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JP2019021887A - Electron transport layer and method for producing electron transport layer - Google Patents

Electron transport layer and method for producing electron transport layer Download PDF

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JP2019021887A
JP2019021887A JP2017142184A JP2017142184A JP2019021887A JP 2019021887 A JP2019021887 A JP 2019021887A JP 2017142184 A JP2017142184 A JP 2017142184A JP 2017142184 A JP2017142184 A JP 2017142184A JP 2019021887 A JP2019021887 A JP 2019021887A
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JP
Japan
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group
transport layer
atom
electron transport
formula
Prior art date
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JP2017142184A
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Japanese (ja)
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淳志 若宮
Atsushi Wakamiya
淳志 若宮
智也 中村
Tomoya Nakamura
智也 中村
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Kyoto University NUC
Original Assignee
Kyoto University NUC
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Abstract

【課題】基板に対して,電子輸送性材料を平行近くに配向でき,しかも透明性が高い電子輸送層や,電子輸送層の成膜方法を提供する。
【解決手段】ナフタレンジイミドといったベンゾイソキノリン誘導体のイミド基に所定の置換基を導入した状態で有機溶媒に溶解し,溶液を基板に塗布した後に,例えば,アニール処理を行い,置換基を変換することで,ベンゾイソキノリン誘導体を含む電子輸送層を得ることができる。
【選択図】なし
An electron transporting material which can be oriented near parallel to a substrate and has high transparency, and a method for forming an electron transporting layer are provided.
SOLUTION: After dissolving a predetermined substituent in an imide group of a benzoisoquinoline derivative such as naphthalenediimide in an organic solvent and applying the solution to a substrate, for example, annealing is performed to convert the substituent. Thus, an electron transport layer containing a benzoisoquinoline derivative can be obtained.
[Selection figure] None

Description

本発明は,基本的には,電子輸送性材料の配向性を制御した電子輸送層や,電子輸送層の成膜方法に関する。本発明は,さらに,制御された配向性を有する電子輸送層を含む,太陽電池又は有機EL素子に関する。   The present invention basically relates to an electron transport layer in which the orientation of an electron transport material is controlled, and a method for forming an electron transport layer. The present invention further relates to a solar cell or an organic EL device including an electron transport layer having controlled orientation.

特開2017−59668号公報(特許文献1)には,ベンゾチアゾール系化合物及び有機薄膜太陽電池が記載されている。特許文献1に記載されたベンゾチアゾール系化合物を電子輸送物質として用いると,基板に対してランダム方向に配向する。このため,この化合物を含む電子輸送層は,電子輸送能が高くならない。また,この化合物は,チアゾール系化合物特有の配色を有し,透明性が高くない。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-59668 (Patent Document 1) describes a benzothiazole compound and an organic thin film solar cell. When the benzothiazole compound described in Patent Document 1 is used as an electron transport material, it is oriented in a random direction with respect to the substrate. For this reason, the electron transport layer containing this compound does not have high electron transport ability. Moreover, this compound has a color scheme peculiar to thiazole compounds, and is not highly transparent.

国際公開WO2017−104792号パンフレット(特許文献2)には,ペロブスカイト型太陽電池が記載されている。電子輸送層は,ペロブスカイト型太陽電池を構成する層である。   International Publication WO2017-104792 pamphlet (Patent Document 2) describes a perovskite solar cell. The electron transport layer is a layer constituting a perovskite solar cell.

特開2017−59668号公報JP 2017-59668 A 国際公開WO2017−104792号パンフレットInternational Publication WO2017-104792 Pamphlet

本発明は,基板に対して,電子輸送性材料を平行近くに配向でき,しかも透明性が高い電子輸送層や,電子輸送層の成膜方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an electron transporting layer that can orient an electron transporting material near parallel to a substrate and has high transparency, and a method for forming an electron transporting layer.

本発明は,基本的には,所定のベンゾイソキノリン誘導体や所定のナフタレンジイミド誘導体であれば,基板に対し平行な配向性を有するように制御した状態で,電子輸送層を成膜できるという実施例による知見に基づく。特に本発明は,上記の誘導体を構成する窒素原子に置換基を導入して上記の誘導体の溶解性を高めた状態の塗布液を基板に塗布し,脱置換基処理(脱保護処理)を行うことで,配向性や透明性に優れた電子輸送層を得ることができるという知見に基づく。   The present invention is basically an embodiment in which an electron transport layer can be formed in a controlled state so as to have a parallel orientation with respect to a substrate if it is a predetermined benzoisoquinoline derivative or a predetermined naphthalenediimide derivative. Based on the findings by In particular, in the present invention, a substituent is introduced into a nitrogen atom constituting the above derivative to apply a coating solution in a state where the solubility of the above derivative is enhanced to the substrate, and a desubstitution treatment (deprotection treatment) is performed. Therefore, it is based on the knowledge that an electron transport layer excellent in orientation and transparency can be obtained.

本発明は,式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体を含む,電子輸送層を提供する。   The present invention provides an electron transport layer comprising a benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I).

Figure 2019021887
Figure 2019021887

式(I)において,X及びXは,同一でも異なってもよく,O,S,Se又はTeを示す。
は,水素原子,メチル基,フッ素原子,又は塩素原子である。
〜Rは,同一でも異なってもよく,水素原子,C〜Cアルキル基,C〜Cアルコキシ基,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子であるか,
及びRと,R及びRとは,それぞれ結合している原子と一緒になって,ハロゲン原子,C〜Cアルキル基又はC〜Cアルコキシ基で置換されてもよい,C〜C12シクロアルキル基,C〜C14アリール基,C〜C14アラルキル基,C〜C12ヘテロシクロアルキル基,C〜C14ヘテロアリール基,C〜C12ヘテロシクロアルキル基,C〜C14ヘテロアリール基,C〜C14ヘテロアラルキル基又はC〜C14ヘテロシクリル基を示す。
11及びR12は,同一でも異なってもよく,水素原子,メチル基,メトキシ基,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子であるか,それぞれ結合している原子及びそれらの原子の間にある原子と一緒になって,下記群Aから選択されるいずれかの基を構成する。
In the formula (I), X 1 and X 2 may be the same or different and each represents O, S, Se, or Te.
Y 1 is a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom, or a chlorine atom.
R 1 to R 4 may be the same or different and are a hydrogen atom, a C 1 to C 6 alkyl group, a C 1 to C 6 alkoxy group, a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom,
R 1 and R 2 and R 3 and R 4 may be substituted with a halogen atom, a C 1 to C 6 alkyl group, or a C 1 to C 6 alkoxy group together with the bonded atoms. C 3 -C 12 cycloalkyl group, C 6 -C 14 aryl group, C 8 -C 14 aralkyl group, C 3 -C 12 heterocycloalkyl group, C 6 -C 14 heteroaryl group, C 3 -C 12 heterocycloalkyl group, C 6 -C 14 heteroaryl group, a C 8 -C 14 heteroaralkyl group, or C 3 -C 14 heterocyclyl group.
R 11 and R 12, which may be the same or different, are a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group, a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom, or bonded atoms and those atoms, respectively. Together with the intervening atoms, it constitutes any group selected from group A below.

群A

Figure 2019021887
Group A
Figure 2019021887

式(Ia)〜(Im)において,
及びXは,同一でも異なってもよく,O,S,Se又はTeを示す。
11は,O,又はSを示す。
は,水素原子,メチル基,フッ素原子,又は塩素原子である。
13及びR14は,同一でも異なってもよく,水素原子,メチル基,メトキシ基,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子である。
In the formulas (Ia) to (Im),
X 3 and X 4 may be the same or different and represent O, S, Se, or Te.
X 11 represents O or S.
Y 2 is a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom, or a chlorine atom.
R 13 and R 14 may be the same or different and are a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group, a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom.

電子輸送層の好ましい例は,式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体が,式(II)で示されるナフタレンジイミド誘導体のものである。

Figure 2019021887
A preferred example of the electron transporting layer is that in which the benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I) is a naphthalenediimide derivative represented by the formula (II).
Figure 2019021887

式(II)中,X〜Xは,同一でも異なってもよく,O,S,Se又はTeを示す。
及びYは,同一でも異なってもよく,水素原子,メチル基,フッ素原子,又は塩素原子である。
〜Rは,同一でも異なってもよく,水素原子,メチル基,メトキシ基,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子であるか,
及びRと,R及びRとは,それぞれ結合している原子と一緒になって,ハロゲン原子,C〜Cアルキル基又はC〜Cアルコキシ基で置換されてもよい,C〜C12シクロアルキル基,C〜C14アリール基,C〜C14アラルキル基,C〜C12ヘテロシクロアルキル基,C〜C14ヘテロアリール基,C〜C12ヘテロシクロアルキル基,C〜C14ヘテロアリール基,C〜C14ヘテロアラルキル基又はC〜C14ヘテロシクリル基を示す。
In formula (II), X 1 to X 4 may be the same or different and represent O, S, Se, or Te.
Y 1 and Y 2 may be the same or different and are a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom, or a chlorine atom.
R 1 to R 4 may be the same or different and are a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group, a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom,
R 1 and R 2 and R 3 and R 4 may be substituted with a halogen atom, a C 1 to C 6 alkyl group, or a C 1 to C 6 alkoxy group together with the bonded atoms. C 3 -C 12 cycloalkyl group, C 6 -C 14 aryl group, C 8 -C 14 aralkyl group, C 3 -C 12 heterocycloalkyl group, C 6 -C 14 heteroaryl group, C 3 -C 12 heterocycloalkyl group, C 6 -C 14 heteroaryl group, a C 8 -C 14 heteroaralkyl group, or C 3 -C 14 heterocyclyl group.

電子輸送層の好ましい例は,式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体が,式(III)で示される化合物である。

Figure 2019021887
A preferable example of the electron transport layer is a compound in which the benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I) is represented by the formula (III).
Figure 2019021887

本発明は,上記した化合物又は電子輸送層を含む太陽電池をも提供する。   The present invention also provides a solar cell including the above-described compound or electron transport layer.

本発明は,上記した化合物又は電子輸送層を含む有機エレクトロルミネッセンス素子をも提供する。   The present invention also provides an organic electroluminescence device including the above-described compound or electron transport layer.

次に,本発明は,電子輸送層の製造方法を提供する。
この方法は,溶液塗布工程と,置換基除去工程とを含む。
溶液塗布工程は,式(I’)で示されるベンゾイソキノリン誘導体を含む溶液を基板に塗布し,塗膜を形成する工程である。
置換基除去工程は,溶液塗布工程の後に式(I’)で示されるベンゾイソキノリン誘導体を式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体に改変するための工程である。
Next, the present invention provides a method for manufacturing an electron transport layer.
This method includes a solution coating step and a substituent removal step.
The solution application step is a step of applying a solution containing a benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I ′) to a substrate to form a coating film.
The substituent removal step is a step for modifying the benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I ′) to the benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I) after the solution coating step.

Figure 2019021887
Figure 2019021887

Figure 2019021887
Figure 2019021887

式(I)及び式(I’)において,X及びXは,同一でも異なってもよく,O,S,Se又はTeを示す。
は,水素原子,メチル基,フッ素原子,又は塩素原子である。
〜Rは,同一でも異なってもよく,水素原子,C〜Cアルキル基,C〜C6アルコキシ基,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子であるか,
及びRと,R及びRとは,それぞれ結合している原子と一緒になって,ハロゲン原子,C〜Cアルキル基又はC〜Cアルコキシ基で置換されてもよい,3〜10員シクリル基,5〜10員アリール基,3〜10員ヘテロシクリル基または5〜10員ヘテロアリール基を示す。
11及びR12は,同一でも異なってもよく,水素原子,メチル基,メトキシ基,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子であるか,それぞれ結合している原子及びそれらの原子の間にある原子と一緒になって,群Aから選択されるいずれかの基を構成する。
PGは,tert−ブトキシカルボニル基,2,2,2−トリクロロエトキシカルボニル基,メトキシカルボニル基,エトキシカルボニル基;ベンジルオキシカルボニル基,パラメトキシベンジルオキシカルボニル基,パラ(又はオルト)ニトロベンジルオキシカルボニル基;ベンジル基,4−メトキシベンジル基,トリフェニルメチル基;ホルミル基,アセチル基;ベンゾイル基;2,4−ジニトロベンゼンスルホニル基,又はオルトニトロベンゼンスルホニル基を示す。
In the formula (I) and the formula (I ′), X 1 and X 2 may be the same or different and represent O, S, Se, or Te.
Y 1 is a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom, or a chlorine atom.
R 1 to R 4, which may be the same or different, a hydrogen atom, C 1 -C 6 alkyl group, C 1 -C6 alkoxy group, a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom,
R 1 and R 2 and R 3 and R 4 may be substituted with a halogen atom, a C 1 to C 6 alkyl group, or a C 1 to C 6 alkoxy group together with the bonded atoms. A good 3-10 membered cyclyl group, 5-10 membered aryl group, 3-10 membered heterocyclyl group or 5-10 membered heteroaryl group is shown.
R 11 and R 12 may be the same or different and are a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group, a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom, or bonded atoms and Together with the intervening atoms, it constitutes any group selected from group A.
PG 1 represents tert-butoxycarbonyl group, 2,2,2-trichloroethoxycarbonyl group, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group; benzyloxycarbonyl group, paramethoxybenzyloxycarbonyl group, para (or ortho) nitrobenzyloxycarbonyl Group: benzyl group, 4-methoxybenzyl group, triphenylmethyl group; formyl group, acetyl group; benzoyl group; 2,4-dinitrobenzenesulfonyl group, or orthonitrobenzenesulfonyl group.

