油墨组合物和使用该油墨组合物制造的光电转换元件的制作方法

文档序号:11445470阅读:235来源:国知局

本发明涉及油墨组合物和使用该油墨组合物制造的光电转换元件。



背景技术:

有机薄膜太阳能电池有可能仅利用涂布工艺即可廉价地进行制造,近年受到关注。利用涂布工艺制作有机薄膜太阳能电池的情况下,已知其具有的活性层通常通过使用包含活性层的构成材料和溶剂的油墨组合物进行成膜由此形成。(专利文献1和专利文献2)

专利文献1:日本特表2013-533606号公报

专利文献2:日本特表2011-500500号公报



技术实现要素:

在有机薄膜太阳能电池中,提高其短路电流密度在提高其光电转换效率上是重要的。然而,即便将使用包含p型半导体材料、n型半导体材料和溶剂的以往的油墨组合物成膜的薄膜用作活性层,也不一定能够得到高的短路电流密度。

本发明的目的在于,提供可得到高的短路电流密度的包含多种溶剂的油墨组合物。另外,本发明的目的在于,提供使用上述油墨组合物制造的光电转换元件。

本发明如下所述。

[1]一种油墨组合物,其包含:p型半导体材料、n型半导体材料、以及包含第一溶剂和第二溶剂的2种以上的溶剂,

其中,

将该油墨组合物包含的全部溶剂设为100重量%时,第一溶剂和第二溶剂的重量的总和为70重量%以上;

第一溶剂的沸点低于第二溶剂的沸点;

第一溶剂的沸点为120℃以上且400℃以下;并且,

第一溶剂的氢键汉森溶解度参数h1(mpa0.5)与第二溶剂的氢键汉森溶解度参数h2(mpa0.5)处于0.5≤(h2-h1)≤5.0的关系。

[2]如上述[1]所述的油墨组合物,其中,第一溶剂的重量是在全部溶剂中最大的重量。

[3]如上述[2]所述的油墨组合物,其中,第二溶剂的重量是与第一溶剂的重量相同的量,或者是在全部溶剂中第二大的重量。

[4]如上述[1]~[3]中任一项所述的油墨组合物,其中,第一溶剂的极性汉森溶解度参数p1(mpa0.5)与第二溶剂的极性汉森溶解度参数p2(mpa0.5)处于1.0≤(p2-p1)≤9.0的关系。

[5]如上述[1]~[4]中任一项所述的油墨组合物,其中,第一溶剂为芳香族烃溶剂。

[6]如上述[1]~[5]中任一项所述的油墨组合物,其中,第二溶剂为醚溶剂、芳香族烃溶剂、酮溶剂或酯溶剂。

[7]如上述[1]~[6]中任一项所述的油墨组合物,其中,p型半导体材料为高分子化合物。

[8]如上述[1]~[7]中任一项所述的油墨组合物,其中,n型半导体材料为富勒烯或富勒烯衍生物。

[9]一种薄膜,其是使用上述[1]~[8]中任一项所述的油墨组合物进行成膜而成的。

[10]一种有机光电转换元件,其中,具有第1电极和第2电极,在所述第1电极和所述第2电极之间具有上述薄膜作为活性层。

[11]一种太阳能电池模块,其具有上述[10]所述的有机光电转换元件。

[12]一种传感器,其具有上述[10]所述的有机光电转换元件。

具体实施方式

<共通的术语的说明>

“高分子化合物”是指,具有分子量分布且聚苯乙烯换算的数均分子量为1×103~1×108的聚合物。高分子化合物中包含的结构单元合计为100摩尔%。

“低分子化合物”是指,不具有分子量分布且分子量为1×104以下的化合物。

“结构单元”是指在高分子化合物中存在1个以上的单元。

“氢原子”可以是氕原子也可以是氘原子。

“卤原子”可以举出氟原子、氯原子、溴原子和碘原子。

“烷基”可以为直链、支链和环状中的任一种。直链的烷基的碳原子数不包括取代基的碳原子数在内,通常为1~50,优选为3~30,更优选为4~20。支链和环状的烷基的碳原子数不包括取代基的碳原子数在内,通常为3~50,优选为3~30,更优选为4~20。

烷基可以具有取代基,烷基的例子可以举出:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、2-乙基丁基、正己基、环己基、正庚基、环己基甲基、环己基乙基、正辛基、2-乙基己基、3-正丙基庚基、金刚烷基、正癸基、3,7-二甲基辛基、2-乙基辛基、2-正己基癸基、正十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、二十烷基等无取代烷基;三氟甲基、五氟乙基、全氟丁基、全氟己基、全氟辛基、3-苯丙基、3-(4-甲基苯基)丙基、3-(3,5-二正己基苯基)丙基、6-乙氧基己基等取代烷基。

“芳基”是指从芳香族烃除去与构成环的碳原子直接键合的氢原子1个后余下的原子团。芳基的碳原子数不包括取代基的碳原子数在内,通常为6~60,优选为6~20,更优选为6~10。

芳基可以具有取代基,芳基的例子可以举出:苯基、1-萘基、2-萘基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、1-芘基、2-芘基、4-芘基、2-芴基、3-芴基、4-芴基、2-苯基苯基、3-苯基苯基、4-苯基苯基、以及这些基团中的氢原子经烷基、烷氧基、芳基、氟原子等取代后的基团。

“烷氧基”可以为直链、支链和环状中的任一种。直链的烷氧基的碳原子数不包括取代基的碳原子数在内,通常为1~40,优选为4~10。支链和环状的烷氧基的碳原子数不包括取代基的碳原子数在内,通常为3~40,优选为4~10。

烷氧基可以具有取代基,烷氧基的例子可以举出:甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁基氧基、异丁基氧基、叔丁基氧基、正戊氧基、正己氧基、环己氧基、正庚氧基、正辛氧基、2-乙基己氧基、正壬氧基、正癸氧基、3,7-二甲基辛氧基、月桂氧基。

“芳氧基”的碳原子数不包括取代基的碳原子数在内,通常为6~60,优选为7~48。

芳氧基可以具有取代基,烷基的例子可以举出:苯氧基、1-萘氧基、2-萘氧基、1-蒽氧基、9-蒽氧基、1-芘基氧基、以及这些基团中的氢原子经烷基、烷氧基、氟原子等取代后的基团。

“烷硫基”可以为直链、支链和环状中的任一种。直链的烷氧基的碳原子数不包括取代基的碳原子数在内,通常为1~40,优选为4~10。支链和环状的烷氧基的碳原子数不包括取代基的碳原子数在内,通常为3~40,优选为4~10。

烷硫基可以具有取代基,烷硫基的例子可以举出:甲硫基、乙硫基、丙硫基、异丙硫基、丁硫基、异丁硫基、叔丁硫基、戊硫基、己硫基、环己硫基、庚硫基、辛硫基、2-乙基己硫基、壬硫基、癸硫基、3,7-二甲基辛硫基、月桂硫基和三氟甲硫基。

