聚合物和光电转换元件的制作方法
【专利摘要】光电转换元件10，具有在第1电极30和第2电极70之间，夹持空穴输送层40、光电转换层50和电子输送层60的构造。光电转换层50是本体异质结层，作为n型有机半导体使用富勒烯、富勒烯衍生物。作为p型有机半导体，使用下述式（1）表示的聚合物。式（1）中，R1、R2、R3、R4独立地表示支链烷基、直链烷基、烷酯基、羧基烷基、烷氧基中的任一个。另外，X独立地表示S、O、N中的任一个。
【专利说明】聚合物和光电转换元件
【技术领域】
[0001]本发明涉及显示高电荷迁移率且高溶解度的聚合物、以及通过利用该聚合物的光电转换将光能转换成电能的光电转换元件。
【背景技术】
[0002]关于有机薄膜太阳能电池，由于能够期待富于柔软性且大面积化、轻质化和简易廉价的制造法，因此新时代的太阳能电池被认为是有前途的。目前，面向有机薄膜太阳能电池的实用化，转换效率的大幅提高成为重要课题。
[0003]作为有机薄膜太阳能电池的构成，已知通过混合P型半导体(电子供体)和N型半导体(电子受体，例如C60衍生物)而得到的本体异质结。作为本体异质结的优点，可以列举由于P型半导体/N型半导体界面扩大，有效地发生光诱导电荷分离，与双层型的太阳能电池相比,光电流增加。
[0004]〔在先技术文献〕
[0005]〔专利文献〕
[0006]〔专利文献I〕韩国授权专利第10-0890145号
[0007]〔专利文献2〕国际公开第W02010/107101号小册子
[0008]〔非专利文献〕
[0009]〔非专利文献 I〕J.Am.Chem.Soc.2009,131,2521.[0010]〔非专利文献 2〕Chem.Mater.2010,22,4191.[0011]〔非专利文献 3〕J.Phys.Chem.C.2010、114、16843.[0012]〔非专利文献 4〕J.Phys.Chem.C.2010、114、17989.[0013]〔非专利文献 5〕Chem.Commun.2011,47,1791.[0014]〔非专利文献 6〕 Appl.Phys.Lett.2011,98,043301.[0015]〔非专利文献7〕Phys.Rev.B.1997、55、R656.[0016]〔非专利文献8〕《$九姑务》、2002、11、623.[0017]〔非专利文献9〕《$九姑务》、2007、56、223.
【发明内容】
[0018]〔发明所要解决的课题〕
[0019]关于有机薄膜太阳能电池，在P型半导体中的电荷迁移率(空穴迁移率)比在N型半导体中的电荷迁移率(电子迁移率)低，这点成为有机薄膜太阳能电池性能低的重要因素。为了提高空穴迁移率，优选提高用作P型半导体的聚合物的结晶性。然而，结晶性高的聚合物在有机溶剂中的溶解度低，因此不易扩大与N型半导体的接触面积，在PN结界面的电荷分离效率降低，因而存在无法获得足够的短路电流密度(Jsc)和FF (Fill factor:填充因子)这样的问题。另外，由于结晶性高的聚合物对有机溶剂的溶解度低，因而难以适用涂覆工序，所以成为制造成本增大的重要因素。[0020]本发明鉴于这样的问题而完成，其目的在于，提供能够使光电转换元件的光电转换效率提高的技术，所述光电转换元件包括形成本体异质结的有机半导体。
[0021]本发明的某个方式为聚合物。该聚合物，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杂原子的5元环的重复单元构成的聚合物，用SCLC法测定的空穴迁移率为7.5X 10_5cm2/Vs以上，相对于氯苯ImL的溶解度为IOmg以上。
[0022]〔化I〕
[0023]
【权利要求】
1.一种聚合物，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杂原子的5元环的重复单元构成的，用SCLC法测定的空穴迁移率为7.5X10_5cm2/Vs以上，相对于氯苯ImL的溶解度为IOmg以上，
2.根据权利要求1所述的聚合物，在上述式(I)中，R1、R2、R3、和R4中，直链烷基的比例不超过50%，数均分子量以聚苯乙烯换算为15000以上。
3.根据权利要求1或2所述的聚合物，在上述式(I)中，R1和R2为支链烷基，R3、和R4 为直链烷基。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的聚合物，所述聚合物的光吸收末端的波长为 650nm以上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的聚合物，所述聚合物的最高占据分子轨道 (HOMO)比 5.1eV 深。
6.一种光电转换兀件，其特征在于，具备:光电转换层，具有P型有机半导体、及与所述P型有机半导体形成本体异质结的n型有机半导体，第I电极，在所述光电转换层的受光面侧与所述光电转换层电连接，以及第2电极，在所述光电转换层受光面的相反侧与所述光电转换层电连接；其中，所述P型有机半导体是权利要求1所述的聚合物。
【文档编号】C08G61/12GK103459455SQ201280011555
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年2月29日 优先权日:2011年3月3日
【发明者】刘承训, 朝野刚, 尾坂格, 泷宫和男 申请人:吉坤日矿日石能源株式会社, 国立大学法人广岛大学