(57)【要約】      （修正有）【課題】光や酸素、熱に対して安定であり、有機薄膜太陽電池に用いたときに高効率の光電変換特性を示す有機薄膜太陽電池用材料、及びそれを用いた有機薄膜太陽電池を提供する。【解決手段】下記一般式（Ｉ）で表わされる有機薄膜太陽電池用材料及びそれを用いた有機薄膜太陽電池である。2010073989.tif 000025（式中、Ｒ1〜Ｒ14は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜４０の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数２〜４０の置換もしくは無置換のアルケニル基、炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数３〜４０の置換もしくは無置換のヘテロアリール基、又は炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリールアミノ基を示す。）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（Ｉ）で表わされる有機薄膜太陽電池用材料。
【化１】
2010073989.tif 000022
（式中、Ｒ1〜Ｒ14は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜４０の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数２〜４０の置換もしくは無置換のアルケニル基、炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数３〜４０の置換もしくは無置換のヘテロアリール基、又は炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリールアミノ基を示す。Ｒ6とＲ7の示す基同士が互いに結合して環構造を形成してもよく、またＲ11とＲ12の示す基同士が互いに結合して環構造を形成してもよい。）
【請求項２】
上記一般式（Ｉ）中、Ｒ1〜Ｒ14が、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜４０の置換もしくは無置換のアルキル基、又は炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基である、請求項１記載の有機薄膜太陽電池用材料。
【請求項３】
下記一般式（II）で表わされる有機薄膜太陽電池用材料。
【化２】
2010073989.tif 000023
（式中、Ｒ15〜Ｒ28は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜４０の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数２〜４０の置換もしくは無置換のアルケニル基、炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数３〜４０の置換もしくは無置換のヘテロアリール基、又は炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリールアミノ基を示す。）
【請求項４】
上記一般式（II）中、Ｒ15〜Ｒ28が、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜４０の置換もしくは無置換のアルキル基、又は炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基である、請求項３記載の有機薄膜太陽電池用材料。
【請求項５】
上記一般式（II）中、Ｒ23及びＲ28が、それぞれ独立して、炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基である、請求項３又は４記載の有機薄膜太陽電池用材料。
【請求項６】
下記一般式（III）で表わされる有機薄膜太陽電池用材料。
【化３】
2010073989.tif 000024
（式中、Ｒ29〜Ｒ44は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜４０の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数２〜４０の置換もしくは無置換のアルケニル基、炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数３〜４０の置換もしくは無置換のヘテロアリール基、又は炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリールアミノ基を示す。）
【請求項７】
上記一般式（III）中、Ｒ29〜Ｒ44が、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜４０の置換もしくは無置換のアルキル基、又は炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基である、請求項６記載の有機薄膜太陽電池用材料。
【請求項８】
一対の電極の間に少なくともｐ層（電子輸送層）を有し、該ｐ層が請求項１〜７のいずれか記載の有機薄膜太陽電池用材料を含有する、有機薄膜太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機薄膜太陽電池用材料及びそれを用いた有機薄膜太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、光信号を電気信号に変換するフォトダイオードや撮像素子と同様、光入力に対して電気出力を示す装置であり、電気入力に対して光出力を示すエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子とは逆の応答を示す装置である。かかる太陽電池は、化石燃料の枯渇問題や地球温暖化問題を背景に、クリーンエネルギー源として近年大変注目されてきており、研究開発が盛んに行なわれるようになってきた。これまでに、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン等を用いたシリコン系太陽電池が実用化されてきたが、シリコン系太陽電池が高価であることや原料シリコンの不足の問題等が表面化してきたことにより、次世代太陽電池開発の要望が高まりつつある。このような背景の中、安価で毒性が低く、且つ原材料不足の懸念も無い有機薄膜太陽電池が、シリコン系太陽電池に次ぐ次世代の太陽電池として大変注目を集めている。
【０００３】
有機薄膜太陽電池は、最初、メロシアニン色素等を用いた単層膜で研究が進められてきたが、電子を輸送する「ｐ層」と正孔を輸送する「ｎ層」とを有する多層膜にすることで、光入力から電気出力への変換効率（光電変換効率）が向上することが見出されて以降、多層膜が主流になってきている。多層膜の検討が行なわれ始めた頃に用いられた材料は、ｐ層としては銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、ｎ層としてはペリレンイミド類（ＰＴＣＢＩ）であった。この後、ｐ層とｎ層の間に「ｉ層（ｐ材料とｎ材料の混合層）」を挿入して積層を増やすことにより、光電変換効率が向上することが見出されたが、依然として、ｐ層及びｎ層には、それぞれ同じ材料が使用されていた。
さらにその後、「ｐ層／ｉ層／ｎ層」を何層も繰り返し積層するというスタックセル構成により、さらに光電変換効率が向上することが見出された。この時に使用された材料は、ｐ層としてはフタロシアニン類、ｎ層としてはＣ60フラーレンであった。
【０００４】
