(57)【要約】本発明は、第１の電極、第２の電極、および第１の電極と第２の電極との間に光活性な層を含む光電池、ならびにその製造に関する。本発明はさらに、光電池における、少なくとも２種の特定の供与体材料の使用に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電池であって：
・第１の電極（１２０）；
・第２の電極（１６０）；および
・第１の電極（１２０）と第２の電極（１６０）との間に、光活性な層（１４０）、
を含み、ここで光活性な層（１４０）が第１の供与体材料、第２の供与体材料および受容体材料を含み；ここで、第１の供与体材料および第２の供与体材料は互いに異なり、および供与体材料のそれぞれは同じ化学構造で表される共通の構成単位を含み、該共通の構成単位は共役した縮合環部分を含む、前記光電池。
【請求項２】
共通の構成単位が供与体材料の電子供与性単位を構成する、請求項１に記載の光電池。
【請求項３】
共通の構成単位が各出現において以下の式（Ａ１）〜（Ａ１０６）
【化１】
2017503348.tif 000038
【化２】
2017503348.tif 000039
【化３】
2017503348.tif 000040
【化４】
2017503348.tif 000041
【化５】
2017503348.tif 000042
【化６】
2017503348.tif 000043
【化７】
2017503348.tif 000044
【化８】
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【化９】
2017503348.tif 000046
【化１０】
2017503348.tif 000047
【化１１】
2017503348.tif 000048
式中、以下が、使用する符号にあてはまる：
Ｒ１は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ９、ＣＯＲ９、ＣＯＯＲ９、およびＣＯＮ（Ｒ９Ｒ１０）からなる群から選択され；
Ｒ２は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ９、ＣＯＲ９、ＣＯＯＲ９、およびＣＯＮ（Ｒ９Ｒ１０）からなる群から選択され；
Ｒ３は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ９、ＣＯＲ９、ＣＯＯＲ９、およびＣＯＮ（Ｒ９Ｒ１０）からなる群から選択され；
Ｒ４は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ９、ＣＯＲ９、ＣＯＯＲ９、およびＣＯＮ（Ｒ９Ｒ１０）からなる群から選択され；
Ｒ５は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ９、ＣＯＲ９、ＣＯＯＲ９、およびＣＯＮ（Ｒ９Ｒ１０）からなる群から選択され；
Ｒ６は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ９、ＣＯＲ９、ＣＯＯＲ９、およびＣＯＮ（Ｒ９Ｒ１０）からなる群から選択され；
Ｒ７は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ９、ＣＯＲ９、ＣＯＯＲ９、およびＣＯＮ（Ｒ９Ｒ１０）からなる群から選択され；
Ｒ８は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ９、ＣＯＲ９、ＣＯＯＲ９、およびＣＯＮ（Ｒ９Ｒ１０）からなる群から選択され；
Ｒ９は各出現において、同一であるかまたは異なって、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキルである。
Ｒ１０は各出現において、同一であるかまたは異なって、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキルである、からなる群から選択される、請求項１または２に記載の光電池。
【請求項４】
共通の構成単位が各出現において、式（Ａ１０）、（Ａ１２）、（Ａ１３）、（Ａ１９）、（Ａ２０）、（Ａ２１）、（Ａ２２）および（Ａ２３）からなる群から選択される、請求項３に記載の光電池。
【請求項５】
供与体材料の共通の共役した縮合環部分が各出現において、式（Ａ１０）または（Ａ２１）によって表される、請求項３または４に記載の光電池。
【請求項６】
供与体材料の少なくとも１つが電子求引性構成単位を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光電池。
【請求項７】
第１の供与体材料および第２の供与体材料が各々電子求引性構成単位を含み、第１の供与体材料の電子求引性構成単位が第２の供与体材料の電子求引性構成単位より高い電子求引能力を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光電池。
【請求項８】
第１の供与体材料が以下の式（Ｂ１）〜（Ｂ９２）
【化１２】
2017503348.tif 000049
【化１３】
2017503348.tif 000050
【化１４】
2017503348.tif 000051
【化１５】
2017503348.tif 000052
【化１６】
2017503348.tif 000053
【化１７】
2017503348.tif 000054
【化１８】
2017503348.tif 000055
【化１９】
2017503348.tif 000056
式中、以下が、使用する符号に該当する：
Ｒ１１は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ１７、ＣＯＲ１７、ＣＯＯＲ１７、およびＣＯＮ（Ｒ１７Ｒ１８）からなる群から選択され；
Ｒ１２は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ１７、ＣＯＲ１７、ＣＯＯＲ１７、およびＣＯＮ（Ｒ１７Ｒ１８）からなる群から選択され；
Ｒ１３は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ１７、ＣＯＲ１７、ＣＯＯＲ１７、およびＣＯＮ（Ｒ１７Ｒ１８）からなる群から選択され；
Ｒ１４は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ１７、ＣＯＲ１７、ＣＯＯＲ１７、およびＣＯＮ（Ｒ１７Ｒ１８）からなる群から選択され；
Ｒ１５は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ１７、ＣＯＲ１７、ＣＯＯＲ１７、およびＣＯＮ（Ｒ１７Ｒ１８）からなる群から選択され；
Ｒ１６は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ１７、ＣＯＲ１７、ＣＯＯＲ１７、およびＣＯＮ（Ｒ１７Ｒ１８）からなる群から選択され;
Ｒ１７は各出現において、同一であるかまたは異なって、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキルである。
Ｒ１８は各出現において、同一であるかまたは異なって、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキルである、からなる群から選択された電子求引性構成単位を含み；
第２の供与体材料が以下の式（Ｃ１）〜（Ｃ９２）
【化２０】
2017503348.tif 000057
【化２１】
2017503348.tif 000058
【化２２】
2017503348.tif 000059
【化２３】
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【化２４】
2017503348.tif 000061
【化２５】
2017503348.tif 000062
【化２６】
2017503348.tif 000063
式中、以下が、使用する符号に該当する：
Ｒ１９は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ２５、ＣＯＲ２５、ＣＯＯＲ２５およびＣＯＮ（Ｒ２５Ｒ２６）からなる群から選択され；
Ｒ２０は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ２５、ＣＯＲ２５、ＣＯＯＲ２５およびＣＯＮ（Ｒ２５Ｒ２６）からなる群から選択され；
Ｒ２１は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ２５、ＣＯＲ２５、ＣＯＯＲ２５およびＣＯＮ（Ｒ２５Ｒ２６）からなる群から選択され；
Ｒ２２は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ２５、ＣＯＲ２５、ＣＯＯＲ２５およびＣＯＮ（Ｒ２５Ｒ２６）からなる群から選択され；
Ｒ２３は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ２５、ＣＯＲ２５、ＣＯＯＲ２５およびＣＯＮ（Ｒ２５Ｒ２６）からなる群から選択され；
Ｒ２４は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ２５、ＣＯＲ２５、ＣＯＯＲ２５およびＣＯＮ（Ｒ２５Ｒ２６）からなる群から選択され；
Ｒ２５は各出現において、同一であるかまたは異なって、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキルまたはＣ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキルである。
Ｒ２６は各出現において、同一であるかまたは異なって、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキルまたはＣ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキルである、
からなる群から選択された電子求引性構成単位を含む、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の光電池。
【請求項９】
第１の供与体材料が式（Ｂ１５）、（Ｂ１６）、（Ｂ４５）、（Ｂ４６）、（Ｂ４７）および（Ｂ４８）からなる群から選択された電子求引性構成単位を含み；第２の供与体材料が式（Ｃ６４）によって表される電子求引性構成単位を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光電池。
【請求項１０】
第１の供与体材料が式（Ｂ１５）（Ｂ１６）および（Ｂ４５）からなる群から選択された電子求引性構成単位を含み；第２の供与体材料が式（Ｃ６４）によって表される電子求引性構成単位を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の光電池。
【請求項１１】
供与体材料の少なくとも１種がポリマーまたはオリゴマーである、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光電池。
【請求項１２】
