聚合物和光電轉(zhuǎn)換元件的制作方法
【專利摘要】光電轉(zhuǎn)換元件10，具有在第1電極30和第2電極70之間，夾持空穴輸送層40、光電轉(zhuǎn)換層50和電子輸送層60的構(gòu)造。光電轉(zhuǎn)換層50是本體異質(zhì)結(jié)層，作為n型有機(jī)半導(dǎo)體使用富勒烯、富勒烯衍生物。作為p型有機(jī)半導(dǎo)體，使用下述式（1）表示的聚合物。式（1）中，R1、R2、R3、R4獨(dú)立地表示支鏈烷基、直鏈烷基、烷酯基、羧基烷基、烷氧基中的任一個(gè)。另外，X獨(dú)立地表示S、O、N中的任一個(gè)。
【專利說明】聚合物和光電轉(zhuǎn)換元件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及顯示高電荷遷移率且高溶解度的聚合物、以及通過利用該聚合物的光電轉(zhuǎn)換將光能轉(zhuǎn)換成電能的光電轉(zhuǎn)換元件。
【背景技術(shù)】
[0002]關(guān)于有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池，由于能夠期待富于柔軟性且大面積化、輕質(zhì)化和簡(jiǎn)易廉價(jià)的制造法，因此新時(shí)代的太陽(yáng)能電池被認(rèn)為是有前途的。目前，面向有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池的實(shí)用化，轉(zhuǎn)換效率的大幅提高成為重要課題。
[0003]作為有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池的構(gòu)成，已知通過混合P型半導(dǎo)體(電子供體)和N型半導(dǎo)體(電子受體，例如C60衍生物)而得到的本體異質(zhì)結(jié)。作為本體異質(zhì)結(jié)的優(yōu)點(diǎn)，可以列舉由于P型半導(dǎo)體/N型半導(dǎo)體界面擴(kuò)大，有效地發(fā)生光誘導(dǎo)電荷分離，與雙層型的太陽(yáng)能電池相比,光電流增加。
[0004]〔在先技術(shù)文獻(xiàn)〕
[0005]〔專利文獻(xiàn)〕
[0006]〔專利文獻(xiàn)I〕韓國(guó)授權(quán)專利第10-0890145號(hào)
[0007]〔專利文獻(xiàn)2〕國(guó)際公開第W02010/107101號(hào)小冊(cè)子
[0008]〔非專利文獻(xiàn)〕
[0009]〔非專利文獻(xiàn) I〕J.Am.Chem.Soc.2009,131,2521.[0010]〔非專利文獻(xiàn) 2〕Chem.Mater.2010,22,4191.[0011]〔非專利文獻(xiàn) 3〕J.Phys.Chem.C.2010、114、16843.[0012]〔非專利文獻(xiàn) 4〕J.Phys.Chem.C.2010、114、17989.[0013]〔非專利文獻(xiàn) 5〕Chem.Commun.2011,47,1791.[0014]〔非專利文獻(xiàn) 6〕 Appl.Phys.Lett.2011,98,043301.[0015]〔非專利文獻(xiàn)7〕Phys.Rev.B.1997、55、R656.[0016]〔非專利文獻(xiàn)8〕《$九姑務(wù)》、2002、11、623.[0017]〔非專利文獻(xiàn)9〕《$九姑務(wù)》、2007、56、223.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]〔發(fā)明所要解決的課題〕
[0019]關(guān)于有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池，在P型半導(dǎo)體中的電荷遷移率(空穴遷移率)比在N型半導(dǎo)體中的電荷遷移率(電子遷移率)低，這點(diǎn)成為有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池性能低的重要因素。為了提高空穴遷移率，優(yōu)選提高用作P型半導(dǎo)體的聚合物的結(jié)晶性。然而，結(jié)晶性高的聚合物在有機(jī)溶劑中的溶解度低，因此不易擴(kuò)大與N型半導(dǎo)體的接觸面積，在PN結(jié)界面的電荷分離效率降低，因而存在無法獲得足夠的短路電流密度(Jsc)和FF (Fill factor:填充因子)這樣的問題。另外，由于結(jié)晶性高的聚合物對(duì)有機(jī)溶劑的溶解度低，因而難以適用涂覆工序，所以成為制造成本增大的重要因素。[0020]本發(fā)明鑒于這樣的問題而完成，其目的在于，提供能夠使光電轉(zhuǎn)換元件的光電轉(zhuǎn)換效率提高的技術(shù)，所述光電轉(zhuǎn)換元件包括形成本體異質(zhì)結(jié)的有機(jī)半導(dǎo)體。
[0021]本發(fā)明的某個(gè)方式為聚合物。該聚合物，其特征在于，是由下述式(I)表示的、包含噻唑并噻唑骨架和含雜原子的5元環(huán)的重復(fù)單元構(gòu)成的聚合物，用SCLC法測(cè)定的空穴遷移率為7.5X 10_5cm2/Vs以上，相對(duì)于氯苯ImL的溶解度為IOmg以上。
[0022]〔化I〕
[0023]
【權(quán)利要求】
1.一種聚合物，其特征在于，是由下述式(I)表示的、包含噻唑并噻唑骨架和含雜原子的5元環(huán)的重復(fù)單元構(gòu)成的，用SCLC法測(cè)定的空穴遷移率為7.5X10_5cm2/Vs以上，相對(duì)于氯苯ImL的溶解度為IOmg以上，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物，在上述式(I)中，R1、R2、R3、和R4中，直鏈烷基的比例不超過50%，數(shù)均分子量以聚苯乙烯換算為15000以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚合物，在上述式(I)中，R1和R2為支鏈烷基，R3、和R4 為直鏈烷基。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的聚合物，所述聚合物的光吸收末端的波長(zhǎng)為 650nm以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的聚合物，所述聚合物的最高占據(jù)分子軌道 (HOMO)比 5.1eV 深。
6.一種光電轉(zhuǎn)換兀件，其特征在于，具備:光電轉(zhuǎn)換層，具有P型有機(jī)半導(dǎo)體、及與所述P型有機(jī)半導(dǎo)體形成本體異質(zhì)結(jié)的n型有機(jī)半導(dǎo)體，第I電極，在所述光電轉(zhuǎn)換層的受光面?zhèn)扰c所述光電轉(zhuǎn)換層電連接，以及第2電極，在所述光電轉(zhuǎn)換層受光面的相反側(cè)與所述光電轉(zhuǎn)換層電連接；其中，所述P型有機(jī)半導(dǎo)體是權(quán)利要求1所述的聚合物。
【文檔編號(hào)】C08G61/12GK103459455SQ201280011555
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月3日
【發(fā)明者】劉承訓(xùn), 朝野剛, 尾坂格, 瀧宮和男 申請(qǐng)人:吉坤日礦日石能源株式會(huì)社, 國(guó)立大學(xué)法人廣島大學(xué)