专利名称：组合物及使用其的光电转换元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种组合物及使用其的光电转换元件。
背景技术：
有机薄膜太阳能电池为在2个不同种电极间配置有机光电转换层而成的太阳能 电池，与以硅等为代表的无机太阳能电池相比，有可以大幅度降低制造成本的可能性，作为 更廉价的太阳光发电元件备受瞩目。一般而言，在有机光电转换层中所含的有机膜的制膜中使用包含共轭高分子化合 物、富勒烯衍生物和溶剂的组合物。作为代表的实例，在非专利文献1中记载有包含作为溶 剂的邻二氯苯、作为共轭高分子化合物的聚(3-己基噻吩)、作为富勒烯衍生物的[6，6]_苯 基C61 丁酸甲酯(PCBM)的组合物。非专利文献 1 =Advanced Functional Materials、2007 年、Vol. 17、pp. 1636 164
发明内容
但是，存在如下问题使用上述组合物制膜大面积的有机膜时，产生泡引起的缺 陷，成为有机薄膜太阳能电池的短路原因。本发明的目的在于，提供一种组合物，其在用于制膜有机太阳能电池中所含的大 面积的有机膜时，能够抑制泡引起的缺陷。本发明第一方面提供一种组合物，其包含共轭高分子化合物、富勒烯衍生物、第1 溶剂和第2溶剂，在将该第1溶剂的重量和该第2溶剂的重量的总计设定为100时，该第1 溶剂的重量为70 97，该第1溶剂的25°C时的表面张力大于25mN/m，该第2溶剂的25°C 时的表面张力为15 25mN/m。本发明第二方面提供一种光电转换元件，其包含至少一方为透明或半透明的一对 电极和在该电极间具有光电转换功能的有机层，该有机层由所述组合物形成。本发明第三方面提供一种光电转换元件的制造方法，所述光电转换元件包含至少 一方为透明或半透明的一对电极和夹持在该电极间的具有光电转换功能的有机层，其中， 具有使用涂敷法由上述组合物制造有机层的工序。本发明第四方面提供一种图像传感器，其包含上述光电转换元件。本发明的组合物在用于制膜有机太阳能电池中所含的大面积的有机膜时，抑制泡 引起的缺陷，因此，本发明在工业上是非常有用的。
图1是使用组合物1制膜成的有机膜表面的照片。图2是使用组合物5制膜成的有机膜表面的照片。
具体实施例方式下面，对本发明进行详细说明。(组合物)本发明的组合物中所含的第1溶剂的25°C时的表面张力大于25mN/m、优选大于 25mN/m且小于60mN/m。作为第1溶剂的具体例，可列举甲苯(27. 9mN/m)、苯甲腈(34. 5mN/ m)、1，3-苯并二氧杂环戊烯(1,3-benzodioxole) (28. 8mN/m)、邻二甲苯(29. 8mN/m)、间二 甲苯(28. 5mN/m)、对二甲苯(28. OmN/m)、环己酮(34. 6mN/m)、氯苯(33. OmN/m)、邻二氯苯 (36. 7mN/m)、间二氯苯(35. 4mN/m)、对二氯苯(32. 5mN/m)、顺式十氢化萘(32. 2mN/m)、反 式十氢化萘(29. 9mN/m)、乙基苯(28. 7mN/m)、1，2，4-三甲苯(29. 2mN/m)、1，3，5-三甲苯 (27. 5mN/m)、氯仿(26. 7mN/m)、十四烷(26. lmN/m)、乙二醇(48. 4mN/m)等。括弧内的数值表 示 25°C时的表面张力。表面张力为“Lange' s Handbook of Chemistry 13th edition，，、 John. A. Dean编著、McGaw-Hi 11出版社、1972年发行、pp. 10/103-10/116中记载的值。从共 轭高分子化合物的溶解性的观点考虑，优选具有取代基的芳香族化合物，更优选氯苯、邻二 氯苯、间二氯苯、对二氯苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、甲苯。第1溶剂优选在25°C下使共轭高分子化合物溶解0. 3重量％以上。另外，优选在 25°C下使富勒烯衍生物溶解0. 3重量％以上。本发明的组合物中所含的第2溶剂的25°C时的表面张力为15 25mN/m。第 2溶剂优选与第1溶剂均勻地混和的溶剂。作为第2溶剂的具体例，可列举异丙胺 (21. 8mN/m)、乙醇(24. 0mN/m)、正辛烷(21. lmN/m)、二丁醚(22. 4mN/m)、二丙醚(20. OmN/ m)、正癸烷(23. 4mN/m)、1-癸烯(23. 5mN/m)、三乙基胺(20. 2mN/m)、正壬烷(22. 4mN/m)、 1-壬烯(22. 6mN/m)、叔丁醇(16. 9mN/m)、丁基乙基醚(22. 6mN/m)、2-丙醇(22. 6mN/m)、 丙胺(21. 8mN/m)、正己烷(17. 9mN/m)、1_ 己烯(17. 9mN/m)、正庚烷(19. 7mN/m)、1_ 庚烯 (19. 