“芳硫基”的碳原子数不包括取代基的碳原子数在内,通常为6~60,优选为7~48。

芳硫基可以具有取代基,芳硫基的例子可以举出:苯硫基、c1~c12烷氧基苯硫基(c1~c12表示碳数为1~12。以下也同样)、c1~c12烷基苯硫基、1-萘硫基、2-萘硫基和五氟苯硫基。

“p价杂环基”(p表示1以上的整数)是指,从杂环式化合物除去与构成环的碳原子或杂原子直接键合的氢原子之中p个氢原子后余下的原子团。p价杂环基之中,优选从芳香族杂环式化合物除去与构成环的碳原子或杂原子直接键合的氢原子之中p个氢原子后余下的原子团、即“p价芳香族杂环基”。

“芳香族杂环式化合物”是指,噁二唑、噻二唑、噻唑、噁唑、噻吩、吡咯、磷杂环戊二烯、呋喃、吡啶、吡嗪、嘧啶、三嗪、哒嗪、喹啉、异喹啉、咔唑、二苯并噻咯、二苯并磷杂环戊二烯等杂环自身显示芳香族性的化合物;以及吩噁嗪、吩噻嗪、二苯并硼杂环戊二烯、二苯并噻咯、苯并吡喃等杂环自身即便不显示芳香族性但在杂环上稠合有芳环的化合物。

一价杂环基的碳原子数不包括取代基的碳原子数在内,通常为2~60,优选为4~20。

一价杂环基可以具有取代基,一价杂环基的例子例如可以举出:噻吩基、吡咯基、呋喃基、吡啶基、哌啶基、喹啉基、异喹啉基、嘧啶基、三嗪基、以及这些基团中的氢原子经烷基、烷氧基等取代后的基团。

“取代氨基”是具有两个取代基的氨基。氨基具有的取代基的例子优选烷基、芳基或一价杂环基。

取代氨基的碳原子数通常为2~30。

取代氨基的例子例如可以举出:二甲氨基、二乙氨基等二烷基氨基;二苯基氨基、双(4-甲基苯基)氨基、双(4-叔丁基苯基)氨基、双(3,5-二叔丁基苯基)氨基等二芳基氨基。

“酰基”的碳数通常为2~20左右,优选碳数为2~18,其例子例示乙酰基、丙酰基、丁酰基、异丁酰基、新戊酰基、苯甲酰基、三氟乙酰基、五氟苯甲酰基等。

“亚胺残基”可举出从亚胺化合物(是指在分子内具有-n=c-的有机化合物。其例子可举出醛亚胺、酮亚胺和它们的n上的氢原子经烷基等取代后的化合物)除去氢原子1个后的残基,通常碳数为2~20左右,优选碳数为2~18。亚胺残基的例子可以举出:以下的结构式所示的基团等。

“取代酰胺基”的碳数通常为2~20左右,优选碳数为2~18,取代酰胺基的例子可以举出:甲酰胺基、乙酰胺基、丙酰胺基、丁酰胺基、苯甲酰胺基、三氟乙酰胺基、五氟苯甲酰胺基、二甲酰胺基、二乙酰胺基、二丙酰胺基、二丁酰胺基、二苯甲酰胺基、二三氟乙酰胺基、二五氟苯甲酰胺基等。

“酸酰亚胺基”可以举出从酸酰亚胺除去与其氮原子键合的氢原子而得到的残基,碳数为4~20左右,酸酰亚胺基的例子可以举出:以下所示的基团等。

“取代羧基”是指经烷基、芳基、芳烷基或一价杂环基取代后的羧基,碳数通常为2~60左右,优选碳数为2~48。

“取代羧基”的例子可以举出:甲氧羰基、乙氧羰基、丙氧羰基、异丙氧羰基、丁氧羰基、异丁氧羰基、叔丁氧羰基、戊氧羰基、己氧羰基、环己氧基羰基、庚氧羰基、辛氧羰基、2-乙基己氧羰基、壬氧羰基、癸氧羰基、3,7-二甲基辛氧羰基、十二烷氧羰基、三氟甲氧羰基、五氟乙氧羰基、全氟丁氧羰基、全氟己氧羰基、全氟辛氧羰基、苯氧羰基、萘氧羰基、吡啶氧羰基等。

“烯基”可以是直链、支链或环状中的任一种。直链的烯基的碳原子数不包括取代基的碳原子数在内,通常为2~30,优选为3~20。支链和环状的烯基的碳原子数不包括取代基的碳原子数在内,通常为3~30,优选为4~20。

烯基可以具有取代基,烯基的例子可以举出:乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-己烯基、5-己烯基、7-辛烯基、以及这些基团具有取代基的基团。

“炔基”可以是直链、支链或环状中的任一种。炔基的碳原子数不包括取代基的碳原子在内,通常为2~20,优选为3~20。支链和环状的炔基的碳原子数不包括取代基的碳原子在内,通常为4~30,优选为4~20。

炔基可以具有取代基,炔基的例子可以举出:乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基、2-丁炔基、3-丁炔基、3-戊炔基、4-戊炔基、1-己炔基、5-己炔基、以及这些基团具有取代基的基团。

<油墨组合物>

本发明的油墨组合物包含:p型半导体材料、n型半导体材料、和重量的总和在将全部溶剂设为100重量%时为70重量%以上的2种的溶剂,所述油墨组合物中,在上述2种的溶剂之中,将沸点低的一方设为第一溶剂,将沸点高的一方设为第二溶剂,此时,第一溶剂的氢键汉森溶解度参数h1(mpa0.5)与第二溶剂的氢键汉森溶解度参数h2(mpa0.5)处于0.5≤(h2-h1)≤5.0的关系。

即,本发明的油墨组合物包含p型半导体材料、n型半导体材料、以及包含第一溶剂和第二溶剂的2种以上的溶剂,所述油墨组合物中,

第一溶剂和第二溶剂的重量的总和在将该油墨组合物包含的全部溶剂设为100重量%时为70重量%以上;

第一溶剂的沸点低于第二溶剂的沸点;并且,

第一溶剂的氢键汉森溶解度参数h1(mpa0.5)与第二溶剂的氢键汉森溶解度参数h2(mpa0.5)处于0.5≤(h2-h1)≤5.0的关系。

需要说明的是,将全部溶剂设为100重量%,第一溶剂和第二溶剂的重量的总和的上限为100重量%。

另外,本发明的油墨组合物中的第一溶剂的沸点为120℃以上且400℃以下。

本发明的油墨组合物中除了第一溶剂和第二溶剂以外,还可以包含1种以上的其它溶剂。第一溶剂的重量优选在油墨组合物中包含的全部溶剂中最大。即,第一溶剂的重量在全部溶剂100重量%中优选为35重量%以上,更优选为50重量%以上。另外,第一溶剂的重量在全部溶剂中最大时,第二溶剂的重量优选为与第一溶剂的重量相同的量或在全部溶剂中第二大。需要说明的是,第一溶剂与第二溶剂的重量相同的情况下,例如可以举出:在全部溶剂100重量%中第一溶剂与第二溶剂均为35重量%的情况、均为50重量%的情况。

