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(jī)薄膜太陽(yáng)能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(jī)薄膜太陽(yáng)能電池用材料、及使用其的有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池以及層疊型有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù)：
對(duì)于太陽(yáng)能電池，以化石燃料的枯竭問(wèn)題、地球溫暖化問(wèn)題為背景，作為綠色能量源而近年來(lái)受到注目，其研究開(kāi)發(fā)正盛行起來(lái)。以往，被實(shí)用化的是，單晶體Si、多晶體Si、無(wú)定形Si等所代表的硅系太陽(yáng)能電池，伴隨著高價(jià)、原料Si的不足問(wèn)題等的表面化，對(duì)下一代太陽(yáng)能電池的要求逐漸提高。
在這樣的背景中，有機(jī)太陽(yáng)能電池廉價(jià)且沒(méi)有原材料不足的擔(dān)心，因而作為硅系太陽(yáng)能電池的下一代的太陽(yáng)能電池受到注目。有機(jī)太陽(yáng)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(wú)機(jī)半導(dǎo)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(zhì)溶液的有機(jī)太陽(yáng)能電池被稱為色素敏化太陽(yáng)能電池(所謂Graetzel cell)，由于光電轉(zhuǎn)換效率高，因而1991年以后被認(rèn)真研究起來(lái)，但由于使用溶液，具有長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)漏液等缺點(diǎn)。因此，為了克服這樣的缺點(diǎn)，最近還進(jìn)行了使電解質(zhì)溶液固體化而摸索全固體型的色素敏化太陽(yáng)能電池的研究，但在多孔二氧化鈦的細(xì)孔中摻入有機(jī)物的技術(shù)難度高，現(xiàn)狀是無(wú)法完成能夠再現(xiàn)性良好地表現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率的電池。另一方面，對(duì)于η層、P層都由有機(jī)薄膜形成的有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池，其沒(méi)有由于全固體型而存在漏液等缺點(diǎn)，容易制作，不使用稀少金屬釕等這樣的優(yōu)點(diǎn)等，而最近受到注目，被認(rèn)真研究起來(lái)。對(duì)于有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池，最初以使用部花青色素等的單層膜進(jìn)行研究，但發(fā)現(xiàn)通過(guò)制成層疊有P層和η層的多層膜，提高了光轉(zhuǎn)換效率(以下，有時(shí)簡(jiǎn)稱為轉(zhuǎn)換效率。)，在此以后由多層膜構(gòu)成的有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池漸漸成為主流。例如，在專利文獻(xiàn)I中，公開(kāi)了如下所述的有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池作為P層，由銅酞菁(CuPc)構(gòu)成，作為η層，由茈亞胺類(PTCBI)構(gòu)成，作為激發(fā)子阻止層，由含氮系雜環(huán)化合物(浴銅靈BCP)構(gòu)成。然后，還發(fā)現(xiàn)通過(guò)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(zhuǎn)換效率。然而，此時(shí)使用的材料依然是酞菁類、茈亞胺類、和BCP。另外，還發(fā)現(xiàn)然后，通過(guò)將幾層p/i/n層層疊這樣的堆伐結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了轉(zhuǎn)換效率，此時(shí)的材料系為酞菁類、富勒烯C6tl和浴銅靈(BCP)。另一方面，主要進(jìn)行以下所謂本體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的研究在使用高分子的有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池中，作為P材料(構(gòu)成P層的材料)使用導(dǎo)電性高分子，作為η材料(構(gòu)成η層的材料)使用富勒烯C6tl化合物，將它們混合，進(jìn)行熱處理，由此引起微層分離而使P材料與η材料的異質(zhì)結(jié)面增加，使轉(zhuǎn)換效率提高。這里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(jī)薄膜太陽(yáng)能電池中，通過(guò)電池單元結(jié)構(gòu)以及P層和η層的形態(tài)的最適化，帶來(lái)轉(zhuǎn)換效率的提高，所用的材料系從初期開(kāi)始始終沒(méi)有太多進(jìn)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(kāi)發(fā)。專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了將下述式所示的菲咯啉衍生物用于激發(fā)子阻止層的有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池。著眼于具有與BCP具有相同程度的能隙，該菲咯啉衍生物被利用于激發(fā)子阻止層。[化I]
權(quán)利要求
1.一種下述式(I)所示的化合物，
2.根據(jù)權(quán)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(quán)利要求I或2所述的化合物。
4.一種有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池用材料，其含有權(quán)利要求I或2所述的化合物。
5.一種有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池，其中，在陽(yáng)極與陰極之間配置了包含權(quán)利要求I或2所述的化合物的有機(jī)層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池，其中，所述有機(jī)層為陰極側(cè)的緩沖層。
7.一種層疊型有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池，其中，層疊了多個(gè)有機(jī)太陽(yáng)能電池單電池單元的層疊型有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池的與中間電極連接的緩沖層，含有權(quán)利要求I或2所述的化合物。
8.一種裝置，其具有權(quán)利要求5或6所述的有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池或權(quán)利要求7所述的層疊型有機(jī)薄膜太陽(yáng)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(jià)的基團(tuán)，其與1，10-菲咯啉的*所示的6位、8位或9位中的任一個(gè)位置結(jié)合。Rg為取代或未取代的苯環(huán)或萘環(huán)、X為氧原子或N-R4)
文檔編號(hào)H01L51/42GK102958929SQ20118003168
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者安川圭一, 前田龍志, 東海林弘 申請(qǐng)人:出光興產(chǎn)株式會(huì)社