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公開番号2024144926
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-15
出願番号2023057106
出願日2023-03-31
発明の名称正孔輸送材料、正孔輸送層、発電デバイス
出願人三菱ケミカル株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H10K 30/50 20230101AFI20241004BHJP()
要約【課題】有機無機ハイブリッド型半導体化合物を含む活性層を有する発電デバイスにおいて、光照射下、特に低照度環境下での発電効率を向上させること。
【解決手段】スピンコート膜の導電率が5×10^-6S/cm以上5×10^-4S/cm以下であり、かつ、スピンコート膜のイオン化ポテンシャルが-5.80eV以上-5.30eV未満である、正孔輸送材料。好適例において正孔輸送材料は少なくとも2種以上の化合物を含み、第1の化合物がカルバゾール骨格を有する化合物であり、第2の化合物がフルオレン骨格を有するスピロトリアリールアミン化合物である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
正孔輸送材料であって、
前記正孔輸送材料のスピンコート膜の導電率が、５×１０
－６
Ｓ／ｃｍ以上５×１０
－４
Ｓ／ｃｍ以下であり、かつ、
前記正孔輸送材料のスピンコート膜のイオン化ポテンシャルが、－５．８０ｅＶ以上－５．３０ｅＶ未満である、正孔輸送材料。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
少なくとも２種以上の化合物を含む、請求項１に記載の正孔輸送材料。
【請求項３】
少なくとも２種以上の化合物を含み、
第１の化合物のイオン化ポテンシャルが、－５．６０～－５．４０ｅＶであり、
第２の化合物のイオン化ポテンシャルが、－５．２５～－５．０５ｅＶである、請求項１に記載の正孔輸送材料。
【請求項４】
少なくとも２種以上の化合物を含み、
第１の化合物が、カルバゾール骨格を有する化合物であり、
第２の化合物が、フルオレン骨格を有するスピロトリアリールアミン化合物である、請求項１に記載の正孔輸送材料。
【請求項５】
少なくとも２種以上の化合物を含み、
第１の化合物が、下記式（Ｉ）で表されるカルバゾール骨格を有する化合物であり、
第２の化合物が、下記式（ＩＩ）で表されるフルオレン骨格を有するスピロトリアリールアミン化合物である、正孔輸送材料。
TIFF
2024144926000012.tif
97
170
式（Ｉ）中、Ａｒ
１
とＡｒ
２
は、それぞれ独立に１価の置換基を有していてもよい芳香族基であり、前記芳香族基は縮合環構造を有していてもよい。前記１価の置換基は、前記芳香族基が有する任意の水素原子を置換する任意の置換基であり、アルキル基、芳香族基、アルコキシ基、またはチオアルキル基であってもよい。Ｒ
１
、Ｒ
２
、Ｒ
３
、Ｒ
４
、Ｒ
５
、Ｒ
６
はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、または、置換基を有していてもよいアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基もしくは芳香族基である。
式（ＩＩ）中、Ａｒ
３
は、それぞれ独立に１価の置換基を有していてもよい芳香族基であり、前記芳香族基は縮合環構造を有していてもよい。前記１価の置換基は、前記芳香族基が有する任意の水素原子を置換する任意の置換基であり、アルキル基、芳香族基、アルコキシ基、またはチオアルキル基であってもよい。
【請求項６】
第３の化合物をさらに含み、
前記第３の化合物は、化学反応または電子の授受によって電荷を付与できる化合物である、請求項２～５のいずれか一項に記載の正孔輸送材料。
【請求項７】
前記第３の化合物の割合が、前記第１の化合物および前記第２の化合物の合計１００質量部に対して０．００１～７０質量部である、請求項６に記載の正孔輸送材料。
【請求項８】
第３の化合物をさらに含み、
前記第３の化合物が、下記式（Ｑ１）で表されるジアリールヨードニウム塩である、請求項２～５のいずれか一項に記載の正孔輸送材料。
TIFF
2024144926000013.tif
26
170
式（Ｑ１）中、Ａｒ
４
、Ａｒ
５
、Ａｒ
６
は、それぞれ独立して置換基を有していてもよい、炭素数６～２０の芳香族炭化水素基または炭素数２～２０の複素芳香族炭化水素基である。
【請求項９】
第３の化合物をさらに含み、
前記第３の化合物が、下記式（Ｑ２）で表される化合物および下記式（Ｑ３）で表される化合物からなる群より選択される少なくとも１種を含む、請求項２～５のいずれか一項に記載の正孔輸送材料。
TIFF
2024144926000014.tif
161
170