[汉森溶解度参数]

本发明中使用的氢键汉森溶解度参数和极性汉森溶解度参数使用“hansensolubilityparametersinpractice4thedition”的值。

对于本发明的油墨组合物而言,通常,第一溶剂的氢键汉森溶解度参数h1(mpa0.5)与第二溶剂的氢键汉森溶解度参数h2(mpa0.5)之差处于0.5≤(h2-h1)≤5.0的范围,从得到高的短路电流密度的观点出发,优选为1.0≤(h2-h1)≤5.0,更优选为1.7≤(h2-h1)≤5.0,进一步优选为2.1≤(h2-h1)≤5.0,更进一步优选为2.4≤(h2-h1)≤5.0,进而更优选为2.4≤(h2-h1)≤4.6。

从得到更高的短路电流密度的观点出发,第一溶剂的极性汉森溶解度参数p1(mpa0.5)与第二溶剂的极性汉森溶解度参数p2(mpa0.5)之差优选处于1.0≤(p2-p1)≤9.0的范围,更优选为2.0≤(p2-p1)≤9.0,进而优选为3.5≤(p2-p1)≤9.0,进一步优选为3.5≤(p2-p1)≤7.5。

[沸点]

本发明的油墨组合物包含的第一溶剂的沸点低于第二溶剂的沸点。从得到高的电流密度的观点出发,第一溶剂与第二溶剂的沸点差优选为5℃以上且200℃以下,更优选为10℃以上且180℃以下。

第一溶剂的沸点优选为140℃以上,更优选为150℃以上。另外,第一溶剂的沸点优选为350℃以下,更优选为300℃以下。

[第一溶剂]

本发明的油墨组合物包含的第一溶剂优选为对油墨组合物中的p型半导体材料具有溶解性的溶剂,更优选为对p型半导体材料和n型半导体材料这两者具有溶解性的溶剂。第一溶剂的例子可以举出:1,2-二氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、氯苯、邻二氯苯、1,2,4-三氯苯、1-氯萘等氯溶剂;四氢呋喃、二氧六环、苯甲醚、4-甲基苯甲醚、二苯基醚、二苄基醚等醚溶剂;甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、三甲苯、假枯烯、1,2,3,5-四甲基苯、乙苯、正己基苯、环己基苯、1-甲基萘等芳香族烃溶剂;环己烷、甲基环己烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、正癸烷、联环己烷等脂肪族烃溶剂;丙酮、甲乙酮、环己酮、苯乙酮、苯丙酮等酮溶剂;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸苯酯、乙基溶纤剂乙酸酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸丁酯、苯甲酸苄酯等酯溶剂;乙二醇、甘油、1,2-己二醇等多元醇溶剂;异丙醇、环己醇等醇系溶剂;二甲亚砜等亚砜溶剂;n-甲基-2-吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺等酰胺溶剂。

从p型半导体材料的溶解性的观点出发,第一溶剂优选为氯溶剂或芳香族烃溶剂,进一步优选为芳香族烃溶剂。

从p型半导体材料的溶解性的观点出发,第一溶剂优选为芳香族烃溶剂中具有烷基作为取代基的化合物,更优选具有甲基作为取代基的化合物。

从得到良好的薄膜的观点出发,第一溶剂在芳香族烃溶剂之中优选为经烷基取代的苯,更优选为甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、三甲苯、假枯烯、1,2,3,5-四甲基苯、乙苯、正己基苯或环己基苯,进一步优选为甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、三甲苯、假枯烯或1,2,3,5-四甲基苯,进而更优选为三甲苯、假枯烯或1,2,3,5-四甲基苯。

[第二溶剂]

本发明的油墨组合物包含的第二溶剂优选为对油墨组合物中的n型半导体材料具有溶解性的溶剂。第二溶剂例如可以举出:1,2-二氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、氯苯、邻二氯苯、1,2,4-三氯苯、1-氯萘等氯溶剂;四氢呋喃、二氧六环、苯甲醚、4-甲基苯甲醚、二苯基醚、二苄基醚等醚溶剂;甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、三甲苯、假枯烯、1,2,3,5-四甲基苯、乙苯、正己基苯、环己基苯、1-甲基萘等芳香族烃溶剂;环己烷、甲基环己烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、正癸烷、联环己烷等脂肪族烃溶剂;丙酮、甲乙酮、环己酮、苯乙酮、苯丙酮等酮溶剂;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸苯酯、乙基溶纤剂乙酸酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸丁酯、苯甲酸苄酯等酯溶剂;乙二醇、甘油、1,2-己二醇等多元醇溶剂;异丙醇、环己醇等醇溶剂;二甲亚砜等亚砜溶剂;n-甲基-2-吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺等酰胺溶剂。

从得到良好的薄膜的观点出发,第二溶剂优选具有芳香族烃环,氯溶剂优选为氯苯、邻二氯苯、1,2,4-三氯苯、1-氯萘等;醚溶剂优选为苯甲醚、4-甲基苯甲醚、二苯基醚、二苄基醚等;芳香族烃溶剂优选为甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、三甲苯、假枯烯、1,2,3,5-四甲基苯、乙苯、正己基苯、环己基苯、1-甲基萘等;酮溶剂优选为苯乙酮、苯丙酮等;酯溶剂优选为乙酸苯酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸丁酯、苯甲酸苄酯等,氯溶剂更优选为氯苯、邻二氯苯、1,2,4-三氯苯;醚溶剂更优选为4-甲基苯甲醚、二苯基醚、二苄基醚;芳香族烃溶剂更优选为1,2,3,5-四甲基苯、乙苯、正己基苯、环己基苯;酮溶剂更优选为苯乙酮、苯丙酮;酯溶剂更优选为苯甲酸甲酯、苯甲酸丁酯、苯甲酸苄酯。

从n型半导体材料的溶解性的观点出发,第二溶剂优选为醚溶剂、芳香族烃溶剂、酮溶剂或酯溶剂,进一步优选为醚溶剂、酮溶剂或酯溶剂,进而更优选为酮溶剂或酯溶剂。

[第一溶剂和第二溶剂以外的溶剂]

