TW202504998A - 化合物、電洞傳輸層、以及組成物及發電元件 - Google Patents
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Abstract
一種發電元件,具有:一對電極,由上部電極及下部電極構成;活性層,位於所述一對電極間且含有有機無機混合型半導體化合物;以及電洞傳輸層,位於所述一對電極間,所述發電元件中,所述電洞傳輸層包含特定的三芳基胺化合物的組成物。
Description
本發明是有關於一種化合物、電洞傳輸層、以及組成物及發電元件。
本申請案基於2023年7月21日於日本提出申請的日本專利特願2023-118822號主張優先權,並將其內容引用於本文。
作為發電元件,已知在一對電極之間配置有活性層及緩衝層等的發電元件。為了提高所述光電轉換效率,研究了使用有機無機混合型半導體化合物作為活性層,特別是具有鈣鈦礦結構的化合物受到關注。
作為此種發電元件的電洞傳輸材料,使用有機半導體化合物等,作為有機半導體化合物,例如可列舉聚三芳基胺系半導體化合物。作為使用聚三芳基胺系半導體化合物的發電元件,例如在專利文獻1中揭示了一種如下發電元件,其組合含有聚三芳基胺等電荷注入電阻增大型的電洞傳輸材料及2,2',7,7'-四(N,N-二-對甲氧基苯基胺基)-9,9'-螺環芴]等電子再結合增大型的電洞傳輸材料。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2021-022681號公報
[發明所欲解決之課題]
然而,若使用現有的電洞傳輸層,則出現光電轉換效率的穩定性差,特別是在積層元件中,膜的層間密接性低,無法獲得充分的充電性能等課題。
本發明提供一種包括包含三芳基胺化合物的電洞傳輸層且顯示出充分的發電性能的發電元件。另外,提供一種能夠用於發電元件所包括的電洞傳輸層的化合物。
[解決課題之手段]
為了解決所述課題,本發明者等人進行了努力研究,結果發現,藉由使用具有特定的結構的三芳基胺,可解決所述課題,從而完成了本發明。
即,本發明的主旨如以下般。
[1] 一種組成物,包含下述式(I)所表示的化合物(I)及式(II)所表示的聚合物(II)。
[化1]
(式(I)中,R
11~R
15分別獨立地表示氫原子或一價脂肪族烴基,R
11及R
15中的至少任一者表示一價脂肪族烴,Ar
11及Ar
12分別獨立地表示一價芳香族基,n表示1~3)
[化2]
(式(II)中,R
21~R
25分別獨立地表示氫原子或一價有機基,Ar
21及Ar
22分別獨立地表示一價芳香族基,m表示聚合度,平均聚合度表示10以上且1,000以下的自然數)
[2] 如[1]所述的組成物,其中,所述式(I)中,Ar
11及Ar
12分別獨立地為可具有取代基的芳香族烴基。
[3] 如[1]或[2]所述的組成物,其中,所述式(I)中,R
11~R
15中的至少一個為碳數1~20的脂肪族烴基。
[4] 如[1]至[3]中任一項所述的組成物,其中,所述式(I)中,R
11~R
15中的至少兩個為碳數1~20的脂肪族烴基。
[5] 如[1]至[4]中任一項所述的組成物,其中,所述式(I)所表示的化合物(I)在部分結構中包含所述式(II)所表示的聚合物(II)的重複單元。
[6] 一種組成物,含有化合物(V-1)及聚合物(V-2),所述組成物中,
所述化合物(V-1)包含三芳基胺結構,
在與所述化合物(V-1)中的三芳基胺結構的氮原子鍵結的三個芳香環或雜芳香環中的至少一個中的與所述氮原子鍵結的原子的相鄰原子中的至少任一者鍵結有一價有機基,
所述化合物(V-1)的分子量為100~5,000,
所述聚合物(V-2)具有包含三芳基胺結構的重複單元,
在與所述重複單元中的三芳基胺結構的氮原子鍵結的三個芳香環或雜芳香環中的至少一個中的與所述氮原子鍵結的原子的相鄰原子上鍵結有一價有機基,
所述聚合物(V-2)的重量平均分子量超過5,000且為100,000以下。
[7] 如[6]所述的組成物,其中,所述聚合物(V-2)的各重複單元中的三芳基胺結構的氮原子、及與所述氮原子鍵結的三個芳香環或雜芳香環中的兩個構成主鏈,
在側鏈的芳香環或雜芳香環中的與所述氮原子鍵結的原子的相鄰原子中的至少任一者鍵結有一價有機基。
[8] 如[6]或[7]所述的組成物,其中,所述化合物(V-1)的所述芳香環或所述雜芳香環所鍵結的所述一價有機基、及所述聚合物(V-2)的重複單元中的所述芳香環或所述雜芳香環所鍵結的所述一價有機基均為脂肪族烴基。
[9] 如[6]至[8]中任一項所述的組成物,其中,所述化合物(V-1)的三芳基胺結構的三個所述芳香環或所述雜芳香環、及所述聚合物(V-2)中的三芳基胺結構的三個所述芳香環或所述雜芳香環均為苯。
[10] 如[6]至[9]中任一項所述的組成物,其中,所述化合物(V-1)包含所述聚合物(V-2)的重複單元作為部分結構。
[11] 如[1]至[10]中任一項所述的組成物,更包含有機溶媒。
[12] 如[1]至[11]中任一項所述的組成物,更包含摻雜劑。
[13] 如[1]至[12]中任一項所述的組成物,更包含摻雜劑。
所述摻雜劑包含下述式(X)所表示的碘鎓鹽,
[R
61-I
+-R
62]X
-(X)
(式(X)中,R
61及R
62分別獨立地為一價有機基,X
-表示任意的陰離子)
[14] 如[1]至[13]中任一項所述的組成物,其中,所述摻雜劑包含下述式(XI)所表示的化合物。
[化3]
(式(XI)中,R
71~R
74分別獨立地表示氫原子或碳數1~3的烷基,Ar
71表示可具有取代基的碳數6~30的芳香族烴基或芳香族雜環基,n表示0~5的整數)
[15] 一種電洞傳輸層,包含如[1]至[14]中任一項所述的組成物。
[16] 一種發電元件,具有:
一對電極,由上部電極及下部電極構成;
活性層,位於所述一對電極間且含有有機無機混合型半導體化合物;以及
電洞傳輸層,位於所述一對電極間,所述發電元件中,
所述電洞傳輸層包含如[1]至[14]中任一項所述的組成物。
[17] 如[16]所述的發電元件,其中,所述有機無機混合型半導體化合物包含具有鈣鈦礦結構的化合物。
[18] 一種化合物,由下述式(III)表示。
[化4]
(式(III)中,R
31~R
35分別獨立地表示氫原子或一價脂肪族烴基,Ar
31及Ar
32分別獨立地表示可具有取代基的一價芳香族烴基,n表示1~3;其中,R
31~R
35中的至少兩個表示一價脂肪族烴基)
[19] 如[18]所述的化合物,其中,所述式(III)中,Ar
31及Ar
32為聯苯基。
[20] 如[18]所述的化合物,其中,所述式(III)中,Ar
31及Ar
32為可具有取代基的芴基。
[21] 如[18]至[20]中任一項所述的化合物,其中,所述式(III)中,n為1。
[22] 如[18]至[21]中任一項所述的化合物,其中,所述式(III)中,R
31~R
35中的至少兩個為碳數1~6的烷基。
[23] 如[18]至[22]中任一項所述的化合物,其中,所述式(III)中,R
31~R
35中的至少兩個為甲基。
[24] 一種組成物,包含如[18]至[23]中任一項所述的式(III)所表示的化合物。
[25] 一種電洞傳輸層,包含如[18]至[23]中任一項所述的式(III)所表示的化合物。
[26] 一種發電元件,包括包含如[18]至[23]中任一項所述的式(III)所表示的化合物的電洞傳輸層。
[發明的效果]
藉由本發明,可提供一種包括包含三芳基胺化合物的電洞傳輸層且顯示出充分的發電性能的發電元件、以及能夠用於發電元件所包括的電洞傳輸層的化合物。
以下,詳細地說明本發明的實施形態,該些說明為本發明的實施形態的一例(代表例),本發明只要不超出其主旨,則不限定於該些內容。
在本說明書中,使用「~」所表示的數值範圍是指包含「~」的前後所記載的數值作為下限值及上限值的範圍,「A~B」是指A以上且B以下。
另外,在本說明書中,在一併說明兩個以上的對象時使用的「獨立」以所述兩個以上的對象可相同亦可不同的含義使用。
本發明的元件及元件中所包含的電洞傳輸層含有包含以下所示的成分的組成物。
[化合物(V-1)]
所謂本發明的一態樣中使用的化合物(V-1),是指具有在氮原子上分別鍵結有三個芳香族基而成的三芳基胺結構的化合物。
〔芳香族基〕
本說明書中的芳香族基可為具有僅包含碳的環結構的芳香族烴基,亦可為在環結構中包含碳以外的元素的芳香族雜環基。另外,在本說明書中,將不具有取代基的芳香族基與具有取代基的芳香族基亦一併稱為「可具有取代基的芳香族基」,亦簡稱為「芳香族基」。
作為芳香族基,例如可列舉下述芳香族烴群組P1或芳香族雜環群組P2來源的基。此處,「來源的基」較佳為自例示的化合物中將任意地選擇的一個氫原子去除而得的一價基。
在本說明書中,將芳香族基亦稱為芳基。
(芳香族烴群組P1)
苯環、萘環、蒽環、菲環、苝環、稠四苯環、芘環、苯並芘環、䓛環、三伸苯環、苊萘環、熒蒽環、芴環等六元環的單環或2稠環~5稠環。
(芳香族雜環群組P2)
呋喃環、苯並呋喃環、噻吩環、苯並噻吩環、吡咯環、吡唑環、咪唑環、噁二唑環、吲哚環、咔唑環、吡咯並咪唑環、吡咯並吡唑環、吡咯並吡咯環、噻吩並吡咯環、噻吩並噻吩環、呋喃並吡咯環、呋喃並呋喃環、噻吩並呋喃環、苯並異噁唑環、苯並異噻唑環、苯並咪唑環、吡啶環、吡嗪環、噠嗪環、嘧啶環、三嗪環、喹啉環、異喹啉環、噌啉(cinnoline)環、喹噁啉環、啡啶環、呸啶環、喹唑啉(quinazoline)環、喹唑啉酮環、薁(azulene)環等五元環或六元環的單環或2稠環~4稠環。
作為一價芳香族基(以下亦稱為「芳基」),就對有機溶劑[溶媒]的溶解性及耐熱性的觀點而言,較佳為一價芳香族烴基,更佳為苯基、萘基、蒽基、菲基、三亞苯基、芘基及芴基,進而佳為苯基及芴基。
另外,作為一價芳香族雜環基,較佳為硫代苯基及吡啶基。
作為可取代所述芳香族基的任意的氫原子的取代基,並無特別限制,例如可列舉選自下述[取代基群組Z1]及[取代基群組Z2]中的一種以上。
(取代基群組Z1)
甲基、乙基等較佳為碳數1~24、更佳為碳數1~12、進而佳為碳數1~4的直鏈狀烷基或支鏈狀烷基;
苯氧基、萘氧基、吡啶氧基等較佳為碳數4~36、進而佳為碳數5~24的芳氧基;
甲氧基羰基、乙氧基羰基等較佳為碳數2~24、進而佳為碳數2~12的烷氧基羰基;
二甲基胺基、二乙基胺基等較佳為碳數2~24、進而佳為碳數2~12的二烷基胺基;
乙醯基、苯甲醯基等較佳為碳數2~24、進而佳為碳數2~12的醯基;
氟原子、氯原子等鹵素原子;
三氟甲基等較佳為碳數1~2、進而佳為碳數1~6的鹵代烷基;
甲硫基、乙硫基等較佳為碳數1~24、進而佳為碳數1~12的烷硫基;
苯硫基、萘硫基、吡啶基硫基等較佳為碳數4~36、進而佳為碳數5~24的芳硫基;
三甲基矽烷氧基、三苯基矽烷氧基等較佳為碳數2~36、進而佳為碳數3~24的矽烷氧基;
氰基;
苯基、萘基等較佳為碳數6~36、進而佳為碳數6~24的芳香族烴基;
噻吩基、吡啶基等較佳為碳數3~36、進而佳為碳數4~24的芳香族雜環基;
所述各取代基可更具有取代基,作為其例子,可列舉所述取代基群組Z1中所例示的基。
作為取代基群組Z1的式量,更包含取代的基在內較佳為500以下,進而佳為250以下。
就對有機溶媒的溶解性提高的方面而言,作為芳香族基可具有的取代基群組Z1,較佳為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、或苯基,更佳為碳數1~12的烷基或苯基,進而佳為碳數1~6的烷基或苯基。
(取代基群組Z2)
作為取代基群組Z2,可列舉下述式(IV)所表示的取代基。
[化5]
式中,R
41~R
44各自獨立地表示氫原子或烷基。Ar
41表示一價芳香族基,所述Ar