この方法は,置換基除去工程が,塗膜に酸を接触させる酸接触工程と,塗膜を100℃以上200℃以下にする工程とを含むものであってもよい。   In this method, the substituent removal step may include an acid contact step in which an acid is brought into contact with the coating film, and a step of bringing the coating film to 100 ° C. or more and 200 ° C. or less.

本発明は,太陽電池の製造方法をも提供する。この方法は,先に説明した電子輸送層の製造方法を用いて,基板上に電子輸送層を形成する工程と,
電子輸送層上に光吸収層を形成する工程と,
光吸収層上にホール輸送層を形成する工程と,
ホール輸送層上に電極を形成する工程とを含む。
The present invention also provides a method for manufacturing a solar cell. This method includes a step of forming an electron transport layer on a substrate using the method for manufacturing an electron transport layer described above,
Forming a light absorption layer on the electron transport layer;
Forming a hole transport layer on the light absorption layer;
Forming an electrode on the hole transport layer.

本発明は,所定のベンゾイソキノリン誘導体や所定のナフタレンジイミド誘導体を電子輸送性材料として用いることで,基板に対して,電子輸送性材料を平行近くに配向でき,しかも透明性が高い電子輸送層や,電子輸送層の成膜方法を提供できる。   In the present invention, by using a predetermined benzoisoquinoline derivative or a predetermined naphthalenediimide derivative as an electron transporting material, the electron transporting material can be oriented near parallel to the substrate, and the electron transporting layer having high transparency can be used. , A method for forming an electron transport layer can be provided.

図1は,実施例における熱重量測定の結果を示す図面に替るグラフである。FIG. 1 is a graph instead of a drawing showing the results of thermogravimetry in the examples. 図2は,実施例における紫外可視吸収特性を示す図面に替るグラフである。FIG. 2 is a graph replaced with a drawing showing ultraviolet-visible absorption characteristics in the examples. 図3は,実施例における偏光赤外多角入射分光法による測定結果を示す図面に替るグラフである。図3上部は,Boc保護ナフタレンジイミドのスペクトルを示し,図3下図は,ナフタレンジイミドのスペクトルを示す。FIG. 3 is a graph instead of a drawing showing measurement results by polarized infrared polygonal incidence spectroscopy in the examples. The upper part of FIG. 3 shows the spectrum of Boc-protected naphthalene diimide, and the lower part of FIG. 3 shows the spectrum of naphthalene diimide. 図4は,偏光赤外多角入射分光法による測定結果から導かれた化合物と基板とのなす角に関する考察を示す。FIG. 4 shows a study on the angle between the compound and the substrate derived from the measurement result by polarized infrared polygonal incidence spectroscopy. 図5は,実施例における太陽電池の構成を示す概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram showing the configuration of the solar cell in the example. 図6は,実施例において得られたペロブスカイト太陽電池の電流密度−電圧特性を示す図面に替るグラフである。FIG. 6 is a graph instead of a drawing showing the current density-voltage characteristics of the perovskite solar cells obtained in the examples.

以下,図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は,以下に説明する形態に限定されるものではなく,以下の形態から当業者が自明な範囲で適宜修正したものも含む。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, but includes those appropriately modified by those skilled in the art from the following embodiments.

本発明は,式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体(本発明の化合物)を含む電子輸送層に関する。   The present invention relates to an electron transport layer containing a benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I) (the compound of the present invention).

Figure 2019021887
Figure 2019021887

式(I)において,X及びXは,同一でも異なってもよく,O,S,Se又はTeを示す。
は,水素原子,メチル基,フッ素原子,又は塩素原子である。
〜Rは,同一でも異なってもよく,水素原子,C〜Cアルキル基,C〜Cアルコキシ基,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子であるか,
及びRと,R及びRとは,それぞれ結合している原子と一緒になって,ハロゲン原子,C〜Cアルキル基又はC〜Cアルコキシ基で置換されてもよい,C〜C12シクロアルキル基,C〜C14アリール基,C〜C14アラルキル基,C〜C12ヘテロシクロアルキル基,C〜C14ヘテロアリール基,C〜C12ヘテロシクロアルキル基,C〜C14ヘテロアリール基,C〜C14ヘテロアラルキル基又はC〜C14ヘテロシクリル基を示す。
11及びR12は,同一でも異なってもよく,水素原子,メチル基,メトキシ基,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子であるか,それぞれ結合している原子及びそれらの原子の間にある原子と一緒になって,下記群Aから選択されるいずれかの基を構成する。
In the formula (I), X 1 and X 2 may be the same or different and each represents O, S, Se, or Te.
Y 1 is a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom, or a chlorine atom.
R 1 to R 4 may be the same or different and are a hydrogen atom, a C 1 to C 6 alkyl group, a C 1 to C 6 alkoxy group, a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom,
R 1 and R 2 and R 3 and R 4 may be substituted with a halogen atom, a C 1 to C 6 alkyl group, or a C 1 to C 6 alkoxy group together with the bonded atoms. C 3 -C 12 cycloalkyl group, C 6 -C 14 aryl group, C 8 -C 14 aralkyl group, C 3 -C 12 heterocycloalkyl group, C 6 -C 14 heteroaryl group, C 3 -C 12 heterocycloalkyl group, C 6 -C 14 heteroaryl group, a C 8 -C 14 heteroaralkyl group, or C 3 -C 14 heterocyclyl group.
R 11 and R 12, which may be the same or different, are a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group, a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom, or bonded atoms and those atoms, respectively. Together with the intervening atoms, it constitutes any group selected from group A below.

群A

Figure 2019021887
Group A
Figure 2019021887

式(Ia)〜(Im)において,
及びXは,同一でも異なってもよく,O,S,Se又はTeを示す。
11は,O,又はSを示す。
は,水素原子,メチル基,フッ素原子,又は塩素原子である。
13及びR14は,同一でも異なってもよく,水素原子,メチル基,メトキシ基,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子である。
In the formulas (Ia) to (Im),
X 3 and X 4 may be the same or different and represent O, S, Se, or Te.
X 11 represents O or S.
Y 2 is a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom, or a chlorine atom.
R 13 and R 14 may be the same or different and are a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group, a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom.

式(I)において,X及びXの好ましい例は,O又はSである。
の好ましい例は,水素原子である。
〜Rの好ましい例は,水素原子,メチル基,エチル基,メトキシ基,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子であり,水素原子が好ましい。
11及びR12の好ましい例は,群Aから選択されるいずれかの基を構成するものである。群Aの中では,Iaで示される基を構成するものが好ましい。
及びXの好ましい例は,O又はSである。
の好ましい例は,水素原子である。
In formula (I), preferred examples of X 1 and X 2 are O or S.
A preferred example of Y 1 is a hydrogen atom.
Preferred examples of R 1 to R 4 are a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a methoxy group, a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom, and a hydrogen atom is preferred.
Preferred examples of R 11 and R 12 constitute any group selected from group A. Among group A, those constituting the group represented by Ia are preferred.
Preferred examples of X 3 and X 4 are O or S.
A preferred example of Y 2 is a hydrogen atom.

「C〜Cアルキル基」とは,炭素数1から6の直鎖又は分岐鎖の飽和炭化水素基を意味し,例えば,メチル基,エチル基,プロピル基,イソプロピル基,n−ブチル基,sec−ブチル基,tert−ブチル基,イソブチル基,n−ペンチル基,n−ヘキシル基,1−エチルプロピル基,2,2−ジメチルプロピル基などが挙げられる。 “C 1 -C 6 alkyl group” means a straight or branched saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or an n-butyl group. , Sec-butyl group, tert-butyl group, isobutyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, 1-ethylpropyl group, 2,2-dimethylpropyl group, and the like.

「C〜Cアルコキシ基」とは,炭素数1〜6の直鎖状又は分岐鎖状のアルキルオキシ基を意味し,例えば,メトキシ基,エトキシ基,プロポキシ基,イソプロポキシ基,tert−ブトキシ基などが挙げられる。 “C 1 -C 6 alkoxy group” means a linear or branched alkyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a tert- Examples include butoxy group.

「C〜C12シクロアルキル基」とは,炭素数3〜12の飽和炭化水素環を意味し,シクロプロピル基,シクロブチル基,シクロペンチル基,シクロヘキシル基,シクロヘプチル基,シクロオクチル基等で例示されるモノシクロアルキル基の他に,ポリシクロアルキル基,例えば,ビシクロアルキル基,トリシクロアルキル基等も包含され,ビシクロアルキル基としては,ノルボルニル基,例えば,exo−2−ノルボルニル基,endo−2−ノルボルニル基,3−ピナニル基,ビシクロ〔3.1.0〕ヘキシル基,ビシクロ〔2.2.1〕ヘプチル基,ビシクロ〔2.2.2〕オクト−2−イル基等,トリシクロアルキル基としては,アダマンチル基,例えば,1−アダマンチル基,2−アダマンチル基などが挙げられる。 “C 3 -C 12 cycloalkyl group” means a saturated hydrocarbon ring having 3 to 12 carbon atoms, and is exemplified by a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, and the like. In addition to the monocycloalkyl group, a polycycloalkyl group such as a bicycloalkyl group or a tricycloalkyl group is also included. As the bicycloalkyl group, a norbornyl group such as an exo-2-norbornyl group, endo- 2-norbornyl group, 3-pinanyl group, bicyclo [3.1.0] hexyl group, bicyclo [2.2.1] heptyl group, bicyclo [2.2.2] oct-2-yl group, etc. Examples of the alkyl group include an adamantyl group such as a 1-adamantyl group and a 2-adamantyl group.

「C〜C14アリール基」とは,炭素数6〜14のアリール基を意味し,例えばフェニル基,ナフチル基,アントリル基,フェナントリル基が挙げられる。 The “C 6 -C 14 aryl group” means an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, and a phenanthryl group.

「C〜C14アラルキル基」とは,炭素数が8〜14であって,アルキルの水素原子の一つがアリール基により置き換えられているアルキル基を意味する。 The “C 8 -C 14 aralkyl group” means an alkyl group having 8 to 14 carbon atoms in which one of alkyl hydrogen atoms is replaced by an aryl group.

「C〜C12ヘテロシクロアルキル基」とは,窒素原子,酸素原子及び硫黄原子からなる群より選択される原子により,シクロ環を構成する炭素原子が1以上置換されたC〜C12シクロアルキル基を意味する。 The “C 3 -C 12 heterocycloalkyl group” is a C 3 -C 12 in which one or more carbon atoms constituting the cyclo ring are substituted by an atom selected from the group consisting of a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom. Means a cycloalkyl group;

「C〜C14ヘテロアリール基」とは,窒素原子,酸素原子及び硫黄原子からなる群より選択される原子により,アリールを構成する炭素原子が1以上置換されたC〜C14アリール基を意味する。ヘテロアリールの例は,フラン,ベンゾフラン,チオフェン,ベンゾチオフェン,ピロール,ピリジン,ピリミジン,ピリダジン,ピラジン,キノリン,イソキノリン,フタラジン,ベンゾ−1,2,5−チアジアゾール,ベンゾチアゾール,インドール,ベンゾトリアゾール,ベンゾジオキソラン,ベンゾジオキサン,ベンズイミダゾール,カルバゾールおよびキナゾリンである。 The “C 6 -C 14 heteroaryl group” is a C 6 -C 14 aryl group in which one or more carbon atoms constituting aryl are substituted by an atom selected from the group consisting of a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom. Means. Examples of heteroaryl are furan, benzofuran, thiophene, benzothiophene, pyrrole, pyridine, pyrimidine, pyridazine, pyrazine, quinoline, isoquinoline, phthalazine, benzo-1,2,5-thiadiazole, benzothiazole, indole, benzotriazole, benzo Dioxolane, benzodioxane, benzimidazole, carbazole and quinazoline.