本发明的油墨组合物在第一溶剂和第二溶剂以外还可以包含其它溶剂。包含其它溶剂的情况下,其它溶剂优选为沸点高于第一溶剂的溶剂,优选为第一溶剂与其它溶剂的汉森溶解度参数之差落入上文中记载的第一溶剂与第二溶剂的汉森溶解度参数之差的优选范围中的溶剂。即,第一溶剂的氢键汉森溶解度参数h1(mpa0.5)与其它溶剂的氢键汉森溶解度参数h3(mpa0.5)优选1.0≤(h3-h1)≤5.0,更优选1.7≤(h3-h1)≤5.0,进一步优选2.1≤(h3-h1)≤5.0,进而更优选2.4≤(h3-h1)≤5.0,进一步更优选2.4≤(h3-h1)≤4.6。其它溶剂例如选自第二溶剂的例子。

其它溶剂优选为沸点高于第二溶剂的溶剂。

[第一溶剂与第二溶剂的组合]

本发明的油墨组合物中包含的第一溶剂与第二溶剂的重量的总和在将全部溶剂设为100重量%时为70重量%以上,从p型半导体材料和/或n型半导体材料的溶解性的观点出发,优选为80重量%以上,更优选为90重量%以上。从p型半导体材料与n型半导体材料的溶解性的观点出发,本发明的油墨组合物的第一溶剂与第二溶剂的比率以重量比(第一溶剂的重量:第二溶剂的重量)计优选为50∶50~99.9∶0.1的范围,更优选为50∶50~99∶1,进一步优选为70∶30~99∶1,进而更优选为90∶10~99∶1。

第一溶剂与第二溶剂的组合(第一溶剂/第二溶剂)的例子可以举出:甲苯/二苯基醚、甲苯/二苄基醚、甲苯/1,2,3,5-四甲基苯、甲苯/苯乙酮、甲苯/苯丙酮、甲苯/苯甲酸甲酯、甲苯/苯甲酸丁酯、甲苯/苯甲酸苄酯、邻二甲苯/二苯基醚、邻二甲苯/二苄基醚、邻二甲苯/1,2,3,5-四甲基苯、邻二甲苯/苯乙酮、邻二甲苯/苯丙酮、邻二甲苯/苯甲酸甲酯、邻二甲苯/苯甲酸丁酯、邻二甲苯/苯甲酸苄酯、间二甲苯/二苯基醚、间二甲苯/二苄基醚、间二甲苯/1,2,3,5-四甲基苯、间二甲苯/苯乙酮、间二甲苯/苯丙酮、间二甲苯/苯甲酸甲酯、间二甲苯/苯甲酸丁酯、间二甲苯/苯甲酸苄酯、对二甲苯/二苯基醚、对二甲苯/二苄基醚、对二甲苯/1,2,3,5-四甲基苯、对二甲苯/苯乙酮、对二甲苯/苯丙酮、对二甲苯/苯甲酸甲酯、对二甲苯/苯甲酸丁酯、对二甲苯/苯甲酸苄酯、三甲苯/二苯基醚、三甲苯/二苄基醚、三甲苯/1,2,3,5-四甲基苯、三甲苯/苯乙酮、三甲苯/苯丙酮、三甲苯/苯甲酸甲酯、三甲苯/苯甲酸丁酯、三甲苯/苯甲酸苄酯、假枯烯/二苯基醚、假枯烯/二苄基醚、假枯烯/1,2,3,5-四甲基苯、假枯烯/苯乙酮、假枯烯/苯丙酮、假枯烯/苯甲酸甲酯、假枯烯/苯甲酸丁酯、假枯烯/苯甲酸苄酯。

从油墨组合物的稳定性的观点出发,第一溶剂与第二溶剂的组合优选为:邻二甲苯/二苯基醚、邻二甲苯/二苄基醚、邻二甲苯/1,2,3,5-四甲基苯、邻二甲苯/苯乙酮、邻二甲苯/苯丙酮、邻二甲苯/苯甲酸甲酯、邻二甲苯/苯甲酸丁酯、邻二甲苯/苯甲酸苄酯、间二甲苯/二苯基醚、间二甲苯/二苄基醚、间二甲苯/1,2,3,5-四甲基苯、间二甲苯/苯乙酮、间二甲苯/苯丙酮、间二甲苯/苯甲酸甲酯、间二甲苯/苯甲酸丁酯、间二甲苯/苯甲酸苄酯、对二甲苯/二苯基醚、对二甲苯/二苄基醚、对二甲苯/1,2,3,5-四甲基苯、对二甲苯/苯乙酮、对二甲苯/苯丙酮、对二甲苯/苯甲酸甲酯、对二甲苯/苯甲酸丁酯、对二甲苯/苯甲酸苄酯、三甲苯/二苯基醚、三甲苯/二苄基醚、三甲苯/1,2,3,5-四甲基苯、三甲苯/苯乙酮、三甲苯/苯丙酮、三甲苯/苯甲酸甲酯、三甲苯/苯甲酸丁酯、三甲苯/苯甲酸苄酯、假枯烯/二苯基醚、假枯烯/二苄基醚、假枯烯/1,2,3,5-四甲基苯、假枯烯/苯乙酮、假枯烯/苯丙酮、假枯烯/苯甲酸甲酯、假枯烯/苯甲酸丁酯、假枯烯/苯甲酸苄酯,更优选为:三甲苯/二苯基醚、三甲苯/二苄基醚、三甲苯/1,2,3,5-四甲基苯、三甲苯/苯乙酮、三甲苯/苯丙酮、三甲苯/苯甲酸甲酯、三甲苯/苯甲酸丁酯、三甲苯/苯甲酸苄酯、假枯烯/二苯基醚、假枯烯/二苄基醚、假枯烯/1,2,3,5-四甲基苯、假枯烯/苯乙酮、假枯烯/苯丙酮、假枯烯/苯甲酸甲酯、假枯烯/苯甲酸丁酯、假枯烯/苯甲酸苄酯。

[p型半导体材料]

用于本发明的p型半导体材料可以为低分子化合物也可以为高分子化合物。

低分子化合物的p型半导体材料的例子可以举出:酞菁、金属酞菁、卟啉、金属卟啉、低聚噻吩、并四苯、并五苯、红荧烯等。

高分子化合物的p型半导体材料的例子可以举出:聚乙烯咔唑及其衍生物、聚硅烷及其衍生物、在侧链或主链具有芳香族胺的聚硅氧烷衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、苯并二噻吩及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚苯乙烯撑及其衍生物、聚亚噻吩基亚乙烯基及其衍生物、聚芴及其衍生物等。

从油墨组合物的稳定性的观点出发,p型半导体材料优选为高分子化合物。

从使用本发明的油墨组合物制作光电转换元件时的光电转换效率的观点出发,上述高分子化合物优选为包含下述式(i)和/或下述式(ii)所示的重复单元的高分子化合物。

[式(i)中,ar1和ar2表示三价芳香族杂环基,z表示(z-1)~(z-7)所示的二价基团。]

-ar3——(ii)

[式(ii)中,ar3表示二价芳香族杂环基。]