41及苯並環丁烯環中的碳原子所鍵結的氫原子可經取代基取代。再者,作為所述取代基,較佳為碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基、或苯基,更佳為碳數1~12的烷基或苯基,進而佳為碳數1~6的烷基或苯基。進而,Ar
41及所述苯並環丁烯環的取代基彼此可形成環。
作為一價芳香族基,較佳為具有取代基的一價芳香族基,更佳為具有取代基的苯基及具有取代基的芴基。
作為具有取代基的苯基,更佳為在第四位具有苯基的苯基、即聯苯基。
另外,作為具有取代基的芴基,更佳為二甲基芴基,特佳為9,9-二甲基芴基。再者,在自芴中將任意地選擇的一個氫原子去除而得的一價基構成芳香族基的至少任一種芳香族基的情況下,較佳為將芴的第二位的氫原子去除。
〔三芳基胺結構〕
在本說明書中,三芳基胺結構表示在氮原子上分別鍵結有三個芳香環基或雜芳香環基而成的結構。
再者,本說明書中的三芳基胺結構具有兩根鍵結鍵,與三級氮原子鍵結的三個芳香環基或雜芳香環基中不同的兩個芳香環基或雜芳香環基分別具有三芳基胺結構的鍵結鍵。將包含具有所述三芳基胺結構的兩根鍵結鍵的兩個芳香環基或雜芳香環基及三個芳香環基或雜芳香環基所鍵結的三級氮原子的鍵結鏈亦稱為三芳基胺結構的主鏈。
另外,將在與三芳基胺結構中的氮原子鍵結的三個芳香環基或雜芳香環基中未形成主鏈的芳香環基或雜芳香環基亦稱為側鏈。
在本說明書中,與三芳基胺結構的氮原子鍵結的三個芳香族基可全部僅為芳香族烴基,亦可全部僅為在環結構中包含碳以外的元素的芳香族雜環基,亦可為芳香族烴基與芳香族雜環基的組合。
該些中,所述三個芳香族基較佳為全部為相同的芳香族烴基或芳香族雜環基,更佳為全部僅為相同的芳香族烴基,進而佳為全部為苯環來源的基。
在與化合物(V-1)中的三芳基胺結構的氮原子鍵結的三個芳香族基中的至少一個芳香族基中,在所述芳香族基的芳香環內的與所述氮原子鍵結的原子的相鄰原子中的至少任一者鍵結有一價有機基。
作為所述一價有機基,較佳為一價脂肪族烴基,更佳為碳數1~20的烷基,進而佳為碳數1~6的烷基,特佳為甲基。
另外,與所述一價有機基鍵結的芳香族基較佳為三芳基胺結構中的側鏈。
(分子量)
化合物(V-1)的分子量為100~5,000,較佳為300~2,500,更佳為500~1,000。
〔化合物(V-1-1)〕
作為化合物(V-1)的一態樣,較佳為具有下述式(V)所表示的三芳基胺結構的化合物(V-1-1)。
[化6]
式(V)中,R
51及R
52分別獨立地表示氫原子或一價有機基,R
51及R
52中的至少任一者表示一價有機基,Ar
51及Ar
53分別獨立地表示二價芳香族基,Ar
52表示一價芳香族基。再者,與R
41及R
42鍵結的Ar
42中的原子和與三芳基胺結構的氮原子鍵結的Ar
42的原子所鄰接的原子鍵結。
此處,Ar
51、Ar
53及氮原子和與Ar
51、Ar
53鍵結的鍵結鍵表示式(V)的三芳基胺結構中的主鏈,Ar
52及Ar
52與氮原子的鍵結鍵表示式(V)的三芳基胺結構中的側鏈。
作為R
41及R
42,較佳為一價脂肪族烴,更佳為碳數1~20的烷基,進而佳為碳數1~6的烷基,特佳為甲基。
作為Ar
41~Ar
43,可全部僅為芳香族烴基,亦可全部僅為在環結構中包含碳以外的元素的芳香族雜環基,亦可為芳香族烴基與芳香族雜環基的組合,但較佳為全部為相同的芳香族烴基或芳香族雜環基,更佳為全部僅為相同的芳香族烴基,進而佳為全部為可具有相同的取代基的苯基。特別是,Ar
52較佳為2,4,6-三甲基苯基。
化合物(V-1-1)具有式(V)所表示的三芳基胺結構重複鍵結2次~4次而成的結構。
(分子量)
化合物(V-1-1)的分子量的範圍與化合物(V-1)的分子量的範圍相同,因此省略說明。
化合物(V-1)及化合物(V-1-1)的合成方法並無特別限定,例如可藉由日本專利特開2009-263665號公報中記載般的方法進行合成,可藉由三芳基胺單體的氧化聚合或使用過渡金屬觸媒的偶合反應進行合成。
[聚合物(V-2)]
所謂本發明的一態樣中使用的聚合物(V-2),是指在重複單元中具有三芳基胺結構的聚合物。
與聚合物(V-2)中的重複單元中所包含的三芳基胺結構的氮原子鍵結的三個芳香族基的態樣和與化合物(V-1)中的三芳基胺結構的氮原子鍵結的三個芳香族基的態樣相同,因此省略說明。
另外,在後述的組成物中,於在與化合物(V-1)中的三芳基胺結構的氮原子鍵結的三個芳香族基中的至少一個芳香族基上鍵結有一價脂肪族烴作為一價有機基的情況下,較佳為在與聚合物(V-2)中的重複單元中所包含的三芳基胺結構的氮原子鍵結的三個芳香族基中的至少一個芳香族基上鍵結有一價脂肪族烴作為一價有機基。另外,較佳為聚合物(V-2)中的重複單元的三芳基胺結構的側鏈與化合物(V-1)中的三芳基胺結構的側鏈相同。
(平均聚合度)
聚合物(V-2)的平均聚合度只要滿足以下所示的重量平均分子量的範圍,則並無特殊限定。
(分子量)
聚合物(V-2)的重量平均分子量超過5,000,較佳為超過7,000,更佳為10,000以上。另外,聚合物(V-2)的重量平均分子量為100,000以下,較佳為50,000以下。聚合物(V-2)的重量平均分子量的範圍可自所述下限值及所述上限值自由地組合,例如超過5,000且為100,000以下,較佳為超過7,000且為50,000以下,更佳為10,000以上且50,000以下。
再者,在本說明書中,所謂重量平均分子量,是指藉由凝膠滲透層析(gel permeation chromatography,GPC)測定的聚苯乙烯換算的重量平均值。
〔聚合物(V-2-1)〕
作為聚合物(V-2)的一態樣,較佳為具有所述式(V)所表示的重複單元的聚合物(V-2-1)。
聚合物(V-2-1)中的R
51、R
52及Ar
51~Ar
53的態樣與化合物(V-1-1)的態樣相同,因此省略說明。另外,在後述的第二實施形態的組成物中,化合物(V-1-1)中的R
51、R
52及Ar
51~Ar
53較佳為分別為聚合物(V-2-1)中的R
51、R
52及Ar
51~Ar
53全部相同,更佳為化合物(V-1-1)及聚合物(V-2-1)中的Ar
51~Ar
53全部為苯基。
(分子量)
聚合物(V-2-1)的重量平均分子量的範圍與聚合物(V-2)的重量平均分子量的範圍相同,因此省略說明。
聚合物(V-2-1)的平均聚合度只要是聚合物(V-2-1)的重量平均分子量為所述範圍內,則並無特別限制,但就提高發電元件的穩定性的觀點而言,聚合物(V-2-1)的平均聚合度較佳為10以上且小於1,000的自然數。
本發明的組成物及電洞傳輸層中的化合物及聚合物的結構可藉由
1H-核磁共振(
1H-Nuclear magnetic resonance,
1H-NMR)確認。但是,根據取代基的不同,有時僅利用
1H-NMR是困難的。在此種情況下,可藉由合併
13C-NMR或質量分析(mass spectrometry,MS)的資訊來確認。
[化合物(I)]
本發明的一態樣中使用的化合物(I)為下述式(I)所表示的化合物。
[化7]
式(I)中,R
11~R
15分別獨立地表示氫原子或一價脂肪族烴基,R
11及R
15中的至少任一者表示一價脂肪族烴,Ar
11及Ar
12分別獨立地表示一價芳香族基,n表示1~3。
式(I)所表示的化合物可具有不同的重複單元。
R
11~R
15只要是氫原子或一價脂肪族烴基,則並無特殊限制。
就提高穩定性及耐久性的觀點而言,R
11及R
15中的至少任一者為一價脂肪族烴。
就溶解性的觀點而言,R
11~R
15中的至少兩個較佳為一價脂肪族烴基,更佳為碳數1~20的烷基,進而佳為碳數1~6的烷基,尤其更佳為甲基。特佳為R
11、R
13及R
15為甲基,R
12及R
14為氫。
化合物(I)的合成方法並無特別限定,例如可藉由日本專利特開2009-263665號公報中記載般的方法進行合成,可藉由三芳基胺單體的氧化聚合或使用過渡金屬觸媒的偶合反應進行合成。
式(I)中的n為1~3,n較佳為1。
(分子量)
化合物(I)的分子量較佳為300以上,更佳為600以上。另外,另一方面,較佳為2,500以下,更佳為1,000以下。化合物(I)的分子量的範圍可自所述下限值及所述上限值自由地組合,例如較佳為300~2,500,更佳為500~1,000。
[聚合物(II)]
本發明的一態樣中使用的聚合物(II)為下述式(II)所表示的聚合物。
[化8]
式(II)中,R
21~R
25分別獨立地表示氫原子或一價有機基,Ar
21及Ar
22分別獨立地表示可具有取代基的一價芳香族基,m表示聚合度,平均聚合度表示10以上且小於1,000的自然數。
式(II)所表示的聚合物可具有不同的重複單元。
在R
21~R
25為一價有機基的情況下,就與化合物(I)的相容性提高的觀點而言,較佳為一價脂肪族烴基。R
21~R
25的具體的較佳態樣及一價脂肪族烴基的具體的較佳態樣與化合物(I)中的R
11~R
15相同,因此省略重複的說明。
作為聚合物(II),較佳為式(II)中的R
21~R
25與化合物(I)的式(I)的R
11~R
15相同。
Ar
21及Ar
22的可具有取代基的芳香族基及所述取代基的具體的較佳態樣與化合物(I)中的Ar
11及Ar
12相同,因此省略重複的說明。
聚合物(II)的合成方法並無特別限定,與化合物(I)同樣地,例如可藉由日本專利特開2009-263665號公報中記載的方法進行合成。
(聚合度)
式(II)中的m表示聚合度。
表示為m的聚合度的平均值、即聚合物(II)的平均聚合度只要是10以上且小於1,000的自然數,則並無特殊限制。就提高發電元件的穩定性的觀點而言,聚合物(II)的平均聚合度的下限較佳為50以上且小於1,000的自然數。具有較化合物(I)大的分子量的聚合物(II)在主鏈方向上具有電荷傳輸能力,且採取剛性的結構,因此就提高電荷遷移率的觀點而言較佳。另外,聚合物(II)與化合物(I)相比,親油性高,因此在化合物(I)及聚合物(II)構成電洞傳輸層時,在和與電洞傳輸層鄰接的活性層的界面上,化合物(I)容易介隔存在於聚合物(II)與活性層之間。其結果,電洞傳輸層與活性層的密接性提高。
(分子量)
聚合物(II)的重量平均分子量較佳為超過7,000,更佳為10,000以上。另外,較佳為100,000以下,更佳為50,000以下。聚合物(II)的重量平均分子量的範圍可自所述下限值及所述上限值自由地組合,例如較佳為超過7,000且為100,000以下,更佳為超過10,000且為50,000以下。
<化合物(III)>
本發明的一態樣中使用的化合物(III)為下述式(III)所表示的化合物。
[化9]
(式(III)中,R
31~R
35分別獨立地表示氫原子或一價脂肪族烴基,Ar
31及Ar
32分別獨立地表示可具有取代基的一價芳香族烴基,n表示1~3;其中,R
31~R
35中的至少兩個表示一價脂肪族烴基)
R
31~R
35為脂肪族烴基時的具體的較佳態樣與化合物(I)中的R
11~R
15相同,因此省略重複的說明。
Ar
31及Ar
32的可具有取代基的芳香族烴基及所述取代基的具體的較佳態樣與化合物(I)中的Ar
11及Ar
12相同,因此省略重複的說明。
化合物(III)的合成方法並無特別限定,與化合物(I)同樣地,例如可藉由日本專利特開2009-263665號公報中記載的方法進行合成。
式(III)中的n為1~3,n較佳為1。
(分子量)
化合物(III)的分子量較佳為300以上,更佳為500以上。另外,另一方面,較佳為2,500以下,更佳為1,000以下。化合物(III)的分子量的範圍可自所述下限值及所述上限值自由地組合,例如較佳為300~2,500,更佳為500~1,000。
<組成物>
[第一實施形態]
本發明的組成物的第一實施形態為包含化合物(I)及聚合物(II)的組成物。
以下例示第一實施形態中的化合物(I)的具體的態樣。
·化合物(I-i):式(I)中,Ar
11及Ar
12分別獨立地為一價芳香族基、R
11~R
15分別獨立地為氫原子或一價脂肪族烴基、R