一方、高分子を用いた有機薄膜太陽電池では、ｐ層の材料として導電性高分子を用い、ｎ材料としてＣ60誘導体を用いてそれらを混合し、熱処理することによりミクロ層分離を誘起してヘテロ界面を増やし、光電変換効率を向上させるという、所謂バルクヘテロ構造の研究が主に行なわれてきた。ここで用いられてきた材料系は、主に、ｐ層の材料としてはポリ−３−ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）、ｎ材料としてはＣ60誘導体（ＰＣＢＭ）であった。
このように、有機薄膜太陽電池では、各層の材料は初期の頃からあまり進展がなく、依然としてフタロシアニン誘導体、ペリレンイミド誘導体、Ｃ60誘導体が用いられている。従って、光電変換効率を高めるべく、これら従来の材料に代わる新規な材料の開発が熱望されている。
【０００５】
ところで、一般に有機太陽電池の動作過程は、（１）光吸収及び励起子生成、（２）励起子拡散、（３）電荷分離、（４）キャリア移動、（５）起電力発生の素過程からなっており、有機物は概して太陽光スペクトルに合致する吸収特性を示すものが多くないため、高い光電変換効率を達成できないことが多かった。例えば、近年精力的に開発が行なわれている有機ＥＬ素子において、優れた正孔輸送材料及び正孔注入材料であるアミン化合物が見出されているが、それらは、有機薄膜太陽電池用のｐ材料として使用しても、太陽光スペクトルに対する吸収特性が不十分であり、光電変換効率が十分得られないという欠点を有している。
一般に、有機化合物において可視光領域に吸収を持たせるためには、π電子共役構造を拡大して吸収極大波長を長波長化すればよいことが知られている。ただし、あまりに共役系を拡張して分子量が大きくなり過ぎると、溶媒に対する溶解性が低下して精製が困難になり、且つ昇華温度が上昇して昇華精製できなくなる等の難点がある。そこで、ある程度分子量を抑えながら効率的に吸収波長を長波長化した材料として、ポリアセン類が開発されてきた（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３４７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしポリアセン類は、光や酸素に対して不安定であるため、精製や取り扱いが困難であり、高純度化も困難である等の欠点を有しており、実用的な太陽電池材料とはいいがたい。
そこで、本発明は、光や酸素、熱に対して安定であり、有機薄膜太陽電池に用いたときに高効率の光電変換特性を示す有機薄膜太陽電池用材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定の構造を有する縮合多環芳香族化合物を用いることで、高効率の光電変換特性を示す有機薄膜太陽電池を得られることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、下記の有機薄膜太陽電池用材料及びそれを用いた有機薄膜太陽電池を提供する。
【０００９】
１．下記一般式（Ｉ）で表わされる有機薄膜太陽電池用材料。
【００１０】
【化１】
2010073989.tif 000002
【００１１】
（式中、Ｒ1〜Ｒ14は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜４０の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数２〜４０の置換もしくは無置換のアルケニル基、炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数３〜４０の置換もしくは無置換のヘテロアリール基、又は炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリールアミノ基を示す。Ｒ6とＲ7の示す基同士が互いに結合して環構造を形成してもよく、またＲ11とＲ12の示す基同士が互いに結合して環構造を形成してもよい。）
２．上記一般式（Ｉ）中、Ｒ1〜Ｒ14が、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜４０の置換もしくは無置換のアルキル基、又は炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基である、上記１記載の有機薄膜太陽電池用材料。
３．下記一般式（II）で表わされる有機薄膜太陽電池用材料。
【００１２】
【化２】
2010073989.tif 000003
【００１３】
（式中、Ｒ15〜Ｒ28は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜４０の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数２〜４０の置換もしくは無置換のアルケニル基、炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数３〜４０の置換もしくは無置換のヘテロアリール基、又は炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリールアミノ基を示す。）
４．上記一般式（II）中、Ｒ15〜Ｒ28が、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜４０の置換もしくは無置換のアルキル基、又は炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基である、上記３記載の有機薄膜太陽電池用材料。
５．上記一般式（II）中、Ｒ23及びＲ28が、それぞれ独立して、炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基である、上記３又は４記載の有機薄膜太陽電池用材料。
６．下記一般式（III）で表わされる有機薄膜太陽電池用材料。
【００１４】
【化３】
2010073989.tif 000004
【００１５】
（式中、Ｒ29〜Ｒ44は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜４０の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数２〜４０の置換もしくは無置換のアルケニル基、炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数３〜４０の置換もしくは無置換のヘテロアリール基、又は炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリールアミノ基を示す。）
７．上記一般式（III）中、Ｒ29〜Ｒ44が、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜４０の置換もしくは無置換のアルキル基、又は炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基である、上記６記載の有機薄膜太陽電池用材料。
８．一対の電極の間に少なくともｐ層（電子輸送層）を有し、該ｐ層が上記１〜７のいずれか記載の有機薄膜太陽電池用材料を含有する、有機薄膜太陽電池。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の有機薄膜太陽電池用材料を用いることにより、光や酸素、熱に対して安定であり、高効率の光電変換特性を示す有機薄膜太陽電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［有機薄膜太陽電池用材料］
本発明の有機薄膜太陽電池材料は、下記一般式（Ｉ）で表される。
【００１８】
【化４】
2010073989.tif 000005
【００１９】
式中、Ｒ1〜Ｒ14は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜４０の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数２〜４０の置換もしくは無置換のアルケニル基、炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数３〜４０の置換もしくは無置換のヘテロアリール基、又は炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリールアミノ基を示す。Ｒ6とＲ7の示す基同士が互いに結合して環構造を形成してもよく、またＲ11とＲ12の示す基同士が互いに結合して環構造を形成してもよい。
