二苯并荧蒽化合物及使用其的有机薄膜太阳能电池制造技术

技术编号:7860782 阅读:219 留言:0更新日期:2012-10-14 18:13
一种下式(A)表示的二苯并荧蒽化合物。[式中,R1~R14中的至少一个为下式(S)表示的氨基,R1~R14中的式(S)表示的氨基之外的基团分别为氢原子、C1~C40的取代或未取代的烷基、C2~C40的取代或未取代的烯基、C2~C40的取代或未取代的炔基、C6~C40的取代或未取代的芳基、C3~C40的取代或未取代的杂芳基、C1~C40的取代或未取代的烷氧基、或者C6~C40的取代或未取代的芳氧基(式(S)中,Ra和Rb分别为C6~C40的取代或未取代的芳基、或者C1~C40的取代或未取代的烷基。Ra和Rb可以键合而形成环)]。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及能够用于有机薄膜太阳能电池等的ニ苯并荧蒽化合物以及使用其的有机薄膜太阳能电池。
技术介绍
有机薄膜太阳能电池是以将光信号转换成电信号的光电ニ极管或摄像元件、将光能转换成电能的太阳能电池为代表,相 对于光输入而显示电输出的装置,是显示与相对于电输入而显示光输出的电致发光(EL)元件相反的应答的装置。以化石燃料的枯竭问题、地球温室效应问题为背景,太阳能电池作为清洁能源而言,近年来受到了广泛地关注,并踊跃地进行了研究开发。以往,已实用化的太阳能电池是以单晶Si、多晶Si、无定形Si等为代表的硅系太阳能电池。但是,伴随着昂贵和作为原料的Si不充足的问题等浮出表面,使用其他材料的太阳能电池的需要也逐渐高涨。在这样的背景下,从廉价、毒性低、且还不存在原材料不充足的担忧的观点出发,有机太阳能电池作为继硅系太阳能电池之后的下一代的太阳能电池而受到广泛关注。有机太阳能电池基本上由输送电子的η层和输送空穴的P层构成,根据构成各层的材料可分为2种。从使用使ニ氧化钛等无机半导体表面单分子吸附钌色素等敏化色素而得的物质作为η层、使用电解质溶液作为P层的有机太阳能电池被称作色素敏化太阳能电池(所谓Gratzel Cell),1991年以后从光电转换效率(以下有时简称为转换效率。)的高度出发,精心地进行了研究。但是,由于使用了溶液,因此在长时间使用时,具有发生漏液等缺点。为了克服这样的缺点,最近还进行了将电解质溶液固体化,对全固体型的色素敏化太阳能电池进行摸索这样的研究,但是,使有机物进入多孔质ニ氧化钛的细孔的技术的难度高,因而现状为尚未完成重现性良好且显现出高转换效率的电池。另ー方面,对于η层、P层均由有机薄膜构成的有机薄膜太阳能电池而言,因为是全固体型的,因此从没有漏液等缺点、制作容易、不使用作为稀有金属的钌等等发面出发,最近受到关注并进行了精心地研究。对于有机薄膜太阳能电池而言,最初利用使用了部花青色素等的单层膜进行了研究,发现通过进行P层/n层的层叠,从而可提高转换效率,自此以后,层叠结构成为了主流。对于此时所使用的材料,P层为铜酞菁(CuPc)、η层为茈酰亚胺类(PTCBI)。然后,发现通过在P层与η层之间插入i层(P材料与η材料的混合层)而增加层叠数,从而可提高转换效率。但是,此时所使用的的材料依然是酞菁类和茈酰亚胺类。然后发现利用层叠p/i/n层所有层而形成的层叠电池构成,可进ー步提高转换效率,此时的材料系是酞菁类和C6(l。另外,就使用高分子化合物的有机薄膜太阳能单元电池而言,主要进行了所谓的本体异质结结构的研究,所述研究通过使用导电性高分子作为P材料,使用C6tl衍生物作为η材料,将它们混合并进行热处理,从而可诱发微小层分离,増加P材料与η材料的异质界面,提高转换效率。对于在此所使用的材料系,作为P材料主要为被称作聚-3-己基噻吩(Ρ3ΗΤ) 的可溶性聚噻吩衍生物,作为η材料主要为被称作PCBM的可溶性C6tl衍生物。这样,就有机薄膜太阳能电池而言,利用单元电池构成以及P材料与η材料的形态学的最佳化而提高了转换效率,但是在此所使用的材料系从初期开始基本上没有进展,依然是使用酞菁类、茈酰亚胺类、C6tl类。因而,为了提高光电转换效率,热切地希望开发出替代它们的新型的材料系。一般来说,有机太阳能电池的工作过程包括(I)光吸收和激子生成、(2)激子扩散、(3)电荷分离、(4)载流子移动、(5)产生电动势的常规过程。对于有机物,显示出大致与太阳光光谱一致的吸收特性的物质不多,因此,大多无法实现高转换效率。例如,近年来精心地进行了有机EL元件的开发,其中,发现了作为优异的空穴输送材料和空穴注入材料的胺化合物。这样的胺化合物具有优异的空穴输送特性,因此具有用作有机薄膜太阳能电池用的P材料的可能性,但是在可见光区域中不显示光吸收,因此具有对于太阳光光谱的吸收特性不足,光电转换效率不足这样的缺点。但是,对于有机化合物而言,通常在可见光区域中具有吸收,因此,已知只要将π电子共轭系扩大,对吸收极大波长进行长波长化即可。但是,若过度地将共轭系扩张,使分子量变得过大,则会导致在溶剂中的溶解性降低而使精制变得困难,或者升华温度上升而无法进行升华精制等难点明显化。因此,作为在抑制一定程度的分子量的同时使长波长高效地具有吸收波长的方法的一例,已知多并苯类的使用。例如,专利文献I公开了将多并苯化合物用于太阳能电池材料的技木。但是,一般而言,多并苯类若为了扩大可见吸收区域而增加缩环数,则变得对光、氧不稳定,因此具有精制和操作变得困难、高纯度化也有困难等缺点,难以称作是实用的太阳能电池材料。作为其他的化合物的例子,例如专利文献2公开了使用茈衍生物的有机光电转换元件。但是,茈系化合物大多为难溶性的化合物,因此在柱色谱法、重结晶等溶解在有机溶剂中而进行精制的方法中伴有较多的困难。另外,作为不使用有机溶剂的精制法,例如有升华精制等,但是专利文献2公开的茈系化合物的分子的平面性极高,分子量也较大,因此,升华温度变高,大多伴随着分解地进行升华,因此难以精制成高纯度。专利文献专利文献I :日本特开2008-091380号公报专利文献2 :日本特开2008-135540号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供可用作有机电子材料的化合物,尤其是提供在用于有机薄膜太阳能电池时显示出高效率的光电转换特性的化合物。 利用本专利技术,可提供以下的ニ苯并荧蒽化合物等。I.下式(A)表示的ニ苯并荧蒽化合物。本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.29 JP 2010-0189061.一种下式(A)表示的ニ苯并荧蒽化合物,2.根据权利要求I所述的ニ苯并荧蒽化合物,其以下式(B)表示,3.根据权利要求I或2所述的ニ苯并荧蒽化合物,其以下式(C)表示,4.一种有机薄膜太阳能电池材料,其含有权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:池田秀嗣松浦正英
申请(专利权)人:出光兴产株式会社
类型:发明
国别省市:

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