8mN/m)、甲醇(22. lmN/m)等。其中，优选直链状的烷烃、支链状的烷烃或环烷烃等烷烃 类，直链状的醇、支链状的醇或脂环式醇。从光电转换效率的观点考虑，优选正辛烷。另外， 优选不损害作为组合物的稳定性的溶剂。即，优选在通常的保管、使用环境下不急剧蒸发的 溶剂、抑制共轭高分子化合物或富勒烯衍生物等溶质成分的凝聚及析出的溶剂。本发明的组合物中的第1溶剂和第2溶剂的混合比率可以根据作为溶质的共轭高 分子化合物及富勒烯衍生物的溶解性、表面张力及添加量、第1溶剂的表面张力及第2溶剂 的表面张力这些因素来进行调整。将第1溶剂的重量和第2溶剂的重量的总计设定为100 时，第1溶剂的重量为70 97，从作为组合物的稳定性的观点考虑，第1溶剂的重量优选为 90 95。本发明的组合物可以含有以提高有机膜的制膜性、再现性及光电转换元件的发电 特性为目的的第3溶剂。在将第1溶剂和第2溶剂的重量的总计设定为100时，第3溶剂 的重量优选为30以下。用于本发明的共轭高分子化合物是指(1)实质上由双键和单键交替排列成的结 构构成的高分子、(2)实质上由双键和单键隔着氮原子排列成的结构构成的高分子、(3)实 质上由双键和单键交替排列成的结构以及双键和单键隔着氮原子排列成的结构构成的高 分子化合物等。具体可列举以下高分子化合物，即，以选自非取代或取代的芴二基、非取代 或取代的苯并芴二基、非取代或取代的二苯并呋喃二基、非取代或取代的二苯并噻吩二基、非取代或取代的咔唑二基、非取代或取代的噻吩二基、非取代或取代的呋喃二基、非取代 或取代的吡咯二基、非取代或取代的苯并噻二唑二基、非取代或取代的亚苯基亚乙烯二基 (phenylene vinylene diyl)、非取代或取代的亚噻吩亚乙烯二基(thienylene vinylene diyl)及非取代或取代的三苯基胺二基中的一种或二种以上的基团作为重复单元、且该重 复单元彼此之间直接或借助连结基键合而成的高分子化合物等。从电荷传输特性的观点考 虑，共轭高分子化合物优选具有噻吩环结构，更优选具有噻吩二基作为重复单元。在将第1溶剂的重量和第2溶剂的重量的总计设定为100时，从溶解性的观点考 虑，本发明的组合物中所含的共轭高分子化合物的重量优选为0. 1 3. 0、更优选为0. 5 2. 0。本发明的组合物中所含的富勒烯衍生物可列举C6(I、CTO、C84及其衍生物。作为富勒
烯的衍生物的具体的结构，可列举如下的结构。
权利要求
一种组合物，其包含共轭高分子化合物、富勒烯衍生物、第1溶剂和第2溶剂，在将该第1溶剂的重量和该第2溶剂的重量的总计设定为100时，该第1溶剂的重量为70～97，该第1溶剂的25℃时的表面张力大于25mN/m，该第2溶剂的25℃时的表面张力为15～25mN/m。
2.如权利要求1所述的组合物，其中，所述第1溶剂的重量为90 95。
3.如权利要求1或2所述的组合物，其中，所述第2溶剂为直链状的烷烃、支链状的烷 烃或环烷烃。
4.如权利要求1或2所述的组合物，其中，所述第2溶剂为直链状的醇、支链状的醇或 脂环式醇。
5.如权利要求1 4中任一项所述的组合物，其中，所述共轭高分子化合物包含噻吩环结构。
6.如权利要求1 5中任一项所述的组合物，其中，所述第1溶剂为具有取代基的芳香 族化合物。
7.一种光电转换元件，其包含至少一方为透明或半透明的一对电极以及在该电极间具 有光电转换功能的有机层，该有机层由权利要求1 6中任一项所述的组合物形成。
8.如权利要求7所述的光电转换元件，其中，所述有机层利用涂敷法形成。
9.如权利要求8所述的光电转换元件，其中，所述涂敷法为使用凹版、凸版、平版或孔 版的印刷法。
10.如权利要求9所述的光电转换元件，其中，所述印刷法为凹版印刷法。
11.如权利要求8所述的光电转换元件，其中，所述涂敷法为狭缝涂布法、毛细管涂敷 法、凹版涂敷法、微凹版涂敷法、棒涂法、刀涂法或旋涂法。
12.如权利要求8所述的光电转换元件，其中，所述涂敷法为喷嘴印刷法或喷墨印刷法。
13.一种光电转换元件的制造方法，所述光电转换元件包含至少一方为透明或半透明 的一对电极和夹持在该电极间的具有光电转换功能的有机层，其中，具有使用涂敷法由权 利要求1 6中任一项所述的组合物制造有机层的工序。
14.一种图像传感器，其包含权利要求7 12中任一项所述的光电转换元件。
全文摘要
一种组合物，其包含共轭高分子化合物、富勒烯衍生物、第1溶剂和第2溶剂，在将该第1溶剂的重量和该第2溶剂的重量的总计设定为100时，该第1溶剂的重量为70～97，该第1溶剂的25℃时的表面张力大于25mN/m，该第2溶剂的25℃时的表面张力为15～25mN/m。
文档编号H01L51/42GK101978524SQ20098010947
公开日2011年2月16日 申请日期2009年3月24日 优先权日2008年3月25日
发明者清家崇广 申请人:住友化学株式会社