「C〜C14ヘテロアラルキル基」とは,炭素数が8〜14であって,アルキルの水素原子の一つがヘテロアリール基により置き換えられているアルキル基を意味する。 The “C 8 -C 14 heteroaralkyl group” means an alkyl group having 8 to 14 carbon atoms in which one of the alkyl hydrogen atoms is replaced by a heteroaryl group.

「ヘテロシクリル基」とは,窒素原子,酸素原子及び硫黄原子からなる群より選択される1〜3個の原子を含有する単環若しくは二環性の3〜10員の飽和若しくは不飽和の複素環基を意味し,例えば,アジリジニル基,アゼチジニル基,ピロリジニル基,モルホリニル基,ピロリル基,フリル基,チエニル基,ピラゾリル基,イミダゾリル基,オキサゾリル基,イソチアゾリル基,ピラニル基,ピリジル基,ピリダジニル基,ピリミジニル基,ピラジニル基,ベンゾイミダゾリル基,ベンゾオキサゾリル基,キノリル基,ピロリニル基,イミダゾリニル基,ピラゾリニル基,ジヒドロピリジル基,テトラヒドロピリジル基などが挙げられる。ヘテロシクリル基は,ヘテロシクロアルキル基及びヘテロアリール基を含んでもよい。   “Heterocyclyl” is a monocyclic or bicyclic 3 to 10 membered saturated or unsaturated heterocyclic ring containing 1 to 3 atoms selected from the group consisting of a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom Meaning aziridinyl, azetidinyl, pyrrolidinyl, morpholinyl, pyrrolyl, furyl, thienyl, pyrazolyl, imidazolyl, oxazolyl, isothiazolyl, pyranyl, pyridyl, pyridazinyl, pyrimidinyl Group, pyrazinyl group, benzimidazolyl group, benzoxazolyl group, quinolyl group, pyrrolinyl group, imidazolinyl group, pyrazolinyl group, dihydropyridyl group, tetrahydropyridyl group and the like. A heterocyclyl group may include a heterocycloalkyl group and a heteroaryl group.

式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体は,環に電子求引性基が結合している。このため,この誘導体のLUMO(最低非占軌道)のエネルギー順位が引き下げられ,この結果,電子を受け取りやすくなり,良好なアクセプターとなる。このような観点から,X及びXの好ましい例は,Oであり,この場合環にカルボニル基が結合することとなる。この観点から,R〜Rは,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子であってもよいものの,分子の大きさを考慮すれば,R〜Rが水素原子であってもよい。 In the benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I), an electron withdrawing group is bonded to the ring. For this reason, the LUMO (lowest unoccupied orbital) energy ranking of this derivative is lowered, and as a result, it becomes easier to receive electrons and becomes a good acceptor. From such a viewpoint, a preferable example of X 1 and X 2 is O, and in this case, a carbonyl group is bonded to the ring. From this point of view, R 1 to R 4 may be a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom, but considering the size of the molecule, R 1 to R 4 are hydrogen atoms. Also good.

式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体は,透明性に優れている。また,後述する実施例により示された通り,式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体は,基板に対して垂直ではない配向(基板に平行に近い配向)を示す。このことは,この化合物を含む電子輸送層が,基板に対して垂直方向への電子移送に優れることを意味する。このため式(I)で示される化合物を含む電子輸送層は,膜厚を薄くできるなど,実際の利用上様々な利点を有する。   The benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I) is excellent in transparency. Further, as shown in Examples described later, the benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I) exhibits an orientation that is not perpendicular to the substrate (an orientation that is nearly parallel to the substrate). This means that the electron transport layer containing this compound is excellent in electron transfer in the direction perpendicular to the substrate. For this reason, the electron transport layer containing the compound represented by the formula (I) has various advantages in practical use, such as being able to reduce the film thickness.

電子輸送層の好ましい例は,式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体が,式(II)で示されるナフタレンジイミド誘導体のものである。下記のものは,式(I)において,群AがIaで示される基を構成するものである。

Figure 2019021887
A preferred example of the electron transporting layer is that in which the benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I) is a naphthalenediimide derivative represented by the formula (II). In the following, in the formula (I), the group A constitutes a group represented by Ia.
Figure 2019021887

式(II)中,X〜Xは,同一でも異なってもよく,O,S,Se又はTeを示す。
及びYは,同一でも異なってもよく,水素原子,メチル基,フッ素原子,又は塩素原子である。
〜Rは,同一でも異なってもよく,水素原子,メチル基,メトキシ基,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子であるか,
及びRと,R及びRとは,それぞれ結合している原子と一緒になって,ハロゲン原子,C〜Cアルキル基又はC〜Cアルコキシ基で置換されてもよい,C〜C12シクロアルキル基,C〜C14アリール基,C〜C14アラルキル基,C〜C12ヘテロシクロアルキル基,C〜C14ヘテロアリール基,C〜C12ヘテロシクロアルキル基,C〜C14ヘテロアリール基,C〜C14ヘテロアラルキル基又はC〜C14ヘテロシクリル基を示す。
In formula (II), X 1 to X 4 may be the same or different and represent O, S, Se, or Te.
Y 1 and Y 2 may be the same or different and are a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom, or a chlorine atom.
R 1 to R 4 may be the same or different and are a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group, a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom,
R 1 and R 2 and R 3 and R 4 may be substituted with a halogen atom, a C 1 to C 6 alkyl group, or a C 1 to C 6 alkoxy group together with the bonded atoms. C 3 -C 12 cycloalkyl group, C 6 -C 14 aryl group, C 8 -C 14 aralkyl group, C 3 -C 12 heterocycloalkyl group, C 6 -C 14 heteroaryl group, C 3 -C 12 heterocycloalkyl group, C 6 -C 14 heteroaryl group, a C 8 -C 14 heteroaralkyl group, or C 3 -C 14 heterocyclyl group.

式(II)において,X及びXの好ましい例は,O又はSであり,Oが最も好ましい。
の好ましい例は,水素原子であるが,保護基などにより置換される基であればよい。
〜Rの好ましい例は,水素原子,メチル基,エチル基,メトキシ基,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子であり,水素原子が好ましい。もっとも,R〜Rは,隣接する原子が連結基となり,他のベンゾイソキノリン誘導体との結合部を構成してもよい。環に電子求引性基が結合することで,LUMOのエネルギー順位が引き下げられるという観点から,R〜Rは,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子であってもよい。
及びXの好ましい例は,O又はSであり,Oが最も好ましい。
の好ましい例は,水素原子である。
In formula (II), preferred examples of X 1 and X 2 are O or S, with O being most preferred.
A preferred example of Y 1 is a hydrogen atom, but it may be a group substituted by a protecting group or the like.
Preferred examples of R 1 to R 4 are a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a methoxy group, a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom, and a hydrogen atom is preferred. However, in R 1 to R 4 , adjacent atoms may serve as a linking group, and may constitute a bond with another benzoisoquinoline derivative. R 1 to R 4 may be a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom from the viewpoint that the energy order of LUMO is lowered by bonding an electron withdrawing group to the ring.
Preferred examples of X 3 and X 4 are O or S, with O being most preferred.
A preferred example of Y 2 is a hydrogen atom.

電子輸送層の好ましい例は,式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体が,式(III)で示される化合物(ナフタレンジイミド)のものである。

Figure 2019021887
A preferable example of the electron transporting layer is that in which the benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I) is a compound represented by the formula (III) (naphthalenediimide).
Figure 2019021887

ナフタレンジイミドは,1つの分子内のナフタレン環に電子求引性基であるカルボニル基が4つ結合している。このため,この誘導体のLUMOのエネルギー順位が引き下げられ,この結果,電子を受け取りやすくなり,良好なアクセプターとなる。また,ナフタレンジイミドは,透明性に優れるとともに,合成しやすいという特徴もある。一方,ナフタレンジイミドは,有機溶媒に溶解しにくい。このため,従来,ナフタレンジイミドを有機溶媒に溶解させて,溶液を塗布することで電子輸送層を得られなかった。   In naphthalene diimide, four carbonyl groups that are electron withdrawing groups are bonded to a naphthalene ring in one molecule. For this reason, the LUMO energy ranking of this derivative is lowered, and as a result, it becomes easier to receive electrons and becomes a good acceptor. Naphthalene diimide has excellent transparency and is easy to synthesize. On the other hand, naphthalene diimide is difficult to dissolve in organic solvents. For this reason, conventionally, an electron transport layer could not be obtained by dissolving naphthalenediimide in an organic solvent and applying the solution.

高分子系
本明細書は,式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体を基本構造とし,式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体が複数連結したポリマーや,複数の式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体が,他の基礎構造と結合した構造を基本構造とするポリマーをも提供する。本明細書は,そのようなポリマーを用いた電子輸送層,電子輸送層を含む太陽電池,電子輸送層を含む有機EL素子や,それらの製造方法をも提供する。つまり,式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体を基本構造としたポリマーは,有機溶媒への溶解性に乏しい。一方,本発明は,イミド結合(イミド基)を構成する窒素分子に接続された水素原子等をいったん別の基に置き換えて,有機溶媒に溶解させ,塗膜を得る。その後,置き換えた基を除去することで,イミド結合等を復活させる。このようにして有機溶媒に溶解しにくいポリマーの溶解性を向上させて,塗膜を形成し,電子輸送層を得ることができる。この考え方は,電子輸送材料として使用できるイミド結合を有する分子やポリマーに広く用いることができる。この場合,式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体のR〜Rが,連結基となり,他のベンゾイソキノリン誘導体と連結し,ポリマーを構成してもよい。また,R及びRと,R及びRとは,それぞれ結合している原子と一緒になって,連結基となり,他のベンゾイソキノリン誘導体と連結し,ポリマーを構成してもよい。また,Y及びYに存在する水素原子が他のベンゾイソキノリン誘導体のX〜Xと水素結合やファンデルワールス力による結合により,ポリマーの構造が決められるものであってもよい。また,複数の式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体を含むポリマーは,コアとなる複数の基が存在し,そのコアとなる基に,R及びR,又はR及びRが結合することで,規則性のある分子構造を有するポリマーとなってもよい。以下に,本発明のコンセプトを拡張できると考えられる2次元π電子シートを構成するポリマーの例を示す。
Polymer System This specification has a basic structure of a benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I), a polymer in which a plurality of benzoisoquinoline derivatives represented by the formula (I) are linked, and a plurality of benzoisoquinoline derivatives represented by the formula (I). A polymer having a basic structure in which an isoquinoline derivative is bonded to another basic structure is also provided. The present specification also provides an electron transport layer using such a polymer, a solar cell including the electron transport layer, an organic EL element including the electron transport layer, and a method for producing them. That is, the polymer having the basic structure of the benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I) has poor solubility in an organic solvent. On the other hand, in the present invention, a hydrogen atom or the like connected to a nitrogen molecule constituting an imide bond (imide group) is once replaced with another group and dissolved in an organic solvent to obtain a coating film. Then, the imide bond etc. are revived by removing the replaced group. Thus, the solubility of the polymer which is difficult to dissolve in the organic solvent can be improved, a coating film can be formed, and an electron transport layer can be obtained. This concept can be widely used for molecules and polymers having imide bonds that can be used as electron transport materials. In this case, R 1 to R 4 of the benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I) may serve as a linking group and be linked to another benzoisoquinoline derivative to constitute a polymer. R 1 and R 2 , and R 3 and R 4 may be combined with the bonded atoms to form a linking group and be linked with other benzoisoquinoline derivatives to constitute a polymer. In addition, the structure of the polymer may be determined by hydrogen atoms existing in Y 1 and Y 2 being bonded to X 1 to X 4 of other benzoisoquinoline derivatives by hydrogen bonds or van der Waals forces. In addition, a polymer containing a plurality of benzoisoquinoline derivatives represented by the formula (I) has a plurality of core groups, and R 1 and R 2 , or R 3 and R 4 are bonded to the core groups. By doing so, the polymer may have a regular molecular structure. Examples of polymers constituting a two-dimensional π-electron sheet that can be extended to the concept of the present invention are shown below.