供与体材料の少なくとも２種が、各出現において互いに独立してＫＰ１７９、ＫＰ２５２およびＫＰ１８４からなる群から選択される、または、ＫＰ１４３およびＫＰ１５５である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光電池。
【化２７】
2017503348.tif 000064
【化２８】
2017503348.tif 000065
【請求項１３】
受容体材料がフラーレン、フラーレン誘導体、ペリレンジイミド誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ジケト−ピロロ−ピロール誘導体、ビ−フルオレニリデン誘導体、ペンタセン誘導体、キナクリドン誘導体、フルオランテンイミド誘導体、ホウ素−ジピロメテン誘導体、オキサジアゾール、金属フタロシアニンおよびサブフタロシアニン、無機ナノ粒子、ディスコティック液晶、カーボンナノロッド、無機ナノロッド、ＣＮ基を含むポリマー、ＣＦ３基を含むポリマーまたはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択された化合物を含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光電池。
【請求項１４】
受容体材料が置換フラーレンを含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光電池。
【請求項１５】
置換フラーレンがＰＣ６０ＢＭ、ＰＣ６１ＢＭ、ＰＣ７０ＢＭおよびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１４に記載の光電池。
【請求項１６】
光活性な層（１４０）がさらにドーパントを含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の光電池。
【請求項１７】
ドーパントがジヨードオクタン、オクタデカンチオール、フェニルナフタレンおよびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１６に記載の光電池。
【請求項１８】
光電池における、供与体材料の使用であって；
光電池（１００）が：
・第１の電極（１２０）；
・第２の電極（１６０）；および
・第１の電極と第２の電極との間に、光活性な層（１４０）
を含み、ここで光活性な層（１４０）が第１の供与体材料、第２の供与体材料および受容体材料を含み；第１の供与体材料および第２の供与体材料が互いと異なり、供与体材料の各々が同一の化学構造の共通の構成単位を含み、前記共通の構成単位が共役した縮合環部分を含む、前記使用。
【請求項１９】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の光電池の製造方法であって、本発明による光電池の製造方法が以下のステップ
（ａ）第１の供与体材料、第２の供与体材料および受容体材料を少なくとも、一緒に溶媒に溶解すること；ならびに
（ｂ）その後、ステップ（ａ）から得られた溶液を、下部の層の上に被覆すること
を含み、ここで第１の供与体材料および第２の供与体材料が互いに異なり、供与体材料の各々が同一の化学構造の共通の構成単位を含み、前記共通の構成単位が共役した縮合環部分を含む、前記方法。
【請求項２０】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の光電池の製造方法であって、該方法が以下のステップ
（ａ’）第１の供与体材料、第２の供与体材料および受容体材料を少なくとも、それぞれ別々に同じタイプまたは異なるタイプの溶媒に溶解して、異なる溶液を得ること、
（ｂ’）ステップ（ａ’）から得られた溶液を混合して、第１の供与体材料、第２の供与体材料および受容体材料を含む溶液を得ること；ならびに
（ｃ’）その後、ステップ（ｂ’）から得られた溶液を、下部の層の上に被覆すること
を含み、ここで第１の供与体材料および第２の供与体材料が互いに異なり、供与体材料の各々が同一の化学構造の共通の構成単位を含み、前記共通の構成単位が共役した縮合環部分を含む、前記方法。
【請求項２１】
溶媒が、有機溶媒から選択される、請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
溶媒を、脂肪族炭化水素、塩素化炭化水素、芳香族炭化水素、ケトン、エーテルおよびそれらの混合物からなる群から選択する。使用することができる追加の溶媒は、１，２，４−トリメチルベンゼン、１，２，３，４−テトラ−メチルベンゼン、ペンチルベンゼン、メシチレン、クメン、シメン、シクロヘキシルベンゼン、ジエチルベンゼン、テトラリン、デカリン、２，６−ルチジン、２−フルオロ−ｍ−キシレン、３−フルオロ−ｏ−キシレン、２−クロロベンゾトリフルオリド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、２−クロロ−６−フルオロトルエン、２−フルオロアニソール、アニソール、２，３−ジメチルピラジン、４−フルオロアニソール、３−フルオロアニソール、３−トリフルオロ−メチルアニソール、２−メチルアニソール、フェネトール、４−メチルアニソール、３−メチルアニソール、４−フルオロ−３−メチルアニソール、２−フルオロベンゾニトリル、４−フルオロベラトロール、２，６−ジメチルアニソール、３−フルオロベンゾ−ニトリル、２，５−ジメチルアニソール、２，４−ジメチルアニソール、ベンゾニトリル、３，５−ジメチル−アニソール、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、安息香酸エチル、１−フルオロ−３，５−ジメトキシ−ベンゼン、１−メチルナフタレン、Ｎ−メチルピロリジノン、３−フルオロベンゾ−トリフルオリド、ベンゾトリフルオリド、ジオキサン、トリフルオロメトキシ−ベンゼン、４−フルオロベンゾトリフルオリド、３−フルオロピリジン、トルエン、２−フルオロ−トルエン、２−フルオロベンゾトリフルオリド、３−フルオロトルエン、４−イソプロピルビフェニル、フェニルエーテル、ピリジン、４−フルオロトルエン、２，５−ジフルオロトルエン、１−クロロ−２，４−ジフルオロベンゼン、２−フルオロピリジン、３−クロロフルオロ−ベンゼン、１−クロロ−２，５−ジフルオロベンゼン、４−クロロフルオロベンゼン、クロロ−ベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、２−クロロフルオロベンゼン、ｐ−キシレン、ｍ−キシレン、ｏ−キシレンまたはｏ−、ｍ−およびｐ−異性体の混合物およびこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、第１の電極、第２の電極、および第１の電極と第２の電極との間に光活性な層を含む、光電池に、ならびにその製造に関する。本発明はさらに、光電池における、少なくとも２種の特定の供与体材料の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景および従来技術
光電池は、光の形態にあるエネルギーを電気に変換するために一般に使用される。典型的な光活性なセルは、第１の電極、第２の電極、第１の電極と第２の電極との間に光活性な層を含む。一般に、電極の１つは、光が光活性な層を通過するのを許容する。この透明電極は例えば、半導体材料（例えば、酸化インジウムスズ）の膜で作製され得る。
【０００３】
光電池配置（configuration）は、既に、例えばUS7781673B、US8058550B、US8455606B、US8008424B、US2007/0020526A、US77724285B、US8008421B、US2010/0224252A、WO2011/085004AおよびWO2012/030942Aに記載されている。
【０００４】
しかしながら、以下に列挙するように、改善が所望される以下の問題の１つ以上が未だに存在する。
１．光電変換効率は未だに十分高くなく、改善されるべきである。
２．光電池の曲線因子は、未だに改善が必要である。
【０００５】
３．光活性な層の厚さの増大によって、曲線因子の低下が一般にもたらされる。光活性な層の厚さが増加するときの、相応しての曲線因子の損失を低減し、光電池の性能を改善することが、望ましい。
４．熱安定性における改善の必要が未だに存在する。
【発明の概要】
【０００６】
発明の詳細な説明
本発明者らは、前述の問題の１つ以上を解決することを目的とした。
驚くべきことに、本発明者らは、
・第１の電極（１２０）；
・第２の電極（１６０）；および
・第１の電極（１２０）と第２の電極（１６０）との間に、光活性な層（１４０）、
を含み、ここで、光活性な層（１４０）が、第１の供与体材料、第２の供与体材料および受容体材料を含み；ここで、第１の供与体材料および第２の供与体材料は互いに異なり、および供与体材料のそれぞれは同じ化学構造で表される共通の構成単位（building block）を含み、該共通の構成単位は共役した縮合環部分を含む、本発明の光電池（１００）を見出した。
【０００７】
好ましくは、それは、問題１〜４の１つ以上を解決する。本発明のさらなる利点は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【０００８】
本発明の好ましい態様において、共通の構成単位は、供与体材料の電子供与性単位を構成する。
【０００９】
好ましくは、本発明による光電池、供与体材料の共通の共役した縮合環部分は各出現において、以下の式（Ａ１）〜（Ａ１０６）からなる群から選択される、
【化１】
2017503348.tif 000003
【００１０】
【化２】
2017503348.tif 000004
【００１１】
【化３】
2017503348.tif 000005
【００１２】
【化４】
2017503348.tif 000006
【００１３】
【化５】
2017503348.tif 000007
【００１４】
【化６】
2017503348.tif 000008
【００１５】
【化７】
2017503348.tif 000009
【００１６】
【化８】
2017503348.tif 000010
【００１７】
【化９】
2017503348.tif 000011
【００１８】
【化１０】
2017503348.tif 000012
式中、以下が、使用する符号にあてはまる：
【００１９】
Ｒ１は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ９、ＣＯＲ９、ＣＯＯＲ９、およびＣＯＮ（Ｒ９Ｒ１０）からなる群から選択され、ここでＲ１は、好ましくはＨ、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、またはＣＯＯＲ９であり；
Ｒ２は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ９、ＣＯＲ９、ＣＯＯＲ９、およびＣＯＮ（Ｒ９Ｒ１０）からなる群から選択され、ここでＲ２は、好ましくはＨ、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、またはＣＯＯＲ９であり；
