化合物、光电转换元件用空穴传输材料、空穴传输层及使用其的光电转换元件及太阳能电池制造技术

本发明专利技术提供一种化合物，是由下述通式(1)表示的化合物，其中，通式(1)中的X1及X2分别独立地由下述通式(2)表示。立地由下述通式(2)表示。立地由下述通式(2)表示。立地由下述通式(2)表示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】化合物、光电转换元件用空穴传输材料、空穴传输层及使用其的光电转换元件及太阳能电池


[0001]本专利技术涉及化合物、光电转换元件用空穴传输材料、空穴传输层及使用其的光电转换元件及太阳能电池。

技术介绍

[0002]近年来，作为清洁能源，太阳光发电备受瞩目，盛行太阳能电池的开发。其中，作为低成本且能够以溶液工艺制造的下一代型太阳能电池，将钙钛矿材料用于光电转换层的太阳能电池(以下，记作钙钛矿型太阳能电池)的开发正受到瞩目(例如，专利文献1、非专利文献1～2)。
[0003]钙钛矿型太阳能电池大多在元件中使用空穴传输材料。作为使用目的，可列举：(1)提高对空穴进行选择性传输的功能而使光电转换效率提高；(2)与钙钛矿光电转换层接合而保护容易受到来自水分、氧的影响的钙钛矿材料(例如，非专利文献3)。作为标准的空穴传输材料，大多使用螺二芴系有机化合物的Spiro
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OMeTAD，但是通过该材料有助于提高光电转换特性的空穴传输材料的报告少。
[0004]将空穴传输材料用于钙钛矿型太阳能电池的元件时，在将有机化合物用于空穴传输材料而制作元件的以往方法中，向空穴传输材料加入作为添加剂的掺杂剂。该掺杂剂是为了使空穴传输材料的电阻减少而使用的(例如，非专利文献3～4)。
[0005]但是，使用作为添加剂的掺杂剂时，担心会降低使用了有机化合物的光电转换元件的耐久性而缩短元件整体的寿命(例如，非专利文献3)，因此期望开发具有不包含掺杂剂或降低了掺杂剂含量的空穴传输层的光电转换元件。另外，若能够不含掺杂剂或降低含量，则能够削减添加剂成本或削减制造工艺成本。
[0006]专利文献1：国际公开第2017/104792号
[0007]非专利文献1：Journal of the American Chemical Society，2009年，131卷，P.6050
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6051
[0008]非专利文献2：Science，2012年，388卷，P.643
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647
[0009]非专利文献3：Chem.Sci.，2019年，10，P.6748
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6769
[0010]非专利文献4：Adv.Funct.Mater.，2019年，1901296