Figure 2019021887
Figure 2019021887

Figure 2019021887
Figure 2019021887

Figure 2019021887
Figure 2019021887

Figure 2019021887
Figure 2019021887

Figure 2019021887
Figure 2019021887

次に,本発明の化合物を含む太陽電池(特にペロブスカイト型太陽電池)や,本発明の化合物を含む電子輸送層について説明する。   Next, a solar cell containing the compound of the present invention (particularly a perovskite solar cell) and an electron transport layer containing the compound of the present invention will be described.

本発明のペロブスカイト型太陽電池は,例えば,透明電極,電子輸送層,ペロブスカイト層(光吸収層),正孔輸送層,及び金属電極をこの順に備える。   The perovskite solar cell of the present invention includes, for example, a transparent electrode, an electron transport layer, a perovskite layer (light absorption layer), a hole transport layer, and a metal electrode in this order.

透明電極
透明電極は,電子輸送層の支持体であるとともに,この層を介してペロブスカイト層(光吸収層)より電流(電子)を取り出す機能を有する層であることから,導電性基板が好ましく,光電変換に寄与する光を透過可能な透光性を有する透明導電層が好ましい。
Transparent electrode The transparent electrode is a support for the electron transport layer and is a layer having a function of taking out current (electrons) from the perovskite layer (light absorption layer) through this layer. Therefore, a conductive substrate is preferable, A transparent conductive layer having translucency capable of transmitting light contributing to photoelectric conversion is preferable.

当該透明導電層としては,例えば,錫ドープ酸化インジウム(ITO)膜,不純物ドープの酸化インジウム(In)膜,不純物ドープの酸化亜鉛(ZnO)膜,フッ素ドープ二酸化錫(FTO)膜,これらを積層してなる積層膜等が挙げられる。これら透明導電層の厚みは特に制限されず,通常,抵抗が5〜15Ω/□となるように調整することが好ましい。当該透明導電層は,成形する材料に応じ,公知の成膜方法により得ることができる。 Examples of the transparent conductive layer include a tin-doped indium oxide (ITO) film, an impurity-doped indium oxide (In 2 O 3 ) film, an impurity-doped zinc oxide (ZnO) film, a fluorine-doped tin dioxide (FTO) film, Examples include a laminated film formed by laminating these. The thickness of these transparent conductive layers is not particularly limited, and is usually preferably adjusted so that the resistance is 5 to 15 Ω / □. The transparent conductive layer can be obtained by a known film formation method depending on the material to be molded.

また,当該透明導電層は,外部から保護するために,必要に応じて,透光性被覆体により覆われ得る。当該透光性被覆体としては,例えば,フッ素樹脂,ポリ塩化ビニル,ポリイミド等の樹脂シート;白板ガラス,ソーダガラス等の無機シート;これらの素材を組合せてなるハイブリッドシート等が挙げられる。これら透光性被覆体の厚みは特に制限されず,通常,抵抗が5〜15Ω/□となるように調整することが好ましい。
In addition, the transparent conductive layer can be covered with a translucent covering as necessary in order to protect it from the outside. Examples of the translucent covering include resin sheets such as fluororesin, polyvinyl chloride, and polyimide; inorganic sheets such as white plate glass and soda glass; and hybrid sheets formed by combining these materials. The thickness of these translucent coverings is not particularly limited, and it is usually preferable to adjust the resistance to be 5 to 15Ω / □.

電子輸送層
電子輸送層は,ペロブスカイト層(光吸収層)の活性表面積を増加させ,光電変換効率を向上させるとともに,電子収集しやすくするために形成される。電子輸送層は,基板上に形成することが好ましい。基板には,カソード界面層を設け,カソード界面層上に電子輸送層を設けてもよい。カソード界面層は,例えば,ポリエチレンイミンエトキシレート(PEIE)やポリエチレンイミン(PEI)をスピンコート等により塗膜することで,カソード界面層を形成してもよい。電子輸送層の製造方法については,後述するものの,後述するもの以外としては,電子輸送層はフラーレン誘導体等有機半導体材料を用いた平坦な層でも好ましいが,電子輸送層の製造方法については,後に詳述する。なお,本発明の電子輸送層は,(正孔)ブロッキング層を兼ねたものであってもよい。つまり,本発明の電子輸送層は,正孔の漏れを防ぎ,逆電流を抑制して太陽電池特性(特に光電変換効率)を向上させる機能を有していてもよい。
Electron Transport Layer The electron transport layer is formed to increase the active surface area of the perovskite layer (light absorption layer), improve photoelectric conversion efficiency, and facilitate electron collection. The electron transport layer is preferably formed on the substrate. The substrate may be provided with a cathode interface layer, and an electron transport layer may be provided on the cathode interface layer. For example, the cathode interface layer may be formed by coating polyethyleneimine ethoxylate (PEIE) or polyethyleneimine (PEI) by spin coating or the like. Although the method for manufacturing the electron transport layer will be described later, the electron transport layer is preferably a flat layer using an organic semiconductor material such as a fullerene derivative, except for those described later, but the method for manufacturing the electron transport layer will be described later. Detailed description. The electron transport layer of the present invention may also serve as a (hole) blocking layer. That is, the electron transport layer of the present invention may have a function of improving the solar cell characteristics (particularly photoelectric conversion efficiency) by preventing hole leakage and suppressing reverse current.

ペロブスカイト層(光吸収層)
ペロブスカイト型太陽電池におけるペロブスカイト層(光吸収層)は,光を吸収し,励起された電子を移動させることにより,光電変換を行う層である。ペロブスカイト層(光吸収層)は,ペロブスカイト材料や,ペロブスカイト錯体を含む。ペロブスカイト材料の例は,CHNHPbI及びこの化合物に配位子がついた錯体,国際公開WO2017−104792号パンフレットに記載された各種ペロブスカイト材料及び錯体である。ペロブスカイト層は,ロール・トゥ・ロールによる大量生産を実現することが好ましい。混合液をスピンコート,ディップコート,スクリーン印刷法,ロールコート,ダイコート法,転写印刷法,スプレー法,スリットコート法等,好ましくはスピンコートにより基板上に塗布することが好ましい。
Perovskite layer (light absorption layer)
The perovskite layer (light absorption layer) in the perovskite solar cell is a layer that performs photoelectric conversion by absorbing light and moving excited electrons. The perovskite layer (light absorption layer) contains a perovskite material or a perovskite complex. Examples of perovskite materials are CH 3 NH 3 PbI 3 and complexes of this compound with ligands, and various perovskite materials and complexes described in International Publication WO2017-104792. The perovskite layer preferably achieves mass production by roll-to-roll. The mixed solution is preferably applied onto the substrate by spin coating, dip coating, screen printing, roll coating, die coating, transfer printing, spraying, slit coating, or the like, preferably by spin coating.

基板は,成膜する膜を支持できるものであれば特に限定されない。前記基板の材料も,本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず,公知の基板であってよく,有機化合物及び無機化合物のいずれも採用し得る。例えば,絶縁体基板,半導体基板,金属基板及び導電性基板(導電性フィルムも含む)のいずれも採用できる。また,これらの表面の一部又は全部の上に,金属膜,半導体膜,導電性膜及び絶縁性膜の少なくとも1種の膜が形成されている基板も好適に用いることができる。   The substrate is not particularly limited as long as it can support a film to be formed. The material of the substrate is not particularly limited as long as it does not impair the object of the present invention, and may be a known substrate, and any of organic compounds and inorganic compounds can be adopted. For example, any of an insulator substrate, a semiconductor substrate, a metal substrate, and a conductive substrate (including a conductive film) can be adopted. In addition, a substrate in which at least one of a metal film, a semiconductor film, a conductive film, and an insulating film is formed on part or all of these surfaces can also be suitably used.

前記金属膜の構成金属としては,例えば,ガリウム,鉄,インジウム,アルミニウム,バナジウム,チタン,クロム,ロジウム,ニッケル,コバルト,亜鉛,マグネシウム,カルシウム,シリコン,イットリウム,ストロンチウム及びバリウムから選ばれる1種又は2種以上の金属等が挙げられる。半導体膜の構成材料としては,例えば,シリコン,ゲルマニウム等の元素単体,周期表の第3族〜第5族,第13族〜第15族の元素を有する化合物,金属酸化物,金属硫化物,金属セレン化物,金属窒化物等が挙げられる。また,前記導電性膜の構成材料としては,例えば,スズドープ酸化インジウム(ITO),フッ素ドープ酸化インジウム(FTO),酸化亜鉛(ZnO),アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO),ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO),酸化スズ(SnO),酸化インジウム(In),酸化タングステン(WO)等が挙げられる。前記絶縁性膜の構成材料としては,例えば,酸化アルミニウム(AlO3),酸化チタン(TiO),酸化シリコン(SiO),窒化シリコン(Si),酸窒化シリコン(Si)等が挙げられ,絶縁性酸化物からなる絶縁性膜が好ましく,酸化チタン膜がより好ましい。本発明においては,導電性酸化物又は絶縁性酸化物からなる導電性膜が好ましく,スズドープ酸化インジウム(ITO)膜,フッ素ドープ酸化インジウム(FTO),酸化チタン(TiO)等がより好ましい。 Examples of the constituent metal of the metal film include one selected from gallium, iron, indium, aluminum, vanadium, titanium, chromium, rhodium, nickel, cobalt, zinc, magnesium, calcium, silicon, yttrium, strontium, and barium. Two or more kinds of metals are exemplified. As a constituent material of the semiconductor film, for example, elemental elements such as silicon and germanium, compounds having elements of Group 3 to Group 5, Group 13 to Group 15 of the periodic table, metal oxides, metal sulfides, Examples thereof include metal selenides and metal nitrides. Examples of the constituent material of the conductive film include tin-doped indium oxide (ITO), fluorine-doped indium oxide (FTO), zinc oxide (ZnO), aluminum-doped zinc oxide (AZO), and gallium-doped zinc oxide (GZO). , Tin oxide (SnO 2 ), indium oxide (In 2 O 3 ), tungsten oxide (WO 3 ), and the like. Examples of the constituent material of the insulating film include aluminum oxide (Al 2 O 3), titanium oxide (TiO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), and silicon oxynitride (Si 4 O). 5 N 3 ) and the like, and an insulating film made of an insulating oxide is preferable, and a titanium oxide film is more preferable. In the present invention, a conductive film made of conductive oxide or insulating oxide is preferable, and tin-doped indium oxide (ITO) film, fluorine-doped indium oxide (FTO), titanium oxide (TiO 2 ), and the like are more preferable.

前記基板の形状としては,どのような形状のものであってもよく,あらゆる形状に対して有効であり,例えば,平板や円板等の板状,繊維状,棒状,円柱状,角柱状,筒状,螺旋状,球状,リング状等が挙げられ,多孔質構造体を採用することもできる。本発明においては,板状の基板が好ましい。基板の厚さは,本発明においては特に限定されず,0.1μm〜100mmが好ましく,1μm〜10mmがより好ましい。基板がガラス基板の場合,基板の厚さの例は,0.1mm以上1cm以下であり,0.5mm以上3mm以下でもよいし,0.5mm以上2mm以下でもよい。また,基板が,PET基板や2軸延伸ポリエチレン2,6−ナフタレート(PEN)基板といった樹脂製の基板の場合,基板の厚さの例は,1μm以上200μm以下であり,5μm以上100μm以下でもよいし,10μm以上100μm以下でもよい。   The shape of the substrate may be any shape and is effective for all shapes, for example, a plate shape such as a flat plate or a disc, a fiber shape, a rod shape, a columnar shape, a prismatic shape, Examples thereof include a cylindrical shape, a spiral shape, a spherical shape, and a ring shape, and a porous structure can also be adopted. In the present invention, a plate-like substrate is preferable. The thickness of the substrate is not particularly limited in the present invention, and is preferably 0.1 μm to 100 mm, more preferably 1 μm to 10 mm. When the substrate is a glass substrate, examples of the thickness of the substrate are 0.1 mm or more and 1 cm or less, 0.5 mm or more and 3 mm or less, or 0.5 mm or more and 2 mm or less. In addition, when the substrate is a resin substrate such as a PET substrate or a biaxially stretched polyethylene 2,6-naphthalate (PEN) substrate, an example of the thickness of the substrate is 1 μm to 200 μm, and may be 5 μm to 100 μm. However, it may be 10 μm or more and 100 μm or less.