Ｒ３は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ９、ＣＯＲ９、ＣＯＯＲ９、およびＣＯＮ（Ｒ９Ｒ１０）からなる群から選択され、ここでＲ３は、好ましくはＨ、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、またはＣＯＯＲ９であり；
【００２０】
Ｒ４は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ９、ＣＯＲ９、ＣＯＯＲ９、およびＣＯＮ（Ｒ９Ｒ１０）からなる群から選択され、ここでＲ４は、好ましくはＨ、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、またはＣＯＯＲ９であり；
Ｒ５は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ９、ＣＯＲ９、ＣＯＯＲ９、およびＣＯＮ（Ｒ９Ｒ１０）からなる群から選択され、ここでＲ５は、好ましくはＨ、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、またはＣＯＯＲ９であり；
Ｒ６は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ、４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ９、ＣＯＲ９、ＣＯＯＲ９およびＣＯＮ（Ｒ９Ｒ１０）からなる群から選択され、ここでＲ６は、好ましくはＨ、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、またはＣＯＯＲ９であり；
【００２１】
Ｒ７は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ９、ＣＯＲ９、ＣＯＯＲ９、およびＣＯＮ（Ｒ９Ｒ１０）からなる群から選択され、ここでＲ７は、好ましくはＨ、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、またはＣＯＯＲ９であり；
Ｒ８は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ９、ＣＯＲ９、ＣＯＯＲ９、およびＣＯＮ（Ｒ９Ｒ１０）からなる群から選択され、ここでＲ８は、好ましくはＨ、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、またはＣＯＯＲ９であり；
Ｒ９は各出現において、同一であるかまたは異なって、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキルである。
Ｒ１０は各出現において、同一であるかまたは異なって、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキルである。
【００２２】
より好ましくは、本発明による光電池、供与体材料の共通の共役した縮合環部分は各出現において、式（Ａ１０）、（Ａ１２）、（Ａ１３）、（Ａ１９）、（Ａ２０）、（Ａ２１）、（Ａ２２）および（Ａ２３）からなる群から選択される。
【００２３】
なおより好ましくは、供与体材料の共通の共役した縮合環部分は各出現において、式（Ａ１０）または（Ａ２１）によって表される。
好ましくは、本発明による光電池は、供与体材料の少なくとも１種が電子求引性構成単位を含むものである。
【００２４】
より好ましくは、本発明による光電池は、供与体材料の少なくとも２種が電子求引性構成単位を含み、供与体材料の１種の、電子求引性構成単位が供与体材料の残りの電子求引性構成単位より高い電子求引性能力を有するものである。
【００２５】
好ましくは、本発明による光電池は、第１の供与体材料の電子求引性構成単位が以下の式（Ｂ１）〜（Ｂ９３）
【化１１】
2017503348.tif 000013
【００２６】
【化１２】
2017503348.tif 000014
【００２７】
【化１３】
2017503348.tif 000015
【００２８】
【化１４】
2017503348.tif 000016
【００２９】
【化１５】
2017503348.tif 000017
【００３０】
【化１６】
2017503348.tif 000018
【００３１】
【化１７】
2017503348.tif 000019
【００３２】
式中、以下が、使用する符号に該当する：
Ｒ１１は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ１７、ＣＯＲ１７、ＣＯＯＲ１７、およびＣＯＮ（Ｒ１７Ｒ１８）からなる群から選択され；
Ｒ１２は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ１７、ＣＯＲ１７、ＣＯＯＲ１７、およびＣＯＮ（Ｒ１７Ｒ１８）からなる群から選択され；
Ｒ１３は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ１７、ＣＯＲ１７、ＣＯＯＲ１７、およびＣＯＮ（Ｒ１７Ｒ１８）からなる群から選択され；
【００３３】
Ｒ１４は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ１７、ＣＯＲ１７、ＣＯＯＲ１７、およびＣＯＮ（Ｒ１７Ｒ１８）からなる群から選択され；
Ｒ１５は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ１７、ＣＯＲ１７、ＣＯＯＲ１７、およびＣＯＮ（Ｒ１７Ｒ１８）からなる群から選択され；
Ｒ１６は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ１７、ＣＯＲ１７、ＣＯＯＲ１７、およびＣＯＮ（Ｒ１７Ｒ１８）からなる群から選択され;
【００３４】
Ｒ１７は各出現において、同一であるかまたは異なって、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキルである。
Ｒ１８は各出現において、同一であるかまたは異なって、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ２４０アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキルである。
からなる群から選択され、
【００３５】
ならびに第２の供与体材料の電子求引性構成単位が以下の式（Ｃ１）〜（Ｃ９１）
【化１８】
2017503348.tif 000020
【００３６】
【化１９】
2017503348.tif 000021
【００３７】
【化２０】
2017503348.tif 000022
【００３８】
【化２１】
2017503348.tif 000023
【００３９】
【化２２】
2017503348.tif 000024
【００４０】
【化２３】
2017503348.tif 000025
【００４１】
【化２４】
2017503348.tif 000026
【００４２】
【化２５】
2017503348.tif 000027
【００４３】
式中、以下が、使用する符号に該当する：
Ｒ１９は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ２５、ＣＯＲ２５、ＣＯＯＲ２５、およびＣＯＮ（Ｒ２５Ｒ２６）からなる群から選択され；
Ｒ２０は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ２５、ＣＯＲ２５、ＣＯＯＲ２５、およびＣＯＮ（Ｒ２５Ｒ２６）からなる群から選択され；
Ｒ２１は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ２５、ＣＯＲ２５、ＣＯＯＲ２５、およびＣＯＮ（Ｒ２５Ｒ２６）からなる群から選択され；
【００４４】
Ｒ２２は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ２５、ＣＯＲ２５、ＣＯＯＲ２５、およびＣＯＮ（Ｒ２５Ｒ２６）からなる群から選択され；
Ｒ２３は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ２５、ＣＯＲ２５、ＣＯＯＲ２５、およびＣＯＮ（Ｒ２５Ｒ２６）からなる群から選択され；
Ｒ２４は各出現において、同一であるかまたは異なって、水素、ハロゲン、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、Ｃ１〜Ｃ４０アルコキシ、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、Ｃ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキル、ＣＮ、ＯＲ２５、ＣＯＲ２５、ＣＯＯＲ２５、およびＣＯＮ（Ｒ２５Ｒ２６）からなる群から選択され；
【００４５】
Ｒ２５は各出現において、同一であるかまたは異なって、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキルである。
Ｒ２６は各出現において、同一であるかまたは異なって、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ４０アルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ３〜Ｃ４０シクロアルキル、またはＣ３〜Ｃ４０ヘテロシクロアルキルである、
からなる群から選択されるものである。
【００４６】
本発明の特に好ましい態様において、第１の供与体材料の電子求引性構成単位は、式（Ｂ１５）、（Ｂ１６）、（Ｂ４５）、（Ｂ４６）、（Ｂ４７）、および（Ｂ４８）のいずれか１つによって表され；第２の供与体材料の電子求引性構成単位は、式（Ｃ６４）によって表される。
【００４７】
より特に好ましくは、第１の供与体材料の電子求引性構成単位は、式（Ｂ１５）、（Ｂ１６）、および（Ｂ４５）のいずれか１つによって表され；第２の供与体材料の電子求引性構成単位は、式（Ｃ６４）によって表される。
【００４８】
本発明の好ましい態様において、供与体材料の少なくとも１種は、ポリマーまたはオリゴマーである。
【００４９】
より好ましくは、供与体材料の少なくとも１種は、以下の式（１）
【化２６】
2017503348.tif 000028
式中、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１およびＲ１２は各出現において、同一であるかまたは異なって、Ｈ、ハロゲン（例えば、フッ素、塩素、もしくは臭素）、またはＣ１〜Ｃ４トリハロアルキル（例えば、トリフルオロメチル）であり、但しＲ９、Ｒ１０、Ｒ１１およびＲ１２の少なくとも２つは、ハロゲン、またはＣ１〜Ｃ４トリハロアルキルである、
により表されるフェニル部分を含む。好ましくは、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１およびＲ１２は、ハロゲンである。最も好ましくは、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１およびＲ１２は、フッ素である。