11及R
15中的至少一者為一價脂肪族烴基、n為1~3的化合物(I)。
·化合物(I-ii):式(I)中,Ar
11及Ar
12分別獨立地為可具有取代基的選自苯基或芴基的一價芳香族基、R
11~R
15分別獨立地為氫原子或碳數1~20的烷基、R
11及R
15中的至少一者為碳數1~20的烷基、n為1~3的化合物(I)。
·化合物(I-iii):式(I)中,Ar
11及Ar
12均為具有取代基的選自苯基或芴基的相同的一價芳香族基,R
11~R
15分別獨立地為氫原子或碳數1~6的烷基,R
11及R
15的至少一者為碳數1~6的烷基,n為1~3的化合物(I)。
·化合物(I-iv):式(I)中,Ar
11及Ar
12均為選自4-聯苯基或9,9-二甲基-9H-芴-2-基的相同的一價芳香族基、R
11、R
13及R
15為碳數1~6的烷基、R
12及R
14為氫原子、n為1的化合物(I)。
·化合物(I-v):式(I)中,Ar
11及Ar
12均為選自4-聯苯基或9,9-二甲基-9H-芴-2-基的相同的一價芳香族基、R
11、R
13及R
15為甲基、R
12及R
14為氫原子、n為1的化合物(I)。
以下例示本發明的組成物的第一實施形態中的聚合物(II)的具體的態樣。
·聚合物(II-i):式(II)中,Ar
21及Ar
22分別獨立地為一價芳香族基、R
21~R
25分別獨立地為氫原子或一價脂肪族烴基、R
21及R
25中的至少一者為一價脂肪族烴基、m為10~1000的聚合物(II)。
·聚合物(II-ii):式(II)中,Ar
21及Ar
22分別獨立地為可具有取代基的選自苯基或芴基的一價芳香族基,R
21~R
25分別獨立地為氫原子或碳數1~20的烷基,R
21及R
25中的至少一者為碳數1~20的烷基,m為20~500的聚合物(II)。
·聚合物(II-iii):式(II)中,Ar
11及Ar
12均為具有取代基的選自苯基或芴基的相同的一價芳香族基,R
11~R
15分別獨立地為氫原子或碳數1~6的烷基、R
11及R
15中的至少一者為碳數1~6的烷基、m為20~500的聚合物(II)。
·聚合物(II-iv):式(II)中,Ar
11及Ar
12均為選自4-聯苯基或9,9-二甲基-9H-芴-2-基的相同的一價芳香族基、R
11、R
13及R
15為碳數1~6的烷基、R
12及R
14為氫原子、m為30~200的聚合物(II)。
·聚合物(II-v):式(II)中,Ar
11及Ar
12均為選自4-聯苯基或9,9-二甲基-9H-芴-2-基的相同的一價芳香族基、R
11、R
13及R
15為甲基、R
12及R
14為氫原子、m為30~200的聚合物(II)。
作為本發明的組成物的第一實施形態中的化合物(I)及聚合物(II)的組合,可列舉化合物(I-i)與聚合物(II-i)的組合、化合物(I-ii)與聚合物(II-ii)的組合、化合物(I-iii)與聚合物(II-iii)的組合、化合物(I-iv)與聚合物(II-iv)的組合、化合物(I-v)與聚合物(II-v)的組合等,在所述組合中,式(I)及式(II)中,Ar
11與Ar
21、Ar
12與Ar
22、R
11與R
21、R
12與R
22、R
13與R
23、R
14與R
24及R
15與R
25較佳為分別為相同的官能基。
作為第一實施形態中的一個態樣,例如在所述化合物(I)及所述聚合物(II)的組合中,化合物(I-i)、化合物(I-ii)、化合物(I-iii)、化合物(I-iv)或化合物(I-v)的含量相對於組成物的總質量而可設為0.1質量%~30質量%,聚合物(II-i)、聚合物(II-ii)、聚合物(II-iii)、聚合物(II-iv)或聚合物(II-v)的含量相對於組成物的總質量而可設為0.1質量%~30質量%。
再者,在本說明書中,化合物及聚合物的含量可藉由高效液相層析(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)進行分析。
在將第一實施形態的組成物用作後述的形成電洞傳輸層的塗料組成物的情況下,就相對於組成物而提高化合物(I)的溶解性的觀點及容易形成充分的厚度的電洞傳輸層的觀點而言,在所述化合物(I)及所述聚合物(II)的組合中,化合物(I-i)、化合物(I-ii)、化合物(I-iii)、化合物(I-iv)或化合物(I-v)以及聚合物(II-i)、聚合物(II-ii)、聚合物(II-iii)、聚合物(II-iv)、或聚合物(II-v)的含量之和相對於組成物的總質量而較佳為0.5質量%~30質量%,更佳為1質量%~20質量%,進而佳為1.5質量%~10質量%,特佳為2質量%~8質量%。
作為特佳的態樣,例如,在含有化合物(I-iv)及聚合物(II-iv)的組成物中,化合物(I-iv)與聚合物(II-iv)的含量之和相對於組成物的總質量而較佳為0.5質量%~30質量%,更佳為1質量%~20質量%,進而佳為1.5質量%~10質量%,特佳為2質量%~8質量%。
[第二實施形態]
本發明的組成物的第二實施形態為包含化合物(V-1)及聚合物(V-2)的組成物。
以下例示第二實施形態中的化合物(V-1)的具體的態樣。
·化合物(V-1-i):含有兩個或三個式(V)中的R
51及R
52分別獨立地表示氫原子或一價有機基、R
51及R
52中的至少任一者表示一價有機基,Ar
51及Ar
53分別獨立地表示二價芳香族基、Ar
52表示一價芳香族基的式(V)所表示的結構的化合物(V-1)。
·化合物(V-1-ii):含有兩個或三個式(V)中的R
51及R
52分別獨立地表示氫原子或碳數1~20的烷基、R
51及R
52中的至少任一者表示碳數1~20的烷基、Ar
51及Ar
53分別獨立地表示二價芳香族烴基、Ar
52表示一價芳香族烴基的式(V)所表示的結構的化合物(V-1-1)。
·化合物(V-1-iii):含有兩個式(V)中的R
51及R
52分別獨立地表示氫原子或碳數1~6的烷基、R
51及R
52中的至少任一者表示碳數1~6的烷基、Ar
51及Ar
53均表示可具有取代基的二價苯基、Ar
52表示具有取代基的一價苯基的式(V)所表示的結構的化合物(V-1)。
·化合物(V-1-iv):含有兩個式(V)中的R
51及R
52均表示碳數1~6的烷基、Ar
51及Ar
53均表示二價苯基、Ar
52表示至少在R
51及R
52具有碳數1~6的烷基作為取代基的苯基的式(V)所表示的結構的化合物(V-1)。再者,Ar
51及Ar
53所表示的二價苯基不具有取代基。
·化合物(V-1-v):含有兩個式(V)中的R
51及R
52均表示甲基、Ar
51及Ar
53均表示二價苯基、Ar
52表示2,4,6-三甲基苯基的式(V)所表示的結構的化合物(V-1)。再者,Ar
51及Ar
53所表示的二價苯基不具有取代基。
以下例示第二實施形態中的聚合物(V-2)的具體的態樣。
·聚合物(V-2-i):將式(V)中的R
51及R
52分別獨立地表示氫原子或一價有機基、R
51及R
52中的至少任一者表示一價有機基、Ar
51及Ar
53分別獨立地表示二價芳香族基、Ar
52表示一價芳香族基的式(V)所表示的結構作為重複單元、所述重複單元的數量為10~1,000的聚合物(V-2)。
·聚合物(V-2-ii):將式(V)中的R
51及R
52分別獨立地表示氫原子或碳數1~20的烷基、R
51及R
52中的至少任一者表示碳數1~20的烷基、Ar
51及Ar
53分別獨立地表示二價芳香族烴基、Ar
52表示一價芳香族烴基的式(V)所表示的結構作為重複單元、所述重複單元的數量為20~500的聚合物(V-2)。
·聚合物(V-2-iii):將式(V)中的R
51及R
52分別獨立地表示氫原子或碳數1~6的烷基、R
51及R
52中的至少任一者表示碳數1~6的烷基、Ar
51及Ar
53均表示可具有取代基的二價苯基、Ar
52表示可具有取代基的一價苯基的式(V)所表示的結構作為重複單元、所述重複單元的數量為20~500的聚合物(V-2)。
·聚合物(V-2-iv):將式(V)中的R
51及R
52均表示碳數1~6的烷基、Ar
51及Ar
53均表示二價苯基、Ar
52表示至少在R
51及R
52具有碳數1~6的烷基作為取代基的苯基的式(V)所表示的結構作為重複單元、所述重複單元的數量為30~200的聚合物(V-2)。再者,Ar
51及Ar
53所表示的二價苯基不具有取代基。
·聚合物(V-2-v):將式(V)中的R
51及R
52均表示甲基、Ar
51及Ar
53均表示二價苯基、Ar
52表示2,4,6-三甲基苯基的式(V)所表示的結構作為重複單元、所述重複單元的數量為30~200的聚合物(V-2)。再者,Ar
51及Ar
53所表示的二價苯基不具有取代基。
作為本發明的組成物的第二實施形態中的化合物(V-1)及聚合物(V-2)的組合,可列舉化合物(V-1-i)與聚合物(V-2-i)的組合、化合物(V-1-ii)與聚合物(V-2-ii)的組合、化合物(V-1-iii)與聚合物(V-2-iii)的組合、化合物(V-1-iv)與聚合物(V-2-iv)的組合、化合物(V-1-v)與聚合物(V-2-v)的組合等,在所述組合中,化合物(V-1)及聚合物(V-2)中的各自的式(V)中,Ar
51彼此、Ar
52彼此、Ar
53彼此、R
51彼此、及R
52彼此較佳為分別為相同的官能基。
作為第二實施形態中的一個態樣,例如,在所述化合物(V-1)及所述聚合物(V-2)的組合中,化合物(V-1-i)、化合物(V-1-ii)、化合物(V-1-iii)、化合物(V-1-iv)或化合物(V-1-v)的含量相對於組成物的總質量而可設為0.1質量%~30質量%,聚合物(V-2-i)、聚合物(V-2-ii)、聚合物(V-2-iii)、聚合物(V-2-iv)或聚合物(V-2-v)的含量相對於組成物的總質量而可設為0.1質量%~30質量%。
在將第二實施形態的組成物用作後述的形成電洞傳輸層的塗料組成物的情況下,就相對於組成物而提高化合物(I)的溶解性的觀點及容易形成充分的厚度的電洞傳輸層的觀點而言,在所述化合物(I)及所述聚合物(II)的組合中,化合物(I-i)、化合物(I-ii)、化合物(I-iii)、化合物(I-iv)或化合物(I-v)以及聚合物(II-i)、聚合物(II-ii)、聚合物(II-iii)、聚合物(II-iv)或聚合物(II-v)的含量之和相對於組成物的總質量而較佳為0.5質量%~30質量%,更佳為1質量%~20質量%,進而佳為1.5質量%~10質量%,特佳為2質量%~8質量%。
作為特佳的態樣,例如,在含有化合物(V-1-iv)及聚合物(V-2-iv)的組成物中,化合物(V-1-iv)與聚合物(V-2-iv)的含量之和相對於組成物的總質量而較佳為0.5質量%~30質量%,更佳為1質量%~20質量%,進而佳為1.5質量%~10質量%,特佳為2質量%~8質量%。
[第三實施形態]
本發明的組成物的第三實施形態為包含化合物(III)的組成物。
以下例示第三實施形態中的化合物(III)的具體的態樣。
·化合物(III-i):式(III)中,Ar
31及Ar
32分別獨立地為一價芳香族基、R
31~R
35分別獨立地為氫原子或一價脂肪族烴基、R
31~R
35中的至少兩個為一價脂肪族烴基、n為1~3的化合物(III)。
·化合物(III-ii):式(III)中,Ar
31及Ar
32分別獨立地為可具有取代基的選自苯基或芴基的一價芳香族基、R
31~R
35分別獨立地為氫原子或碳數1~20的烷基、R
31~R
35中的至少兩個為碳數1~20的烷基、n為1~3的化合物(III)。
·化合物(III-iii):式(III)中,Ar
31及Ar
32均為具有取代基的選自苯基或芴基的相同的一價芳香族基、R
31~R
35分別獨立地為氫原子或碳數1~6的烷基、R
31~R
