましい。
 第1の化合物が式(1)で表される構成単位と式(3)で表される構成単位からなる場合、第1の化合物に含まれる式(1)で表される構成単位の数は、式(1)で表される構成単位の数と式(3)で表される構成単位の数の合計に対し、30~70%が好ましい。 第2の化合物が式(2)で表される構成単位と式(3)で表される構成単位からなる場合、第2の化合物に含まれる式(2)で表される構成単位の数は、式(2)で表される構成単位の数と式(3)で表される構成単位の数の合計に対し、30~70%が好ましい。
 本発明の組成物を含む有機光電変換素子の光電変換効率を向上させる観点から、第1の化合物の光吸収末端波長及び第2の化合物の光吸収末端波長が、共に700nm以上であることが好ましく、800nm以上であることがより好ましく、900nm以上であることがさらに好ましい。
 本発明における光吸収末端波長とは、以下の方法で求めた値のことを意味する。
 第1の化合物または第2の化合物を含む薄膜の吸収スペクトルの測定には、紫外、可視、近赤外の波長領域で動作する分光光度計(例えば、日本分光製、紫外可視近赤外分光光度計JASCO−V670)を用いる。JASCO−V670を用いる場合、300~2000nmの波長範囲で測定することができる。
 まず、基板(例えば、石英基板、ガラス基板)の上に、第1の化合物もしくは第2の化合物を含む溶液、または第1の化合物もしくは第2の化合物を含む溶融体から、第1の化合物または第2の化合物を含む薄膜を形成する。次いで、該基板の吸収スペクトル及び該薄膜と該基板との積層体の吸収スペクトルを測定する。該薄膜の吸収スペクトルは、該積層体の吸収スペクトルから該基板の吸収スペクトルを差し引いたものである。
 該薄膜の吸収スペクトルの縦軸は、第1の化合物または第2の化合物の吸光度を示し、横軸は波長を示す。最大吸光度が0.3~2程度になるように、該薄膜の膜厚を調整することが望ましい。
 該薄膜の吸収スペクトルにおいて、最も長波長側の吸収ピークよりも長波長側にあり、吸光度が該吸収ピークの吸光度の50%となる点をP1、25%となる点をP2、10%となる点をP3とする。さらに、P3から100nm長波長側の点をP4、第3の点から150nm長波長側の点をP5とする。
 光吸収末端波長とは、P1とP2とを結ぶ直線と、基準線との交点の波長のことを意味する。基準線とは、P4とP5とを結んだ直線のことを意味する。
 本発明の組成物は、高い電子及び/又はホール輸送性を発揮し得るため、該組成物を有する素子は、電極から注入された電子やホール、あるいは光吸収によって発生した電荷を輸送することができる。これらの特性を生かして、有機光電変換素子、有機薄膜トランジスタ、有機エレクトロルミネッセンス素子などの種々の電子素子に好適に用いることができる。以下、これらの素子について個別に説明する。
<有機光電変換素子>
 本発明の組成物を有する有機光電変換素子は、一対の電極間に、本発明の組成物を含む1層以上の活性層を有する。
 本発明の組成物を有する有機光電変換素子の好ましい形態としては、少なくとも一方が透明または半透明である一対の電極と、本発明の組成物を含む活性層とを有する。
 本発明の組成物を有する有機光電変換素子は、通常、基板上に形成される。該基板は、電極を形成し、その上に有機物の層を形成する際に、化学的に変化しないものであればよい。基板の材料としては、例えば、ガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコンが挙げられる。不透明な基板の場合には、反対の電極(即ち、基板から遠い側の電極)が透明または半透明であることが好ましい。
 本発明の組成物を有する有機光電変換素子の他の態様は、少なくとも一方が透明または半透明である一対の電極間に、本発明の組成物を含む第1の活性層と、該第1の活性層に隣接する第2の活性層を含む光電変換素子である。
 透明または半透明の電極としては、導電性の金属酸化物膜、半透明の金属薄膜などが挙げられる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ及びそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド(ITO)、インジウム・亜鉛・オキサイドなどからなる導電性材料から作製された膜、NESA、金、白金、銀、銅などの膜が用いられ、ITO、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズの膜が好ましい。電極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法などが挙げられる。
 電極材料としては、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体などの有機の透明導電膜を用いてもよい。
 一方の電極は、透明でなくてもよく、該電極の電極材料としては、金属、導電性高分子などを用いることができる。電極材料の具体例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウムなどの金属、これら2種以上の金属の合金、これらのうち1種以上の金属と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン及び錫からなる群から選ばれる1種以上の金属との合金、グラファイト、グラファイト層間化合物、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体が挙げられる。合金としては、例えば、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金及びカルシウム−アルミニウム合金が挙げられる。