技术实现思路

[0011]本专利技术要解决的课题在于提供一种通过用于光电转换元件及太阳能电池而能够构成耐久性高的光电转换元件及太阳能电池的新型光电转换元件用空穴传输材料及使用其的光电转换元件及太阳能电池。
[0012]为了解决上述课题，专利技术人等进行了深入研究，结果发现：通过使用具有特定结构的化合物作为光电转换元件用空穴传输材料，从而得到高耐久性的光电转换元件及太阳能电池。即，本专利技术的主要内容如下。
[0013]1.一种化合物，是由下述通式(1)表示的化合物，其中，通式(1)中的X1及X2分别独立地由下述通式(2)表示。
[0014]【化学式1】
[0015][0016][式中，R1及R2分别独立地表示腈基、碳原子数1～4的直链状或支链状的全氟烷基、能够具有取代基的碳原子数1～18的直链状或支链状的酰基、能够具有取代基的碳原子数1～18的直链状或支链状的烷氧基羰基、能够具有取代基的碳原子数1～18的硫基、能够具有取代基的碳原子数1～20的氨基、或者能够具有取代基的碳原子数1～18的直链状或支链状的烷基磺酰基，
[0017]R3～R
22
分别独立地表示氢原子、卤素原子、羧基、三甲基甲硅烷基、能够具有取代基的碳原子数1～18的直链状或支链状的烷基、能够具有取代基的碳原子数2～20的直链状或支链状的烯基、能够具有取代基的碳原子数2～20的直链状或支链状的炔基、能够具有取代基的碳原子数3～10的环烷基、能够具有取代基的碳原子数1～20的直链状或支链状的烷氧基、能够具有取代基的碳原子数3～10的环烷氧基、能够具有取代基的碳原子数1～20的酰基、能够具有取代基的碳原子数1～18的硫基、能够具有取代基的碳原子数1～20的氨基、具有取代基的碳原子数6～36的芳香族烃基、或者能够具有取代基的成环原子数5～36的杂环基，
[0018]R1及R2能够彼此键合而形成环，R3～R7、R8～R
12
、R
13
～R
17
及R
18
～R
22
中的相邻基团之间能够彼此键合而形成环，R7与R8及R
17
与R
18
能够彼此键合而形成环。
[0019]其中，在R1及R2为腈基、R5为甲氧基的情况下，R
10
、R
15
、R
20
中的至少1个为除甲氧基以外的上述基团。][0020]【化学式2】
[0021][0022][式中，R
23
～R
28
分别独立地表示氢原子、能够具有取代基的碳原子数1～20的直链状或支链状的烷基、能够具有取代基的碳原子数2～20的直链状或支链状的烯基、能够具有取代基的碳原子数2～20的直链状或支链状的炔基、能够具有取代基的碳原子数3～10的环
烷基、能够具有取代基的碳原子数1～20的直链状或支链状的烷氧基、能够具有取代基的碳原子数3～10的环烷氧基、能够具有取代基的碳原子数1～18的硫基、能够具有取代基的碳原子数1～20的氨基、能够具有取代基的碳原子数6～36的芳香族烃基、或者能够具有取代基的成环原子数5～36的杂环基，
[0023]R
23
与R
24
、R
25
与R
26
及R
27
与R
28
能够彼此键合而形成环。
[0024]Y1表示氧原子、硫原子或硒原子，m及n分别表示0～2的整数。
[0025]其中，m及n的任一者为1或2。][0026]2.根据上述1所述的化合物，其中，在所述通式(1)中，R1及R2分别独立地为腈基、能够具有取代基的碳原子数1～18的直链状或支链状的酰基、或者能够具有取代基的碳原子数1～18的直链状或支链状的烷氧基羰基。
[0027]3.根据上述1或2所述的化合物，其中，所述通式(2)的m为1。
[0028]4.一种光电转换元件用空穴传输材料，含有上述1～3中任一项所述的化合物。
[0029]5.一种空穴传输层，由包含上述4所述的光电转换元件用空穴传输材料和作为添加剂的掺杂剂的组合物形成，所述掺杂剂相对于所述光电转换元件用空穴传输材料1当量为0～0.5当量。
[0030]6.一种光电转换元件，包含上述5所述的光电转换元件用空穴传输材料。
[0031]7.一种太阳能电池，包含上述6所述的光电转换元件。
[0032]根据本专利技术涉及的化合物及含有该化合物的光电转换元件用空穴传输材料，能够制作高耐久性的光电转换元件及太阳能电池。
附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种化合物，是由下述通式(1)表示的化合物，通式(1)中的X1及X2分别独立地由下述通式(2)表示，【化学式1】式中，R1及R2分别独立地表示腈基、碳原子数1～4的直链状或支链状的全氟烷基、能够具有取代基的碳原子数1～18的直链状或支链状的酰基、能够具有取代基的碳原子数1～18的直链状或支链状的烷氧基羰基、能够具有取代基的碳原子数1～18的硫基、能够具有取代基的碳原子数1～20的氨基、或者能够具有取代基的碳原子数1～18的直链状或支链状的烷基磺酰基，R3～R
22
分别独立地表示氢原子、卤素原子、羧基、三甲基甲硅烷基、能够具有取代基的碳原子数1～18的直链状或支链状的烷基、能够具有取代基的碳原子数2～20的直链状或支链状的烯基、能够具有取代基的碳原子数2～20的直链状或支链状的炔基、能够具有取代基的碳原子数3～10的环烷基、能够具有取代基的碳原子数1～20的直链状或支链状的烷氧基、能够具有取代基的碳原子数3～10的环烷氧基、能够具有取代基的碳原子数1～20的酰基、能够具有取代基的碳原子数1～18的硫基、能够具有取代基的碳原子数1～20的氨基、具有取代基的碳原子数6～36的芳香族烃基、或者能够具有取代基的成环原子数5～36的杂环基，R1及R2能够彼此键合而形成环，R3～R7、R8～R
12
、R
13
～R
17
及R
18
～R
22
中的相邻基团之间能够彼此键合而形成环，R7与R8及R
17
与R
18
能够彼此键合而形成环，其中，在R1及R2为腈基、R5为甲氧基的情况下，R
10
、R
15
、R
20
中的至少1...

【专利技术属性】
技术研发人员：大仓友也，高桥秀聪，佐藤洋，
申请(专利权)人：保土谷化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：