35中的至少兩個為碳數1~6的烷基、n為1~3的化合物(III)。
·化合物(III-iv):式(III)中,Ar
31及Ar
32均為選自4-聯苯基或9,9-二甲基-9H-芴-2-基的相同的一價芳香族基、R
31、R
33及R
35為碳數1~6的烷基、R
32及R
34為氫原子、n為1的化合物(III)。
·化合物(III-v):式(III)中,Ar
31及Ar
32均為選自4-聯苯基或9,9-二甲基-9H-芴-2-基的相同的一價芳香族基、R
31、R
33及R
35為甲基、R
32及R
34為氫原子、n為1的化合物(III)。
作為本發明的組成物的第三實施形態中的化合物(III),可列舉所述化合物(III-i)~化合物(III-v)。另外,在將第三實施形態的組成物用作後述的形成電洞傳輸層的塗料組成物的情況下,第三實施形態的組成物較佳為包含聚合物(II)。
在第三實施形態的組成物包含聚合物(II)的情況下,作為化合物(III)與聚合物(II)的組合,可列舉化合物(III-i)與聚合物(II-i)的組合、化合物(III-ii)與聚合物(II-ii)的組合、化合物(III-iii)與聚合物(II-iii)的組合、化合物(III-iv)與聚合物(II-iv)的組合、化合物(III-v)與聚合物(III-v)的組合等,在所述組合中,式(III)及式(II)中,Ar
31與Ar
21、Ar
32與Ar
22、R
31與R
21、R
32與R
22、R
33與R
23、R
34與R
24及R
35與R
25較佳為分別為相同的官能基。
作為第三實施形態中的一個態樣,化合物(III-i)、化合物(III-ii)、化合物(III-iii)、化合物(III-iv)或化合物(III-v)的含量相對於組成物的總質量而可設為0.1質量%~30質量%,在第三實施形態的組成物包含聚合物(II)的情況下,聚合物(II-i)、聚合物(II-ii)、聚合物(II-iii)、聚合物(II-iv)或聚合物(II-v)的含量相對於組成物的總質量而可設為0.1質量%~30質量%。
在將第三實施形態的組成物用作後述的形成電洞傳輸層的塗料組成物的情況下,就相對於組成物而提高化合物(III)的溶解性的觀點及容易形成充分的厚度的電洞傳輸層的觀點而言,在所述化合物(III)及所述聚合物(II)的組合中,化合物(III-i)、化合物(III-ii)、化合物(III-iii)、化合物(III-iv)或化合物(III-v)以及聚合物(II-i)、聚合物(II-ii)、聚合物(II-iii)、聚合物(II-iv)或聚合物(II-v)的含量之和相對於組成物的總質量而較佳為0.5質量%~30質量%,更佳為1質量%~20質量%,進而佳為1.5質量%~10質量%,特佳為2質量%~8質量%。
作為特佳的態樣,例如,在含有化合物(III-iv)及聚合物(II-iv)的組成物中,化合物(III-iv)與聚合物(II-iv)的含量之和相對於組成物的總質量而較佳為0.5質量%~30質量%,更佳為1質量%~20質量%,進而佳為1.5質量%~10質量%,特佳為2質量%~8質量%。
[有機溶媒]
關於第一實施形態、第二實施形態及第三實施形態中的組成物,較佳為更含有有機溶媒。就各實施形態中的組成物中所含有的化合物或聚合物的溶解性的觀點而言,所述有機溶媒較佳為極性溶媒。
作為所述極性溶媒,例如可列舉:乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸苯基、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸苯基、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸甲酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯等直鏈狀的酯類;苯甲酸乙酯、乙基吡啶甲酸等芳香族酯類;γ-丁內酯、己內酯等環狀酯類;乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇單丁醚乙酸酯、丙二醇-1-單甲醚乙酸酯、丙二醇-1-單乙醚乙酸酯等醚酯類;甲醇、乙醇、異丙醇等醇類;丙酮、甲基乙基酮、甲基異戊基酮、甲基戊基酮、環己酮等酮類;四氫呋喃、二噁烷、苯甲醚、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚等醚類;乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇等醚醇類;N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基吡咯啶酮等醯胺類;乙腈、苄腈等腈類;二甲基亞碸等。另外,亦可列舉氯仿、二氯甲烷等聚鹵代脂肪族烴、溴苯、碘苯、氯苯、二氯苯等聚鹵代芳香族化合物作為較佳的有機溶媒。
本形態的組成物中所包含的所述有機溶媒可為一種,亦可為兩種以上。
[摻雜劑]
本形態的組成物較佳為更包含一種以上的後述的摻雜劑。作為可用作摻雜劑的物質,可列舉四(五氟苯基)硼酸鹽等硼化合物、三[1-(甲氧基羰基)-2-(三氟甲基)-乙烷-1,2-二硫醇烯]鉬等鉬化合物、2,3,4,6-四氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷等具有四氰基醌二甲烷骨架的有機化合物等。摻雜劑較佳為在電洞傳輸層成膜前或成膜後,在與至少一個有機半導體化合物之間引起電荷遷移反應。作為摻雜劑,就溶解性優異、藉由加熱等產生作為氧化劑發揮功能的電子接受活性部位的方面而言,較佳為超原子價碘化合物。
已知超原子價碘化合物作為針對有機半導體化合物而言的摻雜劑發揮作用,顯示出電子接受性(即作為氧化劑的作用)。電子接受性的摻雜劑藉由自半導體化合物奪取電子,可提高半導體化合物的導電性或電洞傳輸能力。如此,超原子價碘化合物可提高半導體化合物的電荷傳輸特性。
所謂超原子價碘化合物,是指包含超原子價碘的化合物,定義為包含氧化數成為+3以上的碘的化合物。例如,摻雜劑可為碘(III)化合物或碘(V)化合物。包含五價碘的碘(V)化合物例如可為戴斯-馬丁過碘烷般的過碘烷化合物。作為包含三價碘的碘(III)化合物,可列舉具有(二乙醯氧基碘)苯般的碘苯被氧化的結構的化合物或二芳基碘鎓鹽。就顯示出良好的電子接受性、當在氧化過程中分子被破壞時不易引起逆反應的方面而言,摻雜劑較佳為包含三價碘的有機化合物,其中,更佳為使用二芳基碘鎓鹽。
所謂二芳基碘鎓鹽,是指具有[Ar-I
+-Ar]X
-結構的鹽。此處,兩個Ar分別獨立地表示一價芳香族基。芳香族基(芳香族基)並無特別限定,例如可為作為芳香族基已列舉的基。X
-表示任意的陰離子。作為X
-,例如可為鹵化物離子、三氟乙酸根離子、四氟硼酸根離子、或四(五氟苯基)硼酸根離子等。就溶解性高、塗佈液的生成反應可順利地進行的方面而言,X
-較佳為具有氟原子的陰離子,更佳為四(五氟苯基)硼酸根陰離子或四(2,3,5,6-三氟-4-(三氟甲基)苯基)硼酸根陰離子。
作為摻雜劑的較佳的態樣,可列舉通式(X)所表示的摻雜劑。在式(X)中,X
-表示任意的陰離子,作為具體例,如上所述般。
[R
61-I
+-R
62]X
-(X)
在式(X)中,R
61及R
62分別獨立地為一價有機基。作為一價有機基的例子,可列舉脂肪族基或芳香族基。作為脂肪族基的例子,可列舉碳數1~30的脂肪族烴基或碳數4~30的脂肪族雜環基。例如,作為脂肪族基,可列舉包含環烷基的烷基、烯基、或炔基等,作為具體例,可列舉:甲基、乙基、丁基、環己基、或四氫呋喃基等。
作為芳香族基的例子,可列舉碳數6~30的芳香族烴基或碳數2~30的芳香族雜環基。例如,作為芳香族基,可列舉:苯基、萘基、聯苯基、噻吩基、或吡啶基等。
再者,所述脂肪族基及芳香族基亦可具有取代基。作為可具有的取代基,並無特殊的限制,可列舉:鹵基、羥基、氰基、胺基、羧基、酯基、烷基羰基、乙醯基、磺醯基、矽烷基、硼基、腈基、烷基、烯基、炔基、烷氧基、硫基、硒基、芳香族烴基、芳香族雜環基等。
R
61及R
62較佳為碳數6~20的芳香族烴基,更佳為苯基。此處,芳香族烴基較佳為不具有取代基或具有碳數1~6的直鏈狀或支鏈狀的烷基。R
61及R
62特佳為在對位具有所述烷基的苯基。
作為摻雜劑的更佳的態樣,可列舉通式(XI)所表示的摻雜劑。
[化10]
式(XI)中,R
71~R
74分別獨立地表示氫原子或碳數1~3的烷基,Ar
71表示可具有取代基的碳數6~30的芳香族烴基或芳香族雜環基,n表示0~5的整數。
所述Ar
71的可具有取代基的碳數6~30的芳香族烴基或芳香族雜環基與式(X)中的R
61及R
62的芳香族基或構成X
-的陰離子的芳香族基相同。
摻雜劑相對於本態樣的組成物的總質量的含量例如可設為0.001質量%~10質量%。另外,在作為形成電洞傳輸層的塗料組成物使用的情況下,考慮到藉由向化合物(I)、化合物(III)或化合物(V-1)以及聚合物(II)或聚合物(V-2)賦予摻雜劑而提高電洞傳輸能力及電洞傳輸能力的穩定性,相對於組成物中的化合物(I)、化合物(III)或化合物(V-1)以及聚合物(II)或聚合物(V-2)的含量之和100質量份,摻雜劑的含量較佳為1質量份以上,更佳為5質量份以上,更佳為10質量份以上。另外,摻雜劑的含量較佳為70質量份以下,更佳為60質量份以下,進而佳為50質量份以下。摻雜劑的含量範圍可自所述下限值及所述上限值自由地組合,例如較佳為1質量份~70質量份,更佳為5質量份~60質量份,進而佳為10質量份~50質量份。
<發電元件>
作為本發明的一實施形態的發電元件為如下發電元件,具有:一對電極,由上部電極及下部電極構成;活性層,位於所述一對電極間且含有有機無機混合型半導體化合物;以及電洞傳輸層,位於所述活性層與所述上部電極或所述下部電極之間,所述發電元件中,所述電洞傳輸層包含第一實施形態、第二實施形態及第三實施形態中的組成物中的至少任一種。
圖1是示意性地表示發電元件的一實施形態的剖面圖。圖1所示的發電元件為一般的薄膜太陽能電池中所使用的發電元件,但本發明的發電元件並不限於圖1所示的發電元件。
在圖1所示的發電元件100中,依序配置下部電極101、活性層103、及上部電極105。另外,發電元件100具有存在於下部電極101與活性層103之間的緩衝層102、及存在於上部電極105與活性層103之間的緩衝層104。該些緩衝層102及緩衝層104中的至少任一層為電洞傳輸層,所述電洞傳輸層至少含有第一實施形態、第二實施形態及第三實施形態中的組成物中的至少任一種。另外,電洞傳輸層可含有第一實施形態、第二實施形態及第三實施形態中的組成物以外的有機半導體化合物,亦可更含有摻雜劑。
另外,如圖1所示,發電元件100可具有基材106,亦可具有絕緣體層及功函數調諧層般的其他層。
[半導體的定義]
一般而言,所謂半導體化合物,是指能夠作為顯示出半導體特性的半導體材料使用的化合物。在本說明書中,「半導體特性」由固體狀態下的載流子遷移率的大小定義。所謂載流子遷移率,如周知般是指表示電荷(電子或電洞)可遷移得多快(或多)的一個指標。
具體而言,本說明書中的「半導體」在室溫(25℃)下的載流子遷移率較佳為1.0×10
-6cm
2/V·s以上,更佳為1.0×10
-5cm
2/V·s以上,進而佳為5.0×10
-5cm
2/V·s以上,特佳為1.0×10
-4cm
2/V·s以上。再者,載流子遷移率例如可藉由場效電晶體的電流-電壓(Current-Voltage,IV)特性的測定或飛行時間法等來測定。
[緩衝層]
發電元件具有位於一對電極間的緩衝層,且具有至少一層以上的電洞傳輸層作為所述緩衝層。電洞傳輸層為含有具有電洞傳輸能力的有機半導體化合物、較佳為更含有針對所述有機半導體化合物而言的摻雜劑的層。