式（Ｑ３）中、Ｒ
７
、Ｒ
８
、Ｒ
９
、Ｒ
１０
は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、または、置換基を有していてもよいアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基もしくは芳香族基であり、ｎは、０～５の整数である。
【請求項１０】
溶媒をさらに含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の正孔輸送材料。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、正孔輸送材料、正孔輸送層、発電デバイスに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
発電デバイス（光電変換素子）として、一対の電極の間に活性層およびバッファ層等が配置されたものがある。この活性層の材料として、有機無機ハイブリッド型半導体化合物の開発が進んでおり、なかでもペロブスカイト構造を有する化合物（ペロブスカイト半導体化合物）は有用である。
ところで、バッファ層の一つである正孔輸送層の材料として、フタロシアニン系の有機半導体化合物等が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－０６６０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の正孔輸送層を備えた発電デバイスを特にエネルギーハーベスティング用途で重要な蛍光灯やＬＥＤ等のような光源に適用したとき、室内等の低照度環境下での発電効率が低下することがあった。
【０００５】
本発明は、有機無機ハイブリッド型半導体化合物を含む活性層を有する発電デバイスにおいて、光照射下、特に低照度環境下での発電効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、有機無機ハイブリッド型半導体化合物を含む活性層と特定の正孔輸送材料を用いて形成した正孔輸送層とを組み合わせることによって、光照射下、特に屋内等の低照度環境下でも優れた発電効率を有する発電デバイスが得られることを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
本発明は、下記の態様を有する。
［１］正孔輸送材料であって、前記正孔輸送材料のスピンコート膜の導電率が、５×１０
－６
Ｓ／ｃｍ以上５×１０
－４
Ｓ／ｃｍ以下であり、かつ、前記正孔輸送材料のスピンコート膜のイオン化ポテンシャルが、－５．８０ｅＶ以上－５．３０ｅＶ未満である、正孔輸送材料。
［２］少なくとも２種以上の化合物を含む、［１］に記載の正孔輸送材料。
［３］少なくとも２種以上の化合物を含み、第１の化合物のイオン化ポテンシャルが、－５．６０～－５．４０ｅＶであり、第２の化合物のイオン化ポテンシャルが、－５．２５～－５．０５ｅＶである、［１］または［２］に記載の正孔輸送材料。
［４］少なくとも２種以上の化合物を含み、第１の化合物が、カルバゾール骨格を有する化合物であり、第２の化合物が、フルオレン骨格を有するスピロトリアリールアミン化合物である、［１］～［３］のいずれかに記載の正孔輸送材料。
［５］少なくとも２種以上の化合物を含み、第１の化合物が、下記式（Ｉ）で表されるカルバゾール骨格を有する化合物であり、第２の化合物が、下記式（ＩＩ）で表されるフルオレン骨格を有するスピロトリアリールアミン化合物である、正孔輸送材料。
【０００８】
TIFF
2024144926000001.tif
97
170
【０００９】
式（Ｉ）中、Ａｒ
１
とＡｒ
２
は、それぞれ独立に１価の置換基を有していてもよい芳香族基であり、前記芳香族基は縮合環構造を有していてもよい。前記１価の置換基は、前記芳香族基が有する任意の水素原子を置換する任意の置換基であり、アルキル基、芳香族基、アルコキシ基、またはチオアルキル基であってもよい。Ｒ
１
、Ｒ
２
、Ｒ
３
、Ｒ
４
、Ｒ
５
、Ｒ
６
はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、または、置換基を有していてもよいアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基もしくは芳香族基である。
【００１０】
式（ＩＩ）中、Ａｒ
３
は、それぞれ独立に１価の置換基を有していてもよい芳香族基であり、前記芳香族基は縮合環構造を有していてもよい。前記１価の置換基は、前記芳香族基が有する任意の水素原子を置換する任意の置換基であり、アルキル基、芳香族基、アルコキシ基、またはチオアルキル基であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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