【００５０】
なおより好ましくは、供与体材料の少なくとも２種は、各出現において互いに独立してＫＰ１７９、ＫＰ２５２およびＫＰ１８４からなる群から選択される、または、ＫＰ１４３およびＫＰ１５５である。
【化２７】
2017503348.tif 000029
【００５１】
【化２８】
2017503348.tif 000030
【００５２】
【化２９】
2017503348.tif 000031
ここで上に述べた化学構造において、インデックス「ｎ」は、数平均重合度を意味する。
【００５３】
上に記載した供与体材料を、例えばUS7781673B、US8058550B、US8455606B、US8008424B、US2007/0020526A、US77724285B、US8008421B、US2010/0224252A、WO2011/085004AおよびWO2012/030942Aに記載されているように得ることができる。または供与体材料を、当該分野で知られている方法によって製造することができる。例えば、コポリマーを、２つの有機金属基（例えば、アルキルスタンニル基、グリニャール基またはアルキル亜鉛基）を含有する１種以上のモノマーと、２つのハロ基（例えば、Ｃｌ、ＢｒまたはＩ）を含む１種以上のモノマーとの間の、遷移金属触媒存在下でのクロスカップリング反応によって製造することができる。上に記載したコポリマーを製造するために使用することができる他の方法は、鈴木カップリング反応、根岸カップリング反応、熊田カップリング反応およびスティルカップリング反応を含む。
【００５４】
以下の例１〜４は、他の例および比較例で使用する供与体材料をいかにして製造したかの記載を提供する。
【００５５】
上に記載した供与体材料を製造するのに適するモノマーを、本明細書中に記載した方法によって、または当該分野で知られている方法、例えばMacromolecules 2003, 36, 2705-2711、Kurt et al., J. Heterocycl. Chem. 1970, 6, 629、Chen et al., J. Am. Chem. Soc., (2006) 128(34), 10992-10993、Hou et al., Macromolecules (2004), 37, 6299-6305およびBijleveld et al., Adv. Funct. Mater., (2009), 19, 3262-3270に記載されているものによって製造することができる。
【００５６】
好ましくは、受容体材料は、フラーレン、フラーレン誘導体、ペリレンジイミド誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ジケト−ピロロ−ピロール誘導体、ビ−フルオレニリデン誘導体、ペンタセン誘導体、キナクリドン誘導体、フルオランテンイミド誘導体、ホウ素−ジピロメテン誘導体、オキサジアゾール、金属フタロシアニンおよびサブフタロシアニン、無機ナノ粒子、ディスコティック液晶、カーボンナノロッド(carbon nanorod)、無機ナノロッド、ＣＮ基を含有するポリマー、ＣＦ３基を含有するポリマーまたはこれらの任意のものの組み合わせからなる群から選択された化合物を含む。
【００５７】
より好ましくは、受容体材料は、置換フラーレンを含む。
なおより好ましくは、置換フラーレンは、ＰＣ６０ＢＭ、ＰＣ６１ＢＭ、ＰＣ７０ＢＭおよびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。
【００５８】
本発明の好ましい態様において、光活性な層は、さらにドーパントを含む。
より好ましくは、ドーパントは、ジヨードオクタン、オクタデカンチオール、フェニルナフタレンおよびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。
【００５９】
本発明はさらに、光電池における、供与体材料の使用であって；
光電池（１００）が：
・第１の電極（１２０）；
・第２の電極（１６０）；および
・第１の電極（１２０）と第２の電極（１６０）との間に、光活性な層（１４０）
を含み、ここで光活性な層（１４０）が第１の供与体材料、第２の供与体材料および受容体材料を含み；ここで第１の供与体材料および第２の供与体材料が互いと異なり、およびそれぞれの供与体材料が同じの化学構造の共通の構成単位を含み、該共通の構成単位が共役した縮合環部分を含む、前記使用に関する。
【００６０】
一般に、光活性な層（１４０）の製造方法は、所望されるように変化させることができる。
いくつかの態様において、光活性な層（１４０）を、好ましくは液体ベースのコーティング方法を使用することにより製造することができる。
用語「液体ベースのコーティング方法」は、液体ベースのコーティング組成物を使用する方法を意味する。
【００６１】
ここで、用語「液体ベースのコーティング組成物」は、溶液、分散体および懸濁液を包含する。
より具体的には、液体ベースコーティング方法を、以下の方法の少なくとも１つを使用することにより行うことができる：溶液コーティング、インクジェット印刷、スピンコーティング、浸漬コーティング、ナイフコーティング、バーコーティング、スプレーコーティング、ローラーコーティング、スロットコーティング、グラビアコーティング  フレキソ印刷、オフセット印刷、凸版印刷、凹版印刷、またはスクリーン印刷。
【００６２】
一般に、供与体材料および受容体材料を、一緒に溶媒に溶解してもよく、この状況において供与体材料および受容体材料を、先ず一緒に混合し、次に溶媒に溶解してもよい。またはそれらを、同じ溶媒に、または異なる溶媒に、別々に溶解して、別々の溶液を得、次にそれらを混合してもよい。混合後、得られた溶液を、下部の層の上に、本明細書中で定義した液体コーティング方法によって被覆する。
【００６３】
それゆえ一側面において、本発明はさらに、本発明の光電池の製造方法であって、以下のステップ
（ａ）第１の供与体材料、第２の供与体材料および受容体材料を少なくとも、一緒に溶媒に溶解すること、
（ｂ）その後、ステップ（ａ）から得られた溶液を、下部の層の上に被覆すること
を含み、
【００６４】
ここで第１の供与体材料および第２の供与体材料が互いに異なり、およびそれぞれの供与体材料が同じ化学構造の共通の構成単位を含み、該共通の構成単位が共役した縮合環部分を含む、
前記方法に関する。
【００６５】
別の側面において、本発明はまた、本発明の光電池を製造方法であって、以下のステップ
（ａ’）第１の供与体材料、第２の供与体材料および受容体材料を少なくとも、同じのタイプまたは異なるタイプの溶媒にそれぞれ別々に溶解して、異なる溶液を得ること、
（ｂ’）ステップ（ａ’）から得られた溶液を混合して、第１の供与体材料、第２の供与体材料および受容体材料を含有する溶液を得ること；
（ｃ’）その後、ステップ（ｂ’）から得られた溶液を、下部の層の上に被覆すること、
を含み、
【００６６】
ここで第１の供与体材料および第２の供与体材料が互いに異なり、および供与体材料のそれぞれが同じの化学構造の共通の構成単位を含み、該共通の構成単位が共役した縮合環部分を含む、
前記方法に関する。
【００６７】
好ましくは、溶媒は、有機溶媒から選択される。
より好ましくは、前記溶媒は、脂肪族炭化水素、塩素化炭化水素、芳香族炭化水素、ケトン、エーテルおよびそれらの混合物からなる群から選択される。使用することができるさらなる溶媒は、１，２，４−トリメチルベンゼン、１，２，３，４−テトラ−メチルベンゼン、ペンチルベンゼン、メシチレン、クメン、シメン、シクロヘキシルベンゼン、ジエチルベンゼン、テトラリン、デカリン、２，６−ルチジン、２−フルオロ−ｍ−キシレン、３−フルオロ−ｏ−キシレン、２−クロロベンゾトリフルオリド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、２−クロロ−６−フルオロトルエン、２−フルオロアニソール、アニソール、２，３−ジメチルピラジン、４−フルオロアニソール、３−フルオロアニソール、３−トリフルオロ−メチルアニソール、２−メチルアニソール、フェネトール、４−メチルアニソール、３−メチルアニソール、４−フルオロ−３−メチルアニソール、２−フルオロベンゾニトリル、４−フルオロベラトロール、２，６−ジメチルアニソール、３−フルオロベンゾ−ニトリル、２，５−ジメチルアニソール、２，４−ジメチルアニソール、ベンゾニトリル、３，５−ジメチル−アニソール、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、安息香酸エチル、１−フルオロ−３，５−ジメトキシ−ベンゼン、１−メチルナフタレン、Ｎ−メチルピロリジノン、３−フルオロベンゾ−トリフルオリド、ベンゾトリフルオリド、ジオキサン、トリフルオロメトキシ−ベンゼン、４−フルオロベンゾトリフルオリド、３−フルオロピリジン、トルエン、２−フルオロ−トルエン、２−フルオロベンゾトリフルオリド、３−フルオロトルエン、４−イソプロピルビフェニル、フェニルエーテル、ピリジン、４−フルオロトルエン、２，５−ジフルオロトルエン、１−クロロ−２，４−ジフルオロベンゼン、２−フルオロピリジン、３−クロロフルオロ−ベンゼン、１−クロロ−２，５−ジフルオロベンゼン、４−クロロフルオロベンゼン、クロロ−ベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、２−クロロフルオロベンゼン、ｐ−キシレン、ｍ−キシレン、ｏ−キシレンもしくはｏ−、ｍ−およびｐ−異性体の混合物またはこれらの任意の組み合わせを含む。
【００６８】
次に本発明の光電池の他のコンポーネントを検討すると、電極（１２０）は一般に、電気的に伝導性な材料から形成する。電気的に伝導性な材料のタイプは、特に限定されない。例えば、好適な電気的に伝導性な材料は、電気的に伝導性な金属、電気的に伝導性な合金、電気的に伝導性なポリマー、もしくは電気的に伝導性な金属酸化物またはこれらの任意の組み合わせを含む。
【００６９】
例示的な電気的に伝導性な金属は、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、パラジウム、白金、チタンまたはこれらの任意の組み合わせを含むことができる。例示的な電気的に伝導性な合金は、ステンレス鋼（例えば、３３２ステンレス鋼、３１６ステンレス鋼）、金の合金、銀の合金、銅の合金、アルミニウムの合金、ニッケルの合金、パラジウムの合金、白金の合金、チタンの合金、炭素、グラフェン、カーボンナノチューブまたはこれらの任意の組み合わせを含む。
【００７０】
例示的な電気的に伝導性なポリマーは、ポリチオフェン（例えば、ドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ドープしたＰＥＤＯＴ））、ポリアニリン（例えば、ドープしたポリアニリン）、ポリピロール（例えば、ドープしたポリピロール）またはこれらの任意の組み合わせを含むことができる。
例示的な電気的に伝導性な金属酸化物は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、フッ素をドープした酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化スズを含むことができる。