在圖1中,緩衝層102及緩衝層104中的至少任一層成為電洞傳輸層。但是,在藉由塗佈法成膜電洞傳輸層時,有塗佈溶媒浸漬活性層103而對活性層103造成影響的可能性,因此電洞傳輸層較佳為位於下部電極101與活性層103之間。
與電洞傳輸層不同的緩衝層可為作為電子傳輸層的層。再者,設置於陽極與活性層之間的緩衝層有時稱為電洞傳輸層,設置於陰極與活性層之間的緩衝層有時稱為電子傳輸層。
〔電洞傳輸層〕
作為本發明的一態樣的電洞傳輸層包含第一實施形態、第二實施形態、及第三實施形態中的組成物中的至少任一種。
在電洞傳輸層包含第一實施形態中的組成物的情況下,可包含化合物(III)、化合物(V-1)或聚合物(V-2),亦可不包含化合物(III)、化合物(V-1)或聚合物(V-2)。在包含第一實施形態中的組成物的情況下,就提高電洞傳輸層和與其鄰接的層的密接性的觀點而言,化合物(I)的含量較佳為較聚合物(II)的含量大。電洞傳輸層中的{化合物(I)/聚合物(II)}所表示的重量比較佳為0.5~6.0,更佳為1.0~4.0,進而佳為1.5~3.0。
在電洞傳輸層包含第二實施形態中的組成物的情況下,可包含化合物(I)、化合物(III)或聚合物(II),亦可不包含化合物(I)、化合物(III)或聚合物(II)。在包含第二實施形態中的組成物的情況下,就提高電洞傳輸層和與其鄰接的層的密接性的觀點而言,化合物(IV)的含量較佳為較聚合物(V-2)的含量大。電洞傳輸層中的{化合物(IV)/聚合物(V-2)}所表示的重量比較佳為0.5~6.0,更佳為1.0~4.0,進而佳為1.5~3.0。
在電洞傳輸層包含第三實施形態中的組成物的情況下,可包含化合物(I)、化合物(V-1)、聚合物(II)或聚合物(V-2),亦可不包含化合物(I)、化合物(V-1)、聚合物(II)或聚合物(V-2)。在包含第三實施形態中的組成物的情況下,就提高電洞傳輸層和與其鄰接的層的密接性的觀點而言,較佳為包含聚合物(II)及聚合物(V)中的至少任一種。其中,較佳為化合物(III)在電洞傳輸層中的含量較聚合物(II)或聚合物(V)的含量或者聚合物(II)及聚合物(V)的合計的含量大。電洞傳輸層中的{化合物(III)/聚合物(II)}、{化合物(III)/聚合物(V-2)}或[化合物(III)/{聚合物(II)+聚合物(V-2)}]所表示的重量比較佳為0.5~6.0,更佳為1.0~4.0,進而佳為1.5~3.0。
電洞傳輸層中所包含的化合物及聚合物的比例反映了形成電洞傳輸層時的電洞傳輸材料組成物中的各化合物及聚合物的含量的比例。本態樣的電洞傳輸層為電洞傳輸材料組成物的膜。此處,電洞傳輸材料組成物包含第一實施形態、第二實施形態、及第三實施形態中的組成物及有機溶媒,較佳為更含有後述的摻雜劑。
(摻雜劑)
電洞傳輸層較佳為含有針對所述有機半導體化合物(三芳基胺)而言的摻雜劑,其態樣並無特殊限制。摻雜劑為用於使電洞傳輸層的導電性或電洞傳輸能力相對於所述活性層最佳化的化合物,只要為可賦予電荷的化合物,則並無特別限制。
電洞傳輸層中的摻雜劑的含量並無特特殊限制,但就在化學上輔助電洞傳輸層中的電荷傳輸,賦予一定以上的電洞遷移率,另一方面擔保承擔電荷傳輸的有機半導體化合物中的電荷傳輸路徑(通道)的觀點而言,相對於電洞傳輸層組成物的總重量而通常為0.001重量%以上,較佳為0.01重量%以上,更佳為0.05重量%以上,進而佳為0.07重量%以上,特佳為0.1重量%以上,另外,通常為30重量%以下,較佳為20重量%以下,更佳為15重量%以下,進而佳為12重量%以下,特佳為10重量%以下。電洞傳輸層中的摻雜劑的含量可自所述下限值及所述上限值自由地組合,例如相對於電洞傳輸層組成物的總重量而較佳為0.001重量%~30重量%,更佳為0.01重量%~20重量%,進而佳為0.05重量%~15重量%,特佳為0.07重量%~12重量%,進而特佳為0.1重量%~10重量%。
另外,在電洞傳輸層中,摻雜劑相對於所述化合物(I)及聚合物(II)等有機半導體化合物的含有比率並無特殊限制,但考慮到藉由向化合物(I)、化合物(III)或化合物(V-1)及聚合物(II)或聚合物(V-2)賦予摻雜劑而提高電洞傳輸能力及電洞傳輸能力的穩定性,相對於組成物中的化合物(I)、化合物(III)或化合物(V-1)及聚合物(II)或聚合物(V-2)的含量之和100質量份,摻雜劑的含量較佳為1質量份以上,更佳為2質量份以上,進而佳為10質量份以上。另外,摻雜劑的含量較佳為70質量份以下,更佳為60質量份以下,進而佳為50質量份以下。摻雜劑的含量的範圍可自所述下限值及所述上限值自由地組合,例如較佳為1質量份~70質量份,更佳為5質量份~60質量份,進而佳為10質量份~50質量份。
再者,在發電元件具有多個緩衝層的情況下,只要該些中的與電洞傳輸層相當的至少任一層滿足所述含量的範圍即可。
關於所述式(X)或所述式(XI)所表示的摻雜劑在電洞傳輸層中的含量,考慮到藉由向化合物(I)、化合物(III)或化合物(V-1)及聚合物(II)或聚合物(V-2)賦予摻雜劑而提高電洞傳輸能力及電洞傳輸能力的穩定性,相對於組成物中的化合物(I)、化合物(III)或化合物(V-1)及聚合物(II)或聚合物(V-2)的含量之和100質量份,摻雜劑的含量較佳為1質量份以上,更佳為2質量份以上,進而佳為10質量份以上。另外,摻雜劑的含量較佳為70質量份以下,更佳為60質量份以下,進而佳為50質量份以下。摻雜劑的含量的範圍可自所述下限值及所述上限值自由地組合,例如較佳為1質量份~70質量份,更佳為5質量份~60質量份,進而佳為10質量份~50質量份。若為所述較佳的範圍,則可在不損害電洞傳輸層和與其鄰接的層的密接性的情況下提高發電元件的光電轉換效率。
電洞傳輸層中所包含的摻雜劑及第一實施形態、第二實施形態、及第三實施形態中的組成物反映了形成電洞傳輸層時的電洞傳輸材料組成物中的各化合物的含量的比例。本態樣的電洞傳輸層為電洞傳輸材料的膜。此處,電洞傳輸材料組成物包含第一實施形態、第二實施形態、及第三實施形態中的組成物中的至少任一種以上、有機溶媒、以及摻雜劑。
(其他物質)
作為電洞傳輸層的緩衝層可包含所述有機半導體化合物及摻雜劑以外的物質,例如可包含光電轉換(活性層)材料、接著性功能材料、填料、或強度輔助材料等。
〔電子傳輸層〕
發電元件除了具有所述作為電洞傳輸層的緩衝層以外,亦可具有作為電子傳輸層的緩衝層。以下,在本項目中,將緩衝層亦稱為電子傳輸層。其態樣並無特殊限制,只要使用能夠提高電子自活性層向陰極的取出效率的任意材料即可,可使用公知的材料。具體而言,可列舉:國際公開第2013/171517號、國際公開第2013/180230號或日本專利特開2012-191194號公報等公知文獻中記載的無機化合物、有機化合物、或本發明的有機無機鈣鈦礦化合物。例如,作為無機化合物,可列舉:鋰、鈉、鉀或銫等鹼金屬的鹽、氧化鋅、氧化鈦、氧化鋁或氧化銦等金屬氧化物。作為有機化合物,可列舉:浴銅靈(Bathocuproine,BCP)、向紅菲咯啉(Bphen)、(8-羥基喹啉酮)鋁(Alq
3)、硼化合物、噁二唑化合物、苯並咪唑化合物、萘四羧酸酐(1,4,5,8-萘四羧酸酐(1,4,5,8-Naphthalenetetracarboxylic dianhydride,NTCDA))、苝四羧酸酐(3,4,9,10-苝四羧酸酐(3,4,9,10-Perylenetetracarboxylic dianhydride,PTCDA))、富勒烯化合物、或氧化膦化合物或硫化膦化合物等與週期表第16族元素具有雙鍵的膦化合物。
作為電洞傳輸層的緩衝層的厚度及作為電子傳輸層的緩衝層的厚度並無特殊限制,可根據用途適宜設定,但在一實施形態中,可獨立地設為0.5 nm以上,在另一實施形態中可設為1 nm以上,在又一實施形態中可設為5 nm以上,另一方面,在一實施形態中可設為1 μm以下,在另一實施形態中可設為500 nm以下,在又一實施形態中可設為200 nm以下,在又一實施形態中可設為150 nm以下。藉由緩衝層的膜厚處於所述範圍內,電洞或電子的載流子的遷移效率容易提高,光電轉換效率可提高。
作為電洞傳輸層的緩衝層及作為電子傳輸層的緩衝層均對層的形成方法無限制,可根據材料的特性選擇形成方法。例如,可藉由製作含有所述有機半導體化合物、摻雜劑、及溶媒的塗佈液,並使用旋塗法或噴墨法等濕式成膜法來形成緩衝層。另外,亦可藉由真空蒸鍍法等乾式成膜法形成緩衝層。
[電極]
電極具有捕集因活性層103中的光吸收而產生的電洞及電子的功能。本實施形態的發電元件100具有一對電極,將一對電極中的一者稱為上部電極,另一者稱為下部電極。在發電元件100具有基材或設置於基材上的情況下,可將更接近基材的電極稱為下部電極,將更遠離基材的電極稱為上部電極。另外,亦可將透明電極稱為下部電極,將透明性較下部電極低的電極稱為上部電極。圖1所示的發電元件100具有下部電極101及上部電極105。
作為一對電極,可使用適於電洞的捕集的陽極及適於電子的捕集的陰極。在此情況下,發電元件100可具有下部電極101為陽極、上部電極105為陰極的正型結構,亦可具有下部電極101為陰極、上部電極105為陽極的反型結構。
一對電極只要至少任一者為透光性即可,亦可兩者為透光性。所謂具有透光性,是指太陽光透過40%以上。另外,透明電極的太陽光線透過率為70%以上會使更多的光透過透明電極並到達活性層103,因此較佳。光的透過率可藉由分光光度計(例如日立高新技術(Hitachi High-Technologies)公司製造的U-4100)測定。
對於下部電極101及上部電極105、或陽極及陰極的構成構件及其製造方法,並無特殊的限制,可使用周知技術。例如,可使用國際公開第2013/171517號、國際公開第2013/180230號或日本專利特開2012-191194號公報等公知文獻中記載的構件及其製造方法。
[活性層]
發電元件100具有活性層103,所述活性層103位於一對電極間,含有有機無機混合型半導體化合物,並進行光電轉換。當發電元件100接收光時,光被活性層103吸收而產生載流子,所產生的載流子自下部電極101及上部電極105被取出。
所謂有機無機混合型半導體材料,是指有機成分與無機成分以分子級或奈米級組合而成的材料,且為顯示出半導體特性的材料。
有機無機混合型半導體材料較佳為具有鈣鈦礦結構的化合物(以下有時稱為鈣鈦礦半導體化合物)。所謂鈣鈦礦半導體化合物,是指具有鈣鈦礦結構的半導體化合物。作為鈣鈦礦半導體化合物,並無特殊的限制,例如可選自加拉索等人,無機固體的結構與性質,第七章-鈣鈦礦型及相關結構(Galasso et al. Structure and Properties of Inorganic Solids,Chapter 7-Perovskite type and related structures)中列舉的化合物。例如,作為鈣鈦礦半導體化合物,可列舉通式AMX
3所表示的AMX
3型的鈣鈦礦半導體化合物、或通式A
2MX
4所表示的A
2MX
4型的鈣鈦礦半導體化合物。此處,M是指二價陽離子,A是指一價陽離子,X是指一價陰離子。
一價陽離子A並無特殊的限制,但可使用所述加拉索(Galasso)的著作中記載的一價陽離子A。作為更具體的例子,可列舉包含週期表第1族及第13族至第16族元素的陽離子。該些中,較佳為銫離子、銣離子、鉀離子、可具有取代基的銨離子或可具有取代基的鏻離子。作為可具有取代基的銨離子的例子,可列舉一級銨離子或二級銨離子。取代基亦並無特殊的限制。作為可具有取代基的銨離子的具體例,可列舉烷基銨離子或芳基銨離子。特別是,為了避免立體阻礙,較佳為成為三維的晶體結構的單烷基銨離子,就穩定性提高的觀點而言,較佳為使用取代了一個以上的氟基的烷基銨離子。另外,作為陽離子A,亦可使用兩種以上的陽離子的組合。
作為一價陽離子A的具體例,可列舉:甲基銨離子、單氟化甲基銨離子、二氟化甲基銨離子、三氟化甲基銨離子、乙基銨離子、異丙基銨離子、正丙基銨離子、異丁基銨離子、正丁基銨離子、第三丁基銨離子、二甲基銨離子、二乙基銨離子、苯基銨離子、苄基銨離子、苯乙基銨離子、胍鎓離子、甲脒鎓離子、乙脒鎓離子或咪唑鎓離子等。