ペロブスカイト層は,本発明の錯体から得られるペロブスカイト材料又は本発明のペロブスカイト材料のみからなる層ともし得るし,電子輸送層との接着性の観点より,メソ酸化チタンや酸化アルミニウム等の金属酸化物及びペロブスカイト材料を含む層とすることもできる。   The perovskite layer may be a perovskite material obtained from the complex of the present invention or a layer composed only of the perovskite material of the present invention, and from the viewpoint of adhesion to the electron transport layer, a metal oxide such as meso titanium oxide or aluminum oxide. And a layer containing a perovskite material.

ペロブスカイト層(光吸収層)の膜厚は,光吸収効率と励起子拡散長とのバランス及び透明電極で反射した光の吸収効率の観点から,例えば,50〜1000nmが好ましく,200〜800nmがより好ましい。なお,本発明のペロブスカイト層(光吸収層)の膜厚は,100〜1000nmの範囲内であることが好ましく,250〜500nmの範囲内であることがより好ましい。具体的には,本発明のペロブスカイト層(光吸収層)の膜厚の下限値が100nm以上(特に250nm)以上であり,上限値が1000nm以下(特に500nm以下)であることが好ましい。本発明のペロブスカイト層(光吸収層)の膜厚は,本発明の錯体からなる膜の断面走査型電子顕微鏡(断面SEM)により測定する。   The thickness of the perovskite layer (light absorption layer) is, for example, preferably 50 to 1000 nm, more preferably 200 to 800 nm, from the viewpoint of the balance between the light absorption efficiency and the exciton diffusion length and the light absorption efficiency reflected by the transparent electrode. preferable. The film thickness of the perovskite layer (light absorption layer) of the present invention is preferably in the range of 100 to 1000 nm, and more preferably in the range of 250 to 500 nm. Specifically, the lower limit of the film thickness of the perovskite layer (light absorption layer) of the present invention is preferably 100 nm or more (particularly 250 nm) or more, and the upper limit is preferably 1000 nm or less (particularly 500 nm or less). The film thickness of the perovskite layer (light absorption layer) of the present invention is measured by a cross-sectional scanning electron microscope (cross-section SEM) of the film made of the complex of the present invention.

また,本発明のペロブスカイト層(光吸収層)の平坦性は,走査型電子顕微鏡により測定した表面の水平方向500nm×500nmの範囲において高低差が50nm以下(−25nm〜+25nm)が好ましく,高低差が40nm以下(−20nm〜+20nm)がより好ましい。これにより,光吸収効率と励起子拡散長とのバランスをより取りやすくし,透明電極で反射した光の吸収効率をより向上させることができる。なお,ペロブスカイト層(光吸収層)の平坦性とは,任意に決定した測定点を基準点とし,測定範囲内において最も膜厚が大きいところとの差を上限値,最も小さいところとの差を下限値としており,本発明のペロブスカイト層(光吸収層)の断面走査型電子顕微鏡(断面SEM)により測定する。   The flatness of the perovskite layer (light absorption layer) of the present invention is preferably 50 nm or less (−25 nm to +25 nm) in the height difference in the horizontal direction of the surface of 500 nm × 500 nm measured by a scanning electron microscope. Is more preferably 40 nm or less (-20 nm to +20 nm). This makes it easier to balance the light absorption efficiency and the exciton diffusion length, and the absorption efficiency of light reflected by the transparent electrode can be further improved. The flatness of the perovskite layer (light-absorbing layer) is the difference between the measurement point determined arbitrarily and the maximum thickness within the measurement range. The lower limit value is measured by a cross-sectional scanning electron microscope (cross-sectional SEM) of the perovskite layer (light absorption layer) of the present invention.

正孔輸送層
正孔輸送層は,電荷を輸送する機能を有する層である。正孔輸送層には,例えば,導電体,半導体,有機正孔輸送材料等を用いることができる。当該材料は,ペロブスカイト層(光吸収層)から正孔を受け取り,正孔を輸送する正孔輸送材料として機能し得る。正孔輸送層はペロブスカイト層(光吸収層)上に形成される。当該導電体及び半導体としては,例えば,CuI,CuInSe,CuS等の1価銅を含む化合物半導体;GaP,NiO,CoO,FeO,Bi,MoO,Cr等の銅以外の金属を含む化合物が挙げられる。なかでも,より効率的に正孔のみを受け取り,より高い正孔移動度を得る観点から,1価銅を含む半導体が好ましく,CuIがより好ましい。有機正孔輸送材料としては,例えば,ポリ−3−ヘキシルチオフェン(P3HT),ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)等のポリチオフェン誘導体;2,2’,7,7’−テトラキス-(N,N−時−p−メトキシフェニルアミン)−9,9’−スピロビフルオレン(spiro−OMeTAD)等のフルオレン誘導体;ポリビニルカルバゾール等のカルバゾール誘導体;ポリ[ビス(4−フェニル)(2,4,6−トリメチルフェニル)アミン](PTAA)等のトリフェニルアミン誘導体;ジフェニルアミン誘導体;ポリシラン誘導体;ポリアニリン誘導体等が挙げられる。なかでも,より効率的に正孔のみを受け取り,より高い正孔移動度を得る観点から,トリフェニルアミン誘導体,フルオレン誘導体等が好ましく,PTAA,spiro−OMeTADなどがより好ましい。
Hole transport layer The hole transport layer is a layer having a function of transporting charges. For the hole transport layer, for example, a conductor, a semiconductor, an organic hole transport material, or the like can be used. The material can function as a hole transport material that receives holes from the perovskite layer (light absorption layer) and transports the holes. The hole transport layer is formed on the perovskite layer (light absorption layer). Examples of the conductor and semiconductor include compound semiconductors containing monovalent copper such as CuI, CuInSe 2 and CuS; other than copper such as GaP, NiO, CoO, FeO, Bi 2 O 3 , MoO 2 and Cr 2 O 3 The compound containing these metals is mentioned. Among these, from the viewpoint of more efficiently receiving only holes and obtaining higher hole mobility, a semiconductor containing monovalent copper is preferable, and CuI is more preferable. Examples of the organic hole transport material include polythiophene derivatives such as poly-3-hexylthiophene (P3HT) and polyethylenedioxythiophene (PEDOT); 2,2 ′, 7,7′-tetrakis- (N, N-hour) Fluorene derivatives such as -p-methoxyphenylamine) -9,9'-spirobifluorene (spiro-OMeTAD); carbazole derivatives such as polyvinylcarbazole; poly [bis (4-phenyl) (2,4,6-trimethylphenyl) ) Amine] (PTAA) and the like; diphenylamine derivatives; polysilane derivatives; polyaniline derivatives and the like. Among these, from the viewpoint of more efficiently receiving only holes and obtaining higher hole mobility, triphenylamine derivatives, fluorene derivatives, and the like are preferable, and PTAA, spiro-OMeTAD, and the like are more preferable.

正孔輸送層中には,正孔輸送特性をさらに向上させることを目的として,リチウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド(LiTFSI),銀ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド,トリフルオロメチルスルホニルオキシ銀,NOSbF,SbCl,SbF等の酸化剤を含むこともできる。また,正孔輸送層中には,t−ブチルピリジン(TBP),2−ピコリン,2,6−ルチジン等の塩基性化合物を含むこともできる。酸化剤及び塩基性化合物の含有量は,従来から通常使用される量とすることができる。正孔輸送層の膜厚は,より効率的に正孔のみを受け取り,より高い正孔移動度を得る観点から,例えば,30〜200nmが好ましく,50〜100nmがより好ましい。正孔輸送層を成膜する方法は,例えば,乾燥雰囲気下で行うことが好ましい。例えば,有機正孔輸送材料を含む溶液を,乾燥雰囲気下,ペロブスカイト層(光吸収層)上に塗布(スピンコート等)し,30〜150℃(特に50〜100℃)で加熱することが好ましい。 In the hole transport layer, lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (LiTFSI), silver bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, trifluoromethylsulfonyloxysilver is used for the purpose of further improving the hole transport characteristics. , NOSbF 6 , SbCl 5 , SbF 5, etc. can also be included. The hole transport layer can also contain a basic compound such as t-butylpyridine (TBP), 2-picoline, 2,6-lutidine. Content of an oxidizing agent and a basic compound can be made into the quantity normally used conventionally. The thickness of the hole transport layer is, for example, preferably 30 to 200 nm, more preferably 50 to 100 nm, from the viewpoint of more efficiently receiving only holes and obtaining higher hole mobility. The method for forming the hole transport layer is preferably performed, for example, in a dry atmosphere. For example, a solution containing an organic hole transporting material is preferably applied (spin coat etc.) on a perovskite layer (light absorption layer) in a dry atmosphere and heated at 30 to 150 ° C. (especially 50 to 100 ° C.). .

金属電極
金属電極は,透明電極に対向配置され,正孔輸送層の上に形成されることで,正孔輸送層と電荷のやり取りが可能である。金属電極としては,当業界で用いられる公知の素材を用いることが可能であり,例えば,白金,チタン,ステンレス,アルミニウム,金,銀,ニッケル等の金属又はこれらの合金が挙げられる。これらの中でも金属電極は,乾燥雰囲気下で電極を形成することができる点から,蒸着等の方法で形成できる材料が好ましい。 上記層構成以外の構成を有するペロブスカイト型太陽電池についても,同様の方法により,製造することができる。
Metal electrode The metal electrode is arranged to face the transparent electrode and is formed on the hole transport layer, so that charges can be exchanged with the hole transport layer. As the metal electrode, a known material used in the industry can be used, and examples thereof include metals such as platinum, titanium, stainless steel, aluminum, gold, silver, nickel, and alloys thereof. Among these, the metal electrode is preferably a material that can be formed by a method such as vapor deposition because the electrode can be formed in a dry atmosphere. A perovskite solar cell having a configuration other than the above layer configuration can also be manufactured by the same method.

有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)
有機EL素子は,例えば特開2017−123352号公報,特開2015−071619号公報に記載される通り,公知の素子であり,その製造方法も公知である。有機EL素子の例は,基板と,陽極と,陰極と,陽極と陰極との間に配置された有機層と,を有する。 そして,有機層は,陽極側から順に,正孔注入層,正孔輸送層,発光層,電子輸送層,および電子注入層が,この順番で積層されて構成される。本発明の化合物は,電子輸送層における電子輸送材料として用いることができる。
Organic electroluminescence device (organic EL device)
The organic EL element is a known element as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-123352 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-071619, and its manufacturing method is also known. An example of the organic EL element includes a substrate, an anode, a cathode, and an organic layer disposed between the anode and the cathode. The organic layer is formed by laminating a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer in this order from the anode side. The compound of the present invention can be used as an electron transport material in an electron transport layer.

次に,電子輸送層の製造方法について説明する。
この方法は,溶液塗布工程と,置換基除去工程とを含む。
溶液塗布工程は,式(I’)で示されるベンゾイソキノリン誘導体を含む溶液を基板に塗布し,塗膜を形成する工程である。
置換基除去工程は,溶液塗布工程の後に式(I’)で示される化合物を,式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体に改変するための工程である。
Next, the manufacturing method of an electron carrying layer is demonstrated.
This method includes a solution coating step and a substituent removal step.
The solution application step is a step of applying a solution containing a benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I ′) to a substrate to form a coating film.
The substituent removal step is a step for modifying the compound represented by the formula (I ′) after the solution coating step into a benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I).