【００７１】
電極（１２０）は、２つ以上の積み重ねた層からなっていてもよい。理論によって束縛されることを望まずに、かかる電極によって、電極（１２０）の伝導性の増大および／または環境的安定性がもたらされ得ると考えられている。
【００７２】
いくつかの態様において、電極（１２０）は、光電池（１００）の可撓性および／または透明性を増強する、メッシュ電極であり得る。メッシュ電極の例は、米国特許出願公開番号2004-0187911および2006-0090791に記載されている。
【００７３】
好ましくは、本発明の光電池は、基板（１１０）を含むことができる。
基板（１１０）のための材料は、特には限定されない。透明な、または不透明な材料を、所望により使用することができる。
【００７４】
一般に、基板（１１０）は、可撓性、半硬質または硬質であり得る。
好適な例は、金属基板、炭素基板、合金基板、ガラス基板、ポリマー膜上に積み重ねられた薄いガラス基板、ポリマー基板、セラミックスまたはこれらの任意の組み合わせである。
【００７５】
好ましくは、透明な基板、例えば透明なポリマー基板、ガラス基板、透明なポリマー膜上に積み重ねられた薄いガラス基板、透明な金属酸化物（例えば、シリコーン酸化物、酸化アルミニウム、酸化チタン）を、光電池で使用することができる。
【００７６】
他の観点において、その光変換効率を増大させるために、反射性基板を、この様式で使用することができる。例えば金属基板、基板の表面のトップに反射層（例えば、Ａｌ、Ｔｉまたは反射性多層）を有する基板。
別の観点において、金属基板を好ましくはこの様式で用いて、光電池に対するその熱的損傷を低減させることができる。
【００７７】
透明なポリマー基板は、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−ビニルアルコールコポリマー、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、ポリスルフホン、ポリエーテルスルホン、テトラフロオルエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー、ポリフッ化ビニル、テトラフルオロエチレンエチレンコポリマー、テトラフロオルエチレンヘキサフルオロポリマーコポリマー、またはこれらの任意の組み合わせから作製することができる。
【００７８】
任意に、本発明の光電池は、電極（１２０）と光活性な層（１４０）との間に正孔遮断層（１３０）を含むことができる。正孔遮断層（１３０）は、２つ以上の積み重ねた層からなっていてもよい。理論によって束縛されることを望まずに、かかる正孔遮断層によって、正孔遮断層（１３０）の電子輸送および／または正孔遮断能力を制御または調整することが可能になり得ると考えられている。
【００７９】
一般に、正孔遮断層（１３０）は、光電池（１００）で使用する厚さで電子を電極（１２０）に輸送し、電極（１２０）への正孔の輸送を実質的に遮断する材料から形成される。
例えば、正孔遮断層（１３０）を、ＬｉＦ、金属酸化物（例えば、酸化亜鉛または酸化チタン）、実質的に電子輸送および正孔遮断の能力を有する有機材料によって形成することができる。
【００８０】
有機材料の例として、特に以下に述べるグリセロールジグリシジルエーテル（ＤＥＧ）、WO 2012/154557Aに開示されているポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、米国特許出願公開第2008-0264488号（現在米国特許第8,242,356号）に開示されるアミノ基を有するポリエチレンイミンを、単一の構成成分として、好ましくは、これら：
【００８１】
【化３０】
2017503348.tif 000032
のいずれかの組み合わせとして用いることができる。
【００８２】
理論によって束縛されることを望まずに、光電池（１００）がアミン製の正孔遮断層（１３０）を含む場合に、正孔遮断層によって光活性な層（１４０）と電極（１２０）との間の抵抗接点の形成がＵＶ光に曝露せずに促進され得、それによってかかるＵＶ曝露に起因する光電池（１００）に対する損傷が低減されると考えられている。
【００８３】
正孔遮断層（１３０）の厚さは、要望通りに変化させてもよい。
いくつかの態様において、正孔遮断層（１３０）は、少なくとも１ｎｍおよび／または最大で５００ｎｍの厚さを有することができる。
好ましくは、正孔遮断層（１３０）の厚さは、少なくとも２ｎｍおよび／または最大で１００ｎｍである。
【００８４】
任意に、本発明の光電池は、光活性な層（１４０）と電極（１６０）との間に正孔担体層（１５０）を含むことができる。正孔担体層（１５０）は好ましくは、正孔担体層（１５０）の正孔輸送／電子遮断能力を制御および／または調整するための２つ以上の積み重ねた層であり得る。
【００８５】
一般に、正孔担体層（１５０）は、光電池（１００）で使用する厚さで正孔を電極（１６０）に輸送し、電極（１７０）への正孔の輸送を実質的に遮断する材料から形成される。
【００８６】
正孔担体層（１５０）は一般に、正孔輸送可能な材料から形成される。正孔輸送材料のタイプは、特に限定されない。
例えばポリチオフェン（例えば、ＰＥＤＯＴ）、ポリアニリン、ポリカルバゾール、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレン、ポリフェニルビニレン、ポリシラン、ポリチエニレンビニレン、ポリイソチアナフェタネン、それらのコポリマー、およびこれらの任意の組み合わせ。
【００８７】
いくつかの態様において、金属酸化物、例えばＭｏＯ３、または正孔輸送能力を有する有機材料、例えばチオフェン、アニリン、カルバゾール、フェニレン、アミノ誘導体を使用して、正孔担体層（１５０）を形成することができる。
いくつかの態様において、正孔担体層（１５０）は、前述の正孔輸送材料の１種以上と組み合わせて使用するドーパントを含むことができる。
【００８８】
ドーパントの例について、ポリ（スチレン−スルホネート）、ポリマースルホン酸、フッ素化ポリマー（例えば、フッ素化イオン交換ポリマー）、ＴＣＮＱ（例えば、Ｆ４−ＴＣＮＱ）、およびEP 1476881、EP1596445、PCT/US2013/035409に開示されている電子受容性を有する材料またはこれらの任意の組み合わせ。
【００８９】
正孔担体層（１５０）の厚さは、要望通りに変化し得る。厚さは、例えば光電池（１００）中の隣接する層の仕事関数に依存し得る。
いくつかの態様において、正孔担体層（１５０）は、少なくとも１ｎｍおよび／または最大で５００ｎｍの厚さを有することができる。
【００９０】
電極（１６０）は一般に、電気的に伝導性な材料、例えば電極（１２０）に関して上に記載した電気的に伝導性な材料の１種以上から形成する。いくつかの態様において、電極（１６０）を、電極（１２０）に関して上に記載したメッシュ電極から形成することができる。
【００９１】
任意に、光電池（１００）は、下部の層（１２０）、（１３０）、（１４０）、（１５０）および／または（１６０）を保護するための保護層（１７０）を有することができる。かかる保護層は、光活性な層（１４０）を保護するのに有用であると見出された。
【００９２】
基板（１１０）に関して上に記載した透明な基板を、保護層（１７０）として使用することができる。
いくつかの態様において、透明な金属酸化物、例えばアルミナ、シリコーン酸化物、酸化チタン、水ガラス（ケイ酸ナトリウム水溶液）または透明なポリマーを使用して、保護層（１７０）を形成することができる。
【００９３】
いくつかの態様において、本発明による光電池はさらに、電極（１６０）の上の、または保護層（１７０）の上の波長変換層および／または反射防止層を含んで、光変換効率を増強することができる。
【００９４】
いくつかの態様において、保護層（１７０）は、波長変換層または反射防止層であり得る。
一般に、光電池（１００）中の層（１２０）、（１３０）、（１５０）、（１６０）および（１７０）の各々を製造する方法は、要望通りに異なり、周知の手法から選択することができる。
【００９５】
いくつかの態様において、層（１２０）、（１３０）、（１５０）、（１６０）または（１７０）を、ガス相ベースのコーティング方法（例えば、化学蒸着、蒸着、フラッシュ蒸発）、または液体ベースのコーティング方法によって製造することができる。
【００９６】
いくつかの態様において、光電池（１００）を、連続的な製造工程、例えばロールツーロール(roll-to-roll)法で製造し、それによって製造コストを著しく低減させることができる。ロールツーロール法の例は、例えば米国特許第7,476,278号および8,129,616号に記載されている。
【００９７】
いくつかの態様において、光電池（１００）は、図１に示す層を逆の順序で含むことができる。言いかえれば、光電池（１００）は、これらの層を底から最上部に、以下の順序で含むことができる：任意の基板（１１０）、電極（１６０）、光活性な層（１４０）、電極（１２０）および任意に保護層（１７０）。
【００９８】
逆転した光電池（１００）は、電極（１６０）と光活性な層（１４０）との間に任意の正孔担体層（１５０）および／または光活性な層（１４０）と電極（１２０）との間に正孔遮断層（１３０）を含むことができる。
いくつかの態様において、基板（１１０）は、透明であり得る。
【００９９】
いくつかの態様において、上に記載した光活性な層（１４０）を、２つの光電池が共通の電極を共有する系で使用することができる。かかる系はまた、直列の光電池として知られている。例示的な直列の光電池は、例えば米国出願公開第2009-02116333号、2007-0181179号、2007-0246094号および2007-0272296号に記載されている。
【０１００】
図２は、２つのセミセル(semi-cell)（２０２）および（２０４）を有する直列の光電池（２００）の概略図を示す。セミセル（２０２）は、電極（２２０）、任意に正孔遮断層（２３０）、第１の光活性な層（２４０）、再結合層（２４２）を含む。セミセル（２０４）は、再結合層（２４２）、第２の光活性な層（２４４）、任意に正孔担体層（２５０）、および電極（２６０）を含む。外部負荷を、光電池（２００）に、電極（２２０）および（２６０）を介して接続することができる。任意に、直列の光電池（２００）は、光電池（１００）に関して上に記載した基板および／または保護層を含むことができる。
【０１０１】
生産プロセスおよび所望のデバイス構造に依存して、セミセルにおける電流フローを、ある層の電子／正孔伝導性を変化させること（例えば、正孔遮断層（２３０）を正孔担体層（２５０）に変化させること）により逆転させることができる。
再結合層（２４２）は、第１のセミセルから発生した電子が第２のセミセルから発生した正孔と再結合する直列のセル中の層を指す。
【０１０２】
再結合層（２４２）は典型的には、ｐ型半導体材料およびｎ型半導体材料を含む。一般に、ｎ型半導体材料は電子を選択的に輸送し、ｐ型半導体材料は正孔を選択的に輸送する。
その結果、第１のセミセルから発生した電子は、第２のセミセルから発生した正孔と、再結合層（２４２）中のｎ型およびｐ型半導体材料の界面で再結合する。