二價陽離子M亦並無特殊的限制,較佳為二價金屬陽離子或半金屬陽離子。作為具體的例子,可列舉週期表第14族元素的陽離子,作為更具體的例子,可列舉鉛陽離子(Pb
2+)、錫陽離子(Sn
2+)、鍺陽離子(Ge
2+)。另外,作為陽離子M,亦可使用兩種以上的陽離子的組合。再者,就獲得穩定的發電元件的觀點而言,特佳為使用鉛陽離子或包含鉛陽離子的兩種以上的陽離子。
作為一價陰離子X的例子,可列舉:鹵化物離子、乙酸根離子、硝酸根離子、硫酸根離子、硼酸根離子、乙醯丙酮離子、碳酸根離子、檸檬酸根離子、硫離子、碲離子、硫氰酸根離子、鈦酸根離子、鋯酸根離子、2,4-戊二酮離子或矽氟離子等。為了對帶隙進行調整,X可為一種陰離子,亦可為兩種以上的陰離子的組合。在一實施形態中,作為X,可列舉鹵化物離子或鹵化物離子與其他陰離子的組合。作為鹵化物離子X的例子,可列舉:氯化物離子、溴化物離子或碘化物離子等。就不過度擴大半導體的帶隙的觀點而言,較佳為主要使用碘化物離子或溴化物離子,但亦可以適當的比率將碘化物離子與溴化物離子組合。
作為鈣鈦礦半導體化合物的較佳的例子,可列舉有機-無機鈣鈦礦半導體化合物,特別是可列舉鹵化物系有機-無機鈣鈦礦半導體化合物。作為鈣鈦礦半導體化合物的具體例,可列舉CH
3NH
3PbI
3、CH
3NH
3PbBr
3、CH
3NH
3PbCl
3、CH
3NH
3SnI
3、CH
3NH
3SnBr
3、CH
3NH
3SnCl
3、CH
3NH
3PbI
(3-x)Cl
x、CH
3NH
3PbI
(3-x)Br
x、CH
3NH
3PbBr
(3-x)Cl
x、CH
3NH
3Pb
(1-y)Sn
yI
3、CH
3NH
3Pb
(1-y)Sn
yBr
3、CH
3NH
3Pb
(1-y)Sn
yCl
3、CH
3NH
3Pb
(1-y)Sn
yI
(3-x)Cl
x、CH
3NH
3Pb
(1-y)Sn
yI
(3-x)Br
x、及CH
3NH
3Pb
(1-y)Sn
yBr
(3-x)Cl
x、以及在所述化合物中使用CFH
2NH
3、CF
2HNH
3或CF
3NH
3來代替CH
3NH
3者等。再者,x表示0以上且3以下的任意值,y表示0以上且1以下的任意值。
活性層103可含有兩種以上的鈣鈦礦半導體化合物。例如, A、M及X中的至少一個不同的兩種以上的鈣鈦礦半導體化合物可包含於活性層103中。另外,活性層103亦可具有由包含不同材料或具有不同成分的多個層形成的積層結構。
為了獲得良好的半導體特性,活性層103中所包含的鈣鈦礦半導體化合物的量相對於活性層103的總質量而較佳為50質量%以上,進而佳為70質量%以上,更佳為80質量%以上。上限並無特別限制。另外,在活性層103中,除了包含鈣鈦礦半導體化合物以外,亦可包含添加劑。作為添加劑的例子,可列舉:鹵化物、氧化物、或硫化物、硫酸鹽、硝酸鹽或銨鹽等無機鹽般的無機化合物或有機化合物。
活性層103的厚度並無特殊的限制。就可吸收更多光的方面而言,活性層103的厚度在一實施形態中為10 nm以上,在另一實施形態中為50 nm以上,在又一實施形態中為100 nm以上,在又一實施形態中為120 nm以上。另一方面,就串聯電阻降低的方面或提高電荷的取出效率的方面而言,活性層103的厚度在一實施形態中為1500 nm以下,在另一實施形態中為1200 nm以下,在又一實施形態中為800 nm以下。
活性層103的形成方法並無特別限定,可使用任意的方法。作為具體例,可列舉塗佈法及蒸鍍法(或共蒸鍍法)。就可簡易地形成活性層103的方面而言,可使用塗佈法。例如,可列舉藉由塗佈含有鈣鈦礦半導體化合物或其前驅物的塗佈液,根據需要進行加熱乾燥而形成活性層103的方法。另外,藉由在塗佈了此種塗佈液之後,進一步塗佈鈣鈦礦半導體化合物的溶解性低的溶媒,亦可使鈣鈦礦半導體化合物析出。
所謂鈣鈦礦半導體化合物的前驅物,是指塗佈了塗佈液之後能夠轉換為鈣鈦礦半導體化合物的材料。作為具體的例子,可使用藉由加熱而能夠轉換為鈣鈦礦半導體化合物的鈣鈦礦半導體化合物前驅物。例如,可藉由將通式AX所表示的化合物、通式MX
2所表示的化合物與溶媒混合並進行加熱攪拌來製作塗佈液。可藉由塗佈所述塗佈液並進行加熱乾燥來製作含有通式AMX
3所示的鈣鈦礦半導體化合物的活性層103。作為溶媒,只要鈣鈦礦半導體化合物及添加劑溶解,則並無特別限定,例如可列舉N,N-二甲基甲醯胺般的有機溶媒。
作為塗佈液的塗佈方法,可使用任意的方法,例如可列舉:旋塗法、噴墨法、刮板法、滴注法、逆輥塗佈法、凹版塗佈法、吻合式塗佈法、輥刷法、噴塗法、氣刀塗佈法、線棒棒塗法、管道刮刀法、浸漬/塗佈法或簾塗法等。
帶隙可根據半導體化合物的吸收端波長及吸光度來算出。具體而言,可在透明玻璃基板等適當的試樣上形成半導體化合物薄膜,測定其透過光譜,將橫軸波長轉換為eV,將縱軸透過率轉換為√(ahν),將該吸收的上升擬合為直線,算出與基線相交的eV值作為帶隙。透過光譜例如可使用日立高新技術(Hitachi High-Technologies)公司製造的U-4100等分光光度計來測定。
作為用於將活性層的離子化電位設為所述所期望的範圍的方法,例如可列舉適宜變更所述鈣鈦礦半導體化合物中的陽離子成分。
作為用於將活性層的帶隙設為所述所期望的範圍的方法,例如可列舉適宜變更所述鈣鈦礦半導體化合物中的鹵素元素的構成比率。
[1-4.基材]
發電元件100通常具有作為支撐體的基材106。不過,本實施形態的發電元件亦可不具有基材106。基材106的材料只要不顯著損害本發明的效果,則並無特別限定,例如可使用國際公開第2013/171517號、國際公開第2013/180230號或日本專利特開2012-191194號公報等公知文獻中記載的材料。
[發電元件的製造方法]
根據所述方法,可藉由形成構成發電元件100的各層來製作發電元件100。構成發電元件100的各層的形成方法並無特殊的限制,可藉由片對片(萬葉)方式或輥對輥方式形成。
所謂輥對輥方式,是指在將捲成卷狀的撓性基材陸續送出並間歇地或者連續地搬送的同時在被捲取輥捲取之前的期間進行加工的方式。根據輥對輥方式,能夠對km等級的長條基板進行統一處理,因此輥對輥方式與片對片方式相比適於量產化。另一方面,若欲以輥對輥方式成膜各層,則在其結構上,有時會因成膜面與輥接觸而對膜造成損傷或部分地剝落。
可在輥對輥方式中使用的輥的大小只要在輥對輥方式的製造裝置中處理,則並無特別限定,但外徑的上限較佳為5 m以下,進而佳為3 m以下,更佳為1 m以下。另一方面,下限較佳為10 cm以上,進而佳為20 cm以上,更佳為30 cm以上。輥芯的外徑的上限較佳為4 m以下,進而佳為3 m以下,更佳為0.5 m以下。另一方面,下限較佳為1 cm以上,進而佳為3 cm以上,更佳為5 cm以上,進而佳為10 cm以上,特佳為20 cm以上。就輥的操作性高的方面而言,較佳為該些直徑為所述上限以下,就在各步驟中所成膜的層因彎曲應力而被破壞的可能性變低的方面而言,較佳為下限以上。輥的寬度的下限較佳為5 cm以上,進而佳為10 cm以上,更佳為20 cm以上。另一方面,上限較佳為5 m以下,進而佳為3 m以下,更佳為2 m以下。就輥的操作性高的方面而言,較佳為寬度為上限以下,下限以上會使發電元件100的大小的自由度變高,因此較佳。
在積層了上部電極105之後,可在50℃以上或80℃以上、另一方面為300℃以下、280℃以下、或250℃以下的溫度範圍內對發電元件100進行加熱(有時將所述步驟稱為退火處理步驟)。在50℃以上的溫度下進行退火處理步驟可獲得發電元件100的各層間的密接性、例如緩衝層102與下部電極101、緩衝層102與活性層103等層間的密接性提高的效果。藉由各層間的密接性提高,發電元件的熱穩定性或耐久性等可提高。將退火處理步驟的溫度設為300℃以下會使發電元件100中所包含的有機化合物熱分解的可能性變低。在退火處理步驟中,亦可在所述溫度範圍內進行使用不同溫度的階段性的加熱。
作為加熱時間,為了在抑制熱分解的同時提高密接性,在一實施形態中為1分鐘以上,在另一實施形態中為3分鐘以上,另一方面,在一實施形態中為180分鐘以下,在另一實施形態中為60分鐘以下。退火處理步驟可在作為太陽能電池性能的參數的開路電壓、短路電流及填充因子成為一定值時結束。退火處理步驟即使在防止構成材料的熱氧化的基礎上亦可在常壓下且惰性氣體環境中實施。作為加熱方法,可在加熱板等熱源載置發電元件,亦可在烘箱等加熱環境中放入發電元件。另外,加熱可以批次式進行,亦可以連續方式進行。
[光電轉換特性]
發電元件100的光電轉換特性可以如下方式求出。以某一照射強度對發電元件100照射適當的光譜的光,對電流-電壓特性進行測定。根據所獲得的電流-電壓曲線,可求出光電轉換效率(photoelectric conversion efficiency,PCE)、短路電流密度(Jsc)、開路電壓(Voc)、填充因子(fill factor,FF)、串聯電阻、分流電阻等光電轉換特性。
作為光電轉換效率(PCE)而求出的光電轉換效率為將發電元件的電流-電壓曲線的最佳動作點處的輸出(最大輸出)除以該照射光所具有的總能量(例如若為強度AM1.5 G的太陽光,則為100 mW/cm
2)而得的值(%)。
[使用方法]
在一實施形態中,發電元件100較佳地用作光發電元件。圖2是示意性地表示本發明的一實施形態的太陽能電池的結構的剖面圖,在圖2中示出了作為本發明的一實施形態的太陽能電池的太陽能電池。如圖2所示,本實施形態的薄膜太陽能電池14依序包括耐候性保護膜1、紫外線阻隔膜2、阻氣膜3、吸氣材料膜4、密封材料5、太陽能電池組件6、密封材料7、吸氣材料膜8、阻氣膜9、以及背板10。本實施形態的薄膜太陽能電池14具有所述發電元件作為太陽能電池組件6。而且,自形成有保護膜1之側(圖2中下方)照射光,太陽能電池組件6發電。再者,薄膜太陽能電池14不需要全部具有該些構成構件,可任意地選擇需要的構成構件。
對於構成發電元件的該些構成構件及其製造方法,並無特殊的限制,可使用周知技術。例如,可使用國際公開第2013/171517號、國際公開第2013/180230號或日本專利特開2012-191194號公報等公知文獻中記載的技術。
本實施形態的太陽能電池、特別是所述薄膜太陽能電池14的用途並無限制,可用於任意的用途。例如,一實施形態的太陽能電池可用作建材用太陽能電池、汽車用太陽能電池、室內裝飾用太陽能電池、鐵路用太陽能電池、船舶用太陽能電池、飛機用太陽能電池、宇宙飛船用太陽能電池、家電用太陽能電池、行動電話用太陽能電池或玩具用太陽能電池。
本實施形態的太陽能電池、特別是所述薄膜太陽能電池14可直接使用,亦可用作太陽能電池模組的構成部件。例如,如圖3所示,可製作在基材12上包括本實施形態的太陽能電池、特別是所述薄膜太陽能電池14的太陽能電池模組13,將所述太陽能電池模組13設置於使用場所來使用。
[實施例]
以下,列舉實驗例更具體地說明本發明的特徵。以下的實驗例所示的材料、使用量、比例、處理內容、處理流程等只要不脫離本發明的宗旨,則可適宜變更。因此,本發明的範圍不應由以下所示的具體例限定地解釋。
<合成例>
以下示出實驗例中使用的化合物及聚合物的合成方法。
[中間體(i-1)]
使用2,4,6-三甲基苯胺(4.05 g、30 mmol)、4-溴聯苯(4.66 g、20 mmol),作為反應條件,參考專利文獻(日本專利特開2019-175970號公報)中記載的方法,獲得表述的中間體(i-1)。
[化11]
中間體(i-1):
1H-NMR(400 MHz,溶媒:氘代氯仿):δ7.52(d,J=8.8 Hz,2H),δ7.41-7.35(m,4H),δ6.95(s,2H),δ6.55(d,J=8.8 Hz,2H),δ5.17(s,1H),δ2.31(s,3H),δ2.20(s,6H).