【００２０】
Ｒ1〜Ｒ14が示す炭素数１〜４０の置換もしくは無置換のアルキル基としては、直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよい。無置換のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、各種ペンチル基（「各種」は、直鎖及びあらゆる分岐鎖を含むことを示す。以下同様。）、各種ヘキシル基、２−エチルヘキシル基、各種オクチル基、３，７−ジメチルオクチル基、各種デシル基、各種ドデシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基、及びノルボルニル基等が挙げられる。置換基を有するアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、ベンジル基、α，α−ジメチルベンジル基、２−フェニルエチル基、及び１−フェニルエチル基等が挙げられる。これらのアルキル基の中でも、原料の入手しやすさ等の観点から、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、及びシクロヘキシル基が好ましい。
【００２１】
Ｒ1〜Ｒ14が示す炭素数２〜４０の置換もしくは無置換のアルケニル基としては、直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよい。無置換のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、オレイル基、エイコサペンタエニル基、及びドコサヘキサエニル基等が挙げられる。置換基を有するアルケニル基としては、例えば、スチリル基、２，２−ジフェニルビニル基、１，２，２−トリフェニルビニル基、及び２−フェニル−２−プロペニル基等が挙げられる。これらアルケニル基の中でも、原料の入手しやすさ等の観点から、ビニル基、スチリル基、及び２，２−ジフェニルビニル基が好ましい。
【００２２】
Ｒ1〜Ｒ14が示す炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基のうち、無置換のアリール基としては、例えば、フェニル基、２−ビフェニリル基、３−ビフェニリル基、４−ビフェニリル基、ターフェニリル基、３，５−ジフェニルフェニル基、３，４−ジフェニルフェニル基、ペンタフェニルフェニル基、フルオレニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、９−アントリル基、２−アントリル基、９−フェナントリル基、１−ピレニル基、クリセニル基、ナフタセニル基、及びコロニル基等が挙げられる。置換基を有するアリール基としては、例えば、２−トリル基、４−トリル基、４−トリフルオロメチルフェニル基、４−メトキシフェニル基、４−シアノフェニル基、４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル基、及び４−（１，２，２−トリフェニルビニル）フェニル基等が挙げられる。これらアルケニル基の中でも、原料の入手しやすさ等の観点から、フェニル基、４−ビフェニリル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、及び９−フェナントリル基が好ましい。さらに、有機薄膜太陽電池材料として用いたときに高効率の変換効率を与えるという観点から、４−エチルフェニル基、４−プロピルフェニル基、４−ブチルフェニル基、及び４−ビフェニリル基がより好ましい。
【００２３】
Ｒ1〜Ｒ14が示す炭素数３〜４０の置換もしくは無置換のヘテロアリール基が、含窒素アゾール系へテロ環の場合、結合位置は、炭素原子だけでなく窒素原子で結合していてもよい。無置換のヘテロアリール基としては、例えば、フラニル基、チオフェニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ベンゾピラゾリル基、トリアゾリル基、オキサジアゾリル基、ピリジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、キノリニル基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基、及びカルバゾリル基等が挙げられる。置換基を有するヘテロアリール基としては、例えば、無置換のヘテロアリール基に置換基を有するものが挙げられ、置換基としては、ヒドロキシル基；メチル基、トリフルオロメチル基、エチル基、各種プロピル基、及び各種ブチル基等の好ましくは炭素数１〜１０（より好ましくは炭素数１〜５）のアルキル基；メトキシ基、エトキシ基、各種プロポキシ基、及び各種ブトキシ基等の好ましくは炭素数１〜１０（より好ましくは炭素数１〜５）のアルコキシ基；フェニル基、トリル基、及びナフチル基等の好ましくは環形成炭素数６〜１４のアリール基等が挙げられる。これらヘテロアリール基のうち、原料の入手しやすさ等の観点から、フラニル基、チオフェニル基、ピリジニル基、カルバゾリル基が好ましい。
【００２４】
Ｒ1〜Ｒ14が示す炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリールアミノ基としては、アミノ基に結合する置換基のうち少なくともひとつがアリール基であればよい。無置換のアリールアミノ基としては、例えば、フェニルアミノ基等のモノアリールアミノ基；メチルフェニルアミノ基、及びフェニルｔ−ブチルアミノ基等のアルキルアリールアミノ基；ジフェニルアミノ基、フェニル−１−ナフチルアミノ基、及びフェニル−２−ナフチルアミノ基等のジアリールアミノ基等が挙げられる。置換基を有するアリールアミノ基としては、例えば、ジｐ−トリルアミノ基、ジｍ−トリルアミノ基、フェニルｍ−トリルアミノ基、フェニル（ｓｅｃ−ブチルフェニル）アミノ基、及びビス（４−メトキシフェニル）アミノ基等が挙げられる。これらアリールアミノ基のうち、原料の入手しやすさ等の観点から、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、及びビス（４−メトキシフェニル）アミノ基が好ましい。
【００２５】
Ｒ6とＲ7の示す基同士が互いに結合する場合及びＲ11とＲ12の示す基同士が互いに結合する場合、結合は、環構造を形成するものであれば、不飽和結合であっても飽和結合であってもよいが、結合して芳香環を形成することが好ましい。
上記一般式（Ｉ）において、Ｒ1〜Ｒ14は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜４０の置換もしくは無置換のアルキル基、又は炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基であることが好ましい。
また、本発明の有機薄膜太陽電池材料は、下記一般式（II）で表される化合物であってもよい。
【００２６】
【化５】
2010073989.tif 000006
【００２７】
式中、Ｒ15〜Ｒ28は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜４０の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数２〜４０の置換もしくは無置換のアルケニル基、炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数３〜４０の置換もしくは無置換のヘテロアリール基、又は炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリールアミノ基を示す。これら基の具体例は、前記一般式（Ｉ）で例示したものと同様である。