式(I)で示される化合物は,有機溶媒への溶解性に乏しい。このため,式(I)で示される化合物は,電子輸送材料には用いられなかった。一方,本発明の電子輸送層の製造方法は,式(I)で示される化合物ではなく,式(I’)で示される化合物を塗布液に含ませる。そして,後の置換基除去工程において,所定の置換基を除去し,式(I’)で示される化合物を,式(I)で示される化合物に変換する。このようにして,従来用いられなかった式(I)で示される化合物を含む電子輸送層を製造できた。そして,実際に式(I)で示される化合物を含む電子輸送層を製造したところ,透明性と,電子輸送能に優れていた。これは,式(I)で示される化合物を含む電子輸送層において,式(I)で示される化合物が基板に平行(基板に対する傾斜が大きくなく)に配向することによる。   The compound represented by the formula (I) has poor solubility in an organic solvent. For this reason, the compound represented by the formula (I) was not used as an electron transport material. On the other hand, in the method for producing an electron transport layer of the present invention, not the compound represented by the formula (I) but the compound represented by the formula (I ′) is contained in the coating solution. In a subsequent substituent removal step, the predetermined substituent is removed, and the compound represented by the formula (I ′) is converted into a compound represented by the formula (I). In this way, an electron transport layer containing a compound represented by the formula (I), which was not conventionally used, could be produced. When an electron transport layer containing the compound represented by the formula (I) was actually produced, it was excellent in transparency and electron transport ability. This is because in the electron transport layer containing the compound represented by the formula (I), the compound represented by the formula (I) is oriented parallel to the substrate (the inclination with respect to the substrate is not large).

Figure 2019021887
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Figure 2019021887
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式(I)及び式(I’)において,各基は,上記したとおりである。式(I’)で示される化合物の代わりに,式(II’)又は式(III’)で示される化合物を用いてもよい。この場合,それぞれ式(II)又は式(III)で示される化合物に置換されることとなる。   In the formula (I) and the formula (I ′), each group is as described above. Instead of the compound represented by the formula (I ′), a compound represented by the formula (II ′) or the formula (III ′) may be used. In this case, the compound is substituted with the compound represented by formula (II) or formula (III), respectively.

Figure 2019021887
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Figure 2019021887
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PG及びPGの例は,tert−ブトキシカルボニル基(Boc),2,2,2−トリクロロエトキシカルボニル基,メトキシカルボニル基,エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基;ベンジルオキシカルボニル基,パラメトキシベンジルオキシカルボニル基,パラ(又はオルト)ニトロベンジルオキシカルボニル基等のアリールメトキシカルボニル基;ベンジル基,4−メトキシベンジル基,トリフェニルメチル基等のアリールメチル基;ホルミル基,アセチル基等のアルカノイル基;ベンゾイル基等のアロイル基;又は2,4−ジニトロベンゼンスルホニル基,オルトニトロベンゼンスルホニル基等のアリールスルホニル基である。PG及びPGが,tert−ブトキシカルボニル基(Boc)である場合,置換基除去工程でtert−ブトキシカルボニル基が除去された後,二酸化炭素とイソブテンとに分解し,塗膜から揮発する。このため,PG及びPGの中では,tert−ブトキシカルボニル基(Boc)が好ましい。 Examples of PG 1 and PG 2 are tert-butoxycarbonyl group (Boc), 2,2,2-trichloroethoxycarbonyl group, methoxycarbonyl group, alkoxycarbonyl group such as ethoxycarbonyl group; benzyloxycarbonyl group, paramethoxybenzyl Arylmethoxycarbonyl groups such as oxycarbonyl group and para (or ortho) nitrobenzyloxycarbonyl group; arylmethyl groups such as benzyl group, 4-methoxybenzyl group and triphenylmethyl group; alkanoyl groups such as formyl group and acetyl group; An aroyl group such as a benzoyl group; or an arylsulfonyl group such as a 2,4-dinitrobenzenesulfonyl group or an orthonitrobenzenesulfonyl group. When PG 1 and PG 2 are a tert-butoxycarbonyl group (Boc), the tert-butoxycarbonyl group is removed in the substituent removal step, and then decomposed into carbon dioxide and isobutene and volatilized from the coating film. For this reason, a tert-butoxycarbonyl group (Boc) is preferable among PG 1 and PG 2 .

式(I’)で示されるベンゾイソキノリン誘導体
式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体は,公知物質である。このベンゾイソキノリン誘導体(本発明の化合物)は,イミド基を有している。イミド基は,生体内に多く存在する基であり,イミド基を保護する保護基やその脱離方法について,多々文献が存在する。本明細書においても,例えば,イミド基に保護基を導入する方法を適宜用いることで,式(I’)で示されるベンゾイソキノリン誘導体を得ることができる。その例は,本発明の化合物を極性溶媒中において,保護基を有する化合物と反応させ,イミド基中の水素原子を保護基と置換するものである。
Benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I ′) The benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I) is a known substance. This benzoisoquinoline derivative (the compound of the present invention) has an imide group. The imide group is a group that exists in a large amount in a living body, and there are many documents on a protecting group that protects the imide group and a method for removing the protecting group. Also in this specification, for example, the benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I ′) can be obtained by appropriately using a method for introducing a protecting group into an imide group. For example, the compound of the present invention is reacted with a compound having a protecting group in a polar solvent to replace a hydrogen atom in the imide group with the protecting group.

式(I’)で示されるベンゾイソキノリン誘導体を含む溶液
式(I’)で示されるベンゾイソキノリン誘導体を含む溶液は,式(I’)で示されるベンゾイソキノリン誘導体を,溶液1リットル当たり,0.1g以上500g以下含めばよく,1g以上100g以下含んでもよいし,3g以上20g以下含んでもよい。この溶液は,有機溶媒を第1の溶媒として含むことが好ましい。有機溶媒の例は,アミド系溶媒,芳香族有機溶媒,グリコールエーテル類,グリコールエステル類である。具体的な有機溶媒の例は,N,N−ジメチルアセトアミド,N,N−ジメチルホルムアミド,N−メチルピロリドンやトルエン,キシレン,エチルベンゼン,クロロベンゼン,オルトジクロロベンゼン,ジエチレングリコールモノメチルエーテル,トリエチレングリコールモノメチルエーテル,プロピレングリコールモノメチルエーテル,3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール,エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート,プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート,ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート,ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテートである。上記有機溶媒は単独で用いることもできるが,任意の比率で混合して使用することもでき,さらには他の有機溶媒と併用して用いることもできる。
Solution containing the benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I ′) The solution containing the benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I ′) contains the benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I ′) in an amount of 0. 1 g or more and 500 g or less may be included, 1 g or more and 100 g or less may be included, and 3 g or more and 20 g or less may be included. This solution preferably contains an organic solvent as the first solvent. Examples of the organic solvent are amide solvents, aromatic organic solvents, glycol ethers, and glycol esters. Examples of specific organic solvents are N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, toluene, xylene, ethylbenzene, chlorobenzene, orthodichlorobenzene, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, Propylene glycol monomethyl ether, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol, ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate. Although the said organic solvent can also be used independently, it can also be mixed and used for arbitrary ratios, Furthermore, it can also be used in combination with another organic solvent.

有機溶媒は,第1の有機溶媒であってもよいし,第1の有機溶媒と第2の有機溶媒と併用してもよいし,以下に説明する第2の有機溶媒を用いてもよい。第2の有機溶媒の例は,メタノール,エタノール,イソプロパノールなどのアルコール類,エチレングリコール,ジエチレングリコールなどのグリコール類,アセトン,メチルエチルケトンなどのケトン類,ジクロロメタン,クロロホルム,四塩化炭素などのハロゲン化炭素である。第2の有機溶媒も単独で用いることもできるが,任意の比率で混合して使用することもできる。第1の有機溶媒と第2の有機溶媒の重量比は,任意であり,重量比の例は,1:100以上100:1以下であり,1:10以上10:1以下でもよいし,1:5以上5:1以下でもよい。   The organic solvent may be the first organic solvent, may be used in combination with the first organic solvent and the second organic solvent, or the second organic solvent described below may be used. Examples of the second organic solvent are alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol, glycols such as ethylene glycol and diethylene glycol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, and halogenated carbons such as dichloromethane, chloroform and carbon tetrachloride. . The second organic solvent can also be used alone, but can also be used by mixing at an arbitrary ratio. The weight ratio of the first organic solvent and the second organic solvent is arbitrary, and an example of the weight ratio is 1: 100 or more and 100: 1 or less, and may be 1:10 or more and 10: 1 or less. : 5 or more and 5: 1 or less may be sufficient.

この溶液を用いて得られた電子輸送層は,本発明の化合物の他,有機溶媒に由来する有機物を含んでいてもよい。   The electron transport layer obtained using this solution may contain an organic substance derived from an organic solvent in addition to the compound of the present invention.

溶液を塗布する塗布方法の例は
スクリーン印刷,浸漬塗布,スピンコート塗布,ローラ塗布,及びスプレー塗布である。これらの中では,スピンコート塗布又はローラ塗布が好ましい。なお,塗布は例えば15〜30℃程度で行うことができる。
Examples of application methods for applying the solution are screen printing, dip coating, spin coating, roller coating, and spray coating. Of these, spin coating or roller coating is preferred. In addition, application | coating can be performed at about 15-30 degreeC, for example.

電子輸送層の厚みは,特に制限されず,ペロブスカイト層(光吸収層)からの電子をより収集できる観点から,10〜300nm程度が好ましく,10〜250nm程度がより好ましい。いっぽう,本発明の化合物は電子輸送能が高いため,電子輸送層の厚みが3nm〜9nmでもよく,4nm以上8nm以下でも,4nm以上7nm以下でもよい。   The thickness of the electron transport layer is not particularly limited, and is preferably about 10 to 300 nm, more preferably about 10 to 250 nm, from the viewpoint of collecting more electrons from the perovskite layer (light absorption layer). On the other hand, since the compound of the present invention has high electron transport ability, the thickness of the electron transport layer may be 3 nm to 9 nm, 4 nm or more and 8 nm or less, or 4 nm or more and 7 nm or less.

置換基除去工程
置換基除去工程は,基本的には,焼鈍(アニール)を行うなどして,式(I’)で示されるベンゾイソキノリン誘導体におけるイミド基に結合した置換基(PG及びPG)を除去する工程である。置換基除去工程は,塗膜を100℃以上200℃以下の状態で,5分以上1日以下維持するアニール処理を行ってもよい。アニール処理の温度は,145℃以上200℃以下でもよいし,150℃以上200℃以下でもよいし,160℃以上195℃以下でもよいし,170℃以上190℃以下でもよい。アニール処理の時間は,20分以上5時間以下でもよいし,20分以上3時間以下でもよいし,30分以上2時間以下でもよい。
Substituent Removal Step The substituent removal step is basically performed by annealing (annealing) or the like, and the substituents (PG 1 and PG 2 ) bonded to the imide group in the benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I ′). ) Is removed. In the substituent removal step, an annealing treatment may be performed in which the coating film is maintained at 100 ° C. or higher and 200 ° C. or lower for 5 minutes or longer and 1 day or shorter. The annealing temperature may be 145 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, 150 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, 160 ° C. or higher and 195 ° C. or lower, or 170 ° C. or higher and 190 ° C. or lower. The annealing treatment time may be 20 minutes or more and 5 hours or less, 20 minutes or more and 3 hours or less, or 30 minutes or more and 2 hours or less.

置換基除去工程が,塗膜に酸を接触させる酸接触工程と,塗膜を150℃以上200℃以下にする工程(アニール工程)とを含むものであってもよい。酸接触工程とアニール工程は,同時に行ってもよいし,いずれかが先でもよい。酸接触工程において用いられる酸の例は,塩酸,硫酸,酢酸又は硝酸である。これらの酸は,例えば,希釈された状態(例えば,0.01M以上0.5M以下,0.1M以上0.5M以下)の状態で噴霧器により塗膜に塗布することで,塗膜に酸を接触させればよい。このようにすると,置換基除去が促進される。酸の噴霧量は適宜調整すればよい。   The substituent removal step may include an acid contact step in which an acid is brought into contact with the coating film and a step (annealing step) of bringing the coating film to 150 ° C. or more and 200 ° C. or less. The acid contact step and the annealing step may be performed simultaneously, or one of them may be performed first. Examples of acids used in the acid contacting step are hydrochloric acid, sulfuric acid, acetic acid or nitric acid. These acids can be applied to the coating film with a sprayer in a diluted state (for example, 0.01 M or more and 0.5 M or less, 0.1 M or more and 0.5 M or less). What is necessary is just to contact. This facilitates substituent removal. What is necessary is just to adjust the spraying amount of an acid suitably.

置換基除去工程は,置換基(PG及びPG)や本発明の化合物に応じて,紫外線,可視光,赤外線,X線又は中性子線を塗膜に照射するといった方法を採用してもよい。 In the substituent removal step, a method of irradiating the coating film with ultraviolet rays, visible light, infrared rays, X-rays or neutrons according to the substituents (PG 1 and PG 2 ) or the compound of the present invention may be employed. .