【０１０３】
いくつかの態様において、ｐ型半導体材料は、ポリマーおよび／または金属酸化物を含む。ｐ型半導体ポリマーの例は、ベンゾジチオフェン含有ポリマー類、ポリチオフェン類（例えば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ））、ポリアニリン類、ポリビニルカルバゾール類、ポリフェニレン類、ポリフェニレンビニレン類、ポリシラン類、ポリチエニレンビニレン類、ポリイソチアナフェタネン類、ポリシクロペンタジチオフェン類、ポリシラシクロペンタジチオフェン類、ポリシクロペンタジチアゾール類、ポリチアゾール類、ポリベンゾチアジアゾール類、ポリ（チオフェンオキシド）類、ポリ（シクロペンタジチオフェンオキシド）類、ポリチアジアゾロキノキサリン類、ポリベンゾイソチアゾール類、ポリベンゾチアゾール、ポリチエノチオフェン、ポリ（チエノチオフェンオキシド）、ポリジチエノチオフェン、ポリ（ジチエノチオフェンオキシド）類、ポリテトラヒドロイソインドール類およびそれらのコポリマーを含む。
【０１０４】
金属酸化物は、真性ｐ型半導体（例えば、酸化銅、酸化ストロンチウム銅もしくは酸化ストロンチウムチタン）またはドーパントでドープした後にｐ型半導体を形成する金属酸化物（例えば、ｐドープした酸化亜鉛もしくはｐドープした酸化チタン）であり得る。ドーパントの例は、フッ化物、塩化物、臭化物およびヨウ化物の塩または酸を含む。いくつかの態様において、金属酸化物を、ナノ粒子の形態で使用することができる。
【０１０５】
いくつかの態様において、ｎ型半導体材料（真性、またはドープしたｎ型半導体材料のいずれか）は、金属酸化物、例えば酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化モリブデン、およびこれらの任意の組み合わせを含む。金属酸化物を、ナノ粒子の形態で使用することができる。他の態様において、ｎ型半導体材料は、フラーレン（例えば、上に記載したもの）、無機ナノ粒子、オキサジアゾール、ディスコティック液晶、炭素ナノロッド、無機ナノロッド、ＣＮ基を含むポリマー、ＣＦ３基を含むポリマー、およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択された材料を含む。
【０１０６】
いくつかの態様において、ｐ型およびｎ型半導体材料を、１つの層中にブレンドする。ある態様において、再結合層（２４２）は、２つの層を含み、一方の層はｐ型半導体材料を含み、他方の層はｎ型半導体材料を含む。かかる態様において、再結合層（２４２）はさらに、電気的に伝導性な層（例えば、金属層または混合ｎ型およびｐ型半導体材料）を２つの層の界面で含むことができる。
【０１０７】
いくつかの態様において、再結合層（２４２）は、少なくとも３０ｗｔ％（例えば、少なくとも４０ｗｔ％もしくは少なくとも５０ｗｔ％）および／または最大で７０ｗｔ％（例えば、最大で６０ｗｔ％もしくは最大で５０ｗｔ％）のｐ型半導体材料を含む。いくつかの態様において、再結合層（２４２）は、少なくとも３０ｗｔ％（例えば、少なくとも４０ｗｔ％もしくは少なくとも５０ｗｔ％）および／または最大で７０ｗｔ％（例えば、最大で６０ｗｔ％もしくは最大で５０ｗｔ％）のｎ型半導体材料を含む。
【０１０８】
再結合層（２４２）は一般に、下部の層が再結合層（２４２）上に適用したあらゆる溶媒から保護されるのに十分な厚さを有する。いくつかの態様において、再結合層（２４２）は、少なくとも１０ｎｍ（例えば、少なくとも２０ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、もしくは好ましくは少なくとも１００ｎｍ）ならびに／または最大で５００ｎｍ（例えば、最大で２００ｎｍ、最大で１５０ｎｍおよび好ましくは１００ｎｍ）の厚さを有することができる。
【０１０９】
一般に、再結合層（２４２）は、実質的に透明である。例えば、直列の光電池（２００）で使用する厚さで、再結合層（２４２）は、光電池の動作中に使用する波長または波長の範囲（例えば、３５０ｎｍ〜１，０００ｎｍ）での少なくとも７０％（例えば、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％または少なくとも９０％）の入射光を透過することができる。
【０１１０】
再結合層（２４２）は一般に、十分低い表面抵抗を有する。いくつかの態様において、再結合層（２４２）は、最大で約(aboutness)１×１０６オーム／スクエア（例えば、最大で５×１０５オーム／スクエア、最大で２×１０５オーム／スクエアまたは最大で１×１０５オーム／スクエア）の表面抵抗を有する。
【０１１１】
理論によって束縛されることを望まずに、再結合層（２４２）を、光電池（２００）中の２つのセミセル（例えば、一方は電極（２２０）、任意に正孔遮断層（２３０）、光活性な層（２４０）および再結合層（２４２）を含み、他方は再結合層（２４２）、光活性な層（２４４）、任意に正孔担体層（２５０）および電極（２６０）を含む）間の共通の電極と考慮することができることが、考えられている。いくつかの態様において、再結合層（２４２）は、電気的に伝導性なグリッド（例えば、メッシュ）材料、例えば上に記載したものを含むことができる。電気的に伝導性なグリッド材料は、同一の極性（ｐ型またはｎ型のいずれか）の選択的な接触をセミセルに提供し、電子を輸送するための高度に伝導性であるが透明な層を負荷に提供することができる。
【０１１２】
いくつかの態様において、一層の再結合層（２４２）を、ｎ型半導体材料およびｐ型半導体材料のブレンドを光活性な層上に適用することにより製造することができる。例えば、ｎ型半導体およびｐ型半導体を、先ず溶媒中で一緒に分散させ、および／または溶解して、分散体または溶液を形成することができ、それを次に光活性な層上に被覆して、再結合層を形成することができる。
【０１１３】
いくつかの態様において、二層の再結合層を、ｎ型半導体材料の層およびｐ型半導体材料の層を別々に適用することにより製造することができる。例えば、酸化チタンナノ粒子をｎ型半導体材料として使用する場合、酸化チタンナノ粒子の層を、（１）前駆体（例えば、チタン塩）を溶媒（例えば、無水アルコール）中に分散させて、分散体を形成し、（２）光活性な層上に分散体を被覆し、（３）分散体を加水分解して、酸化チタン層を形成し、（４）酸化チタン層を乾燥することにより形成することができる。他の例として、ポリマー（例えば、ＰＥＤＯＴ）をｐ型半導体として使用する場合、ポリマー層を、先ずポリマーを溶媒（例えば、無水アルコール）に溶解して、溶液を形成し、次に光活性な層上に溶液を被覆することにより形成することができる。
【０１１４】
任意に基板および／または保護層を含む、直列のセル（２００）中の他のコンポーネントは、同一の材料から形成するか、または上に記載した光電池（１００）におけるものと同一の特性を有することができる。
【０１１５】
いくつかの態様において、多数の光電池を、電気的に接続して、光起電システムを形成することができる。例として、図３は、複数の光電池（３２０）を含むモジュール（３１０）を有する光起電システム（３００）の概略図である。光電池（３２０）は、電気的に直列に接続され、システム（３００）は、負荷（３３０）に電気的に接続される。
【０１１６】
他の例として、図４は、複数の光電池（４２０）を含むモジュール（４１０）を有する光起電システム（４００）の概略図である。光電池（４２０）は、電気的に並列に接続され、システム（４００）は、負荷（４３０）に電気的に接続される。いくつかの態様において、光起電システムにおけるいくつかの光電池を、共通の基板の１つまたはいくつか上に配置することができる。好ましくは、いくつかの態様において、光起電システムにおけるいくつかの光電池は電気的に直列に接続され、光起電システムにおける光電池のいくつかは電気的に並列に接続される。
【０１１７】
本発明の光電池を、別のタイプの光電池の１つ以上と組み合わせて使用することができる。かかる光電池の例は、色素増感光電池、ペロブスカイトの光活性なセル、アモルファスシリコンから形成した光活性な材料を有する無機の光活性なセル、結晶シリコン、多結晶シリコン、微結晶質シリコン、セレン化カドミウム、テルル化カドミウム、セレン化銅インジウムおよび／またはセレン化銅インジウムガリウムを含む。
【０１１８】
用語の定義
用語「透明」は、光電池において使用する厚さで、および光電池の動作中に使用する波長またはある範囲の波長で、少なくとも約６０％の入射光伝送を意味する。好ましくは、それは、７０％超、より好ましくは７５％超であり、最も好ましくは、それは８０％超である。
【０１１９】
本発明によると、用語「オリゴマー」は、少なくとも２および最大で１００の数平均重合度ｎを有する材料の意味を有する。
用語「ポリマー」は、少なくとも１０１以上の数平均重合度ｎを有する材料を意味する。
数平均重合度（Ｐｎ）を、ゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって測定した数平均分子量（Ｍｎ）およびモノマーの分子量から決定することができる。
本発明によると、用語「電子求引能力」は、系中の電子密度を低下させる能力を意味する。
【０１２０】
用語「光学密度」は、吸光度として定義される。
および吸光度を、以下の式によって定義することができる；
Ａλ  ＝  −ｌｏｇ１０（Ｉ／Ｉ０）
式中、Ａλは、吸光度を表し、Ｉは、特定波長λでの、サンプル（光電池）を通過した光の強度であり、Ｉ０は、それがサンプルに進入する前の光の強度である。
用語「ピーク光学密度」は、４００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長領域を有する光を光電池に対して適用するときの光電池のピーク光学密度値を意味する。
用語「最大光学密度」は、４００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長領域を有する光を光電池に対して適用するときの光電池の最大光学密度値として定義される。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】図１は光電池の態様を示す断面図である。
【図２】図２は直列の光電池の態様を示す断面図である。
【図３】図３は直列に電気的に接続した多数の光電池を含むシステムを示す概略図である。
【図４】図４は並列に電気的に接続した多数の光電池を含むシステムを示す概略図である。
【図５−ａ】図５−ａはＫＰ１７９／ＫＰ２５２／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図５−ｂ】図５−ｂはＫＰ１７９／ＫＰ２５２／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図６−ａ】図６−ａはＫＰ２５２／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図６−ｂ】図６−ｂはＫＰ２５２／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図７−ａ】図７−ａはＫＰ１７９／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図７−ｂ】図７−ｂはＫＰ１７９／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図８−ａ】図８−ａはＫＰ１７９／ＪＡ１９Ｂ／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図８−ｂ】図８−ｂはＫＰ１７９／ＪＡ１９Ｂ／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【０１２２】