上記一般式（II）において、Ｒ15〜Ｒ28は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜４０の置換もしくは無置換のアルキル基、又は炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基であることが好ましい。さらに、上記一般式（II）において、Ｒ23及びＲ28が、それぞれ独立して、炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基であることがより好ましい。
また、本発明の有機薄膜太陽電池材料は、下記一般式（III）で表される化合物であってもよい。
【００２８】
【化６】
2010073989.tif 000007
【００２９】
式中、Ｒ29〜Ｒ44は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜４０の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数２〜４０の置換もしくは無置換のアルケニル基、炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数３〜４０の置換もしくは無置換のヘテロアリール基、又は炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリールアミノ基を示す。これら基の具体例は、前記一般式（Ｉ）で例示したものと同様である。
上記一般式（III）において、Ｒ29〜Ｒ44は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜４０の置換もしくは無置換のアルキル基、又は炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基であることが好ましい。
【００３０】
以下に、前記一般式（Ｉ）〜（III）で表される有機薄膜太陽電池材料の具体例を挙げるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００３１】
【化７】
2010073989.tif 000008
【００３２】
上記化合物中、特に好ましい置換基の組み合わせを有するものとしては、有機薄膜太陽電池材料として用いたときに、良好なアモルファス薄膜が形成でき、高い変換効率を与えるという観点から、以下の化合物が挙げられる。
【００３３】
【化８】
2010073989.tif 000009
【００３４】
［有機薄膜太陽電池用材料の製造方法］
本発明の有機薄膜太陽電池用材料を合成する方法としては種々の方法があり、特に制限はない。例えば、アントラキノン誘導体を出発原料とする合成経路は、原料が入手し易いこと、反応条件が温和なこと、及び高収率で目的物を与えること等から好ましい。アントラキノン誘導体を出発原料とする合成経路による製造方法の一例を以下に示す。
【００３５】
【化９】
2010073989.tif 000010
【００３６】
式中、Ｒ1〜Ｒ14は前記と同じである。
【００３７】
（工程１）
工程１は、アントラキノン誘導体と有機金属試薬とを反応させてジオールを合成する工程である。有機金属試薬としては、例えばアリールマグネシウムブロミドに代表されるＧｒｉｇｎａｒｄ試薬やアリールリチウムに代表される有機リチウム試薬を挙げることができる。これらのうち、良好な収率を与えることから、有機リチウム試薬が好ましい。
（工程２）
工程２は、ジオールを還元して芳香族化させる工程である。還元する際に用いることのできる還元剤としては、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム等に代表されるヨウ化物、塩化第一スズ（ＳｎＣｌ2）に代表されるスズ試薬等を挙げることができる。これらのうち、有害な廃棄物を発生しないことや反応条件が温和なことからヨウ化物が好ましい。
【００３８】
［有機薄膜太陽電池］
本発明の有機薄膜太陽電池用材料（以下、単に「材料」ともいう。）を含む有機薄膜太陽電池は、電極以外の層が本発明の材料単独から形成されていてもよいし、本発明の材料と他の成分の混合物から形成されていてもよい。
本発明の材料を用いる有機薄膜太陽電池は、高効率の光電変換特性を示す。
本発明の有機薄膜太陽電池のセル構造は、一対の電極の間に本発明の有機薄膜太陽電池用材料を含有する構造であれば特に限定はない。具体的には、安定な絶縁性基板上に下記の構成を有する構造が挙げられる。
（１）下部電極／本発明の材料の単独層／上部電極
（２）下部電極／ｐ層／ｎ層／上部電極
（３）下部電極／ｐ層／ｉ層（ｐ層の材料とｎ層の材料の混合層）／ｎ層／上部電極
（４）下部電極／ｐ層の材料とｎ層の材料の混合層／上部電極
（５）下部電極／［ｐ層／（ｉ層／）ｎ層の繰り返し層］／上部電極
及び上記（２）、（３）の構成のｐ層とｎ層を置換した構造が挙げられる。
【００３９】
また、必要に応じて、電極と有機層の間にバッファー層を設けてもよい。例えば具体例として、上記構成（３）及び（５）にバッファー層を設けた場合、下記構成を有する構造が挙げられる。
（６）下部電極／バッファー層／ｐ層／ｉ層／ｎ層／上部電極
（７）下部電極／ｐ層／ｉ層／ｎ層／バッファー層／上部電極
（８）下部電極／バッファー層／ｐ層／ｉ層／ｎ層／バッファー層／上部電極
（９）下部電極／バッファー層／［ｐ層／（ｉ層／）ｎ層の繰り返し層］／上部電極
（１０）下部電極／［ｐ層／（ｉ層／）ｎ層の繰り返し層］／バッファー層／上部電極
（１１）下部電極／バッファー層／［ｐ層／（ｉ層／）ｎ層の繰り返し層］／バッファー層／上部電極
【００４０】
本発明の有機薄膜太陽電池用材料は、両電極間に単独層として使用できるが、例えば上記ｐ層、ｎ層、ｉ層、バッファー層にも使用することもできる。
本発明の有機薄膜太陽電池用材料を含まない層の材料や、本発明の有機薄膜太陽電池用材料と混合する層の材料としては、有機薄膜太陽電池で使用される公知の材料を使用することができる。
次に、上記構成において使用し得る各層の材料について説明する。
【００４１】
（下部電極、上部電極）
下部電極、上部電極の材料に特に制限はなく、公知の導電性材料を使用できる。
例えば、ｐ層と接続する電極としては、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）や金（Ａｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、及びパラジウム（Ｐｄ）等の金属が使用できる。また、ｎ層と接続する電極としては、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、カルシウム（Ｃａ）、白金（Ｐｔ）、及びリチウム（Ｌｉ）等の一成分金属や、マグネシウム（Ｍｇ）−Ａｇ、Ｍｇ−Ｉｎ、及びＡｌ−Ｌｉ等の二成分金属、さらには、上記のｐ層と接続する電極として例示した金属が使用できる。
なお、一対の電極構成の好ましい構成は、電極部の一方が仕事関数の大きな金属を含み、他方は仕事関数の小さな金属を含む構成である。仕事関数の大きな電極材料としては、ＩＴＯ、Ｏｓ、及びＰｄ等であり、仕事関数の小さな電極材料としては、Ａｌ、Ｉｎ、Ｍｇ−Ａｇの合金、Ｃａ、Ｌｉ、及びＭｇ等である。
【００４２】
高効率の光電変換特性を得るためには、太陽電池の少なくとも一方の面は太陽光スペクトルにおいて充分透明にすることが望ましい。そのためには、公知の導電性材料を使用し、蒸着やスパッタリング等の方法で所定の透光性が確保するように電極を形成すればよい。受光面の電極の光透過率としては、１０％以上が好ましく、６０％以上がより好ましく、９０％以上がさらに好ましい。
膜厚は材料により適宜選択可能であるが、好ましくは１ｎｍ〜１０μｍであり、より好ましくは５ｎｍ〜１μｍである。
【００４３】
（ｐ層）
ｐ層に使用し得る材料としては、正孔受容体としての機能を有する公知の材料を使用することができる。