式(i)中,z表示下述式(z-1)~式(z-7)之中任一式所示的基团。

式(z-1)~式(z-7)中,r表示氢原子、卤原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、一价杂环基、取代氨基、酰基、亚胺残基、取代酰胺基、酸酰亚胺基、取代羧基、烯基、炔基、氰基或硝基。在式(z-1)~式(z-7)各自中,在存在2个r的情况下,它们可以相同也可以不同。

式(i)中,ar1和ar2所示的三价芳香族杂环基是指,从可经取代的具有芳香族性的杂环式化合物除去芳环上的氢原子3个后余下的原子团。三价芳香族杂环基具有的碳数通常为2~60,优选为4~60,更优选为4~20。

具有芳香族性的杂环式化合物可具有的取代基的例子可以举出:卤原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、一价杂环基、取代氨基、烯基、炔基或氰基。

上述式(i)所示的结构单元优选为下述式(i-1)所示的结构单元。

[式(i-1)中,z表示与上文同样的含义。]

式(i-1)所示的结构单元的例子可以举出:式(501)~式(505)所示的结构单元。

[式中,r表示与上文相同的含义。在存在2个r的情况下,它们可以相同也可以不同。]

上述的式(501)~式(505)所示的结构单元之中,从得到本发明的高效率的光电转换元件的观点出发,优选式(501)、式(502)、式(503)、式(504)所示的结构单元,更优选式(501)、式(504)所示的结构单元,特别优选式(501)所示的结构单元。

式(ii)中,ar3所示的二价芳香族杂环基是指,从可经取代的具有芳香族性的杂环式化合物除去芳环上的氢原子2个后余下的原子团。二价芳香族杂环基具有的碳数通常为2~60,优选为4~60,更优选为4~20。

具有芳香族性的杂环式化合物可具有的取代基的例子可以举出:卤原子、烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、一价杂环基、取代氨基、酰基、亚胺残基、取代酰胺基、酸酰亚胺基、取代羧基、烯基、炔基、氰基或硝基。

ar3所示的二价芳香族杂环基的例子可以举出:下述式(101)~式(185)。

(式中,r表示与上文相同的含义。存在多个r的情况下,它们可以相同也可以不同。)

式(101)~式(181)所示的基团之中,从容易合成本发明的油墨组合物具有的高分子化合物的观点出发,优选式(102)、式(103)、式(105)、式(109)、式(111)、式(113)、式(115)、式(120)、式(121)、式(124)、式(125)、式(128)、式(129)、式(132)、式(136)、式(140)、式(142)、式(146)、式(148)、式(152)、式(154)、式(156)、式(159)、式(160)、式(163)、式(173)、式(175)、式(176)、式(177)、式(182)、式(183)、式(184)和式(185)所示的基团,

更优选式(120)、式(121)、式(124)、式(125)、式(132)、式(136)、式(140)、式(142)、式(146)、式(148)、式(156))、式(159)、式(160)、式(163)、式(173)、式(175)、式(176)、式(182)和式(184)所示的基团,

进一步优选式(136)、式(140)、式(142)、式(146)、式(148)、式(160)、式(163)、式(173)、式(176)、式(182)和式(184)所示的基团。

上述式(ii)所示的结构单元优选为下述式(ii-1)~(ii-6)所示的结构单元。

(式中,x1和x2各自独立地表示氧原子或硫原子,r表示与上文相同的含义。在存在多个r的情况下,它们可以相同也可以不同。)

从原料化合物的获得性的观点出发,在上述式(ii-2)~(ii-6)中,x1和x2优选均为硫原子。

上述p型半导体材料可以具有2种以上的式(i)的结构单元,也可以具有2种以上的式(ii)的结构单元。

从在油墨溶剂中的溶解性的观点出发,上述高分子化合物可以包含下述式(iii)所示的重复单元。

-ar4——(iii)

[式(iii)中,ar4表示亚芳基。]

亚芳基是指,从芳香族烃除去氢原子2个后的原子团,也包括:具有稠环的亚芳基、2个以上的独立的苯环或稠环直接或经由亚乙烯基等基团进行键合的亚芳基。亚芳基可以具有取代基。是与取代基的上述的例示同样的取代基。

亚芳基中的除去取代基后的部分的碳数通常为6~60左右,优选为6~20。亚芳基的包含取代基在内的总碳数通常为6~100左右。

亚芳基的例子可以举出:亚苯基(例如下式1~3)、萘二基(下式4~13)、蒽二基(下式14~19)、联苯二基(下式20~25)、三联苯二基(下式26~28)、稠环化合物基团(下式29~35)、芴二基(下式36~38)、苯并芴二基(下式39~46)等。

本发明的油墨组合物含有的高分子化合物包含式(i)的结构单元和/或式(ii)的结构单元的情况下,将高分子化合物包含的全部结构单元的量设为100摩尔%,式(i)的结构单元和式(ii)的结构单元的合计量通常为20~100摩尔%,从作为p型半导体的电荷传输性的观点出发,优选为40~100摩尔%,更优选为50~100摩尔%。

本发明的油墨组合物含有的高分子化合物包含式(i)的结构单元和式(ii)的结构单元的情况下,将式(i)的结构单元和式(ii)的结构单元的合计量设为100摩尔%,式(i)的结构单元的量通常为20~80摩尔%,从高分子化合物在溶剂中的溶解性的观点出发,优选为30~80摩尔%,更优选为40~80摩尔%。

本发明的油墨组合物含有的高分子化合物的聚苯乙烯换算的重均分子量通常为1×103~1×108,从在溶剂中的溶解性的观点出发,优选为1×103~1×106

在本发明的油墨组合物中,p型半导体材料可以包含一种也可以包含两种以上。

[n型半导体材料]

用于本发明的n型半导体材料可以是低分子化合物也可以是高分子化合物。低分子的n型半导体材料(受电子性化合物)的例子可以举出:噁二唑衍生物、蒽醌二甲烷及其衍生物、苯醌及其衍生物、萘醌及其衍生物、蒽醌及其衍生物、四氰基蒽醌二甲烷及其衍生物、芴酮衍生物、二氰基二苯乙烯及其衍生物、联苯醌衍生物、8-羟基喹啉及其衍生物的金属络合物、聚喹啉及其衍生物、聚喹喔啉及其衍生物、聚芴及其衍生物、c60等富勒烯类及其衍生物、浴铜灵等菲衍生物等。

高分子的n型半导体材料(受电子性化合物)可以举出:聚乙烯咔唑及其衍生物、聚硅烷及其衍生物、在侧链或主链具有芳香族胺的聚硅氧烷衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚苯乙烯撑及其衍生物、聚亚噻吩基亚乙烯基及其衍生物、聚芴及其衍生物等。其中,优选富勒烯及其衍生物。