[化合物(I-1)]
使用中間體(i-1)(3.16 g、11 mmol)、4,4'-二溴聯苯(1.56 g、5.0 mmol),作為反應條件,參考專利文獻(日本專利特開2019-175970號公報)中記載的方法,獲得表述的化合物(I-1)。
[化12]
化合物(I-1):
1H-NMR(400 MHz,溶媒:重二氯甲烷):δ7.58-7.39(m,15H),δ7.30-7.00(m,15H),δ2.35(s,6H),δ2.05(s,12H).
[中間體(i-2)]
使用2,4,6-三甲基苯胺(3.82 g、27.3 mmol)及9,9-二甲基-2-溴芴(4.98 g、18.2 mmol),作為反應條件,參考專利文獻(日本專利特開2019-175970號公報)中記載的方法,獲得表述的中間體(i-2)。
[化13]
中間體(i-2):
1H-NMR(400 MHz,溶媒:氘代氯仿):δ7.54(d,J=7.2 Hz,1H),δ7.46(d,J=8.0 Hz,1H),δ7.33(d,J=8.0 Hz,1H),δ7.27-7.23(m,1H),δ7.19-7.15(m,1H),δ6.96(s,2H),δ6.55(d,J=2.0 Hz,1H),δ6.44(dd,J=2.0 Hz,J=8.0 Hz,1H),δ5.22(s,1H),δ2.32(s,3H),δ2.20(s,6H),δ1.41(s,6H).
[化合物(I-2)]
使用中間體(i-2)(5.50 g、16.8 mmol)、4,4'-二溴聯苯(2.43 g、7.81 mmol),作為反應條件,參考專利文獻(日本專利特開2019-175970號公報)中記載的方法,獲得表述的化合物(I-2)。
[化14]
化合物(I-2):
1H-NMR(400 MHz,溶媒:重二氯甲烷):δ7.61-7.12(m,22H),δ6.99(s,4H),δ2.35(s,6H),δ2.04(s,12H),δ1.40(s,12H).
[聚合物(II-1)]
在氮環境下,將2,4,6-三甲基苯胺及4,4'-二溴聯苯以莫耳比成為約1:1的方式放入二口茄型燒瓶中,進而放入二氯雙(二第三丁基(4-二甲基胺基苯基)膦)鈀(2 mol%)作為觸媒,在甲苯中在90℃下進行攪拌。反應結束後冷卻至室溫,向反應溶液中注入不良溶媒,對所析出的沈澱物進行過濾。使所獲得的個體溶解於甲苯中並通過酸性矽膠的短柱。藉由進行過濾及濃縮,獲得表述的聚合物(II-1)(數量平均分子量25,000、重量平均分子量30,000)。
聚合物(II-1)為相當於所述聚合物(II)的化合物,且為式(II)中的m為10~1,000的範圍的化合物。就提高電荷遷移率的觀點而言,m較佳為20~500,更佳為30~200。
[化15]
聚合物(II-1):
1H-NMR(400 MHz,溶媒:氘代氯仿):δ7.57-7.56(m,4H),δ7.50-7.46(m,8H),δ7.43-7.39(m,4H),δ7.31-7.27(m,2H),δ7.13-7.09(m,8H),δ6.84-6.82(m,4H),δ2.64-2.60(m,4H),δ1.68-1.60(m,4H),δ1.38-1.32(m,12H),δ0.90(t,J=6.8 Hz,6H).
[化合物(XI-1)]
將四(4-三氟甲基四氟苯基)硼酸鋰1.0 g及4-甲基苯基碘鎓甲苯磺酸酯470 mg溶解於二氯甲烷中,在室溫下攪拌10小時。對反應混合物進行過濾並對濾液進行濃縮。藉由矽膠管柱層析法對粗精製物進行精製,獲得下述化合物(XI-1)。
[化16]
<實驗例1>
[電子傳輸層用塗佈液的製備]
藉由向氧化錫(IV)15質量%水分散液(阿法埃莎(Alfa Aesar)公司製造)中加入超純水,製備7.5質量%的氧化錫水分散液。
[活性層用塗佈液的製備]
將碘化鉛(II)量取至小玻璃瓶中,並導入至手套箱內。以碘化鉛(II)的濃度成為1.3 mol/L的方式加入N,N-二甲基甲醯胺作為溶媒,其後,以100℃加熱攪拌1小時,藉此製備活性層用塗佈液1。
接著,將甲脒碘化氫酸鹽(Formamidinium Iodide,FAI)、甲胺溴化氫酸鹽(Methylammonium Bromide,MABr)、及甲胺氯化氫酸鹽(Methylammonium Chloride,MACl)以10:1:1.5的質量比的方式量取至另一個小玻璃瓶中,並導入至手套箱內。向其中加入異丙醇作為溶媒,藉此製備FAI、MABr、及MACl的合計濃度為0.54 mol/L的活性層用塗佈液2。
將2-苯基乙基碘化銨量取至另一個小玻璃瓶中,並導入至手套箱內。以2-苯基乙基碘化銨的濃度成為1 mg/mL的方式加入異丙醇作為溶媒,藉此製備活性層用塗佈液3。
[電洞傳輸層用塗佈液的製備]
將所合成的化合物(I-1)及聚合物(II-1)以重量比成為1:1的方式量取至小玻璃瓶中,添加苯甲醚,在100℃下攪拌5分鐘,藉此製備35.2 mg/mL的未摻雜電洞傳輸溶液。另外,向作為電子接受性摻雜劑的4-異丙基-4'-甲基二苯基碘鎓四(五氟苯基)硼酸鹽(4-isopropyl-4'-methyldiphenyliodonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate,TPFB)中加入苯甲醚,製備78 mM的摻雜劑溶液。接著,向恢復至室溫的未摻雜電洞傳輸溶液1 mL中加入0.1 mL的摻雜劑溶液,將所獲得的混合液以130℃加熱攪拌1小時,藉此製備電洞傳輸層用塗佈液。
[發電元件的製作]
對包括經圖案化的氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)透明導電膜的玻璃基板(吉奧馬(Geomatec)公司製造)進行使用超純水的超音波清洗、利用氮吹掃的乾燥、及紫外線(ultraviolet,UV)-臭氧處理。
在此基礎上,將所述電子傳輸層用塗佈液在室溫(25℃)下以2000 rpm的速度以成為厚度60 nm的方式旋塗於所述玻璃基板上後,在加熱板上以150℃加熱10分鐘,藉此形成電子傳輸層。
將形成有所述電子傳輸層的玻璃基板導入至手套箱,將加熱至100℃的活性層用塗佈液1(150 μL)滴加至電子傳輸層上,以2000 rpm的速度旋塗,在加熱板上以100℃加熱退火10分鐘,藉此形成碘化鉛層。進而,將形成有碘化鉛層的玻璃基板恢復至室溫後,將活性層用塗佈液2(120 μL)以2000 rpm的速度旋塗於碘化鉛層上,在加熱板上以150℃加熱20分鐘,其後冷卻至室溫後,以2000 rpm的速度旋塗活性層用塗佈液3(150 μL),在加熱板上以100℃加熱10分鐘,藉此形成鈣鈦礦半導體化合物的活性層(厚度650 nm)。
在所述活性層上,以1000 rpm的速度旋塗電洞傳輸層塗佈液(150 μL),進而在加熱板上以90℃加熱5分鐘,其後冷卻至室溫(25℃),藉此形成電洞傳輸層(厚度120 nm)。
在所述電洞傳輸層上,藉由電阻加熱型真空蒸鍍法蒸鍍厚度80 nm的金,形成上部電極。
以如上方式製作發電元件。
<實驗例2>
使用下述式(XX-1)所表示的化合物(XX-1):Spiro-OMeTAD(西格瑪奧德里奇(Sigma Aldrich)製造,型號「792071」)來代替實驗例1中使用的化合物(I-1),除此以外,與實驗例1同樣地製作發電元件。
[化17]
<實驗例3>
使用下述式(XX-2)所表示的化合物(XX-2)來代替實驗例1中使用的化合物(I-1),除此以外,與實驗例1同樣地製作發電元件。
[化18]
<實驗例4>
使用下述式(XX-3)所表示的化合物(XX-3)來代替實驗例1中使用的化合物(I-1),除此以外,與實驗例1同樣地製作發電元件。
[化19]
<實驗例5>
不使用實驗例1中使用的化合物(I-1)而僅使用聚合物(II-1)製備35.2 mg/mL的未摻雜電洞傳輸溶液後,實施摻雜處理,除此以外,與實驗例1同樣地製作發電元件。
[發電元件的評價]
在各例中獲得的發電元件上安裝4 mm見方的金屬遮罩,對ITO電極與金電極之間的電流-電壓特性進行測定。測定使用的是源表(source meter)(吉時利(Keithley)公司製造,2400型),作為照射光源,使用了作為模擬太陽光光源的空氣質量(Air quality,AM)1.5 G、放射照度100 mW/cm
2的太陽模擬器。藉由將電壓向負方向掃掠時的電流-電壓特性的最大輸出能量除以所照射的光能,算出各個光電轉換組件的初期轉換效率PCE(%)。將相對於實驗例5的比示於表1。
另外,對於保管於填充有氮的手套箱中的元件,在自上部電極形成起12天後進行相同的評價。將保管12天後的轉換效率PCE相對於實驗例5的比示於表1。
[非鹵素溶媒油墨穩定性的評價]
對於各例的電洞傳輸用塗佈液,在室溫下保管2週的過程中,藉由目視觀察析出等不良情況。接著,將油墨轉移至設定為5℃的冰箱中,保管10天後,藉由目視觀察析出等不良情況。將結果示於表1。
(評價基準)
○:未確認到析出。
×:確認到析出。
[層間密接性的評價]
對於各例的電洞傳輸用塗佈液及摻雜處理前的未摻雜電洞傳輸溶液,使用塗佈膜的棋盤的網格試驗,對與鈣鈦礦活性層的密接性進行評價。藉由與在將ITO成膜的玻璃基板上製作發電元件相同的方法,將活性層塗佈液1與活性層塗佈液2成膜,並進行熱處理,藉此形成鈣鈦礦活性層。在所述基板上藉由旋塗機塗佈電洞傳輸用塗佈液或未摻雜電洞傳輸溶液,在加熱板上以90℃加熱5分鐘而使其乾燥。使用刀具導軌以1 mm寬度切出11條到達坯料的切口後,改變90°方向進而劃出11條。接著,在切割後的塗膜面上貼附玻璃紙黏著膠帶,以膠帶的端沿面直方向剝掉,利用光學顯微鏡觀察表面,藉此對層間密接性進行評價。將結果示於表1。
(評價基準)
○:與有無摻雜劑無關,在活性層與電洞傳輸層的界面未確認到剝離
×:藉由有無摻雜劑的任意組成在活性層與電洞傳輸層的界面確認到剝離
[表1]
| 化合物 | 聚合物 | 化合物: 聚合物 | 密接性 | 油墨 穩定性 | PCE(%) | ||
| 初期 | 12天後 | ||||||
| 實驗例1 | I-1 | II-1 | 1:1 | ○ | ○ | 103 | 94 |