ｐ層の材料としては、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−トリル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ｍＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＤ）、及び４，４’，４’’−トリス（フェニル−３−トリルアミノ）トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）等のアミン化合物；フタロシアニン（Ｐｃ）、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、亜鉛フタロシアニン（ＺｎＰｃ）、及びチタニルフタロシアニン（ＴｉＯＰｃ）等のフタロシアニン類；オクタエチルポルフィリン（ＯＥＰ）、白金オクタエチルポルフィリン（ＰｔＯＥＰ）、及び亜鉛テトラフェニルポルフィリン（ＺｎＴＰＰ）等のポルフィリン類；ポリヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）、及びメトキシエチルヘキシロキシフェニレンビニレン（ＭＥＨＰＰＶ）等の主鎖型共役高分子類やポリビニルカルバゾール等の側鎖型高分子類等の高分子化合物等が挙げられる。
ｐ層の膜厚は、好ましくは５ｎｍ〜５μｍであり、より好ましくは１０ｎｍ〜１μｍである。
【００４４】
（ｎ層）
ｎ層に使用し得る材料としては、電子受容体としての機能を有する公知の材料を使用できる。
ｎ層の材料としては、有機化合物であれば、Ｃ60、Ｃ70、Ｃ76、Ｃ78、及びＣ84等のフラーレン誘導体、カーボンナノチューブ、ペリレン誘導体、多環キノン、及びキナクリドン等や、ビニル基の水素原子がシアノ基に置換したＣＮ−ポリ（フェニレン−ビニレン）［ＣＮ−ＰＰＶ］又はＭＥＨ−ＣＮ−ＰＰＶ、シアノ基又はトリフルオロメチル基含有ポリマー、及びポリ（フルオレン）誘導体等を挙げることができる。これらの中でも、電子の移動度が高い材料、さらには、電子親和力が小さい材料が好ましい。このように、電子親和力の小さい材料をｎ層として組み合わせることで、充分な開放端電圧を実現することができる。
また、ｎ層の材料としては、無機化合物であれば、ｎ型シリコン（ｎ−Ｓｉ）、ＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＰｂＳ、ＣｄＳｅ、ＩｎＰ、Ｎｂ2Ｏ5、ＷＯ3、Ｆｅ2Ｏ3等のドーピング半導体及び化合物半導体や、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、一酸化チタン（ＴｉＯ）、及び三酸化二チタン（Ｔｉ2Ｏ3）等の酸化チタン、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、及び酸化スズ（ＳｎＯ2）等の導電性酸化物が挙げられる。これらの中でも、酸化チタンが好ましく、二酸化チタンがより好ましい。ｎ層の材料として無機化合物を用いる場合、無機化合物は、１種又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、ｎ層には上記公知の材料を使用し、ｐ層に本発明の有機薄膜太陽電池用材料を用いて得られる有機薄膜太陽電池が、光電変換効率の観点から好ましい。この場合、ｎ層の公知材料としては、フラーレン誘導体が好ましく、Ｃ60フラーレンがより好ましい。
ｎ層の膜厚は、好ましくは５ｎｍ〜５μｍであり、より好ましくは１０ｎｍ〜１μｍである。
【００４５】
（ｉ層）
ｎ層とｐ層の間にｉ層を設ける場合、ｉ層の材料としては、通常、ｎ層に使用する材料とｐ層に使用する材料の混合物を使用する。つまり、本発明の有機薄膜太陽電池用材料をｎ層に用いるときは、本発明の有機薄膜太陽電池用材料と上記ｐ層の公知材料との混合物であり、本発明の有機薄膜太陽電池用材料をｐ層に用いるときは、本発明の有機薄膜太陽電池用材料と上記ｎ層の公知材料との混合物である。また、本発明の有機薄膜太陽電池用材料を単独でｉ層として用い、ｐ層、ｎ層の材料として上記公知材料を使用することもできる。
ｎ層の材料とｐ層の材料との混合比は、体積比で１：５〜５：１が好ましく、１：２〜２：１がより好ましく、０．９：１．１〜１．１：０．９がさらに好ましい。
ｉ層を設ける場合、その膜厚は、好ましくは１ｎｍ〜２μｍであり、より好ましくは５ｎｍ〜１μｍである。
【００４６】
（バッファー層）
一般に、有機薄膜太陽電池はその総膜厚が薄いため、上部電極と下部電極が短絡し、セル作製の歩留まりが低下することが多い。このような場合には、バッファー層を積層することによってこれを防止することが好ましい。
バッファー層に好ましい化合物としては、膜厚を厚くしても短絡電流が低下しないようにキャリア移動度が充分に高い化合物が好ましい。例えば、低分子化合物であれば下記のＮＴＣＤＡに代表される芳香族環状酸無水物等が挙げられ、高分子化合物であればポリ（３，４−エチレンジオキシ）チオフェン；下記のポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ポリアニリン；カンファースルホン酸（ＰＡＮＩ：ＣＳＡ）等に代表される公知の導電性高分子等が挙げられる。
【００４７】
【化１０】
2010073989.tif 000011
【００４８】
また、バッファー層には、励起子が電極まで拡散して失活してしまうのを防止する役割を持たせることも可能である。このように励起子阻止層としてバッファー層を挿入することは、高効率化のために有効である。バッファー層に励起子阻止層としての役割を持たせる場合の好ましい材料としては、例えば有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）用途で公知な正孔障壁層用材料又は電子障壁層用材料等が挙げられる。正孔障壁層として好ましく利用されている材料は、イオン化ポテンシャルが充分に大きい化合物であり、電子障壁層として好ましく利用されている材料は、電子親和力が充分に小さい化合物である。陰極側の正孔障壁層材料としては、具体的には、下記のバソクプロイン（ＢＣＰ）、下記のバソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）等が挙げられる。
【００４９】
【化１１】
2010073989.tif 000012
【００５０】
さらに、バッファー層には、ｎ層の材料として例示した無機化合物を用いてもよい。また、ｐ型特性の公知の無機化合物である、ＣｄＴｅ、ｐ型シリコン（ｐ−Ｓｉ）、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＷＯ3等を用いてもよい。
バッファー層の膜厚は、好ましくは１ｎｍ〜３μｍであり、より好ましくは５ｎｍ〜１μｍである。
【００５１】
なお、有機薄膜太陽電池のセル構造を、「下部電極／本発明の有機薄膜太陽電池用材料の単独層／上部電極」とする場合は、単独層の膜圧は、好ましくは１ｎｍ〜１０μｍであり、より好ましくは５ｎｍ〜１μｍである。
【００５２】
（基板）
基板は、通常、有機薄膜太陽電池に用いられる基板でよい。機械的、熱的強度を有し、透明性を有するガラス基板や透明性樹脂フィルムを使用することが好ましい。
透明性樹脂フィルムとしては、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリサルホン、ポリエーテルサルフォン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリビニルフルオライド、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、及びポリプロピレン等が挙げられる。
【００５３】
（有機薄膜太陽電池の各層の形成方法）