富勒烯和富勒烯衍生物可以举出c60、c70、c76、c78、c84及其衍生物。富勒烯衍生物表示富勒烯的至少一部分经修饰的化合物。

富勒烯衍生物的例子可以举出:式(n-1)所示的化合物、式(n-2)所示的化合物、式(n-3)所示的化合物、式(n-4)所示的化合物。

(式(n-1)~(n-4)中,ra为可经取代的烷基、芳基、一价杂环基或具有酯结构的基团。存在的多个ra可以相同也可以不同。rb表示烷基或芳基。存在的多个b可以相同也可以不同。)

ra所示的具有酯结构的基团例如可以举出式(19)所示的基团。

(式中,u1表示1~6的整数,u2表示0~6的整数,rc表示烷基、芳基或一价杂环基。)

c60富勒烯的衍生物的例子可以举出以下的化合物。

c70富勒烯的衍生物的例子可以举出:以下的化合物。

富勒烯衍生物的例子可以举出:[6,6]苯基-c61丁酸甲基酯(c60pcbm、[6,6]-phenylc61butyricacidmethylester)、[6,6]苯基-c71丁酸甲基酯(c70pcbm、[6,6]-phenylc71butyricacidmethylester)、[6,6]苯基-c85丁酸甲基酯(c84pcbm、[6,6]-phenylc85butyricacidmethylester)、[6,6]噻吩基-c61丁酸甲基酯([6,6]-thienylc61butyricacidmethylester)。

本发明的油墨组合物中,n型半导体材料可以包含一种也可以包含两种以上。

[p型半导体材料与n型半导体材料的组成]

从光电转换效率的观点出发,本发明的油墨组合物中的p型半导体材料与n型半导体材料的重量比率优选为9∶1~1∶9,更优选为2∶1~1∶9,进一步优选为1∶1~1∶9,特别优选为1∶1~1∶5。

[油墨组合物中的固体成分浓度]

从光电转换效率的观点出发,油墨组合物中的包含p型半导体材料和n型半导体材料的固体成分浓度的重量比率优选为0.01wt%~20wt%,更优选为0.01wt%~10%,进一步优选为0.01wt%~5%,特别优选为0.1%~5%。固体成分可以发生了溶解也可以进行了分散,优选发生了溶解,更优选完全溶解。

<薄膜>

可以使用本发明的油墨组合物成膜出薄膜。本发明的薄膜的优选的成膜方法是包含使用本发明的油墨组合物通过涂布法形成涂膜的工序、和从上述涂膜除去溶剂的干燥工序的成膜方法。

涂膜的形成可以使用狭缝涂布法、刀涂法、旋涂法、流延法、微凹板涂布法、凹版涂布法、棒涂法、辊涂法、线棒涂布法、浸渍涂布法、喷涂法、丝网印刷法、凹版印刷法、柔性版印刷法、胶版印刷法、喷墨涂布法、分配印刷法、喷嘴涂布法、毛细管涂布法等涂布法,优选:狭缝涂布法、毛细管涂布法、凹版涂布法、微凹板涂布法、棒涂法、刀涂法、喷嘴涂布法、喷墨涂布法、旋涂法。

从成膜性的观点出发,优选25℃时的油墨组合物中的混合溶剂的表面张力大于10mn/m,更优选大于10mn/m且小于100mn/m,进一步优选大于15mn/m且小于60mn/m。

除去溶剂的方法可以举出热风干燥法、红外线加热干燥法、闪光灯退火干燥法、减压干燥法等干燥方法。

<电子元件>

本发明的电子元件是具有第1电极和第2电极,在第1电极与该第2电极之间具有有机半导体层,该有机半导体层中含有本发明的薄膜的电子元件。

本发明的薄膜由于可发挥高的电子和/或空穴传输性,因而在将该薄膜用于元件的情况下,可以传输从电极注入的电子和/或空穴、或者因光吸收而产生的电荷。有效利用这些特性,可以适宜地用于光电转换元件、有机薄膜晶体管等各种电子元件。以下,对这些元件分别进行说明。

<光电转换元件>

本发明的光电转换元件是具有第1电极和第2电极、在上述第1电极和上述第2电极之间具有作为活性层的使用本发明的油墨组合物制作的薄膜的光电转换元件。优选:第1电极和第2电极的至少一方为透明或半透明。

本发明的光电转换元件的一个形态为如下光电转换元件,所述光电转换元件具有第1电极和第2电极,在上述第1电极和上述第2电极之间具有2层以上的活性层,活性层之中至少1层为使用本发明的油墨组合物制作的薄膜。

本发明的光电转换元件的其它方案为如下光电转换元件,所述光电转换元件具有第1电极和第2电极,在上述第1电极和上述第2电极之间具有包含使用本发明的油墨组合物制作的薄膜的第1活性层、和与该第1活性层相邻且包含富勒烯衍生物等受电子性化合物的第2活性层。

本发明的光电转换元件通常形成在基板上。该基板只要在形成电极、形成有机物的层时不发生化学变化即可。基板的材料例如可以举出玻璃、塑料、高分子膜、硅。不透明的基板的情况下,优选相反侧的电极(即距基板远的一侧的电极)为透明或半透明。

透明或半透明的电极材料可以举出导电性的金属氧化物膜、半透明的金属薄膜等。具体来说,可使用由氧化铟、氧化锌、氧化锡和作为它们的复合体的铟锡氧化物(ito)、铟锌氧化物等构成的导电性材料、nesa、金、铂、银、铜,优选ito、铟锌氧化物、氧化锡。电极的制作方法可以举出真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、镀覆法等。

电极材料可以使用聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物等有机的透明导电膜。

一方的电极可以不为透明或半透明,该电极的电极材料可以使用金属、导电性高分子等。电极材料的具体例可以举出:锂、钠、钾、铷、铯、镁、钙、锶、钡、铝、钪、钒、锌、钇、铟、铈、钐、铕、铽、镱等金属;以及它们之中2种以上的合金;或者1种以上的上述金属与选自金、银、铂、铜、锰、钛、钴、镍、钨和锡中的1种以上的金属的合金;石墨、石墨层间化合物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物。合金可以举出镁-银合金、镁-铟合金、镁-铝合金、铟-银合金、锂-铝合金、锂-镁合金、锂-铟合金、钙-铝合金等。

作为用于提高光电转换效率的手段,可以使用活性层以外的附加性的中间层。中间层的材料可以举出氟化锂等碱金属、碱土金属的卤化物、二氧化钛等氧化物、pedot(聚-3,4-乙撑二氧噻吩)等。

<光电转换元件的制造方法>

光电转换元件的优选制造方法是具有第1电极和第2电极,在该第1电极与该第2电极之间具有活性层的光电转换元件的制造方法,所述元件的制造方法具有:在该第1电极上通过涂布法涂布本发明的油墨组合物而形成活性层的工序;在该活性层上形成第2电极的工序。