 光電変換効率を向上させるための手段として、活性層以外の付加的な中間層を使用してもよい。中間層に用いられる材料としては、例えば、フッ化リチウムなどのアルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、酸化チタンなどの酸化物、PEDOT(ポリ−3,4−エチレンジオキシチオフェン)などが挙げられる。
 <活性層>
 活性層としては、本発明の組成物からなる薄膜が好ましい。
 活性層の厚さは、通常1nm~100μmである。活性層の厚さとしては、2nm~1000nmが好ましく、5nm~500nmがより好ましく、20nm~200nmがさらに好ましい。
 前記活性層は、いかなる方法で製造してもよい。例えば、本発明の組成物を含む液を塗布する方法などが挙げられる。
<有機光電変換素子の製造方法>
 有機光電変換素子の好ましい製造方法は、第1の電極と第2の電極とを有し、該第1の電極と該第2の電極との間に活性層を有する素子の製造方法であって、該第1の電極上に本発明の組成物と溶媒とを含む液(インク)を塗布して活性層を形成する工程、及び該活性層上に第2の電極を形成する工程を有する素子の製造方法である。
 本発明の組成物を溶解させる溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、ビシクロヘキシル、ブチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、tert−ブチルベンゼンなどの炭化水素溶媒、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、ブロモペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素溶媒、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピランなどのエーテル溶媒が挙げられる。本発明の組成物は、通常、前記溶媒に0.1重量%以上溶解させることができる。
 本発明の組成物と溶媒とを含む液(インク)の塗布方法としては、スリットコート法、ナイフコート法、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットコート法、ディスペンサー印刷法、ノズルコート法、キャピラリーコート法などの方法を用いることができる。該組成物と溶媒とを含む液(インク)の塗布方法としては、スリットコート法、キャピラリーコート法、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、バーコート法、ナイフコート法、ノズルコート法、インクジェットコート法、スピンコート法が好ましい。
 成膜性の観点から、25℃における溶媒の表面張力は、15mN/mより大きいことが好ましく、15mN/mより大きく100mN/mよりも小さいことがより好ましく、25mN/mより大きく60mN/mよりも小さいことがさらに好ましい。
 <有機トランジスタ>
 本発明の組成物は、有機薄膜トランジスタに用いることもできる。有機薄膜トランジスタとしては、ソース電極及びドレイン電極と、これらの電極間の電流経路となる有機半導体層(活性層)と、この電流経路を通る電流量を制御するゲート電極とを備えた構成を有するものが挙げられる。このような有機薄膜トランジスタとしては、電界効果型、静電誘導型などが挙げられる。
 電界効果型有機薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極、これらの間の電流経路となる有機半導体層(活性層)、この電流経路を通る電流量を制御するゲート電極、及び有機半導体層とゲート電極との間に配置される絶縁層を備えることが好ましい。特に、ソース電極及びドレイン電極が、有機半導体層(活性層)に接して設けられており、さらに有機半導体層に接した絶縁層を挟んでゲート電極が設けられていることが好ましい。電界効果型有機薄膜トランジスタにおいては、有機半導体層が、本発明の組成物を含む薄膜によって構成される。
 静電誘導型有機薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極、これらの間の電流経路となる有機半導体層(活性層)、及び電流経路を通る電流量を制御するゲート電極を有し、このゲート電極が有機半導体層中に設けられていることが好ましい。特に、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体層中に設けられたゲート電極が、有機半導体層に接して設けられていることが好ましい。ここで、ゲート電極の構造としては、ソース電極からドレイン電極へ流れる電流経路が形成され、且つゲート電極に印加した電圧で電流経路を流れる電流量が制御できる構造であればよく、例えば、くし形電極が挙げられる。静電誘導型有機薄膜トランジスタにおいても、有機半導体層が、本発明の組成物を含む薄膜によって構成される。
<有機エレクトロルミネッセンス素子>
 本発明の組成物は、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)に用いることもできる。有機EL素子は、少なくとも一方が透明または半透明である一対の電極間に発光層を有する。有機EL素子は、発光層の他にも、正孔輸送層、電子輸送層を含んでいてもよい。該発光層、正孔輸送層、電子輸送層のいずれかの層中に本発明の組成物が含まれる。発光層は、本発明の組成物の他にも、電荷輸送材料(電子輸送材料と正孔輸送材料の総称を意味する)を含んでいてもよい。有機EL素子としては、陽極と発光層と陰極とを有する素子、さらに陰極と発光層の間に、該発光層に隣接して電子輸送材料を含有する電子輸送層を有する陽極と発光層と電子輸送層と陰極とを有する素子、さらに陽極と発光層の間に、該発光層に隣接して正孔輸送材料を含む正孔輸送層を有する陽極と正孔輸送層と発光層と陰極とを有する素子、陽極と正孔輸送層と発光層と電子輸送層と陰極とを有する素子などが挙げられる。