本発明の有機薄膜太陽電池の各層の形成方法に特に制限はなく、真空蒸着、スパッタリング、プラズマ、及びイオンプレーティング等の乾式成膜法や、スピンコーティング、ディップコート、キャスティング、ロールコート、フローコーティング、及びインクジェット等の湿式成膜法を適用することができる。この方法により、各層を前記した各層の膜厚に調整することが好ましい。一般に有機薄膜の励起子拡散長は短いことが知られているため、膜厚が厚すぎると励起子がヘテロ界面に到達する前に失活してしまい、光電変換効率が低くなる。膜厚が薄すぎるとピンホール等が発生してしまうため、充分なダイオード特性が得られず、変換効率が低下する。
【００５４】
上記乾式成膜法を適用する場合、抵抗加熱方式を用いて材料を加熱蒸発させることが好ましい。また、混合層を形成する場合には、例えば、複数の蒸発源からの同時蒸着による成膜方法が好ましい。成膜時には、基板温度を一定に制御することが好ましい。
上記湿式成膜法を適用する場合、材料を適切な溶媒に溶解又は分散させて有機溶液を調製してから薄膜を形成する。かかる溶媒としては任意の溶媒を使用でき、例えば、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、テトラクロロエタン、トリクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、及びクロロトルエン等のハロゲン系炭化水素系溶媒；ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、及びアニソール等のエーテル系溶媒；メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、及びエチレングリコール等のアルコール系溶媒；ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ヘキサン、オクタン、デカン、及びテトラリン等の炭化水素系溶媒；酢酸エチル、酢酸ブチル、及び酢酸アミル等のエステル系溶媒等が挙げられる。これらの中でも、炭化水素系溶媒及びエーテル系溶媒が好ましい。また、これらの溶媒は、単独で使用しても複数混合して用いてもよい。なお、溶媒は特にこれらに限定されるものではない。
【００５５】
本発明においては、有機薄膜太陽電池のいずれの有機薄膜層においても、成膜性向上、膜のピンホール防止等のため、適切な樹脂や添加剤を含有させてもよい。使用可能な樹脂としては、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、及びセルロース等の絶縁性樹脂並びにそれらの共重合体；ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、及びポリシラン等の光導電性樹脂；ポリチオフェン、及びポリピロール等の導電性樹脂等が挙げられる。
また、添加剤としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤等が挙げられる。
【００５６】
以上の様にして得られる、本発明の有機薄膜太陽電池用材料を「下部電極／ｐ層／ｎ層／上部電極」のセル構造においてｐ層に用いると、０．９８％以上の光電変換効率、材料によっては、１．４８％以上の光電変換効率を得られる。
【００５７】
本発明で得られる有機薄膜太陽電池材料を用いた有機薄膜太陽電池は、太陽電池モジュール、太陽光発電パネル、時計、携帯情報端末、パーソナルコンピューター等の装置に有効に利用される。
【実施例】
【００５８】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
なお、各例において、ソーラーシミュレーター（装置名「ＳＳ−５０ＸＩＬ」、英弘精機株式会社製）を用いて、ＡＭ１．５条件（光強度１００ｍＷ／ｃｍ2）下で、Ｉ−Ｖ特性を測定し、開放端電圧（Ｖｏｃ）、短絡電流密度（Ｊｓｃ）、曲線因子（ＦＦ）、光電変換効率（η）を求めた。同じＰｉｎ（光強度）において、Ｖｏｃ、Ｊｓｃ及びＦＦがいずれも大きな化合物ほど優れた光電変換効率を示す。なお、光電変換効率は下記式によって導出した。
【００５９】
【数１】
2010073989.tif 000013
【００６０】
（製造例１）有機薄膜太陽電池用材料Ａの製造
以下の合成経路で、下記化合物Ａを製造した。
【００６１】
【化１２】
2010073989.tif 000014
【００６２】
〈中間体Ａ１の製造〉
無水フタル酸（５ｇ，３４ｍｍｏｌ）と塩化アルミニウム（９ｇ，６８ｍｍｏｌ，２ｅｑ．）を１，２−ジクロロエタン（４５ｍｌ）に懸濁し、室温で２０分撹拌した。これにピレン（８．２ｇ，４１ｍｍｏｌ，１．２ｅｑ．）を加え、室温で１０分撹拌した後、４０℃で２時間撹拌した。反応混合物を氷水（１００ｇ）に投入し、５質量％塩酸（１５ｍｌ）を加え、固体をろ別、水、ジクロロメタン（２００ｍｌ）で洗浄して黄色固体（９．８ｇ，８２％）を得た。１，２−ジクロロメタン洗浄液を飽和食塩水（５０ｍｌ）で洗浄、無水硫酸マグネシウムで乾燥、溶媒留去、トルエン（５０ｍｌ）で洗浄して黄色固体の中間体Ａ１（１．８ｇ，１５％）を得た。合わせて収量１１．６ｇ（９７％）であった。
【００６３】
〈中間体Ａ２の製造〉
中間体Ａ１（９．８ｇ，２８ｍｍｏｌ）とポリリン酸（７０ｇ）を混合し、１４０℃で２時間撹拌した。反応混合物を氷水（１００ｇ）に投入し、生じた固体をろ別、メタノールで洗浄して黒色固体（１０．４ｇ）を得た。これをジクロロメタン（１０００ｍｌ）に溶かし、カラムクロマトグラフィ（シリカゲル／ジクロロメタン）で精製して褐色固体の中間体Ａ２（３．４ｇ，３７％）を得た。
中間体Ａ２の1Ｈ−ＮＭＲ（核磁気共鳴分光法、溶媒：CDCl3, TMS）データを以下に示す。
【００６４】
1Ｈ−ＮＭＲ(400MHz)：d 7.80 (1H, t, J=7Hz), 7.86 (1H, t, J=7Hz), 8.12 (1H, t, J=8Hz), 8.23 (1H, d, J=9Hz), 8.25 (1H, d, J=9Hz), 8.30 (2H, t, J=8Hz), 8.36 (1H, d, J=9Hz), 8.37 (1H, d, J=9Hz), 8.42 (1H, d, J=8Hz), 9.09 (1H, s), 10.02 (1H, d, J=8Hz).
【００６５】
〈中間体Ａ３の製造〉
窒素雰囲気下、４−プロピルブロモベンゼン（６．１ｇ，３１ｍｍｏｌ，３ｅｑ．）を無水テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）（３５ｍｌ）と無水トルエン（３５ｍｌ）の混合溶媒に溶かし、ドライアイス／メタノール浴で−５６℃に冷却した。これにｎ−ブチルリチウム／ヘキサン溶液（１．６ｍｏｌ／Ｌ，１９ｍｌ，３０ｍｍｏｌ，１ｅｑ．）を徐々に滴下し、−６７℃で１時間撹拌した。反応混合物に中間体Ａ２（３．４ｇ，１０ｍｍｏｌ）を加え、室温で１０時間撹拌した。反応混合物に飽和塩化アンモニウム水溶液（５０ｍｌ）を加えて失活させ、有機層を分取、飽和食塩水（５０ｍｌ）で洗浄、無水硫酸マグネシウムで乾燥、溶媒留去して赤色オイルを得た。これをカラムクロマトグラフィ（シリカゲル／ヘキサン＋５０％ジクロロメタン、続いてジクロロメタン、最後にジクロロメタン＋３％メタノール）で精製して淡褐色固体の中間体Ａ３（４．４ｇ，７７％）を得た。
中間体Ａ３の1Ｈ−ＮＭＲ（核磁気共鳴分光法、溶媒：CDCl3, TMS）データを以下に示す。
【００６６】
1Ｈ−ＮＭＲ(400MHz)：d 0.83 (3H, t, J=7Hz), 0.85 (3H, t, J=7Hz), 1.49-1.53 (4H, m), 2.42 (2H, t, J=7Hz), 2.44 (2H, t, J=7Hz), 3.01 (1H, s), 3.09 (1H, s),6.86 (2H, d, J=2H, d, J=8Hz), 6.92 (2H, d, J=8Hz), 7.13-7.27 (6H, m), 7.44 (1H, d, J=8Hz), 7.68 (1H, d, J=9Hz), 7.82-7.87 (3H, m), 7.92 (2H, d, J=9Hz), 7.99 (1H,d , J=7Hz), 8.47 (1H, s), 8.48 (1H, d, J=9Hz).