本発明は,太陽電池の製造方法をも提供する。この方法は,先に説明した電子輸送層の製造方法を用いて,基板上に電子輸送層を形成する工程と,電子輸送層上に光吸収層を形成する工程と,光吸収層上にホール輸送層を形成する工程と,ホール輸送層上に電極を形成する工程とを含む。   The present invention also provides a method for manufacturing a solar cell. This method includes the steps of forming an electron transport layer on a substrate, forming a light absorption layer on the electron transport layer, and forming holes on the light absorption layer using the method for manufacturing an electron transport layer described above. A step of forming a transport layer and a step of forming an electrode on the hole transport layer.

以下,実施例を用いて本発明を具体的に説明する。本発明は,以下の実施例に限定されるものではない。本発明の範囲には,以下の実施例に基づき,当業者が公知技術を適用し拡張できる発明も含まれる。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. The present invention is not limited to the following examples. The scope of the present invention includes inventions that those skilled in the art can apply and extend known techniques based on the following embodiments.

[Boc基の導入]

Figure 2019021887
[Introduction of Boc group]
Figure 2019021887

ナフタレンジイミド1(1.06 g, 4.0 mmol)をジクロロメタン(80 mL)に懸濁させ,二炭酸ジ−tert−ブチル(2.63 g, 12.0 mmol),4−ジメチルアミノピリジン(98 mg, 0.8 mmol)を加えた.室温で8時間撹拌した後,水(100 mL)を加え,ジクロロメタン(50 mL)で3回抽出した.合わせた有機層を硫酸ナトリウムで乾燥,ろ過,濃縮することにより粗生成物を得た.ジクロロメタンを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し,ジクロロメタン/ヘキサンで再結晶することで,Boc保護ナフタレンジイミド2(1.23 g, 66%)を得た.   Naphthalenediimide 1 (1.06 g, 4.0 mmol) was suspended in dichloromethane (80 mL) and di-tert-butyl dicarbonate (2.63 g, 12.0 mmol), 4-dimethylaminopyridine ( 98 mg, 0.8 mmol) was added. After stirring at room temperature for 8 hours, water (100 mL) was added, and the mixture was extracted 3 times with dichloromethane (50 mL). The combined organic layers were dried over sodium sulfate, filtered and concentrated to obtain a crude product. Purification by silica gel column chromatography using dichloromethane as a developing solvent and recrystallization from dichloromethane / hexane gave Boc-protected naphthalenediimide 2 (1.23 g, 66%).

熱重量測定には島津製作所TGA−50を用いた.Boc保護ナフタレンジイミド2を5.32 mg量り取り,窒素雰囲気下で2℃/分の割合で加熱しながら重量の変化を測定した.その結果を図1に示す。図1は,実施例における熱重量測定の結果を示す図面に替るグラフである。170 ℃〜190 ℃付近で原料に対して42.7%の重量減少が見られたが,これは2つのBoc基の重量(計算値42.9%)に対応し,加熱によるBoc基の脱離を示唆している.   Shimadzu Corporation TGA-50 was used for thermogravimetry. 5.32 mg of Boc-protected naphthalene diimide 2 was weighed and the change in weight was measured while heating at a rate of 2 ° C./min in a nitrogen atmosphere. The result is shown in FIG. FIG. 1 is a graph instead of a drawing showing the results of thermogravimetry in the examples. A decrease in weight of 42.7% was observed with respect to the raw material at around 170 ° C to 190 ° C. This corresponds to the weight of the two Boc groups (calculated value 42.9%), and the removal of the Boc groups by heating. Suggests separation.

紫外可視吸収測定には島津製作所UV−3150を用いた.Boc保護ナフタレンジイミド2をクロロベンゼンに溶解(7 mg/mL)させ,石英基板上に1000 rpmで60秒スピンコートすることにより薄膜を形成した.このサンプルを180 ℃で1時間アニールすることにより,基板上でのBoc基の脱保護を試みた.図2は,実施例における紫外可視吸収特性を示す図面に替るグラフである。アニール前とアニール後のサンプルについて紫外可視吸収特性を測定し,アニールによるBoc基の脱離に伴い吸収スペクトルが変化することを見出した.   Shimadzu UV-3150 was used for UV-visible absorption measurement. Boc-protected naphthalenediimide 2 was dissolved in chlorobenzene (7 mg / mL), and a thin film was formed by spin-coating on a quartz substrate at 1000 rpm for 60 seconds. An attempt was made to deprotect the Boc group on the substrate by annealing this sample at 180 ° C. for 1 hour. FIG. 2 is a graph replaced with a drawing showing ultraviolet-visible absorption characteristics in the examples. The UV-visible absorption characteristics of the sample before and after annealing were measured, and the absorption spectrum was found to change with the elimination of the Boc group by annealing.

偏光赤外多角入射分光法(pMAIRS)測定にはサーモフィッシャーサイエンティフィック社Nicolet 6700 FT−IR分光器を用いた.図3は,実施例における偏光赤外多角入射分光法による測定結果を示す図面に替るグラフである。図3上部は,Boc保護ナフタレンジイミドのスペクトルを示し,図3下図は,ナフタレンジイミドのスペクトルを示す。図4は,偏光赤外多角入射分光法による測定結果から導かれた化合物と基板とのなす角に関する考察を示す。Boc保護ナフタレンジイミド2をクロロホルムに溶解(10 mg/mL)させ,シリコン基板(バルカー・エフエフティ社)上に1000 rpmで60秒スピンコートすることにより薄膜を形成した.これを180 ℃で1時間アニールしたサンプルでは, Boc基のC=O伸縮に由来する1771 cm−1のピークが消失していることなどから,Boc基が脱保護されていることが確認された.また,880cm−1付近に見られるナフタレン環のC−H面外変角のピークに注目すると,アニール前は面内方向の吸光度と面外方向の吸光度が同程度であるのに対し,アニール後では面外方向の吸光度が著しく大きくなっていることがわかる.C−H面外変角では双極子モーメントの変化がπ平面に対して垂直方向であることを踏まえると,この結果はナフタレンジイミド分子が基板に対してフェイスオン(平行)に配向していることを示唆している.実際,配向角Φを,面内方向の吸光度AIP,面外方向の吸光度AOPを用いた関係式 Φ= tan−1{(2AIP/AOP1/2} に従って計算した結果,アニール前後で配向角が56度から29度に変化していることがわかった.アニール後の膜で得られたフェイスオンの配向は,基板に対して垂直方向の電荷輸送に有利であると考えられる. A Thermo Fisher Scientific Nicolet 6700 FT-IR spectrometer was used for polarized infrared polygonal incidence spectroscopy (pMAIRS) measurement. FIG. 3 is a graph instead of a drawing showing measurement results by polarized infrared polygonal incidence spectroscopy in the examples. The upper part of FIG. 3 shows the spectrum of Boc-protected naphthalene diimide, and the lower part of FIG. 3 shows the spectrum of naphthalene diimide. FIG. 4 shows a study on the angle between the compound and the substrate derived from the measurement result by polarized infrared polygonal incidence spectroscopy. Boc-protected naphthalene diimide 2 was dissolved in chloroform (10 mg / mL), and a thin film was formed by spin coating at 1000 rpm for 60 seconds on a silicon substrate (Valker FFT). In the sample annealed at 180 ° C. for 1 hour, it was confirmed that the Boc group was deprotected due to the disappearance of the 1771 cm −1 peak derived from the C═O stretching of the Boc group. . Further, when attention is paid to the peak of the CH out-of-plane deformation angle of the naphthalene ring observed in the vicinity of 880 cm −1 , the absorbance in the in-plane direction and the absorbance in the out-of-plane direction are the same before annealing, but after annealing. Shows that the absorbance in the out-of-plane direction is significantly higher. Considering that the dipole moment change is perpendicular to the π plane at the CH out-of-plane deflection angle, this result indicates that the naphthalenediimide molecules are oriented face-on (parallel) to the substrate. It suggests. Actually, as a result of calculating the orientation angle Φ according to the relational expression Φ = tan −1 {(2A IP / A OP ) 1/2 } using the absorbance A IP in the in-plane direction and the absorbance A OP in the out-of-plane direction, annealing was performed. It was found that the orientation angle changed from 56 degrees to 29 degrees before and after. The orientation of the face-on obtained in the annealed film is considered to be advantageous for charge transport in the direction perpendicular to the substrate.

ペロブスカイト太陽電池の作製
図5は,実施例における太陽電池の構成を示す概念図である。この実施例では,図5において図示される構造を有する太陽電池を製造した。
Production of Perovskite Solar Cell FIG. 5 is a conceptual diagram showing the configuration of the solar cell in the example. In this example, a solar cell having the structure shown in FIG. 5 was manufactured.

ITO付ガラス基板(25 mm×24 mm,ジオマテック)を,水,アセトン,セミコクリーン56,水,エタノールの順でそれぞれ15分間超音波洗浄した.最後に,15分間のUVオゾン洗浄を行った.
上記ITO基板に,カソード界面層として,0.1 wt%ポリエチレンイミンエトキシレート(PEIE)の2−メトキシエタノール溶液を4000 rpmで60秒間スピンコートし,100 ℃で10分間アニールした.次に,電子輸送層として,Boc保護ナフタレンジイミド2の10 mg/mLクロロホルム溶液(結晶性を下げるためにポリメタクリル酸メチルを重量で10%添加)を1000 rpmで60秒間スピンコートした.この基板を180 ℃で1時間アニールすることにより,Boc基を脱保護した.
A glass substrate with ITO (25 mm × 24 mm, Geomatic) was ultrasonically cleaned in the order of water, acetone, semicoclean 56, water, and ethanol for 15 minutes. Finally, UV ozone cleaning for 15 minutes was performed.
The ITO substrate was spin-coated with a 2-methoxyethanol solution of 0.1 wt% polyethyleneimine ethoxylate (PEIE) as a cathode interface layer at 4000 rpm for 60 seconds, and annealed at 100 ° C. for 10 minutes. Next, a 10 mg / mL chloroform solution of Boc-protected naphthalenediimide 2 (10% polymethyl methacrylate added to reduce crystallinity) was spin-coated at 1000 rpm for 60 seconds as an electron transport layer. The Boc group was deprotected by annealing the substrate at 180 ° C. for 1 hour.

PbI及びMAIを1:1(モル比)で含む混合物に対して,DMFとDMSOの混合溶媒(体積比3:1)を濃度が1.5 Mになるように加えた.この溶液をスピンコートし,その途中で450 μLのトルエンを落とした.得られたフィルムを100 ℃でアニールすることでペロブスカイト層を作製した. To a mixture containing PbI 2 and MAI at a 1: 1 (molar ratio), a mixed solvent of DMF and DMSO (volume ratio 3: 1) was added to a concentration of 1.5M. This solution was spin-coated, and 450 μL of toluene was dropped along the way. The obtained film was annealed at 100 ° C. to produce a perovskite layer.

正孔輸送材料(Spiro−OMeTAD; 2,2’,7,7’−テトラキス(N,N−ジ−p−メトキシフェニルアミン)−9,9’−スピロビフルオレン, 73.6 mg),[トリス(2−(1H−ピラゾル−1−イル)−4−tert−ブチルピリジン)コバルト(III)トリス(ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド)](FK209, 13.3 mg),4−tert−ブチルピリジン(TBP, 27 μL),及びリチウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド(LiTFSI, 7.6 mg)を1 mLのクロロベンゼンに溶解させた.30分間撹拌後,溶液をメンブレンフィルターで濾過し,濾液をペロブスカイト層上に4000 rpmで30秒間スピンコートし,70 ℃で30分間アニールした.最後に,真空蒸着により80 nmの金電極をつけ,ペロブスカイト太陽電池を得た.
得られたペロブスカイト太陽電池において,電流密度−電圧特性を測定した。その結果を図6に示す。図6は,実施例において得られたペロブスカイト太陽電池の電流密度−電圧特性を示す図面に替るグラフである。図6に示されるように,短絡電流密度JSC = 14.5 mA cm−2,開放電圧VOC = 0.87 V,曲線因子FF = 0.42となり,光電変換効率(PCE) は 6.2%であった.以上より,Boc保護ナフタレンジイミド2の熱変換によって作製したナフタレンジイミド1の膜が電子輸送層として機能することがわかった.
Hole transport material (Spiro-OMeTAD; 2,2 ′, 7,7′-tetrakis (N, N-di-p-methoxyphenylamine) -9,9′-spirobifluorene, 73.6 mg), [ Tris (2- (1H-pyrazol-1-yl) -4-tert-butylpyridine) cobalt (III) tris (bis (trifluoromethylsulfonyl) imide)] (FK209, 13.3 mg), 4-tert- Butylpyridine (TBP, 27 μL) and lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (LiTFSI, 7.6 mg) were dissolved in 1 mL of chlorobenzene. After stirring for 30 minutes, the solution was filtered through a membrane filter, and the filtrate was spin-coated on a perovskite layer at 4000 rpm for 30 seconds and annealed at 70 ° C. for 30 minutes. Finally, a gold electrode of 80 nm was attached by vacuum evaporation to obtain a perovskite solar cell.
In the obtained perovskite solar cell, current density-voltage characteristics were measured. The result is shown in FIG. FIG. 6 is a graph instead of a drawing showing the current density-voltage characteristics of the perovskite solar cells obtained in the examples. As shown in FIG. 6, the short circuit current density J SC = 14.5 mA cm −2 , the open circuit voltage V OC = 0.87 V, the fill factor FF = 0.42, and the photoelectric conversion efficiency (PCE) is 6. 2%. From the above, it was found that the naphthalene diimide 1 film prepared by thermal conversion of Boc-protected naphthalene diimide 2 functions as an electron transport layer.