【図９−ａ】図９−ａはＫＰ１７９／ＰＤＰＰＴＰＴ／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図９−ｂ】図９−ｂはＫＰ１７９／ＰＤＰＰＴＰＴ／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図１０−ａ】図１０−ａはＫＰ１４３／ＫＰ１５５／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図１０−ｂ】図１０−ｂはＫＰ１４３／ＫＰ１５５／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図１１−ａ】図１１−ａはＫＰ１４３／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図１１−ｂ】図１１−ｂはＫＰ１４３／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図１２−ａ】図１２−ａはＫＰ１５５／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図１２−ｂ】図１２−ｂはＫＰ１５５／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図１３−ａ】図１３−ａはＫＰ１４３／ＪＡ１９Ｂ／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図１３−ｂ】図１３−ｂはＫＰ１４３／ＪＡ１９Ｂ／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図１４−ａ】図１４−ａはＫＰ１７９／ＫＰ１８４／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図１４−ｂ】図１４−ｂはＫＰ１７９／ＫＰ１８４／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図１５−ａ】図１５−ａはＫＰ１７９／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図１５−ｂ】図１５−ｂはＫＰ１７９／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図１６−ａ】図１６−ａはＫＰ２６６／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【図１６−ｂ】図１６−ｂはＫＰ２６６／ＰＣＢＭセルのセル性能を示す図である。
【０１２３】
この明細書中で開示した各特徴は、他に述べない限り同一の、均等の、または類似した目的を果たす代替の特徴によって置き換えられ得る。したがって、他に述べない限り、開示した各特徴は、総括的な一連の均等の、または同様の特徴の一例であるに過ぎない。
本発明を、以下の例を参照してより詳細に記載するが、これは単に説明的なものであり、本発明の範囲を限定しない。
【実施例】
【０１２４】
例１：  １，４−ビス（２−ブロモ−４，４’ビス（２−エチルヘキシル）ジチエノ［３，２−ｂ：２’，３’−ｄｌシロール］）−２，３，５，６−テトラフルオロベンゼンの合成
【化３１】
2017503348.tif 000033
４，４’−ビス（２−エチルヘキシル）ジチエノ［３，２−ｂ：２’，３’−ｄ］シロール（１．６８ｇ、４．０ｍｍｏｌ）を、５０ｍｌの乾燥ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）に溶解した。溶液を−７８℃に冷却した後、Ｎ−ブチルリチウム（ＢｕＬｉ）（１．４０ｍｌ、４．０ｍｍｏｌ）を、溶液中に加えた。反応混合物を−７８℃で３０分間撹拌した後、ＳｎＭｅ３Ｃｌ（４．０ｍｌ、４．０ｍｍｏｌ）を、反応フラスコ中にシリンジによって加えた。次に反応混合物を放置して、室温へと温まるようにした。１，４−ジブロモ−２，３，５，６−テトラフルオロベンゼン（０．６１ｇ、２．０ｍｍｏｌ）およびビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（ＩＩ）クロリド（０．１４ｇ、０．２０ｍｍｏｌ）を、５ｍｌのＴＨＦに溶解した。
【０１２５】
得られた溶液を次に、上記の溶液中にシリンジによって加えた。次に反応混合物を、一晩還流させた。反応を冷却した後、それを水によって反応停止し、ジクロロメタンによって抽出した。粗生成物を回転蒸発によって濃縮し、カラムクロマトグラフィーによって精製して、１，４−ビス（４，４’−ビス（２−エチルヘキシル）ジチエノ［３，２−ｂ：２’３’−ｄ］シロン）−２，３，５，６−テトラフルオロベンゼンを黄色油（１．４ｇ、７２％）として得た。
【０１２６】
上で得られた１，４−ビス（２−ブロモ−４，４’−ビス（２−エチルヘキシル）ジチエノ［３，２−ｂ：２’３’−ｄ］シロン）−２，３，５，６−テトラフルオロベンゼン（０．９８ｇ、１．０ｍｍｏｌ）およびＮ−ブロモスクシンイミド（ＮＢＳ）（０．３６ｇ、２．０ｍｍｏｌ）を、３０ｍｌのクロロホルムに溶解した。溶液を、１時間還流させた。反応混合物を室温に冷却した後、水を加えて、反応を停止した。有機層をクロロホルムによって抽出して、粗生成物を得た。粗生成物を、カラムクロマトグラフィーによって精製して、１，４−ビス（２−ブロモ−４，４’−ビス（２−エチルヘキシル）ジチエノ［３，２−ｂ：２’３’−ｄ］シロン）−２，３，５，６−テトラフルオロベンゼンを黄色固体（１．０８ｇ、９５％）として得た。
【０１２７】
例２：  ２，５−ビス（５−トリメチルスタンニル−３−テトラデシル−２−チエニル）−チアゾロ［５，４−ｄ］チアゾールの合成
【化３２】
2017503348.tif 000034
１００ｍｌのSchlenkフラスコを排気し、Ａｒで３回再充填した。３５ｍｌの乾燥ＴＨＦを、フラスコに加えた。フラスコを、その後摂氏−７８度に冷却した。次にＮ−ブチルリチウム（０．６４ｍｍｏｌ）を、上記の溶液に滴加した。溶液を−７８℃で１時間撹拌した後、０．７ｍｌの塩化トリメチルスズの１．０Ｍ溶液を、反応混合物中にシリンジ注入した。溶液を放置して室温へと温まるようにした後、１００ｍｌのジエチルエーテルを、溶液に加えた。溶液を、１００ｍｌの水で３回洗浄し、次に有機層を、無水ＭｇＳＯ４で乾燥した。溶媒を真空中で除去した後、２，５−ビス（５−トリメチルスタンニル−３−テトラデシル−２−チエニル）−チアゾロ［５，４−ｄ］チアゾールを、定量的収率で単離した。
【０１２８】
例３：  ＫＰ１７９の合成
【化３３】
2017503348.tif 000035
２，５−ビス（５−トリメチルスタンニル−３−テトラデシル−２−チエニル）−チアゾロ［５，４−ｄ］チアゾールを、１００ｍｌの３つ首丸底フラスコ中に移送した。次に以下の試薬を、３つ首フラスコに加えた：７ｍｇ（７μｍｏｌ）のＰｄ２（ｄｂａ）３、１８ｍｇ（５９μｍｏｌ）のトリ−ｏ−トリル−ホスフィン、３３２ｍｇ（０．２９ｍｍｏｌ）の１，４−ビス（２−ブロモ−４，４’−ビス（２−エチルヘキシル）ジチエノ［３，２−ｂ：２’，３’−ｄ］シロール）−２，３，５，６−テトラフルオロベンゼンおよび２０ｍｌの乾燥トルエン。この反応混合物を２日間還流させ、次に８０℃に冷却した。ナトリウムジエチルジチオカルバメート三水和物の水溶液（２０ｍｌの水中１．５ｇ）を、フラスコ中に注入し、混合物を８０℃で１２時間一緒に撹拌した。混合物を室温に冷却した後、有機相を水層から分離した。有機層をメタノール（２００ｍｌ）中に注いで、ポリマー沈殿物を生成した。次にポリマー沈殿物を採集し、ソックスレー抽出によって精製した。最終的な抽出によって、１２３ｍｇ（Ｍｎ＝３１ｋＤａ）のポリ［１，４−ビス（４，４’−ビス（２−エチルヘキシル）ジチエノ［３，２−ｂ：２’，３’−ｄ］シロール）−２，３，５，６−テトラフルオロベンゼン−ａｌｔ−２，５−ビス（３−テトラデシル−２−チエニル）−チアゾロ［５，４−ｄ］チアゾール］が得られた。
【０１２９】
例４：  ＫＰ２５２、ＫＰ１８４、ＫＰ１４３およびＫＰ１５５の合成
ＫＰ２５２、ＫＰ１８４、ＫＰ１４３およびＫＰ１５５を、例１〜３に記載したものに類似した方式で、対応するモノマーを使用して製造した。
【０１３０】
例５：  ＫＰ２６６の合成
ＫＰ２６６を、例１〜３に記載したものに類似した方式で、対応するモノマーを使用して製造した。
【０１３１】
例６：  ＫＰ１７９、ＫＰ２５２および混合ＰＣＢＭでの、光電池の製作
光電池を、以下のように製造した：
ＩＴＯ被覆ガラス基板を、それぞれアセトンおよびイソプロパノール中で超音波処理することにより清浄にした。基板を、次にＵＶ／オゾンで処理した。
【０１３２】
薄い正孔遮断層を、清浄にした基板上に、０．５ｗｔ％のポリエチレンイミン（ＰＥＩ）および０．５ｗｔ％のグリセロールジグリシジルエーテル（ＤＥＧ）（ブタノール中１：１重量比）を使用して形成した。正孔遮断層の厚さは、２０ｎｍであった。このようにして形成した基板を、１００℃で２分間アニールした。次に、ＫＰ１７９、ＫＰ２５２、ＰＣ６０ＢＭおよびＰＣ７０ＢＭ（ｏ−ジクロロベンゼン（ＯＤＣＢ）中４：３：１３．１：４．４重量比）を、ＯＤＣＢに溶解し、得られた溶液を、ブレードコーティング手法を使用することにより正孔遮断層上に被覆して、光活性な層を形成し、その厚さを制御して、０．５５３の光電池のピーク光学密度を達成した。加熱および冷却の後、ＭｏＯ３からなる２．５ｎｍの厚さの正孔担体層を、光活性な層上に堆積によって形成した。次に、第１の光電池を、最上部電極としての正孔担体層上に、銀層（８０ｎｍ）の蒸着によって製造した。
【０１３３】
３つの他の光電池を、光活性な層の層厚さについて予測して、前の段落に記載した第１の光電池と同一の方式で作成した。光電池の光活性な層の層厚さを変化させて０．６７９、０．７５１または０．８７７の光電池のピーク光学密度を達成することによって、３つのさらなる光電池を製作した。
さらに、４つのさらなる光電池を、光活性な層について予測して上に記載した光電池と同じ方式で製作した。
【０１３４】
ＫＰ１７９、ＫＰ２５２、ＰＣ６０ＢＭ、ＰＣ７０ＢＭ（ｏ−ジクロロベンゼン（ＯＤＣＢ）中４：２：１１．２：３．８の重量比）および得られたＯＤＣＢ溶液を、正孔遮断層上に注いで、光活性な層を形成し、その厚さを制御して、０．５１２、０．５７４、０．７７３および０．７９２の光電池のピーク光学密度を達成した。
【０１３５】
光電池の電流−電圧特性を、Keithley 2400 SMUを使用して測定し、一方で光電池を、Oriel Xenon太陽シミュレーター（１００ｍＷ／ｃｍ２）上のＡＭ  １．５Ｇ放射の下で照射した。