 <素子の用途>
 本発明の組成物を有する有機光電変換素子は、透明または半透明の電極側から太陽光などの光を照射することにより、電極間に光起電力が発生し、有機薄膜太陽電池として動作させることができる。有機薄膜太陽電池を複数集積することにより、有機薄膜太陽電池モジュールとして用いることもできる。
 また、電極間に電圧を印加した状態、あるいは無印加の状態で、透明または半透明の電極側から光を照射することにより、光電流が流れ、有機光センサーとして動作させることができる。有機光センサーを複数集積することにより、有機イメージセンサーとして用いることもできる。
 前記の有機薄膜トランジスタは、例えば、電気泳動ディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイなどの画素の制御、画面輝度の均一性や画面書き換え速度を制御するために用いられる画素駆動素子などに用いることができる。
 <太陽電池モジュール>
 有機薄膜太陽電池は、従来の太陽電池モジュールと基本的には同様のモジュール構造をとりうる。太陽電池モジュールは、一般的には金属、セラミックなどの支持基板の上にセルが構成され、その上を充填樹脂や保護ガラスなどで覆い、支持基板の反対側から光を取り込む構造をとるが、支持基板に強化ガラス等の透明材料を用い、その上にセルを構成してその透明の支持基板側から光を取り込む構造とすることも可能である。具体的には、スーパーストレートタイプ、サブストレートタイプ、ポッティングタイプと呼ばれるモジュール構造、アモルファスシリコン太陽電池などで用いられる基板一体型モジュール構造などが知られている。本発明の組成物を用いて製造される有機薄膜太陽電池も、使用目的や使用場所及び環境により、これらのモジュール構造を適宜選択することができる。
 代表的なスーパーストレートタイプあるいはサブストレートタイプのモジュールは、片側または両側が透明で反射防止処理を施された支持基板の間に一定間隔にセルが配置され、隣り合うセル同士が金属リードもしくはフレキシブル配線などによって接続され、外縁部に集電電極が配置されており、発生した電力が外部に取り出される構造となっている。基板とセルの間には、セルの保護や集電効率向上のため、目的に応じエチレンビニルアセテート(EVA)など、様々な種類のプラスチック材料をフィルムまたは充填樹脂の形で用いてもよい。また、外部からの衝撃が少ないところなど表面を硬い素材で覆う必要のない場所において使用する場合には、表面保護層を透明プラスチックフィルムで構成し、または上記充填樹脂を硬化させることによって保護機能を付与し、片側の支持基板をなくすことが可能である。支持基板の周囲は、内部の密封及びモジュールの剛性を確保するため金属製のフレームでサンドイッチ状に固定し、支持基板とフレームの間は封止材料で密封シールする。また、セルそのものや支持基板、充填材料及び封止材料に可撓性の素材を用いれば、曲面の上に太陽電池を構成することもできる。
 ポリマーフィルム等のフレキシブル支持体を用いた太陽電池の場合、ロール状の支持体を送り出しながら順次セルを形成し、所望のサイズに切断した後、周縁部をフレキシブルで防湿性のある素材でシールすることにより電池本体を作製できる。また、Solar Energy Materials and Solar Cells,48,p383−391に記載の「SCAF」とよばれるモジュール構造とすることもできる。さらに、フレキシブル支持体を用いた太陽電池は、曲面ガラス等に接着固定して使用することもできる。
 本発明の組成物を含む有機層を有する有機光電変換素子は、光電変換効率が高いため、太陽電池モジュール、イメージセンサー、有機薄膜トランジスタなどに好適に使用し得る。
 以下、本発明をさらに詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
合成例1
(化合物3の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000052
 フラスコ内の空気をアルゴンで置換した200mLフラスコに、国際公開第2011/052709号の実施例29に記載された方法により合成した化合物2を2.00g(3.77mmol)、脱水テトラヒドロフランを100mL入れて均一な溶液とした。該溶液を−78℃に保ち、1.6Mのn−ブチルリチウムのヘキサン溶液5.89mL(9.42mmol)を10分かけて滴下した。滴下後、反応液を−78℃で30分攪拌し、次いで、室温(25℃)で2時間攪拌した。その後、フラスコを−78℃に冷却し、反応液にトリブチルスズクロリドを3.37g(10.4mmol)加えた。添加後、反応液を−78℃で30分攪拌し、次いで、室温(25℃)で3時間攪拌した。その後、反応液に水200mlを加えて反応を停止させ、酢酸エチルを加えて反応生成物を含む有機層を抽出した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過後、濾液をエバポレーターで濃縮し、溶媒を留去した。得られたオイル状の物質を展開溶媒がヘキサンであるシリカゲルカラムで精製した。シリカゲルカラムのシリカゲルには、あらかじめ10重量%のトリエチルアミンを含むヘキサンに5分間浸させ、その後、ヘキサンで濯いだシリカゲルを用いた。精製後、化合物3を3.55g(3.20mmol)得た。
合成例2
(高分子化合物Aの合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000053
