具有磺酸盐基的化合物及使用该化合物的光电转换元件的制作方法

本发明涉及一种具有磺酸盐基的化合物、使用该化合物的光电转换元件以及钙钛矿型太阳能电池。

背景技术：

1、近年来，作为清洁能源，太阳光发电备受瞩目，太阳能电池的开发正在盛行。其中，作为低成本且能够以溶液工艺制造的下一代型太阳能电池，将钙钛矿材料用于光电转换层的太阳能电池(以下，标记为钙钛矿型太阳能电池)的开发备受瞩目(例如，专利文献1、非专利文献1～2)。

2、在钙钛矿型太阳能电池中，大多在元件中使用空穴传输材料。作为使用目的，可以举出(1)提高光电转换效率、(2)保护易受来自水分或氧气的影响的钙钛矿材料(例如，非专利文献3)。作为标准的空穴传输材料大多使用spiro-ome tad，与该材料相比，对光电转换特性贡献高的空穴传输材料的报告较少。

3、将空穴传输材料用于钙钛矿型太阳能电池的元件时，在将有机化合物用于空穴传输材料来制备元件的以往的方法中，向空穴传输材料加入作为添加剂的掺杂剂。该掺杂剂是为了减少空穴传输材料的电阻而使用(例如，非专利文献3～4)。

4、但是，使用作为添加剂的掺杂剂不仅使得制造工艺变得复杂，而且会导致制造成本的增加。另外，有报告指出，掺杂剂导致吸湿促进、光电转换层的腐蚀、挥发导致空穴传输层的劣化，这些导致元件的特性降低(例如，非专利文献5)。因此，期望开发具有不包含掺杂剂的空穴传输层且表现出高的光电转换特性和耐久性的光电转换元件。另一方面，为了得到良好的光电转换效率，有时不得不使用掺杂剂。因此，还期望开发即使在包含掺杂剂的情况下元件特性经时降低也少的光电转换元件。

5、专利文献1：国际公开第2017/104792号

6、非专利文献1：j.am.chem.soc.，2009年，131卷，第6050-6051页非专利文献2：science，2012年，388卷，第643-647页

7、非专利文献3：chem.sci.，2019年，10，第6748-6769页

8、非专利文献4：adv.funct.mater.，29，24，2019年，1901296

9、非专利文献5：j.am.chem.soc.，2018，140，48，16720-16730

技术实现思路

1、本发明所要解决的问题在于，提供一种作为不包含添加剂即掺杂剂的光电转换元件用空穴传输材料有用的化合物、将该化合物用于空穴传输层的光电转换特性良好的光电转换元件以及钙钛矿型太阳能电池。另外，本发明所要解决的问题在于，还提供一种作为即使在包含掺杂剂的情况下元件特性经时降低也少的光电转换元件的空穴传输材料有用的化合物。

2、为了解决上述问题，发明人等对提高光电转换特性方面进行了深入研究，结果发现，通过将具有特定结构的化合物用作空穴传输层，可以得到高效率的光电转换元件以及钙钛矿型太阳能电池。即，本发明的主旨如下。

3、1.一种由下述通式(1)表示的化合物。

4、[化1]

5、

6、[式中，r1是能够具有取代基的碳原子数1～18的直链状或支链状的烷基、能够具有取代基的碳原子数2～20的直链状或支链状的烯基、能够具有取代基的碳原子数2～20的直链状或支链状的炔基、能够具有取代基的碳原子数3～12的环烷基、能够具有取代基的碳原子数6～36的芳香族烃基或者能够具有取代基的成环原子数5～36的杂环基，x表示除了氢离子之外的1价的阳离子。

7、r2～r9分别独立地表示氢原子、能够具有取代基的碳原子数1～18的直链状或支链状的烷基、能够具有取代基的碳原子数2～20的直链状或支链状的烯基、能够具有取代基的碳原子数2～20的直链状或支链状的炔基、能够具有取代基的碳原子数3～12的环烷基、能够具有取代基的碳原子数1～20的直链状或支链状的烷氧基、能够具有取代基的碳原子数3～10的环烷氧基、能够具有取代基的碳原子数1～18的直链状或支链状的烷氧羰基、能够具有取代基的碳原子数1～18的巯基、能够具有取代基的碳原子数1～20的氨基、能够具有取代基的碳原子数6～36的芳香族烃基或者能够具有取代基的成环原子数5～36的杂环基。]

8、2.根据上述1所述的化合物，其中，在所述通式(1)中，r1是能够具有取代基的碳原子数1～18的直链状或支链状的烷基。

9、3.根据上述1或者上述2所述的化合物，其中，在所述通式(1)中，r2～r9中的至少一个是能够具有取代基的碳原子数6～36的芳香族烃基或者能够具有取代基的碳原子数1～20的氨基。

10、4.根据上述1～上述3中任一项所述的化合物，其中，在所述通式(1)中，x是碱金属离子或者能够具有取代基的铵离子。

11、5.根据上述4所述的化合物，其中，在所述通式(1)中，碱金属离子是选自于由钠离子、钾离子、铷离子以及铯离子所组成的组中的至少一种。

12、6.一种空穴传输材料，包含上述1～上述5中任一项所述的化合物。

13、7.一种光电转换元件用空穴传输材料组合物，包含上述6所述的空穴传输材料。

14、8.一种光电转换元件，使用上述7所述的光电转换用空穴传输材料组合物。

15、根据本发明的具有磺酸盐基的化合物以及使用该化合物的空穴传输层，通过在光电转换层和电极之间使用该化合物，可以得到具有良好的光电转换效率的光电转换元件以及钙钛矿型太阳能电池。

1.一种由下述通式(1)表示的化合物，

2.根据权利要求1所述的化合物，其中，

3.根据权利要求1或2所述的化合物，其中，

4.根据权利要求1至3中任一项所述的化合物，其中，

5.根据权利要求4所述的化合物，其中，

6.一种空穴传输材料，包含权利要求1至5中任一项所述的化合物。

7.一种光电转换元件用空穴传输材料组合物，包含权利要求6所述的空穴传输材料。

8.一种光电转换元件，使用权利要求7所述的光电转换用空穴传输材料组合物。