図５−ａ、ｂは、実施例６で製作した光電池のセル性能（曲線因子および光変換効率）を示す。
【０１３６】
比較例１：  ＫＰ２５２およびＰＣ６０ＢＭでの、光電池の製作
比較例１としての光電池を、光活性な層がＫＰ２５２およびＰＣ６０ＢＭを１：２重量比で含み、光活性なセルの光活性な層の層厚さを各々独立して０．２２、０．２５２および０．３０８の光電池の光学密度を達成するように制御した以外は、例６に記載した第１の光電池と同一の方式で作製した。
【０１３７】
ならびに、ＫＰ２５２およびＰＣ６０ＢＭを１：２重量比で、ならびに１ｗｔ％の１−８−ジヨードオクタン（ＤＩＯ）をドーパントとして含む光活性な層を有する光電池を、例１で開示した同じ方式で製作した。光電池の各々の１つの光活性な層の層厚さを、０．２３、０．２８、０．２８９および０．３２の光電池の最大光学密度を達成するように制御した。
図６−ａ、ｂは、比較例１で製作した光電池のセル性能（曲線因子および光変換効率）を示す。
【０１３８】
比較例２：  ＫＰ１７９およびＰＣＢＭでの、光電池の製作
比較例２としての光電池を、光活性な層がＫＰ１７９およびＰＣＢＭを含み、光活性なセルの光活性な層の層厚さを０．６０９、０．８６２、１．１６１および１．３８４の光電池のピーク吸収値を達成するように各々独立して制御した以外は、例６に記載した第１の光電池と同じの方式で作製した。
図７−ａ、ｂは、比較例２で製作した光電池のセル性能（曲線因子および光変換効率）を示す。
【０１３９】
比較例３：  ＫＰ１７９、ＪＡ１９ＢおよびＰＣ６０ＢＭでの、光電池の製作
比較例３としての光電池を、光活性な層がＫＰ１７９、ＪＡ１９Ｂ（Konarka）およびＰＣＢＭを４：２：１５重量比で含み、光活性なセルの光活性な層の層厚さを０．４２１、０．４８２、０．５８８、０．６９、０．７６７および０．８３の光電池のピーク光学密度を達成するように各々独立して制御した以外は、例６に記載した第１の光電池と同じ方式で作製した。
図８−ａ、ｂは、比較例３で製作した光電池のセル性能（曲線因子および光変換効率）を示す。
【化３４】
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【０１４０】
比較例４：  ＫＰ１７９、ＰＤＰＰＴＰＴおよびＰＣ６１ＢＭでの、光電池の製作
比較例４としての光電池を、光活性な層がＫＰ１７９、ＰＤＰＰＴＰＴ（Konarkaから）およびＰＣ６１ＢＭを４：２：１２重量比で含み、光電池の光活性な層の層厚さを０．６７９、０．５４、０．８８８および１．１９３の光電池の最大光学密度を達成するように各々独立して制御した以外は、例１に記載した第１の光電池と同一の方式で作製した。
図９−ａ、ｂは、比較例４で製作した光電池のセル性能（曲線因子および光変換効率）を示す。
【化３５】
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【０１４１】
例７：  ＫＰ１４３、ＫＰ１５５およびＰＣ６０ＢＭでの、光電池の製作
例７としての光電池を、光活性な層がＫＰ１４３、ＫＰ１５５およびＰＣ６０ＢＭを４：２：１５重量比で含み、光活性なセルの光活性な層の層厚さを０．６２５、０．６２９、０．７４９、０．７９６、０．８８２、０．９４９および０．９８６の光電池のピーク光学密度を達成するように各々独立して制御した以外は、例６に記載した第１の光電池と同じ方式で作製した。
図１０−ａ、ｂは、例７で製作した光電池のセル性能（曲線因子および光変換効率）を示す。
【０１４２】
比較例５：  ＫＰ１４３およびＰＣＢＭでの、光電池の製作
比較例５としての光電池を、光活性な層がＫＰ１４３およびＰＣＢＭを１：２重量比で含み、光活性なセルの光活性な層の層厚さを０．６〜０．７、０．６〜０．６７、０．６〜０．８、０．７〜０．７５および０．８５〜０．９５の範囲内の光電池の光学密度を達成するように各々独立して制御した以外は、例６に記載した第１の光電池と同じ方式で作製した。
図１１−ａ、ｂは、比較例５で製作した光電池のセル性能（曲線因子および光変換効率）を示す。
【０１４３】
比較例６：  ドーパントを有するＫＰ１５５、ＰＣ７０ＢＭでの、光電池の製作
比較例６としての光電池を、光活性な層がＫＰ１５５、ＰＣ７０ＢＭおよびＤＩＯ  １ｗｔ％、ＯＤＴ  １ｗｔ％またはドーパントとしてのフェニルナフタレン１ｗｔ％を含む以外は、例６に記載した第１の光電池と同じ方式で作製した。光活性な層がＫＰ１５５、ＰＣ７０ＢＭおよびＤＩＯ  １ｗｔ％を含んだ場合において、光電池の光活性な層の層厚さを、０．２８２、０．３０３および０．３６９の光電池の最大光学密度を達成するように各々独立して制御した。光活性な層がＫＰ１５５、ＰＣ７０ＢＭおよびＯＤＴ  １ｗ％を含んだ場合において、光活性なセルの光活性な層の層厚さを、０．４６８、０．２０４および０．２７９の光電池の最大光学密度を達成するように各々独立して制御した。光活性な層がＫＰ１５５、ＰＣ７０ＢＭおよびフェニルナフタレン１ｗ％を含んだ場合に関して、光電池の光活性な層の層厚さを、０．２８１、０．２９５および０．３０５の光電池の最大光学密度を達成するように各々独立して制御した。
図１２−ａ、ｂは、比較例６で製作した光電池のセル性能（曲線因子および光変換効率）を示す。
【０１４４】
比較例７：  ＫＰ１４３、ＪＡ１９ＢおよびＰＣ６０ＢＭでの、光電池の製作
比較例７としての光電池を、光活性な層がＫＰ１４３、ＪＡ１９ＢおよびＰＣ６０ＢＭを（４：２：１５）重量比で含み、光電池の光活性な層の層厚さを０．４２８、０．４４５、０．４８２、０．５０７、０．６１４、０．７５４および０．８２３の光電池のピーク光学密度を達成するように各々独立して制御した以外は、例６に記載した第１の光電池と同じ方式で作製した。
図１３−ａ、ｂは、比較例７で製作した光電池のセル性能（曲線因子および光変換効率）を示す。
【０１４５】
例８：  ＫＰ１７９、ＫＰ１８４およびＰＣＢＭでの、光電池の製作
例８としての光電池を、光活性な層がＫＰ１７９、ＫＰ１８４およびＰＣＢＭを４：２：１２重量比で含み、光電池の光活性な層の層厚さを０．７１３、０．７９６、０．８６２および０．９０７の光電池のピーク光学密度、ならびに０．９、０．６８および０．５４の光電池の最大光学密度を達成するように各々独立して制御した以外は、例６に記載した第１の光電池と同じ方式で作製した。
【０１４６】
図１４−ａ、ｂは、例８で製作した光電池のセル性能（曲線因子および光変換効率）についての熱試験結果を示す。および図１４−ａにおいて、左から右への順序から開始して、アニールしなかった光電池のセル性能、摂氏８５度で１６８時間アニールした光電池のセル性能、摂氏８５度で２８８時間にわたる光電池のセル性能を、述べる。
【０１４７】
比較例８：  ＫＰ１７９およびＰＣ６０ＢＭでの、光電池の製作
比較例８としての光電池をまた、光活性な層がＫＰ１７９およびＰＣ６０ＢＭを１：２重量比で含み、光電池の光活性な層の層厚さを０．７６１、１．２７４、１．４８６の光電池のピーク光学密度、および２．６、１．１、０．８８の光電池の最大光学密度を達成するように各々独立して制御した以外は、同じ方式で作製した
図１５−ａ、ｂは、比較例７で製作した光電池のセル性能（曲線因子および光変換効率）を示す。
【０１４８】
比較例９：  ＫＰ２６６およびＰＣ６０ＢＭでの、光電池の製作
比較例９としての光電池をまた、光活性な層がＫＰ２６６およびＰＣ６０ＢＭを１：２重量比で含み、光電池の光活性な層の層厚さを０．４４８、０．５６、０．７４９および０．７９９の光電池の最大光学密度を達成するように各々独立して制御した以外は、同じ方式で作製した。
図１６−ａ、ｂは、比較例９で製作した光電池のセル性能（曲線因子および光変換効率）を示す。
【０１４９】
ここで、前に述べた例および比較例で製作した光電池の電流−電圧特性を、例６に記載したのと同じ方式で測定した。
【符号の説明】
【０１５０】
図面中の参照符号の一覧
１００．  光電池
１１０．  基板（任意）
１２０．  電極
１３０．  正孔遮断層（任意）
１４０．  光活性な層
１５０．  正孔担体層（任意）
１６０．  電極
１７０．  保護層（任意）
【０１５１】
２００．  直列の光電池
２０２．  セミセル
２０４．  セミセル
２２０．  電極
２３０．  正孔遮断層（任意）
２４０．  第１の光活性な層
２４２．  再結合層
２４４．  第２の光活性な層
２５０．  正孔担体層（任意）
２６０．  電極
【０１５２】
３００．  光起電システム
３１０．  モジュール
３２０．  複数の光電池
３３０．  負荷
【０１５３】
４００．  光起電システム
４１０．  モジュール
４２０．  複数の光電池
４３０．  負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５−ａ】
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【図５−ｂ】
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【図６−ａ】
2017503348.tif 000072
【図６−ｂ】
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【図７−ａ】
2017503348.tif 000074
【図７−ｂ】
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【図８−ａ】
2017503348.tif 000076
【図８−ｂ】
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【図９−ａ】
2017503348.tif 000078
【図９−ｂ】
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【図１０−ａ】
2017503348.tif 000080
【図１０−ｂ】
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【図１１−ａ】
2017503348.tif 000082
【図１１−ｂ】
2017503348.tif 000083
【図１２−ａ】
2017503348.tif 000084
【図１２−ｂ】
2017503348.tif 000085
【図１３−ａ】
2017503348.tif 000086
【図１３−ｂ】
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【図１４−ａ】
2017503348.tif 000088
【図１４−ｂ】
2017503348.tif 000089
【図１５−ａ】
2017503348.tif 000090
【図１５−ｂ】
2017503348.tif 000091
【図１６−ａ】
2017503348.tif 000092
【図１６−ｂ】
2017503348.tif 000093
【国際調査報告】
2017503348.tif 000094
2017503348.tif 000095
2017503348.tif 000096
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