 フラスコ内の空気をアルゴンで置換した100mLフラスコに、化合物3を320mg(0.289mmol)、国際公開第2011/052709号の参考例14に記載された方法により合成した化合物4を100mg(0.303mmol)、トルエンを22ml入れて均一な溶液とした。得られたトルエン溶液を、アルゴンで30分バブリングした。その後、トルエン溶液に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを4.16mg(0.0045mmol)、トリス(2−トルイル)ホスフィンを8.30mg(0.027mmol)加え、100℃で6時間攪拌した。その後、反応液にフェニルトリメチルスズを88.6mg加え、さらに5時間攪拌した。その後、反応液にフェニルブロミドを500mg加え、さらに5時間攪拌した。その後、フラスコを25℃に冷却し、反応液をメタノール500mLに注いだ。析出したポリマーを濾過して集め、得られたポリマーを、円筒濾紙に入れ、ソックスレー抽出器を用いて、メタノール、アセトン及びヘキサンでそれぞれ5時間抽出した。円筒濾紙内に残ったポリマーを、o−ジクロロベンゼン15mLに溶解させ、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム0.31gと水3mLとを加え、8時間還流下で攪拌を行った。水層を除去後、有機層を水50mlで2回洗浄し、次いで、3重量%の酢酸水溶液50mLで2回洗浄し、次いで、水50mLで2回洗浄し、得られた溶液をメタノールに注いでポリマーを析出させた。ポリマーを濾過後、乾燥させ、得られたポリマーをo−ジクロロベンゼン20mLに再度溶解させ、アルミナ/シリカゲルカラムに通した。得られた溶液をメタノールに注いでポリマーを析出させ、ポリマーを濾過後、乾燥させ、精製された重合体174mgを得た。以下、この重合体を高分子化合物Aと呼称する。
合成例3
(高分子化合物Bの合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000054
 フラスコ内の気体をアルゴンで置換した200mLフラスコに、国際公開第2011/052709号の実施例53に記載された方法により合成した化合物5を500mg(0.475mmol)、国際公開第2011/052709号の参考例14に記載された方法により合成した化合物4を141mg(0.427mmol)、トルエンを32ml入れて均一な溶液とした。得られたトルエン溶液を、アルゴンで30分バブリングした。その後、トルエン溶液に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを6.52mg(0.007mmol)、トリス(2−トルイル)ホスフィンを13.0mg加え、100℃で6時間攪拌した。その後、反応液にフェニルブロミドを500mg加え、さらに5時間攪拌した。その後、フラスコを25℃に冷却し、反応液をメタノール300mLに注いだ。析出したポリマーを濾過して集め、得られたポリマーを、円筒濾紙に入れ、ソックスレー抽出器を用いて、メタノール、アセトン及びヘキサンでそれぞれ5時間抽出した。円筒濾紙内に残ったポリマーを、トルエン100mLに溶解させ、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム2gと水40mLとを加え、8時間還流下で攪拌を行った。水層を除去後、有機層を水50mlで2回洗浄し、次いで、3重量%の酢酸水溶液50mLで2回洗浄し、次いで、水50mLで2回洗浄し、次いで、5重量%フッ化カリウム水溶液50mLで2回洗浄し、次いで、水50mLで2回洗浄し、得られた溶液をメタノールに注いでポリマーを析出させた。ポリマーを濾過後、乾燥させ、得られたポリマーをo−ジクロロベンゼン50mLに再度溶解させ、アルミナ/シリカゲルカラムに通した。得られた溶液をメタノールに注いでポリマーを析出させ、ポリマーを濾過後、乾燥させ、精製された重合体185mgを得た。以下、この重合体を高分子化合物Bと呼称する。
合成例4
(化合物6の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000055
 100mL三口フラスコ内の気体を窒素ガス雰囲気下とした後、化合物1(0.4g,1.8mmol)および乾燥THF(5.4mL)を加え、80℃に加熱した。その後、n−ペンタデシルマグネシウムブロミド−THF溶液(10.9mL,5.4mmol)を同温で加え、2時間攪拌した。続いて、水(10mL)を加えることで反応を終了させ、反応溶液をクロロホルムで2回抽出した。得られた有機層を飽和塩化アンモニウム水溶液で2回、飽和食塩水で1回洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧下で溶媒を留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することで化合物6を得た。化合物6の得量は512mg、収率は34%であった。
 1H−NMR(300MHz、CO(CD3)2):δ(ppm)=7.25(d,2H),7.20(d、2H)、3.83(s,2H),2.0−1.0(m、56H)、0.93(t、6H)。
合成例5
(化合物7の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000056