<有机晶体管>

使用本发明的油墨组合物制作的薄膜也可以用于有机薄膜晶体管。有机薄膜晶体管可以举出具有如下构成的有机薄膜晶体管,所述有机薄膜晶体管具有源电极和漏电极、形成这些电极间的电流路径的有机半导体层(活性层)、以及对通过该电流路径的电流量进行控制的栅电极,有机半导体层由上述的薄膜(有机薄膜)构成。这样的有机薄膜晶体管可以举出场效应型、静电感应型等。

场效应型有机薄膜晶体管优选具备:源电极和漏电极、形成它们之间的电流路径的有机半导体层(活性层)、对通过该电流路径的电流量进行控制的栅电极、以及配置于有机半导体层与栅电极之间的绝缘层。

特别优选的是,源电极和漏电极设置得与有机半导体层(活性层)接触,并且夹着与有机半导体层接触的绝缘层而设置有栅电极。在场效应型有机薄膜晶体管中,有机半导体层由包含使用本发明的油墨组合物制作的薄膜的有机薄膜构成。

优选地是,静电感应型有机薄膜晶体管具有源电极和漏电极、作为它们之间的电流路径的有机半导体层(活性层)、以及对通过电流路径的电流量进行控制的栅电极,该栅电极设置在有机半导体层中。特别优选地是,源电极、漏电极和设置在有机半导体层中的栅电极设置得与有机半导体层接触。此处,栅电极的结构只要是形成从源电极流至漏电极的电流路径并且能够利用对栅电极施加的电压控制在电流路径中流通的电流量的结构即可,例如可以举出梳形电极。在静电感应型有机薄膜晶体管中,有机半导体层也由包含本发明的化合物的有机薄膜构成。

<元件的用途>

本发明的光电转换元件通过从透明或半透明的电极照射太阳光等光,能够在电极间产生光电动势而作为有机薄膜太阳能电池进行运转。通过集成多个有机薄膜太阳能电池,也能够用作有机薄膜太阳能电池模块。

在对电极间施加电压的状态、或者未施加的状态下,从透明或半透明的电极照射光,由此能够流通光电流而作为有机光传感器进行运转。通过集成多个有机光传感器,也可以用作有机图像传感器。

上述的有机薄膜晶体管例如可以用作用于电泳显示器、液晶显示器、有机电致发光显示器等的像素的控制、对画面亮度的均匀性、画面刷新速度进行控制的像素驱动元件等。

<太阳能电池模块>

有机薄膜太阳能电池可采用与以往的太阳能电池模块基本上相同的模块结构。太阳能电池模块通常采用在金属、陶瓷等支承基板上构成单元,对其上利用填充树脂、保护玻璃等进行覆盖,从支承基板的相反侧引入光的结构,也能够支承基板使用强化玻璃等透明材料,在其上构成单元而形成从其透明的支承基板侧引入光的结构。具体来说,已知被称作superstrate型、substrate型、potting型的模块结构、在非晶硅太阳能电池等中使用基板一体型模块结构等。使用本发明的化合物制造的有机薄膜太阳能电池也能够根据使用目的、使用场所和环境适当选择这些模块结构。

典型的superstrate型或substrate型的模块形成如下结构:通过在单侧或双侧为透明且被实施了防反射处理的支承基板之间隔着一定间隔配置单元,相邻的单元彼此利用金属引线或柔性的配线等进行连接,在外缘部配置了集电电极,从而产生的电力被提取至外部。在基板与单元之间,为了单元的保护、集电效率的提高,可以根据目的以膜或填充树脂的形式使用乙烯乙酸乙烯酯(eva)等各种塑料材料。

另外,在来自外部的冲击少的位置等不需要用硬的原材料覆盖表面的部位进行使用时,通过使表面保护层由透明塑料膜构成,或者使上述填充树脂固化,由此赋予保护功能,能够去掉单侧的支承基板。为了确保内部的密封和模块的刚性,支承基板的周围利用金属制的框架固定成三明治状,支承基板与框架之间利用密封材料进行密封。另外,只要单元其本身、支承基板、填充材料和密封材料中使用挠性的原材料,则也能够在曲面上构成太阳能电池。使用聚合物膜等柔性的支承体的太阳能电池的情况下,可以一边送出筒状的支承体一边依次形成单元,裁切成所期望的尺寸后,将周边部利用柔性且具有防湿性的原材料进行密封,由此制作电池本体。另外,还可形成solarenergymaterialsandsolarcells,48,p383-391记载的被称作“scaf”的模块结构。此外,使用柔性的支承体的太阳能电池还可以粘接固定在曲面玻璃等上而进行使用。

实施例

以下,为了进一步详细说明本发明而示出实施例,但本发明不限于此。

在本实施例中,使用了下表中记载的p型半导体材料和n型半导体材料。

p-1参考wo2013051676所述的方法进行合成。

p-2参考日本特开2010-74127号公报所述的方法进行合成。

p-3使用了1-material公司制、商品名:ptb7(lot.yy6156)。

p-4使用了1-material公司制、商品名:pce10(lot.yy7132)。

p-5使用了lumtec公司制、商品名:psbtbt(lot.s9066-140930002)。

p-6参考wo2011052709所述的方法进行合成。

p-7参考日本特开2014-31362号公报所述的方法进行合成。

n-1使用了frontiercarbon公司制、商品名:e100(lot.11a0082-a)。

n-2使用了americandyesource公司制、商品名:ads71bfa(lot.11f034e)。

本实施例中使用的溶剂的氢键汉森参数(h)、极性汉森参数(p)、分散汉森参数(d)和沸点(bp)如下表所示。

<实施例1>

(油墨组合物的制备)

使用邻二甲苯作为第一溶剂,使用苯乙酮作为第二溶剂,将第一溶剂与第二溶剂的重量比设为97∶3而制作了混合溶剂。在上述混合溶剂中,混入相对于组合物整体重量为0.5重量%的作为p型半导体材料的p-1、相对于组合物整体重量为1.0重量%的作为n型半导体的n-1,在85℃进行3小时的搅拌后,利用孔径5μm的ptfe过滤器进行过滤,得到了油墨组合物(i-1)。

<实施例2~15和制备例1~3>

第一溶剂、第二溶剂和第三溶剂使用下表中使用的溶剂,除此以外,使用与实施例1等量的p型半导体材料和n型半导体材料,进行了油墨组合物(i-2)~(i-15)和(c-1)~(c-5)的制作。

表中dh表示第一溶剂的氢键汉森参数(h1)与第二溶剂的氢键汉森参数(h2)之差(h2-h1)。

dp表示第一溶剂的极性汉森参数(p1)与第二溶剂的极性汉森参数(p2)之差(p2-p1)。

dbp表示第一溶剂的沸点(bp1)与第二溶剂的沸点(bp2)之差(bp2-bp1)。

<实施例16>

(光电转换元件的制作和评价)