本発明は,太陽電池や有機ELといった情報電子産業において利用されるほか,電子輸送材料を提供する化学産業においても利用されうる。   The present invention can be used not only in the information electronics industry such as solar cells and organic EL, but also in the chemical industry that provides electron transport materials.

Claims (8)

式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体を含む,電子輸送層。
Figure 2019021887
(式(I)において,X及びXは,同一でも異なってもよく,O,S,Se又はTeを示し,
は,水素原子,メチル基,フッ素原子,又は塩素原子であり,
〜Rは,同一でも異なってもよく,水素原子,C〜Cアルキル基,C〜Cアルコキシ基,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子であるか,
及びRと,R及びRとは,それぞれ結合している原子と一緒になって,ハロゲン原子,C〜Cアルキル基又はC〜Cアルコキシ基で置換されてもよい,C〜C12シクロアルキル基,C〜C14アリール基,C〜C14アラルキル基,C〜C12ヘテロシクロアルキル基,C〜C14ヘテロアリール基,C〜C12ヘテロシクロアルキル基,C〜C14ヘテロアリール基,C〜C14ヘテロアラルキル基又はC〜C14ヘテロシクリル基を示し,
11及びR12は,同一でも異なってもよく,水素原子,メチル基,メトキシ基,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子であるか,それぞれ結合している原子及びそれらの原子の間にある原子と一緒になって,下記群Aから選択されるいずれかの基を構成する。)

群A
Figure 2019021887
(式(Ia)〜(Im)において,
及びXは,同一でも異なってもよく,O,S,Se又はTeを示し,
11は,O,又はSを示し,
は,水素原子,メチル基,フッ素原子,又は塩素原子であり,
13及びR14は,同一でも異なってもよく,水素原子,メチル基,メトキシ基,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子である。)
An electron transport layer comprising a benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I).
Figure 2019021887
(In the formula (I), X 1 and X 2 may be the same or different and represent O, S, Se or Te,
Y 1 is a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom, or a chlorine atom,
R 1 to R 4 may be the same or different and are a hydrogen atom, a C 1 to C 6 alkyl group, a C 1 to C 6 alkoxy group, a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom,
R 1 and R 2 and R 3 and R 4 may be substituted with a halogen atom, a C 1 to C 6 alkyl group, or a C 1 to C 6 alkoxy group together with the bonded atoms. C 3 -C 12 cycloalkyl group, C 6 -C 14 aryl group, C 8 -C 14 aralkyl group, C 3 -C 12 heterocycloalkyl group, C 6 -C 14 heteroaryl group, C 3 -C 12 heterocycloalkyl group, C 6 -C 14 heteroaryl group, C 8 -C 14 heteroaralkyl group or C 3 -C 14 heterocyclyl group,
R 11 and R 12, which may be the same or different, are a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group, a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom, or bonded atoms and those atoms, respectively. Together with the intervening atoms, it constitutes any group selected from group A below. )

Group A
Figure 2019021887
(In the formulas (Ia) to (Im),
X 3 and X 4 may be the same or different and represent O, S, Se or Te;
X 11 represents O or S,
Y 2 is a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom, or a chlorine atom,
R 13 and R 14 may be the same or different and are a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group, a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom. )
請求項1に記載の電子輸送層であって,
前記式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体が,式(II)で示されるナフタレンジイミド誘導体である,電子輸送層。
Figure 2019021887
(式(II)中,X〜Xは,同一でも異なってもよく,O,S,Se又はTeを示し,
及びYは,同一でも異なってもよく,水素原子,メチル基,フッ素原子,又は塩素原子であり,
〜Rは,同一でも異なってもよく,水素原子,メチル基,メトキシ基,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子であるか,
及びRと,R及びRとは,それぞれ結合している原子と一緒になって,ハロゲン原子,C〜Cアルキル基又はC〜Cアルコキシ基で置換されてもよい,C〜C12シクロアルキル基,C〜C14アリール基,C〜C14アラルキル基,C〜C12ヘテロシクロアルキル基,C〜C14ヘテロアリール基,C〜C12ヘテロシクロアルキル基,C〜C14ヘテロアリール基,C〜C14ヘテロアラルキル基又はC〜C14ヘテロシクリル基を示す。)
The electron transport layer according to claim 1,
An electron transport layer, wherein the benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I) is a naphthalenediimide derivative represented by the formula (II).
Figure 2019021887
(In formula (II), X 1 to X 4 may be the same or different and each represents O, S, Se or Te;
Y 1 and Y 2 may be the same or different and are a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom, or a chlorine atom,
R 1 to R 4 may be the same or different and are a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group, a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom,
R 1 and R 2 and R 3 and R 4 may be substituted with a halogen atom, a C 1 to C 6 alkyl group, or a C 1 to C 6 alkoxy group together with the bonded atoms. C 3 -C 12 cycloalkyl group, C 6 -C 14 aryl group, C 8 -C 14 aralkyl group, C 3 -C 12 heterocycloalkyl group, C 6 -C 14 heteroaryl group, C 3 -C 12 heterocycloalkyl group, C 6 -C 14 heteroaryl group, a C 8 -C 14 heteroaralkyl group, or C 3 -C 14 heterocyclyl group. )
請求項1に記載の電子輸送層であって,
前記式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体が,式(III)で示される化合物である,電子輸送層。
Figure 2019021887
The electron transport layer according to claim 1,
An electron transport layer, wherein the benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I) is a compound represented by the formula (III).
Figure 2019021887
請求項3に記載の電子輸送層を含む太陽電池。   A solar cell comprising the electron transport layer according to claim 3. 請求項3に記載の電子輸送層を含む有機エレクトロルミネッセンス素子。   An organic electroluminescence device comprising the electron transport layer according to claim 3. 電子輸送層の製造方法であって,
式(I’)で示されるベンゾイソキノリン誘導体を含む溶液を基板に塗布し,塗膜を形成する溶液塗布工程と,
前記溶液塗布工程の後に前記式(I’)で示されるベンゾイソキノリン誘導体を式(I)で示されるベンゾイソキノリン誘導体に改変するための置換基除去工程と,
を含む電子輸送層の製造方法。
Figure 2019021887
Figure 2019021887

(式(I)及び式(I’)において,X及びXは,同一でも異なってもよく,O,S,Se又はTeを示し,
は,水素原子,メチル基,フッ素原子,又は塩素原子であり,
〜Rは,同一でも異なってもよく,水素原子,C〜Cアルキル基,C〜C6アルコキシ基,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子であるか,
及びRと,R及びRとは,それぞれ結合している原子と一緒になって,ハロゲン原子,C〜Cアルキル基又はC〜Cアルコキシ基で置換されてもよい,3〜10員シクリル基,5〜10員アリール基,3〜10員ヘテロシクリル基または5〜10員ヘテロアリール基を示し,
11及びR12は,同一でも異なってもよく,水素原子,メチル基,メトキシ基,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子であるか,それぞれ結合している原子及びそれらの原子の間にある原子と一緒になって,下記群Aから選択されるいずれかの基を構成し,
PGは,tert−ブトキシカルボニル基,2,2,2−トリクロロエトキシカルボニル基,メトキシカルボニル基,エトキシカルボニル基;ベンジルオキシカルボニル基,パラメトキシベンジルオキシカルボニル基,パラ(又はオルト)ニトロベンジルオキシカルボニル基;ベンジル基,4−メトキシベンジル基,トリフェニルメチル基;ホルミル基,アセチル基;ベンゾイル基;2,4−ジニトロベンゼンスルホニル基,又はオルトニトロベンゼンスルホニル基を示す。)

群A
Figure 2019021887
(式(Ia)〜(Im)において,
及びXは,同一でも異なってもよく,O,S,Se又はTeを示し,
11は,O,又はSを示し,
は,水素原子,メチル基,フッ素原子,又は塩素原子であり,
13及びR14は,同一でも異なってもよく,水素原子,メチル基,メトキシ基,シアノ基,ニトロ基,フッ素原子,又は塩素原子である。)
A method for manufacturing an electron transport layer, comprising:
Applying a solution containing a benzoisoquinoline derivative represented by formula (I ′) to a substrate to form a coating film; and
A substituent removal step for modifying the benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I ′) after the solution coating step into a benzoisoquinoline derivative represented by the formula (I);
The manufacturing method of the electron carrying layer containing this.
Figure 2019021887
Figure 2019021887

(In Formula (I) and Formula (I ′), X 1 and X 2 may be the same or different and each represents O, S, Se, or Te,
Y 1 is a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom, or a chlorine atom,
R 1 to R 4, which may be the same or different, a hydrogen atom, C 1 -C 6 alkyl group, C 1 -C6 alkoxy group, a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom,
R 1 and R 2 and R 3 and R 4 may be substituted with a halogen atom, a C 1 to C 6 alkyl group, or a C 1 to C 6 alkoxy group together with the bonded atoms. A 3-10 membered cyclyl group, a 5-10 membered aryl group, a 3-10 membered heterocyclyl group or a 5-10 membered heteroaryl group,
R 11 and R 12, which may be the same or different, are a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group, a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom, or bonded atoms and those atoms, respectively. Together with the atoms in between form any group selected from group A below,
PG 1 represents tert-butoxycarbonyl group, 2,2,2-trichloroethoxycarbonyl group, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group; benzyloxycarbonyl group, paramethoxybenzyloxycarbonyl group, para (or ortho) nitrobenzyloxycarbonyl Group: benzyl group, 4-methoxybenzyl group, triphenylmethyl group; formyl group, acetyl group; benzoyl group; 2,4-dinitrobenzenesulfonyl group, or orthonitrobenzenesulfonyl group. )

Group A
Figure 2019021887
(In the formulas (Ia) to (Im),
X 3 and X 4 may be the same or different and represent O, S, Se or Te;
X 11 represents O or S,
Y 2 is a hydrogen atom, a methyl group, a fluorine atom, or a chlorine atom,
R 13 and R 14 may be the same or different and are a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group, a cyano group, a nitro group, a fluorine atom, or a chlorine atom. )
請求項6に記載の電子輸送層の製造方法であって,
前記置換基除去工程は,前記塗膜に酸を接触させる酸接触工程と,前記塗膜を100℃以上200℃以下にする工程とを含む,電子輸送層の製造方法。
It is a manufacturing method of the electron carrying layer of Claim 6, Comprising:
The said substituent removal process is a manufacturing method of an electron carrying layer including the acid contact process which makes an acid contact the said coating film, and the process which makes the said coating film 100 degreeC or more and 200 degrees C or less.
太陽電池の製造方法であって,
請求項6に記載の電子輸送層の製造方法を用いて,前記基板上に電子輸送層を形成する工程と,
前記電子輸送層上に光吸収層を形成する工程と,
前記光吸収層上にホール輸送層を形成する工程と,
前記ホール輸送層上に電極を形成する工程とを含む,
太陽電池の製造方法。
A solar cell manufacturing method comprising:
Forming the electron transport layer on the substrate using the method for producing an electron transport layer according to claim 6;
Forming a light absorption layer on the electron transport layer;
Forming a hole transport layer on the light absorbing layer;
Forming an electrode on the hole transport layer,
A method for manufacturing a solar cell.
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