 100mL三口フラスコ内を窒素ガス雰囲気下とした後、化合物6(0.5g、0.77mmol)、酢酸(40mL)およびトリフルオロ酢酸(20mL)を加え、80℃で1時間加熱した。反応終了後、反応溶液を水300mLに注ぎ、トルエンで2回抽出した。得られた有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で3回洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下で溶媒を留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することで、化合物7を得た。化合物7の得量は451mg、収率は93%であった。同様の方法により、化合物7をさらに合成した。
 1H−NMR (CDCl3):δ(ppm)=7.44(d,1H),7.34(d,1H),7.05(d,1H),6.98(d,1H),2.16(m,2H),1.72(m,2H),1.24(m,52H),0.87(t,6H)。
合成例6
(化合物8の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000057
 100mL三口フラスコ内の気体を窒素ガス雰囲気下とした後、化合物7(0.887g,1.4mmol)、乾燥DMF(140mL)およびN−ブロモ琥珀酸イミド(554mg,3.11mmol)を加え、60℃で4時間加熱した。反応終了後、反応溶液を室温まで冷却した後、水(200ml)を加え、トルエン(50mL)で2回抽出した。得られた有機層を飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液(50mL)、飽和食塩水(50mL)で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下で溶媒を留去した。中圧分取カラムで精製することで化合物8を得た。化合物8の得量は1.02g,収率は93%であった。
 1H−NMR (CDCl3):δ(ppm)=7.40(s,1H),6.95(s,1H),2.16(m,2H),1.72(m,2H),1.24(m,52H),0.87(t,6H)。
合成例7
(高分子化合物Cの合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000058
 100mL四口フラスコ内の気体を窒素ガス雰囲気下とした後、化合物8(471mg,0.60mmol)および乾燥THF(11mL)を加え、30分間アルゴンガスバブリングによって脱気した。その後、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(27.5mg,0.03mmol)、トリ−tert−ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート(34.8mg,0.12mmol)、3Mリン酸カリウム水溶液(1.4mL)を加え、80℃に加熱した。この反応溶液に対して、30分間アルゴンガスバブリングによって脱気した化合物9(211.9mg,0.546mmol)の乾燥クロロベンゼン(11.4mL)溶液を5分間かけて80℃で滴下し、80℃で3時間攪拌した。この反応溶液に対して、30分間アルゴンガスバブリングによって脱気したフェニルボロン酸(73.2mgの乾燥THF(7mL)溶液を加え、80℃で2時間攪拌した後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(1.7g)および水(15g)を加え、さらに80℃で2時間攪拌した。得られた反応溶液中の水層を除去後、有機層を水(20g)で1回、10wt%酢酸水溶液(20g)で2回、水(20g)で1回洗浄した後、アセトン(400mL)により再沈殿させた。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、メタノールにより再沈殿することで、高分子化合物Cを261mg得た。なお、高分子化合物Cを含む有機薄膜のイオン化ポテンシャルは5.6eVであった
合成例8
(化合物10の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000059
 100mL三口フラスコ内の気体を窒素ガス雰囲気下とした後、化合物1(5g、22.7mmol)および乾燥THF(300mL)を加え、80℃に加熱した。その後、n−ドデシルマグネシウムブロミドのジエチルエーテル溶液(90.8mL、90.8mmol)を同温で加え、2.5時間攪拌した。続いて、水(30mL)を加えることで反応を終了させ、さらに酢酸10mLを加え、反応溶液をクロロホルムで2回抽出した。得られた有機層を飽和塩化アンモニウム水溶液で2回、飽和食塩水で1回洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧下で溶媒を留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することで化合物10を得た。化合物10の得量は8.5g、収率は67%であった。
合成例9
(化合物11の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000060
 100mL三口フラスコ内の気体を窒素ガス雰囲気下とした後、化合物10(8.5g、15.2mmol)、酢酸(200mL)およびトリフルオロ酢酸(50mL)を加え、80℃で1時間加熱した。反応終了後、反応溶液を水200mLに注ぎ、トルエンで2回抽出した。得られた有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で3回洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下で溶媒を留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することで、化合物11を得た。化合物11の得量は6.28g(11.6mmol)、収率は76%であった。