【００６７】
〈有機薄膜太陽電池用材料Ａの製造〉
中間体Ａ３（４．４ｇ，７．７ｍｍｏｌ）、ヨウ化カリウム（３．８ｇ，２３ｍｍｏｌ，３ｅｑ．）、ホスフィン酸ナトリウム１水和物（１．２ｇ，１１ｍｍｏｌ，０．５ｅｑ．対 ＫＩ）を酢酸（４０ｍｌ）に溶かし、２時間還流した。反応混合物を水（５０ｍｌ）で希釈し、生じた固体をろ別、水、少量のメタノールで洗浄して橙色固体（４．０ｇ）を得た。これをカラムクロマトグラフィ（シリカゲル／ヘキサン＋１７％ジクロロメタン、続いてヘキサン＋３３％ジクロロメタン）で精製して黄色固体（４．１ｇ，９８％）を得た。得られた個体をエタノール（３０ｍｌ）＋トルエン（１７０ｍｌ）で再結晶して橙色板状晶の化合物Ａ（２．２ｇ）を得た。
得られた化合物Ａの1Ｈ−ＮＭＲ（核磁気共鳴分光法、溶媒：CDCl3, TMS）データ、及び物性を以下に示す。
【００６８】
・1Ｈ−ＮＭＲ(400MHz)：d 1.11 (3H, t, J=7Hz), 1.12 (3H, t, J=7Hz), 1.86-1.89 (4H, m), 2.83 (2H, t, J=7Hz), 2.85 (2H, t, J=7Hz), 7.42-7.47 (10H, m), 7.61 (2H, s), 7.64 (1H, d, J=9Hz), 7.78-7.84 (3H, m), 7.94-7.97 (2H, m), 8.03 (1H, d, J=9Hz), 8.21 (1H, s).
・ＦＤＭＳ：計算値C42H34=538、実測値m/z=538 (M+, 100).
・ＨＰＬＣ：98.0% (UV254, 面積%)
【００６９】
さらに、得られた化合物Ａ（１．５ｇ）を３００℃／８．１×１０-4Ｐａで昇華精製することにより、橙色アモルファス固体の有機薄膜太陽電池用材料Ａ（１．４ｇ）を得た。
・ＨＰＬＣ：96.4% (UV254, 面積%)
・吸収極大波長：480nm (CH2Cl2)
【００７０】
（製造例２）有機薄膜太陽電池用材料Ｂの製造
以下の合成経路で、下記化合物Ｂを製造した。
【００７１】
【化１３】
2010073989.tif 000015
【００７２】
〈中間体Ｂ１の製造〉
窒素雰囲気下、１，４−クリセンキノン（５．０ｇ，１９ｍｍｏｌ）、１，２−ビス・ジブロモメチル・ベンゼン（８．２ｇ，１９ｍｍｏｌ）、ヨウ化ナトリウム（１９ｇ，０．１３ｍｏｌ，６．７ｅｑ．）を無水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（１００ｍｌ）に溶かし、７０℃で１１時間撹拌した。反応混合物をろ別し、メタノールで洗浄して黄色固体の中間体Ｂ１（３．７ｇ，５４％）を得た。
中間体Ｂ１の1Ｈ−ＮＭＲ（核磁気共鳴分光法、溶媒：CDCl3, TMS）データを以下に示す。
1Ｈ−ＮＭＲ(400MHz)：d 7.70-7.80 (4H, m), 7.98-8.13 (4H, m), 8.70-8.88 (4H, m), 9.20 (1H, d, J=9Hz), 9.70 (1H, d, J=9Hz).
【００７３】
〈中間体Ｂ２の製造〉
窒素雰囲気下、４−プロピルブロモベンゼン（６．２ｇ，３１ｍｍｏｌ，３ｅｑ．）を無水ＴＨＦ（４０ｍｌ）と無水トルエン（４０ｍｌ）の混合溶媒に溶かし、ドライアイス／メタノール浴で−６３℃に冷却した。これにｎ−ブチルリチウム／ヘキサン溶液（１．６ｍｏｌ／Ｌ，１９ｍｌ，３０ｍｍｏｌ，１ｅｑ．）を徐々に滴下し、−６７℃で１時間撹拌した。反応混合物に中間体Ｂ１（３．７ｇ，１０ｍｍｏｌ）を加え、室温で１０時間撹拌した。反応混合物に飽和塩化アンモニウム水溶液（５０ｍｌ）を加えて失活させ、有機層を分取、飽和食塩水（５０ｍｌ）で洗浄、無水硫酸マグネシウムで乾燥、溶媒留去して赤色オイルを得た。これをカラムクロマトグラフィ（シリカゲル／ヘキサン＋５０％ジクロロメタン、続いてジクロロメタン、最後にジクロロメタン＋３％メタノール）で精製して淡褐色アモルファス固体の中間体Ｂ２（３．０ｇ，５０％）を得た。
中間体Ｂ２の1Ｈ−ＮＭＲ（核磁気共鳴分光法、溶媒：CDCl3, TMS）データを以下に示す。
【００７４】
1Ｈ−ＮＭＲ(400MHz)：d 0.79 (3H, t, J=7Hz), 0.83 (3H, t, J=7Hz), 1.43-1.49 (4H, m), 2.33-2.41 (4H, m), 3.08 (1H, s), 3.22 (1H, s), 6.74 (2H, d, J=8Hz), 6.78 (2H, d, J=8Hz), 6.91 (2H, d, J=8Hz), 7.06 (2H, d, J=8Hz), 7.27-7.38 (3H, m), 7.47-7.60 (4H, m), 7.79 (1H, d, J=8Hz), 7.85 (1H, s), 8.10 (1H, d, J=9Hz), 8.28 (1H, d, J=9Hz), 8.36 (1H, s), 8.51 (1H, d, J=8Hz), 8.55 (1H, d, J=9Hz).