| 實驗例2 | XX-1 | II-1 | 1:1 | ○ | ○ | 82 | 71 |
| 實驗例3 | XX-2 | II-1 | 1:1 | ○ | ○ | 96 | 81 |
| 實驗例4 | XX-3 | II-1 | 1:1 | ○ | ○ | 97 | 84 |
| 實驗例5 | - | II-1 | 0:1 | × | × | 100 | 100 |
實驗例5的電洞傳輸層塗佈液的組成一般,已知可獲得高的組件特性,但在與活性層的密接性、或對作為非鹵素溶媒的苯甲醚的溶解性方面存在課題。根據表1的結果,藉由在聚合物(II-1)中混合化合物,可改善與活性層的密接性。可認為是低分子化合物進入至活性層表面所引起的錨定效應。摻雜劑濃度越小,與活性層的密接性越有變差的傾向,但在混合了化合物的組成中,即使未摻雜,亦未確認到活性層/電洞傳輸層界面的剝落。另外,亦示出了藉由在聚合物(II-1)中混合化合物,對作為非鹵素溶媒的苯甲醚的油墨穩定性改善。其原因在於所添加的化合物較聚合物(II-1)而言對使用溶媒的溶解性高。即,若選擇恰當的化合物,則能夠擴大使用溶媒的選擇幅度。進而示出了,藉由化合物(I-1)與聚合物(II-1)的混合,不僅在初期,而且在保管12天後亦可維持與作為參考的實驗例5同等的特性。可認為藉由選擇和與聚合物(II-1)混合的化合物結構類似性高的化合物,聚合物與化合物成為均勻地混合的狀態,摻雜狀態穩定,藉此組件的保管穩定性變高。
<實驗例6>
將所合成的化合物(I-1)與聚合物(II-1)以成為重量比1:1的方式量取至小玻璃瓶,添加鄰二氯苯並進行攪拌,藉此製備35.2 mg/mL的未摻雜電洞傳輸溶液。另外,向作為電子接受性摻雜劑的化合物(XI-1)中加入鄰二氯苯,製備78 mM的摻雜劑溶液。接著,向恢復至室溫的未摻雜電洞傳輸溶液1 mL中加入0.1 mL的摻雜劑溶液,將所獲得的混合液以150℃加熱攪拌1小時,藉此製備電洞傳輸層用塗佈液。使用所述油墨,與實驗例1同樣地製作發電元件。
<實驗例7>
將化合物(I-1)與聚合物(II-1)的重量比調整為2:1來代替實驗例6中使用的組成,除此以外,與實驗例6同樣地製作發電元件。
<實驗例8>
使用化合物(I-2)來代替實驗例6中使用的化合物(I-1),除此以外,與實驗例6同樣地製作發電元件。
<實驗例9>
將化合物(I-2)與聚合物(II-1)的重量比調整為2:1來代替實驗例8中使用的組成,除此以外,與實驗例8同樣地製作發電元件。
<實驗例10>
不使用實驗例6中使用的化合物(I-1)而僅使用聚合物(II-1)製備35.2 mg/mL的未摻雜電洞傳輸溶液後,實施摻雜處理,除此以外,與實驗例6同樣地製作發電元件。
<實驗例11>
不使用實驗例6中使用的聚合物(II-1)而僅使用化合物(I-1)製備35.2 mg/mL的未摻雜電洞傳輸溶液後,實施摻雜處理,除此以外,與實驗例6同樣地製作發電元件。
<實驗例12>
不使用實驗例8中使用的聚合物(II-1)而僅使用化合物(I-2)製備35.2 mg/mL的未摻雜電洞傳輸溶液後,實施摻雜處理,除此以外,與實驗例8同樣地製作發電元件。
藉由與實驗例1~實驗例5相同的方法進行發電元件的評價。將相對於實驗例10的PCE的比示於表2。
[表2]
| 化合物 | 聚合物 | 化合物: 聚合物 | PCE(%) | ||
| 初期 | 12天後 | ||||
| 實驗例6 | I-1 | II-1 | 1:1 | 87 | 91 |
| 實驗例7 | I-1 | II-1 | 2:1 | 97 | 104 |
| 實驗例8 | I-2 | II-1 | 1:1 | 97 | 102 |
| 實驗例9 | I-2 | II-1 | 2:1 | 95 | 101 |
| 實驗例10 | - | II-1 | 0:1 | 100 | 100 |
| 實驗例11 | I-1 | - | 1:0 | 84 | - |
| 實驗例12 | I-2 | - | 1:0 | 93 | 97 |
根據表2的結果證實,包括含有化合物(I-1)及化合物(I-2)的電洞傳輸層的發電元件顯示出光電轉換特性,藉由化合物(I-1)及化合物(I-2)以及聚合物(II-1)的混合,顯示出更高的光電轉換特性,且證實即使在保管12天後亦維持高的光電轉換特性。
[產業上的可利用性]
藉由本發明,可提供一種包括包含三芳基胺化合物的電洞傳輸層且顯示出充分的發電性能的發電元件。
1:耐候性保護膜
2:紫外線阻隔膜
3、9:阻氣膜
4、8:吸氣材料膜
5、7:密封材料
6:太陽能電池組件
10:背板
12:基材
13:太陽能電池模組
14:薄膜太陽能電池
100:發電元件
101:下部電極
102、104:緩衝層
103:活性層
105:上部電極
106:基材
圖1是示意性地表示發電元件的一例的剖面圖。
圖2是示意性地表示包括發電元件的太陽能電池的一例的剖面圖。
圖3是示意性地表示包括發電元件的太陽能電池模組的一例的剖面圖。
100:發電元件
101:下部電極
102、104:緩衝層
103:活性層
105:上部電極
106:基材
Claims (26)
- 一種組成物,包含下述式(I)所表示的化合物(I)及式(II)所表示的聚合物(II), 式(I)中,R 11~R 15分別獨立地表示氫原子或一價脂肪族烴基,R 11及R 15中的至少任一個表示一價脂肪族烴,Ar 11及Ar 12分別獨立地表示一價芳香族基,n表示1~3, 式(II)中,R 21~R 25分別獨立地表示氫原子或一價有機基,R 21及R 25中的至少任一個表示一價脂肪族烴,Ar 21及Ar 22分別獨立地表示一價芳香族基,m表示聚合度,平均聚合度表示10以上且1,000以下的自然數。
- 如請求項1所述的組成物,其中,所述式(I)中,Ar 11及Ar 12分別獨立地為可具有取代基的芳香族烴基。
- 如請求項1所述的組成物,其中,所述式(I)中,R 11~R 15中的至少一個為碳數1~20的脂肪族烴基。
- 如請求項1所述的組成物,其中,所述式(I)中,R 11~R 15中的至少兩個為碳數1~20的脂肪族烴基。
- 如請求項1所述的組成物,其中,所述式(I)所表示的化合物(I)在部分結構中包含所述式(II)所表示的聚合物的重複單元。
- 一種組成物,含有化合物(V-1)及聚合物(V-2),所述組成物中, 所述化合物(V-1)包含三芳基胺結構, 在與所述化合物(V-1)中的三芳基胺結構的氮原子鍵結的三個芳香環或雜芳香環中的至少一個中的與所述氮原子鍵結的原子的相鄰原子中的至少任一者鍵結有一價有機基, 所述化合物(V-1)的分子量為100~5,000, 所述聚合物(V-2)具有包含三芳基胺結構的重複單元, 在與所述重複單元中的三芳基胺結構的氮原子鍵結的三個芳香環或雜芳香環中的至少一個中的與所述氮原子鍵結的原子的相鄰原子上鍵結有一價有機基, 所述聚合物(V-2)的重量平均分子量超過5,000且為100,000以下。
- 如請求項6所述的組成物,其中,所述聚合物(V-2)的各重複單元中的三芳基胺結構的氮原子、及與所述氮原子鍵結的三個芳香環或雜芳香環中的兩個構成主鏈, 在側鏈的芳香環或雜芳香環中的與所述氮原子鍵結的原子的相鄰原子中的至少任一者鍵結有一價有機基。
- 如請求項6所述的組成物,其中,所述化合物(V-1)的所述芳香環或所述雜芳香環所鍵結的所述一價有機基、及所述聚合物(V-2)的重複單元中的所述芳香環或所述雜芳香環所鍵結的所述一價有機基均為脂肪族烴基。
- 如請求項6所述的組成物,其中,所述化合物(V-1)的三芳基胺結構的三個所述芳香環或所述雜芳香環、及所述聚合物(V-2)中的三芳基胺結構的三個所述芳香環或所述雜芳香環均為苯。
- 如請求項6所述的組成物,其中,所述化合物(V-1)包含所述聚合物(V-2)的重複單元作為部分結構。
- 如請求項1至10中任一項所述的組成物,更包含有機溶媒。
- 如請求項1至10中任一項所述的組成物,更包含摻雜劑。
- 一種組成物,其中,如請求項1至10中任一項所述的組成物更包含摻雜劑, 所述摻雜劑包含下述式(X)所表示的碘鎓鹽, [R 61-I +-R 62]X -(X) 式(X)中,R 61及R 62分別獨立地為一價有機基,X -表示任意的陰離子。
- 如請求項13所述的組成物,其中,所述摻雜劑包含下述式(XI)所表示的化合物, 式(XI)中,R 71~R 74分別獨立地表示氫原子或碳數1~3的烷基,Ar 71表示可具有取代基的碳數6~30的芳香族烴基或芳香族雜環基,n表示0~5的整數。
- 一種電洞傳輸層,包含如請求項1至10中任一項所述的組成物。
- 一種發電元件,具有: 一對電極,由上部電極及下部電極構成; 活性層,位於所述一對電極間且含有有機無機混合型半導體化合物;以及 電洞傳輸層,位於所述一對電極間,所述發電元件中, 所述電洞傳輸層包含如請求項1至10中任一項所述的組成物。
- 如請求項16所述的發電元件,其中,所述有機無機混合型半導體化合物包含具有鈣鈦礦結構的化合物。
- 一種化合物,由下述式(III)表示, 式(III)中,R 31~R 35分別獨立地表示氫原子或一價脂肪族烴基,Ar 31及Ar 32分別獨立地表示可具有取代基的一價芳香族烴基,n表示1~3;其中,R 31~R 35中的至少兩個表示一價脂肪族烴基。
- 如請求項18所述的化合物,其中,所述式(III)中,Ar 31及Ar 32為聯苯基。
- 如請求項18所述的化合物,其中,所述式(III)中,Ar 31及Ar 32為可具有取代基的芴基。
- 如請求項18所述的化合物,其中,式(III)中,n為1。
- 如請求項18所述的化合物,其中,式(III)中,R 31~R 35中的至少兩個為碳數1~6的烷基。
- 如請求項18所述的化合物,其中,式(III)中,R 31~R 35中的至少兩個為甲基。
- 一種組成物,包含如請求項18所述的式(III)所表示的化合物。
- 一種電洞傳輸層,包含如請求項18所述的式(III)所表示的化合物。
- 一種發電元件,包括包含如請求項18所述的式(III)所表示的化合物的電洞傳輸層。
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