 1H−NMR (CDCl3):δ(ppm)=7.44(d,1H),7.34(d,1H),7.05(d,1H),6.98(d,1H),2.16(m,2H),1.72(m,2H),1.24(m,40H),0.87(t,6H)。
合成例10
(化合物12の合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000061
 500mL三口フラスコ内の気体を窒素ガス雰囲気下とした後、化合物11(6.28g、11.6mmol)、クロロホルム(100mL)、酢酸(100mL)およびN−ブロモ琥珀酸イミド(4.53g,25.4mmol)を加え、65℃で1時間加熱した。反応終了後、反応溶液を室温まで冷却した後、水(300ml)を加え、クロロホルム(100mL)で2回抽出した。得られた有機層を飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液(50mL)、飽和食塩水(50mL)で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下で溶媒を留去した。ヘキサン/クロロホルム混合溶媒(ヘキサン:クロロホルム=8:1(vol/vol))を溶出溶媒として用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することで化合物12を得た。化合物12の得量は6.74g、収率は83%であった。
 1H−NMR (CDCl3):δ(ppm)=7.40(s,1H),6.95(s,1H),2.16(m,2H),1.72(m,2H),1.24(m,40H),0.87(t,6H)。
合成例11
(高分子化合物Dの合成)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000062
 100mL四口フラスコ内の気体を窒素ガス雰囲気下とした後、化合物12(200mg,0.515mmol)および乾燥THF(14mL)を加え、30分間アルゴンガスバブリングによって脱気した。その後、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(23.6mg,0.0258mmol)、トリ−tert−ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート(29.9mg,0.103mmol)、3Mリン酸カリウム水溶液(2mL)を加え、80℃に加熱した。この反応溶液に対して、30分間アルゴンガスバブリングによって脱気した化合物9(361mg,0.515mmol)の乾燥クロロベンゼン(14mL)溶液を5分間かけて80℃で滴下し、80℃で3時間攪拌した。この反応溶液に対して、30分間アルゴンガスバブリングによって脱気したフェニルボロン酸(40mg)の乾燥THF(5mL)溶液を加え、80℃で2時間攪拌した後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(1.7g)および水(15g)を加え、さらに80℃で2時間攪拌した。得られた反応溶液中の水層を除去後、有機層を水(20g)で1回、10wt%酢酸水溶液(20g)で2回、水(20g)で1回洗浄した後、アセトン(300mL)により再沈殿させた。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、メタノールにより再沈殿することで、高分子化合物Dを283mg得た。なお、高分子化合物Dを含む有機薄膜のイオン化ポテンシャルは5.6eVであった。
実施例1
(有機薄膜太陽電池の作製及び評価)
 スパッタ法によりITO膜を150nmの厚みで付けたガラス基板に、UVオゾン洗浄装置を用いて紫外線を照射することで、表面処理を行った。次に、高分子化合物A、高分子化合物B及びフラーレンC60PCBM(フェニルC61−酪酸メチルエステル、フロンティアカーボン社製)を、高分子化合物Aの重量に対する高分子化合物Bの重量比が1、高分子化合物Aと高分子化合物Bとの混合物の重量に対するC60PCBMの重量比が2となるよう、オルトジクロロベンゼンに溶解させ、インク1を製造した。インク1中、高分子化合物Aの重量と高分子化合物Bの重量とC60PCBMの重量との合計は、インク1の重量に対して1.5重量%であった。該インク1を用い、スピンコートによりガラス基板のITO膜上に塗布して、高分子化合物A、高分子化合物B及びC60PCBMを含む有機膜を作製した。該有機膜の膜厚は、約100nmであった。該有機膜の光吸収末端波長を測定したところ、880nmであった。その後、該有機膜上に、スピンコートによりチタン(IV)イソプロポキシドを含む液(Sigma−Aldrich社製)を塗布して酸化チタン膜を形成した。次いで、該酸化チタン膜上にAlを厚さ約100nmで蒸着し、有機薄膜太陽電池を作製した。得られた有機薄膜太陽電池の形状は、2mm×2mmの正方形であった。得られた有機薄膜太陽電池にソーラーシミュレーター(分光計器製、商品名CEP−2000:AM1.5Gフィルター、放射照度100mW/cm)を用いて一定の光を照射し、発生する電流と電圧を測定して光電変換効率、短絡電流密度、開放端電圧及びフィルファクター(曲線因子)を求めた。Jsc(短絡電流密度)は13.6mA/cmであり、Voc(開放端電圧)は0.71Vであり、FF(フィルファクター)は0.65であり、光電変換効率(η)は6.3%であった。
比較例1
(有機薄膜太陽電池の作製及び評価)