【００７５】
〈有機薄膜太陽電池用材料Ｂの製造〉
中間体Ｂ２（３．０ｇ，５．０ｍｍｏｌ）、ヨウ化カリウム（２．５ｇ，１５ｍｍｏｌ，３ｅｑ．）、ホスフィン酸ナトリウム１水和物（０．８ｇ，７．５ｍｍｏｌ，０．５ｅｑ．対 ＫＩ）を酢酸（２５ｍｌ）に溶かし、２時間還流した。反応混合物を水（５０ｍｌ）で希釈し、生じた固体をろ別、水、少量のメタノールで洗浄して橙色固体（２．７ｇ）を得た。これをカラムクロマトグラフィ（シリカゲル／ヘキサン＋１７％ジクロロメタン）で精製して橙色固体（２．３ｇ，８２％）を得た。得られた個体をエタノール（２０ｍｌ）＋トルエン（９０ｍｌ）で再結晶して橙色針状晶の化合物Ｂ（１．８ｇ）を得た。
得られた化合物Ｂの1Ｈ−ＮＭＲ（核磁気共鳴分光法、溶媒：CDCl3, TMS）データ、及び物性を以下に示す。
【００７６】
・1Ｈ−ＮＭＲ(400MHz)：d 1.12 (3H, t, J=7Hz), 1.84-1.90 (4H, m), 2.83 (2H, t, J=7Hz), 2.85 (2H, t, J=7Hz), 7.33-7.37 (3H, m), 7.44-7.48 (8H, m), 8.31 (1H, d, J=9Hz), 8.33 (1H, s), 8.53 (1H, s), 8.59 (1H, d, J=8Hz).
・ＦＤＭＳ：計算値C44H36=564、実測値m/z=564 (M+, 100).
・ＨＰＬＣ：97.2% (UV254, 面積%)
【００７７】
さらに、化合物Ｂ（１．６７ｇ）を３３０℃／１．０×１０-4Ｐａで昇華精製することにより橙色固体の有機薄膜太陽電池用材料Ｂ（１．５５ｇ）を得た。
・ＨＰＬＣ：94.5% (UV254, 面積%)
・吸収極大波長：491nm (CH2Cl2)
【００７８】
（製造例３）有機薄膜太陽電池用材料Ｃの製造
以下の合成経路で、下記化合物Ｃを製造した。
【００７９】
【化１４】
2010073989.tif 000016
【００８０】
無水フタル酸の代わりに２，３−ナフタレンジカルボン酸無水物を用い、４−ブロモプロピルベンゼンの代わりに４−ブロモビフェニルを用いた以外は有機薄膜太陽電池材料Ａと同様にして有機薄膜太陽電池材料Ｃを合成した。
・ＦＤＭＳ：計算値C52H32=656、実測値m/z=656 (M+, 100).
・ＨＰＬＣ：96.8% (UV254, 面積%)
・吸収極大波長：565nm (CH2Cl2)
【００８１】
（実施例１）
２５ｍｍ×７５ｍｍ×０．７ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極付きガラス基板を、イソプロピルアルコール中で５分間超音波洗浄した後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間実施した。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず下部電極である透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして、膜厚３０ｎｍの有機薄膜太陽電池用材料Ａを抵抗加熱蒸着により０．１ｎｍ／ｓで成膜（ｐ層）した。
続けて、この材料Ａ膜上に膜厚６０ｎｍのＣ60フラーレンを抵抗加熱蒸着により０．１ｎｍ／ｓで成膜（ｎ層）し、その上に膜厚１０ｎｍのバソクプロイン（ＢＣＰ）を抵抗加熱蒸着により０．１ｎｍ／ｓで成膜した。
最後に、連続して対向電極として金属Ａｌを膜厚８０ｎｍ蒸着させ、有機太陽電池を形成した。面積は０．５ｃｍ2であった。
このように作製された有機太陽電池のＩ−Ｖ特性を測定した。その結果を表１に示す。
【００８２】
【化１５】
2010073989.tif 000017
【００８３】
（実施例２）
有機薄膜太陽電池用材料Ａを有機薄膜太陽電池用材料Ｂに変更した以外は実施例１と同様に有機太陽電池を作製した。このように作製された有機太陽電池のＩ−Ｖ特性を測定した。その結果を表１に示す。
【００８４】
（実施例３）
有機薄膜太陽電池用材料Ａを有機薄膜太陽電池用材料Ｃに変更した以外は実施例１と同様に有機太陽電池を作製した。このように作製された有機太陽電池のＩ−Ｖ特性を測定した。その結果を表１に示す。
【００８５】
（実施例４）
Ｃ60をＣ70に変更した以外は実施例１と同様に有機太陽電池を作製した。このように作製された有機太陽電池のＩ−Ｖ特性を測定した。その結果を表１に示す。
【００８６】
【化１６】
2010073989.tif 000018
【００８７】
（比較例１）
有機薄膜太陽電池材料ＡをｍＴＰＤへ変更した以外は実施例１と同様に有機太陽電池を作製した。このように作製された有機太陽電池のＩ−Ｖ特性を測定した。その結果を表１に示す。
【００８８】
【化１７】
2010073989.tif 000019
【００８９】
（比較例２）
石英基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、特開２００８−３４７６４に記載されているルブレンを抵抗加熱蒸着により０．１ｎｍ／ｓで成膜し、膜厚３０ｎｍの薄膜を作製した。この薄膜の紫外・可視吸収スペクトルを測定したところ、可視領域に吸収がまったく観測されなかった。このことより、ルブレンは酸素や光に対する安定性が低く、実用に耐え得る有機薄膜太陽電池材料ではないことが確認された。
【００９０】
【化１８】
2010073989.tif 000020
【００９１】
【表１】
2010073989.tif 000021
【００９２】
表１からわかるように、本発明の化合物は、比較例の化合物に比べ、光電変換効率が向上しており、優れた太陽電池特性を示すことが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明の有機薄膜太陽電池用材料は、有機薄膜太陽電池の構成材料として利用可能である。