菲咯啉化合物、含有該化合物的電子輸送材料、以及包含該化合物而成的有機薄膜太陽能電池的製作方法
2023-09-21 07:42:50 1
專利名稱：菲咯啉化合物、含有該化合物的電子輸送材料、以及包含該化合物而成的有機薄膜太陽能電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及新型菲咯啉化合物、含有該化合物的電子輸送材料、有機薄膜太陽能電池用材料、及使用其的有機薄膜太陽能電池以及層疊型有機薄膜太陽能電池。
背景技術：
對於太陽能電池，以化石燃料的枯竭問題、地球溫暖化問題為背景，作為綠色能量源而近年來受到注目，其研究開發正盛行起來。以往，被實用化的是，單晶體Si、多晶體Si、無定形Si等所代表的矽系太陽能電池，伴隨著高價、原料Si的不足問題等的表面化，對下一代太陽能電池的要求逐漸提高。
在這樣的背景中，有機太陽能電池廉價且沒有原材料不足的擔心，因而作為矽系太陽能電池的下一代的太陽能電池受到注目。有機太陽能電池基本上由輸送電子的η層和輸送空穴的P層形成。作為η層，使用在氧化鈦等的無機半導體表面單分子吸附了釕色素等的敏化色素的層、作為P層使用電解質溶液的有機太陽能電池被稱為色素敏化太陽能電池(所謂Graetzel cell)，由於光電轉換效率高，因而1991年以後被認真研究起來，但由於使用溶液，具有長時間使用時漏液等缺點。因此，為了克服這樣的缺點，最近還進行了使電解質溶液固體化而摸索全固體型的色素敏化太陽能電池的研究，但在多孔二氧化鈦的細孔中摻入有機物的技術難度高，現狀是無法完成能夠再現性良好地表現高轉換效率的電池。另一方面，對於η層、P層都由有機薄膜形成的有機薄膜太陽能電池，其沒有由於全固體型而存在漏液等缺點，容易製作，不使用稀少金屬釕等這樣的優點等，而最近受到注目，被認真研究起來。對於有機薄膜太陽能電池，最初以使用部花青色素等的單層膜進行研究，但發現通過製成層疊有P層和η層的多層膜，提高了光轉換效率(以下，有時簡稱為轉換效率。)，在此以後由多層膜構成的有機薄膜太陽能電池漸漸成為主流。例如，在專利文獻I中，公開了如下所述的有機薄膜太陽能電池作為P層，由銅酞菁(CuPc)構成，作為η層，由茈亞胺類(PTCBI)構成，作為激發子阻止層，由含氮系雜環化合物(浴銅靈BCP)構成。然後，還發現通過在P層與η層之間插入i層(P材料與η材料的混合層)，提高了轉換效率。然而，此時使用的材料依然是酞菁類、茈亞胺類、和BCP。另外，還發現然後，通過將幾層p/i/n層層疊這樣的堆伐結構，進一步提高了轉換效率，此時的材料係為酞菁類、富勒烯C6tl和浴銅靈(BCP)。另一方面，主要進行以下所謂本體異質結結構的研究在使用高分子的有機薄膜太陽能電池中，作為P材料(構成P層的材料)使用導電性高分子，作為η材料(構成η層的材料)使用富勒烯C6tl化合物，將它們混合，進行熱處理，由此引起微層分離而使P材料與η材料的異質結面增加，使轉換效率提高。這裡使用的材料系主要是作為P材料的被稱為Ρ3ΗΤ的可溶性聚噻吩衍生物、作為η材料的被稱為PCBM的可溶性C6tl化合物。
由此，有機薄膜太陽能電池中，通過電池單元結構以及P層和η層的形態的最適化，帶來轉換效率的提高，所用的材料系從初期開始始終沒有太多進展，依然使用酞菁類、茈亞胺類、C6tl類、浴銅靈(BCP)。因而，熱切期待代替它們的新材料系的開發。專利文獻2中公開了將下述式所示的菲咯啉衍生物用於激發子阻止層的有機薄膜太陽能電池。著眼於具有與BCP具有相同程度的能隙，該菲咯啉衍生物被利用於激發子阻止層。[化I]
權利要求
1.一種下述式(I)所示的化合物，
2.根據權利要求I所述的化合物，其中，所述式(I)所示的化合物為下述式(2)或式(3)所示的化合物，
3.一種電子輸送材料，其含有權利要求I或2所述的化合物。
4.一種有機薄膜太陽能電池用材料，其含有權利要求I或2所述的化合物。
5.一種有機薄膜太陽能電池，其中，在陽極與陰極之間配置了包含權利要求I或2所述的化合物的有機層。
6.根據權利要求5所述的有機薄膜太陽能電池，其中，所述有機層為陰極側的緩衝層。
7.一種層疊型有機薄膜太陽能電池，其中，層疊了多個有機太陽能電池單電池單元的層疊型有機薄膜太陽能電池的與中間電極連接的緩衝層，含有權利要求I或2所述的化合物。
8.一種裝置，其具有權利要求5或6所述的有機薄膜太陽能電池或權利要求7所述的層疊型有機薄膜太陽能電池。
全文摘要
一種下述式(1)所示的化合物。(L為單鍵或2價的基團，其與1，10-菲咯啉的*所示的6位、8位或9位中的任一個位置結合。Rg為取代或未取代的苯環或萘環、X為氧原子或N-R4)
文檔編號H01L51/42GK102958929SQ20118003168
公開日2013年3月6日 申請日期2011年7月27日 優先權日2010年7月28日
發明者安川圭一, 前田龍志, 東海林弘 申請人:出光興產株式會社