 スパッタ法によりITO膜を150nmの厚みで付けたガラス基板に、UVオゾン洗浄装置を用いて紫外線を照射することで、表面処理を行った。次に、高分子化合物A及びフラーレンC60PCBM(フェニルC61−酪酸メチルエステル、フロンティアカーボン社製)を、高分子化合物Aの重量に対するC60PCBMの重量比が2となるよう、オルトジクロロベンゼンに溶解させ、インク2を製造した。インク2中、高分子化合物Aの重量とC60PCBMの重量との合計は、インク2の重量に対して1.5重量%であった。該インク2を用い、スピンコートによりガラス基板のITO膜上に塗布して、高分子化合物A及びC60PCBMを含む有機膜を作製した。該有機膜の膜厚は、約100nmであった。該有機膜の光吸収末端波長を測定したところ、880nmであった。その後、該有機膜上に、スピンコートによりチタン(IV)イソプロポキシドを含む液(Sigma−Aldrich社製)を塗布して酸化チタン膜を形成した。次いで、該酸化チタン膜上にAlを厚さ約100nmで蒸着し、有機薄膜太陽電池を作製した。得られた有機薄膜太陽電池の形状は、2mm×2mmの正方形であった。得られた有機薄膜太陽電池にソーラーシミュレーター(分光計器製、商品名CEP−2000:AM1.5Gフィルター、放射照度100mW/cm)を用いて一定の光を照射し、発生する電流と電圧を測定して光電変換効率、短絡電流密度、開放端電圧及びフィルファクター(曲線因子)を求めた。Jsc(短絡電流密度)は10.5mA/cmであり、Voc(開放端電圧)は0.69Vであり、FF(フィルファクター)は0.65であり、光電変換効率(η)は4.7%であった。
比較例2
(有機薄膜太陽電池の作製及び評価)
 比較例1において、高分子化合物Aの代わりに高分子化合物Bを用いた以外は同様にして有機薄膜太陽電池を作製し、光電変換効率、短絡電流密度、開放端電圧及びフィルファクターを求めた。高分子化合物B及びフラーレンC60PCBMを含む有機膜の光吸収末端波長は890nmであった。Jsc(短絡電流密度)は13.8mA/cmであり、Voc(開放端電圧)は0.72Vであり、FF(フィルファクター(曲線因子))は0.58であり、光電変換効率(η)は5.8%であった。
実施例2
(有機薄膜太陽電池の作製及び評価)
 スパッタ法によりITO膜を150nmの厚みで付けたガラス基板に、UVオゾン洗浄装置を用いて紫外線を照射することで、表面処理を行った。次に、高分子化合物C、高分子化合物D及びフラーレンC60PCBM(フェニルC61−酪酸メチルエステル、フロンティアカーボン社製)を、高分子化合物Cの重量に対する高分子化合物Dの重量比が1、高分子化合物Cと高分子化合物Dとの混合物の重量に対するC60PCBMの重量比が2.5となるよう、オルトジクロロベンゼンに溶解させ、インク3を製造した。インク3中、高分子化合物Cの重量と高分子化合物Dの重量とC60PCBMの重量との合計は、インク3の重量に対して1.75重量%であった。該インク3を用い、スピンコートによりガラス基板のITO膜上に塗布して、高分子化合物C、高分子化合物D及びC60PCBMを含む有機膜を作製した。該有機膜の膜厚は、約100nmであった。該有機膜の光吸収末端波長を測定したところ、740nmであった。その後、該有機膜上に、スピンコートによりチタン(IV)イソプロポキシドを含む液(Sigma−Aldrich社製)を塗布して酸化チタン膜を形成した。次いで、該酸化チタン膜上にAlを厚さ約100nmで蒸着し、有機薄膜太陽電池を作製した。得られた有機薄膜太陽電池の形状は、2mm×2mmの正方形であった。得られた有機薄膜太陽電池にソーラーシミュレーター(分光計器製、商品名CEP−2000:AM1.5Gフィルター、放射照度100mW/cm)を用いて一定の光を照射し、発生する電流と電圧を測定して光電変換効率、短絡電流密度、開放端電圧及びフィルファクター(曲線因子)を求めた。Jsc(短絡電流密度)は9.9mA/cmであり、Voc(開放端電圧)は1.08Vであり、FF(フィルファクター)は0.63であり、光電変換効率(η)は6.7%であった。
比較例3
(有機薄膜太陽電池の作製及び評価)
 スパッタ法によりITO膜を150nmの厚みで付けたガラス基板に、UVオゾン洗浄装置を用いて紫外線を照射することで、表面処理を行った。次に、高分子化合物C及びフラーレンC60PCBM(フェニルC61−酪酸メチルエステル、フロンティアカーボン社製)を、高分子化合物Cの重量に対するC60PCBMの重量比が2.5となるよう、オルトジクロロベンゼンに溶解させ、インク4を製造した。インク4中、高分子化合物Cの重量とC60PCBMの重量との合計は、インク4の重量に対して1.75重量%であった。該インク4を用い、スピンコートによりガラス基板のITO膜上に塗布して、高分子化合物C及びC60PCBMを含む有機膜を作製した。該有機膜の膜厚は、約100nmであった。該有機膜の光吸収末端波長を測定したところ、740nmであった。その後、該有機膜上に、スピンコートによりチタン(IV)イソプロポキシドを含む液(Sigma−Aldrich社製)を塗布して酸化チタン膜を形成した。次いで、該酸化チタン膜上にAlを厚さ約100nmで蒸着し、有機薄膜太陽電池を作製した。得られた有機薄膜太陽電池の形状は、2mm×2mmの正方形であった。得られた有機薄膜太陽電池にソーラーシミュレーター(分光計器製、商品名CEP−2000:AM1.5Gフィルター、放射照度100mW/cm)を用いて一定の光を照射し、発生する電流と電圧を測定して光電変換効率、短絡電流密度、開放端電圧及びフィルファクター(曲線因子)を求めた。Jsc(短絡電流密度)は9.9mA/cmであり、Voc(開放端電圧)は1.09Vであり、FF(フィルファクター)は0.60であり、光電変換効率(η)は6.5%であった。
比較例4
(有機薄膜太陽電池の作製及び評価)