对于通过溅射法以150nm的厚度赋予了ito膜的玻璃基板,进行臭氧uv处理从而进行了表面处理。将使聚(3,4)乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸溶于水的悬浮液(hcstarck-vtech公司制、bytronptpa14083)利用孔径0.5μm的过滤器进行过滤。将过滤后的悬浮液旋涂于基板的ito侧从而以70nm的厚度进行成膜。接着,在大气中,在加热板上于200℃干燥10分钟,形成了有机层。接着,将油墨组合物(i-1)旋涂于该有机层上后,在氮气氛中进行干燥,形成了活性层。干燥后的膜厚约为100nm。之后,在电阻加热蒸镀装置内,在活性层的上部以约4nm的膜厚进行ca的成膜,进而以约70nm的膜厚进行al的成膜,形成了电极。接着,使用环氧树脂(快速固化型araldite)作为封装剂对玻璃基板进行粘接由此实施密封处理,得到了光电转换元件。所得到的光电转换元件的形状为2mm×2mm的正方形。使用太阳模拟器(分光计量仪器制、商品名:cep-2000型、放射照度100mw/cm2)对所得到的光电转换元件照射一定的光,测定产生的电流和电压,求出jsc(短路电流密度)。

短路电流密度(jsc)为14.67ma/cm2

<实施例17~30和比较例1~5>

除了使用了油墨组合物(i-2)~(i-15)和(c-1)~(c-5)以外,以与实施例6同样的方法进行了光电转换元件的制作和评价。结果示于下表。

实施例16~30的光电转换元件相比于比较例1~5的光电转换元件,短路电流密度高。

<实施例31~33和制备例6~7>

第一溶剂和第二溶剂使用下表中记载的溶剂,使用p-1(相对于组合物整体重量为0.5重量%)作为p型半导体材料,使用n-2(相对于组合物整体重量为1.0重量%)作为n型半导体材料,以与实施例1同样的方法进行了油墨组合物(i-16)~(i-18)和(c-6)~(c-7)的制作。

<实施例34~36和比较例6~7>

除了使用了油墨组合物(i-31)~(i-33)和(c-6)~(c-7)以外,以与实施例16同样的方法进行了光电转换元件的制作和评价。结果示于下表。

实施例34~36的光电转换元件相比于比较例6~7的光电转换元件,短路电流密度高。

<实施例37~38和制备例8>

第一溶剂和第二溶剂使用下表中记载的溶剂,使用p-2(相对于组合物整体重量为0.5重量%)作为p型半导体材料,使用n-1(相对于组合物整体重量为1.0重量%)作为n型半导体材料,以与实施例1同样的方法进行了油墨组合物(i-19)~(i-20)和(c-8)的制作。

<实施例39~40和比较例6>

除了使用了油墨组合物(i-37)~(i-38)和(c-8)以外,以与实施例16同样的方法进行了光电转换元件的制作和评价。结果示于下表。

实施例39~40的光电转换元件相比于比较例8的光电转换元件,短路电流密度高。

<实施例41和制备例9~11>

第一溶剂和第二溶剂使用下表中记载的溶剂,使用p-2(相对于组合物整体重量为0.5重量%)作为p型半导体材料,使用n-1(相对于组合物整体重量为1.5重量%)作为n型半导体材料,以与实施例1同样的方法进行了油墨组合物(i-21)和(c-9)~(c-11)的制作。

<实施例42和比较例9~11>

除了使用了油墨组合物(i-21)和(c-9)~(c-11)以外,以与实施例16同样的方法进行了光电转换元件的制作和评价。结果示于下表。

实施例42的光电转换元件相比于比较例9~11的光电转换元件,短路电流密度高。

<实施例43~44和制备例12>

第一溶剂和第二溶剂使用下表中记载的溶剂,使用p-3(相对于组合物整体重量为0.5重量%)作为p型半导体材料,使用n-2(相对于组合物整体重量为0.75重量%)作为n型半导体材料,以与实施例1同样的方法进行了油墨组合物(i-22)~(i-23)和(c-12)的制作。

<实施例45~46和比较例12>

除了使用了油墨组合物(i-22)~(i-23)和(c-12)以外,以与实施例16同样的方法进行了光电转换元件的制作和评价。结果示于下表。

实施例45~46的光电转换元件相比于比较例12的光电转换元件,短路电流密度高。

<实施例47~48和制备例13>

第一溶剂和第二溶剂使用下表中记载的溶剂,使用p-4(相对于组合物整体重量为0.5重量%)作为p型半导体材料,使用n-1(相对于组合物整体重量为1.0重量%)作为n型半导体材料,以与实施例1同样的方法进行了油墨组合物(i-24)~(i-25)和(c-13)的制作。

<实施例49~50和比较例13>

除了使用了油墨组合物(i-24)~(i-25)和(c-13)以外,以与实施例16同样的方法进行了光电转换元件的制作和评价。结果示于下表。

实施例49~50的光电转换元件相比于比较例13的光电转换元件,短路电流密度高。

<实施例51和制备例14>

第一溶剂和第二溶剂使用下表中记载的溶剂,使用p-5(相对于组合物整体重量为1.0重量%)作为p型半导体材料,使用n-1(相对于组合物整体重量为1.0重量%)作为n型半导体材料,以与实施例1同样的方法进行了油墨组合物(i-27)和(c-14)的制作。

<实施例52和比较例14>

除了使用了油墨组合物(i-26)和(c-14)以外,以与实施例16同样的方法进行了光电转换元件的制作和评价。结果示于下表。

实施例52的光电转换元件相比于比较例14的光电转换元件,短路电流密度高。

<实施例53~54和制备例15>

第一溶剂和第二溶剂使用下表中记载的溶剂,使用p-6(相对于组合物整体重量为1.0重量%)作为p型半导体材料,使用n-1(相对于组合物整体重量为2.0重量%)作为n型半导体材料,以与实施例1同样的方法进行了油墨组合物(i-27)~(i-28)和(c-15)的制作。

<实施例55~56和比较例15>

除了使用了油墨组合物(i-27)~(i-28)和(c-15)以外,以与实施例16同样的方法进行了光电转换元件的制作和评价。结果示于下表。

实施例55~56的光电转换元件相比于比较例15的光电转换元件,短路电流密度高。

<实施例57和制备例16>

第一溶剂和第二溶剂使用下表中记载的溶剂,使用p-7(相对于组合物整体重量为1.0重量%)作为p型半导体材料,使用n-1(相对于组合物整体重量为2.0重量%)作为n型半导体材料,以与实施例1同样的方法进行了油墨组合物(i-29)和(c-16)的制作。

<实施例58和比较例16>

除了使用了油墨组合物(i-29)和(c-16)以外,以与实施例16同样的方法进行了光电转换元件的制作和评价。结果示于下表。

实施例58的光电转换元件相比于比较例16的光电转换元件,短路电流密度高。

产业上的可利用性

根据本发明,可以提供一种油墨组合物,其通过包含利用沸点和氢键汉森溶解度参数进行规定的2种的溶剂,由此能够制作可得到高的短路电流密度的光电转换元件。

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