 比較例3において、高分子化合物Cの代わりに高分子化合物Dを用いた以外は同様にして有機薄膜太陽電池を作製し、光電変換効率、短絡電流密度、開放端電圧及びフィルファクターを求めた。高分子化合物D及びフラーレンC60PCBMを含む有機膜の光吸収末端波長は740nmであった。Jsc(短絡電流密度)は9.8mA/cmであり、Voc(開放端電圧)は1.06Vであり、FF(フィルファクター(曲線因子))は0.56であり、光電変換効率(η)は5.8%であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000063

Claims (18)

  1.  第1の化合物と第2の化合物と第3の化合物とを含み、第1の化合物が式(1)で表される構成単位を有する高分子化合物であり、第2の化合物が式(2)で表される構成単位を有する高分子化合物であり、第3の化合物が第1の化合物及び第2の化合物とは異なる化合物である組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
    〔式中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。Yは、酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−または−N(R)−を表す。Rは、水素原子または置換基を表す。環Z及び環Zは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭素環または置換基を有していてもよい複素環を表す。〕
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
    〔式中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。ただし、R及びRは、R及びRとは異なる。Yは、酸素原子、硫黄原子、−C(=O)−または−N(R)−を表す。Rは、水素原子または置換基を表す。環Z及び環Zは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭素環または置換基を有していてもよい複素環を表す。〕
  2.  Y及びYが、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子または−N(R)−を表す請求項1に記載の組成物。
  3.  R及びRが、共に分岐状のアルキル基であるか、またはR及びRが、共に直鎖状のアルキル基である請求項1または2に記載の組成物。
  4.  R及びRが、共に分岐状のアルキル基である請求項1または2に記載の組成物。
  5.  R及びRが、共に分岐状のアルキル基であるか、またはR及びRが、共に直鎖状のアルキル基である請求項1~4のいずれか一項に記載の組成物。
  6.  R及びRが、共に直鎖状のアルキル基である請求項1~4のいずれか一項に記載の組成物。
  7.  R、R、R及びRの炭素原子数が、それぞれ独立に、10~15である請求項1~6のいずれか一項に記載の組成物。
  8.  式(1)で表される構成単位を有する高分子化合物と式(2)で表される構成単位を有する高分子化合物の少なくとも一方が、さらに、式(3)で表される構成単位を含む高分子化合物である請求項1~7のいずれか一項に記載の組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
    〔式中、Arは、式(1)で表される構成単位及び式(2)で表される構成単位とは異なり、置換基を有していてもよいアリーレン基または置換基を有していてもよい2価の複素環基を表す。〕
  9.  Arが、式(3−1)で表される構成単位、式(3−2)で表される構成単位、式(3−3)で表される構成単位、式(3−4)で表される構成単位、式(3−5)で表される構成単位、式(3−6)で表される構成単位、式(3−7)で表される構成単位または式(3−8)で表される構成単位である請求項8に記載の組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
    〔式(3−1)~式(3−8)中、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37及びR38は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。X21、X22、X23、X24、X25、X26、X27、X28及びX29は、それぞれ独立に、硫黄原子、酸素原子またはセレン原子を表す。〕
  10.  第3の化合物が、電子受容性化合物である請求項1~9のいずれか一項に記載の組成物。
  11.  電子受容性化合物が、フラーレンまたはフラーレン誘導体である請求項10に記載の組成物。
  12.  請求項1~11のいずれか一項に記載の組成物を含む薄膜。
  13.  請求項1~11のいずれか一項に記載の組成物と溶媒とを含む液。
  14.  請求項1~11のいずれか一項に記載の組成物を含む電子素子。
  15.  第1の電極と第2の電極とを有し、該第1の電極と該第2の電極との間に活性層を有し、該活性層に請求項1~11のいずれか一項に記載の組成物を含有する有機光電変換素子。
  16.  請求項15に記載の有機光電変換素子を含む太陽電池モジュール。
  17.  請求項15に記載の有機光電変換素子を含むイメージセンサー。
  18.  ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、活性層とを有し、該活性層に請求項1~11のいずれか一項に記載の組成物を含有する有機薄膜トランジスタ。
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